롤기반 차세대 마이크로/나노 연속 생산시스템에서 프린팅 롤을 패터닝하는 기술은 인쇄전자 소자의 품질 및 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심요소기술임. 현재 프린팅 롤 패터닝 장비는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 향후 대규모 인쇄전자소자 시장이 형성될 것이 전망되고 있어 자체기술 개발이 시급함. 연구목표는 고에너지 빔 응용 프린팅 롤 하이브리드 패터닝 핵심요소기술 개발이며, 레이저 빔-롤 소재 간 상호반응 특성 실험적 분석, 레이저 초점 정렬 기술 개발, Long-term 레이저 빔 품질 제어기술 개발, 전자빔 응용 패터닝을
롤기반 차세대 마이크로/나노 연속 생산시스템에서 프린팅 롤을 패터닝하는 기술은 인쇄전자 소자의 품질 및 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심요소기술임. 현재 프린팅 롤 패터닝 장비는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 향후 대규모 인쇄전자소자 시장이 형성될 것이 전망되고 있어 자체기술 개발이 시급함. 연구목표는 고에너지 빔 응용 프린팅 롤 하이브리드 패터닝 핵심요소기술 개발이며, 레이저 빔-롤 소재 간 상호반응 특성 실험적 분석, 레이저 초점 정렬 기술 개발, Long-term 레이저 빔 품질 제어기술 개발, 전자빔 응용 패터닝을 위한 전자빔 제어기술 개발 등이 주요 연구내용임. 주요결과는 Zn 코팅 롤(직경 125mm, 길이 200mm)을 직접 레이저 패터닝하여 선폭 30.8 ± 4.5<TEX>$\mu$</TEX>m의 패턴을 가공하였으며, 강재 롤 표면에 photoresist를 코팅하고, <TEX>$Ar^{+}$</TEX> 레이저를 조사하여 선폭 31.5 ± 3.7<TEX>$\mu$</TEX>m의 수평, 사선, 원호 등 다양한 패턴을 가공함. 또한 Si 웨이퍼(P type, 15mm × 15mm)몰드 위에 resist(PMMA 950K)를 코팅하고, 전자빔 노광하여 선폭 398.2nm의 패턴을 가공함(선폭 오차 < ±10%). 레이저 빔의 출력 변화가 프린팅 롤의 미세 패턴 치수에 미치는 영향을 최소화하기 위해 optical attenuator(<TEX>$\lambda$</TEX>/2 wave plate, polarizer)를 기반으로 한 레이저 출력 안정화 광학계를 설계하고, DPSS 레이저 적용하여 출력 안정도 0.3%(rms)를 얻음(초기 1.6%(rms)). 다양한 인쇄전자소자(RFID tag 안테나, passive & active 소자 등)의 제작 공정에서 그라비아 프린팅 또는 그라비아-오프셋 프린팅 공정용 프린팅 롤 가공에 활용함. 또한, 유연소재 기반의 유연 디스플레이(OLED, E-paper 등)와 유연 태양전지 등의 롤투롤 프린팅 공정 기반 제작 공정에서 전자 잉크, 도선, 광전물질 등의 전이용 프린팅 롤 가공에 활용 가능함. 단계적인 기술 개발의 결과를 활용해 전자 현미경 개발에 활용하고, 나노 단위의 미세 패턴 가공 장비와 향후 전자빔 리소그래피, 블루레이 마스터링 시스템, 전자빔 검사 시스템 개발 등에 활용될 것임.
Abstract▼
Direct laser patterning of a Zn-coated printing roll - Under the laser conditions (fiber laser, laser power 30W, pulse width 100ns), line patterns with an average width of 30.8 ± 4.5<TEX>$\mu$</TEX>m were successfully engraved into a Zn-coated roll surface. Laser and e-beam lithogr
Direct laser patterning of a Zn-coated printing roll - Under the laser conditions (fiber laser, laser power 30W, pulse width 100ns), line patterns with an average width of 30.8 ± 4.5<TEX>$\mu$</TEX>m were successfully engraved into a Zn-coated roll surface. Laser and e-beam lithography for fabricating micro- & nano-scale patterns - Using Ar+ laser, horizontal, vertical, arc patterns were engraved into a steel roll. The average width of those patterns were 31.5 ± 3.7<TEX>$\mu$</TEX>m. - Dominant process parameters, such as dose and develop time, were optimized to make 398.2nm-wide patterns on a Si wafer.
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