[논문]알루미늄 박 및 플레이트 표면 미세 패터닝을 위한 상온 임프린팅 기술

박태완; 김승민; 강은빈; 박운익

doi:10.6117/kmeps.2023.30.2.065

알루미늄 박 및 플레이트 표면 미세 패터닝을 위한 상온 임프린팅 기술
Room Temperature Imprint Lithography for Surface Patterning of Al Foils and Plates 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.30 no.2, 2023년, pp.65 - 70

박태완 (부경대학교 재료공학과) , 김승민 ((주)라노엠 R&D 센터) , 강은빈 (부경대학교 재료공학과) , 박운익 (부경대학교 재료공학과)

초록
AI-Helper

나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 공정은 패턴 형성을 위한 공정 단순성, 우수한 패턴 형성, 공정의 확장성, 높은 생산성 및 저렴한 공정 비용이라는 이유들로 인해 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 기존의 NIL 기술들을 통해 금속 소재 상 구현할 수 있는 패턴의 크기는 일반적으로 마이크로 수준으로 제한적이다. 본 연구에서는, 다양한 두께의 금속 기판 표면에 마이크로/나노 스케일 패턴을 직접적으로 형성하기 위한 극압 임프린트 리소그래피(extremepressure imprint lithography, EPIL) 방법을 소개하고자 한다. EPIL 공정은 자외선, 레이저, 임프린트 레지스트 또는 전기적 펄스 등의 외부 요인을 사용하지 않고 고분자, 금속, 세라믹과 같은 다양한 재료의 표면에 신뢰성 있는 나노 수준의 패터닝을 가능하게 한다. 레이저 미세가공 및 포토리소그래피로 제작된 마이크로/나노 몰드는 상온에서 높은 하중 혹은 압력을 가해 정밀한 소성변형 기반 Al 기판의 나노 패터닝에 활용된다. 20 ㎛ 부터 100 ㎛까지 다양한 두께를 갖는 Al 기판 상 마이크로/나노 스케일의 패턴 형성을 보여주고자 한다. 또한, 다목적 EPIL 기술을 통해 금속 재료 표면에서 그 형상을 제어하는 방법 역시 실험적으로 증명된다. 임프린트 리소그래피 기반 본 접근법은 복잡한 형상이 포함된 금속 재료의 표면을 요구하는 다양한 소자 응용을 위한 나노 제조 방법에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nanoimprint lithography (NIL) has attracted much attention due to its process simplicity, excellent patternability, process scalability, high productivity, and low processing cost for pattern formation. However, the pattern size that can be implemented on metal materials through conventional NIL technologies is generally limited to the micro level. Here, we introduce a novel hard imprint lithography method, extreme-pressure imprint lithography (EPIL), for the direct nano-to-microscale pattern formation on the surfaces of metal substrates with various thicknesses. The EPIL process allows reliable nanoscopic patterning on diverse surfaces, such as polymers, metals, and ceramics, without the use of ultraviolet (UV) light, laser, imprint resist, or electrical pulse. Micro/nano molds fabricated by laser micromachining and conventional photolithography are utilized for the nanopatterning of Al substrates through precise plastic deformation by applying high load or pressure at room temperature. We demonstrate micro/nanoscale pattern formation on the Al substrates with various thicknesses from 20 ㎛ to 100 mm. Moreover, we also show how to obtain controllable pattern structures on the surface of metallic materials via the versatile EPIL technique. We expect that this imprint lithography-based new approach will be applied to other emerging nanofabrication methods for various device applications with complex geometries on the surface of metallic materials.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Schematic illustrations for the pattern formation of Al substrates via EPIL. (a) Procedure for the formation of micro/nanoscale pattern structure by direct EPIL process using a Si mold. (b) Surface-patterned various Al substrates. The EPIL method can effectively produce surface patterns on the Al substrates, such as thin foil, thick foil, and thick plate.
그림 Fig. 2. Pattern formation of the microscale line structures on the Al foil. (a) Schematic of the rigid mold with microscale pattern fabricated by laser micromachining. (b) SEM images of surface-micropatterned mold. (c) Imprinted Al thin foil by EPIL process using the laser-micromachined mold.
그림 Fig. 4. Pattern formation of sub-300 nm line structures on the thick Al plates. Surface-nanopatterned Al plates with thicknesses of (a) 10 mm and (b) 100 mm. Photographic and SEM images clearly show the well-ordered sub-300 nm line pattern structures by the EPIL process. (c) Size distribution of imprinted line patterns on Al plates (thicknesses: 10 mm and 100 mm), showing excellent uniformity of line width.
그림 Fig. 3. Surface patterns formed on the Al foils with various thicknesses. Imprinted Al foils with different thicknesses of (a) 20 μm, (b) 120 μm, (c) 300 μm, and (d) 1 mm. Surface-patterned line structures with a line-width and line-space ratio of 4:1 are successfully created by EPIL process. Photographic and SEM images clearly show the well-defined line structures on the various Al foils by EPIL method. All insets on the SEM images show each thickness of surface-patterned Al foils after the imprinting process.

참고문헌 (27)

S. L. Hem and H. HogenEsch, "Relationship between physical and chemical properties of aluminum-containing adjuvants and immunopotentiation", Expert Rev. Vaccines, 6, 685？(2007).
Y. Chen, S. Zhao, H. Ma, H. Wang, L. Hua, and S. Fu, "Analysis of hydrogen embrittlement on aluminum alloys for vehicle-mounted hydrogen storage tanks: A review", Metals, 11,？1303 (2021).

상세보기
T. Shi, J. Liang, X. Li, C. Zhang, and H. Yang, "Improving？the Corrosion Resistance of Aluminum Alloy by Creating a？Superhydrophobic Surface Structure through a Two-Step Process of Etching Followed by Polymer Modification", Polymers, 14, 4509 (2022).

상세보기
D. Luo, F. Li, and G. Xing, "Corrosion resistance of 6061-T6 aluminium alloy and its feasibility of near-surface reinforcements in concrete structure", Rev. Adv. Mater. Sci., 61,？638 (2022).

상세보기
C. Cepeda-Jimenez, O. A. Ruano, M. Carsi, and F. Carreno,？"Study of hot deformation of an Al-Cu-Mg alloy using processing maps and microstructural characterization", Mater.？Sci. Eng. A, 552, 530 (2012).
H. Kang, S. Kim, B. Jang, and H. Kim, "High Temperature？Deformation and Microstructural Evolution of Homogenized？AA 2026 Alloy", Korean J. Met. Mater., 61, 338 (2023).
K. U. Bhat, D. B. Panemangalore, S. B. Kuruveri, M. John,？and P. L. Menezes, "Surface modification of 6xxx Series aluminum alloys", Coatings, 12, 180 (2022).

상세보기
W. Xing, Z. Li, H. Yang, X. Li, X. Wang, and N. Li, "Anti-icing aluminum alloy surface with multi-level micro-nano？textures constructed by picosecond laser", Mater. Des., 183,？108156 (2019).
D. Lee, M. Go, S. Son, M. Kim, T. Badloe, H. Lee, J. K. Kim,？and J. Rho, "Sub-ambient daytime radiative cooling by silica-coated porous anodic aluminum oxide", Nano Energy, 79,？105426 (2021).

상세보기
Z. Huang, H. Li, Z. Yang, H. Wang, J. Ding, L. Xu, Y. Tian,？D. Mitlin, J. Ding, and W. Hu, "Nanosecond laser lithography？enables concave-convex zinc metal battery anodes with ultrahigh areal capacity", Energy Storage Mater., 51, 273 (2022).
H. Wu, Y. Jiao, C. Zhang, C. Chen, L. Yang, J. Li, J. Ni, Y.？Zhang, C. Li, and Y. Zhang, "Large area metal micro-/nanogroove arrays with both structural color and anisotropic wetting fabricated by one-step focused laser interference lithography", Nanoscale, 11, 4803 (2019).

상세보기
B. Radha, S. H. Lim, M. S. Saifullah, and G. U. Kulkarni,？"Metal hierarchical patterning by direct nanoimprint lithography", Sci. Rep., 3, 1 (2013).

상세보기
A. Kumar, K. Hsu, K. Jacobs, P. Ferreira, and N. Fang,？"Direct metal nano-imprinting using an embossed solid electrolyte stamp", Nanotechnology, 22, 155302 (2011).

상세보기
S. Y. Chou, P. R. Krauss, and P. J. Renstrom, "Nanoimprint？lithography", J. Vac. Sci. Technol. B, 14, 4129 (1996).
R. Nishitsuji, K. Sueyoshi, H. Hisamoto, T. Endo, "Fabrication of Gold Nanostructures on Quartz Crystal Microbalance？Surface Using Nanoimprint Lithography for Sensing Applications", Micromachines 13, 1430 (2022).

상세보기
W. I. Park, T. W. Park, Y. J. Choi, S. Lee, S. Ryu, X. Liang,？and Y. S. Jung, "Extreme-Pressure Imprint Lithography for？Heat and Ultraviolet-Free Direct Patterning of Rigid Nanoscale？Features", ACS Nano, 15, 10464 (2021).
J. W. Yi and M. Jeong, "A Study on the Surface and Manufacturing Method of Nanostructure for Amplification of Plasmonic Phenomena of Nanoparticles", J. Microelectron.？Packag. Soc., 29(1), 55 (2022).
J. Liu, S. Yang, Z. Liu, H. Guo, Z. Liu, Z. Xu, C. Liu, and？L. Wang, "Patterning sub-30 μm liquid metal wires on PDMS？substrates via stencil lithography and pre-stretching", J.？Micromech. Microeng., 29, 095001 (2019).
T. W. Park and W. I. Park, "Formation of Surface-Wrinkled？Metal Nanosheets via Thermally Assisted Nanotransfer Printing", Korean J. Met. Mater., 59, 880 (2019).
H. Chen, S. Chuang, H. Cheng, C. Lin, T. Chu, "Directly patterning metal films by nanoimprint lithography with low-temperature and low-pressure", Microelectron. Eng., 83, 893？(2006).

상세보기
T. W. Park, M. Byun, H. Jung, and W. I. Park, "Effect of Surface Roughness on the Formation of Nano-to-Mirco Patterns？Using Pattern Transfer Printing", Korean J. Met. Mater., 58,？26 (2019).
H. Gao, Y. Hu, Y. Xuan, J. Li, Y. Yang, R. V. Martinez, C.？Li, J. Luo, M. Qi, and G. J. Cheng, "Large-scale nanoshaping？of ultrasmooth 3D crystalline metallic structures", Science,？346, 1352 (2014).

상세보기
S. Barcelo and Z. Li, "Nanoimprint lithography for nanodevice fabrication", Nano Converg., 3, 1 (2016).
H. Lee, S. Hong, K. Yang, and K. Choi, "Fabrication of？100nm metal lines on flexible plastic substrate using ultraviolet curing nanoimprint lithography", Appl. Phys. Lett., 88,？143112 (2006).

상세보기
H. Mao, L. Zhang, L. Wen, L. Huang, L. Tan, and Y. Chen,？"Nanoimprint Lithography-Dependent Vertical Composition？Gradient in Pseudo-Planar Heterojunction Organic Solar Cells？Combined with Sequential Deposition", Adv. Funct. Mater.,？33, 2209152 (2023).

상세보기
S. H. Ahn and L. J. Guo, "Large-area roll-to-roll and roll-to-plate nanoimprint lithography: a step toward high-throughput？application of continuous nanoimprinting", ACS Nano, 3,？2304 (2009).

상세보기
C. H. Moon, K.-S. Han, M. Kim, D. K. Oh, S. Yi, T. Kim,？H. Kim, J. Hwang, J. G. Nam, and D.-E. Lee, "Scaling up the？sub-50 nm-resolution roll-to-roll nanoimprint lithography process via large-area tiling of flexible molds and uniform linear？UV curing", J. Mech. Sci. Technol., 37, 271 (2023).

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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