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KR102877814B1 - 나노 구조체 전사 방법 - Google Patents

나노 구조체 전사 방법

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Publication number
KR102877814B1
KR102877814B1 KR1020220121612A KR20220121612A KR102877814B1 KR 102877814 B1 KR102877814 B1 KR 102877814B1 KR 1020220121612 A KR1020220121612 A KR 1020220121612A KR 20220121612 A KR20220121612 A KR 20220121612A KR 102877814 B1 KR102877814 B1 KR 102877814B1
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KR
South Korea
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nanostructure
pattern
thin film
substrate
polymer thin
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KR1020220121612A
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김종민
이승용
조소혜
장호성
최재원
황창규
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한국과학기술연구원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 패턴이 형성된 템플릿 기판을 준비하는 단계; 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하고, 고분자 박막의 상부에 열박리 테이프를 접착시켜 템플릿 기판으로부터 고분자 박막을 분리하여 패턴의 역상을 갖는 복제 패턴을 형성하는 단계; 복제 패턴에 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하는 단계; 및 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하면서 열에 의해 열 박리 테이프와 복제 패턴 사이의 접착력을 약화시켜 기판에 나노 구조체를 전사하는 단계;를 포함하는 나노 구조체 전사 방법에 관한 것이다.

Description

나노 구조체 전사 방법{METHOD FOR PRINTING NANO STRUCTURE}
본 발명은 나노 구조체를 전사하는 방법으로서, 구체적으로, 저비용의 간편한 공정으로 나노 구조체를 용이하게 대면적으로 제작할 수 있는 나노 구조체 전사 방법에 관한 것이다.
현재 반도체, 전자소자, 바이오센서 및 촉매 분야 등 다양한 분야에 손쉽고 균일성 높은 초미세 나노 구조체 제조 기술에 대한 요구가 증가되고 있으며, 관련 기술인 나노 전사 프린팅 방법에 대한 관심과 높은 수준의 기술이 요구되고 있다.
나노 전사 프린팅 방법은 저비용의 간편한 공정으로 기능성 물질의 나노 구조체를 쉽게 제작할 수 있으며, 양산성이 우수해 차세대 나노 제조 기술로서 큰 미래 잠재성을 보여주고 있다.
금속, 반도체 등의 기능성 물질의 나노 구조체를 쉽게 제작할 수 있으며, 이를 2차원 혹은 3차원으로 배열하는 것이 가능하며, 특히, 기존 패터닝 기술로는 소제 제작에 어려움이 있는 플렉시블(유연) 기판 상에 나노 구조체를 형성하는 것이 가능하다.
또한, 이러한 나노 전사 프린팅 기술의 분해능을 10nm 이하로 향상시킬 수 있다면, 간단하면서도 저비용의 공정으로 고성능의 전자 소자를 제작 할 수 있을 뿐만 아니라, 수 나노 크기의 나노 구조물에서 나타나는 양자 효과를 이용할 수 있어, 기존 전자 소자를 뛰어 넘는 새로운 고성능 나노 소자의 개발이 가능할 것으로 기대되고 있다.
한국특허공보 제10-1632504호 한국특허공보 제10-2186501호
일반적으로, 나노 전사 프린팅 방법 중 하나인 고분자 박막 몰드상에 기능성 물질을 증착한 후, 유기 용매 증기를 이용하여 대상 기판에 전사하여 나노 구조체를 형성하는 방법이 이용되고 있지만, 이러한 방법은 공정 과정이 매우 복잡하며, 특히, 유기 용매 증기를 이용하여 전사할 경우 고분자 박막이 용매에 의해 팽윤되는 정도에 따라 나노 구조체의 정렬도나 수율이 달라지는 문제가 있다.
또한, 이러한 방법은 다층으로 전사 과정에서 대상 기판의 적층 구조체가 뜯겨 나가는 박리 현상 등 다양한 한계점이 존재한다.
또한, 유기 용매 증기를 이용하여 대상 기판에 전사하여 나노 구조체를 형성하는 방법은 유기 용매 증기가 고분자 복제 몰드와 접착 필름 사이에 침투하여 접착력을 약하게 만들어서 기판에 전사하는 방식으로 평탄한 박막 및 패턴으로 이루어진 박막소재 형태의 경우 유기 용매 증기가 고분자 복제 몰드까지 침투하기가 어려워 전사할 수 없다는 한계가 존재한다. 또한, 다른 나노 전사 프린팅 방법 중 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 필름을 제조한 후 롤링 공정 및 열보조 시스템을 이용하여 대상 기판상에 전사하는 방법의 경우, 대면적 전사가 가능하나 복제 패턴을 지지하는 테이프의 접착제 성질로 인해 나노 구조체가 대상 기판으로 다층으로 전사가 매우 어려운 한계점이 존재한다.
예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 방법은, PMMA 복제 몰드상에 기능성 물질을 증착한 후 유기 용매 증기가 PMMA 복제 몰드와 접착 필름 사이에 침투하여 접착력이 약해지면서 PMMA 복제 몰드와 접착 필름 사이의 결합력을 낮추는 방식으로 나노 구조체를 전사하는 방식이다.
그러나, 특허문헌 1은 전체 공정 과정이 매우 복잡하며, 유기 용매 증기를 이용하여 전사하기 때문에, 유기용매가 얼마나 PMMA 복제 몰드와 접착 필름 사이에 침투하는가에 따라 전사 수율의 신뢰도가 달라지는 문제점이 있다.
또한, 다층 프린팅 공정을 통해 다층으로 적층되는 나노 구조체를 제작하는 경우, 프린팅 과정에서 유기용매가 충분히 노출되지 않은 영역이 존재할 경우 접착 필름의 접착성으로 인해 전사된 일부 나노 구조 박막이 뜯겨나가는 박리 현상이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 특허문헌 2에 기재된 방법은, 마스터 패턴의 역상을 갖는 복제 패턴이 형성된 필름을 제조한 후 열보조 시스템을 이용하여 대상 기판상에 전사하는 방식이다.
그러나, 특허문헌 2는 하나의 층을 전사하는 과정에서 롤투롤 공정을 복수로 수행해야하는 번거로움이 존재하며, 특허문헌 2 역시 접착 필름의 강한 접착성으로 인하여 나노 구조체가 박리되는 현상이 발생하여, 다층으로 전사하는데 어려움이 있다.
따라서, 나노 전사 프린팅의 공정 방법이 용이하며 경제적이고 대면적이 가능하며 다층 형성이 손쉬운 방법이 요구된다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 패턴이 형성된 템플릿 기판을 준비하는 단계; 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하고, 고분자 박막의 상부에 열박리 테이프를 접착시켜 템플릿 기판으로부터 고분자 박막을 분리하여 패턴의 역상을 갖는 복제 패턴을 형성하는 단계; 복제 패턴에 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하는 단계; 및 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 대상 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하면서 열에 의해 열 박리 테이프와 복제 패턴 사이의 접착력을 약화시켜 대상 기판에 나노 구조체를 전사하는 단계;를 포함하는 나노 구조체 전사 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 템플릿 기판은 포토리소그래피(photolithography), 블록 공중합체 자기 조립 기반 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, E-beam 리소그래피로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 패터닝 공정을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 형성하고 RIE (reactive ion etching) 공정으로 표면 식각을 진행함으로써 요철 형태의 표면 패턴을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서 고분자 박막의 일면에 열 박리 테이프를 균일하게 부착하여 템플릿 기판으로부터 떼어냄으로써, 복제 패턴에 열 박리 테이프를 부착시킨 채로 진행될 수 있다.
또한, 본 발명에서 고분자 박막의 일면에 열 박리 테이프를 부착하는 단계는, 롤링 공정 또는 프레스 공정을 통해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 열 박리 테이프는, 2개의 필름 사이에 열 해제 접착층이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에서 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하는 단계는, 증착이 이루어지는 복제 패턴의 표면과 증착 방향이 소정의 각도를 가지도록 복제 패턴을 기울여서 증착함으로써, 그림자효과(shadow effect)로 인해 복제 패턴의 표면에 도출된 부분에만 기능성 물질의 증착이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하기 전에, 템플릿 기판의 상부를 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자를 브러쉬 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하는 단계는, 스핀 코팅에 의해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 기능성 물질은 Au, Pt, Ni, Co, Pd, Ag, SiO2 및 이들의 산화물 중에서 선택된 1종 이상이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 대상 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하는 단계는, 110℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 대상 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하는 단계는, 10초 내지 60초 동안 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에서 대상 기판에 나노 구조체를 전사한 이후에, 복제 패턴을 유기 용매에 의해 세척함으로써 고분자 박막이 제거되고, 대상 기판 위에 나노 구조체가 전사될 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 구조체 전사 방법의 전체 과정을 사진으로 간략히 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 구조체 전사 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열 박리 테이프의 구조와 그 특성을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 Au 패턴이 단층으로 형성된 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 Au 패턴이 다층으로 형성된 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 LaSrCoO 산화물 패턴이 다층으로 형성된 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 CeGdO 산화물과 Ni 구조체를 단층 구조로 동시에 전사한 후의 SEM, TEM, TEM EDS MAPPING 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 통하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노 구조체 전사 방법에 대하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나, 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 저비용의 간편한 공정으로 나노 구조체를 용이하게 대면적으로 제작할 수 있는 나노 구조체 전사 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하고, 고분자 박막의 상부에 열박리 테이프를 접착시켜 템플릿 기판으로부터 고분자 박막을 분리하여 패턴의 역상을 갖는 복제 패턴을 형성하며, 복제 패턴에 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하고, 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 대상 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하면서 열에 의해 열 박리 테이프와 복제 패턴 사이의 접착력을 약화시켜 대상 기판에 나노 구조체를 전사할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 열과 압력을 이용하기 때문에, 매우 손쉽게 3차원 나노 구조체를 제작할 수 있고, 손쉬운 공정 방법으로써 금속, 세라믹의 다양한 물질이 전사 프린팅이 구조가 가능하다. 또한, 다양한 공정 변수 제어를 통하여 패턴이 있는 나노 와이어 구조뿐만 아니라 박막 등 대면적의 다양한 3차원 구조체를 제작할 수 있다.
본 발명의 좀 더 구체적인 내용은, 아래의 구체적인 실시예를 통해 설명하기로 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 구조체 전사 방법의 전체 과정을 사진으로 간략히 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 구조체 전사 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 구조체 전사 방법은, 리소그래피 기술을 이용하여 템플릿 기판을 제작하는 단계, 고분자 박막을 코팅한 후 열 박리 테이프를 이용하여 복제 패턴을 떼어내는 단계, 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계, 열과 압력을 가함으로써 고분자 박막-접착 테이프 사이의 접착력을 약화시키는 단계, 및 나노 구조체를 다양한 대상 기판 상에 전사하는 단계로 이루어진다.
구체적으로, 템플릿 기판(마스터 기판)은 실리콘 웨이퍼 등의 기판 상에 포토리소그래피(photolithography), 블록 공중합체 자기 조립 기반 리소그래피, E-beam 리소그래피 등의 패터닝 공정을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 형성하고 RIE(reactive ion etching) 공정으로 표면 식각을 통하여 요철 형태의 표면 패턴을 갖는 기판을 제작할 수 있다.
다음으로, 템플릿 기판 위에, 예를 들어, 30mJ/m2 이하의 표면 에너지가 낮은 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자 브러쉬 코팅 처리를 통하여, 차후에 복제 패턴 몰드가 템플릿 기판으로부터 용이하게 떼어낼 수 있도록 한다.
다음으로, 템플릿 기판 위에 스핀 코팅 등의 방법을 이용하여 PMMA 고분자 박막을 도포하여 박막을 형성한다. 본 실시예에서는 스핀 코팅을 이용하여 고분자 박막을 도포하였지만, 딥 코팅 (deep coating), 스프레이 코팅 (spray coating) 등의 방법도 가능하다.
도포하는 고분자 박막은 용해도 파라미터(solubility parameter)가 20 내지 40MPa1/2의 값을 가질 수 있으며, 고분자의 유리 전이 온도는 상온보다 높기 때문에, 상온에서 안정적으로 고체 상태를 유지할 수 있다.
다음으로, 형성된 PMMA 고분자 박막 위에 열 박리 테이프를 부착하고 다시 떼어내어, 나노 복제 패턴된 박막 몰드를 형성할 수 있다.
구체적으로, PMMA 고분자 박막 위로 열 박리 테이프를 부착시, 롤링 공정 또는 프레스 공정을 통해 부착이 이루어지기 때문에, 대면적의 고분자 박막에 접착 필름을 균일하게 접착시킬 수 있고, 복제 패턴과 접착 필름 사이의 접착력이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열 박리 테이프의 구조와 그 특성을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열 박리 테이프는 2개의 필름 사이에 열 해제 접착층이 배치되는 구조로서, 소정의 온도를 범위를 초과하는 경우에는 그 접착력이 상실된다. 본 발명의 일 실시예에서는 110℃를 초과하는 경우 접착력이 상실되는 열 박리 테이프를 사용하였으며, 차후, 전사 단계에서 110℃ 내지 150℃의 온도 범위로 열을 가해졌을 때, 접착력을 약화되어 PMMA 복제 패턴 몰드로부터 용이하게 분리될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 열만으로 접착 테이프를 분리할 수 있기 때문에, 나노 구조체가 안정적으로 대상 기판에 전사될 수 있다.
다음으로, 복제 패턴 몰드 상에 E-beam evaporation 증착 기법(thermal evaporation, sputter 등)을 이용하여, 몰드에 경사각을 주어 증착함으로써 표면에 도출된 부분에만 물질이 증착이 이루어질 수 있도록 한다.
증착되는 기능성 물질은, 비교적 유기 용매에 대한 저항성이 낮은 Au, Pt, Ni, Co, Pd, Ag, SiO2 및 이들의 산화물 중에서 선택된 1종 이상이 될 수 있다
다음으로, 기능성 물질이 증착된 복제 패턴 박막을 전사하려는 대상 기판 위에 올려 놓은 후 열과 압력을 가한다. 본 발명의 일 실시예에서는 핫 프레스(hot press)를 이용하여 110~150°C의 열로 10~60초 동안 압력을 인가하였다. 전술한 바와 같이, 접착 필름인 열 박리 테이프에 접착력이 상실되는 온도 이상의 열이 가해졌으므로, 접착력을 상실한 열 박리 테이프는 용이하게 제거되고, 기능성 물질이 증착된 PMMA 고분자 복제 패턴만이 전사 대상 기판에 존재하게 된다.
다음으로, 전사 공정 후 PMMA 고분자 복제 패턴이 대상 기판에 남아 있기 때문에, 잔존하는 복제 패턴의 소재는 톨루엔 같은 유기 용매, 또는 물 등으로 세척하여 제거할 수 있으며, 이를 통해, 대상 기판 위에 3차원 나노 구조체를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 Au 패턴이 단층으로 형성된 SEM 이미지이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 균일도가 높은 3차원 나노와이어 구조 패턴의 전사가 양호하게 이루어졌음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 Au 패턴이 다층으로 형성된 SEM 이미지이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상에 단층 구조뿐만 아니라, 다층으로 이루어진 3차원 나노와이어 구조 패턴의 제조가 가능하며, 이러한 다층 구조 역시 높은 균일성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 LaSrCoO 산화물 패턴이 다층으로 형성된 SEM 이미지이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상에 다층 구조로 전사한 LSCO (Lanthanum (La) Strontium (Sr) Cobalt (Co) Oxide (O)) 산화물 패턴 박막을 형성하였고, 본 발명의 일 실시 형태를 통해 금속 물질뿐만 아니라 LSCO를 비롯한 다양한 산화물도 손쉽게 제작할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 나노 와이어 구조를 갖는 패턴 전사와 함께 패턴이 있는 박막 형태의 구조체도 기판에 전사가 가능함을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 실리콘 기판에 CeGdO 산화물과 Ni 구조체를 단층 구조로 동시에 전사한 후의 SEM, TEM, TEM EDS MAPPING 이미지이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼에 CeGdO(Cerium gadolinium Oxide) 와 Ni 구조체를 단층 구조로 동시에 전사하였고, 기능성 물질을 증착하는 진공 공정 과정의 제어를 통해서 패턴이 있는 PMMA에 두가지 이상의 물질을 증착할 수 있고, 이를 열 박리 테이프를 이용하여 기판에 전사할 수 있음을 확인할 수 있다. 이를 통해, Ni과 CeGdO가 나노 와이어 구조를 이루면서 전사가 양호하게 수행되었음을 확인할 수 있으며, TEM EDS MAPPING을 통해서 Ni과 CeGdO가 각각의 원소 성분을 가지면서 일정 주기를 갖는 나노 구조체로 형성되었음을 확인할 수 있다.
전술한 설명들을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 상기 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구 범위에 의하여 나타내지며, 특허 청구 범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 패턴이 형성된 템플릿 기판을 준비하는 단계;
    상기 템플릿 기판의 상부에 고분자 박막을 코팅하고, 상기 고분자 박막의 상부에 열 박리 테이프를 접착시켜 상기 템플릿 기판으로부터 상기 고분자 박막을 분리하여 상기 패턴의 역상을 갖는 복제 패턴을 형성하는 단계;
    상기 복제 패턴에 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하면서 상기 열에 의해 상기 열 박리 테이프와 상기 복제 패턴 사이의 접착력을 약화시켜 상기 기판에 상기 나노 구조체를 전사하는 단계;를 포함하고,
    상기 고분자 박막의 일면에 상기 열 박리 테이프를 균일하게 부착하여 상기 템플릿 기판으로부터 떼어냄으로써, 상기 복제 패턴에 상기 열 박리 테이프를 부착시킨채로 진행되고,
    상기 열 박리 테이프는, 2개의 필름 사이에 열 해제 접착층이 배치되며,
    상기 열 해제 접착층은, 110℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 접착력이 상실되어 상기 2개의 필름이 분리되는 구조를 가지고,
    상기 나노 구조체를 전사하는 단계는 110℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 수행되어, 상기 열 해제 접착층의 접착력 상실로 인해 상기 복제 패턴의 형상이 유지된 상태로 상기 나노 구조체가 전사되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 템플릿 기판은 포토리소그래피(photolithography), 블록 공중합체 자기 조립 기반 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, E-beam 리소그래피로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 패터닝 공정을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 형성하고 RIE (reactive ion etching) 공정으로 표면 식각을 진행함으로써 요철 형태의 표면 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 박막의 일면에 상기 열 박리 테이프를 균일하게 부착하는 단계는, 롤링 공정 또는 프레스 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성하는 단계는, 증착이 이루어지는 복제 패턴의 표면과 증착 방향이 소정의 각도를 가지도록 상기 복제 패턴을 기울여서 증착함으로써, 상기 복제 패턴의 표면에 도출된 부분에만 상기 기능성 물질의 증착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 템플릿 기판의 상부에 상기 고분자 박막을 코팅하기 전에, 상기 템플릿 기판의 상부를 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자를 브러쉬 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 템플릿 기판의 상부에 상기 고분자 박막을 코팅하는 단계는, 스핀 코팅에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 물질은 Au, Pt, Ni, Co, Pd, Ag, Si 및 이들의 산화물 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복제 패턴에 증착된 나노 구조체를 기판에 위치시켜 열과 압력을 가하는 단계는, 10초 내지 60초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 상기 나노 구조체를 전사한 이후에, 상기 복제 패턴을 유기 용매에 의해 세척함으로써 상기 고분자 박막이 제거되고, 상기 기판 위에 상기 나노 구조체가 전사되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 전사 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101632504B1 (ko) * 2014-10-29 2016-06-21 한국과학기술원 유기 용매 증기를 이용한 접착력 제어 방식의 나노 구조체 제조 방법 및 나노 전사 프린팅 방법
KR101726492B1 (ko) * 2015-03-25 2017-04-12 고려대학교 산학협력단 투명 전극 패턴의 제조 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5778721B2 (ja) * 2013-07-19 2015-09-16 日東電工株式会社 熱剥離型粘着テープ及び電子部品の切断方法
US10507604B2 (en) * 2014-10-29 2019-12-17 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Nanotransfer printing method and surface-enhanced raman scattering substrate, surface-enhanced raman scattering vial and surface-enhanced raman scattering patch manufactured using the same
KR102186501B1 (ko) 2018-11-16 2020-12-03 한국세라믹기술원 대면적 열보조 패턴 전사 프린팅 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101632504B1 (ko) * 2014-10-29 2016-06-21 한국과학기술원 유기 용매 증기를 이용한 접착력 제어 방식의 나노 구조체 제조 방법 및 나노 전사 프린팅 방법
KR101726492B1 (ko) * 2015-03-25 2017-04-12 고려대학교 산학협력단 투명 전극 패턴의 제조 방법

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