KR100969551B1 - 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법 및 이를 이용한미세구조물 형성방법 - Google Patents
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Abstract
간단한 공정을 통하여 마이크로 사이즈뿐만 아니라 나노 사이즈의 채널 및 구조물을 용이하게 형성할 수 있는 마이크로/나노 채널의 형성방법과 마이크로/나노 구조물의 형성방법이 개시되어 있다. 이를 위하여 제1 기판 상에 UV 경화성 고분자 패턴을 형성하고, UV 경화성 고분자 패턴과 UV 경화성 고분자층이 형성된 제2 기판을 정전기적 인력을 사용하여 접촉시킨 후 UV 경화성 고분자 패턴과 상기 UV 경화성 고분자층의 접촉면이 중합반응에 의하여 가교결합 하도록 자외선을 조사하여 채널을 형성시킨다. 또한, 고분자 패턴과 제3 기판을 가역적으로 접합시킨 후 예비중합체(prepolymer)를 유동시켜 상기 제3 기판 상에 예비중합체 패턴을 형성한 후 가역적으로 접합된 제3 기판을 제거함으로써 미세 구조물의 형성할 수 있다. 정전기적 인력이 발생될 수 있는 고분자라면 특별한 제한없이 사용할 수 있어 적용범위가 매우 광범위하다. 그리고 마이크로뿐만 아니라 나노 사이즈의 채널이나 구조물을 기본적으로 동일한 공정으로 제조할 수 있게 된다. 또한, UV조사 여부나 조사량에 따라 가역적 또는 비가역적 접합을 자유롭게 선택하여 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 정전기적 인력이 유도될 수 있는 고분자 물질을 이용한 미세 채널 및 미세 구조물의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 및 나노 사이즈의 채널 등의 구조물을 경제적이고, 신속하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 생체적합성도 우수한 마이크로/나노 채널 및 마이크로/나노 구조물의 형성방법에 관한 것이다.
최근 바이오 물질의 분석 및 분리를 위한 마이크로 및 나노 플루이딕스(fluidics)의 발달과 더불어 전통적인 포토 리소그래피 외에, 소프트 리소그래피(soft lithography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 등의 방식을 이용하여 마이크로 또는 나노 사이즈의 채널을 제작할 수 있는 공정들이 개발되고 있다.
마이크로 사이즈의 채널은 기존의 포토 리소그래피(photo lithography)와 소프트 리소그래피 방식을 이용하여 손쉽게 제작할 수 있다. 그러나 포토 리소그래피 방식을 사용하는 경우 공정이 복잡하고 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 패턴 사이즈 의 한계로 인하여 100 nm (1 nm = 10-9 m) 미만의 선폭 공정에는 적합하지 않은 문제점이 있다. 이러한 고전적인 포토 리소그래피 기술의 문제점을 해결하기 위하여 소위 '소프트 리소그래피'방식이 개발되었다("Polymeric Microstructures Formed by Moulding in Capillaries", Nature(1995), Kim, E. et al., pp.581∼584. 및 미국특허 제6,355,198호). 상기 소프트 리소그래피에 의하면 연성의 폴리디메틸실록산(Poly-DiMethylSiloxane: PDMS) 몰드와 기판을 자발적으로 균일접촉(conformal contact) 시키고 모세관력을 이용하여 예비중합체(prepolymer)를 몰드와 기판의 빈 공간으로 흘려보낸 후 경화시켜 패턴을 형성할 수 있다.
그러나 가장 널리 사용되는 PDMS를 사용하는 경우, PDMS가 가지는 탄성체(elastomer)로서의 물성 부족으로 인하여 모세관력을 이용한 100 nm 급 이하의 나노구조 패턴의 복제자체가 불가능하게 된다. 즉, PDMS를 몰드로 사용한 소프트 리소그래피 기술로는 나노 사이즈 채널을 형성하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 소프트 리소그래피 기술은 젖음 특성(wetting properties) 및 몰드 자체의 탄성을 이용하여 균일접합을 유도하여 패턴 등의 구조물을 형성한다. 즉, 기계적 경도(modulus)가 낮고 젖음 특성이 우수한 물질만을 사용해야 한다는 한계가 있다.
상기 소프트 리소그래피 기술의 해상도 문제는 전자빔 리소그래피 또는 나노 임프린트 리소그래피 공정을 사용하면 해결될 수 있다.
그러나 전자빔 리소그래피는 채널의 접합과정에서 높은 전압을 이용하거나 혹은 높은 열을 이용하여 접합하는 양극 접합(anodic bonding) 또는 융착접합(fusion bonding)을 사용하기 때문에 접합 후 채널의 안정성을 확보하기 어렵다. 또한, 고온에서 견디는 물질을 사용해야 하기 때문에 물질의 제한이 심하다. 그리고 포토 리소그래피 또는 전자빔 리소그래피에 의해 만들어지는 원형 패턴(master pattern)을 사용하기 때문에 제작 효율이 낮고 상당한 비용을 요구한다.
상기 나노임프린트 리소그래피 방식의 경우 역시 전자빔 리소그래피에 의해 만들어진 원형 패턴을 일회성으로 밖에는 사용할 수 없기 때문에 효율이 상당히 낮다. 또한, 채널을 만드는 과정에서 사용하는 유리전이 온도 이상에서의 가열접합방법이 고분자의 유동성에 의존하기 때문에 사이즈의 조절이 어렵다. 또한, 위의 방식들은 기판으로 실리콘이나 글라스와 같은 경도가 높은 딱딱한 물질만이 주로 이용되기 때문에 다양한 공정에 적용시킬 수 없는 문제점이 있다.
한편, 바이오 물질 분석용으로 채널을 사용하고자 하는 경우, 패턴 사이즈뿐만 아니라 바이오 물질에 대한 오염문제가 해결되어야 한다. 기존의 마이크로 채널로 널리 사용되는 것으로는 SU-8로 이루어진 채널과 글라스와 PDMS로 이루어진 채널을 예로 들 수 있다.
그러나 전자의 경우 바이오 물질에 대한 분석을 하기에는 적합하지 않은 표면 특성을 가지고 있다. 즉, 바이오 물질들에 대한 비선택적 흡착을 유발하여 바이오 물질의 분석용도로 사용되기에는 적합하지 않은 문제점이 있다. 또한 채널 형성을 위하여 접합을 할 경우 높은 전압과 압력 등을 사용하기 때문에 칩에 무리를 줄 수 있다.
후자의 경우, PDMS가 원래 생체 적합한 성질을 가지고 있어서 생물학적 진단 또는 분석 시스템에 이용되는 채널로 사용되었지만, 채널을 접합할 때 플라즈마를 이용하여 표면의 변성을 유발하여 접합을 하기 때문에 그 영구성 및 채널의 안전성에 다소 문제점을 가지고 있다. 또한, 소수성 표면을 지니고 있기 때문에 장시간 이용되어질 경우 채널 내에 세포와 단백질과 같은 생체분자들의 비선택적 흡착이 유발되어 채널이 막히거나 손상당하게 되는 단점을 가지고 있다. 무엇보다 위의 방법들에 의하는 경우 패턴 사이즈의 한계를 가지고 있어서 나노 사이즈의 채널을 제작할 수 없는 문제점이 있다.
상술한 종래 마이크로 채널 내 생체물질의 비선택적 흡착을 방지하기 위하여 다양한 방법이 제시되고 있다. 그 한 예로서, 폴리에틸렌 글리콜(Poly Ethylene Glycol: PEG)과 같은 생체분자들의 비선택적 흡착을 방지하는 물질로 채널 내부 표면을 처리하는 기술들이 제시되고 있다. 이 기술은 먼저 셀프-어셈블리드 모노레이어(self-assemblyed monolayer)의 방법으로 발표되었다(M. B. Stark, K. Hlmberg, Biotechnol. Bioeng. 1989, 34, 942, 및 Jon, S. Y.; Seong, J. H.; Kha demhosseini, A.; Tran, T. N. T.; Laibinis, P. E.; Langer, R. Langmuir 2003, 19, 9989-9993 등). 이 기술을 약술하면 다음과 같다.
먼저 PDMS를 이용하여 글라스와 접합을 시킨 뒤에 마이크로 채널을 형성한다. 그 다음 채널 내 표면이 생체분자들과의 반응하는 것을 억제하기 위해서 생체분자와의 반응을 막는 물질이 녹아있는 용액을 채널내로 흘린다. 이후 흘러 들어간 용액에 의해서 채널을 구성하는 글라스 또는 PDMS 표면의 성질이 바뀌어 지도록 유도하는 기술이다. 상술한 방법에 의하는 경우 표면의 성질이 원하는 성질로 계속적으로 유지시키기 어려운 문제점이 있다. 또한, 흘러들어간 용액에 의한 2차적인 오 염이 일어날 가능성을 가지고 있다. 또한, 나노 사이즈의 채널에는 적용하기 힘든 단점이 있으며 공정이 복잡하고 어렵다.
이외에도 마이크로채널 내 표면 성질을 개질하기 위하여, PDMS를 개질할 수 있는 물질을 일부 섞은 다음 채널을 만드는 방법이 제시되어 있다. 이 방법에 의하는 경우 기존의 표면개질화되지 않은 채널보다는 생체물질에 대한 비선택적 흡착 방지 효과를 가지고 있으나, 그 효율성에 있어서 비교적 낮고 만드는 공정이 복잡하다. 또한 현재까지의 모든 나노 채널의 경우 바이오 분자들에 대한 비선택적 흡착이 유발되는 단점을 가지고 있다.
기술적 과제
따라서, 본 발명의 제1 목적은 나노 사이즈까지 패턴 사이즈의 조절이 용이하고 매우 경제적일 뿐만 아니라, 나아가 바이오 물질에 대한 비선택적 흡착을 방지할 수 있는 정전기력을 이용한 마이크로/나노 채널의 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상기 마이크로/나노 채널형성방법을 이용한 마이크로/나노 구조물의 형성방법을 제공하는 것이다.
기술적 해결방법
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로/나노 채널 형성방법의 일실시예에 따르면, 제1 기판 상에 UV 경화성 고분자 패턴을 형성하고, 상기 UV 경화성 고분자 패턴과 UV 경화성 고분자층이 형성된 제2 기판을 정전기적 인력으로 접합시킨 후, 상기 접합된 UV 경화성 고분자 패턴과 상기 UV 경화성 고분자층이 중합반응에 의하여 가교결합하도록 자외선을 조사하여 채널을 형성시키는 단계를 포함하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로/나노 구조물 형성방법의 일실시예에 따르면 제1 기판 상에 UV 경화성 고분자 패턴을 형성하고, 상기 UV 경화성 고분자 패턴과 제3 기판을 접촉시켜 정전기력에 의하여 상기 고분자 패턴과 제3 기판을 가역적으로 접합시킨다. 이어서, 상기 제3 기판과 가역적으로 접합된 상기 UV 경화성 고분자 패턴에 자외선을 조사한 후, 상기 제3 기판과 상기 자외선이 조사된 상기 고분자 패턴 사이로 예비중합체를 유동시켜 상기 제3 기판 상에 예비중합체 패턴을 형성한다. 그 다음, 상기 예비중합체 패턴에 자외선을 조사하여 상기 예비중합체 패턴을 경화하고 상기 경화된 예비중합체 패턴이 형성된 상기 제3 기판으로부터 상기 UV 경화성 고분자 패턴이 형성된 제1 기판으로부터 제거하여 정전기력을 이용한 미세구조물을 형성한다.
본 발명에 의하면, 정전기적 인력이 발생될 수 있는 고분자라면 특별한 제한없이 사용할 수 있어 적용범위가 매우 광범위하다. 그리고 마이크로뿐만 아니라 나노 사이즈의 채널이나 구조물을 기본적으로 동일한 공정으로 제조할 수 있게 된다. 또한, 제 1기판의 경화성 고분자 코팅 여부 및 UV 조사 시간에 따라서 가역적 또는 비가역적 접합을 자유롭게 선택하여 형성할 수 있다.
따라서 많은 비용과 복잡한 공정이 요구되거나, 패턴사이즈의 한계가 있는 종래 소프트 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 전자빔 리소그래피의 한계를 극복할 수 있는 매우 획기적인 방법이다.
그리고 종래에 사용되던 실리콘 또는 석영(Quartz)을 기판 외에 다양한 재질의 기판을 사용하여 나노 채널을 형성할 수 있다. 따라서 용도에 적합한 다양한 종류의 기판을 선택하여 사용할 수 있다. 특히 필름형태의 기판을 사용하기 때문에 설사 단차가 있는 고분자 패턴을 사용하여도 신뢰성 있는 미세채널을 제작할 수 있다.
또한, 기판과 고분자 사이의 가역적인 결합을 이용하면 잔존층이 없는 양질의 나노 구조물을 손쉽게 형성할 수 있다. 나아가, 정전기적 인력이 발생될 수 있는 동시에 생체적합성 고분자 및 투명한 기판을 사용하면, 유체분석이나 바이오물질을 분석할 때 형광분석이 용이해진다. 따라서 고효율의 바이오칩과 나노 플루이딕스(nano fluidics)를 이용한 약물전달시스템 및 DNA 분리 및 분석에 널리 응용이 가능하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 정전기적 인력(electrostatic attraction)을 이용한 마이크로/나노 채널 및 구조물의 형성방법을 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명은 정전기적 인력이 발생될 수 있는 고분자 물질을 이용하여 마이크로 사이즈는 물론 나노 사이즈의 채널까지 제작할 수 있는 채널형성방법을 제공한다. 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 마이크로/나노 채널 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 먼저 제1 기판(10) 상에 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 형성하고(도 1), 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 UV 경화성 고분자층(40)이 형성된 제2 기판(30)을 접촉시킨다(도 2). 이어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 상기 UV 경화성 고분자층(40)의 접촉면이 비가역적으로 결합하도록 자외선을 조사하여 채널(50)을 형성시킨다(도 3).
이하, 본 실시예를 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 제1 기판(10) 상에 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 형성한다.
상기 제1 기판(10)은 특별히 한정되지 않으나 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(Poly(Ethylene Terephthalate): PET) 등의 투명한 필름을 사용할 경우 본 실시예에 의하여 제조되는 채널을 바이오 물질의 분석에 사용할 때 적합하다.
상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)으로는 상기 고분자 층과 정전기적 인력이 유발될 수 있고, 자외선(UV) 조사에 의하여 경화되거나 접촉하는 구조물과 가교결합(cross linkage)을 형성할 수 있는 물질이면 가능하다. 이러한 고분자 물질로는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리스테렌(poly styrene), 및 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl MethAcrylate: PMMA) 등을 예로 들 수 있다. 특히, 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용할 경우 본 실시예에 의하여 제조되는 채널은 바이오 물질에 의한 오염을 방지 효과가 탁월하다. 구체적으로, 채널 내면과 접하는 생체분자에 대한 비선택적 흡착을 방지할 수 있어 바이오칩 등에 사용될 수 있다.
상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)은 다양한 방법으로 제작될 수 있다.
도 4 내지 도 8은 UV 경화성 고분자 패턴(20)의 형성방법의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 먼저 패터닝된 몰드(22)를 준비한다. 상기 패터닝된 몰드(22)의 패턴 사이로 UV 경화성 고분자(24)가 모세관 형상에 의하여 유동하여 패턴을 형성하게 된다. 따라서 이러한 모세관 유동을 유도할 수 있는 것이라면 패턴의 형상이나 몰드의 재질은 한정되지 않는다. 예를 들어, 나노 사이즈의 패턴을 채널을 형성하기 위해서는 상기 몰드(22)의 패턴도 나노 사이즈이어야 하므로, 나노 사이즈의 패턴을 형성하기 위한 식각방법을 선택하여야 한다. 따라서 이 경우에는 나노 임프린트 리소그래피, 또는 전자빔 리소그래피 방식으로 패터닝된 실리콘 기판을 사용할 수 있다.
이어서 도 5를 참조하면, 상기 패터닝된 몰드(22) 상에 UV 경화성 고분자(24)를 적하(dropping)하여 도포한다. 상기 고분자 물질(24)은 정전기적 인력을 유발할 수 있고, 자외선에 반응하여 경화하는 고분자 물질이면 제작된 채널의 사용용도에 따라 다양하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 바이오칩 등에 본 실시예에 의한 채널을 사용하고자 하는 경우에는 상기 PEG 등의 고분자 물질을 사용하면 된다.
그 다음, 도 6을 참조하면, 상기 도포된 UV 경화성 고분자(24)와 접촉하도록 상기 제1 기판(10)을 덮는다. 상기 제1 기판(10)으로는 다양한 종류의 기판을 사용할 수 있으나, PET 필름을 사용하면 투명하기 때문에 각종 분석시 적합하며 또한 유연성이 있기 때문에 구조물에 단차가 있더라도 신뢰성 있는 마이크로/나노 채널을 형성할 수 있는 장점이 있다. 상기 패터닝된 몰드(22)에 적하된 UV 경화성 고분자(24)가 모세관 현상에 의하여 유동하여 미세패턴(26)을 형성한다. 이러한 미세패턴(26)의 형성은 상기 제1 기판(10)을 상기 UV 경화성 고분자(24)를 덮기 전에 이미 일어날 수도 있으며, 제1 기판(10)을 덮은 후에 일어날 수도 있으며, 덮기 전후를 걸쳐서 일어날 수도 있다.
이어서 도 7을 참조하면, 상기 형성된 미세패턴(26)에 UV를 조사하여 UV 경화성 고분자패턴(20)을 형성한다. 본 단계에서 제조되는 UV 경화성 고분자 패턴(20)은 후술하는 단계에서 자외선을 다시 조사하여 접촉하는 고분자 구조물과 가교결합을 통해 채널을 형성할 수 있어야 한다. 따라서 본 단계에서의 자외선 조사에 의하여, UV 조사에 의하여 가교결합이 가능한 소위 UV활성화 그룹이 일부만 제거되어 불완전하게 경화되고, 일부의 UV활성화그룹은 향후 가교결합을 위하여 잔존시켜야 한다.
계속하여, 도 8을 참조하면 상기 패터닝된 몰드(22)를 상기 UV 경화성 고분자패턴(20)이 형성된 제1 기판(10)에서 제거하여 고분자 패턴(20)이 형성된 제1기판(10)(고분자 패턴이 형성된 기판을 '템플레이트(template)'라고 약칭하기도 한다)을 형성한다.
상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)은 상술한 방법과는 다른 방법으로 제작될 수도 있다. 도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 채널 형성에 사용되는 UV 경화성 고분자 패턴 형성방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도들이다. 이하 상기 도 4 내지 8에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 반복설명하지 않는다.
도 9를 참조하면, 먼저 패터닝된 몰드(22)를 준비한다. 만약 나노 사이즈의 채널을 형성하기 위해서는 포토 리소그래피 또는 전자빔 리소그래피 방식으로 패터닝된 실리콘 기판을 사용할 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 상기 제1 기판(10) 상에 상기 UV 경화성 고분자(24)를 도포한다. 이때 도포는 적하방식이나 스핀 코팅 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 상기 고분자 물질(24)은 정전기적 인력을 유발하여 상기 고분자층과 가역적 접합을 유도할 수 있으며, UV 조사에 의하여 경화될 수 있는 물질이면 가능하다. 예를 들어, 바이오칩 등에 본 실시예에 의한 채널을 사용하고자 하는 경우에는 상기 PEG 등의 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 11을 참조하면, 상기 도포된 UV 경화성 고분자(24)와 접촉하도록 상기 패터닝된 몰드(22)를 상기 제1 기판 상에 적층한다. 이러한 적층에 의하여 상기 도포된 UV 경화성 고분자(24)가 모세관 현상에 의하여 유동하여 상기 패터닝된 몰드(22)의 빈 공간을 채워서 미세 패턴(26)을 형성하게 된다.
그 다음, 도 12를 참조하면, 상기 형성된 미세패턴(26)에 UV를 조사하여 UV 경화성 고분자패턴(20)을 형성한다. 상기 미세패턴(26)에 대한 자외선 조사는 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)이 상기 UV 경화성 고분자층(40)과 가교결합할 수 있는 UV활성화그룹을 가지도록 수행되는 것이 바람직하다. 본 단계에서 제조되는 UV 경화성 고분자 패턴(20)은 후술하는 단계에는 자외선을 다시 조사하여 접촉하는 고분자 구조물과 가교결합을 하여 채널을 형성할 수 있어야 하기 때문이다.
이어서, 도 13을 참조하면 상기 패터닝된 몰드(22)를 상기 UV 경화성 고분자패턴(20)이 형성된 제1 기판(10)에서 제거하여 고분자 패턴(20)이 형성된 제1 기판(10)을 형성한다.
이어서, 본 실시예에 의한 마이크로/나노 채널의 형성방법에 의하면, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 UV 경화성 고분자층(40)이 형성된 제2 기판(30)을 접촉시킨다.
도 2를 참조하면, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 UV 경화성 고분자층(40)이 형성된 제2 기판(30)은 접합은 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 UV 경화성 고분자층(40)의 접촉에 의하여 발생되는 정전기적 인력에 의하여 이루어진다. 기존의 방식인 소프트 리소그래피 기술은 젖음 특성(wetting properties)을 이용하여 균일접합을 유도하여 패턴 등의 구조물을 형성하기 때문에 젖음 특성이 우수한 물질만을 사용해야 한다는 한계가 있다. 또한, 선폭 면에서도 역시 나노 사이즈의 구조물을 형성하는 것은 어려운 문제점이 있다.
그러나 본 실시예에 의한 나노 채널 형성방법은 젖음 특성과 무관하게 정전기적 인력이 유발될 수 있는 고분자이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 마이크로 뿐만 아니라 나노 사이즈의 패턴도 제작된 몰드의 선폭에 따라 손쉽게 제작할 수 있다. 구체적으로, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)이 형성된 상기 제1 기판(10)을 상기 고분자층(40)에 접촉시키기 위하여 접근시키면, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20) 표면은 -를 띄고, 반대편인 상기 고분자층(40)의 표면은 +로 유도되어 순간적으로 강한 정전기적 인력에 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 상기 고분자층(40) 균일한 접촉(conformal contact)을 형성하게 된다.
물론 이 경우 균일한 접촉이 효과적으로 일어나기 위해서는 상기 제1 기판(10)또는 제2 기판(30)은 유연성있는 필름 형태의 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 필름형태의 기판으로는 PET 필름 등을 예시할 수 있다. 본 단계에서의 균일한 접촉은 자외선을 조사하여 가교 결합을 시키면 비가역적 접합을 하게 되고, 자외선 조사를 수행하지 않으면 가역적 접합으로 남게 된다.
상기 UV 경화성 고분자층(40)은 제2 기판(30)에 UV 경화성 고분자를 스핀코팅하여 형성한다. 구체적으로, 먼저 상기 제2 기판 상에 UV 경화성 고분자를 스핀코팅방식으로 코팅한다. 이어서, 상기 스핀코팅된 UV 경화성 고분자에 자외선을 조사하여 UV 경화성 고분자층(40)을 형성한다.
이때, 제2 기판을 필름타입의 기판을 사용하면, 상기 UV 경화성 고분자패턴(20)이 단차가 있는 경우라고 하더라도 상기 UV 경화성 고분자층(40)과 상기 UV 경화성 고분자패턴(20)이 균일하게 접촉되어 접합될 수 있고 따라서 신뢰성 높은 채널을 제작할 수 있게 된다. 도 4는 이와 같이 단차가 존재하는 고분자 패턴(20) 상에 형성된 채널을 설명하기 위한 단면도이다. 나아가 제2 기판(30)으로 필름타입의 투명한 PET 필름 등을 사용한다면 제작된 채널을 이용하여 물질의 형광분석을 매우 효율적으로 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 스핀코팅된 UV 경화성 고분자에 자외선을 조사하는 경우 일부 UV활성화 그룹을 잔존시키는 것이 필요하다. UV활성화 그룹이 남아 있어야 이후 공정에서 자외선 조사에 의하여 상기 UV 경화성 고분자패턴(20)과 가교결합에 의하여 비가역적 접합(irreversible sealing)을 이룰 수 있기 때문이다.
그 다음, 도 3을 참조하면, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 상기 UV 경화성 고분자층(40)의 접촉면에 자외선을 조사하여 비가역적 결합을 유도한다. 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 상기 UV 경화성 고분자층(40)에는 UV 활성화 그룹이 남아있기 때문에 자외선 조사에 의하여 가교결합이 발생하고, 견고하게 결합되어 분리가 어려운 비가역적 결합이 형성된다. 따라서 고분자로만 이루어진 신뢰성 높은 양질의 마이크로/나노 채널을 형성할 수 있다.
본 발명은 표면에 전하가 형성되어 정전기력을 발생시킬 수 있는 고분자 물질을 이용하여 마이크로 사이즈는 물론 나노 사이즈의 패턴 등 각종 구조물을 용이하고 경제적으로 제작할 수 있는 구조물 형성방법을 제공한다. 도 15 내지 도 20은 본 발명에 따른 미세구조물의 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15 내지 도 20을 참조하면, 제1 기판(10) 상에 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 형성하고(도 15), 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 제3 기판(60)을 접촉시켜 가역적으로 접합시킨다(도 16). 그 다음, 상기 제3 기판(60)과 가역적으로 접합된 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)에 자외선을 조사하고(도 17)하고, 예비중합체(prepolymer)를 유동시켜 상기 제3 기판(60) 상에 예비중합체 패턴(72)을 형성한(도 18) 후, 이어서 자외선을 조사하여 예비중합체 패턴을 경화시킨다(도 19). 그다음, 상기 경화된 예비중합체 패턴(70)이 형성된 상기 제3 기판으로부터 상기 UV 경화성 고분자 패턴이 형성된 제1 기판으로부터 제거하여 마이크로/나노 사이즈의 구조물(70)을 형성한다(도 20).
이하, 도면을 참조하여, 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 제1 기판(10) 상에 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 형성한다. 상기 UV 경화성 고분자 패턴의 형성은 도 4 내지 8에서 설명한 방법이나 도 9 내지 도 13에서 설명한 방법을 통하여 형성할 수 있다. 다만 상기 UV 경화성 고분자 패턴은 최종적으로 제작하려는 구조물의 형태를 고려하여 다양하게 변형할 수 있다. 도 15 내지 도 20에서는 선형 패턴의 UV 경화성 고분자패턴(20)을 예로 들어 설명한다.
이어서 도 16을 참조하면, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 제3 기판(60)을 접촉시켜 상기 고분자 패턴과 제3 기판(60)을 가역적으로 접합시킨다. 상기 고분자 패턴(20)과 상기 제3 기판(60)의 가역적 접합은 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이 상기 고분자 패턴(20)과 상기 제3 기판(60)이 접촉할 때 발생되는 순간적인 정전기적 인력에 의하여 수행된다. 이러한 가역적 접합(reversible sealing)을 효율적으로 이루기 위해서는 고분자 패턴(20)과 상기 제3 기판(60)을 전면적으로 균일하게 접촉하는 것이 필요하다. 따라서 상기 제3 기판(60)으로 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 균일하게 접촉할 수 있는 필름타입의 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제3 기판(60)은 본 실시예에 의하여 형성되는 마이크로/나노 구조물의 용도에 따라 정전기력의 유도가 가능한 금(Au), 실리콘, 글라스 등 다양한 재질의 기판을 사용할 수 있다. 상기 제3 기판은 필름형태의 기판인 것이 바람직하다.
한편, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)과 제3 기판(60)을 접촉시키기 전에 상기 고분자 패턴(20)과 상기 제3 기판(60)의 가역적 접합을 촉진시키기 위하여 상기 제3 기판 상에 산소 플라즈마 처리를 더 수행할 수도 있다.
이어서, 도 17을 참조하면, 상기 제3 기판(60)과 가역적으로 접합된 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)에 자외선을 조사하여 UV활성화 그룹을 제거한다. 이와 같이 고분자 패턴(20)에서 UV활성화 그룹을 제거함으로써 이후 단계에서 예비중합체 패턴(72)에 자외선을 조사할 때 중합반응을 일으켜 가교결합을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 만약 예비중합체 패턴(72)과 UV 경화성 고분자 패턴(20)이 가교결합에 의하여 비가역적 결합을 이룬다면 상기 예비중합체 패턴(72)에서 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 잔존층을 남기지 않고 제거하는 것이 매우 어려워지며, 따라서 양질의 미세구조물을 형성할 수 없는 문제점이 발생한다.
그 다음, 도 18을 참조하면, 상기 제3 기판(60)과 상기 자외선이 조사된 상기 고분자 패턴(20) 사이로 예비중합체(prepolymer)를 유동시켜 상기 제3 기판 상에 예비중합체 패턴(72)을 형성한다. 예를 들어, PEG 같은 예비중합체를 모세관 역할을 하는 가역적으로 접합된 제3 기판(60)과 상기 고분자 패턴(20) 사이에 위치시키면, 상기 제3 기판(60)과 상기 고분자 패턴(20)사이로 모세관 현상에 의하여 상기 예비 중합체가 유동한다. 따라서 상기 제3 기판(60)과 상기 고분자 패턴(20)사이의 빈 공간을 채우는 예비중합체 패턴(72)을 형성할 수 있다. 더구나 상기 PEG 등은 바이오 물질의 비선택적 흡착을 방지할 수 있는 생체적합성 물질로서 바이오 칩 등의 제작에 사용하면 매우 효과적이다.
계속하여, 도 19를 참조하면, 상기 예비중합체 패턴(72)에 자외선을 조사하여 상기 예비중합체 패턴을 경화하여 경화된 예비중합체 패턴(70)을 형성한다. 이때 자외선을 조사하더라도, 상기 고분자 패턴(20)에는 가교결합이 가능한 UV활성화 그룹이 이미 제거되어 있는 상태이므로, 예비중합체 패턴(72)만 경화될 뿐이고, 상기 고분자 패턴(20)과 결합하지는 않는다.
이때, 본 단계에서의 상기 예비중합체 패턴(72)에 대한 자외선 조사에 의한 상기 예비중합체 패턴(70)과 상기 제3 기판(60) 사이의 결합력이 도 3에서 수행된 자외선 조사에 의한 제3 기판(60)과 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20) 사이의 결합력보다 큰 것이 바람직하다.
마지막으로, 도 20을 참조하면, 상기 경화된 예비중합체 패턴(70)이 형성된 상기 제3 기판(60)으로부터 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)이 형성된 제1 기판(10)을 제거하여 마이크로/나노 구조물을 형성한다. 본 실시예의 경우 선형의 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 사용하였기 때문에 형성되는 상기 경화된 예비중합체 패턴 역시 선형구조물이 된다. 만약 선형이 아닌 다른 형상의 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 사용하는 경우 이에 대응하는 형상의 구조물이 형성된다.
본 발명은 다른 실시예로서, 고분자 물질을 이용하여 기판을 부분적으로 노출시키는 홀(나노웰: nanowell)을 가지는 구조물을 용이하고 경제적으로 제작할 수 있는 구조물 형성방법을 제공한다. 도 21 내지 도 26은 본 발명에 따른 미세구조물의 형성방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도들이다. 원칙적으로, 본 실시예에 있어서 제3 기판을 노출시키는 홀을 가지는 예비중합체 구조물(78)이 형성된다는 점을 제외하고는 상술한 도 15 내지 도 20에서 설명한 선형의 예비중합체 패턴(70)을 형성하는 방법과 유사하다. 따라서 중복되는 설명부분은 생략한다.
도 21 내지 도 26를 참조하면, 제1 기판(10) 상에 기둥 형상을 가지는 UV 경화성 고분자 패턴(20)을 형성하고(도 21), 상기 기둥 형상을 가지는 UV 경화성 고분자 패턴(28)과 제3 기판(60)을 접촉시켜 가역적으로 접합시킨다(도 22). 이때 가역적 접합은 정전기적 인력을 이용한다.
그 다음, 상기 제3 기판(60)과 가역적으로 접합된 상기 기둥 형상을 가지는 UV 경화성 고분자 패턴(20)에 자외선을 조사하고(도 23)하고, 예비중합체를 유동시켜 상기 제3 기판(60) 상에 제3 기판을 노출시키는 홀을 가지는 예비중합체 패턴(76)을 형성한(도 24) 후, 이어서 자외선을 조사하여 상기 예비중합체 패턴(76)을 경화시킨다(도 25).
이어서, 상기 경화된 예비중합체 패턴(78)이 형성된 상기 제3 기판으로부터 상기 UV 경화성 고분자 패턴이 형성된 제1 기판으로부터 제거하여 소위 나노웰(nano well) 형상의 홀을 가지는 마이크로/나노 사이즈의 구조물(70)을 형성한다(도 26).
또한, 상기 UV 경화성 고분자 패턴(20)의 형상을 앞서 설명한 선형이나 기둥 형상이 아닌 다른 형상으로 변경하면 다양한 종류의 구조물을 용이하게 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 구조물은 바이오칩 등에 사용되어 바이오 물질 분석의 효율성을 획기적으로 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 정전기적 인력이 유도될 수 있는 고분자를 사용하면 UV 조사여부 등만 변경하여 주면 기본적으로 동일한 공정에 의하여 가역적 또는 비가??적 접합이 필요한 구조물을 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 몰드의 패턴 사이즈를 조절하면 마이크로에서 나노 사이즈 까지 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
유리한 효과
본 발명에 의하면, 정전기적 인력이 발생될 수 있는 고분자라면 특별한 제한없이 사용할 수 있어 적용범위가 매우 광범위하다. 그리고 마이크로뿐만 아니라 나노 사이즈의 채널이나 구조물을 기본적으로 동일한 공정으로 제조할 수 있게 된다. 또한, UV조사 여부나 조사량에 따라 가역적 또는 비가역적 접합을 자유롭게 선택하여 형성할 수 있다.
따라서 많은 비용과 복잡한 공정이 요구되거나, 패턴사이즈의 한계가 있는 종래 소프트 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 전자빔 리소그래피의 한계를 극복할 수 있는 매우 획기적인 방법이다.
그리고 종래에 사용되던 실리콘 또는 석영(Quartz)을 기판 외에 다양한 재질의 기판을 사용하여 나노 채널을 형성할 수 있다. 따라서 용도에 적합한 다양한 종류의 기판을 선택하여 사용할 수 있다. 특히 필름형태의 기판을 사용하기 때문에 설사 단차가 있는 고분자 패턴을 사용하여도 신뢰성 있는 미세채널을 제작할 수 있다.
또한, 기판과 고분자 사이의 가역적인 결합을 이용하면 잔존층이 없는 양질의 나노 구조물을 손쉽게 형성할 수 있다. 나아가, 정전기적 인력이 발생될 수 있는 동시에 생체적합성 고분자 및 투명한 기판을 사용하면, 유체분석이나 바이오물질을 분석할 때 형광분석이 용이해진다. 따라서 고효율의 바이오칩과 나노 플루이딕스(nano fluidics)를 이용한 약물전달시스템 및 DNA 분리 및 분석에 널리 응용이 가능하다.
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.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 마이크로/나노 채널 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 미세채널 형성에 사용되는 UV 경화성 고분자 패턴의 형성방법의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 미세채널 형성에 사용되는 UV 경화성 고분자 패턴의 형성방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14는 단차가 존재하는 고분자 패턴 상에 형성된 채널을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15 내지 도 20은 본 발명에 따른 미세구조물의 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 21 내지 도 26은 본 발명에 따른 미세구조물의 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 27 내지 32는 본 발명에 따른 마이크로/나노 채널 형성방법에 의하여 형성된 마이크로 채널 및 나노채널의 주사전자현미경 사진들이다.
도 33 내지 36은 본 발명에 따른 마이크로/나노 구조물 형성방법에 의하여 형성된 선형 구조물의 주사전자현미경 사진들이다.
도 37 내지 40은 본 발명에 따른 마이크로/나노 구조물 형성방법에 의하여 형성된 나노웰을 가지는 구조물의 주사전자현미경 사진들이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1] - 미세채널 형성
1) 제1 기판 상에 고분자 패턴의 형성
포토 리소그래피에 의해서 패터닝된 실리콘 몰드 상에 생체적합성 고분자인 PEG를 적하하여 코팅하였다. 이어서 제1 기판으로 PET 필름을 상기 코팅된 PEG 상에 덮은 뒤 UV를 20초 가량 조사하여 PEG를 경화한 뒤 상기 실리콘 몰드를 제거하여 고분자 패턴이 형성된 제1 기판을 제작하였다.
2) 고분자 패턴과 고분자층의 접촉
제2 기판으로 PET필름을 준비하고, 상기 제2 기판 상에 PEG를 스핀 코팅 방식으로 코팅하였다. 이때 스핀 코팅은 RPM은 2000으로 하여 20초 가량 진행하였다. 이어서, 10초가량 UV를 조사하여 제2 기판인 PET필름과 상기 코팅된 PEG를 접합하였다.
3) 비가역적 미세채널의 형성
제2 기판 상에 코팅된 PEG 고분자층과 제1 기판 상에 형성된 PEG 고분자 패 턴을 비가역적으로 접합시키기 위하여 UV를 3 시간 가량 조사하였다. 이러한 자외선 조사에 의하여 고분자의 가교결합이 형성되고 마이크로/나노 채널이 형성되었다.
도 27 및 28은 마이크로 사이즈의 몰드를 사용한 마이크로 채널 단면의 주사현미경 사진이다. 상기 도 27 및 28에 의하면 하부의 고분자 패턴과 상부의 고분자 층이 매우 신뢰성 높은 채널을 형성됨을 확인할 수 있다.
도 29 및 30은 나노 사이즈의 몰드를 사용한 나노 채널 단면의 주사현미경 사진이고 도 29 및 30은 나노 채널 내부면을 관찰하기 위한 부분단면의 주사현미경 사진 다. 상기 도 29 내지 32에 의하면 기존의 소프트 리소그래피 등의 방식에 의해서는 형성할 수 없는 나노 사이즈의 채널을 손쉽게 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 2] - 나노 사이즈의 선형 구조물 형성
1) 고분자 패턴과 제3 기판의 가역적 접합
상기 실시예 1의 1) 단계에 따른 방법에 의하여 선형의 고분자 패턴이 형성된 제1 기판(템플레이트)을 제작하였다. 이어서, 금(Au) 기판을 제3 기판으로 하여 고분자 패턴과 금 기판을 정전기적 인력을 이용하여 전면적으로 고르게 접촉시켰다. 이 때 제1 기판(템플레이트) 상에 형성된 선형의 고분자 패턴 표면에는 약 -113.55(mV)의 제타 포텐셜(zeta potential)이 측정되었고, 이에 따라 반대편 금 기판 표면은 + 로 유도되어 순간적 정전기적 인력에 의하여 고분자 패턴과 금 기판을 가역적으로 접합된다. 이어서, UV에 3시간 가량 노출시켜 상기 고분자 패턴에서 UV활성화 그룹을 제거하였다. 이와 같은 과정을 통하여 고분자 패턴과 금 기판 사이에 모세관 역할을 하는 라인 형상의 공간이 형성되었다.
2) 선형 구조물의 형성
이어서, 고분자 패턴과 금 기판 사이의 모세관에 유입되어질 수 있도록 모세관 입구부분에 UV 경화성 예비중합체를 위치시킴으로써 상기 예비중합체가 모세관 현상에 의해서 유입시켰다. 도 33은 예비중합체가 유입되는 도중의 주사전자현미경 사진이고, 도 34는 상기 도 33의 부분 확대사진이다. 이어서 모세관에 유입된 예비중합체를 경화시키기 위해서 UV를 5분가량 조사하고, 그 다음 상기 템플레이트를 제거하여 선형의 구조물을 형성하였다. 도 35 및 도 36는 본 발명에 따른 나노 구조물 형성방법에 의하여 형성된 선형 나노 구조물의 주사전자현미경 사진들이다.
[실시예 3] - 나노 사이즈의 웰(well) 구조물 형성
1) 고분자 패턴과 제3 기판의 가역적 접합
상기 실시예 1의 1) 단계에 따른 방법에 의하여 나노 사이즈의 기둥(pillar)을 가지는 고분자 패턴이 형성된 제1 기판(템플레이트)을 제작하였다. 다만 이때 실리콘 몰드는 음각홀을 가지도록 패터닝하였다. 이어서, 금(Au) 기판을 제3 기판으로 하여 상기 나노 사이즈의 기둥을 가지는 고분자 패턴과 금 기판을 전면적으로 고르게 접촉시켰다. 이때 순간적 정전기적 인력에 의하여 나노 사이즈의 기둥을 가지는 고분자 패턴과 금 기판을 가역적으로 접합되었다. 이어서, UV에 3시간 가량 노출시켜 상기 고분자 패턴에서 UV활성화 그룹을 제거하였다. 이와 같은 과정을 통하여 고분자 패턴과 금 기판 사이에 모세관 역할을 할 수 있는 기둥 사이의 공간이 형성되었다.
2) 나노웰 구조물의 형성
이어서, 고분자 패턴과 금 기판 사이의 모세관에 유입되어질 수 있도록 모세관 입구부분에 UV 경화성 예비중합체를 위치시킴으로써 상기 예비중합체가 모세관 현상에 의해서 유입시켰다. 도 37 및 도 38은 본 실시예에 의하여 유입되는 예비중합체의 단부를 배율을 달리하여 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
이어서 모세관에 유입된 예비중합체를 경화시키기 위해서 UV를 5분가량 조사하고, 그 다음 상기 템플레이트를 제거하여 제3 기판을 노출시키는 나노웰(nano well)을 가지는 고분자 패턴을 형성하였다. 도 39 및 도 40은 본 실시예에 의하여 나노웰을 가지는 구조물의 주사전자현미경 사진들이다.
즉 도 33 내지 36 및 도 37 내지 도 40을 참조하면 다양한 형상의 나노구조물을 간단한 공정에 의하여 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (17)
- 제1 기판 상에 UV 경화성 고분자 패턴을 형성하는 단계;상기 UV 경화성 고분자 패턴과 UV 경화성 고분자층이 형성된 제2 기판을 정전기적 인력으로 접합시키는 단계; 및상기 접합된 UV 경화성 고분자 패턴과 상기 UV 경화성 고분자층 중합반응에 의하여 가교결합하도록 자외선을 조사하여 채널을 형성시키는 단계를 포함하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴 및 상기 UV 경화성 고분자층이 정전기적 인력을 유발시킬 수 있는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴 및 상기 UV 경화성 고분자층이 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리스테렌(poly styrene), 및 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl MethAcrylate: PMMA)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)( Poly(Ethylene Terephthalate): PET)필름인 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴의 형성은 패터닝된 몰드를 준비하는 단계;상기 패터닝된 몰드 상에 UV 경화성 고분자를 적하하여 도포하는 단계;상기 도포된 UV 경화성 고분자와 접촉하도록 상기 제1 기판 을 적층하는 단계;상기 도포된 UV 경화성 고분자가 모세관 현상에 의하여 유동하여 미세패턴이 형성되는 단계;상기 형성된 미세패턴에 자외선을 조사하여 UV 경화성 고분자패턴을 형성시키는 단계; 및상기 패터닝된 몰드를 상기 UV 경화성 고분자패턴이 형성된 제1 기판에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제5 항에 있어서, 상기 미세패턴에 대한 자외선 조사가 상기 UV 경화성 고분자 패턴에 상기 UN경화성 고분자층과 가교결합할 수 있는 UV활성화그룹이 남아있도록 수행되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴의 형성은 패터닝된 몰드를 준 비하는 단계;상기 제1 기판 상에 상기 UV 경화성 고분자를 도포하는 단계;상기 도포된 UV 경화성 고분자와 접촉하도록 상기 패터닝된 몰드를 상기 제1 기판 상에 적층하는 단계;상기 도포된 UV 경화성 고분자가 모세관 현상에 의하여 유동하여 미세 패턴이 형성되는 단계;상기 형성된 미세 패턴에 자외선을 조사하여 UV 경화성 고분자 패턴을 형성시키는 단계; 및상기 패터닝된 몰드를 상기 UV 경화성 고분자패턴이 형성된 제1 기판에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자층의 형성은 상기 제2 기판 상에 UV 경화성 고분자(42)를 스핀코팅하는 단계; 및상기 스핀코팅된 UV 경화성 고분자에 자외선을 조사하여 UV 경화성 고분자층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세 채널 형성 방법.
- 제8 항에 있어서, 상기 스핀코팅된 UV 경화성 고분자에 대한 자외선 조사가 상기 UV 경화성 고분자층에 상기 UV 경화성 고분자 패턴과 가교결합할 수 있는 UV 활성화그룹이 남아있도록 수행되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제1 기판 상에 UV 경화성 고분자 패턴을 형성하는 단계;상기 UV 경화성 고분자 패턴과 제3 기판을 접촉시켜 정전기력에 의하여 상기 고분자 패턴과 제3 기판을 가역적으로 접합시키는 단계;상기 제3 기판과 가역적으로 접합된 상기 UV 경화성 고분자 패턴에 자외선을 조사하는 단계;상기 제3 기판과 상기 자외선이 조사된 상기 고분자 패턴 사이로 예비중합체(prepolymer)를 유동시켜 상기 제3 기판 상에 예비중합체 패턴을 형성하는 단계;상기 예비중합체 패턴에 자외선을 조사하여 상기 예비중합체 패턴을 경화하는 단계; 및상기 경화된 예비중합체 패턴이 형성된 상기 제3 기판으로부터 상기 UV 경화성 고분자 패턴이 형성된 제1 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴은 선형 패턴이고, 상기 예비중합체 패턴은 상기 제3 기판 상에 형성된 선형구조물인 것을 특징으로 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴은 기둥 형상의 패턴이고, 상기 예비중합체 패턴은 상기 제3 기판을 부분적으로 노출시키는 홀을 가지는 형상의 구조물인 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 제3 기판이 정전기력에 의하여 상기 UV 경화성 고분자 패턴과 균일하게 접촉할 수 있는 필름타입의 기판인 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세채널 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 제3 기판이 금(Au) 또는 실리콘, 또는 글라스를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴과 제3 기판을 접촉시키기 전에 상기 고분자 패턴과 상기 제3 기판의 가역적 접합을 촉진시키기 위하여 상기 제3 기판 상에 플라즈마 처리를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 UV 경화성 고분자 패턴에 대한 자외선 조사에 의하여 상기 예비 중합체 패턴과 가교결합할 수 있는 UV 경화성 고분자 패턴 내의 UV활성화그룹이 제거되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 예비중합체 패턴에 대한 자외선 조사에 의한 상기 예비중합체 패턴과 상기 제3 기판 사이의 결합력이 상기 제3 기판과 가역적으로 접합된 상기 UV 경화성 고분자패턴에 대한 자외선 조사에 의한 제3 기판과 상기 UV 경화성 고분자 패턴 사이의 결합력보다 큰 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 미세구조물 형성방법.
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