KR101596110B1 - 다단 메쉬구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 크기가 다른 미세 메쉬를 가지는 메쉬플레이트가 다단으로 결합된 다단 메쉬구조체 및 그 제조방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 다단 메쉬구조체는 미세 메쉬플레이트가 다층으로 적층되어 결합된다.
또한, 상기 다단 메쉬구조체는 다층으로 적층된 메쉬플레이트는 메쉬의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법은 실리콘 웨이퍼를 식각하여 제1패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와, 상기 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 상기 제1메쉬플레이트가 채워진 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트를 이용하여 제1패턴보다 작은 크기의 메쉬를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와, 상기 제2패턴의 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제2메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 얇은 두께를 가진 플레이트를 사용하여 아주 작은 크기의 미세메쉬플레이트를 제작하고, 두꺼운 두께를 가진 플레이트를 사용하여 상대적으로 큰 크기의 미세메쉬플레이트를 제작하여 이를 결합시킴으로써 메쉬구조체의 강도를 높이는 한편 메쉬의 크기를 작게 할 수 있다.

Description

다단 메쉬구조체 및 그 제조방법{Multi-layer mesh structure and manufacturing method of it}

본 발명은 서로 크기가 다른 미세 메쉬를 가지는 메쉬플레이트가 다단으로 결합된 다단 메쉬구조체 및 그 제조방법에 대한 것이다.

미세메쉬구조체는 산업계에서 다양하게 적용된다. 등록특허 제10-0327600호에는 미세한 물체를 걸러내거나 선별하는데 사용하기 위하여 미세메쉬구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그리고 등록특허 제10-1230143호에는 기체는 통과시키지만 액체는 통과시키지 않는 미세메쉬구조체를 사용하여 센서를 제조하였다.

이러한 미세메쉬구조체에서 메쉬들은 일반적으로 리소그래피 공정을 통해서 형성되며, 이렇게 형성된 종래의 미세메쉬구조체들은 하나의 층으로 형성되었다.

미세메쉬구조체는 메쉬플레이트에서 메쉬의 크기를 미세하게 만드는 것이 중요하다. 그런데 메쉬의 크기를 작게 하기 위해서는 플레이트의 두께가 얇아진다. 즉 두꺼운 플레이트에서 메쉬의 크기를 작게하기 힘들므로 미세메쉬를 만들기 위해서는 얇은 플레이트를 사용하여 미세메쉬구조체를 만든다. 따라서 메쉬의 크기가 미세할수록 그 두께가 작아지므로 메쉬구조체의 강성이 약하다는 문제점이 있다.

즉 종래의 메쉬구조체는 강성을 크게 하면 메쉬의 크기가 커지며, 메쉬의 크기를 작게하면 메쉬구조체의 두께가 얇아져서 강성이 약하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 메쉬구조체의 강성을 크게 하면서도 메쉬의 크기를 작게 할 수 있는 메쉬구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 다단 메쉬구조체는 미세 메쉬플레이트가 다층으로 적층되어 결합된다.

또한, 상기 다단 메쉬구조체는 다층으로 적층된 메쉬플레이트는 메쉬의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다단 메쉬구조체는 표면에 미세구조가 형성된 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법은 실리콘 웨이퍼를 식각하여 제1패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와, 상기 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 상기 제1메쉬플레이트가 채워진 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트를 이용하여 제1패턴보다 작은 크기의 메쉬를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와, 상기 제2패턴의 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제2메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법은 기판 위에 리소그래피를 통해 제1패턴의 메쉬홈을 가지는 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 상기 제1메쉬플레이트에 포토레지스트를 도포하여 리소그래피를 통해서 상기 제1패턴보다 큰 크기의 제2패턴의 메쉬를 형성하는 단계와, 상기 제2패턴의 메쉬에 충진물질을 채워서 도포하는 단계와, 상기 충진물질을 채운 후 화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하고 상기 기판을 제거하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법은 제1패턴의 메쉬홈을 가지는 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 상기 제1패턴의 메쉬홈과 다른 크기를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 가지는 제2메쉬플레이트를 제작하는 단계와, 상기 제1메쉬플레이트와 상기 제2메쉬플레이트에 전기저항열을 이용하여 용융접합 시키거나, 공정접합을 이용하거나, 압력이나 열을 주어 접착제로 결합시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기의 다단 메쉬구조체의 제조방법은 상기 다단 메쉬구조체의 표면에 미세구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 얇은 두께를 가진 플레이트를 사용하여 아주 작은 크기의 미세메쉬플레이트를 제작하고, 두꺼운 두께를 가진 플레이트를 사용하여 상대적으로 큰 크기의 미세메쉬플레이트를 제작하여 이를 결합시킴으로써 메쉬구조체의 강도를 높이는 한편 메쉬의 크기를 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 일 실시예의 사시도,
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법의 일 실시예,
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법의 다른 실시예,
도 12는 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법의 또 다른 실시예이다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 일 실시예이다. 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체는 제1메쉬플레이트(10)와 제2메쉬플레이트(20)를 구비한다.

제1메쉬플레이트(10)은 그 두께가 얇으며 제1패턴의 메쉬(11)가 형성된다. 제1메쉬플레이트(10)는 두께가 얇으므로 메쉬(11)의 크기를 작게 형성할 수 있다.

제2메쉬플레이트(20)는 두께가 제1메쉬플레이트(10)에 비하여 상대적으로 두꺼우며, 제2패턴의 메쉬(21)가 형성된다. 제2메쉬플레이트(20)는 두께가 두꺼우므로 메쉬(21)의 크기를 작게 형성하기 어렵다. 그래서 메쉬(21)를 크게 형성한다.

본 실시예의 다단 메쉬구조체는 제1메쉬플레이트(10)와 제2메쉬플레이트(20)가 결합되어 형성된다.

이 경우 제1메쉬플레이트(10)는 두께가 얇으므로 강성이 약한 반면 제2메쉬플레이트(20)가 두꺼우므로 강성이 크다. 따라서 다단 메쉬구조체는 제2메쉬플레이트(20)가 제1메쉬플레이트(10)를 지지하므로 큰 강성을 가진다. 또한, 제1메쉬플레이트(10)의 제1패턴의 메쉬(11)가 작은 크기이므로 다단 메쉬구조체는 전체적으로 작은 크기의 메쉬를 가진다.

플레이트에 메쉬를 형성할 때 플레이트의 두께가 두꺼우면 메쉬의 크기를 작게 형성할 수 없지만, 본 실시예의 경우 얇은 플레이트를 사용하여 작은 크기의 메쉬를 형성하고 두꺼운 플레이트를 사용하여 큰 크기의 메쉬를 형성하는 대신 두꺼운 플레이트가 얇은 플레이트를 지지하므로 강성을 크게 할 수 있다.

즉 본 실시예에 의하면 미세 메쉬의 크기를 작게 할 수 있는 한편 그 강성을 크게 할 수 있다.

본 실시예의 경우 다단 메쉬구조체를 2단으로 형성하였지만. 2단 이상의 다단으로 형성할 수도 있다.

한편 본 실시예의 경우 다단 메쉬구조체는 그 외부 표면에 마이크로나 나노 구조가 형성될 수 있다. 즉 그 외부 표면에 마이크로나 나노 돌기나 홈 또는 기타 구조가 형성될 수 있다. 마이크로나 나노 구조는 전기도금이나 코팅 또는 식각 등의 방법으로 형성될 수 있다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 제조방법의 일 실시예이다.

먼저 실리콘 웨이퍼(31)에 식각방지층(33)을 입힌 후 도 2와 같이 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 또는 RIE(Reactive Ion Etching)을 이용하여 식각하여 제1패턴의 메쉬홈(41)을 형성한다. 여기서 메쉬홈(41) 사이의 간격이 제1메쉬플레이트(43)의 메쉬가 된다.

그리고 도 3과 같이 메쉬홈(41)에 충진물질을 채워서 제1메쉬플레이트(43)를 제작한다.

제1메쉬플레이트(43)가 채워진 실리콘 웨이퍼(31)에 포토레지스트를 이용하여 제1패턴보다 작은 크기의 메쉬를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 형성한다. 그리고 제2패턴의 메쉬홈에 충진물질을 채워서 도 4와 같이 제2메쉬플레이트(47)를 제작한다.

그리고 도 5와 같이 화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하고 다음으로 도 6과 같이 다른 화학적 용액으로 식각하여 실리콘 웨이퍼를 제거한다.

그러면 제1메쉬플레이트(43)의 메쉬(42)는 상대적으로 그 크기가 크며, 제2메쉬플레이트(47)의 메쉬(46)는 상대적으로 그 크기가 작다.

한편, 상기 제작 공정 순서와 반대로 먼저 실리콘 식각과 메쉬홈 채움을 통하여 메쉬 크기가 작은 제1메쉬플레이트를 먼저 제작하고 난 다음, 포토레지스트로 형성된 메쉬홈에 충진물질을 채워서 메쉬 크기가 큰 제2메쉬플레이트를 제작할 수 있다.

도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 다른 제조방법이다. 먼저 도 7과 같이 기판(51) 위에 포토레지스트(62)를 도포하여 리소그패피를 통해서 제1패턴의 메쉬홈(61)을 형성한다. 그리고 도 8과 같이 메쉬홈(61)에 충진물질을 채워서 제1메쉬플레이트(62)를 제작한다. 그리고 도 9와 같이 제1메쉬플레이트(63)에 포토레지스트(65)를 도포하여 리소그래피를 통해서 제1패턴보다 큰 크기의 제2패턴의 메쉬홈(64)을 형성한다.

도 10과 같이 제2패턴의 메쉬홈(64)에 충진물질을 채워서 도포한다. 그리고 도 11과 같이 화학적 용액을 식각하여 포토레지스트를 제거하고 기판을 제거한다. 그러면 작은 크기의 메쉬를 가지는 제1메쉬플레이트(63)와 큰 크기의 메쉬를 가지는 제2메쉬플레이트(67)가 형성된다.

도 12는 본 발명에 따른 다단 메쉬구조체의 또 다른 제조방법이다.

먼저 여러가지의 방법을 통해서 작은 크기의 메쉬를 가지는 제1메쉬플레이트(71)와, 큰 크기의 메쉬를 가지는 제2메쉬플레이트(73)를 제작한다. 그리고 제1메쉬플레이트(71)와 제2메쉬플레이트(73)에 전기저항열을 이용하여 용융접합 시키거나, 공정접합(eutectic bonding), 또는 접착제(74)를 도포한 후 열과 압력을 가하여 접착시킨다. 그러면 제1메쉬플레이트(71)와 제2메쉬플레이트(73)가 결합된 메쉬구조체를 제작할 수 있다.

10 : 제1메쉬플레이트 11 : 제1패턴의 메쉬
20 : 제2메쉬플레이트 21 : 제2패턴의 메쉬
31 : 실리콘 웨이퍼 33 : 식각방지층
41 : 메쉬홈 42 : 메쉬
43 : 제1메쉬플레이트 46 : 메쉬
47 : 제2메쉬플레이트 51 : 기판
61, 64 : 메쉬홈 63 : 제1메쉬플레이트
62, 65 : 포토레지스트 67 : 제2메쉬플레이트
71 : 제1메쉬플레이트 73 : 제2메쉬플레이트
74 : 접착제

Claims (7)

1. 실리콘 웨이퍼를 식각하여 제1패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와,
   상기 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와,
   상기 제1메쉬플레이트가 채워진 실리콘 웨이퍼에 포토레지스트를 이용하여 제1패턴보다 작은 크기의 메쉬를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 형성하는 단계와,
   상기 제2패턴의 메쉬홈에 충진물질을 채워서 제2메쉬플레이트를 제작하는 단계와,
   화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 메쉬구조체 제조방법.
2. 기판 위에 리소그래피를 통해 제1패턴의 메쉬홈을 가지는 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와,
   상기 제1메쉬플레이트에 포토레지스트를 도포하여 리소그래피를 통해서 상기 제1패턴보다 큰 크기의 제2패턴의 메쉬를 형성하는 단계와,
   상기 제2패턴의 메쉬에 충진물질을 채워서 도포하는 단계와,
   상기 충진물질을 채운 후 화학적 용액 식각으로 포토레지스트를 제거하고 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 메쉬구조체 제조방법.
3. 제1패턴의 메쉬홈을 가지는 제1메쉬플레이트를 제작하는 단계와,
   상기 제1패턴의 메쉬홈과 다른 크기를 가지는 제2패턴의 메쉬홈을 가지는 제2메쉬플레이트를 제작하는 단계와,
   상기 제1메쉬플레이트와 상기 제2메쉬플레이트에 전기저항열을 이용하여 용융접합 시키거나, 공정접합을 이용하거나, 압력이나 열을 주어 접착제로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 메쉬구조체 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다단 메쉬구조체의 표면에 미세구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 메쉬구조체 제조방법,
   
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