KR100297839B1 - Method and apparatus for manufacturing microstructure using 3D spatial light modulator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 공간광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)를 이용한 미세 구조물 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층(11)을 유리 기판(10)위에 두껍게 형성하는 단계, 원하는 구조물(12)의 3차원 형태를 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터, y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환하는 단계, 상기 x, y, z 마스크 데이터를 3개의 공간광 변조기에 각각 입력시키는 단계, 상기 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면에 상기 3개의 공간광 변조기를 통해 빔을 조사하는 단계 및 상기 감광성 수지층(11)의 비노광부를 제거하고 금속을 증착하여 원하는 형태의 구조물을 형성하는 단계에 의해 수행된다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a microstructure using a three-dimensional spatial light modulator (SLM), wherein the photosensitive resin layer 11 reacting only by a beam of a specific intensity is thickly formed on the glass substrate 10. The three-dimensional shape of the desired structure 12 is separated into the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the upper surface of the glass substrate 10 to be converted into x mask data, y mask data, and z mask data. Inputting the x, y, and z mask data into three spatial light modulators, respectively, the three spatial light modulators on the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the upper surface of the glass substrate 10. And irradiating a beam through the beam and removing the non-exposed portion of the photosensitive resin layer 11 and depositing a metal to form a structure having a desired shape.
본 발명은 3개 또는 2개의 공간광 변조기를 사용하여 간단하게 3차원 형상의 미세 패턴 구조물을 형성시킬 수 있다.The present invention can simply form a three-dimensional fine pattern structure using three or two spatial light modulator.
Description
본 발명은 3차원 공간광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)를 이용한 미세 구조물 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a microstructure using a three-dimensional spatial light modulator (SLM).
일반적으로 미세 구조물을 제조하기 위해서는 감광성 수지와 마스크 패턴을 이용하는데, 이를 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.In general, a photosensitive resin and a mask pattern are used to manufacture the microstructure, which will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
먼저, 제1(a)도 및 제1(b)도에 도시한 바와 같이 기판(1)에 감광성 수지(2)를 형성한후 원하는 형태의 마스크(3)를 포함하는 마스크 패턴(4)을 올려 놓고 빛을 조사한다.First, as shown in FIGS. 1A and 1B, the photosensitive resin 2 is formed on the substrate 1, and then the mask pattern 4 including the mask 3 having a desired shape is formed. Put it on and irradiate the light.
이와 같이 빛을 조사하면 제2(a)도에 도시한 바와 같이 네가티브 포토 폴리머의 경우 빛이 닿는 노광부(5)가 경화된다. 이와 같이 노광부(5)가 경화된 상태에서 제2(b)도에 도시한 바와 같이 감광성 수지(2)의 노광부(5)를 제외한 나머지 부분, 즉 비노광부를 제거하고 제2(c)도에 도시한 바와 같이 금속을 증착시킨후(6) 나머지 감광성 수지(2), 즉 노광부(5)를 제거하면도 제2(d)도에 도시한 바와 같이 기판(1)에 원하는 형태의 금속(6)만이 남게 된다.When the light is irradiated in this manner, as shown in FIG. 2 (a), the exposed portion 5 to which light is applied is cured in the case of a negative photopolymer. As shown in FIG. 2 (b) in the state where the exposed portion 5 is cured as described above, the remaining portion except the exposed portion 5 of the photosensitive resin 2, that is, the non-exposed portion is removed and the second (c) is removed. After depositing the metal (6) as shown in FIG. 6, the remaining photosensitive resin 2, i.e., the exposed portion 5, is removed, and as shown in FIG. 2 (d), the substrate 1 has a desired shape. Only metal 6 remains.
종래에는 이와 같은 방법으로 미세 구조물을 제조하였으나, 두꺼운 물질을 사용하는 경우에는 다수의 공정이 필요하다.Conventionally, microstructures have been manufactured in this manner, but in the case of using a thick material, a number of processes are required.
왜냐하면 감광성 수지를 균일하게 높게 올리는 것이 어렵기 때문인데 이는 감광성 수지를 기판 위에 코팅하기 위해 스프레이(Spray)법 디핑(Dipping)법, 및 스핀 코팅(Spin Coating)법이 사용되기 때문이다.This is because it is difficult to raise the photosensitive resin uniformly high, because the spray method Dipping method and the spin coating method are used to coat the photosensitive resin on the substrate.
상기 스프레이법은 감광성 수지를 기판에 뿌려서 증착하는 것으로 감광성 수지를 균일하게 증착하는 것이 어렵다.In the spray method, it is difficult to uniformly deposit the photosensitive resin by spraying the photosensitive resin onto the substrate.
또한, 상기 디핑법은 기판을 감광성 수지액에 담그었다가 꺼내는 것으로, 이것도 역시 감광성 수지를 균일하게 증착하기 어렵다.In addition, in the dipping method, the substrate is immersed in the photosensitive resin liquid and then taken out, which is also difficult to uniformly deposit the photosensitive resin.
또한, 스핀 코팅법은 기판에 감광성 수지를 떨어뜨린 후 기판을 회전시켜 원심력에 의해 넓게 퍼트리는 것으로, 감광성 수지의 점도가 낮은 경우에는 원심력에 의해 멀리까지 퍼트릴 수 있으나 두께가 1㎛ 내외로 얇게 형성되고 감광성 수지의 점도가 높은 경우에는 감광성 수지가 두껍게 형성되지만 멀리까지 퍼트리지 못하여 감광성 수지가 균일하게 형성되지 못하게 된다.In addition, the spin coating method is to drop the photosensitive resin on the substrate, and then rotate the substrate to spread widely by centrifugal force. When the viscosity of the photosensitive resin is low, it can be spread far by centrifugal force, but the thickness is about 1 μm or thinner. In the case where the photosensitive resin is formed and the viscosity of the photosensitive resin is high, the photosensitive resin is formed thick, but the photosensitive resin cannot be spread far enough to prevent the photosensitive resin from being formed uniformly.
이에 따라 현재 감광성 수지는 약 100㎛ 정도의 높이로 밖에 만들 수 없기 때문에 두꺼운 미세 구조물을 만들기 위해 상술한 과정을 반복하였다.Accordingly, since the current photosensitive resin can only be made to a height of about 100 μm, the above-described process was repeated to make a thick microstructure.
이와 같이 두꺼운 미세 구조물을 형성하는 과정을 제3도 및 제4도를 참조하여 설명한다.Thus, the process of forming the thick microstructure will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
제3도에 도시한 바와 같이 일측면이 경사진 두꺼운 미세 구조물(6)을 제조하는 경우에는 제4도에 도시한 바와 같이 다수의 층으로 나누어 형성하였다.As shown in FIG. 3, when the thick microstructure 6 having one side inclined is manufactured, it is divided into a plurality of layers as shown in FIG.
즉, 상술한 바와 같이 기판(1)에 얇은 층의 금속막을 형성한후 다시 얇은 층의 금속막을 형성하는 과정을 반복하여 원하는 경사형의 두꺼운 미세 구조물(6)을 형성하게 된다.That is, as described above, after forming a thin metal film on the substrate 1, the process of forming the thin metal film again is repeated to form a thick fine structure 6 having a desired inclined shape.
그러나 이러한 적층 방식으로 두꺼운 미세 구조물(6)을 형성하는 경우 제4도에 도시한 바와 같이 경사면에 계단이 형성되는 문제점이 있었다.However, when the thick microstructure 6 is formed by such a lamination method, there is a problem in that a step is formed on an inclined surface as shown in FIG. 4.
상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 다수의 공간광 변조기를 사용하여 3차원 구조물을 제조하기 위한 3차원 공간광변조기를 이용한 미세 구조물 제조 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.In order to improve the above problems, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a microstructure using a three-dimensional spatial light modulator for manufacturing a three-dimensional structure using a plurality of spatial light modulator.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층을 유리 기판위에 두껍게 형성하는 단계, 원하는 구조물의 3차원 형태를 감광성 수지층의 정면 및 측면과 유리 기판의 상단면으로 분리하여 x 마스크데이터, y 마스크 데이터 및 z 마스크 데이터로 변환하는 단계, 상기 x, y, z 마스크 데이터를 3개의 공간광 변조기에각각 입력시키는 단계 상기 감광성 수지층의 정면 및 측면과 유리 기판의 상단면에 상기 3개의 공간광 변조기를 통해 빔을 조사하는 단계 및 상기 감광성 수지층의 비노광부를 제거하고 금속을 증착하여 원하는 형태의 구조물을 형성하는 단계에 의해 수행됨을 특징으로 하는 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 방법를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a step of thickly forming a photosensitive resin layer on a glass substrate, which reacts only by a beam of a specific intensity, the three-dimensional shape of the desired structure to the front and side surfaces of the photosensitive resin layer and the top surface of the glass substrate. Separating and converting the x mask data, the y mask data, and the z mask data, and inputting the x, y, and z mask data into three spatial light modulators, respectively, the front and side surfaces of the photosensitive resin layer and the top of the glass substrate. Irradiating a beam to the surface through the three spatial light modulators, and removing the non-exposed portions of the photosensitive resin layer and depositing a metal to form a structure having a desired shape. It provides a method for producing a microstructure using.
또한, 본 발명은 유리 기판위에 형성되어 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층의 정면 및 측면과 유리 기판의 상단에 일정 거리를 두고 각각 위치한 3개의 공간광 변조기, 원하는 구조물의 3차원 형태를 감광성 수지층의 정면 및 측면과 유리 기판의 상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터, y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환하여 상기 3개의 공간광 변조기로 각각 입력하는 마스크 데이터 발생부, 상기 3개의 공간광 변조기를 통해 빔을 조사하는 광원, 상기3개의 공간광 변조기를 통해 입사된 빔을 각각 축소시키는 3개의 대물 렌즈, 및 상기 3개의 대물 렌즈를 통과한 3개의 빔을 각각 평행빔으로 만들어 상기 감광성 수지층의 정면 및 측면과 유리 기판의 상단에 각각 입사시키는 3개의 평행 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 장치를 제공한다.In addition, the present invention is a three-dimensional form of the three spatial light modulator, the desired structure formed on the glass substrate, respectively positioned at a predetermined distance from the front and side of the photosensitive resin layer and the top of the glass substrate to react only by a beam of a specific intensity A mask data generator that separates the front and side surfaces of the photosensitive resin layer and the top surface of the glass substrate, converts the mask into x mask data, y mask data, and z mask data, and inputs them to the three spatial light modulators, respectively. The light source irradiating a beam through a light modulator, three objective lenses each reducing a beam incident through the three spatial light modulators, and three beams passing through the three objective lenses into parallel beams, respectively, And three parallel lenses each of which is incident on the front and side surfaces of the resin layer and the upper end of the glass substrate. Provided is a microstructure manufacturing apparatus using a three-dimensional spatial light modulator.
제1도 및 제2도는 종래의 미세 구조물 제조 방법을 설명하기 위한 도면.1 and 2 are views for explaining a conventional method for manufacturing microstructures.
제3도 및 제4도는 종래의 미세 구조물 제조 방법을 설명하기 위한 도면.3 and 4 are views for explaining a conventional method for manufacturing microstructures.
제5도는 본 발명에 의한 감광층을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a photosensitive layer according to the present invention.
제6도는 형성할 미세 구조물의 구조도.6 is a structural diagram of a microstructure to be formed.
제7도는 본 발명에 의한 마스크 패턴의 구조도.7 is a structural diagram of a mask pattern according to the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 미세 구조물 제조 장치의 구조도.8 is a structural diagram of a microstructure manufacturing apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 유리 기판 11 : 감광성 수지층10 glass substrate 11 photosensitive resin layer
12 : 구조물 20, 30, 40 : 공간광 변조기12: structure 20, 30, 40: spatial light modulator
21, 31, 41 : 대물 렌즈 22, 32, 42 : 평행 렌즈21, 31, 41: objective lens 22, 32, 42: parallel lens
50 : 마스크 데이터 발생부 60 : 광원50: mask data generator 60: light source
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 방법은 제5도, 제6도, 제7(a)도, 제7(b)도, 제7(c)도, 및 제8도에 도시한 바와 같이 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층(11)을 유리 기판(10)위에 두껍게 형성하는 단계(제5도), 원하는 구조물(12)의 3차원 형태를 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터, y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환하는 단계(제6도), 상기 x, y, z 마스크 데이터를 3개의 공간광변조기에 각각 입력시키는 단계(제7(a)도-제7(c)도), 상기 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면에 상기 3개의공간광 변조기를 통해 빔을 조사하는 단계(제8도), 및 상기 감광성 수지층(11)의 비노광부를 제거하고 금속을 증착하여 원하는 형태의 구조물을 형성하는 단계에 의해 수행된다.The microstructure fabrication method using the three-dimensional spatial light modulator according to the present invention is shown in FIGS. 5, 6, 7 (a), 7 (b), 7 (c), and 8. As shown in the drawing, the photosensitive resin layer 11 reacting only by a beam of a specific intensity is thickly formed on the glass substrate 10 (FIG. 5). The three-dimensional shape of the desired structure 12 is formed by the photosensitive resin layer 11. Separating the front and side surfaces and the upper surface of the glass substrate 10 into x mask data, y mask data, and z mask data (FIG. 6), and converting the x, y, z mask data into three Respectively inputting into the spatial light modulator (seventh (a)-7 (c)), the three spatial light on the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the top surface of the glass substrate 10 Irradiating a beam through a modulator (FIG. 8), and removing a non-exposed portion of the photosensitive resin layer 11 and depositing a metal to form a structure having a desired shape. It is performed by the steps:
여기서, 상기 입사되는 다수의 빔의 합은 감광성 수지의 임계 반응 세기보다 크다. 상기 감광성 수지는 포토 레지스트나 포토 폴리머이다.Here, the sum of the incident multiple beams is greater than the critical response intensity of the photosensitive resin. The photosensitive resin is a photoresist or photopolymer.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 3차원 공간광 변조기의 미세 구조물 제조 방법을 세부적으로 설명한다.The microstructure manufacturing method of the three-dimensional spatial light modulator according to the present invention made as described above will be described in detail.
먼저, 제5도에 도시한 바와 같이 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층(11)을 유리 기판(10)위에 두껍게 형성한다.First, as shown in FIG. 5, the photosensitive resin layer 11 which responds only by the beam of a specific intensity | strength is thickly formed on the glass substrate 10. As shown in FIG.
즉, 균일성과는 무관하게 유리 기판(10)위에 형성하고자 하는 구조물(12)의 두께보다 높게 감광성 수지층(11)을 증착한다.That is, the photosensitive resin layer 11 is deposited higher than the thickness of the structure 12 to be formed on the glass substrate 10 regardless of uniformity.
또한, 제6도에 도시한 형성하려고 하는 구조물(12)의 3차원 형태를 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터, y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환한다.In addition, the three-dimensional shape of the structure 12 to be formed shown in FIG. 6 is separated into the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the upper end surface of the glass substrate 10 so that x mask data, y mask data, and Convert to z mask data.
즉, 감광성 수지층(11)을 중심으로 한 x, y, z 세 개의 축에 공간광변조기를 위치시키므로 공간광 변조기에 입력할 x, y, z 마스크 데이터를 구한다.That is, since the spatial light modulator is positioned on three axes x, y, and z around the photosensitive resin layer 11, x, y, z mask data to be input to the spatial light modulator is obtained.
예를 들어 제6도에 도시한 바와 같이 일측면이 경사진 경우에는 제7(a)도- 제7(c)도에 도시한 바와 같이 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리기판의 상단면에 위치한 공간광 변조기에 입력시킬 x, y, z 마스크 데이터를 구한다.For example, when one side is inclined as shown in FIG. 6, the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the glass substrate as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c) are shown. Obtain x, y, and z mask data to be input to the spatial light modulator on the top surface.
즉, 감광성 수지층(11)의 정면에 위치한 공간광 변조기에 입력시킬 x 마스크 데이터는 제7(a)도에 도시한 바와 같이 이루어지므로 그에 해당하는 데이터를 구하고, 감광성 수지층(11)의 측면에 위치한 공간광 변조기에 입력시킬 y 마스크 데이터는 제7(b)도에 도시한 바와 같이 이루어지므로 그에 해당하는 데이터를 구하고, 유리 기판(10)의 상단에 위치한 공간광 변조기에 입력시킬 z 마스크 데이터는 제7(c)도에 도시한 바와 같이 이루어지므로 그에 해당하는 데이터를 구한다.That is, since the x mask data to be input to the spatial light modulator located in front of the photosensitive resin layer 11 is made as shown in FIG. 7 (a), the corresponding data is obtained and the side surface of the photosensitive resin layer 11 is obtained. Since the y mask data to be input to the spatial light modulator at is made as shown in FIG. 7 (b), the corresponding data is obtained, and the z mask data to be input to the spatial light modulator located at the top of the glass substrate 10 is obtained. Is obtained as shown in FIG. 7 (c), and data corresponding thereto is obtained.
다시말해서 제7(a)도, 제7(b)도, 및 제7(c)도의 빗금친 부분으로 빛이 통과하지 못하도록 공간광 변조기로 입력할 데이터를 구한다.In other words, data to be input to the spatial light modulator is obtained so that light does not pass through the hatched portions of FIGS. 7 (a), 7 (b), and 7 (c).
이와 같이 x, y, z 마스크 데이터를 구한후에는 x, y, z 마스크 데이터를 해당하는 위치의 공간광 변조기에 각각 입력시키고, 상기 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면에 각각 위치한 공간광 변조기를 통해 빔을 조사한다.After obtaining the x, y, z mask data in this manner, the x, y, z mask data is input to the spatial light modulators at the corresponding positions, respectively, and the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the glass substrate 10 are obtained. The beams are irradiated through spatial light modulators respectively positioned on the top surface of the.
이때 공간광 변조기를 통해 감광성 수지층(11)으로 입사되는 빛은 해당하는 방향에서 각각 감광성 수지층(11)으로 입사된다.In this case, light incident on the photosensitive resin layer 11 through the spatial light modulator is incident on the photosensitive resin layer 11 in the corresponding direction.
이때, 세 개의 공간광 변조기로부터 입사되는 세 개의 빔의 세기를 조절하여 상기 감광성 수지층이 세 개의 입사빔의 합에서만 반응하도록 한다.In this case, the intensity of the three beams incident from the three spatial light modulators is adjusted so that the photosensitive resin layer reacts only with the sum of the three incident beams.
즉, 세 개의 빔의 모두 만나는 곳에서만 감광성 수지층(11)이 반응하도록 한다.That is, the photosensitive resin layer 11 reacts only where all three beams meet.
이와 같이 노광 과정을 수행한 후에는 상기 감광성 수지층(11)의 비노광부를 제거하고 금속을 증착하여 원하는 형태의 구조물을 형성한다.After performing the exposure process as described above, a non-exposed part of the photosensitive resin layer 11 is removed and a metal is deposited to form a structure having a desired shape.
즉, 감광성 수지(11)의 노광부를 제외한 나머지 부분, 즉 비노광부를 제거하고 금속을 증착시키고 노광부를 제거하면 제6도에 도시한 바와 같이 기판(10)에 원하는 형태의 금속(12)만이 남게 된다.That is, if the remaining portion of the photosensitive resin 11 except the exposed portion, that is, the non-exposed portion, the metal is deposited and the exposed portion is removed, only the metal 12 of the desired shape remains on the substrate 10 as shown in FIG. do.
한편, 형성하려는 구조물의 형태에 따라 두 개의 빔만으로도 구현할 수 있다.Meanwhile, depending on the shape of the structure to be formed, it may be implemented with only two beams.
즉, 형성하려는 구조물이 제6도에 도시한 바와 같이 경사면으로 이루어지지 않고 두꺼운 층으로만 이루어진 경우에는 y 및 z 마스크 데이터만 있으면 되므로 두 개의 공간광 변조기만이 필요하게 된다. 이러한 경우에는 두 개의 공간광 변조기로부터 입사되는 두 개의 빔의 세기를 조절하여 상기 감광성 수지층이 두 개의 입사빔의 합에서만 반응하도록 한다. 즉, 두 개의 빔의 모두 만나는 곳에서만 감광성 수지층(11)이 반응하도록 한다.That is, when the structure to be formed is not made of the inclined surface but only a thick layer as shown in FIG. 6, only y and z mask data are needed, so only two spatial light modulators are needed. In this case, the intensity of the two beams incident from the two spatial light modulators is adjusted so that the photosensitive resin layer reacts only with the sum of the two incident beams. That is, the photosensitive resin layer 11 reacts only where both beams meet.
또한, 본 발명에 의한 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 장치는 제8도에 도시한 바와 같이 3개의 공간광변조기(20, 30,40), 마스크 데이터 발생부(50), 광원(60), 대물 렌즈(21, 31, 41), 및 평행 렌즈(22 32, 42)로 구성된다.In addition, the apparatus for manufacturing a microstructure using the three-dimensional spatial light modulator according to the present invention includes three spatial light modulators 20, 30, and 40, a mask data generator 50, and a light source 60, as shown in FIG. ), Objective lenses 21, 31, 41, and parallel lenses 22 32, 42.
상기 3개의 공간광 변조기(20, 30, 40)는 유리 기판(10)위에 형성되어 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단에 일정 거리를 두고 각각 위치하여 상기 감광성수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단으로 마스크에 해당하는 빛을 조사한다.The three spatial light modulators 20, 30, 40 are formed on the glass substrate 10 and are fixed on the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the top of the glass substrate 10 reacting only by beams having a specific intensity. Located at a distance from each other, the light corresponding to the mask is irradiated to the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the top of the glass substrate 10.
상기 마스크 데이터 발생부(50)는 원하는 구조물(12)의 3차원 형태를 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터 y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환하여 상기 3 개의 공간광 변조기(20, 30, 40)로 각각 입력하는 것이다.The mask data generation unit 50 separates the three-dimensional shape of the desired structure 12 into the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the top surface of the glass substrate 10 to thereby obtain x mask data y mask data, and z. The data is converted into mask data and input to the three spatial light modulators 20, 30, and 40, respectively.
상기 광원(30)은 상기 3개의 공간광 변조기(20, 30, 40)를 통해 빔을 조사하는 것이다.The light source 30 irradiates beams through the three spatial light modulators 20, 30, and 40.
상기 3개의 대물 렌즈(21, 31, 41)는 상기 3개의 공간광 변조기(20, 30, 40)를 통해 입사된 빔을 각각 축소시키는 것이다.The three objective lenses 21, 31, and 41 reduce the beams incident through the three spatial light modulators 20, 30, and 40, respectively.
상기 3개의 평행 렌즈(22, 32, 42)는 상기 3개의 대물 렌즈(21, 31, 41)를 통과한 3개의 빔을 각각 평행빔으로 만들어 상기 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단에 각각 입사시키는 것이다.The three parallel lenses 22, 32, and 42 make three beams passing through the three objective lenses 21, 31, and 41 into parallel beams, respectively, and the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the glass. Each of them is incident on the upper end of the substrate 10.
여기서, 상기 입사되는 다수의 빔의 합은 감광성 수지의 임계 반응 세기보다 크다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 장치의 동작을 설명한다.Here, the sum of the incident multiple beams is greater than the critical response intensity of the photosensitive resin. The operation of the microstructure manufacturing apparatus using the three-dimensional spatial light modulator according to the present invention configured as described above will be described.
제5도에 도시한 바와 같이 특정 세기의 빔에 의해서만 반응하는 감광성 수지층(11)을 균일성을 무시하고 유리 기판(10)위에 두껍게 증착하여 형성한다.As shown in FIG. 5, the photosensitive resin layer 11 which reacts only by the beam of a specific intensity | strength is formed by thickly depositing on the glass substrate 10, ignoring uniformity.
또한, 마스크 데이터 발생부(50)에서 제6도에 도시한 형성하려고 하는 구조물(12)의 3차원 형태를 감광성 수지층(11)의 정면 및 측면과 유리 기판(10)의 상단면으로 분리하여 x 마스크 데이터, y 마스크 데이터, 및 z 마스크 데이터로 변환한다.In addition, the mask data generator 50 separates the three-dimensional shape of the structure 12 to be formed as shown in FIG. 6 into the front and side surfaces of the photosensitive resin layer 11 and the upper surface of the glass substrate 10. Convert to x mask data, y mask data, and z mask data.
이와 같이 상기 마스크 데이터 발생부(50)에서 발생된 x, y, z 마스크 데이터는 공간광 변조기(20, 30, 40)에 각각 입력되고, 광원(60)에서는 상기 공간광 변조기(20, 30, 40)로 각각 빔을 조사한다.As described above, the x, y and z mask data generated by the mask data generator 50 are input to the spatial light modulators 20, 30, and 40, respectively, and the light source 60 receives the spatial light modulators 20, 30, Each beam is irradiated with 40).
이때 공간광 변조기(20, 30, 40)로부터 각각 출력되는 빛의 형태는 제7(a)도, 제7(b)도, 및 제7(c)도에 도시한 바와 같다.In this case, the shapes of the light output from the spatial light modulators 20, 30, and 40 are as shown in FIG. 7 (a), 7 (b), and 7 (c).
이와 같이 공간광 변조기(20, 30, 40)에서 변조되어 각각 입사되는 빔은 대물 렌즈(21, 31, 41)에서 각각 그 크기가 줄어든후 평행 렌즈(22, 32, 42)에서 평행빔으로 만들어져 감광성 수지층(11)의 각 면, 즉 x, y, z 면으로 입사된다.In this way, the beams modulated by the spatial light modulators 20, 30, and 40 are respectively reduced in size in the objective lenses 21, 31, and 41, and then made into parallel beams in the parallel lenses 22, 32, and 42. It enters into each surface of the photosensitive resin layer 11, ie, x, y, z surface.
이때, 세 개의 공간광 변조기(20, 30, 40)로부터 대물 렌즈(21, 31, 41)와 평행 렌즈(22, 32, 42)를 통해 입사되는 세 개의 빔의 세기를 조절하여 상기 감광성 수지층이 세 개의 입사빔의 합에서만 반응하도록 한다.In this case, the photosensitive resin layer is controlled by adjusting the intensity of three beams incident from the three spatial light modulators 20, 30, and 40 through the objective lenses 21, 31, and 41 and the parallel lenses 22, 32, and 42. React only in the sum of these three incident beams.
즉, 세 개의 빔의 모두 만나는 곳에서만 감광성 수지층(11)이 반응하도록 하므로써 원하는 구조물이 형성될 수 있도록 한다.That is, the photosensitive resin layer 11 reacts only where all three beams meet, so that a desired structure can be formed.
이와 같이 노광 과정을 수행한 후에는 상기 감광성 수지층(11)의 비노광부를 제거하고 금속을 증착하여 원하는 형태의 구조물을 형성하면 된다.After performing the exposure process as described above, the non-exposed part of the photosensitive resin layer 11 may be removed, and a metal may be deposited to form a structure having a desired shape.
한편, 형성하려는 구조물의 형태에 따라 두 개의 빔만으로도 구현할 수 있다.Meanwhile, depending on the shape of the structure to be formed, it may be implemented with only two beams.
즉, 형성하려는 구조물이 경사면으로 이루어지지 않고 두꺼운 층으로만 이루어진 경우에는 y 및 z 마스크 데이터만 있으면 되므로 두 개의 공간광 변조기(20, 30)만이 필요하게 된다. 이러한 경우에는 두 개의 공간광 변조기(20, 30)로부터 입사되는 두 개의 빔의 세기를 조절하여 상기 감광성 수지층(11)이 두 개의 입사빔의 합에서만 반응하도록 한다. 즉, 두 개의 빔의 모두 만나는 곳에서만 감광성 수지층(11)이 반응하도록 한다.That is, when the structure to be formed is not made of the inclined surface but only a thick layer, only the y and z mask data are needed, so only two spatial light modulators 20 and 30 are needed. In this case, the intensity of the two beams incident from the two spatial light modulators 20 and 30 is adjusted so that the photosensitive resin layer 11 reacts only with the sum of the two incident beams. That is, the photosensitive resin layer 11 reacts only where both beams meet.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 3차원 공간광 변조기를 이용한 미세 구조물 제조 방법 및 장치는 3개 또는 2개의 공간광 변조기를 사용하여 간단하게 3차원 형상의 미세 패턴 구조물을 형성시킬 수 있다.As described above, the method and apparatus for manufacturing a microstructure using the three-dimensional spatial light modulator according to the present invention can simply form a three-dimensional fine pattern structure using three or two spatial light modulators.
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