KR100756530B1 - 엑스선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물가공장치 및 그 가공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판형상 감광성 폴리머를 이송시키면서 일부분을 연속적으로 X선 마스크에 정렬시키면서 X선 노광하여 미세구조물을 가공하는 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명의 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치는 프레임과, 프레임의 일단에 형성된 하부지지대와, 하부지지대와 대향하고 그 사이에 간극을 형성하도록 배치된 상부지지대와, 간극에 배치되고 제작하고자 하는 감광성 폴리머의 형상에 대응하는 X선 흡수부를 구비하는 X선 마스크와, 감광성 폴리머가 외주에 감기며, 감광성 폴리머의 일부가 X선 마스크에 정렬되도록 프레임에 설치되는 롤러로 구성된다. 또한, 본 발명의 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법은 X선 흡수부가 구비된 X선 마스크를 제작하는 단계와, X선 마스크에 판형상 감광성 폴리머의 일부를 정렬하는 단계와, X선 마스크상에 방사광을 노광하는 단계와, 감광성 폴리머의 일부가 연속적으로 X선 마스크에 정렬되도록 감광성 폴리머를 이송시키는 단계와, 감광성 폴리머를 현상액에 함침시켜 현상하는 단계로 구성된다. 본 발명의 구성에 따라, 적은 비용으로 제작할 수 있는 정밀한 미세구조물이 얻어진다.
MEMS, LIGA, 롤러, 노광, X선, 감광성 폴리머, X선 마스크, 간극

Description

엑스선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치 및 그 가공방법{FABRICATION APPARATUS OF MICRO-STRUCTURE FORMED OF PLATE-SHAPED PHOTOSENSITIVE POLYMER BY EXPOSING X-RAY AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 X선 노광을 통해 대상물을 가공하는 방법을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 광원이 가공 대상물 위로부터 확산되는 경우의 가공공정 측면도이고, 도 2b는 광원이 가공 대상물 아래로부터 확산되는 경우의 가공공정 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 1실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 1실시예의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 방사광의 스캔을 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 2실시예의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 3실시예의 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따라 제작된 X선 마스크의 평면도이다.
♣도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 ♣
1 : 전자궤도 2 : 점광원
3 : 방사광 4 : X선 마스크
6 : X선 흡수부 7 : 감광성 폴리머
10 : 프레임 14 : X선 마스크
14a : X선 흡수부 17 : 간극
21, 31 : 롤러 22 : 지지대 가이드 부재
24 : 간극조절나사 26 : 프레임 가이드 부재
27 : 폭조절나사 28 : 모터
32 : 롤아웃보빈 34 : 권취보빈
43 : 도입부롤러 44 : 배출부롤러
본 발명은 LIGA공정을 이용하여 판형상의 감광성 폴리머를 일부분을 연속적으로 X선 노광하여 미세구조물을 가공하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감광성 폴리머를 이송시키면서 연속적으로 일부분을 X선 마스크에 정렬 시키면서 X선 노광하여 미세구조물을 가공하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, LIGA공정의 기본 원리인 MEMS란 기계 소자 및 전기 소자(총괄하여, 마이크로 전기기계 장치를 구성하는 마이크로 전기기계 소자)를 제공하여, 시스템 내의 환경 조건을 통제하거나 그 환경 조건에 대응할 수 있는 마이크로 기계를 생산하는 마이크로 전기기계 시스템이다. 이러한 MEMS의 기계 소자 및 전기 소자는 통상적으로 마이크론(1×10-6 미터) 단위의 크기로 형성된다.
이와 같은 MEMS의 제작에 사용되는 주요 기술 중의 하나가 증착 및 X선 마스크 기술로서, 이는 마이크로프로세서 및 메모리 장치와 같은 반도체 장치가 제작되는 것과 거의 같은 방식으로 소자를 제작하는 데에 이용된다. 또한 MEMS 제작 기술은 하나 이상의 증착 층의 일부를 제거하여 하나 이상의 기계적 또는 전기적 장치를 한정하는 포토에칭 및/또는 마이크로애싱(Microashing)을 포함한다. 간혹 마이크로애싱은 프로토타입으로의 미세 조정을 위한 엑시머 레이저(Eximer Laser)와 같은 포커스드 이온 빔(Focused Ion Beam)을 이용하여 수행된다.
MEMS 장치는 시스템의 환경 변화를 탐지하는 마이크로센서, 마이크로센서에 의해 탐지된 변화에 근거하여 결정을 내리는 지능 소자, 및 시스템이 그 환경을 변화시키는 데에 사용되는 마이크로액추에이터 등을 포함한다. 예시적으로 MEMS 장치는 잉크젯-프린터 카트리지, 자동차의 에어백을 디플로이하는 가속도계, 및 관성유도 시스템 등을 포함한다.
상술한 바와 같은 분야의 MEMS기술에 사용되는 LIGA공정은 감광성 폴리머를 X선에 노출시키는 노광공정을 통해서 제작하고자 하는 형상의 미세한 구조물을 제작한다. 상세하게, 제작하고자 하는 형상에 대응하는 부분에 금을 형성시킨 X선 마스크에 X선을 노광시킴으로써 금으로 형성된 부분의 X선은 흡수되고, 나머지 흡수되지 않은 부분의 X선과 감광성 폴리머가 반응을 하여 결과적으로 원하는 구조물이 제작될 수 있다.
도 1은 종래의 X선 노광을 통해 대상물을 가공하는 방법을 나타내는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 싱크로트론에 축적되는 전자의 궤도(1)의 점광원(2)으로부터 싱크로트론 방사광(3)이 방사된다. 싱크로트론 방사광(3)은 점광원(2)으로부터 면으로 확산되어 방사된다. 싱크로트론 방사광(3)은 X선, UV선 등의 다양한 형태의 광으로 방사될 수 있으며, 고에너지에 의한 가공을 위해서 일반적으로 X선이 사용된다.
면으로 확산되어 방사된 싱크로트론 방사광(3)의 광로상에는 X선 마스크(4)가 배치된다. X선 마스크(4)의 면은 싱크로트론 방사광(3)을 투과시키는 영역과 투과시키지 않는 영역으로 분할되어 있다. X선 마스크(4)상에는 제작하고자 하는 부품의 패턴이 형성되어 있다.
싱크로트론 방사광(3)은 X선 마스크(4)에서 광을 투과시키는 영역을 통과하여 가공 대상물의 면(5)에 투영된다. 가공 대상물의 면(5)은 X선 마스크(4)와 평행하게 배치된다. 싱크로트론 방사광(3)은 점광원(2)으로부터 면으로 확산되어 방사되기 때문에 X선 마스크(4)의 광투과영역을 통과한 이후 투영면적이 광의 진행방향을 따라 점점 더 커진다. 따라서, 가공 대상물의 면(5)에 투과되는 방사광(3)의 면 적은 X선 마스크(4)를 투과하는 방사광의 면적에 비하여 더 크다.
도 2a는 광원이 가공 대상물 위로부터 확산되는 경우의 가공공정 측면도이고, 도 2b는 광원이 가공 대상물 아래로부터 확산되는 경우의 가공공정 측면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 면확산되는 광원은 X선 마스크를 통과한 이후에 정확하게 수평선을 따라 진행하는 것이 아니라, 약간 기울어진 각도로 진행한다.
도 2a에서는 점광원(2)이 수평선(H)에 비하여 위쪽에서부터 확산된다. 확산된 광은 X선 마스크(4)의 X선 흡수부(6)에서는 흡수되고 그 이외의 부분에서는 투과되어 우하향(L1)한다. X선 마스크(4)의 설계시 제작하고자 하는 형상은 수평선(H)으로 광이 진행해야 정확하게 제작된다. 그러나, 도 2a에서는 점광원(2)으로부터의 광은 수평선(H)에 비하여 우하향(L1)으로 진행하기 때문에, 감광성 폴리머(7)의 가공 대상물 잔류부분(8)이 가공후에 최초의 설계와는 다르게 남게된다.
도 2b에서는 점광원(2)이 수평선(H)에 비하여 아래쪽으로부터 확산된다. 확산된 광은 X선 마스크(4)의 X선 흡수부(6)에서는 흡수되고 그 이외의 부분에서는 투과되어 우상향(L2)한다. 따라서, 감광성 폴리머(7)의 가공 대상물 제거부분(9)이 가공후에 최초의 설계와는 다르게 제거된다.
이와 같이 판형상의 가공 대상물을 측면에서 가공하는 기술은 가공하고자 하는 대상물의 길이가 길어질수록 실제로 제작하고자 하는 제품과의 오차가 커진다는 단점을 갖는다. 특히, 점광원으로부터 면으로 확산되는 광을 통해 대상물을 가공하 는 기술에 있어서 이러한 단점의 보안이 요구되고 있는 실정이다. 또한, 제작하고자 하는 대상물의 길이가 길어질수록 광도(Light Intensity)가 높은 방사광을 사용하여야 전체면적에 대한 투과가 가능하기 때문에, 그 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 판형상의 구조물 제작에 있어서 오차를 최소화할 수 있는 X선노광에 의한 판형상 미세구조물 가공장치 및 그 가공방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 판형상의 구조물 제작에 있어서 매우 높은 광도를 갖는 방사광을 제작할 필요가 없는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치 및 그 가공방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로서, 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치는 프레임과, 프레임의 일단에 형성된 하부지지대와, 하부지지대와 대향하고 그 사이에 간극을 형성하도록 배치된 상부지지대와, 간극에 배치되고 제작하고자 하는 감광성 폴리머의 형상에 대응하는 X선 흡수부를 구비하는 X선 마스크와, 감광성 폴리머가 외주에 감기며, 감광성 폴리머의 일부가 X선 마스크에 정렬되도록 프레임에 설치되는 롤러 로 구성된다.
본 발명의 다른 특징으로서, 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치는 평면상에서 서로 다른 높이에서 형성된 복수의 면이 구비된 프레임과, 복수의 면상에서 감광성 폴리머를 이동시키는 이송수단과, 복수의 면 중에서 한면에 평행하게 대응되는 간극이 형성된 지지대와, 지지대의 간극에 배치되고 제작하고자 하는 구조물의 측면형상에 대응하는 X선 흡수부를 구비하는 X선 마스크로 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법은 X선 흡수부가 구비된 X선 마스크를 제작하는 단계와, X선 마스크에 판형상 감광성 폴리머의 일부를 정렬하는 단계와, X선 마스크상에 방사광을 노광하는 단계와, 감광성 폴리머의 일부가 연속적으로 X선 마스크에 정렬되도록 감광성 폴리머를 이송시키는 단계와, 감광성 폴리머를 현상액에 함침시켜 현상하는 단계로 구성된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치 및 그 가공방법의 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 1실시예를 도시한 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 프레임(10)에 의하여 지지된다. 프레임(10)은 바닥판(12)과, 바닥판(12)의 양측에 형성된 수직지지판(13)으로 구성된다. 본 발명의 제 1실시예에 따른 프레임(10)은 수직지지판(13)의 상부가 개방된 형태로 구성되어 있으나, 상부가 밀폐된 형태로 구성될 수 있다.
프레임(10)의 일측에는 하부지지대(15)가 형성되어 있다. 상부지지대(16)는 하부지지대(15)에 대응하면서 이격된 상태로 배치된다. 하부지지대(15)와 상부지지대(16)의 사이에는 소정의 폭을 갖는 간극(17)이 형성된다. 상부지지대(16)의 상부에는 고정판(18)이 설치된다.
간극(17)에는 제작하고자 하는 구조물의 형상이 형성된 X선 마스크(14)가 배치된다. 본 발명의 제 1실시예에 따라, X선 마스크(14)는 하부지지대(15)와 상부지지대(16)에 형성된 간극의 후방에 배치되었으나, 간극(17)의 전방에 배치될 수 있을 뿐 아니라, 간극(17)내에 끼워질 수도 있다.
프레임(10)의 양측에 형성된 수직지지판(13)에는 롤러(21)가 설치된다. 롤러(21)는 모터 등의 동력수단(미도시)을 통하여 구동된다. 롤러(21)에는 감광성 폴리머(11)가 감긴다. 감광성 폴리머(11)는 X선 투과시 굳는 재질인 음성 감광성 폴리머 또는 X선 투과시 녹아내리는 재질인 PMMA(Poly-Methyl-MetAcrylate), 아크릴, PC(Poly-Carbonate)등으로 구성된다.
하부지지대(15)와 상부지지대(16)의 양측에는 상부지지대(16)의 유동을 안내하는 지지대 가이드 부재(22)가 설치된다. 지지대 가이드 부재(22)의 단부에는 고정판(18)이 고정된다. 간극조절나사(24)는 고정판(18)의 중앙부를 관통하여 상부지지대(16)에 연결되어 있다. 상부지지대(16)는 간극조절나사(24)의 회전을 통해 지지대 가이드 부재(22)를 따라 상하로 유동한다.
하부지지대(15)와 프레임(10)의 사이에는 프레임(10)을 하부지지대(15)에 대하여 상대적으로 유동시키도록 프레임 가이드 부재(26)가 설치된다. 프레임(10)의 수직지지판(13)에는 나사결합에 의하여 수직지지판(13)을 프레임 가이드 부재(26)를 따라 유동시키는 폭조절나사(27)가 설치되어 있다. 폭조절나사(27)의 일단에는 모터(28)가 연결되어 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 1실시예에 따른 미세구조물 가공장치의 동작에 관하여 설명하고자 한다. 도 4는 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 1실시예의 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하부지지대(15)와 상부지지대(16)의 사이에 형성된 간극(17) 사이로 점광원(2)으로부터 확산된 방사광이 투과된다.
투과된 방사광은 간극(17)에 배치된 X선 마스크(14)를 통과한다. X선 마스크(14)에는 제작하고자 하는 구조물의 형상에 대응하는 X선 흡수부가 형성되어 있다. 방사광은 X선 마스크(14)의 X선 흡수부에서는 흡수되고 나머지 부분에서 투과된다. 투과된 방사광은 상하로 소정의 각도로 기울어진 광(I1, I2)으로 확산된다. 따라서, 정확한 구조물을 제작하기 위하여 요구되는 광의 수평방향(H)에 대하여 미세한 오차가 존재한다. 그러나, 본 발명의 제 1실시예에 따라 노광하는 경우, 노광폭(W)이 롤러(21)에 감긴 전체 감광성 폴리머(11)의 길이에 비하여 상대적으로 더 작기 때문에 감광성 폴리머(11)를 펼친 상태로 노광하는 경우에 비하여 오차가 훨씬 더 작아진다.
간극조절나사(24)는 상부지지대(16)를 상하로 이동시킨다. 간극조절나사(24) 를 통해 상부지지대(16)와 하부지지대(15) 사이의 간극(17)의 폭이 조절된다. 모터(28)는 폭조절나사(27)를 회전시켜 프레임(10)을 롤러(21)의 축방향을 따라 이동시킨다. 모터(28)는 폭조절나사(27)를 주기적으로 시계방향 및 반시계방향으로 회전시킨다. 모터(28)와 폭조절나사(27)를 통해 확산하는 방사광(3)의 중심부에 위치하는 감광성 폴리머(11)의 부분이 변동된다. 롤러(21)는 방사광(3)의 노광시에 회전한다. 그에 따라, 롤러(21)가 1회전을 한 경우, 감광성 폴리머(11)는 연속적으로 방사광에 노출되어 전체면이 노광된다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 방사광의 스캔을 나타내는 정면도이다. 도 5를 참조하면, 하부지지대(15)와 상부지지대(16)를 통과하는 방사광의 중심부(C)에 방사광의 에너지가 주위의 방사광에 비하여 더 집중된다. 즉, 방사광은 점광원(2)으로부터 면으로 확대되기 때문에 면의 중심부의 광이 면의 가장자리 부분으로 확산되는 광에 비하여 광도가 더 높다.
폭조절나사(27)를 회전시키면 프레임(10)에 고정된 롤러가 도 5의 좌우방향으로 이동된다. 그에 따라, 감광성 폴리머(11)는 폭방향으로 방사광의 중심부(C)가 고르게 노광되어 감광성 폴리머(11)의 폭을 따라 균일하게 노광된다. 간극조절나사(24)는 상부지지대(16)의 높낮이를 조절한다. 상부지지대(16)의 높이는 가공대상물인 감광성 폴리머(11)의 두께에 맞추어 조절된다.
상술한 간극조절나사나 폭조절나사는 본 발명의 일예로 제시한 것으로서 당업자에게 잘 알려진 다양한 장치가 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 2실시예의 측면도이다. 본 발명의 제 2실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 감광성 폴리머(11)의 가공길이를 본 발명의 제 1실시예에 따른 미세구조물 가공장치에 의한 가공길이보다 더 길게 하기 위하여 복수의 보빈 및 롤러를 포함하는 점을 제외하고 기본 동작은 동일하므로, 제 1실시예를 통해 설명하였던 부재의 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 케이스(30)에 수용된 롤아웃보빈(32)과 권취보빈(34)을 구비한다. 가이드롤러(36, 38)는 감광성 폴리머(11)가 팽팽한 상태로 이송될 수 있게 할 뿐만 아니라, 감광성 폴리머(11)를 원하는 위치로 인도하도록 케이스(30)의 상부에 장착되어 있다. 롤러(31)는 감광성 폴리머(11)의 일부가 하부지지대(15)와 상부지지대(16)의 사이에 형성된 간극(17)을 투과하는 방사광에 정렬되도록 배치된다.
감광성 폴리머(11)는 롤아웃보빈(32)에서 풀리기 시작하여 가이드롤러(36)로 이송되고, 연속적으로 롤러(31)로 이송된다. 그 후, 감광성 폴리머(11)는 180°회전을 하여 가이드롤러(38)로 이송되어 방향이 전환되고 최종적으로 권취보빈(34)에 감긴다. 감광성 폴리머(11)는 롤러(31)를 통해 회전되는 과정에서 방사광에 노광된다.
감광성 폴리머(11)의 가공시 간극(17) 사이로 투과된 방사광은 간극(17)에 배치된 X선 마스크(14)를 통과한다. X선 마스크(14)에는 제작하고자 하는 구조물의 형상에 대응하는 X선 흡수부가 형성되어 있다. 방사광은 X선 마스크(14)의 X선 흡수부에서는 흡수되고 나머지 부분에서 투과된다. 투과된 방사광은 상하로 소정의 각도로 기울어진 광(I3, I4)으로 확산된다. 따라서, 정확한 구조물을 제작하기 위하여 요구되는 광의 수평방향(H)에 대하여 미세한 오차가 존재한다. 그러나, 본 발명의 제 2실시예에 따라 감광성 폴리머(11)를 가공하는 경우, 노광폭(W)이 롤아웃보빈(32)으로부터 풀려 권취보빈(34)에 감길 때까지의 감광성 폴리머(11)의 길이에 비하여 상대적으로 매우 작기 때문에 감광성 폴리머(11)를 펼친 상태로 노광하는 경우에 비하여 오차가 훨씬 더 감소한다.
도 7은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치의 제 3실시예의 측면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 판형상 감광성 폴리머를 회전시킴에 의하여 감광성 폴리머의 일부를 연속적으로 가공하는 것이 아니라, 감광성 폴리머(11)를 직선이송시키는 과정에서 이송면의 높이를 달리하여 감광성 폴리머(11)의 일부를 연속적으로 가공한다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 베이스(40)상에 프레임(42)이 유동가능하게 장착되어 있다. 프레임(42)은 높이가 다른 면을 다수 구비한다. 감광성 폴리머(11)가 미세구조물 가공장치로 주입되는 부분에는 한쌍으로 형성된 도입부롤러(43)가 배치되어 있고, 감광성 폴리머(11)가 미세구조물 가공장치에서 가공완료후 배출되는 부분에는 한쌍으로 형성된 배출부롤러(44)가 배치되어 있다. 배출부롤러(44)는 가공된 감광성 폴리머(11)의 면을 보호하기 위하여 감광성 폴리머(11)의 하부에 하나만 설치될 수 있다. 복수의 가이드롤러(46)들은 감광성 폴리머(11)가 이송되는 도중에 배치되어 있다.
본 발명의 제 3실시예에 따라, 감광성 폴리머(11)는 도입부롤러(43)로 주입되어 제 1평면(52)으로 이송된다. 감광성 폴리머(11)는 제 1평면(52)의 말단에서 좌상향하여 제 1평면(52)에 비하여 높게 배치된 제 2평면(54)으로 이송된다. 제 2평면(54)은 본 발명의 제 3실시예에 따른 간극(17)이 감광성 폴리머(11)와 수평하게 정렬되는 높이에 위치한다. 제 2평면(54)을 거친 감광성 폴리머(11)는 좌하향하여 제 3평면(56)으로 이송된다. 제 3평면(56)으로 이송된 감광성 폴리머(11)는 배출부롤러(44)를 통해 배출된다.
간극(17)의 폭은 간극조절나사(24)에 의하여 조절된다. 본 발명의 제 3실시예에 따른 미세구조물 가공장치는 프레임(42)을 베이스(40)에 대하여 상대적으로 유동시킴에 의하여 도 5에 도시된 바와 같이 방사광 스캐닝을 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법의 흐름도이고, 도 9는 본 발명에 따라 제작된 X선 마스크의 평면도이다.
먼저, 도 9를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 X선 흡수부(14a)가 형성된 X선 마스크(14)를 제작한다(S60). X선 마스크(14)상에는 가열에 의하여 금/크롬 금속층(미도시)이 증착된다. 이 때, 열 증착기는 대략 100℃∼300℃의 온도를 대략 60초에서 120초 정도로 금/크롬 금속층에 열을 가한다. X선 흡수부(14a)는 시드층으로 사용되는 금/크롬 금속층상에 전기를 가함에 의하여 전해전착된다. X선 흡수부(14a)는 X선 흡수성이 좋은 물질인 금 등의 귀금속 물질로 구성된다. 도 9에는 삼각형 형상이 연속적인 X선 흡수부(14a)를 나타내었으나, 본 발명의 변형예로서 X선 흡수부(14a)는 다양한 형상으로 구비된다.
다음으로 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 X선 마스크(14)에 판형상의 감광성 폴리머(11)의 일부를 정렬한다(S62). 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 간극조절나사(24)를 통해 감광성 폴리머(11)와 정렬되는 간극(17)의 폭을 조절하여 방사광(3)이 정렬된 감광성 폴리머(11)에 투과되도록 한다.
본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 X선 마스크(14)에 감광성 폴리머(11)의 일부를 정렬한 후, X선 마스크(14)상에 방사광(3)을 노광한다(S64). 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 방사광(3)을 싱크로트론내의 전자의 궤도(1)에서의 점광원(2)으로 생성시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 감광성 폴리머(11)의 일부가 연속적으로 X선 마스크(14)에 정렬되도록 감광성 폴리머(11)를 이송시킨다 (S66). 그에 따라, 감광성 폴리머(11)는 그 일부분이 연속적으로 X선 마스크(14)에 정렬되어 전체 감광성 폴리머(11)가 X선 마스크(14)에 형성된 형상에 따라 노광된다. 감광성 폴리머(11)를 이송시키는 과정에서 감광성 폴리머(11)를 폭방향으로 왕복운동시켜 감광성 폴리머(11)가 폭을 따라 불균일하게 노광되는 것을 방지한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 미세구조물 가공방법은 감광성 폴리머(11)를 현상액에 함침시켜 현상한다(S68). 감광성 폴리머(11)는 반응이 없는 상태에서는 분자체인이 형성되어 고분자 상태를 유지한다. 이 상태에서 X선 감광성 폴리머(11)는 X선이 투과되는 경우에는 분자체인이 끊어지게 된다. 분자체인이 끊어진 상태에서 끊어진 분자를 용해할 수 있는 X선 감광성 폴리머를 솔벤트에 함침시키면, 끊어진 분자 부분이 솔벤트에 용해된다. 따라서, 현상에 의하여 X선 감광성 폴리머(11)는 X선과 반응한 부분이 녹고 나머지 반응하지 않는 X선 감광성 폴리머 부분이 잔류하게 된다. 다만, 감광성 폴리머로서 음성 감광성 폴리머를 사용할 경우에는 X선에 노광된 부분은 경화되고, 노광되지 않은 부분은 연화된다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 다양한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치 및 그 가공방법은 판형상의 구조물 제작에 있어서 면으로 확산되는 방사광에 의한 가공물 제작오차를 최소화할 수 있다. 또한, 매우 높은 광도를 갖는 방사광을 제작할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 프레임과;
    상기 프레임의 일단에 형성된 하부지지대와;
    상기 하부지지대와 대향하고 그 사이에 간극을 형성하도록 배치된 상부지지대와;
    상기 간극에 배치되고 제작하고자 하는 미세구조물의 형상에 대응하는 X선 흡수부를 구비하는 X선 마스크와;
    감광성 폴리머가 외주에 감기며, 상기 감광성 폴리머의 일부가 상기 X선 마스크에 정렬되도록 상기 프레임에 설치되는 롤러로 구성되는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감광성 폴리머가 감기고 상기 감광성 폴리머의 가공시에 상기 감광성 폴리머를 상기 롤러로 공급하도록 설치되는 롤아웃보빈과;
    상기 감광성 폴리머의 가공시에 상기 롤러에서 가공된 상기 감광성 폴리머를 권취하는 권취보빈을 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하부지지대와 상기 상부지지대 사이에 형성된 간극의 폭을 조절하는 간극조절수단을 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 간극조절수단은
    상기 하부지지대와 상기 상부지지대의 측면에 설치된 지지대 가이드 부재와;
    상기 상부지지대에 설치되어 상기 상부지지대의 높낮이를 조절하는 간극조절나사로 구성되는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 롤러를 롤러축방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 프레임에 설치되는 폭조절수단을 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 폭조절수단은
    상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 프레임을 가이드하는 프레임 가이드 부재와;
    상기 프레임에 설치되어 상기 프레임을 상기 롤러의 축방향으로 이동시키는 폭조절나사와;
    상기 폭조절나사를 주기적으로 회전시키는 모터로 구성되는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  7. 평면상에서 서로 다른 높이에서 형성된 복수의 면이 구비된 프레임과;
    상기 복수의 면상에서 감광성 폴리머를 이동시키는 이송수단과;
    상기 복수의 면 중에서 한면에 평행하게 대응되는 간극이 형성된 지지대와;
    상기 지지대의 간극에 배치되고 제작하고자 하는 구조물의 측면형상에 대응하는 X선 흡수부를 구비하는 X선 마스크로 구성되는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 지지대에 형성된 간극의 폭을 조절하는 간극조절수단을 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 프레임을 상기 복수의 면상에서 상기 감광성 폴리머 이동방향에 수직하게 왕복운동시킬 수 있는 폭조절수단을 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공장치.
  10. X선 흡수부가 구비된 X선 마스크를 제작하는 단계와;
    상기 X선 마스크에 판형상 감광성 폴리머의 일부를 정렬하는 단계와;
    상기 X선 마스크상에 방사광을 노광하는 단계와;
    상기 감광성 폴리머의 일부가 연속적으로 상기 X선 마스크에 정렬되도록 상기 감광성 폴리머를 이송시키는 단계와;
    상기 감광성 폴리머를 현상액에 함침시켜 현상하는 단계로 구성되는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 감광성 폴리머를 이송시키는 단계는 상기 감광성 폴리머를 폭방향으로 왕복운동시키는 단계를 더 포함하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 X선 마스크에 판형상 감광성 폴리머의 일부를 정렬하는 단계는 롤러에 감긴 상기 감광성 폴리머를 회전시키면서 상기 X선 마스크에 정렬하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법.
  13. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 X선 마스크에 판형상 감광성 폴리머의 일부를 정렬하는 단계는 평면으로부터의 높이가 각기 다른 복수의 면중에서 일면상에 위치시켜 상기 X선 마스크에 정렬하는 X선노광에 의한 판형상 감광성 폴리머의 미세구조물 가공방법.
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