KR101547533B1 - 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 패턴이 형성된 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 몰드를 이용한 생산성이 향상된 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은, (ㄱ) 표면에 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계와, (ㄴ) 상기 고분자 몰드의 패턴 내에 유동성 재료를 도포하는 단계와, (ㄹ) 2차 구조체 지지 기판을 상기 고분자 몰드의 패턴 위에 배치하는 단계와, (ㅁ) 상기 유동성 재료를 경화시켜 상기 2차 구조체 지지 기판에 부착하는 단계와, (ㅂ) 상기 2차 구조체 지지 기판과 상기 고분자 몰드를 분리시켜, 상기 유동성 재료가 경화되면서 형성된 유동성 재료 경화구조체가 부착된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은 기포 등에 의한 패턴 결함이 발생할 확률이 낮다는 장점이 있다. 따라서 구조의 미세화와 고밀도화에 유리하며 수율이 높다.

Description

미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법{Method of a forming structure with fine patterns}
본 발명은 미세 패턴이 형성된 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 몰드를 이용한 생산성이 향상된 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 나노 스케일의 패턴을 형성하는 방법으로 포토 리소그라피나 전자빔 리소그라피를 이용한 실리콘계 물질의 직접가공 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 장비 의존적이며, 높은 공정 비용을 필요로 하며, 시간과 에너지 측면에서 효율이 낮다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 극복하기 위해서, 낮은 비용으로 고해상도의 패턴을 얻을 수 있는 나노 임프린팅 기술이 주목을 받고 있다. 나노 임프린팅 기술은 나노 스케일의 구조를 가지는 스탬프를 제작한 후, 기판 위에 열이나 자외선에 의해서 경화되는 고분자 물질을 도포한 후, 상기 스탬프를 기판을 향해서 눌러서 나노 스케일의 구조를 고분자 물질에 전사한 후, 열이나 자외선을 통해서 나노 패턴이 전사된 고분자 물질을 경화시켜서 나노 구조를 얻는 방법이다. 이후 에칭 공정을 통해서 고분자 물질의 나노 구조를 잔류막 없이 기판에 독립적으로 형성시킬 수 있으며, 이러한 방법을 나노 임프린트 리소그라피라 한다.
공개특허공보 제2008-0063028호
상술한 나노 임프린트 공정은 고분자 물질에 몰드를 가압 접촉시킬 때 고분자 물질에 큰 유동을 유발하므로, 기포 등으로 인한 패턴 결함이 발생할 확률이 높으며, 몰드를 고분자 물질에서 이형시키기가 어려워 특수한 나노 임프린트 전문 장비를 이용해야 한다는 문제가 있었다. 또한, 나노 임프린트 공정 적용이 가능한 최대 면적에 한계가 있다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 새로운 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은, (ㄱ) 표면에 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계와, (ㄴ) 상기 고분자 몰드의 패턴 내에 유동성 재료를 도포하는 단계와, (ㄹ) 2차 구조체 지지 기판을 상기 고분자 몰드의 패턴 위에 배치하는 단계와, (ㅁ) 상기 유동성 재료를 경화시켜 상기 2차 구조체 지지 기판에 부착하는 단계와, (ㅂ) 상기 2차 구조체 지지 기판과 상기 고분자 몰드를 분리시켜, 상기 유동성 재료가 경화되면서 형성된 유동성 재료 경화구조체가 부착된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 포함한다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은, 상기 (ㄴ)단계 이후에, (ㄷ) 스크래핑 공정을 이용하여 상기 고분자 몰드의 패턴 내부로 유동성 재료를 밀어 넣어 충진하고, 외부에 잔류하는 유동성 재료를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 (ㄱ)단계는, (ㄱ-1) 마스터 기판에 패턴을 형성하여 마스터 몰드를 제작하는 단계와, (ㄱ-2) 상기 마스터 몰드 상에 제1고분자 용액을 도포한 후 경화하여 역상의 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계와, (ㄱ-3) 상기 고분자 몰드를 상기 마스터 몰드에서 분리하는 단계와, (ㄱ-4) 상기 고분자 몰드의 역상의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (ㄱ-5) 상기 고분자 몰드의 금속 층에 제2고분자 용액을 도포한 후 경화하여 마스터 몰드와 동일한 패턴이 형성된 복제 고분자 몰드를 제조하는 단계와, (ㄱ-6) 상기 복제 고분자 몰드를 상기 고분자 몰드에서 분리하는 단계와, (ㄱ-7) 상기 복제 고분자 몰드의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금속 층은, Cr, Ti, Pt, Mn, Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 (ㄱ-2)단계는 상기 제1고분자 용액의 경화 전에 상기 제1고분자 용액 위에 고분자 몰드용 기판을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 고분자 몰드용 기판은 롤 형태로 감겨 있는 유연한 재질의 기판이며, 상기 고분자 몰드용 기판을 배치하는 단계는 제1고분자 용액이 도포된 상기 마스터 몰드에 롤 형태로 감겨 있는 기판을 접촉시킨 후 상기 롤을 상기 마스터 몰드에 대해서 굴려 유연한 재질의 기판을 상기 제1고분자 용액 위에 배치하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 고분자 몰드용 기판을 배치하는 단계는, 상기 고분자 몰드용 기판을 제1고분자 용액이 도포된 상기 마스터 몰드 위에 올린 후 롤러를 이용하여 가압하는 단계를 포함하는 단계일 수도 있다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 (ㄴ)단계는, 상기 유동성 재료가 도포된 고분자 용액 롤러를 이용하여, 상기 고분자 몰드 상에 유동성 재료를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (ㄴ)단계는, 스핀코팅, 드랍핑(dropping), 프린팅 중에서 선택된 방법으로 유동성 재료를 도포하는 단계일 수도 있다.
상기 유동성 재료는, 열경화성 수지 조성물, 광경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물, 전도성 페이스트, 투명한 수지 조성물 중에서 선택될 수 있다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은, 상기 (ㄹ)단계 이후에, 상기 2차 구조체 지지 기판을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 2차 구조체 지지 기판에는 2차 구조체 막과 희생층이 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 (ㅂ)단계 이후에, (ㅅ) 식각 공정을 통해서 노출된 상기 희생층과 2차 구조체 막을 제거하는 단계와, (ㅇ) 잔존하는 희생층과 그 희생층 위에 형성된 상기 유동성 재료 경화구조체를 제거하여 2차 구조체 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 2차 구조체 지지 기판에는 희생층이 형성되어 있으며, 상기 (ㅂ)단계 이후에, (ㅈ) 식각 공정을 통해서 노출된 상기 희생층을 제거하는 단계와,
(ㅎ) 희생층이 제거된 2차 구조체 지지 기판에 2차 구조체 막을 증착하는 단계와, (ㅋ) 잔존하는 희생층과 그 희생층 위에 형성된 상기 유동성 재료 경화구조체와 2차 구조체 막을 제거하여 2차 구조체 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 (ㄱ)단계는, 표면에 패턴이 형성된 롤러 형태의 마스터 몰드를 제작하는 단계와, 고분자 기판을 제공하는 단계와, 상기 마스터 몰드를 이용하여 상기 고분자 기판에 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 패턴을 전사하여 고분자 몰드를 제조하는 단계와, 상기 고분자 몰드의 역상의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 (ㄱ)단계는 고분자 몰드의 패턴 상에 이형성 향상을 위한 금속 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (ㄱ) 단계는 음각 패턴의 내부에 복수의 기둥 형태의 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법은 기포 등에 의한 패턴 결함이 발생할 확률이 낮다는 장점이 있다. 따라서 구조의 미세화와 고밀도화에 유리하며 수율이 높다.
도 1a 내지 1f는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 고분자 몰드를 제조하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 내지 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 2차 구조체를 형성하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 고분자 몰드를 제조하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 내지 4i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 2차 구조체를 형성하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 사용되는 다른 형태의 고분자 몰드의 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 크게 고분자 몰드를 제조하는 단계와, 고분자 몰드를 이용하여 2차 구조체를 제조하는 단계를 포함한다.
도 1a 내지 1f는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 고분자 몰드를 제조하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다. 고분자 몰드의 제조하는 단계는 표면에 패턴이 형성된 마스터 몰드를 제작하는 단계와, 상기 마스터 몰드 상의 패턴을 제1고분자 용액에 전사한 후 제1고분자 용액을 경화하여 역상의 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계를 포함한다.
먼저 마스터 몰드를 제작하는 단계에 대해서 설명한다.
마스터 몰드의 제작은 일반적인 포토 리소그라피 공정이나 전자빔 리소그라피 공정에 의해서 이루어진다. 포토 리소그라피 공정을 예로 들어서 설명한다.
먼저, 기판을 세척한 후 기판 위에 반사 방지막(Bottom anti-reflective coating, BARC)을 형성한다. 기판으로는 실리콘, 유리, 석영 등 단단한 재질의 것이 이용될 수 있다. 반사 방지막은 미세한 패턴 형성을 위한 것이다. 반사 방지막은 포토 레지스트 층 아래에 형성하는 BARC(Bottom anti-reflective coating)와 포토 레지스트 층 위에 형성하는 TARC(Top anti-reflective coating)가 있다.
다음, 반사 방지막 위에 포토 레지스트 층을 형성한다. 포토 레지스트 층은 스핀 코터를 이용한 회전 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 다음, 포토 리소그래피 공정을 통해서 포토 레지스트 층에 패턴을 형성한다. 이 단계의 포토리지스트 패턴을 마스터 몰드로 사용할 수 있다. 추가적으로 건식 또는 습식 에칭을 통해서 반사 방지막과 기판을 에칭하여, 마스터 몰드를 제작할 수도 있다.
이형성 향상을 위해서 마스터 몰드의 표면에 금속 층을 형성할 수 있다. 금속 층은, Cr, Ti, Pt, Mn, Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음, 고분자 몰드를 제조하는 단계를 설명한다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 마스터 몰드(1) 위에 제1고분자 용액(2)이 도포되어 있는 롤러(40)를 이용해서 제1고분자 용액(2)을 도포한다. 도 1b는 제1고분자 용액(2)이 도포된 상태를 나타낸다. 롤러를 이용하는 방법 이외에도 스핀코팅, 드랍핑(dropping), 프린팅 등 다양한 방법을 사용하여 마스터 몰드(1) 위에 제1고분자 용액(2)을 도포할 수 있다.
다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 롤 형태로 감겨 있는 유연한 재질의 기판(3)을 제1고분자 용액(2)이 도포된 마스터 몰드(1)에 접촉시킨 후 롤을 마스터 몰드(1)에 대해서 굴려 유연한 재질의 기판(3)을 제1고분자 용액(2) 위에 배치한다. 이 과정에서 제1고분자 용액(2)을 가압하여 마스터 몰드(1)의 음각 패턴 내에 제1고분자 용액(2)을 충진시킬 수 있다. 이러한 방법 이외에도 비유연성 기판을 배치한 후 롤러를 이용하여 가압하는 방법 등도 가능하다.
다음, 제1고분자 용액(2)을 경화한다. 제1고분자 용액(2)으로 자외선 경화형 고분자 용액을 사용한 경우에는 도 1d에 도시된 바와 같이, 자외선을 조사하여 경화할 수 있으며, 열경화성인 경우에는 가열하여 경화시킬 수 있다. 증발경화나 자연경화성 물질인 경우에는 용매를 증발시키거나 일정시간 방치하여 경화시킬 수 있다.
마지막으로, 도 1e에 도시된 바와 같이, 경화된 고분자 몰드(4)를 마스터 몰드(1)로부터 분리하여, 도 1f에 도시된 바와 같은 고분자 몰드(4)를 얻는다.
도시하지 않았으나, 이형성 향상을 위해서 고분자 몰드(4)의 표면에 금속 층을 형성할 수 있다. 금속 층은, Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고분자 몰드(4)를 이후에 설명하는 2차 구조체를 형성하는 단계에 사용할 수 있으나, 고분자 몰드(4)를 이용하여 복제된 복제 고분자 몰드를 사용할 수도 있다. 복제 고분자 몰드를 제조하는 방법은, 마스터 몰드(1) 대신에 고분자 몰드(4)를 사용한다는 점 이외에는 상술한 고분자 몰드를 제조하는 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 복제 고분자 몰드는 마스터 몰드(1)와 동일한 형태의 나노 패턴이 형성되어 있다는 점에서, 역상의 나노 패턴이 형성된 고분자 몰드(4)와 차이가 있다. 필요한 경우에는 복제 고분자 몰드를 이용하여 또다시 복제 고분자 몰드를 제조할 수도 있다.
다음, 고분자 몰드(4)를 이용하여 2차 구조체를 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 도 2a 내지 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 2차 구조체를 형성하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다. 아래에서는 고분자 몰드(4)를 이용하는 것으로 설명하였으나, 고분자 몰드(4) 대신에 복제 고분자 몰드 또는 복제 고분자 몰드를 복제한 몰드를 사용할 수도 있다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 고분자 몰드(4) 위에 유동성 재료(5)가 도포되어 있는 롤러(41)를 이용해서 유동성 재료(5)를 도포한다. 유동성 재료(5)는 순수한 고분자 용액 또는 용도에 따라서 고분자 용액에 금속이나 세라믹 등을 혼합한 것일 수 있다. 예를 들어, 열경화성 수지 조성물, 광경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물, 전도성 페이스트, 투명한 수지 조성물 등일 수 있다.
롤러(41)를 이용하는 방법 이외에도 스핀코팅, 드랍핑(dropping), 프린팅 등 다양한 방법을 사용하여 고분자 몰드(4) 위에 유동성 재료(5)를 도포할 수 있다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 스크래핑 공정을 이용하여 고분자 몰드(4)의 음각 패턴 내부로 유동성 재료를 밀어 넣어 충진하고, 외부에 잔존하는 유동성 재료(5)를 제거한다. 유동성 재료(5)는 스퀴지(Squeegee), 스크랩퍼(Scraper), 닥터블레이드(Doctor blade) 등을 이용하는 스크래핑(Scraping)에 의하여 내부로 충진되며, 나머지는 패턴 외부로 제거된다. 스크래핑 공정은 두 단계로 나누어 진행할 수 있다. 이때에는, 날카로운 1차 스퀴지를 이용하여 유동성 재료(5)를 고분자 몰드(4)의 패턴 내부로 충진시킨 후, 날카롭지 않은 2차 스퀴지를 이용하여 패턴 외부에 남은 유동성 재료를 닦아 낸다.
다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 2차 구조체 막(7)과 희생층(8)이 순차적으로 형성된 2차 구조체 지지 기판(6)을 음각 패턴 내에 유동성 재료(5)가 도포된 고분자 몰드(4) 위에 배치한다. 2차 구조체 지지 기판(6)은 전처리 과정을 거치는 것이 바람직하다. 전처리 과정으로는 세척공정 및 표면 활성화를 위한 플라스마 표면 처리 등이 있을 수 있다.
2차 구조체 지지 기판으로 고분자 기판을 사용하는 경우에는, 유리 전이 온도(Glass Transition Temperature) 근처에서, 30초 정도 기판의 평탄화 및 흡착물의 탈착을 목적으로 하는 열처리를 할 수도 있다. 세라믹 기판인 경우에는 플라스마 파워 450와트, 가스 유량 30sccm 조건으로 1분 정도 산소 플라스마 처리를 할 수 있다. 금속 기판인 경우에는 플라스마 파워 450와트, 가스 유량 30sccm 조건으로 1분 정도 산소 플라스마 처리를 한 후 120℃에서 30초 정도 열처리를 할 수 있다.
그리고 도 2d에 도시된 바와 같이, 가압롤러(42)를 이용하여 2차 구조체 지지 기판(6)을 고분자 몰드(4)에 밀착시킨 후 자외선을 조사하거나, 가열하는 등의 방법으로, 유동성 재료(5)를 경화시켜 2차 구조체 지지 기판(6)과 결합시킨다. 자외선 경화의 경우에는 19.16㎽/㎠, 35초 조건으로 진행할 수 있다.
다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 유동성 재료(5)가 경화되어 형성된 유동성 재료 경화구조체(9)와 2차 구조체 지지 기판(6)을 고분자 몰드(4)로부터 분리시킨다. 분리된 유동성 재료 경화구조체(9)와 2차 구조체 지지 기판(6)은 도 2f에 도시되어 있다.
다음, 도 2g에 도시된 바와 같이, 노출된 희생층(8)과 2차 구조체 막(9)을 식각 공정을 통해서 제거한다.
마지막으로, 잔존하는 희생층(8)과 그 희생층(8) 위에 형성된 유동성 재료 경화구조체(9)를 제거하여 도 2h에 도시된 바와 같이, 2차 구조체(7) 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판(6)을 얻는다.
2차 구조체 패턴은 플렉서블 디스플레이, 터치스크린 등에 사용되는 전극, 절연층 등의 구조물일 수 있다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 고분자 몰드를 제조하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다. 본 실시예에서는 열경화식 임프린팅(thermal imprinting) 방식을 이용하여 고분자 몰드를 제작한다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 고분자 기판(10)에 롤러 형태의 마스터 몰드(11)를 이용하여 패턴을 전사한 후 경화하여 도 3b에 도시된 바와 같은 고분자 몰드(4)를 얻는다.
도 4a 내지 4i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법 중 2차 구조체를 형성하는 단계까지를 설명하기 위한 도면들이다. 도 4a와 4b에 도시된, 제2고분자 물질(5)을 도포하고, 스크래핑 공정을 통해서 내부로 유동성 재료를 밀어 넣어 충진하고, 패턴 외부에 잔류하는 제2고분자 물질(5)을 제거하는 단계는 도 2에 도시된 방법과 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 희생층(8)이 형성된 2차 구조체 지지 기판(6)을 음각 패턴 내에 제2고분자 물질(5)이 도포된 고분자 몰드(4) 위에 배치한다. 그리고 도 4d에 도시된 바와 같이, 가압롤러(42)를 이용하여 2차 구조체 지지 기판(6)을 밀착시킨 후 자외선을 조사하거나, 가열하는 등의 방법으로, 제2고분자 물질(5)을 경화하여 2차 구조체 지지 기판(6)과 결합시킨다.
다음, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제2고분자 물질(5)을 경화하여 얻은 유동성 재료 경화구조체(9)와 2차 구조체 지지 기판(6)을 고분자 몰드(4)로부터 분리시킨다. 분리된 유동성 재료 경화구조체(9)와 2차 구조체 지지 기판(6)은 도 4f에 도시되어 있다.
다음, 도 4g에 도시된 바와 같이, 노출된 희생층(8)을 건식 또는 습식 식각 공정을 통해서 제거한다.
다음, 도 4h에 도시된 바와 같이, 증착 공정을 통해서 2차 구조체(7) 막을 형성한다.
마지막으로, 잔존하는 희생층(8)과 그 희생층(8) 위에 형성된 유동성 재료 경화구조체(9) 및 2차 구조체 막(7)을 제거하여 도 4i에 도시된 바와 같이, 2차 구조체(7) 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판(6)을 얻는다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법에 사용되는 다른 형태의 고분자 몰드(14)의 개략도이다. 본 실시예의 고분자 몰드(14)는 구조체의 전체적인 형상이 중요하며, 미시적인 구조는 크게 중요하지 않은 경우에 사용될 수 있는 고분자 몰드(14)이다.
본 실시예의 고분자 몰드(14)는 스크래핑 공정에서 스퀴지에 의해서 유동성 재료가 고분자 몰드(14)의 패턴 내부에서 빠져나오는 것을 방지하기 위해서 고분자 몰드(14)의 음각 패턴 내부에 작은 기둥 형태의 복수의 구조물(15)들이 형성된 것을 특징으로 한다. 작은 기둥 형태의 구조물(15)은 스퀴지가 고분자 몰드(14)의 음각 패턴 내부로 파고들지 못하도록 지지하는 역할을 하여 유동성 재료가 고분자 몰드(14)의 패턴 내부에서 외부로 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.
이러한 고분자 몰드(14)를 사용할 경우에 유동성 재료 경화구조체에 미세한 구멍이 형성될 수 있으므로, 유동성 재료 경화구조체의 미시적 구조가 중요한 경우에는 본 실시예의 고분자 몰드를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
이러한 고분자 몰드(14)는 일반적인 포토 리소그라피 공정이나 전자빔 리소그라피 공정을 통해서 마스터 몰드를 제작하는 단계에서 패턴 내부에 작은 기둥 형태의 구조물을 형성하고, 마스터 몰드를 이용하여 역상의 패턴을 가진 고분자 몰드를 제작한 후, 다시 고분자 몰드를 이용하여 마스터 몰드와 동일한 패턴을 구비한 복제 고분자 몰드를 제작하는 단계를 거쳐서 얻을 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 마스터 몰드 2: 제1고분자 용액
3: 기판 4, 14: 고분자 몰드
5: 유동성 재료 6: 2차 구조체 지지 기판
7: 2차 구조체 층 8: 희생층
9: 유동성 재료 경화구조체 10: 고분자 기판
11: 롤러 형태의 마스터 몰드 15: 기둥 형태의 구조물

Claims (17)

  1. (ㄱ) 표면에 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계와,
    (ㄴ) 상기 고분자 몰드의 패턴 내에 유동성 재료를 도포하는 단계와,
    (ㄹ) 2차 구조체 지지 기판을 상기 고분자 몰드의 패턴 위에 배치하는 단계와,
    (ㅁ) 상기 유동성 재료를 경화시켜 상기 2차 구조체 지지 기판에 부착하는 단계와,
    (ㅂ) 상기 2차 구조체 지지 기판과 상기 고분자 몰드를 분리시켜, 상기 유동성 재료가 경화되면서 형성된 유동성 재료 경화구조체가 부착된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 (ㄱ)단계는,
    (ㄱ-1) 마스터 기판에 패턴을 형성하여 마스터 몰드를 제작하는 단계와,
    (ㄱ-2) 상기 마스터 몰드 상에 제1고분자 용액을 도포한 후 경화 전에 상기 제1고분자 용액 위에 고분자 몰드용 기판을 배치하여 경화함으로써 역상의 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계와,
    (ㄱ-3) 상기 고분자 몰드를 상기 마스터 몰드에서 분리하는 단계와,
    (ㄱ-4) 상기 고분자 몰드의 역상의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄴ)단계 이후에
    (ㄷ) 스크래핑 공정을 이용하여 상기 고분자 몰드의 패턴 내부로 유동성 재료를 밀어 넣어 충진하고, 외부에 잔류하는 유동성 재료를 제거하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄱ)단계는,
    (ㄱ-5) 상기 고분자 몰드의 금속 층에 제2고분자 용액을 도포한 후 경화하여 마스터 몰드와 동일한 패턴이 형성된 복제 고분자 몰드를 제조하는 단계와,
    (ㄱ-6) 상기 복제 고분자 몰드를 상기 고분자 몰드에서 분리하는 단계와,
    (ㄱ-7) 상기 복제 고분자 몰드의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 층은, Cr, Ti, Pt, Mn, Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 몰드용 기판은 롤 형태로 감겨 있는 유연한 재질의 기판이며, 상기 고분자 몰드용 기판을 배치하는 단계는 제1고분자 용액이 도포된 상기 마스터 몰드에 롤 형태로 감겨 있는 기판을 접촉시킨 후 상기 롤을 상기 마스터 몰드에 대해서 굴려 유연한 재질의 기판을 상기 제1고분자 용액 위에 배치하는 단계인 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 몰드용 기판을 배치하는 단계는, 상기 고분자 몰드용 기판을 제1고분자 용액이 도포된 상기 마스터 몰드 위에 올린 후 롤러를 이용하여 가압하는 단계를 포함하는 단계인 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄴ)단계는,
    상기 유동성 재료가 도포된 고분자 용액 롤러를 이용하여, 상기 고분자 몰드 상에 유동성 재료를 도포하는 단계를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄴ)단계는,
    스핀코팅, 드랍핑(dropping), 프린팅 중에서 선택된 방법으로 유동성 재료를 도포하는 단계인 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 재료는,
    열경화성 수지 조성물, 광경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물, 전도성 페이스트, 투명한 수지 조성물 중에서 선택되는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄹ)단계 이후에,
    상기 2차 구조체 지지 기판을 가압하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 2차 구조체 지지 기판에는 2차 구조체 막과 희생층이 순차적으로 형성되어 있으며,
    상기 (ㅂ)단계 이후에,
    (ㅅ) 식각 공정을 통해서 노출된 상기 희생층과 2차 구조체 막을 제거하는 단계와,
    (ㅇ) 잔존하는 희생층과 그 희생층 위에 형성된 상기 유동성 재료 경화구조체를 제거하여 2차 구조체 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 더 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 2차 구조체 지지 기판에는 희생층이 형성되어 있으며,
    상기 (ㅂ)단계 이후에,
    (ㅈ) 식각 공정을 통해서 노출된 상기 희생층을 제거하는 단계와,
    (ㅎ) 희생층이 제거된 2차 구조체 지지 기판에 2차 구조체 막을 증착하는 단계와,
    (ㅋ) 잔존하는 희생층과 그 희생층 위에 형성된 상기 유동성 재료 경화구조체와 2차 구조체 막을 제거하여 2차 구조체 패턴이 형성된 2차 구조체 지지 기판을 얻는 단계를 더 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄱ)단계는,
    표면에 패턴이 형성된 롤러 형태의 마스터 몰드를 제작하는 단계와,
    고분자 기판을 제공하는 단계와,
    상기 마스터 몰드를 이용하여 상기 고분자 기판에 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 패턴을 전사하여 고분자 몰드를 제조하는 단계와,
    상기 고분자 몰드의 역상의 패턴 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄱ)단계는 고분자 몰드의 패턴 상에 이형성 향상을 위한 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 (ㄱ) 단계는 음각 패턴의 내부에 복수의 기둥 형태의 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 단계인 미세 패턴이 형성된 구조체의 제조방법.
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