KR101215464B1 - 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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강성훈
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Abstract

본 발명은 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법은 크리닝되어 있는 기판의 표면에 이형층을 형성하고, 이형층의 표면에 포토레지스트층을 형성한 후 포토리소그래피에 의하여 포토레지스트층에 마이크로미터의 크기를 갖는 복수의 여과구멍들을 패터닝한다. 기판으로부터 포토레지스트층을 분리하여 포토레지스트 멤브레인을 얻고, 포토레지스트 멤브레인의 표면에 폴리머 박막을 형성한다. 본 발명의 마이크로 멤브레인 필터는 포토레지스트 멤브레인의 표면에 폴리머 박막으로 파릴렌 박막이 형성되어 있다. 본 발명에 의하면, 포토레지스트 멤브레인의 표면에 절연성, 방수성, 내식성 및 내화학성이 우수한 폴리머 박막을 형성하여 기능을 향상시킬 수 있다. 또한, 포토레지스트 멤브레인이 이형층에 의하여 기판으로부터 원활하게 이형되어 이형 불량이 방지되므로, 생산성을 향상시키고, 생산비를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법{MICRO-MEMBRANE FILTER AND METHOD MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 마이크로 멤브레인 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토리소그래피(Photolithography)에 의하여 얻은 포토레지스트 멤브레인(Photoresist membrane)의 표면에 폴리머 박막(Polymer thin film)이 형성되어 있는 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마이크로 멤브레인 필터는 마이크로미터(Micrometer) 크기의 여과구멍들에 의하여 입자, 세포 등의 표적(Target)을 여과하는 데 사용되고 있다. 마이크로 멤브레인 필터는 금속, 폴리머(Polymer), 섬유 등 용도에 따라 다양한 소재로 제조되고 있다. 금속 및 폴리머를 소재로 하는 마이크로 멤브레인 필터는 멤스(MEMS, Micro-electro mechanical systems; 미세전기기계시스템) 기술을 이용하여 제조하고 있다.
마이크로 멤브레인 필터의 일례로 미국 특허출원공개 제2007/0025883호에 유체로부터 세포를 여과하기 위한 파릴렌 멤브레인 필터(Parylene membrane filter)가 개시되어 있다. 파릴렌 멤브레인 필터는 챔버(Chamber) 내에 설치되어 있으며, 세포, 예를 들어 암세포(Cancer cell)가 통과되지 못하도록 형성되어 있는 복수의 여과구멍들을 구비하고 있다.
상기한 바와 같은 종래의 파릴렌 멤브레인 필터는 6~12㎛ 크기의 구멍들이 4~45%의 개방면적계수(Opening area factor)를 이루도록 형성되어야 하기 때문에 제조하기 매우 어려운 문제가 있다. 특히, 마이크로 멤브레인 필터가 포토리소그래피 또는 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography)에 의하여 제조되는 경우, 멤브레인 필터를 기판(Substrate)으로부터 이형시키기 어렵고, 이형 불량이 많이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 마이크로 멤브레인 필터의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 포토레지스트 멤브레인의 표면에 폴리머 박막이 형성되어 있는 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 포토레지스트 멤브레인을 기판으로부터 원활하게 이형하여 이형 불량을 방지할 수 있는 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 새로운 마이크로 멤브레인의 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법은, 크리닝되어 있는 기판의 표면에 이형층을 형성하는 단계와; 이형층의 표면에 포토레지스트층을 형성한 후 포토리소그래피에 의하여 포토레지스트층에 마이크로미터의 크기를 갖는 복수의 여과구멍들을 패터닝하는 단계와; 기판으로부터 포토레지스트층을 분리하여 포토레지스트 멤브레인을 얻는 단계와; 포토레지스트 멤브레인의 표면에 폴리머 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 마이크로 멤브레인 필터는, 마이크로미터 크기를 갖는 복수의 여과구멍들이 형성되어 있는 포토레지스트 멤브레인과; 포토레지스트 멤브레인의 표면에 형성되어 있는 폴리머 박막을 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법은, 포토레지스트 멤브레인의 표면에 절연성, 방수성, 내식성 및 내화학성이 우수한 폴리머 박막을 형성하여 기능을 향상시킬 수 있다. 또한, 포토레지스트 멤브레인이 이형층에 의하여 기판으로부터 원활하게 이형되어 이형 불량이 방지되므로, 생산성을 향상시키고, 생산비를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법에서 기판에 이형층이 형성되어 있는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법에서 이형층에 포토레지스트층이 형성되어 있는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법에서 포토리소그래피를 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법에서 기판으로부터 마이크로 멤브레인 필터를 이형시킨 구성을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터(10)는 포토레지스트 멤브레인(20)과 포토레지스트 멤브레인(20)의 표면에 형성되어 있는 폴리머 박막(Polymer thin film: 30)으로 구성되어 있다. 마이크로미터의 크기를 갖는 복수의 여과구멍(22)들이 포토레지스트 멤브레인(20)에 형성되어 있다.
폴리머 박막(30)은 파릴렌(Parylene)의 코팅(Coating)에 의한 파릴렌 박막(Parylene thin film: 32)으로 구성되어 있다. 포토레지스트 멤브레인(20)은 절연성, 방수성, 내식성 및 내화학성 등이 취약하여 그 자체를 필터로 사용하기 부적합할 수 있다. 파릴렌 박막(32)은 우수한 절연성, 방수성, 내식성 및 내화학성에 의하여 포토레지스트 멤브레인(20)을 보호하여 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터(10)의 기능을 유지시킨다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터(10)를 제조하기 위한 기판(100)의 표면을 아세톤(Acetone), 이소프로판올(Isopropanol)에 의하여 크리닝(Cleaning)하여 불순물을 제거한다. 기판(100)은 웨이퍼(Wafer), 스테인리스스틸(Stainless steel), 글래스(Glass) 등으로 구성될 수 있다.
다음으로, 기판(100)의 표면에 이형층(Release layer: 110)을 형성한다. 이형층(110)은 폴리머, 예를 들면 무정형 불화고분자(Amorphous fluoro polymer), 불화 올리고머의 스핀코팅(Spin coating)에 의하여 형성할 수 있다.
포토레지스트(Photoresist)의 점착성을 향상시키기 위하여 기판(100)의 표면에 예를 들면 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyldisilazane, HMDS)을 코팅하여 기판(100)의 표면을 소수성으로 처리하는 것이 일반적이다. 본 발명에 따른 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법은 이형층(110)의 형성에 의하여 기판(100)으로부터 포토레지스트를 쉽게 분리할 수 있으므로, 포토레지스트 자체를 마이크로 멤브레인 필터(10)로 사용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이형층(110)의 표면에 포토레지스트층(Photoresist layer: 120)을 형성한다. 포토레지스트층(120)은 스핀코팅, 롤러코팅(Roller coating), 스크린 프린팅(Screen printing), 분사(Dispensing) 등 여러 가지 방법에 의하여 균일한 두께로 코팅될 수 있다.
도 4를 참조하면, 포토레지스트층(120)의 코팅 후, 포토레지스트층(120)을 포토리소그래피(Photolithography)에 의하여 마이크로미터 크기를 갖는 복수의 여과구멍(122)들을 형성한다. 포토레지스트층(120)은 마스크(Mask: 130)의 윈도우(Window: 132)를 통과하는 빛에 의하여 감광된다. 감광되어 있는 포토레지스트층(120)의 현상에 의하여 복수의 여과구멍(122)들이 패터닝(Patterning)되어 있는 포토레지스트 멤브레인(20)이 형성된다. 도 4에 포토리소그래피는 포지티브 포토레지스트(Positive photoresist)에 의하여 실시하는 것이 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 포토리소그래피는 네가티브 포토레지스트(Negative photoresist)에 의하여 실시할 수도 있다. 한편, 포토레지스트층(120)의 현상 후 잔류하는 감광액 찌꺼기(Scum)를 제거하기 위하여 디스컴(Descum)을 추가로 실시할 수 있다.
도 5를 참조하면, 포토레지스트층(120)의 현상 후, 여과구멍(122)들이 형성되어 있는 포토레지스트층(120)을 기판(100)의 표면으로부터 이형시켜 포토레지스트 멤브레인(20)을 얻는다. 포토레지스트 멤브레인(20)은 이형층(110)에 의하여 기판(100)으로부터 원활하게 분리할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 포토레지스트 멤브레인(20)의 포면에 폴리머 박막(30)으로 파릴렌 박막(32)을 형성한다. 파릴렌 박막(32)은 화학증착법(Chemical vapor deposition, CVD)에 의하여 형성한다. 파릴렌 다이머(Parylene dimer)를 CVD 장비(CVD equipment)의 증발기에 분말 형태로 투입한 후, 약 150℃로 가열하면 다이머가 승화된다. 승화된 다이머는 약 700℃의 열분해실에서 모노머(Monomer)로 변환된다. 변환된 모노머는 체임버(Chamber) 안에서 포토레지스트 멤브레인(20)의 표면에 증착된다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 마이크로 멤브레인 필터 20: 포토레지스트 멤브레인
22: 여과구멍 30: 폴리머 박막
32: 파릴렌 박막 100: 기판
110: 이형층 120: 포토레지스트층

Claims (5)

  1. 크리닝되어 있는 기판의 표면에 이형층을 형성하는 단계와;
    상기 이형층의 표면에 포토레지스트층을 형성한 후 포토리소그래피에 의하여 상기 포토레지스트층에 마이크로미터의 크기를 갖는 복수의 여과구멍들을 패터닝하는 단계와;
    상기 기판으로부터 상기 포토레지스트층을 분리하여 포토레지스트 멤브레인을 얻는 단계와;
    상기 포토레지스트 멤브레인의 표면에 폴리머 박막을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이형층은 폴리머로 이루어지고, 상기 폴리머 박막은 파릴렌 박막으로 이루어지는 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 여과구멍들을 패터닝한 후 감광액 찌꺼기를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 마이크로 멤브레인 필터의 제조방법.
  4. 마이크로미터 크기를 갖는 복수의 여과구멍들이 형성되어 있는 포토레지스트 멤브레인과;
    상기 포토레지스트 멤브레인의 표면에 형성되어 있는 폴리머 박막을 포함하는 마이크로 멤브레인 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리머 박막은 파릴렌 박막으로 이루어지는 마이크로 멤브레인 필터.
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