검색 상세

3차원 고분자 패턴의 기계적 물성 향상 연구

Enhancement of mechanical properties of three-dimensional polymer patterns

초록/요약

SU-8 is designed for ultra-thick system. SU-8 has high chemical and thermal resistance. It is applicated to MEMS, Lab on a chip, 3D structures with these properties. We fabricated three dimensional(3D) macro porous structure by multi beam interference lithography. Mechanical strength of patterns were enhanced in two ways. Firstly, we enhanced mechanical strength of 3D SU-8 pattern by hard baking in specific solvent. Modulus and hardness of 3D SU-8 pattern after hard baking was analyzed by nanoindentation. Secondly, we fabricated mixed photoresist consisted of SU-8 and inorganic material for the fabrication of 3D porous pattern with enhanced mechanical strength. Photoresist was fabricated by mixing the solution of SU-8 in GBL and SiO2 in PGMEA. Transmittance of fabricated photoresist layer was analyzed by UV-Vis results. 3D SiO2/SU-8 porous pattern was fabricated with three kind of weight ratio(1wt%, 5wt%, 10wt%). We compared the structural change according to the contained quantity of SiO2 in photoresist.

more

초록/요약

본 논문에서는 다중빔 광간섭 리소그래피를 이용하여 3차원 기공구조를 갖는 고분자 패턴을 제조하고 기계적 강도를 증가시키는 방법을 연구하였다. 첫 번째, 높은 끓는점을 가진 용매에서 3차원 다공성 고분자 패턴을 열처리 하였다. 열처리하는 경우 포토리지스트 고분자의 가교도를 증가시켜 기계적 강도가 증가한다. 다양한 용매 중 열처리 과정 후 3차원 다공성 고분자 패턴의 구조에 영향을 주지 않는 용매로 헥사데캐인을 선정하였다. 열처리를 마친 3차원 다공성 고분자 패턴은 열처리 전과 비교하여 패턴의 두께가 유지되고 구조의 뒤틀림이 없음을 확인하였다. 나노인덴테이션을 통하여 열처리 전·후 3차원 다공성 고분자 패턴의 기계적 강도를 측정하였다. 열처리 후의 3차원 다공성 고분자 패턴은 열처리 전에 비하여 경도와 모듈러스가 각각 2배씩 증가하였다. 두 번째, 고분자 패턴 제작 시 포토리지스트에 실리카 나노입자를 혼합하였다. 이 경우 무기물 복합체를 형성하여 기계적 강도가 증가한다. 패턴 제작 시 사용한 실리카 나노입자의 함량을 조절 하고 UV-Visible spectrophotometer로 투과도를 측정 하였다. 10wt%의 실리카 나노입자를 포함한 감광층의 투과도가 실리카 나노입자를 포함하지 않은 감광층의 투과도의 80% 정도임을 확인하였다. 1wt%와 5wt%의 실리카 나노입자를 포함한 포토리지스트를 이용하여 제작한 3차원 다공성 고분자/실리카 나노입자 패턴은 두께 방향으로 균일한 구조로 제작되었으나, 10wt%의 실리카 나노입자를 포함한 포토리지스트를 이용한 경우 균일하지 못한 구조를 가진 3차원 패턴이 제작 되었다. 이것은 10wt% 실리카 나노입자를 포함한 포토리지스트의 낮은 투과도 때문이다.

more