KR101941640B1 - Polymer resonation structure and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR101941640B1
KR101941640B1 KR1020170162803A KR20170162803A KR101941640B1 KR 101941640 B1 KR101941640 B1 KR 101941640B1 KR 1020170162803 A KR1020170162803 A KR 1020170162803A KR 20170162803 A KR20170162803 A KR 20170162803A KR 101941640 B1 KR101941640 B1 KR 101941640B1
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hollow space
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이정철
윤여원
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서강대학교산학협력단
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    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type

Abstract

A manufacturing method of a polymer resonator forming a resonation structure comprises the steps of: providing a first polymer layer to receive a base pattern so that an upper surface of the base pattern is exposed; forming a polymer cover provided on the first polymer layer and forming a fine thin film space on the base pattern; filling the fine thin film space with an ultraviolet curing resin in a liquid state; selectively curing the ultraviolet curing resin in the fine thin film space according to a predetermined mask pattern to form a resonance pattern integrated with the base pattern; and separating the integrated resonance pattern and base pattern from the first polymer layer and the polymer cover.

Description

고분자 공진 구조물 및 그 제조방법{POLYMER RESONATION STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polymer resonator structure,

본 발명은 고분자 재료를 이용한 공진 구조물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 입체적인 공진기의 구조를 복합 소재의 기판으로 구현하는 공진 구조물 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonant structure using a polymer material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a resonant structure in which a structure of a three-dimensional resonator is realized as a substrate of a composite material and a method of manufacturing the same.

2005년 Johansson, A. 등이 Sensors and Actuators A: Physical에서 발표한 "SU-8 cantilever sensor system with integrated readout"(123, 111-115)에 따르면, 고분자를 이용한 캔틸레버 센서의 개발에 대한 내용이 있다. According to the "SU-8 cantilever sensor system with integrated readout" (123, 111-115) published by Johansson, A. et al. In Sensors and Actuators A: Physical in 2005, there is a description of the development of a cantilever sensor using a polymer .

또한, 2016년 Lee, J. S. 등이 Nature communications에서 발표한 " Multifunctional hydrogel nano-probes for atomic force microscopy"(7, 11566.)에 따르면, 기존 하이드로젤 기반의 탐침이 보고된 바 있다.According to "Multifunctional hydrogel nano-probes for atomic force microscopy" (7, 11566.) published in Nature Communications by Lee, J. S. et al. In 2016, existing hydrogel-based probes have been reported.

하지만, 위와 같은 고분자 재료의 공진기, 캔틸레버 또는 탐침은 단일 재료를 사용하고 있기 때문에 제작할 수 있는 형상이 제한되며, 제작의 편리함이나 자유도가 제한을 받는 한계가 있다. However, since a resonator, a cantilever or a probe of a polymer material as described above uses a single material, the shape that can be fabricated is limited, and there is a limitation that the convenience of fabrication or the degree of freedom is limited.

본 발명은 위와 같은 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 고분자 재료를 이용하여 공진 구조물을 복합 재료 또는 분리된 공정으로 생산할 수 있는 제조방법 및 그 공진 구조물을 제공한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention overcomes the above-mentioned problems and provides a manufacturing method and a resonance structure of the resonance structure that can produce a resonance structure by a composite material or a separate process using a polymer material.

본 발명은 제작이 용이하며 제작할 수 있는 형상의 자유도가 높은 공진 구조물 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a resonance structure that is easy to manufacture and has a high degree of freedom in a shape that can be manufactured, and a method of manufacturing the same.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공진 구조물을 형성하는 고분자 공진기의 제조방법은, 베이스 패턴의 상면이 노출되도록 베이스 패턴을 수용하는 제1 고분자층을 제공하는 단계, 제1 고분자층 상에 제공되며 베이스 패턴의 상부에 미세 박막 공간을 형성하는 고분자 커버를 형성하는 단계, 미세 박막 공간에 액상의 자외선 경화 수지를 충진하는 단계, 소정의 마스크 패턴에 따라 미세 박막 공간에 있는 액상의 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 베이스 패턴과 일체를 이루는 공진 패턴을 형성하는 단계, 및 제1 고분자층과 고분자 커버로부터 일체화된 공진 패턴과 베이스 패턴을 분리하는 단계를 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a resonator, the method comprising: providing a first polymer layer for receiving a base pattern to expose an upper surface of the base pattern; Forming a polymer cover on the first polymer layer and forming a fine thin film space on the first polymer layer; filling the fine thin film space with a liquid ultraviolet curable resin; Forming a resonance pattern integrally with the base pattern by selectively curing the liquid UV curing resin in the space and separating the resonance pattern and the base pattern integrated from the first polymer layer and the polymer cover.

베이스 패턴을 수용하는 제1 고분자층을 제공하는 단계는, 일면이 평탄한 제2 고분자층을 제공하는 단계, 제2 고분자층의 일면에 경계층을 형성하는 단계, 경계층 상에 적어도 하나의 베이스 패턴을 배치하는 단계, 경계층 상에 베이스 패턴을 수용하는 제1 고분자층을 형성하는 단계, 및 경계층의 경계로 베이스 패턴과 제1 고분자층을 제2 고분자층으로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 경계층은 제2 고분자층의 일면을 실란 처리하여 형성될 수 있다. Providing a first polymer layer containing a base pattern comprises providing a second polymer layer having a flat surface, forming a boundary layer on one surface of the second polymer layer, arranging at least one base pattern on the boundary layer Forming a first polymer layer that receives a base pattern on the boundary layer, and separating the base pattern and the first polymer layer from the second polymer layer at the boundary of the boundary layer. Here, the boundary layer may be formed by subjecting one surface of the second polymer layer to a silane treatment.

베이스 패턴과 일체화된 공진 패턴 상면 중 전부 또는 일부에 반사 코팅을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 공진 패턴에 빛을 조사하고, 반사되는 빛을 이용하여 공진 패턴의 진동 수를 외부에서 측정할 수가 있다.Forming a reflective coating on all or a part of the upper surface of the resonance pattern integrated with the base pattern, irradiating the resonance pattern with light, and measuring the number of vibrations of the resonance pattern from the outside using the reflected light There is a number.

공진 구조물은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 베이스 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하도록 제작할 수 있는데, 여기서 공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 링 베이스로부터 빈 공간의 입구 상으로 연장된 캔틸레버를 포함할 수 있다. The resonator structure may be formed in various shapes. In one example, the base pattern may be fabricated to include at least one pillar-shaped void in the center, wherein the resonating pattern comprises a ring base formed around the mouth of the hollow space and a cantilever extending from the ring base over the mouth of the hollow space .

이 외에도, 공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 빈 공간의 입구를 가로 질러 링 베이스에 양단이 연결된 브릿지를 포함하도록 형성될 수 있고, 다른 공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스, 빈 공간의 입구 상에 위치한 플로팅 플레이트, 및 플로팅 플레이트와 링 베이스를 연결하는 복수의 연결부를 포함하도록 형성될 수 있다. In addition, the resonance pattern may be formed to include a ring base formed around the entrance of the hollow space and a bridge connected at both ends to the ring base across the entrance of the hollow space, and the other resonant pattern may be formed to include a ring A base, a floating plate positioned on the entrance of the empty space, and a plurality of connection portions connecting the floating plate and the ring base.

또 다른 상기 공진 패턴은 빈 공간의 입구 전체를 덮는 멤브레인을 포함하도록 형성될 수도 있다. Another resonant pattern may be formed to include a membrane covering the entire inlet of the void space.

여기서, 상술한 바와 같이, 베이스 패턴에서 빈 공간은 하나 또는 2개 이상 형성될 수 있다. Here, as described above, one or more empty spaces may be formed in the base pattern.

또한, 액상의 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 베이스 패턴과 일체를 이루는 공진 패턴을 형성하는 단계에서, 마스크 패턴을 통과하는 자외선의 세기를 달리하여 강성 구배가 위치에 따라 다른 상기 공진 패턴을 형성할 수도 있다. In addition, in the step of forming a resonance pattern integrally formed with the base pattern by selectively curing the liquid ultraviolet-cured resin, the intensity of the ultraviolet ray passing through the mask pattern is varied so that the stiffness gradient forms the resonance pattern depending on the position It is possible.

이를 위해서 디지털 마이크로-미러 디바이스를 포함하는 리소그래피 장비를 이용할 수 있으며, 미세 박박 공간에 충진된 액상의 자외선 경화 수지로 조사되는 자외선의 패턴과 세기를 조절하는 방법도 가능하다. 여기서, 리소그래피 장비는 회색조 마스크를 이용할 수도 있다. For this purpose, a lithographic apparatus including a digital micro-mirror device can be used, and a method of controlling the pattern and intensity of ultraviolet light irradiated by a liquid ultraviolet curing resin filled in a fine thin space can be used. Here, a gray-scale mask may be used as the lithography equipment.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공진 구조물은 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하는 베이스 패턴, 베이스 패턴과 결합된 공진 패턴을 구비할 수 있으며, 공진 패턴은 자외선 경화 수지를 경화시켜 얇은 판상으로 제공되며, 베이스 패턴과는 별도로 제작되되, 베이스 패턴 상에 일시적으로 저장된 액상의 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 베이스 패턴과 일체를 이루도록 할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the resonance structure includes a base pattern including at least one pillar-shaped hollow space at the center, and a resonance pattern combined with the base pattern The resonance pattern is provided in the form of a thin plate by curing the ultraviolet curable resin and is formed separately from the base pattern so that the liquid ultraviolet curable resin temporarily stored on the base pattern is selectively cured to be integrated with the base pattern .

베이스 패턴과 일체화된 공진 패턴 상면 중 전부 또는 일부에 반사 코팅을 형성하여 외부에서도 공진 패턴의 진동 수를 확인할 수 있도록 할 수 있다. It is possible to form a reflection coating on all or a part of the upper surface of the resonance pattern integrated with the base pattern so that the number of vibrations of the resonance pattern can be confirmed even from the outside.

공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 링 베이스로부터 빈 공간의 입구 상으로 연장된 캔틸레버를 포함할 수 있으며, 이 외에도, 다른 공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 빈 공간의 입구를 가로 질러 링 베이스에 양단이 연결된 브릿지를 포함하도록 형성될 수 있고, 또 다른 공진 패턴은 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스, 빈 공간의 입구 상에 위치한 플로팅 플레이트, 및 플로팅 플레이트와 링 베이스를 연결하는 복수의 연결부를 포함하도록 형성될 수 있다. 또 다른 상기 공진 패턴은 빈 공간의 입구 전체를 덮는 멤브레인을 포함하도록 형성될 수도 있다. The resonant pattern may include a ring base formed around the entrance of the hollow space and a cantilever extending from the ring base over the entrance of the hollow space. In addition, the other resonant pattern may include a ring base formed around the entrance of the hollow space, And another resonant pattern may be formed to include a ring base formed around the inlet of the void space, a floating plate positioned above the entrance of the void space, and a ring- And may include a plurality of connection portions connecting the base. Another resonant pattern may be formed to include a membrane covering the entire inlet of the void space.

본 발명의 공진 구조물 및 그 제조방법은 고분자 재료를 이용하여 공진 구조물을 복합 재료 또는 분리된 공정으로 제공할 수 있다. The resonant structure of the present invention and the method of manufacturing the same may provide a resonant structure as a composite material or a separated process using a polymer material.

미세 박막 공간 내의 자외선 경화 수지를 자유롭게 경화시킴으로써 미세한 구조라도 제작이 용이하며, 제작할 수 있는 형상의 자유도가 매우 높다.By curing the ultraviolet curable resin in the fine thin film space freely, even a minute structure is easy to manufacture and the degree of freedom of the shape that can be produced is very high.

또한, 자외선 경화 수지의 경화를 이용하기 때문에, 베이스 패턴 상에 공진 패턴을 형성하는 과정이 빠르며, 전반적으로 제작 공정이 신속해질 수 있다.Further, since the curing of the ultraviolet curing resin is used, the process of forming the resonance pattern on the base pattern is fast, and the manufacturing process can be accelerated as a whole.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 공진 구조물의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물을 제조하기 위해 사용될 수 있는 리소그래피 장비를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 리소그래피 장비에 사용되는 디지털 마이크로-미러 장치에 표시되는 동적 마스크에 따라 생산 가능한 공진 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 마스크 패턴의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 마스크 패턴을 달리함으로써 생성된 공진 패턴의 실제 모양을 설명하기 위한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a resonant structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process of the resonant structure of FIG. 1. FIG.
3 is a diagram for describing a lithographic apparatus that can be used to fabricate a resonant structure according to an embodiment of the invention.
FIG. 4 is a view for explaining a resonance pattern that can be produced according to a dynamic mask displayed on a digital micro-mirror device used in the lithography equipment of FIG. 3; FIG.
5 is a view for explaining examples of a dynamic mask pattern according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph for explaining an actual shape of a resonance pattern generated by different mask patterns according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a method of manufacturing a resonance structure according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 공진 구조물의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining a resonance structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process of the resonance structure of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공진 구조물(100)은 베이스 패턴(110) 및 베이스 패턴(110) 상에 형성된 공진 패턴(120)을 포함한다. 본 실시예에서 베이스 패턴(110)은 PMMA(poly(methylmethacrylate))와 같은 아크릴 소재로 형성될 수 있으며, 공진 패턴(120)은 PEG-DA(Poly(ethylene glycol) diacrylate)와 같은 자외선 경화 수지 등으로 형성될 수가 있다. 이 외에도 베이스 패턴과 공진 패턴은 대체 가능한 다양한 고분자 물질로 형성될 수 있다.1 and 2, the resonance structure 100 according to the present embodiment includes a base pattern 110 and a resonance pattern 120 formed on the base pattern 110. [ In this embodiment, the base pattern 110 may be formed of an acrylic material such as poly (methylmethacrylate), and the resonance pattern 120 may be formed of an ultraviolet curable resin such as PEG-DA (poly (ethylene glycol) diacrylate) As shown in FIG. In addition, the base pattern and the resonant pattern can be formed of various polymer materials that can be replaced.

베이스 패턴(110)은 중앙에 기둥 형상의 빈 공간(112)을 포함하도록 제작될 수가 있다. 후술하는 바와 같이, 베이스 패턴(110) 상에 공진 패턴(120)이 형성된 후, 베이스 패턴(110)과 공진 패턴(120)을 제1 고분자층(130)으로부터 분리할 때, 유리하게 적용될 수가 있다. 본 실시예에서는 빈 공간이 베이스 패턴에 하나만 형성되지만, 다른 실시예에서는 필요에 따라 2개 이상도 형성될 수 있다.The base pattern 110 may be fabricated to include a columnar void space 112 in the center. The resonator pattern 120 can be advantageously applied when the base pattern 110 and the resonance pattern 120 are separated from the first polymer layer 130 after the resonance pattern 120 is formed on the base pattern 110 . In this embodiment, only one empty space is formed in the base pattern, but in other embodiments, two or more empty spaces may be formed as necessary.

공진 패턴(120)은 빈 공간(112)의 입구 주변으로 형성된 링 베이스(122) 및 링 베이스(122)로부터 빈 공간의 입구 상으로 연장된 캔틸레버(124)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 공진 패턴(120)은 베이스 패턴(110)과 다른 과정에서 형성되며, 다른 재료로 형성될 수가 있다.The resonant pattern 120 may include a ring base 122 formed around the entrance of the void space 112 and a cantilever 124 extending from the ring base 122 over the entrance of the void space. As described above, the resonance pattern 120 is formed in a different process from the base pattern 110, and may be formed of another material.

도시되어 있지는 않지만, 공진 패턴(120)의 상면에 은 성분의 박막이 형성될 수 있으며, 은 성분의 박막은 약 100nm 정도의 두께로 형성되어 반사 코팅을 형성할 수가 있다.Though not shown, a thin film of a silver component may be formed on the upper surface of the resonance pattern 120, and a thin film of silver component may be formed to a thickness of about 100 nm to form a reflective coating.

도 1의 공진 구조물(100)은 다음의 제조 과정을 통해서 제작될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 고분자층(140)을 이용하여 제1 고분자층(130)에 베이스 패턴(110)을 형성하는 과정을 설명하지만, 다른 실시예에 따르면, (d)와 같이, 베이스 패턴(110)이 제1 고분자층(130)에 수용된 상태에서 진행될 수가 있으며, 제1 고분자층을 몰딩으로 이용하여 베이스 패턴을 성형하는 것도 가능하다.The resonator structure 100 of FIG. 1 can be manufactured through the following manufacturing process. Although the process of forming the base pattern 110 on the first polymer layer 130 using the second polymer layer 140 is described in this embodiment, 110 may be accommodated in the first polymer layer 130 and the base polymer pattern may be formed using the first polymer layer as a molding.

도 2의 (a)를 보면, 상면이 평탄한 제2 고분자층(140)이 제공되며, 제2 고분자층(140)의 상면에 경계층(142)이 형성된다. 제2 고분자층(140)은 PDMS 등을 이용할 수 있으며, 경계층(142)을 형성하기 위해서 제2 고분자층(140)의 상면을 실란 처리(silanization)할 수 있다. 이 외에도 추가로 실란 처리 전 또는 후에 플라즈마 처리를 할 수도 있다. 2 (a), a second polymer layer 140 having a flat upper surface is provided, and a boundary layer 142 is formed on an upper surface of the second polymer layer 140. The second polymer layer 140 may be PDMS or the like and the top surface of the second polymer layer 140 may be silanized to form the boundary layer 142. In addition, the plasma treatment may be performed before or after the silane treatment.

도 2의 (b)를 보면, 실란 처리된 제2 고분자층(140)의 상면에 베이스 패턴(110)을 배치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 베이스 패턴(110)의 중앙에는 상하로 관통하는 빈 공간(112)을 형성할 수 있으며, 목적하는 크기, 예를 들어 가로 및 세로가 약 5mm이고 두께가 약 1.3mm 인 베이스 패턴(110)이 격자 배열로 제공될 수가 있다. Referring to FIG. 2B, the base pattern 110 may be disposed on the upper surface of the silane-treated second polymer layer 140. As described above, an empty space 112 can be formed at the center of the base pattern 110, and a base pattern 110 having a desired size, for example, a width and a length of about 5 mm and a thickness of about 1.3 mm, (110) may be provided in a lattice arrangement.

베이스 패턴(110)의 중앙에는 빈 공간을 형성하는 구멍이 제공될 수 있으며, 구멍 가공을 위해 NC 머시닝 등을 이용할 수가 있다. A hole for forming an empty space may be provided at the center of the base pattern 110, and an NC machining or the like can be used for hole machining.

도 2의 (c)를 보면, 베이스 패턴(110)이 형성된 제2 고분자층(140)의 상면으로 제1 고분자층(130)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 경화되지 않은 PDMS 또는 탄성 실리콘 액을 부어 제1 고분자층(130)을 형성할 수 있다. 여기서 제1 고분자층(130) 역시 제2 고분자층(140)과 동일한 PDMS로 형성될 수 있지만, 그 외에 다른 재질로도 형성될 수가 있다. Referring to FIG. 2 (c), the first polymer layer 130 may be formed on the upper surface of the second polymer layer 140 on which the base pattern 110 is formed. In this embodiment, the first polymer layer 130 can be formed by pouring uncured PDMS or an elastic silicone liquid. Here, the first polymer layer 130 may be formed of the same PDMS as the second polymer layer 140, but may be formed of another material.

도 2의 (d)를 보면, 베이스 패턴(110)을 포함하는 제1 고분자층(130)을 제2 고분자층(140)으로부터 분리할 수 있다. 베이스 패턴(110)의 일면이 제1 고분자층(130)의 상면과 동일면을 형성할 수 있으며, 외부로 노출될 수 있다.Referring to FIG. 2 (d), the first polymer layer 130 including the base pattern 110 can be separated from the second polymer layer 140. One surface of the base pattern 110 may form the same surface as the upper surface of the first polymer layer 130 and may be exposed to the outside.

본 실시예에서는 제1 고분자층(130)이 다이스된 상태로 설명될 수 있지만, PDMS로 이루어진 제1 고분자층(130) 및 제2 고분자층(140)을 다이스하지 않은 상태로 전체 판 단위로 진행할 수도 있다.Although the first polymer layer 130 may be described as being diced in this embodiment, the first polymer layer 130 and the second polymer layer 140 made of PDMS may not be diced, It is possible.

도 2의 (e)를 보면, 제1 고분자층(130) 상면에 고분자 커버(150)를 배치한다. 고분자 커버(150)도 역시 PDMS를 이용하여 형성될 수 있으며, 베이스 패턴(110)의 상부에 대응하여 이격된 상태를 유지하고, 이격된 간격으로 인해 제1 고분자층(130) 및 고분자 커버(150) 사이에 미세 박막 공간(152)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2E, the polymer cover 150 is disposed on the upper surface of the first polymer layer 130. The polymer cover 150 may also be formed using PDMS and may be spaced apart from the upper portion of the base pattern 110 and may be spaced apart from the first polymer layer 130 and the polymer cover 150 The micro thin film space 152 can be formed.

그리고, 미세 박막 공간(152)에 PEG-DA와 같은 자외선 경화 수지(160)를 충진할 수 있다. 미세 박막 공간(152)은 얇게 형성되어 있기 때문에, 자외선 경화 수지(160)는 모세관 현상에 의해서 미세 박막 공간(152) 내부로 쉽게 유입될 수가 있다.Then, the fine thin film space 152 can be filled with an ultraviolet ray hardening resin 160 such as PEG-DA. Since the fine thin film space 152 is formed thin, the ultraviolet ray hardening resin 160 can easily flow into the fine thin film space 152 by the capillary phenomenon.

도 2의 (f)를 보면, 미세 박막 공간(152)에 충진된 자외선 경화 수지(160)에 대해 소정의 마스크 패턴에 따라 자외선을 조사할 수 있다. 액상의 자외선 경화 수지(160) 중 자외선이 조사된 부분만 고체로 경화될 수 있으며, 자외선이 조사되지 않은 부분은 액상으로 남아 있을 수 있다. 2 (f), ultraviolet rays can be irradiated to the ultraviolet curable resin 160 filled in the fine thin film space 152 according to a predetermined mask pattern. Only the portion irradiated with ultraviolet rays in the liquid ultraviolet ray hardening resin 160 can be cured to a solid state and the portion not irradiated with ultraviolet ray may remain in a liquid state.

도 2의 (g)를 보면, 자외선 경화 수지(160)의 경화에 의해서 공진 패턴(120)이 형성될 수 있으며, 공진 패턴(120)은 베이스 패턴(110)과 일체를 이루는 링 베이스(122) 및 링 베이스(122)의 일측에서부터 내부를 향해 연장된 캔틸레버(124)를 포함할 수 있다. 2G, the resonance pattern 120 may be formed by curing the ultraviolet curable resin 160. The resonance pattern 120 may include a ring base 122 integrated with the base pattern 110, And a cantilever 124 extending from one side of the ring base 122 toward the inside.

베이스 패턴(110)과 공진 패턴(120)은 일체를 이룰 수 있으며, 도시된 바와 같이, 몰드로서 기능을 한 제1 고분자층(130)으로부터 함께 분리될 수 있다. 고분자의 경화 시 발생하는 PDMS 산소 경화 방해층에 의해서 고분자 커버(150) 및 제1 고분자층(130)으로부터의 기계적인 분리가 용이하다. The base pattern 110 and the resonant pattern 120 may be integrated and separated from the first polymer layer 130 functioning as a mold as shown. It is easy to mechanically separate the polymer cover 150 and the first polymer layer 130 from each other by the PDMS oxygen curing interfering layer which is generated when the polymer is cured.

도 2의 (h)를 보면, 공진 패턴(120) 중 전부 또는 일부에 대해 은 성부의 반사 코팅(170)을 형성할 수 있다. 반사 코팅(170)은 은(Ag) 외에도 다른 금속 성분 등을 증착, 스퍼터링 등을 통해서 형성될 수가 있으며, 외부에서는 반사 코팅(170)으로 빛이나 레이저를 조사하여 캔틸레버(124)의 진동수를 측정할 수가 있다.Referring to FIG. 2 (h), a reflective coating 170 of a silver part can be formed on all or a part of the resonance pattern 120. The reflective coating 170 may be formed by vapor deposition, sputtering, or the like other than silver (Ag), and the outside of the reflective coating 170 may be irradiated with light or laser to measure the frequency of the cantilever 124 There is a number.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물을 제조하기 위해 사용될 수 있는 리소그래피 장비를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 리소그래피 장비에 사용되는 디지털 마이크로-미러 장치에 표시되는 동적 마스크에 따라 생산 가능한 공진 패턴을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a view for explaining a lithographic apparatus that can be used for manufacturing a resonant structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining a dynamic mask used in the lithographic apparatus of FIG. Fig. 7 is a view for explaining a resonance pattern that can be produced according to the present invention.

도 3을 참조하면, 리소그래피 장비(200)는 자외선 광원(210), 반사 거울(220), 디지털 미러부(230), 대물 렌즈(240) 및 스테이지(250)를 포함할 수 있다. 디지털 미러부(230)는 수십만개의 미세한 거울을 포함할 수 있으며, 이미지의 픽셀과 같이 대물 렌즈(240)로 전달되는 자외선을 제어하여 스테이지(250) 상에 선택된 패턴의 자외선이 조사되도록 할 수가 있다.Referring to FIG. 3, the lithographic apparatus 200 may include an ultraviolet light source 210, a reflective mirror 220, a digital mirror portion 230, an objective lens 240, and a stage 250. The digital mirror unit 230 may include hundreds of thousands of fine mirrors and may control the ultraviolet rays transmitted to the objective lens 240 like the pixels of the image so that ultraviolet rays of a selected pattern may be irradiated onto the stage 250 .

도 4를 참조하면, 디지털 미러부(230)의 동적 마스크는 링 베이스(122) 및 캔틸레버(124)에 대응하는 형상으로 제공될 수 있다(a). 4, the dynamic mask of the digital mirror portion 230 may be provided in a shape corresponding to the ring base 122 and the cantilever 124 (a).

이외에도 공진 패턴(120-1)은 링 베이스(122-1) 및 빈 공간의 입구를 가로 질러 링 베이스(122-1)에 양단이 연결된 브릿지(124-1)를 포함하도록 형성될 수 있으며(b), 다른 공진 패턴(120-2)은 링 베이스(122-2), 빈 공간의 입구 상에 위치한 플로팅 플레이트(124-2), 및 플로팅 플레이트(124-2)와 링 베이스(122-2)를 연결하는 4개의 연결부(126-2)를 포함하도록 형성될 수 있다(c). 또한, 또 다른 공진 패턴(120-3)은 빈 공간의 입구 전체를 덮는 멤브레인(124-3)을 포함하도록 형성될 수도 있다(d). The resonant pattern 120-1 may be formed so as to include a ring base 122-1 and a bridge 124-1 connected to both ends of the ring base 122-1 across the entrance of the hollow space The other resonance pattern 120-2 includes a ring base 122-2, a floating plate 124-2 located on the entrance of the empty space, and a ring base 122-2, (C) connecting four connection portions 126-2 connecting the connection portions 126-1 and 126-2. Further, another resonance pattern 120-3 may be formed to include the membrane 124-3 covering the entire inlet of the void space (d).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 마스크 패턴의 예들을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 마스크 패턴을 달리함으로써 생성된 공진 패턴의 실제 모양을 설명하기 위한 사진이다. FIG. 5 is a view for explaining examples of a dynamic mask pattern according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view for explaining an actual shape of a resonance pattern generated by different mask patterns according to an embodiment of the present invention. It is a photograph.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a method of manufacturing a resonance structure according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 마스크 패턴의 회색조 또는 그레이스케일 레벨에 따라 자외선의 강도가 달라지는 것을 확인할 수 있으며(a), 본 실시예에서는 이를 이용하여 그레이스케일을 달리하여 브릿지의 양단부가 상대적으로 작은 강성을 가지도록 하거나 (Gray A) 브릿지의 중앙부가 상대적으로 작은 강성을 가지도록 조절할 수가 있다(Gray B).Referring to FIG. 7, it can be seen that the intensity of the ultraviolet rays is changed according to the gray scale level or the gray scale level of the mask pattern. In this embodiment, the gray scale is differently used in the present embodiment so that both ends of the bridge have relatively small rigidity (Gray A) or the center of the bridge can be adjusted to have a relatively small stiffness (Gray B).

그 결과 동일한 형상의 공진 패턴에서도 다양한 에너지 강도를 갖는 공진 패턴을 할 수 있으며, 이를 이용하여 다양한 공진 구조물을 형성할 수가 있다. As a result, a resonance pattern having various energy intensities can be formed even in a resonance pattern of the same shape, and various resonance structures can be formed using the resonance pattern.

도 7의 (b)를 보면, 그레이 A 및 그레이 B에 따라 자외선의 세기를 부분적으로 달리하여 조사하는 경우를 볼 수 있으며, 그에 따른 공진 패턴의 강성 구배가 위치에 따라 다르게 형성되는 것도 확인할 수 있다.7 (b), it can be seen that the intensity of the ultraviolet rays is partially irradiated according to the gray A and the gray B, and that the stiffness gradient of the resonance pattern is formed differently depending on the position .

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that

100 : 공진 구조물 110 : 베이스 패턴
120 : 공진 패턴 122 : 링 베이스
124 : 캔틸레버 130 : 제1 고분자층
140 : 제2 고분자층 142 : 경계층100: Resonator structure 110: Base pattern
120: Resonance pattern 122: Ring base
124: cantilever 130: first polymer layer
140: second polymer layer 142: boundary layer

Claims (17)

공진 구조물을 형성하는 고분자 공진기의 제조방법에 있어서,
베이스 패턴의 상면이 노출되도록 상기 베이스 패턴을 수용하는 제1 고분자층을 제공하는 단계;
상기 제1 고분자층 상에 제공되며 상기 베이스 패턴의 상부에 미세 박막 공간을 형성하는 고분자 커버를 형성하는 단계;
상기 미세 박막 공간에 액상의 자외선 경화 수지를 충진하는 단계;
소정의 마스크 패턴에 따라 상기 미세 박막 공간에 있는 액상의 상기 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 상기 베이스 패턴과 일체를 이루는 공진 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1 고분자층 및 상기 고분자 커버로부터 일체화된 상기 공진 패턴과 상기 베이스 패턴을 분리하는 단계;를 구비하는 공진 구조물의 제조방법.A method of manufacturing a resonator structure, the method comprising:
Providing a first polymer layer to receive the base pattern such that an upper surface of the base pattern is exposed;
Forming a polymer cover on the first polymer layer and forming a fine thin film space on the base pattern;
Filling a space of the fine thin film with a liquid ultraviolet curing resin;
Selectively curing the ultraviolet curable resin in the liquid thin film space in the space according to a predetermined mask pattern to form a resonant pattern integral with the base pattern; And
And separating the resonant pattern integrated from the first polymer layer and the polymer cover and the base pattern. 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴을 수용하는 상기 제1 고분자층을 제공하는 단계는,
제2 고분자층을 제공하는 단계;
상기 제2 고분자층의 일면에 경계층을 형성하는 단계;
상기 경계층 상에 적어도 하나의 상기 베이스 패턴을 배치하는 단계;
상기 경계층 상에 상기 베이스 패턴을 수용하는 상기 제1 고분자층을 형성하는 단계; 및
상기 경계층의 경계로 상기 베이스 패턴과 상기 제1 고분자층을 상기 제2 고분자층으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein providing the first polymer layer to receive the base pattern comprises:
Providing a second polymer layer;
Forming a boundary layer on one surface of the second polymer layer;
Disposing at least one base pattern on the boundary layer;
Forming the first polymer layer to receive the base pattern on the boundary layer; And
And separating the base pattern and the first polymer layer from the second polymer layer at a boundary of the boundary layer. 제2항에 있어서,
상기 경계층은 상기 제2 고분자층의 상기 일면을 실란 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the boundary layer is formed by subjecting the one surface of the second polymer layer to a silane treatment. 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴과 일체화된 상기 공진 패턴 상면 중 전부 또는 일부에 반사 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
And forming a reflective coating on all or a part of the upper surface of the resonance pattern integrated with the base pattern. 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하며,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 상기 링 베이스로부터 상기 빈 공간의 입구 상으로 연장된 캔틸레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the base pattern includes at least one hollow space in the center of the column,
Wherein the resonant pattern comprises a ring base formed around the inlet of the hollow space and a cantilever extending from the ring base over the inlet of the hollow space. 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하며,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 상기 빈 공간의 입구를 가로 질러 상기 링 베이스에 양단이 연결된 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the base pattern includes at least one hollow space in the center of the column,
Wherein the resonant pattern includes a ring base formed around an inlet of the hollow space and a bridge connected at both ends to the ring base across an inlet of the hollow space. 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하며,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스, 상기 빈 공간의 입구 상에 위치한 플로팅 플레이트, 및 상기 플로팅 플레이트와 상기 링 베이스를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the base pattern includes at least one hollow space in the center of the column,
Wherein the resonance pattern includes a ring base formed around an inlet of the hollow space, a floating plate positioned on an inlet of the hollow space, and a plurality of connection portions connecting the floating plate and the ring base. Gt; 제1항에 있어서,
상기 베이스 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하며,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구를 덮는 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the base pattern includes at least one hollow space in the center of the column,
Wherein the resonant pattern includes a membrane covering an inlet of the hollow space. 제1항에 있어서,
액상의 상기 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 상기 베이스 패턴과 일체를 이루는 상기 공진 패턴을 형성하는 단계에서,
상기 마스크 패턴을 통과하는 자외선의 세기를 달리하여 강성 구배가 위치에 따라 다른 상기 공진 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
In the step of forming the resonance pattern integrally with the base pattern by selectively curing the ultraviolet-setting resin in a liquid phase,
Wherein the intensity of the ultraviolet rays passing through the mask pattern is different to form the resonance pattern whose stiffness gradient varies depending on the position. 제9항에 있어서,
디지털 마이크로-미러 디바이스를 포함하는 리소그래피 장비를 이용하여 상기 미세 박박 공간에 충진된 액상의 상기 자외선 경화 수지로 조사되는 자외선의 패턴과 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein a pattern and an intensity of ultraviolet light to be irradiated to the ultraviolet curable resin in a liquid state filled in the fine thin space are adjusted by using a lithographic apparatus including a digital micro-mirror device. 제10항에 있어서,
상기 리소그래피 장비는 회색조 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the lithographic apparatus uses a grayscale mask. 패턴은 중앙에 기둥 형상의 적어도 하나의 빈 공간을 포함하는 베이스 패턴;
상기 베이스 패턴과 결합된 공진 패턴;을 구비하며,
상기 공진 패턴은 자외선 경화 수지를 경화시켜 제공되며,
상기 베이스 패턴과는 별도로 제작되고, 상기 베이스 패턴 상에 일시적으로 저장된 액상의 자외선 경화 수지를 선택적으로 경화시켜 상기 베이스 패턴과 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.The pattern comprises a base pattern including at least one void space in the shape of a column at the center;
And a resonance pattern coupled with the base pattern,
The resonance pattern is provided by curing an ultraviolet curing resin,
Wherein the base pattern is integrally formed with the base pattern by selectively curing a liquid ultraviolet curing resin that is separately formed from the base pattern and temporarily stored on the base pattern. 제12항에 있어서,
상기 베이스 패턴과 일체화된 상기 공진 패턴 상면 중 전부 또는 일부에 형성된 반사 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.13. The method of claim 12,
And a reflective coating formed on all or a part of the upper surface of the resonance pattern integrated with the base pattern. 제12항에 있어서,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 상기 링 베이스로부터 상기 빈 공간의 입구 상으로 연장된 캔틸레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the resonant pattern comprises a ring base formed around an inlet of the hollow space and a cantilever extending from the ring base over an inlet of the hollow space. 제12항에 있어서,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스 및 상기 빈 공간의 입구를 가로 질러 상기 링 베이스에 양단이 연결된 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the resonant pattern comprises a ring base formed around an inlet of the hollow space and a bridge connected to the ring base across the inlet of the hollow space. 제12항에 있어서,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구 주변으로 형성된 링 베이스, 상기 빈 공간의 입구 상에 위치한 플로팅 플레이트, 및 상기 플로팅 플레이트와 상기 링 베이스를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the resonant pattern includes a ring base formed around an inlet of the hollow space, a floating plate positioned on an inlet of the hollow space, and a plurality of connection portions connecting the floating plate and the ring base. 제12항에 있어서,
상기 공진 패턴은 상기 빈 공간의 입구를 덮는 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the resonant pattern comprises a membrane covering an inlet of the void space.
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