LIGA 공정에서의 노광시간과 X-선 마스크 흡광체의 두께

Abstract

감광체 내부에서 감쇠된 X선 에너지는 그 영역에 그대로 축적된다고 가정함으로써, LIGA X선노광 단계를 3 개의 부등식으로 모델링하였다. 그로부터 양질의 미세구조물을 얻기 위한 최소노광시간과 최대노광시간 그리고 X선마스크 흡광체의 필요두께에 관한 식이 구해졌다. 방사광의 에너지전달률 계산식이 소개되었으며, 이를 X선노광 단계에 적용하였다. 대표적 LIGA 감광체인 PMMA의 감쇠길이를 광자에너지의 멱함수로 근사시키고, 마스크흡광체에 도달하는 X선의 평균 광자에너지를 앞서 유도된 식들에 도입함으로써, 평균 광자에너지와 PMMA의 두께에 대한 최소노광시간과 최대노광시간의 추이를 예측하였으며, PMMA의 노광 가능한 최대두께에 관한 식을 구했다. 또한, 마스크흡광체에 입사하는 X선의 광자에너지와 PMMA의 두께에 대한 금 마스크흡광체 필요두께의 추이도 예측되었다. 최대노광시간은 동일 총에너지전달률 강도에 대하여 평균 광자에너지가 증가함에 따라 단조증가하며, 감광체의 두께의 함수가 아니다. 최소노광시간은 PMMA의 두께가 PMMA의 감쇠길이보다 작은 일반적인 LIGA 공정에서, 동일 총에너지전달률 강도에 대하여 평균 광자에너지가 증가함에 따라 증가하며, PMMA의 두께에 대해서는 단조증가한다. 감광체의 노광 기능한 최대두께는 평균 광자에너지에서의 감광체의 감쇠길이에 비례하며, 그 비례상수는 In(D_(dm)/D_(dv))이다. 금 마스크흡광체의 필요두께는 마스크흡광체에 입사하는 X선의 광자에너지에 대해서는 불규칙하게 증가하나, PMMA의 두께에 대해서는 완만한 증가세를 보이며, 총에너지전달률 강도 자체와는 무관하다. 유도된 여러 식의 단순성으로 인하여 노광시간, 마스크흡광체의 감쇠계수와 두께, 감광체의 감쇠계수와 두께, 그리고 방사광의 에너지전달률 강도 등의 상호연관성과 X선노광 현상에 대한 명확한 이해가 가능하였다.