KR101974575B1 - Manufacturing method for microscopic multi-slope sturcutre using synchrotron x-ray - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a production method of a subminiature multi-slope structure, which comprises: a mask production step of producing a flexible X-ray mask; a photosensitive layer forming step of forming a photosensitive layer on a curved flexible substrate; a mask disposing step of disposing the X-ray mask in close contact with the photosensitive layer; a photosensitive layer pattern forming step of selectively exposing and developing the photosensitive layer by scanning the synchrotron X-ray; and a substrate deforming step of deforming the flexible substrate to change an inclination angle of the photosensitive layer pattern.

Description

싱크로트론 엑스선을 이용한 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법 {MANUFACTURING METHOD FOR MICROSCOPIC MULTI-SLOPE STURCUTRE USING SYNCHROTRON X-RAY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a micro multi-slope structure using a synchrotron X-

본 발명은 초소형 구조체 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차원 기판이 아닌 곡면을 가지는 3차원 기판 위에 다양한 경사의 초소형 구조체를 제작하기 위한 공정 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an ultra-small structure, and more particularly, to a process technology for fabricating various types of ultra-small structures on a three-dimensional substrate having a curved surface rather than a two-dimensional substrate.

현재 다양한 초소형 가공 기술들이 연구 개발되고 있다. 초정밀 가공법에는 전통적인 절삭 가공 방법인 마이크로 밀링, 선반 가공, 미세 방전 가공 등이 있으며, 마이크로 나노 시스템 제작의 경우에는 초소형 머시닝(micro-machining), 광조형 리소그래피(stero lithography), 멤스(MEMS, micro electro-mechanical system) 등 리소그래피 기반 기술이 활용되고 있다.Currently, various ultra-small processing technologies are being researched and developed. Micro-machining, stero lithography, MEMS (micro-electro-machining), micro-machining (micro-machining) based lithography-based technology.

일반적인 초소형 가공 기술이 구현하고 있는 2차원 구조체의 형상 제약을 극복하기 위해서는 새로운 제작 기술이 요구된다. 마이크로 광조형 리소그래피 또는 3차원 프린팅 등의 기술은 형상 자유도가 우수하지만 현재까지 높은 생산성을 보여주지 못하고 있다. 리소그래피 기반의 공정 기술과 여기에 기반한 정밀 복제 성형 기술이 수반될 경우 높은 생산성을 담보할 수 있다.New fabrication techniques are required to overcome the limitations of the geometry of a two-dimensional structure implemented by conventional micro-fabrication techniques. Techniques such as microstereography lithography or 3-D printing have excellent shape flexibility but do not show high productivity until now. Lithographic-based process technology and precise replica molding technology based on this technology can ensure high productivity.

초소형 구조체 제작에 사용되는 대부분의 리소그래피 기술들은 자외선 대역 광원을 사용하며, 2차원 구조체의 형상 제약이 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해 경사 리소그래피, 포토레지스트 리플로우(photoresist reflow), 후면 노광 리소그래피, 그레이-스케일(gray-scale) 리소그래피 등의 기술이 개발되어 왔다.Most of the lithography techniques used in the fabrication of microstructures use ultraviolet light sources, and there are restrictions on the shape of the two-dimensional structure. Techniques such as oblique lithography, photoresist reflow, back exposure lithography, and gray-scale lithography have been developed to overcome these limitations.

그러나 이러한 기술들도 여전히 구현 가능한 구조체의 형상에 제약이 있다. 또한, 경우에 따라 관련 공정 진행을 위한 추가 장치의 제작이 필요하거나, 제작상 어려움이 발생하는 노광 마스크를 필요로 하기도 한다.However, these techniques are still constrained in the shape of the structure that can be implemented. Further, in some cases, it is necessary to manufacture an additional apparatus for progressing the related process, or an exposure mask in which difficulty in fabrication occurs.

본 발명은 싱크로트론 엑스선을 이용하여 2차원 기판이 아닌 곡면을 가지는 3차원 기판 위에 다양한 경사의 초소형 구조체를 제작할 수 있는 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a micro multi-level inclined structure capable of manufacturing various types of micro-structures on a three-dimensional substrate having a curved surface rather than a two-dimensional substrate using a synchrotron X-ray.

본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법은, 유연한 엑스선 마스크를 제작하는 마스크 제작 단계와, 곡면 형상의 가요성 기판 상에 감광층을 형성하는 감광층 형성 단계와, 엑스선 마스크를 감광층에 밀착 배치하는 마스크 배치 단계와, 싱크로트론 엑스선의 스캔에 의해 감광층을 선택 노광 후 현상하는 감광층 패턴 형성 단계와, 가요성 기판을 변형시켜 감광층 패턴의 경사각을 변화시키는 기판 변형 단계를 포함한다.A method of fabricating a microlithographic multiple inclined structure according to an embodiment of the present invention includes the steps of fabricating a flexible X-ray mask, forming a photosensitive layer on a curved flexible substrate, A photosensitive layer pattern forming step of selectively exposing the photosensitive layer by scanning with a synchrotron X-ray to develop the photosensitive layer pattern; and a substrate deforming step of deforming the flexible substrate to change the inclination angle of the photosensitive layer pattern .

마스크 제작 단계에서 엑스선 마스크는 유연한 지지체와, 지지체 상에 형성된 엑스선 차폐층을 포함할 수 있다.In the mask making step, the x-ray mask may include a flexible support and an x-ray shield layer formed on the support.

감광층 형성 단계에서 가요성 기판은 볼록하거나 오목한 단일 곡면을 형성할 수 있다. 다른 한편으로, 감광층 형성 단계에서 가요성 기판은 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 상이한 복수 개 곡면의 조합으로 이루어진 다중 곡면을 형성할 수 있다.In the photosensitive layer forming step, the flexible substrate can form a convex or concave single curved surface. On the other hand, in the photosensitive layer forming step, the flexible substrate can form multiple curved surfaces composed of a combination of a plurality of curved surfaces in which at least one of a curvature radius and a curvature direction is different.

기판 변형 단계에서 가요성 기판은 평탄하게 변형될 수 있다. 다른 한편으로, 기판 변형 단계에서 가요성 기판은 감광층 형성 단계 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형될 수 있다.In the substrate deforming step, the flexible substrate can be deformed flat. On the other hand, in the substrate deforming step, the flexible substrate may be deformed to a different curved surface in at least one of the photosensitive layer forming step, the curvature radius and the curvature direction.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법은, 신축성 기판을 인장시키는 기판 인장 단계와, 인장된 신축성 기판 상에 감광층을 형성하는 감광층 형성 단계와, 감광층의 전방에 엑스선 마스크를 배치하는 마스크 배치 단계와, 싱크로트론 엑스선 스캔에 의해 감광층을 선택 노광 후 현상하는 감광층 패턴 형성 단계와, 신축성 기판의 인장력 해제 및 변형에 의해 감광층 패턴의 간격과 경사각을 변화시키는 기판 변형 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a micro multi-tilted structure, comprising the steps of: stretching a stretchable substrate; stretching the stretched substrate; forming a photosensitive layer on the stretched stretchable substrate; A photosensitive layer pattern forming step of selectively exposing the photosensitive layer by a synchrotron X-ray scan to develop the photosensitive layer pattern; a step of changing the interval and the inclination angle of the photosensitive layer pattern by the tensile force release and deformation of the stretchable substrate; .

신축성 기판은 가요성 기판일 수 있고, 기판 인장 단계에서 곡면 형상의 기판 지지대에 밀착되어 곡면 형상을 유지할 수 있다. 신축성 기판은 볼록하거나 오목한 단일 곡면을 형성할 수 있다. 다른 한편으로, 신축성 기판은 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 상이한 복수 개 곡면의 조합으로 이루어진 다중 곡면을 형성할 수 있다.The stretchable substrate may be a flexible substrate, and may be brought into close contact with a curved substrate support in the substrate stretching step to maintain a curved shape. The stretchable substrate can form a single convex or concave curved surface. On the other hand, the flexible substrate can form multiple curved surfaces composed of a combination of a plurality of curved surfaces in which at least one of a curvature radius and a curvature direction is different.

마스크 배치 단계에서 엑스선 마스크는 유연한 마스크로 제작되어 감광층에 밀착 배치되거나, 단단한 마스크로 제작되어 감광층과 거리를 두고 위치할 수 있다.In the mask placement step, the X-ray mask may be made of a flexible mask and disposed closely to the photosensitive layer, or may be made of a hard mask and positioned at a distance from the photosensitive layer.

기판 변형 단계에서 신축성 기판은 평탄하게 변형될 수 있다. 다른 한편으로, 기판 변형 단계에서 신축성 기판은 감광층 형성 단계 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형될 수 있다.In the substrate deformation step, the stretchable substrate can be deformed flat. On the other hand, in the substrate deforming step, at least one of the curvature radius and the curvature direction may be changed to another curved surface at the photosensitive layer forming step and the stretchable substrate.

본 발명에 따르면, 형상 자유도가 우수한 초소형 다중 경사 구조체를 용이하게 제작할 수 있고, 제조된 초소형 다중 경사 구조체는 다양한 분야에 응용 가능하다. 예를 들어, 본 발명이 제공하는 기술은 곡면형 또는 원통 형상의 초정밀 금형, 동일 기판 내 기울기가 다른 마이크로/나노 패턴을 바탕으로 하는 광학 소자 제작, 방향에 따른 젖음성 제어 표면 구조 제작 등에 활용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily manufacture a tiny multi-tilt structure having a high degree of freedom in shape, and the manufactured tiny multi-tilt structure can be applied to various fields. For example, the technology provided by the present invention can be applied to ultra-precision molds of a curved or cylindrical shape, optical devices based on micro / nano patterns having different slopes in the same substrate, and wettability control surface structures according to directions have.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 도 1에 기재된 가요성 기판, 감광층, 및 엑스선 마스크를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 가요성 기판의 변형예를 도시한 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 제4 단계의 가요성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제5 단계의 가요성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 가요성 기판과 감광층 패턴의 변형예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 8은 도 7에 기재된 신축성 기판, 감광층, 및 엑스선 마스크를 도시한 구성도이다.
도 9는 도 8에 도시한 엑스선 마스크의 변형예를 도시한 구성도이다.
도 10은 도 7에 도시한 제9 단계와 제10 단계의 신축성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a micro multi-level gradient structure according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a configuration diagram showing the flexible substrate, the photosensitive layer, and the X-ray mask shown in Fig.
3 is a configuration diagram showing a modified example of the flexible board shown in Fig.
4 is a schematic cross-sectional view showing the flexible substrate and the photosensitive layer pattern of the fourth step shown in FIG.
5 is a schematic cross-sectional view showing the flexible substrate and the photosensitive layer pattern of the fifth step shown in FIG.
6 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the flexible substrate and the photosensitive layer pattern shown in Fig.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a micro multi-level gradient structure according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a configuration diagram showing the flexible substrate, the photosensitive layer, and the X-ray mask shown in Fig. 7;
9 is a configuration diagram showing a modified example of the X-ray mask shown in FIG.
10 is a schematic cross-sectional view showing the stretchable substrate and the photosensitive layer pattern of the ninth and tenth steps shown in Fig.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a micro multi-level gradient structure according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 제1 실시예의 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법은 유연한 엑스선 마스크를 제작하는 제1 단계(S10)와, 곡면 형상의 가요성 기판 상에 감광층을 형성하는 제2 단계(S20)와, 엑스선 마스크를 감광층에 밀착 배치하는 제3 단계(S30)와, 감광층을 선택 노광 후 현상하여 감광층 패턴을 형성하는 제4 단계(S40)와, 가요성 기판을 변형시키는 제5 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a micro multi-level gradient structure according to a first embodiment includes a first step S10 of producing a flexible X-ray mask, a second step S20 of forming a photosensitive layer on a curved flexible substrate, A fourth step (S40) of forming a photosensitive layer pattern by selectively exposing and developing the photosensitive layer to form a photosensitive layer pattern, a fifth step (S30) of deforming the flexible substrate, Step S50.

도 2는 도 1에 기재된 가요성 기판, 감광층, 및 엑스선 마스크를 도시한 구성도이다.Fig. 2 is a configuration diagram showing the flexible substrate, the photosensitive layer, and the X-ray mask shown in Fig.

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 단계(S10)에서 엑스선 마스크(30)는 쉽게 휘어지는 유연성을 가진다. 엑스선 마스크(30)는 투명하고 유연한 지지체(31)와, 지지체(31)의 일면에 형성된 엑스선 차폐층(32)을 포함할 수 있다. 지지체(31)는 폴리이미드(polyimide)와 같은 투명한 플라스틱 필름일 수 있다. 엑스선 차폐층(32)은 엑스선을 흡수하는 두꺼운 금속층으로서, 예를 들어 금(Au)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, in the first step S10, the X-ray mask 30 has flexibility to easily bend. The X-ray mask 30 may include a transparent and flexible support 31 and an X-ray shielding layer 32 formed on one side of the support 31. The support 31 may be a transparent plastic film such as polyimide. The x-ray shielding layer 32 is a thick metal layer that absorbs x-rays, and may include, for example, gold (Au).

엑스선 차폐층(32) 사이로 지지체(31)의 표면이 노출되거나 엑스선 투과를 허용하는 얇은 금속층(도시하지 않음)이 위치할 수 있다. 도 2에서는 스트라이프 패턴의 엑스선 차폐층(32)을 예로 들어 도시하였으나, 엑스선 차폐층(32)의 형상은 도시한 예로 한정되지 않는다. A thin metal layer (not shown) may be positioned between the x-ray shielding layers 32 to expose the surface of the support 31 or allow x-ray transmission. In FIG. 2, the x-ray shielding layer 32 of the stripe pattern is shown as an example, but the shape of the x-ray shielding layer 32 is not limited to the illustrated example.

제2 단계(S20)에서, 곡면 형상의 가요성 기판(10) 상에 감광층(20)이 형성된다. 가요성 기판(10)은 쉽게 휘어지는 얇은 플라스틱 필름일 수 있고, 뒤쪽에 위치하는 기판 지지대(15)에 의해 곡면 형상을 유지할 수 있다. 감광층(20)은 가요성 기판(10)의 곡면 상에 일정 두께로 형성되어 가요성 기판(10)과 실질적으로 동일한 곡면 형상을 가질 수 있다.In the second step S20, the photosensitive layer 20 is formed on the curved flexible substrate 10. The flexible substrate 10 can be a thin flexible plastic film that can easily bend and can maintain a curved shape by the substrate support 15 located at the rear side. The photosensitive layer 20 may be formed to have a predetermined thickness on the curved surface of the flexible substrate 10 and have substantially the same curved shape as the flexible substrate 10.

가요성 기판(10)은 엑스선 광원(40)을 향해 볼록하거나 오목한 곡면을 형성할 수 있고, 두 개 이상의 곡면이 조합된 다중 곡면을 형성할 수도 있다. 도 2에서는 엑스선 광원(40)을 향해 볼록한 단일 곡면을 가진 가요성 기판(10)을 예로 들어 도시하였다. 도 3은 도 2에 도시한 가요성 기판의 변형예를 도시한 구성도이다.The flexible substrate 10 may form a convex or concave curved surface toward the x-ray source 40, or may form multiple curved surfaces combining two or more curved surfaces. In FIG. 2, the flexible substrate 10 having a single curved surface convex toward the X-ray source 40 is shown as an example. 3 is a configuration diagram showing a modified example of the flexible board shown in Fig.

도 3을 참고하면, 가요성 기판(10a)은 엑스선 광원을 향해 오목한 하나의 곡면을 형성할 수 있다. 다른 한편으로, 가요성 기판(10b)은 곡률 반경과 곡률 방향(곡률 중심이 위치하는 방향) 중 적어도 하나가 다른 복수 개 곡면의 조합으로 이루어질 수 있다. 가요성 기판(10, 10a, 10b)의 형상은 도 2와 도 3에 도시한 예시로 한정되지 않는다.Referring to FIG. 3, the flexible board 10a can form a curved surface concave toward the X-ray light source. On the other hand, the flexible board 10b may be formed of a combination of a plurality of curved surfaces in which at least one of the curvature radius and the curvature direction (the direction in which the curvature center is located) is different. The shapes of the flexible boards 10, 10a, 10b are not limited to the examples shown in Figs.

다시 도 1과 도 2를 참고하면, 제3 단계(S30)에서 엑스선 마스크(30)는 가요성 기판(10)의 곡면 형상에 대응하여 휘어지며, 감광층(20)에 밀착 배치된다. 유연한 엑스선 마스크(30)를 사용함에 따라, 다양한 곡면 형상의 가요성 기판(10)에 형성된 감광층(20)에 엑스선 마스크(30)의 패턴을 정밀하게 전사할 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 2, in the third step S30, the X-ray mask 30 is bent in accordance with the curved shape of the flexible substrate 10, and is disposed in close contact with the photosensitive layer 20. By using the flexible X-ray mask 30, the pattern of the X-ray mask 30 can be precisely transferred to the photosensitive layer 20 formed on the flexible substrate 10 having various curved shapes.

제4 단계(S40)에서, 엑스선 광원(40)이 작동하여 엑스선 마스크(30)를 향해 싱크로트론 엑스선을 방출한다. 엑스선 광원(40)은 엑스선 마스크(30)의 한 변과 나란한 막대형 광원일 수 있고, 이송부(45)에 의해 움직이면서 스캔 방식으로 노광을 수행할 수 있다.In the fourth step S40, the X-ray source 40 operates to discharge the synchrotron X-rays toward the X-ray mask 30. [ The X-ray source 40 may be a rod-shaped light source that is parallel to one side of the X-ray mask 30, and may be exposed by a scanning method while being moved by the transfer unit 45.

엑스선 광원(40)에서 방출된 싱크로트론 엑스선 중 일부는 엑스선 차폐층(32)에 흡수되고, 나머지가 엑스선 마스크(30)를 투과하여 감광층(20)에 도달한다. 싱크로트론 엑스선은 자외선 대비 파장이 매우 짧고, 강한 직진성과 높은 휘도를 가진다. 감광층(20)은 엑스선 마스크(30)에 의해 부분 노광 후 현상되어 감광층 패턴이 된다.Some of the synchrotron X-rays emitted from the X-ray source 40 are absorbed by the X-ray shielding layer 32, and the remainder passes through the X-ray mask 30 to reach the photosensitive layer 20. Synchrotron X-rays have very short wavelengths compared to ultraviolet rays, have strong linearity and high luminance. The photosensitive layer 20 is partially exposed and developed by the X-ray mask 30 to become a photosensitive layer pattern.

도 4는 도 1에 도시한 제4 단계의 가요성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing the flexible substrate and the photosensitive layer pattern of the fourth step shown in FIG.

도 2와 도 4를 참고하면, 감광층(20)이 포지티브(positive)형인 경우, 감광층(20) 가운데 엑스선을 조사받은 부분이 현상액에 의해 제거되어 감광층 패턴(50)을 형성한다. 이 경우 감광층 패턴(50)은 엑스선 마스크(30)의 엑스선 차폐층(32)과 같은 모양을 가진다.2 and 4, when the photosensitive layer 20 is of a positive type, the portion of the photosensitive layer 20 irradiated with X-rays is removed by the developing solution to form the photosensitive layer pattern 50. In this case, the photosensitive layer pattern 50 has the same shape as the X-ray shielding layer 32 of the X-ray mask 30.

반면, 감광층(20)이 네가티브(negative)형인 경우, 감광층(20) 가운데 엑스선을 조사받지 않은 부분이 현상액에 의해 제거되어 감광층 패턴(50)을 형성한다. 이 경우 감광층 패턴(50)은 엑스선 마스크(30) 중 엑스선 차폐층(32) 이외 부분과 같은 모양을 가진다. 제4 단계(S40)에서 감광층 패턴(50)의 측면은 모두 평행하다.On the other hand, when the photosensitive layer 20 is of a negative type, the portion of the photosensitive layer 20 not exposed to X-rays is removed by the developing solution to form the photosensitive layer pattern 50. In this case, the photosensitive layer pattern 50 has the same shape as the portion of the X-ray mask 30 other than the X-ray shielding layer 32. In the fourth step S40, the side surfaces of the photosensitive layer pattern 50 are all parallel.

도 5는 도 1에 도시한 제5 단계의 가요성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view showing the flexible substrate and the photosensitive layer pattern of the fifth step shown in FIG.

도 5를 참고하면, 제5 단계(S50)에서 가요성 기판(10)이 변형되고, 변형된 가요성 기판(10) 상에 위치하는 감광층 패턴(50)은 각도가 조금씩 틀어지면서 위치에 따라 서로 다른 경사각을 가지게 된다. 즉 제5 단계(S50)의 감광층 패턴(50)이 초소형 다중 경사 구조체를 형성한다.5, in the fifth step S50, the flexible substrate 10 is deformed and the photosensitive layer pattern 50 located on the deformed flexible substrate 10 is deformed slightly And have different inclination angles. That is, the photosensitive layer pattern 50 of the fifth step S50 forms the ultra-small multi-gradient structure.

제5 단계(S50)에서 가요성 기판(10)은 평탄하게 변형되거나, 제2 단계 내지 제4 단계(S20, S30, S40) 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형될 수 있다. 도 5에서는 가요성 기판(10)이 볼록한 곡면인 상태에서 감광층 패턴(50) 형성 후 평탄하게 변형된 경우를 도시하였다.In the fifth step S50, the flexible substrate 10 may be flatly deformed, or at least one of the curvature radius and the curvature direction may be deformed to a different curved surface in the second to fourth steps S20, S30, and S40 have. 5 shows a case where the flexible substrate 10 is flatly deformed after forming the photosensitive layer pattern 50 in a convex curved surface.

도 5의 경우, 가요성 기판(10)의 중앙부에 위치하는 감광층 패턴(50)의 측면은 가요성 기판(10)의 표면과 실질적으로 직교하는 반면, 주변부에 위치하는 감광층 패턴(50)의 측면은 중앙부를 향해 기울어진 경사각을 가진다. 이때 가요성 기판(10)의 중앙으로부터 멀리 위치하는 감광층 패턴(50)일수록 측면 경사각이 커진다.5, the side surface of the photosensitive layer pattern 50 located at the center of the flexible substrate 10 is substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10, while the side surface of the photosensitive layer pattern 50 located at the peripheral portion is substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10, Has an inclined angle inclined toward the central portion. At this time, as the photosensitive layer pattern 50 located far from the center of the flexible board 10, the side inclination angle becomes larger.

도 6은 도 5에 도시한 가요성 기판과 감광층 패턴의 변형예를 나타낸 개략 단면도이다. 도 6에서는 가요성 기판(10)이 오목한 곡면인 상태에서 감광층 패턴(50) 형성 후 평탄하게 변형된 경우를 도시하였다.6 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the flexible substrate and the photosensitive layer pattern shown in Fig. 6 shows a case where the flexible substrate 10 is flatly deformed after forming the photosensitive layer pattern 50 in a concave curved surface.

도 6의 경우, 가요성 기판(10)의 중앙부에 위치하는 감광층 패턴(50)의 측면은 가요성 기판(10)의 표면과 실질적으로 직교하는 반면, 주변부에 위치하는 감광층 패턴(50)의 측면은 주변부를 향해 기울어진 경사각을 가진다. 이때 가요성 기판(10)의 중앙으로부터 멀리 위치하는 감광층 패턴(50)일수록 측면 경사각이 커진다.6, the side surface of the photosensitive layer pattern 50 located at the center of the flexible substrate 10 is substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10, while the side surface of the photosensitive layer pattern 50 located at the peripheral portion is substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10, Has an inclined angle inclined toward the peripheral portion. At this time, as the photosensitive layer pattern 50 located far from the center of the flexible board 10, the side inclination angle becomes larger.

제1 실시예의 제조 방법에 따르면, 가요성 기판(10) 상에 다양한 경사를 가지는 초소형 다중 경사 구조체를 정밀하게 제작할 수 있다. 초소형 다중 경사 구조체는 초정밀 몰드 시스템에서 몰드로 사용될 수 있고, 초정밀 몰드 시스템을 이용하여 정밀 복제 성형 기술을 구현할 수 있다.According to the manufacturing method of the first embodiment, it is possible to precisely fabricate a micro multi-level gradient structure having various gradients on the flexible substrate 10. The tiny multi-tilted structure can be used as a mold in a high-precision mold system, and a precise replica molding technique can be implemented using a high-precision mold system.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a micro multi-level gradient structure according to a second embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 제2 실시예의 초소형 다중 경사 구조체의 제조 방법은 신축성 기판을 인장시키는 제6 단계(S60)와, 인장된 신축성 기판 상에 감광층을 형성하는 제7 단계(S70)와, 감광층의 전방에 엑스선 마스크를 배치하는 제8 단계(S80)와, 감광층을 선택 노광 후 현상하여 감광층 패턴을 형성하는 제9 단계(S90)와, 신축성 기판의 인장을 해제하고 변형시키는 제10 단계(S100)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the method for fabricating the micro multi inclined structure of the second embodiment includes a sixth step S60 of stretching the stretchable substrate, a seventh step S70 of forming a photosensitive layer on the stretched stretchable substrate, (S80) of arranging an X-ray mask in front of the photosensitive layer, a ninth step (S90) of forming a photosensitive layer pattern by selectively exposing and developing the photosensitive layer, a step of releasing and deforming the stretchable substrate 10 (S100).

도 8은 도 7에 기재된 신축성 기판, 감광층, 및 엑스선 마스크를 도시한 구성도이다.Fig. 8 is a configuration diagram showing the flexible substrate, the photosensitive layer, and the X-ray mask shown in Fig. 7;

도 7과 도 8을 참고하면, 제6 단계(S60)에서, 신축성 기판(60)은 적어도 한 방향으로 늘어나는 탄성을 가지며, 외력에 의해 적어도 한 방향으로 인장된다. 신축성 기판(60)은 가요성 기판일 수 있고, 외력에 의해 인장된 상태로 곡면 형상의 기판 지지대(15)에 밀착되어 곡면 형상을 유지할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, in the sixth step S60, the stretchable substrate 60 has elasticity stretching in at least one direction and is stretched in at least one direction by an external force. The stretchable substrate 60 may be a flexible substrate and may be in close contact with a curved substrate support 15 in a state of being stretched by an external force to maintain a curved shape.

기판 지지대(15)와 여기에 밀착된 신축성 기판(60)은 엑스선 광원(40)을 향해 볼록하거나 오목한 단일 곡면을 형성할 수 있고, 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 복수 개 곡면이 조합된 다중 곡면을 형성할 수 있다. 도 8에서는 기판 지지대(15)와 신축성 기판(60)이 엑스선 광원(40)을 향해 볼록한 단일 곡면을 형성하는 경우를 예로 들어 도시하였다.The substrate support 15 and the elastic substrate 60 brought into close contact with the substrate support 15 can form a convex or concave single curved surface toward the x-ray source 40, and a plurality of curved surfaces having at least one of a curvature radius and a curvature direction different from each other Multiple curved surfaces can be formed. 8 shows an example in which the substrate support 15 and the flexible substrate 60 form a single curved surface convex toward the x-ray source 40. [

제7 단계(S70)에서, 신축성 기판(60) 상에 감광층(20)이 형성된다. 신축성 기판(60)이 평탄한 경우 감광층(20)은 평탄하게 형성되고, 신축성 기판(60)이 곡면을 형성하는 경우 감광층(20)은 신축성 기판(60)과 실질적으로 동일한 곡면 형상을 가진다.In the seventh step S70, the photosensitive layer 20 is formed on the stretchable substrate 60. When the flexible substrate 60 is flat, the photosensitive layer 20 is formed flat. When the flexible substrate 60 forms a curved surface, the photosensitive layer 20 has substantially the same curved shape as the flexible substrate 60.

제8 단계(S80)에서, 엑스선 마스크(30)가 감광층(20)의 전방에 배치된다. 엑스선 마스크(30)는 제1 실시예와 동일한 유연한 마스크이거나, 휘어지지 않는 단단한 마스크일 수 있다. 유연한 엑스선 마스크(30)는 신축성 기판(60)의 곡면 형상에 대응하여 휘어지며, 감광층(20)에 밀착 배치된다.In the eighth step S80, an X-ray mask 30 is disposed in front of the photosensitive layer 20. The X-ray mask 30 may be the same flexible mask as that of the first embodiment, or may be a rigid mask that does not bend. The flexible X-ray mask 30 is bent in accordance with the curved shape of the flexible substrate 60 and is disposed in close contact with the photosensitive layer 20.

도 9는 도 8에 도시한 엑스선 마스크의 변형예를 도시한 구성도이다. 도 9를 참고하면, 엑스선 마스크(30a)는 유리와 같은 단단한 지지체(31a)와, 지지체(31a)의 일면에 형성된 엑스선 차폐층(32)을 포함할 수 있다. 단단한 엑스선 마스크(30a)는 감광층(20)과 거리를 두고 감광층(20)의 전방에 배치된다.9 is a configuration diagram showing a modified example of the X-ray mask shown in FIG. 9, the X-ray mask 30a may include a hard support 31a such as glass and an X-ray shielding layer 32 formed on one side of the support 31a. The solid x-ray mask 30a is disposed in front of the photosensitive layer 20 at a distance from the photosensitive layer 20.

자외선을 사용하는 통상의 리소그래피 공정에서는 직진성이 낮고 회절 현상을 유발하는 자외선 특성에 의해 감광층과 노광 마스크 사이에 간격을 둘 수 없다. 감광층과 노광 마스크 사이에 간격을 두면, 노광 마스크를 통과한 자외선이 회절 현상을 일으키면서 노광 마스크의 패턴을 정밀하게 감광층에 전사할 수 없다.In a conventional lithography process using ultraviolet rays, the straightness is low and there is no gap between the photosensitive layer and the exposure mask due to the ultraviolet characteristics that cause diffraction phenomena. If a gap is provided between the photosensitive layer and the exposure mask, the pattern of the exposure mask can not be transferred precisely to the photosensitive layer while the ultraviolet ray passing through the exposure mask causes the diffraction phenomenon.

그러나 제2 실시예의 제조 방법에서는 감광층(20)과 엑스선 마스크(30a) 사이에 간격을 둘 수 있다. 싱크로트론 엑스선은 자외선 대비 파장이 매우 짧기 때문에 회절 현상이 적으며, 직진성이 우수하다. 따라서 감광층(20)과 엑스선 마스크(30a) 사이에 간격을 두어도 엑스선 마스크(30a)의 패턴을 감광층(20)에 정밀하게 전사할 수 있다.However, in the manufacturing method of the second embodiment, a gap may be provided between the photosensitive layer 20 and the X-ray mask 30a. The synchrotron X-ray has a very short wavelength compared to ultraviolet rays, so it has little diffraction and is excellent in straightness. Therefore, even if a gap is provided between the photosensitive layer 20 and the X-ray mask 30a, the pattern of the X-ray mask 30a can be accurately transferred to the photosensitive layer 20. [

도 10은 도 7에 도시한 제9 단계와 제10 단계의 신축성 기판과 감광층 패턴을 도시한 개략 단면도이다.10 is a schematic cross-sectional view showing the stretchable substrate and the photosensitive layer pattern of the ninth and tenth steps shown in Fig.

도 10을 참고하면, 제9 단계(S90)에서 감광층(20)은 싱크로트론 엑스선 스캔에 의해 선택 노광 후 현상되어 감광층 패턴(50)이 된다. 제9 단계(S90)에서 감광층 패턴(50)은 서로간 마이크로미터 스케일(1㎛ 이상 1,000㎛ 미만)의 제1 간격(G1)을 두고 위치할 수 있다.Referring to FIG. 10, in the ninth step S90, the photosensitive layer 20 is selectively exposed and developed by a synchrotron X-ray scan to become a photosensitive layer pattern 50. In the ninth step S90, the photosensitive layer pattern 50 may be positioned with a first interval G1 of an inter-micrometer scale (less than 1 탆 and less than 1,000 탆).

제10 단계에서, 신축성 기판(60)은 인장이 해제되고 제7 단계 내지 제9 단계(S70, S80, S90) 때와 다른 형상으로 변형된다. 따라서 감광층 패턴(50)은 서로간 간격이 작아지는 것과 동시에 각도가 조금씩 틀어지면서 위치에 따라 서로 다른 경사각을 가지게 된다. 즉 제10 단계의 감광층 패턴(50)이 초소형 다중 경사 구조체를 형성한다.In the tenth step, the stretchable substrate 60 is deformed to have a shape different from that in the seventh to ninth steps (S70, S80, S90). Accordingly, the photosensitive layer patterns 50 have mutually different inclination angles depending on their positions as the intervals between the photosensitive layer patterns 50 are reduced and the angles are slightly changed. That is, the photosensitive layer pattern 50 of the tenth step forms a micro multi-gradient structure.

이때 신축성 기판(60)은 평탄하게 변형되거나, 제7 단계 내지 제9 단계(S70, S80, S90) 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형될 수 있다. 도 10에서는 신축성 기판(60)이 볼록한 곡면인 상태에서 감광층 패턴(50) 형성 후 인장이 해제되면서 평탄하게 변형된 경우를 예로 들어 도시하였다.At this time, the stretchable substrate 60 may be deformed flatly, or at least one of the curvature radius and the curvature direction may be changed to another curved surface in the seventh to ninth steps (S70, S80, S90). In FIG. 10, a case where the stretchable substrate 60 is curved to be flat and deformed after the photosensitive layer pattern 50 is formed is shown as an example.

제10 단계(S100)의 감광층 패턴(50)은 신축성 기판(60)의 인장 해제에 의해 서로간 제1 간격(G1)보다 작은 제2 간격(G2)을 두고 위치한다. 제2 간격(G2)은 제1 간격(G1)보다 작은 마이크로미터 스케일에 속하거나, 나노미터 스케일(1nm 이상 1,000nm 미만)에 속할 수 있다.The photosensitive layer pattern 50 of the tenth step S100 is located at a second gap G2 smaller than the first gap G1 by releasing the tension of the stretchable substrate 60. [ The second gap G2 may belong to a micrometer scale smaller than the first gap G1 or may belong to a nanometer scale (less than 1 nm and less than 1,000 nm).

제2 실시예의 제조 방법에 따르면, 신축성 기판(60)을 이용하여 나노미터 스케일의 간격을 가지는 초소형 다중 경사 구조체를 용이하게 구현할 수 있다. 나노미터 스케일의 간격은 미세 유체 소자(micro fluidic device) 등의 유체 전달 시스템의 채널로 사용될 수 있으며, 이를 이용하여 정밀 유량 제어 기술을 구현할 수 있다.According to the manufacturing method of the second embodiment, it is possible to easily realize the ultra-small multi-tilting structure having the nanometer-scale interval by using the flexible substrate 60. The gap of the nanometer scale can be used as a channel of a fluid delivery system such as a micro fluidic device, and a precise flow rate control technique can be implemented by using this.

전술한 제1 및 제2 실시예에 따르면, 형상 자유도가 우수한 초소형 다중 경사 구조체를 용이하게 제작할 수 있고, 다양한 분야에 응용 가능하다. 예를 들어, 본 발명이 제공하는 기술은 곡면형 또는 원통 형상의 초정밀 금형, 동일 기판 내 기울기가 다른 마이크로/나노 패턴을 바탕으로 하는 광학 소자 제작, 방향에 따른 젖음성 제어 표면 구조 제작 등에 활용될 수 있다.According to the first and second embodiments described above, it is possible to easily manufacture a micro-inclined structure having a high degree of freedom in shape, and can be applied to various fields. For example, the technology provided by the present invention can be applied to ultra-precision molds of a curved or cylindrical shape, optical devices based on micro / nano patterns having different slopes in the same substrate, and wettability control surface structures according to directions have.

또한, 본 발명이 제공하는 기술은 정밀 광학 소자, 미세 유체 소자, 플라스틱 및 분말 사출 성형용 정밀 금형, 마이크로/나노 복합체 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.Further, the technology provided by the present invention can be utilized in various fields such as precision optical elements, microfluidic devices, precision molds for plastic and powder injection molding, and micro / nano composites.

고에너지 싱크로트론 엑스선을 이용하는 기술은 주로 기초 과학 분야에 국한되는 경우가 대부분이지만, 본 발명이 제공하는 정밀 가공 기술은 첨단 기초 연구 분야와 실질적인 생산/제조 산업과의 핵심 고리가 될 수 있으며, 과학과 산업 현상을 융합할 수 있는 기술이다.Although the technology using high-energy synchrotron X-rays is mainly limited to the basic science field, the precision processing technology provided by the present invention can be a key link between the advanced basic research field and the actual production / manufacturing industry, It is a technology that can fuse the phenomenon.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

10: 가요성 기판 20: 감광층
30: 엑스선 마스크 31: 지지체
32: 엑스선 차폐층 40: 엑스선 광원
45: 이송부 50: 감광층 패턴
60: 신축성 기판10: flexible substrate 20: photosensitive layer
30: X-ray mask 31: Support
32: X-ray shielding layer 40: X-ray light source
45: transfer part 50: photosensitive layer pattern
60: stretchable substrate

Claims (13)

유연한 지지체 상에 엑스선 차폐층이 형성된 엑스선 마스크를 제작하는 마스크 제작 단계;
적어도 하나의 곡면을 가진 기판 지지대에 가요성 기판을 밀착시키고, 가요성 기판 상에 감광층을 형성하는 감광층 형성 단계;
상기 감광층 상에 상기 엑스선 마스크를 밀착 배치하는 마스크 배치 단계;
싱크로트론 엑스선의 스캔에 의해 상기 감광층을 선택 노광 후 현상하는 감광층 패턴 형성 단계; 및
상기 기판 지지대와 상기 가요성 기판을 분리시키고, 상기 가요성 기판을 상기 기판 지지대와 다른 여러 형상 중 하나의 형상으로 변형시키는 기판 변형 단계를 포함하며,
상기 기판 변형 단계에서 상기 감광층 패턴은 위치에 따라 서로 다른 경사각을 가지는 다중 경사 구조체를 이루는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.A mask manufacturing step of fabricating an X-ray mask having an X-ray shielding layer formed on a flexible support;
A photosensitive layer forming step of bringing the flexible substrate into close contact with the substrate support having at least one curved surface and forming a photosensitive layer on the flexible substrate;
A mask disposing step of closely placing the X-ray mask on the photosensitive layer;
Forming a photosensitive layer pattern by selectively exposing and developing the photosensitive layer by scanning a synchrotron X-ray; And
And a substrate deforming step of separating the substrate support and the flexible substrate and transforming the flexible substrate into one of several other shapes than the substrate support,
Wherein the photosensitive layer pattern is a multiple inclined structure having different inclination angles depending on positions in the substrate deforming step. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 감광층 형성 단계에서, 상기 가요성 기판은 볼록하거나 오목한 단일 곡면을 형성하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the photosensitive layer forming step, the flexible substrate forms a convex or concave single curved surface. 제1항에 있어서,
상기 감광층 형성 단계에서, 상기 가요성 기판은 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 상이한 복수 개 곡면의 조합으로 이루어진 다중 곡면을 형성하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the flexible substrate forms multiple curved surfaces composed of a combination of a plurality of curved surfaces having at least one of a curvature radius and a curvature direction different from each other in the photosensitive layer forming step. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기판 변형 단계에서, 상기 가요성 기판은 평탄하게 변형되는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.The method according to claim 3 or 4,
Wherein in the substrate deformation step, the flexible substrate is flatly deformed. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기판 변형 단계에서, 상기 가요성 기판은 상기 감광층 형성 단계 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형되는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.The method according to claim 3 or 4,
Wherein, in the step of deforming the substrate, at least one of the curvature radius and the curvature direction is deformed to a different curved surface at the photosensitive layer forming step, the flexible substrate, and the flexible substrate. 탄성과 유연성을 구비한 신축성 기판을 적어도 한 방향으로 인장시키는 기판 인장 단계;
인장된 상기 신축성 기판 상에 감광층을 형성하는 감광층 형성 단계;
상기 감광층의 전방에 엑스선 마스크를 배치하는 마스크 배치 단계;
싱크로트론 엑스선 스캔에 의해 상기 감광층을 선택 노광 후 현상하는 감광층 패턴 형성 단계; 및
상기 신축성 기판의 인장력을 해제하고, 상기 신축성 기판을 상기 감광층 패턴 형성 시와 다른 여러 형상 중 하나의 형상으로 변형시키는 기판 변형 단계를 포함하며,
상기 기판 변형 단계에서 상기 감광층 패턴은 서로간 간격이 작아지고, 위치에 따라 서로 다른 경사각을 가지는 다중 경사 구조체를 이루는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.A substrate tensioning step of stretching an elastic substrate having elasticity and flexibility in at least one direction;
A photosensitive layer forming step of forming a photosensitive layer on the stretched substrate which is stretched;
Disposing an X-ray mask in front of the photosensitive layer;
A photosensitive layer pattern forming step of selectively exposing and developing the photosensitive layer by a synchrotron X-ray scan; And
And a substrate deforming step of releasing a tensile force of the elastic substrate and deforming the elastic substrate into one of various shapes other than that at the time of forming the photosensitive layer pattern,
Wherein the photosensitive layer patterns in the substrate deforming step are multi-inclined structures having a small gap between them and different inclination angles depending on their positions. 제7항에 있어서,
상기 신축성 기판은 가요성 기판이고, 상기 기판 인장 단계에서 곡면 형상의 기판 지지대에 밀착되어 곡면 형상을 유지하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the flexible substrate is a flexible substrate and is in close contact with a curved substrate support during the substrate pulling step to maintain a curved shape. 제8항에 있어서,
상기 신축성 기판은 볼록하거나 오목한 단일 곡면을 형성하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the stretchable substrate forms a convex or concave single curved surface. 제8항에 있어서,
상기 신축성 기판은 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 상이한 복수 개 곡면의 조합으로 이루어진 다중 곡면을 형성하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the flexible substrate forms multiple curved surfaces composed of a combination of a plurality of curved surfaces having at least one of a curvature radius and a curvature direction different from each other. 제7항에 있어서,
상기 마스크 배치 단계에서, 상기 엑스선 마스크는 유연한 마스크로 제작되어 상기 감광층에 밀착 배치되거나, 단단한 마스크로 제작되어 상기 감광층과 거리를 두고 위치하는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the X-ray mask is made of a flexible mask and is disposed in close contact with the photosensitive layer, or is made of a hard mask and positioned at a distance from the photosensitive layer. 제7항에 있어서,
상기 기판 변형 단계에서, 상기 신축성 기판은 평탄하게 변형되는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the flexible substrate is flatly deformed in the substrate deformation step. 제7항에 있어서,
상기 기판 변형 단계에서, 상기 신축성 기판은 상기 감광층 형성 단계 때와 곡률 반경과 곡률 방향 중 적어도 하나가 다른 곡면으로 변형되는 초소형 다중 경사 구조체 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the flexible substrate is deformed into a curved surface at least one of a curvature radius and a curvature direction at the photosensitive layer forming step.
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