KR101878936B1 - 미세채널 제조용 크랙 형성방법 - Google Patents

미세채널 제조용 크랙 형성방법 Download PDF

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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은, 미세채널 제조용 크랙 형성방법에 관한 것으로서, 기판에 감광물질을 도포하고, 경화시켜 몰드블록을 형성하는 소프트 베이크(Soft bake) 단계; 상기 몰드블록 상에 상기 노치부와 대응되는 제1 노치패턴이 형성된 제1 포토마스크를 배치 후 빛을 조사하는 1차 노광 단계; 상기 1차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 1차 PEB(Post Exposure Bake) 단계; 상기 몰드블록을 1차 현상하여, 상기 몰드블록에 상기 크랙을 발생시키기 위한 노치부를 형성하는 단계; 상기 몰드블록 상에 상기 크랙이 전파되는 영역과 대응되는 전파영역패턴이 형성된 제2 포토마스트를 배치 후, 빛을 조사하는 2차 노광 단계; 상기 2차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 2차 PEB(Post Exposure Bake) 단계; 상기 몰드블록을 2차 현상하여, 상기 노치부로부터 상기 크랙이 발생 및 전파하며 형성되는 단계를 포함한다.

Description

미세채널 제조용 크랙 형성방법{Method for making crack of micro channel}
본 발명은 미세채널 제조용 크랙 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세채널을 제조하기 위하여 포토리소그래피 공정을 통해 인위적인 크랙을 형성 시, 크랙의 폭과 깊이 또는 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비를 제어할 수 있는 미세채널 제조용 크랙 형성방법에 관한 것이다.
최근 바이오 물질의 분석 및 분리를 위한 마이크로 및 나노 플루이딕스(fluidics)의 발달과 더불어 전통적인 포토리소그래피 외에 소프트 리소그래피(soft lithography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 등의 방식을 이용하여 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 매우 복잡하고 경제적이지 못할 뿐 아니라, 패턴 사이즈의 한계로 인하여 100 nm (1 nm = 10-9m)미만의 선폭 공정에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
상기 소프트 리소그래피 방식을 사용하는 경우, 연성의 폴리다이메틸실록세인(phlydimethylsiloxane: PDMS) 몰드와 기판을 자발적으로 균일 접촉시키고 모세관력을 이용하여 예비중합체를 몰드와 기판의 빈 공간으로 흘려보낸 후 경화시켜 패턴을 형성할 수 있다. 그러나 PDMS는 탄성체(elastomer)로서의 물성 부족으로 인하여 소프트 리소그래피 기술로도 나노 사이즈 채널을 형성하기 어려운 문제점이 있다.
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 안전성을 확보하기 어렵다. 또한, 고온에서 견디는 물질을 사용해야 하기 때문에 물질의 제한이 심하다. 나노임프린트 리소그래피 방식의 경우도 전자빔 리소그래피에 의해 만들어진 원형 패턴을 일회성으로 밖에는 사용할 수 없기 때문에 효율이 상당히 낮은 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제10-1581783호
본 발명은 미세채널을 제조하기 위하여 포토리소그래피 공정을 통해 인위적인 크랙을 형성 시, 크랙의 폭과 깊이 또는 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비를 제어할 수 있는 미세채널 제조용 크랙 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 미세채널이 형성된 블록을 제조하기 위해 상기 미세채널에 대응되는 크랙을 형성하는 방법에 있어서, 기판에 감광물질을 도포하고, 경화시켜 몰드블록을 형성하는 소프트 베이크(Soft bake) 단계; 상기 몰드블록 상에 상기 노치부와 대응되는 제1 노치패턴이 형성된 제1 포토마스크를 배치 후 빛을 조사하는 1차 노광 단계; 상기 1차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 1차 PEB(Post Exposure Bake) 단계; 상기 몰드블록을 1차 현상하여, 상기 몰드블록에 상기 크랙을 발생시키기 위한 노치부를 형성하는 단계; 상기 몰드블록 상에 상기 크랙이 전파되는 영역과 대응되는 전파영역패턴이 형성된 제2 포토마스트를 배치 후, 빛을 조사하는 2차 노광 단계; 상기 2차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 2차 PEB(Post Exposure Bake) 단계; 상기 몰드블록을 2차 현상하여, 상기 노치부로부터 상기 크랙이 발생 및 전파하며 형성되는 단계를 포함하며, 상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계 및 상기 2차 PEB 단계 중 어느 한 단계의 온도만 변화시켜 상기 크랙의 깊이, 폭 또는 상기 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)를 조절하는 미세채널 제조용 크랙 형성방법을 제공한다.
본 발명에 따른 미세채널 제조용 크랙 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 크랙을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정 중, 소프트 베이크 공정과 두 번의 PEB 공정의 중 어느 한 공정의 온도를 변화시킴으로써 노치로부터 전파하는 크랙의 폭과 깊이 또는 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비를 조절할 수 있다.
둘째, 실험을 통해 소프트 베이크 공정과 두 번의 PEB 공정의 중 어느 한 공정의 온도를 변화 시 크랙의 폭과 깊이의 변화, 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비의 변화에 대한 데이터베이스를 축적하여 다양한 조건의 크랙을 형성할 수 있다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 따라 크랙을 형성하기 위한 공정을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 따라 크랙을 형성하기 위한 과정이 도시된 개략도이다.
도 3 및 도 4는 소프트 베이크 단계의 온도 변화에 따른 크랙의 변화를 알아보기 위한 그래프 및 실시 사진이다.
도 5 및 도 6은 1차 PEB 단계의 온도 변화에 따른 크랙의 변화를 알아보기 위한 그래프 및 실시 사진이다.
도 7 및 도 8은 2차 PEB 단계의 온도 변화에 따른 크랙의 변화를 알아보기 위한 그래프 및 실시 사진이다.
도 9 및 도 10은 도 1에 따라 제작된 크랙이 형성된 몰드를 이용하여 미세채널이 제조되는 과정이 간략히 도시된 공정도이다.
먼저 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 포토리소그래피 공정을 통해 노치를 형성하고, 노치에 의해 미세채널을 제조하기 위한 크랙을 형성하는 방법에 관한 것이다. 여기서 크랙은 마이크로 크기 또는 나노 크기 중 어느 하나에만 속하는 것이 아니다. 따라서 크랙을 이용하여 형성되는 미세채널도 마이크로 채널 또는 나노 채널일 수 있다. 즉, 크랙의 깊이 및 폭의 크기가 나노 범위부터 마이크로 범위까지 포함되며, 실시자에 의해 다양하게 조절될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세채널 제조용 크랙 형성방법을 설명하면 다음과 같다. 상기 미세채널 제조용 크랙 형성방법은, 먼저 도 1에 도시된 바와 같이 감광물질 코팅단계(S105), 소프트 베이크(Soft bake) 단계(S110), 1차 노광 단계(S115), 1차 PEB(Post Exposure Bake) 단계(S120), 1차 현상 단계(S125), 2차 노광 단계(S130), 2차 PEB 단계(S135) 및 2차 현상 단계(S140)를 포함한다.
상기 감광물질 코팅단계는 기재(1)의 상면에 감광물질을 도포하여 코팅하면 몰드블록(110)이 형성된다. 상기 감광물질은 예를 들어 스핀 코터라는 장치에 의해 상기 기재(1)의 상면에 도포된다.
특히, 상기 스핀 코터(미도시)를 이용하여 상기 감광물질을 도포할 때 상기 스핀코터(미도시)의 RPM을 조절하면 상기 감광물질이 도포되는 높이를 조절할 수 있고 이에 따라 상기 몰드블록(110)의 높이를 조절할 수 있다.
상기 감광물질이 상기 스핀 코터에 의해 도포되는 것은 본 실시예에 한정되는 것일 뿐 다양한 방법으로 상기 감광물질이 상기 기재(1)의 상면에 도포될 수 있다.
상기 소프트 베이크(Soft bake) 단계는 예시적으로 상기 감광물질이 도포된 상기 기재(1)를 설정 온도 범위 내에서 구워내는 것으로, 상기 소프트 베이크에 의해 상기 감광물질의 접착력을 향상시킨다. 상기 소프트 베이크에 의하여 상기 감광물질이 상기 몰드블록(110)로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 소프트 베이크를 75℃ 내지 125℃의 온도 범위 내에서 실시한다.
상기 1차 노광 단계에서는 상기 몰드블록(110)에 빛 에너지를 조사한다. 상기 몰드블록(110) 상에 제1 포토마스크(130)를 배치 후, 상기 빛 에너지를 조사한다. 상기 제1 포토마스크(130)에는 상기 크랙(115)이 발생하도록 상기 몰드블록(110)에 형성되는 노치부(111)와 대응되는 제1 노치패턴(131)이 형성된다.
상기 제1 노치패턴(131)은 홀 형상(131b)과, 상기 홀 형상(131b) 일측에 노치형상(131a)을 포함한다. 상기 노치형상(131a)은 예시적으로 삼각형 형상으로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 홀 형상(131b)에 하나의 상기 노치형상(131a)이 형성된 것이 예시적으로 도시되었으나 필요에 따라 복수 개 형성될 수도 있다.
한편, 상기 제1 포토마스크(130)에는 상기 제1 노치패턴(131) 뿐 아니라 상기 크랙(115)의 전파를 종료하기 위한 종료부(113) 형성을 위한 종료패턴(133)도 형성된다.
상기 몰드블록(110) 상에 상기 제1 포토마스크(130)가 배치된 후, 상기 빛 에너지를 조사하면 상기 몰드블록(110)의 내부에 깊이 방향을 따라 크로스 링킹 밀도(Cross linking density)에 대한 그래디언트(gradient)를 형성한다.
본 실시예에서 상기 몰드블록(110)에 조사되는 빛은 자외선(UV)이며, 전파장 대역의 자외선을 조사한다. 상기 몰드블록(110)을 형성하는 상기 감광물질은 네거티브(negative) 감광물질이며, 예시적으로 SU-8이다.
따라서 상기 몰드블록(110)은 상기 제1 포토마스크(130)를 투과하여 빛이 조사되는 부분은 경화되고, 상기 제1 노치패턴(131) 및 상기 종료패턴(133)에 의해 빛이 투과되지 못한 부분은 경화되지 못한다.
상기 몰드블록(110)을 형성하는 상기 감광물질은 모노머(monomer)라는 단위체를 포함한다. 상기 감광물질에 자외선을 조사하면 상기 모노머가 상기 자외선이 조사되는 방향으로 집중된다. 상기 모노머가 집중되는 영역에는 상기 모노머들 사이에 공간이 줄어들면서 탄성의 성질을 갖게 되고, 상기 모노머가 집중되지 않는 영역에는 상기 모노머들 사이에 공간이 많아져 점탄성의 성질을 갖게 된다.
따라서 전술한 바와 같이 상기 몰드블록(110)에 깊이 방향을 따라 크로스 링킹 밀도에 대한 그래디언트를 형성시킴으로써, 상기 감광물질의 내부은 깊이 방향을 따라 갈수록 탄성 성질에서 점탄성 성질로 변화된다.
상기 1차 PEB(Post Exposure Bake) 단계는 상기 1차 노광 단계를 거친 상기 몰드블록(110)을 구워내는 것이다. 상기 1차 PEB 단계에서는 상기 몰드블록(110)을 설정 온도 범위 내에서 구워낸다. 본 실시예에서는 75℃ 내지 125℃ 의 온도 범위 내에서 상기 몰드블록(110)을 구워낸다.
상기 1차 현상 단계는 상기 1차 PEB 단계를 거친 상기 몰드블록(110)을 현상액 담궈 현상하는 것으로, 상기 몰드블록(110)을 상기 현상액에 담그면 상기 몰드블록(110) 중 상기 제1 노치패턴(131) 및 상기 종료패턴(133)에 의해 경화되지 않은 상기 감광물질이 상기 현상액에 녹아 제거된다.
상기 몰드블록(110)에는 상기 현상액에 녹아 제거된 부분에 상기 제1 노치패턴(131)과 상기 종료패턴(133)에 대응되는 노치부(111)와 종료부(113)가 형성된다. 상기 노치부(111)는 상기 노치형상(131a)에 대응되는 노치(111a) 및 상기 홀 형상(131b)에 대응되는 제1 홀(111b)이 형성된다. 상기 종료부(113)는 횡단면이 원형인 홀 형태로 형성된다.
크랙(115)은 상기 노치부(111)의 상기 노치(111a)로부터 전파되며 형성되는데, 상기 크랙(115)의 형성은 상기 노치(111a)의 각도에 영향을 받는다. 상기 크랙(115)은 상기 노치(111a)의 일면(미표기)과 상기 일면(미표기)에 이웃하는 상기 노치(111a)의 타면(미표기)이 이루는 각도가 90° 이상 150°미만이면 하나 형성된다.
반면, 상기 노치(111a)의 일면(미표기)과, 상기 일면(미표기)에 이웃하는 상기 노치(111a)의 타면(미표기)이 이루는 각도가 0°이상 90°미만이면 두 개 이상 형성되며, 상기 노치(111a)의 각도가 150°이상이면 형성되지 않는다.
또한, 상기 노치(111a)는 너비와 높이를 가지는 삼각형 형상으로 형성되며, 상기 너비 길이와 상기 높이 길이의 사이의 상대비를 이용하여 상기 크랙(115)의 발생 개수를 조절한다.
상기 2차 노광 단계는 상기 1차 현상 단계를 거친 상기 몰드블록(110)에 한 번 더 빛을 조사하는 것으로, 이때 상기 몰드블록(110) 상에 제2 포토마스크를 구비 후 빛을 조사한다. 한편, 상기 제2 포토마스크에는 상기 크랙(115)의 전파가 허용되는 영역과 대응되는 영역의 전파영역패턴이 형성되어 있다.
상기 2차 노광 단계에서 조사되는 자외선은 상기 전파영역패턴이 형성되지 않은 영역으로만 빛이 투과하여 상기 몰드블록(110)에 조사된다. 따라서 상기 몰드블록(110)은 상기 크랙(115)의 전파가 허용되는 영역을 제외한 나머지 영역이 더 경화되면서 상기 몰드블록(110)의 깊이 방향에 따른 크로스 링킹 밀도에 대한 그래디언트가 사라지게 된다. 이에 따라 상기 크랙(115)이 전파되며 형성될 때 상기 전파영역패턴에 대응되지 않은 영역으로는 상기 크랙(115)이 형성되지 않는다.
상기 2차 PEB 단계에서는 상기 2차 노광 단계를 거치 상기 몰드블록(110)을 한 번 더 구워낸다. 이때에도 상기 몰드블록(110)은 설정 온도 범위 내에서 구워지며, 상기 설정 온도 범위는 전술한 상기 소프트 베이크 단계 및 상기 1차 PEB 단계와 마찬가지로 75℃ 내지 125℃ 이다.
상기 2차 노관 단계를 거친 상기 몰드블록(110)은 상기 2차 현상 단계에서 현상액에 담궈진다. 이때, 상기 몰드블록(110)에서는 상기 전파영역패턴(141)에 대응되는 영역은 팽윤되면서 상기 노치부(111)의 상기 노치(111a)로부터 상기 크랙(115)이 발생하여 전파되고, 상기 전파영역패턴(141)과 대응되는 영역으로만 상기 크랙(115)의 전파가 진행된다. 이는 상기 몰드블록(110)의 깊이 방향을 따라 발생된 크로스 링킹 밀도에 대한 그래디언트에 의한 것이다.
전술한 바와 같이 상기 크로스 링킹 밀도 대한 그래디언트가 형성된 부분은 상기 몰드블록(110)의 깊이 방향을 따라 탄성 성질에서 점탄성 성질로 변화되는데, 현상액에 의해 점탄성 영역이 팽윤하게 되면 탄성층에 인장응력이 가해지게 된다. 상기 인장응력은 특정방향으로 불질을 잡아당기는 것과 같은 이방성 인장응력이 아닌, 압력과 같이 모든 방향에 등방성으로 작용되는 인장응력이다. 따라서 상기 노치(111a)로부터 발생되는 상기 크랙(115)이 실시자가 의도하는 방향으로만 진행할 수 있는 것이다.
한편, 상기 크랙(115)의 깊이와 폭 및 깊이에 대한 폭의 종횡비는 상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계 및 상기 2차 PEB 단계 중 어느 한 단계에서의 온도를 변화시켜 조절할 수 있다. 단, 상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계 및 상기 2차 PEB 단계 중 어느 한 단계에서의 온도를 변화시킬 때 나머지 단계에서의 온도는 상기 어느 한 단계에서 변화된 온도와 다른 온도 조건이되, 동일한 온도 조건을 유지하도록 한다.
도 3 내지 도 8은 상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계, 상기 2차 PEB 단계의 온도를 변화시킬 때 상기 크랙(115)의 깊이와 폭 및 깊이에 대한 폭의 종횡비의 변화를 알아보기 위한 실험 후 그래프 및 사진이 도시된 것이다.
먼저, 도 3 및 도 4는 상기 소프트 베이크 단계에서 온도를 변화시켰을 때로, 실험 조건은 상기 소프트 베이크 시 온도를 75℃ 내지 125℃ 범위 내에서 10℃ 간격으로 증가시킨 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하는 바와 같이 상기 소프트 베이크 시 온도를 증가시킬 때마다 상기 크랙(115)의 깊이(Depth)도 증가한다. 특히, 75℃ 에서 105℃ 까지 증가시킬 때 상기 크랙(115)의 깊이는 급격이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 온도가 증가할 때 상기 크랙(115)의 폭(Width)도 증가하는 추세를 보이는데 특히 75℃에서 90℃ 로 증가할 때 상기 크랙(115)의 폭이 급격이 증가한 반면, 115℃에서 125℃ 로 증가할 때는 상기 크랙(115)의 폭이 오히려 감소한 것을 확인할 수 있다.
한편, 상기 크랙(115)의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)는 전반적으로 감소 추세인 것으로 확인할 수 있다. 상기 소프트 베이크 시 온도를 75℃에서 85℃로 증가시킬 때 상기 종횡비가 증가하였고, 상기 소프트 베이스 시 온도를 85℃에서 95℃로 증가시킬 때 상기 종횡비가 감소하였으며 상기 소프트 베이크 시 온도를 95℃에서 105℃로 증가시킬 때 상기 종횡비가 다시 증가하였으나, 상기 소프트 베이크 시 온도를 105℃ 이후 계속 증가시킬 때마다 상기 종횡비가 감소하는 추세인 것을 확인할 수 있다.
도 5 및 도 6은 상기 1차 PEB 단계에서 온도를 변화시켰을 때로, 실험 조건은 상기 1차 PEB 시 온도를 75℃ 내지 125℃ 범위 내에서 10℃ 간격으로 증가시킨 것이다.
도 5(a)와 도 6을 참조하여 보면 육안으로는 상기 1차 PEB 시 온도를 증가시킬 때 마다 상기 크랙(115)의 깊이와 폭이 감소하는 것으로 확인된다.
보다 명확하게는 도 5(b)의 그래프를 참조하는 바와 같이, 상기 1차 PEB 시 온도를 증가시킬 때마다 상기 크랙(115)의 깊이(Depth)와 폭(Width)은 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 도 5(c)의 그래프를 참조하는 바와 같이, 상기 크랙(115)의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)는 상기 1차 PEB 시 온도를 증가시킬 때 마다 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8은 상기 2차 PEB 단계에서 온도를 변화시켰을 때로, 실험 조건은 상기 2차 PEB 시 온도를 75℃ 내지 125℃ 범위 내에서 10℃ 간격으로 증가시킨 것이다.
도 7(a)와 도 8을 참조하는 바와 같이 상기 2차 PEB 시 온도가 증가하여도 육안으로는 상기 크랙(115)의 깊이와 폭에 큰 변화가 없는 것으로 확인된다.
보다 명확하게 살펴보면, 도 7(b)의 그래프를 참조하는 바와 같이 상기 2차 PEB 시 온도가 75℃, 95℃ 및 105℃ 일 때 상기 크랙(115)의 폭(Width)이 가장 큰 것으로 확인되며, 상기 2차 PEB 시 온도가 75℃ 내지 105℃ 까지 증가할때까지만 상기 크랙(115)의 깊이(Depth)가 증가하는 것으로 확인된다.
한편, 도 7(c)의 그래프를 참조하는 바와 같이 상기 크랙(115)의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)는 상기 2차 PEB 시 온도가 증가할수록 감소하는 것으로 확인된다.
전술한 바와 같이 상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계 및 상기 2차 PEB 단계 각각의 온도 변화에 따른 상기 크랙(115)의 깊이와 폭의 변화, 상기 크랙(115)의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)의 변화를 실험을 통해 확인하여 상기 크랙(115)을 형성하는 과정에서 최적의 온도 조건을 채택하여 깊이가 깊으면서 깊이에 대한 폭의 종횡비가 큰 크랙(115)을 형성할 수 있다.
도 9 및 도 10은 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따라 크랙(115)을 이용하여 미세채널을 제조하는 과정이 도시된 것이다. 도 9에는 상기 몰드블록(110)에 상기 크랙(115)이 형성되는 과정이 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 몰드블록(110)에 형성된 상기 크랙(115)을 이용하여 미세채널을 제조하는 과정은 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10을 참조하는 바와 같이, 상기 크랙(115)이 형성된 상기 몰드블록(110)에 에폭시(epoxy)를 도포한다. 상기 몰드블록(110)에 상기 에폭시를 도포하면, 상기 노치(111a)가 형성된 상기 노치부(111)와 상기 종료부(113) 및 상기 크랙(115)에 에폭시가 채워진다.
상기 에폭시는 빛에 의해 경화되는 수지이므로, 빛을 조사하여 상기 에폭시를 경화시킨다. 상기 에폭시는 상기 몰드블록(110)의 상면 및 측면들에도 설정 두께만큼 고루 도포된다. 따라서 상기 에폭시가 경화된 후 상기 몰드블록(110)을 제거하면 상기 몰드블록(110)의 형상과 대응되는 미세채널용 거푸집(210)이 제작된다.
상기 미세채널용 거푸집(210)에는 상기 노치부(111) 및 상기 종료부(113)와 대응되는 제1 양각돌기(211) 및 제2 양각돌기(213)가 형성된다. 상기 제1 양각돌기(211)에는 상기 노치(111a)와 대응되는 노치돌기(211a)가 형성된다. 그리고 상기 크랙(115)과 대응되는 균열돌기(215)가 형성된다. 상기 균열돌기(215)는 상기 몰드블록(110)에 형성된 상기 크랙(115)의 깊이와 폭에 따라 높이와 폭이 달라진다.
상기 미세채널용 거푸집(210)에는 수지를 공급하여 미세채널이 형성된 블록을 제조할 수 있다. 상기 미세채널용 거푸집(210)에 공급되는 수지는 예시적으로 PDMS(polydimethylsiloxane: 폴리다이메틸실록세인)이다. 상기 거푸집(210)에 상기 수지를 공급하면 상기 제1 양각돌기(211), 상기 제2 양각돌기(213) 및 상기 균열돌기(215)가 상기 수지에 잠긴다.
상기 미세채널용 거푸집(210)에 채워진 수지를 경화시키고, 상기 미세채널용 거푸집(210)으로부터 분리시키면 상기 미세채널(315)이 형성된 상기 블록(310)이 제조된다. 상기 블록(310)에는 상기 제1 양각돌기(211)에 대응되는 제1 마이크로 스페이스(311)가 형성되고, 상기 제2 양각돌기(213)에 대응되는 제2 마이크로 스페이스(313)가 형성된다. 상기 미세채널(315)은 상기 균열돌기(215)에 의해 형성된다.
특히, 상기 미세채널용 거푸집(210)은 재활용이 가능하기 때문에 상기 미세채널이 형성된 블록을 대량 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 몰드블록 111: 노치부
111a: 노치 111b: 제1 홀
113: 종료부 130: 제1 포토마스크
131: 노치패턴 131a: 노치형상
131b: 홀 형상 133: 종료패턴
140: 제2 포토마스크 141: 전파영역패턴
210: 미세채널용 거푸집 211: 제1 양각돌기
213: 제2 양각돌기 215: 균열돌기
310: 블록 311: 제1 마이크로 스페이스
313: 제2 마이크로 스페이스 315: 미세채널

Claims (15)

  1. 미세채널이 형성된 블록을 제조하기 위해 상기 미세채널에 대응되는 크랙을 형성하는 방법에 있어서,
    기판에 감광물질을 도포하고, 경화시켜 몰드블록을 형성하는 소프트 베이크(Soft bake) 단계;
    상기 몰드블록 상에 상기 크랙을 진행시키기 위한 노치부와 대응되는 제1 노치패턴이 형성된 제1 포토마스크를 배치 후 빛을 조사하는 1차 노광 단계;
    상기 1차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 1차 PEB(Post Exposure Bake) 단계;
    상기 몰드블록을 1차 현상하여, 상기 몰드블록에 상기 크랙을 발생시키기 위한 노치부를 형성하는 단계;
    상기 몰드블록 상에 상기 크랙이 전파되는 영역과 대응되는 전파영역패턴이 형성된 제2 포토마스트를 배치 후, 빛을 조사하는 2차 노광 단계;
    상기 2차 노광된 상기 몰드블록을 가열 건조시키는 2차 PEB(Post Exposure Bake) 단계;
    상기 몰드블록을 2차 현상하여, 상기 노치부로부터 상기 크랙이 발생 및 전파하며 형성되는 단계를 포함하며,
    상기 감광물질은 빛에 의해 경화되는 네거티브 감광물질이고,
    상기 1차 PEB 단계 또는 상기 2차 PEB 단계의 온도를 변화시켜 상기 크랙의 깊이, 폭 또는 상기 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비(Aspect ratio)를 조절하되,
    상기 크랙의 폭과 깊이를 감소시키기 위해서는, 상기 1차 PEB 단계에서 상기 몰드블록으로 가해지는 온도를 증가시키며,
    상기 크랙의 깊이에 대한 폭의 종횡비를 증가시키기 위해서는, 상기 1차 PEB 단계에서 상기 몰드블록으로 가해지는 온도가 증가시키거나, 상기 2차 PEB 단계에서 상기 몰드블록으로 가해지는 온도를 감소시키는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소프트 베이크 단계, 상기 1차 PEB 단계 및 상기 2차 PEB 단계에서 가해지는 온도는 75℃ 내지 125℃ 의 범위인 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 노광 단계에서는,
    상기 빛이 상기 제1 노치패턴을 투과하여 상기 몰드블록으로 조사되는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 노광 단계에서는,
    상기 빛이 상기 전파영역패턴을 제외한 나머지 부분으로 투과하여 상기 몰드블록에 조사되는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 네거티브 감광물질은 SU-8 폴리머를 포함하는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 크랙이 전파하는 속도는 상기 1차 노광 단계에서 조사되는 빛 에너지의 양으로 조절되는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 크랙이 전파되는 길이는 상기 1차 노광 단계에서 조사되는 빛 에너지의 양 또는 상기 크랙이 발생 및 전파하여 형성되는 단계에서 현상하는 시간으로 조절하는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 노치부는,
    횡단면이 원형인 홀과 상기 홀의 일측에 하나 이상 형성된 각형 구조인 노치를 포함하며,
    상기 크랙이 발생 및 전파하며 형성되는 단계에서는 상기 노치로부터 상기 크랙이 발생되는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 노치는 삼각형 형상으로 형성되며,
    상기 크랙은 상기 노치의 일면과 상기 일면에 이웃하는 상기 노치의 타면이 이루는 각도가 90°이상 150°미만이면 하나 형성되는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 노치는 삼각형 형상으로 형성되며,
    상기 크랙은,
    상기 노치의 일면과, 상기 일면에 이웃하는 상기 노치의 타면이 이루는 각도가 0°이상 90°미만이면 두 개 이상 형성되며, 상기 노치의 각도가 150°이상이면 형성되지 않는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 노치는 너비와 높이를 가지는 삼각형 형상으로 형성되며,
    상기 너비 길이와 상기 높이 길이의 사이의 상대비를 이용하여 상기 크랙의 발생 개수를 조절하는 미세채널 제조용 크랙 형성방법.
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