KR101010736B1 - Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane - Google Patents

Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane Download PDF

Info

Publication number
KR101010736B1
KR101010736B1 KR1020090004644A KR20090004644A KR101010736B1 KR 101010736 B1 KR101010736 B1 KR 101010736B1 KR 1020090004644 A KR1020090004644 A KR 1020090004644A KR 20090004644 A KR20090004644 A KR 20090004644A KR 101010736 B1 KR101010736 B1 KR 101010736B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
polymer thin
mold
prepolymer
compressor body
Prior art date
Application number
KR1020090004644A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100085389A (en
Inventor
박제균
강주헌
엄유진
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020090004644A priority Critical patent/KR101010736B1/en
Publication of KR20100085389A publication Critical patent/KR20100085389A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101010736B1 publication Critical patent/KR101010736B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/3042Imagewise removal using liquid means from printing plates transported horizontally through the processing stations
    • G03F7/3057Imagewise removal using liquid means from printing plates transported horizontally through the processing stations characterised by the processing units other than the developing unit, e.g. washing units
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70925Cleaning, i.e. actively freeing apparatus from pollutants, e.g. using plasma cleaning
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70933Purge, e.g. exchanging fluid or gas to remove pollutants

Landscapes

  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 천공된 고분자 박막을 제조하는 장치에 관한 것으로서, 패턴이 형성되어 있는 몰드; 상기 몰드를 회전시키는 회전부; 압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및 상기 압축기체저장부에 연결되며 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고, 상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고, 상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a perforated polymer thin film, comprising: a mold on which a pattern is formed; A rotating part to rotate the mold; Compressor storage unit for storing the compressor body; And a compressor body ejecting unit connected to the compressor body storage unit for injecting the compressor body, wherein a prepolymer is introduced onto the mold and the mold is rotated by the rotating unit so that the prepolymer is a polymer. It is formed as a thin film, characterized in that the compressor body is sprayed on the polymer thin film by the compressor body ejection unit to selectively puncture the polymer thin film.

Description

천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATION OF PERFORATED POLYMER MEMBRANE}Apparatus and method for manufacturing a perforated polymer thin film {APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATION OF PERFORATED POLYMER MEMBRANE}

본 발명은 천공된 고분자 박막을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축된 기체의 분출로 마이크로 몰드 위에 잔류하는 예비중합체를 제거하여 선택적으로 천공된 고분자 박막(perforated polymer membrane)을 제조하는 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a perforated polymer thin film, and more particularly, to remove the prepolymer remaining on the micro mold by the blowing of compressed gas to selectively produce a perforated polymer membrane (perforated polymer membrane) It relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method.

현재 미세유체제어 소자의 발전은 다양한 기능을 하나의 소자에서 구현하기위해 복잡한 형태와 제작 방법을 필요로 하고 있다. 특히 미세유체가 하나의 평면에서 흐르지 않고 3차원으로 설계된 미세유체 채널을 따라 흐르게 됨으로써 미세유체 소자가 보다 다양한 기능을 구현할 수 있다는 다양한 연구 보고가 있어 왔다. 또한 고분자 기반의 제작 기술에 의존하고 있는 미세유체 제어 소자에서 박막을 천공하는 방법은 여러 분야에서 사용되어 왔다. 앞서 설명한 3차원 미세유체 채널의 제작, 세포배양을 위한 마이크로웰(microwell) 제작, 마이크로패턴 전사(micropattern transfer) 방법 등의 여러 가지 목적에서 고분자 박막의 천공이 사용되고 있다. 그러나 기존에 알려진 방법들은 실제 다양한 연구실에서 널리 사 용하기에는 복잡한 제작 과정과 추가적인 장비들을 필요로 한다는 문제점이 있다.At present, the development of microfluidic control devices requires complex shapes and fabrication methods to implement various functions in one device. In particular, there have been various research reports that microfluidic devices can implement various functions by flowing along a microfluidic channel designed in three dimensions instead of flowing in one plane. In addition, a method of punching a thin film in a microfluidic control device that depends on a polymer-based manufacturing technology has been used in various fields. Perforation of the polymer thin film has been used for various purposes, such as the fabrication of the three-dimensional microfluidic channel, a microwell for cell culture, and a micropattern transfer method. However, the known methods require complicated manufacturing processes and additional equipment to be widely used in various laboratories.

미국특허 제7,282,240호에 개시된 발명은 가장 간단한 방법으로 고분자 박막을 천공하는 방법으로 알려져 있다. 상기 특허문헌에는 중합반응이 일어나기 전의 고분자 물질(예비중합체)을 몰드 위에 올려놓고 원심력을 가해 고분자를 박막형태로 제작 하는 방법이 개시되어 있다. 이때 몰드에는 포토레지스트(photoresist)등과 같은 물질로 마이크로 구조물이 패터닝 되어 있어서 고분자 박막이 일정 높이 이하로 스핀코팅이 될 경우에는 포토레지스트 패턴이 돌출되어있는 부분에서 천공되는 원리를 갖는다. 그러나 다양한 높이의 박막 혹은 다양한 점도(viscosity)를 갖는 고분자 박막을 제작할 경우 낮은 스핀코팅의 속도에서 박막을 제작하는 경우가 발생하고, 이럴 경우 포토레지스트 패턴 위에 잔류 고분자 물질이 남게 되어 천공이 되지 않고 천공이 될 부분 위에 얇은 고분자 막이 형성되는 문제점이 있다.The invention disclosed in US Pat. No. 7,282,240 is known as the method of perforating a polymer thin film by the simplest method. The patent document discloses a method of preparing a polymer in a thin film form by placing a polymer material (prepolymer) before a polymerization reaction on a mold and applying centrifugal force. In this case, the microstructure is patterned with a material such as a photoresist, so that when the polymer thin film is spin coated to a predetermined height or less, the mold has a principle that the photoresist pattern is perforated. However, when manufacturing thin films of various heights or polymer thin films having various viscosities, thin films are produced at low spin coating speeds. In this case, residual polymer materials remain on the photoresist pattern, so that the perforations are not perforated. There is a problem that a thin polymer film is formed on the portion to be.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 천공된 고분자 박막의 제작 시에 발생되는 마이크로 패턴 위의 잔류 고분자를 제거함으로써 고분자 박막을 선택적으로 천공할 수 있는 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus and method for producing a polymer thin film that can selectively puncture the polymer thin film by removing the residual polymer on the micro-pattern generated during the production of the perforated polymer thin film.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치는, In order to solve the above problems the apparatus for producing a perforated polymer thin film according to the present invention,

패턴이 형성되어 있는 몰드; 상기 몰드를 회전시키는 회전부; 압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및 상기 압축기체저장부에 연결되며 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고, 상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고, 상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 한다.A mold in which a pattern is formed; A rotating part to rotate the mold; Compressor storage unit for storing the compressor body; And a compressor body ejecting unit connected to the compressor body storage unit for injecting the compressor body, wherein a prepolymer is introduced onto the mold and the mold is rotated by the rotating unit so that the prepolymer is a polymer. It is formed as a thin film, characterized in that the compressor body is sprayed on the polymer thin film by the compressor body ejection unit to selectively puncture the polymer thin film.

여기서, 상기 압축기체를 상기 패턴 위에 잔류하는 예비중합체에 분사하여 제거함으로써 상기 고분자 박막을 선택적으로 천공하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to selectively perforate the polymer thin film by spraying and removing the compressor body on the prepolymer remaining on the pattern.

또한, 상기 회전부와 상기 몰드는 감압에 의해 서로 밀착되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said rotating part and the said mold adhere to each other by pressure reduction.

또한, 상기 고분자 박막의 두께는 상기 회전부의 회전 속도에 따라 조절되는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the polymer thin film is preferably adjusted according to the rotational speed of the rotating unit.

또한, 상기 압축기체분출부가 복수개 구비되어, 복수의 위치로 상기 압축기체가 동시에 분사될 수 있다.In addition, the compressor body ejection unit may be provided in plural, and the compressor body may be simultaneously injected to a plurality of positions.

또한, 상기 압축기체분출부의 일단에 분출구가 구비되어 있고, 상기 압축기체분출부는 상기 압축기체저장부에 탈장착 가능하게 연결되어, 상기 예비중합체의 점도 또는 천공될 구멍의 크기에 따라 상기 분출구의 크기가 변화될 수 있다.In addition, a jet port is provided at one end of the compressed gas ejection unit, and the compressed air ejection unit is detachably connected to the compressed gas storage unit so that the size of the ejection port depends on the viscosity of the prepolymer or the size of the hole to be drilled. Can be changed.

또한, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. In addition, the prepolymer is any one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylate, polycarbonylate, polycyclic olefin, polyimide, polyurethane It is preferable that it is above.

또한, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the pattern is preferably made of a first pattern portion protruding from the mold.

또한, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부로부터 돌출형성된 제2 패턴부로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the pattern is preferably made of a first pattern portion protruding from the mold and a second pattern portion protruding from the first pattern portion.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조방법은,Method for producing a perforated polymer thin film according to the present invention to solve the above problems,

패턴이 형성된 몰드를 회전부에 위치시키는 제1 단계; 감압에 의해 상기 회전부와 밀착된 상기 몰드 상에 예비중합체를 투입하는 제2 단계; 상기 회전부를 회전시켜 상기 예비중합체를 고분자 박막으로 형성하는 제3 단계; 상기 패턴 상에 잔류하는 상기 예비중합체를 압축기체의 분사력으로 선택적으로 제거하는 제4 단계; 및 상기 고분자 박막을 중합시키고, 상기 중합된 고분자 박막을 상기 몰드로부터 제거하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Placing a patterned mold on a rotating part; A second step of injecting a prepolymer onto the mold in close contact with the rotating part by pressure reduction; A third step of rotating the rotating unit to form the prepolymer into a polymer thin film; A fourth step of selectively removing the prepolymer remaining on the pattern by the injection force of the compressor body; And a fifth step of polymerizing the polymer thin film and removing the polymerized polymer thin film from the mold.

여기서, 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 압축기체의 분사력에 의해 손상된 예비중합체를 회복시키기 위해 상기 예비중합체를 방치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, between the fourth step and the fifth step, the step of leaving the prepolymer to recover the prepolymer damaged by the injection force of the compressor body; preferably further comprises a.

또한, 상기 고분자 박막을 중합시킴으로써 상기 중합된 고분자 박막이 경화될 수 있다.In addition, the polymerized polymer thin film may be cured by polymerizing the polymer thin film.

또한, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.In addition, the prepolymer is any one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylate, polycarbonylate, polycyclic olefin, polyimide, and polyurethane It is preferable that it is above.

이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 선택적으로 천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법은 기존의 스핀코팅만의 제조방법에서 특정 고분자 박막의 두께 및 점도 등의 물리적 특성에 따라 몰드 위에서 천공 되어야 할 부분의 패턴 위에 잔류하는 예비중합체 때문에 발생되었던 공정상의 문제를 압축기체 분사 기술을 이용하여 해결함으로써 원하는 위치를 선택적으로 천공할 수 있게 해 준다.As described above, the apparatus and method for manufacturing a selectively perforated polymer thin film according to the present invention should be perforated on a mold according to physical properties such as the thickness and viscosity of a specific polymer thin film in the conventional spin coating-only manufacturing method. The process problems caused by the prepolymer remaining on the pattern of the part can be solved using a compressor body injection technique, enabling the selective drilling of the desired position.

또한, 기존 방법에서 선택적 천공을 하기 위해서는, 천공되어야 할 부분의 몰드 패턴이 천공되지 않을 부분 보다 더 높아야 하기 때문에 2 단계 리소그래피(2-step lithography) 방법 등에서 제조할 수 있는 서로 다른 높이의 몰드 패턴이 있어야 가능했으나, 본 발명에 따른 제조장치 및 제조방법은 일반적인 1단계 리 소그래피(single step lithography) 방법을 이용하여 제작된 몰드 패턴에서도 선택적으로 고분자 박막을 천공할 수 있는 장점을 제공한다. In addition, in order to perform selective drilling in the conventional method, since the mold pattern of the portion to be punched must be higher than the portion not to be punched, mold patterns having different heights that can be manufactured by a two-step lithography method or the like are produced. Although it is possible to do this, the manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present invention provides the advantage of selectively perforating the polymer thin film even in the mold pattern manufactured using a general single step lithography method.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention, but the present invention is not limited thereto. In addition, the terms or words used in the present specification and claims are consistent with the technical spirit of the present invention on the basis of the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain the invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept.

도 1은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 천공된 고분자 박막의 제조장치는, 패턴이 형성되어 있는 몰드(104), 이 몰드를 회전시키는 회전부(스핀코터)(105), 압축기체를 보관하는 압축기체저장부(101), 및 압축된 기체를 분사하는 압축기체분출부(102)를 포함하여 이루어진다. 1 is a view schematically showing an apparatus for manufacturing a perforated polymer thin film according to the present invention. The apparatus for producing a perforated polymer thin film of the present invention includes a mold 104 in which a pattern is formed, a rotating part (spin coater) 105 for rotating the mold, a compressor body storage unit 101 for storing a compressor body, and And a compressed gas ejection unit 102 for injecting compressed gas.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 몰드(104) 상에 예비중합체(prepolymer)를 투입하고, 회전부(105)를 이용하여 몰드(104)를 회전시킴으로써 예비중합체를 고분자 박막(103)으로 형성한다. 이 때, 회전부(105)와 몰드(104)는 감압에 의해 서로 밀착되어 있다. 또한, 회전부(105)에 의한 원심력에 의해 형성된 고분자 박막(103)은 회전부의 회전 속도를 제어함으로써 그 두께를 조절할 수 있다. 천공되어야 할 위치에 잔류 예비중합체가 남아 있는 경우, 압축기체저장 부(101)에 보관된 압축기체를 압축기체분출부(102)를 통해 분사시켜 잔류 예비중합체를 제거함으로써 선택적으로 원하는 위치에 고분자 박막을 천공할 수 있다. 이후 중합반응을 통해 천공된 고분자 박막이 경화되어 몰드(104)로부터 이를 제거함으로써 최종적으로 천공된 고분자 박막이 얻어진다.As shown in FIG. 1, the prepolymer is formed into the polymer thin film 103 by inserting a prepolymer onto the mold 104 and rotating the mold 104 using the rotating part 105. do. At this time, the rotating part 105 and the mold 104 are in close contact with each other by decompression. In addition, the thickness of the polymer thin film 103 formed by the centrifugal force by the rotating unit 105 may be controlled by controlling the rotational speed of the rotating unit. In the case where the residual prepolymer remains in the position to be punctured, the polymer thin film in the desired position is selectively removed by spraying the compressor body stored in the compressor body storage unit 101 through the compressor body ejection unit 102 to remove the residual prepolymer. Can be drilled. Thereafter, the polymer thin film perforated through the polymerization is cured to remove it from the mold 104, thereby obtaining a finally punched polymer thin film.

한편, 몰드(104) 상의 예비중합체를 회전시켜 얻어진 고분자 박막(103)에 압축기체분출부(102)를 이용해 압축기체를 분사하게 되면 잔류 예비중합체가 제거되면서 동시에 고분자 박막(103)에 부분적인 결함이 발생하게 된다. 그러나 이러한 결함 부위는 시간이 자나면서 자발적으로 원상복구 되므로 30분 이상 방치 후 고분자 중합반응을 시키면 천공된 고분자 박막이 완성될 수 있다. 최종적으로 제조된 고분자 박막에 형성된 구멍의 모양은 몰드(104)에 패터닝된 모양과 일치하며, 원형 사각형 등 다양한 모양이 될 수 있다.On the other hand, when the compressor body is sprayed on the polymer thin film 103 obtained by rotating the prepolymer on the mold 104 using the compressor body ejection unit 102, the residual prepolymer is removed and at the same time, the polymer thin film 103 has a partial defect. This will occur. However, since such defect sites are spontaneously restored as time passes, the polymerized polymerization reaction may be completed after the polymer polymerization reaction is left for 30 minutes or more. The shape of the hole formed in the finally produced polymer thin film coincides with the patterned shape in the mold 104, and may have various shapes such as a circular rectangle.

본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 천공된 고분자 박막의 제조방법은 먼저 예비중합체(201)를 패턴(106)이 형성된 몰드(104)에 일정량을 붓는다. 스핀코팅의 원심력에 의해 일정 두께의 고분자 박막(202)이 몰드 위에 형성된다. 그러나 몰드의 패턴(106) 위에는 잔류 예비중합체(203)가 존재하기 때문에 완벽히 천공된 고분자 박막의 제작이 불가능하다. 따라서, 압축기체분출부의 일단에 형성된 분출구(102a)를 통해 분사되는 압축기체의 분사력을 이용해 잔류 예비중합체를 제거한다. 이 경우, 압축기체분출부는 1개 또는 복수개가 구비될 수 있으며, 이를 통해 하나의 위치 또는 복수의 위치로 압축기체가 동시에 분사될 수 있다. 또한, 예비중합체의 점도 또는 천공될 크기에 따라 압축기체의 분사력이 변화되는 것이 바람직하므로, 다양한 크기의 분출구(102a)를 가진 압축기체분출부를 압축기체저장부에 장착 또는 설치하여 압축기체의 분사력을 변화시킬 수 있다.A method of manufacturing the perforated polymer thin film according to the present invention will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 2, in the method of manufacturing the perforated polymer thin film of the present invention, first, a predetermined amount of prepolymer 201 is poured into a mold 104 in which a pattern 106 is formed. The polymer thin film 202 having a predetermined thickness is formed on the mold by the centrifugal force of spin coating. However, because the residual prepolymer 203 is present on the pattern 106 of the mold, it is impossible to fabricate a fully perforated polymer thin film. Therefore, the residual prepolymer is removed by using the injection force of the compressed gas injected through the jet port 102a formed at one end of the compressed air jet part. In this case, one or more compressor body ejection units may be provided, through which the compressor body may be simultaneously injected into one or a plurality of positions. In addition, it is preferable that the injection force of the compressor body is changed according to the viscosity of the prepolymer or the size to be punctured. Can change.

한편, 제거 시에 수반되는 주변 고분자 박막의 손상 부위(204)는 시간이 지남에 따라 자발적으로 회복된다. 형상이 회복된 예비중합체로 이루어진 고분자 박막을 열, 광학적 방법 등을 통해 중합반응 시키고, 이를 통해 경화된 고분자 박막(205)을 몰드에서 제거하게 되면 선택적으로 천공된 고분자 박막을 제조할 수 있다. 이때 사용되는 몰드의 패턴 제작에는 몰드(104)로부터 돌출형성된 제1 패턴부(106a)와 이 제1 패턴부(106a)로부터 돌출형성된 제2 패턴부(106b)로 이루어져, 천공될 부분만 높게 패턴이 제작된 다중단계 리소그래피(multi-step lithography)(도 2, 가) 방법과 제1 패턴부(106a)의 높이가 모두 균일하도록 패턴이 제작된 1단계 리소그래피 (도 2, 나) 방법 등이 이용될 수 있다.On the other hand, the damaged portion 204 of the surrounding polymer thin film accompanying the removal is spontaneously recovered over time. When the polymer thin film made of the prepolymer whose shape has been restored is polymerized by thermal or optical methods, and the cured polymer thin film 205 is removed from the mold, the polymer thin film can be selectively manufactured. At this time, the pattern of the mold to be used is composed of the first pattern portion 106a protruding from the mold 104 and the second pattern portion 106b protruding from the first pattern portion 106a, so that only the portion to be punched has a high pattern. The fabricated multi-step lithography (FIG. 2, A) method and the one-step lithography (FIG. 2, B) method in which the pattern is manufactured so that the height of the first pattern portion 106a are all used are used. Can be.

이하에서는 다중 혹은 단일 단계 리소그래피 방법을 이용해 제작된 몰드를 이용해 선택적으로 천공된 고분자 박막을 제작하는 방법을 실시예를 통해 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일 실시예로서 본 발명을 예시하는 것이므로, 본 발명의 내용이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of fabricating a selectively perforated polymer thin film using a mold fabricated using a multi- or single-stage lithography method will be described with reference to examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention as an embodiment of the present invention, the content of the present invention is not limited by the examples.

<실시예 1> 다중 단계 리소그래피 방법을 이용하여 몰드 제작 및 천공된 PDMS(polydimethylsiloxane) 박막 제작 (도 2, 가)Example 1 Mold Fabrication and Perforated Polydimethylsiloxane (PDMS) Thin Film Fabrication Using Multi-Step Lithography Method (FIG. 2, A)

본 발명의 실시예에 사용된 몰드는 SU-8 포토레지스트를 이용하여 실리콘 웨이퍼위에 패터닝함으로써 제작하였다. 포토레지스트의 높이는 20 ㎛ 와 50 ㎛ 의 서로 다른 높이를 갖는 패턴으로 이루어져 있고, 50 ㎛ 패턴이 천공될 부분으로 설계되었다. 제작된 몰드를 스핀코터에 올려놓고 감압장치를 통해 고정을 하고, 중합전의 PDMS(초기중합체(prepolymer)와 경화제가 10 : 1로 혼합된 혼합물) 물질을 웨이퍼 위에 붓는다. 3000 rpm으로 30 초간 스핀코팅을 하면 약 45 ㎛ ~ 50 ㎛ 높이의 PDMS 예비중합체로 이루어진 박막이 웨이퍼 위에 형성된다. 50 ㎛ 높이 패턴위에 잔류하는 PDMS 예비중합체를 제거하여 완벽한 천공을 제작하기 위해 공기압축기 (air compressor)에 연결된 압축기체분출부에는 30 게이지의 주사기 바늘을 사용하였다. 다른 게이지의 주사기 바늘을 공기 압축기에 연결하여 압축공기의 분사력을 변화시킬 수 있으며, 복수개의 주사기 바늘을 함께 공기 압축기에 연결하여 동시에 압축기체를 여러 위치에 분사시킬 수도 있다. 30 게이지 바늘에서 분사되는 압축기체의 분사력을 이용하여 50 ㎛ 패턴위에 잔류하는 고분자 물질을 제거하였다. 기체 분사에 의해 형태가 손상된 예비중합체로 형성된 고분자 박막을 회복시키기 위해 30분간 상온에 방치하면 자발적으로 천공될 부위만 남기고 원래 모양으로 회복된다. 중합반응을 위해 60 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 천공된 PDMS 박막을 제작하였다. 제작한 PDMS 박막의 사진은 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰 하였고 도 3에 표시하였다. 도 3의 도면부호 "301"은 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝된 포토레지스트(PR)를, 도면부호 "302"는 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝되고 3차원 미세유체 채널의 연결부로 사용될 포토레지시트 패턴 부분을, 도 면부호 "303"은 스핀코팅에 의해 형성된 고분자 박막을, 도면부호 "305"는 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거한 후 얻어진 PDMS 박막에 천공된 구멍을, 도면부호 "306"은 제조된 구멍을 확대한 전자현미경 사진을 나타낸다. 도 3의 도면부호 "304"가 지칭하는 부분과 같이 압축기체 분사과정 없이 스핀코팅만 완료된 PDMS 박막에서는 뚫린 구멍을 관찰 할 수가 없었다.Molds used in the examples of the present invention were fabricated by patterning onto silicon wafers using SU-8 photoresist. The height of the photoresist consisted of patterns having different heights of 20 μm and 50 μm, and the 50 μm pattern was designed to be perforated. The mold is placed on a spin coater and fixed through a decompression device, and the PDMS (mixture of a prepolymer and a curing agent in a mixture of 10: 1) before polymerization is poured onto the wafer. Spin coating at 3000 rpm for 30 seconds forms a thin film of PDMS prepolymer about 45 μm to 50 μm high on the wafer. A 30 gauge syringe needle was used for the compressed gas ejection part connected to the air compressor to remove the PDMS prepolymer remaining on the 50 μm high pattern to produce a perfect perforation. The syringe needles of different gauges may be connected to the air compressor to change the blowing force of the compressed air, and the plurality of syringe needles may be connected together to the air compressor to simultaneously spray the compressor body at various positions. The polymer material remaining on the 50 μm pattern was removed by using the injection force of the compressed gas injected from the 30 gauge needle. If left at room temperature for 30 minutes to recover the polymer thin film formed of the prepolymer damaged form by gas injection, it will return to its original shape leaving only the part to be spun spontaneously. For polymerization, the cured PDMS thin film was prepared by curing at 60 ° C. for 2 hours. Photographs of the prepared PDMS thin film were observed with a scanning electron microscope (SEM) and are shown in FIG. 3. Reference numeral “301” in FIG. 3 denotes a photoresist pattern patterned by multistage lithography, and reference numeral “302” denotes a portion of the photoresist pattern which is patterned by multistage lithography and used as a connection of a three-dimensional microfluidic channel. Reference numeral "303" denotes a polymer thin film formed by spin coating, reference numeral "305" denotes a perforated hole in the PDMS thin film obtained after removing the residual prepolymer using a compressor body, and reference numeral "306" denotes The electron microscope photograph which enlarged the produced hole is shown. As shown by the reference numeral “304” of FIG. 3, no holes could be observed in the PDMS thin film that was only spin-coated without the process of spraying the compressor.

<실시예 2> 단일 단계 리소그래피방법을 이용하여 몰드 제작 및 천공된 PDMS 박막 제작 (도 2, 나)Example 2 Mold Fabrication and Perforated PDMS Thin Film Fabrication Using Single-Step Lithography Method (FIG. 2, B)

본 발명의 실시예에 사용된 몰드는 SU-8 포토레지스트(PR)를 이용하여 실리콘 웨이퍼위에 패터닝함으로써 제작하였다. 포토레지스트의 높이는 50 ㎛ 의 균일한 높이를 갖는 패턴으로 이루어져 있고, 선택적으로 원하는 위치의 패턴에 천공을 제작하였다. 제작된 몰드를 스핀코터에 올려놓고 감압장치를 통해 고정을 하고, 중합전의 PDMS(초기중합체(prepolymer)와 경화제가 10 : 1로 혼합된 혼합물) 물질을 웨이퍼위에 붓는다. 3000 rpm으로 30 초간 스핀코팅을 하면 약 45 ㎛ ~ 50 ㎛ 높이의 PDMS 예비중합체로 이루어진 박막이 웨이퍼 위에 형성된다. 50 ㎛ 높이 패턴위에 잔류하는 PDMS 예비중합체를 제거하여 완벽한 천공을 제작하기 위해 공기압축기(air compressor)에 연결된 압축기체분출부에는 30 게이지의 주사기 바늘을 사용하였다. 30 게이지 바늘에서 분사되는 압축기체의 분사력을 이용하여 50 ㎛ 패턴위에 잔류하는 고분자 물질을 선택적으로 제거하였다. 기체 분사에 의해 형태가 손상된 예비중합체로 형성된 고분자 박막을 회복시키기 위해 30분간 상온에 방치하 면 자발적으로 천공될 부위만 남기고 원래 모양으로 회복된다. 중합반응을 위해 60 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 천공된 PDMS 박막을 제작하였다. 제작한 PDMS 박막의 사진은 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰하였고 도 4에 표시되었다. 도 4에서 도면부호 "401"은 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 잔류 물질을 제거하지 않은 고분자 박막의 전자현미경 사진을, 도면부호 "402"는 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 압축기체를 이용해 잔류 물질을 선택적으로 제거하여 구멍이 형성된 PDMS 박막의 전자현미경 사진을 나타낸다. 도 4의 도면부호 "401"이 나타내는 부분과 같이 압축기체 분사과정 없이 스핀코팅만 완료한 PDMS 박막에서는 뚫린 구멍을 관찰 할 수가 없었다.The mold used in the embodiment of the present invention was fabricated by patterning on a silicon wafer using SU-8 photoresist (PR). The height of the photoresist consisted of a pattern having a uniform height of 50 μm, and optionally perforations were made in the pattern at the desired position. The mold is placed on a spin coater and fixed through a decompression device, and the PDMS (mixture of a prepolymer and a curing agent mixed with a 10: 1) material before polymerization is poured onto the wafer. Spin coating at 3000 rpm for 30 seconds forms a thin film of PDMS prepolymer about 45 μm to 50 μm high on the wafer. A 30 gauge syringe needle was used for the compressed gas ejection connected to the air compressor to remove the PDMS prepolymer remaining on the 50 μm high pattern to produce a perfect perforation. The polymeric material remaining on the 50 μm pattern was selectively removed using the blowing force of the compressed gas injected from the 30 gauge needle. If left at room temperature for 30 minutes to recover the polymer thin film formed of the prepolymer damaged form by gas injection, the spontaneous recovery is restored to its original shape, leaving only the portion to be spun spontaneously. For polymerization, the cured PDMS thin film was prepared by curing at 60 ° C. for 2 hours. Photographs of the prepared PDMS thin film were observed with a scanning electron microscope (SEM) and are shown in FIG. 4. In FIG. 4, reference numeral 401 denotes an electron micrograph of a polymer thin film which has not been removed after spin coating of PDMS on a mold prepared by single-stage lithography, and reference numeral 402 denotes an electron micrograph of the polymer prepared by single-stage lithography. After spin coating of PDMS, residual material was selectively removed using a compressive body to show electron micrographs of the PDMS thin films having holes. As shown by the reference numeral 401 in FIG. 4, no holes could be observed in the PDMS thin film that was only spin-coated without the process of spraying the compressor.

상술한 실시예 1 및 실시예 2에 사용된 예비중합체는 일 예로서 폴리다이메틸실록산(PDMS)이 사용되었지만, 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질이 될 수 있다.As the prepolymers used in Examples 1 and 2 described above, polydimethylsiloxane (PDMS) was used as an example, but polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylate, It can be any one or more materials selected from the group consisting of polycarbonylates, polycyclic olefins, polyimides, and polyurethanes.

<실시예 3> 천공된 PDMS 박막을 이용하여 3차원 미세유체제어 소자 제작 및 이를 이용한 16-병렬 농도 구배 구현 방법Example 3 Fabrication of 3D Microfluidic Control Device Using Perforated PDMS Thin Film and Implementation Method of 16-Parallel Concentration Gradient Using the Same

일반적으로 PDMS를 이용한 미세유체 제어소자는 같은 평면에 있는 미세유체 채널들을 통해 유체가 흘러가는 구조를 갖는다. 그러나 최근 더욱 복잡하고 정교 해지는 미세유체 소자의 기능의 요구에 따라서, 미세유체 채널이 3차원적인 입체 구조를 통해 보다 다양한 기능을 구현하는데 사용되고 있다. 이때 3차원 미세유체 채널을 제작하는 데 있어서 가장 핵심적은 기술은 하층과 상층의 미세유체 채널을 연결하는 연결부이다. 이 연결부는 보통 PDMS 막에 작은 구멍을 뚫어 제작을 하고, 다양한 기술을 이용하여 미세유체 채널의 연결부를 위한 구멍을 제작하여 왔다. 본 실시예 3에서는 본 발명에 의한 선택으로 천공된 고분자 박막 제작 방법을 이용하여, PDMS 박막을 천공하여 3차원 미세유체 채널 구조를 형성 하였고, 두개의 주입구로 주입된 두 유체가 3차원 미세유체 채널을 통과하면서 16개의 병렬 농도 구배를 형성하는 결과를 보여준다. 설계 및 제작된 3차원 미세유체제어 소자는 도 5 에 나타나 있다. 도 5 (가)에 나타난 바와 같이 하층 미세유체 채널은 상층 미세유체 채널로 흐르는 유체와 관통구멍을 통해 연결되고, 이렇게 사용되는 연결부로서의 관통구멍은 도 5(나)의 SU-8 포토레지스트 패턴을 갖는 몰드를 이용해서 제작하였다. 완성된 PDMS 미세유체제어 소자의 사진은 도 5 (다)에 표시되어 있고, 천공에 의한 연결부를 확대해서 관찰한 사진은 도 5 (라)에 표시되어 있다. 이렇게 제작된 PDMS 유체제어소자의 두 주입구(inlet A, inlet B)에 한쪽에는 식용색소(붉은색, red dye), 다른 한 쪽에는 형광물질(FITC, Fluorescein isothiocyanate, 3.0 mM)을 주입하였다. 그 결과 도 6에서 보여주는 바와 같이 각각의 미세유체 채널 부위에서 미세유체의 농도 구배가 형성되고, 최종적으로 배출부 부위에서 16 개의 병렬로 형성되는 농도 구배가 구현되었다. 농도를 측정한 결과는 도 7에 나타나있다. In general, a microfluidic control device using PDMS has a structure in which fluid flows through microfluidic channels in the same plane. However, in recent years, microfluidic channels have been used to implement various functions through a three-dimensional three-dimensional structure, in accordance with the demand for more complicated and sophisticated microfluidic devices. In this case, the most important technique for manufacturing a 3D microfluidic channel is a connection part connecting the lower and upper microfluidic channels. These connections are usually made by drilling small holes in PDMS membranes, and various techniques have been used to make holes for the connections of microfluidic channels. In Example 3, a three-dimensional microfluidic channel structure was formed by drilling a PDMS thin film using a method of manufacturing a polymer thin film perforated by the present invention, and two fluids injected into two inlets were three-dimensional microfluidic channel. Shows the results of forming 16 parallel concentration gradients while passing through. The designed and fabricated three-dimensional microfluidic control device is shown in FIG. As shown in FIG. 5 (a), the lower microfluidic channel is connected to the fluid flowing through the upper microfluidic channel through the through hole, and the through hole serving as the connection part uses the SU-8 photoresist pattern of FIG. 5 (b). It produced using the mold which has. The photograph of the completed PDMS microfluidic control element is shown in FIG. 5 (C), and the photograph of the observation of the connection part by the perforation enlarged is shown in FIG. Two injection ports (inlet A, inlet B) of the PDMS fluid control device thus manufactured were injected with food coloring (red dye) on one side and fluorescent material (FITC, Fluorescein isothiocyanate, 3.0 mM) on the other side. As a result, as shown in FIG. 6, the concentration gradient of the microfluid is formed at each microfluidic channel part, and finally, the concentration gradient is formed in parallel in the discharge part. The result of measuring the concentration is shown in FIG.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary and should be understood by those skilled in the art that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown not in the above description but in the claims, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an apparatus for manufacturing a perforated polymer thin film according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제작을 위한 단계별 방법을 설명한 도면이다.2 is a view illustrating a step-by-step method for manufacturing a perforated polymer thin film according to the present invention.

도 3는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 다중단계 리소그래피공정에 의해 준비된 몰드를 이용하여 제조된 천공된 PDMS 고분자 박막의 전자현미경 사진과, 잔류 예비중합체를 제거하지 않은 결과를 비교한 사진이다.Figure 3 compares the results of the electron micrograph of the perforated PDMS polymer thin film prepared using a mold prepared by a multi-stage lithography process using the method for producing a perforated polymer thin film according to the present invention, and the result of not removing the residual prepolymer One picture.

도 4는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 단일단계 리소그래피공정에 의해 준비된 몰드를 이용하여 제작한 천공된 PDMS 고분자 박막의 전자현미경 사진과, 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거하지 않은 결과를 비교한 사진이다.FIG. 4 is an electron micrograph of a perforated PDMS polymer thin film prepared using a mold prepared by a single-stage lithography process using the method for preparing a perforated polymer thin film according to the present invention, and a residual prepolymer is removed using a compressor body. It is a photograph comparing the result which did not.

도 5는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 3차원 미세유체 제어 소자를 제작하기위한 설계 개념도 (도 5, (가)) 및 패턴을 가진 몰드의 전자현미경 사진(나), 그리고 제작된 PDMS 3차원 미세유체제어소자의 광학현미경 사진(다,라)이다.FIG. 5 is a schematic diagram of a design for manufacturing a three-dimensional microfluidic control device using the method for manufacturing a perforated polymer thin film according to the present invention (FIG. 5, (a)), and an electron micrograph (b) of a mold having a pattern. Optical micrograph (C) of the manufactured PDMS 3D microfluidic control device.

도 6은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 통해 제조된 3차원 PDMS 미세유체제어소자를 이용하여 주입된 두 유체에 의해 형성된 농도 구배를 관찰한 형광 현미경 사진이다.6 is a fluorescence micrograph of observing concentration gradients formed by two fluids injected using a three-dimensional PDMS microfluidic control device manufactured by the method of manufacturing a perforated polymer thin film according to the present invention.

도 7은 도 6에서 표시된 농도 구배를 측정한 그래프이다.FIG. 7 is a graph measuring the concentration gradient shown in FIG. 6.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101: 압축기체저장부101: compressor body storage

102: 압축기체분출부 102a: 분출구102: compressed gas jet unit 102a: jet port

103: 고분자 박막103: polymer thin film

104: 몰드104: Mold

105: 회전부105: rotating part

106: 패턴 106a: 제1 패턴부 106b: 제2 패턴부106: pattern 106a: first pattern portion 106b: second pattern portion

201: 예비중합체(prepolymer)201: prepolymer

202: 스핀코팅을 통해 형성된 고분자 박막202: polymer thin film formed through spin coating

203: 잔류 예비중합체203: residual prepolymer

204: 고분자 박막의 손상부위204: damaged portion of the polymer thin film

205: 중합반응을 통해 경화된 고분자 박막205: polymer thin film cured through polymerization

301: 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝된 포토레지스트301: Patterned photoresist by multistep lithography

302: 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝되고 3차원 미세유체 채널의 연결부로 사용될 포토레지스트 패턴 부분302: portion of the photoresist pattern that is patterned by multi-stage lithography and to be used as a junction of three-dimensional microfluidic channels

303: 스핀코팅에 의해 형성된 고분자 박막303: polymer thin film formed by spin coating

304: 잔류 예비중합체 제거과정 없이 스핀코팅만 완료된 PDMS 박막304: PDMS thin film with only spin coating without residual prepolymer removal

305: 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거한 후 얻어진 PDMS 박막에 천공된 구멍들305: Perforations in the PDMS thin film obtained after removing residual prepolymer using a compressor body

306: 제조된 구멍을 확대한 전자현미경 사진306: Magnified electron micrograph of the manufactured hole.

401: 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 잔류 물질을 제거하지 않은 고분자 박막의 전자현미경 사진401: Electron micrograph of polymer thin film without residual material after spin coating of PDMS on mold prepared by single-stage lithography

402: 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 압축기체를 이용해 잔류 물질을 선택적으로 제거한, 구멍이 형성된 PDMS 박막의 전자현미경 사진402: Electron micrograph of a PDMS thin film with a hole formed by spin coating of PDMS on a mold prepared by single-stage lithography, followed by selective removal of residual material using a compact.

Claims (13)

패턴이 형성되어 있는 몰드;A mold in which a pattern is formed; 상기 몰드를 회전시키는 회전부;A rotating part to rotate the mold; 압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및Compressor storage unit for storing the compressor body; And 상기 압축기체저장부에 연결되며, 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고,And a compressor body ejecting unit connected to the compressor body storage unit and spraying the compressor body. 상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고,A prepolymer is introduced onto the mold and the mold is rotated by the rotating part to form the prepolymer into a polymer thin film, 상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.Apparatus for producing a perforated polymer thin film, characterized in that the compressor body is injected into the polymer thin film by the compressor body ejection to selectively puncture the polymer thin film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축기체를 상기 패턴 위에 잔류하는 예비중합체에 분사하여 제거함으로써 상기 고분자 박막을 선택적으로 천공하는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.And selectively perforating the polymer thin film by spraying and removing the compressor body on the prepolymer remaining on the pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전부와 상기 몰드는 감압에 의해 서로 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.And the rotating part and the mold are in close contact with each other by decompression. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 박막의 두께는 상기 회전부의 회전 속도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.The thickness of the polymer thin film is a device for manufacturing a perforated polymer thin film, characterized in that it is adjusted according to the rotational speed of the rotating unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축기체분출부가 복수개 구비되어, 복수의 위치로 상기 압축기체가 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.Apparatus for producing a perforated polymer thin film, characterized in that the plurality of compressor body ejection unit is provided, the compressor body is sprayed simultaneously to a plurality of positions. 제1항 또는 제5항에 있어서,6. The method according to claim 1 or 5, 상기 압축기체분출부의 일단에 분출구가 구비되어 있고, A jet port is provided at one end of the compressed gas jet part, 상기 압축기체분출부는 상기 압축기체저장부에 착탈 가능하게 연결되어, 상기 예비중합체의 점도 또는 천공될 구멍의 크기에 따라 상기 분출구의 크기가 변화되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.The compressor body ejection unit is detachably connected to the compressor body storage unit, the apparatus for producing a perforated polymer thin film, characterized in that the size of the jet port is changed according to the viscosity of the prepolymer or the size of the hole to be punched. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하 는 천공된 고분자 박막의 제조장치.The prepolymer is at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylate, polycarbonylate, polycyclic olefin, polyimide, polyurethane Apparatus for producing a perforated polymer thin film characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부로 이루어진 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.The pattern is a device for manufacturing a perforated polymer thin film, characterized in that consisting of a first pattern portion protruding from the mold. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부로부터 돌출형성된 제2 패턴부로 이루어진 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.And the pattern comprises a first pattern portion protruding from the mold and a second pattern portion protruding from the first pattern portion. 패턴이 형성된 몰드를 회전부에 위치시키는 제1 단계;Placing a patterned mold on a rotating part; 감압에 의해 상기 회전부와 밀착된 상기 몰드 상에 예비중합체를 투입하는 제2 단계;A second step of injecting a prepolymer onto the mold in close contact with the rotating part by pressure reduction; 상기 회전부를 회전시켜 상기 예비중합체를 고분자 박막으로 형성하는 제3 단계; A third step of rotating the rotating unit to form the prepolymer into a polymer thin film; 상기 패턴 상에 잔류하는 상기 예비중합체를 압축기체의 분사력으로 선택적으로 제거하는 제4 단계;A fourth step of selectively removing the prepolymer remaining on the pattern by the injection force of the compressor body; 상기 고분자 박막을 중합시키고, 상기 중합된 고분자 박막을 상기 몰드로부터 제거하는 제5 단계;를 포함하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.And a fifth step of polymerizing the polymer thin film and removing the polymerized polymer thin film from the mold. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 압축기체의 분사력에 의해 손상된 예비중합체를 회복시키기 위해 상기 예비중합체를 방치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.Between the fourth step and the fifth step, leaving the prepolymer to recover the prepolymer damaged by the injection force of the compressor body; The method of producing a perforated polymer thin film further comprising. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 고분자 박막을 중합시킴으로써 상기 중합된 고분자 박막이 경화되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.And polymerizing the polymer thin film to cure the polymerized polymer thin film. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.The prepolymer is at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylate, polycarbonylate, polycyclic olefin, polyimide, and polyurethane Method for producing a perforated polymer thin film characterized in that.
KR1020090004644A 2009-01-20 2009-01-20 Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane KR101010736B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090004644A KR101010736B1 (en) 2009-01-20 2009-01-20 Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090004644A KR101010736B1 (en) 2009-01-20 2009-01-20 Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100085389A KR20100085389A (en) 2010-07-29
KR101010736B1 true KR101010736B1 (en) 2011-01-25

Family

ID=42644308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090004644A KR101010736B1 (en) 2009-01-20 2009-01-20 Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101010736B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102448183B1 (en) * 2021-04-20 2022-09-30 (주) 대명테크놀러지 Device for perforating caeramic substrate of semiconductor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005277027A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Asap:Kk Thin film pattern forming method
KR100533903B1 (en) 2003-10-01 2005-12-07 주식회사 미뉴타텍 Method for forming a micro-pattern by using a dewetting
KR20070079988A (en) * 2006-02-06 2007-08-09 주식회사 디엠에스 An apparatus for molding a soft-mold imprint pad
JP2007294938A (en) 2006-03-31 2007-11-08 Hitachi Chem Co Ltd Method and device for cleaning workpiece, and method and device for manufacturing printed wiring board

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100533903B1 (en) 2003-10-01 2005-12-07 주식회사 미뉴타텍 Method for forming a micro-pattern by using a dewetting
JP2005277027A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Asap:Kk Thin film pattern forming method
KR20070079988A (en) * 2006-02-06 2007-08-09 주식회사 디엠에스 An apparatus for molding a soft-mold imprint pad
JP2007294938A (en) 2006-03-31 2007-11-08 Hitachi Chem Co Ltd Method and device for cleaning workpiece, and method and device for manufacturing printed wiring board

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100085389A (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112011104891B4 (en) 3D microfluidic devices based on openwork thermoplastic elastomer membranes
Hung et al. Rapid microfabrication of solvent-resistant biocompatible microfluidic devices
US7557051B2 (en) 3-D interconnected multi-layer microstructure of thermoplastic materials
Kim et al. Enhancement of the thermo-mechanical properties of PDMS molds for the hot embossing of PMMA microfluidic devices
AU2004247665B2 (en) Method for manufacturing perforated microstructures by using fluidic jets
AU2020202234A1 (en) Polymer membranes having open through holes, and method of fabrication thereof
US8486348B2 (en) Channel and method of forming channels
Aracil et al. BETTS: bonding, exposing and transferring technique in SU-8 for microsystems fabrication
KR20090006053A (en) A microfluidic method and structure with an elastomeric gas-permeable gasket
WO2018021906A1 (en) Versatile 3d stretchable micro-environment for organ-on-chip devices fabricated with standard silicon technology
KR101010736B1 (en) Apparatus and method for fabrication of perforated polymer membrane
KR101863817B1 (en) Manufacturing method of dry adhesive structure
Choi et al. Fabrication of PDMS through-holes using the MIMIC method and the surface treatment by atmospheric-pressure CH4/He RF plasma
Kang et al. Fabrication of a poly (dimethylsiloxane) membrane with well-defined through-holes for three-dimensional microfluidic networks
CN111717886B (en) Microstructure preparation device and method
US20230098605A1 (en) Microfluidic film and method for fabricating the microfluidic film
Kim et al. Facile fabrication of plastic template for three-dimensional micromixer-embedded microfluidic device
Oh et al. Micro-injection moulding of lab-on-a-chip (LOC)
DE112011106142B3 (en) Openwork thermoplastic elastomer membrane, its use and process for its manufacture
JP5685937B2 (en) Method for producing hollow structure
KR102285322B1 (en) Biocompatible microsoft bellow actuator and manufacturing method thereof
JP6925016B2 (en) Microfluidic transport structure with integrated through hole and flow path and its manufacturing method
KR20230032806A (en) Droplet generation with integrated 3d pneumatic actuator for orifice control, and menufacturing method of the same
Zhao et al. Development of rapid manufacturing technology of polymer microfluidic devices by micro moulding using silicon mould inserts
CN117550547A (en) High-infiltration PDMS (polydimethylsiloxane) micropore array and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131231

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee