KR101880077B1 - Embedded meta-structure manufacturing method - Google Patents

Embedded meta-structure manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
KR101880077B1
KR101880077B1 KR1020160157388A KR20160157388A KR101880077B1 KR 101880077 B1 KR101880077 B1 KR 101880077B1 KR 1020160157388 A KR1020160157388 A KR 1020160157388A KR 20160157388 A KR20160157388 A KR 20160157388A KR 101880077 B1 KR101880077 B1 KR 101880077B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
meta
workpiece
virtual
region
structure region
Prior art date
Application number
KR1020160157388A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180058888A (en
Inventor
최지연
강보영
정준호
Original Assignee
한국기계연구원
재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원, 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020160157388A priority Critical patent/KR101880077B1/en
Publication of KR20180058888A publication Critical patent/KR20180058888A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101880077B1 publication Critical patent/KR101880077B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/024Electroplating of selected surface areas using locally applied electromagnetic radiation, e.g. lasers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0254Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing
    • C23C16/0263Irradiation with laser or particle beam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것으로서, 물성 변화단계와, 에칭단계와, 코팅단계를 포함한다. 물성 변화단계는 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 단계이다. 에칭단계는 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 단계이다. 코팅단계는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 단계이다. 상기 물성변화단계, 에칭단계 및 코팅단계에 의해 가상의 메타 구조체 영역은 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a built-in meta-structure capable of manufacturing an artificial structure whose electromagnetic characteristics are artificially adjusted so that it is not exposed to the outside, and includes a property changing step, an etching step, and a coating step. The physical property changing step is a step of changing physical properties of a virtual meta-structure region by moving a laser beam along a virtual meta-structure region having a predetermined pattern inside a workpiece made of a transparent material. The etching step is a step of selectively removing a part of the workpiece corresponding to the virtual meta-structure region by injecting an etchant into the virtual meta-structure region. The coating step is a step of coating the metal thin film layer on the inner wall surface of the microchannel formed by selectively removing a part of the workpiece. The virtual meta-structure region is converted into a meta-structure within the workpiece by the physical property changing step, the etching step, and the coating step, and the meta structure is not exposed to the outside.

Description

내장형 메타 구조체 제조방법{Embedded meta-structure manufacturing method}[0001] Embedded meta-structure manufacturing method [0002]

본 발명은 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a built-in meta-structure, and more particularly, to a method of manufacturing a built-in meta-structure capable of manufacturing an artificial structure having an electromagnetic property that is not artificially adjusted.

메타 구조체는 플라스틱 또는 금속 등과 같은 일반적인 물질로부터 형성되어 복합적이고 반복적인 패턴을 갖는 구조체로서, 패턴의 모양, 기하학적 구조, 크기, 방향 그리고 배열과 같은 메타 구조체의 특성에 따라 일반적인 물질이 가진 내재적 특성을 뛰어넘는 물성을 가지게 된다.A meta-structure is a structure having a complex and repetitive pattern formed from a general material such as plastic or metal. The meta-structure is an inherent property of a general material depending on the characteristics of the meta-structure such as pattern shape, geometry, size, It has a physical property that goes beyond.

메타 구조체는 특히, 전파특성 (Scattering Parameter), 굴절율(Refractive Index), 유전율(Permittivity), 투자율(Permeability) 등의 광 특성을 임의로 제어할 수 있기 때문에 생물물리학(biophysics), 의료(medical), 분광학(spectroscopy), 이미징(imaging) 및 보안(security) 등 이를 응용할 수 있는 다양한 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다.The meta-structure can be used to control optical properties such as scattering parameter, refractive index, permittivity, and permeability, and thus can be used for biophysics, medical, spectroscopy, researches have been actively conducted in various fields such as spectroscopy, imaging, and security.

이러한 메타 구조체를 제조하는 방법으로, 피가공체 상에 감광 성질이 있는 포토레지스트(Photoresist)를 얇게 바른 후, 원하는 마스크 패턴을 올려놓고 빛을 가해 사진을 찍는 것과 같은 방법으로 패턴을 형성하는 포토 리소그래피 방법, 전자빔에 의해 패턴이 형성된 스탬프를 피가공체의 표면에 찍어서 해당 패턴을 반복적으로 복사해나가는 나노 임프린트 방법 등이 이용된다.As a method for producing such a meta structure, a photoresist having a photosensitive property is thinly applied on a workpiece, a desired mask pattern is placed on the workpiece, and a photolithography A nanoimprint method in which a stamp on which a pattern is formed by an electron beam is photographed on the surface of a workpiece and the pattern is repeatedly copied is used.

그러나 이와 같은 종래의 메타 구조체 제조방법들은 모두 피가공체의 표면에 메타 구조체가 형성되어 외부로 노출되어 있기 때문에, 메타 구조체가 외력에 의해 쉽게 손상될 수 있었고, 부식에 취약하였다. 또한, 메타 구조체가 손상되면 메타 구조체의 크기(통상, 나노 단위)가 매우 작은 관계로, 손상된 부분을 재건하기 어렵다. 따라서, 외부환경로부터 보호될 수 있는 메타 구조체가 요구되어 왔다.However, since all of the conventional methods for manufacturing a meta structure have a meta structure formed on the surface of a workpiece and exposed to the outside, the meta structure is easily damaged by an external force and is vulnerable to corrosion. Also, if the meta structure is damaged, the size of the meta structure (usually, nano unit) is very small and it is difficult to reconstruct the damaged part. Therefore, a meta structure that can be protected from the external environment has been required.

대한민국 등록특허공보 제10-1472682호(2014.12.15. 등록 공고, 발명의 명칭 : 메타물질 제조 방법, 이에 의해 제조된 메타물질 구조 필름 및 이를 이용한 광학 이미징 시스템)Korean Patent Registration No. 10-1472682, entitled "Metamaterials Fabrication Method, Metamaterial Structure Film Produced Therefrom and Optical Imaging System Using the Same", filed on December 15, 2014,

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부환경으로부터 보호될 수 있고, 쉽고 간단하게 실시할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a built-in meta-structure which can be protected from the external environment and can be easily and simply performed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 물성 변화단계; 상기 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 에칭단계; 및 상기 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 코팅단계;를 포함하고, 상기 물성변화단계, 상기 에칭단계 및 상기 코팅단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a built-in meta-structure, comprising: moving a laser beam along a virtual meta-structure area having a predetermined pattern inside a workpiece made of a transparent material, A physical property changing step of changing physical properties; An etching step of injecting an etchant into the virtual meta-structure area to selectively remove a part of the work piece corresponding to the virtual meta-structure area; And a coating step of coating a metal thin film layer on an inner wall surface of a microchannel formed by selectively removing a part of the workpiece, wherein the physical property changing step, the etching step, Region is converted into a meta-structure within the workpiece, and the meta-structure is not exposed to the outside.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 비정질의 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성이 변화되며, 상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 물성이 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거될 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the material to be processed is an amorphous material, and physical properties of the virtual meta-structure region are changed by the laser beam in the physical property changing step, Only a part of the workpiece whose physical properties are changed by the etching liquid can be selectively removed.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 일측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 공급되는 입구영역과, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 타측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 배출되는 출구영역의 물성을 변화시키는 입출구 물성 변화단계;를 더 포함하고, 상기 에칭단계에서, 상기 입구영역에 주입된 에칭액이 상기 가상의 메타 구조체 영역을 경유하여 상기 출구영역으로 배출되면서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거될 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the virtual meta-structure region is connected to the outside, and the inlet region is supplied with the etchant, and the other side of the virtual meta- Wherein the etchant injected into the inlet region is discharged into the outlet region via the virtual meta-structure region, and wherein the outlet port region is formed in the outlet region, A portion of the workpiece corresponding to the meta-structure region can be selectively removed.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 금속이온을 함유한 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 다수의 금속이온이 상기 레이저빔에 의해 금속원자로 환원되며, 상기 에칭단계에서, 상기 금속원자 중 상기 미소채널의 내벽면에 존재하는 금속원자를 제외한 나머지 금속원자는 제거되고, 상기 코팅단계에서, 상기 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속원자에 의해 상기 금속박막층과 상기 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아질 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the material to be processed is a material containing metal ions, and in the physical property changing step, a plurality of metal ions existing in the imaginary meta- Wherein in the etching step, metal atoms other than metal atoms existing on the inner wall surface of the microchannel among the metal atoms are removed, and in the coating step, the metal atoms remaining on the inner wall surface of the microchannel are removed The mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel can be increased.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 결정질의 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 재질이 결정질에서 비정질로 변화되며, 상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 비정질로 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거될 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the material to be processed is a crystalline material, and the material of the imaginary meta-structure region is changed from crystalline to amorphous by the laser beam in the property changing step, Only a part of the workpiece which has been changed to amorphous by the etching liquid can be selectively removed.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 물성 변화단계는, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the physical property changing step may be performed with a femtosecond laser beam having a laser pulse width in a femtosecond range.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체를 마련하는 준비단계; 및 상기 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 금속이온을 금속원자로 환원시키고, 환원된 금속원자가 상기 가상의 메타 구조체 영역을 따라 배열되는 환원단계;를 포함하고, 상기 준비단계 및 상기 환원단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a built-in meta-structure, including: preparing a workpiece made of a transparent material containing metal ions; And moving a laser beam along a virtual meta-structure region having a predetermined pattern in the workpiece to reduce metal ions present in the virtual meta-structure region to metal atoms, and reducing metal atoms in the virtual meta- Wherein the virtual meta-structure region is converted into a meta-structure in the inside of the member to be processed by the preparing step and the reducing step, and that the meta-structure is not exposed to the outside .

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는, 금속이온이 소정 비율로 함유되어 광 구조화(photo-structurable)가 가능한 특수 유리일 수 있다.In the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention, the material to be processed may be a special glass that contains metal ions at a predetermined ratio and is photo-structurable.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 레이저빔은, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔일 수 있다.In the built-in meta-structure manufacturing method of the present invention, the laser beam may be a femtosecond laser beam having a laser pulse width in a femtosecond range.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 메타 구조체가 외부환경(외력, 부식 등)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 메타 구조체를 반복적으로 사용할 수 있다.According to the method for manufacturing a built-in meta-structure of the present invention, it is possible to prevent the meta-structure from being damaged by an external environment (external force, corrosion, etc.), and thereby the meta-structure can be used repeatedly.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 보편화된 레이저빔을 이용하여 피가공체의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 제조 공정을 수행할 수 있다.In addition, according to the method of manufacturing a built-in meta-structure of the present invention, it is possible to easily and simply perform the manufacturing process by changing the physical properties of the workpiece using a universal laser beam and selectively removing only the regions where physical properties have changed.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력을 높일 수 있고, 금속박막층의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있다.Further, according to the method of manufacturing a built-in meta-structure of the present invention, the mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel can be increased, and the quality and production speed of the metal thin film layer can be improved.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 레이저 펄스 폭이 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 이용함으로써, 가공 정밀도를 향상시키고, 가공 부위에 미소 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.Further, according to the built-in meta-structure manufacturing method of the present invention, by using the femtosecond laser beam having a femtosecond range in which the laser pulse width is shorter than the thermal diffusion time, it is possible to improve machining accuracy and prevent micro- have.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 에칭단계 및 코팅단계를 생략하여 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있다.In addition, according to the method of manufacturing a built-in meta-structure of the present invention, it is possible to perform the process more easily and simply by omitting the etching step and the coating step, and the manpower, time, have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정에서 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속 입자에 의해 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이다.
FIG. 1 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a built-in meta-structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a method of manufacturing the built-in meta-structure of FIG. 1,
FIG. 3 illustrates that the mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel is increased by the metal particles remaining on the inner wall surface of the microchannel in the course of performing the built-in meta-structure manufacturing method according to the embodiment of the present invention FIG.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a process of fabricating a built-in meta-structure according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a method of manufacturing the embedded meta-structure of FIG.

이하, 본 발명에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of a method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정에서 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속 입자에 의해 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a block diagram of a method of manufacturing a built-in meta-structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- FIG. 5 is a view for explaining how the mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel is increased by the metal particles remaining on the inner wall surface of the microchannel in the process of manufacturing the built-in meta structure according to the embodiment.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)는 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 물성 변화단계(S1)와, 에칭단계(S2)와, 코팅단계(S3)를 포함한다.1 to 3, a method (1) for manufacturing a built-in meta-structure according to an embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing an artificial structure having an electromagnetic property Which includes a physical property changing step S1, an etching step S2 and a coating step S3.

상기 물성 변화단계(S1)는 도 1에 도시된 바와 같이 투명 재질로 된 피가공체(F)의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역(A1)을 따라 레이저빔(L)를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성을 변화시키는 단계이다.1, the physical property changing step S1 moves the laser beam L along a virtual meta-structure area A1 having a certain pattern inside a workpiece F made of a transparent material Thereby changing the physical properties of the virtual meta-structure area A1.

피가공체(F)는 유리, 사파이어, 수정, 실리카 등과 같이 광이 투과될 수 있고 일정 강도 이상을 갖는 투명 재질이면 충분하다. 여기서 투명 재질이라 함은 서로 다른 파장을 갖는 두 종류의 광이 모두 투과할 수 있는 높은 투과도를 지닌 재질을 말한다. 즉, 피가공체(F) 내부의 일정경로를 따라 그리면서 메타 구조체를 제작하는 제작빔(writing beam)과, 제작된 내장형 메타 구조체를 활용하는데 사용되는 측정빔(probe beam)이 모두 투과될 수 있는 재질을 말한다.The workpiece F may be made of a transparent material such as glass, sapphire, quartz, silica, etc., which can transmit light and has a certain strength or more. Here, the transparent material refers to a material having high transmittance through which both kinds of light having different wavelengths can be transmitted. That is, both a writing beam for fabricating the meta-structure and a probe beam for utilizing the manufactured built-in meta-structure can be transmitted while drawing along a predetermined path in the workpiece (F) It refers to the material.

가상의 메타 구조체 영역(A1)은 피가공체(F)의 내부, 구체적으로는 피가공체의 양면으로부터 각각 일정 깊이에 위치하도록 구성된다. 가상의 메타 구조체 영역(A1)은 무수히 많은 단위 구조체(인공원자)가 집합되어 특정 구조를 이루고, 이것이 반복적으로 배열되어 특정 패턴을 이루며 차지하는 공간으로 정의될 수 있으며, 이 공간의 폭이 파동이 갖는 파장의 진폭보다 작게 형성됨으로써, 자연계에서는 존재하지 않는 새로운 전자기적/물리적 특성(예를 들어 음의 굴절률)이 발현된다.The virtual meta-structure area A1 is configured to be located at a certain depth from the inside of the workpiece F, specifically, from both sides of the workpiece. The virtual meta-structure area A1 can be defined as a space in which a large number of unit structures (artificial atoms) are gathered to form a specific structure, which is repeatedly arranged to form a specific pattern, Is formed to be smaller than the amplitude of the wavelength, new electromagnetic / physical properties (for example, negative refractive index) that do not exist in the natural world are expressed.

물성 변화단계(S1)는 펨토초 레이저빔으로 수행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 펨토초 레이저빔은 다광자 흡수(multi-photon absorption)가 가능한 높은 출력 강도를 가짐에 따라 가상의 메타 구조체 영역(A1)만 국부적으로 물성을 변화시킬 수 있고, 그 주변에는 영향을 미치지 않기 때문이다. 또한, 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)의 초점이 피가공체(F)에 조사되면 피가공체(F)에 존재하는 전자에 진동이 발생되고, 이 진동이 격자(미도시)로 전달되어 피가공체(F)에 열이 발생하게 된다. 진동이 격자로 전달되어 열이 발생되기까지 걸리는 열 확산(thermal relaxation) 시간이 보통 수십 피코초(picosecond)인 것으로 알려져 있다. 만약, 레이저 펄스 폭이 열 확산 시간보다 길 경우, 레이저빔(L)에 의해 발생한 열이 초점 주변으로 전파되어 정밀한 가공이 불가능하고, 특히 취성이 높은 재질인 경우 미소 크랙(micro-crack)을 유발할 수 있다. 따라서, 물성 변화단계(S1)는 레이저 펄스 폭이 상기 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행하는 것이 바람직하다.The property change step S1 is preferably performed with a femtosecond laser beam. Because the femtosecond laser beam has a high output intensity capable of multi-photon absorption, only the imaginary meta-structured region A1 can locally change the physical properties and does not affect the periphery thereof to be. When the focal point of the laser beam L is irradiated on the workpiece F in the physical property changing step S1, vibrations are generated in the electrons present in the workpiece F, and this vibration is transmitted to the grating (not shown) So that heat is generated in the workpiece (F). It is known that the thermal relaxation time until the vibration is transmitted to the lattice and generates heat is usually several tens of picoseconds. If the laser pulse width is longer than the thermal diffusion time, the heat generated by the laser beam L propagates to the periphery of the focal point, making it impossible to perform precise processing. Especially, in the case of a material having high brittleness, . Therefore, the property change step S1 is preferably performed with a femtosecond laser beam having a femtosecond range in which the laser pulse width is shorter than the thermal diffusion time.

물성 변화단계(S1)에서의 물성은 에칭(식각 또는 부식 등) 가능 여부를 결정짓는 요소로서, 구체적으로 밀도, 분자 배열, 원자 결합, 경도, 내화학성, 내약품성, 탄성계수(Young's modulus), 균열성, 용해성, 항복강도 등을 포함한다.The physical properties in the physical property changing step S1 are factors determining the possibility of etching (etching or corrosion), and specifically, density, molecular arrangement, atomic bonding, hardness, chemical resistance, chemical resistance, Young's modulus, Cracking, solubility, yield strength and the like.

상기 에칭단계(S2)는 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 에칭액(Q)을 주입하여 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 해당하는 피가공체(F)의 일부분을 선택적으로 제거하는 단계이다. 에칭액(Q)은 질산, 불산과 같은 부식성이 강한 용액이 사용될 수 있으며, 에칭 속도를 높이기 위해 요오드 또는 요오드화물을 첨가할 수 있다.The etching step S2 is a step of selectively removing a part of the workpiece F corresponding to the virtual meta-structure area A1 by injecting the etching liquid Q into the virtual meta-structure area A1. The etching solution (Q) may be a solution of a strong corrosive such as nitric acid or hydrofluoric acid, and may be added with iodine or iodide to increase the etching rate.

본 실시예에서 피가공체(F)는 조성은 균일하나 원자 배열이 액체와 같이 흐트러져 있어 불규칙적인 격자 상으로 된 비정질의 재질로 구성될 수 있다. 비정질로 된 피가공체(F)는 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성이 변화되며, 에칭단계(S2)에서 에칭액(Q)에 의해 물성이 변화된 피가공체(F)의 일부분만 선택적으로 제거시킬 수 있다. 도 3에서는 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성 중 밀도, 분자 배열, 원자 결합 등이 변화되면서 균열(K)이 발생되는 것처럼 묘사하였다.In the present embodiment, the workpiece (F) can be made of an amorphous material having a uniform composition but an irregular lattice shape in which the atomic arrangement is disordered like a liquid. The physical property of the virtual meta-structure area A1 is changed by the laser beam L in the physical property changing step S1 and the physical property of the virtual meta-structure area A1 is changed by the etching liquid Q in the etching step S2 Only a part of the workpiece (F) whose physical properties have been changed can be selectively removed. In FIG. 3, the physical properties of the imaginary meta-structure region A1 are depicted as if a crack (K) is generated by changing density, molecular arrangement, atomic bonding, and the like.

이와는 달리 피가공체(F)는 조성과 원자 배열이 규칙적인 결정질의 재질로 구성될 수 있다. 결정질로 된 피가공체(F)는 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 재질이 결정질에서 비정질로 변화되며, 에칭단계(S2)에서 에칭액(Q)에 의해 비정질로 변화된 피가공체(F)의 일부분만 선택적으로 제거시킬 수도 있다.Alternatively, the workpiece (F) may be made of a material having a regular composition in composition and atomic arrangement. The material of the imaginary meta-structured area A1 is changed from crystalline to amorphous by the laser beam L in the physical property changing step S1 and the etching solution S2 in the etching step S2 It is also possible to selectively remove only a part of the workpiece (F) which has been changed to an amorphous state by the workpiece (Q).

상기 코팅단계(S3)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 피가공체(F)의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 금속박막층(T)을 코팅하는 단계이다. 메타 구조체(M)의 특성은 전도성 또는 전기적 분극을 일으키는 정도를 나타내는 유전율 등의 전자기적 특성에 의존하는데, 금속박막층(T)은 이러한 전자기적 특성을 부여하는 작용을 한다.The coating step S3 is a step of coating the metal thin film layer T on the inner wall surface Ca of the microchannel C formed by selectively removing a part of the workpiece F as shown in Figs. . The properties of the meta-structure (M) depend on electromagnetic characteristics such as dielectric constant or the like, which indicates the degree of conduction or electrical polarization, and the metal thin film layer (T) has such an electromagnetic property.

금속박막층(T)의 코팅은 펄스 파형의 전류를 이용하는 펄스 도금법(electroplating), 박막층 형성에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 미소채널(C)의 내벽면(Ca) 상에 한 원자층씩 흡착되도록 하는 원자층 증착방법(A.L.D), 액체 금속 냉각(liquid metal cooling) 등과 같은 공지의 다양한 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.The metal thin film layer T is coated by pulsed electroplating using an electric current of a pulse waveform and an atomic layer to be adsorbed one atomic layer on the inner wall surface Ca of the microchannel C by alternately supplying the elements necessary for forming the thin film layer Evaporation method (ALD), liquid metal cooling, and the like.

여기서 피가공체(F)는 도 3에 도시된 바와 같이 금속이온(I)을 함유한 재질을 사용하는 것이 금속박막층(T)의 코팅 강도 측면에서 유리하다. 피가공체(F)에 금속이온(I)이 포함되어 있으면, 물성 변화단계(S1)에서 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 존재하는 다수의 금속이온(I)이 상기 레이저빔(L)에 의해 금속원자(P)로 환원될 수 있으며, 에칭단계(S2)에서, 금속입자 중 미소채널(C)의 내벽면에 존재하는 금속원자(P)를 제외한 나머지 금속원자(P)는 제거되고, 코팅단계(S3)에서 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 잔류하는 금속원자(P)에 의해 금속박막층(T)과 미소채널(C)의 내벽면(Ca) 사이의 상호 접착력이 높아지는 것이다.Here, it is advantageous in terms of coating strength of the metal thin film layer (T) that the material to be processed (F) contains a metal ion (I) as shown in Fig. A plurality of metal ions I existing in the imaginary meta-structure region A1 in the physical property changing step S1 are included in the laser beam L when the workpiece F contains metal ions I The metal atoms P existing in the inner wall surface of the microchannel C of the metal particles except for the metal atoms P are removed in the etching step S2, The mutual adhesive force between the metal thin film layer T and the inner wall surface Ca of the microchannel C is increased by the metal atoms P remaining in the inner wall surface Ca of the microchannel C in the coating step S3 will be.

또한, 금속박막층(T)을 매끄러운 표면에 형성하는 것보다 본 실시예와 같이 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 잔류하는 금속원자(P)가 금속박막 결정(미도시)의 성장을 유도하는 씨앗(seed) 작용을 함으로써, 금속박막층(T)의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있다.The metal atoms P remaining in the inner wall surface Ca of the microchannel C can be used for the growth of the metal thin film crystal (not shown) The quality and the production rate of the metal thin film layer T can be improved.

이러한 물성 변화단계(S1), 에칭단계(S2) 및 코팅단계(S3)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)은 피가공체(F)의 내부에서 메타 구조체(M)로 변환되며, 메타 구조체(M)가 외부에 노출되지 않게 된다. 즉, 메타 구조체(M)가 피가공체(F)의 내부에 일정깊이에 형성되어 피가공체(F)가 메타 구조체(M)를 둘러쌓아 보호함으로써, 외부환경으로부터 보호할 수 있는 것이다.The virtual meta structure area A1 is converted into the meta structure M in the inside of the workpiece F by the physical property changing step S1, the etching step S2 and the coating step S3, (M) is not exposed to the outside. That is, the meta-structure M is formed at a certain depth in the inside of the workpiece F so that the workpiece F surrounds and protects the meta-structure M, thereby protecting it from the external environment.

종래에는 메타 구조체(M)가 피가공체(F)의 표면에 형성되어 외부에 노출되어 있고, 메타 구조체(M)의 굵기가 매우 얇기 때문에 외력에 의해 쉽게 손상되었다. 또한, 메타 구조체(M)의 재질이 금속성 재질이므로 부식에도 취약하였고, 나노 단위의 크기를 갖는 메타 구조체(M)가 손상된 경우 이를 다시 복구하기도 사실상 불가능하였다. 따라서, 메타 구조체(M)가 손상되면 새로운 메타 구조체(M)로 대체하여 사용해야 했으므로, 그만큼 재료 및 가공 비용이 상승하였다.Conventionally, the meta structure M is formed on the surface of the workpiece F and is exposed to the outside. Since the thickness of the meta structure M is very thin, it is easily damaged by external force. In addition, since the material of the meta-structure (M) is metallic, it is also vulnerable to corrosion, and it is practically impossible to restore the meta-structure (M) Therefore, if the meta-structure M is damaged, it has to be replaced with a new meta-structure M, so that the material and processing cost have increased accordingly.

반면, 본 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)은 이러한 문제점을 모두 해소할 수 있음은 물론, 보편화된 레이저빔(L)을 이용하여 피가공체(F)의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 제조 공정을 수행할 수 있다.In the meantime, the method (1) for manufacturing a built-in meta-structure according to the present embodiment can solve all of these problems, and can change the physical properties of the workpiece (F) by using a universal laser beam By selectively removing only the changed area, the manufacturing process can be easily and simply performed.

본 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)은 입출구 물성 변화단계(S4)를 더 포함할 수 있다.The method (1) for manufacturing a built-in meta-structure according to the present embodiment may further include a step of changing the physical properties of the inlet and outlet.

상기 입출구 물성 변화단계(S4)는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 일측이 외부와 연결되어 에칭액(Q)이 공급되는 입구영역(A2)과, 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 타측이 외부와 연결되어 에칭액(Q)이 배출되는 출구영역(A3)의 물성을 변화시키는 단계이다. 만약, 메타 구조체(M)를 이루는 단위 구조체가 상호 연통되지 않고 낱개 단위로 서로 독립적으로 형성된 경우에는 도시된 바와 같이 단위 구조체를 서로 연결하는 통로영역(A4)의 물성을 추가적으로 변화시킬 수도 있다.As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the inlet / outlet physical property changing step S4 may include an inlet area A2 in which one side of the virtual meta structure area A1 is connected to the outside to supply the etching liquid Q, The other side of the meta structure area A1 is connected to the outside to change physical properties of the outlet area A3 through which the etching liquid Q is discharged. If the unit structures constituting the meta-structure M are formed independently of each other without being communicated with each other, the physical properties of the passage area A4 connecting the unit structures with each other may be further changed as shown in the figure.

입출구 물성 변화단계(S4) 후에 에칭단계(S2)에서 입구영역(A2)에 주입된 에칭액(Q)이 가상의 메타 구조체 영역(A1)을 경유하여 출구영역(A3)으로 배출되면서, 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 해당하는 피가공체(F)의 일부분이 선택적으로 제거된다. 입출구 물성 변화단계(S4)는 물성 변화단계(S1)와는 별도로 수행될 수도 있으나, 공정 효율 측면에서 물성 변화단계(S1)에서 동시에 수행되는 것이 바람직하다.The etchant Q injected into the inlet area A2 in the etching step S2 is discharged to the outlet area A3 via the virtual meta structure area A1 after the inlet / outlet physical property changing step S4, A part of the workpiece F corresponding to the structure area A1 is selectively removed. The inlet / outlet physical property changing step S4 may be performed separately from the physical property changing step S1, but is preferably performed simultaneously in the physical property changing step S1 in terms of process efficiency.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)에 대하여 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a method (2) for manufacturing a built-in meta-structure according to another embodiment of the present invention will be described. The same reference numerals as in the method (1) for manufacturing a built-in meta-structure according to an embodiment of the present invention are given the same reference numerals and a description thereof will be omitted do.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이다.FIG. 4 is a schematic view illustrating a process of fabricating a built-in meta-structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a method of manufacturing the built-in meta-structure of FIG.

도 4 또는 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)은 준비단계(S5) 및 환원단계(S6)를 포함한다.Referring to FIG. 4 or 5, a method (2) for manufacturing a built-in meta-structure according to another embodiment of the present invention includes a preparation step (S5) and a reduction step (S6).

상기 준비단계(S5)는 금속이온(I')을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체(F')를 마련하는 단계이다. 대표적으로, 소정 비율의 금속이온을 함유하여 광 구조화(photo-structurable)가 가능한 특수 유리 등이 사용될 수 있다.The preparing step S5 is a step of preparing a workpiece F 'containing a metal ion (I') and made of a transparent material. Typically, special glasses containing a predetermined proportion of metal ions and photo-structurable can be used.

상기 환원단계(S6)는 피가공체(F')의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역(A1')을 따라 레이저빔(L)를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역(A1')에 존재하는 금속이온(I')을 금속원자(P')로 환원시키고, 환원된 금속원자(P')가 가상의 메타 구조체 영역(A1')을 따라 배열되는 단계이다.In the reducing step S6, the laser beam L is moved along the imaginary meta-structure area A1 'having a certain pattern inside the workpiece F' to form a virtual meta- (I ') is reduced to a metal atom (P') and reduced metal atoms (P ') are arranged along a virtual meta-structure region (A1').

환원단계(S6)에서 레이저빔(L)에 의해 자유롭게 활성화된 전자(e)들이 금속이온(I')에 결합되고, 환원된 금속원자(P')들이 서로 모여 금속입자(미도시)를 형성함으로써, 피가공체(F')의 내부에서 메타 구조체(M')로 변환되는 것이다.Electrons e freely activated by the laser beam L in the reducing step S6 are coupled to the metal ions I 'and the reduced metal atoms P' gather together to form metal particles (not shown) (M ') in the inside of the workpiece (F').

따라서, 본 실시예도 일 실시예와 마찬가지로 메타 구조체(M')가 외부에 노출되지 않음은 물론, 일 실시예에서 수행되었던 에칭단계(S2) 및 코팅단계(S3)가 생략되므로 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있는 부차적인 효과까지 얻을 수 있다.Accordingly, in this embodiment, since the meta structure M 'is not exposed to the outside as well as the etching step S2 and the coating step S3 which are performed in one embodiment are omitted, Can be performed. As the process is simplified, it is possible to obtain additional effects that can reduce manpower, time, material cost, etc. required for the process.

환원단계(S6)에서 레이저빔(L)은, 본 발명의 일 실시예와 동일하게 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 사용하여 피가공체(F')를 가공하는 것이 바람직하다.In the reducing step S6, it is preferable that the laser beam L be processed using the femtosecond laser beam having the laser pulse width in the femtosecond range, as in the embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 메타 구조체가 외부에 노출되지 않음으로써, 외부환경(외력, 부식 등)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 메타 구조체를 반복적으로 사용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The method of manufacturing a built-in type meta-structure of the present invention configured as described above can prevent the meta-structure from being damaged by an external environment (external force, corrosion, etc.) A usable effect can be obtained.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 보편화된 레이저빔을 이용하여 피가공체의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention configured as described above can easily and simply perform the process by changing the physical properties of the workpiece using a universal laser beam and selectively removing only the regions where physical properties have changed The effect can be obtained.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온이 포함된 피가공체를 사용하여 메타 구조체를 가공함으로써, 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력을 높일 수 있고, 금속입자가 금속박막 결정의 성장을 유도하는 씨앗(seed) 작용을 함으로써, 금속박막층의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, in the built-in meta-structure manufacturing method of the present invention constructed as described above, by working the meta-structure using the workpiece containing metal ions, the mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel can be increased And the metal particles serve as seeds for inducing the growth of the metal thin film crystal, whereby the quality and the production rate of the metal thin film layer can be improved.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 레이저 펄스 폭이 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 이용함으로써, 가공 정밀도를 향상시키고, 가공 부위에 미소 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The method of manufacturing a built-in meta-structure according to the present invention configured as described above uses a femtosecond laser beam having a femtosecond range in which the laser pulse width is shorter than the thermal diffusion time, thereby improving the processing accuracy and causing micro- Can be obtained.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 레이저빔를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 금속이온이 금속원자로 환원되어 메타 구조체로 변환됨에 따라, 에칭단계 및 코팅단계를 생략하여 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, in the method of manufacturing a built-in meta-structure of the present invention configured as described above, metal ions existing in a virtual meta-structure region are reduced to metallic atoms by moving a laser beam inside a workpiece made of a transparent material containing metal ions As a result, it is possible to perform the process more easily and simply by omitting the etching step and the coating step, and it is possible to reduce manpower, time, material cost, etc. have.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but can be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

S1 : 물성 변화단계
S2 : 에칭단계
S3 : 코팅단계
S4 : 입출구 물성 변화단계
S5 : 준비단계
S6 : 환원단계
S1: Physical property change step
S2: etching step
S3: coating step
S4: Step of changing the physical properties of the inlet and outlet
S5: Preparation phase
S6: Reduction step

Claims (9)

투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 물성 변화단계;
상기 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 에칭단계; 및
상기 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 코팅단계;를 포함하고,
상기 물성변화단계, 상기 에칭단계 및 상기 코팅단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 하되,
상기 피가공체는 금속이온을 함유한 재질이고,
상기 물성 변화단계에서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 다수의 금속이온이 상기 레이저빔에 의해 금속원자로 환원되며,
상기 에칭단계에서, 상기 금속원자 중 상기 미소채널의 내벽면에 존재하는 금속원자를 제외한 나머지 금속원자는 제거되고,
상기 코팅단계에서, 상기 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속원자에 의해 상기 금속박막층과 상기 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
A physical property changing step of changing physical properties of the virtual meta-structure region by moving a laser beam along a virtual meta-structure region having a predetermined pattern in a workpiece made of a transparent material;
An etching step of injecting an etchant into the virtual meta-structure area to selectively remove a part of the work piece corresponding to the virtual meta-structure area; And
And a coating step of coating a metal thin film layer on the inner wall surface of the microchannel formed by selectively removing a part of the work piece,
Wherein the virtual meta-structure region is converted into a meta-structure within the workpiece by the physical property changing step, the etching step, and the coating step, and the meta-structure is not exposed to the outside,
The workpiece is made of a material containing metal ions,
In the physical property changing step, a plurality of metal ions existing in the virtual meta-structure region are reduced to metal atoms by the laser beam,
In the etching step, metal atoms other than the metal atoms existing on the inner wall surface of the microchannel among the metal atoms are removed,
Wherein the mutual adhesive force between the metal thin film layer and the inner wall surface of the microchannel is increased by the metal atoms remaining on the inner wall surface of the microchannel in the coating step.
제1항에 있어서,
상기 피가공체는 비정질의 재질이고,
상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성이 변화되며,
상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 물성이 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the work piece is made of an amorphous material,
In the physical property changing step, physical properties of the virtual meta-structure region are changed by the laser beam,
Wherein in the etching step, only a part of the workpiece whose physical properties are changed by the etchant is selectively removed.
제1항에 있어서,
상기 가상의 메타 구조체 영역의 일측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 공급되는 입구영역과, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 타측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 배출되는 출구영역의 물성을 변화시키는 입출구 물성 변화단계;를 더 포함하고,
상기 에칭단계에서, 상기 입구영역에 주입된 에칭액이 상기 가상의 메타 구조체 영역을 경유하여 상기 출구영역으로 배출되면서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
An inlet region in which one side of the virtual meta-structure region is connected to the outside to supply the etching liquid, and an outlet region where the other side of the virtual meta-structure region is connected to the outside to change physical properties of an outlet region through which the etchant is discharged. Further comprising:
In the etching step, an etchant injected into the inlet region is discharged to the outlet region via the virtual meta structure region, and a portion of the workpiece corresponding to the virtual meta structure region is selectively removed Wherein said method comprises the steps of:
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 물성 변화단계는, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the physical property changing step is performed with a femtosecond laser beam having a laser pulse width in a femtosecond range.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020160157388A 2016-11-24 2016-11-24 Embedded meta-structure manufacturing method KR101880077B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160157388A KR101880077B1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Embedded meta-structure manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160157388A KR101880077B1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Embedded meta-structure manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180058888A KR20180058888A (en) 2018-06-04
KR101880077B1 true KR101880077B1 (en) 2018-07-20

Family

ID=62627931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160157388A KR101880077B1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Embedded meta-structure manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101880077B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11197498A (en) * 1998-01-13 1999-07-27 Japan Science & Technology Corp Method for selectively modifying inside of inorganic material and inorganic material with selectively modified inside
JP2004223586A (en) * 2003-01-24 2004-08-12 Institute Of Physical & Chemical Research Method for processing transparent material inside
KR20120007819A (en) * 2010-07-15 2012-01-25 한국전자통신연구원 Meta material and manufacturing method at the same
KR101511040B1 (en) * 2014-05-29 2015-04-10 한국과학기술원 producing method for a micro fluidic chip with selectively patterned plasmonic structure on micro channel

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101472682B1 (en) 2013-07-23 2014-12-15 고려대학교 산학협력단 Methode for preparing metamaterial, metamaterial film prepared by the same and super-resolution imaging system using the the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11197498A (en) * 1998-01-13 1999-07-27 Japan Science & Technology Corp Method for selectively modifying inside of inorganic material and inorganic material with selectively modified inside
JP2004223586A (en) * 2003-01-24 2004-08-12 Institute Of Physical & Chemical Research Method for processing transparent material inside
KR20120007819A (en) * 2010-07-15 2012-01-25 한국전자통신연구원 Meta material and manufacturing method at the same
KR101511040B1 (en) * 2014-05-29 2015-04-10 한국과학기술원 producing method for a micro fluidic chip with selectively patterned plasmonic structure on micro channel

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180058888A (en) 2018-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Experimental investigation of single voxels for laser nanofabrication via two-photon photopolymerization
Sugioka et al. Femtosecond laser three-dimensional micro-and nanofabrication
JP2020173446A (en) Synthetic diamond optical element
Butkutė et al. 3D manufacturing of glass microstructures using femtosecond laser
Van den Broek et al. Inverse‐Woodpile Photonic Band Gap Crystals with a Cubic Diamond‐like Structure Made from Single‐Crystalline Silicon
WO2014099081A2 (en) Holey optical device
CN104508464A (en) Surface-enhanced Raman scattering element
US20200319382A1 (en) Plasmonic lithography for patterning high aspect-ratio nanostructures
TW201040959A (en) Microfabricated object, method for manufacturing the same, and etching device
Zhang et al. Ultrafast laser-induced self-organized nanostructuring in transparent dielectrics: fundamentals and applications
JP2011000631A (en) Laser beam machining method and laser beam machining apparatus
CN104280808B (en) Grid polarizer, light orientation device, polarizing method and grid polarizing element manufacturing method
CN109132998A (en) The method of pulse nanosecond laser induction transparent dielectric material surface periodic structure
KR101880077B1 (en) Embedded meta-structure manufacturing method
Liu et al. Engraving depth‐controlled nanohole arrays on fused silica by direct short‐pulse laser ablation
Komlenok et al. Laser ablated nanocrystalline diamond membrane for infrared applications
WO2011089592A4 (en) A method of laser processing
JP2018138985A (en) Optical element
JP2014199362A (en) Grid polarization element and light orientation device
Malik et al. Deep reactive ion etching of silicon moulds for the fabrication of diamond x-ray focusing lenses
Ganeev Optical modification of semiconductor surfaces through the nanoripples formation using ultrashort laser pulses: Experimental aspects
JP2018521340A (en) Optical fiber ribbon made of photosensitive glass
JP2004310009A (en) Structure body for optics, method of manufacturing the same, and optical element
WO2013021227A1 (en) Preparation of femtosecond laser induced oriented crystals in glasses
Gailevičius et al. Femtosecond direct laser writing of photonic spatial filters in soda–lime glass

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right