KR100762291B1 - 고분자막 미세 가공 방법 - Google Patents

고분자막 미세 가공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100762291B1
KR100762291B1 KR1020060044681A KR20060044681A KR100762291B1 KR 100762291 B1 KR100762291 B1 KR 100762291B1 KR 1020060044681 A KR1020060044681 A KR 1020060044681A KR 20060044681 A KR20060044681 A KR 20060044681A KR 100762291 B1 KR100762291 B1 KR 100762291B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer film
laser
absorbing compound
electron
polymer
Prior art date
Application number
KR1020060044681A
Other languages
English (en)
Inventor
정세채
남정림
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020060044681A priority Critical patent/KR100762291B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100762291B1 publication Critical patent/KR100762291B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0387—Polyamides or polyimides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

고분자막 미세 가공 방법을 제공한다. 상기 고분자막 미세 가공 방법은 다광자 흡수성 화합물을 첨가하여 고분자막을 형성하고, 레이저를 이용하여 상기 고분자막을 미세 가공하는 것을 포함한다.
펨토 레이저, 다광자 흡수성 화합물, 고분자막

Description

고분자막 미세 가공 방법{Microfabrication method for polymer thin films}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 고분자막 미세 가공 방법을 나타낸 예시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자막의 미세 가공시 공정 임계치와 다광자 흡수성 화합물의 농도와의 상관 관계를 나타낸 그래프,
도 3은 서로 다른 다광자 흡수율을 가지는 다광자 흡수성 화합물들의 공정 임계치의 변화를 나타내는 그래프,
도 4a는 고분자막의 레이저 애블레이션 부분의 3차원 미세구조를 나타내는 원자 현미경 사진들,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 고분자막의 레이저 애블레이션 부분의 3차원 미세구조를 나타내는 원자 현미경 사진들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
1 : 레이저 시스템, 2 : 레이저 빔 스캔 프로그램,
3 : 셔터 콘트롤러, 4 : 갈바노 스캐너,
5 : 텔레센트릭 렌즈, 100 : 레이저 빔,
10 : 기판, 15 : 고분자막,
17 : 다광자 흡수성 화합물
본 발명은 고분자막 미세 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다광자 흡수성 화합물을 포함하는 고분자막의 레이저를 이용한 미세 가공 방법에 대한 것이다.
반도체 및 디스플레이와 같은 전자 산업의 발전에 따라 미세 박막 공정에 대한 수요는 날로 증가하고 있다. 특히 기판의 대형화, 박막화 및 고집적화는 상기 기판을 구성하는 물질의 기계적 강도의 증가, 기판 구성 물질의 고성능 및 기판 코팅의 다층화를 필요로 하게 되었다. 따라서 고분자막의 미세 가공 기술 또한 필요성이 증가되고 있는데, 대표적인 예로써 봉지공정(Packaging)에서의 미세 가공 기술을 들 수 있다.
일반적으로 미세 박막 공정은 대략 100 마이크론 이상의 공정 분해능을 요구하고 있는데, 주로 미세 다이아몬드 드릴, 자외선 파장에서의 엑시머(excimer)레이저, 또는 고차 조화파 생성장치를 갖고 있는 DPSS 레이저 등을 이용한 공정이 알려져 있다.
그러나 최근의 산업 발전 추세인 대상 기판의 고기능성 및 초박막화에 의하여 이전에는 무시할 수 있었던 미세 드릴날에 의한 물리적인 손상이 문제되고 있고, 대량 생산적인 측면에서는 레이저의 공정 정밀도대비 공정속도 등이 문제점들로 제기되고 있다. 그리고, 고가의 다이아몬드 드릴 날의 마모에 의한 단가 상승과 같은 경제적인 부담 또한 발생하여, 상기의 문제점들을 해결하기 위한 새로운 기술 개발이 필요하게 되었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 고출력 자외선 레이저 등이 본 분야에 소개되고 있다. 그러나 고출력 자외선 레이저 빔의 충격파(shockwave)로 인한 기계적인 손상 및 대상 물질, 즉 기판 및 기판 상에 형성된 막들의 광화학적인 손상으로 인해 그 적용에 한계가 있을 수 있다.
즉, 차세대 반도체 및 디스플레이 소자 등의 제조 공정에서 반드시 필요한 커팅(cutting), 드릴(drilling), 스크라이빙(scribing), 및 다이싱(dicing)과 같은 다양한 가공 공정에서 대상 물질의 광학적-전기적인 특성의 변화는 유발되지 않도록 안정성을 가져야 하고, 또한, 상기의 안정성과 더불어 공정 정밀도는 수십 마이크로미터로 더욱 향상되어야한다. 그러나, 상기 고출력 자외선 레이저 등의 기술을 사용하게 되면 단가 문제나 공정 정밀도 및 공정 속도의 문제는 어느 정도 해결 가능하지만, 대상 물질의 물성이 변할 수 있는 문제가 발생할 수 있는 것이다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 공정 규격 및 손상의 정도를 최소화 할 수 있는 초고속 레이저 기술이 개발되고 있으며, 이는 고품질의 공정을 가능하게 한다. 즉, 상기 초고속 레이저 기술은 기존의 레이저 공정과 현재 일반적으로 상용화되어있는 기계적 공정 기술에 비하여 조직 손상의 최소화에서 뛰어난 공정성을 가지고 있다. 또한, 공정 표면에 발생하는 수십에서 수백 나노미터의 초미세 구조체들에 의해 1 마이크론 크기의 공정이 가능하여 공정 정밀도 또한 뛰어나다.
하지만, 낮은 공정 속도로 인해 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 있어 대 량 생산 시에 적용되기 어려울 수 있다. 그리고 상기 초고속 레이저 기술을 미세 광학 소자에 응용할 경우 고분자막의 표면 거칠기(roughness)가 발생할 수 있으며, 적층형 기판에 적용할 경우, 레이저 빔으로 인해 상기 고분자막 하부의 다른 전도층에서 물성 변화가 일어나는 문제가 나타날 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초고속 레이저 공정 시 고분자막의 물성을 유지하면서도 공정 임계치를 감소시키는 고분자막 미세 가공 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 초고속 레이저 공정 시 고분자막의 물성을 유지하면서도 공정 속도를 향상시키는 고분자막 미세 가공 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 초고속 레이저 공정 시 적층의 기판 상에서 하부 층의 물성 변화 없이 고분자막을 미세 가공할 수 있는 고분자막 미세 가공 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 다광자 흡수성 화합물을 첨가하여 고분자막을 형성하고, 레이저를 이용하여 상기 고분자막을 미세 가공하는 것을 포함하는 고분자막 미세 가공 방법을 제공한다. 또한, 상기 고분자막 미세 가공 방법에 의해 제조된 미세 패턴을 가지는 고분자막을 제공한다.
상기 레이저는 펨토 레이저일 수 있으며, 나아가서, 상기 레이저는 레이저 시스템에서 갈바노 스캐너를 사용하는 것일 수 있다.
상기 레이저에 대한 상기 고분자막의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도에 의해 조절될 수 있다. 또한, 상기 레이저에 대한 상기 고분자막의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도 증가에 따라 감소될 수 있다.
상기 다광자 흡수성 화합물의 농도는 상기 고분자막에 대하여 10중량% 이하일 수 있다.
상기 다광자 흡수성 화합물은 (a) 2개의 공여체가 공액 π-전자 다리(bridge)에 연결된 분자; (b) 1 개 이상의 전자 수용기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2개의 공여체(donor)가 연결된 분자; (c) 2개의 수용체(acceptor)가 공액 π-전자 다리에 연결된 분자; 및 (d) 1 개 이상의 전자 공여기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2 개의 수용체가 연결된 분자일 수 있다.
상기 고분자막은 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리우레탄류, 폴리아크릴로니트릴류, 폴리스티렌류, 폴리에틸렌류, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐알코올류, 불소수지류 ,실리콘 수지류 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 다광자 흡수성 화합물은 상기 고분자막의 수직 방향에 따라 서로 다른 농도 분포를 가질 수 있으며, 나아가서, 상기 고분자막은 다광자 흡수성 화합물을 서로 다른 농도로 함유하는 복수의 고분자 코팅액을 적층하여 제조한 것일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설 명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 고분자막 미세 가공 방법을 나타낸 예시도이다.
도면을 참조하면, 다광자 흡수성 화합물(17)을 첨가하여 고분자막(15)을 형성한다. 상기 고분자막(15)은 기판(10) 상에 형성할 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 세라믹과 같은 전도성 기판이거나 반도체 기판, 또는 유리와 같은 절연성 기판일 수 있다.
다음으로, 레이저(1)를 이용하여 상기 고분자막(15)을 미세 가공한다. 상기 레이저(1)는 펨토 레이저일 수 있으며, 나아가서, 상기 레이저(1)는 레이저 시스템에서 갈바노 스캐너(4)를 사용하는 것일 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 레이저(1)에서 발생한 레이저 빔(100)은 ND-필터(7)를 거쳐 셔터(6)에 도달한다. 상기 ND 필터(7)를 거침으로써 상기 레이저빔(100)은 원하는 세기로 조절가능하다. 또한, 상기 셔터(6)는 셔터 콘트롤러(3)에 의해 조절되어 원하는 펄스의 레이저 빔을 뽑아낼 수 있다. 또한 상기 셔터 콘트롤러(3)는 레이저 빔 스캔프로그램(2)에 연결되어 프로그램에 따라 조절된다.
상기 셔터(6)에서 작동하고자하는 단일 펄스로 된 상기 레이저빔(100)은 상 기 갈바노 스캐너(4)에 도달한다. 상기 갈바노 스캐너(4)는 상기 레이저 빔 스캔프로그램(2)에 연결되어 정밀하게 제어된다. 즉, 상기 레이저 빔 스캔프로그램(2)에 따라서 상기 셔터 콘트롤러(3)에 의해 상기 레이저 빔(100)의 펄스가 제어되고, 상기 갈바노 스케너(4)에 의해 스캐닝이 제어되는 것이다.
마이크로 단위의 미세 패터닝을 위하여, 상기 갈바노 스캐너(4)의 상기 레이저 빔(100) 방출부에는 상기 레이저 빔(100)의 집속을 위한 텔레센트릭 렌즈(5)가 위치할 수 있다.
따라서 상기 레이저 시스템에 의해 상기 레이저 빔(100)은 상기 고분자막(15)의 원하고자하는 위치에 스캔함으로써 상기 고분자막(15)은 미세 가공된다.
이 때, 상기 레이저 빔(100)에 대한 상기 고분자막(15)의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물(17)의 농도에 의해 조절될 수 있다. 또한, 상기 레이저 빔(100)에 대한 상기 고분자막(15)의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물(17)의 농도 증가에 따라 감소될 수 있다.
예를 들어, 이광자 흡수율이 σ d (2)인 다광자 흡수성 화합물(17)이 상기 고분자막(15)에 농도 c로 첨가된 경우의 상기 고분자막(15)의 공정 임계치 Fth는 다음 식과 같이 표현된다.
Figure 112006034708181-pat00001
이때 상수 A는 상기 고분자막(15)이나 첨가된 상기 다광자 흡수성 화합물(17)의 종류와 상관없는 상수이고, 상수 B는 상기 다광자 흡수성 화합물(17)의 종류와 상관없는 상수이며, E0는 순수한 고분자막만의 공정에 필요한 최소 에너지이고, 상기 σp (2)는 고분자막의 이광자 흡수 단면적에 해당한다.
상기 다광자 흡수성 화합물(17)을 고분자막(15)에 첨가하는 농도에 제한을 둘 필요는 없으나, 다광자 흡수성 화합물의 함량이 고분자막에 대하여 10중량%를 초과하는 경우에는 고분자막에 의해 생성되는 필름이 균일하게 형성되기 어려운 문제점이 있고, 0.01중량% 미만인 경우에는 다광자 흡수성 화합물의 첨가에 따른 효과가 충분히 나타나지 않으므로 다광자 흡수성 화합물의 함량은 고분자막에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
상기 다광자 흡수성 화합물(17)은 다광자 흡수 단면적이 큰 다광자 흡수성 화합물일 수 있다. 예를 들어 하기의 4 가지 유형의 다광자 흡수성 화합물일 수 있다.
(a) 2개의 공여체가 공액 π-전자 다리(bridge)에 연결된 분자; (b) 1 개 이상의 전자 수용기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2개의 공여체(donor)가 연결된 분자; (c) 2개의 수용체(acceptor)가 공액 π-전자 다리에 연결된 분자; 및 (d) 1 개 이상의 전자 공여기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2 개의 수용체가 연결된 분자
상기에서 다리(bridge)는 2 개 이상의 화학 작용기를 연결시키는 분자 단편이고, 공여체(donor)는 공액 π-전자 다리에 결합될 수 있는 낮은 이온화 포텐셜을 갖는 원자 또는 원자들의 그룹을 의미한다. 또한 수용체(acceptor)는 공액 π- 전자 다리에 결합될 수 있는 높은 전자 친화도를 갖는 원자 또는 원자들의 그룹을 의미한다.
상기 다광자 흡수성 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 화합물들일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112006034708181-pat00002
[화학식 2]
Figure 112006034708181-pat00003
[화학식 3]
Figure 112006034708181-pat00004
상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소, C1~C15의 알콕시, 할로겐원소, 또는 시아노기에서 선택되고, 상기 R3 및 R4는 독립적으로 수소 또는 시아노기이며, 상기 R6 내지 R9는 독립적으로 수소 또는 C1~C5의 알콕시기에서 선택되고, 상기 A1 및 A2는 독립적으로, 수소,
Figure 112006034708181-pat00005
,
Figure 112006034708181-pat00006
,
Figure 112006034708181-pat00007
,
Figure 112006034708181-pat00008
또는
Figure 112006034708181-pat00009
에서 선택되며, 상기 R11 내지 R16, R19 및 R20은 독립적으로 수소이거나 C1~C20의 알킬기 또는 C1~C15의 알콕시기에서 선택되고, 상기 R17 및 R18은 독립적으로 수소, 메틸 또는 시아노기에서 선택되며, 상기 B1 및 B2는 독립적으로
Figure 112006034708181-pat00010
,
Figure 112006034708181-pat00011
,
Figure 112006034708181-pat00012
,
Figure 112006034708181-pat00013
,
Figure 112006034708181-pat00014
,
Figure 112006034708181-pat00015
또는
Figure 112006034708181-pat00016
에서 선택되고, 상기 X1은 수소,
Figure 112006034708181-pat00017
또는
Figure 112006034708181-pat00018
에서 선택되며, 상기 n, m, k 및 l은 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 1의 대표적인 예로써 하기 화학식의 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112006034708181-pat00019
Figure 112006034708181-pat00020
Figure 112006034708181-pat00021
Figure 112006034708181-pat00022
Figure 112006034708181-pat00023
Figure 112006034708181-pat00024
Figure 112006034708181-pat00025
Figure 112006034708181-pat00026
Figure 112006034708181-pat00027
Figure 112006034708181-pat00028
Figure 112006034708181-pat00029
Figure 112006034708181-pat00030
Figure 112006034708181-pat00031
상기 화학식 2의 대표적인 예로서 하기 화학식의 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112006034708181-pat00032
Figure 112006034708181-pat00033
Figure 112006034708181-pat00034
Figure 112006034708181-pat00035
Figure 112006034708181-pat00036
Figure 112006034708181-pat00037
Figure 112006034708181-pat00038
Figure 112006034708181-pat00039
Figure 112006034708181-pat00040
Figure 112006034708181-pat00041
Figure 112006034708181-pat00042
Figure 112006034708181-pat00043
Figure 112006034708181-pat00044
상기 화학식 3의 대표적인 예로서 하기 화학식의 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112006034708181-pat00045
Figure 112006034708181-pat00046
Figure 112006034708181-pat00047
Figure 112006034708181-pat00048
Figure 112006034708181-pat00049
Figure 112006034708181-pat00050
Figure 112006034708181-pat00051
Figure 112006034708181-pat00052
Figure 112006034708181-pat00053
Figure 112006034708181-pat00054
Figure 112006034708181-pat00055
Figure 112006034708181-pat00056
또한, 상술한 다광자 흡수 화합물이 공액 π-전자 다리에 의해 2개 또는 3개가 연결된 화합물도 가능하다. 이러한 화합물의 예로 하기 화학식의 화합물을 들 수 있다.
Figure 112006034708181-pat00057
Figure 112006034708181-pat00058
상기 고분자막은 유기합성 고분자 재료나 무기합성 고분자 재료의 단독 또는 이들의 공중합체로 구성된 복합재료들이 사용되는데, 여기서 유기합성 고분자 재료로서는 예를 들면 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리우레탄류, 폴리아크릴로니트릴류, 폴리스티렌류, 폴리에틸렌류, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐알코올류, 불소수지류 등이 사용될 수 있고, 보다 구체적으로는 폴리스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), (스티렌-아크릴로니트릴)공중합체, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트를 예로 들 수 있으며, 무기고분자 재료로서는 예를 들면 실리콘 재료들을 사용할 수 있으나, 반드시 상기에만 국한되는 것은 아니다.
또한, 상기 다광자 흡수성 화합물(17)은 상기 고분자막(15)의 수직 방향에 따라 서로 다른 농도 분포를 가질 수 있으며, 나아가서, 상기 고분자막(15)은 상기 다광자 흡수성 화합물(17)을 서로 다른 농도로 함유하는 복수의 고분자 코팅액을 적층하여 제조한 것일 수 있다. 따라서, 동일종의 고분자막들이 적층된 경우에서도 각각의 고분자막이 서로 다른 다광자 흡수성 화합물의 농도를 가짐으로써, 고분자막 각각의 공정 임계치를 조절할 수 있으며, 이는 3차원 공정을 가능할 수 있게 한다.
이하, 본 발명에 따른 고분자막 미세 가공 방법을 하기 실시예들을 통해 설명하겠는바, 하기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
레이저 시스템 제작
티타늄:사파이어 증폭기 시스템(Ti:Sapphire amplifier system)의 레이저 시스템을 제작하였다. 레이저 빔의 펄스폭은 150 fs, 반복률은 1 kHz, 파장은 800 nm를 가진다. 상기 레이저 빔은 ND-필터를 이용하여 레이저 세기를 조절하였으며, 1kHz의 레이저 펄스열로부터 단일 펄스만을 뽑아내기 위하여 열림 지연 시간이 0.5 ms보다 빠른 광학셔터를 사용하였다. 이렇게 조절된 펨토레이저 단일 펄스를 갈바노 스캐너를 통해 초점길이 130 mm 텔레센트릭 렌즈를 이용하여 상기 레이저 빔을 집속함으로써 미세 공정이 이루어질 수 있도록 하였다.
실시예 2
5중량%의 폴리메타크릴산메틸(PMMA; polymethylmethacrylate 중량평균분자량 120,000, Aldrich사) 톨루엔 용액에 Exalite-428(미국 Exciton 사 제품)을 하기 표 1에 나타낸 함량이 되도록 첨가, 혼합하여 다광자흡수화합물(Exalite-428)을 함유한 고분자 용액을 제조한 후, 상기 고분자 용액을 유리 기판(76mm×26mm, 두께 1mm)에 2000rpm으로 4초 동안 스핀 코팅하고 80℃, 2시간 건조하여 고분자막을 제조하였으며, 제조된 고분자막의 두께는 AFM(Atomic Force Microscope)으로 측정한 결과 250nm였다.
상기 실시예 1의 레이저 시스템을 이용하여 고분자막을 미세 가공하였다. 상기 고분자막의 미세 가공 시 Exalite-428의 함량에 따른 공정 임계치의 관계를 측정하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자막의 미세 가공시 공정 임계치와 다광자 흡수성 화합물의 농도와의 상관 관계를 나타낸 그래프로써, 실시예 2의 측정결과를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 고분자 박막에 대한 초고속 레이저 미세 공정에서 얻어진 공정 임계치 결과를 알 수 있다. 즉, 상기의 식(1)에서 예측한 바와 같이 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도를 증가함에 따라 상기 공정 임계치는 순수한 고분자 박막의 경우, 즉 다광자 흡수성 화합물의 농도가 0인 경우에 비교하여 3~4 배 이상 급격하게 감소함을 알 수 있다.
[표 1]
Figure 112006034708181-pat00059
실시예 3
다광자 흡수율의 상대적인 비가 1:2:4인 다광자 흡수성 화합물(하기 구조식 1a, 2a, 3a)을 이용하여 상기 표 1에 기재된 바와 같이 함량를 변화시키면서 실시예 2와 동일한 방법으로 각각의 고분자막을 형성하였다.
Figure 112006034708181-pat00060
Figure 112006034708181-pat00061
Figure 112006034708181-pat00062
그리고, 실시예 1의 레이저 시스템을 이용하여 상기 고분자막을 미세 가공하였으며, 상기 미세 가공 시 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도 변화에 따른 상기 고분자막의 공정 임계치의 변화를 측정하였다.
도 3은 서로 다른 다광자 흡수율을 가지는 다광자 흡수성 화합물들의 공정 임계치의 변화를 나타내는 그래프이다.
도면을 참조하면, 다광자 흡수율의 상대적인 비가 1:2:4인 서로 다른 다광자 흡수성 화합물 이용하여 제조한 고분자막을 차례로 1a, 2a, 3a로 하여, 농도 변화에 따른 공정 임계치 변화를 측정하였다. 그 결과 동일 농도의 염료를 첨가한 고분자막의 경우에서도 다광자 흡수율이 높은 고분자막의 경우에 공정 임계치의 감소가 더욱 현격함을 알 수 있다. 또한 레이저 미세 공정의 정량적인 예측이 가능하다는 것을 알 수 있으며, 동일종의 고분자 적층 박막의 경우에서도 각각의 층별로의 공 정 임계치 조절을 통한 3차원 공정이 가능함을 알 수 있다.
도 4a는 고분자막의 레이저 애블레이션 부분의 3차원 미세구조를 나타내는 원자 현미경 사진들이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 고분자막의 레이저 애블레이션 부분의 3차원 미세구조를 나타내는 원자 현미경 사진들이다.
도 4a 및 도 4b를 동시에 참조하면, 순수한 고분자막의 공정 결과(도 4a)에서는 공정된 면에서의 공정 부산물이 비교적 많이 남아있는 뿐만 아니라 고분자 박막이 일종의 폭발적인 제거현상에(explosive ablation) 의해 박리되었음을 알 수 있다.
한편 이러한 동일 고분자막에 저농도의 다광자 흡수성 화합물을 첨가한 경우(도 4b)에는 이상에서 관찰된 공정 품질 저하현상이 뚜렷하게 감소되었음을 알 수 있다. 따라서, 소량의 다광자 흡수성 화합물의 첨가에 의하여 고분자 박막 공정의 공정임계치가 감소되었으며, 동일한 조건의 레이저 스캐닝을 하는 경우 투여한 에너지 총량이 종래보다 줄어들 수 있음을 알 수 있다. 따라서 고분자 박막 기판에 주어지는 충격파 현상((shock-wave generation)과 같은 기계적-물리적 손상으로부터 안정되었음을 알 수 있으며, 이로 인해 품질과 생산성 또한 개선될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 고분자막 미세 가공 방법은 소량의 다광자 흡수성 화합물을 첨가함으로써 공정 임계치를 감소시키는 효과가 있다. 따라서, 유리나 세라믹, 실리콘 같은 기판 상에 도포된 고분자막의 레이저 공정 시 레이저 빔의 에너지를 감 소시킬 수 있으므로 충격파와 같은 기존의 문제점을 해결하여, 고분자막 및 하부 기판의 손상을 감소시킬 수 있다.
또한, 고분자막의 공정임계치의 감소로 인해 종래보다 낮은 레이저 빔의 에너지에서도 펨토 레이저 공정의 특성을 변함없이 유지할 수 있으며, 그 가공 속도의 한계를 극복할 수 있기 때문에, 공정 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
나아가서, 다광자 흡수성 화합물의 흡수율을 알 수 있는 경우 공정 임계치를 예측할 수 있음으로써 적층된 고분자 박막의 깊이별 공정을 선택적으로 할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 다광자 흡수성 화합물을 첨가하여 고분자막을 형성하고, 레이저를 이용하여 상기 고분자막을 미세 가공하며, 상기 레이져에 대한 상기 고분자막의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도에 의해 조절되는 것을 포함하는 고분자막 미세 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 펨토 레이저인 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저는 레이저 시스템에서 갈바노 스캐너를 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저에 대한 상기 고분자막의 공정임계치는 상기 다광자 흡수성 화합물의 농도 증가에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다광자 흡수성 화합물의 농도는 상기 고분자막에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다광자 흡수성 화합물은(a) 2개의 공여체가 공액 π-전자 다리(bridge)에 연결된 분자; (b) 1 개 이상의 전자 수용기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2개의 공여체(donor)가 연결된 분자; (c) 2개의 수용체(acceptor)가 공액 π-전자 다리에 연결된 분자; 및 (d) 1 개 이상의 전자 공여기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2 개의 수용체가 연결된 분자에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 다광자 흡수성 화합물은 하기 화학식의 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
    Figure 112006034708181-pat00063
    Figure 112006034708181-pat00064
    Figure 112006034708181-pat00065
    Figure 112006034708181-pat00066
    Figure 112006034708181-pat00067
    Figure 112006034708181-pat00068
    Figure 112006034708181-pat00069
    Figure 112006034708181-pat00070
    Figure 112006034708181-pat00071
    Figure 112006034708181-pat00072
    Figure 112006034708181-pat00073
    Figure 112006034708181-pat00074
    Figure 112006034708181-pat00075
    Figure 112006034708181-pat00076
    Figure 112006034708181-pat00077
    Figure 112006034708181-pat00078
    Figure 112006034708181-pat00079
    Figure 112006034708181-pat00080
    Figure 112006034708181-pat00081
    Figure 112006034708181-pat00082
    Figure 112006034708181-pat00083
    Figure 112006034708181-pat00084
    Figure 112006034708181-pat00085
    Figure 112006034708181-pat00086
    Figure 112006034708181-pat00087
    Figure 112006034708181-pat00088
    Figure 112006034708181-pat00089
    Figure 112006034708181-pat00090
    Figure 112006034708181-pat00091
    Figure 112006034708181-pat00092
    Figure 112006034708181-pat00093
    Figure 112006034708181-pat00094
    Figure 112006034708181-pat00095
    Figure 112006034708181-pat00096
    Figure 112006034708181-pat00097
    Figure 112006034708181-pat00098
    Figure 112006034708181-pat00099
    Figure 112006034708181-pat00100
    Figure 112006034708181-pat00101
    Figure 112006034708181-pat00102
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자막은 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리우레탄류, 폴리아크릴로니트릴류, 폴리스티렌류, 폴리에틸렌류, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐알코올류, 불소수지류, 실리콘 수지류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다광자 흡수성 화합물은 상기 고분자막의 수직 방향에 따라 서로 다른 농도 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고분자막은 다광자 흡수성 화합물을 서로 다른 농도로 함유하는 복수의 고분자 코팅액을 적층하여 제조한 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
  12. 제 1항 내지 제 3항 및 제 5항 내지 제 11항에서 선택되는 어느 한 항의 고분자막 미세 가공 방법에 의해 가공된 미세 패턴을 갖는 고분자막.
  13. 다광자 흡수성 화합물을 첨가하여 고분자막을 형성하고, 상기 다광자 흡수성 화합물은(a) 2개의 공여체가 공액 π-전자 다리(bridge)에 연결된 분자; (b) 1 개 이상의 전자 수용기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2개의 공여체(donor)가 연결된 분자; (c) 2개의 수용체(acceptor)가 공액 π-전자 다리에 연결된 분자; 및 (d) 1 개 이상의 전자 공여기로 치환된 공액 π-전자 다리에 2 개의 수용체가 연결된 분자에서 선택되며, 레이저를 이용하여 상기 고분자막을 미세 가공하는 것을 포함하는 고분자막 미세 가공 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다광자 흡수성 화합물은 하기 화학식의 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자막 미세 가공 방법.
    Figure 112007035613458-pat00108
    Figure 112007035613458-pat00109
    Figure 112007035613458-pat00110
    Figure 112007035613458-pat00111
    Figure 112007035613458-pat00112
    Figure 112007035613458-pat00113
    Figure 112007035613458-pat00114
    Figure 112007035613458-pat00115
    Figure 112007035613458-pat00116
    Figure 112007035613458-pat00117
    Figure 112007035613458-pat00118
    Figure 112007035613458-pat00119
    Figure 112007035613458-pat00120
    Figure 112007035613458-pat00121
    Figure 112007035613458-pat00122
    Figure 112007035613458-pat00123
    Figure 112007035613458-pat00124
    Figure 112007035613458-pat00125
    Figure 112007035613458-pat00126
    Figure 112007035613458-pat00127
    Figure 112007035613458-pat00128
    Figure 112007035613458-pat00129
    Figure 112007035613458-pat00130
    Figure 112007035613458-pat00131
    Figure 112007035613458-pat00132
    Figure 112007035613458-pat00133
    Figure 112007035613458-pat00134
    Figure 112007035613458-pat00135
    Figure 112007035613458-pat00136
    Figure 112007035613458-pat00137
    Figure 112007035613458-pat00138
    Figure 112007035613458-pat00139
    Figure 112007035613458-pat00140
    Figure 112007035613458-pat00141
    Figure 112007035613458-pat00142
    Figure 112007035613458-pat00143
    Figure 112007035613458-pat00144
    Figure 112007035613458-pat00145
    Figure 112007035613458-pat00146
    Figure 112007035613458-pat00147
KR1020060044681A 2006-05-18 2006-05-18 고분자막 미세 가공 방법 KR100762291B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060044681A KR100762291B1 (ko) 2006-05-18 2006-05-18 고분자막 미세 가공 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060044681A KR100762291B1 (ko) 2006-05-18 2006-05-18 고분자막 미세 가공 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100762291B1 true KR100762291B1 (ko) 2007-10-01

Family

ID=39418778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060044681A KR100762291B1 (ko) 2006-05-18 2006-05-18 고분자막 미세 가공 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100762291B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102210516B1 (ko) 2020-11-23 2021-02-02 문철수 고분자 재료 가공 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005070611A1 (ja) 2004-01-23 2005-08-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 微細孔が形成された延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体及びその製造方法並びにアブレーション加工方法
KR20050104770A (ko) * 2004-04-29 2005-11-03 한국표준과학연구원 반도체 나노 구조체 및 그 형성 방법
KR20060046380A (ko) * 2004-06-01 2006-05-17 코나르카 테크놀로지, 인코포레이티드 광기전력 모듈 아키텍처

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005070611A1 (ja) 2004-01-23 2005-08-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 微細孔が形成された延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質体及びその製造方法並びにアブレーション加工方法
KR20050104770A (ko) * 2004-04-29 2005-11-03 한국표준과학연구원 반도체 나노 구조체 및 그 형성 방법
KR20060046380A (ko) * 2004-06-01 2006-05-17 코나르카 테크놀로지, 인코포레이티드 광기전력 모듈 아키텍처

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Applied Optics 44(17) (2005.06.10)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102210516B1 (ko) 2020-11-23 2021-02-02 문철수 고분자 재료 가공 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yong et al. Femtosecond laser direct writing of porous network microstructures for fabricating super‐slippery surfaces with excellent liquid repellence and anti‐cell proliferation
TWI385133B (zh) 分離含有塗膜之脆性材料片之方法與形成用於顯示器應用之可撓性基板之方法
Verma et al. Self-organized nano-lens arrays by intensified dewetting of electron beam modified polymer thin-films
Mulko et al. Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review
US20080085397A1 (en) Adhesive sheet for laser processing
EP3433048A1 (de) Kombinierte laserbehandlung eines zu splittenden festkörpers
McCann et al. Microchannel fabrication on cyclic olefin polymer substrates via 1064 nm Nd: YAG laser ablation
CN105646918A (zh) 基于可交联高分子材料的稳定纳米图案的制备和调控方法
Xu et al. Programmable assembly of CdTe quantum dots into microstructures by femtosecond laser direct writing
Chang et al. Excimer pulsed laser ablation of polymers in air and liquids for micromachining applications
Bhandaru et al. Confinement induced ordering in dewetting of ultra-thin polymer bilayers on nanopatterned substrates
KR20020042531A (ko) 도핑된 탄화불소의 레이저 에블레이션 및 그의 응용
KR100762291B1 (ko) 고분자막 미세 가공 방법
Xu et al. F 2-laser patterning of indium tin oxide (ITO) thin film on glass substrate
Tiaw et al. Precision laser micro-processing of polymers
CN107718819A (zh) 一种具有点阵结构微透镜多层量子点薄膜
Yamasaki et al. Dielectric breakdown of rubber materials by femtosecond irradiation
Gedvilas et al. Investigation of UV picosecond laser ablation of polymers
Bellini et al. Increasing laser pulse overlap restricts picosecond laser ablation of thin metal films near ablation threshold
JP3953891B2 (ja) プラスチック構造体の製造方法および該製造方法により作製されたプラスチック構造体
KR101985802B1 (ko) 적층체
Takao et al. Fabrication of SiO/sub 2/microlenses on silicone rubber using a vacuum-ultraviolet F/sub 2/laser
Hahn et al. Developing novel photoresists: microstructuring of triazene containing copolyester films
Kancharla et al. Laser micromachining of a biodegradable polymer
JP4124324B2 (ja) プラスチック光学素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120629

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130807

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150902

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160822

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170823

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180829

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190604

Year of fee payment: 13