DMD 기반 마스크리스 리소그래피를 이용한 마이크로 유체 시스템 제작

Title
DMD 기반 마스크리스 리소그래피를 이용한 마이크로 유체 시스템 제작
Authors
조용규
Keywords
dmd기반마스크리스리소그래피를이용한마이크로유체시스템제작
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
최근 정보화 시대의 도래로 인해 반도체 및 PCB와 같은 전자 부품의 제조에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 전자 부품의 경우 전자 기기의 소형화 및 고성능화가 요구됨에 따라 마이크로 패턴 제작 기술이 개발되고 있다. 또한 의료 산업의 성장으로 인해 랩온어 칩, 단백질 칩, 셀 칩 등과 같은 바이오칩이 개발되고 있다. 일반적으로 전자 부품이나 바이오칩은 리소그래피 공정을 거쳐 제작된다. 마스크를 사용하는 기존의 리소그래피는 마스크 제작에 따른 공정 시간과 제조비용 증가, 마스크 오염에 따른 생산 수율 저하, 마스크 정렬 등 여러 가지 문제점이 있다. 이러한 이유로 생산 효율을 증가시키기 위해 마스크를 사용하지 않고 직접 패턴을 생성시키는 마스크리스 리소그래피 방법에 대해 연구되고 있다. 마스크리스 리소그래피 방법은 마스크를 필요로 하지 않기 때문에 앞에서 언급된 문제점을 해결할 수 있으며, 다품종 소량 생산 체제에서 더 큰 이점을 가지게 된다. 본 연구에서는 DMD를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 UV 레이저를 생성시키는 LED 드라이버, Fly-eye 렌즈를 이용한 광 조사 광학계, DMD에서 반사된 광원을 평행광으로 만들어주는 텔레센트릭 프로젝션 광학계, 마이크로 단위의 위치 제어를 위한 정밀 이송 스테이지로 구성되어 있다. 개발된 시스템의 성능을 확인하기 위해 광 에너지 밀도를 측정하였고, 노광 시간과 초점 거리를 변화시키면서 프로젝션 방식의 노광을 통하여 미세 패턴 생성 실험을 수행하였다. 생성된 미세 패턴은 비접촉 3차원 표면 조도 측정기와 전자 주사 현미경을 이용하여 측정하였다. 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 스트레인 게이지, 마이크로 히터, 마이크로 믹서와 같은 마이크로 부품을 제작하였다.
Description
제 1장 서론 1 1.1 연구 배경 1 1.2 연구 목적 3 1.3 미세 패턴 제작 기술 5 1.4 마스크리스 리소그래피 방법을 이용한 미세 패턴 생성 7 1.4.1 GLV(Grating Light Valve)방식의 마스크리스 리소그래피 7 1.4.2 Galvanomirror 방식의 마스크리스 리소그래피 8 1.4.3 DMD(Digital Micromirror Device)방식의 마스크리스 리소그래피 9 제 2장 DMD를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템의 구성 12 2.1 레이저 광원 12 2.2 광학계 시스템 13 2.2.1 광 조사 광학계 13 2.2.2 프로젝션 광학계 15 2.3 DMD 및 DMD Controller 16 2.4 스테이지 이송 시스템 17 제 3장 DFR을 이용한 미세 패턴 제작 27 3.1 패턴 설계 및 Bitmap 이미지 생성 27 3.2 노광 시간에 따른 패턴 분석 29 3.3 초점 거리에 따른 패턴 분석 33 3.4 최적 조건을 이용한 미세 패턴 제작 35 제 4장 SU-8을 이용한 마이크로 믹서 제작 45 4.1 마이크로 믹서 채널 설계 45 4.2 CAE를 이용한 유동 특성 분석 48 4.3 마스크리스 리소그래피를 이용한 마이크로 믹서 패턴 제작 51 4.4 제작된 마이크로 믹서의 혼합 성능 평가 54 제 5장 결론 71 Reference 73 Fig. 1-1 PCB manufacturing process using photolithography 10 Fig. 1-2 Comparison of mask and maskless lithography 10 Fig. 1-3 Reflective and diffractive states of a GLV pixel 11 Fig. 1-4 Consist of Galvanomirror exposure system 11 Fig. 1-5 Comparison of scanning lens 11
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23310
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College of Engineering(공과대학) > Mechanical Engineering(기계공학) > Theses(기계공학 석박사 학위논문)
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