KR20190142766A - 포토리소그래피 및 포토레지스트를 사용하여 아티클을 제조하기 위한 장치 및 방법 (Apparatus for and method of manufacturing an article using photolithography and a photoresist) - Google Patents

포토리소그래피 및 포토레지스트를 사용하여 아티클을 제조하기 위한 장치 및 방법 (Apparatus for and method of manufacturing an article using photolithography and a photoresist) Download PDF

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KR20190142766A
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photoresist
housing
radiation
exposure
article
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KR1020197030099A
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Inventor
안드레아 조셀린 부벤도르퍼
앤드류 데이비드 베스트
Original Assignee
캘러헌 이노베이션
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Abstract

포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치는
a. 포토레지스트를 수용하도록 구성된 하우징으로서, 하우징 내의 적어도 하나의 작동 위치에 포토레지스트가 위치되는, 하우징;
b. 작동 위치에 있을 때 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선을 방출하여 방사선에 노출된 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 구성된 노광 시스템; 및
c. 포토레지스트가 작동 위치에 있거나 하우징 내의 다른 작동 위치에 있을 때 포토레지스트 재료를 가열하여 포토레지스트 재료를 기판에 경화시키도록 구성된 히터를 포함하고,
d. 하우징은 적어도 포토레지스트 재료의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 외부 방사선이 하우징으로부터 충분히 배제되는 정도까지 외부 방사선이 하우징으로 유입될 수 없도록 방사선을 배제하고, 또한 하우징은 적어도 포토레지스트가 상기 또는 각 작동 위치에 위치될 때 원치 않는 오염이 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징이다
본 장치는 단일 또는 다층 물품을 제조하기 위한 플로어 스탠딩 또는 데스크탑 장치일 수 있다.

Description

포토리소그래피 및 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 장치 및 방법 (APPARATUS FOR AND METHOD OF MANUFACTURING AN ARTICLE USING PHOTOLITHOGRAPHY AND A PHOTORESIST)
본 개시 내용은 일반적으로 포토리소그래피 및 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 장치 및 방법은 건식 필름 포토레지스트를 사용한다. 본 개시 내용은 시트 또는 필름 형태로 이루어진 포토레지스트에 기초한 작업에 기인한다. 예시적인 포토레지스트는 특허 출원 US2006/0257785호에 기술된 바와 같으며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로서 원용된다.
포토리소그래피는 기판을 사용하여 비교적 얇은 평면 부품을 제조하기 위해 미세 가공에 사용되는 주지된 제조 공정이다. 광원으로부터의 광은 포토레지스트로 알려진 감광성 재료에 입사된다. 광은 포토레지스트의 특정 영역으로 광을 지향시키는 포토마스크라고도 알려진 패턴을 통해 입사되는데, 그 광은 그러한 원하는 영역에서 포토레지스트 재료의 용해도 변화를 야기하여, 노광되거나 비노광된 영역이 후속의 화학/열 처리를 통해 제거될 수 있다. 일부 경우에, 포토레지스트 재료가 제거되고 공정이 반복되는 영역 상에 새로운 재료가 증착되어 원하는 패턴으로 재료 층을 구축할 수 있다.
하나의 종래 기술 예에서, 포토레지스트 재료의 액체 용액은 웨이퍼 또는 기판 상에 방사 회전된 후 프리베이킹된다. 그 후, 포토레지스트는 원하는 패턴으로 광에 노출된다. 이는 포토레지스트의 화학적 변화를 야기해서, 통상적으로 포지티브 레지스트를 위한 수산화나트륨 용액과 같은 액체 또는 네거티브 레지스트를 위한 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 같은 용매인 현상제를 통해 포토레지스트를 제거할 수 있다. 통상적으로, 네거티브 포토레지스트는 현상제가 도포되기 전에 베이킹된다. 포지티브 포토레지스트는 포토레지스트가 광에 노출되어 보다 용해 가능하고 현상제에 의해 제거되는 재료이다. 네거티브 포토레지스트는 비노광된 영역이 현상제에 의해 제거되는 재료이다. 네거티브 포토레지스트는 화학적으로 증폭되거나 증폭되지 않을 수 있다. 포지티브 또는 네거티브 톤 패터닝에 사용될 수 있는 이미지 반전 레지스트가 사용될 수도 있다. 현상제가 도포된 후 하드 베이킹과 같은 현상 후 단계, 및/또는 포토레지스트가 제거된 영역에서 기판의 일부가 제거되는 에칭이 추가로 행해질 수 있다.
중합체 필름을 포함하는 복합 필름으로서 포토레지스트 재료 및 포토레지스트 재료의 건조된 코팅을 제공하는 것으로 알려져 있으며, 복합 필름은 그 자체가 열 및 압력을 사용하여 기판에 도포된다. 그 후, 중합체 필름은 제거되어 포토레지스트 재료는 기판 상에 남겨진다. 이러한 복합 필름은 통상적으로 건식 필름 포토레지스트로 알려져 있다. 이러한 건식 필름 포토레지스트의 예는 전술한 바와 같이 US2006/0257785호에 개시되어 있다. 이러한 건식 필름 포토레지스트는 통상적으로 베이스 중합체 필름/시트와 보호 커버 필름/시트 사이에 개재된 포토레지스트 재료로서 공급된다. 중합체 필름은, 그 재료 및 구성에 따라, 그 자체가 포토리소그래픽 공정 시 기판으로서 기능할 수 있다. 이러한 건식 필름 포토레지스트는 액체 형태보다 다루기가 쉬울 수 있고, 다른 기판 재료가 사용될 수 있게 하고, 더 두꺼울 수 있고, 더 빠르게 처리될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 종래 또는 건식 필름 포토레지스트의 사용 여부에 관계없이, 상기 기술된 공정을 사용하여 구조물을 제조하는데 상당한 난이도, 정밀도, 시간 및 비용이 있을 수 있어서, 독립형 부품의 제조는 통상적으로 달성하기 어렵다. 통상적으로, 각 공정 단계를 매우 정밀하게 제어하려면 비교적 크고 비싼 처리 설비가 필요하다. 통상적으로, 포토레지스트는 실제로 달성하기 어렵고 비용이 많이 드는 클린 룸 조건에서 처리되어야 하며, 광 적용 단계에서는 청색, 보라색 및 자외선이 없는 맞춤형 안전광 클린 룸("옐로 룸")과 같은 옐로 룸을 필요로 한다. 원치 않는 방사선이나 오염에 실수로 노출되지 않도록 포토레지스트 재료를 취급할 때는 각별한 주의가 필요하며, 이는 매우 정밀하게 제어된 작동 조건 및 제조 설비를 필요로 한다. 또한, 포토레지스트는 통상적으로 매우 주의해서 정밀하게 가공되고 처리되어야 하는 매우 고해상도의 물품을 제조하는데 사용된다. 그러므로, 이러한 공정을 사용하여 물품을 제조하는 비용은 매우 높을 수 있다.
본 개시 내용의 목적은 포토리소그래피 및 하나 이상의 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 및/또는 전술한 문제점 중 하나 이상을 완화시키고 및/또는 적어도 대중에게 유용한 선택을 제공하기 위한 것이다.
따라서, 일 양태에서, 본 개시 내용은 기판 상에 포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치로 구성된다고 광범위하게 언급될 수 있으며, 이 장치는,
포토레지스트를 수용하도록 구성된 하우징으로서, 하우징 내의 적어도 하나의 작동 위치에 포토레지스트가 위치되는, 하우징;
작동 위치에 있을 때 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선을 방출하여 방사선에 노출된 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 구성된 노광 시스템; 및
포토레지스트가 작동 위치에 있거나 하우징 내의 다른 작동 위치에 있을 때 포토레지스트 재료를 가열하여 포토레지스트 재료를 기판에 경화시키도록 구성된 히터를 포함하고,
하우징은 적어도 포토레지스트 재료의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 외부 방사선이 하우징으로부터 충분히 배제되는 정도까지 외부 방사선이 하우징으로 유입될 수 없도록 방사선을 배제하고, 또한 하우징은 적어도 포토레지스트가 상기 또는 각 작동 위치에 위치될 때 원치 않는 오염이 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징이다.
하우징은 UV를 배제하고 및/또는 임의의 다른 파장 또는 방사선 파장 범위를 배제하도록 구성될 수 있다.
장치는 다음 중 어느 하나 이상을 제공하도록 구성된 구성요소, 조립체 및/또는 구성요소 및/또는 조립체의 조합을 포함할 수 있다:
a) 포토레지스트 조합 및 층상화를 목적으로 하는 제어된 작동;
b) 미처리된 포토레지스트로부터 처리된 포토레지스트의 제어된 분리;
c) 정의된 처리 영역으로부터 처리된 포토레지스트의 제거;
d) 제어된 포토레지스트의 정렬 및 배치.
일부 실시예에서, 장치는 건식 필름 포토레지스트를 사용하도록 구성될 수 있고 및/또는 하나 이상의 탈착식 커버 시트를 포함하는 포토레지스트를 수용하도록 구성될 수 있고, 장치는 포토레지스트가 작동 위치에 도달하기 전에 커버 시트를 제거하도록 구성된다.
장치는 휴대용이도록 치수화될 수 있다. 장치는 데스크탑 장치로서 치수화되고 구성될 수 있거나, 또는 적어도 플로어 장착될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치의 폭, 높이 및 길이의 전체 외부 치수는 각각 1m 미만, 일부 실시예에서 0.75m 미만, 즉 대략 사무용 독립형 레이저 프린터의 크기일 수 있다.
방사선 배제/차단 하우징은 비손상 가시광의 일부가 보여지도록 구성될 수 있어서, 사용자에게 장치의 작동의 현재 상태에 대한 직접적인 가시적 피드백을 제공한다. 다시 말해서, 포토레지스트의 처리 상태는 하우징 외부에서 안전하게 관찰될 수 있다. 다른 실시예에서, 장치는 처리 상태를 나타내는 시각적 또는 청각적 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 0.5 미크론 이하, 2 미크론 이하, 4 미크론 이하, 또는 20 미크론 이하의 특징 크기, 및/또는 적어도 1cm, 5cm, 10cm, 15cm, 또는 50cm 이상의 스케일을 갖는 물품을 제조하도록 구성된다. 달성된 해상도는 노광 시스템의 픽셀 크기와 관련하여 결정될 수 있다.
노광 시스템은 노광원을 포함하는 것이 바람직하다. 노광원은 광원과 같은 임의의 적절한 방사선원일 수 있다. 광원은 예를 들어 UV 형광 튜브 또는 전구, LED 또는 LED 어레이, 레이저, 및/또는 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)와 같은 프로젝터 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 노광원은 X-선, 깊은, 중간 또는 가까운 UV를 포함하는 임의의 고에너지 전자기 주파수에서 가시 광선을 통해 방사선을 방출할 수 있다. 노광원은 300-450nm의 파장 범위에서, 일부 실시예에서는 365-405nm의 범위에서 방사선을 방출하도록 구성될 수 있다. 노광원은 시준될 수 있다. 시준은 예를 들어 렌즈 또는 포물선 반사기에 의해 수행될 수 있다. 노광원은 포토레지스트의 기판 위 또는 아래에서 장치 내에 위치될 수 있고 기판의 상면 또는 하면 중 하나 또는 양자 상으로 방사선을 방출할 수 있다.
노광 시스템은 노광원과 포토레지스트 사이에서 방사선을 조작하도록 구성된 하나 이상의 방사선 조작기를 포함할 수 있다. 방사선 조작기는 예를 들어 미러, 디지털 미러, 프리즘, 렌즈 및/또는 빔 스플리터 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 방사선 조작기가 제공된다. 다수의 방사선 조작기는 노광원과 포토레지스트 사이의 방사선 경로, 즉 장치의 작동 위치를 따라 직렬 또는 병렬 구성으로 제공될 수 있다.
노광 시스템은 하나 이상의 수동 방사선 조작기 및/또는 하나 이상의 동적 또는 능동 방사선 조작기를 포함할 수 있다.
노광 시스템은 노광원과 포토레지스트 사이에서 방사선을 조작하도록 구성된 하나 이상의 동적 방사선 조작기를 포함할 수 있다. 동적 방사선 조작기는 예를 들어 디지털 미러, LCD, 검류계 및/또는 광기계식 레이저 시스템 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 방사선 조작기가 제공된다. 다수의 방사선 조작기는 노광원과 포토레지스트 사이의 방사선 경로를 따라 직렬 또는 병렬 구성으로 제공될 수 있다. 동적 방사선 조작기 전 및/또는 후에, 렌즈, 미러 또는 빔 스플리터와 같은 추가 조작기가 포함될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
일부 구현예에서, 노광원과 포토레지스트의 작동 위치 사이의 방사선 경로의 길이는 조절 가능하다. 이러한 구현예에서, 장치는 포토레지스트의 작동 위치와 노광원의 위치 중 하나 또는 양자를 이동시키도록 구성된 방사선 경로 길이 조절기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 방사선 경로 길이 조절기는 작동 위치에 있을 때 포토레지스트가 위치되는 플랫폼을 포함하며, 플랫폼은 장치 내에 이동 가능하게 장착된다. 플랫폼은 히터를 포함하거나 이에 결합될 수 있다.
일부 실시예에서, 플랫폼 및 노광원 양자는 장치에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 플랫폼 및 노광원은 플랫폼의 이동이 또한 노광원을 이동시키도록 함께 이동하도록 구성될 수 있다. 플랫폼 및 노광원은 캐리지에 장착될 수 있으며, 캐리지는 트랙과 같은 선형 요소에 이동 가능하게 장착된다.
히터는 다음 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다:
a) 작동 위치에 있을 때 포토레지스트가 배치되는 히터 플레이트;
b) 작동 위치에 있을 때 포토레지스트에 인접하거나 접촉하는 위치로 이동 가능하도록 구성된 히터 플레이트;
c) 포토레지스트를 방사하도록 구성된 적외선 열원; 및/또는
d) 작동 조건에 있을 때 포토레지스트가 위치되는 오븐.
장치는 노광 시스템 및 히터를 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어기를 포함할 수 있다.
제어기(들) 중 상기 또는 하나는 다음 중 어느 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다:
a) 노광 시스템으로부터 방출된 방사선의 강도, 및/또는 지속 기간 및/또는 타이밍; 및/또는
b) 히터의 온도, 지속 기간, 타이밍 및/또는 가열/냉각 속도 중 어느 하나 이상;
c) 노광 프로파일 및/또는 히터 프로파일;
d) 열 또는 기계적 기능성을 산출하는 것과 같은 작동 요소;
e) 장치 내에 또는 그 상에 위치된 센서로부터 유도된 피드백의 처리;
f) 노광 시스템과 작동 위치 사이의 상대 위치;
g) 히터와 작동 위치 사이의 상대 위치.
히터 프로파일은 예를 들어 대략 100℃에서 대략 10분일 수 있다. 노광 프로파일은 20 μm 필름의 층당 대략 4분 동안 대략 395nm일 수 있다. 노광 프로파일은 노광 시스템의 전원에 좌우될 수 있다.
제어기는 바람직하게는 사용자 인터페이스를 포함한다. 제어기는 제조될 물품 및/또는 건식 필름 포토레지스트의 하나 이상의 특성을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하고, 이에 따라 노광 시스템 프로파일 및/또는 히터 프로파일을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 건식 필름 포토레지스트의 두께인 단일 입력을 수신하도록 구성된다. 제어기로의 어느 하나 이상의 입력(들)은 사용자에 의해 입력된 수동 입력 또는 장치 내에 또는 그 상에 제공된 하나 이상의 센서로부터 결정된 측정 입력일 수 있다. 제어기는 사용자가 제어기의 하나 이상의 파라미터를 구성할 수 있도록 사용자 프로그래밍 가능할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 다음 중 어느 하나 이상과 관련된 파라미터를 제어할 수 있다:
a) 포토레지스트의 두께(즉, z 또는 수직 방향의 층의 두께);
b) 필요한 경우 처리를 최적화하기 위해 노광 및/또는 열 프로파일에 대한 변경;
c) 장치의 상태. 예를 들어, 장치가 공정의 노광, 가열 또는 냉각부에 있는 지 여부, 프로그램이 완료될 때까지의 시간 및 가열 및/또는 냉각 속도.
제어기는 하나 이상의 마이크로 제어기를 포함할 수 있다. 각 제어기는 전자 데이터 프로세서, 수동 전환 입력 및 타이머 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
장치가 작동하는 동안 사용자에 의한 UV 또는 다른 방사선에 대한 노출 및/또는 열과의 접촉과 같은 사용자에 대한 위험을 방지하는 인터록이 장치에 내장될 수 있다.
사용자 인터페이스는 노광을 나타내기 위한 조명 버튼 및 히터가 작동 중이고 열간 또는 냉간 또는 레지스트를 제거할 준비가 되었음을 나타내는 열 표시등을 적색 또는 녹색으로 켜서 시스템의 상태에 대한 정보를 추가로 제공한다. 사용자 인터페이스는 또한 사전 프로그래밍된 레시피를 저장하고 시스템 작동 전반에 걸쳐 사용자 안내를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스는 장치와 원격으로 또는 무선으로 통신하도록 구성된 네트워크 기반 사용자 인터페이스일 수 있다.
장치는 현상제 유체에 노출된 임의의 포토레지스트 재료를 제거하거나 임의의 기판을 제거하기 위해 히터에 의해 경화된 후 포토레지스트를 현상하도록 처리중인 포토레지스트에 현상제 유체를 전달하도록 구성된 현상제 유닛을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 기판과 포토레지스트 사이에 산화 층을 갖지 않는다. 독립형 구조물이 제조될 때, PET 또는 다른 배킹 시트는 간단히 기계적으로 제거되거나, 또는 패턴에 따라 현상이 더 용이하다면, 현상을 통해 구조물을 지지하고 추후 제거되도록 제 위치에서 유지될 수 있다. 산화 층을 갖는 기판도 이러한 시스템과 함께 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 현상제 유체의 탱크가 하우징 내에 제공된다. 다른 실시예에서, 현상제 유체의 탱크는 장치로부터 분리되거나 및/또는 적어도 하우징 내부와 연통한다. 일부 구현예에서, 현상제 유체는 포토레지스트 상으로 현상제 유체를 분배하도록 구성된 디스펜서를 통해 포토레지스트에 노출된다. 현상제 유체는 예를 들어 하나 이상의 노즐을 통해 미스트 또는 스프레이로 분배될 수 있다. 다른 구현예에서, 장치는 현상제 유체에 포토레지스트를 침지하거나 세척하도록 구성된다. 이는 현상제 탱크 또는 현상제 탱크와 유체 연통되는 2차 탱크 또는 배스에서 달성될 수 있다. 포토레지스트는 작동 위치로부터 포토레지스트가 현상제 유체에 노출될 수 있는 현상제 위치인 추가 작동 위치로 이동될 수 있다. 다른 구현예에서, 포토레지스트는 작동 위치에서 유지되고, 이어서 현상제 유체는 히터에 의해 경화된 후에 포토레지스트에 도포된다. 현상제 유닛은 하우징의 필수 구성요소를 포함할 수 있으며, 내부 또는 외부 구성요소일 수 있다. 현상제 유닛은 하우징에 제거 가능하게 장착될 수 있다. 탈착식 현상제 유닛은 사용 후 제거되고 현상제 유체로 보충되거나 교체될 수 있다. 현상제 시스템은 내장 UV 공급원 또는 다른 UV 공급원을 사용하여 비패턴화된 레지스트를 가교결합 및 제거하도록 현상제를 재활용할 수 있다. 현상제 시스템은 추가 사용을 위해 재구성될 수 있는 방식으로, 예를 들어 석출 또는 원심 분리에 의해, 현상제로부터 비가교결합된 재료를 추출함으로써 제로 웨이스트 시스템일 수 있다.
현상제 유체는 온수 또는 다른 가열된 또는 비가열된 유체를 포함할 수 있다. 유체는 비가교결합된 재료가 제거하기 쉽도록 비가교결합된 재료의 대부분을 서서히 용융시키거나 용해시킬 수 있다. 온수 또는 다른 유체는 계면활성제를 사용하여 미사용된 재료를 분해하고 제거할 수 있다. 유체는 하나 이상의 배스에 수용될 수 있다. 배스는 포토레지스트가 노출되는 카트리지, 또는 현상제를 사용자로부터 격리시키기 위한 별도의 2차 카트리지일 수 있다. 유체는 히터에 의해, 또는 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있는 다른 열원에 의해 가열될 수 있다. 열원은 예를 들어 마이크로파 공급원을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 노광 시스템 및 히터는 순차적으로 작동하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 노광 시스템 및 히터는 동시에 작동하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 노광 시스템은 히터가 켜져 있는 동안 방사선을 방출하도록 작동될 수 있다. 노광 시스템 및 히터는 각각 서로 동시에 켜지고 꺼지도록 구성될 수 있거나, 또는 서로 중첩되는 기간 동안 작동하도록 구성될 수 있다.
장치는 원하는 패턴이 포토레지스트에 도포될 수 있도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하거나 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 패터닝 시스템은 포토레지스트의 보호 시트 상에 형성되거나 묘사된 또는 포토레지스트에 도포된 패턴을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 패터닝 시스템은 노광 시스템과 포토레지스트 사이에 위치되거나 위치되도록 구성된 하나 이상의 포토마스크를 포함할 수 있다. 패터닝 시스템은 포토레지스트와 직접 접촉하게 위치되거나 위치되도록 구성될 수 있어서, 공기에 의해 또는 보호 시트의 두께에 의해 야기되는 포토레지스트와 패터닝 시스템 사이에 갭 또는 공간이 존재하지 않는다. 4 미크론 이하의 고해상도 구조물이 고품질 포토마스크에 직접 적층함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 패터닝 시스템은 포토레지스트에 패턴을 생성하도록 구성된 전자/광학/디지털 시스템을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 개시 내용은 패터닝 방법으로서 유리 포토마스크의 사용을 포함하지만, 디지털 노광으로 또는 다른 필름 패턴 또는 포토플레이트로부터 필름 및 포토플레이트와 같은 포토패턴을 제조할 가능성도 포함한다.
일부 실시예에서, 포토레지스트는 노광 시스템으로부터의 방사선에 대한 노출 동안 및 히터에 의한 경화 동안 단일 작동 위치에 위치된다. 다른 실시예에서, 장치는 복수의 작동 위치를 포함하고, 그 각각은 장치의 하나 이상의 처리 단계와 관련된다.
일부 구현예에서, 장치는 단일 포토레지스트 층만을 포함하도록 구성되거나, 또는 적어도 주어진 시간에 단일 포토레지스트 층만을 처리하도록 구성된다.
다른 구현예에서, 장치는 복수의 포토레지스트 층을 포함하거나 저장하도록 구성된다. 장치는 복수의 포토레지스트를 저장하도록 구성된 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치는 복수의 포토레지스트를 스택에 저장하도록 구성될 수 있다. 저장 장치는 장치에 제거 가능하게 장착될 수 있다. 저장 장치는 복수의 포토레지스트를 롤 또는 릴에 저장하도록 구성될 수 있다. 포토레지스트의 롤 또는 릴은 포토레지스트가 작동 위치를 향해 공급되는 출구를 포함하는 방사선 배제 하우징을 포함하는 저장 장치에 제거 가능하게 저장될 수 있다.
장치는 하나 이상의 포토레지스트를 장치의 하우징 내의 작동 위치로 공급하도록 구성된 포토레지스트 공급 장치를 더 포함할 수 있다. 공급 장치는 수동으로 작동되거나 자동화될 수 있다. 예를 들어, 공급 장치는 포토레지스트가 배치되고 하우징에 삽입되는 가동 플랫폼 또는 캐리지를 포함할 수 있다. 적어도 처리 단계가 완료될 때까지 포토레지스트를 작동 위치에서 잠그기 위해 잠금 장치가 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 공급 장치는 포토레지스트의 롤을 하우징으로 공급하도록 구성된 롤러 또는 휠과 같은 하나 이상의 회전 요소를 포함할 수 있다. 다수의 회전 요소가 제공될 수 있으며, 포토레지스트는 인접한 회전 요소 사이에 개재된다. 상기 또는 각 회전 요소는 포토레지스트로부터 하나 이상의 커버 시트를 제거하도록 구성될 수 있다. 공급 장치는 포토레지스트를 작동 위치로 이동시키기 위한 적어도 하나의 이동 플랫폼, 기판 또는 벨트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 포토레지스트가 공급 장치로부터 공급될 때 놓이는 한 쌍의 측방향 이격된 벨트가 제공된다. 벨트는 하나 이상의 톱니 회전 요소와 맞물리고 이에 의해 구동될 수 있다.
일부 구현예에서, 장치는 주어진 시간에 단일 포토레지스트만을 처리하도록 구성된다. 장치는 복수의 포토레지스트를 순차적으로 수용하도록 구성될 수 있으며, 각 포토레지스트는 순차적으로 처리된다. 순차적으로 수용될 때, 포토레지스트는 위에서 같이 장치의 저장 장치에 저장될 수 있다. 스크립 또는 롤 또는 릴에 제공되면, 이는 필요한 속도로 장치에 공급될 수 있다. 이러한 스트립 또는 롤 또는 릴은, 일부 실시예에서, 장치가 릴을 릴 공정으로 실행함으로써 포토레지스트의 연속적인 처리량을 위해 구성되도록 장치의 외부로 공급될 수 있다. 적절한 스트립/릴 공급 장치는 장치로 포토레지스트의 공급 속도를 제어하도록 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 장치는 다수의 포토레지스트로부터 물품을 제조하도록 구성된다. 이러한 포토레지스트는 위에서 같이 개별적으로 또는 순차적으로 처리될 수 있다. 처리되면, 장치는 물품을 제조하기 위해 포토레지스트에 하나 이상의 추가 공정 단계를 적용하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 추가 공정 단계는 물품을 제조하기 위해 포토레지스트가 정확한 정렬 및 지향으로 함께 층상화되도록 하나 이상의 절단, 정렬 및 재조립 단계를 포함할 수 있다.
다수의 포토레지스트로부터 물품을 제조하도록 구성된 장치에서, 그 장치는 다음의 1차 공정 단계 중 하나 이상에 따라 작동할 수 있으며, 물품의 각 층은 포토레지스트의 시트 또는 시트들 또는 스트립 또는 스트립들의 일부이다:
a) 기계를 통해 시트를 압연하는 단계;
b) 보호 커버 시트를 제거하는 단계;
c) 예를 들어, 투영에 의해 포토레지스트를 UV 광을 갖는 패턴에 노출시키는 단계;
d) 포토레지스트 시트 아래의 방사선을 차단하여 포토레지스트의 원치 않는 노광을 방지하는 단계;
e) 예를 들어 가열된 또는 비가열된 커터로 패턴화된 층을 접거나 절단하는 단계;
f) 기계적 광학적 또는 다른 위치결정/정렬 기구에 의해 접혀진 또는 절단된 층을 이전의 포토레지스트 층의 스택 내에서 정렬하는 단계;
g) 접혀진 또는 절단된 포토레지스트를 핫 롤 라미네이터일 수 있는 라미네이터로 이전의 포토레지스트 층(들)의 스택에 적층하는 단계;
h) 비노광된 이에 따라 비가교결합된 재료 내에 일체형 유닛을 형성하기 위해 층을 함께 가교결합시켜 경화하도록 포토레지스트 스택을 가열해서, 비가교결합된 재료가 지지 재료로서 효과적으로 작용하는 단계;
i) 현상제 유체로 세척하여 지지 재료를 제거하는 단계.
일부 구현예에서, 장치는 다수의 포토레지스트 시트를 동시에 처리하도록 구성된다. 이러한 구현예에서, 장치는 공정의 일부에 대해 주어진 시간에 단일 포토레지스트 시트만을 처리하고 공정의 다른 부분에 대해 다수의 포토레지스트 시트를 동시에 처리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 장치는 한 번에 단일의 포토레지스트 시트만이 노광 수단으로부터의 방사선에 노출되도록 구성될 수 있지만, 다수의 포토레지스트는 히터에 의해 동시에 경화된다.
일부 구현예에서, 다수의 포토레지스트가 시트에 제공될 수 있으며, 장치는 다수의 포토레지스트를 독립적으로 순차적으로 노광하고 후속적으로 경화시키도록 구성되며, 장치는 다층 구조물을 형성하기 위해 노광 후 다수의 포토레지스트의 패턴화된 요소를 재결합하도록 추가로 구성된다. 다른 실시예에서, 장치는 다수의 포토레지스트를 동시에 노광시키도록 구성될 수 있다.
장치는 포토레지스트가 작동 위치로 이동되기 전에 포토레지스트의 하나 이상의 커버 시트의 제어된 제거를 제공하도록 구성된 하나 이상의 커버 시트 제거 기구를 포함할 수 있다. 제거 기구는 커버 시트가 압연되는 기어 기구/롤러와 같은 피동 회전 요소를 포함할 수 있다.
장치는 장치로부터 또는 적어도 작동 위치로부터 물품을 제거하도록 구성된 물품 제거 기구를 포함할 수 있다.
장치는 냉간 또는 가열된 적층을 통해 처리된 재료를 결합하도록 구성된 라미네이터를 포함할 수 있다. 라미네이터는 열간 롤 라미네이터일 수 있다.
장치는 처리 영역 내의 임의의 재료, 즉 여전히 처리 중인 재료, 여전히 처리될 재료 및/또는 작동 위치에 있는 재료로부터 처리된 재료를 분리하도록 구성된 커터 또는 분리기를 포함할 수 있다.
장치는 비처리된 재료로부터 처리된 재료를 격리시키도록 구성된 아이솔레이터를 포함할 수 있다.
장치는 국소 처리를 허용하는 재료 운동의 제어된 압축/압착을 위한 기구를 포함할 수 있다. 이러한 기구는 클램핑 기구를 포함할 수 있다. 클램핑 기구는 작동 위치에 포토레지스트를 선택적으로 클램핑하도록 구성된 클램핑 플레이트를 포함할 수 있다. 클램핑 플레이트는 클램핑 위치와 비클램핑 위치 사이에서 이동 가능하도록 장치에 이동 가능하게 장착될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따르면, 본 개시 내용의 상기 양태의 장치와 함께 사용하도록 구성된 포토레지스트가 제공되며, 포토레지스트는 베이스 시트를 포함하는 커버 시트와 보호 필름 사이에 개재된 포토레지스트 재료를 포함한다. 베이스 시트 및 보호 시트는 캐리어 또는 커버 시트로 알려져 있다. 각 필름/시트는 제거 가능할 수 있다. 베이스 시트 자체는 강성 기판에 적용될 수 있거나, 또는 그 자체가 기판으로서 기능할 수 있다. 캐리어 시트는 노광 및 가열 전뿐만 아니라 그 동안에 포토레지스트의 평활도 및 평탄도를 유지하는데 사용될 수 있다. 이는 제조될 물품이 층으로 적층된 다수의 포토레지스트로 형성되는 경우에 특히 유용할 수 있는데, 이 경우 캐리어 시트는 처리 동안 비가교결합된 포토레지스트를 편평하게 유지시켜, 후속 층이 균일하게 적층될 수 있게 해서 그러한 후속 층에서 패턴의 슬럼핑을 방지한다.
기판은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예시적인 재료는 실리콘, 금속(들), 중합체(들), 종이(들) 또는 기타 직물(들), 에폭시 또는 DJMicroLaminates(공식적으로 DJ DevCorp로 알려짐)에 의해 제조된 SUEX®의 베이스 층, 또는 EMS 시리즈 건식 필름 레지스트, 또는 용액으로부터 코팅된 다른 건식 필름 레지스트 또는 건조된 레지스트 필름을 포함하는 다른 포토레지스트를 포함한다. 중합체 기판은 포토레지스트에 대한 증가된 결합 친화력, 저렴한 비용, 기계 가공성 및 광학적 투명성으로 인해 특히 유리할 수 있다. 중합체 기판에 결합된 포토레지스트의 베이스 층은 마이크로 주형의 제조 등에 필요한 높은 접착성을 제공한다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따르면, 본 개시 내용의 상기 양태의 장치와 함께 사용하도록 구성된 포토레지스트 카트리지가 제공되며, 카트리지는 베이스 시트와 보호 필름 사이에 개재된 포토레지스트 재료를 포함하고, 베이스 시트는 강성 기판에 적층되어 포토레지스트와 강성 기판이 함께 장치의 하우징으로 및 작동 위치로 제거 가능하게 삽입 가능한 카트리지의 일부를 포함한다.
카트리지 및 하우징은 카트리지의 삽입 및 제거를 포함하는 임의의 스테이지에서 그리고 카트리지가 작동 위치에 있을 때 UV 광이 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 인터페이스되게 구성된다. 카트리지는 현상이 수행될 때까지 또는 이를 포함하는 임의의 스테이지에서 오염으로부터, 그리고 작동 위치에 있을 때까지 경화 방사선으로부터 포토레지스트를 보호하도록 추가 설계된다.
카트리지의 설계는 독립형 구조물, 전기 도금 주형 또는 소프트 리소그래픽 주형의 형성과 같은 여러 응용 분야와 앞서 설명한 여러 기판에 맞게 구성될 수 있도록 모듈화된다.
장치는 카트리지를 장치 내로 자동 로딩하도록 구성된 카트리지 공급 장치를 포함할 수 있다. 장치는 장치로부터 카트리지를 자동 배출하도록 구성된 카트리지 배출 장치를 포함할 수 있다. 카트리지는 로딩 및/또는 배출 동안 장치로 유입하는 또는 포토레지스트에 입사하는 UV가 방지되도록 설계된다.
카트리지, 특히 강성 기판에는 카트리지가 장치와 상호 작용할 수 있게 하는 상호 작용 특징부가 제공될 수 있다. 카트리지의 이러한 상호 작용 특징부는 다음 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다:
a) 카트리지를 하우징 내로 안내하도록 구성된 가이드 특징부;
b) 카트리지가 하우징에 삽입될 때 카트리지를 정확하게 지향 시키도록 구성된 지향 특징부;
c) 카트리지가 장치의 적절한 구동 기구를 통해 또는 시스템 마이크로 제어기에 의해 하우징 내로 구동될 수 있도록 구성된 구동 특징부;
d) 카트리지가 카트리지 내의 상기 또는 각 작동 위치에 해제 가능하게 잠금될 수 있도록 구성된 잠금 특징부;
e) 하우징 내로 카트리지의 삽입이 허용되거나 방지될 수 있도록 구성된 접근 특징부. 이러한 특징부는 특정 상황에서 카트리지가 하우징 내로 삽입되는 것을 방지하기 위해 장치의 특징부와 맞물리도록 구성된 기계적 또는 전자 기계적 특징부를 포함할 수 있다. 이러한 상황은 카트리지가 장치와 호환되지 않는 카트리지이거나, 또는 다른 카트리지가 이미 카트리지 내의 작동 위치에 있거나, 또는 장치에 결함이 있는 경우를 포함할 수 있다.
f) 장치가 장치 내로 삽입 동안 또는 그 후에 카트리지를 식별할 수 있도록 구성된 식별 특징부. 이러한 특징부는 카트리지가 식별되면 포토레지스트의 처리의 개시를 가능하게 할 수 있다. 이러한 개시는 예를 들어 자동화될 수 있다.
상기 특징부 중 임의의 또는 전부는 카트리지와 일체로 형성되거나 이에 부착되는 기계적 형성 또는 구성요소와 같은 기계적 특징부를 포함할 수 있다. 상기 특징부 중 임의의 또는 전부는 대안적으로 또는 부가적으로 장치 상의 하나 이상의 전자 태그 리더(들)에 의해 판독되는 RFID 또는 다른 전자 태그와 같은 전자 특징부를 포함할 수 있다.
포토레지스트 카트리지는 다층 패터닝을 위한 내장된 기계적 정렬을 형성하기 위해 하나 이상의 키 또는 정렬 요소를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 물품은 다수의 적층된 포토레지스트로 형성될 수 있으며, 이의 정확한 정렬은 서로 또는 하우징에 제공된 키 요소와 맞물림으로써 보장된다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 포토레지스트의 장력을 제어함으로써, 또는 프로젝터와 포토레지스트가 함께 이동하는 것을 유지함으로써, 후술될 바와 같이, 다른 기술을 사용하여 정렬이 용이해질 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따르면, 포토레지스트 층을 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하기 위한 시스템이 제공되며, 그 시스템은 본 개시 내용의 상기 양태 중 임의의 양태의 장치 및 본 개시 내용의 상기 양태 중 임의의 양태의 포토레지스트 또는 포토레지스트 카트리지를 포함한다. 장치는 모듈식이 고려될 수 있으며, 업그레이드 또는 다른 적용 예 또는 구성 또는 모듈이 상호 교환 가능하고 추가 또는 제거될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따르면, 포토레지스트를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 방법이 제공되며, 그 방법은,
포토레지스트를 제조 장치의 하우징에 삽입하는 단계;
작동 위치에 있을 때 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선을 방출하여 방사선에 노출된 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 하우징 내의 노광 시스템을 사용하는 단계; 및
포토레지스트 재료를 순차적으로 가열하여 포토레지스트 재료를 기판에 가교결합시키기 위해 하우징 내에서도 히터를 제어하는 단계를 포함하고,
하우징은, 적어도 포토레지스트가 존재할 때, 적어도 포토레지스트 재료의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 외부 방사선이 하우징으로부터 충분히 배제되는 정도까지 외부 방사선이 하우징으로 유입될 수 없도록 방사선을 배제하고, 또한 하우징은 원치 않는 미립자 및/또는 다른 오염물이 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징이다.
포토레지스트는 건식 필름 포토레지스트로서 수용된 상태로 사용될 수 있거나, 또는 장치가 용매를 제거하여 액체 포토레지스트를 건조하는 전처리 단계를 거칠 수 있어서, 그 후 형성된 건식 포토레지스트가 위와 같이 처리될 수 있다. 장치는 이러한 전처리 건조 단계를 수행하기 위해 히터를 사용할 수 있다.
방법은 베이스 시트와 보호 시트 사이에 개재된 포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트, 또는 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩 또는 다른 것과 같은 수단에 의해 증착된 베어 포토레지스트와 같은 다른 포토레지스트를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬롯 다이 코팅은 균일하게 두꺼운 필름에 고도로 제어된 두께를 제공하기 위해 에지를 사용하여 기판을 따라 액체 재료를 드로잉함으로써 얇은 필름을 증착하는데 사용되는 기술이다. 노광 시스템의 작동 시간에 의해 포토레지스트가 건조된다면, 임의의 포토레지스트가 원칙적으로 사용될 수 있다.
포토레지스트 또는 포토레지스트 카트리지의 베이스 시트 및/또는 보호 시트는 구체적으로 처리 동안 내부 응력을 감소시키고 평활도 및 평탄도를 유지하도록 지지 재료로서 기능할 수 있어서, 특히 높은 종횡비 특징부가 응력을 받지 않거나 마찰을 받지 않고, 후속의 잠재적 층의 적층을 위해 평탄한 수준의 지지체가 생성된다. 높은 종횡비 특징부는 폭보다 상당히 큰 높이, 통상적으로 적어도 5:1 비율을 갖는 특징부일 수 있다. 비교적 크고 얇은 구조물이 설계의 일부로 제조되면, 통상적으로 구조물이 주변에서 이동하지 않도록 외부 지지체가 필요하다(마름모꼴).
필름 중 하나는 UV 반사 방지 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료는 포토레지스트의 산란 표면을 제거하고 원치 않는 반사를 방지하여, 물품의 해상도를 향상시키는데 유용할 수 있다. 반사 방지 재료는 베이스 캐리어 시트 또는 카트리지일 수 있다.
SU-8 액체 포토레지스트 및 그의 건조 배합물 SUEX는 여러 응용 분야에서 유용한 매우 수직적인 측벽 구조물을 제조할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 수직 측벽 구조물은 탈형하기 어려울 수 있다. 그러므로, 장치는 주형으로부터 훨씬 쉽게 제거되는 구조물을 제조하기 위해 의도적으로 구조물 측벽을 매우 수직으로 테이퍼지게 구성될 수 있다. 탈형 구조물에서, 테이퍼진 물품은 감소된 정적 마찰로 인해 마스터로부터 제거하기 쉽다.
종래의 포토리소그래픽 설비는 포토마스크 또는 레이저 직접 기록 시스템을 사용하여 선택된 포토레지스트 영역을 노광시킨다. 패턴에 대해 기존의 포토마스크를 사용하면 제조 비용을 상당히 감소시킬 수 있지만 마스크의 이전 준비를 필요로 하여, 처리 시간을 증가시킨다. 반대로, 레이저 직접 시스템은 매우 비싸지만 거의 즉각적인 처리를 가능하게 한다. 그러므로, 장치는 레이저 인쇄, 동적 광 투영, 축소 이미징 또는 DVD 기록과 같은 "온 더 플라이(on-the-fly)" 프로토타이핑을 위한 대안적인 패터닝 방법을 사용하도록 구성될 수 있으며, 이러한 공정은 비교적 저렴한 비용으로 수행될 수 있어서 종래의 마스크 리소그래피에 대해 상당한 이점을 제공한다.
포토리소그래피에서 미세 구조를 방출하는 종래의 공정은 재료를 처리 한 후 기판을 제거하기 위해 화학적 에칭을 수행하는 것이다. 그러나, 건식 필름 포토레지스트와 함께 사용되는 캐리어 시트에 이형 코팅이 제공됨으로, 이러한 캐리어 시트 중 하나 또는 양자는 처리 후에 제조된 물품을 빠르고 쉽게 제거하기 위해 디본딩 재료로서 기능할 수 있으며, 에칭이 필요 없는 구성요소 또는 스텐실과 같은 독립형 구조물의 제조를 가능하게 한다. 이의 예는 독립형 마이크로 기어와 같은 물품의 제조에 있으며, 이는 층의 제거에 의해 기판을 제거할 필요가 있기 때문에 통상적으로 종래의 포토리소그래피에 의해 제조할 수 있는 독자적인 구조물이 아닐 수 있다.
하나 또는 양자의 캐리어 시트는 포토레지스트와 직접 접촉하기 위한 패턴화 가능한 표면을 포함할 수 있다. 이는 별도의 포토플레이트 또는 포토마스크를 생성하는데 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있다. 패턴화 가능한 표면은 또한 UV 산란 및 저 해상도를 야기하는 포토레지스트와 노광 시스템 사이에서 캐리어 시트에 의해 생성된 에어 갭 및 인터페이스를 제거한다. 장치는 사전 패턴화된 포토레지스트 시트가 공급될 수 있거나 이와 함께 사용되도록 구성될 수 있다.
패턴화된 캐리어 시트는 통상적으로 포토플레이트보다 해상도가 낮지만, 포토플레이트에 점착되는 포토레지스트를 제거하면서 산란을 야기하는 에어 갭을 남겨두거나 또는 대안적으로 캐리어 시트를 통해 노출되는 포토레지스트를 제거하는데, 이 상태에서 주변의 에어 갭뿐만 아니라 두 인터페이스 및 40+ 미크론 커버 시트의 두께로부터 해상도의 감소가 발생한다. 결과적으로, 패턴화된 캐리어 시트가 포토플레이트보다 해상도가 낮을 수 있지만, 포토레지스트와 직접 접촉함으로써 성능이 개선된다. 패턴과 더불어 매우 높은 해상도를 위해, 포토마스크는 캐리어 시트 대신에 사용될 수 있으며, 패턴 면이 포토레지스트와 밀접한 접촉을 형성하도록 적층된다.
하나 또는 양자의 캐리어 시트는 보호를 필요로 하는 포토레지스트의 영역 위에 컨포멀 마스크를 제공하도록 구성된 접착 표면을 포함할 수 있다. 이는 제조될 물품이 회로 보드 또는 다른 전자 또는 섬세한 구성요소인 경우에 유용할 수 있다. 이러한 필름은 예를 들어 매우 투명한 인쇄 시트, 스티커, 데칼, 임시 태투 시트, 마이크로 피쉬 또는 마이크로 필름 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 이러한 컨포멀 마스크는 멀티 톤 그레이 스케일로 인쇄될 수 있으며, 이에 따라 수직 에지보다는 형태를 형성한다.
방법은 경화가 완료될 때까지 포토레지스트를 편평하게 유지하기 위해 베이스 및 보호 시트를 사용하는 단계; 현상 전에 베이스 및 보호 시트를 제거한 후 추가 층을 지지하기 위해 베이스 층으로서 현상된 포토레지스트를 사용하여 슬럼핑없이 패턴화될 수 있는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 가시적 이미지가 형성될 때까지만 패턴을 반경화시키기 위해 포토레지스트를 가열하는 단계; 그 후 초기 가시적 이미지를 내장된 참조 마커로서 사용하여 포토레지스트의 하나 이상의 층을 포토레지스트의 다른 층과 정렬시킨 후, 다수의 포토레지스트 층을 완전히 경화시켜 예를 들어 적층, 열, 압력 및/또는 플라즈마 보조의 사용에 의해 단일 가교결합된 구조물로 함께 경화시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 정렬된 다층 구조물의 제조를 가능하게 한다. 이는 다수의 포토레지스트가 물품을 형성하는데 사용되는 경우 높은 결합 강도 및 양호한 정렬을 달성하는데 도움을 줄 수 있다.
방법은 3D 구조물을 제조하기 위해 포토레지스트가 다수의 평면을 점유하거나 서로에 대해 경사지도록 다수의 노출 및 경화된 포토레지스트를 재결합하는 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 단계는 제조된 물품이 얇은 평면 구조물 또는 다층의 편평한 적층 구조물로 제한되지 않도록 에폭시의 고체 블록(네거티브 포토레지스트의 기본 재료)에 결합하는데 사용될 수 있다. 일 실시예는 수직 평면에서 얇은 변형 가능한 멤브레인에 결합된 비교적 두꺼운 에폭시 블록으로 조립될 수 있는 비교적 크고 비교적 두꺼운 수직 측벽을 갖는 마이크로 스케일 압력 센서일 수 있다. 다른 실시예는 더 큰 비패턴화된 에폭시 블록의 벽에 미세한 미세 구조 코팅을 사용한 가속도계 센서의 기초일 수 있다.
방법은 캔틸레버, 플레이트, 브리지 또는 멤브레인과 같은 능동 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, MEMS 스프링의 4가지 주요 실시예는 예를 들어 소형화된 센서에 널리 사용된다. 이러한 구조물은 하나의 포토레지스트의 층의 일부를 다른 포토레지스트에 선택적으로 접합하여 현상 동안 제거될 지지체로서의 비가교결합된 포토레지스트 재료의 평탄한 매끄러운 층을 갖는 테더(tether)를 형성하면서, 제1 포토레지스트의 다른 부분은 자유롭게 이동하도록 남겨두어, 능동 구조물을 생성함으로써 제조될 수 있다.
방법은 인쇄된 구조물 내에 전도성 경로 또는 인터페이스를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 중합체 코팅된 금속 또는 다른 전도성 포일은 중합체 포토레지스트에 결합되어 제 위치에 남을 수 있다. 다른 실시예에서, 전도성 중합체, 중합체 코팅된 포일 또는 전도성 포토레지스트 또는 전도성 잉크는 하나 이상의 포토레지스트 층과 인터페이스되어 제 위치에 남을 수 있다. 전술한 바와 같이 능동 구조물과 전도성 요소의 조합은 저비용 마이크로 센서를 신속하게 인쇄하는 능력을 제공한다. 전도성 경로는 전도성 중합체, 반도체 재료, 및/또는 탄소 나노 튜브 로딩된 포토레지스트 및/또는 다른 중합체와 같은 비금속 재료를 포함할 수 있다.
방법은 미세 구조의 일부로서 변환기 재료를 증착하는 능력을 포함할 수 있으며, 예는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 압전 변환기 재료 또는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다른 재료의 증착으로서, 이에 따라 에너지 수확기와 같은 미세 구조물을 신속하게 인쇄하는 능력을 형성한다.
방법은 능동 구조물 또는 마이크로 센서를 상기 형성된 변환기 조합과 결합하는 능력을 포함할 수 있어서, 자체 구동형 센서를 신속하게 인쇄하는 능력을 형성한다.
방법은 능동 구조물을 표면 기능화와 조합하는 능력을 포함할 수 있어서, 예를 들어 화학적 검출을 위해 마이크로 센서를 신속하게 인쇄하는 능력을 형성한다.
방법은 예를 들어 렌즈 또는 렌즈 어레이와 같은 곡면 구조물을 형성하는 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다. 이는 렌즈 주변 영역(네거티브 렌즈 공간)을 노출한 다음 가열하여 경화시켜 가교결합된 재료를 설정하면서 동일한 공정에서 표면 장력을 사용하여 용융 및 리플로우되는 비가교결합된 포토레지스트를 가열하여 재노출되고 (원래의 네거티브 공간의 역 공간) 경화되어 강화 렌즈를 형성할 수 있는 반구형 구조물을 형성하도록 달성될 수 있다. 광학 투명성을 높이기 위해, 특히 내용 제성이 필요하지 않은 경우, 렌즈 구조물은 UV에 노출되지 않고 열적으로 강화될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따르면, 본 개시 내용의 상기 양태 중 임의의 양태의 장치를 사용하여 제조된 물품이 제공된다.
물품은 다음 중 어느 하나 이상일 수 있다:
a) 비패턴화된 인캡슐레이션 또는 웨이퍼 본딩;
b) 독립형 구조물;
c) 다층 구조물;
d) 정렬된 다층 구조물;
e) 정렬되거나 정렬되지 않은 단일 또는 다층일 수 있는 기판 결합 구조물;
f) 부분적으로 결합된 구조물과 부분적으로 독립형인 구조물의 조합에 의해 형성된 능동 구조물; 이러한 능동 구조물은 따라서 다른 구조물에 대해 이동할 수 있는 부분 또는 영역을 포함할 수 있고;
g) 전도성 요소를 포함하는 구조물;
h) 전도성 요소를 포함하는 능동 구조물;
i) 변환기 요소를 포함하는 구조물;
j) 변환기와 전도성 요소의 조합으로 형성된 능동 구조물.
위 설명의 장치 및 방법에 의해 제조될 수 있는 바와 같이, 이러한 물품의 추가적인 예로는 안테나, 회로 보드 또는 전자 마이크로 구성요소와 같은 전자 장치의 비패턴화된 인캡슐레이션을 포함한다.
단일 층 독립형 마이크로 구성요소의 예로는 소형 기어, 톱니 바퀴, 스프링, 클립, 렌즈 홀더 및 스텐실과 같은 물품을 포함한다.
기판 결합 구조물의 예로는 정밀 스탬프, 전기 도금, 사출 성형, 엠보싱 및 소프트 리소그래피를 위한 미세 구조화된 템플릿을 포함한다.
다층 미세 구조물의 예로는 소수성 표면, 정밀 로봇 공학에 사용될 수 있는 "게코 피트" 유형 표면; 또는 미세 유동 칩을 포함한다.
능동 구조물의 예로는 제1 포토레지스트의 일부를 다른 포토레지스트에 선택적으로 결합하여 테더를 형성하면서 상기 제1 포토레지스트의 일부를 자유롭게 이동하도록 남김으로써 형성되는 캔틸레버, 플레이트, 브리지, 및 멤브레인을 포함한다. 이러한 능동 구조물은 MEMS 스프링의 기본 구성요소인 스프링을 포함할 수 있으며, 이로부터 전도성 및/또는 압전 재료와 조합될 때 마이크로 센서가 제조될 수 있다.
이러한 능동 구조물의 추가 예로는 진동 에너지 수확기를 포함하며, 이는 압전 재료와 조합된 스프링으로서 작용하는 미세 기둥으로 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.
진동 에너지 수확기와 조합된 마이크로 센서의 예로는 사물 인터넷 유형의 하드웨어에 사용될 수 있는 자체 구동형 소형 센서를 포함한다.
모든 신규한 양태에서 고려되어야 하는 본 개시 내용의 추가적인 양태는 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이제 본 개시 내용의 다수 구현예를 도면을 참조하여 예로서 설명할 것이다:
도 1a 및 도 1b는 본 개시 내용의 양태에 따른 건식 필름 포토레지스트의 2가지 변형의 개략적인 측면도이고, 도 1c는 포토레지스트 카트리지의 개략적인 측면도이고;
도 2는, 본 개시 내용에 따른, 이러한 예에서 건식 필름 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치의 제1 구현예의 개략도이고;
도 3은 본 개시 내용에 따른 건식 필름 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치의 제2 구현예의 개략도이고;
도 4는 본 개시 내용에 따라 건식 필름 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치의 제3 구현예의 개략도이고;
도 5는 시준된 광원을 사용하는 도 2 내지 도 4 중 어느 하나의 장치의 일부의 개략적인 확대도이고;
도 6은 본 개시 내용에 따른 단일 층의 건식 필름 포토레지스트의 단일 층을 사용하여 물품을 제조하는 단계를 개략적으로 도시하고 있고;
도 7은 본 개시 내용에 따른 건식 필름 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 도시하고 있고;
도 8은 본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따른 장치의 제2 구현예의 개략도이고;
도 9는 도 8의 장치의 공급 기구의 확대도이고;
도 10 내지 도 15는 도 8 및 도 9의 장치의 제2 구현예의 다양한 도면이고;
도 16은 도 8 내지 도 15의 장치의 일부의 확대도이고;
도 17은 도 8 내지 도 16의 장치의 공급 기구의 일부의 확대도이고;
도 18은 도 8 내지 도 17의 장치의 인쇄 플랫폼 및 가열 베드의 확대도이고;
도 19는 도 8 내지 도 18의 장치의 일단으로부터의 확대도이고;
도 20은 도 8 내지 도 19의 장치의 측면으로부터의 확대도이고;
도 21 내지 23은 도 8 내지 도 20의 장치의 추가적 도면이고;
도 24는 도 8 내지 도 23의 장치의 다른 단부로부터의 확대도이고;
도 25 및 도 26은 클램프가 상승된 상태에서 도 8 내지 도 24의 장치의 측면도이고;
도 27은 도 8 내지 도 25의 장치의 단면도이고;
도 28은 도 8 내지 도 27의 장치의 일단으로부터의 다른 확대도이고;
도 29는 상승된 상태에서 노광 시스템 및 히터를 나타낸 도 8 내지 도 28의 장치의 측면도이고;
도 30은 하강된 상태에서 노광 시스템 및 히터를 나타낸 도 8 내지 도 29의 장치의 측면도이고;
도 31은 도 8 내지 도 30의 장치의 프로젝터 렌즈, 라미네이터 롤러 및 커터의 확대 사시도이고;
도 32는 포토레지스트 재료의 롤의 개략적인 측면도이고;
도 33은 포토레지스트에 입사하는 방사선원으로부터의 방사선의 개략적인 측면도이고;
도 34는 포토레지스트의 다수의 노광된 층의 개략적인 측면도로서, 그 각각은 층이 스택에 적층된 상태에서 패턴으로부터 정의된 영역을 갖고 있고;
도 35 a) 내지 c)는 도 27의 포토레지스트의 스택의 연속적인 처리 단계를 도시하고 있고;
도 36은 비편평 표면에 도포된 포토레지스트의 예를 도시하고 있고;
도 37은 일측에 금속화된 포토레지스트를 도시하고 있고;
도 38은 포토레지스트가 내장형 전기 전도체를 포함하는 처리 단계를 도시하고 있고;
도 39 내지 도 56은 본 개시 내용에 포함된 실시예에 따라 제조된 구조물/물품/제품의 예이다.
도 1a를 참조하면, 건식 필름 포토레지스트(P)는 베이스 시트(5) 및 보호 시트(7)를 포함하는 2개의 캐리어/커버 시트 사이에 개재된 포토레지스트 재료(3)의 층을 포함한다. 베이스 시트(5)는 하기의 설명에서 기판인 것으로 간주될 수 있다. 특허 출원 US2006/0257785호에 기술된 바와 같은 예시적인 건식 필름 포토레지스트(P)의 예는 그 전체 내용이 본원에 참조로서 원용된다. 이러한 건식 필름 포토레지스트의 예는 ADEX® 상표명으로 DJ MicroLaminates(공식적으로 DJ DevCorp로 알려짐)에 의해 제조 및 판매된다. 이러한 건식 필름 레지스트의 다른 예로는 TMMF S 200 시리즈(Tokyo Ohka Kyoto Co. Ltd.), DFR XP SU-8 3000(Nippon Kayaku), DFR DF-1000, DF-2000 및 DF-3000 시리즈(Engineered Materials Systems), Ordyl SY DFR, 또는 이들 또는 다른 건식 필름 레지스트의 임의의 시리즈를 포함한다. 다른 비건식 포토레지스트가 사용될 수도 있다.
액체 레지스트의 예로는 Microchem SU-8(산업 표준 네거티브 두꺼운 액체 레지스트) 또는 Gersteltec GM1000 시리즈, Merck Performance Materials GmbH에 의해 제조된 AZ 시리즈를 포함하는 얇은(약 5마이크로 미터 이하) 포토레지스트, Shin-Etsu SIPR 시리즈 및 Nagase NR2000 시리즈를 포함한다.
단일 층 인쇄의 경우, 이러한 포토레지스트 중 임의의 사전 코팅된 카트리지가 사용될 수 있다.
다층 구조의 경우, 레지스트의 연속 층을 압착할 수 있지만, 노광 전에 용매를 제거할 필요가 있을 것이다.
도 1b를 참조하면, 포토레지스트(P)의 베이스 시트(5)는 UV 차단 및/또는 반사 방지 캐리어 시트를 포함할 수 있다. 보호 시트(7)는 패턴화된 상부 시트를 포함할 수 있다.
도 1c 및 도 2를 참조하면, 포토레지스트(P)는 포토레지스트(P)의 베이스 시트(5)가 적층되는 강성 기판을 포함하는 포토레지스트 카트리지(9)의 일부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판은 카트리지 베이스 플레이트(12) 및 직립 주변 벽(14)을 포함하고, 포토레지스트(P)는 벽(14) 내에 그리고 벽(14) 아래에 포함된다. 이러한 실시예에서, 커버 시트(7)는 패턴 마스크(20)를 포함한다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 장치(1)는 카트리지(9)의 일부일 수 있거나 아닐 수 있는 전술한 유형의 건식 필름 포토레지스트(P)를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된다. 장치(1)는,
건식 필름 포토레지스트(P)를 수용하고 포토레지스트(P)를 하우징(13) 내의 작동 위치(16)에 위치시키도록 구성된 하우징(13);
작동 위치에 있을 때 건식 필름 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선(R)을 방출하여 방사선에 노출된 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 구성된 노광 시스템(15); 및
포토레지스트 재료(3)를 기판(5)에 가교결합하기 위해 건식 필름 포토레지스트(P)를 후속적으로 가열 및 경화시키도록 구성된 히터(17)를 포함한다. 하우징(13)은 적어도 건식 필름 포토레지스트(P)가 존재할 때 포토레지스트의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 적어도 하우징(13)으로부터 외부 방사선이 충분히 배제될 정도까지 방사선을 배제하도록 구성되고 UV를 배제할 수 있고, 더 나아가 하우징(13)은 오염이 하우징(13)으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징이다.
이러한 실시예에서, 하우징(13)은 포토레지스트 카트리지(9)를 수용하도록 구성된 카트리지 입구(19)를 포함한다. 카트리지(9)는 하우징(13) 내로 밀려질 수 있거나, 하우징에는 카트리지(9)를 하우징(13)으로 자동 공급/구동하도록 구성된 공급 장치가 제공될 수 있다. 카트리지(9)는 대체로 참조 부호 16으로 표시된 작동 위치에 도달할 때까지 하우징(13)에 삽입된다. 카트리지(9)의 과도한 삽입을 방지하기 위해 엔드 스탑 등이 제공될 수 있다. 카트리지(9)가 정확한 위치에 있다는 것을 나타내기 위해 피드백 기구가 제공될 수 있다. 예를 들어, 피드백 기구는 카트리지(9)의 정확한 위치를 나타내기 위해 소음, 진동을 생성하거나 또는 광을 방출할 수 있다.
이러한 실시예에서, 노광 시스템(15)은 광원(23), 및 경사진 디지털 미러(25) 및 시준 렌즈(27)의 형태로 이루어진 2개의 광 조작기 장치를 포함한다. 광원(23)으로부터 방출된 광이 포토레지스트(P)에 입사하기 전에 90°를 통해 굽혀진 광 경로(29)를 따르도록 배치된다. 시준 렌즈(27)는 하우징(13) 내의 원치 않는 광 산란을 최소화하는데 도움을 준다.
이러한 실시예에서, 히터(17)는 작동 위치(16)에 있을 때 카트리지(9)가 놓이는 히터 플레이트를 포함한다.
장치(1)는 다량의 현상제 유체(33)가 저장되는 현상제 저장 탱크(31)를 포함하는 현상제 유닛(30)을 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 현상제 유닛(30)은 하우징(13) 내에 위치된다. 다른 실시예에서, 현상제 유닛(30)은 장치(1)와 분리될 수 있다. 현상제 유체(33)는 디스펜서 출구(35)를 통해 탱크(31)로부터 분배되고, 디스펜서 출구(35)는 현상제 유체를 카트리지(9) 상에 단순히 낙하시키도록 구성된 유출 파이프를 포함할 수 있거나 또는 현상제 유체(9)의 스프레이나 미스트를 생성하도록 구성된 노즐을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 카트리지 자체와 같은 하우징(13)의 서브 유닛 내에서 또는 하우징(13)에 제거 가능하게 장착된 탈착식 현상제 유닛에서 현상이 수행될 수 있다. 카트리지 현상은 사용자가 현상제 용매와 접촉하는 것을 보호하는데 사용될 수 있다. 현상은 히터(17)에 의해 또는 마이크로파 공급원과 같은 외부 열원에 의해 가열될 수 있는 온수를 사용할 수 있다. 현상제 유체 재순환의 유무에 관계없이, 배스, 미스트 또는 스프레이 시스템이 사용될 수 있다.
도 5를 더 참조하면, 장치(1) 또는 카트리지(9)에는 포토레지스트 재료(3)의 영역 또는 영역들이 광원(23)으로부터의 광에 노출되도록 포토레지스트 재료(3) 상에 패턴을 형성하도록 구성된 패터닝 시스템(20)이 제공된다. 이러한 실시예에서, 패터닝 시스템(20)은 포토레지스트(P)의 상부에 배치된 포토마스크를 포함한다. 포토마스크(1)를 통한 광에 대한 노출은 포토레지스트 재료(3) 내의 광개시제를 유리시켜 포토레지스트 재료 상에 원하는 패턴을 형성하고 포토레지스트 재료(3)의 일부가 탱크(31)로부터의 현상제 유체(33)를 사용하여 제거되게 한다. 현상에 앞서, 그러나 노광 후에, 카트리지(9)는 히터(17)에 의해 가열되어 포토레지스트 재료를 경화시켜서 카트리지 기판(11)에 이를 가교결합시킨다. 적절한 냉각 기간 후, 현상제 유체(33)는 카트리지 벽(14) 내에서 탱크(31)로부터 카트리지(9)로 분배된다. 카트리지 베이스 및 벽(14)은 포토레지스트(P)가 안착되는 현상제 유체의 배스를 형성한다. 현상제 유체(33)는 포토레지스트 재료(3)의 원하는 부분이 제거되게 한다. 그 후, 소정의 지속 기간 및 온도 동안 히터(17)를 재작동시킴으로써 나머지 포토레지스트 재료가 베이킹될 수 있다.
도 3을 참조하면, 추가 장치(41)는 장치(1)의 특징부와 유사한 특징부를 포함한다. 유사한 참조 부호는 유사한 특징부에 사용된다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트 저장 장치(43)가 제공되며, 하우징(13)에 제거 가능하게 장착된다. 이러한 실시예에서, 복수의 포토레지스트(P)가 높이 조절 가능한 랙(45) 상에서 장치(43)에 적층된다. 랙(45)은 최상위 포토레지스트(P)를 하우징(13) 내의 작동 위치와 정렬된 위치로 상승시키고 그 최상위 포토레지스트(P)를 구획실 출구(47)를 통해 작동 위치에 전달하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 작동 위치는 하우징(13) 내의 플랫폼(49)에 의해 정의되며, 플랫폼(49) 및 포토레지스트(P)가 하우징(13) 내에서 상하로 이동될 수 있도록 플랫폼(49)은 아암(53)을 통해 포스트 또는 레일(51)에 이동 가능하게 장착된다. 노광 시스템(15)은 전술한 바와 같다. 이러한 실시예에서, 현상제 저장 탱크(31)는 현상제 유체(33)를 플랫폼(49) 직하의 현상제 배스(55)에 공급한다. 플랫폼(49)은 배스(55)로 하강되어 포토레지스트(P)를 현상한 후, 현상되면 배스(55)에서 밖으로 상승될 수 있다. 또한, 플랫폼(49)을 상승 및 하강시키면 포토레지스트(P)를 시준 렌즈를 향해 상승되고 이로부터 멀어진다. 이러한 실시예에서, 히터(17)는 적어도 플랫폼(49) 및 포토레지스트(P)의 영역에서 하우징(13)의 내부를 가열하는 오븐 형태이다. 그러므로, 장치(41)는 다수의 포토레지스트(P)의 일괄 처리를 제공하며, 일괄 처리는 완전히 또는 부분적으로 자동화될 수 있다.
도 4를 참조하면, 추가 장치(61)는 장치(41)의 특징부와 유사한 특징부를 포함한다. 유사한 참조 부호는 유사한 특징부에 사용된다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트 저장 장치(43)는 하우징(13)에 다시 제공된다. 복수의 포토레지스트(P)가 랙(65) 상에서 장치(43)에 적층된다. 랙(65)은 각 포토레지스트(P)를 측방향으로 가로질러 제2 랙(67)에 이송하도록 구성된다. 제2 랙(67)은 현상제 배스(69) 내에 수용되는데, 2개의 랙(65, 67) 사이에 가동 클로저(71)가 위치되고, 개방 위치로 이동하여 랙(65) 상의 포토레지스트(P)가 제2 랙(67)으로 이송될 수 있게 하고 그 후에 폐쇄되어 배스(69)의 밀봉된 측벽을 형성한다. 이러한 실시예에서, 장치(61)는 랙(65) 내의 각 포토레지스트(P)에 대한 제1 작동 위치(16) 및 제2 랙(67) 내의 각 포토레지스트(P)에 대한 제2 작동 위치(18)를 제공한다. 랙(65) 내의 최상위 포토레지스트(P)는 노광원(23)로부터의 방사선에 노출된다. 노광되면, 가동 클로저(71)가 개방되고, 노광된 포토레지스트(P)는 제2 랙(67)으로 이송된다. 노광원(23)에 순차적으로 노출되는 랙(65) 내의 모든 포토레지스트(P)에 대해 공정이 반복된다. 노광된 포토레지스트(P) 모두가 제2 랙(67)으로 이송되면, 클로저(71)는 폐쇄되어 탱크(31)로부터 현상제 유체(33)가 채워지는 현상제 배스(69)를 형성하여 제2 랙(67) 내의 모든 포토레지스트(P)를 동시에 현상시킨다. 이러한 실시예에서, 히터(17)는 제2 랙(67)의 상부에 위치된 히터 플레이트를 포함한다.
도 6을 참조하면, 장치(1, 41 및 61)는 단일 포토레지스트(P)를 처리할 수 있도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트(P)에는 포토레지스트(P)의 상부 보호 시트(7)를 포함할 수 있거나 별도의 구성요소를 포함할 수 있는 포토마스크(20)가 제공된다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트 재료(3)는 중합체 기판을 포함하는 베이스 시트(5) 상에 적층되거나 배치된다.
단계 a) 동안, 포토레지스트(P)는 먼저 노광원으로부터의 방사선(R)에 노출된다. 단계 b)에서, 노광되면, 히터(17)가 작동되어 방사선(R)에 노출된 포토레지스트(P)의 영역(C)을 가교결합시키도록 포토레지스트 재료(3)를 경화시킨다. 포토마스크(20)는 경화 동안 제 위치에서 유지될 수 있다.
경화되면, 포토마스크(20)는 포토레지스트 재료(3)의 가교결합된 영역(C)이 원하는 패턴으로 베이스 층(5)에 경화된 상태에서 제거되거나 제거되지 않을 수 있다.
단계 c)에서, 포토레지스트(P)는 전술한 바와 같이 현상제 배스 또는 스프레이 시스템을 사용하여 현상된다. 현상은 비가교결합된 포토레지스트 재료를 제거하고 포토레지스트 재료의 다수 층으로 형성된 3D 구조물인 물품을 남긴다.
도 7을 참조하면, 장치(1, 41 및 61)에 대해 전술한 특징부 중 임의의 특징부를 가질 수 있는 추가 장치는 다수의 포토레지스트(P)를 처리한 후에 동시에 다수의 포토레지스트(P)를 적층하거나 층상화하여 물품을 형성할 수 있도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 장치는 다수의 포토마스크(20)가 제공된 다수의 포토레지스트(P) 또는 단일 포토레지스트(P)가 노광 시스템(15)으로부터의 방사선에 동시에 노출되게 작동 위치에 동시에 위치될 수 있도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트(P) 각각에는 포토레지스트(P)의 상부 보호 시트(7)를 포함할 수 있거나 별도의 구성요소를 포함할 수 있는 포토마스크(20)가 제공된다. 이러한 실시예에서, 각 포토레지스트(P)의 베이스 시트(5)는 UV 차단 기판(81)에 적층되거나 배치된다.
단계 a) 동안 노광되면, 단계 b)에서 히터(17)가 작동되어 노광원에 노출된 각 포토레지스트(P)의 영역을 가교결합시키도록 포토레지스트(P)를 동시에 경화시킨다. 포토마스크(20)는 경화 동안 제 위치에서 유지될 수 있다.
경화되면, 포토마스크(20)는 단계 c)에서 제거되고, 다수의 포토레지스트(P)는 (포토마스크(20)가 없다면) 상부 보호 시트(7) 및 하부 UV 차단 기판(81)의 제거 후에 포토레지스트(P)를 적층 또는 층상화함으로써 단계 d)에서 재결합된다. 이러한 재결합 공정은 수동일 수 있거나, 또는 적절한 액츄에이터 및 포토레지스트 조작 기구를 사용하여 장치(1) 내에서 자동화될 수 있다.
재결합되면, 적층 또는 층상 포토레지스트(P)는 전술한 바와 같이 현상제 배스 또는 스프레이 시스템을 사용하여 단계 e)에서 동시에 현상된다. 포토레지스트(P)가 카트리지에 있는 동안 현상이 일어나거나 일어나지 않을 수 있다. 현상은 비가교결합된 포토레지스트 재료를 베이스 층(5)으로부터 제거하고 3D 구조물인 물품을 남기는데, 그 예는 도 7에 도시되어 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 3D 구조물은 불균일하며 언더컷 및/또는 내부 폐쇄 캐비티와 같은 비교적 복잡한 특징부를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 포토레지스트(P)를 적층/층상화함으로써, 비교적 복잡한 3D 물품(A)이 제조될 수 있다. 또한, 포토레지스트(P) 또는 이들이 장착된 기판은 적층/층상화될 때 다수의 포토레지스트(P)를 함께 정확하게 지향 및 위치시키기 위해 서로 맞물리도록 또는 장치상의 대응하는 형성으로 키잉 또는 로케이팅 특징부를 가질 수 있는 것으로 예상된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 장치는 포토레지스트(P)의 층을 정확하게 지향시키도록 배열된 레일, 러그 또는 돌출부와 같은 하나 이상의 정렬/안내 특징부를 포함할 수 있다.
이러한 장치는 포토레지스트 재료의 현상 전에, 층들 사이에서 슬럼핑없이 후속 층들을 적층하기 위해 비교적 편평하고 비교적 매끄러운 표면으로서 이들을 사용하도록 종래의 증착된 층들의 제어를 얻는 원리를 사용한다.
이러한 실시예에서, 하우징(13)은 입방형 박스를 포함한다. 하우징은 임의의 독립형, 바람직하게는 휴대용 방사선 차단(일부 실시예에서는 UV 차단) 클린 용기 또는 박스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징(13)은 데스크탑 유닛을 형성하도록 형상화되고 치수화되다. 일 실시예에서, 이러한 박스의 치수는 60cm x 40cm x 75cm이며 무게는 약 10kg이다. 이러한 유닛은 프로토타이핑 또는 다른 저해상도 제조에 유용할 수 있다. 다른 실시예에서, 하우징(13)은 고해상도 물품을 제조할 수 있도록 다소 더 클 수 있다. 임의의 실시예에서, 하우징(13)은 기존의 클린/옐로 룸보다 상당히 작으며, 그 자체가 건물의 룸이 아니라 건물의 룸에 포함된 유닛이도록 구성된다. 그러므로, 하우징(13)은 비교적 작고 컴팩트할 수 있다. 하우징(13)은 독립형으로 구성될 수 있다.
장치의 예로는 기본적인 종래의 포토리소그래픽 처리를 대체하기 위해 비교적 저렴한 비용, 비교적 작은 풋프린트, 비교적 사용하기 쉽고, 비교적 빠르며 안전한 대안으로 설계된, 독립형 박스 내의 프로토타이핑 포토리소그래픽 장치이다. 통상적인 종래 기술의 미세 가공 공정은 달성하는데 수 시간 내지 수 일이 걸릴 수 있다. 본 개시 내용의 실시예는 설정되면, 장치가 반자동 또는 완전 자율적으로 작동하도록 제조 공정을 자동화함으로써 제조에 소요되는 시간을 상당히 감소시킬 수 있고; 뿐만 아니라 단일 장치 내에 다수의 단계를 포함함으로써 공정의 전체 속도를 감소시킬 수 있다.
하우징(13) 자체가 통상적인 실내 공기로부터 보호되는 UV 배제 클린 룸이므로, 하우징(13)은 통상적으로 사용되는 옐로 안전광 클린 룸을 대체한다. 하우징은 광개시제를 유리시키고 포토레지스트 재료(3)를 기판(5)에 가교결합시키는데 필요한 UV 노광 및 열 경화원을 포함하므로, 하우징(13)은 포토리소그래피에 통상적으로 사용되는 복잡하고 비싼 구성물을 대신한다.
장치는 기판에 도포된 포토레지스트 재료를 포함하는 임의의 포토레지스트(P)를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서는 건식 필름 포토레지스트를 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 일부 실시예에서는 예를 들어 DJMicroLaminates에 의해 제조된 유형의 하나 이상의 Thick Dry Film Photoresist Sheet(TDFS)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
장치는 노광 시스템(15)의 적절한 에너지원으로부터 방사선에 노출됨에 따라 패턴화된다. 포토레지스트 시트(1)는 일회용 캐리어 시트(5, 7) 사이에서 처리되는 것이 바람직하다. 캐리어 시트 및/또는 카트리지가 UV 차단이면, 이는 클린/옐로 룸 조건을 요구하지 않고 프린터 카트리지 등과 유사한 방식으로 포토레지스트(P)의 처리를 용이하게 한다. 포토레지스트 시트(1)는 포지티브 또는 네거티브 톤, 화학적 증폭 여부, 이미지 반전 여부일 수 있다. 스핀 코팅 가능, 딥, 스프레이, 롤 가능, 스크린 인쇄 가능, 슬롯 다이 또는 닥터 블레이드 등의 포토레지스트와 같은 다른 포토레지스트 공급원이 사용될 수도 있다.
사용되는 경우, 포토레지스트 캐리어 시트로도 알려진 베이스 시트(5) 및 보호 시트(7)는 미립자가 포토레지스트 자체에 도달하는 것을 방지하고, 가공 동안 표면 장력을 제어하기 위해 그리고 (별도의 포토마스크 등의 필요를 피하기 위해) 직접적인 패터닝을 위한 표면으로서 제 위치에서 유지될 수 있다.
하우징(13)은 방사선을 배제하고, 또한 방사선원이 사용자에게 노출되는 것을 방지한다.
패터닝은 전술한 바와 같이 포토마스크(20)로부터 이루어질 수 있다. 이러한 마스크는 고품질 유리 포토마스크일 수 있고, 그러나 임의의 하이 콘트라스트이지만 투명한 매체는 해상도를 향상시키기 위해 컨포멀 인쇄 마스크로서 사용될 수 있다. 그레이 스케일 마스크가 사용될 수 있다. 대안적인 패터닝 방법은 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)와 함께 디지털 광 처리(DLP) 또는 레이저 프린터와 함께 사용된 바와 같은 레이저 기반 인쇄 기술을 사용할 수 있거나, 또는 예를 들어 컴팩트 디스크 또는 디지털 비디오 디스크를 기록하기 위한 마스크리스 패터닝 방법을 포함한다. 포토레지스트를 원하는 패턴으로 자동적으로 노광시키도록 구성된 적절한 프로젝터 또는 레이저가 제공될 수 있다. 프로젝터 또는 레이저는 외부 데이터 저장 장치로부터의 적절한 전자 패턴 파일에 따라 작동될 수 있거나, 또는 장치의 제어기를 사용하여 또는 원격 컴퓨터나 장치로부터 무선으로 전자적으로 생성될 수 있다.
히터(17)는, 예를 들어 적외선 히터, 핫 플레이트나 히터 베이스, 또는 오븐일 수 있다. 히터(17)가 하우징(13)에 포함됨에 따라, 사용자가 열과 직접 접촉하는 것을 방지하여 추가적인 위험을 제거한다. 히터(17)는 포토레지스트 지지체의 플레이트 사이에 개재될 수 있다.
장치(1)는 수동 스위치 입력, 타이머, 전자 기계 시스템으로 하나 이상의 수동 또는 자동 제어기를 사용하여, 또는 하나 이상의 마이크로 제어기를 사용하여 제어될 수 있다. 또한, 장치(1)는 예를 들어 적절한 Wi-Fi 트랜시버를 통해 그리고 장치(1)의 소프트웨어/하드웨어 제어를 통해 사물의 인터넷과 통합될 수 있다.
카트리지 자체와 같은 박스 또는 박스의 서브 유닛에서 현상이 수행될 수 있다. 사용자가 현상제 용매와 접촉하는 것을 보호하도록 현상이 처리될 수 있다. 현상은 박스 열원, 외부 공급원, 또는 마이크로파 공급원으로부터 가열될 수 있는 온수를 사용할 수 있다. 재순환 유무에 관계없이 배스, 미스트 또는 스프레이 시스템이 사용될 수 있다.
안테나, 회로 보드 또는 마이크로 구성요소가 보호를 위해 완전히 코팅되고 플러드 노광되는 웨이퍼 본딩 또는 인캡슐레이션에 대해, 패터닝 시스템은 필요하지 않다. 포지티브 톤 레지스트에 대해, 가열 시스템은 필요하지 않다.
하우징(13)은 맞춤형 폴리카보네이트와 같은 방사선, 및 바람직하게는 UV 차단 재료로 제조될 수 있다. 하우징(13)은 3D 인쇄; 레이저 절단 또는 밀링 중 어느 하나 이상을 사용하여 제조될 수 있다. 하우징에는 포토레지스트(P)가 작동 위치에 있을 때 하우징(13)을 폐쇄하도록 도어 등의 형태로 된 클로저가 제공될 수 있다. 클로저에는 포토레지스트(P)가 작동 위치에 있을 때 클로저를 잠그도록 제어기에 의해 제어되는 전자식 또는 자기식 잠금 형태의 인터록이 제공될 수 있다.
노광 시스템에 의해 방출된 UV 방사선은 다음의 광원: 형광 AC 또는 DC; LED, 레이저 중 임의의 것일 수 있다. 노광 시스템은 포토레지스트(P)가 작동 위치에 있고 하우징(13)이 폐쇄 상태에 있을 때, 즉 하우징(13)이 UV 차단일 때에만 UV 방사선이 방출될 수 있도록 구성된 안전 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 인자를 나타내는 신호를 발생시키도록 구성된 하나 이상의 센서가 제공될 수 있으며, 제어기는 센서(들)가 하나 또는 양 조건이 충족되었음을 나타낼 때만 노광 시스템을 작동시킨다. 노광 시스템은 포토레지스트를 UV 방사선에 노출시키기 전에 UV 공급원을 예열하도록 구성된 냉간 시동 시스템을 포함할 수 있다. 적절한 셔터가 제공될 수 있다.
히터(17)는 3D 인쇄 베드 및 관련된 히터 드라이버를 포함할 수 있다.
제어기는 마이크로 제어기를 포함할 수 있다. 일 예는 아두이노 마이크로 제어기이다. 제어기는 다음의 특징부: 타이머, 온도계; 열전대; IR 비접촉; 서미스터; 광 검출기; 필터를 구비한 LDR 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어기는 하우징(13)의 내부에 있거나, 하우징(13)에 외부적으로 장착되거나, 또는 유선 또는 무선 연결을 통해 하우징(13)의 구성요소와 통신할 수 있다. 장치의 하나 이상의 특성을 나타내는 센서 신호를 발생시키기 위해 하나 이상의 센서가 제공될 수 있으며, 그 신호는 제어기에 의해 처리된다.
장치(1) 전원은 AC-DC 전압 변환기, 변압기를 포함할 수 있고 하우징(13)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 하나 이상의 릴레이가 제어기, 전원 및 예를 들어 히터(17)와 같은 하나 이상의 구성요소 사이에 제공될 수 있다.
장치(1)는 제조 공정에서 소모품으로서 전술한 바와 같은 건식 필름 포토레지스트를 사용할 수 있다. 건식 필름 포토레지스트는 2개의 탈착식 캐리어 시트 사이에 상이한 두께의 포토레지스트로서 공급될 수 있다. 이는 그 자체로 종래의 리소그래피의 여러 단계를 대체한다.
UV 및 열원은 타이머 및 전원 스위치로 수동으로 제어될 수 있다. 보다 자동화된 장치에서, 마이크로 제어기는 노광 및 경화 프로파일을 제어한다. 각 경우에, 노광 및 경화 시간은 2개의 주요 입력 파라미터: 건식 필름 레지스트 시트의 두께(노광 및 경화 시간을 결정함) 및 (존재한다면) 임의의 기판 재료(경화 프로파일을 결정함)에 따라 좌우된다. 사용자는 먼저 카트리지를 삽입하고 파라미터를 입력하여 적절한 길이의 UV 노광(광개시제를 유리시킴) 후 열 프로파일(포토레지스트를 가교결합해서 기판에 접합함)을 선택함으로써 장치를 작동시킬 수 있다. 하우징에 삽입되면, 카트리지는 제 위치에서 교대로 노광되고 경화되는 하나의 작동 위치에 안착될 수 있다. 캐리어(또는 패턴) 시트 및 (사용된다면) 배킹 시트가 제 위치에 있는 상태에서 전체 포토리소그래픽 처리가 하우징에서 일어난다. 냉각(박스로 표시될 수 있음) 후, 사용자는 포토레지스트를 제거하고, 상부 캐리어(패턴) 시트(또는 독립형 구조물을 위해 현상을 가속화하기 위한 양자의 시트)를 폐기하고, 현상할 준비가 된다.
장치(1)는 예를 들어 전기 주조 주형, 그레이 스케일 주형을 포함하는 미세 유동 주형, 또는 독립형 인쇄 구조물의 제조를 포함하는 다수의 적용 분야를 위해 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 개시 내용에 따른 추가 구현예는 전술한 유형의 건식 필름 포토레지스트(P)를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치(101)를 포함한다.
장치(101)는 먼저 상부 및 하부 커버 시트가 테이크업 롤러로 제거된 상태에서 레지스트 카트리지 릴 또는 롤(118)을 도시한다. 베어 포토레지스트(3)는 벨트 구동을 통해 작동 위치로 이송되는데, 이 경우 이미지 노출을 위해 제 위치에서 유지된다. 각 포토레지스트 층을 패턴화할 수 있는 적합한 방사선원을 방출하기 위한 노광 시스템의 예로서 가동 프로젝터가 사용된다. 프로젝터는 상하로 이동되어 노광을 용이하게 하면서 룸이 처리를 조작할 수 있게 한다. 가동 셔터는 아래의 스테이지에 위치된 이전 층에 원치 않는 입사광을 방지한다. 각 포토레지스트 층이 노광되면, 조립체에서의 이전 포토레지스트 층에 적층된다. 각 층이 노광된 후, 절삭 공구는 지지 프레임을 포함하는 패턴화된 영역을 레지스트 시트나 스트립으로부터 분리시킨다. 그 후, 셔터는 노광 영역으로부터 뒤로 이동되고 스테이지 상에서 조립체는 가열되어 경화 및 가교결합된다. 이러한 구성요소 및 공정 단계는 클린 방사선 배제 하우징 내에서 이루어진다.
장치(101)는,
a) 건식 필름 포토레지스트(P)를 수용하고 포토레지스트(P)를 하우징(13) 내의 작동 위치(106)에 위치시키도록 구성된 하우징(103);
b) 작동 위치(106)에 있을 때 건식 필름 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선(R)을 방출하여 방사선에 노출된 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 구성된 노광 시스템(115); 및
c) 포토레지스트 재료(3)를 기판(5)에 가교결합하기 위해 건식 필름 포토레지스트(P)를 후속적으로 가열 및 경화시키도록 구성된 히터(107)를 포함한다. 하우징(13)은 적어도 건식 필름 포토레지스트(P)가 존재할 때 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 하우징(13)으로부터 외부 방사선이 충분히 배제될 정도까지 방사선을 배제하도록 구성되고 UV를 배제할 있고, 더 나아가 하우징(13)은 오염이 하우징(13)으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징이다.
이러한 구현예에서, 포토레지스트(3)는 도 32에 개략적으로 도시된 롤(118) 상에 제공된다. 포토레지스트(3)의 롤(118)의 단부는 롤러(121, 123, 125) 형태의 3개의 이격된 회전 요소를 포함하는 방사선 차단인 중공 유입 저장 하우징(120)을 포함하는, 도 17에도 도시된, 장치 입구(119)로 공급된다. 이러한 유입 하우징(120)은 장치(101) 상에 제거 가능하게 장착될 수 있는 탈착식 카트리지로서 구성될 수 있다. 이러한 카트리지는 카트리지와 포토레지스트 롤이 쉽게 운반될 수 있도록 방사선 차단일 수 있다.
포토레지스트의 롤은 중앙 롤러(123) 상에 위치된다. 적어도 외부 롤러(123, 125)는 회전하도록 구동되며, 이러한 실시예에서 중앙 롤러(121)도 구동된다. 이러한 회전 동안, 포토레지스트(3)의 외부 커버 시트(5, 7)는 각각의 외부 롤러(123, 125)에 감겨진다. 롤러(121, 123, 125)의 연속 회전은 포토레지스트(3)를 유입 하우징(120)의 출구(126)를 통해 장치(101) 내로 작동 위치(106)를 향해 선형 방향으로 구동시킨다. 이러한 유입 장치는 사용자 개입 없이 포토레지스트를 작동 위치(106)로 연속적으로 또는 적어도 비교적 빠르게 공급하는 것을 용이하게 한다.
다음에, 포토레지스트(3)는 포토레지스트(3)를 개재하고 포토레지스트(3)를 작동 위치(106)로 구동시키는 2개의 이격된 구동 롤러(127) 사이를 통과한다. 포토레지스트(3)는 작동 위치(106)를 가로질러 포토레지스트(3)를 개재하기도 하는 추가 구동 롤러(128)로 공급된다. 롤러(127, 128)의 조합은 포토레지스트(3)의 적절한 장력 및 정렬을 유지하는 것을 돕고, 작동 위치(106)를 가로질러 포토레지스트(3)의 편향을 방지하는데 도움을 준다.
그 후, 작동 위치(106)에 있는 포토레지스트(3)의 일부는 클램핑 기구 (129)에 의해 대향 마진에서 클램핑된다. 클램핑 기구는 포토레지스트(3)와 맞물리도록 아래로 이동 가능한 가동 클램핑 플레이트(129C)를 포함한다. 클램핑 플레이트(129C)는 포토레지스트가 노광되는 중앙 개구(129D)를 갖는다. 중앙 개구(129D)의 크기는 제조되는 물품의 크기를 수용하도록 이루어진다.
포토레지스트(3)는 일단에서 구동 롤러(127)에 의해 구동되고 벨트(122)의 대향 단부에서 구동 롤러(128)에 의해 지지되는 하나 이상의 구동 벨트(122) 상에서 이동 시 지지될 수 있다.
방사선 차단 장치(131)는 포토레지스트의 클램핑된 부분 아래의 위치로 이동되거나 이미 그 위치에 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사선 차단 장치(131)는 작동 위치(106)를 향해 이동되고 이로부터 멀어질 수 있는 가동 셔터로서 구성된다.
차단 장치(131)가 제 위치에 있는 상태에서, 포토레지스트의 클램핑된 부분은 노광 시스템(115)의 프로젝터로부터 방출된 방사선에 노출된다. 프로젝터는 장치(101)의 제어기에 프로그래밍되거나 로딩될 수 있는 원하는 패턴에 따라 포토레지스트를 방사하도록 구성된다.
포토레지스트가 노광되면, 차단 장치(131)는 작동 위치(106)로부터 이동되고 히터(107)는 포토레지스트(3)의 하부와 접촉하도록 이동된다. 이러한 실예에서, 히터(107)는 포토레지스트(3)의 클램핑된 부분 아래 및 차단 장치(131) 아래의 작동 위치(106)에 위치된 가동 히터 플랫폼, 스테이지 또는 베드의 일부를 포함한다. 가동 스테이지는 포토레지스트를 향해 실질적으로 수직으로 이동하고 이로부터 멀어지도록 구성될 수 있고, 프로젝터는 유사하게 이동하도록 구성될 수 있다. 가동 히터 스테이지 및 프로젝터는 직접 연결되거나 또는 적어도 동시에 이동하도록 제어될 수 있다.
히터(107)가 포토레지스트(3)와 접촉하고 있으면, 그 후 라미네이터(133)는 포토레지스트(3)의 클램핑된 부분을 히터(107)에 적층시킨다. 라미네이터(133)는 필요한 경우 가열될 수 있는 라미네이터 롤러(133A)를 포함한다. 기존 포토레지스트(3)의 층 또는 층들이 이미 히터(107) 상에서 제 위치에 있다면, 포토레지스트(3)의 현재 부분은 기존 층(들)에 적층된다.
적층되면, 커터(135)는 포토레지스트 롤의 나머지로부터 포토레지스트(3)의 클램핑된 부분을 절단한다. 일 실시예에서, 커터(135)는 가열된 블레이드(135A)를 포함할 수 있다.
라미네이터(133) 및 커터(135) 양자는 원하는 위치로 이동 가능하도록 장치 내에 이동 가능하게 장착되어 포토레지스트(3)를 절단 및 적층할 수 있다. 적층 및 절단되면, 라미네이터(133) 및 커터(135)는 포토레지스트(3)로부터 멀어지고 작동 위치(106)로부터 멀어질 수 있다. 그 후, 히터 스테이지 또는 베드(107)는 작동 위치(106)로부터 멀어지게 하향으로 이동한다. 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 이동은 예를 들어 도 29에 도시된 위치로부터 도 30에 도시된 위치로 작동 위치(106)를 향해 하향으로 프로젝터(115)를 동시에 이동시킬 수 있다. 이는 포토레지스트(3)의 해당 부분의 사전 현상 처리가 완료시킨다. 그 후, 절단 및 롤(118)에서 포토레지스트의 다음 부분은 작동 위치(106)로 전진되고, 위 공정은 다층 물품을 구성하는데 필요한 각 연속 층에 대해 반복된다.
방사선 차단 장치(131)의 표면은 하나의 커버 시트(5, 7)만이 제공되도록 커버 시트(5, 7) 중 하나를 대체할 수 있어서 입구(119)의 롤러는 생략될 수 있는 것으로 예상된다.
위 공정 단계가 완료되고 물품을 형성하는데 필요한 포토레지스트의 모든 층이 노광되면, 포토레지스트의 적층된 스택은 제 위치에서 또는 스택이 현상제 유닛으로 이동된 후에 현상된다.
이제 도 10 내지 도 17을 참조하면, 장치(101)의 추가 상세가 도시되어 있다. 도 13 내지 16에서, 명확성을 위해 벨트(122)는 도시되어 있지 않다.
이러한 실시예에서, 노광 시스템(115), 특히 프로젝터(115A) 및 임의의 렌즈 장치(115B)는 수직 연장 트랙(143) 상에 이동 가능하게 장착된 가동 캐리지(141) 상에 장착되거나 이를 포함한다. 또한, 히터 베드(107)는 캐리지(141)의 일부를 포함하거나 이에 장착된다. 전술한 바와 같이, 캐리지(141)는 트랙(143)을 따라 이동하여 프로젝터(115) 및 히터 베드(107)를 작동 위치(106)를 향해 이동시키고 이로부터 멀어지도록 구성된다. 트랙(143)은 예를 들어 캐리지(141) 상의 모터 피동 기어와 맞물리는 톱니 레일 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 캐리지(141)와 트랙(143)은 함께 선형 액츄에이터의 형태를 포함한다.
구동 벨트(122)는 장치(101)를 가로질러 수평으로 연장된 후, 장치(101)의 베이스에 또는 이에 인접하게 위치된 구동 모터(147) 및 구동 샤프트(128B)를 통해 구동될 수 있는 추가 롤러(128A)로 실질적으로 수직하게 연장될 수 있다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 각 클램프(129)는 클램프(129)를 작동 및 비작동시키도록 구성된 클램프 서보(129A)를 포함한다. 라미네이터(133)는 포토레지스트(3)를 아래의 포토레지스트 층의 스택으로 가압하도록 구성된 적층 서보(133A) 및 적층 롤러(133B)를 포함한다.
라미네이터(133) 및 커터(135) 양자는 선형 액츄에이터에 장착되며, 이러한 실시예에서는 장치(101)를 가로질러 수평으로 연장되는 한 쌍의 이격된 리드 스크류(149)에 장착된 캐리지(136)를 포함한다. 리드 스크류(149)의 회전은 캐리지(136), 라미네이터(133) 및 커터(135)를 필요한 위치 내외로 이동시킨다. 이러한 실시예에서, 이러한 이동은 히터 베드(107) 및 클램핑 플레이트(129C) 위에서 장치(101)를 가로질러 실질적으로 수평 방향이다.
이러한 실시예에서, 커터 블레이드(135A)는, 쿠키 커터와 유사하게, 중앙 개구를 형성하도록, 위에서 볼 때 직사각형으로 배열된 4개의 블레이드부로서 구성된다. 블레이드(135A)는 캐리지(136)에 장착된 수직 로드(135B)에 장착되어 커터 블레이드(135A)가 캐리지(136)에 대해 작동 위치(106)를 향해 이동하고 이로부터 멀어질 수 있다. 이러한 실시예에서, 랙 및 피니언(151)으로서 제공되는 다른 선형 액츄에이터는 캐리지(136)에 대한 커터 블레이드(135A)의 이동을 작동 위치(106)를 향해 구동하고 이로부터 멀어지게 한다.
위의 모든 실시예에서, 기술된 임의의 선형 액츄에이터 중 임의의 것은 대안적인 유형의 선형 액츄에이터로 대체될 수 있다. 이러한 대안은 어느 하나 이상의 유압식, 공압식, 기어식, 전자기식, 또는 순수 기계식을 포함한다.
도 16에서 최적으로 알 수 있는 바와 같이, 장치(101)는 다음의 포토레지스트 위치결정 및 정렬 특징부를 광범위하게 포함한다:
a) 포토레지스트의 공급물을 저장하도록 구성된 유입 및 저장 장치;
b) 포토레지스트를 입구로부터 작동 위치로 공급하도록 구성된 공급 장치;
c) 복수의 구동 회전 요소, 구동 벨트 및 가이드/피동 회전 요소를 포함하고; 포토레지스트를 장치 내의 작동 위치로 이동시키도록 구성된 구동 장치;
d) 작동 위치에서 포토레지스트를 위치시키고 정렬시키도록 구성된 가이드/정렬/위치 레일 또는 부재;
e) 포토레지스트를 작동 위치에 일시적으로 고정하기 위한 유지 또는 클램핑 장치;
f) 노광될 포토레지스트의 부분이 작동 위치에 있을 때 놓이는 플랫폼 또는 베드;
g) 포토레지스트를 플랫폼 또는 베드에, 또는 플랫폼 또는 베드에 이미 존재하는 임의의 기존의 포토레지스트 층에 적층하도록 구성된 적층 장치;
h) 포토레지스트의 적층된 부분을 방사하도록 구성된 프로젝터 또는 다른 노광원을 포함하는 노광 장치;
i) 포토레지스트의 적층된 부분을 경화시키기 위해 플랫폼 또는 베드와 일체형일 수 있는 가열 장치;
j) 적층된 포토레지스트를 포토레지스트 공급물의 나머지로부터 분리하기 위한 절단 또는 분리 장치;
k) 플랫폼 또는 베드, 적층 장치, 노광 장치, 가열 장치 및/또는 절단 또는 분리 장치 중 어느 하나를 작동 위치 내외로 이동시키도록 구성된 하나 이상의 액츄에이터 장치.
도 18을 참조하면, 작동 위치(106)에 있을 때 포토레지스트를 지지하도록 구성된 평면 플랫폼부(107A), 베이스부(107B), 및 플랫폼과 베이스부(107A) 사이에 개재된 히터부(107C)를 포함하는 예시적인 가열 플랫폼 또는 베드(107)가 도시되어 있다.
도 19 및 도 20은 명확성을 위해 일부가 제거된 상태에서 전술한 장치(101)의 상세를 도시하고 있다.
도 19 및 도 28은 선형 액츄에이터(129), 캐리지(136) 및 커터(135)를 나타낸 장치(101)의 일단으로부터의 도면이다. 커터(135)는 작동 위치(106)를 향해 실질적으로 수직으로 이동하고 이로부터 멀어지도록 랙 및 피니언 조립체(151)의 랙에 장착된다. 커터(135)에는 니크롬 리본이 매립되고, 이를 통해 전하가 전달되어 커터(135)는 포토레지스트 재료를 절단하는데 충분히 열을 낼 수 있다.
도 20, 도 25 및 도 26은 장치(101)의 측면으로부터의 도면으로서 히터 베드(107)에 인접한 프로젝터 렌즈(115B)를 도시하고 있다. 이러한 도면에서, 캐리지(136), 라미네이터(133) 및 커터(135)는 비작동 위치에 있어서(도 25 및 26에서, 클램핑 플레이트(129C)는 상승된 비클램핑 위치에 있음), 프로젝터(115)로부터의 방사선에 대한 포토레지스트의 노출을 방해하지 않는다. 클램프(129) 및 클램프 액츄에이터(129A)도 볼 수 있다. 각 클램프(129)는 클램핑 플레이트(129C)에 회전 가능하게 장착된 피벗 가능한 아암(129B)을 포함한다. 클램프 액츄에이터(129A)에 의한 각 아암(129B)의 회전은 포토레지스트를 단속하도록 클램핑 플레이트(129C)를 상승 및 하강시킨다. 롤로부터의 포토레지스트 스트립은 클램핑 플레이트(129C) 아래로 또한 연장되는 벨트(122)에 의해 클램핑 플레이트(129C) 아래로 공급된다.
도 21 내지 도 31은 예시적인 장치(101)의 추가 도면으로서, 도 22는 프로젝터(115) 및 캐리지(141)의 후방 및 트랙(143)을 나타낸 배면도이다.
도 24 및 도 27은 장치(101)의 일단으로부터의 확대도로서, 장치(101) 아래로 되돌아가기 전에 수직 하향으로 단부 롤러(128) 주위에서 클램핑 플레이트(129C) 아래로 통과하는 쌍 형태의 평행하게 측방향 이격된 구동 벨트(122)의 경로를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 벨트(122)는 톱니 벨트이고 롤러(128) 및 하부 롤러(128A) 상의 톱니와 맞물린다. 하부 롤러(128A)는 모터(147)에 의해 구동되는 구동 샤프트(128B)에 장착된다. 하부 롤러(128A, 128 및 127)의 구동은 포토레지스트 재료(3)의 원하는 장력 및 정렬을 유지하는 것을 돕는다.
차단 장치(131)는 히터 스테이지(107) 상의 기존 포토레지스트 층이 노광되는 것을 방지한다. 작동 위치로부터 멀어지는 프로젝터(115)의 이동은 포토레지스트의 노광을 위한 그리고 추가 처리 단계를 위한 공간을 허용한다.
또한, 롤러(121 내지 128) 중 어느 하나 이상이 구동되거나 수동적일 수 있는 것으로 예상된다. 예를 들어, 외부 커버 시트 롤러(123, 125)가 구동되는 상태에서, 중앙 공급 롤 롤러(121)는 수동적일 수 있다. 롤러는 벨트 또는 벨트들 또는 기어와 같은 적절한 구동 전달 기구를 사용하여 단일 모터로부터 구동될 수 있다. "회전 요소"라는 용어는 예를 들어 롤러 및/또는 휠 및/또는 기어를 포함한 임의의 회전 요소를 포함한다.
프로젝터(115)에는 포토레지스트 및 작동 위치(106)에 대한 정확한 위치를 유지하는데 도움을 주고 사용 중 진동을 최소화하기 위해 추가적인 가이드 레일 또는 다른 보충 지지 구조물이 제공될 수 있다.
장치(106)는 일체형 제어기를 포함할 수 있거나 또는 별도의 제어기를 통해 제어될 수 있다.
히터 플레이트 또는 베드(107)는 포토레지스트와 접촉하는 히터 플레이트(107)를 편향시키도록 탄성적으로 움직일 수 있다.
위에서 언급된 도면 중 일부에 도시되지 않은 외부 방사선 차단 하우징은 접지될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로젝터(115)는 대략 10mm x 20mm의 영역으로 투광하도록 구성된다. 이러한 영역은 제조될 물품의 크기에 따라 변할 수 있다.
일부 실시예에서, 주요 구성요소는 모듈화될 수 있는데, 이러한 점에서 구성요소는 상대적 위치가 조정될 수 있도록 및/또는 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 대체될 수 있도록 인접 구성요소에 제거 가능하게 장착되도록 구성된다. 예를 들어, 프로젝터(115)는 다른 프로젝터 또는 다른 유형의 노광 시스템이 사용될 수 있도록 캐리지(141)에 제거 가능하게/조정 가능하게 장착될 수 있다. 유사하게, 커터/커터 블레이드(135A) 및 라미네이터 롤러(133A)는 제거 가능하게/대체 가능하게 장착될 수 있다. 히터 플레이트(107)도 마찬가지이다.
리드 스크류(149)는 클램핑 플레이트(129C) 아래에 위치될 수 있다.
이제, 다양한 상이한 실시예에 따른 포토레지스트 처리 단계를 개략적으로 나타낸 도 32 이후를 참조한다.
도 33에서, 작동 위치(106)로 이송된 포토레지스트(3)는 방사선원(115)로부터의 입사광에 대한 선택적 노출에 의해 패턴화된다. 적합한 방사선에 노출됨에 따라, x로 정의된 영역에서 촉매가 유리된다. 이러한 도면은 다층 물품을 형성하는데 사용되는 하나의 층(3a)의 간단한 예를 도시하고 있다.
도 34는 연속적인 수의 노광된 층(3a-3e)을 도시하고 있는데, 그 각각은 패턴으로부터 정의된 영역을 갖는다. 이러한 층(3a-3e)은 각각 원하는 패턴으로 층(3a)에 따라 형성된 후, 라미네이터(133)를 사용하여 함께 적층되어, 전술한 바와 같이 스택(S)을 형성한다.
도 35a는 먼지 파편의 형성을 방지하거나 최소화하기 위해 가열된 커터(135)로 절단되는 적층된 스택(S)을 도시하고 있다. 도 35b에서, 그 후 절단된 스택(S)은 가열되어 경화된다. 경화 공정은 층을 가로질러 층 사이에 프리폴리머 레지스트(x로 나타낸 바와 같이 노광되어 있음)를 가교결합시켜 단일의 일체형 가교결합 유닛 또는 물품을 형성한다. 노광되지 않은 영역은 가교결합될 수 없으며, 패턴화된 구조를 위한 지지 재료로서 작용한다. 도 35c에서, 비가교결합된 지지 재료는 예를 들어 용매 현상제에 의해, 또는 서서히 용융되게 제거되어 원하는 유닛 또는 물품(A)을 형성한다.
도 7에서, 포토레지스트 층(들)은 비평탄 표면에, 예를 들어 진공 백을 사용하여, 도포되어 곡면을 생성할 수 있는 예를 보여준다. 도 36a에는 독립형 구조물이 도시되어 있지만, 도 36b에는 결합 구조물이 도시되어 있다.
도 37은 일측에 금속화된(3A) 포토레지스트 시트(3)의 사용을 도시하고 있는데, 이 경우 (일반적으로 SEM 이미지 코팅에 사용되는) 금과 팔라듐의 혼합물로 스퍼터 코팅에 의해 이루어진다. 증착된 금속 층(3A)은 포토레지스트(3)에 접착되는 나노 입자로 구성된다. 비패턴화된 지지 층에 접착된 임의의 금속 나노 입자는 현상 동안 제거되지만, 패턴화된 구조물에 접착된 금속 나노 입자는 제 위치에서 유지된다.
도 38을 참조하면, 하나 이상의 전기 전도성 요소를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하기 위한 공정 단계가 개략적으로 도시되어 있다.
시작 재료는 일면에 얇은 금속 코팅(3A)을 갖는 건식 필름 포토레지스트(3)이다. 도 38a에 따라, 이러한 재료의 두 층(A, B)은 개별적으로 패턴화된 후, 도 38b에 따라 함께 적층된다. 그 후, 이들은 가교결합된다. 적층된 층(L1, L2)은 수지만을 제거할 용매에서 제1 현상 단계를 거친다. 금속 층은 바닥 층(B) 상의 비노광된 수지가 현상되는 것을 방지한다. 그 후, 층(A, B)의 노광된 금속은 화학적으로 에칭되고 - 매립되지 않은 모든 금속은 서서히 에칭된다. 제3 단계는 이제 노광된 수지를 다시 현상하는 것이고 - 이는 도 38c에 따라 금속 도체(C)가 노광시켜 원하는 유닛 또는 물품(A)을 제조할 것이다. 이러한 공정은 임의의 원하는 수의 전도성 요소를 포함하는 층상 물품을 제조하는데 사용될 수 있다.
예시적인 적용 예
박스는 다음의 적용분야에 사용될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
ㆍ 표준 포토리소그래피에 대해, 카트리지는 실리콘, 유리 또는 석영 웨이퍼와 같은 종래의 기판일 수 있다.
ㆍ 전기 주조 주형에 대해, 전기 전도성 기판(예를 들어, 구리, 또는 알루미늄 구리 합금 또는 전도성 중합체)이 사용된다.
ㆍ 미세 유동 주형에 대해, 포토레지스트는 PMMA 또는 에폭시와 같은 기계 가공성 중합체에 적층될 수 있고, 접착력을 증가시키기 위해, 새로운 패턴에 직접적인 영구 결합을 위해 포토레지스트의 베이스 층이 사전에 적층될 수 있다. 이러한 카트리지는 측벽을 갖도록 설계되어 폴리디메틸실록산과 같은 엘라스토머를 주조할 수 있으며, 이는 통상적으로 복제 미세 유동 장치를 제조하는데 사용된다.
ㆍ 독립형 인쇄 구조물에 대해, 포토레지스트는 기판에 적층되지 않는다.
변형 예
해상도를 높이기 위해, 패턴화된 상부 시트는 상부 보호 시트(7)인 플레인 캐리어 시트를 대체할 수 있다. 패턴화된 시트는 적층되고 포토레지스트와 직접 접촉한다. 이러한 방식으로, 에어 갭으로부터의 회절을 제한하고 커버 시트를 통한 투과 손실을 제한하는 임의의 해상도가 회피된다.
독립형 구조물에 대해, UV 차단 배킹 시트는 하부 베이스 시트(5)를 대체하거나 이에 적층될 수 있다.
장치는 다음과 같이 추가로 변형될 수 있다:
ㆍ 내부 팬을 사용하여 사용된 사이클 수를 측정하는 카운터 또는 필터 변경 타이밍을 검출하는 압력 센서로 작은 포지티브 압력 및 변경 가능한 HEPA 필터를 생성하도록 자체 세정됨. 스프레이 다운 용매 세정 시스템도 포함될 수 있다.
ㆍ 습한 공기를 제거하기 위해 내장된 열원과 포지티브 압력의 사용으로 실리카 겔 또는 건식 필터와 같은 건조제를 사용하여 습도를 제어한다.
ㆍ 잠재 이미지가 가시화될 때까지 최소한의 시간 동안만 다수 층이 동시에 노광되고 열 경화되는 정렬 시스템을 통해 다층 구조물을 제조하는데, 이 경우 패턴 자체가 참조 마커의 필요없이 정렬 도구로 사용될 수 있다. 그 후, 층은 캐리어(패턴) 시트를 제거한 후 층을 적층에 의해 재결합될 수 있고 이어서 열 경화가 완료되어 층이 함께 완전히 결합될 수 있다. 층은 결합을 돕기 위해 플라즈마를 사용할 수 있다.
ㆍ 전도성 또는 압전 잉크나 시트와 같은 재료를 통합하여 감지/변환 구조물을 형성한다.
ㆍ .
ㆍ 디자인 프로그래밍을 또는 사물 인터넷에서 가져온다.
ㆍ 구조물을 복제하기 위해 2D 또는 3D로 스캔할 수 있다.
다음의 실시예들은 특정한 특정 특징부 및/또는 구현예를 설명하기 위해 제공된다. 이러한 실시예는 기술된 특정 특징부 또는 구현예로 본 개시 내용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
하기 실시예는 패턴, 방사선원 및 열 경화를 사용하여 건식 필름 레지스트에서 제조된 구조물을 설명한다. UV 방사선원은 레지스트에서 촉매를 유리시키고, 이는 가열에 따라 함께 가교결합된다. 다수 층이 사용되는 경우, 이들은 적층에 의해 결합된다. 가교결합은 층을 가로질러 연장되어 단일 일체형 유닛을 형성한다.
장치 실시예 1:
이러한 실시예는 100 μm 두께 SUEX의 단일 층 평면 구조물을 제조하기 위해 설계된 노광 및 경화 능력을 모두 구비한 수동 조작 장치를 설명한다. 노광 및 가열 시간을 조절함으로써 다른 건식 필름 포토레지스트가 사용될 수 있다. 장치는 노광 스테이지를 위해 120초 타이머에 설정된 365 nm 파장의 DC 형광 UV 광 튜브, 및 토글 가능한 가열 요소를 갖는 히터를 구비한다. 타이머는 내부 저항기에 의해 설정되며 저항기를 교체하거나 가변 저항기를 사용하여 조절될 수 있다. 장치는 다음 단계를 사용하여 작동한다:
1. 건식 필름 포토레지스트가 가열 플레이트 상부의 작동 위치에 배치된 상태에서 메인 스위치가 타이머 위치로 설정된다.
2. 장치는 주변 자외선 방사로부터 원치 않는 노광을 제한하거나 방지하기 위해 힌지 도어로 폐쇄된다.
3. 타이머 버튼이 눌러지면 적색으로 켜져서, 건식 필름 포토레지스트가 120초 동안 노광 UV 광원의 UV 방사선에 노출된다.
4. 그 후, 히터 스위치가 켜지고, 이는 내부 적색 광에 의해 표시된다. 이는 포토레지스트의 노광된 영역을 가교결합시키기 위해 10분 동안 방치된다.
5. 그 후, 히터 스위치를 끄고 장치를 수 분 동안 냉각시킨다.
6. 그 후, 건식 필름 포토레지스트에서 제조된 물품이 자유롭게 제거되고 현상된다.
장치 실시예 2
제2 예시적인 장치는 범용의 기계 가공된 포토레지스트 카트리지 또는 포토레지스트 롤을 사용하여 범용 3D 프로토타이핑을 위해 구성된다.
인쇄된 물체는 각 층의 노광된 영역에 의해 정의되며 반복된 층 위에 연속적으로 형성되어 3D 물체를 형성한다. 층 두께는 사용된 레지스트에 의해 결정되며, 현재 이용 가능한 레지스트 시트는 두께가 5 내지 500 μm이다. Z 축의 해상도는 이러한 층 두께에 의해 정의된다. X 및 Y 축의 해상도는 패턴의 픽셀 크기에 의해 정의된다. 그러므로, 인쇄 복셀은 패턴 픽셀 크기와 레지스트 시트 두께의 곱으로 정의된다.
이러한 실시예에서 사용된 프로젝터(395 nm LED를 갖는 Texas Instruments DLPDLCR4710EVM-G2 DLP 프로젝터, 및 Edmund optics 사의 InfiniGage 본체 렌즈)의 경우, 픽셀 크기는 4 μm이다. 점점 더 높은 해상도의 프로젝터를 사용하면, 해상도는 향상된다. 감소 광학기는 해상도를 더욱 향상시킬 수 있다.
영구 포토레지스트는 설계 상 용매, 산 및 염기에 저항성이 있으며; 광범위한 작동 온도, 통상적으로 -60 내지 200℃를 가지며; 센서의 기초를 이루는 능동적이거나 움직이는 구조물을 허용하도록 ~ 3GPa의 영률로 충분히 유연하다.
이러한 예시적인 장치는 카트리지 레시피를 입력함에 따라 노광 및 열 프로파일의 시기를 맞추고 순서화하는 아두이노 마이크로 제어기 유닛에 의해 실행되는 노광 및 경화 능력을 모두 갖는다. 이러한 프로토타이핑 장치는 다음 단계를 사용하여 작동한다:
1. 장치는 메인 전원 버튼을 통해 켜진다. 이 버튼 및 임의의 다른 버튼은 제어기와 분리될 수 있거나 제어기의 그래픽 사용자 인터페이스에 디스플레이될 수 있다.
2. 포토레지스트 카트리지 또는 롤은 전방 유입 슬롯을 통해 장치에 로딩된다.
3. 포토레지스트 두께는 프로그래머블 LCD 인터페이스를 통해 입력된다. 제어기는 이러한 단일 사용자 입력을 사용하여 노광 시간을 결정하고 설정한다.
4. 처리 단계를 시작하기 위해 시작 버튼을 누른다.
6. 포토레지스트 캐리어 시트는 2개의 테이크업 롤러로 제거된다.
7. 베어 건식 포토레지스트가 작동 위치로 이동하고 노광 시퀀스가 시작된다.
8. 각 포토레지스트 층은 395 nm LED를 갖는 Texas Instruments DLPDLCR4710EVM-G2 DLP 프로젝터 및 수정된 렌즈 시스템을 사용하는 투광 방법에 의해 필요한 시간 동안 포토레지스트 필름에 노출된다.
6. 노광 후, 각 포토레지스트 층은 스택에 적층되어, 각 패턴 슬라이스에 대해 하나의 층을 형성한다.
7. 각 층이 노광 및 적층된 후, 가열된 리본 와이어는 노광된 조립체 스택을 슬라이스하여 노광된 영역과 비노광된 영역으로 구성된 인쇄 분량을 정의한다.
8. 열 프로그램이 시작되는데, 이는 일반적으로 3D 프린터 헤드 베드에서 10분일 것이다. 이러한 시간 동안 열 표시등은 적색으로 켜지고 조립체가 제거 준비가 되어 냉각되면 녹색으로 바뀔 것이다.
7. 경화 후, 물품은 장치 내의 작동 위치에서 제거되어 현상 준비가 된다.
8. 인쇄된 물품은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)와 같은 용매에 비가교결합된 지지체 재료를 용해시켜 제거함으로써 현상된다. 가교결합된 재료는 불용성이다.
다음은 본 개시 내용의 양태에 따라 제조된 구조물/물품/제품의 예이다:
실시예 1: 미세 구조물
이러한 실시예는 기판을 포함할 수 있는 2개 이상의 층으로 이루어진 반-정렬된 다층 질감 표면을 나타내고; 이는 하나 이상의 포토레지스트 층일 수 있거나, 중합체 또는 종이와 같은 다른 재료일 수 있거나, 또는 기판이 없을 수 있다(독립형).
이러한 실시예는 모두 장치 실시예 1에 기재된 바와 같이 단일 층 장치에서 제조될 수 있다.
1a) 미세 질감 표면
이러한 실시예는, 도 39를 참조하여, 예를 들어 윤활, 방오 표면을 위해, 또는 촉매 작용을 위한 높은 표면적 구조물을 위해 사용될 수 있는 "상어의 피부" 유형의 기하학적 반복 패턴을 인쇄하는 것을 설명한다.
실시예는 CleWin5로 설계된 맞춤형 스크립트에서 패턴화되었으며, 50 μm 두께의 네거티브 건식 레지스트인 EMS DF 3550에서 상부 미세 패턴화된 층을 갖는 기판으로서 전체 미세 노광된 바닥 층을 사용하여 인쇄되었다.
패턴은 3386 dpi(7 μm) 해상도의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름) 및 방사선원으로 5 mW/cm2 365 nm 시준된 수은 아크 램프로 노광된다.
노광 후, 포토레지스트 층은 실온에서 함께 적층된 후, 100℃에서 10분 동안 경화되어 구조물을 가교결합한다.
경화 후, 비가교결합된 재료를 제거하기 위해 PGMEA에서 구조물이 현상되었다.
1b) 마이크로 필터
이러한 실시예는, 도 40을 참조하여, 비정렬되고 상이한 방향으로 지향된 100 μm 크기의 여러 그리드 층으로 구성된 필터를 설명한다. 필터는 예를 들어 포자 또는 미세 화석과 같은 입자를 토양으로부터 분리하는데 사용될 수 있다.
이러한 실시예는 CleWin5로 설계된 맞춤형 스크립트에서 패턴화되었으며, 50 μm 두께의 네거티브 건식 레지스트인 EMS DF 3550에서 상부 미세 패턴화된 층을 갖는 기판으로서 전체 미세 노광된 바닥 층을 사용하여 인쇄되었다.
패턴은 3386 dpi(7 μm) 해상도의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름) 및 방사선원으로 5 mW/cm2 365 nm 시준된 수은 아크 램프로 노광된다.
노광 후, 포토레지스트 층은 실온에서 함께 적층된 후, 100℃에서 10분 동안 경화되어 구조물을 가교결합한다.
경화 후, 비가교결합된 재료를 제거하기 위해 PGMEA에서 구조물이 현상되었다.
1c) 마이크로 웰 플레이트
이는, 도 41 및 도 42를 참조하면, 기판을 포함하는 두 층으로 구성된 마이크로 웰의 어레이이다. 마이크로 웰 플레이트는 분석 연구 및 임상 진단 시험 실험실의 표준 도구로, 이는 작은 시험 튜브로 사용되는 다수의 "웰"을 갖는 평판 플레이트로 구성되어 작은 샘플에서 많은 반응을 병렬로 수행할 수 있다.
마이크로 웰은 500 μm 두께의 네거티브 건식 레지스트 필름인 SUEX D500에서 해상도 3386 dpi(7 μm)의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)를 사용하여 CleWin5로 설계된 맞춤형 스크립트로부터, 5 mW/cm2 시준된 수은 아크 램프 공급원 및 2분의 노광 시간으로 제조되었다. PGMEA에 용해시켜 비가교결합된 재료를 제거하기 전에 100℃에서 10분 동안 구조물을 경화시키는데 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트가 사용되었다.
2개의 웰 플레이트가 인쇄되는데, 하나는 직경이 1000 μm(1 mm)이고 다른 하나는 직경이 500 μm(0.5 mm)이다.
도 43을 참조하면, 마이크로 웰 구조물의 역 구조물은 또한 폴리디메틸실록산과 함께 소프트 리소그래피를 사용함으로써 복제물을 주조하기 위한 마이크로 필러 릴리프 주형으로서 인쇄되었다.
1d) 종이 기반 미세 구조물
종이 기반 미세 유체는 종이의 저렴한 비용과 우수한 습윤성으로 인해 진단 시험에 유리하다.
이러한 실시예에서, 도 44를 참조하면, 100 μm 두께 SUEX D100에서 커버 시트를 제거하고 67℃ 및 최저 속도 설정으로 설정된 Sky 335R6 파우치 라미네이터를 사용하여 Whatmans 정량 필터 종이(등급 42)의 시트에 적층하여 시험 구조물을 제조했다. 조립체가 2분의 노광 시간으로 365 nm UV 형광 튜브인 CleWin5에 제조된 맞춤형 설계 패턴을 갖는 유리 크롬 포토마스크를 사용하여 베이스 층으로서 종이로 노광된 후, 100℃에서 10분 동안 표준 3D 프린터 핫 플레이트에서 경화되었다. 그 후, 비가교결합된 재료를 PGMEA에서 서서히 세척하여 종이 기판에 결합된 SUEX 구조물을 남겼다.
실시예 2: 그레이 스케일 채널
그레이 스케일 미세 유동 채널은 라운드 벽을 형성하여 90˚ 각도의 종래의 직사각형 단면 채널에서 볼 수 있는 바와 같은 층류 미세 유동 흐름을 감소시키지 않을 수 있는 용도로 사용된다.
이러한 실시예는, 도 45를 참조하면, 기판 및 테이퍼진 측벽을 포함하는 두 층으로 구성된다. 채널은 27℃로 설정되며 최저 속도 설정을 사용하는 Sky 335R6 파우치 라미네이터를 사용하여 폴리메틸 메타크릴 레이트(Perspex) 기판 상에 적층된 50 μm 두께 DF-3550 레지스트에서 제조되었다. 이미지는 Texas Instruments DLPDLCR4710EVM-G2 DLP 프로젝터(395 nm LED 및 Edmund optics 사의 InfiniGage 본체 렌즈를 구비함) 및 맞춤형 그레이 스케일 비트 맵 패턴으로 3분 동안 투영되었다.
노광 후, 채널은 100℃에서 10분 동안 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 경화된 후, PGMEA에서 6분 동안 냉각 및 현상되었다.
실시예 3: 고해상도 인쇄
이러한 실시예는, 도 46을 참조하면, 고해상도 10 μm 면 인쇄 브리지 모음을 보여준다.
브리지는 10 μm 두께 네거티브 건식 레지스트 필름인 EMS DF 3510에서 제조되었다. 3개의 층이 사용되었다: 베이스 층 및 두 패턴 층. 베이스 층은 공급원용으로 5 mW/cm2 시준된 수은 아크 램프 및 1분의 노광 시간으로 완전히 노광되었다(패턴 없음). 양 패턴 층은 사전 패턴화된 맞춤형 크롬 마스크 포토플레이트 및 30초 노광으로 5 mW/cm2 시준된 수은 아크 램프를 사용하였다. 각 층을 노광시킨 후, 그 층은 50℃로 설정되며 최저 속도 설정을 사용하는 Sky 335R6 파우치 라미네이터로 이전 층에 적층되었다. PGMEA에 6분 동안 용해시켜 비가교결합된 재료를 제거하기 전에 100℃에서 10분 동안 구조물을 경화시키는데 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트가 사용되었다.
실시예 4: 미세 가공된 구성요소
이러한 실시예는 미세 가공된 구성요소 모음에서 일련의 평면 독립형 구조물을 보여준다.
4a) 메쉬
도 47을 참조하면, 100 μm 직경의 와이어로 구성된 규칙적인 교차 정사각형 면 메쉬가 3386 dpi(7 μm) 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)에 인쇄된 CleWin5로 설계된 맞춤형 패턴을 사용하여 20 μm 두께 DF 2020에서 제작되었다. 메쉬는 5 mW/cm2 시준된 수은 아크 램프를 사용하여 1분 동안 노광된 후, PGMEA에서 현상하기 전에 100℃에서 10분 동안 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 가열되었다.
4b) 미세 구성요소
도 48에 도시된 바와 같이, 예를 들어 서클립, 마이크로 기어, 레버 스프링, 니들 포인터 및 로직 게이트는 맞춤형 CleWin5 패턴으로부터 맞춤형 3386 dpi(7 μm) 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)로 100 μm 두께 SUEX D100에서 인쇄된 예들이다. 이들은 365 nm UV 형광 튜브를 사용하여 2분 동안 노광되었고 PGMEA에서 현상되기 전에 100℃에서 표준 3D 프린터 핫 플레이트에서 10분 동안 경화되었다. 단일 층 100 μm 두께 구조물이 제조되었으며, 7 μm 마스크 해상도에 이르는 특징 크기가 관찰되었다.
4c) 스텐실
도 49를 참조하면, 마이크로파 안테나 스텐실이 150 μm 두께 네거티브 포토레지스트 SUEX D150에서 제조되었다. 사용된 패턴은 맞춤형 크롬 포토마스크였으며 공급원은 5 mW/cm2의 강도로 30초의 노광을 갖는 시준된 수은 아크 램프이었다. 노광 후, 스텐실은 95℃에서 10분 동안 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 경화된 후, PGMEA에서 현상되었다. 스텐실로부터, 패턴화된 안테나는 실버 페인트로 스텐실을 아크릴 기판에 스크린 인쇄함으로써 제조되었다.
4d) 섀도우 마스크
도 50을 참조하면, 이온 빔 주입에 사용되는 바와 같은 섀도우 마스크는 50 μm 두께 EMS DF 3550 건식 필름 레지스트에서 제조되었다. 레지스트는 맞춤형 3386 dpi(7 μm)의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)를 사용하여 5 mW/cm2 시준된 수은 아크 램프로 30초 동안 패턴화되었다. 노광 후, 섀도우 마스크는 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트를 사용하여 10분 동안 경화된 후 PGMEA에서 현상되었다.
4e) 질감 인쇄된 표면
건식 필름 포토레지스트는 포토패턴화될뿐만 아니라 엠보싱될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 51을 참조하면, 150 μm SUEX의 시트가 양 캐리어 시트에서 제거된 후 바닥에 질감 표면이 있는 조립체로 재조립되는데, 이 경우 P400 그릿 샌드페이퍼 및 맞춤형 3386 dpi(7 μm)의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)가 상부에서 포토레지스트에 이르기까지 패턴 측에 적층된다.
조립체는 67℃ 및 최저 속도 설정으로 설정된 Sky 335R6 파우치 라미네이터에 적층된 후, 5 mW/cm2의 강도로 1분의 노광을 갖는 시준된 수은 아크 램프로 노광되었다. 노광 후, 조립체는 95℃에서 10분 동안 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 가열되었다. 냉각 후, 샌드페이퍼 및 인쇄 마스크는 경화된 포토레지스트로부터 박리되고 비가교결합된 재료는 PGMEA에서 세척되었다. 최종 물품은 엠보싱 질감뿐만 아니라 포토리소그래픽으로 패턴화된 구조를 유지한다.
실시예 5: 전도성 인쇄
5a) 패턴화된 전도성 층
신속한 프로토타이핑에서 전도성 재료를 사용하면 전자 시스템과의 인터페이싱 및 마이크로 센서를 직접 인쇄를 가능하게 할 수 있다.
이러한 실시예에서, 도 52를 참조하면, 50 μm 네거티브 건식 필름 레지스트인 EMS DF-3550은 80:20 금:팔라듐 혼합물의 20 nm에서 Quorum Technologies SC7640 벤치탑 SEM 스퍼터 코팅기로 패터닝하기 전에 금속화되었다.
해상도 3386 dpi(7 μm)의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)로, 맞춤형 인쇄 마스크는 5 mW/cm2 365 nm 시준된 수은 아크 램프에 의해 1분 동안 노광되었다. 금속은 레지스트의 바닥에 있고 UV 광에 대해 불투명하여 레지스트만이 패턴화된다. 노광 후, 구조물은 100℃에서 10분 동안 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 가열하여 가교결합되었다. 이러한 가교결합 단계 동안, 증착된 금속 나노 입자는 중합 레지스트에 융합된다. PGMEA에서 현상 동안, 비가교결합된 레지스트는 서서히 세척되어 가교결합된 중합체에 융합되지 않은 모든 금속 나노 입자를 제거한다. 초음파 배스에서 짧은 초음파 처리(최대 5초)는 잔류 금속 나노 입자를 제거하는데 도움을 주었다.
예시적인 구조물은 근거리 통신 안테나, 금속화된 레버 스프링, 자 및 마이크로 기어를 포함한다.
5b) 가요성 커패시터:
도 53을 참조하면, 가요성 커패시터는 2 시트의 금속화된 EMS DF-3550으로 제조되었다. 각 시트는 50 μm 두께이며, 80:20 금:팔라듐 혼합물에서 Quorum Technologies SC7640 벤치탑 SEM 스퍼터 코팅기로 패터닝하기 전에 금속화되었다.
커패시터는 먼저 두 시트를 5 mW/cm2 365 nm 시준된 수은 아크 램프에 1분 동안 노광시킨 후 27℃ 및 최저 속도 설정으로 설정된 Sky 335R6 파우치 라미네이터로 두 시트를 적층함으로써 형성되었다. 아래에 도시된 조립체는 아래를 향한 금속 면을 갖는 층 2 및 위를 향한 금속 면을 갖는 층 1을 구비하고, 이들이 함께 적층되어 두 레지스트 면이 서로 대향하고 두 금속 면이 외부를 향하고 있다. 적층 후, 조립체는 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 100℃에서 10분 동안 경화되었다.
200 Hz에서 3번 측정한 평균으로 확인된 정전 용량은 50 pF이었다.
실시예 6: 인캡슐레이션된 구조물
환경 보호를 제공하기 위해 전자 장치와 같은 장치를 인캡슐레이션할 필요가 있다. 포토레지스트는 높은 내화학성과 광범위한 열 작동 온도로 인해 이러한 목적에 이상적이다.
이러한 실시예에서, 도 54를 참조하면, RFID 태그가 먼저 5 mW/cm2 365 nm 시준된 수은 아크 램프로 15초 동안 상부 및 하부 커버를 플러드 노광(패턴 없음)하여 10 μm 두께 ADEX A10에 인캡슐레이션되었다. 그 후, 태그는 두 ADEX 시트 사이에 개재되고 27℃ 및 최저 속도 설정으로 설정된 Sky 335R6 파우치 라미네이터로 적층되었다. 적층된 조립체는 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 10분 동안 100℃에서 경화된 후 냉각되었다.
실시예 7: 곡면
종래에, 미세 가공된 구조물은 평면이다. 이러한 실시예에서, 도 55를 참조하면, 포물선 시트 및 실린더를 포함하는 단일 층 곡선 패턴화된 구조물은 50 μm 두께 건식 필름 네거티브 포토레지스트인 ADEX A50에서 제조되었다.
양 커버 시트는 제거되고 베어 포토레지스트 시트는 공급원용으로 5 mW/cm2의 강도 및 1분의 노광 시간을 갖는 시준된 365 nm 수은 아크 램프로 포토마스크를 사용하여 노광되었다. 노광 후, 하나의 포토레지스트 시트는 20ml 일회용 테루모 시린지에 드레이핑되었고, 다른 포토레지스트 시트는 10ml 일회용 테루모 시린지에 감싸였으며 감압 웨이퍼 다이싱 테이프로 고정되었다. 그 후, 양 구조물은 50℃에서 Contherm Scientific 실험실 오븐에 넣어진 후 15분에 걸쳐 100℃로 상승되고, 경화된 포토레지스트를 시린지에서 냉각 및 제거하기 전에 추가로 5분 동안 이 온도에서 유지되었다. 그 후, 비가교결합된 재료는 PGMEA에 6분 동안 용해시켜 제거되었다. 처리의 말미에, 구조물은 시린지 템플릿의 곡률을 유지했다.
실시예 8: 렌즈 어레이
이러한 실시예에서, 도 56을 참조하면, 렌즈 어레이가 맞춤형 3386 dpi(7 μm)의 인쇄 마스크(Heidelberg Herkules Pro imagesetter에서 3386 dpi로 출력된 Agfa HNS 폴리에스테르 필름)를 사용하여 250 μm 두께 SUEX D250에서 형성되었다. 커버 시트를 포함하는 레지스트는 365 nm UV 형광 튜브를 사용하여 4 ½분 동안 노광된 후, 상부 커버 시트는 제거되고 패턴화된 레지스트는 비가교결합된 SUEX가 용융 및 리플로우될 때까지 약 2분 동안 100℃에서 전자 마이크로 시스템 핫 플레이트에서 경화되었다. 비가교결합된 SUEX가 완전히 용융되면, 이를 표면 장력이 반구형 구조물로 끌어당겨서 그 후 이들은 제2 노광(패턴 없음)에 의해 가교결합되어 10분 동안만 훨씬 더 두꺼운 구조물을 경화시킨다. 그 후, 2회 노광된 조립체는 핫 플레이트에서 15분 동안 가열되어 경화를 완료하였다.
렌즈 어레이가 비가교결합된 재료(렌즈)를 용해시킬 수 있는 용매와 접촉하지 않으면, 제2 노광은 불필요하고 이 때 렌즈가 더 우수한 광학적 투명성을 가지므로 생략하는 것이 유리할 수 있다. 열 경화 후 냉각은 구조물을 강화시키기에 충분하다.
문맥상 달리 명확하게 요구되지 않는 한, 설명 전반에 걸쳐, "포함하다", "포함하는" 등의 단어는 배타적이거나 철저한 의미가 아닌 포괄적 의미로, 다시 말해서 "포함하지만 이에 제한되지 않는" 의미로 해석되어야 한다.
본 개시 내용은 일 예로서 그리고 이의 가능한 구현예를 참조하여 설명되었지만, 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 변형 또는 개선이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시 내용은 또한 본원의 명세서에서 언급되거나 지시된 부분, 요소 및 특징, 개별적으로 또는 집합적으로, 이러한 부분, 요소 또는 특징 중 둘 이상의 임의의 또는 모든 조합으로 구성되는 것으로 광범위하게 언급될 수 있다. 또한, 공지된 등가물을 갖는 본 개시 내용의 특정 성분 또는 정수를 참조한 경우, 이러한 등가물은 개별적으로 제시된 것처럼 본원에 원용된다.
본 명세서 전반에 걸친 종래 기술에 대한 어떠한 논의도 그러한 종래 기술이 널리 공지되어 있거나 해당 분야에서 일반적인 지식의 일부를 형성하는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (75)

  1. 포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치로서,
    a. 상기 포토레지스트를 수용하도록 구성된 하우징으로서, 상기 하우징 내의 적어도 하나의 작동 위치에 상기 포토레지스트가 위치되는, 하우징;
    b. 상기 작동 위치에 있을 때 상기 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선을 방출하여 상기 방사선에 노출된 상기 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 구성된 노광 시스템; 및
    c. 상기 포토레지스트가 상기 작동 위치에 있거나 상기 하우징 내의 다른 작동 위치에 있을 때 상기 포토레지스트 재료를 가열하여 상기 포토레지스트 재료를 기판에 경화시키도록 구성된 히터를 포함하고,
    d. 상기 하우징은 적어도 상기 포토레지스트 재료의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 외부 방사선이 상기 하우징으로부터 충분히 배제되는 정도까지 상기 외부 방사선이 상기 하우징으로 유입될 수 없도록 방사선을 배제하고, 또한 상기 하우징은 적어도 상기 포토레지스트가 상기 또는 각 작동 위치에 위치될 때 원치 않는 오염이 상기 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징인, 포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하도록 구성된 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 건식 필름 포토레지스트를 사용하도록 구성된, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 휴대용인, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 데스크탑 장치로서 치수화되고 구성되는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 0.5 미크론 이하, 2 미크론 이하, 4 미크론 이하, 또는 20 미크론 이하의 특징(feature) 크기, 및/또는 적어도 1cm, 5cm, 10cm, 15cm, 또는 50cm 이상의 스케일을 갖는 물품을 제조하도록 구성된, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광 시스템은 노광원을 포함하고, 상기 노광원은 UV 형광 튜브 또는 전구, LED 또는 LED 어레이, 레이저, 프로젝터, 및/또는 디지털 마이크로 미러 장치(DMD) 중 어느 하나로부터 선택된 광원을 포함하는, 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광원은 상기 장치 내에서 상기 포토레지스트의 위 또는 아래에 위치되고 상기 포토레지스트의 상면 또는 하면 중 하나 또는 양자 상으로 방사선을 방출할 수 있는, 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광 시스템은 상기 노광원과 상기 포토레지스트 사이에서 상기 방사선을 조작하도록 구성된 하나 이상의 방사선 조작기를 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 노광 시스템은 하나 이상의 수동 방사선 조작기 및/또는 하나 이상의 동적 또는 능동 방사선 조작기를 포함하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 동적 방사선 조작기는 디지털 미러, LCD, 검류계 및/또는 광기계식 레이저 시스템 중 어느 하나 이상을 포함하는, 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 또는 각 수동 방사선 조작기는, 예를 들어, 미러, 디지털 미러, 프리즘, 렌즈, 시준기 및/또는 빔 스플리터 중 어느 하나 이상을 포함하는, 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 장치에는 다수의 방사선 조작기가 제공되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다수의 방사선 조작기는 상기 노광원과 상기 포토레지스트 사이의 방사선 경로를 따라 직렬 또는 병렬 구성으로 제공되는, 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광원과 상기 포토레지스트의 작동 위치 사이의 상기 방사선 경로의 길이는 조정 가능한, 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 포토레지스트의 작동 위치 및 상기 노광원의 위치 중 하나 또는 양자를 이동시키도록 구성된 방사선 경로 길이 조절기를 더 포함하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는,
    a. 상기 포토레지스트가 상기 작동 위치에 있을 때 배치되거나 적어도 인접한 히터 플레이트;
    b. 상기 포토레지스트를 방사하도록 구성된 적외선 열원; 및/또는
    c. 상기 포토레지스트가 작동 조건에 있을 때 위치되는 오븐 중 어느 하나 이상을 포함하는, 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 히터는 상기 작동 위치 내외로 이동 가능하도록 상기 장치에 이동 가능하게 장착되는, 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광 시스템 및 상기 히터를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함하는 장치.
  19. 상기 제어기는,
    a. 상기 노광 시스템으로부터 방출된 방사선의 강도, 및/또는 지속 기간 및/또는 타이밍; 및/또는
    b. 상기 히터의 온도, 지속 기간, 타이밍 및/또는 가열/냉각 속도 중 어느 하나 이상; 및/또는
    c. 노광 프로파일 및/또는 히터 프로파일 중 어느 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 제어기는 제조될 상기 물품 및/또는 상기 건식 필름 포토레지스트의 하나 이상의 특성을 나타내는 하나 이상의 입력을 수신하고, 이에 따라 상기 노광 시스템 프로파일 및/또는 상기 히터 프로파일을 제어하도록 구성되는, 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어기는 상기 건식 필름 포토레지스트의 두께인 단일 입력을 수용하도록 구성되는, 장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제어기로의 입력(들) 중 어느 하나 이상은 사용자에 의해 입력된 수동 입력, 또는 장치 내에 또는 그 상에 제공된 하나 이상의 센서로부터 결정된 측정 입력 중 적어도 하나인, 장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제어기는 사용자가 상기 제어기의 하나 이상의 파라미터를 구성할 수 있도록 사용자 프로그래밍 가능한, 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 작동하는 동안 사용자에 의한 UV 또는 다른 방사선에 대한 노출 및/또는 열과의 접촉과 같은 사용자에 대한 위험을 방지하거나 최소화하도록 구성된 인터록을 포함하는 장치.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 현상제 유체에 노출된 임의의 포토레지스트 재료를 제거하거나 임의의 기판을 제거하기 위해 상기 히터에 의해 경화된 후 상기 포토레지스트를 현상하도록 처리중인 상기 포토레지스트에 상기 현상제 유체를 전달하도록 구성된 현상제 유닛을 더 포함하는 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광 시스템 및 상기 히터는 순차적으로 작동하도록 구성되는, 장치.
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광 시스템 및 상기 히터는 동시에 작동하도록 구성되는, 장치.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토레지스트에 원하는 패턴이 도포될 수 있도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하는 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 포토레지스트의 보호 시트 상에 형성되거나 묘사된 또는 상기 포토레지스트에 도포된 패턴을 포함하는, 장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 노광 시스템과 상기 포토레지스트 사이에 위치되거나 위치되도록 구성되는 하나 이상의 포토마스크를 포함하는, 장치.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 포토레지스트와 직접 접촉하게 위치되거나 위치되도록 구성되어 상기 포토레지스트와 상기 패터닝 시스템 사이에 갭이 없는, 장치.
  32. 제28항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 원하는 패턴으로 방사선을 방출하기 위해 상기 노광 시스템을 제어하도록 구성된 전자 패턴을 포함하는, 장치.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 상기 노광 시스템으로부터의 방사선에 대한 노출 동안 및 상기 히터에 의한 경화 동안 단일 작동 위치에 위치되는, 장치.
  34. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 복수의 작동 위치를 포함하고, 그 위치 각각은 상기 장치의 하나 이상의 처리 단계와 관련되는, 장치.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 단일 포토레지스트 층만을 포함하도록 구성되거나 또는 적어도 주어진 시간에 단일 포토레지스트 층만을 처리하도록 구성되는, 장치.
  36. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 복수의 포토레지스트 층을 포함하도록 구성된, 장치.
  37. 제36항에 있어서, 복수의 포토레지스트를 수용하고 저장하도록 구성된 저장 장치를 포함하는 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 저장 장치는 상기 복수의 포토레지스트를 스택, 또는 롤 또는 릴에 저장하도록 구성되는, 장치.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 저장 장치는 상기 장치에 제거 가능하게 장착되는, 장치.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 포토레지스트를 상기 장치의 하우징 내의 작동 위치로 공급하도록 구성된 포토레지스트 공급 장치를 더 포함하는 장치.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 또는 일부 처리 단계가 완료될 때까지 상기 포토레지스트를 상기 작동 위치에 고정시키도록 제공된 고정 또는 클램핑 또는 잠금 장치를 포함하는 장치.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 주어진 시간에 단일 포토레지스트만을 처리하도록 구성되는, 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 장치는 복수의 포토레지스트를 순차적으로 수용하도록 구성되며, 각 포토레지스트는 순차적으로 처리되는, 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 포토레지스트는 필요한 속도로 상기 장치로 공급되는 스트립 또는 릴에 제공되는, 장치.
  45. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 다수의 포토레지스트로부터 물품을 제조하도록 구성되는, 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 장치는 상기 물품을 제조하기 위해 하나 이상의 추가 공정 단계를 상기 포토레지스트에 적용하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 추가 공정 단계는 상기 물품을 제조하기 위해 상기 포토레지스트가 정확한 정렬 및 방향으로 함께 층상화되도록 하나 이상의 절단, 정렬, 적층 및 재조립 단계로부터 선택되는, 장치.
  47. 제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 다수의 포토레지스트 시트를 동시에 처리하도록 구성되는, 장치.
  48. 제45항에 있어서, 상기 장치는 상기 다수의 포토레지스트를 독립적으로 순차적으로 노광하고 후속적으로 경화시키도록 구성되고, 상기 장치는 노광 후 상기 다수의 포토레지스트의 패턴화된 요소를 재결합하여 다층 구조를 형성하도록 더 구성되는, 장치.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 따른 장치와 함께 사용하도록 구성된 포토레지스트로서, 상기 포토레지스트는 커버 시트 사이에 개재된 포토레지스트 재료를 포함하는, 포토레지스트.
  50. 제49항에 있어서, 하나 또는 양자의 커버 시트는 제거 가능한, 포토레지스트.
  51. 기판 상에 포토레지스트 층을 포함하는 건식 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하기 위한 시스템으로서, 상기 기판은 포토레지스트 캐리어 시트일 수 있고, 상기 시스템은 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 따른 장치 및 제49항 내지 제50항 중 어느 한 항에 따른 포토레지스트를 포함하는, 시스템.
  52. 기판 상에 포토레지스트 층을 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 방법으로서,
    a. 상기 포토레지스트를 제조 장치의 하우징에 삽입하는 단계;
    b. 작동 위치에 있을 때 상기 포토레지스트 재료에 입사되는 방사선을 방출하여 상기 방사선에 노출된 상기 포토레지스트 재료의 영역(들)의 하나 이상의 특성 변화를 유도하도록 상기 하우징 내의 노광 시스템을 사용하는 단계; 및
    c. 상기 포토레지스트 재료를 순차적으로 가열하여 상기 포토레지스트 재료를 상기 기판에 가교결합시키기 위해 상기 하우징 내에서도 히터를 제어하는 단계를 포함하고,
    d. 상기 하우징은, 적어도 상기 포토레지스트가 존재할 때, 적어도 상기 포토레지스트 재료의 중합을 방지하거나 최소화하기 위해 외부 방사선이 상기 하우징으로부터 충분히 배제되는 정도까지 상기 외부 방사선이 상기 하우징으로 유입될 수 없도록 방사선을 배제하고, 또한 상기 하우징은 원치 않는 미립자 및/또는 다른 오염물이 상기 하우징으로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 클린 하우징인, 기판 상에 포토레지스트 층을 포함하는 포토레지스트를 사용하여 물품을 제조하는 방법.
  53. 제52항에 있어서, 상기 포토레지스트 층은 건식 필름 포토레지스트로서 수용된 상태로 사용될 수 있거나, 또는 상기 장치가 용매를 제거하여 상기 포토레지스트 층을 건조하는 전처리 단계를 거칠 수 있어서, 그 후 상기 건식 포토레지스트가 위와 같이 처리될 수 있는, 방법.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서, 커버 시트 사이에 개재된 포토레지스트 재료를 포함하는 포토레지스트, 또는 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩과 같은 수단에 의해 증착된 베어 포토레지스트와 같은 다른 포토레지스트를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토레지스트 또는 포토레지스트 카트리지의 커버 시트는 구체적으로 처리 동안 내부 응력을 감소시키고 평활도 및 평탄도를 유지하도록 지지 재료로서 기능하여, 후속 잠재적 층의 적층을 위해 평탄한 수준의 지지체가 생성되는, 방법.
  56. 제52항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 중 하나는 UV 반사 방지 재료를 포함하는, 방법.
  57. 제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버 시트 중 하나 또는 양자는 처리 후에 제조된 물품을 빠르고 쉽게 제거하기 위해 디본딩 재료로서 기능하여, 에칭의 필요없이 구성요소 또는 스텐실과 같은 독립형 구조물의 제조를 가능하게 하는, 방법.
  58. 제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 양자의 시트는 상기 포토레지스트와 직접 접촉하기 위해 패턴화 가능한 표면을 포함하는, 방법.
  59. 제52항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 양자의 캐리어 시트는 보호를 필요로 하는 상기 포토레지스트의 영역 위에 컨포멀 마스크를 제공하도록 구성된 접착 표면을 포함하는, 방법.
  60. 제52항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 하나의 포토레지스트의 층의 일부를 다른 포토레지스트에 선택적으로 접합하여 현상 동안 제거될 지지체로서의 비가교결합된 포토레지스트 재료의 평탄한 매끄러운 층을 갖는 테더(tether)를 형성하면서, 제1 포토레지스트의 다른 부분은 자유롭게 이동하도록 남겨두어, 능동 구조물을 생성함으로써, 캔틸레버, 플레이트, 브리지, 또는 멤브레인과 같은 능동 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  61. 제52항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품 내에 전도성 경로 또는 인터페이스를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  62. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제52항 내지 제61항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 제조되는 물품.
  63. 제62항에 있어서, 상기 물품은,
    a. 비패턴화된 인캡슐레이션 또는 웨이퍼 본딩;
    b. 독립형 구조물;
    c. 다층 구조물;
    d. 정렬된 다층 구조물;
    e. 정렬되거나 정렬되지 않은 단일 또는 다층일 수 있는 기판 결합 구조물;
    f. 부분적으로 결합된 구조물과 부분적으로 독립형인 구조물의 조합에 의해 형성된 능동 구조물로서, 이러한 능동 구조물은 따라서 다른 구조물에 대해 이동할 수 있는 부분 또는 영역을 포함할 수 있는, 능동 구조물;
    g. 전도성 요소를 포함하는 구조물;
    h. 전도성 요소를 포함하는 능동 구조물;
    i. 변환기 요소를 포함하는 구조물;
    j. 변환기와 전도성 요소의 조합으로 형성된 능동 구조물 중 하나 이상일 수 있거나 이를 포함할 수 있는, 물품.
  64. 제62항 또는 제63항에 있어서, 안테나, 회로 보드, 또는 전자 마이크로 구성요소와 같은 전자 장치의 비패턴화된 인캡슐레이션을 포함하는 물품.
  65. 제63항에 있어서, 단일 층 독립형 마이크로 구성요소는 소형 기어, 톱니 바퀴, 스프링, 클립, 렌즈 홀더, 및 스텐실을 포함하는, 물품.
  66. 제63항에 있어서, 기판 결합 구조물은 정밀 스탬프, 전기 도금, 사출 성형, 엠보싱, 및 소프트 리소그래피를 위한 미세 구조화된 템플릿을 포함하는, 물품.
  67. 제63항에 있어서, 다층 미세 구조물은 소수성 표면, 정밀 로봇 공학에 사용될 수 있는 "게코 피트" 유형 표면; 또는 미세 유동 칩을 포함하는, 물품.
  68. 제63항에 있어서, 능동 구조물은 제1 포토레지스트의 일부를 다른 포토레지스트에 선택적으로 결합하여 테더를 형성하면서 상기 제1 포토레지스트의 일부를 자유롭게 이동하도록 남김으로써 형성되는 캔틸레버, 플레이트, 브리지, 및 멤브레인을 포함하는, 물품.
  69. 제63항에 있어서, 능동 구조물은 MEMS 스프링의 기본 구성요소인 스프링을 포함하고, 이로부터 전도성 및/또는 압전 재료와 조합될 때 마이크로 센서가 제조될 수 있는, 물품.
  70. 본원에 실질적으로 기술되고 도 2 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 바와 같은 장치.
  71. 본원에 실질적으로 기술되고 도 8에 도시된 바와 같은 장치.
  72. 본원에 실질적으로 기술되고 도 10 내지 도 16에 도시된 바와 같은 장치.
  73. 본원에 실질적으로 기술되고 도 1 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 바와 같은 시스템.
  74. 본원에 실질적으로 기술된 바와 같은 물품.
  75. 본원에 실질적으로 기술되고 도 1 내지 도 38 중 어느 하나에 도시된 바와 같은 방법.
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