KR101088611B1

KR101088611B1 - 접촉인쇄 방식을 이용한 마이크로 채널 제작방법

Info

Publication number: KR101088611B1
Application number: KR1020090053145A
Authority: KR
Inventors: 박상후; 유원설
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2011-11-30
Also published as: KR20100134821A

Abstract

본 발명은 접촉인쇄 방식을 이용하여 기존의 포토 리소그래피 (Photolithography) 방식으로 패터닝과 에칭을 반복적으로 수행하여 원하는 미세구조를 제작하는 방법보다 높은 정밀도를 가지고 간단하게 옮겨심기작업을 통해서 대면적에 마이크로 채널을 위치시켜 다층으로 적층시키는 구조로 제작하는 방법에 대한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로 채널 제작방법은 스탬프단계와, 제1SAM층증착단계와, 제2SAM층증착단계와, 스핀코팅단계와, 임프린팅단계와, 자외선조사단계와, 스탬프분리단계와, 접착제코팅단계와, 접착단계와, SAM층제거단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 접촉인쇄방식을 이용한 간단한 마이크로 채널 제작방법을 제공함으로써, 좀 더 쉽게 정밀도가 높은 다층의 채널을 제작할 수 있다. 따라서 실제 사용되고 있는 바이오 칩(Bio Chip)이나 광학 도파관(Optical waveguide)에서 3차원의 마이크로 채널로 더 집적형의 제품으로 응용이 가능하며, 전자기기를 냉각하기 위한 열교환기, 입자분리 시스템, 잉크젯 헤드 등에 이용가능하다.

임프린트, 포토리소그래피. 자기조립단층막, 옮겨심기, 다층, 마이크로 채널

Description

접촉인쇄 방식을 이용한 마이크로 채널 제작방법{Fabrication method of Micro Channel with Contact-print Lithography}

기존의 포토 리소그래피 방식은 고가의 마스크를 노광시켜서 패터닝을 하고 에칭을 하는 것을 반복적으로 수행해야만 마이크로 구조의 채널을 만들 수 있었다. 간단한 마이크로 구조의 채널을 만들기 위해서 고가의 마스크가 필요하고, 많은 공정의 반복을 해야하기 때문에 정밀도가 떨어지며 공정이 쉽지가 않았다. 또한 다층구조를 가지는 채널을 제작하기에는 어려움이 있었다.

접촉인쇄 공정의 경우, 단순성과 편리성 외에도 고분자를 이용하여 싼 가격으로 많은 수의 유연성 스탬프를 제작하는 것이 가능하다. 접촉인쇄 공정 중, 임프린트 리소그래피 기술은 미소 구조물(microstructure)이 각인된 스탬프(stamp)를 기판 위에 코팅된 고분자 소재의 레지스트(resist) 표면에 가압하여 나노 구조물을 반복적으로 전사하는 기술이다. 기존의 마이크로 제조 기술보다 평평하지 않은 기판(substrate)이나 특이한 물질 혹은 대면적에 대한 패터닝이 가능하다. 특히, MEMS와 응용광학분야의 센서나 마이크로분석시스템의 소자로 사용될 수 있는 비교적 단순하고 단층의 구조물을 제작하는데 유용성이 많다.

접촉인쇄의 성공여부는 스탬프와 기판사이의 밀착접촉(conformal contact), 자가조립(self-assembly) 과정을 통해 잘 정렬되어 생성된 접합력 저감 단분자층(monolayer)이 기능대로 빠르게 형성되는 정도와 접촉 조건을 제어하는 능력에 달려있다. 종래의 미세 채널 제작기술은 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝, 식각 등의 다양한 공정으로 제작을 해야 하는 어려움이 있다. 더욱이 다층구조의 채널을 제작할 경우, 거의 불가능 하거나 적층화 공정에서 패턴의 변형과 구조물의 비틀림에 의한 정렬의 부정합이 발생할 우려가 크다는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 적층화 공정에서 패턴의 변형과 구조물의 비틀림에 의한 정렬의 부정합이 발생할 우려가 크기 때문에 이를 해결하기 위해서 옮겨심기를 통해서 단층 또는 다층으로 된 마이크로 채널을 만드는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 마이크로 채널을 이용하여 바이오 칩 등 향후의 활용될 수 있는 측면을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 스탬프단계는 포토리소그래피 공정을 거쳐서 패터닝을 한 후 임의의 주형의 스탬프를 만드는 단계이다. 상기 제1SAM층증착단계는 빛이 통과할 수 있는 유리평판에 SAM층을 증착하는 단계이다. 상기 제2SAM층증착단계는 상기 스탬프에 SAM층을 증착하는 단계이다. 상기 스핀코팅단계는 자외선 경화수지를 상기 유리평판에 스핀코팅하는 단계이다. 상기 임프린팅단계는 상기 자외선 경화수지에 상기 스탬프를 임프린팅하여 상기 자외선 경화수지를 구조물로 만드는 단계이다. 상기 자외선조사단계는 상기 자외선 경화수지를 굳히기 위하여 자외선을 조사하는 단계이다. 상기 스탬프분리단계는 상기 스탬프를 상기 구조물로부터 분리하는 단계이다. 상기 접착제코팅단계는 자외선 경화접착제를 기판 위에 코팅하는 단계이다. 상기 접착단계는 채널이 형성되도록 상기 구조물을 상기 기판 위에 접착시키는 단계이다. 상기 SAM층제거단계는 상기 유리평판에 증착된 상기 SAM층을 제거하는 단계이다.

또한, 상기의 마이크로 채널 제작방법은 상기 구조물이 상기 기판 위에 다층으로 적층되도록 상기 제1SAM층증착단계 내지 상기 SAM층제거단계를 반복하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 마이크로 채널 제작방법에 있어서, 상기 접착단계는 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화접착제를 경화시켜서 상기 구조물을 상기 기판 위에 접착시키는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 채널 제작방법의 일 실시예의 순서도이고,도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 제작방법의 개념도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 채널 제작방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로 채널 제작방법의 일 실시예는 스탬프단계(S11)와, 제1SAM층증착단계(S13)와, 제2SAM층증착단계(S15)와, 스핀코팅단계(S17)와, 임프린팅단계(S19)와, 자외선조사단계(S21)와, 스탬프분리단계(S23)와, 접착제코팅단계(S25)와, 접착단계(S27)와, SAM층제거단계(S29)를 포함한다.

스탬프단계(S11)는 도 2의 (a)와 같이 포토리소그래피공정을 거쳐서 패터닝을 한 후 임의의 주형의 스탬프(11)를 만드는 단계이다.

제1SAM층증착단계(S13)는 도 2의 (b)와 같이 유리평판(13)에 SAM층(15)을 증착하는 단계이다. SAM층(15)은 유리평판(13)에서 하술하는 구조물(20)을 쉽게 분리하기 위해서 증착된다. 그리고 유리평판(13)은 옮겨심기 작업을 할 때 자외선을 조사해야 하기 때문에 빛을 투과할 수 있어야 한다.

제2SAM층증착단계(S15)는 도 2의 (c)와 같이 스탬프(11)에 SAM층(15)을 증착하는 단계이다. 스탬프(11)를 하술하는 자외선 경화수지(19)에 임프린트할 때 스탬프(11)의 접촉면적이 넓어지므로 스탬프(11)가 떨어져 나가는 것이 아니라 자외선 경화수지(19)도 함께 떨어지기 때문에 이를 방지하기 위하여 스탬프(11)에 SAM층(15)을 증착시킨다.

스핀코팅단계(S17)는 도 2의 (d)와 같이 자외선 경화수지(19)를 유리평판(13)에 스핀코팅하는 단계이다.

임프린팅단계(S19)는 도 2의 (e)와 같이 액체상태인 자외선 경화수지에 스탬프(11)를 임프린팅하여 자외선 경화수지를 마이크로 채널을 형성하기 위한 구조물(20)로 만드는 단계이다.

자외선조사단계(S21)는 자외선을 조사하여 자외선 경화수지로 된 구조물(20) 을 굳히는 단계이다.

스탬프분리단계(S23)는 도 3의 (a)와 같이 스탬프(11)를 구조물(20)로부터 분리하는 단계이다.

접착제코팅단계(S25)는 도 3의 (b)와 같이 자외선 경화접착제(23)를 기판(21) 위에 코팅하는 단계이다. 자외선 경화접착제를 스핀코팅 또는 분사 방식으로 코팅한다. 자외선 경화접착제(23)는 스탬프분리단계(S23)에서 만들어진 구조물(20)을 기판(21)에 결합시키기 위해서 필요하다.

접착단계(S27)는 도 3의 (c)와 같이 마이크로 채널이 형성되도록 구조물(20)을 기판(21) 위에 접착시키는 단계이다. 이때 자외선을 조사하여 자외선 경화접착제(23)를 경화시켜서 구조물(20)을 기판(21) 위에 접착시킨다.

SAM층제거단계(S29) 유리평판(13)에 증착된 SAM층(15)을 제거하는 단계이다. 그러면 도 3의 (d)와 같이 유리평판(13)이 분리된다. 이 경우 기판(21) 위에 1단의 마이크로 채널이 형성된다.

기판 위에 다단의 마이크로 채널을 형성하기 위해서 제1SAM층증착단계(S13) 내지 SAM층제거단계(S29)를 반복해서 수행한다. 도 3의 (e)는 자외선 경화접착제(21)를 코팅하는 단계이다. 그리고 도 3의 (f)는 제1SAM층증착단계(S13) 내지 스탬프분리단계(S23)에서 형성된 구조물(20)을 접착시킨 후 SAM층제거단계(S29)에 의하여 유리평판(13)을 분리한 단계이다. 이와 같은 과정을 반복해서 수행하면 다단의 마이크로 채널을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 채널 제작방법의 일 실시예의 순서도,

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 제작방법의 개념도이다.

<도면부호의 간단한 설명>

11 : 스탬프 13 : 유리평판

15 : SAM층 19 : 자외선 경화수지

20 : 구조물 21 : 기판

23 : 자외선 경화접착제

Claims

포토리소그래피 공정을 거쳐서 패터닝을 한 후 주형의 스탬프를 만드는 스탬프단계와,

빛이 통과할 수 있는 유리평판에 SAM층을 증착하는 제1SAM층증착단계와,

상기 스탬프에 SAM층을 증착하는 제2SAM층증착단계와,

자외선 경화수지를 SAM층이 증착된 상기 유리평판에 스핀코팅하는 스핀코팅단계와,

상기 자외선 경화수지에 상기 스탬프를 임프린팅하여 상기 자외선 경화수지를 구조물로 만드는 임프린팅단계와,

상기 자외선 경화수지를 굳히기 위하여 자외선을 조사하는 자외선조사단계와,

상기 스탬프를 상기 구조물로부터 분리하는 스탬프분리단계와,

자외선 경화접착제를 기판 위에 코팅하는 접착제코팅단계와,

채널이 형성되도록 상기 구조물을 상기 기판 위에 접착시키는 접착단계와,

상기 유리평판에 증착된 상기 SAM층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 제작방법.
제1항에 있어서,

상기 구조물이 상기 기판 위에 다층으로 적층되도록 상기 제1SAM층증착단계 내지 상기 SAM층제거단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 제작방법.
제2항에 있어서,

상기 접착단계는 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화접착제를 경화시켜서 상기 구조물을 상기 기판 위에 접착시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 제작방법.