(57)【要約】【課題】本発明は、感光性プレポリマーレジンを使用せずに、感光性金属有機物前駆体溶液を基板に塗布して、ナノインプリント方式で直接パターニングする金属酸化薄膜パターンの形成方法、当該形成方法によって直接パターニングされた金属酸化薄膜パターン、および、当該形成方法によって光結晶層を含むＬＥＤ素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階と、凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階と、前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階と、前記パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階とを含むナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。【選択図】図２
2011051875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階；
凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階；
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階；
前記パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階；を含む、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項２】
前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項３】
前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項１に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項４】
前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項３に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項５】
前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、２−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項３に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項６】
前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、４−メチル−２−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項３に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項７】
第１パターンの凹凸構造を有するモールド上に第２パターンを有するマスクを付着する段階；
基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階；
前記マスクが付着されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階；
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階；
パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階；及び
前記金属酸化薄膜パターンを現像する段階；を含む、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項８】
前記第１パターンは、ナノスケールの凹凸構造に形成され、前記第２パターンは、マイクロスケールの平面構造に形成されることを特徴とする、請求項７に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項９】
前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項１０】
前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項７に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項１１】
前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項１０に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項１２】
前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、２−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項１０に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項１３】
前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、４−メチル−２−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項１０に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項による方法によって形成された金属酸化薄膜パターン。
【請求項１５】
光結晶構造を有するＬＥＤ素子の製造方法において、
基板上の前記光結晶構造を形成する層に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階；
前記光結晶構造に対応する凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階；
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを形成する段階；
前記モールドを前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンから除去する段階；を含む、ナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載のナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項１７に記載のナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、２−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項１７に記載のナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、４−メチル−２−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項１７に記載のナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５乃至２０のうちのいずれか一項による方法によって製造された光結晶層を含むＬＥＤ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント工程に関するものであって、より詳細には、紫外線ナノインプリントを利用して基板上に金属酸化薄膜パターンを形成する方法、及びこれを利用してＬＥＤ素子を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリント技術は、超微細加工であるナノ加工（１〜１００ｎｍ）を実現するために提案された技術であって、基板上に光硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を塗布したナノサイズのモールドに圧力を加えて紫外線を照射したり加熱して硬化させることによってパターンを転写する技術である。
【０００３】
ナノインプリント技術を活用すれば、現在の半導体工程で使用されているフォトリソグラフィ方式の微細化の限界点を克服して、印鑑を押すように容易にナノ構造物を製作することができるようになる。
【０００４】
また、ナノインプリント技術を活用すれば、現在の１００ｎｍ級の微細工程が１０ｎｍ級に向上して、次世代半導体分野の技術発展が促進される。特に、このようなナノインプリント技術は、次世代半導体技術及び平板ディスプレイ用回路形成技術として認定されている。
【０００５】
ナノインプリント技術は、硬化方式によって、不透明なシリコンスタンプを使用する加熱式インプリンティング（ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）技術及び透明な石英（ｑｕａｒｔｚ）スタンプ（または、シリコンスタンプを使用する時には透明な石英基板）を使用して紫外線を透過させてレジンを硬化させるＵＶナノインプリンティング技術に区分される。
【０００６】
このうちのＵＶナノインプリンティング技術では、まず、電子ビームなどのナノリソグラフィ装備によって透明なモールド基板上にマスターパターンを形成する。そして、紫外線によって硬化されるプレポリマー（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）レジンを基板上にスピンコーティング（またはディスフェンシング）して、前記形成されたマスターパターンをレジン上に接触させる。この時、毛細管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）によってレジンがマスターパターン間に充填されて、パターンの転写が行われる。充填が完了すれば、透明な基板を通過した紫外線はポリマーの硬化を誘発し、次の段階でマスターパターンモールドは除去される。ナノインプリント時の円滑なレジンの充填及び均一なパターンサイズの実現のために、マスターパターンモールドは基板との直接的な接触を避けるが、この時に発生する残留物は物理的エッチングによって除去され、必要に応じて後加工によって基板エッチングまたは金属リフトオフ（ｍｅｔａｌ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）が行われる。
【０００７】
基板上に金属酸化薄膜を形成してパターニングする場合には、紫外線レジン（レジスト）にナノインプリントでパターンを形成した後、エッチング工程でパターン化された金属酸化薄膜を形成するため、工程が複雑になる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記のような技術的背景に基づいて、本発明は、感光性プレポリマーレジン（レジスト）を使用せずに、感光性金属有機物前駆体溶液を基板に塗布して、ナノインプリント方式で直接パターニングする金属酸化薄膜パターンの形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法によって直接パターニングされた金属酸化薄膜パターンを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法によって光結晶層を含むＬＥＤ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様によるナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法は、基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階と、凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階と、前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階と、前記パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階とを含む。
【００１０】
そして、前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことができる。
【００１１】
前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含む。
【００１２】
前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、砒素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）、ウラニウム（Ｕ）からなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなる。
【００１３】
前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル（ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）、アセチルアセトナート（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、ジアルキルジチオカルバメート（ｄｉａｌｋｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｍａｔｅｓ）、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄｓ）、カルボキシラート（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅｓ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅｓ）、アルシン（ａｒｓｉｎｅｓ）、ジアルシン（ｄｉａｒｓｉｎｅｓ）、ホスフィン（ｐｈｏｓｐｈｉｎｅｓ）、ジホスフィン（ｄｉｐｈｏｓｐｈｉｎｅｓ）、ブトキシド（ｂｕｔｏｘｉｄｅ）、イソプロポキシド（ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）、エトキシド（ｅｔｈｏｘｉｄｅ）、塩化物（ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、アセテート（ａｃｅｔａｔｅ）、カルボニル（ｃａｒｂｏｎｙｌ）、カルボネート（ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、水酸化物（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、アレナス（ａｒｅｎａｓ）、ベータ−ジケトナート（ｂｅｔａ−ｄｉｋｅｔｏｎａｔｅ）、２−ニトロベンズアルデヒド（２−ｎｉｔｒｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなる。
【００１４】
前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、４−メチル−２−ペンタノン（４−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ、ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ、ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ、ＴＨＦ）、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解される。
【００１５】
本発明の他の実施態様によるナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法は、第１パターンの凹凸構造を有するモールド上に第２パターンを有するマスクを付着する段階と、基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階と、前記マスクが付着されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階と、前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階と、パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階と、前記金属酸化薄膜パターンを現像する段階とを含む。
【００１６】
前記第１パターンは、ナノスケールの凹凸構造に形成され、前記第２パターンは、マイクロスケールの平面構造に形成される。
【００１７】
そして、前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明のまた他の実施態様によるナノインプリントを利用したＬＥＤ素子の製造方法は、光結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有するＬＥＤ素子の製造方法において、基板上の前記光結晶構造を形成する層に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階と、前記光結晶構造に対応する凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階と、前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを形成する段階と、前記モールドを前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンから除去する段階とを含む。
【００１９】
そして、前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
前記のようなナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法によれば、レジストとして使用するために紫外線レジンを別途に塗布する工程が省略されるので、パターンの形成工程が簡素化される効果がある。
従って、金属酸化薄膜パターンが必要な半導体、ディスプレイ、太陽電池、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの多様な分野に簡素化された工程を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施態様によるナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法を示したフローチャートである。
【図２】本発明の一実施態様によるナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法を示した工程図である。
【図３】紫外線照射時に金属有機物前駆体から金属酸化薄膜が形成されるメカニズムを例示した模式図である。
【図４】本発明の他の一実施態様によるマイクロ／ナノ複合パターンの形成方法を示した工程図である。
【図５】本発明のまた他の一実施態様による金属酸化薄膜パターンの形成方法により製造された光結晶層を含むＬＥＤ素子を示した断面図である。
【図６】本発明の実施例１により形成された直接パターン型酸化チタン（ＴｉＯ２）薄膜のＳＥＭイメージである。
【図７】本発明の実施例２により形成された直接パターン型酸化錫（ＳｎＯ２）薄膜のＳＥＭイメージである。
【図８】本発明の実施例３により形成されたまた他の直接パターン型酸化錫（ＳｎＯ２）薄膜のＳＥＭイメージである。
【図９】本発明の実施例４により形成された直接パターン型酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）薄膜のＳＥＭイメージである。
【図１０】本発明の実施例５により形成されたマイクロ／ナノスケール複合パターン型酸化チタン（ＴｉＯ２）薄膜のＳＥＭイメージ（ａ、ｂ、ｃ）である。
【図１１】本発明の実施例５により形成されたマイクロ／ナノスケール複合パターン型酸化チタン（ＴｉＯ２）薄膜のＡＦＭイメージ（ａ、ｂ）である。
【図１２】本発明の実施例６により形成されたＬＥＤ素子の光結晶層酸化チタン（ＴｉＯ２）薄膜の発光特性の向上を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施態様について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は多様な相異した形態に具現され、ここで説明する実施態様に限定されない。図面では、本発明を明確に説明するために、説明に不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素には、同一な参照符号を付けた。
【００２３】
図１は本発明の一実施態様によるナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法を示したフローチャートであり、図２は工程図である。図１及び図２を参照して、インプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法を説明する。
【００２４】
まず、基板を準備して、前記基板１０に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングする（Ｓ１）。
【００２５】
基板１０は、シリコン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ガリウム砒素リン、酸化ケイ素、サファイア、石英、ガラス基板などの無機物質、またはポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリノルボルナン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンなどの透明なポリマーからなる。
【００２６】
感光性金属有機物前駆体溶液を製造するために、まず、金属元素に有機物リガンドが結合された金属有機物前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を合成する。
【００２７】
前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、砒素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）、ウラニウム（Ｕ）を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなる。これら金属は、金属有機物前駆体が紫外線に露出される場合に共通的に金属酸化薄膜を形成する。
【００２８】
前記金属有機物前駆体は、約５ないし９５質量％の有機物リガンド及び全体が１００質量％になるように添加される金属元素を含み、前記金属元素は、有機物リガンドと結合されて金属有機物前駆体が製造される。そして、前記金属有機物前駆体は、溶媒に溶解されて感光性金属有機物前駆体溶液が製造される。この時、溶媒は、感光性金属有機物前駆体溶液の総含有量に対して約５ないし９５質量％で含まれる。
【００２９】
この時、前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル（ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）、アセチルアセトナート（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、ジアルキルジチオカルバメート（ｄｉａｌｋｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｍａｔｅｓ）、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄｓ）、カルボキシラート（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅｓ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅｓ）、アルシン（ａｒｓｉｎｅｓ）、ジアルシン（ｄｉａｒｓｉｎｅｓ）、ホスフィン（ｐｈｏｓｐｈｉｎｅｓ）、ジホスフィン（ｄｉｐｈｏｓｐｈｉｎｅｓ）、ブトキシド（ｂｕｔｏｘｉｄｅ）、イソプロポキシド（ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）、エトキシド（ｅｔｈｏｘｉｄｅ）、塩化物（ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、アセテート（ａｃｅｔａｔｅ）、カルボニル（ｃａｒｂｏｎｙｌ）、カルボネート（ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、水酸化物（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、アレナス（ａｒｅｎａｓ）、ベータ−ジケトナート（ｂｅｔａ−ｄｉｋｅｔｏｎａｔｅ）、２−ニトロベンズアルデヒド（２−ｎｉｔｒｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなるものが使用される。
【００３０】
そして、前記溶媒は、ヘキサン（ｈｅｘａｎｅｓ）、４−メチル−２−ペンタノン（４−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、ケトン（ｋｅｔｏｎｅ）、メチルイソブチルケトン（ｍｅｔｈｙｌｉｓｏｂｕｔｙｌｋｅｔｏｎｅ）、メチルエチルケトン（ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｋｅｔｏｎｅ）、水（ｗａｔｅｒ）、メタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、プロパノール（ｐｒｏｐａｎｏｌ）、イソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）、ブタノール（ｂｕｔｈａｎｏｌ）、ペンタノール（ｐｅｎｔａｎｏｌ）、ヘキサノール（ｈｅｘａｎｏｌ）、ジメチルスルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ、ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ、ＤＭＦ）、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ、ＴＨＦ）を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒が使用される。二つ以上の溶媒を混合する場合、それらの混合比率は、溶解する金属有機物前駆体に応じて、任意に設定することができる。
【００３１】
このように製造される金属有機物前駆体は、紫外線によって有機物の分解が行われる。
【００３２】
前記感光性金属有機物前駆体溶液は、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディープコーティング（ｄｅｅｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）、溶液滴下（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）の方法から選択して前記基板にコーティングされる。
【００３３】
前記方法でコーティングされた溶液は、前記基板１０上で感光性金属有機物前駆体コーティング層３０を形成する。前記感光性金属有機物前駆体コーティング層３０は、残留溶媒を除去するために加熱乾燥される。
【００３４】
次に、凹凸構造を有するようにパターン化されたモールド２０で前記感光性金属有機物前駆体コーティング層３０を加圧する（Ｓ２）。
【００３５】
前記モールド２０は、前記基板１０に形成するパターンと相対する凹凸パターン２３を有する。つまり、モールド２０の陽刻部は基板上の金属酸化薄膜に陰刻部としてパターニングされ、モールド２０の陰刻部は基板上の金属酸化薄膜に陽刻部としてパターニングされる。
【００３６】
前記モールド２０は、シリコン（Ｓｉ）、石英（Ｑｕａｒｔｚ）、または高分子からなり、一例として、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）モールド、ポリウレタンアクリレート（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＵＡ）モールド、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）モールド、エチレンテトラフルオロエチレン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）モールド、またはペルフルオロアルキルアクリレート（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＦＡ）モールドが使用される。
【００３７】
前記モールド２０を前記感光性金属有機物前駆体溶液コーティング層３０に加圧する時には、０ないし１００バー（ｂａｒ）の圧力で加圧したり、真空雰囲気で加圧する。
【００３８】
この時、前記モールドまたは基板のうちの少なくともいずれか一つが透明な材質からなり、透明なモールドまたは透明な基板を透過して紫外線が照射される。
【００３９】
次に、前記加圧された感光性金属有機物前駆体溶液コーティング層３０に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターン３５を形成する（Ｓ３）。
【００４０】
前記紫外線照射のための露光装置としては、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ２（１５７ｎｍ）から構成されたレーザー系露光装置、またはＧ−ｌｉｎｅ（４３６ｎｍ）、Ｉ−ｌｉｎｅ（３６５ｎｍ）から構成されたランプ系露光装置を利用することができる。
【００４１】
前記紫外線の照射時間は、１秒乃至１０時間の範囲内で時間を調節して照射することができ、このような紫外線の照射は常温で行われる。
【００４２】
前記基板１０にコーティングされた感光性金属有機物前駆体溶液コーティング層３０に紫外線を照射すれば、金属に付着している有機物が光分解反応を起こして金属だけが残り、大気中にある酸素と結合して、金属酸化薄膜パターン３５を形成する。
【００４３】
図３は紫外線の照射時に金属有機物前駆体から金属酸化薄膜が形成されるメカニズムを例示した模式図である。図３を参照して、前記光分解反応についてより詳細に説明する。
図３で、Ｍは金属元素であり、前記列挙した金属元素の一つまたは二つ以上の金属元素である。例えば、一つの金属Ｔｉを含む金属有機物前駆体はＴｉＯ２薄膜を形成することができ、二つ以上の金属Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含む金属有機物前駆体はＰｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３薄膜を形成することができる。
【００４４】
図３では、Ｍ（ＩＩ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ（エチルヘキサン酸）の金属有機物前駆体を一例として示したが、紫外線を照射すると、（ａ）に示したような過程の開始反応が起こって、Ｍ（ＩＩ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅはＭ（Ｉ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、ＣＯ２、・Ｃ７Ｈ１５に光分解される。紫外線を照射し続けると、継続的な光化学反応によってＭ２＋、ＣＯ２、及びリガンド（ｌｉｇａｎｄ）の分裂（ｃｌｅａｖａｇｅ）が起こって、生成されたＣＯ２は揮発し、開始反応によって形成された・Ｃ７Ｈ１５ラジカルは２番目の反応機構である成長反応を誘導する。つまり、（ｂ）に示したように、有機光反応の水素分離（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ）によってＭ（Ｉ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ｃ７Ｈ１４、Ｃ７Ｈ１６のように結合解離（ｂｏｎｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）反応が起こって、反応が進められ、最終的にＭ２＋だけが残って、空気中の酸素と結合して金属酸化薄膜を形成するようになる。
【００４５】
次に、前記パターン化されたモールド２０を前記金属酸化薄膜パターン３５から除去する（Ｓ４）。
【００４６】
前記モールド２０を前記金属酸化薄膜パターン３５からリリース（ｒｅｌｅａｓｅ）して除去すれば、金属酸化薄膜パターン３５が上部に形成された基板１０を製造することができる。
【００４７】
その後、前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する熱処理工程を行って、前記基板上にパターン化された金属酸化薄膜パターンの高さ、残留層の厚さ、及び屈折率を制御することができる（Ｓ５）。つまり、熱処理時間及び温度の調節によってパターン化されたパターンの高さ、残留層の厚さ、及び屈折率を制御することができる。このような熱処理段階は、選択的に採択することができる。
【００４８】
図４は本発明の他の実施態様によるマイクロ／ナノ複合パターンの形成方法を示した工程図である。
【００４９】
図４を参照すれば、単一工程によって第１パターン及び第２パターンを同時に形成するために、第１パターンの凹凸構造２４を有するモールド２５及び第２パターン４２を有するマスク４１を準備する。
【００５０】
そして、前記マスク４１の下端に第１パターンの凹凸構造２４を有するモールド２５をプレスして、一体型モールド４０に形成する。
【００５１】
次に、基板１０の上部に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングしてコーティング層３０を形成し、前記一体型モールド４０で前記コーティング層３０を加圧する。加圧した状態で前記一体型モールド４０の上部からコーティング層３０に向かって紫外線を照射する。
【００５２】
前記一体型モールド４０の第１パターンの凹凸構造２４によって、加圧された状態で紫外線に露出された前記感光性金属有機物コーティング層３０は硬化されて金属酸化薄膜パターン４５を形成するが、前記マスク４１の第２パターン４２によって紫外線が遮断された部分のコーティング層３０は硬化されない。
【００５３】
紫外線の照射後に、前記一体型モールド４０を前記金属酸化薄膜パターン４５からリリースして、前記金属酸化薄膜パターン４５を溶媒で洗浄（現像）すれば、硬化されない部分は除去されて、第１パターンと共に第２パターンが同時に形成された複合パターン４７が形成される。
【００５４】
この時、前記第１パターンの凹凸構造２４はナノスケールに形成され、前記第２パターン４２はマイクロスケールの平面構造に形成され、この時に、マイクロ／ナノスケール複合パターンを形成することができる。つまり、マイクロスケールのパターンを有するマスク４１及びナノスケールの凹凸パターンを有するモールド２５によってマイクロ／ナノスケール複合パターンが形成される。
【００５５】
また、一例として、前記マスク４１はマイクロスケールのクロム（Ｃｒ）パターンが形成されたものであってもよい。前記マイクロスケールの第２パターン４２は、公知のマイクロパターニング工程によって形成される。
【００５６】
また、選択的に、このように形成された複合パターン４７を熱処理して、パターンの高さ、残留層の厚さ、及び屈折率を制御することができる。
【００５７】
一方、前記で説明したように、金属酸化薄膜パターンの形成方法を利用して、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）素子の光結晶（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造の形成に適用することができる。
【００５８】
光結晶とは、屈折率が異なる２種類以上の誘電体がナノサイズの周期的な構造で無限に繰り返される格子構造をいう。この時、光の波長が媒質を伝播することができない禁止帯域が現れるが、この禁止帯域を光バンドギャップ（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｂａｎｄｇａｐ）という。つまり、光結晶は、周期的な屈折率差を利用して光バンドギャップを形成して調節することによって、光の内部反射経路を変換させて、ＬＥＤ素子の光抽出効率を極大化させることができる。
【００５９】
図５は本発明のまた他の実施態様による金属酸化薄膜パターンの形成方法により製造された光結晶層を含むＬＥＤ素子を示した断面図である。
図５を参照すれば、ＬＥＤ素子５０は、基板５２上にＧａＮバッファー層５４が形成され、前記ＧａＮバッファー層５４上に順次にｎ型ＧａＮ層６０、発光層６５、及びｐ型ＧａＮ層６７が形成され、前記ｐ型ＧａＮ層６７上に光結晶層７０が形成された構造からなる。
【００６０】
この時、前記光結晶層７０を形成するために、感光性金属有機物前駆体溶液を準備する。
【００６１】
次に、前記感光性金属有機物前駆体溶液を前記ｐ型ＧａＮ層６７にコーティングして、パターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体溶液コーティング層を加圧する。前記パターン化されたモールドは、予め設計された光結晶構造に対応する凹凸構造を有するように形成される。
【００６２】
前記加圧された感光性金属有機物前駆体溶液コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成し、前記モールドを除去することによって、光結晶層構造を形成する。
【００６３】
このように、ナノインプリント工程を利用して金属酸化薄膜を直接パターニングするため、既存のナノインプリント工程を利用して高分子有機物パターンを形成した場合に比べて、ＬＥＤ素子５０の基板５２の屈折率差を減少させて、高分子パターニング工程後に、エッチング工程によって基板５２をエッチングして有機物を除去しなければならない面倒さを解消し、エッチング工程時に発生する基板５２の電気的物性の損傷も防止することができる。
【００６４】
前記光結晶層７０を形成するのに使用される物質としては、高屈折率を有するＴｉＯ２、ＺｎＯを含むことができ、ＬＥＤ素子５０の基板として使用されるＧａＮ／ＧａＡｓ／ＧａＰを使用することもできる。
【００６５】
以下、前記本発明の実施態様に対する実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００６６】
チタン（Ｔｉ）の感光性金属有機物前駆体溶液を合成するために、チタン（ＶＩ）（ｎ−ブトキシド）２（２−エチルヘキサノアート）２［Ｔｉ（ＶＩ）（ｎ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ）２（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）２、合成]１．００００ｇ及びヘキサン（Ｈｅｘａｎｅｓ、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，米国）５．０００ｇを投入して混合し、２４時間攪拌して、０．２７モル濃度のＴｉＯ２ゾルを製造した。
【００６７】
ここで、チタン（ＶＩ）（ノーマル−ブトキシド）２（２−エチルヘキサノアート）２［Ｔｉ（ＶＩ）（ｎ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ）２（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）２]を合成するために、チタン（ＶＩ）（ノーマル−ブトキシド）４[Ｔｉ（ＶＩ）（ｎ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ）４、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，米国]１０．５２６６ｇ、２−エチルヘキサン酸（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏｉｃ ａｃｉｄ、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，米国）８．７４００ｇ、ヘキサン１５．０００ｇを丸底フラスコに投入し、ロータリ揮発器（ｒｏｔａｒｙ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を使用して、７２時間蒸発及び凝縮させて、チタン（ＶＩ）（ノーマル−ブトキシド）２（２−エチルヘキサノアート）２を合成した。
【００６８】
合成されたチタンの感光性金属有機物前駆体溶液をシリコン基板の上端一側に３，０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングした後、柱（ｐｉｌｌａｒ）または線（ｌｉｎｅ）形状のパターンが形成されたモールドを圧着させた。
【００６９】
２０分間紫外線を照射した後、モールドをリリースすることによって、酸化チタン薄膜パターンを形成し、その結果を図６に示した。図６の（ａ）は孔（ｈｏｌｅ）形状のパターンを形成したものであり、（ｂ）は線（ｌｉｎｅ）形状のパターンを形成したものである。
【００７０】
図６のように、チタンの感光性金属有機物前駆体溶液を利用して、ナノインプリント工程によって、パターン化されたＴｉＯ２薄膜の形成が可能であることを確認した。
【実施例２】
【００７１】
錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液を合成するために、錫（ＶＩ）２−エチルヘキサノアート［Ｓｎ（ＩＩ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ Ｃｏ．，米国］１．００００ｇ及びヘキサン（Ｈｅｘａｎｅｓ、ＡｌｄｒｉｃｈＣｏ．，米国）６．０００ｇを投入して混合し、２４時間攪拌して、０．２１モル濃度のＳｎＯ２ゾルを製造した。
【００７２】
合成された錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液をシリコン基板の上端一側に３，０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングした後、柱（ｐｉｌｌａｒ）形状のパターンが形成されたモールドを圧着させた。
【００７３】
３０分間紫外線を照射した後、モールドをリリースすることによって、酸化錫薄膜パターンを形成し、その結果を図７に示した。
図７のように、錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液を利用して、ナノインプリント工程によって、パターン化されたＳｎＯ２薄膜の形成が可能であることを確認した。
【実施例３】
【００７４】
多様な錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液を合成するために、錫（ＶＩ）２−エチルヘキサノアート［Ｓｎ（ＩＩ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ Ｃｏ．，米国］１．００００ｇ及びＭＩＢＫ（４−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｅｎｔａｎｏｎｅ、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，米国）６．０００ｇを投入して混合し、２４時間攪拌して、０．２５モル濃度のＳｎＯ２ゾル（ＩＩ）を製造した。
【００７５】
合成された錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液（ＩＩ）をシリコン基板の上端一側に３，０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングした後、柱（ｐｉｌｌａｒ）形状のパターンが形成されたモールドを圧着させた。
【００７６】
３０分間紫外線を照射した後、モールドをリリースすることによって、酸化錫薄膜パターンを形成し、その結果を図８に示した。
【００７７】
図８のように、錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液（ＩＩ）を利用して、ナノインプリント工程によって、パターン化されたＳｎＯ２薄膜の形成が可能であることを確認した。特に、本実施例の場合、錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液を合成するために多様な溶媒に溶解させて、多様な種類の錫（Ｓｎ）の感光性金属有機物前駆体溶液の合成が可能であることを確認した。
【実施例４】
【００７８】
ジルコニウムの感光性金属有機物前駆体溶液を合成するために、ジルコニウム（ＶＩ）２−エチルヘキサノアート［Ｚｒ（ＶＩ）２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ｓｔｒｅｍ Ｃｏ．，米国］１．６８９３ｇ及びヘキサン（Ｈｅｘａｎｅｓ、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．，米国）１０．６７４９ｇを投入して混合し、２４時間攪拌して、０．０６３モル濃度のＺｒＯ２ゾルを製造した。
【００７９】
合成されたジルコニウムの感光性金属有機物前駆体溶液をシリコン基板の上端一側に３，０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングした後、孔（ｈｏｌｅ）形状のパターンが形成されたモールドを圧着させた。
【００８０】
３０分間紫外線を照射した後、モールドをリリースすることによって、酸化ジルコニウム薄膜パターンを形成し、その結果を図９に示した。
【００８１】
図９のように、ジルコニウムの感光性金属有機物前駆体溶液を利用して、ナノインプリント工程によって、パターン化されたＺｒＯ２薄膜の形成が可能であることを確認した。
【実施例５】
【００８２】
マイクロ／ナノスケール複合パターンのＴｉＯ２薄膜の形成するために、前記実施例１で合成されたチタニウムの感光性金属有機物前駆体溶液をシリコン基板の上部に３，０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングした後、マイクロパターン化されたクロム（Ｃｒ）マスク及びナノパターン化されたＰＵＡモールドを合着して、一体型モールドを形成し、常圧で加圧した。
【００８３】
２０分間紫外線を照射した後、クロムマスク及びＰＵＡモールドの一体型モールドをリリースして、ヘキサン溶液に浸漬して洗浄することによって、マイクロ／ナノスケール複合パターンのＴｉＯ２薄膜を形成し、その結果を図１０及び図１１に示した。
【００８４】
図１０及び図１１のように、クロムマスク及びＰＵＡモールドの一体型モールドを利用して、ナノインプリント工程によって、マイクロ／ナノスケール複合パターンのＴｉＯ２薄膜の形成が可能であることを確認した。
【００８５】
図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、大きな面積にかけて均一なパターンが形成されて、パターン周縁の境界が明確であることを示している。図１１の（ａ）、（ｂ）は、直径が２６５ｎｍ、深さが１８０ｎｍの六角形の孔が形成されて、周縁が鋭く形成されたことを示している。
【実施例６】
【００８６】
直接パターン化されたＴｉＯ２薄膜をＬＥＤ素子の光結晶構造に適用するために、実施例１で合成されたチタンの感光性金属有機物前駆体溶液をｐ−ｔｙｐｅ ＧａＮ／ＭＱＷ ｌａｙｅｒ／ｎ−ｔｙｐｅ ＧａＮ／ＧａＮ ｂｕｆｆｅｒ‐ｌａｙｅｒ／ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅの上端一側に３，０００ｒｐｍの条件でコーティングした後、柱（ｐｉｌｌａｒ）形状のパターンが形成されたモールドを圧着させた。
【００８７】
２０分間紫外線を照射した後、モールドをリリースすることによって、光結晶構造を有する酸化チタン薄膜パターンが形成された。
【００８８】
光結晶構造としてＴｉＯ２薄膜のパターン化及び熱処理効果を確認するために、下記のような４種類のサンプルを製造した。
【００８９】
○実施例６−１：パターン化されたＴｉＯ２薄膜
○実施例６−２：パターン化された薄膜を４００度で１時間熱処理したＴｉＯ２薄膜
○比較例１：パターンされないＴｉＯ２薄膜
○比較例２：パターン化されない薄膜を４００度で１時間熱処理したＴｉＯ２薄膜
【００９０】
そして、前記それぞれ製造されたＬＥＤ素子の光抽出効率の向上を確認するために、蛍光分析器（ＰＬ；Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、Ｈｅ−Ｃｄ Ｌａｓｅｒ、Ｏｍｎｉ Ｃｈｒｏｍｅ Ｃｏ．，米国）を利用して分析し、その結果を図１２に示した。
【００９１】
図１２に示されているように、ｐ型ＧａＮ／ＭＱＷ層／ｎ型ＧａＮ／ＧａＮバッファー層／サファイア基板のＰＬ強度を１００％とした時、パターン化されないＴｉＯ２薄膜（比較例１）の場合には３３％向上、パターン化されない薄膜を４００度で１時間熱処理したＴｉＯ２薄膜（比較例２）の場合には６７％向上、パターン化されたＴｉＯ２薄膜（実施例６−１）の場合には１３９％向上、及びパターン化された薄膜を４００度で１時間熱処理したＴｉＯ２薄膜（実施例６−２）の場合には２２５％向上した。つまり、光結晶層としてＴｉＯ２薄膜をパターン化及び熱処理することによって、光抽出効率の向上の極大化が可能であることを確認した。
【００９２】
以上で、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形または変更して実施することができ、これも本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００９３】
１０、５２    基板
２０    モールド
２３    凹凸パターン
２４    第１パターンの凹凸構造
２５    凹凸パターンを有するモールド
３０    感光性金属有機物前駆体コーティング層
３５    金属酸化薄膜パターン
４０    一体型モールド
４１    マスク
４２    第２パターン
４５    金属酸化薄膜パターン
４７    複合パターン
５０    ＬＥＤ素子
５４    ＧａＮバッファー層
６０    ｎ型ＧａＮ層
６５    発光層
６７    ｐ型ＧａＮ層
７０    光結晶層
【図１】
2011051875.tif 000003
【図２】
2011051875.tif 000004
【図４】
2011051875.tif 000005
【図５】
2011051875.tif 000006
【図１２】
2011051875.tif 000007
【図３】
2011051875.tif 000008
【図６】
2011051875.tif 000009
【図７】
2011051875.tif 000010
【図８】
2011051875.tif 000011
【図９】
2011051875.tif 000012
【図１０】
2011051875.tif 000013
【図１１】
2011051875.tif 000014