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KR101528594B1 - Large-scale Nanolens and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR101528594B1
KR101528594B1 KR1020130114419A KR20130114419A KR101528594B1 KR 101528594 B1 KR101528594 B1 KR 101528594B1 KR 1020130114419 A KR1020130114419 A KR 1020130114419A KR 20130114419 A KR20130114419 A KR 20130114419A KR 101528594 B1 KR101528594 B1 KR 101528594B1
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Abstract

본 발명은 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 기판 상에 나노스피어 단일층(nanosphere monolayer)을 형성하고, 건식식각으로 나노스피어 크기를 조절한 다음, 열적 리플로우를 통해 나노렌즈를 제조함으로써, 저가 제작이 용이한 나노스피어 리소그래피 기술을 이용하여 대면적 패터닝이 가능한 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a large-area nano-lens and a method of manufacturing the same, more specifically, a method of forming a nanosphere monolayer on a substrate, adjusting the size of the nanosphere by dry etching, Area nano-lenses capable of large-area patterning by using a nano-sphere lithography technique which is easy to manufacture at low cost by manufacturing lenses, and a method for manufacturing the same.

Description

대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법{Large-scale Nanolens and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a large-scale nanolens and manufacturing method,

본 발명은 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 기판 상에 나노스피어 단일층(nanosphere monolayer)을 형성하고, 건식식각으로 나노스피어 크기를 조절한 다음, 열적 리플로우를 통해 나노렌즈를 제조함으로써, 저가 제작이 용이한 나노스피어 리소그래피 기술을 이용하여 대면적 패터닝이 가능한 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a large-area nano-lens and a method of manufacturing the same, more specifically, a method of forming a nanosphere monolayer on a substrate, adjusting the size of the nanosphere by dry etching, Area nano-lenses capable of large-area patterning by using a nano-sphere lithography technique which is easy to manufacture at low cost by manufacturing lenses, and a method for manufacturing the same.

미세렌즈(마이크로렌즈)는 지름이 1μm 내지 수 ㎜ 정도의 미소한 렌즈를 의미한다. 이는 광섬유, 평면 광도파로(Planar Lightwave Circuit; PLC), 레이저 다이오드(LD) 및 포토다이오드(PD) 등의 광소자들 사이의 접속을 함한 기타 광통신, 의료기기 및 광센서, 광전자기기 분야 등에서 광학 소자로서 다양하게 사용되고 있다.A micro lens (micro lens) means a minute lens having a diameter of about 1 m to several mm. This is particularly true in optical communication devices, optical devices, optical sensors, optoelectronic devices, and other optical communication devices that have connections between optical devices such as optical fibers, planar lightwave circuits (PLC), laser diodes (LD) .

또한, 미세 렌즈는 수광 특성을 이용하여 CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)와 같은 이미지 센서의 수광 효율 증가를 목적으로 필수적으로 사용되고 있다.In addition, a fine lens is essentially used for the purpose of increasing the light receiving efficiency of an image sensor such as a CCD (charge coupled device) or a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) by using light receiving characteristics.

이러한 미세렌즈는 굴절률 분포형 렌즈나 미소곡면 렌즈, 어레이 렌즈, 프레넬 띠형 렌즈 등으로 분류될 수 있고, 몰드 외에 이온 교환, 확산 중합, 스퍼터링, 식각 등의 방법으로 만들어진다.Such a fine lens can be classified into a refractive index distribution type lens, a micro-curved surface lens, an array lens, a Fresnel band type lens, or the like, and is manufactured by a method such as ion exchange, diffusion polymerization, sputtering,

이 외에도, 미세렌즈는 나노 단위의 크기로 제작될 경우 나노기술을 이용하게 된다. 나노기술은 다양한 나노구조의 합성과 그 성질에 대한 집중적인 연구를 통해 급속히 발전되고 있으며, 나노물질의 독특한 성질 및 구조적 특성으로 인하여 그 응용성의 범위는 더욱 확대되고 있다.In addition, micro lenses use nanotechnology when they are made in nanometer size. Nanotechnology is rapidly evolving through intensive studies on the synthesis and properties of various nanostructures, and the range of applicability is further expanded due to the unique properties and structural characteristics of nanomaterials.

나노기술을 이용하여 나노렌즈를 제조하는 기술로서, 국내공개특허 제2011-0026289호(공개일 2011.03.15, 명칭 : 자기조립 현상을 이용한 나노크기 렌즈)에는 일면은 평면이고 다른 면은 볼록한 구면인 칼릭스하이드로퀴논(CHQ) 나노렌즈 및 자기조립 현상을 이용하여 이를 제조하는 방법이 개시된 바 있으며, 이를 도 1에 나타내었다.As a technology for manufacturing a nano-lens using nanotechnology, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0026289 (published on March 15, 2011, titled: nano-scale lens using self-assembly phenomenon) has a flat surface on one side and a convex spherical surface on the other side A method for producing the same using a Kalix hydroquinone (CHQ) nano-lens and self-assembly phenomenon has been disclosed and is shown in FIG.

하지만, 상기 선행특허는 대면적 나노렌즈 제작에 적합하지 않으며, 그 공정이 매우 복잡하다는 단점이 있다.However, the above-mentioned prior art is not suitable for manufacturing a large-area nano-lens, and the process is complicated.

이 외에도, 기존에 리소그래피(lithography)를 이용한 방법이 제시된 바 있으나, 대면적 나노렌즈 제작이 어려워 양산성이 저하되며, 대량생산이 어렵다는 단점이 있었다.
In addition to the above, there has been proposed a method using lithography, but it has been disadvantageous in that it is difficult to manufacture a large-area nano-lens, resulting in deterioration in mass productivity and difficulty in mass production.

국내공개특허 제2011-0026289호(공개일 2011.03.15, 명칭 : 자기조립 현상을 이용한 나노크기 렌즈)Korean Patent Laid-Open No. 2011-0026289 (published on March 15, 2011, entitled " Nano-sized lens using self-assembly phenomenon)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 기판 상에 나노스피어 단일층(nanosphere monolayer)을 형성하고, 건식식각으로 나노스피어 크기를 조절한 다음, 열적 리플로우를 통해 나노렌즈를 제조함으로써, 저가 제작이 용이한 나노스피어 리소그래피 기술을 이용하여 대면적 패터닝이 가능한 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a large-area nano-lens and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nano-sized single- Large-area nano-lenses capable of large-area patterning by using nano-sphere lithography technology which is easy to manufacture at low cost by manufacturing nano-lenses through thermal reflow after adjusting the size of nano-spheres by dry etching, and manufacturing thereof Method.

본 발명의 일실시예에 따른 대면적 나노렌즈(1)를 제조하는 방법은 기판(20) 상에 나노스피어(10) 단일층을 형성하는 나노스피어(10) 단일층 형성 단계; 상기 나노스피어(10) 단일층을 건식 식각하는 건식 식각 단계; 및 상기 나노스피어(10) 단일층 및 상기 기판(20) 전면에 열을 가하여 나노렌즈를 형성하는 열처리 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of fabricating a large-area nano-lens 1 according to an embodiment of the present invention includes forming a nano-sphere 10 single layer on a substrate 20; A dry etching step of dry-etching the single layer of the nano-spheres 10; And a heat treatment step of applying heat to the single layer of the nano-sphere (10) and the entire surface of the substrate (20) to form a nano-lens; And a control unit.

또한, 상기 나노스피어(10) 단일층 형성 단계에서는 수평방향으로의 단면이, 원, 사각형 또는 육각형의 형상을 갖는 다수개의 나노스피어(10)로 이루어진 단일층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step of forming a single layer of the nanospheres 10, a single layer of a plurality of nanospheres 10 having a circular, square or hexagonal cross section in the horizontal direction is formed.

또한, 상기 나노스피어(10)는 열가소성 수지로 제조되는 것을 특징으로 한다.The nano-spheres 10 are made of a thermoplastic resin.

또한, 상기 나노스피어(10)는 유리, 포토레지스트(photo resist), 폴리머(polymer), 실리콘(silicon) 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체화합물 재질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The nano-spheres 10 are formed of any one of glass, photo resist, polymer, silicon, and III-V semiconductor compound materials.

또한, 상기 건식 식각 단계에서는 등방성 식각 또는 이방성 식각을 이용하여 상기 나노스피어(10) 단일층을 식각하는 것을 특징으로 한다.Also, in the dry etching step, the single layer of the nano-sphere 10 is etched using isotropic etching or anisotropic etching.

또한, 상기 열처리 단계는 상기 나노스피어(10) 단일층 및 상기 기판(20) 전면에 50 ~ 2000 ℃의 열이 가해지도록 하는 것을 특징으로 한다.Also, the heat treatment step is performed such that heat is applied to the single layer of the nano-spheres 10 and the whole surface of the substrate 20 at a temperature of 50 to 2000 ° C.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 대면적 나노렌즈 제조 방법으로 제조된 대면적 나노렌즈(1)는 표면이 구면 형태인 것을 특징으로 한다.Also, the large-area nano-lens 1 manufactured by the large-area nano-lens manufacturing method according to an embodiment of the present invention has a spherical surface.

또한, 상기 대면적 나노렌즈(1)는 직경이 1~999nm인 것을 특징으로 한다.Also, the large-area nano-lens 1 has a diameter of 1 to 999 nm.

또한, 상기 대면적 나노렌즈(1)는 수평방향의 단면이 원, 사각형 또는 육각형인 것을 특징으로 한다.
In addition, the large-area nano-lens 1 is characterized in that the cross section in the horizontal direction is a circle, a quadrangle, or a hexagon.

본 발명의 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법은 기판 상에 나노스피어 단일층(nanosphere monolayer)을 형성하고, 건식식각으로 나노스피어 크기를 조절한 다음, 열적 리플로우를 통해 나노렌즈를 제조함으로써, 저가 제작이 용이한 나노스피어 리소그래피 기술을 이용하여 대면적 패터닝이 가능하도록 한다는데 큰 의미가 있다.The large-area nano-lens and the method of manufacturing the same according to the present invention can be realized by forming a nanosphere monolayer on a substrate, adjusting the size of the nanosphere by dry etching and then manufacturing a nano- It is meaningful to make large area patterning possible by using nano-spur lithography technique which is easy to manufacture.

다시 말해, 본 발명의 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법은 기판 상에 다수개의 나노스피어가 단일층을 이루도록 형성된 후, 건식 식각 및 열처리 과정에 의한 열적 리플로우를 통해 나노렌즈가 제조되도록 함으로써, 간단한 공정과 합리적인 가격으로 대량의 나노렌즈가 제조될 수 있어 산업 현장에 적용될 경우, 양산성이 크게 향상될 수 있다는 장점이 있다.In other words, the large-area nano-lens of the present invention and the method of manufacturing the same are formed in such a manner that a plurality of nanospheres are formed as a single layer on a substrate, and then the nano-lens is manufactured through thermal reflow by dry etching and heat treatment, A large amount of nano-lenses can be manufactured at a reasonable price and process, and when applied to an industrial field, mass productivity can be greatly improved.

또한, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법은 나노스피어의 건식 시간 조절을 통해 제조하고자 하는 나노렌즈의 광특성 제어를 용이하게 할 수 있으며, 열적 리플로우가 가능한 다양한 렌즈 재료에 적용될 수 있어 기술의 실용화가 다양하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
In addition, the method for manufacturing a large-area nano-lens of the present invention can easily control the optical characteristics of a nano-lens to be manufactured through controlling the drying time of the nano-spheres and can be applied to various lens materials capable of thermal reflow. There is an advantage that practical use can be variously performed.

도 1은 종래의 나노렌즈 제조 과정을 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 나노렌즈의 제조 방법의 각 단계를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 대면적 나노렌즈의 제조 방법의 각 단계를 전자현미경으로 촬영한 사진.
도 4는 본 발명에 따른 대면적 나노렌즈의 제조 방법에서 나노스피어의 식각 시간 조절에 따라 나노렌즈의 광특성이 제어되는 상태를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 대면적 나노렌즈의 SEM 이미지.1 is a photograph showing a conventional nano-lens manufacturing process.
2 is a view showing each step of a method for manufacturing a large-area nano-lens according to the present invention.
FIG. 3 is a photograph of each step of the method for manufacturing a large-area nano-lens according to the present invention taken by an electron microscope.
FIG. 4 is a graph showing a state in which optical characteristics of a nanor lens are controlled according to an etching time control of a nanosphere in the method of manufacturing a large-area nanor lens according to the present invention. FIG.
5 is an SEM image of a large-area nano-lens according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a large-area nano-lens according to the present invention having the above-described structure and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명은 기판 상에 형성된 나노스피어 단일층을 열처리하여 제조된 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
First, the present invention relates to a large-area nano-lens manufactured by heat-treating a single layer of nano-spheres formed on a substrate and a method of manufacturing the same.

참고로, 나노스피어 리소그래피(Nanosphere Lithography)는 1981년도 Fisher와 Zingsheim 의 폴리스티렌 라텍스 나노스피어 연구에서 비롯되었으며, 상기 연구에서 구형의 폴리스티렌 나노스피어(지름 수십 나노미터-수 마이크로미터)를 기판 위에 도포하여 소위 주기적 입자 어레이 (Periodic Particle Array, PPA) 를 만들고 그 위에 금, 은, 구리 등의 금속 필름을 도포하여 금속 나노입자의 어레이가 형성된다.For reference, nanosphere lithography originated from Fisher and Zingsheim's polystyrene latex nano-sphere study in 1981, in which spherical polystyrene nanospheres (with a diameter of several tens of nanometers to several micrometers) An array of metal nanoparticles is formed by making a periodic particle array (PPA) and applying a metal film such as gold, silver or copper on it.

상기 나노스피어 리소그래피 공정을 살펴보면, 먼저 상용화된 폴리스티렌 나노 입자 현탁액 (물이 용매)을 실리콘, 유리 등의 기판위에 스핀 코팅, 드롭 코팅 (스피닝 없이 액체를 그냥 떨어뜨리는 것)의 방법으로 도포한다.In the nano-spore lithography process, first, a commercially available polystyrene nanoparticle suspension (water is a solvent) is applied on a substrate such as silicon or glass by spin coating or drop coating (dropping liquid without spinning).

이후, 기판 위에서 폴리스티렌 입자들은 가장 작은 표면 에너지 상태를 구성하기 위하여 자유롭게 돌아다니게 되고, 표면의 물이 마르면, 모세관력에 의하여 나노 입자들은 벌집 모양의 형태로 결집되게 되며, 이러한 어레이 위에 금속 필름을 도포하고 아세톤 속에서 초음파 세척하면 나노 입자 및 나노입자 상에 적층된 금속입자들이 선택적으로 제거되어 금속 나노 입자 어레이가 만들어진다.Then, on the substrate, the polystyrene particles are roamed freely to form the smallest surface energy state, and when the water on the surface is dried, the capillary force causes the nanoparticles to aggregate into a honeycomb shape, And ultrasonically cleaned in acetone, the metal particles deposited on the nanoparticles and the nanoparticles are selectively removed to form the metal nanoparticle array.

이와 같이 나노스피어로 이루어진 층을 적층하는 나노스피어 리소그래피의 장점은 나노 입자의 크기, 간격 등을 쉽게 조절할 수 있는 점, 2) 실리콘, 유리 등과 같은 다양한 기판을 사용할 수 있는 점, 3) 나노입자의 어레이가 대면적의 기판에 쉽게, 높은 재현 가능성으로 구현된다는 점에 있다.The advantages of nano-sphere lithography, in which layers of nano-spheres are laminated, are that they can easily control the size and spacing of nanoparticles, 2) they can use various substrates such as silicon and glass, and 3) The array is easily and highly reproducibly implemented on a large area substrate.

또한, 이러한 나노스피어 층은 빛을 파장보다 작은 부피 안에 모아 회절 한계를 극복할 수 있다는 점에서 최근 주목을 받고 있다.
In addition, such a nanosphere layer has recently attracted attention in that light can be collected in a volume smaller than the wavelength to overcome the diffraction limit.

상술한 바와 같이, 나노입자의 크기, 간격 조절이 용이하며, 다양한 재료의 기판(20)을 사용할 수 있고, 대면적의 기판(20)에 쉽게 구현될 수 있다는 특성을 이용하여, 본 발명에서는 대면적 나노렌즈(1) 제조에 나노스피어(10)를 적용한다.As described above, by using the property that the size and spacing of nanoparticles can be easily adjusted, the substrate 20 of various materials can be used, and the nanoparticles can be easily formed on the large-area substrate 20, A nano-sphere 10 is applied to manufacture the area nano-lens 1.

본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법은 기판(20) 상에 나노스피어(10) 단일층을 형성하는 나노스피어(10) 단일층 형성 단계; 상기 나노스피어(10) 단일층을 건식 식각하는 건식 식각 단계; 및 상기 나노스피어(10) 단일층 및 상기 기판(20) 전면에 열을 가하여 나노렌즈를 형성하는 열처리 단계; 를 포함하여 형성된다.A method of fabricating a large-area nano-lens according to the present invention includes forming a nano-sphere 10 single layer on a substrate 20; A dry etching step of dry-etching the single layer of the nano-spheres 10; And a heat treatment step of applying heat to the single layer of the nano-sphere (10) and the entire surface of the substrate (20) to form a nano-lens; .

좀 더 자세히 설명하면, 상기 나노스피어(10) 단일층 형성 단계에서는 기판(20) 상에 나노스피어(10)를 단일층으로 적층한다. 본 발명의 일실시예에서 이러한 나노스피어(10) 단일층 형성은 나노스피어(10)가 분산된 용액을 상기 기판(20)에 도포시킴으로써 이루어지지만, 이 외에도 나노스피어(10) 단일층을 상기 기판(20) 상에 형성하는 한 그 방법은 한정되지 않는다.In more detail, the nanospheres 10 are layered on the substrate 20 in a single layer in the nanosphere 10 single layer formation step. In one embodiment of the present invention, such a single layer formation of the nanospheres 10 is achieved by applying a solution in which the nanospheres 10 are dispersed to the substrate 20, The method is not limited as long as it is formed on the substrate 20.

이때, 상기 기판(20)은 유리, 포토레지스트(photo resist), 폴리머(polymer), 실리콘(silicon) 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체화합물 기판(20)이 사용될 수 있다.At this time, the substrate 20 may be made of glass, photo resist, polymer, silicon, or a III-V semiconductor compound substrate 20.

또한, 상기 나노스피어(10)는 포토레지스트(photo resist), 폴리머(polymer), 실리콘(silicon), 유리(glass) 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체화합물로 제조될 수 있다.In addition, the nanospheres 10 may be made of photo resist, polymer, silicon, glass, or III-V semiconductor compound.

또, 상기 나노스피어(10) 단일층 형성 단계에서는 수평방향으로의 단면이, 원, 사각형 또는 육각형의 형상을 갖는 다수개의 나노스피어(10)로 이루어진 단일층이 형성될 수 있다.In addition, in the step of forming a single layer of the nanospheres 10, a single layer of a plurality of nanospheres 10 having a shape of a circle, a quadrangle, or a hexagon in cross section in the horizontal direction may be formed.

이에 따라, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법은 다양한 형태의 나노스피어(10)를 통해 다양한 형태의 나노렌즈를 제조할 수 있다.Accordingly, the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention can produce various types of nano-lenses through various types of nano-spheres 10.

다음으로, 상기 건식 식각 단계에서는 건식 식각을 통해 상기 기판(20) 상에 형성된 나노스피어(10)의 사이즈를 축소하는 단계로, 등방성 식각 또는 이방성 식각을 이용하여 상기 나노스피어(10) 표면을 식각할 수 있다.Next, in the dry etching step, the size of the nanospheres 10 formed on the substrate 20 is reduced through dry etching. The surface of the nanospheres 10 is etched using isotropic etching or anisotropic etching. can do.

나노렌즈의 광특성은 렌즈의 직경(D)과 높이(H)의 비에 의해 결정될 수 있는데, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법에서 광특성은 상기 건식 식각 단계에서 식각 시간에 따라 조절될 수 있다.The optical characteristics of the nano-lens can be determined by the ratio of the diameter (D) to the height (H) of the lens. In the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention, the optical characteristics can be adjusted according to the etching time in the dry etching step have.

즉, 나노렌즈의 광특성은 나노스피어(10)의 식각 시간 조절을 통해 나노스피어(10)의 직경을 변화시킴에 따라 제어가 가능한데, 도 4에 도시된 바와 같이, 나노스피어(10)의 식각 시간이 증가함에 따라 나노스피어(10)의 직경이 선형적으로 감소함을 알 수 있다.That is, the optical characteristics of the nano-lens can be controlled by varying the diameter of the nano-sphere 10 by controlling the etching time of the nano-sphere 10. As shown in Fig. 4, As the time increases, the diameter of the nanosphere 10 decreases linearly.

따라서 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법에서는 제조하고자 하는 나노렌즈의 광특성에 따라 상기 건식 식각 단계에서 식각 시간을 조절하게 된다.Therefore, in the method of manufacturing a large area nano lens according to the present invention, the etching time is controlled in the dry etching step according to the optical characteristics of the nano lens to be manufactured.

마지막으로, 상기 열처리 단계에서는 당기 나노스피어(10) 단일층 및 기판(20) 전면에 나노스피어(10)의 유리전이온도(Tg) 이상으로 열을 가하여 열적 리플로우를 통해 나노렌즈를 완성한다.Finally, in the heat treatment step, heat is applied at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the nano-sphere 10 on the single layer of the nano-spheres 10 and the entire surface of the substrate 20 to complete the nano-lens through thermal reflow.

상기 열처리 단계에서 가해지는 열인 Tg는 약 50~2000℃일 수 있다.The Tg, which is the heat applied in the heat treatment step, may be about 50 to 2000 ° C.

이때, 상기 나노스피어(10)는 열가소성 수지로 제조됨으로써, 열에 의해 부드럽고 말랑말랑해지며, 이러한 열적 리플로우를 통해 상기 기판(20) 상에 퍼지게 되어 도 2(c)와 같이 상기 기판(20) 표면에 변형되어 남아있는 부분이 반구 형태가 될 수 있다.2 (c), the nano-spheres 10 are made of a thermoplastic resin so that the nano-spheres 10 are soft and friable by heat, and are spread on the substrate 20 through the thermal reflow, The remaining portion deformed on the surface can be hemispherical.

도 5에는 상술한 바와 같은 과정을 통해 제조된 대면적 나노렌즈(1)의 SEM 이미지가 도시되었으며, 도시된 대면적 나노렌즈(1)의 직경은 200nm이다.5 shows an SEM image of the large-area nano-lens 1 manufactured through the above-described process, and the diameter of the large-area nano-lens 1 shown in the figure is 200 nm.

이처럼, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법은 열가소성 재료로 제조된 나노스피어(10)의 열적 리플로우 특성을 이용하여 간단하게 대면적 나노렌즈(1)를 제조할 수 있도록 한다.As described above, the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention makes it possible to simply manufacture the large-area nano-lens 1 by using the thermal reflow characteristics of the nanosphere 10 made of a thermoplastic material.

본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법을 통해 제조된 대면적 나노렌즈(1)는 표면이 구면 또는 비구면 형태일 수 있으며, 수평방향의 단면이 원, 사각형 또는 육각형일 수 있다.The large-area nano-lens 1 manufactured by the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention may have a spherical or aspherical surface and may have a circular, square or hexagonal cross-section in the horizontal direction.

이 외에도, 본 발명의 대면적 나노렌즈(1)는 도 5에 도시된 형태에 한정되지 않고 다양한 형태로 얼마든지 변경실시가 가능하다.In addition to this, the large-area nano-lens 1 of the present invention is not limited to the shape shown in Fig. 5 but can be changed in various forms.

또한, 본 발명의 대면적 나노렌즈(1)는 직경이 1~999nm로, 이 범위 내에서 다양하게 필요에 따라 크기를 변경하여 제조될 수 있다.Also, the large-area nano-lens 1 of the present invention has a diameter of 1 to 999 nm, and can be manufactured by varying the size within this range.

본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법에서는 제조하고자 하는 대면적 나노렌즈(1)의 직경에 따라, 상기 나노스피어(10) 단일층 형성 단계에서 형성되는 나노스피어(10)의 크기도 달라질 수 있으며, 상기 건식 식각 단계에서 식각 시간을 적절히 조절할 수 있다.According to the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention, the size of the nano-spheres 10 formed in the single-layer forming step of the nano-spheres 10 may vary according to the diameter of the large-area nano- The etching time can be appropriately adjusted in the dry etching step.

도 2 및 도 3을 참고로, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법에 대해 다시 설명하면,Referring to FIGS. 2 and 3, a method of manufacturing a large-area nano-lens according to the present invention will be described.

먼저, 상기 기판(20) 상에 상기 나노스피어(10) 단일층을 형성한 후, 건식 식각을 통해 상기 나노스피어(10)의 직경을 축소시키며, 최종적으로 가열을 통해 본 발명의 대면적 나노렌즈(1)가 제작된다.First, a single layer of the nanospheres 10 is formed on the substrate 20, and then the diameter of the nanospheres 10 is reduced through dry etching. Finally, the large-area nano- (1).

도 3의 전자현미경 이미지에서와 같이 구면 형상을 만들기 위한 열처리 단계에서는 나노스피어(10)의 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 가열하여 나노스피어(10)의 표면적을 줄어들게 되며, 이를 통해 렌즈가 완성된다.As shown in the electron microscope image of FIG. 3, in the heat treatment step for forming the spherical shape, the surface area of the nanosphere 10 is reduced by heating to a temperature higher than the glass transition temperature Tg of the nanosphere 10, do.

종래의 렌즈는 다양한 재료와 방법으로 제조되었으나, 본 발명과 같이 나노렌즈 재료의 열가소성 특성에 기반을 둔 열적 리플로우(resist reflow or resist melting)를 이용한 제조 방법은 렌즈의 형상 제어가 용이하고, 대량생산 및 정밀가공의 측면에서 매우 유리하기 때문에, 집적화가 용이하고 공정 단계를 단축할 수 있는 장점이 있다.Conventional lenses are manufactured by various materials and methods. However, the manufacturing method using resist reflow or resist melting based on the thermoplastic properties of the nano-lens material as in the present invention can easily control the shape of the lens, Since it is very advantageous in terms of production and precision processing, it is easy to integrate and shorten the process steps.

즉, 본 발명의 대면적 나노렌즈 및 이의 제조 방법은 간단한 공정과 합리적인 가격으로 대량의 나노렌즈가 제조될 수 있어 산업 현장에 적용될 경우, 양산성이 크게 향상될 수 있다.That is, the large-area nano-lens of the present invention and the method of manufacturing the same can produce a large number of nano-lenses at a simple process and a reasonable price, so that the mass-productivity can be greatly improved when applied to an industrial field.

또한, 본 발명의 대면적 나노렌즈 제조 방법은 나노스피어(10)의 건식 시간 조절을 통해 제조하고자 하는 나노렌즈의 광특성 제어를 용이하게 할 수 있으며, 열적 리플로우가 가능한 다양한 렌즈 재료에 적용될 수 있어 기술의 실용화가 다양하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
Also, the large-area nano-lens manufacturing method of the present invention can easily control the optical characteristics of a nano-lens to be manufactured through the adjustment of the drying time of the nano-spheres 10 and can be applied to various lens materials capable of thermal reflowing. There is an advantage that various practical applications of the technology can be achieved.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1 : 대면적 나노렌즈
10 : 나노스피어
20 : 기판
S10~S30 : 본 발명에 따른 대면적 나노렌즈 제조 방법의 각 단계1: large area nano lens
10: NanoSpheres
20: substrate
S10 to S30: Each step of the large-area nano-lens manufacturing method according to the present invention

Claims (10)

대면적 나노렌즈(1)를 제조하는 방법에 있어서,
기판(20) 상에 나노스피어(10) 단일층을 형성하는 나노스피어(10) 단일층 형성 단계(S10);
상기 나노스피어(10) 단일층을 건식 식각하는 건식 식각 단계(S20); 및
상기 나노스피어(10) 단일층 및 상기 기판(20) 전면에 열을 가하여 상기 나노스피어(10)가 상기 기판(20)상에 퍼지며 나노렌즈를 형성하는 열처리 단계(S30); 를 포함하며,
상기 건식 식각 단계(S20)는 상기 나노스피어(10)의 건식 식각 시간을 조절하여 상기 나노스피어(10)의 직경을 제어하는 것을 특징으로 하는, 대면적 나노렌즈 제조 방법.
In the method for manufacturing the large-area nano-lens 1,
Forming a nano-sphere 10 monolayer (S10) to form a monolayer of nanospheres (10) on a substrate (20);
A dry etching step (S20) of dry-etching the single layer of the nano-sphere (10); And
A heat treatment step (S30) of applying heat to the single layer of nanospheres (10) and the entire surface of the substrate (20) to spread the nanospheres (10) on the substrate (20) to form a nanor lens; / RTI >
Wherein the dry etching step S20 adjusts the dry etching time of the nanospheres 10 to control the diameter of the nanospheres 10. [
제 1항에 있어서,
상기 나노스피어(10) 단일층 형성 단계(S10)에서는
수평방향으로의 단면이, 원, 사각형 또는 육각형의 형상을 갖는 다수개의 나노스피어(10)로 이루어진 단일층이 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the nano-sphere 10 single layer formation step (S10)
Wherein a single layer of a plurality of nanospheres (10) having a circular, square or hexagonal shape in cross section in the horizontal direction is formed.
제 1항에 있어서,
상기 나노스피어(10)는
열가소성 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈 제조 방법.
The method according to claim 1,
The nanospheres (10)
A method of manufacturing a large-area nano-lens according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is made of a thermoplastic resin.
제 3항에 있어서,
상기 나노스피어(10)는
유리, 포토레지스트(photo resist), 폴리머(polymer), 실리콘(silicon) 또는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체화합물 재질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈 제조 방법.
The method of claim 3,
The nanospheres (10)
Wherein the light-shielding layer is made of any one of glass, photo resist, polymer, silicon or III-V semiconductor compound material.
제 1항에 있어서,
상기 건식 식각 단계(S20)에서는
등방성 식각 또는 이방성 식각을 이용하여 상기 나노스피어(10) 단일층을 식각하는 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the dry etching step S20
Wherein a single layer of the nanospheres (10) is etched using isotropic etching or anisotropic etching.
제 1항에 있어서,
상기 열처리 단계(S30)는
상기 나노스피어(10) 단일층 및 상기 기판(20) 전면에 50 ~ 2000 ℃의 열이 가해지도록 하는 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈 제조 방법.
The method according to claim 1,
The heat treatment step (S30)
Wherein heat is applied to the single layer of the nano-spheres (10) and the entire surface of the substrate (20) at a temperature of 50 to 2000 ° C.
제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 의한 대면적 나노렌즈 제조 방법으로 제조된 대면적 나노렌즈.
A large-area nano-lens produced by the method for manufacturing a large-area nano-lens according to any one of claims 1 to 6.
제 7항에 있어서,
상기 대면적 나노렌즈(1)는
표면이 구면 형태인 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈.
8. The method of claim 7,
The large-area nano-lenses 1
Wherein the surface is spherical.
제 7항에 있어서,
상기 대면적 나노렌즈(1)는
직경이 1~999nm인 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈.
8. The method of claim 7,
The large-area nano-lenses 1
And a diameter of 1 to 999 nm.
제 7항에 있어서,
상기 대면적 나노렌즈(1)는
수평방향의 단면이 원, 사각형 또는 육각형인 것을 특징으로 하는 대면적 나노렌즈.8. The method of claim 7,
The large-area nano-lenses 1
Wherein the cross section in the horizontal direction is a circle, a quadrangle, or a hexagon.
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