KR101111240B1 - Lithography system and lithography method - Google Patents

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Abstract

본 개시는 리소그래피 시스템으로서, 본 개시의 일측면은 광경화성 유체-상기 광경화성 유체는 제공되는 광에 따라 선택적으로 경화됨-가 흐르는 마이크로유체관; 및 상기 광경화성 유체의 흐름에 따라 이동하는 광을 상기 마이크로유체관에 제공하는 광 투영 장치를 구비하는 리소그래피 시스템을 제공한다.The present disclosure is a lithographic system, wherein an aspect of the present disclosure is a microfluidic tube through which a photocurable fluid, wherein the photocurable fluid is selectively cured according to light provided; And a light projection apparatus for providing the microfluidic tube with light moving in accordance with the flow of the photocurable fluid.

Description

리소그래피 시스템과 리소그래피 방법{LITHOGRAPHY SYSTEM AND LITHOGRAPHY METHOD}Lithography System and Lithography Method {LITHOGRAPHY SYSTEM AND LITHOGRAPHY METHOD}

본 개시는 리소그래피 시스템과 리소그래피 방법에 관한 것이다.FIELD The present disclosure relates to lithography systems and lithographic methods.

마이크로구조물들(microstructures)은 광재료(photonic materials), MEMS(micro-electromechanical systems), 생체재료(biomaterials) 및 자기-조립(self-assembly) 등 많은 응용분야를 가진다. 최근에, 이러한 마이크로구조물들을 생성하는 기술로서 연속 흐름 리소그래피(continuous-flow lithography) 기술이 제안되었다(D. Dendukuri, D. Pregibon, J. Collins, T. Hatton, P. Doyle. "Continuous-flow lithography for highthroughput microparticle synthesis." Nature materials, vol. 5, pp. 365-369, 2006.). 연속 흐름 리소그래피 기술은 마이크로유체관(micorfluidic channel) 내부에 광경화성 유체(photocurable fluid)를 흐르게 하고, 광경화성 유체에 소정 모양의 광을 노출하여 광경화성 유체를 선택적으로 경화시킴으로써, 여러 종류의 자유로이 움직이는(free-floating) 마이크로구조물들을 연속적으로 생산하는 기술이다. 연속 흐름 리소그래피 기술을 사용하면 다양한 형태, 크기 및 화학 조성의 마이크로구조물들이 보다 빠르고 쉽게 생성될 수 있다. Microstructures have many applications, including photonic materials, micro-electromechanical systems (MEMS), biomaterials, and self-assembly. Recently, continuous-flow lithography has been proposed as a technique for generating such microstructures (D. Dendukuri, D. Pregibon, J. Collins, T. Hatton, P. Doyle. “Continuous-flow lithography for highthroughput microparticle synthesis. "Nature materials, vol. 5, pp. 365-369, 2006.). Continuous flow lithography technology allows photocurable fluids to flow inside a microfluidic channel, and selectively cures the photocurable fluids by exposing light of a certain shape to the photocurable fluids, thereby freeing various kinds of freely moving It is a technology for the continuous production of (free-floating) microstructures. Using continuous flow lithography technology, microstructures of various shapes, sizes, and chemical compositions can be created more quickly and easily.

그러나 상기 논문에 제안된 연속 흐름 리소그래피 기술은, 시간의 경과에 관계없이 일정한 모양의 포토마스크를 사용하여 일정한 속도로 흐르고 있는 광경화성 유체에 광을 고정된 모양으로 제공하므로, 제공된 광에 의해 광경화성 유체가 충분히 경화되기 전에 광경화성 유체가 이동함으로써 마이크로 구조물도 같이 이동하게 되어 마이크로구조물이 선명한 모양을 갖추기 어려운 문제점이 있다. However, the continuous flow lithography technique proposed in the paper provides a fixed shape of light to a photocurable fluid flowing at a constant speed using a constant shape photomask regardless of the time, and thus the photocurable property is provided by the provided light. Since the photocurable fluid moves before the fluid is sufficiently cured, the microstructures also move together, which makes it difficult to form a clear structure.

일 실시 예에 따르면, 마이크로유체관, 광 투영 장치를 구비하는 리소그래피 시스템이 개시된다. 상기 마이크로유체관은 광경화성 유체-상기 광경화성 유체는 제공되는 광에 따라 선택적으로 경화됨-가 흐른다. 상기 광 투영 장치는 상기 광경화성 유체의 흐름에 따라 이동하는 광을 상기 마이크로유체관에 제공한다.According to one embodiment, a lithographic system including a microfluidic tube and a light projection apparatus is disclosed. The microfluidic tube flows through a photocurable fluid, the photocurable fluid being selectively cured according to the light provided. The light projection device provides light to the microfluidic tube that moves in accordance with the flow of the photocurable fluid.

또 일 실시 예에 따르면, 리소그래피 방법이 개시된다. 내부에 광경화성 유체가 흐르는 마이크로유체관을 제공한다. 광 투영 장치에 의하여 소정 패턴의 변조된 광을 상기 마이크로유체관에 제공한다. 상기 소정 패턴의 변조된 광을 시간의 경과에 따른 상기 광경화성 유체의 이동만큼 이동시켜서 상기 마이크로유체관에 제공하여 상기 광경화성 유체를 선택적으로 경화시킨다.According to another embodiment, a lithographic method is disclosed. It provides a microfluidic tube in which the photocurable fluid flows. The light projection device provides the microfluidic tube with modulated light of a predetermined pattern. The modulated light of the predetermined pattern is moved by the movement of the photocurable fluid over time and provided to the microfluidic tube to selectively cure the photocurable fluid.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 개시의 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 개시의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구조물들의 폭, 두께 또는 형상을 확대하여 나타내었다. 도면은 관찰자의 시점에서 설명되었고, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 “상부에 또는 위에”있다고 표현된 경우에는, “바로 상부에 또는 바로 위에”있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technology of the present disclosure is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. However, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present disclosure can be sufficiently delivered to those skilled in the art. In the drawings, widths, thicknesses, or shapes of structures are enlarged in order to clearly express various layers (or layers), regions, and shapes. The drawings have been described at the point of view of the observer, and in cases where parts such as layers, films, regions, etc. are expressed as being “above or above” other parts, in addition to being “on or directly above,” another in the middle Includes parts if present.

도 1은 본 개시의 실시예에 의한 광유체적 리소그래피 시스템(Optofluidic maskless lithography system)을 기본으로 하고 실시간 컴퓨터 비전 시스템을 결합한 리소그래피 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a lithography system based on an optofluidic maskless lithography system according to an embodiment of the present disclosure and combining a real-time computer vision system.

도 1을 참조하면, 리소그래피 시스템(100)은 광 투영 장치, 축소 렌즈(demagnification lens, 120) 및 마이크로유체관(microfluidic channel, 110)을 구비한다. 광 투영 장치는 일례로 광원(light source, 160) 및 공간 광 변조기(spatial light modulator, 150)를 구비할 수 있다. 또한, 이동 마스크 리소그래피 시스템은 빔 분리기(beam splitter, 130), 이미지 센서(140) 및 제어부(170)를 더 구비할 수 있다 Referring to FIG. 1, lithography system 100 includes a light projection device, a demagnification lens 120, and a microfluidic channel 110. The light projection apparatus may include, for example, a light source 160 and a spatial light modulator 150. In addition, the moving mask lithography system may further include a beam splitter 130, an image sensor 140, and a controller 170.

광원(160)은 마이크로유체관(110) 내에 흐르는 광경화성 유체(photocurable fluid)를 경화(curing)시킬 수 있는 광을 공간 광 변조기(150)에 제공하는 기능을 수행한다. 광원(160)은 일례로 자외선 광원(ultraviolet light source)일 수 있으며, 광경화성 유체의 종류에 따라 가시광선 광원(visible light source) 등일 수도 있다. The light source 160 serves to provide the spatial light modulator 150 with light capable of curing the photocurable fluid flowing in the microfluidic tube 110. The light source 160 may be, for example, an ultraviolet light source or a visible light source according to the type of the photocurable fluid.

공간 광 변조기(150)는 광원(160)에서 제공된 광을 변조하는 기능을 수행한다. 도면에는 2차원 어레이 형태로 제작된 디지털 미소 반사표시기(DMD, digital micromirror device)가 도시되어 있다. 공간 광 변조기(150)는 도면과 달리 1차원 어레이 형태로 제작될 수도 있으며, 마이크로미러가 아닌 LCD(liquid crystal display) 등 다른 방식을 이용하여 제작될 수도 있다. 공간 광 변조기(150)에서 광 변조는 프로그램 가능하다. 즉, 공간 광 변조기(150)는 공간 광 변조기(150)에 포함된 화소들 중 원하는 화소들에 입사된 광을 원하는 시간에 축소 렌즈(120)로 전달할 수 있다. 공간 광 변조기(150)는 시간에 따라 모양이 변경되는 광을 생성할 수 있다. 공간 광 변조기(150)의 광 변조는 제어부(170) 일례로 컴퓨터에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 제어부(170)에 의하여 생성된 이미지들이 프로그램 가능한(programmable) 공간 광 변조기(150)에 전달되며, 공간 광 변조기(150)는 마이크로유체관(110)에 노출되는 광의 패턴을 제어한다. The spatial light modulator 150 modulates the light provided by the light source 160. The drawing shows a digital micromirror device (DMD) fabricated in a two-dimensional array. Unlike the drawing, the spatial light modulator 150 may be manufactured in a one-dimensional array, or may be manufactured using another method such as a liquid crystal display (LCD) instead of a micromirror. Light modulation in the spatial light modulator 150 is programmable. That is, the spatial light modulator 150 may transmit the light incident on the desired pixels among the pixels included in the spatial light modulator 150 to the reduction lens 120 at a desired time. The spatial light modulator 150 may generate light whose shape changes with time. Light modulation of the spatial light modulator 150 may be controlled by a computer as an example of the controller 170. That is, the images generated by the controller 170 are transferred to the programmable spatial light modulator 150, and the spatial light modulator 150 controls the pattern of light exposed to the microfluidic pipe 110.

축소 렌즈(120)는 공간 광 변조기(150)에서 제공되는 변조된 광을 축소하여 마이크로유체관(110)에 제공하는 기능을 수행한다. 일례로, 축소 렌즈(120)로서 공간 광 변조기(150)의 상을 최종 객체 평면(object plane)에 대략 5의 축소율(demagnification factor)로 투사하기 위하여 10x 현미경 대물 렌즈가 사용된다. The reduction lens 120 performs a function of reducing the modulated light provided from the spatial light modulator 150 and providing the reduced light to the microfluidic pipe 110. In one example, a 10x microscope objective is used to project the image of the spatial light modulator 150 into the final object plane at a demagnification factor of approximately 5 as the reducing lens 120.

마이크로유체관(110)의 내부에는 광경화성 유체가 흐르며, 광경화성 유체는 축소 렌즈(120)를 통하여 제공되는 변조된 광에 따라 경화되어 출력된다. 보다 구체적으로, 광경화성 유체가 연속적으로 흐르는 마이크로유체관(110) 내에서, 광경 화성 유체의 경화에 의하여 마이크로구조물들(microstructures)이 생성된다. 마이크로구조물들의 모양은 프로그램 가능한(programmable) 공간 광 변조기(150)에 의하여 제어될 수 있다. 여기에서, 마이크로유체관(110)은 관의 내부 너비, 내부 높이 및 내부 길이 중 적어도 어느 하나가 1mm 이하인 유체관을 의미한다. 또한, 마이크로구조물은 구조물의 너비, 두께 및 길이 중 적어도 어느 하나가 1mm 이하인 구조물을 의미한다. 마이크로구조물은 마이크로입자(microparticle) 및 나노구조물(nanostructure) 등을 총칭한다.The photocurable fluid flows inside the microfluidic tube 110, and the photocurable fluid is cured and output according to the modulated light provided through the reduction lens 120. More specifically, within the microfluidic tube 110 through which the photocurable fluid flows continuously, the microstructures are generated by the curing of the photocurable fluid. The shape of the microstructures can be controlled by a programmable spatial light modulator 150. Here, the microfluidic pipe 110 means a fluid pipe having at least one of an inner width, an inner height, and an inner length of the tube being 1 mm or less. In addition, the microstructure refers to a structure in which at least one of the width, thickness, and length of the structure is 1 mm or less. The microstructures collectively refer to microparticles and nanostructures.

빔 분리기(130)는 공간 광 변조기(150)로부터 제공되는 변조된 광을 축소 렌즈(120)를 경유하여 마이크로유체관(110)에 전달하는 기능을 수행한다. 또한, 빔 분리기(130)는 마이크로유체관(110)으로부터 축소 렌즈(120)를 경유하여 전달된 이미지를 이미지 센서(140)로 전달하는 기능을 수행한다. 빔 분리기(130)는 일례로 도면과 같이 2색미러(dichroic mirror)일 수 있다. The beam splitter 130 performs a function of transferring the modulated light provided from the spatial light modulator 150 to the microfluidic tube 110 via the reduction lens 120. In addition, the beam splitter 130 performs a function of transferring the image transmitted from the microfluidic tube 110 via the reduction lens 120 to the image sensor 140. The beam splitter 130 may be, for example, a dichroic mirror as shown in the drawing.

이미지 센서(140)는 빔 분리기(130)로부터 광을 전달받아 입사되는 광에 대응하는 전기적인 영상신호를 제공하는 기능을 수행한다. 즉, 이미지 센서(140)은 마이크로유체관(110)의 이미지에 대응하는 전기적인 영상신호를 제공한다. The image sensor 140 receives the light from the beam splitter 130 and provides an electric image signal corresponding to the incident light. That is, the image sensor 140 provides an electrical video signal corresponding to the image of the microfluidic pipe 110.

제어부(170)는 공간 광 변조기(150)를 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부(170)는 공간 광 변조기(150)를 제어함으로써, 변조된 광의 패턴, 변조된 광의 위치 및 변조된 광의 이동 등을 제어한다. 제어부(170)는 예로서 컴퓨터일 수 있으며, 간단하게는 마이크로프로세서 또는 DSP(digital signal processor) 등일 수 있다. 제어부(170)는 이미지 센서(140)로부터 제공되는 전기적인 이미지 신호로부터 광경화성 유체의 속도를 구할 수 있으며, 구해진 유체의 속도에 따라 변조된 광의 이동 속도를 제어할 수 있다. 유체의 속도는 일례로 마이크로구조물이 흐르는 마이크로유체관을 시간을 달리하여 2회 촬영한 후에, 2회 촬영 사이의 시간 간격 및 마이크로구조물의 변위로부터 구해질 수 있다. 유체의 속도가 일정하게 유지된다면, 먼저 유체의 속도를 측정한 후에, 측정된 유체의 속도를 사용하여 변조된 광의 이동 속도를 지속적으로 제어할 수 있다. The controller 170 controls the spatial light modulator 150. More specifically, the controller 170 controls the spatial light modulator 150 to control the pattern of modulated light, the position of the modulated light, the movement of the modulated light, and the like. The controller 170 may be, for example, a computer, and may simply be a microprocessor or a digital signal processor (DSP). The controller 170 may obtain the speed of the photocurable fluid from the electrical image signal provided from the image sensor 140, and control the moving speed of the modulated light according to the obtained speed of the fluid. The velocity of the fluid can be obtained, for example, from the microfluidic tubes through which the microstructures flow, two times at different times, and then from the time interval between the two shots and the displacement of the microstructures. If the velocity of the fluid remains constant, first the velocity of the fluid is measured and then the measured velocity of the fluid can be used to continuously control the rate of movement of the modulated light.

도 2는 본 개시에 의한 리소그래피의 원리를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 마이크로유체관(110)은 일례로 이를 둘러싸는 PDMS(poly-dimethyl siloxane)에 의하여 형성된다. PDMS(112)는 다공성(porous)이므로, 산소가 PDMS(112)를 통과하여 마이크로유체관(110)의 내벽에 제공된다. 마이크로유체관(110)의 내벽에 제공된 산소는 광경화성 유체(111)의 경화를 방지하므로, 광경화성 유체(111) 중에서 마이크로유체관(110)의 내벽에 접한 부분에서는 경화가 일어나지 아니한다. 따라서, 광경화성 유체(111)의 경화에 의하여 형성된 마이크로구조물(113)은 마이크로유체관(110)의 내벽에 붙지 아니하고 자유 유동(free-flowing)하게 된다. 마이크로유체관(110)의 하부는 광투과성 기판(114)으로 밀폐되어 있다. 광투과성 기판(114)을 통하여 마이크로유체관에 광경화성 유체를 경화시키는 광이 제공된다. 광투과성 기판은 일례로 유리기판일 수 있다. 마이크로유체관(110)에 연결된 유체주입관(116)을 통해 광경화성 유체(111)가 주입되고 유체배출관(118)을 통해 광경화성 유체(111)가 배출된다. 따라서, 마이크로유체관(110) 내부에는 광경 화성 유체(111)가 유체주입관(116)에서 유체배출관(118) 방향으로 흐른다. 광경화성 유체(111)가 흐름에 따라 광경화성 유체의 경화에 의하여 형성된 마이크로구조물(113)도 같은 방향으로 유동하게 된다. 도 2에 나타난 본 개시의 일 실시예에 의하면 마이크로유체관 내부의 유체와 마이크로 구조물은 100 um/sec의 속도로 흐른다. 마이크로구조물의 유동속도에 맞추어 광 투영 장치에 의해 변조되어 마이크로유체관에 제공되는 광 또한 이동한다. 도 2를 참조하면, 일 실시예로 매 30ms마다 마이크로유체관에 제공되는 광은 이동한다. 변조된 광을 시간에 따라 이동시켜 마이크로유체관에 반복적으로 제공함에 따라 마이크로유체관 (110) 내부에서 유동하는 마이크로구조물(113) 또한 점차 뚜렷한 모양을 가지게 된다.2 is a diagram illustrating the principle of lithography according to the present disclosure. Referring to FIG. 2, the microfluidic tube 110 is formed by, for example, poly-dimethyl siloxane (PDMS) surrounding the microfluidic tube 110. Since the PDMS 112 is porous, oxygen passes through the PDMS 112 and is provided to the inner wall of the microfluidic tube 110. Oxygen provided on the inner wall of the microfluidic pipe 110 prevents the curing of the photocurable fluid 111, and thus, hardening does not occur in a portion of the photocurable fluid 111 that contacts the inner wall of the microfluidic pipe 110. Therefore, the microstructure 113 formed by the curing of the photocurable fluid 111 is free-flowing without sticking to the inner wall of the microfluidic pipe 110. The lower portion of the microfluidic tube 110 is sealed with a light transmissive substrate 114. Light is provided through the light transmissive substrate 114 to the microfluidic tube to cure the photocurable fluid. The light transmissive substrate may be, for example, a glass substrate. The photocurable fluid 111 is injected through the fluid injection pipe 116 connected to the microfluidic pipe 110 and the photocurable fluid 111 is discharged through the fluid discharge pipe 118. Therefore, the photocurable fluid 111 flows from the fluid injection pipe 116 toward the fluid discharge pipe 118 inside the microfluidic pipe 110. As the photocurable fluid 111 flows, the microstructure 113 formed by the curing of the photocurable fluid also flows in the same direction. According to one embodiment of the present disclosure shown in FIG. 2, the fluid and the microstructure inside the microfluidic tube flow at a rate of 100 um / sec. Light that is modulated by the light projection device to the flow rate of the microstructure and provided to the microfluidic pipe also moves. Referring to FIG. 2, in one embodiment, light provided to the microfluidic tube moves every 30 ms. As the modulated light is repeatedly moved to the microfluidic pipe over time, the microstructure 113 flowing inside the microfluidic pipe 110 also gradually has a distinctive shape.

도 3은 도 2에서 마이크로유체관에 제공되는 광을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면으로서, 특히 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광이 광경화성 유체(111)의 흐름과 동일 속도로 이동하는 경우의 예를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a view for explaining the light provided to the microfluidic pipe in FIG. 2 in more detail. Particularly, when modulated light having a predetermined pattern 117 moves at the same speed as the flow of the photocurable fluid 111, FIG. It is a figure which shows an example.

t=0ms인 경우의 광경화성 유체(111) 및 변조된 광을 각각 나타내는 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광을 마이크로유체관(110)에 제공한다. 변조된 광의 노출 시간이 광경화성 유체(111)의 경화에 요구되는 노출 시간보다 짧으므로, 광경화성 유체(111)의 해당 부분이 완전히 경화되지 아니한다. Referring to FIGS. 3A and 3B, which illustrate the photocurable fluid 111 and modulated light when t = 0 ms, the microfluidic pipe 110 receives modulated light having a predetermined pattern 117. To provide. Since the exposure time of the modulated light is shorter than the exposure time required for curing the photocurable fluid 111, the corresponding portion of the photocurable fluid 111 is not completely cured.

t=30ms인 경우의 광경화성 유체(111) 및 변조된 광을 각각 나타내는 도 3의 (c) 및 (d)를 참조하면, 상기 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광을 시간의 경과에 따른 광경화성 유체(111)의 이동만큼 이동시켜서 마이크로유체관에 제공한다. 도 3의 (a)에 비하여 광경화성 유체(111)가 우측으로 3um만큼 이동되었으므로, 도 3의 (b)에 비하여 우측으로 3um만큼 이동시킨 변조된 광을 마이크로유체관에 제공한다. Referring to FIGS. 3C and 3D, which illustrate the photocurable fluid 111 and modulated light when t = 30 ms, the modulated light having the predetermined pattern 117 may be used over time. The photocurable fluid 111 is moved as far as it is provided to the microfluidic pipe. Since the photocurable fluid 111 is moved by 3um to the right as compared to FIG. 3A, the microfluidic tube is provided with modulated light that is moved by 3um to the right as compared with FIG. 3B.

t=60ms인 경우의 광경화성 유체(111) 및 변조된 광을 각각 나타내는 도 3의 (e) 및 (f)를 참조하면, 상기 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광을 시간의 경과에 따른 광경화성 유체(111)의 이동만큼 이동시켜서 마이크로유체관에 제공한다. 도 3의 (a)에 비하여 광경화성 유체(111)가 우측으로 6um만큼 이동되었으므로, 도 3의 (b)에 비하여 우측으로 6um만큼 이동시킨 변조된 광을 마이크로유체관에 제공한다. Referring to FIGS. 3E and 3F, which illustrate the photocurable fluid 111 and modulated light when t = 60 ms, the modulated light having the predetermined pattern 117 is obtained over time. The photocurable fluid 111 is moved as far as it is provided to the microfluidic pipe. Since the photocurable fluid 111 has moved 6um to the right as compared with FIG. 3A, the microfluidic tube is provided with modulated light shifted by 6um to the right as compared with FIG. 3B.

t=90ms인 경우의 광경화성 유체(111) 및 변조된 광을 각각 나타내는 도 3의 (g) 및 (h)를 참조하면, 상기 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광을 시간의 경과에 따른 광경화성 유체(111)의 이동만큼 이동시켜서 마이크로유체관에 제공한다. 도 3의 (a)에 비하여 광경화성 유체(111)가 우측으로 9um만큼 이동되었으므로, 도 3의 (b)에 비하여 우측으로 9um만큼 이동시킨 변조된 광을 마이크로유체관에 제공한다. Referring to FIGS. 3G and 3H, which illustrate the photocurable fluid 111 and modulated light when t = 90 ms, the modulated light having the predetermined pattern 117 may be used over time. The photocurable fluid 111 is moved as far as it is provided to the microfluidic pipe. Since the photocurable fluid 111 has been moved by 9 μm to the right as compared with FIG. 3A, the microfluidic tube is provided with modulated light having been moved by 9 μm to the right as compared with FIG. 3B.

이러한 4회의 노출에 의하여 마이크로구조물(113)이 얻어진다. 도면에는 이해의 편의를 위하여 4회의 노출이 표현되어 있으나, 더 많은 노출이 수행될 수 있다. 일례로, 매 1ms마다 변조된 광을 0.1um씩 이동하면서 총 100회의 노출을 수행할 수도 있다. The microstructure 113 is obtained by these four exposures. In the figure, four exposures are represented for convenience of understanding, but more exposures may be performed. For example, a total of 100 exposures may be performed while shifting the modulated light by 0.1 μm every 1 ms.

이와 같이 광경화성 유체(111)의 이동에 따라 변조된 광을 이동시키면, 광경화성 유체를 멈출 필요가 없으므로 처리량(throughput)을 희생시키지 아니하면서도 높은 해상도의 마이크로구조물을 제작할 수 있다. 일례로, 광경화성 유체(111)의 경화에 100ms의 노출 시간이 요구되고, 광경화성 유체의 속도가 100um/sec라 가정하자. 만일 변조된 광을 이동시키지 아니하고 100ms 동안에 한 위치에 계속적으로 노출하면, 노출하는 동안 광경화성 유체(111)가 10 um 이동한다. 이 경우, 10 um의 패턴을 신뢰성 있게 제작하지 못한다. 만일 변조된 광을 매 3ms마다 이동시키면서 33회 노출하면, 각 노출 기간동안 광 경화성 유체(111)가 0.3um 이동한다. 이 경우, 1um의 패턴도 어느 정도 신뢰성 있게 제작될 수 있다. 또한, 상술한 것처럼 변조된 광을 단속적으로 노출할 수 있을 뿐만 아니라, 광경화성 유체의 이동에 따라 변조된 광을 이동시켜 연속적으로 노출함으로써 더욱 높은 해상도의 마이크로구조물을 제작할 수도 있다. As such, when the light modulated by the movement of the photocurable fluid 111 is moved, it is not necessary to stop the photocurable fluid, so that a high-resolution microstructure can be manufactured without sacrificing throughput. As an example, assume that 100 ms exposure time is required for curing the photocurable fluid 111, and that the speed of the photocurable fluid is 100 um / sec. If the modulated light is continuously exposed to one position for 100 ms without moving, the photocurable fluid 111 moves 10 um during exposure. In this case, a pattern of 10 um cannot be reliably produced. If the modulated light is exposed 33 times while moving every 3 ms, the photocurable fluid 111 moves 0.3 um during each exposure period. In this case, a pattern of 1 um can also be manufactured to some extent reliably. In addition, as described above, not only the modulated light may be exposed intermittently, but also the microstructure of higher resolution may be manufactured by moving and continuously exposing the modulated light according to the movement of the photocurable fluid.

도 4는 본 개시에 의한 리소그래피 시스템 제어 프로그램의 유속측정 화면을 캡처한 사진이다. 변조된 광을 마이크로유체관 안의 유속과 같게 이동시키면서 노출하기 위해서는 먼저 유속을 측정해야 한다. 유체의 속도는 일례로 마이크로구조물이 흐르는 마이크로유체관을 시간을 달리하여 2회 촬영한 후에, 2회 촬영 사이의 시간 간격 및 마이크로구조물의 변위로부터 구해질 수 있다. 본 개시에서는 실시간 머신 비젼 시스템을 이용해서 실시간으로 유속을 알아내는 방법을 사용하였다.4 is a photograph capturing a flow rate measurement screen of a lithography system control program according to the present disclosure. In order to expose the modulated light while traveling at the same rate as the flow rate in the microfluidic tube, the flow rate must first be measured. The velocity of the fluid can be obtained, for example, from the microfluidic tubes through which the microstructures flow, two times at different times, and then from the time interval between the two shots and the displacement of the microstructures. In the present disclosure, a method of finding a flow rate in real time using a real-time machine vision system was used.

도 5의 (a)에는 변조된 광을 이동시키지 아니한 경우에 형성된 마이크로구조물이 표현되어 있으며, 도 5의 (b)에는 변조된 광을 매 3ms마다 이동시키면서 33회 노출한 경우에 형성된 마이크로구조물이 표현되어 있다. 도면에서 스케일 바는 20 um의 길이를 가진다. 도면에서 알 수 있듯이, 변조된 광을 광경화성 유체의 흐름에 따라 이동시키면 보다 높은 해상도의 마이크로구조물을 얻을 수 있다. FIG. 5A illustrates a microstructure formed when the modulated light is not moved. In FIG. 5B, the microstructure formed when the modulated light is exposed 33 times while moving the modulated light every 3 ms. Expressed. In the figure the scale bar has a length of 20 um. As can be seen from the figure, by moving the modulated light according to the flow of the photocurable fluid it is possible to obtain a higher resolution microstructure.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광유체적 리소그래피 시스템(Optofluidic maskless lithography system)을 기본으로 하고 실시간 컴퓨터 비전 시스템을 결합한 리소그래피 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a lithography system based on an optofluidic maskless lithography system and combining a real-time computer vision system according to an embodiment of the present disclosure.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리소그래피의 원리를 나타내는 도면이다.2 illustrates a principle of lithography according to an embodiment of the present disclosure.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 소정 패턴(117)을 가지는 변조된 광이 광경화성 유체(111)의 흐름과 동일 속도로 이동하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example in which modulated light having a predetermined pattern 117 moves at the same speed as the flow of the photocurable fluid 111 according to one embodiment of the present disclosure.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리소그래피 시스템 제어 프로그램의 유속 측정 화면을 캡처한 사진이다.4 is a photograph capturing a flow rate measurement screen of a lithography system control program according to an exemplary embodiment.

도 5의 (a)는 변조된 광을 이동시키지 아니한 경우에 형성된 마이크로구조물을 찍은 사진이다.5A is a photograph of a microstructure formed when the modulated light is not moved.

도 5의 (b)는 본 개시의 일 실시 예에 따른 변조된 광을 매 3ms마다 이동시키면서 33회 노출한 경우에 형성된 마이크로구조물을 찍은 사진이다. FIG. 5B is a photograph of a microstructure formed when the modulated light is exposed 33 times while moving the modulated light every 3 ms. Referring to FIG.

Claims (12)

광경화성 유체-상기 광경화성 유체는 제공되는 광에 따라 선택적으로 경화됨-가 흐르는 마이크로유체관; 및A microfluidic tube through which a photocurable fluid, said photocurable fluid is selectively cured according to the light provided; And 상기 광경화성 유체의 흐름에 따라 이동하는 광을 상기 마이크로유체관에 제공하는 광 투영 장치를 구비하되,A light projection device for providing the microfluidic pipe with light moving according to the flow of the photocurable fluid, 상기 광은 상기 광경화성 유체의 흐름과 동일한 속도로 이동하는 The light travels at the same speed as the flow of the photocurable fluid 리소그래피 시스템.Lithography system. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광 투영 장치는 시간에 따라 모양이 변경되는 변조된 광을 제공하는 리소그래피 시스템.The light projection device provides a lithographic system that provides modulated light whose shape changes with time. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광 투영 장치는 광원; 및The light projection device includes a light source; And 상기 광원에서 제공된 광을 변조하는 기능을 수행하는 공간 광 변조기를 구비하는 리소그래피 시스템. A lithographic system comprising a spatial light modulator that performs a function of modulating light provided by the light source. 삭제delete 제1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 광경화성 유체의 속도에 따라 상기 광의 이동 속도를 제어하는 제어부를 더 구비하는 리소그래피 시스템.And a control unit for controlling the speed of movement of the light according to the speed of the photocurable fluid. 제5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 제어부는 상기 광의 이동 속도가 상기 광경화성 유체의 상기 속도와 동일하도록 상기 광 투영 장치를 제어하는 리소그래피 시스템.And the control part controls the light projection device such that the moving speed of the light is equal to the speed of the photocurable fluid. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 마이크로유체관의 이미지에 대응하는 전기적인 이미지 신호를 출력하는 이미지 센서; 및An image sensor for outputting an electrical image signal corresponding to the image of the microfluidic pipe; And 상기 이미지 신호로부터 상기 광경화성 유체의 속도를 구하며, 구해진 상기 광경화성 유체의 속도에 따라 상기 변조된 광의 이동 속도를 제어하는 제어부를 더 구비하는 리소그래피 시스템.And a controller for obtaining a speed of the photocurable fluid from the image signal and controlling a speed of movement of the modulated light according to the obtained speed of the photocurable fluid. (a) 내부에 광경화성 유체가 흐르는 마이크로유체관을 제공하는 단계; 및 (a) providing a microfluidic tube through which the photocurable fluid flows; And (b) 광 투영 장치에 의하여 소정 패턴의 변조된 광을 상기 마이크로유체관에 제공하는 단계; 및 (b) providing the microfluidic tube with modulated light of a predetermined pattern by a light projection device; And (c) 상기 소정 패턴의 변조된 광을 상기 광경화성 유체의 흐름과 동일한 속도로 이동시켜서 상기 마이크로유체관에 제공하여 상기 광경화성 유체를 선택적으로 경화시키는 단계를 구비하는 리소그래피 방법.(c) moving the predetermined pattern of modulated light at the same speed as the flow of the photocurable fluid to provide to the microfluidic tube to selectively cure the photocurable fluid. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (c) 단계는 1회 이상 반복하여 수행되는 리소그래피 방법.The step (c) is performed repeatedly one or more times. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, (c) 단계는step (c) 상기 광경화성 유체의 속도를 구하는 단계; 및Obtaining a velocity of the photocurable fluid; And 구해진 상기 광경화성 유체의 속도에 따라 상기 변조된 광의 이동 속도를 제어하는 단계를 구비하는 리소그래피 방법.And controlling the speed of movement of the modulated light in accordance with the obtained speed of the photocurable fluid. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 변조된 광의 이동 속도가 상기 광경화성 유체의 속도와 동일하도록 제어하는 리소그래피 방법.Lithographic method of controlling the speed of movement of the modulated light to be equal to the speed of the photocurable fluid. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 광경화성 유체의 속도는 상기 마이크로유체관의 이미지에 대응하는 전기적인 이미지 신호로부터 구해지는 리소그래피 방법.The velocity of the photocurable fluid is obtained from an electrical image signal corresponding to the image of the microfluidic tube.
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