KR20100085389A - 천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천공된 고분자 박막을 제조하는 장치에 관한 것으로서, 패턴이 형성되어 있는 몰드; 상기 몰드를 회전시키는 회전부; 압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및 상기 압축기체저장부에 연결되며 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고, 상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고, 상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 한다.

Description

천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATION OF PERFORATED POLYMER MEMBRANE}
본 발명은 천공된 고분자 박막을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축된 기체의 분출로 마이크로 몰드 위에 잔류하는 예비중합체를 제거하여 선택적으로 천공된 고분자 박막(perforated polymer membrane)을 제조하는 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
현재 미세유체제어 소자의 발전은 다양한 기능을 하나의 소자에서 구현하기위해 복잡한 형태와 제작 방법을 필요로 하고 있다. 특히 미세유체가 하나의 평면에서 흐르지 않고 3차원으로 설계된 미세유체 채널을 따라 흐르게 됨으로써 미세유체 소자가 보다 다양한 기능을 구현할 수 있다는 다양한 연구 보고가 있어 왔다. 또한 고분자 기반의 제작 기술에 의존하고 있는 미세유체 제어 소자에서 박막을 천공하는 방법은 여러 분야에서 사용되어 왔다. 앞서 설명한 3차원 미세유체 채널의 제작, 세포배양을 위한 마이크로웰(microwell) 제작, 마이크로패턴 전사(micropattern transfer) 방법 등의 여러 가지 목적에서 고분자 박막의 천공이 사용되고 있다. 그러나 기존에 알려진 방법들은 실제 다양한 연구실에서 널리 사 용하기에는 복잡한 제작 과정과 추가적인 장비들을 필요로 한다는 문제점이 있다.
미국특허 제7,282,240호에 개시된 발명은 가장 간단한 방법으로 고분자 박막을 천공하는 방법으로 알려져 있다. 상기 특허문헌에는 중합반응이 일어나기 전의 고분자 물질(예비중합체)을 몰드 위에 올려놓고 원심력을 가해 고분자를 박막형태로 제작 하는 방법이 개시되어 있다. 이때 몰드에는 포토레지스트(photoresist)등과 같은 물질로 마이크로 구조물이 패터닝 되어 있어서 고분자 박막이 일정 높이 이하로 스핀코팅이 될 경우에는 포토레지스트 패턴이 돌출되어있는 부분에서 천공되는 원리를 갖는다. 그러나 다양한 높이의 박막 혹은 다양한 점도(viscosity)를 갖는 고분자 박막을 제작할 경우 낮은 스핀코팅의 속도에서 박막을 제작하는 경우가 발생하고, 이럴 경우 포토레지스트 패턴 위에 잔류 고분자 물질이 남게 되어 천공이 되지 않고 천공이 될 부분 위에 얇은 고분자 막이 형성되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 천공된 고분자 박막의 제작 시에 발생되는 마이크로 패턴 위의 잔류 고분자를 제거함으로써 고분자 박막을 선택적으로 천공할 수 있는 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치는,
패턴이 형성되어 있는 몰드; 상기 몰드를 회전시키는 회전부; 압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및 상기 압축기체저장부에 연결되며 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고, 상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고, 상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 압축기체를 상기 패턴 위에 잔류하는 예비중합체에 분사하여 제거함으로써 상기 고분자 박막을 선택적으로 천공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전부와 상기 몰드는 감압에 의해 서로 밀착되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고분자 박막의 두께는 상기 회전부의 회전 속도에 따라 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압축기체분출부가 복수개 구비되어, 복수의 위치로 상기 압축기체가 동시에 분사될 수 있다.
또한, 상기 압축기체분출부의 일단에 분출구가 구비되어 있고, 상기 압축기체분출부는 상기 압축기체저장부에 탈장착 가능하게 연결되어, 상기 예비중합체의 점도 또는 천공될 구멍의 크기에 따라 상기 분출구의 크기가 변화될 수 있다.
또한, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부로부터 돌출형성된 제2 패턴부로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조방법은,
패턴이 형성된 몰드를 회전부에 위치시키는 제1 단계; 감압에 의해 상기 회전부와 밀착된 상기 몰드 상에 예비중합체를 투입하는 제2 단계; 상기 회전부를 회전시켜 상기 예비중합체를 고분자 박막으로 형성하는 제3 단계; 상기 패턴 상에 잔류하는 상기 예비중합체를 압축기체의 분사력으로 선택적으로 제거하는 제4 단계; 및 상기 고분자 박막을 중합시키고, 상기 중합된 고분자 박막을 상기 몰드로부터 제거하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 압축기체의 분사력에 의해 손상된 예비중합체를 회복시키기 위해 상기 예비중합체를 방치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고분자 박막을 중합시킴으로써 상기 중합된 고분자 박막이 경화될 수 있다.
또한, 상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 선택적으로 천공된 고분자 박막의 제조장치 및 제조방법은 기존의 스핀코팅만의 제조방법에서 특정 고분자 박막의 두께 및 점도 등의 물리적 특성에 따라 몰드 위에서 천공 되어야 할 부분의 패턴 위에 잔류하는 예비중합체 때문에 발생되었던 공정상의 문제를 압축기체 분사 기술을 이용하여 해결함으로써 원하는 위치를 선택적으로 천공할 수 있게 해 준다.
또한, 기존 방법에서 선택적 천공을 하기 위해서는, 천공되어야 할 부분의 몰드 패턴이 천공되지 않을 부분 보다 더 높아야 하기 때문에 2 단계 리소그래피(2-step lithography) 방법 등에서 제조할 수 있는 서로 다른 높이의 몰드 패턴이 있어야 가능했으나, 본 발명에 따른 제조장치 및 제조방법은 일반적인 1단계 리 소그래피(single step lithography) 방법을 이용하여 제작된 몰드 패턴에서도 선택적으로 고분자 박막을 천공할 수 있는 장점을 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 천공된 고분자 박막의 제조장치는, 패턴이 형성되어 있는 몰드(104), 이 몰드를 회전시키는 회전부(스핀코터)(105), 압축기체를 보관하는 압축기체저장부(101), 및 압축된 기체를 분사하는 압축기체분출부(102)를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 몰드(104) 상에 예비중합체(prepolymer)를 투입하고, 회전부(105)를 이용하여 몰드(104)를 회전시킴으로써 예비중합체를 고분자 박막(103)으로 형성한다. 이 때, 회전부(105)와 몰드(104)는 감압에 의해 서로 밀착되어 있다. 또한, 회전부(105)에 의한 원심력에 의해 형성된 고분자 박막(103)은 회전부의 회전 속도를 제어함으로써 그 두께를 조절할 수 있다. 천공되어야 할 위치에 잔류 예비중합체가 남아 있는 경우, 압축기체저장 부(101)에 보관된 압축기체를 압축기체분출부(102)를 통해 분사시켜 잔류 예비중합체를 제거함으로써 선택적으로 원하는 위치에 고분자 박막을 천공할 수 있다. 이후 중합반응을 통해 천공된 고분자 박막이 경화되어 몰드(104)로부터 이를 제거함으로써 최종적으로 천공된 고분자 박막이 얻어진다.
한편, 몰드(104) 상의 예비중합체를 회전시켜 얻어진 고분자 박막(103)에 압축기체분출부(102)를 이용해 압축기체를 분사하게 되면 잔류 예비중합체가 제거되면서 동시에 고분자 박막(103)에 부분적인 결함이 발생하게 된다. 그러나 이러한 결함 부위는 시간이 자나면서 자발적으로 원상복구 되므로 30분 이상 방치 후 고분자 중합반응을 시키면 천공된 고분자 박막이 완성될 수 있다. 최종적으로 제조된 고분자 박막에 형성된 구멍의 모양은 몰드(104)에 패터닝된 모양과 일치하며, 원형 사각형 등 다양한 모양이 될 수 있다.
본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 천공된 고분자 박막의 제조방법은 먼저 예비중합체(201)를 패턴(106)이 형성된 몰드(104)에 일정량을 붓는다. 스핀코팅의 원심력에 의해 일정 두께의 고분자 박막(202)이 몰드 위에 형성된다. 그러나 몰드의 패턴(106) 위에는 잔류 예비중합체(203)가 존재하기 때문에 완벽히 천공된 고분자 박막의 제작이 불가능하다. 따라서, 압축기체분출부의 일단에 형성된 분출구(102a)를 통해 분사되는 압축기체의 분사력을 이용해 잔류 예비중합체를 제거한다. 이 경우, 압축기체분출부는 1개 또는 복수개가 구비될 수 있으며, 이를 통해 하나의 위치 또는 복수의 위치로 압축기체가 동시에 분사될 수 있다. 또한, 예비중합체의 점도 또는 천공될 크기에 따라 압축기체의 분사력이 변화되는 것이 바람직하므로, 다양한 크기의 분출구(102a)를 가진 압축기체분출부를 압축기체저장부에 장착 또는 설치하여 압축기체의 분사력을 변화시킬 수 있다.
한편, 제거 시에 수반되는 주변 고분자 박막의 손상 부위(204)는 시간이 지남에 따라 자발적으로 회복된다. 형상이 회복된 예비중합체로 이루어진 고분자 박막을 열, 광학적 방법 등을 통해 중합반응 시키고, 이를 통해 경화된 고분자 박막(205)을 몰드에서 제거하게 되면 선택적으로 천공된 고분자 박막을 제조할 수 있다. 이때 사용되는 몰드의 패턴 제작에는 몰드(104)로부터 돌출형성된 제1 패턴부(106a)와 이 제1 패턴부(106a)로부터 돌출형성된 제2 패턴부(106b)로 이루어져, 천공될 부분만 높게 패턴이 제작된 다중단계 리소그래피(multi-step lithography)(도 2, 가) 방법과 제1 패턴부(106a)의 높이가 모두 균일하도록 패턴이 제작된 1단계 리소그래피 (도 2, 나) 방법 등이 이용될 수 있다.
이하에서는 다중 혹은 단일 단계 리소그래피 방법을 이용해 제작된 몰드를 이용해 선택적으로 천공된 고분자 박막을 제작하는 방법을 실시예를 통해 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일 실시예로서 본 발명을 예시하는 것이므로, 본 발명의 내용이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 다중 단계 리소그래피 방법을 이용하여 몰드 제작 및 천공된 PDMS(polydimethylsiloxane) 박막 제작 (도 2, 가)
본 발명의 실시예에 사용된 몰드는 SU-8 포토레지스트를 이용하여 실리콘 웨이퍼위에 패터닝함으로써 제작하였다. 포토레지스트의 높이는 20 ㎛ 와 50 ㎛ 의 서로 다른 높이를 갖는 패턴으로 이루어져 있고, 50 ㎛ 패턴이 천공될 부분으로 설계되었다. 제작된 몰드를 스핀코터에 올려놓고 감압장치를 통해 고정을 하고, 중합전의 PDMS(초기중합체(prepolymer)와 경화제가 10 : 1로 혼합된 혼합물) 물질을 웨이퍼 위에 붓는다. 3000 rpm으로 30 초간 스핀코팅을 하면 약 45 ㎛ ~ 50 ㎛ 높이의 PDMS 예비중합체로 이루어진 박막이 웨이퍼 위에 형성된다. 50 ㎛ 높이 패턴위에 잔류하는 PDMS 예비중합체를 제거하여 완벽한 천공을 제작하기 위해 공기압축기 (air compressor)에 연결된 압축기체분출부에는 30 게이지의 주사기 바늘을 사용하였다. 다른 게이지의 주사기 바늘을 공기 압축기에 연결하여 압축공기의 분사력을 변화시킬 수 있으며, 복수개의 주사기 바늘을 함께 공기 압축기에 연결하여 동시에 압축기체를 여러 위치에 분사시킬 수도 있다. 30 게이지 바늘에서 분사되는 압축기체의 분사력을 이용하여 50 ㎛ 패턴위에 잔류하는 고분자 물질을 제거하였다. 기체 분사에 의해 형태가 손상된 예비중합체로 형성된 고분자 박막을 회복시키기 위해 30분간 상온에 방치하면 자발적으로 천공될 부위만 남기고 원래 모양으로 회복된다. 중합반응을 위해 60 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 천공된 PDMS 박막을 제작하였다. 제작한 PDMS 박막의 사진은 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰 하였고 도 3에 표시하였다. 도 3의 도면부호 "301"은 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝된 포토레지스트(PR)를, 도면부호 "302"는 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝되고 3차원 미세유체 채널의 연결부로 사용될 포토레지시트 패턴 부분을, 도 면부호 "303"은 스핀코팅에 의해 형성된 고분자 박막을, 도면부호 "305"는 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거한 후 얻어진 PDMS 박막에 천공된 구멍을, 도면부호 "306"은 제조된 구멍을 확대한 전자현미경 사진을 나타낸다. 도 3의 도면부호 "304"가 지칭하는 부분과 같이 압축기체 분사과정 없이 스핀코팅만 완료된 PDMS 박막에서는 뚫린 구멍을 관찰 할 수가 없었다.
<실시예 2> 단일 단계 리소그래피방법을 이용하여 몰드 제작 및 천공된 PDMS 박막 제작 (도 2, 나)
본 발명의 실시예에 사용된 몰드는 SU-8 포토레지스트(PR)를 이용하여 실리콘 웨이퍼위에 패터닝함으로써 제작하였다. 포토레지스트의 높이는 50 ㎛ 의 균일한 높이를 갖는 패턴으로 이루어져 있고, 선택적으로 원하는 위치의 패턴에 천공을 제작하였다. 제작된 몰드를 스핀코터에 올려놓고 감압장치를 통해 고정을 하고, 중합전의 PDMS(초기중합체(prepolymer)와 경화제가 10 : 1로 혼합된 혼합물) 물질을 웨이퍼위에 붓는다. 3000 rpm으로 30 초간 스핀코팅을 하면 약 45 ㎛ ~ 50 ㎛ 높이의 PDMS 예비중합체로 이루어진 박막이 웨이퍼 위에 형성된다. 50 ㎛ 높이 패턴위에 잔류하는 PDMS 예비중합체를 제거하여 완벽한 천공을 제작하기 위해 공기압축기(air compressor)에 연결된 압축기체분출부에는 30 게이지의 주사기 바늘을 사용하였다. 30 게이지 바늘에서 분사되는 압축기체의 분사력을 이용하여 50 ㎛ 패턴위에 잔류하는 고분자 물질을 선택적으로 제거하였다. 기체 분사에 의해 형태가 손상된 예비중합체로 형성된 고분자 박막을 회복시키기 위해 30분간 상온에 방치하 면 자발적으로 천공될 부위만 남기고 원래 모양으로 회복된다. 중합반응을 위해 60 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 천공된 PDMS 박막을 제작하였다. 제작한 PDMS 박막의 사진은 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰하였고 도 4에 표시되었다. 도 4에서 도면부호 "401"은 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 잔류 물질을 제거하지 않은 고분자 박막의 전자현미경 사진을, 도면부호 "402"는 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 압축기체를 이용해 잔류 물질을 선택적으로 제거하여 구멍이 형성된 PDMS 박막의 전자현미경 사진을 나타낸다. 도 4의 도면부호 "401"이 나타내는 부분과 같이 압축기체 분사과정 없이 스핀코팅만 완료한 PDMS 박막에서는 뚫린 구멍을 관찰 할 수가 없었다.
상술한 실시예 1 및 실시예 2에 사용된 예비중합체는 일 예로서 폴리다이메틸실록산(PDMS)이 사용되었지만, 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질이 될 수 있다.
<실시예 3> 천공된 PDMS 박막을 이용하여 3차원 미세유체제어 소자 제작 및 이를 이용한 16-병렬 농도 구배 구현 방법
일반적으로 PDMS를 이용한 미세유체 제어소자는 같은 평면에 있는 미세유체 채널들을 통해 유체가 흘러가는 구조를 갖는다. 그러나 최근 더욱 복잡하고 정교 해지는 미세유체 소자의 기능의 요구에 따라서, 미세유체 채널이 3차원적인 입체 구조를 통해 보다 다양한 기능을 구현하는데 사용되고 있다. 이때 3차원 미세유체 채널을 제작하는 데 있어서 가장 핵심적은 기술은 하층과 상층의 미세유체 채널을 연결하는 연결부이다. 이 연결부는 보통 PDMS 막에 작은 구멍을 뚫어 제작을 하고, 다양한 기술을 이용하여 미세유체 채널의 연결부를 위한 구멍을 제작하여 왔다. 본 실시예 3에서는 본 발명에 의한 선택으로 천공된 고분자 박막 제작 방법을 이용하여, PDMS 박막을 천공하여 3차원 미세유체 채널 구조를 형성 하였고, 두개의 주입구로 주입된 두 유체가 3차원 미세유체 채널을 통과하면서 16개의 병렬 농도 구배를 형성하는 결과를 보여준다. 설계 및 제작된 3차원 미세유체제어 소자는 도 5 에 나타나 있다. 도 5 (가)에 나타난 바와 같이 하층 미세유체 채널은 상층 미세유체 채널로 흐르는 유체와 관통구멍을 통해 연결되고, 이렇게 사용되는 연결부로서의 관통구멍은 도 5(나)의 SU-8 포토레지스트 패턴을 갖는 몰드를 이용해서 제작하였다. 완성된 PDMS 미세유체제어 소자의 사진은 도 5 (다)에 표시되어 있고, 천공에 의한 연결부를 확대해서 관찰한 사진은 도 5 (라)에 표시되어 있다. 이렇게 제작된 PDMS 유체제어소자의 두 주입구(inlet A, inlet B)에 한쪽에는 식용색소(붉은색, red dye), 다른 한 쪽에는 형광물질(FITC, Fluorescein isothiocyanate, 3.0 mM)을 주입하였다. 그 결과 도 6에서 보여주는 바와 같이 각각의 미세유체 채널 부위에서 미세유체의 농도 구배가 형성되고, 최종적으로 배출부 부위에서 16 개의 병렬로 형성되는 농도 구배가 구현되었다. 농도를 측정한 결과는 도 7에 나타나있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막의 제조장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제작을 위한 단계별 방법을 설명한 도면이다.
도 3는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 다중단계 리소그래피공정에 의해 준비된 몰드를 이용하여 제조된 천공된 PDMS 고분자 박막의 전자현미경 사진과, 잔류 예비중합체를 제거하지 않은 결과를 비교한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 단일단계 리소그래피공정에 의해 준비된 몰드를 이용하여 제작한 천공된 PDMS 고분자 박막의 전자현미경 사진과, 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거하지 않은 결과를 비교한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 이용하여 3차원 미세유체 제어 소자를 제작하기위한 설계 개념도 (도 5, (가)) 및 패턴을 가진 몰드의 전자현미경 사진(나), 그리고 제작된 PDMS 3차원 미세유체제어소자의 광학현미경 사진(다,라)이다.
도 6은 본 발명에 따른 천공된 고분자 박막 제조방법을 통해 제조된 3차원 PDMS 미세유체제어소자를 이용하여 주입된 두 유체에 의해 형성된 농도 구배를 관찰한 형광 현미경 사진이다.
도 7은 도 6에서 표시된 농도 구배를 측정한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 압축기체저장부
102: 압축기체분출부 102a: 분출구
103: 고분자 박막
104: 몰드
105: 회전부
106: 패턴 106a: 제1 패턴부 106b: 제2 패턴부
201: 예비중합체(prepolymer)
202: 스핀코팅을 통해 형성된 고분자 박막
203: 잔류 예비중합체
204: 고분자 박막의 손상부위
205: 중합반응을 통해 경화된 고분자 박막
301: 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝된 포토레지스트
302: 다중단계 리소그래피에 의해 패터닝되고 3차원 미세유체 채널의 연결부로 사용될 포토레지스트 패턴 부분
303: 스핀코팅에 의해 형성된 고분자 박막
304: 잔류 예비중합체 제거과정 없이 스핀코팅만 완료된 PDMS 박막
305: 압축기체를 이용하여 잔류 예비중합체를 제거한 후 얻어진 PDMS 박막에 천공된 구멍들
306: 제조된 구멍을 확대한 전자현미경 사진
401: 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 잔류 물질을 제거하지 않은 고분자 박막의 전자현미경 사진
402: 단일단계 리소그래피를 통해 준비된 몰드 위에 PDMS의 스핀코팅 후 압축기체를 이용해 잔류 물질을 선택적으로 제거한, 구멍이 형성된 PDMS 박막의 전자현미경 사진

Claims (13)

  1. 패턴이 형성되어 있는 몰드;
    상기 몰드를 회전시키는 회전부;
    압축기체를 보관하는 압축기체저장부; 및
    상기 압축기체저장부에 연결되며, 상기 압축기체를 분사하는 압축기체분출부;를 포함하고,
    상기 몰드 상에 예비중합체(prepolymer)가 투입되고 상기 회전부에 의해 상기 몰드가 회전되어 상기 예비중합체가 고분자 박막으로 형성되고,
    상기 압축기체분출부에 의해 상기 압축기체가 상기 고분자 박막에 분사되어 상기 고분자 박막이 선택적으로 천공되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기체를 상기 패턴 위에 잔류하는 예비중합체에 분사하여 제거함으로써 상기 고분자 박막을 선택적으로 천공하는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전부와 상기 몰드는 감압에 의해 서로 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 박막의 두께는 상기 회전부의 회전 속도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축기체분출부가 복수개 구비되어, 복수의 위치로 상기 압축기체가 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 압축기체분출부의 일단에 분출구가 구비되어 있고,
    상기 압축기체분출부는 상기 압축기체저장부에 착탈 가능하게 연결되어, 상기 예비중합체의 점도 또는 천공될 구멍의 크기에 따라 상기 분출구의 크기가 변화되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하 는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부로 이루어진 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 몰드로부터 돌출 형성된 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부로부터 돌출형성된 제2 패턴부로 이루어진 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조장치.
  10. 패턴이 형성된 몰드를 회전부에 위치시키는 제1 단계;
    감압에 의해 상기 회전부와 밀착된 상기 몰드 상에 예비중합체를 투입하는 제2 단계;
    상기 회전부를 회전시켜 상기 예비중합체를 고분자 박막으로 형성하는 제3 단계;
    상기 패턴 상에 잔류하는 상기 예비중합체를 압축기체의 분사력으로 선택적으로 제거하는 제4 단계;
    상기 고분자 박막을 중합시키고, 상기 중합된 고분자 박막을 상기 몰드로부터 제거하는 제5 단계;를 포함하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제4 단계와 제5 단계 사이에, 상기 압축기체의 분사력에 의해 손상된 예비중합체를 회복시키기 위해 상기 예비중합체를 방치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고분자 박막을 중합시킴으로써 상기 중합된 고분자 박막이 경화되는 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 예비중합체는 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리카보닐레이트, 폴리사이클릭올레핀, 폴리이미드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 천공된 고분자 박막의 제조방법.
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