KR20100089161A - Microstructure having photoresist structure and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 공정이나 MEMS 공정을 통해 만들어지는 미세 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microstructure made through a semiconductor process or a MEMS process, and more particularly, to a microstructure having a photoresist structure and a method of manufacturing the same.
반도체 분야나 MEMS 분야는 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 활용하여 다양한 미세 구조체를 제조한다. 포토리스그래피 공정은 포토레지스트(Photoresist)가 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변하는 원리를 이용한 것으로, 얻고자 하는 패턴(Pattern)의 마스크(Mask)를 이용하여 포토레지스트에 선택적으로 빛을 조사함으로써 마스크의 패턴과 동일한 패턴을 형성시키는 공정이다. 포토리소그래피 공정은 포토레지스트를 기판 위에 도포하는 포토레지스트 도포공정, 마스크를 이용하여 포토레지스트에 선택적으로 빛을 조사하는 노광공정, 현상액을 이용하여 포토레지스트를 부분적으로 제거함으로써 패턴을 형성시키는 현상공정이 있다.Semiconductor and MEMS manufacture a variety of microstructures using photolithography processes. The photolithography process uses the principle that the property changes due to chemical reaction when the photoresist receives light. By selectively irradiating light to the photoresist using a mask of a pattern to be obtained It is a process of forming the same pattern as the pattern of a mask. The photolithography process includes a photoresist coating step of applying photoresist onto a substrate, an exposure step of selectively irradiating light to the photoresist using a mask, and a developing step of forming a pattern by partially removing the photoresist using a developer. have.
반도체 분야나 MEMS 분야의 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트는 패턴 전사용으로 사용된다. 포토레지스트는 빛을 받으면 현상액에 대한 용해성이 변화하는 감광성 재료로, 반도체 분야나 MEMS 분야에 널리 이용되고 있다.In photolithography processes in the semiconductor field or MEMS field, photoresists are used for pattern transfer. Photoresist is a photosensitive material whose solubility in a developer changes upon receiving light, and is widely used in the semiconductor field and the MEMS field.
포토레지스트는 다양한 분류방법에 따라 분류될 수 있으나, 주로 노광에 의해 생기는 용해 특성의 변화에 따라 크게 포지티브형(Positive Type)과 네거티브형(Negative Type)으로 나눌 수 있다. 포지티브형 포토레지스트는 빛이 조사된 부분이 현상액에 녹는 노광 특성을 갖고, 네거티브형 포토레지스트는 빛이 조사되지 않은 부분이 현상액에 녹는 노광 특성을 갖는다.Photoresists may be classified according to various classification methods, but may be largely classified into positive types and negative types according to changes in dissolution properties generated by exposure. The positive photoresist has an exposure characteristic in which a portion irradiated with light melts in a developer, and the negative photoresist has an exposure characteristic in which a portion not irradiated with light melts in a developer.
포지티브형 포토레지스트는 노광에 의해 분해, 분자쇄절단(Chain Scission)등이 일어나 용해성이 증가되는 종류이다. 포지티브형 포토레지스트는 네거티브형 포토레지스트와는 달리 팽윤현상이 적고, 내식각성도 뛰어나며, 해상력이 탁월하여 고집적도 반도체 제조공정에 주로 쓰이고 있다.Positive type photoresist is a kind of dissolution and chain scission caused by exposure, so that the solubility is increased. Unlike the negative photoresist, the positive photoresist has a low swelling phenomenon, excellent etching resistance, and excellent resolution, and is mainly used for high-density semiconductor manufacturing processes.
네거티브형 포토레지스트는 노광에 의해 가교, 광이량화 등의 반응으로 분자량이 크게 증가하면서 용해성이 떨어지고 열적 특성, 내화학성이 현저하게 좋아지기 때문에 포지티브형 포토레지스트보다 먼저 상업화되었다. 현재에도 강한 부식액을 써야 하는 공정이나 집적도가 낮은 반도체 제조 시에 이용되고 있으나, 현상공정 시 패턴의 팽윤(Swelling)현상으로 해상력이 2∼3㎛ 정도에 불과하여 고집적도 반도체 공정에서는 이용되지 못하고 있다. Negative photoresists have been commercialized before positive photoresists because of their high molecular weight due to crosslinking, photodimerization, and the like, solubility and poor thermal and chemical resistance. Currently, it is used in the process of using strong corrosive liquid or in low density semiconductor manufacturing, but due to the swelling of the pattern during the developing process, its resolution is only about 2 to 3㎛ and thus it is not used in the highly integrated semiconductor process. .
종래의 반도체 공정이나 MEMS 공정에 있어서, 기판으로는 주로 실리콘 기판, 유리 기판이 이용되었다. 그리고 해당 기판에 패턴을 전사하기 위해서는 포토레지스트를 도포 및 패터닝한 후, 포트레지스트의 패턴 형상에 따라서 기판에 식각공정 등의 후속 공정을 진행하였다. 그런데 이러한 종래의 제조 기술은 기판을 식각하는데 소요되는 시간이 매우 길기 때문에, 수율이 떨어지고 대량생산에 적합하지 못한 단점이 있다. In the conventional semiconductor process and MEMS process, a silicon substrate and a glass substrate were mainly used as a board | substrate. In order to transfer the pattern onto the substrate, after applying and patterning the photoresist, a subsequent process such as an etching process or the like was performed on the substrate according to the pattern shape of the pot resist. By the way, such a conventional manufacturing technique has a long time to etch the substrate, there is a disadvantage that the yield is not suitable for mass production.
또한, 종래의 반도체 공정이나 MEMS 공정은 특정 물질을 증착하는 데에 고온, 고진공 혹은 고전압이 필요하기 때문에, 비용과 시간이 많이 소요되고 생산적인 면에서 매우 비효율적이다.In addition, the conventional semiconductor process or MEMS process requires a high temperature, high vacuum or high voltage to deposit a specific material, which is costly, time-consuming and very inefficient in terms of productivity.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패턴 전사를 위해 구성층 위에 도포하던 종래의 개념에서 벗어나 포토레지스트를 기판과 같이 미세 구조체를 구성하는 하나의 구조물로 활용함으로써, 공정에 필요한 시간과 비용은 절감할 수 있는 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by using a photoresist as a structure constituting a microstructure, such as a substrate, away from the conventional concept applied on the component layer for pattern transfer, It is an object of the present invention to provide a microstructure having a photoresist structure which can reduce cost and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, a) 제 1 구성층을 준비하는 단계와, b) 상기 제 1 구성층에 포토레지스트층을 적층하여 포토레지스트 기판을 형성하는 단계를 포함한다.Method for producing a microstructure according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a) preparing a first constituent layer, and b) a photoresist layer by laminating a photoresist layer on the first constituent layer Forming a step.
여기에서, 상기 b) 단계는, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 증착법 중에서 선택된 방법으로 포토레지스트액을 상기 제 1 구성층 위에 도포하는 단계와, 상기 포토레지스트액을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.Here, step b) may include applying a photoresist liquid on the first constituent layer by a method selected from a spin coating method, a spray coating method, and a deposition method, and curing the photoresist liquid. .
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 b) 단계 전에, 상기 제 1 구성층에 캐스팅 몰드를 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 b) 단계는 상기 캐스팅 몰드 안에 포토레지스트액을 주입하는 단계와, 상기 포토레지스트액을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.The method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention further includes disposing a casting mold on the first constituent layer before the b), wherein the b) is a photoresist liquid in the casting mold. It may include the step of injecting, and curing the photoresist liquid.
또한, 상기 b) 단계는 상기 제 1 구성층에 드라이 포토레지스트 필름을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, step b) may include bonding a dry photoresist film to the first component layer.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 제 1 구성층과 상기 포토레지스트 기판 사이의 접착력을 높이기 위해, 상기 제 1 구성층과 상기 포토레지스트층의 사이에 접착층을 개재하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention, in order to increase adhesion between the first component layer and the photoresist substrate, interposing an adhesive layer between the first component layer and the photoresist layer. It may further include.
여기에서, 상기 포토레지스트층은 빛을 투과할 수 있는 투명한 포토레지스트로 이루어지고, 상기 접착층은 빛을 받으면 경화되는 광경화성수지로 이루어질 수 있다.Here, the photoresist layer may be made of a transparent photoresist capable of transmitting light, and the adhesive layer may be made of a photocurable resin that is cured when received with light.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 b) 단계 이후, 상기 제 1 구성층 및 상기 포토레지스트 기판으로 이루어진 중간 구조체에 포토레지스트로 이루어진 제 2 구성층을 적층하는 단계와, 상기 제 2 구성층을 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용하여 상기 패턴에 따라 노광하는 단계와, 상기 제 2 구성층을 현상하여 상기 중간 구조체에 포토레지스트 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention, after the step b), the step of laminating a second constituent layer of photoresist on the intermediate structure consisting of the first constituent layer and the photoresist substrate, The method may further include exposing the second component layer according to the pattern using a mask having a pattern formed thereon, and developing the second component layer to form a photoresist structure in the intermediate structure.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 b) 단계 이후에, 상기 제 1 구성층 및 상기 포토레지스트 기판으로 이루어진 중간 구조체에 전극물질을 증착하여 전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention further includes, after step b), forming an electrode layer by depositing an electrode material on the intermediate structure including the first component layer and the photoresist substrate. can do.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 전극층을 형성한 단계 이후에, 상기 전극층에 포토레지스트로 이루어진 제 2 구성층을 적층하는 단계와, 상기 제 2 구성층을 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용하여 상기 패턴에 따라 노광하는 단계와, 상기 제 2 구성층을 현상하여 포토레지스트 구조물을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 구조물에 전극물질을 증착하여 또다른 전극층을 형성하는 단계와, 상기 전극층 및 상기 또다른 전극층을 연결하여 입체 회로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a microstructure according to the embodiment of the present invention, after the forming of the electrode layer, the step of laminating a second constituent layer of photoresist on the electrode layer, and the pattern is formed on the second constituent layer Exposing according to the pattern using a mask that is provided, developing the second constituent layer to form a photoresist structure, and depositing an electrode material on the photoresist structure to form another electrode layer; The method may further include forming a three-dimensional circuit by connecting the electrode layer and the another electrode layer.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 제 1 구성층을 폴리머로 형성할 수 있다.In the method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention, the first constituent layer may be formed of a polymer.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 포토레지스트 기판을 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용하여 상기 패턴에 따라 노광하는 단계와, 상기 포토레지스트 기판을 현상하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention may further include exposing the photoresist substrate according to the pattern using a mask on which a pattern is formed, and developing the photoresist substrate. Can be.
여기에서, 상기 포토레지스트 기판은 빛을 투과할 수 있는 투명한 포토레지스트로 이루어지고, 본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 상기 b) 단계 전에, 상기 제 1 구성층과 상기 포토레지스트 기판 사이의 접착력을 높이기 위해 상기 제 1 구성층과 상기 포토레지스트 기판 중 어느 하나에 빛을 받으면 경화되는 광경화성수지로 이루어진 접착층을 부착하는 단계와, 상기 접착층의 비노광 부분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the photoresist substrate is made of a transparent photoresist that can transmit light, the method for manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention, before the step b), the first constituent layer and the photo Attaching an adhesive layer made of photocurable resin that is cured upon receiving light to any one of the first constituent layer and the photoresist substrate to increase the adhesion between the resist substrate, and removing the non-exposed portions of the adhesive layer. It may further include.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체는, 구성층과, 상기 구성층에 적층되어 있는 포토레지스트 구조물을 포함한다.The microstructure according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a component layer and a photoresist structure laminated on the component layer.
여기에서, 상기 포토레지스트 구조물은 투명한 포토레지스트로 이루어지고, 본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체는, 상기 구성층과 상기 포토레지스트 구조물 사이의 결합력을 높이기 위해 상기 구성층과 상기 포토레지스트 구조물 사이에 개재되어 있고 빛을 받으면 경화되는 광경화성수지로 이루어진 접착층을 더 포함할 수 있다.Here, the photoresist structure is made of a transparent photoresist, the microstructure according to an embodiment of the present invention, between the component layer and the photoresist structure to increase the bonding force between the component layer and the photoresist structure Interposed therebetween and may further comprise an adhesive layer made of a photocurable resin that is cured upon receiving light.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체는, 상기 포토레지스트 구조물 위에 적층되어 있는 전극층을 더 포함할 수 있다.The microstructure according to an embodiment of the present invention may further include an electrode layer stacked on the photoresist structure.
본 발명의 일실시예에 의한 미세 구조체는, 상기 전극층 위에 적층되어 있는 또다른 포토레지스트 구조물과, 상기 또다른 포토레지스트 구조물 위에 적층되고 상기 전극층과 연결되어 입체 회로를 형성하는 또다른 전극층을 더 포함할 수 있다.The microstructure according to the embodiment of the present invention further includes another photoresist structure stacked on the electrode layer, and another electrode layer stacked on the another photoresist structure and connected to the electrode layer to form a three-dimensional circuit. can do.
본 발명은 반도체 분야나 MEMS 분야에서 패턴 전사를 위해 사용하던 포토레지스트를 기판과 같은 미세 구조체를 구성하는 하나의 구조물로 활용함으로써 공정에 필요한 시간과 비용을 절감하고, 생산성을 높일 수 있다.According to the present invention, the photoresist used for pattern transfer in the semiconductor field or the MEMS field can be utilized as a structure that constitutes a microstructure such as a substrate, thereby reducing the time and cost required for the process and increasing productivity.
또한, 본 발명은 포토레지스트층을 기판으로 사용할 경우, 포토레지스트층을 다른 구성층에 결합한 후, 선택적인 노광에 의한 패터닝 과정을 통해 필요한 형상의 미세 구조체를 얻을 수 있다. 따라서, 실리콘, 유리, 쿼츠 기판을 사용하는 종래의 반도체 공정이나 MEMS 공정에 비해 시간과 비용 면에서 효율적이다.In addition, when the photoresist layer is used as a substrate, the photoresist layer may be bonded to another constituent layer, and then a fine structure having a required shape may be obtained through a patterning process by selective exposure. Thus, it is more efficient in terms of time and cost than conventional semiconductor or MEMS processes using silicon, glass, and quartz substrates.
또한, 본 발명은 포토레지스트층의 적층을 통해 입체적인 폴리머 구조체를 형성할 수 있으며, 폴리머의 특성을 살려 다양한 분야에 적용할 수 있다.In addition, the present invention can form a three-dimensional polymer structure through the stacking of the photoresist layer, it can be applied to various fields utilizing the properties of the polymer.
또한, 본 발명은 포토레지스트층을 다층적으로 적층함으로써, 다양한 형상의 입체 미세 구조체를 효과적으로 만들 수 있다.In addition, the present invention can effectively create a three-dimensional microstructure of various shapes by laminating a photoresist layer in a multi-layer.
또한, 본 발명은 특정 물질을 증착하는 데에 고온, 고진공 혹은 고전압이 필요한 종래에 비해, 포토레지스트층의 적층이 상온에서 롤러와 같은 기구를 통해 이루어질 수 있기 때문에, 종래에 비해 공정이 간단하고 다층구조도 쉽게 형성할 수 있다.In addition, the present invention is simpler than the conventional process because the stacking of the photoresist layer can be made through a mechanism such as a roller at room temperature, compared to the conventional high temperature, high vacuum or high voltage to deposit a specific material, the process is simple The structure can also be easily formed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 의한 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체 및 그 제조방법에 대하여 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.Hereinafter, a microstructure having a photoresist structure and a method of manufacturing the same according to various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the size and shape of the components, etc. may be exaggerated or simplified to aid in understanding the invention.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체를 만들기 위한 중간 구조체를 포토레지스트 코팅법으로 제조하는 과정을 나타낸 것이다.1 to 3 illustrate a process of manufacturing an intermediate structure for making a microstructure having a photoresist structure according to an embodiment of the present invention by a photoresist coating method.
먼저, 도 1에 도시에 도시된 것과 같이, 포토레지스트 구성층 위에 올리고자 하는 물질의 제 1 구성층(10)에 포토레지스트 구성층과의 접착을 좋게하는 물질을 도포하여 접착층(11)을 형성한다. 제 1 구성층(10)으로는 금속층이나 폴리머층 등 다양한 소재로 이루어진 층이 이용될 수 있다. 이후, 도 2에 도시된 것과 같이, 액상의 포토레지스트액(12)을 도포한다. 포토레지스트액(12)의 도포에 있어서 포토레지스트액(12)을 균일하게 도포하기 위해 스핀 코팅법이나 스프레이 코팅법,또는 증착법을 이용할 수 있다.First, as illustrated in FIG. 1, the
포토레지스트액(12)을 도포한 후, 이를 경화시키면 도 3에 도시된 것과 같이, 제 1 구성층(10)이 적층되어 있는 고상의 포토레지스트층(13)을 얻을 수 있다. 여기에서, 고상의 포토레지스트층(13)은 기판과 같은 제 2 구성층으로 작용한다. 이렇게 만들어진 중간 구조체를 노광공정 및 현상공정을 통해 포토레지스트층(13)을 가공하면 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체를 얻을 수 있다.After applying the
제 1 구성층(10)으로 폴리머를 사용하면 최종적으로 폴리머 미세 구조체의 제조가 가능하다. 폴리머 미세 구조체는 폴리머 특유의 유연성, 절연성 등의 특성을 가지므로, 이를 다양한 분야에 활용될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 사용하려는 물질의 제 1 구성층(10)과 포토레지스트층(13) 사이의 접착성이 좋은 경우에, 접착층(11)은 생략될 수 있다.The use of a polymer as the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체를 만들기 위한 중간 구조체를 캐스팅 방식으로 제조하는 과정을 나타낸 것이다.4 to 6 illustrate a process of manufacturing an intermediate structure for casting a microstructure having a photoresist structure according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도 4에 도시된 것과 같이, 포토레지스트 구성층 위에 올리고자하는 물 질의 제 1 구성층(10)에 포토레지스트 구성층과의 접착을 좋게 하기 위한 접착층(11)을 도포한 후, 접착층(11)의 위에 액상의 포토레지스트액(12)이 흘러나가는 것을 방지하기 위한 캐스팅 몰드(14)를 설치한다. 캐스팅 몰드(14)는 다양한 접합 방법에 의해 접착층(11) 위에 임시 결합될 수 있다. 이후, 도 5에 도시된 것과 같이, 캐스팅 몰드(14)의 안쪽에 포토레지스트액(12)을 주입한다. 이때, 포토레지스트액(12)의 주입량 및 주입 높이를 조절함으로써 형성될 포토레지스트 구성층의 두께를 조절할 수 있다.First, as shown in FIG. 4, the
캐스팅 몰드(14)의 안쪽에 주입된 포토레지스트액(12)을 경화시킨 후 캐스팅 몰드(14)를 제거하면, 도 6에 도시된 것과 같이, 포토레지스트층(13)을 제 2 구성층으로 하는 중간 구조체를 만들 수 있다. 포토레지스트층(13)은 기판으로 활용될 수도 있고, 이를 노광공정 및 현상공정을 통해 원하는 형태의 포토레지스트 구조물로 성형할 수도 있다. 제 1 구성층(10)으로 다양한 특성을 갖는 다양한 재질의 것을 이용함으로써 다양한 특성의 미세 구조체 제조가 가능하다. 이러한 캐스팅 방식은 상술한 포토레지스트 코팅법에 비해 두꺼운 포토레지스트 구성층을 얻는데 유리하다.When the casting
도 7 및 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체를 만들기 위한 중간 구조체를 제조하는 과정을 나타낸 것이다. 본 실시예에서 포토레지스트층(13)으로 고상의 드라이 포토레지스트 필름이 이용된다.7 and 8 illustrate a process of manufacturing an intermediate structure for making a microstructure having a photoresist structure according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a solid dry photoresist film is used as the
먼저, 도 7에 도시된 것과 같이, 포토레지스트층(13)의 위에 접착층(11)을 도포하고, 이를 필요한 물질의 제 1 구성층(10)과 접합시킨다. 포토레지스트층(13) 과 제 1 구성층(10) 사이의 정확한 접합을 위해 도 8에 도시된 것과 같이, 로울러(R)나 밀대와 같은 가압 장치를 사용할 수 있다. 가압 장치를 사용하면 제 1 구성층(10)을 포토레지스트층(13)에 고른 힘으로 가압할 수 있어서, 포토레지스트층(13)과 제 1 구성층(10)을 균일한 두께로 접착시킬 수 있다.First, as shown in FIG. 7, the
여기에서 드라이 포토레지스트 필름으로 이루어진 포토레지스트층(13)은 기판으로 활용될 수도 있고, 노광공정 및 현상공정을 통해 원하는 형태의 포토레지스트 구조물로 성형될 수도 있다. 드라이 포토레지스트 필름과 제 1 구성층(10) 사이의 접착력이 좋은 경우, 접착층(11)은 생략될 수 있다.The
본 실시예에 있어서, 제 1 구성층(10)으로 사용하려는 물질을 액상으로 도포하거나, 입자들을 이용한 증착법을 활용함으로써, 제 1 구성층(10)을 드라이 포토레지스트 필름 위에 직접 형성할 수도 있다. 이 경우, 드라이 포토레지스트 필름 위에 먼저 접착층(11)을 형성한 후, 접착층(11) 위에 제 1 구성층(10)을 형성한다. 제 1 구성층(10)은 금속이나 폴리머 등 다양한 재질의 것이 이용될 수 있다.In the present exemplary embodiment, the
본 실시예와 같이, 고상의 드라이 포토레지스트 필름을 포토레지스트층(13)으로 사용하면, 상온에서 로울러(R)와 같은 기구를 이용하여 포토레지스트층(13)과 제 1 구성층(10)을 결합할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 공정이 간단하고 다층구조도 쉽게 형성할 수 있다.As in the present embodiment, when the solid dry photoresist film is used as the
도 9 내지 도 11은 상술한 방법들로 제조된 중간 구조체를 패터닝하여 원하는 형태의 미세 구조체를 형성하는 과정을 나타낸 것이다. 여기에서, 기판으로 사용되는 포토레지스트층(13)은 포지티브 포토레지스트이다.9 to 11 illustrate a process of forming a fine structure of a desired shape by patterning the intermediate structure manufactured by the above-described methods. Here, the
도 9에 도시된 것과 같이, 원하는 형상의 패턴이 형성되어 있는 마스크(16)를 제 1 구성층(10)이 적층되어 있는 포토레지스트층(13)에 근접하게 배치한 후, 자외선 등의 빛을 조사하면, 포토레지스트층(13)이 패턴 형태에 따라 노광되며, 노광된 부분의 용해성이 증가한다. 노광공정이 완료되면, 도 10에 도시된 것과 같이, 노광된 부분을 현상액을 이용하여 제거한다. 이후, 도 11에 도시된 것과 같이, 식각 등의 방법으로 접착층(11)을 제거함으로써 제 1 구성층(10)에 결합된 포토레지스트 구조물(17)을 얻을 수 있다.As shown in Fig. 9, after placing the
여기에서, 제 1 구성층(10)은 폴리머나 금속 등 원하는 기능을 구현할 수 있도록 다양한 소재의 것이 이용될 수 있다. 제 1 구성층(10)으로 폴리머를 사용하면 최종적으로 폴리머 미세 구조체를 제조할 수 있다. 이러한 폴리머 미세 구조체는 폴리머 특유의 유연성, 절연성 등의 특성을 가지므로 다양한 분야에 유용하게 활용될 수 있다.Here, the
도 12 및 도 13은 접착층을 형성하는 물질로 광경화성수지를 이용한 미세 구조체를 패터닝하여 원하는 형태의 미세 구조체를 형성하는 과정을 나타낸 것이다. 여기에서, 기판으로 사용되는 포토레지스트층(18)은 네거티브 노광 특성을 갖는 투명한 포토레지스트로 이루어진다. 따라서, 포토레지스트층(18)으로 조사되는 빛은 포토레지스트층(18)을 투과하여 광경화성수지층(15)에 입사될 수 있다. 광경화성수지층(15)은 빛을 받으면 경화되는 노광 특성을 갖는다.12 and 13 illustrate a process of forming a microstructure having a desired shape by patterning a microstructure using a photocurable resin as a material for forming an adhesive layer. Here, the
도 12에 도시된 것과 같이, 원하는 형태의 패턴이 형성되어 있는 마스크(20)를 포토레지스트층(18)에 인접하게 배치한 후, 자외선 등의 빛을 조사하면, 포토레 지스트층(18)이 패턴 형태에 따라 노광된다. 이때, 포토레지스트층(18)의 노광된 부분은 경화된다. 또한, 마스크(20)를 통과한 빛은 투명한 포토레지스트층(18)을 투과하여 광경화성수지층(15)에 부분적으로 도달하며, 광경화성수지층(15)의 노광된 부분은 경화되고, 경화되지 않은 부분은 원래의 액상으로 존재하게 된다.As shown in FIG. 12, after the
노광공정 후, 현상액을 이용하여 포토레지스트층(18)을 현상시켜 비노광 부분을 제거하고, 광경화성수지층(15)의 비노광 부분을 제거하면, 원하는 형태의 미세 구조체를 얻을 수 있다. 이와 같이, 투명한 포토레지스트층(18) 및 포토레지스트층(18)과 같은 노광 특성을 갖는 광경화성수지층(15)을 이용하면, 포토레지스트층(18)의 불필요한 부분과 접착층(19)의 불필요한 부분을 한 번의 현상공정으로 제거할 수 있다. 따라서, 공정 시간을 크게 단축할 수 있다.After the exposure step, the
도 14 내지 도 17은 포토레지스트층의 적층과 적층된 포토레지스트층의 패터닝 과정을 반복하여 원하는 형태의 입체 미세 구조체를 형성하는 과정을 나타낸 것이다. 여기에서, 사용되는 포토레지스트층은 포지티브 포토레지스트이다. 첨부된 도면을 참조하면, 입체 미세 구조체를 형성하는 과정은 다음과 같다.14 to 17 illustrate a process of forming a three-dimensional microstructure of a desired shape by repeating the stacking of the photoresist layer and the patterning process of the stacked photoresist layer. Here, the photoresist layer used is a positive photoresist. Referring to the accompanying drawings, a process of forming a three-dimensional microstructure is as follows.
먼저, 도 14에 도시된 것과 같이, 기판으로 사용되는 제 1 구성층(10) 위에 접착층(11)을 적층하고, 그 위에 제 1 포토레지스트층(22)을 적층한 후, 원하는 형태의 패턴이 형성되어 있는 제 1 마스크(23)를 이용하여 제 1 포토레지스트층(22)을 패턴 형상에 따라 노광시킨다. 이때, 노광된 부분은 용해성이 증가하기 때문에 현상액을 이용하여 이 부분을 쉽게 제거할 수 있다. 노광된 부분을 제거하면 제 1 포토레지스트층(22)의 비노광 부분만 남게 되고, 이 비노광 부분은 제 1 포토레지 스트 구조물(24)을 형성한다.First, as shown in FIG. 14, the
계속해서, 도 15에 도시된 것과 같이, 제 1 포토레지스트 구조물(24) 위에 제 2 포토레지스트층(25)을 적층하고, 원하는 형태의 패턴이 형성되어 있는 제 2 마스크(26)를 이용하여 제 2 포토레지스트층(25)을 노광시킨다. 이때, 제 2 포토레지스트층(25)은 제 2 마스크(26)의 패턴에 따라 노광된다. 제 2 포토레지스트층(25)에 대한 노광공정 후, 제 2 포토레지스트층(25)을 현상시키면 노광된 부분이 제거되면서 제 1 포토레지스트 구조물(24) 위에 제 2 포토레지스트 구조물(27)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 15, the
제 2 포토레지스트 구조물(27)을 형성한 후, 도 16에 도시된 것과 같이, 제 2 포토레지스트 구조물(27)에 제 3 포토레지스트층(28)을 적층한 후, 원하는 형태의 패턴이 형성되어 있는 제 3 마스크(29)를 이용하여 제 3 포토레지스트층(28)을 노광시킨다. 이때, 노광된 부분을 제거하면, 도 17에 도시된 것과 같이, 제 2 포토레지스트 구조물(27) 위에 제 3 포토레지스트 구조물(30)이 형성된다.After forming the
본 실시예에 있어서, 복수의 포토레지스트 구조물은 네거티브 포토레지스트로 형성될 수도 있다. 이 경우, 마스크의 패턴을 바꾸어 노광 부분을 달리함으로써, 포지티브 포토레지스트를 이용하는 것과 동일한 미세 구조체를 만들 수 있다.In this embodiment, the plurality of photoresist structures may be formed of negative photoresist. In this case, by changing the pattern of the mask to change the exposed portion, the same fine structure as using the positive photoresist can be made.
이와 같이, 복수의 포토레지스트층을 구성층으로 하여 이를 패터닝함으로써, 다양한 형태의 입체 미세 구조체를 쉽고 빠르게 제조할 수 있다.As described above, by patterning the plurality of photoresist layers as a constituent layer, various types of three-dimensional microstructures can be easily and quickly produced.
도 18 내지 도 21은 복수의 포토레지스트층과 전극물질을 이용하여 입체 미세 구조체를 제조하는 과정을 나타낸 것이다. 첨부된 도면을 참조하면, 입체 미세 구조체를 제조하는 과정은 다음과 같다.18 to 21 illustrate a process of manufacturing a three-dimensional microstructure using a plurality of photoresist layers and electrode materials. Referring to the accompanying drawings, a process of manufacturing a three-dimensional microstructure is as follows.
먼저, 도 18에 도시된 것과 같이, 기판으로 사용되는 제 1 구성층(10) 위에 적층되어 있는 접착층(11)에 하나의 포토레지스트층을 적층한 후, 이를 패터닝하여 제 1 포토레지스트 구조물(31)을 형성한다. 이후, 도 19에 도시된 것과 같이, 제 1 포토레지스트 구조물(31) 및 접착층(11)의 일부에 전극물질을 증착하여 제 1 전극층(32)을 형성한다. 그리고 도시되지는 않았으나, 제 1 전극층(32) 위에 다른 포토레지스트층을 적층한 후, 이를 패터닝하여 도 20에 도시된 것과 같이 제 1 전극층(32) 위체 제 2 포토레지스트 구조물(33)을 형성한다. 마지막으로, 도 21에 도시된 것과 같이, 제 2 포토레지스트 구조물(33) 위에 전극물질을 증착하여 제 1 전극층(32)과 연결된 제 2 전극층(34)을 형성한다. 여기에서, 제 1 전극층(32) 및 제 2 전극층(34)은 서로 전기적으로 연결됨으로써 입체 회로를 형성한다.First, as shown in FIG. 18, one photoresist layer is laminated on the
본 발명에 있어서, 다수의 포토레지스트층을 적층함과 동시에 이들 층과 층 사이에 특정 패턴을 갖는 전극층을 차례로 적층하고 이들을 연결하면 다양한 형태의 입체 회로를 갖는 입체 미세 구조체를 만들 수 있다.In the present invention, by stacking a plurality of photoresist layers and simultaneously stacking electrode layers having a specific pattern between these layers and the layers, and connecting them, a three-dimensional microstructure having various types of three-dimensional circuits can be produced.
상술한 것과 같이, 본 발명은 패턴 전사를 위해 구성층 위에 도포하던 종래의 개념에서 벗어나 포토레지스트를 최종 미세 구조체를 구성하는 구조물로 사용함으로써, 패터닝 및 식각에 필요한 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 그리고 건식 식각공정에 필요한 진공 환경이나 유해 가스가 필요없고, 또는 습식 식각공정에 필요한 산성 용액이나 염기성 용액이 필요없기 때문에, 공정의 위험도가 크게 감소된다.As described above, the present invention can significantly shorten the time required for patterning and etching by using a photoresist as a structure constituting the final microstructure, deviating from the conventional concept applied on the component layer for pattern transfer. And since there is no need for a vacuum environment or noxious gas necessary for the dry etching process, or no acidic solution or basic solution for the wet etching process, the risk of the process is greatly reduced.
이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.The present invention described above is not limited to the configuration and operation as shown and described. That is, the present invention is capable of various changes and modifications within the spirit and scope of the appended claims.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 포토레지스트를 구성층으로 하는 미세 구조체의 제조과정을 나타낸 것이다.1 to 3 illustrate a process of manufacturing a microstructure having a photoresist as a constituent layer according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 포토레지스트를 구성층으로 하는 미세 구조체의 제조과정을 나타낸 것이다.4 to 6 illustrate a process of manufacturing a microstructure having a photoresist as a constituent layer according to another embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 포토레지스트를 구성층으로 하는 미세 구조체의 제조과정을 나타낸 것이다.7 and 8 illustrate a process of manufacturing a microstructure having a photoresist as a constituent layer according to another embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 11은 미세 구조체를 패터닝하는 과정을 나타낸 것이다.9 to 11 illustrate a process of patterning a microstructure.
도 12 및 도 13은 광경화성 수지를 접착층으로 이용하는 미세 구조체를 패터닝하는 과정을 나타낸 것이다.12 and 13 illustrate a process of patterning a microstructure using a photocurable resin as an adhesive layer.
도 14 내지 도 17은 포토레지스트층의 적층과 적층된 포토레지스트층의 패터닝 과정을 반복하여 원하는 형태의 입체 미세 구조체를 형성하는 과정을 나타낸 것이다.14 to 17 illustrate a process of forming a three-dimensional microstructure of a desired shape by repeating the stacking of the photoresist layer and the patterning process of the stacked photoresist layer.
도 18 내지 도 21은 복수의 포토레지스트층과 전극물질을 이용하여 미세 구조체를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.18 to 21 illustrate a process of manufacturing a microstructure using a plurality of photoresist layers and electrode materials.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣
10 : 제 1 구성층 11, 19 : 접착층10: first
12 : 포토레지스트액 13 : 포토레지스트층12
14 : 캐스팅 몰드 R : 로울러14: casting mold R: roller
16 : 마스크 17 : 포토레지스트 구조물16
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