WO2011065621A1 - 진공접착을 위한 미세섬모 구조물, 이의 사용방법 및 제조방법 - Google Patents

진공접착을 위한 미세섬모 구조물, 이의 사용방법 및 제조방법 Download PDF

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WO2011065621A1
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micro
forming
vacuum
cilia
pattern
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PCT/KR2009/007737
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서갑양
정훈의
곽문규
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서울대학교산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
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    • B65G47/911—Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers with air blasts producing partial vacuum
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C11/00—Teasing, napping or otherwise roughening or raising pile of textile fabrics

Definitions

  • the present invention relates to a micro-ciliary structure for vacuum bonding, a method of using the same, and a method of manufacturing the same, and more particularly, not only to have a significantly improved adhesion to a surface to be bonded, but also to easily control desorption. It relates to a micro-ciliary structure for the use and a method of manufacturing the same.
  • Adhesives can generally be divided into wet adhesives and dry adhesives.
  • an adhesive tape coated with an adhesive material is widely used as a typical wet adhesive and has excellent adhesive strength, but once used, it is difficult to reuse, and even though it is separated, an adhesive object such as a substrate, a specific part of the body, and an inner wall of a building is used. There is a problem that the damage or the adhesive material remains on the surface of the adhesive object.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-86340 discloses a chuck in which a plurality of nano-cilia are formed to closely fix a work object such as a substrate
  • Korean Patent Publication No. 10-2008-84215 discloses a cilia.
  • a directional adhesive structure capable of controlling adhesive force using a structure and a method of manufacturing the same.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-32719 also discloses an apparatus for chucking a substrate using nano-cilia.
  • WO 2008/076391 (published June 26, 2008) includes a distal end having a flat surface, a fluorocarbon layer formed on the flat upper end of the distal end, a base, a stem connecting the base and the distal end, and There is disclosed a dry adhesive fiber comprising a layer having a hydrophobicity and a low surface energy on the surface of the stem portion, which can be said to be an example of the above-described technique.
  • a first object of the present invention is to provide a micro-settle structure for vacuum adhesion that can be used repeatedly without leaving damage or foreign matter on the object to be attached as well as having easy adhesion control with significantly improved adhesion.
  • a second object of the present invention is to provide a method of using a micro-ciliary structure for vacuum bonding for easily controlling the detachment of the adhesive structure.
  • the adhesive structure using the micro-cili for the vacuum adhesion of the present invention is formed on the substrate, the micro-cili formed on the substrate, and the top of the micro-cili
  • the present invention provides a micro-cilia structure for vacuum adhesion, which includes a vacuum adhesive portion protruding from the micro-cilia and having a groove formed inside the protrusion for vacuum adhesion with a protrusion contacting an object to be bonded.
  • the substrate It provides a method of using a micro-ciliary structure for vacuum bonding to control the detachment of the micro-ciliar structure to the adhesion object by bending.
  • the lower structure the pattern for forming at least one groove formed on the lower structure And forming a mold on the lower structure with the groove forming pattern therebetween and comprising a plurality of micro-ciliform-forming patterns having a protrusion forming recess thereunder, wherein the polymer is coated on the mold. It provides a method of producing a micro-ciliary structure for vacuum adhesion comprising the step of, curing the polymer, and separating the cured polymer from the mold.
  • the present invention since it has a spatula-shaped vacuum adhesive portion, not only van der Waals force but also capillary force and vacuum pressure can be used for adhesion, and the adhesion force of the fine cilia to the object can be remarkably improved. And by bending the substrate on which the fine cilia are formed, or by adjusting the contact angle of the micro cilia to the adhesive object, detachment or attachment can be easily controlled without a separate equipment or process according to the user's intention. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, relatively complicated structures such as protrusions and grooves can be formed easily, thereby providing the above structure in an economical manner.
  • such an adhesive structure provides sufficient adhesion in a gas such as air or in a liquid, and its application range is very wide.
  • a gas such as air or in a liquid
  • its application range is very wide.
  • it can apply to the adhesion between various solid interfaces, a medical patch, various hangers, a board
  • the detachment can be easily controlled without damaging the product to be bonded or leaving particles or the like, it can be applied to a process requiring a high level of reliability such as a semiconductor process.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to the present invention.
  • FIG. 2 and 3 is a schematic diagram showing an embodiment of a method for attaching and detaching the microciliary structure according to the present invention.
  • Figure 4 is a flow chart for explaining an embodiment of a method for producing a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to the present invention.
  • 5 to 8 are cross-sectional views for explaining an embodiment of a method for manufacturing a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to FIG.
  • Figure 9 is a flow chart for explaining an embodiment of a mold manufacturing method for the production of micro-ciliary structures according to the present invention.
  • 10 to 19 are cross-sectional views for describing a mold fabrication method according to FIG. 9.
  • FIG. 20 is a flow chart for explaining another embodiment of a mold manufacturing method for producing a micro-ciliary structure according to the present invention.
  • 21 to 26 are cross-sectional views for describing a mold fabrication method according to FIG. 20.
  • Figure 27 is a flow chart for explaining another embodiment of a mold manufacturing method for producing a micro-ciliary structure according to the present invention.
  • 28 and 29 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a mold according to FIG. 27.
  • 30 and 31 are scanning electron micrographs of the micro-ciliary structures for vacuum bonding according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a scanning electron micrograph showing that wrinkles are formed in order to easily control the detachment and detachment of the microciliary structure according to an embodiment of the present invention.
  • SOI substrate 11 first silicon layer
  • insulation layer 15 substructure
  • protrusion forming recess 40 silicon oxide layer
  • Bead 64 pattern for groove formation
  • microciliary structure a method of use thereof, and a manufacturing method according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
  • the present invention provides a microciliary structure for vacuum bonding.
  • 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to the present invention.
  • the microciliary structure has a substrate 2, a microciliar 4 and a vacuum adhesive portion 5.
  • the microciliary structure comprises a substrate 2.
  • the substrate 2 is preferably formed of a polymer resin, and specifically, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or a resin in which these are mixed may be used.
  • the photocurable resin may be polydimethylsiloxane (PolyDiMethylSiloxane: PDMS), polyurethane acrylate (PolyUrethaneAcrylate: PUA), polyurethane acrylate elastomer (PUA-elastomer), polyethylene glycol (PolyEthyleneGlycol: PEG), polyethylene glycol Dimethyl acrylate (PEG-DA), butadiene, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyester acrylate (Polyesteracrylate), perfluorinated polyether dimethacrylate ( PFPE-DMA) or Norland Optical Adhesive (NOA) from Norland Products, Inc. may be used.
  • the thermosetting resin include epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, fluorine resins, and the like, and are not limited thereto. Various resins may be selected and used depending on the intended use.
  • microciliary structure 70 includes a microciliar (4).
  • the micro fine fibers 4 are formed on the substrate 2, and generally may be formed using the photocurable, ultraviolet curable, thermosetting polymer, or a mixture thereof.
  • the fine cilia 4 may be formed in a direction perpendicular to the substrate 2 as shown in FIG. 1, or may be formed in an obliquely inclined shape instead of vertically. In the case of being formed in an inclined shape rather than vertically, detachment can be more easily controlled by adjusting the contact angle of the micro-cilia 4 to the adhesive object.
  • the fine cilia 4 may be manufactured in various forms such as a cylinder, an elliptic cylinder, and a polygonal cylinder by adjusting a shape of a mold to be described later.
  • the microcilia 4 has a circular cross section
  • its diameter and size can be adjusted according to the use of the adhesive structure 70, but the diameter is about 100 nm to 1,000 ⁇ m and about 500 nm to 5,000 ⁇ m. It is preferably formed at the height of. At this time, when the diameter of the micro-cilia 4 is formed to be less than 100 nm or formed to exceed 1,000 ⁇ m, the adhesion force of the adhesive structure 60 may decrease. In addition, when the height of the individual micro-cilia 4 is less than 500nm, it is difficult to follow the roughness of the object to be contacted, and when the height is formed to exceed 5,000 ⁇ m may cause a pairing phenomenon in which the pillar collapses. .
  • the micro-ciliary structure 70 includes a spatula-shaped vacuum adhesive part 5 formed on the micro-cili 4.
  • the vacuum adhesive portion 5 has a protrusion 6 protruding from the fine cilia 4. Since the protrusion 6 protrudes from the fine cilia 4, it may provide a wider contact area with the contact object. Therefore, it is possible to provide improved adhesion between the microciliary structure 70 and the adhesive object by the van der Waals forces.
  • the vacuum bonding part 5 has a groove 8 formed in the protrusion 6.
  • the groove 8 serves to significantly improve the adhesion between the micro-ciliary structure 70 and the object to be bonded by capillary force and vacuum compression.
  • the micro fine structure 70 when the micro fine structure 70 is brought into contact with the adhesive object, if the minute force applied during the contacting process or the force intentionally applied after the contact is removed after the contact, a part of the air in the groove 8 is removed. In the out state (low pressure state), the projection 6 is in close contact with the object to be bonded. Thereafter, the flow of the outside air to be introduced into the portion of the groove 8 which is in a relatively low pressure state is blocked by the protrusion 6 in close contact with the object to be bonded, thereby providing a strong adhesive force (a relatively low pressure in the present invention.
  • the adhesion due to the pressure inside the groove in the state is abbreviated as vacuum bonding or vacuum pressing).
  • the diameter of the vacuum adhesive portion 5 is about 1.1 to 2 times the diameter of the micro fine hair 4 when the cross section of the micro fine thread 4 or the vacuum adhesive part is circular. It is preferable.
  • the diameter of the fine cilia 4 may be about 100 nm to 1,000 ⁇ m, and the height may be about 500 nm to 5,000 ⁇ m.
  • the diameter of the vacuum bonding portion 5 is preferably about 200 nm to 1,500 ⁇ m, and the height is about 10 nm to 10 ⁇ m.
  • the vacuum adhesive portion 5 may be formed using the photocurable, ultraviolet curable, thermosetting polymer or a mixture thereof.
  • the substrate (2), the fine cilia (4), the vacuum adhesive portion (5) is filled with a polymer material in the mold and then cured to separate as described later, generally formed integrally of the same material.
  • the fine cilia 4, and the vacuum adhesive part 5 it may be formed to have separate physical properties as separate materials for each part.
  • an adhesive force increasing layer may be further formed on the surface of the vacuum adhesive portion 5 (the surface of the protrusion 6 or the groove 8) to improve the adhesive strength of the vacuum adhesive portion 5.
  • the adhesion increasing layer may be implemented by, for example, chemically treating the surface of the adhesive portion, and may include metal, polyvinylpyrrodione, polyvinyl acetate, and oxidized dextran. It can be formed by coating a polymer such as.
  • the adhesive force may be increased by forming a self assembly monolayer on the surface of the vacuum bonding part 5.
  • the vacuum adhesive portion 5 should be relatively soft, its rigidity is lower than that of the fine cilia 4, and the adhesive property of the vacuum adhesive portion is better than that of the fine cilia.
  • the present invention also provides a method of using a microciliar structure that can easily attach or detach the microciliar structure to an adhesive object.
  • FIG. 2 and 3 is a schematic diagram showing an embodiment of a method for attaching and detaching the microciliary structure according to the present invention.
  • this method of use can be used for structures in which adhesion by van der Waals force, capillary force, or vacuum pressure is made, but most suitably, it can be applied to the use of the micro-ciliary structure having the spatula-shaped vacuum adhesive portion described above.
  • the substrate 2 is formed on the fine clumps 4 formed in a vertical or inclined direction formed on the substrate 2, and formed on top of the fine clumps 4.
  • Protruding from the cilia (4) can be applied to the micro-cilia structure having a projection (6) for contact with the object to be bonded and a vacuum adhesive portion (5) having a groove (8) formed inside the projection for vacuum bonding.
  • the present invention provides a method of controlling the detachment of the microciliary structure 70 to the adhesion object 9 by bending the substrate 2. Specifically, when the vacuum adhesive portion 5 is brought into contact with the adhesive object 9, the air inside the groove 8 escapes to the outside by some pressing force at the time of contact, and the inside of the groove 8 is exposed to the atmosphere. Compared to the low pressure state. Therefore, the air tries to enter the groove 8, but since the protrusion 6 is attached to the surface of the bonding object 9, the inflow of air is blocked, and due to the pressure difference inside and outside the groove 8. Solid adhesion by the so-called vacuum is provided.
  • the substrate 2 when the substrate 2 is bent to release uniform contact with the surface of the object to be bonded 9 of the protrusion 6, a gap in which air can flow between the protrusion 6 and the surface of the object to be bonded 9 is released. This is formed and the attachment state by the vacuum pressure is released.
  • the substrate 2 uses a polymer material having flexibility among the above-mentioned materials.
  • Figure 4 is a flow chart for explaining an embodiment of a method for producing a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to the present invention.
  • a mold 60 is manufactured (step S 10). Subsequently, a polymer is applied to the mold (step S 20), and then the polymer is cured (step S 30), and then the mold is separated to prepare the micro-cilia structure (step S 40).
  • 5 to 8 are cross-sectional views for explaining an embodiment of a method for manufacturing a micro-ciliary structure for vacuum bonding according to FIG.
  • a mold 60 is manufactured (step S10).
  • the mold 60 has a lower structure 15 and at least one groove forming pattern 20 formed on the lower structure 15. And it has a plurality of micro-seam-forming pattern 30, which is formed on the lower structure 15 with the groove-forming pattern 20 therebetween, and has a projection forming recess 32 in the lower portion. .
  • the substructure 15 includes a first silicon layer 11 and an insulating layer 13 stacked from the bottom.
  • the lower structure 15 etches the second silicon layer of a silicon on insulator (SOI) substrate including a first silicon layer 11, an insulating layer 13, and a second silicon layer sequentially stacked from the bottom.
  • SOI silicon on insulator
  • the groove 8 is formed inside the protrusion 6 by at least one groove forming pattern 20 formed on the lower structure 15.
  • the fine cilia 4 are formed by the polymer resin filled between the plurality of fine cilia forming patterns 30, and the protrusions 6 are formed by the polymer resin filled in the protrusion forming recess 32. do.
  • a spatula-shaped vacuum adhesive part 50 is formed by the protrusion 6 and the groove 8 as a whole.
  • the size or shape of the groove 8 or the protrusion 6 may be adjusted by adjusting the size or shape of the groove forming pattern 20 or the protrusion forming recess 32.
  • the height or thickness of the micro cilia 4 may be adjusted by adjusting the height of the micro cilia forming pattern 30 or an interval therebetween.
  • the micro-ciliary forming pattern 30 is formed vertically or inclined with respect to the substructure 15, the micro-cilia 4 may also be formed perpendicularly or inclined to the substrate 2.
  • a polymer is coated on the mold 60.
  • the above-mentioned ultraviolet curable resin, thermosetting resin, photocurable resin, or a mixture thereof may be used as the polymer.
  • One type of polymer may be applied to the mold 60, but different polymers may be applied to each part. Specifically, the type of the polymer that is poured to the portion where the vacuum adhesive part 5 is formed may be different from the type of the polymer that is poured on the portion where the micro-cilia 4 is formed.
  • the applied polymer resin is cured.
  • the curing method may be different from heat, ultraviolet light, and the like (light), and the curing time may be controlled according to conventional methods to control the degree of firmness.
  • the cured polymer is separated from the mold to obtain the microciliary structure 72.
  • the mold 60 may be manufactured by various methods.
  • One embodiment of the manufacturing method is as follows.
  • Figure 9 is a flow chart for explaining an embodiment of a mold manufacturing method for the production of micro-ciliary structures according to the present invention.
  • a plurality of silicon oxide patterns are formed on an SOI substrate (step S110), and then a photoresist pattern is formed on the SOI substrate between the plurality of silicon oxide patterns (step S120).
  • the second silicon layer of the SOI substrate is etched by using the silicon oxide pattern and the photoresist pattern as a mask to form a plurality of micro-seam formation patterns (step S130).
  • the photoresist pattern is removed (step S140), and the micro-ciliary formation pattern is etched using the silicon oxide pattern as a mask to form protrusions on one or more groove-forming patterns and the plurality of micro-ciliformation patterns.
  • a recess is formed (step S150).
  • the silicon oxide pattern is removed to manufacture a mold (step S160).
  • 10 to 18 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a mold according to FIG. 9.
  • the silicon oxide layer 40 and the first photoresist layer on the SOI substrate 10 in which the first silicon layer 11, the insulating layer 13, and the second silicon layer 17 are sequentially stacked. 50 are formed sequentially.
  • the first photoresist pattern 51 is formed by using a general photolithography process performed by a process such as exposure and development, and the silicon oxide layer is formed as a mask.
  • 40 is etched to form a plurality of silicon oxide patterns 42 on the SOI substrate 10 (step S110).
  • the first photoresist pattern 51 is removed (FIG. 13), and a second photoresist layer 53 is formed as shown in FIG. 14.
  • the second photoresist layer may be applied to a space between the plurality of silicon oxide patterns 42, and may also be formed on the plurality of silicon oxide patterns 42.
  • a second photoresist pattern is formed between the plurality of silicon oxide patterns 42 by performing a secondary photolithography process using an appropriate mask (or reticle) (step S120).
  • the second silicon layer 17 of the SOI substrate 10 is etched using the silicon oxide pattern 42 and the second photoresist pattern 54 as a mask.
  • the etching of the second silicon layer may be performed by various methods.
  • the insulating layer 13 may be etched by the deep reactive ion etching (DEEP RIE) method.
  • DEEP RIE deep reactive ion etching
  • the second silicon layer is etched until the insulating layer is exposed.
  • step S140 the second photoresist pattern 54 is removed.
  • the groove forming pattern 20 and the lower portion of the silicon pattern 19 are etched to form the micro-ciliform forming pattern 30 having the protrusion forming recess 32 in the lower portion (step). S150).
  • etching for forming the groove forming pattern 20 and the protrusion forming recess 32 may be performed by various methods, for example, it may be performed by a deep ion etching (Deep RIE) method. have.
  • Deep RIE deep ion etching
  • the etching proceeds smoothly so that the lower structure 15 The groove formation pattern 20 is formed on it.
  • the silicon pattern 19 having the silicon oxide pattern 42 formed thereon since the silicon oxide pattern 42 serves as a mask, the etching of the insulating layer 13 to the etch stop layer is continued. Only a lower portion of the silicon pattern 19 is etched to form a recessed recess. If the recess is filled with a polymer resin in the process described below, the protrusions 6 for vacuum bonding may be formed.
  • the silicon oxide pattern 42 is removed to form the mold 60 (step S160).
  • the polymer 60 is applied to the mold 60 to form the micro-ciliary structure 70, the protrusions 6 are formed according to the size and shape of the protrusion-forming recess 32, and the groove-forming pattern 20 is formed.
  • the groove 8 is formed.
  • the height or thickness of the micro fine hairs 4 is determined according to the height or spacing of the micro fine hair formation pattern 30.
  • FIG. 20 is a flow chart for explaining another embodiment of a mold manufacturing method for producing a micro-ciliary structure according to the present invention.
  • a photoresist pattern is formed on an SOI substrate (step S210). Subsequently, an etching process is performed using the photoresist pattern as a mask to form a plurality of micro-cilia forming patterns having a protrusion for forming a protrusion at the bottom (step S220). Next, the photoresist pattern is removed (step S230), and a groove forming pattern is formed between the plurality of fine cilia forming patterns using a metal (step S240) to prepare a mold. After that, the step of removing the metal layer formed on the micro-seam formation pattern may be further performed (step S250).
  • 21 to 26 are cross-sectional views for describing a mold fabrication method according to FIG. 20.
  • a photoresist layer 56 is formed on the SOI substrate 10 in which the first silicon layer 11, the insulating layer 13, and the second silicon layer 17 are sequentially stacked.
  • the photoresist pattern 57 is formed through a process such as general exposure, development, and ashing (step S210).
  • the second silicon layer 17 is etched using the photoresist pattern 57 as a mask and the insulating layer 13 of the SOI substrate as an etch stop layer. Referring to FIG. 23, the second silicon layer 17 is etched to expose the insulating layer, and protrude on the lower structure 15 including the first silicon layer 11 and the insulating layer 13.
  • the forming recess 32 is formed (step S220).
  • step S230 the photoresist pattern 57 is removed.
  • a groove forming pattern is formed (step S240).
  • metal is deposited on the plurality of micro-ciliform-forming patterns 30 and the lower structure 15.
  • the metal layer 52 is formed on the micro-ciliform-forming pattern 30, and the groove-forming metal pattern 61 is formed between the plurality of micro-ciliform-forming patterns 30.
  • the groove forming metal pattern 61 formed between the plurality of fine cilia forming patterns 30 serves as a frame for forming the groove 8.
  • chromium (Cr) or titanium (Ti) may be used as the metal, and as a deposition method, a known physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) method may be used. It is available.
  • the mold 60 may be manufactured.
  • the metal deposited on the plurality of fine cilia forming patterns is removed. Can be further performed.
  • the present invention provides another method for manufacturing the mold 60 in the manufacturing method of the micro-ciliary structure.
  • Figure 27 is a flow chart for explaining another embodiment of a mold manufacturing method for producing a micro-ciliary structure according to the present invention.
  • fabrication of the mold may include forming a photoresist pattern on an SOI substrate (step S310), and then etching the photoresist pattern as a mask to form a plurality of micro-seams having recesses for forming protrusions thereunder.
  • a formation pattern is formed (step S320).
  • the photoresist pattern is removed (step S330), and a groove forming pattern is formed using beads to prepare a mold (step S340). Thereafter, a process of heat treating the beads may be additionally performed (step S350).
  • Step S310 forming a photoresist pattern on the SOI substrate (step S310), and etching the photoresist pattern as a mask to form a plurality of micro-ciliform formation patterns having a recess for forming protrusions below (step S320) and removing the photoresist pattern (step S330) may be performed by substantially the same method as described with reference to FIGS. 21 to 24.
  • a bead 63 having a small size is formed on the lower structure 15 between the plurality of fine cilia forming patterns 30 to form a groove forming pattern to form a mold.
  • the beads may be beads of a polymer material, and may be in the form of beads, and may also have various three-dimensional shapes. By adjusting the size or shape of the bead 63, or the heat treatment conditions described later, it is possible to form the vacuum adhesive portion 5 having the groove 8 of various forms.
  • the method may further include heat treating the beads after placing the beads on the lower structures between the plurality of micro-ciliform formation patterns (step S350). Through such heat treatment, the beads can be firmly attached to the lower structure, and the shape can be changed by heat treatment.
  • silicon oxide was coated on the SOI wafer by spin coating, and heated to form a silicon oxide layer.
  • a photoresist (AZ 1512, AZ electronic materials, Luxembourg) was applied on the silicon oxide layer using a spin coating system at a speed of about 3,000 rpm to form a photoresist thin film.
  • a mask engraved with a nanoscale circular pattern was placed on top of the photoresist layer and irradiated with ultraviolet light at 17 mW / cm 2 for 5 seconds.
  • the partially exposed photoresist thin film was then removed using a developer (AZ300K, AZ electronic materials, Luxembourg) to form a first photoresist pattern.
  • fluorine-based gas (CF4 / CHF3) is injected into the chamber at 36 sccm and oxygen gas (O2) is injected at 4 sccm.
  • the gas is brought into a plasma state, and the gas in the plasma state is transferred to the SOI wafer using the upper and lower electrodes.
  • the silicon oxide layer underneath the photoresist thin film removed through the developer was removed by impingement for 29 minutes.
  • the coil power is 230 W
  • the DC power is 560 V
  • the process pressure is 40 mTorr.
  • oxygen gas (O2) is injected into the chamber at 100 sccm, the oxygen gas is brought into a plasma state, and the gas in the plasma state is collided with the SOI wafer for 5 minutes by using an upper / lower electrode to remove the photoresist pattern.
  • a silicon oxide pattern made of the remaining silicon oxide film was formed.
  • the coil power is 350 W and the process pressure is 60 Pa.
  • a photoresist was applied on the SOI substrate on which the silicon oxide pattern was formed to form a photoresist thin film.
  • a photoresist pattern was then formed using a mask engraved with a pattern such that the deposited photoresist thin film remained only between the silicon oxide patterns.
  • ultraviolet rays were irradiated at 17 mW / cm 2 for 5 seconds, and the partially exposed photoresist thin film was removed using a developer (AZ300K, AZ electronic materials, Luxembourg) to form a photoresist pattern.
  • the upper silicon layer (second silicon layer) of the SOI wafer using the silicon oxide pattern and the photoresist pattern as a mask is subjected to a depth reactive ion etching process (primary) to repeat the protective film deposition process and the etching process. Etched to expose the top.
  • the protective film deposition process was performed by injecting octafluorocyclobutane gas (C4F8) at 110 sccm for 5 seconds
  • the etching process was performed by using sulfur hexafluoride gas (SF6) at 36 sccm and oxygen gas (O2) at 4 sccm. By injection for 10 seconds.
  • the depth reactive ion etching process was performed for 25 minutes.
  • oxygen gas (O2) is injected into the chamber at 100 sccm, the oxygen gas is brought into a plasma state, and the gas in the plasma state is collided with the SOI wafer for 5 minutes by using an upper / lower electrode to form the photoresist pattern. Removed.
  • step S150 Formation of the protrusion forming recess
  • the second silicon layer was etched using the depth reactive ion etching process to form a groove forming pattern and a protrusion forming recess.
  • the depth reactive ion time was performed for 14 minutes under the same test conditions as in the previous step.
  • the silicon oxide pattern was removed through an etching process to complete the mold.
  • 30 and 31 are scanning electron micrographs showing that the adhesive structure according to an embodiment of the present invention was taken using a scanning electron microscope (model name XL30FEG, Philips, The Netherlands).
  • the micro-ciliary structure according to the present invention not only has a larger contact area than general micro-cili, but also has a recessed groove structure at the same time.
  • the microciliar structure can be easily attached and detached.
  • FIG. 32 is a scanning electron micrograph showing that wrinkles are formed in order to easily control the detachment and detachment of the microciliary structure according to an embodiment of the present invention. Specifically, when an external force is applied to both ends of the substrate on which the micro-ciliary structure is formed, the substrate is bent, and thus, the adhesion of the substrate to the substrate, the wall, and the like becomes difficult to maintain the vacuum adhesion.

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Abstract

현저히 향상된 접착력을 가지고 탈부착을 용이하게 제어할 수 있는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물, 이의 사용방법 및 제조방법이 개시되어 있다. 이를 위하여 기판, 상기 기판 상에 형성된 미세섬모, 그리고 상기 미세섬모의 상단에 형성되고, 상기 미세섬모에서 돌출되어 접착 대상물 접촉하는 돌기와 진공접착을 위하여 상기 돌기 내부에 형성된 홈을 가지는 진공접착부를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물과 그 사용방법 및 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 반데르발스 힘뿐만 아니라, 모세관력이나 진공압을 접착에 이용할 수 있어 미세섬모의 대상물에의 접착력을 현저히 개선할 수 있다. 그리고 미세섬모가 형성된 기판을 구부리거나, 또는 미세섬모의 접착대상에의 접촉각도를 조절하여 탈리나 부착을 사용자의 의도대로 별도의 장비나 공정 없이 간단히 제어할 수 있다.

Description

진공접착을 위한 미세섬모 구조물, 이의 사용방법 및 제조방법
본 발명은 진공접착을 위한 미세섬모 구조물과 이의 사용방법 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 획기적으로 개선된 접착대상 표면에 대한 접착력을 가질 뿐만 아니라, 탈착을 용이하게 제어할 수 있는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물과 이의 사용방법 및 제조방법에 관한 것이다.
접착제는 일반적으로 습식 형태의 접착제와 건식 형태의 접착제로 구분할 수 있다. 예를 들면, 필름에 접착물질을 도포한 접착 테이프는 대표적인 습식 접착제로서 널리 사용되고 있고 접착력도 우수하지만, 한번 사용하면 재사용이 어렵고 분리시킨다고 하여도 기판, 신체의 특정부위, 건물의 내벽 등의 접착 대상물이 손상되거나, 접착 대상물의 표면에 접착물질이 남게 되는 문제점이 있다.
최근에는 자연에서 관찰되는 구조물의 형태에 착안한 여러 건식 형태의 접착제를 개발하여 이러한 문제점을 해결하기 위한 시도가 활발히 이루어지고 있다. 예를들면, 강한 접착력을 가지고 있을 뿐만 아니라 접착력을 용이하게 제어할 수 있는 도마뱀붙이(gecko)의 발바닥 등에서 발견되는 마이크로 또는 나노 크기 수준의 미세 섬모 구조에서 아이디어를 얻은 각종 접착구조물이 개발되어 있다.
구체적으로 대한민국 공개특허공보 제10-2008-86340호에는 기판 등의 작업 대상물을 긴밀하게 고정하기 위하여 복수의 나노섬모가 형성된 척이 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2008-84215호에는 섬모구조를 이용한 접착력의 제어가 가능한 방향성 접착구조물 및 그 제조방법에 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2009-32719호에도 나노섬모를 이용하여 기판을 척킹하는 장치가 개시되어 있다.
한편, 미세 섬모 구조물의 접착 대상물에 대한 접착력을 증대시키기 위해서는 반데르발스힘(van der Waals force)이 커지도록 미세섬모의 말단부와 접착 대상물의 접촉면적을 넓히는 것이 필요하다. 이를 위하여 미세섬모의 말단부를 평편하게 하거나, 돌출되게 하는 등의 방법이 알려져 있다.
국제공개특허공보 WO 2008/076391호(2008년6월26일 공개)에는 평편한 표면을 갖는 말단부, 상기 말단부의 평편한 상부에 형성된 탄화불소층, 베이스, 상기 베이스와 말단부를 연결하는 줄기부 그리고 줄기부의 표면에 소수성 및 낮은 표면에너지를 갖는 층을 포함하는 건식 접착 섬유가 개시되어 있는데, 이는 상술한 기술의 일례라고 할 수 있다.
그러나 접착 대상물과의 접촉면적을 넓게 하는 것만으로는 접착력을 향상시키는데 한계가 있다. 또한, 용이하게 탈부착을 조절하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 현저히 향상된 접착력을 가지고 탈부착을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 접착 대상물에 손상이나 이물질을 남기지 않으면서 반복적으로 사용 가능한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 상기 접착 구조물의 탈부착을 용이하게 제어하기 위한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 사용방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 상기 진공접착을 위한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공접착을 위한 미세섬모를 이용한 접착구조물의 일실시예로서 기판, 상기 기판 상에 형성된 미세섬모, 그리고 상기 미세섬모의 상단에 형성되고, 상기 미세섬모에서 돌출되어 접착 대상물 접촉하는 돌기와 진공접착을 위하여 상기 돌기 내부에 형성된 홈을 가지는 진공접착부를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물을 제공한다.
상술한 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공접착을 위한 미세섬모를 이용한 접착구조물의 사용방법의 일실시예로서 상기 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 사용방법에 있어서, 상기 기판을 구부려서 상기 미세섬모 구조물의 상기 접착 대상물에 대한 탈부착을 제어하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 사용방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 제 3 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공접착을 위한 미세섬모를 이용한 접착구조물의 제조방법의 일실시예로서 하부 구조물, 상기 하부구조물 상에 형성되는 하나 이상의 홈 형성용 패턴, 및 상기 홈 형성용 패턴을 사이에 두고 상기 하부 구조물 상에 형성되며 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 포함하는 몰드를 제작하는 단계, 상기 몰드 상에 고분자를 도포하는 단계, 상기 고분자를 경화시키는 단계, 및 상기 경화된 고분자를 상기 몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 주걱형상의 진공 접착부를 가지기 때문에 반데르발스 힘뿐만 아니라, 모세관력이나 진공압을 접착에 이용할 수 있어 미세섬모의 대상물에의 접착력을 현저히 개선할 수 있다. 그리고 미세섬모가 형성된 기판을 구부리거나, 또는 미세섬모의 접착대상에의 접촉각도를 조절하여 탈리나 부착을 사용자의 의도대로 별도의 장비나 공정 없이 간단히 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의하면, 돌기와 홈 등의 비교적 복잡한 구조를 간단히 형성할 수 있어 경제적인 방법으로 상기 구조를 제공하게 된다.
한편, 이와 같은 접착 구조물은 대기와 같은 기체 속에서나, 액체 속에서도 충분한 접착력을 제공하며, 그 적용범위가 매우 광범위하다. 예를 들어, 각종 고체 계면간의 접착, 의료용 패치, 각종 행어(hanger), 기판 운반용 패치나 척, 로봇 등에 적용이 가능하다.
나아가, 접착되는 제품에 손상을 가하거나 파티클 등을 잔존시키지 않고 탈부착을 용이하게 제어할 수 있으므로, 반도체 공정 등 높은 수준의 신뢰성이 요구되는 공정에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 탈부착 방법의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 의한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 내지 도 8은 상기 도 4에 따른 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10 내지 도 19는 상기 도 9에 따른 몰드 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 20은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 21 내지 도 26은 상기 도 20에 따른 몰드 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 27은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 28 및 도 29는 상기 도 27에 따른 몰드 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공접착을 위한 미세섬모 구조물에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세섬모 구조물의 탈부착을 용이하게 제어하기 위하여 주름을 형성한 것을 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 기판 4 : 미세섬모
5 : 진공접착부 6 : 돌기
8 : 홈 9 : 접착 대상물
10 : SOI 기판 11 : 제1실리콘층
13: 절연층 15 : 하부구조물
17 : 제2 실리콘층 19 : 실리콘 패턴
20 : 홈 형성용 패턴 30 : 미세섬모 형성용 패턴
32 : 돌기 형성용 리세스 40 : 산화실리콘층
42 : 산화실리콘 패턴 50 : 제1 포토레지스트층
51 : 제1 포토레지스트 패턴 53 : 제2 포토레지스트층
54 : 제2 포토레지스트 패턴 56 : 포토레지스트 층
57 : 포토레지스트 패턴 60 : 몰드
61 : 홈 형성용 금속 패턴 62 : 금속층
63 : 비드 64 : 홈 형성용 패턴
66 : 고분자 수지 70, 72 : 미세섬모 구조물
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 미세섬모 구조물, 그 사용방법 및 제조방법을 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명은 진공접착을 위한 미세섬모 구조물을 제공한다. 도 1은 본 발명에 의한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 미세섬모 구조물은 기판(2), 미세섬모(4) 그리고 진공접착부(5)를 가진다.
우선, 상기 미세섬모 구조물은 기판(2)을 포함한다. 상기 기판(2)은 고분자 수지로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지, 또는 이들이 혼합된 수지를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 광경화성 수지로는 폴리디메틸실록산(PolyDiMethylSiloxane : PDMS), 폴리우레탄 아크릴레이트(PolyUrethaneAcrylate : PUA), 폴리우레탄 아크릴레이트 엘라스토머(PUA-elastomer), 폴리에틸렌 글리콜(PolyEthyleneGlycol : PEG), 폴리에틸렌 글리콜 디아클릴레이트(PEG-DA), 부타디엔(butadiene), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate : PMMA), 폴리스티렌(PolyStyrene : PS), 폴리에스테르 아크릴레이트(Polyesteracrylate), 과불소화폴리에테르 디메타크릴레이트(PFPE-DMA) 또는 놀랜드 프로덕츠 사(Norland Products, Inc)의 NOA(Norland Optical Adhesive) 등을 사용할 수 있다. 상기 열경화성 수지로는 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지, 불소수지 등을 들 수 있으며, 이에 한정되지 않고 사용용도 등에 따라 다양한 수지를 선택하여 사용할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 미세섬모 구조물(70)은 미세섬모(4)를 포함한다.
상기 미세섬모(4)는 상기 기판(2) 상에 형성되며, 일반적으로 상기 광경화성, 자외선 경화성, 열경화성 고분자 또는 이들을 혼합한 것을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 미세섬모(4)가 상기 기판(2)에 대하여 도 1에 도시된 바와 같이 수직인 방향으로 형성될 수도 있고, 수직이 아니라 비스듬하게 경사진 형태로 형성될 수도 있다. 수직이 아니라 경사진 형태로 형성된 경우 상기 미세섬모(4)의 접착 대상물에 대한 접촉 각도를 조절하여 탈부착을 보다 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 미세섬모(4)는 후술하는 몰드의 형상을 조절하여 원기둥, 타원기둥, 다각기둥 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.
상기 미세섬모(4)가 그 단면이 원형으로 형성되는 경우, 그 직경과 크기는 접착 구조물(70)의 사용 용도에 따라 조절될 수 있지만, 약 100 ㎚ 내지 1,000 ㎛ 직경과 약 500 ㎚ 내지 5,000 ㎛의 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 미세섬모(4)의 직경이 100㎚ 미만으로 형성되거나 1,000㎛를 초과하도록 형성되면 접착 구조물(60)의 접착력(adhesion force)이 저하될 수 있다. 또한, 개별 미세섬모(4)의 높이가 500㎚ 미만으로 형성되면 접촉대상 물체의 거칠기에 따라가기 어렵고, 높이가 5,000㎛를 초과하도록 형성되면 기둥이 무너지는 페어링(pairing) 현상이 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 미세섬모 구조물(70)은 상기 미세섬모(4) 상단에 형성된 주걱 형상의 진공접착부(5)를 포함한다.
상기 진공접착부(5)는 상기 미세섬모(4)에서 돌출된 돌기(6)를 가진다. 상기 돌기(6)는 상기 미세섬모(4)에서 돌출되어 있기 때문에 접촉대상과의 보다 넓은 접촉면적을 제공할 수 있다. 따라서 반데르발스 힘에 의한 미세섬모 구조물(70)과 접착대상 간에 향상된 접착력을 제공할 수 있다.
그리고 상기 진공접착부(5)는 상기 돌기(6) 내부에는 홈(8)이 형성되어있다. 상기 홈(8)은 모세관력 및 진공압착에 의하여 미세섬모 구조물(70)과 접착대상 간의 접착력을 획기적으로 향상시키는 작용을 한다.
구체적으로 상기 미세섬모 구조물(70)을 접착대상에 접촉시킬 때 접촉과정에서 가해지는 미세한 힘 또는 접촉 후 의도적으로 가해지는 힘이 접촉 후 제거되면, 상기 홈(8) 부분에 있던 공기의 일부가 빠져나간 상태(저압상태)에서 상기 돌기(6)부분이 접착대상에 밀착된다. 이후 외부의 공기가 비교적 저압 상태인 홈(8) 부분으로 유입되려는 흐름은 상기 접착대상에 밀착된 돌기(6)에 의하여 차단되고, 이에 따라 강한 접착력이 제공된다(본 발명에서는 이와 같이 상대적으로 저압상태인 홈 내부의 압력에 기인한 접착을 진공접착 또는 진공압착이라 약칭한다).
이러한 메커니즘이 원활하게 구현되기 조건을 예로 들면, 상기 미세섬모(4)나 진공접착부의 단면이 원형인 경우 상기 진공접착부(5)의 직경은 상기 미세섬모(4)의 직경의 약 1.1 내지 2배인 것이 바람직하다. 또한, 상기 미세섬모(4)의 직경은 약 100 ㎚ 내지 1,000 ㎛이고, 높이는 약 500 ㎚ 내지 5,000 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 진공접착부(5)의 직경은 약 200 ㎚ 내지 1,500 ㎛이고, 높이는 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 진공접착부(5)는 앞서 예시한 광경화성, 자외선 경화성, 열경화성 고분자 또는 이들을 혼합한 것을 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 기판(2), 상기 미세섬모(4), 진공접착부(5)는 후술하는 바와 같이 몰드에 고분자 물질을 채운 다음 경화시켜 분리하므로, 일반적으로는 동일한 소재로 일체로 형성된다. 그러나 제조과정에서 상기 기판(2), 상기 미세섬모(4), 상기 진공접착부(5)에 다른 고분자 물질을 부어서 형성함으로써 부분별로 별도의 소재로 별도의 물성을 가지도록 형성할 수도 있다.
또한, 상기 진공접착부(5)의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 진공접착부(5) 표면(돌기(6) 또는 홈(8)의 표면)에는 접착력 증대층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 접착력 증대층은 예를 들면, 상기 접착부 표면을 화학적 처리를 하여 구현할 수도 있으며, 금속이나 폴리비닐피롤리딘(Polyvinylpyrrodione), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 옥시다이즈드덱스트란(oxidized dextran) 등의 고분자를 코팅하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 진공접착부(5) 표면에 자기 조립 단분자막(self assembly monolayer)을 형성하는 방법으로 접착력을 증대시킬 수도 있다.
또한, 상기 진공접착부(5)는 비교적 부드러워야 하기 때문에 그 강성은 미세섬모(4)의 강성보다 낮고, 상기 진공접착부의 접착특성은 상기 미세섬모의 접착특성보다 우수한 것을 사용한 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 미세섬모 구조물을 접착 대상물에 용이하게 부착시키거나 탈리시킬 수 있는 미세섬모 구조물의 사용방법을 제공한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 탈부착 방법의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
먼저, 이러한 사용방법은 반데르발스 힘이나 모세관력, 또는 진공압에 의한 부착이 이루어지는 구조물에는 사용될 수 있으나 가장 적합하게는 상술한 주걱형태의 진공접착부를 가지는 미세섬모 구조물을 사용하는데 적용될 수 있다.
구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(2), 상기 기판(2) 상에 형성된 수직 또는 경사진 방향으로 형성된 미세섬모(4) 그리고 상기 미세섬모(4)의 상단에 형성되고, 상기 미세섬모(4)에서 돌출되어 접착 대상물 접촉하는 돌기(6)와 진공접착을 위하여 상기 돌기 내부에 형성된 홈(8)을 가지는 진공접착부(5)를 가지는 미세섬모 구조물에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기판(2)을 유리 등의 상기 접착 대상물(9)에 평행한 형태로 위치시킨 후 상기 진공접착부(5)를 상기 접착대성물(9)에 접촉시키면, 진공압에 의하여 상기 미세섬모 구조물(70), 구체적으로는 상기 진공접착부(5)가 상기 접착 대상물(9)에 견고하게 부착된다. 그러나 이러한 방법을 생산성이나 수율이 중요시되는 대량 생산공정에 적용하기 위해서는 진공압에 의한 부착상태를 원하는 시기에 신속하면서도 접착 대상물(9)에 영향을 미치지 않고 해제하는 사용방법이 필요하다.
도 3을 참조하면, 이를 위하여 본 발명에서는 상기 기판(2)을 구부려서 상기 미세섬모 구조물(70)의 상기 접착 대상물(9)에 대한 탈부착을 제어하는 사용방법을 제공한다. 구체적으로, 상기 진공접착부(5)를 상기 접착 대상물(9)에 접촉시키면 접촉시의 다소간의 누르는 힘에 의하여 상기 홈(8) 내부의 공기가 외부로 빠져나가고 상기 홈(8) 내부는 대기에 비하여 저압 상태가 된다. 따라서 공기가 홈(8) 내부로 들어가려고 하지만, 상기 돌기(6)가 상기 접착 대상물(9)의 표면에 부착되어 있기 때문에 공기의 유입이 차단되고 이와 같은 홈(8) 내외부의 압력차이에 의하여 소위 진공압에 의한 견고한 접착력이 제공된다.
따라서 상기 기판(2)을 구부려서 상기 돌기(6)의 상기 접착 대상물(9) 표면에 대한 균일한 접촉을 해제시키면, 돌기(6)와 상기 접착 대상물(9) 표면 사이에 공기가 흐를 수 있는 틈이 형성되어 진공압에 의한 부착 상태는 해제된다. 이를 위하여 상기 기판(2)은 상기 언급한 소재 가운데 유연성이 있는 고분자 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법을 제공한다. 도 4는 본 발명에 의한 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 몰드(60)를 제작한다(단계 S 10). 이어서, 상기 몰드에 고분자를 도포하고(단계 S 20) 이어서, 상기 고분자를 경화시킨(단계 S 30) 후, 몰드를 분리하여 상기 미세섬모 구조물을 제조한다(단계 S 40).
이를 도면을 참조하여 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8은 상기 도 4에 따른 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저 도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 몰드(60)를 제작한다(단계 S10).
상기 몰드(60)는 하부 구조물(15), 상기 하부구조물(15) 상에 형성되는 하나 이상의 홈 형성용 패턴(20)를 가진다. 그리고 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30)을 가지는 데, 이는 상기 홈 형성용 패턴(20)을 사이에 두고 상기 하부 구조물(15) 상에 형성되며 돌기 형성용 리세스(32)를 하부에 가진다.
상기 몰드(60)에 고분자가 도포되고(부어지게 되고), 경화되면 몰드의 음각 부분의 형상이 그대로 경화된 고분자에 전사된다. 상기 하부구조물(15)은 하부로부터 적층된 제 1 실리콘층(11)과 절연층(13)을 포함한다. 이러한 하부 구조물(15)은 하부로부터 순차적으로 적층된 제 1 실리콘층(11), 절연층(13), 및 제 2 실리콘층)으로 이루어진 SOI(Silicon On Insulator) 기판의 상기 제 2 실리콘층을 식각하여 제조한다.
상기 하부구조물(15) 상에 형성되는 하나 이상의 홈 형성용 패턴(20)에 의하여 상기 돌기(6) 내측에 홈(8)이 형성된다. 그리고 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30) 사이에 채워진 고분자 수지에 의하여 상기 미세섬모(4)가 형성되고, 상기 돌기 형성용 리세스(32)에 채워진 고분자 수지에 의하여 상기 돌기(6)가 형성된다. 상기 돌기(6)와 홈(8)에 의하여 전체적으로 주걱 형상의 진공접착부(50)가 형성된다.
이때, 상기 홈 형성용 패턴(20)이나 상기 돌기 형성용 리세스(32)의 크기나 형태를 조절하여 상기 홈(8)이나 돌기(6)의 크기나 형태를 조절할 수 있다. 또한, 상기 미세섬모 형성용 패턴(30)의 높이나 그 사이의 간격을 조절하여 상기 미세섬모(4)의 높이나 굵기 등을 조절할 수 있다. 한편, 상기 미세섬모 형성용 패턴(30)을 상기 하부구조물(15)에 대하여 수직으로 형성하거나 또는 경사지게 형성하면, 상기 미세섬모(4) 역시 기판(2)에 수직이거나 또는 경사지게 형성할 수 있다.
상기 몰드(60)의 제조방법의 구체적인 예들은 별도로 후술한다.
이어서, 도 6을 참조하면 상기 몰드(60) 상에 고분자를 도포한다.
상기 고분자로는 상술한 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지, 또는 이들이 혼합된 수지를 사용할 수 있다. 상기 몰드(60)에 한 종류의 고분자를 도포할 수 있지만, 부분 별로 서로 다른 고분자를 도포할 수도 있다. 구체적으로 진공접착부(5)가 형성되는 부위까지 붓는 고분자의 종류와 이어서 미세섬모(4)가 형성되는 부분에 붓는 고분자의 종류를 달리할 수 있다.
계속하여 도 7을 참조하면, 도포된 고분자 수지를 경화시킨다. 도포한 고분자의 종류에 따라 경화방법은 열, 자외선을 비롯한 광(빛) 등으로 달리할 수 있으며 굳기의 정도 등을 조절하기 위하여 통상적인 방법에 따라 경화시간 등은 조절할 수 있다.
그 다음, 도 8을 참조하면, 상기 경화된 고분자를 상기 몰드에서 분리하여 상기 미세섬모 구조물(72)을 얻는다.
본 발명의 미세섬모 구조물의 제조방법에서 상기 몰드(60)는 다양한 방법으로 제작될 수 있다. 그 제작방법의 일실시예는 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 먼저 SOI 기판 상에 복수의 산화실리콘 패턴을 형성하고(단계 S110), 이어서 상기 복수의 산화실리콘 패턴 사이의 상기 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다(단계 S120). 계속하여, 상기 산화실리콘 패턴 및 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 SOI 기판의 제2 실리콘층을 식각하여 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성한다(단계 S130). 이어서 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고(단계 S140), 상기 산화실리콘 패턴을 마스크로 하여 상기 미세섬모 형성용 패턴을 식각하여 하나 이상의 홈 형성용 패턴 및 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴의 하부에 돌기 형성용 리세스를 형성한다(단계 S150). 그 다음, 상기 산화실리콘 패턴을 제거하여 몰드를 제작한다(단계 S160).
이하 각 단계를 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 내지 도 18은 상기 도 9에 따른 몰드 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 제1 실리콘층(11), 절연층(13) 및 제 2 실리콘층(17)이 순차적으로 적층된 SOI 기판(10)에 산화실리콘층(40) 및 제1 포토레지스트층(50)을 순차적으로 형성한다. 이어서 도 11 및 도 12를 참조하면, 노광, 현상 등의 공정에 의하여 수행되는 일반적인 사진식각(photolithography)공정을 이용하여 제 1 포토레지스트 패턴(51)을 형성하고 이를 마스크로 하여 상기 산화실리콘층(40)을 식각하여 SOI 기판(10) 상에 복수의 산화실리콘 패턴(42)을 형성한다(단계 S110).
이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(51)을 제거하고(도 13), 도 14에 도시된 것처럼 제 2 포토레지스트층(53)을 형성한다. 상기 제 2 포토레지스트층은 상기 복수의 산화실리콘 패턴(42) 사이의 공간에 도포되고, 나아가 상기 복수의 산화실리콘 패턴(42) 상에도 형성될 수 있다. 그 다음 도 15를 참조하면, 적절한 마스크(또는 레티클)를 사용하여 2차 사진 식각 공정을 수행함으로써 상기 복수의 산화실리콘 패턴(42) 사이에 제 2 포토레지스트 패턴을 형성한다(단계 S120).
계속하여 도 16을 참조하면, 상기 산화실리콘 패턴(42) 및 상기 제2 포토레지스트 패턴(54)을 마스크로 하고, 상기 SOI 기판(10)의 제 2 실리콘층(17)을 식각한다.
구체적으로 상기 제 2 실리콘층의 식각은 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있지만, 예를 들면, 심도 이온식각(Deep Reactive Ion Etching: DEEP RIE) 방식에 의하여 상기 절연층(13)을 식각저지층으로 상기 절연층이 노출될 때까지 상기 제 2 실리콘층을 식각하여 수행된다.
그 다음, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 제 2 포토레지스트 패턴(54)을 제거한다(단계 S140).
도 18을 참조하면, 홈 형성용 패턴(20)과 상기 실리콘 패턴(19)의 하부를 식각하여 하부에 돌기 형성용 리세스(32)를 가지는 미세섬모 형성용 패턴(30)을 형성한다(단계 S150).
상기 홈 형성용 패턴(20)과 상기 돌기 형성용 리세스(32)를 형성하기 위한 식각은 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있지만, 예를 들면, 심도 이온식각(Deep RIE) 방식에 의하여 수행될 수 있다.
구체적으로 산화실리콘 패턴(42)을 마스크로 하여 상기 실리콘 패턴(19)을 식각하면, 산화실리콘 패턴(42)이 상부에 형성되지 않은 실리콘 패턴의 경우 원활하게 식각이 진행되어 상기 하부 구조물(15) 상에 홈 형성용 패턴(20)이 형성된다. 반면, 산화실리콘 패턴(42)이 상부에 형성되어 있는 실리콘 패턴(19)은 상기 산화실리콘 패턴(42)이 마스크 역할을 하기 때문에, 상기 절연층(13)을 식각저지층으로 식각을 계속 진행하면 상기 실리콘 패턴(19)의 하부 일부만이 식각되어 움푹 패인 형상의 리세스(recess)가 형성된다. 이러한 리세스에 후술하는 공정에서 고분자 수지가 채워지면, 진공접착을 위한 돌기(6)가 형성될 수 있다.
이어서 도 18을 참조하면, 산화 실리콘 패턴(42)을 제거하여 상기 몰드(60)를 제작한다(단계 S160). 상기 몰드(60)에 고분자를 도포하여 미세섬모 구조물(70)을 형성하는 경우 돌기 형성용 리세스(32)의 크기와 형태에 따라 돌기(6)가 형성되고, 홈 형성용 패턴(20)에 따라 홈(8)이 형성된다. 또한, 상기 미세섬모형성용 패턴(30)의 높이나 간격에 따라 미세섬모(4)의 높이나 굵기가 결정된다.
또한, 본 발명의 미세섬모 구조물의 제조방법에서 상기 몰드(60) 제작방법의 또 다른 실시예는 다음과 같다. 도 20은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 20을 참조하면, 먼저 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다(단계 S210). 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각공정을 수행하여 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성한다(단계 S220). 그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고(단계 S230), 금속을 이용하여 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 사이에 홈 형성용 패턴을 형성하여(단계 S240) 몰드를 제작한다. 이 후에 상기 미세섬모 형성용 패턴 상에 형성된 금속층을 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다(단계 S250).
이하 각 단계를 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 21 내지 도 26은 상기 도 20에 따른 몰드 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 제 1 실리콘층(11), 절연층(13) 및 제 2 실리콘층(17)이 순차적으로 적층된 상기 SOI 기판(10) 상에 포토레지스트층(56)을 형성하고, 일반적 노광, 현상, 애싱 등의 과정을 거쳐서 포토레지스트 패턴(57)을 형성한다(단계 S210).
그리고 상기 포토레지스트 패턴(57)을 마스크로 하고, 상기 SOI 기판의 절연층(13)을 식각저지층으로 하여 상기 제 2 실리콘층(17)을 식각한다. 도 23을 참조하면, 상기 제2 실리콘층(17)을 식각하여 상기 절연층이 노출되고, 상기 제 1 실리콘층(11) 및 상기 절연층(13)을 포함하는 하부 구조물(15) 상에 돌기 형성용 리세스(32)가 형성되도록 한다(단계 S220).
이어서, 도 24를 참조하면 상기 포토레지스트 패턴(57)을 제거한다(단계 S230).
그 다음, 홈 형성용 패턴을 형성한다(단계 S240). 구체적으로 도 25를 참조하면, 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30) 및 상기 하부 구조물(15) 상에 금속을 증착한다. 이러한 금속 증착에 의하여 상기 미세섬모 형성용 패턴(30) 상에 금속층(52)이, 그리고 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30) 사이에 홈 형성용 금속 패턴(61)이 형성된다. 이 중 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30) 사이에 형성된 홈 형성용 금속 패턴(61)은 상기 홈(8) 형성을 위한 틀의 역할을 한다.
이때, 상기 금속으로는 크롬(Cr) 또는 타이타늄(Ti) 등을 사용할 수 있으며 증착방법으로는 이미 알려진 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition : PVD)또는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 방법 등을 이용할 수 있다.
이상의 과정을 거쳐서 상기 몰드(60)를 제작할 수 있으며, 바람직하게는 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 홈 형성용 패턴을 형성한 후에 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 상에 증착된 상기 금속을 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 미세섬모 구조물의 제조방법에서 상기 몰드(60)를 제작하기 위한 또 다른 방법을 제공한다. 도 27은 본 발명에 의한 미세섬모 구조물의 제조를 위한 몰드 제작방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 27을 참조하면, 상기 몰드의 제작은 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고(단계 S310), 이어서 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각하여 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성한다(단계 S320). 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고(단계 S330), 비드를 이용하여 홈 형성용 패턴을 형성하여 몰드를 제작한다(단계 S340). 이 후 상기 비드를 열처리 하는 과정을 추가적으로 수행할 수 있다(단계 S350).
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 SOI기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(단계 S310), 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각하여 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성하는 단계(단계 S320), 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계(단계 S330)는 상기 도 21 내지 도 24를 참조하여 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
이어서, 도 28을 참조하면, 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴(30) 사이의 상기 하부 구조물(15) 상에 미세한 크기의 비드(bead; 63)를 위치시켜 홈 형성용 패턴을 형성하여 몰드를 제작한다. 상기 비드는 고분자 소재의 비드로서 그 형태는 대표적으로 구슬형태일 수 있고, 또한, 다양한 입체형상일 수 있다. 상기 비드(63)의 크기나 형태, 또는 후술하는 열처리 조건을 조절하면 다양한 형태의 홈(8)을 가진 진공접착부(5)를 형성할 수 있다.
또한, 도 29를 참조하면, 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 사이의 상기 하부 구조물 상에 비드를 위치시킨 후 상기 비드를 열처리하는 단계(단계 S350)를 더 포함할 수 있다. 이러한 열처리를 통하여 상기 비드를 하부 구조물에 견고하게 부착시킬 수 있고, 또한, 열처리에 의하여 그 형상을 변화시킬 수도 있다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
산화실리콘 패턴 형성(단계 S110)
먼저 SOI 웨이퍼의 상에 스핀코팅방법으로 산화실리콘을 도포하고, 가열하여 산화실리콘층을 형성하였다. 이어서, 상기 산화실리콘층 상에 약 3,000 rpm의 속도로 스핀코팅 시스템을 사용하여 포토레지스트(AZ 1512, AZ electronic materials, 룩셈부르크)를 도포하여 포토레지스트 박막을 형성하였다. 이어서, 나노크기의 원형 패턴이 새겨진 마스크를 상기 포토레지스트 층 상부에 위치시키고 자외선을 17mW/㎠ 로, 5초 동안 조사하였다.
그 다음, 부분적으로 노광된 포토레지스트 박막을 현상액(AZ300K, AZ electronic materials, 룩셈부르크)을 사용하여 제거하여 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하였다.
계속하여 챔버에 불소계열의 가스(CF4/CHF3)를 36 sccm로 산소 가스(O2)를 4 sccm로 주입하고, 상기 가스를 플라즈마 상태로 만들어, 상/하부 전극을 이용해 플라즈마 상태의 가스를 SOI 웨이퍼에 29분 동안 충돌시켜 현상액을 통해 제거된 포토레지스트 박막의 하부에 위치한 산화실리콘층을 제거하였다. 이때, 코일 파워는 230 W이고, DC 파워는 560 V이며, 공정 압력은 40 mTorr이다.
그 다음, 챔버에 산소 가스(O2)를 100 sccm로 주입하고, 상기 산소 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상/하부 전극을 이용해 플라즈마 상태의 가스를 SOI 웨이퍼에 5분 동안 충돌시켜 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 잔존하는 실리콘 산화막으로 이루어진 산화실리콘 패턴을 형성하였다. 이때, 코일 파워는 350 W이고, 공정 압력은 60 Pa이다.
포토레지스트 패턴 형성(단계 S120)
계속하여 상기 산화실리콘 패턴이 형성된 SOI 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 박막을 형성하였다. 그 다음, 증착된 포토레지스트 박막이 상기 산화실리콘 패턴 사이 사이에만 남아있게 되도록하는 패턴이 새겨진 마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하였다.
구체적으로 노광 공정에서 자외선을 17mW/㎠ 로, 5초 동안 조사하였고 부분적으로 노광된 포토레지스트 박막을 현상액(AZ300K, AZ electronic materials, 룩셈부르크) 이용하여 제거함으로써 포토레지스트 패턴을 형성하였다.
미세섬모 형성용 패턴 형성(단계 S130)
계속하여 산화실리콘 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 SOI 웨이퍼의 상부 실리콘층(제 2 실리콘층)을 보호막증착공정과 에칭공정을 반복하는 심도 반응성 이온 식각공정(1차)을 통해 절연층의 상부가 노출되도록 식각하였다. 이때, 보호막증착공정은 옥타플루오로시클로부탄 가스(C4F8)를 110 sccm로 5초 동안 주입하여 수행하였고, 에칭공정은 육불화황 가스(SF6)를 36 sccm로, 산소 가스(O2)를 4 sccm로 10초 동안 주입하여 수행하였다. 상기 심도 반응성 이온 식각공정은 25분 동안 진행하였다.
포토레지스트 패턴의 제거(단계 S140)
그 다음, 챔버에 산소 가스(O2)를 100 sccm로 주입하고, 상기 산소 가스를 플라즈마 상태로 만들며, 상/하부 전극을 이용해 플라즈마 상태의 가스를 SOI 웨이퍼에 5분 동안 충돌시켜 상기 포토레지스트 패턴을 제거하였다.
돌기 형성용 리세스의 형성(단계 S150)
그 다음, 심도 반응성 이온 식각 공정을 이용하여 제2 실리콘층을 식각하여 홈 형성용 패턴과 돌기 형성용 리세스가 형성되도록 하였다. 상기 심도 반응성 이온시각은 전 단계의 공정과 동일한 시험조건에서 14분간 실시하였다.
산화실리콘 패턴의 제거(단계 S160)
이어서, 에칭 공정을 통하여 상기 산화실리콘 패턴을 제거하여 몰드르 완성하였다,
접착 구조물의 형성(단계 S20 내지 S40)
상기 단계들을 통하여 제조된 몰드에 PUA(301 RM, 미뉴타텍, 한국)를 부은 후에 1 시간 동안 약 70℃의 온도로 경화시켰다. 이어서 몰드로부터 경화된 PUA를 분리하여 미세섬모를 진공접착을 위한 미세섬모 구조물을 제작하였다.
도 30 및 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 구조물을 주사 전자 현미경(모델명 XL30FEG, 필립스, 네덜란드)을 사용하여 촬영한 것을 나타내는 주사 전자 현미경 사진들이다.
도 30 및 도 31을 참조하면, 본 발명에 의한 미세섬모구조물은 일반적인 미세섬모보다 넓은 접촉면적을 가지고 있을 뿐만 아니라, 동시에 움푹 패인 홈 구조로 가지고 있음을 알 수 있다.
또한 제조된 미세섬모 구조물을 구부림으로써(주름지게 함으로써) 상기 미세섬모 구조물을 용이하게 탈부착 시킬 수 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세섬모 구조물의 탈부착을 용이하게 제어하기 위하여 주름을 형성한 것을 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다. 구체적으로 상기 미세섬모구조물이 형성된 기판의 양단에 외력을 가하면 기판이 구부러지고 따라서 접착 대상물인 기판, 벽 등에 상기 진공접착부가 진공접착의 유지가 어렵게 됨에 따라 탈부착 특히 탈리를 용이하게 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 미세섬모; 및
    상기 미세섬모의 상단에 형성되고, 상기 미세섬모에서 돌출되어 접착 대상물에 접촉하는 돌기, 및 진공접착을 위하여 상기 돌기 내부에 형성된 홈을 가지는 진공접착부를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미세섬모가 상기 기판에 대하여 수직인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 미세섬모가 상기 기판에 대하여 경사진 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 진공접착부의 직경이 상기 미세섬모의 직경의 1.1 내지 2 배인 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미세섬모의 직경은 100 ㎚ 내지 1,000 ㎛이고, 높이는 500 ㎚ 내지 5,000 ㎛인 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진공접착부의 직경은 200 ㎚ 내지 1,500 ㎛이고, 높이는 10 ㎚ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 진공접착부의 강성은 미세섬모의 강성보다 낮고, 상기 진공접착부의 접착특성은 상기 미세섬모의 접착특성보다 우수한 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판, 미세섬모, 진공접착부는 각각 폴리디메틸실록산(PolyDiMethylSiloxane : PDMS), 폴리우레탄 아크릴레이트(PolyUrethaneAcrylate : PUA), 폴리우레탄 아크릴레이트 엘라스토머(PUA-elastomer), 폴리에틸렌 글리콜(PolyEthyleneGlycol : PEG), 폴리에틸렌 글리콜 디아클릴레이트(PEG-DA), 부타디엔(butadiene), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate : PMMA), 폴리스티렌(PolyStyrene : PS), 폴리에스테르 아크릴레이트(Polyesteracrylate), 과불소화폴리에테르 디메타크릴레이트(PFPE-DMA) 또는 놀랜드 프로덕츠 사(Norland Products, Inc)의 NOA(Norland Optical Adhesive)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기판, 미세섬모, 진공접착부의 소재가 서로 다른 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 진공접착부의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 진공접착부 표면에 형성된 금속코팅층, 고분자코팅층, 또는 자기 조립 단분자막(self assembly monolayer)인 접착력 증대층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물.
  11. 기판, 상기 기판 상에 형성된 미세섬모, 및 상기 미세섬모의 상단에 형성되고, 상기 미세섬모에서 돌출되어 접착 대상물에 접촉하는 돌기와 진공접착을 위하여 상기 돌기 내부에 형성된 홈을 가지는 진공접착부를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 사용방법에 있어서,
    상기 기판을 구부려서 상기 미세섬모 구조물의 상기 접착대상물에 대한 탈부착을 제어하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 사용방법.
  12. 하부 구조물, 상기 하부구조물 상에 형성되는 하나 이상의 홈 형성용 패턴, 및 상기 홈 형성용 패턴을 사이에 두고 상기 하부 구조물 상에 형성되며 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 포함하는 몰드를 제작하는 단계;
    상기 몰드 상에 고분자를 도포하는 단계;
    상기 고분자를 경화시키는 단계; 및
    상기 경화된 고분자를 상기 몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 하부구조물이
    제 1 실리콘층; 및
    상기 제 1 실리콘층 상에 형성된 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 몰드의 제작은
    제 1 실리콘층, 절연층 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 SOI 기판 상에 복수의 산화실리콘 패턴을 형성하는 단계;
    상기 복수의 산화실리콘 패턴 사이의 상기 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화실리콘 패턴 및 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하고, 상기 SOI 기판의 절연층을 식각저지층으로 하여 상기 SOI 기판의 제2 실리콘층을 식각하여 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 산화실리콘 패턴을 마스크로 하여 상기 미세섬모 형성용 패턴을 식각하여 상기 제 1 실리콘층 및 상기 절연층을 포함하는 하부 구조물상에 하나 이상의 홈 형성용 패턴 및 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴의 하부에 돌기 형성용 리세스를 형성하는 단계; 및
    상기 산화실리콘 패턴을 제거하여 몰드를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 산화실리콘 패턴의 형성이
    사진식각 공정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성이 심도 이온식각(Deep RIE)방식에 의하여 상기 절연층이 노출될 때까지 상기 제 2 실리콘층을 식각하여 수행되는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 홈 형성용 패턴 및 상기 리세스의 형성은 심도 이온식각(Deep RIE)방식에 의하여 상기 미세섬모 형성용 패턴을 식각하여 수행되는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 몰드의 제작은
    제 1 실리콘층, 절연층 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하고, 상기 SOI 기판의 절연층을 식각저지층으로 하여 상기 제 2 실리콘층을 식각하여 상기 제 1 실리콘층 및 상기 절연층을 포함하는 하부 구조물 상에 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 및 상기 하부 구조물 상에 금속을 증착하여 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 사이에 홈 형성용 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 홈 형성용 패턴을 형성한 후에
    상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 상에 증착된 상기 금속을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 금속이 크롬 또는 타이타늄인 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  21. 제 12 항에 있어서, 상기 몰드의 제작은
    제 1 실리콘층, 절연층 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 SOI 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하고, 상기 SOI 기판의 절연층을 식각저지층으로 하여 상기 제2 실리콘층을 식각하여 상기 제 1 실리콘층 및 상기 절연층을 포함하는 하부 구조물 상에 돌기 형성용 리세스를 하부에 가지는 복수의 미세섬모 형성용 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 사이의 상기 하부 구조물 상에 비드를 위치시켜 홈 형성용 패턴을 형성하여 몰드를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 비드가 고분자 비드인 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 복수의 미세섬모 형성용 패턴 사이의 상기 하부 구조물 상에 비드를 위치시킨 후 상기 비드를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공접착을 위한 미세섬모 구조물의 제조방법.
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