KR101880077B1 - 내장형 메타 구조체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것으로서, 물성 변화단계와, 에칭단계와, 코팅단계를 포함한다. 물성 변화단계는 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 단계이다. 에칭단계는 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 단계이다. 코팅단계는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 단계이다. 상기 물성변화단계, 에칭단계 및 코팅단계에 의해 가상의 메타 구조체 영역은 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

내장형 메타 구조체 제조방법{Embedded meta-structure manufacturing method}

본 발명은 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법에 관한 것이다.

메타 구조체는 플라스틱 또는 금속 등과 같은 일반적인 물질로부터 형성되어 복합적이고 반복적인 패턴을 갖는 구조체로서, 패턴의 모양, 기하학적 구조, 크기, 방향 그리고 배열과 같은 메타 구조체의 특성에 따라 일반적인 물질이 가진 내재적 특성을 뛰어넘는 물성을 가지게 된다.

메타 구조체는 특히, 전파특성 (Scattering Parameter), 굴절율(Refractive Index), 유전율(Permittivity), 투자율(Permeability) 등의 광 특성을 임의로 제어할 수 있기 때문에 생물물리학(biophysics), 의료(medical), 분광학(spectroscopy), 이미징(imaging) 및 보안(security) 등 이를 응용할 수 있는 다양한 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 메타 구조체를 제조하는 방법으로, 피가공체 상에 감광 성질이 있는 포토레지스트(Photoresist)를 얇게 바른 후, 원하는 마스크 패턴을 올려놓고 빛을 가해 사진을 찍는 것과 같은 방법으로 패턴을 형성하는 포토 리소그래피 방법, 전자빔에 의해 패턴이 형성된 스탬프를 피가공체의 표면에 찍어서 해당 패턴을 반복적으로 복사해나가는 나노 임프린트 방법 등이 이용된다.

그러나 이와 같은 종래의 메타 구조체 제조방법들은 모두 피가공체의 표면에 메타 구조체가 형성되어 외부로 노출되어 있기 때문에, 메타 구조체가 외력에 의해 쉽게 손상될 수 있었고, 부식에 취약하였다. 또한, 메타 구조체가 손상되면 메타 구조체의 크기(통상, 나노 단위)가 매우 작은 관계로, 손상된 부분을 재건하기 어렵다. 따라서, 외부환경로부터 보호될 수 있는 메타 구조체가 요구되어 왔다.

대한민국 등록특허공보 제10-1472682호(2014.12.15. 등록 공고, 발명의 명칭 : 메타물질 제조 방법, 이에 의해 제조된 메타물질 구조 필름 및 이를 이용한 광학 이미징 시스템)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부환경으로부터 보호될 수 있고, 쉽고 간단하게 실시할 수 있는 내장형 메타 구조체 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 물성 변화단계; 상기 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 에칭단계; 및 상기 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 코팅단계;를 포함하고, 상기 물성변화단계, 상기 에칭단계 및 상기 코팅단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 비정질의 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성이 변화되며, 상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 물성이 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거될 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 일측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 공급되는 입구영역과, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 타측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 배출되는 출구영역의 물성을 변화시키는 입출구 물성 변화단계;를 더 포함하고, 상기 에칭단계에서, 상기 입구영역에 주입된 에칭액이 상기 가상의 메타 구조체 영역을 경유하여 상기 출구영역으로 배출되면서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거될 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 금속이온을 함유한 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 다수의 금속이온이 상기 레이저빔에 의해 금속원자로 환원되며, 상기 에칭단계에서, 상기 금속원자 중 상기 미소채널의 내벽면에 존재하는 금속원자를 제외한 나머지 금속원자는 제거되고, 상기 코팅단계에서, 상기 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속원자에 의해 상기 금속박막층과 상기 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아질 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는 결정질의 재질이고, 상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 재질이 결정질에서 비정질로 변화되며, 상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 비정질로 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거될 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 물성 변화단계는, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체를 마련하는 준비단계; 및 상기 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 금속이온을 금속원자로 환원시키고, 환원된 금속원자가 상기 가상의 메타 구조체 영역을 따라 배열되는 환원단계;를 포함하고, 상기 준비단계 및 상기 환원단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 피가공체는, 금속이온이 소정 비율로 함유되어 광 구조화(photo-structurable)가 가능한 특수 유리일 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 있어서, 상기 레이저빔은, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔일 수 있다.

본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 메타 구조체가 외부환경(외력, 부식 등)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 메타 구조체를 반복적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 보편화된 레이저빔을 이용하여 피가공체의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 제조 공정을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력을 높일 수 있고, 금속박막층의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 레이저 펄스 폭이 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 이용함으로써, 가공 정밀도를 향상시키고, 가공 부위에 미소 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법에 따르면, 에칭단계 및 코팅단계를 생략하여 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정에서 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속 입자에 의해 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명과 관련하여 공지된 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 공지된 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정에서 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속 입자에 의해 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)는 전자기적 특성이 인공적으로 조정된 인공적인 구조체를 외부에 노출되지 않도록 제조할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 물성 변화단계(S1)와, 에칭단계(S2)와, 코팅단계(S3)를 포함한다.

상기 물성 변화단계(S1)는 도 1에 도시된 바와 같이 투명 재질로 된 피가공체(F)의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역(A1)을 따라 레이저빔(L)를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성을 변화시키는 단계이다.

피가공체(F)는 유리, 사파이어, 수정, 실리카 등과 같이 광이 투과될 수 있고 일정 강도 이상을 갖는 투명 재질이면 충분하다. 여기서 투명 재질이라 함은 서로 다른 파장을 갖는 두 종류의 광이 모두 투과할 수 있는 높은 투과도를 지닌 재질을 말한다. 즉, 피가공체(F) 내부의 일정경로를 따라 그리면서 메타 구조체를 제작하는 제작빔(writing beam)과, 제작된 내장형 메타 구조체를 활용하는데 사용되는 측정빔(probe beam)이 모두 투과될 수 있는 재질을 말한다.

가상의 메타 구조체 영역(A1)은 피가공체(F)의 내부, 구체적으로는 피가공체의 양면으로부터 각각 일정 깊이에 위치하도록 구성된다. 가상의 메타 구조체 영역(A1)은 무수히 많은 단위 구조체(인공원자)가 집합되어 특정 구조를 이루고, 이것이 반복적으로 배열되어 특정 패턴을 이루며 차지하는 공간으로 정의될 수 있으며, 이 공간의 폭이 파동이 갖는 파장의 진폭보다 작게 형성됨으로써, 자연계에서는 존재하지 않는 새로운 전자기적/물리적 특성(예를 들어 음의 굴절률)이 발현된다.

물성 변화단계(S1)는 펨토초 레이저빔으로 수행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 펨토초 레이저빔은 다광자 흡수(multi-photon absorption)가 가능한 높은 출력 강도를 가짐에 따라 가상의 메타 구조체 영역(A1)만 국부적으로 물성을 변화시킬 수 있고, 그 주변에는 영향을 미치지 않기 때문이다. 또한, 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)의 초점이 피가공체(F)에 조사되면 피가공체(F)에 존재하는 전자에 진동이 발생되고, 이 진동이 격자(미도시)로 전달되어 피가공체(F)에 열이 발생하게 된다. 진동이 격자로 전달되어 열이 발생되기까지 걸리는 열 확산(thermal relaxation) 시간이 보통 수십 피코초(picosecond)인 것으로 알려져 있다. 만약, 레이저 펄스 폭이 열 확산 시간보다 길 경우, 레이저빔(L)에 의해 발생한 열이 초점 주변으로 전파되어 정밀한 가공이 불가능하고, 특히 취성이 높은 재질인 경우 미소 크랙(micro-crack)을 유발할 수 있다. 따라서, 물성 변화단계(S1)는 레이저 펄스 폭이 상기 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행하는 것이 바람직하다.

물성 변화단계(S1)에서의 물성은 에칭(식각 또는 부식 등) 가능 여부를 결정짓는 요소로서, 구체적으로 밀도, 분자 배열, 원자 결합, 경도, 내화학성, 내약품성, 탄성계수(Young's modulus), 균열성, 용해성, 항복강도 등을 포함한다.

상기 에칭단계(S2)는 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 에칭액(Q)을 주입하여 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 해당하는 피가공체(F)의 일부분을 선택적으로 제거하는 단계이다. 에칭액(Q)은 질산, 불산과 같은 부식성이 강한 용액이 사용될 수 있으며, 에칭 속도를 높이기 위해 요오드 또는 요오드화물을 첨가할 수 있다.

본 실시예에서 피가공체(F)는 조성은 균일하나 원자 배열이 액체와 같이 흐트러져 있어 불규칙적인 격자 상으로 된 비정질의 재질로 구성될 수 있다. 비정질로 된 피가공체(F)는 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성이 변화되며, 에칭단계(S2)에서 에칭액(Q)에 의해 물성이 변화된 피가공체(F)의 일부분만 선택적으로 제거시킬 수 있다. 도 3에서는 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 물성 중 밀도, 분자 배열, 원자 결합 등이 변화되면서 균열(K)이 발생되는 것처럼 묘사하였다.

이와는 달리 피가공체(F)는 조성과 원자 배열이 규칙적인 결정질의 재질로 구성될 수 있다. 결정질로 된 피가공체(F)는 물성 변화단계(S1)에서 레이저빔(L)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 재질이 결정질에서 비정질로 변화되며, 에칭단계(S2)에서 에칭액(Q)에 의해 비정질로 변화된 피가공체(F)의 일부분만 선택적으로 제거시킬 수도 있다.

상기 코팅단계(S3)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 피가공체(F)의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 금속박막층(T)을 코팅하는 단계이다. 메타 구조체(M)의 특성은 전도성 또는 전기적 분극을 일으키는 정도를 나타내는 유전율 등의 전자기적 특성에 의존하는데, 금속박막층(T)은 이러한 전자기적 특성을 부여하는 작용을 한다.

금속박막층(T)의 코팅은 펄스 파형의 전류를 이용하는 펄스 도금법(electroplating), 박막층 형성에 필요한 원소를 번갈아 공급하여 미소채널(C)의 내벽면(Ca) 상에 한 원자층씩 흡착되도록 하는 원자층 증착방법(A.L.D), 액체 금속 냉각(liquid metal cooling) 등과 같은 공지의 다양한 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.

여기서 피가공체(F)는 도 3에 도시된 바와 같이 금속이온(I)을 함유한 재질을 사용하는 것이 금속박막층(T)의 코팅 강도 측면에서 유리하다. 피가공체(F)에 금속이온(I)이 포함되어 있으면, 물성 변화단계(S1)에서 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 존재하는 다수의 금속이온(I)이 상기 레이저빔(L)에 의해 금속원자(P)로 환원될 수 있으며, 에칭단계(S2)에서, 금속입자 중 미소채널(C)의 내벽면에 존재하는 금속원자(P)를 제외한 나머지 금속원자(P)는 제거되고, 코팅단계(S3)에서 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 잔류하는 금속원자(P)에 의해 금속박막층(T)과 미소채널(C)의 내벽면(Ca) 사이의 상호 접착력이 높아지는 것이다.

또한, 금속박막층(T)을 매끄러운 표면에 형성하는 것보다 본 실시예와 같이 미소채널(C)의 내벽면(Ca)에 잔류하는 금속원자(P)가 금속박막 결정(미도시)의 성장을 유도하는 씨앗(seed) 작용을 함으로써, 금속박막층(T)의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있다.

이러한 물성 변화단계(S1), 에칭단계(S2) 및 코팅단계(S3)에 의해 가상의 메타 구조체 영역(A1)은 피가공체(F)의 내부에서 메타 구조체(M)로 변환되며, 메타 구조체(M)가 외부에 노출되지 않게 된다. 즉, 메타 구조체(M)가 피가공체(F)의 내부에 일정깊이에 형성되어 피가공체(F)가 메타 구조체(M)를 둘러쌓아 보호함으로써, 외부환경으로부터 보호할 수 있는 것이다.

종래에는 메타 구조체(M)가 피가공체(F)의 표면에 형성되어 외부에 노출되어 있고, 메타 구조체(M)의 굵기가 매우 얇기 때문에 외력에 의해 쉽게 손상되었다. 또한, 메타 구조체(M)의 재질이 금속성 재질이므로 부식에도 취약하였고, 나노 단위의 크기를 갖는 메타 구조체(M)가 손상된 경우 이를 다시 복구하기도 사실상 불가능하였다. 따라서, 메타 구조체(M)가 손상되면 새로운 메타 구조체(M)로 대체하여 사용해야 했으므로, 그만큼 재료 및 가공 비용이 상승하였다.

반면, 본 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)은 이러한 문제점을 모두 해소할 수 있음은 물론, 보편화된 레이저빔(L)을 이용하여 피가공체(F)의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 제조 공정을 수행할 수 있다.

본 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)은 입출구 물성 변화단계(S4)를 더 포함할 수 있다.

상기 입출구 물성 변화단계(S4)는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 일측이 외부와 연결되어 에칭액(Q)이 공급되는 입구영역(A2)과, 가상의 메타 구조체 영역(A1)의 타측이 외부와 연결되어 에칭액(Q)이 배출되는 출구영역(A3)의 물성을 변화시키는 단계이다. 만약, 메타 구조체(M)를 이루는 단위 구조체가 상호 연통되지 않고 낱개 단위로 서로 독립적으로 형성된 경우에는 도시된 바와 같이 단위 구조체를 서로 연결하는 통로영역(A4)의 물성을 추가적으로 변화시킬 수도 있다.

입출구 물성 변화단계(S4) 후에 에칭단계(S2)에서 입구영역(A2)에 주입된 에칭액(Q)이 가상의 메타 구조체 영역(A1)을 경유하여 출구영역(A3)으로 배출되면서, 가상의 메타 구조체 영역(A1)에 해당하는 피가공체(F)의 일부분이 선택적으로 제거된다. 입출구 물성 변화단계(S4)는 물성 변화단계(S1)와는 별도로 수행될 수도 있으나, 공정 효율 측면에서 물성 변화단계(S1)에서 동시에 수행되는 것이 바람직하다.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)에 대하여 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(1)과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 내장형 메타 구조체 제조방법의 블록도이다.

도 4 또는 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 메타 구조체 제조방법(2)은 준비단계(S5) 및 환원단계(S6)를 포함한다.

상기 준비단계(S5)는 금속이온(I')을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체(F')를 마련하는 단계이다. 대표적으로, 소정 비율의 금속이온을 함유하여 광 구조화(photo-structurable)가 가능한 특수 유리 등이 사용될 수 있다.

상기 환원단계(S6)는 피가공체(F')의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역(A1')을 따라 레이저빔(L)를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역(A1')에 존재하는 금속이온(I')을 금속원자(P')로 환원시키고, 환원된 금속원자(P')가 가상의 메타 구조체 영역(A1')을 따라 배열되는 단계이다.

환원단계(S6)에서 레이저빔(L)에 의해 자유롭게 활성화된 전자(e)들이 금속이온(I')에 결합되고, 환원된 금속원자(P')들이 서로 모여 금속입자(미도시)를 형성함으로써, 피가공체(F')의 내부에서 메타 구조체(M')로 변환되는 것이다.

따라서, 본 실시예도 일 실시예와 마찬가지로 메타 구조체(M')가 외부에 노출되지 않음은 물론, 일 실시예에서 수행되었던 에칭단계(S2) 및 코팅단계(S3)가 생략되므로 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있는 부차적인 효과까지 얻을 수 있다.

환원단계(S6)에서 레이저빔(L)은, 본 발명의 일 실시예와 동일하게 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 사용하여 피가공체(F')를 가공하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 메타 구조체가 외부에 노출되지 않음으로써, 외부환경(외력, 부식 등)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 메타 구조체를 반복적으로 사용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 보편화된 레이저빔을 이용하여 피가공체의 물성을 변화시키고 물성이 변화된 영역만 선택적으로 제거함으로써, 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온이 포함된 피가공체를 사용하여 메타 구조체를 가공함으로써, 금속박막층과 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력을 높일 수 있고, 금속입자가 금속박막 결정의 성장을 유도하는 씨앗(seed) 작용을 함으로써, 금속박막층의 품질 및 생성속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 레이저 펄스 폭이 열확산 시간보다 짧은 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔을 이용함으로써, 가공 정밀도를 향상시키고, 가공 부위에 미소 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 내장형 메타 구조체 제조방법은, 금속이온을 함유하고 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 레이저빔를 이동시켜 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 금속이온이 금속원자로 환원되어 메타 구조체로 변환됨에 따라, 에칭단계 및 코팅단계를 생략하여 보다 쉽고 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 공정이 단순화됨에 따라 이에 소요되는 인력, 시간, 재료비 등을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

S1 : 물성 변화단계
S2 : 에칭단계
S3 : 코팅단계
S4 : 입출구 물성 변화단계
S5 : 준비단계
S6 : 환원단계

Claims (9)

1. 투명 재질로 된 피가공체의 내부에서 일정패턴을 갖는 가상의 메타 구조체 영역을 따라 레이저빔를 이동시켜 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성을 변화시키는 물성 변화단계;
   상기 가상의 메타 구조체 영역에 에칭액을 주입하여 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분을 선택적으로 제거하는 에칭단계; 및
   상기 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되어 형성된 미소채널의 내벽면에 금속박막층을 코팅하는 코팅단계;를 포함하고,
   상기 물성변화단계, 상기 에칭단계 및 상기 코팅단계에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역은 상기 피가공체의 내부에서 메타 구조체로 변환되며, 상기 메타 구조체가 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 하되,
   상기 피가공체는 금속이온을 함유한 재질이고,
   상기 물성 변화단계에서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 존재하는 다수의 금속이온이 상기 레이저빔에 의해 금속원자로 환원되며,
   상기 에칭단계에서, 상기 금속원자 중 상기 미소채널의 내벽면에 존재하는 금속원자를 제외한 나머지 금속원자는 제거되고,
   상기 코팅단계에서, 상기 미소채널의 내벽면에 잔류하는 금속원자에 의해 상기 금속박막층과 상기 미소채널의 내벽면 사이의 상호 접착력이 높아지는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피가공체는 비정질의 재질이고,
   상기 물성 변화단계에서, 상기 레이저빔에 의해 상기 가상의 메타 구조체 영역의 물성이 변화되며,
   상기 에칭단계에서, 상기 에칭액에 의해 물성이 변화된 피가공체의 일부분만 선택적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가상의 메타 구조체 영역의 일측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 공급되는 입구영역과, 상기 가상의 메타 구조체 영역의 타측이 외부와 연결되어 상기 에칭액이 배출되는 출구영역의 물성을 변화시키는 입출구 물성 변화단계;를 더 포함하고,
   상기 에칭단계에서, 상기 입구영역에 주입된 에칭액이 상기 가상의 메타 구조체 영역을 경유하여 상기 출구영역으로 배출되면서, 상기 가상의 메타 구조체 영역에 해당하는 피가공체의 일부분이 선택적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
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5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 물성 변화단계는, 레이저 펄스 폭이 펨토초 범위를 갖는 펨토초 레이저빔으로 수행되는 것을 특징으로 하는 내장형 메타 구조체 제조방법.
7. 삭제
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9. 삭제

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