KR20230131107A - Apparatus and method for manufacturing fine pattern of high-aspect-ratio - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치는, 투명 기판, 상기 투명 기판의 일면에 도포되는 광경화성 레진, 상기 광경화성 레진을 경화시키기 위한 빛을 발생하는 광원, 및 상기 광원과 상기 투명 기판의 사이에 배치되고 상기 광원의 빛을 상기 투명 기판의 타면을 향해 미리 설정된 조사패턴으로 조사시킴으로써 상기 조사패턴에 대응되는 미세패턴으로 SPPW(self-propagating polymer waveguide) 공정에 따라 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 디지털 광학부를 포함하는 제공한다.A high aspect ratio fine pattern manufacturing device according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate, a photocurable resin applied to one surface of the transparent substrate, a light source that generates light for curing the photocurable resin, and the light source and It is disposed between the transparent substrates and radiates light from the light source toward the other side of the transparent substrate in a preset irradiation pattern to form a fine pattern corresponding to the irradiation pattern. Provided is a digital optical unit that cures a high aspect ratio structure in resin.
Description
본 발명은 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고종횡비 구조물을 미세패턴으로 제조하기 위한 SPPW(self-propagating photopolymer waveguide) 공정에 빛의 조사패턴을 조절하기 위한 디지털 광학 기술을 융합시켜 고종횡비 구조물의 미세패턴을 다양한 형태의 패턴으로 제조할 수 있는 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high aspect ratio fine pattern manufacturing device and a manufacturing method using the same, and more specifically, to controlling the light irradiation pattern in the SPPW (self-propagating photopolymer waveguide) process for manufacturing high aspect ratio structures with fine patterns. It relates to a high-aspect-ratio micropattern manufacturing device that can manufacture micropatterns of high-aspect-ratio structures into various types of patterns by fusing digital optical technology for high-aspect ratio structures, and a manufacturing method using the same.
일반적으로, 고종횡비(high-aspect-ratio)를 가지는 미세패턴은 높은 비표면적과 광전자 거동제어 등의 구조적인 효과로 인하여 우수한 물리적/화학적 특성을 구현할 수 있다.In general, micropatterns with a high-aspect-ratio can implement excellent physical/chemical properties due to structural effects such as high specific surface area and optoelectronic behavior control.
상기와 같은 고종횡비의 미세패턴에 대한 특성은 미래 모빌리티, 에너지/환경, 나노바이오 등 다양한 분야의 핵심 소자에 대한 성능 한계를 극복할 수 있는 핵심기술에 해당한다.The characteristics of high-aspect-ratio micropatterns as described above correspond to a core technology that can overcome the performance limitations of key devices in various fields such as future mobility, energy/environment, and nanobio.
예를 들면, 고종횡비의 미세패턴은 큰 비표면적에 의해서 바이오 센서나 가스 센서 등의 민감도를 향상하거나 태양광 패널 등의 에너지 효율을 향상시키는 등에 적용되고 있다.For example, high-aspect-ratio fine patterns are being applied to improve the sensitivity of biosensors and gas sensors, or to improve the energy efficiency of solar panels, etc., due to their large specific surface areas.
또는, 최근에는 발수, 발유, 방오, 방빙 등의 특수한 기능이 구현된 제품의 필요성이 날로 증가되고 있는 추세인데, 고종횡비 구조물의 미세패턴을 필름 표면에 생성하여 구조적 특성에 의해 발수나 발유 등의 기능성 필름도 제작되고 있다. 상기와 같은 발수나 발유 등의 기능성 필름은 모든 종류의 액체를 밀어내는 초발수성 및 초발유성을 갖는 옴니포빅(omniphobic) 표면을 제공하고 있다.Alternatively, in recent years, the need for products with special functions such as water repellency, oil repellency, anti-fouling, and anti-icing has been increasing day by day. By creating a fine pattern of a high aspect ratio structure on the surface of the film, structural properties such as water repellency and oil repellency are increasing. Functional films are also being produced. Functional films such as water-repellent or oil-repellent as described above provide an omniphobic surface with superhydrophobic and superoil-repellent properties that repel all types of liquids.
하지만, 기존 고종횡비 구조물의 미세패턴은, 포토리소그래피와 에칭 및 3D 프린팅 등의 다양한 공정을 통해 마이크로 크기의 수준으로 제작되고 있지만, 이를 나노 크기의 수준으로 미세하게 제작하여 미세패턴의 성능을 높이는 것이 매우 어려운 실정이다.However, the fine patterns of existing high-aspect-ratio structures are manufactured at the micro-scale through various processes such as photolithography, etching, and 3D printing. The situation is very difficult.
본 발명의 실시예는, 고종횡비 구조물의 미세패턴을 제조하기 위한 SPPW 공정 및 빛의 조사패턴을 자유롭게 조절하기 위한 디지털 광학 기술을 융합하여 고종횡비 구조물의 미세패턴을 다양한 형태의 패턴으로 제조할 수 있는 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법을 제공한다.Embodiments of the present invention can manufacture fine patterns of high aspect ratio structures in various types of patterns by combining the SPPW process for manufacturing fine patterns of high aspect ratio structures and digital optical technology for freely controlling the light irradiation pattern. Provides a high aspect ratio fine pattern manufacturing device and a manufacturing method using the same.
또한, 본 발명의 실시예는, 디지털 광학 처리기(DLP)를 SPPW 공정에 적용하여 광경화성 레진에 조사되는 빛의 조사패턴을 자유롭게 변경할 수 있고, 이를 이용하여 고종횡비 구조물의 미세패턴을 나노 수준의 다양한 형태로 원활하게 제조할 수 있는 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법을 제공한다.In addition, in an embodiment of the present invention, the irradiation pattern of light irradiated to the photocurable resin can be freely changed by applying a digital optical processor (DLP) to the SPPW process, and using this, the fine pattern of the high aspect ratio structure can be formed at the nano level. Provided is a high aspect ratio fine pattern manufacturing device that can be smoothly manufactured in various shapes and a manufacturing method using the same.
본 발명의 일실시예에 따르면, 투명 기판, 상기 투명 기판의 일면에 도포되는 광경화성 레진, 상기 광경화성 레진을 경화시키기 위한 빛을 발생하는 광원, 및 상기 광원과 상기 투명 기판의 사이에 배치되고 상기 광원의 빛을 상기 투명 기판의 타면을 향해 미리 설정된 조사패턴으로 조사시킴으로써 상기 조사패턴에 대응되는 미세패턴으로 SPPW(self-propagating polymer waveguide) 공정에 따라 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 디지털 광학부를 포함하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, a transparent substrate, a photocurable resin applied to one surface of the transparent substrate, a light source that generates light for curing the photocurable resin, and disposed between the light source and the transparent substrate, By irradiating light from the light source toward the other side of the transparent substrate in a preset irradiation pattern, a high aspect ratio structure is cured in the photocurable resin according to a self-propagating polymer waveguide (SPPW) process with a fine pattern corresponding to the irradiation pattern. Provided is a high aspect ratio fine pattern manufacturing device including a digital optical unit.
바람직하게, 상기 디지털 광학부는, 상기 빛의 조사패턴들에 대응하는 복수개의 처리 모드 중 어느 하나의 모드로 작동하여 상기 투명 기판의 타면에 조사되는 상기 빛의 조사패턴을 원하는 패턴으로 처리하는 디지털 광학 처리기(DLP: digital light process)로 제공될 수 있다.Preferably, the digital optical unit operates in one of a plurality of processing modes corresponding to the light irradiation patterns to process the light irradiation pattern irradiated on the other surface of the transparent substrate into a desired pattern. It may be provided as a processor (DLP: digital light process).
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치는, 상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하여 상기 디지털 광학 처리기의 작동을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the high aspect ratio fine pattern manufacturing device according to an embodiment of the present invention may further include a control unit that controls the operation of the digital optical processor by selecting one of the processing modes of the digital optical processor. You can.
상기 제어부가 상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있고, 상기 디지털 광학 처리기는 상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동하여 상기 투명 기판으로 조사되는 상기 빛의 조사패턴을 결정할 수 있다.The control unit may select any one of the processing modes of the digital optical processor, and the digital optical processor operates according to the processing mode selected by the control unit to determine an irradiation pattern of the light irradiated to the transparent substrate. You can.
바람직하게, 상기 디지털 광학 처리기는, 상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동되고 상기 처리 모드에 대응하는 조사패턴으로 상기 광원의 빛을 조사하도록 미세 반사경 집합체로 마련된 디지털 반사 표시기(DMD: digital mirror device), 상기 디지털 반사 표시기와 상기 광원의 사이에 배치되고 상기 광원의 빛을 받아서 상기 디지털 반사 표시기에 전달하는 제1 렌즈부, 및 상기 디지털 반사 표시기와 상기 투명 기판의 사이에 배치되고 상기 디지털 반사 표시기에서 반사 처리된 빛을 상기 투명 기판의 타면에 전달하는 제2 렌즈부를 포함할 수 있다.Preferably, the digital optical processor is operated according to a processing mode selected by the control unit and includes a digital mirror device (DMD) provided as a fine reflector assembly to irradiate light from the light source in an irradiation pattern corresponding to the processing mode. ), a first lens unit disposed between the digital reflective indicator and the light source and receiving light from the light source and transmitting it to the digital reflective indicator, and a first lens unit disposed between the digital reflective indicator and the transparent substrate and the digital reflective indicator It may include a second lens unit that transmits the reflected light to the other surface of the transparent substrate.
바람직하게, 상기 디지털 반사 표시기는, 상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동하여 상기 처리 모드에 대응하는 조사패턴에 따라 상기 제1 렌즈부에서 전달되는 상기 광원의 빛을 상기 투명 기판의 타면으로 반사 처리할 수 있다. Preferably, the digital reflection indicator operates according to a processing mode selected by the control unit to reflect light from the light source transmitted from the first lens unit to the other surface of the transparent substrate according to an irradiation pattern corresponding to the processing mode. It can be handled.
여기서, 상기 제어부는 상기 디지털 반사 표시기의 처리 모드를 일정 간격에 따라 연속적으로 변경할 수 있다. 상기 디지털 반사 표시기는 상기 투명 기판의 타면으로 조사되는 상기 빛의 조사 패턴을 일정 간격에 따라 연속적으로 변경시킬 수 있다.Here, the control unit can continuously change the processing mode of the digital reflective indicator at regular intervals. The digital reflective indicator can continuously change the irradiation pattern of the light irradiated to the other surface of the transparent substrate at regular intervals.
또는, 상기 투명 기판은 상기 디지털 광학부에서 조사되는 상기 빛의 조사패턴보다 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 상기 디지털 광학부는 상기 고종횡비 구조물을 상기 투명 기판의 일면 전체에 형성하도록 상기 투명 기판의 타면을 따라 이동될 수 있다. Alternatively, the transparent substrate may be formed to have a larger area than the irradiation pattern of the light emitted from the digital optical unit. The digital optical unit may be moved along the other side of the transparent substrate to form the high aspect ratio structure on the entire one side of the transparent substrate.
바람직하게, 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부는, 복수개의 렌즈를 조합한 구조로 각각 형성될 수 있다.Preferably, the first lens unit and the second lens unit may each be formed in a structure that combines a plurality of lenses.
상기 제2 렌즈부는, 상기 디지털 반사 표시기에서 전달되는 빛을 상기 투명 기판에 집속시켜 상기 고종횡비 구조물의 미세패턴을 더 미세화시킬 수 있다.The second lens unit may further refine the fine pattern of the high aspect ratio structure by focusing light transmitted from the digital reflective indicator onto the transparent substrate.
바람직하게, 상기 광원에는, 상기 디지털 광학부에 조사되는 빛이 직진성을 갖도록 콜리메이션 렌즈가 장착될 수 있다.Preferably, the light source may be equipped with a collimation lens so that the light irradiated to the digital optical unit travels straight.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광원의 빛을 디지털 광학부에 조사하는 단계, 상기 디지털 광학부가 상기 광원의 빛을 미리 설정된 조사패턴에 따라 투명 기판에 조사하는 단계, 상기 투명 기판에 조사되는 빛을 상기 투명 기판의 일면에 도포된 광경화성 레진으로 전달하는 단계, 및 상기 광경화성 레진에 조사되는 빛의 조사패턴에 대응하는 미세패턴으로 SPPW 공정에 따라 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계를 포함하는 고종횡비의 미세패턴 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, irradiating light from a light source to a digital optical unit, irradiating light from the light source to a transparent substrate according to a preset irradiation pattern by the digital optical unit, and irradiating light from the light source to the transparent substrate. Transferring the photocurable resin applied to one side of the transparent substrate, and curing the high aspect ratio structure on the photocurable resin according to the SPPW process with a fine pattern corresponding to the irradiation pattern of light irradiated on the photocurable resin. It provides a method for manufacturing a fine pattern with a high aspect ratio including.
여기서, 상기 디지털 광학부가 빛을 조사패턴에 따라 투명 기판에 조사하는 단계에서는, 상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드를 제어하여 상기 빛의 조사패턴을 일정 간격으로 변경할 수 있다.Here, in the step where the digital optical unit radiates light to the transparent substrate according to the irradiation pattern, the irradiation pattern of light can be changed at regular intervals by controlling the processing mode of the digital optical processor.
그리고, 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계에서는, 상기 빛의 조사패턴의 변화에 대응하는 미세패턴에 따라 상기 광경화성 레진에 서로 다른 종류의 상기 고종횡비 구조물을 형성할 수 있다.In the step of curing the high aspect ratio structure in the photocurable resin, different types of high aspect ratio structures can be formed in the photocurable resin according to micropatterns corresponding to changes in the light irradiation pattern.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법은, 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계가 완료되면 상기 광원과 상기 디지털 광학부의 작동을 중단한 상태에서 상기 투명 기판의 다른 부위로 이동시키고 상기 광원의 빛을 상기 디지털 광학부에 조사하는 단계부터 다시 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in the method of manufacturing a high aspect ratio fine pattern according to another aspect of the present invention, when the step of curing the high aspect ratio structure in the photocurable resin is completed, the operation of the light source and the digital optical unit is stopped and the transparent substrate is The step of moving to another area and irradiating light from the light source to the digital optical unit may be further included.
본 발명의 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법은, 고종횡비의 미세패턴을 제조하기 위한 SPPW 공정 및 빛의 조사패턴을 자유롭게 조절하기 위한 디지털 광학 기술을 융합하여 고종횡비 구조물을 나노 크기의 미세패턴으로 원활하게 제조할 수 있고, 디지털 광학 기술을 통해 고종횡비 구조물의 미세패턴을 다양한 형태로 간편하게 제조할 수 있다.A high aspect ratio fine pattern manufacturing device and a manufacturing method using the same according to an embodiment of the present invention combine the SPPW process for manufacturing a high aspect ratio fine pattern and digital optical technology for freely controlling the light irradiation pattern. Structures can be smoothly manufactured into nano-sized micropatterns, and micropatterns of high aspect ratio structures can be easily manufactured in various forms through digital optical technology.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법은, 디지털 광학 처리기(DLP)를 SPPW 공정에 적용하여 광경화성 레진에 조사되는 빛의 조사패턴을 자유롭게 변경할 수 있고, 그에 따라서 디지털 광학 처리기의 작동을 조절하는 간단한 제어 방법만으로 빛의 조사패턴을 조절하여 고종횡비 구조물에 따른 고종횡비의 미세패턴을 다양한 형태의 패턴으로 용이하게 제작할 수 있다. In addition, the high aspect ratio fine pattern manufacturing device and manufacturing method using the same according to an embodiment of the present invention can freely change the irradiation pattern of light irradiated to the photocurable resin by applying a digital optical processor (DLP) to the SPPW process. , it is possible to easily produce high-aspect-ratio fine patterns in various types of patterns according to high-aspect-ratio structures by adjusting the light irradiation pattern with a simple control method that adjusts the operation of the digital optical processor accordingly.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법은, 디지털 광학 처리기(DLP)를 이용하여 광원의 빛을 광경화성 레진에 나노 크기의 미세패턴으로 조사할 수 있고, 디지털 광학 처리기의 처리 모드들 중 어느 하나를 자유롭게 선택하여 광원의 빛을 광경화성 레진에 조사시키는 조사패턴을 다양하게 설정할 수 있다.In addition, the high aspect ratio fine pattern manufacturing device and manufacturing method using the same according to an embodiment of the present invention can irradiate light from a light source into a nano-sized fine pattern on the photocurable resin using a digital optical processor (DLP). , one of the processing modes of the digital optical processor can be freely selected to set various irradiation patterns for irradiating the light from the light source onto the photocurable resin.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치 및 그것을 이용한 제조방법은, 디지털 광학 처리기와 광원의 작동을 중단시킨 상태에서 투명 기판을 따라 이동시키는 구조이므로, 투명 기판의 집광 위치를 변경하면서 투명 기판의 일면 전체에 도포된 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 원활하게 형성할 수 있다.In addition, the high aspect ratio fine pattern manufacturing device and manufacturing method using the same according to an embodiment of the present invention are structured to move the digital optical processor and the light source along the transparent substrate while the operation is stopped, so the light collecting position of the transparent substrate is adjusted. While changing, a high aspect ratio structure can be smoothly formed on the photocurable resin applied to the entire surface of the transparent substrate.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치가 도시된 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 'A' 부위에서 고종횡비 구조물이 제조되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법이 각각 도시된 도면이다.
도 5와 도 6과 도 7은 도 3에 도시된 고종횡비의 미세패턴 제조방법에 따라 제조된 고종횡비 구조물의 미세패턴을 다양한 배율로 각각 확대시킨 도면이다.1 is a conceptual diagram showing an apparatus for manufacturing a high aspect ratio fine pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a process for manufacturing a high aspect ratio structure at region 'A' shown in FIG. 1.
Figures 3 and 4 are diagrams showing a method for manufacturing a high aspect ratio fine pattern according to an embodiment of the present invention, respectively.
Figures 5, 6, and 7 are enlarged views of the fine patterns of the high aspect ratio structure manufactured according to the high aspect ratio fine pattern manufacturing method shown in Figure 3, respectively, at various magnifications.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited or limited by the examples. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치(100)가 도시된 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 'A' 부위에서 고종횡비 구조물(160)이 제조되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a conceptual diagram showing a high aspect ratio fine
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치(100)는 투명 기판(110), 광경화성 레진(120), 광원(130), 디지털 광학부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the high aspect ratio fine
본 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치(100)는, 자유 설계 타입의 3D 프린팅 방법을 이용하여 복수개의 고종횡비 구조물(160)로 이루어진 미세패턴을 제조하기 위한 장치이다. 이를 위하여, 본 실시예의 미세패턴 제조장치(100)는 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 제작하기 위한 SPPW 공정에 빛의 조사패턴을 자유롭게 조절하기 위한 디지털 광학 기술을 융합한 구조로 형성될 수 있다. The high aspect ratio fine
즉, 본 실시예의 미세패턴 제조장치(100)는, 디지털 광학부(140)를 이용하여 광원(130)의 빛(L1)을 마이크로 수준 또는 나노 수준으로 미세하게 집광시킬 수 있고, 미세구조로 집광된 빛(L3)을 광경화성 레진(120)에 조사하여 광경화성 레진(120)을 나노 패턴 이하로 경화시킬 수 있다. 그로 인하여, 본 실시예에서는, 디지털 광학부(140)가 광원(130)의 빛(L1)을 처리하여 자유 설계된 다양한 형태의 조사패턴으로 원활하게 설정할 수 있고, 해당 빛(L1)의 조사패턴이 광경화성 레진(120)을 미세하게 경화시켜 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 나노 크기의 수준으로 쉽게 형성할 수 있다.That is, the fine
한편, 도 1에는 본 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치(100)에 대한 개념도가 개략적으로 도시되어 있으며, 이를 이용하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, Figure 1 schematically shows a conceptual diagram of the high aspect ratio fine
도 1를 참조하면, 본 실시예의 투명 기판(110)은, 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴이 형성되는 투명 재질의 얇은 기판으로서, 빛의 투과율이 우수하면서 빛의 굴절률과 반사율이 작은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서는 투명 기판(110)이 유리 소재로 형성된 얇은 두께의 유리 기판으로 제공될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
도 1를 참조하면, 본 실시예의 광경화성 레진(120)은, 광원(130)의 빛(L1, L2, L3)에 의해 경화되는 레진으로서, 광원(130)의 빛과 반응되어 고종횡비 구조물(160)로 경화될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서는 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화용 레진이되, 빛의 투과가 가능한 투명 재질로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 광경화성 레진(120)은 액체 상태로 투명 기판(110)의 일면에 충분한 두께로 도포될 수 있다. 상기와 같은 액체 상태의 광경화성 레진(120)은 광원(130)의 빛(L1, L2, L3)에 경화 반응되어 고체 상태의 고종횡비 구조물(150)가 미세패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 고종횡비 구조물(160)은 광경화성 레진(120)과 마찬가지로 투명 기판(110)의 일면에 마련될 수 있다.Here, the
그리고, 광경화성 레진(120)은, 액체 상태에서의 빛(L3)의 굴절률(refractive index)보다 고체 상태에서의 빛(L3)의 굴절률이 상대적으로 높은 재질로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(130)의 빛(L1)이 액체 상태의 광경화성 레진(120)으로 조사됨에 따라 광경화성 레진(120)의 조사 부위를 경화시키면서 고체 상태의 고종횡비 구조물(160)을 형성할 수 있다. 이때, 광경화성 레진(120)에 조사된 빛(L3)의 경로는 고종횡비 구조물(160)의 경화가 진행됨에 따라 고종횡비 구조물(160)에 집중되는 경향을 보이면서 SPPW 공정을 통해 고종횡비 구조물(160)을 형성할 수 있다. 상기와 같은 SPPW 공정 기술은 아래에서 다시 상세하게 설명하기로 한다. In addition, the
도 2에는 본 실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)의 SPPW 공정을 통해 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 형성하는 공정이 연속적으로 도시되어 있다. 참고로, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 도 1의 'A'에서 고종횡비 구조물(160)의 제조 공정을 구체적으로 설명한다.FIG. 2 shows a continuous process of forming a fine pattern of the high
도 2에 도시된 바와 같이, 고종횡비 구조물(160)을 SPPW 공정에 따라 제조하는 공정 기술은, 투명 기판(110)의 일면에 도포된 광경화성 레진(120)에서 경화가 발생할 때 경화된 고체 부분(예컨대, 고종횡비 구조물(160))과 비경화된 액체 부분에 대한 미세한 굴절률의 차이가 발생할 수 있고, 그에 따른 렌즈 효과(lensing effect)에 의해서 진행하는 빛(L3)이 퍼지지 않으면서 자가 집중(self-focusing) 효과, 즉 비선형(nonlinear) 효과가 발생할 수 있다. (도 2의 (a)와 (b) 참조)As shown in FIG. 2, the process technology for manufacturing the high
그런 빛(L3)의 비선형 효과를 통해, 광경화성 레진(120)이 빛(L3)의 진행 방향을 따라 도파로(waveguide)처럼 경화할 수 있고, 그에 따라 고종횡비 구조물(160)이 길게 성장되는 현상이 발생할 수 있다. (도 2의 (c) 참조)Through the nonlinear effect of light L3, the
이때, 액체 상태의 광경화성 레진(120) 및 고체 상태의 고종횡비 구조물(160) 사이의 굴절률 변화 및 빛(L3)의 파장에서 가능한 최대 투명도를 제어하여 나노 수준 이하의 크기 및 높은 종횡비를 갖는 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 형성할 수 있다. At this time, the change in refractive index between the
결론적으로, 본 실시예의 SPPW 공정 기술은, 광중합 반응을 통해 발생하는 미세한 굴절률의 변화에 의한 광도파로(optical waveguide) 효과를 이용하여 빛(L3)의 진행 방향으로 광중합 반응이 정렬되는 비선형 광학 현상을 활용함으로써, 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 투명 기판(110)의 일면에 도포된 광경화성 레진(120)에 제조할 수 있다.In conclusion, the SPPW process technology of this embodiment creates a nonlinear optical phenomenon in which the photopolymerization reaction is aligned in the direction of light L3 using the optical waveguide effect caused by a slight change in refractive index that occurs through the photopolymerization reaction. By utilizing this, a fine pattern of the high
도 1를 참조하면, 본 실시예의 광원(130)은, 광경화성 레진(120)을 경화시키기 위하여 투명 기판(110)의 타면에 빛(L1, L2, L3)을 제공할 수 있다. 일례로, 본 실시예의 광원(130)으로는 투명 기판(110)의 타면 전체에 직진성의 빛(L1, L2, L3)을 일정하게 조사할 수 있는 디지털 디스플레이가 사용될 수 있다. 이를 위하여, 광원(130)에는 디지털 광학부(140)에 조사되는 빛(L1, L2, L3)을 평행광으로 만들어 빛(L1, L2, L3)의 직진성을 높이는 콜리메이션 렌즈(미도시)가 장착될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예의 디지털 광학부(140)는, 광원(130)의 빛(L1)을 다양한 형태의 조사패턴으로 처리한 후 해당 처리된 조사패턴의 빛(L3)을 투명 기판(110)의 타면에 나노 수준 이하의 미세패턴으로 제공할 수 있다. 상기와 같은 디지털 광학부(140)는 광원(130)과 투명 기판(110)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 본 실시예의 디지털 광학부(140)는, 광원(130)의 빛(L1)을 투명 기판(110)의 타면을 향해 미리 설정된 조사패턴으로 조사시킴으로써 빛(L3)의 조사패턴에 대응되는 미세패턴으로 SPPW 공정에 따라 광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the digital
도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 광학부(140)는, 빛(L1, L2, L3)의 조사패턴들에 대응하는 복수개의 처리 모드 중 어느 하나의 모드로 작동하는 디지털 광학 처리기(DLP: digital light process)(142)로 제공될 수 있다. 상기와 같은 디지털 광학 처리기(142)는 투명 기판(110)의 타면에 조사되는 빛(L3)의 조사패턴을 원하는 패턴으로 처리하도록 작동될 수 있다. 참고로, 디지털 광학 처리기(142)는 사각형, 오각형, 원형, 타원형, 다각형, 직선형, 곡선형 등을 조합한 조사패턴으로 투명 기판(110)의 타면에 빛(L3)을 조사할 수 있다.As shown in FIG. 1, the digital
예를 들면, 본 실시예의 디지털 광학 처리기(142)는, 디지털 반사 표시기(DMD: digital mirror device)(144), 제1 렌즈부(146) 및 제2 렌즈부(148)를 포함할 수 있다.For example, the digital optical processor 142 of this embodiment may include a digital mirror device (DMD) 144, a
디지털 반사 표시기(144)는, 제어부(150)에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동될 수 있고, 해당 처리 모드에 대응하는 조사패턴으로 광원(130)의 빛(L1, L2, L3)을 조사하도록 미세 반사경 집합체로 마련될 수 있다. 여기서, 디지털 반사 표시기(144)는, 제1 렌즈부(146)에서 전달되는 광원(130)의 빛(L2)을 투명 기판(110)의 타면으로 반사 처리할 수 있다. The
참고로, 디지털 광학 처리기(142)는 디지털 반사 표시기(144)를 통해 자유 설계한 형태의 패턴으로 빛(L1)을 투명 기판(110)에 조사하여 광경화성 레진(120)를 면단위로 경화하여 적층할 수 있다. 따라서, 기존에서는 빛(L1)을 선택적으로 조사하는 포토마스크가 SPPW 공정에 적용한 구조이지만, 본 실시예에서는 디지털 광학 처리기(142)에 의해 포토마스크가 필요 없기 때문에 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 프린팅하고자 하는 형태를 3D 모델링 작업만으로 자유롭게 제작할 수 있다는 장점이 있다.For reference, the digital optical processor 142 irradiates light L1 in a freely designed pattern through the
제1 렌즈부(146)는, 광원(130)의 빛(L1)을 받아서 디지털 반사 표시기(144)에 전달할 수 있다. 상기와 같은 제1 렌즈부(146)는 디지털 반사 표시기(144)와 광원(130)의 사이에 배치될 수 있다.The
제2 렌즈부(148)는, 디지털 반사 표시기(144)에서 반사 처리된 빛(L2)을 투명 기판(110)의 타면에 전달할 수 있다. 상기와 같은 제2 렌즈부(148)는 디지털 반사 표시기(144)와 투명 기판(110)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(148)는, 디지털 반사 표시기(144)에서 전달되는 빛(L2)을 투명 기판(110)에 집속시켜 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 더 미세화시킬 수 있다.The
한편, 제1 렌즈부(146)와 제2 렌즈부(148)는, 복수개의 렌즈를 조합한 구조로 각각 형성될 수 있다. 다만, 제1 렌즈부(146)와 제2 렌즈부(148)의 렌즈 배치 구조는 디지털 광학 처리기(142)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 조합으로 설계될 수 있다.Meanwhile, the
참고로, 디지털 광학 처리기(142)는, 광원(130)의 빛(L1)을 고정밀도로 집광시킴으로써 광경화성 레진(120)에 조사되는 빛(L3)의 밝기를 크게 향상시킬 수 있고, 뿐만 아니라 광속과 편광 및 파장이라고 하는 빛의 모든 물성 제어가 가능하기 때문에 크기를 줄이거나 용도에 따라 기능을 집적화하여 새로운 부가가치를 창출할 수 있다. 예를 들면, 광원(130)에서 조사되는 빛(L1)의 필요한 밝기가 높을수록 광원(130)의 크기가 커지거나 고성능의 광원(130)이 사용되는 문제가 있지만, 디지털 광학 처리기(142)가 적용되면 나란히 정렬하는 것이 가능하여 미세패턴 제조장치(100)의 사이즈를 동일하게 유지할 수 있고, 그와 동시에 원하는 복수의 위치에 빛(L3)을 각각 집광시킬 수 있다.For reference, the digital optical processor 142 can greatly improve the brightness of the light L3 irradiated to the
도 1을 참조하면, 본 실시예의 제어부(150)는, 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하여 디지털 광학 처리기(142)의 작동을 조절할 수 있다. 제어부(150)는 디지털 광학 처리기(142)의 디지털 반사 표시기(144)에 제어 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제어부(150)의 작동 프로그램을 자유롭게 설계하는 방법만으로 디지털 반사 표시기(144)의 작동을 적절하게 제어할 수 있고, 디지털 반사 표시기(144)의 작동에 따라 광원(130)의 빛(L1)을 다양한 조명패턴으로 처리할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
상기와 같은 제어부(150)가 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택한 후 해당 처리 모드에 의해 디지털 반사 표시기(144)의 작동을 적절하게 조절할 수 있다. 그에 따라서, 디지털 광학 처리기(142)는 제어부(150)에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동시켜 투명 기판(110)으로 조사되는 빛(L3)의 조사패턴을 다양한 패턴으로 결정할 수 있다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 디지털 광학 처리기(142)와 광원(130) 및 제어부(150)를 일체화시킨 광패턴 제어 모듈(200)로 구성할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예의 광패턴 제어 모듈(200)은 미세패턴 제조장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 디지털 광학 처리기(142)와 광원(130)만으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the optical
본 실시예의 제어부(150)는 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드들을 일정 간격에 따라 연속적으로 변경하도록 디지털 광학 처리기(142)의 작동을 제어할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제어부(150)는 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드들을 필요에 따라 일정 시간 간격으로 변경할 수 있고, 그렇게 함으로써 투명 기판(110)의 일부분에 조사되는 빛(L2)의 조사패턴을 일정 시간 간격으로 바꾸면서 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 다양한 조명패턴으로 제조할 수 있다. The
뿐만 아니라, 본 실시예의 디지털 광학 처리기(142)는 고종횡비 구조물(160)을 투명 기판(110)의 일면 전체에 형성하도록 투명 기판(110)의 타면을 따라 이동될 수 있다. 참고로, 투명 기판(110)은 디지털 광학 처리기(142)에서 조사되는 빛(L1, L2, L3)의 조사패턴보다 더 넓은 대면적으로 형성될 수 있고, 광패턴 제어 모듈(200)은 투명 기판(110)의 타면에 투명 기판(110)을 따라 이동 가능하게 배치될 수 있다. In addition, the digital optical processor 142 of this embodiment can be moved along the other side of the
일례로, 본 실시예의 디지털 광학 처리기(142)는, 투명 기판(110)의 제1 위치에서 고종횡비 구조물(160)을 광경화성 레진(120)에 형성하고, 투명 기판(110)의 제1 위치에서 고종횡비 구조물(160)의 형성이 완료되면 투명 기판(110)의 제2 위치로 이동하여 고종횡비 구조물(160)을 광경화성 레진(120)에 다시 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 디지털 광학 처리기(142)와 광원(130) 및 제어부(150)가 하나의 광패턴 제어 모듈(200)로 일체화된 구조이므로, 광패턴 제어 모듈(200)이 이송 스테이지 유닛 또는 로봇 유닛에 의해 투명 기판(110)의 타면을 따라 수평 이동될 수 있다.For example, the digital optical processor 142 of this embodiment forms the high
특히, 본 실시예의 미세패턴 제조장치(100)에서는, 디지털 광학부(140)의 집속 능력, 광원(130)에서 조사하는 빛(L1, L2, L3)의 파장, 디지털 광학부(140)와 광경화성 레진(120) 등의 재료 물성 등을 변경하여 고종횡비 구조물(160)의 해상도를 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 본 실시예의 미세패턴 제조장치(100)에서는, 디지털 광학부(140)의 디지털 광학 처리기(142)가 투명 기판(110)의 집광 위치(P)에 조사되는 빛(L3)의 조사패턴을 변경하여 빛(L3)의 조사면적과 조사량을 변경하는 것도 가능하다.In particular, in the fine
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조장치(100)에 대한 작동 및 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.The operation and effects of the high aspect ratio fine
도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법이 각각 도시된 도면이고, 도 5와 도 6과 도 7은 도 3에 도시된 고종횡비의 미세패턴 제조방법에 따라 제조된 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴을 다양한 배율로 각각 확대시킨 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams showing a method for manufacturing a fine pattern with a high aspect ratio according to an embodiment of the present invention, respectively, and Figures 5, 6, and 7 are diagrams showing the method for manufacturing a fine pattern with a high aspect ratio shown in Figure 3. This is a drawing in which the micropattern of the high
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법은, 광원(130)의 빛(L1)을 디지털 광학부(140)에 조사하는 단계(S1), 디지털 광학부(140)가 광원(130)의 빛(L3)을 미리 설정된 조사패턴에 따라 투명 기판(110)에 조사하는 단계(S2), 투명 기판(110)에 조사되는 빛을 투명 기판(110)의 일면에 도포된 광경화성 레진(120)으로 전달하는 단계(S3), 및 광경화성 레진(120)에 조사되는 빛(L3)의 조사패턴에 대응하는 미세패턴으로 SPPW 공정에 따라 광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시키는 단계(S4)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the method for manufacturing a fine pattern with a high aspect ratio according to this embodiment includes a step (S1) of irradiating light (L1) from the
광원(130)의 빛(L1)을 디지털 광학부(140)에 조사하는 단계(S1)에서는, 광원(130)이 디지털 광학부(140)의 제1 렌즈부(146)에 직진성의 빛(L1)을 조사한다. In the step (S1) of irradiating the light (L1) of the
디지털 광학부(140)가 빛(L3)을 조사패턴에 따라 투명 기판(110)에 조사하는 단계(S2)에서는, 디지털 광학부(140)가 광원(130)의 빛(L1)을 미리 설정된 조사패턴에 따라 처리한 후 해당 조사패턴으로 처리된 빛(L3)을 투명 기판(110)의 타면을 향해 조사한다. 이때, 투명 기판(110)의 타면을 향해 조사되는 빛(L3)은, 디지털 광학부(140)에 의해 원하는 조사패턴으로 설정되되, 디지털 광학부(140)에 의해 나노 크기 이하의 미세패턴으로 형성된다. In step S2, where the digital
빛(L3)을 광경화성 레진(120)으로 전달하는 단계(S3)에서는, 투명 기판(110)의 집광 위치(P)에 빛(L3)이 원하는 조사패턴으로 조사되되, 해당 빛(L3)은 투명 기판(110)을 통과해 투명 기판(110)의 일면에 도포된 광경화성 레진(120)으로 조사된다.In the step (S3) of transmitting the light (L3) to the
광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시키는 단계(S4)에서는, 광경화성 레진(120)에 조사된 빛(L3)의 조사패턴에 대응하는 미세패턴으로 광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시킨다.In the step (S4) of curing the high
상기와 같이 집광 위치(P)들에 조사되는 빛(L3)에 의해서 광경화성 레진(120)이 경화되기 시작하면, 광경화성 레진(120)은 빛(L3)의 조사패턴에 대응하는 부위에 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴이 형성된다. 즉, 광경화성 레진(120)의 집광 위치(P)들에 대응하는 부위에서 SPPW 공정을 통해 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴이 형성되고, 해당 고종횡비 구조물(160)은 빛(L3)의 전달이 지속됨에 따라 점진적으로 길게 성장된다. As described above, when the
특히, 본 실시예의 SPPW 공정 기술에서는 디지털 광학부(140)를 이용하여 고종횡비 구조물(160)을 형성하기 위한 광경화성 레진(120)에 제공되는 빛(L3)의 크기를 매우 작게 집속하는 것이 가능하다. 즉, 빛(L3)이 광경화성 레진(120)에 조사되기 이전에 디지털 광학부(140)를 통과하는 구조이므로, 디지털 광학부(140)에 의해 빛(L1, L2, L3)이 집속되어 광경화성 레진(120)의 경화 부위가 매우 미세하게 형성되고, 광경화성 레진(120)에 조사되는 빛(L3)의 세기도 증가된다. 이를 이용하여, 본 실시예에서는, SPPW 공정 기술에 디지털 광학부(140)를 적용함으로써, 고종횡비 구조물(160)의 미세패턴이 기존의 최소 마이크로 단위보다 더 작은 나노 단위로 간편하게 제작할 수 있고, 나노 단위의 미세패턴을 투명 기판(110)의 일면에 고해상도로 제작할 수 있다.In particular, in the SPPW process technology of this embodiment, it is possible to focus the size of light L3 provided to the
도 4에는 본 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법에 대한 다른 예가 도시되어 있다. 즉, 도 4에서 도 3에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 단계를 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 3에 도시된 고종횡비의 미세패턴 제조방법과 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.Figure 4 shows another example of a method for manufacturing a high aspect ratio fine pattern according to this embodiment. That is, in FIG. 4, reference numbers identical to and similar to those shown in FIG. 3 indicate the same steps, and detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, the description will focus on differences from the high aspect ratio fine pattern manufacturing method shown in FIG. 3.
도 4을 참조하면, 본 발명의 다른 변형예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법이 도 3에 도시된 미세패턴 제조방법과 상이한 점은, 디지털 광학부(140)가 빛(L1, L2, L3)의 조명패턴을 자유롭게 변경하는 점(S5~S6 참조), 및 디지털 광학부(140)와 광원(130) 및 제어부(150)를 이동시킨다는 점(S7~S8 참조)에 차이가 있습니다.Referring to FIG. 4, the difference between the high aspect ratio fine pattern manufacturing method according to another modification of the present invention from the fine pattern manufacturing method shown in FIG. 3 is that the digital
여기서, 디지털 광학부(140)가 빛(L3)을 조사패턴에 따라 투명 기판(110)에 조사하는 단계(S2, S5~S6)에서는, 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드를 제어하여 빛(L3)의 조사패턴을 변경할 수 있다. 그에 따라서, 광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시키는 단계(S4)에서는, 빛(L1, L2, L3)의 조사패턴의 변화에 대응하는 미세패턴에 따라 광경화성 레진(120)에 서로 다른 종류의 고종횡비 구조물(160)을 형성할 수 있다.Here, in steps (S2, S5 to S6) where the digital
상기와 같은 디지털 광학 처리기(142)의 처리 모드를 변경함으로써, 다양한 패턴의 고종횡비 구조물(160)을 투명 기판(110)에 도포된 광경화성 레진(120)에 여러 형태로 제조할 수 있다.By changing the processing mode of the digital optical processor 142 as described above, the high
한편, 투명 기판(110)은 디지털 광학 처리기(142)에서 조사되는 빛(L1, L2, L3)의 조사패턴보다 더 넓은 면적으로 형성될 수 있다.(S7~S8) 즉, 디지털 광학 처리기(142)의 조사면적을 기준으로 하여 투명 기판(110)을 복수개의 분할 영역으로 구분하고, 디지털 광학 처리기(142)가 빛(L3)의 조명패턴을 투명 기판(110)의 분항 영역들에 순차적으로 제공하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the
상기와 같은 디지털 광학 처리기(142)는 투명 기판(110)의 타면을 따라 이동되도록 형성될 수 있다. 따라서, 디지털 광학 처리기(142)가 투명 기판(110)을 따라 이동하면서 투명 기판(110)의 일면 전체에 고종횡비 구조물(160)을 순차적으로 형성할 수 있다.The digital optical processor 142 as described above may be formed to move along the other surface of the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 변형예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법은, 광경화성 레진(120)에 고종횡비 구조물(160)을 경화시키는 단계(S4)가 완료되면, 광원(130)과 디지털 광학부(140)의 작동을 중단한 상태에서 투명 기판(110)의 다른 부위로 이동시킨 후 광원(130)의 빛(L1, L2, L3)을 디지털 광학부(140)에 조사하는 단계(S7, S8)부터 다시 실시할 수 있다.As shown in FIG. 4, in the method of manufacturing a high aspect ratio fine pattern according to another modification of the present invention, when the step (S4) of curing the high
상기와 같이 본 실시예에서는, 디지털 광학 처리기(142)의 조사패턴을 설정 횟수까지 변경하면서 고종횡비 구조물을 다양한 미세패턴으로 원활하게 형성할 수 있고, 그와 동시에 디지털 광학 처리기(142)의 위치를 이동시키면서 대면적의 투명 기판(110)에 도포된 광경화성 레진(120)의 전체에 간편하게 SPPW 공정을 통해 고종횡비 구조물(160)을 간편하게 형성할 수 있다.As described above, in this embodiment, a high aspect ratio structure can be smoothly formed into various fine patterns by changing the irradiation pattern of the digital optical processor 142 up to a set number of times, and at the same time, the position of the digital optical processor 142 can be adjusted. The high
도 5 내지 도 7에는 전술한 본 실시예에 따른 고종횡비의 미세패턴 제조방법에 의해 제조된 고종횡비 구조물(160) 및 그에 의한 고종횡비의 미세패턴이 도시되어 있다.5 to 7 show a high
도 5에는 낮은 배율로 확대한 고종횡비의 미세패턴이 도시되어 있다. 도 5의 투명 기판(110)에는 고종횡비 구조물(160)들이 일정 간격으로 이격되게 배열되어 있음을 확인할 수 있다. Figure 5 shows a high aspect ratio fine pattern enlarged at low magnification. It can be seen that high
도 6에는 도 5보다 2배 높은 배율로 확대한 고종횡비의 미세패턴이 도시되어 있다. 도 5의 투명 기판(110)에는 고종횡비 구조물(160)들이 일정 간격으로 이격되게 배열되되, 일부의 고종횡비 구조물(160)들이 투명 기판(110)에서 분리되어 있음을 확인할 수 있다. 상기와 같은 고종횡비 구조물(160)은 길게 연장된 원뿔 형상으로 제조된 것을 확인할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 원기둥이나 다각뿔 등의 형상으로 제조하는 것도 가능하다.Figure 6 shows a high aspect ratio fine pattern enlarged at twice the magnification of Figure 5. It can be seen that high
도 7에는 도 6보다 더 높은 배율로 확대한 고종횡비의 미세패턴이 도시되어 있다. 도 7에서는 원뿔 형상의 고종횡비 구조물(160)의 형태가 더 명확하게 확인할 수 있으며, 이 고종횡비 구조물(160)들을 투명 기판(110)에서 분리한 후 다른 기판에 부착하여 사용하는 것이 가능할 수 있다.Figure 7 shows a high aspect ratio fine pattern enlarged at a higher magnification than Figure 6. In Figure 7, the shape of the cone-shaped high
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the embodiments of the present invention have been described with specific details such as specific components and limited examples and drawings, but this is only provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above embodiments. This does not mean that various modifications and variations can be made from this description by those skilled in the art. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all claims that are equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims fall within the scope of the present invention.
100: 고종횡비의 미세패턴 제조장치
110: 투명 기판
120: 광경화성 레진
130: 광원
140: 디지털 광학부
142: 디지털 광학 처리기
144: 디지털 반사 표시기
146: 제1 렌즈부
148: 제2 렌즈부
150: 제어부
160: 고종횡비 구조물
200: 광패턴 제어 모듈
L1, L2, L3: 광원의 빛
P: 집광 위치100: High aspect ratio fine pattern manufacturing device
110: transparent substrate
120: Photocurable resin
130: light source
140: digital optical unit
142: Digital optical processor
144: Digital reflective indicator
146: first lens unit
148: second lens unit
150: control unit
160: High aspect ratio structure
200: Optical pattern control module
L1, L2, L3: Light from the light source
P: Concentrating position
Claims (13)
상기 투명 기판의 일면에 도포되는 광경화성 레진;
상기 광경화성 레진을 경화시키기 위한 빛을 발생하는 광원; 및
상기 광원과 상기 투명 기판의 사이에 배치되고, 상기 광원의 빛을 상기 투명 기판의 타면을 향해 미리 설정된 조사패턴으로 조사시킴으로써 상기 조사패턴에 대응되는 미세패턴으로 SPPW(self-propagating polymer waveguide) 공정에 따라 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 디지털 광학부;
를 포함하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
transparent substrate;
Photocurable resin applied to one surface of the transparent substrate;
A light source that generates light to cure the photocurable resin; and
It is disposed between the light source and the transparent substrate, and irradiates light from the light source toward the other side of the transparent substrate in a preset irradiation pattern to form a fine pattern corresponding to the irradiation pattern in the SPPW (self-propagating polymer waveguide) process. a digital optical unit that cures the high aspect ratio structure in the photocurable resin;
A high aspect ratio fine pattern manufacturing device comprising a.
상기 디지털 광학부는,
상기 빛의 조사패턴들에 대응하는 복수개의 처리 모드 중 어느 하나의 모드로 작동하여 상기 투명 기판의 타면에 조사되는 상기 빛의 조사패턴을 원하는 패턴으로 처리하는 디지털 광학 처리기(DLP: digital light process)로 제공되는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 1,
The digital optical unit,
A digital optical processor (DLP) that operates in one of a plurality of processing modes corresponding to the light irradiation patterns to process the light irradiation pattern irradiated on the other surface of the transparent substrate into a desired pattern. A high aspect ratio fine pattern manufacturing device, characterized in that it is provided.
상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하여 상기 디지털 광학 처리기의 작동을 조절하는 제어부;를 더 포함하며,
상기 제어부가 상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드들 중 어느 하나의 모드를 선택하고, 상기 디지털 광학 처리기는 상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동하여 상기 투명 기판으로 조사되는 상기 빛의 조사패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 2,
It further includes a control unit that controls the operation of the digital optical processor by selecting one of the processing modes of the digital optical processor,
The control unit selects one of the processing modes of the digital optical processor, and the digital optical processor operates according to the processing mode selected by the control unit to determine an irradiation pattern of the light irradiated to the transparent substrate. A high aspect ratio fine pattern manufacturing device, characterized in that.
상기 디지털 광학 처리기는,
상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동되고, 상기 처리 모드에 대응하는 조사패턴으로 상기 광원의 빛을 조사하도록 미세 반사경 집합체로 마련된 디지털 반사 표시기(DMD: digital mirror device);
상기 디지털 반사 표시기와 상기 광원의 사이에 배치되고, 상기 광원의 빛을 받아서 상기 디지털 반사 표시기에 전달하는 제1 렌즈부; 및
상기 디지털 반사 표시기와 상기 투명 기판의 사이에 배치되고, 상기 디지털 반사 표시기에서 반사 처리된 빛을 상기 투명 기판의 타면에 전달하는 제2 렌즈부;
를 포함하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 3,
The digital optical processor,
A digital reflection indicator (DMD: digital mirror device) that operates according to a processing mode selected by the control unit and is provided as a collection of fine reflectors to irradiate light from the light source in an irradiation pattern corresponding to the processing mode;
a first lens unit disposed between the digital reflective indicator and the light source, and receiving light from the light source and transmitting it to the digital reflective indicator; and
a second lens unit disposed between the digital reflective indicator and the transparent substrate and transmitting light reflected from the digital reflective indicator to the other surface of the transparent substrate;
A high aspect ratio fine pattern manufacturing device comprising a.
상기 디지털 반사 표시기는,
상기 제어부에 의해 선택된 처리 모드에 따라 작동하여 상기 처리 모드에 대응하는 조사패턴에 따라 상기 제1 렌즈부에서 전달되는 상기 광원의 빛을 상기 투명 기판의 타면으로 반사 처리하는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 4,
The digital reflective indicator is,
High aspect ratio, characterized in that it operates according to the processing mode selected by the control unit and reflects the light of the light source transmitted from the first lens unit to the other surface of the transparent substrate according to the irradiation pattern corresponding to the processing mode. Fine pattern manufacturing device.
상기 제어부는 상기 디지털 반사 표시기의 처리 모드를 일정 간격에 따라 연속적으로 변경하고,
상기 디지털 반사 표시기는 상기 투명 기판의 타면으로 조사되는 상기 빛의 조사 패턴을 일정 간격에 따라 연속적으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to clause 5,
The control unit continuously changes the processing mode of the digital reflective indicator at regular intervals,
The digital reflective indicator is a high aspect ratio fine pattern manufacturing device, characterized in that the irradiation pattern of the light irradiated to the other side of the transparent substrate is continuously changed at regular intervals.
상기 투명 기판은 상기 디지털 광학부에서 조사되는 상기 빛의 조사패턴보다 더 넓은 면적으로 형성되고,
상기 디지털 광학부는 상기 고종횡비 구조물을 상기 투명 기판의 일면 전체에 형성하도록 상기 투명 기판의 타면을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to clause 5,
The transparent substrate is formed with an area larger than the irradiation pattern of the light emitted from the digital optical unit,
The digital optical unit is moved along the other side of the transparent substrate to form the high aspect ratio structure on the entire side of the transparent substrate.
상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부는,
복수개의 렌즈를 조합한 구조로 각각 형성된 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 4,
The first lens unit and the second lens unit,
A high-aspect-ratio fine pattern manufacturing device, each formed with a structure that combines a plurality of lenses.
상기 제2 렌즈부는,
상기 디지털 반사 표시기에서 전달되는 빛을 상기 투명 기판에 집속시켜 상기 고종횡비 구조물의 미세패턴을 더 미세화시키는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 4,
The second lens unit,
A high aspect ratio fine pattern manufacturing device, characterized in that the fine pattern of the high aspect ratio structure is further refined by focusing the light transmitted from the digital reflection indicator onto the transparent substrate.
상기 광원에는, 상기 디지털 광학부에 조사되는 빛이 직진성을 갖도록 콜리메이션 렌즈가 장착된 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조장치.
According to paragraph 1,
A high aspect ratio fine pattern manufacturing device, characterized in that the light source is equipped with a collimation lens so that the light irradiated to the digital optical unit travels straight.
상기 디지털 광학부가 상기 광원의 빛을 미리 설정된 조사패턴에 따라 투명 기판에 조사하는 단계;
상기 투명 기판에 조사되는 빛을 상기 투명 기판의 일면에 도포된 광경화성 레진으로 전달하는 단계; 및
상기 광경화성 레진에 조사되는 빛의 조사패턴에 대응하는 미세패턴으로 SPPW 공정에 따라 상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계;
를 포함하는 고종횡비의 미세패턴 제조방법.
Irradiating light from a light source to a digital optical unit;
irradiating light from the light source to a transparent substrate according to a preset irradiation pattern by the digital optical unit;
transmitting light irradiated to the transparent substrate to a photocurable resin applied to one surface of the transparent substrate; and
Curing a high aspect ratio structure on the photo-curable resin according to the SPPW process with a fine pattern corresponding to the irradiation pattern of light irradiated on the photo-curable resin;
A method of manufacturing a high aspect ratio fine pattern comprising.
상기 디지털 광학부는, 상기 빛의 조사패턴들에 대응하는 복수개의 처리 모드 중 어느 하나의 모드로 작동하여 상기 투명 기판의 타면에 조사되는 상기 빛의 조사패턴을 원하는 패턴으로 처리하는 디지털 광학 처리기(DLP)로 제공되며,
상기 디지털 광학부가 빛을 조사패턴에 따라 투명 기판에 조사하는 단계에서는, 상기 디지털 광학 처리기의 처리 모드를 제어하여 상기 빛의 조사패턴을 일정 간격으로 변경하고,
상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계에서는, 상기 빛의 조사패턴의 변화에 대응하는 미세패턴에 따라 상기 광경화성 레진에 서로 다른 종류의 상기 고종횡비 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조방법.
According to clause 11,
The digital optical unit is a digital optical processor (DLP) that operates in one of a plurality of processing modes corresponding to the light irradiation patterns to process the light irradiation pattern irradiated on the other surface of the transparent substrate into a desired pattern. ) is provided as,
In the step of the digital optical unit irradiating light to the transparent substrate according to the irradiation pattern, the processing mode of the digital optical processor is controlled to change the light irradiation pattern at regular intervals,
In the step of curing the high aspect ratio structure in the photocurable resin, different types of the high aspect ratio structure are formed in the photocurable resin according to a fine pattern corresponding to a change in the light irradiation pattern. Fine pattern manufacturing method.
상기 광경화성 레진에 고종횡비 구조물을 경화시키는 단계가 완료되면, 상기 광원과 상기 디지털 광학부의 작동을 중단한 상태에서 상기 투명 기판의 다른 부위로 이동시키고, 상기 광원의 빛을 상기 디지털 광학부에 조사하는 단계부터 다시 실시하는 것을 특징으로 하는 고종횡비의 미세패턴 제조방법.According to claim 11 or 12,
When the step of curing the high aspect ratio structure in the photocurable resin is completed, the light source and the digital optical unit are moved to another part of the transparent substrate while the operation is stopped, and the light from the light source is irradiated to the digital optical unit. A method of manufacturing a fine pattern with a high aspect ratio, characterized in that it is performed again from the first step.
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