KR20200140678A - Method for Selective Lift-off and Transfer of Thin Film Using Liquid Platform - Google Patents

Method for Selective Lift-off and Transfer of Thin Film Using Liquid Platform Download PDF

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Abstract

Provided is a method for selective lamination and transfer of thin film using a liquid platform. The selective transfer method according to one embodiment of the present invention includes the steps of: depositing a thin film on a substrate; patterning the thin film using a laser or a tool to acquire a thin film of a target pattern; masking the thin film of the target pattern; selectively controlling surface wettability through surface treatment of the masked thin film; delaminating the thin film of the target pattern by dipping a surface of the thin film with wettability changed in response to completion of the selective surface treatment into a liquid material and by applying a crack opening force capable of delaminating an interface between the thin film and the substrate; and immersing a target substrate into the liquid material when the thin film of the target pattern is floating in the liquid material and then scoop-up transferring the floating thin film of the target pattern.

Description

액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법{Method for Selective Lift-off and Transfer of Thin Film Using Liquid Platform}Method for Selective Lift-off and Transfer of Thin Film Using Liquid Platform}

본 발명은 박막의 선택적 박리 및 전사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상 물질 플랫폼을 이용하여 원하는 패턴의 박막 또는 원하는 영역의 박막을 선택적으로 박리한 후 전사하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of selectively peeling and transferring a thin film, and more particularly, to a method of selectively peeling and transferring a thin film of a desired pattern or a thin film of a desired region using a liquid material platform.

최근 기계적, 전기적, 광학적으로 우수한 성능을 가지는 박막 및 이차원 물질을 웨어러블, 플렉서블, 스트레처블 전자 장치, 반도체 소자, 무선통신장치 등에 활용하기 위한 연구가 대두되고 있다. 이러한 응용 제품을 개발하고 상용화 하기 위해서는 증착된 박막을 원하는 패턴으로 제작하고 패턴된 박막을 선택적으로 목표 기판에 옮기기 위한 전사(Transfer) 기술의 개발이 필수적이다. 예를 들면, 기계적 변형 가능성이 요구되는 웨어러블 센서 등의 차세대 전자 소자 경우 두께가 얇은 유연 폴리머 기판에 나노박막 또는 이차원 물질을 집적해야 한다. 이때 폴리머 재료의 낮은 열 안정성으로 인하여 PVD(Physical Vapor Deposition)법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 기상 증착 방법의 직접적인 활용이 어렵다. 따라서 실리콘 웨이퍼 등 열 안정성이 높고 표면이 거칠기가 작은 기판 위에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 유연 기판으로 전사하는 공정이 요구된다. 동시에 유연 폴리머 기판은 변형 가능한 성질을 보유하고 있는 반면 대부분의 전도성이 높은 금속 등의 전극 물질은 신축성이 현저히 낮기 때문에 구불구불한(Serpentine) 모양 등 기하학적으로 신축성을 가지는 패턴을 형성할 필요가 있다. 이와 같은 이유로 패턴된 박막을 전사하는 공정이 필수적이다. 또한 디스플레이, 무선통신장치 등에 활용되는 TFT(Thin Film Transistor) 및 인덕터(Inductor)를 제작하기 위해서도 박막에 특정 패턴을 만든 후 집적하는 공정이 매우 중요하다.Recently, researches have been made to utilize thin films and two-dimensional materials having excellent mechanical, electrical, and optical performance in wearables, flexible, stretchable electronic devices, semiconductor devices, and wireless communication devices. In order to develop and commercialize such applied products, it is essential to develop a transfer technology to produce a deposited thin film in a desired pattern and selectively transfer the patterned thin film to a target substrate. For example, in the case of a next-generation electronic device such as a wearable sensor that requires the possibility of mechanical deformation, a nano-thin film or a two-dimensional material must be integrated on a thin flexible polymer substrate. At this time, due to the low thermal stability of the polymer material, it is difficult to directly utilize a vapor deposition method such as a PVD (Physical Vapor Deposition) method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Therefore, there is a need for a process of depositing a thin film on a substrate having high thermal stability and small surface roughness, such as a silicon wafer, and transferring the deposited thin film to a flexible substrate. At the same time, while flexible polymer substrates have deformable properties, most electrode materials such as highly conductive metals have remarkably low elasticity, so it is necessary to form a geometrically elastic pattern such as a serpentine shape. For this reason, a process of transferring the patterned thin film is essential. In addition, in order to manufacture TFTs (Thin Film Transistors) and inductors used in displays and wireless communication devices, a process of integrating after making a specific pattern on a thin film is very important.

실제 디바이스 제작에서 박막의 패터닝(Patterning)을 위해 범용적으로 사용되고 있는 기술은 포토리소그래피(Photolithography)이다. 이는 전극 위에 감광액(Photoresist)를 코팅 후 부분적 마스킹(Masking) 및 자외선(UV Light) 조사를 통해 특정 패턴으로 감광액을 제거하고, 감광액이 제거된 부분에 위치한 전극을 선택적으로 식각(Etching)하여 패턴을 얻는 방법이다. 하지만 포토리소그래피 방법은 패터닝 할 수 있는 분해능(Resolution)이 광 회절(Optical Diffraction) 현상에 의하여 100nm 이상으로 제한되며, 공정 및 장비의 복잡성으로 인하여 비용의 소모가 크다. 또한 식각액(Etchant)의 사용으로 인한 화학 폐기물 생성 문제 및 박막에 의도치 않은 화학적 손상 유발 문제가 있을 수 있다. 더욱이 평면이 아닌 표면에는 패터닝 공정을 적용하기 어렵다. 이러한 한계점을 극복하기 위한 기술로 전자 빔(E-beam), 이온 빔(Ion-beam) 등을 이용한 패터닝 방법이 연구되었으나, 이들은 여전히 고가의 장비가 요구되어 일반적인 연구자들이 접근하기 쉽지 않은 기술이다.In actual device fabrication, a technique commonly used for patterning of thin films is photolithography. This is done by coating a photoresist on the electrode, removing the photoresist in a specific pattern through partial masking and UV light irradiation, and selectively etching the electrode located in the area where the photoresist is removed. That's how to get it. However, in the photolithography method, the resolution capable of patterning is limited to 100 nm or more due to optical diffraction, and the cost is high due to the complexity of the process and equipment. In addition, there may be a problem of generating chemical waste due to the use of an etchant and a problem of causing unintended chemical damage to the thin film. Moreover, it is difficult to apply the patterning process to non-planar surfaces. Patterning methods using electron beams and ion beams have been studied as technologies to overcome these limitations, but these are still technologies that are not easy to access by general researchers because expensive equipment is still required.

위와 같은 문제로 인하여 포토리소그래피 방법을 대체할 수 있는 박막 패터닝 방법에 대한 많은 연구가 수행되고 있으며, 대표적으로 소프트 리소그래피(Soft Lithography) 방법이 있다. 소프트 리소그래피 방법은 탄성 중합체(Elastomeric) 스탬프 또는 몰드를 이용하여 원하는 패턴의 박막을 제작하는 방법이다. 이때 스탬프 재료로는 PDMS(polydimethylsiloxane)가 가장 많이 사용되며, 미리 제작된 패턴의 박막을 스탬프로 전사하거나 PDMS 스탬프의 미리 설계된 표면 패턴을 따라 박막의 패턴이 형성되게 된다. 이와 비슷하게 접착력을 이용하여 기계적으로 패턴된 박막을 전사할 수 있는 방법으로 나노 임프린트, 그리고 최근에 개발된 Chemical Lift-Off 방법 등이 있다. 이러한 기술들은 기존 포토리소그래피 공정에 비하여 저비용의 공정이 가능하며, 식각액의 사용 및 광 노출이 없기 때문에 바이오 기술에 적합하다. 또한 유연 폴리머 기판에 적용이 가능하고 평면 형태가 아닌 표면에도 적용이 가능하다. Due to the above problems, many studies have been conducted on a thin film patterning method that can replace the photolithography method, and there is a representative soft lithography method. The soft lithography method is a method of fabricating a thin film having a desired pattern using an elastomeric stamp or mold. At this time, PDMS (polydimethylsiloxane) is most often used as a stamp material, and a thin film of a prefabricated pattern is transferred to a stamp or a pattern of a thin film is formed along a predesigned surface pattern of the PDMS stamp. Similarly, nanoimprint and the recently developed Chemical Lift-Off method are methods that can transfer mechanically patterned thin films using adhesion. These technologies are suitable for biotechnology because they enable low-cost processes compared to conventional photolithography processes, and do not use an etchant or exposure to light. In addition, it can be applied to a flexible polymer substrate, and it can be applied to a non-planar surface.

하지만, 소프트 리소그래피 방법에도 다음과 같은 한계점들이 존재한다. 첫째, 탄성 중합체 스탬프의 높은 유연성 및 변형성으로 인하여 찌그러지고 뒤틀리는 현상이 유발되며 높은 분해능을 보유하기 어렵다. 따라서 미세 패턴의 정확한 구현이 어렵다. 둘째, 접촉식 방식은 표면 위의 오염 물질 및 마이크로 입자 등에 의하여 리소그래피 이후의 다른 공정에 문제를 유발할 수 있다. 마지막으로, 다양한 패턴을 형성하기 위해서는 각각의 패턴마다 서로 다른 패턴의 스탬프가 요구되며, 대부분의 소프트 리소그래피 방법에서는 마스터 몰드의 패턴 제작을 위하여 여전히 포토리소그래피의 전 공정을 필요로 한다. 이 밖에도 박막의 패터닝 기술의 개선을 위해 잉크젯 프린팅, 3D 프린팅 등의 기술을 이용하여 다양한 패터닝 기술이 개발되고 있지만 아직까지 공정 분해능, 다양한 박막 물질 응용, 두께 최소화 등의 한계점 등으로 인하여 산업상 이용하기에 기술 성숙도 단계가 낮은 현황이다. However, the soft lithography method also has the following limitations. First, due to the high flexibility and deformability of the elastomer stamp, crushing and warping is caused, and it is difficult to retain high resolution. Therefore, it is difficult to accurately implement a fine pattern. Second, the contact method may cause problems in other processes after lithography due to contaminants and microparticles on the surface. Finally, in order to form various patterns, a stamp of a different pattern is required for each pattern, and in most soft lithography methods, the entire process of photolithography is still required for pattern production of a master mold. In addition, various patterning technologies have been developed using technologies such as inkjet printing and 3D printing to improve the patterning technology of thin films, but they are still used industrially due to limitations such as process resolution, application of various thin film materials, and thickness minimization. In this situation, the technology maturity level is low.

한국등록특허 10-1508738호Korean Patent Registration No. 10-1508738

본 발명의 실시예들은 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 액상 물질 플랫폼을 이용하여 원하는 패턴의 박막 또는 원하는 영역의 박막을 선택적으로 박리한 후 전사하는 기술을 제공한다. Embodiments of the present invention describe a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform, and more specifically, a technology for selectively peeling and transferring a thin film of a desired pattern or a thin film of a desired region using a liquid material platform Provides.

본 발명의 실시예들은 기판과 박막 사이의 계면을 액상 물질의 표면장력을 이용하여 박리하는 방법과, 표면처리를 통한 박막 물질의 선택적인 젖음 특성 변화를 유도하여 원하는 패턴이나 영역의 박막을 손쉽게 전사하는 방법을 제공함으로써, 식각 공정이 필요 없고, 기판에 직접적인 광 노출이 없어 바이오 기술에 적용이 용이하며, 저비용, 비접촉식, 친환경적인 선택적 박리 방법을 제공한다. Embodiments of the present invention are a method of peeling the interface between a substrate and a thin film using the surface tension of a liquid material, and inducing a selective wetting characteristic change of the thin film material through surface treatment to easily transfer a thin film of a desired pattern or area. By providing the method, an etching process is not required, there is no direct light exposure to the substrate, so it is easy to apply to biotechnology, and a low-cost, non-contact, eco-friendly selective peeling method is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 전사 방법은, 기판 위에 박막을 증착하는 단계; 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 상기 박막에 패터닝하는 단계; 상기 목표 패턴의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계; 마스킹이 완료된 후, 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계; 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계; 및 상기 목표 패턴의 박막이 상기 액상 물질에 플로팅(Floating) 상태일 때, 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. The selective transfer method according to an embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate; Patterning the thin film using a laser or a tool to obtain a thin film of a target pattern; Masking the thin film of the target pattern; After masking is completed, performing a surface treatment on the thin film to selectively control surface wetting characteristics; Selectively immersing the surface of the thin film whose wettability has been changed due to the completion of the surface treatment in a liquid material, so that a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate is applied to peel the thin film of the target pattern; And when the thin film of the target pattern is in a floating state in the liquid material, scooping up the thin film of the floating target pattern while lifting the target substrate by immersing it in the liquid material and transferring it. Can be done.

상기 목표 패턴의 박막에 마스킹을 하는 단계는, 표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 상기 목표 패턴의 박막에 마스킹을 할 수 있다. In the step of masking the thin film of the target pattern, the thin film of the target pattern may be masked using a material capable of blocking a surface treatment effect.

상기 박막에 표면처리를 하여 박막 물질의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계는, 마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 상기 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 상기 목표 패턴의 박막은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. In the step of selectively controlling the surface wetting characteristics of the thin film material by performing surface treatment on the thin film, the masking is completed and the thin film of the target pattern that is not exposed to the surface treatment is the original. The thin film in a region other than the target pattern shape exposed to the surface treatment and has a hydrophobic property has a hydrophilic property, so that the surface wetting property of the thin film can be selectively controlled.

상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계는, 소수성(Hydrophobic) 특성의 상기 목표 패턴의 박막의 경우, 상기 액상 물질에 의해 상기 목표 패턴의 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막의 경우, 상기 액상 물질과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of peeling the thin film of the target pattern may be, in the case of the thin film of the target pattern having a hydrophobic property, a sufficient crack opening force capable of peeling the interface between the thin film of the target pattern and the substrate by the liquid material. In the case of a thin film in an area other than the target pattern shape having a hydrophilic property, the formation angle of the meniscus line between the liquid material and the thin film surface is changed to initiate cracking. It may be characterized in that the peeling does not proceed because the force for doing so is reduced.

상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계는, 소정 두께 이하의 얇은 이차원 재료의 경우, 단일 박막층이 균열 없이 물 위에 플로팅하기에 불안정하여 PMMA(poly-methyl methacrylate)의 희생층을 활용하여 보호 후 전사하며, 전사 공정 후 희생층을 제거할 수 있다. The step of scooping up and transferring the thin film of the target pattern floated while immersing the target substrate in the liquid material and lifting it is, in the case of a thin two-dimensional material having a predetermined thickness or less, a single thin film layer is floated on water without cracking. It is unstable to the surface and transfers after protection by using a sacrificial layer of poly-methyl methacrylate (PMMA), and the sacrificial layer can be removed after the transfer process.

선택적 전사 공정을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득할 수 있다. By repeatedly performing the selective transfer process, a 2D heterogeneous structure in which special patterns of various shapes are stacked can be obtained.

상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계는, 복수개의 박막에 대해 박리 과정을 반복적으로 수행하여 수면 위에 플로팅 시키는 단계; 및 플로팅된 상기 복수개의 박막을 수면 위에서 조립하는 단계를 포함하고, 상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계는, 상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅 후 조립된 상기 복수개의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사할 수 있다. The step of peeling the thin film of the target pattern may include repeatedly performing a peeling process on the plurality of thin films to float on the water surface; And assembling the plurality of floating thin films on the surface of the water, and scoop-up and transfer the floating thin film of the target pattern while immersing the target substrate in the liquid material and lifting the target substrate. After immersing the substrate in the liquid material and lifting it, the plurality of thin films assembled after floating may be scooped up and transferred.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 전사 방법은, 기판 위에 박막을 증착하는 단계; 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 상기 박막에 패터닝하는 단계; 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계; 마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계; 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되는 단계; 및 상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A selective transfer method according to another embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate; Patterning the thin film using a laser or a tool to obtain a thin film of a target pattern; Masking a thin film in a region other than the shape of the target pattern; Selectively controlling surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film after masking is completed; As the surface of the thin film whose wettability has been changed due to the selective surface treatment is immersed in a liquid material, a crack opening force capable of peeling off the interface between the thin film and the substrate is applied to a thin film in an area other than the shape of the target pattern. The step of peeling; And transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate by using a difference in adhesive force.

상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹을 하는 단계는, 표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹을 할 수 있다. In the step of masking the thin film in the region excluding the shape of the target pattern, a material capable of blocking the surface treatment effect may be used to mask the thin film in the region excluding the shape of the target pattern.

상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계는, 마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 상기 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 상기 목표 패턴의 박막은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. In the step of selectively controlling the surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film, the masking is completed and the thin film in an area other than the target pattern shape not exposed to the surface treatment by surface treatment on the masked sample is originally The thin film of the target pattern that is exposed to the surface treatment and has a hydrophobic property of the target pattern has a hydrophilic property, so that the surface wetting property of the thin film can be selectively controlled.

상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되는 단계는, 소수성(Hydrophobic) 특성의 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막의 경우, 상기 액상 물질에 의해 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 상기 목표 패턴 형상의 박막의 경우, 상기 액상 물질과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of peeling the thin film in the region excluding the shape of the target pattern may include, in the case of a thin film in the region excluding the shape of the target pattern having a hydrophobic property, the thin film in the region excluding the shape of the target pattern by the liquid material Separation proceeds by applying a sufficient crack opening force to peel the interface between the substrate and the substrate, and in the case of the target pattern-shaped thin film having a hydrophilic property, a meniscus line between the liquid material and the thin film surface ( Meniscus Line) can be characterized in that the formation angle is changed and the force for initiating cracking is reduced, so that peeling does not proceed.

상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 단계는, 상기 목표 패턴의 박막과 목표 기판 사이의 반데르발스(van der Waals) 힘을 이용하거나 접착제를 도포하여 상기 목표 패턴의 박막과 상기 목표 기판 사이의 접착력을 증대시켜, 상기 목표 패턴의 박막을 상기 목표 기판에 전사할 수 있다. The step of transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate using a difference in adhesive force may include using a van der Waals force between the thin film of the target pattern and the target substrate or by applying an adhesive to the target. By increasing the adhesion between the thin film of the pattern and the target substrate, the thin film of the target pattern may be transferred to the target substrate.

선택적 전사 공정을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득할 수 있다. By repeatedly performing the selective transfer process, a 2D heterogeneous structure in which special patterns of various shapes are stacked can be obtained.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 목표 기판에 선택적 전사되는 박막은 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판 위에 증착된 박막에 패터닝 후 상기 목표 패턴의 박막에 마스킹(Masking)을 하고, 마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 박리되는 목표 패턴의 박막; 및 상기 목표 패턴의 박막이 상기 액상 물질에 플로팅(Floating) 상태일 때, 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 목표 기판을 포함하여 이루어질 수 있다.The thin film selectively transferred to the target substrate according to another embodiment of the present invention is patterned on the thin film deposited on the substrate using a laser or a tool to obtain a thin film of the target pattern, and then masking the thin film of the target pattern. , After the masking is completed, surface treatment is performed on the thin film to selectively control the surface wettability, and the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively surface treatment is completed, and the surface between the thin film and the substrate is immersed in a liquid material. A thin film of a target pattern that is peeled off by applying a crack opening force capable of peeling off the interface; And when the thin film of the target pattern is in a floating state in the liquid material, the target substrate is immersed in the liquid material and then lifted while scooping up the floating thin film of the target pattern and transferring it. have.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 목표 기판에 선택적 전사되는 박막은 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판 위에 증착된 박막에 패터닝 후 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹(Masking)을 하고, 마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되어, 상기 기판 위에 남아있는 목표 패턴의 박막; 및 상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 목표 기판을 포함하여 이루어질 수 있다. The thin film selectively transferred to the target substrate according to another embodiment of the present invention is patterned on the thin film deposited on the substrate using a laser or a tool to obtain a thin film of the target pattern, and then masked on the thin film in the area excluding the shape of the target pattern. (Masking), and after the masking is completed, surface treatment is performed on the thin film to selectively control the surface wetting characteristics, and the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively completing the surface treatment is immersed in a liquid material. A thin film of a target pattern remaining on the substrate by applying a crack opening force capable of peeling off the interface between the substrate and the target pattern to be peeled off of a region other than the shape of the target pattern; And a target substrate for transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate using a difference in adhesive force.

본 발명의 실시예들에 따르면 기판과 박막 사이의 계면을 액상 물질의 표면장력을 이용하여 박리하는 방법과, 표면처리를 통한 선택적인 젖음 특성 변화를 유도하여 원하는 패턴이나 영역의 박막을 손쉽게 전사하는 방법을 제공함으로써, 기존 공정들의 한계를 넘어서는 분해능을 가지는 패터닝 공정을 달성할 수 있다. 즉, 패턴 사이즈(선 폭) 제어의 범위가 센티미터 스케일부터 나노미터 스케일까지 광범위하다.According to embodiments of the present invention, a method of peeling the interface between a substrate and a thin film by using the surface tension of a liquid material, and inducing a selective change in wetting characteristics through surface treatment to easily transfer a thin film of a desired pattern or area. By providing a method, it is possible to achieve a patterning process having a resolution that exceeds the limitations of existing processes. That is, the range of pattern size (line width) control is wide from the centimeter scale to the nanometer scale.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 식각 공정이 필요 없고, 기판에 직접적인 광 노출이 없어 바이오 기술에 적용이 용이하며 친환경적인 선택적 전사 방법을 제공할 수 있다. 식각액의 사용은 박막 및 기판에 화학적 손상을 유발할 뿐만 아니라 화학 폐기물의 처리 문제가 있기 때문에 지양하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예들에 따르면 식각액 없이 액상 물질(일반적인 경우 물)만으로 패터닝 및 전사가 가능하므로, 화학적인 손상에서 자유로우며 환경 오염 문제가 대두되고 있는 최근의 동향과 매우 적합한 기술을 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments of the present invention, an etching process is not required and there is no direct light exposure to a substrate, so that it is easy to apply to biotechnology and an eco-friendly selective transfer method can be provided. It is preferable to avoid the use of the etchant because it causes chemical damage to the thin film and the substrate, as well as the treatment of chemical waste. According to the embodiments of the present invention, patterning and transfer are possible only with a liquid material (in general, water) without an etchant, so that it is free from chemical damage and can provide a technology that is very suitable with the recent trend in which environmental pollution problems are emerging. .

본 발명의 실시예들에 따르면 저비용 고효율의 공정을 가능하게 하면서도 비접촉식의 박막 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다. 기존 박막 패턴을 형성하는 포토리소그래피 및 소프트 리소그래피 방법에 있어서, 포토리소그래피 방법은 비접촉식이지만, 고비용의 첨단 장비 및 클린룸(clean room)환경 구축이 요구된다. 소프트 리소그래피는 상대적으로 저비용 및 고처리율(high throughput) 공정이 가능하지만, 접촉식 공정이기 때문에 표면의 오염 물질 및 미세 입자의 영향으로 인하여 후 공정에 문제를 야기할 수 있다. 본 발명이 이러한 문제를 해결할 대안으로 활용될 수 있으며, 소규모 연구실 및 실험실 규모에서도 차세대 전자 제품 제작을 용이하게 수행할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a method of forming a non-contact thin film pattern can be provided while enabling a low-cost and high-efficiency process. In the photolithography and soft lithography methods for forming a conventional thin film pattern, the photolithography method is non-contact, but high-tech equipment and clean room environment at high cost are required. Soft lithography is a relatively low cost and high throughput process, but since it is a contact process, it may cause a problem in a subsequent process due to the influence of contaminants and fine particles on the surface. The present invention can be used as an alternative to solve this problem, and it is possible to easily manufacture next-generation electronic products even in small labs and lab scales.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 박막 영역에 대한 선택적 표면처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구불구불한 패턴의 전극 제작의 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 문자 패턴을 가지는 박막의 제작 예시를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 나선형 인덕터의 제작 예시를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노박막 디바이스 조립 방법을 나타내는 도면이다.
도 11을 본 발명의 일 실시예에 따른 나노박막 디바이스 조립 방법의 예를 나타내는 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method for selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to another embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method of selectively peeling a thin film according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a selective surface treatment of a plurality of thin film regions according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of manufacturing an electrode having a serpentine pattern according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing an example of manufacturing a thin film having a character pattern according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of manufacturing a thin film spiral inductor according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a method of assembling a nano-thin film device according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing an example of a method of assembling a nano thin film device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. In the drawings, the shapes and sizes of elements may be exaggerated for clearer explanation.

본 발명의 실시예들은 액상 물질 플랫폼을 이용하여 원하는 패턴의 박막 또는 원하는 영역의 박막을 선택적으로 박리한 후 전사하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상 물질의 표면 장력을 이용하여 박막을 기판으로부터 박리하는 방법과, 표면처리를 통한 선택적인 젖음 특성 변화를 유도하여 원하는 패턴의 박막만 선택적으로 액상 물질의 표면 위에 플로팅하여 목표 기판으로 전사하거나, 원하는 패턴의 박막만 기판 위에 남긴 후 목표 기판으로 전사하는 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention relate to a method of selectively peeling and transferring a thin film of a desired pattern or a thin film of a desired region using a liquid material platform. More specifically, a thin film is transferred from a substrate using a surface tension of a liquid material. By inducing selective wetting characteristics change through peeling and surface treatment, only the desired pattern of thin film is selectively floated on the surface of the liquid material and transferred to the target substrate, or only the desired pattern of thin film is left on the substrate and then transferred to the target substrate. You can provide a way to do it.

본 발명에 따른 박막 박리 방법은 기존 방법의 패러다임과는 전혀 다른 새로운 공정이며 높은 분해능, 친환경적 공정, 다양한 박막 물질 활용 가능성, 두께의 최소화, 공정 시간과 비용 등의 측면에서 기존 공정들과 비교하여 이점을 가질 수 있다. 이러한 장점으로 인하여 본 발명에 따른 박막 박리 방법은 차세대 전자 장치의 개발 및 상용화를 위한 박막 패터닝 및 전사 공정에 적용될 수 있다. 예를 들어, 박막 패터닝 공정, 박막 전사 공정, 마이크로/나노 기술에 적용 가능하며, 웨어러블 센서, 디스플레이 및 반도체 소자, 마이크로 LED, 바이오 메디컬 장치, RF 무선통신장치 등에 응용될 수 있다.The thin film peeling method according to the present invention is a new process completely different from the paradigm of the existing method, and has advantages compared to the existing processes in terms of high resolution, eco-friendly process, the possibility of utilizing various thin film materials, minimization of thickness, process time and cost, etc. Can have Due to these advantages, the thin film peeling method according to the present invention can be applied to thin film patterning and transfer processes for development and commercialization of next-generation electronic devices. For example, it can be applied to thin film patterning process, thin film transfer process, micro/nano technology, and can be applied to wearable sensors, displays and semiconductor devices, micro LEDs, biomedical devices, and RF wireless communication devices.

먼저, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 다음과 같다.First, the technical problems to be solved in the present invention are as follows.

기존 포토리소그래피, 소프트 리소그래피, 잉크젯 프린팅 공정 등에서 한계점으로 대두되었던 분해능 문제를 해결한다. 본 발명의 기술 성숙도를 높여 수 나노미터 스케일의 분해능뿐만 아니라 대면적(mm ~ cm) 스케일까지 다양한 스케일의 박막 패터닝 및 정교한 전사 공정이 가능하도록 한다. 공정 중 식각액의 사용 및 목표 기판에 직접적인 광 노출을 제거하여 친환경적인 공정의 수행 및 바이오 응용 분야 개발을 가능하도록 한다. It solves the resolution problem that has emerged as a limitation in the existing photolithography, soft lithography, and inkjet printing processes. By increasing the technological maturity of the present invention, thin film patterning and elaborate transfer processes of various scales up to a large area (mm ~ cm) scale as well as resolution of several nanometers are possible. By removing the use of etchant during the process and direct light exposure to the target substrate, it enables environmentally friendly processes and development of bio-applied fields.

기판과 증착된 박막 사이의 계면을 추가적인 외력 또는 접착제의 개입 없이 액상 물질의 표면장력을 이용하여 선택적으로 박리하여 공정의 간소화를 달성하고, 다양한 박막 물질의 전사, 매우 얇은 박막의 전사를 가능하도록 한다. 액상 물질의 표면장력을 이용하여 선택적으로 박리할 때 패턴된 박막의 표면 젖음 특성을 제어할 수 있다. 또는 균열의 형상을 다르게 하여 균열 개시가 발생하지 않게 할 수 있다. Simplification of the process is achieved by selectively peeling the interface between the substrate and the deposited thin film using the surface tension of the liquid material without any additional external force or the intervention of an adhesive, and transfer of various thin film materials and very thin thin film is possible. . When selectively peeling using the surface tension of the liquid material, the surface wetting characteristics of the patterned thin film can be controlled. Alternatively, crack initiation may be prevented by changing the shape of the crack.

기존의 실리콘 웨이퍼 기판뿐만 아니라 유연 기판 및 곡면형 기판 등에도 패턴된 박막을 전사할 수 있는 공정을 개발한다. 또한, 서로 다른 레이어로 구성된 2D 이종구조 및 박막 들의 특수 패턴을 손쉽게 구현하여 기존의 단일 박막 구조에서는 얻을 수 없었던 새로운 기능성을 확보한다. 본 발명의 개발 기술을 활용하여 웨어러블 센서, 유연 디스플레이 및 반도체 소자, 의료 기기, RFID 기반 무선통신장치 등 차세대 전자 장치의 상용화에 폭넓게 활용함을 목표로 한다.It develops a process that can transfer patterned thin films to flexible substrates and curved substrates as well as existing silicon wafer substrates. In addition, by easily realizing a 2D heterostructure composed of different layers and a special pattern of thin films, new functionality that could not be obtained in the existing single thin film structure is secured. It aims to utilize the development technology of the present invention widely for commercialization of next-generation electronic devices such as wearable sensors, flexible displays and semiconductor devices, medical devices, and RFID-based wireless communication devices.

아래에서는 액상 물질을 이용한 박막의 패터닝 및 선택적 전사 방법을 설명하며, 패턴된 박막을 목표 기판에 전사하기 위하여 두 가지 접근법을 활용할 수 있다. The following describes a method of patterning and selective transfer of a thin film using a liquid material, and two approaches can be used to transfer the patterned thin film to a target substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 나타내는 흐름도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a flowchart illustrating a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 2 is a view for explaining a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법은, 기판 위에 박막을 증착하는 단계(S110), 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 박막에 패터닝하는 단계(S120), 목표 패턴의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계(S130), 마스킹이 완료된 후, 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계(S140), 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 박막과 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계(S150), 및 목표 패턴의 박막이 액상 물질에 플로팅(Floating) 상태일 때, 목표 기판을 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계(S160)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, a method for selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate (S110), and a laser or a tool is used to obtain a thin film of a target pattern. Patterning the thin film by using (S120), the step of masking the thin film of the target pattern (S130), the step of selectively controlling the surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film after the masking is completed (S140) , Optionally, as the surface of the thin film whose wettability has been changed due to the completion of surface treatment is immersed in a liquid material, a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate is applied to peel the thin film of the target pattern (S150), And when the thin film of the target pattern is in a floating state in the liquid material, the target substrate is immersed in the liquid material and then lifted while scooping up the thin film of the floating target pattern and transferring it (S160). I can.

아래에서 도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법의 각 단계를 보다 구체적으로 설명한다. 이러한 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법은 컴퓨터 장치 등에 구현된 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 시스템에 의해 수행될 수 있으며, 또한 적어도 어느 하나 이상의 단계가 사용자에 의해 수행될 수 있다. Hereinafter, each step of a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an exemplary embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. The selective peeling and transferring method of a thin film using a liquid material platform according to this embodiment may be performed by a selective peeling and transfer system of a thin film using a liquid material platform implemented in a computer device, and at least one or more steps Can be performed by the user.

먼저, 단계(S110)에서 기판(110) 위에 박막(120)을 증착(Film Deposition)할 수 있다. 예를 들어 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 물리적 기상 증착법(PVD) 등의 기존 박막 증착법으로 기판(110) 위에 박막(120)을 증착할 수 있다. 여기에서는, 금(Au) 박막과 실리콘 웨이퍼 또는 열 산화 실리콘 웨이퍼(Thermal Oxide Silicon Wafer) 위에 박막(120)을 증착하여 진행하였다. 하지만, 일반적으로 기판(110)의 재료로는 열 안정성이 높고 표면 거칠기가 낮은 Quartz 웨이퍼, GaAs 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 유리 등이 활용될 수 있다. 이때 박막(120) 물질로는 금을 포함하여 구리, 니켈 등 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재료 박막 및 그래핀과 같은 이차원 물질까지 다양한 물질이 활용될 수 있다.First, in step S110, a thin film 120 may be deposited on the substrate 110. For example, the thin film 120 may be deposited on the substrate 110 by a conventional thin film deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). Here, a thin film 120 was deposited on a gold (Au) thin film and a silicon wafer or a thermal oxide silicon wafer. However, in general, as a material of the substrate 110, a quartz wafer, a GaAs wafer, a sapphire wafer, glass, etc. having high thermal stability and low surface roughness may be used. At this time, as the material of the thin film 120, various materials including gold, metals such as copper and nickel, polymers, ceramics, composite thin films, and two-dimensional materials such as graphene may be used.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 단계(S120)에서 목표 패턴의 박막(130)을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 박막(120)에 패터닝(Patterning)할 수 있다. 예를 들어 원하는 패턴의 박막(130)을 얻기 위해 커팅 플로터(Cutting Plotter), 레이저, 정밀 공정을 위한 펨토 초 레이저, CNC(Computerized Numerically Controlled) Machining Tool 등을 활용할 수 있다. 이때 목표 패턴은 글자일 수 있으며, 구불구불한 전극용 패턴, 박막 인덕터용 패턴, 박막 트렌지스터용 패턴 등 임의의 패턴일 수 있다.As shown in FIG. 2A, in step S120, patterning may be performed on the thin film 120 by using a laser or a tool to obtain the thin film 130 of the target pattern. For example, in order to obtain the thin film 130 of a desired pattern, a cutting plotter, a laser, a femtosecond laser for a precision process, a Computerized Numerically Controlled (CNC) Machining Tool, etc. may be used. At this time, the target pattern may be a letter, and may be any pattern such as a serpentine electrode pattern, a thin film inductor pattern, a thin film transistor pattern, and the like.

도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 단계(S130)에서 목표 패턴의 박막(130)에 마스킹(Masking)을 할 수 있다. 이때 마스킹 재료로 표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 목표 패턴의 박막(130)에 마스킹을 할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드(polyimide, PI) 필름, 감광액(Photoresist) 등이 활용될 수 있다.As shown in (b) of FIG. 2, masking may be performed on the thin film 130 of the target pattern in step S130. In this case, the thin film 130 of the target pattern may be masked by using a material capable of blocking the surface treatment effect as a masking material. For example, a polyimide (PI) film, a photoresist, or the like may be used.

그리고, 단계(S140)에서 마스킹이 완료된 후, 박막(120, 130)에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. 즉, 마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 통해 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어한다. 표면처리에 노출되는 영역은 친수성(Hydrophilic) 특성을 가지게 되고, 마스킹이 되어 있어 표면처리에 노출되지 않는 영역은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하게 된다. In addition, after masking is completed in step S140, surface treatment may be performed on the thin films 120 and 130 to selectively control the surface wetting characteristics. That is, the surface wetting characteristics are selectively controlled through surface treatment on the masked sample. The area exposed to the surface treatment has a hydrophilic property, and the area that is not exposed to the surface treatment because it is masked retains the original hydrophobic property.

다시 말하면, 마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 목표 패턴의 박막(130)은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(120)은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막(120, 130)의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. 이때 표면처리 방법으로는 UV Ozone 처리법, 플라즈마 처리법 등 표면 젖음 특성을 변화시키는 방법이 활용될 수 있다.In other words, as the surface treatment is performed on the masked sample, the thin film 130 of the target pattern that is not exposed to the surface treatment due to the completion of masking is made to retain the original hydrophobic property, and the target pattern exposed to the surface treatment The thin film 120 in the region excluding the shape of the thin film 120 has a hydrophilic property, so that the surface wetting characteristics of the thin films 120 and 130 can be selectively controlled. In this case, as a surface treatment method, a method of changing the surface wetting characteristics such as a UV ozone treatment method or a plasma treatment method may be used.

도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 단계(S150)에서, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막(120, 130)의 표면을 액상 물질(l)에 담금에 따라 박막과 기판(110) 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘(Crack Opening Force)이 가해져 목표 패턴의 박막(130)이 박리될 수 있다. As shown in (c) of FIG. 2, in step S150, the surface of the thin films 120 and 130 having different wettability characteristics by selectively completing the surface treatment is immersed in the liquid material l. The thin film 130 of the target pattern may be peeled off by applying a crack opening force capable of peeling the interface between (110).

여기서, 액상 물질(l)은 일반적으로 물을 사용할 수 있으며, 식각액 없이 액상 물질(l)만으로 패터닝 및 전사가 가능하다. 또한, 액상 물질(l)의 표면장력을 계면활성제 첨가 또는 다른 액상 물질(l)의 사용 등으로 제어하여 다양한 두께를 가지는 다양한 박막 물질 패턴을 전사할 수 있다. 액체의 표면장력을 낮추는 물질로는 Sodium dodecylbenzenesulfonate(SDBS), Sodium laureth sulfate(SLES) 등을 포함하는 계면활성제(Surfactant)일 수 있다. 반대로 표면장력을 높이는 물질로는 염화나트륨(NaCl), 염화리튬(LiCl) 등을 첨가할 수 있다.Here, as the liquid material (l), water may be generally used, and patterning and transfer are possible with only the liquid material (l) without an etchant. In addition, various thin film material patterns having various thicknesses may be transferred by controlling the surface tension of the liquid material (l) by adding a surfactant or using another liquid material (l). A material that lowers the surface tension of the liquid may be a surfactant including sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), sodium laureth sulfate (SLES), and the like. Conversely, sodium chloride (NaCl), lithium chloride (LiCl), etc. may be added as a material that increases the surface tension.

보다 구체적으로, 소수성(Hydrophobic) 특성의 목표 패턴의 박막(130)의 경우, 액상 물질(l)에 의해 목표 패턴의 박막(130)과 기판(110) 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(120)의 경우, 액상 물질(l)과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 충분한 균열 열림 힘의 작용으로 인하여 균열이 개시된 후에는 물의 침투 효과(Water Penetration Effect)에 의하여 쉽게 균열 진전이 발생하게 되는 원리이다. 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 균열이 모두 진전되어 박리가 일어난 박막은 액상 물질(l)의 표면 장력에 의하여 본래의 형상을 유지한 상태로 플로팅(Floating) 되어 있을 수 있다.More specifically, in the case of the thin film 130 of the target pattern having a hydrophobic characteristic, sufficient crack opening to peel off the interface between the thin film 130 of the target pattern and the substrate 110 by the liquid material (l) In the case of the thin film 120 in a region other than the shape of the target pattern having a hydrophilic property, and the peeling proceeds by applying a force, the angle of formation of a meniscus line between the liquid material (l) and the thin film surface It may be characterized in that the force for initiating the crack is reduced due to the change in the delamination does not proceed. This is the principle that crack propagation occurs easily due to the Water Penetration Effect after the crack is initiated due to the action of sufficient crack opening force. As shown in (d) of FIG. 1, the thin film in which all cracks have developed and peeled off may be floating while maintaining its original shape by the surface tension of the liquid material (l).

한편, 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계는 복수개의 박막에 대해 박리 과정을 반복적으로 수행하여 수면 위에 플로팅 시키는 단계 및 플로팅된 복수개의 박막을 수면 위에서 조립하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 목표 기판을 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계는 목표 기판을 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅 후 조립된 복수개의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사할 수 있다. 이는 도 10 및 도 11을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다. Meanwhile, the step of peeling the thin film of the target pattern may include repeatedly performing a peeling process on the plurality of thin films to float on the water surface and assembling the floating thin film on the water surface. In the step of scooping up and transferring the thin film of the floating target pattern while immersing the target substrate in the liquid material and lifting it, the target substrate is immersed in the liquid material and then lifted while floating, and a plurality of assembled thin films are recalled (Scoop-up). -up) Can be transcribed. This will be described in more detail below with reference to FIGS. 10 and 11.

도 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 단계(S160)에서, 목표 패턴의 형상에 마스킹을 진행한 경우, 목표 패턴 형상이 물 위에 플로팅 되어 있는 형태가 되고, 전사 대상이 되는 기판(140)을 물에 담근 후 서서히 들어올려 플로팅된 박막을 떠올릴 수 있다(Scoop-up). 즉, 목표 패턴의 박막(130)이 액상 물질(l)에 플로팅 상태일 때, 목표 기판(140)을 액상 물질(l)에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 목표 패턴의 박막(130)을 떠올려(Scoop-up), 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 목표 기판(140)에 전사할 수 있다. As shown in (e) of FIG. 2, when masking is performed on the shape of the target pattern in step S160, the shape of the target pattern becomes floating on water, and the substrate 140 to be transferred After immersing in water, it is gradually lifted up to remind a floating thin film (Scoop-up). That is, when the thin film 130 of the target pattern is in a floating state in the liquid material (l), the target substrate 140 is immersed in the liquid material (l) and then lifted up to remind the thin film 130 of the floating target pattern (Scoop -up), it may be transferred to the target substrate 140 as shown in (f) of FIG. 2.

이때, 목표 기판(140)은 굽힘 강성(Bending Stiffness)이 큰 것이 사용될 수 있으며, 굽힘 강성이 낮은 유연 기판 또는 두께가 얇은 기판의 경우 기판 밑에 두꺼운 기판을 보강하여 목표 기판(140)으로 사용할 수 있다. 목표 기판(140)의 물질로는 Glass, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PE(polyethylene), PS(polystyrene), Parylene, Ecoflex, Hydrogel 등이 사용될 수 있다. In this case, the target substrate 140 may be used as the target substrate 140 by reinforcing a thick substrate under the substrate in the case of a flexible substrate having low bending stiffness or a substrate having a thin thickness. . As the material of the target substrate 140, glass, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polystyrene (PS), Parylene, Ecoflex, Hydrogel, and the like may be used.

또한, 그래핀과 같은 소정 두께 이하의 매우 얇은 이차원 재료의 경우에는 단일 박막층이 균열 없이 물 위에 플로팅하기에 불안정하므로 PMMA(poly-methyl methacrylate) 등의 희생층을 활용하여 보호 후 전사할 수 있으며, 전사 공정 후 희생층을 제거할 수 있다. In addition, in the case of a very thin two-dimensional material with a predetermined thickness such as graphene, a single thin film layer is unstable to float on water without cracking, so it can be transferred after protection by using a sacrificial layer such as PMMA (poly-methyl methacrylate). The sacrificial layer may be removed after the transfer process.

이상과 같은 본 발명의 선택적 전사 공정(S110 내지 S160)을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득할 수 있다. 이러한 이종구조는 기존 단일 박막 구조에서 얻을 수 없던 새로운 기능성을 보유할 수 있을 것이다. By repeatedly performing the selective transfer process (S110 to S160) of the present invention as described above, a 2D heterostructure in which special patterns of various shapes are stacked may be obtained. This heterogeneous structure will be able to retain new functionality that cannot be obtained from the existing single thin film structure.

이러한 공정에 따라 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 목표 기판(140)에 선택적 전사되는 박막을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 기판(140)에 선택적 전사되는 박막은, 목표 패턴의 박막(130)을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판(110) 위에 증착된 박막에 패터닝 후 목표 패턴의 박막(130)에 마스킹을 하고, 마스킹이 완료된 후 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막의 표면을 액상 물질(l)에 담금에 따라 박막과 기판(110) 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 박리되는 목표 패턴의 박막(130)과, 목표 패턴의 박막(130)이 액상 물질(l)에 플로팅 상태일 때, 액상 물질(l)에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 목표 패턴의 박막(130)을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 목표 기판(140)을 포함하여 이루어질 수 있다.According to this process, a thin film selectively transferred to the target substrate 140 may be formed as shown in FIG. 2F. More specifically, the thin film selectively transferred to the target substrate 140 according to an embodiment of the present invention is patterned on the thin film deposited on the substrate 110 by using a laser or a tool to obtain the thin film 130 of the target pattern. After that, masking is performed on the thin film 130 of the target pattern, and after the masking is completed, surface treatment is performed on the thin film to selectively control the surface wetting characteristics, and the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively surface treatment is applied to a liquid material ( The thin film 130 of the target pattern and the thin film 130 of the target pattern that are peeled off by applying a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate 110 are applied to the liquid material (l). In the floating state, the target substrate 140 may be immersed in the liquid material 1 and then lifted while scooping up and transferring the thin film 130 of the floating target pattern.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 나타내는 흐름도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to another embodiment of the present invention. And FIG. 4 is a view for explaining a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법은, 기판 위에 박막을 증착하는 단계(S210), 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 박막에 패터닝하는 단계(S220), 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계(S230), 마스킹이 완료된 후 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계(S240), 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 박막과 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되는 단계(S250), 및 기판 위에 남아 있는 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 단계(S260)를 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, a method for selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to another embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate (S210), and a laser or a tool to obtain a thin film of a target pattern. Patterning on a thin film by using (S220), masking on a thin film in an area excluding the shape of the target pattern (S230), and selectively controlling the surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film after masking is completed. Step (S240), as the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively completing the surface treatment is immersed in a liquid material, a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate is applied to the area excluding the shape of the target pattern. The thin film may be peeled off (S250), and the thin film of the target pattern remaining on the substrate may be transferred (S260) using a difference in adhesive force.

아래에서 도 3 및 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 선택적 박리 및 전사 방법의 각 단계를 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, each step of a method of selectively peeling and transferring a thin film using a liquid material platform according to an exemplary embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.

먼저, 단계(S210)에서 기판(210) 위에 박막을 증착할 수 있다. 예를 들어 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 물리적 기상 증착법(PVD) 등의 기존 박막 증착법으로 기판(210) 위에 박막(220)을 증착할 수 있다. 여기에서는, 금(Au) 박막과 실리콘 웨이퍼 또는 열 산화 실리콘 웨이퍼(Thermal Oxide Silicon Wafer) 위에 박막(220)을 증착하여 진행하였다. 하지만, 일반적으로 기판(210)의 재료로는 열 안정성이 높고 표면 거칠기가 낮은 Quartz 웨이퍼, GaAs 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 유리 등이 활용될 수 있다. 이때 박막(220) 물질로는 금을 포함하여 구리, 니켈 등 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재료 박막 및 그래핀과 같은 이차원 물질까지 다양한 물질이 활용될 수 있다.First, a thin film may be deposited on the substrate 210 in step S210. For example, the thin film 220 may be deposited on the substrate 210 by conventional thin film deposition methods such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). Here, a thin film 220 was deposited on a gold (Au) thin film and a silicon wafer or a thermal oxide silicon wafer. However, in general, as a material of the substrate 210, a quartz wafer, a GaAs wafer, a sapphire wafer, glass, etc. having high thermal stability and low surface roughness may be used. In this case, as the material of the thin film 220, various materials including gold, metals such as copper and nickel, polymers, ceramics, composite thin films, and two-dimensional materials such as graphene may be used.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 단계(S220)에서 목표 패턴의 박막(230)을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 박막에 패터닝할 수 있다. 예를 들어 원하는 패턴의 박막을 얻기 위해 커팅 플로터(Cutting Plotter), 레이저, 정밀 공정을 위한 펨토 초 레이저, CNC(Computerized Numerically Controlled) Machining Tool 등을 활용할 수 있다. 이때 목표 패턴은 글자일 수 있으며, 구불구불한 전극용 패턴, 박막 인덕터용 패턴, 박막 트렌지스터용 패턴 등 임의의 패턴일 수 있다.As shown in FIG. 4A, in step S220, patterning may be performed on the thin film using a laser or a tool to obtain the thin film 230 of the target pattern. For example, a cutting plotter, laser, femtosecond laser for precision processing, and a computerized numerically controlled (CNC) machining tool can be used to obtain a thin film of a desired pattern. At this time, the target pattern may be a letter, and may be any pattern such as a serpentine electrode pattern, a thin film inductor pattern, a thin film transistor pattern, and the like.

한편, 펨토 초 레이저를 이용하여 가공할 경우에는 마스킹 및 표면처리 공정이 필요하지 않을 수 있다. 왜냐하면 레이저를 이용한 패터닝 공정에서 발생하는 열에 의하여 국소적 나노 용접(nano-welding) 효과를 발생시킬 수 있고 기판(210)과 박막 물질의 접착력이 향상될 수 있기 때문이다. 따라서 표면 젖음 특성을 표면처리 공정을 통하여 표면 젖음 특성을 제어하지 않더라도 선택적인 박리가 가능하다. On the other hand, in the case of processing using a femtosecond laser, masking and surface treatment may not be necessary. This is because a local nano-welding effect may be generated by heat generated in the patterning process using a laser, and adhesion between the substrate 210 and the thin film material may be improved. Therefore, selective peeling is possible without controlling the surface wetting characteristics through a surface treatment process.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 단계(S230)에서 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)에 마스킹을 할 수 있다. 표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)에 마스킹을 할 수 있으며, 예를 들어 폴리이미드(polyimide, PI) 필름, 감광액(Photoresist) 등이 활용될 수 있다.As shown in (b) of FIG. 4, in step S230, masking may be performed on the thin film 220 in a region other than the shape of the target pattern. Masking can be performed on the thin film 220 in the area excluding the shape of the target pattern by using a material that can block the surface treatment effect, for example, a polyimide (PI) film, a photoresist, etc. I can.

그리고, 단계(S240)에서 마스킹이 완료된 후, 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 목표 패턴의 박막(230)은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. 이때 표면처리 방법으로는 UV Ozone 처리법, 플라즈마 처리법 등 표면 젖음 특성을 변화시키는 방법이 활용될 수 있다.Then, after the masking is completed in step S240, surface treatment is performed on the thin film to selectively control the surface wetting characteristics. More specifically, as a surface treatment is performed on the masked sample, the thin film in the area except for the target pattern shape that is not exposed to the surface treatment due to the masking is completed to retain the original hydrophobic properties and is exposed to the surface treatment. The thin film 230 of the target pattern has a hydrophilic property, so that the surface wetting property of the thin film can be selectively controlled. In this case, as a surface treatment method, a method of changing the surface wetting characteristics such as a UV ozone treatment method or a plasma treatment method may be used.

도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 단계(S250)에서 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막의 표면을 액상 물질(l)에 담금에 따라 박막과 기판(210) 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)이 박리될 수 있다. As shown in (c) of FIG. 4, the interface between the thin film and the substrate 210 by immersing the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively completing the surface treatment in step S250 is immersed in the liquid material (l). A crack opening force capable of peeling off is applied so that the thin film 220 in an area other than the shape of the target pattern may be peeled.

보다 구체적으로, 소수성(Hydrophobic) 특성의 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)의 경우, 액상 물질(l)에 의해 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)과 기판(210) 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 목표 패턴 형상의 박막의 경우, 액상 물질(l)과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는다. 이때, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)에 마스킹을 진행한 경우, 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막이 물 위에 플로팅 되어 있다. More specifically, in the case of the thin film 220 in the region excluding the shape of the target pattern having a hydrophobic characteristic, the liquid material (l) between the thin film 220 and the substrate 210 in the region excluding the shape of the target pattern Separation proceeds by applying sufficient crack opening force to peel the interface of the material, and in the case of a thin film with a target pattern shape with a hydrophilic property, the Meniscus Line between the liquid material (l) and the surface of the thin film As the angle of formation of is changed, the force for initiating cracking decreases, so that peeling does not proceed. At this time, as shown in (d) of FIG. 4, when masking is performed on the thin film 220 in the region excluding the shape of the target pattern, the thin film in the region excluding the shape of the target pattern is floating on the water.

도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 단계(S260)에서, 기판(210) 위에 남아 있는 목표 패턴의 박막(230)을 접착력의 차이를 이용하여, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 전사 대상이 되는 목표 기판(240)에 전사할 수 있다.As shown in (e) of FIG. 4, in step S260, the thin film 230 of the target pattern remaining on the substrate 210 is applied as shown in (f) of FIG. Likewise, it may be transferred to the target substrate 240 to be transferred.

보다 구체적으로, 목표 패턴의 형상을 제외한 부분에 마스킹을 진행한 경우, 패턴 형상이 기판(210) 위에 남아 있는 형태가 된다. 따라서 기판(210) 위에 남아 있는 특정 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사할 수 있다. 이때 기판(210) 재료로는 마찬가지로 Glass, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PE(polyethylene), PS(polystyrene), Parylene, Ecoflex, Hydrogel 등이 사용될 수 있다. 접착 방법으로는 목표 패턴의 박막(230)과 목표 기판(240) 사이의 반데르발스(van der Waals) 힘을 이용하거나, 접착제를 도포하여 목표 패턴의 박막(230)과 목표 기판(240) 사이의 접착력을 증대시켜 목표 패턴의 박막(230)을 목표 기판(240)에 전사할 수 있다. 또한, 열 압착을 또는 추가적인 표면처리를 통한 표면 활성화 방법을 통해 접착력을 제어하여 전사할 수 있다.More specifically, when masking is performed on a portion other than the shape of the target pattern, the pattern shape remains on the substrate 210. Accordingly, a thin film of a specific pattern remaining on the substrate 210 may be transferred using a difference in adhesive force. In this case, as the material for the substrate 210, glass, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polystyrene (PS), Parylene, Ecoflex, Hydrogel, and the like may be used. As an adhesion method, a van der Waals force between the target pattern's thin film 230 and the target substrate 240 is used, or an adhesive is applied between the target pattern's thin film 230 and the target substrate 240. The thin film 230 of the target pattern may be transferred to the target substrate 240 by increasing the adhesion of the target pattern. In addition, it is possible to transfer by controlling adhesion through thermal compression bonding or a surface activation method through additional surface treatment.

한편, 크래킹(Cracking)을 인가하는 힘, 또는 레이저의 세기(Intensity) 등을 통하여 균열의 형상을 제어하고 선택적 박리를 실시할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 표면젖음 특성 및 액체의 표면장력뿐만 아니라, 금-실리콘 웨이퍼 계면의 균열 형상에 따라서 균열 개시여부가 달라지는 것을 확인하였다. 실리콘 웨이퍼의 Cleaving 면을 따라서 형성된 균열은 선단이 날카롭기 때문에 표면장력에 의하여 더 큰 응력 집중이 발생하고 균열 개시가 가능하다. 반면, 균열 선단이 날카롭지 않도록 패터닝 방법을 제어할 경우에는 균열 개시가 발생하지 않도록 할 수 있다.On the other hand, it is possible to control the shape of the crack and perform selective peeling through the force of applying cracking or the intensity of the laser. In the examples of the present invention, it was confirmed that the crack initiation was changed depending on the surface wetting characteristics and the surface tension of the liquid as well as the crack shape at the gold-silicon wafer interface. Since the tip of the crack formed along the cleaving surface of the silicon wafer is sharp, a greater stress concentration occurs due to the surface tension and crack initiation is possible. On the other hand, when the patterning method is controlled so that the crack tip is not sharp, it is possible to prevent crack initiation from occurring.

이상과 같은 본 발명의 선택적 전사 공정(S210 내지 S260)을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득할 수 있다. 이러한 이종구조는 기존 단일 박막 구조에서 얻을 수 없던 새로운 기능성을 보유할 수 있을 것이다. By repeatedly performing the selective transfer process (S210 to S260) of the present invention as described above, a 2D heterostructure in which special patterns of various shapes are stacked may be obtained. This heterogeneous structure will be able to retain new functionality that cannot be obtained from the existing single thin film structure.

이러한 공정에 따라 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 목표 기판(240)에 선택적 전사되는 박막을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 목표 기판(240)에 선택적 전사되는 박막은, 목표 패턴의 박막(230)을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판(210) 위에 증착된 박막에 패터닝 후 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)에 마스킹을 하고, 마스킹이 완료된 후 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 박막의 표면을 액상 물질(l)에 담금에 따라 박막과 기판(210) 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막(220)이 박리되어, 기판(210) 위에 남아있는 목표 패턴의 박막(230)과, 기판(210) 위에 남아 있는 목표 패턴의 박막(230)을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 목표 기판(240)을 포함하여 이루어질 수 있다. According to this process, a thin film selectively transferred to the target substrate 240 may be formed as shown in FIG. 4F. More specifically, the thin film selectively transferred to the target substrate 240 according to another embodiment of the present invention is patterned on the thin film deposited on the substrate 210 using a laser or a tool to obtain the thin film 230 of the target pattern. After that, masking is performed on the thin film 220 in the area excluding the shape of the target pattern, and after the masking is completed, surface treatment is applied to the thin film to selectively control the surface wetting characteristics. As the surface is immersed in the liquid material (l), a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate 210 is applied, and the thin film 220 in the region excluding the shape of the target pattern is peeled off, and the substrate 210 It may include a target substrate 240 for transferring the thin film 230 of the target pattern remaining on the target pattern and the thin film 230 of the target pattern remaining on the substrate 210 by using a difference in adhesive force.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a method of selectively peeling a thin film according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 표면을 액상 물질 플랫폼에 서서히 담그면 액상 물질(l)의 표면 장력에 의한 균열 열림 힘(Crack Opening Force)이 박막에 작용하게 된다. As shown in FIG. 5, when the surface of which the surface treatment is selectively completed and the wetting characteristics are changed is gradually immersed in the liquid material platform, the crack opening force due to the surface tension of the liquid material l acts on the thin film. do.

이때, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(510) 상에 증착된 박막에 대하여 표면처리가 진행되어 친수성(Hydrophilic) 표면(520)의 경우, 액상 물질(l)과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변하고 이에 따라 상대적으로 작은 균열 열림 힘이 작용하여 박리가 진행되지 않는다.In this case, as shown in (a) of FIG. 5, the surface treatment is performed on the thin film deposited on the substrate 510, so that in the case of the hydrophilic surface 520, the liquid material 1 and the thin film surface are The angle of formation of the meniscus line of is changed, and accordingly, a relatively small crack opening force acts, so that peeling does not proceed.

반면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(510) 상에 증착된 소수성(Hydrophobic) 표면(530)에는 박막과 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해지게 되어 박리가 진행될 수 있다. 충분한 균열 열림 힘의 작용으로 인하여 균열이 개시된 후에는 물의 침투 효과(Water Penetration Effect)에 의하여 쉽게 균열 진전이 발생하게 되는 원리이다. On the other hand, as shown in (b) of FIG. 5, sufficient crack opening force to peel off the interface between the thin film and the substrate is applied to the hydrophobic surface 530 deposited on the substrate 510. Peeling may proceed. This is the principle that crack propagation occurs easily due to the Water Penetration Effect after the crack is initiated due to the action of sufficient crack opening force.

이러한 표면의 젖음 특성 변화는 액상 물질(l)과 기판과의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 변화를 야기하고 이는 결과적으로 표면장력에 의한 균열 열림 힘(Crack Opening Force)의 변화를 야기할 수 있다. This change in the wetting characteristics of the surface causes a change in the meniscus line between the liquid material (l) and the substrate, which may result in a change in the crack opening force due to the surface tension. have.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 박막 영역에 대한 선택적 표면처리를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a selective surface treatment of a plurality of thin film regions according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 액상 물질 플랫폼을 이용하여 원하는 패턴의 박막 또는 원하는 영역의 박막을 선택적으로 박리한 후 전사할 수 있다. 기판에 증착된 박막(600)에 대해 구분되어 있는 복수개의 박막 영역이 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 박막 영역은 영역 A(610), 영역 B(620) 및 영역 C(630)로 구분될 수 있으며, 선택적인 표면처리를 통하여 전사하고자 하는 영역의 박막(영역 B(620))만 액상 물질(예컨대, 물) 위에 플로팅하여 전사하고, 나머지 박막을 기판 위에 남겨 둘 수 있다. 이때 전사하고자 하는 영역 B(620)는 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않아 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 목표 패턴의 형상을 제외한 영역 A(610) 및 영역 C(630)를 포함하는 박막(600)은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어할 수 있다. Referring to FIG. 6, a thin film having a desired pattern or a thin film having a desired region may be selectively peeled and transferred using a liquid material platform. A plurality of thin film regions separated from the thin film 600 deposited on the substrate may be formed. For example, a plurality of thin film regions may be divided into regions A (610), region B (620) and region C (630), and the thin film of the region to be transferred through selective surface treatment (region B 620) ) Can be transferred by floating on a liquid material (eg, water), and the remaining thin film can be left on the substrate. At this time, the area B 620 to be transferred is masked and not exposed to the surface treatment, so that it retains the original hydrophobic property, and the area A 610 and the area excluding the shape of the target pattern exposed to the surface treatment The thin film 600 including the C 630 has a hydrophilic property, so that the surface wetting property of the thin film can be selectively controlled.

또한, 선택적인 표면처리를 통하여 전사하고자 하는 영역의 박막(영역 B(620))만 기판 위에 남겨두고, 나머지 영역을 액상 물질(예컨대, 물) 위에 플로팅한 후, 기판 위에 남아 있는 영역 B(620)의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 목표 기판에 전사할 수 있다.In addition, after selective surface treatment, only the thin film (region B 620) of the region to be transferred is left on the substrate, and the remaining region is floated on a liquid material (eg, water), and then region B 620 remaining on the substrate. ) Can be transferred to the target substrate using the difference in adhesion.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구불구불한 패턴의 전극 제작의 예시를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 웨어러블, 스트레처블 전자 장치 개발을 위한 구불구불한 패턴의 전극 제작의 예시를 나타낸다. 예를 들어, 100nm 두께의 금 박막을 SiO2 wafer로부터 특정 패턴으로 박리 후 PDMS 위에 전사할 수 있다.7 is a diagram illustrating an example of manufacturing an electrode having a serpentine pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, an example of manufacturing an electrode having a serpentine pattern for developing a wearable and stretchable electronic device is illustrated. For example, a 100 nm-thick gold thin film can be separated from a SiO2 wafer in a specific pattern and then transferred onto the PDMS.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 문자 패턴을 가지는 박막의 제작 예시를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 문자 패턴을 가지는 박막을 제작하기 위하여 Si wafer로부터 금 박막을 선택적으로 분리하여 PET 기판 위에 전사할 수 있다. 8 is a view showing an example of manufacturing a thin film having a character pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, in order to manufacture a thin film having a character pattern, a gold thin film may be selectively separated from a Si wafer and transferred onto a PET substrate.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 나선형 인덕터의 제작 예시를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 박막 나선형 인덕터(Thin film spiral inductor)를 제작하기 위하여 Si wafer로부터 금 박막을 선택적으로 분리하여 PET 기판 위에 전사할 수 있다. 9 is a diagram illustrating an example of manufacturing a thin film spiral inductor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, in order to manufacture a thin film spiral inductor, a gold thin film may be selectively separated from a Si wafer and transferred onto a PET substrate.

이와 같이 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 패터닝 및 선택적 전사 방법을 이용하여 패턴된 박막을 전사할 경우, 기존 공정들의 한계를 넘어서는 분해능을 가지는 패터닝 공정을 달성할 수 있다. 즉, 패턴 사이즈(선 폭) 제어의 범위가 센티미터 스케일부터 나노미터 스케일까지 광범위하다.As described above, when patterning a thin film using a liquid material platform and transferring a patterned thin film using a selective transfer method, a patterning process having a resolution exceeding the limits of existing processes can be achieved. That is, the range of pattern size (line width) control is wide from the centimeter scale to the nanometer scale.

식각 공정이 필요 없고, 기판에 직접적인 광 노출이 없어 바이오 기술에 적용이 용이하며 친환경적인 기술이다. 식각액의 사용은 박막 및 기판에 화학적 손상을 유발할 뿐만 아니라 화학 폐기물의 처리 문제가 있기 때문에 지양하는 것이 바람직하다. 본 발명은 식각액 없이 액상 물질(일반적인 경우 물)만으로 패터닝 및 전사가 가능하므로, 화학적인 손상에서 자유로우며 환경 오염 문제가 대두되고 있는 최근의 동향과 매우 적합한 기술이다.It is an eco-friendly technology that does not require an etching process and is easy to apply to biotechnology because there is no direct light exposure to the substrate. It is preferable to avoid the use of the etchant because it causes chemical damage to the thin film and the substrate, as well as the treatment of chemical waste. The present invention can be patterned and transferred only with a liquid material (in general, water) without an etchant, so it is free from chemical damage and is a technology very suitable for recent trends in which environmental pollution problems are emerging.

박막과 기판 사이의 접착력과 액상 물질의 표면장력을 정교하게 제어하여 수십 나노미터에서 수 마이크로미터에 이르는 두께의 박막뿐만 아니라, 그래핀, MoS2 와 같은 매우 얇은 이차원 재료까지 패터닝 및 선택적 박리를 수행할 수 있다. 이러한 특징은 디스플레이, 웨어러블 센서, RFID 기반 무선통신장치 및 에너지 저장 장치 등 다양한 방면에서의 응용을 가능하게 한다.By precisely controlling the adhesion between the thin film and the substrate and the surface tension of the liquid material, it is possible to perform patterning and selective peeling of not only thin films with thicknesses ranging from tens of nanometers to several micrometers, but also very thin two-dimensional materials such as graphene and MoS2. I can. These features enable applications in various fields such as displays, wearable sensors, RFID-based wireless communication devices, and energy storage devices.

본 발명의 박막 패터닝 및 전사 방법은 두께가 얇은 유연 기판의 활용과 마찬가지로 두께가 얇은 박막의 활용이 가능하며, 추가적인 접착제를 필요로 하지 않는다. 따라서 초박형의 유연 소자를 제작할 수 있다. 이를 이용하면 유연 소자의 굽힘 성능을 개선할 수 있다. 또한 두께가 얇은 초박막의 활용은 RF 통신 장치의 표피 효과(Skin Effect)를 저감하여 전송 손실을 극소화할 수 있다. The thin film patterning and transfer method of the present invention enables use of a thin thin film as well as the use of a thin flexible substrate, and does not require an additional adhesive. Therefore, it is possible to manufacture an ultra-thin flexible device. By using this, the bending performance of the flexible element can be improved. In addition, the use of an ultra-thin film with a thin thickness can minimize the transmission loss by reducing the skin effect of the RF communication device.

또한, 박막 패터닝 및 전사 공정에서 박막에 의도하지 않은 균열 형성을 방지할 수 있어 제작되는 제품의 기계적 신뢰성을 확보할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the formation of unintentional cracks in the thin film during the thin film patterning and transfer processes, thereby ensuring the mechanical reliability of the manufactured product.

본 발명의 박막 패터닝 및 전사 방법은 장비 구축 및 기술 수행에 있어서 많은 시간과 비용을 요구하지 않는다. 따라서 저비용 고효율의 패터닝 및 전사 공정이 가능하다.The thin film patterning and transfer method of the present invention does not require a lot of time and cost in building equipment and performing technology. Therefore, a low-cost and high-efficiency patterning and transfer process are possible.

본 발명의 기술은 밀폐되지 않은 비 진공의 대기압 환경에서 수행할 수 있다. 즉, 빠른 공정 구성이 가능하며 실험실 스케일에서 용이하게 활용할 수 있다. 간단한 디스플레이 기기, 광학 기기, 미세전자기기 등은 본 방법을 활용하여 쉽게 제작 가능할 것이다.The techniques of the present invention can be carried out in an airtight, non-vacuum, atmospheric environment. In other words, it is possible to configure the process quickly and can be easily utilized on a laboratory scale. Simple display devices, optical devices, microelectronic devices, etc. will be easily manufactured using this method.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노박막 디바이스 조립 방법을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a method of assembling a nano-thin film device according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 박리(Lift-off) 공정을 이용한 나노박막 디바이스의 조립 기술을 나타낸다. 차세대 전자 제품(웨어러블, 바이오 메디컬 디바이스 등)을 만들기 위해서 센서, 배터리, 무선통신장치 등 여러 구성요소들을 하나의 플랫폼에 통합할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노박막 디바이스(1000)는 무유기 하이브리드 광전소재(1010), 전기방사 나노섬유 기반 혼성소재(1020), 전기방사 산화물/금속나노섬유 소재(1030) 및 웨어러블 바이오 압력 센서 플랫폼(1040)을 포함할 수 있다. 여기서, 무유기 하이브리드 광전소재(1010)는 예컨대 웨어러블 태양전지용 무유기 하이브리드 광전소재일 수 있고, 전기방사 나노섬유 기반 혼성소재(1020)는 웨어러블 이차전지용 나노섬유 혼성소재일 수 있으며, 전기방사 산화물/금속나노섬유 소재(1030)는 웨어러블 가스센서용 나노섬유 소재일 수 있고, 웨어러블 바이오 압력 센서 플랫폼(1040)은 웨어러블 바이오 압력 센서용 트랜지스터 소재일 수 있다.Referring to FIG. 10, a technique for assembling a nano-thin film device using a selective lift-off process according to an embodiment of the present invention is shown. In order to create next-generation electronic products (wearables, biomedical devices, etc.), multiple components such as sensors, batteries, and wireless communication devices can be integrated into one platform. For example, the nano-thin film device 1000 according to an embodiment of the present invention includes an organic hybrid photoelectric material 1010, an electrospun nanofiber-based hybrid material 1020, and an electrospinning oxide/metal nanofiber material 1030. And a wearable bio-pressure sensor platform 1040. Here, the organic hybrid photoelectric material 1010 may be, for example, an organic hybrid photoelectric material for a wearable solar cell, and the electrospun nanofiber-based hybrid material 1020 may be a nanofiber hybrid material for a wearable secondary battery, and electrospinning oxide/ The metal nanofiber material 1030 may be a nanofiber material for a wearable gas sensor, and the wearable bio pressure sensor platform 1040 may be a transistor material for a wearable bio pressure sensor.

물의 높은 표면 장력은 박막의 매우 얇은 두께에도 자유 지지(free-standing) 상태로 박막의 형상을 유지시켜 주고, 물의 낮은 점성은 마찰 없는 슬라이딩을 가능하게 하여 나노박막 조작이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 통해 물 플랫폼을 이용한 나노박막 디바이스들의 손쉬운 조립이 가능하다. 즉, 다양한 디바이스들을 물 표면(수면) 위에 띄우고 물 위에서 조립한 후 목표 기판으로 전사할 수 있다. 박막의 증착 및 전사 조건(온도 등)이 서로 다른 경우에는 하나의 기판에 여러 부품을 통합하기 어려우나, 물 표면 위의 조립 기술을 이용하여 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.The high surface tension of water maintains the shape of the thin film in a free-standing state even with the very thin thickness of the thin film, and the low viscosity of water enables frictionless sliding and thus nano-thin film manipulation is possible. It is possible to easily assemble nano-thin film devices using a water platform through the selective peeling and transfer method of the thin film according to an embodiment of the present invention. That is, various devices can be floated on the water surface (water surface), assembled on the water, and transferred to the target substrate. In the case where the deposition and transfer conditions (temperature, etc.) of the thin film are different, it is difficult to integrate several components on a single substrate, but the above problem can be solved by using an assembly technique on the water surface.

도 11을 본 발명의 일 실시예에 따른 나노박막 디바이스 조립 방법의 예를 나타내는 도면이다.11 is a diagram showing an example of a method of assembling a nano thin film device according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 통해 금 나노박막 패턴(디바이스)들을 물의 표면 위에 띄우고, 물 표면 위에서 조립한 후 유리 기판(glass substrate) 위로 전사할 수 있다. 이때, 유리 기판 위로의 전사 방법은 scoop-up 방법을 사용할 수 있다. Referring to FIG. 11, gold nano-thin film patterns (devices) are floated on the surface of water through the selective peeling and transfer method of a thin film according to an embodiment of the present invention, assembled on the water surface, and then transferred onto a glass substrate. can do. At this time, the transfer method onto the glass substrate may use a scoop-up method.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 및 전사 방법은 수면의 고유한 특성에 의해 나노박막 디바이스 조립(assembly)을 가능하게 한다. 물은 박막(필름)-기판 인터페이스의 접착 에너지를 낮출 뿐만 아니라, 나노박막을 조작하기 위한 이상적인 플랫폼으로 활용될 수 있다. The selective peeling and transfer method of a thin film according to an embodiment of the present invention enables the assembly of a nano-thin film device by the inherent characteristics of the water surface. Water not only lowers the adhesion energy of the thin film (film)-substrate interface, but can also be used as an ideal platform for manipulating the nano thin film.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 선택적 박리 및 전사 방법은, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 패턴화된 디바이스를 선택적으로 마스킹하고 시편을 UV/오존 처리에 노출시켜 수면에 소수성 표면 특성을 갖는 패턴화된 Au 나노박막 디바이스를 부유시킬 수 있다. 그리고 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 박리 과정을 반복적으로 수행하여 복수개의 Au 나노박막 디바이스를 수면에 플로팅 시킬 수 있다. 이때 저점도의 물은 나노박막 디바이스의 조작을 용이하게 하여 마찰 없는 슬라이딩을 가능하게 할 수 있다. 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 나노박막 디바이스는 초박형 바늘로 디바이스들을 조작하여 수면에서 조립될 수 있다. 그리고, 도 11의 (d)에 도시된 바와 같이, 조립된 시스템을 최종적으로 scoop-up 방법으로 유리 기판에 전사될 수 있다. In the selective peeling and transfer method of a thin film according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11 (a), by selectively masking the patterned device and exposing the specimen to UV/ozone treatment, it is hydrophobic to the water surface. A patterned Au nano-thin film device having surface properties can be suspended. And, as shown in (b) of FIG. 11, by repeatedly performing the peeling process, a plurality of Au nano-thin film devices can be floated on the water surface. At this time, the low viscosity water can facilitate the operation of the nano-thin film device to enable frictionless sliding. As shown in (c) of FIG. 11, the nano-thin film device can be assembled on the water surface by manipulating the devices with an ultra-thin needle. And, as shown in (d) of FIG. 11, the assembled system may be finally transferred to the glass substrate by a scoop-up method.

이와 같이, 다양한 형상 및 색깔을 가지는 나노박막 디바이스(패턴)을 물 표면 위에 플로팅(floating)해서 조립한 후 기판 위에 전사할 수 있다. In this way, nano-thin film devices (patterns) having various shapes and colors may be assembled by floating on the surface of water, and then transferred onto a substrate.

표 1은 기존 박막의 선택적 박리 및 전사 방법과 본 발명에 따른 박막의 선택적 박리 및 전사 방법을 비교한 결과를 나타낸다. Table 1 shows the results of comparing the selective peeling and transferring method of the existing thin film with the selective peeling and transferring method of the thin film according to the present invention.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
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본 발명은 패턴 사이즈(또는 선 폭) 제어의 범위가 센티미터 스케일부터 나노미터 스케일까지 광범위하다. 기존 포토리소그래피의 경우 광 회절의 문제로 인하여 100 nm 이하의 분해능(resolution) 구현에서 기술적 한계에 도달하였다. 소프트 리소그래피는 탄성 중합체 스탬프의 변형 및 뒤틀림으로 인하여 복잡한 무늬의 구조를 형성하는데 있어서 문제점이 발생하여 아직까지 20nm 이하의 분해능 구현이 어려우며, 대면적 박막을 균열 없이 전사하는 것이 매우 도전적이다. 또한 잉크젯 프린팅 방법은 용액 기반 공정이기 때문에 가능한 선폭이 수십 마이크로 단위 수준으로 분해능이 좋지 않다. 반면, 본 발명은 펨토 초 레이저를 활용하여 미세한 균열 패턴을 박막에 형성할 수 있으며, 표면처리 영역의 선택이 정밀하지 않더라도 균열 개시가 안되도록 설계가 가능하기 때문에 더 좋은 분해능을 가질 수 있을 뿐만 아니라 대면적의 박막 패턴도 균열 없이 구현 가능하다.In the present invention, the range of pattern size (or line width) control is broad from the centimeter scale to the nanometer scale. In the case of conventional photolithography, the technical limit has been reached in realizing a resolution of less than 100 nm due to the problem of light diffraction. Soft lithography has a problem in forming a complex patterned structure due to deformation and distortion of an elastomer stamp, so it is still difficult to implement a resolution of 20 nm or less, and it is very challenging to transfer a large-area thin film without cracking. In addition, since the inkjet printing method is a solution-based process, the possible line width is in the order of tens of microns, and the resolution is poor. On the other hand, in the present invention, a fine crack pattern can be formed on a thin film by using a femtosecond laser, and since it can be designed so that crack initiation is not initiated even if the selection of the surface treatment area is not precise, it can have a better resolution. Large-area thin film patterns can be implemented without cracking.

본 발명의 방법은 박막과 기판 사이의 접착력을 제어하거나, 액상 물질의 표면장력을 계면활성제 첨가 또는 다른 액상 물질의 사용 등으로 제어하여 다양한 두께를 가지는 다양한 박막 물질(Film thickness & material) 패턴을 전사할 수 있다. 반면 포토리소그래피의 경우에는 식각이 가능한 박막 물질을 패터닝할 수 있고, 잉크젯 프린팅의 경우에는 '잉크'라는 용액 기반의 재료 사용이 필수적으로 요구되므로 박막 물질 사용에 제한이 있다.The method of the present invention transfers various film thickness & material patterns having various thicknesses by controlling the adhesion between the thin film and the substrate, or by controlling the surface tension of a liquid substance by adding a surfactant or using another liquid substance. can do. On the other hand, in the case of photolithography, a thin film material that can be etched can be patterned, and in the case of inkjet printing, the use of a solution-based material called'ink' is essentially required, so the use of thin film materials is limited.

식각 공정(Etching process)은 환경 문제 및 바이오 분야의 응용, 그리고 박막의 품질을 종합적으로 고려하였을 때 지양하여야 하는 공정이다. 이때 기존 포토리소그래피는 대부분의 패터닝 공정에서 식각 공정을 필요로 하며, 소프트 리소그래피 공정 또한 미리 패턴된 마스터 몰드를 얻기 위하여 전 공정으로 포토리소그래피를 활용해야 하므로 식각 공정의 활용이 부분적으로 요구된다고 볼 수 있다. 반면 본 발명의 방법은 패터닝부터 박막의 전사에 이르기까지 전 공정에서 식각 공정이 요구되지 않으므로 친환경적이다.The etching process is a process that should be avoided when considering environmental issues, applications in the bio field, and the quality of thin films. At this time, conventional photolithography requires an etching process in most patterning processes, and since the soft lithography process also needs to use photolithography as the entire process to obtain a pre-patterned master mold, it can be seen that the use of the etching process is partially required. . On the other hand, the method of the present invention is environmentally friendly because an etching process is not required in all processes from patterning to transfer of a thin film.

본 발명은 비교군 중 가장 저렴한 비용(Cost)으로 박막 패터닝이 가능하다. 포토리소그래피 방법은 진공 환경과 고가의 장비를 요구할 뿐만 아니라 패터닝을 위한 시간의 소모도 크다. 잉크젯 프린팅 공정은 대기압 환경에서의 공정이 가능하며 재료의 소모를 최소화 할 수 있다는 점에서 상대적으로 포토리소그래피 공정보다는 경제적이나, 여전히 첨단 장비를 요구하여 공정 구축이 쉽지 않다. 소프트 리소그래피의 경우에는 탄성 중합체의 스탬프를 이용하여 공정이 가능하지만, 특정 패턴의 공정을 위해서는 포토리소그래피의 도움을 받아야 하거나, 원하는 패턴마다 스탬프를 새로 제작해야 한다는 단점이 있다. 반면 본 발명은 박막에 균열을 인가해준 후 표면처리만 진행하면 쉽게 구할 수 있는 물과 같은 액상 물질에 담그면 박막의 패터닝이 완료되게 된다. 따라서 저비용 고효율의 공정이 가능하며 장비 구축이 매우 쉬운 방법이다. In the present invention, thin film patterning is possible at the lowest cost among the comparative groups. The photolithography method not only requires a vacuum environment and expensive equipment, but also consumes a lot of time for patterning. The inkjet printing process is relatively economical than the photolithography process in that it is possible to process in an atmospheric pressure environment and minimize material consumption, but it is still difficult to build the process as it still requires advanced equipment. In the case of soft lithography, the process can be performed using an elastomer stamp, but there is a disadvantage in that the process of a specific pattern requires the help of photolithography or a stamp must be newly manufactured for each desired pattern. On the other hand, in the present invention, patterning of the thin film is completed by immersing it in a liquid material such as water that can be easily obtained by applying a crack to the thin film and then proceeding with surface treatment. Therefore, it is possible to process with low cost and high efficiency and it is a very easy method to build equipment.

포토리소그래피 공정의 한계점 중 하나는 유연기판에 직접적으로 패턴된 박막을 집적하기가 어렵고, 또한 평면이 아닌 곡면형 기판(Non-planar & flexible substrate)에 적용하기가 어렵다는 것이다. 하지만, 본 발명의 기술은 임의의 형상의 기판 및 유연 기판 위에 고품질의 패턴된 박막을 쉽게 전사할 수 있다.One of the limitations of the photolithography process is that it is difficult to integrate a patterned thin film directly on a flexible substrate, and it is difficult to apply it to a non-planar & flexible substrate. However, the technology of the present invention can easily transfer a high-quality patterned thin film onto a substrate of any shape and a flexible substrate.

기존 디스플레이 및 반도체 제조 산업에서 가장 많이 활용되고 있는 것은 포토리소그래피 공정이다. 따라서 초기 공정은 포토리소그래피 공정과 정합성이 높도록 설계되었지만, 포토리소그래피 방법의 광 회절과 효율성 문제가 대두되자 포토리소그래피 공정을 대체할 대안이 요구되는 상황이다. 본 발명의 기술은 기술 도입기의 상태이기 때문에 공정 상의 정합성으로 인하여 산업에서 바로 채택할 수 는 없겠지만, 점차 기술이 성숙도가 향상됨에 따라 이러한 문제를 충분히 해결할 수 있을 것이다.The photolithography process is the most widely used in the existing display and semiconductor manufacturing industries. Therefore, the initial process was designed to be highly compatible with the photolithography process, but as light diffraction and efficiency problems of the photolithography method emerge, an alternative to the photolithography process is required. Since the technology of the present invention is in the state of introduction of the technology, it cannot be immediately adopted in the industry due to process consistency, but it will be able to sufficiently solve this problem as the technology matures gradually.

앞서 언급하였듯, 본 발명에 따른 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 패터닝 및 선택적 전사 방법은 기존 박막 패터닝과 비교하여 다양한 방면에서 이점을 얻을 수 있다. 이러한 이점을 기반으로 본 발명에 따른 박막 패터닝 및 전사 방법을 활용하여 초박형 웨어러블 센서, 유연하고 투명한 디스플레이, 마이크로 LED, 바이오 메디컬 디바이스, 무선통신시스템 등을 구현할 수 있다. As mentioned above, the patterning and selective transfer method of a thin film using a liquid material platform according to the present invention can obtain advantages in various aspects compared to conventional thin film patterning. Based on these advantages, it is possible to implement an ultra-thin wearable sensor, a flexible and transparent display, a micro LED, a biomedical device, a wireless communication system, and the like by using the thin film patterning and transfer method according to the present invention.

예를 들어, 웨어러블 센서 개발에 중요한 것은 센서를 피부에 부착하였을 때 피부와 컨포멀 컨텍(conformal contact)을 형성하고 있어, 착용자가 이물감이 느껴 지지 않도록 해야 한다는 것이다. 이를 위해서는 기판과 박막의 두께가 극도로 얇아야 한다. 더 자세하게는, 수 마이크로미터 수준의 두께를 가지는 얇은 기판에 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도의 두께를 가지는 전극을 정교하게 집적해야 한다. 또한 전극의 기계적 신뢰성을 확보하기 위해서는 실시 예에서 구현한 구불구불한 형상 등의 특정 패턴의 박막을 전사해야 한다. 이와 같이 웨어러블 센서의 상용화를 위해서는 다방면의 도전적인 문제들이 있지만, 본 발명의 방법을 이용하면 굽힘 강성이 극도로 작은 유연한 기판 위에 낮은 두께의 패턴된 박막을 정교하게 집적할 수 있을 것이다.For example, what is important in the development of a wearable sensor is that when the sensor is attached to the skin, it forms a conformal contact with the skin, so that the wearer does not feel a foreign body. For this, the thickness of the substrate and the thin film must be extremely thin. More specifically, an electrode having a thickness of a few nanometers to several hundreds of nanometers must be precisely integrated on a thin substrate having a thickness of several micrometers. In addition, in order to secure the mechanical reliability of the electrode, it is necessary to transfer a thin film having a specific pattern such as a serpentine shape implemented in the embodiment. As described above, in order to commercialize a wearable sensor, there are many challenging problems, but by using the method of the present invention, a patterned thin film having a low thickness can be precisely integrated on a flexible substrate having extremely small bending stiffness.

유연하고 투명한 디스플레이 및 반도체 소자: 디스플레이 및 반도체 소자에서 가장 중요한 핵심 요소는 TFT(Thin Film Transistor)일 것이다. 국내 유명 디스플레이 회사들에서는 TFT 제작을 위해 포토리소그래피 공정을 활용하고 있지만, 플렉서블, 롤러블 등의 유연 디스플레이 개발을 위한 유연 기판 및 얇은 기판의 활용과 광 회절 현상 발생에 따라 포토리소그래피 공정의 한계점이 점차 대두되고 있는 상황이다. 이러한 상황에서 본 발명에서 개발된 방법의 높은 분해능, 저비용 고효율 공정, 그리고 유연 기판 및 곡면형 기판 적용 가능성 등의 장점을 이용하면 디스플레이 산업에서도 기존 포토리소그래피 공정을 대체할 수 있는 대안으로 떠오를 것으로 예상한다.Flexible and Transparent Display and Semiconductor Devices: The most important key element in displays and semiconductor devices will be TFT (Thin Film Transistor). Famous domestic display companies use photolithography process to manufacture TFT, but the limitations of the photolithography process gradually become increasingly due to the use of flexible substrates and thin substrates for the development of flexible displays such as flexible and rollable, and the occurrence of light diffraction. This is an emerging situation. In this situation, it is expected that the method developed in the present invention will emerge as an alternative to the existing photolithography process in the display industry by taking advantage of the advantages of high resolution, low cost and high efficiency process, and the possibility of applying flexible substrates and curved substrates. .

또한, 마이크로 LED는 기존 LCD 기술에 비하여 대비, 응답 시간, 효율성 측면에서 우수하며 기존 OLED과 같은 수명 문제가 없는 첨단 디스플레이 기술이다. 하지만, 개개의 화소 요소를 이우는 LED 배열을 정교하게 유연 기판에 전사해야 한다는 점으로 인하여 생산 난이도가 매우 높다. 이러한 마이크로 LED를 상용화하기 위하여 국내외 유명 기업에서 연구 개발을 추진 중 이지만 아직까지 전사 공정의 어려움이 남아 있는 현황이다. 본 발명의 박막 패터닝 및 전사 공정은 높은 Resolution과 유연 기판 적용 가능을 가지고 있기 때문에 위와 같은 마이크로 LED의 정교한 생산 작업에 활용될 수 있을 것이다. 또한 마이크로 LED의 생산 공정에서는 기존 포토리소그래피 방법과 완전히 다른 생산 공정이 적용되므로 기존 공정과의 정합성(Compatibility)를 고려할 필요가 없다는 점도 이점이다.In addition, micro LED is a high-tech display technology that is superior in contrast, response time, and efficiency compared to existing LCD technology, and does not have lifespan problems like conventional OLEDs. However, the production difficulty is very high due to the fact that the LED array connecting the individual pixel elements must be precisely transferred to the flexible substrate. In order to commercialize these micro LEDs, renowned companies at home and abroad are pursuing research and development, but the difficulty of the transfer process remains. Since the thin film patterning and transfer process of the present invention has a high resolution and applicable to a flexible substrate, it may be utilized in the elaborate production of micro LEDs as described above. Also, in the production process of micro LEDs, a production process that is completely different from the conventional photolithography method is applied, so it is not necessary to consider compatibility with the existing process.

그리고, 본 발명은 수술용 의료 기기 및 체온, 심박수, 혈당 등의 인체의 건강 상태에 대한 정보를 확보하기 위한 헬스 케어 시스템 개발에도 활용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 기존 혈관 질환 수술을 위한 마이크로 카테터의 사용은 매뉴얼 작동 방식으로 의사의 숙련도가 필요하다. 이를 개선하여 마이크로 카테터에 패턴된 전극과 무선통신을 위한 박막 인덕터 등을 집적하여 무선으로 조종 가능한 카테터를 개발할 수 있을 것이다. 또한 우리가 착용하는 콘텍트 렌즈에 매우 얇은 전극을 이용한 센서를 집적하여 혈당 등을 실시간으로 알 수 있을 것이다. 이 밖에도 혈관이나 머리카락, 뇌 등 인체에 부착할 수 있는 바이오 메디컬 디바이스를 개발할 수 있을 것이다.In addition, the present invention may be utilized in the development of a medical device for surgery and a healthcare system for securing information on a health state of the human body such as body temperature, heart rate, and blood sugar. For example, the use of a microcatheter for conventional vascular disease surgery requires the skill of a doctor in a manual operation method. By improving this, it is possible to develop a catheter that can be controlled wirelessly by integrating a patterned electrode in a microcatheter and a thin film inductor for wireless communication. In addition, by integrating a sensor using a very thin electrode on the contact lens we wear, we will be able to know blood sugar in real time. In addition, it will be possible to develop biomedical devices that can be attached to the human body such as blood vessels, hair, and brain.

또한, RFID 기반 무선통신시스템에는 박막 인덕터(Thin Film Inductor)가 필수적으로 사용된다. 박막을 이용하여 인덕터를 제작하기 위해서는 복잡한 패턴을 정교하게 형성하고 전사해야 한다. 이때, 본 발명의 기술을 이용하면 초박막을 이용하여 인덕터용 패턴을 손쉽게 제작할 수 있고 임의의 형상의 기판에 집적이 가능할 것이다. 뿐만 아니라, RF 영역(초고주파수 영역)에서는 표피효과로 인한 손실 문제가 발생하게 되는데, 이때 극도로 얇은 박막을 집적하면 표피효과로 인한 전송 손실을 크게 개선할 수 있다. 따라서 저 손실 무선통신시스템 개발에 매우 적합하다고 할 수 있다. In addition, a thin film inductor is essentially used in an RFID-based wireless communication system. In order to manufacture an inductor using a thin film, a complex pattern must be elaborately formed and transferred. At this time, if the technology of the present invention is used, a pattern for an inductor can be easily manufactured using an ultra-thin film, and can be integrated on a substrate having an arbitrary shape. In addition, a loss problem due to skin effect occurs in the RF region (ultra-high frequency region). In this case, if an extremely thin film is integrated, transmission loss due to the skin effect can be greatly improved. Therefore, it can be said that it is very suitable for the development of a low loss wireless communication system.

위의 응용 예시 이외에도 본 발명의 액상 물질 플랫폼을 이용한 박막의 패터닝 및 선택적 전사 방법은 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 간단한 공정을 통하여 활용할 수 있는 방법이기 때문에 기존 시장뿐 아니라 새로운 시장으로의 적용 및 발전 가능성이 매우 높다.In addition to the above application examples, the method for patterning and selective transfer of thin films using the liquid material platform of the present invention can be applied to various fields, and because it is a method that can be utilized through a simple process, it is applied and developed not only in the existing market but also in new markets Very likely.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (15)

기판 위에 박막을 증착하는 단계;
목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 상기 박막에 패터닝하는 단계;
상기 목표 패턴의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계;
마스킹이 완료된 후, 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계;
선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계; 및
상기 목표 패턴의 박막이 상기 액상 물질에 플로팅(Floating) 상태일 때, 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계
를 포함하는, 선택적 전사 방법.Depositing a thin film on the substrate;
Patterning the thin film using a laser or a tool to obtain a thin film of a target pattern;
Masking the thin film of the target pattern;
After masking is completed, performing a surface treatment on the thin film to selectively control surface wetting characteristics;
Selectively immersing the surface of the thin film whose wettability has been changed due to the completion of the surface treatment in a liquid material, so that a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate is applied to peel the thin film of the target pattern; And
When the thin film of the target pattern is in the floating state in the liquid material, scooping up the thin film of the target pattern and transferring the target substrate by immersing and lifting the target substrate in the liquid material
Containing, selective transcription method. 제1항에 있어서,
상기 목표 패턴의 박막에 마스킹을 하는 단계는,
표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 상기 목표 패턴의 박막에 마스킹을 하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
The step of masking the thin film of the target pattern,
Masking a thin film of the target pattern using a material capable of blocking the surface treatment effect
Characterized in, the selective transcription method. 제1항에 있어서,
상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계는,
마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 상기 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 상기 목표 패턴의 박막은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
The step of selectively controlling the surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film,
As surface treatment is performed on the masked sample, the thin film of the target pattern that is not exposed to the surface treatment due to the masking is completed to retain the original hydrophobic property, except for the shape of the target pattern exposed to the surface treatment. The thin film in the region has hydrophilic properties, so that the surface wetting characteristics of the thin film are selectively controlled.
Characterized in, the selective transcription method. 제1항에 있어서,
상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계는,
소수성(Hydrophobic) 특성의 상기 목표 패턴의 박막의 경우, 상기 액상 물질에 의해 상기 목표 패턴의 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막의 경우, 상기 액상 물질과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
The step of peeling the thin film of the target pattern,
In the case of the thin film of the target pattern having a hydrophobic property, a sufficient crack opening force to peel the interface between the thin film of the target pattern and the substrate is applied by the liquid material, so that peeling proceeds, and hydrophilicity In the case of a thin film in a region other than the target pattern shape of the characteristic, the angle of formation of the meniscus line between the liquid material and the thin film surface is changed, so that the force to initiate cracking is reduced, so that peeling does not proceed. that
Characterized in, the selective transcription method. 제1항에 있어서,
상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계는,
소정 두께 이하의 얇은 이차원 재료의 경우, 단일 박막층이 균열 없이 물 위에 플로팅하기에 불안정하여 PMMA(poly-methyl methacrylate)의 희생층을 활용하여 보호 후 전사하며, 전사 공정 후 희생층을 제거하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
The step of scooping up and transferring the floating thin film of the target pattern while immersing the target substrate in the liquid material and lifting it,
In the case of a thin two-dimensional material less than a predetermined thickness, a single thin film layer is unstable to float on water without cracking, so it is transferred after protection by using a sacrificial layer of poly-methyl methacrylate (PMMA), and the sacrificial layer is removed after the transfer process.
Characterized in, the selective transcription method. 제1항에 있어서,
선택적 전사 공정을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
To obtain a 2D heterogeneous structure in which special patterns of various shapes are stacked by repeatedly performing the selective transfer process
Characterized in, the selective transcription method. 제1항에 있어서,
상기 목표 패턴의 박막이 박리되는 단계는,
복수개의 박막에 대해 박리 과정을 반복적으로 수행하여 수면 위에 플로팅 시키는 단계; 및
플로팅된 상기 복수개의 박막을 수면 위에서 조립하는 단계
를 포함하고,
상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 단계는,
상기 목표 기판을 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅 후 조립된 상기 복수개의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 1,
The step of peeling the thin film of the target pattern,
Repeatedly performing the peeling process on the plurality of thin films to float on the water surface; And
Assembling the floating thin film on the water surface
Including,
The step of scooping up and transferring the floating thin film of the target pattern while immersing the target substrate in the liquid material and lifting it,
Scoop-up and transfer the assembled thin film after floating while immersing the target substrate in the liquid material and lifting it.
Characterized in, the selective transcription method. 기판 위에 박막을 증착하는 단계;
목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 상기 박막에 패터닝하는 단계;
상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹(Masking)을 하는 단계;
마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계;
선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되는 단계; 및
상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 단계
를 포함하는, 선택적 전사 방법.Depositing a thin film on the substrate;
Patterning the thin film using a laser or a tool to obtain a thin film of a target pattern;
Masking a thin film in a region other than the shape of the target pattern;
Selectively controlling surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film after masking is completed;
As the surface of the thin film whose wettability has been changed due to the selective surface treatment is immersed in a liquid material, a crack opening force capable of peeling off the interface between the thin film and the substrate is applied to a thin film in an area other than the shape of the target pattern This peeling step; And
Transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate using a difference in adhesive force
Containing, selective transcription method. 제8항에 있어서,
상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹을 하는 단계는,
표면처리 효과를 차단할 수 있는 물질을 이용하여 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹을 하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 8,
The step of masking a thin film in an area other than the shape of the target pattern,
Masking a thin film in an area other than the shape of the target pattern by using a material capable of blocking the surface treatment effect
Characterized in, the selective transcription method. 제8항에 있어서,
상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 단계는,
마스킹이 완료된 시료에 표면처리를 함에 따라 상기 마스킹이 완료되어 표면처리에 노출되지 않는 상기 목표 패턴 형상을 제외한 영역의 박막은 본래의 소수성(Hydrophobic) 특성을 보유하도록 하고, 표면처리에 노출되는 상기 목표 패턴의 박막은 친수성(Hydrophilic) 특성을 갖게 되어, 박막의 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 8,
The step of selectively controlling the surface wetting characteristics by performing a surface treatment on the thin film,
As a surface treatment is performed on the masked sample, the thin film in the area except for the target pattern shape that is not exposed to the surface treatment due to the masking is completed to retain the original hydrophobic properties, and the target exposed to the surface treatment The patterned thin film has hydrophilic properties, so that the surface wetting properties of the thin film are selectively controlled.
Characterized in, the selective transcription method. 제8항에 있어서,
상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되는 단계는,
소수성(Hydrophobic) 특성의 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막의 경우, 상기 액상 물질에 의해 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 충분한 균열 열림 힘이 가해져 박리가 진행되고, 친수성(Hydrophilic) 특성의 상기 목표 패턴 형상의 박막의 경우, 상기 액상 물질과 박막 표면 사이의 메니스커스 라인(Meniscus Line)의 형성 각도가 변화되어 균열을 개시하기 위한 힘이 줄어들게 되어 박리가 진행되지 않는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 8,
The step of peeling off the thin film in an area other than the shape of the target pattern,
In the case of a thin film in a region other than the shape of the target pattern having a hydrophobic property, the liquid material has sufficient crack opening force to peel off the interface between the thin film in the region excluding the shape of the target pattern and the substrate. In the case of the target pattern-shaped thin film having a hydrophilic characteristic, the angle of formation of the meniscus line between the liquid material and the thin film surface is changed, and the force to initiate cracking is changed. Shrinking so that peeling does not proceed
Characterized in, the selective transcription method. 제8항에 있어서,
상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 단계는,
상기 목표 패턴의 박막과 목표 기판 사이의 반데르발스(van der Waals) 힘을 이용하거나 접착제를 도포하여 상기 목표 패턴의 박막과 상기 목표 기판 사이의 접착력을 증대시켜, 상기 목표 패턴의 박막을 상기 목표 기판에 전사하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 8,
The step of transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate using a difference in adhesive force,
By using a van der Waals force between the thin film of the target pattern and the target substrate or by applying an adhesive to increase the adhesion between the thin film of the target pattern and the target substrate, Transferring to a substrate
Characterized in, the selective transcription method. 제8항에 있어서,
선택적 전사 공정을 반복적으로 수행하여 다양한 형상의 특수 패턴을 적층한 2D 이종구조를 획득하는 것
을 특징으로 하는, 선택적 전사 방법.The method of claim 8,
To obtain a 2D heterogeneous structure in which special patterns of various shapes are stacked by repeatedly performing the selective transfer process
Characterized in, the selective transcription method. 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판 위에 증착된 박막에 패터닝 후 상기 목표 패턴의 박막에 마스킹(Masking)을 하고, 마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 박리되는 목표 패턴의 박막; 및
상기 목표 패턴의 박막이 상기 액상 물질에 플로팅(Floating) 상태일 때, 상기 액상 물질에 담근 후 들어올리면서 플로팅된 상기 목표 패턴의 박막을 떠올려(Scoop-up) 전사하는 목표 기판
을 포함하는, 목표 기판에 선택적 전사되는 박막.In order to obtain a thin film of the target pattern, the thin film deposited on the substrate is patterned using a laser or tool, and then the thin film of the target pattern is masked, and after the masking is completed, the thin film is surface-treated to select the surface wetting characteristics. The thin film of the target pattern to be separated by applying a crack opening force capable of peeling off the interface between the thin film and the substrate as the surface of the thin film whose wettability is changed by selectively completing surface treatment is immersed in a liquid material ; And
When the thin film of the target pattern is in a floating state in the liquid material, the target substrate is immersed in the liquid material and then lifted to scoop-up and transfer the floating thin film of the target pattern
Including, a thin film selectively transferred to the target substrate. 목표 패턴의 박막을 얻기 위해 레이저 또는 도구를 이용하여 기판 위에 증착된 박막에 패터닝 후 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막에 마스킹(Masking)을 하고, 마스킹이 완료된 후 상기 박막에 표면처리를 하여 표면 젖음 특성을 선택적으로 제어하며, 선택적으로 표면처리가 완료되어 젖음 특성이 달라진 상기 박막의 표면을 액상 물질에 담금에 따라 상기 박막과 상기 기판 사이의 계면을 박리할 수 있는 균열 열림 힘이 가해져 상기 목표 패턴의 형상을 제외한 영역의 박막이 박리되어, 상기 기판 위에 남아있는 목표 패턴의 박막; 및
상기 기판 위에 남아 있는 상기 목표 패턴의 박막을 접착력의 차이를 이용하여 전사하는 목표 기판
을 포함하는, 목표 기판에 선택적 전사되는 박막.In order to obtain a thin film of the target pattern, after patterning the thin film deposited on the substrate using a laser or a tool, masking is performed on the thin film in the area excluding the shape of the target pattern, and surface treatment is performed on the thin film after masking is completed. The surface wetting characteristics are selectively controlled, and a crack opening force capable of peeling the interface between the thin film and the substrate is applied by immersing the surface of the thin film whose wetness characteristics are changed by selectively completing the surface treatment in a liquid material. A thin film of a target pattern remaining on the substrate by peeling off the thin film in a region other than the shape of the target pattern; And
A target substrate for transferring the thin film of the target pattern remaining on the substrate using a difference in adhesive force
Including, a thin film selectively transferred to the target substrate.
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