KR0125013B1 - 미세패턴의 형성방법 - Google Patents

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Description

미세패턴의 형성방법

제1a도, 제1b도 및 제1c도는 인쇄판의 구성예를 도시한 부분단면도.

제2도는 전기분해에 의한 전착(電着)잉크의 석출을 설명하기 위한 단면도.

제3도는 인쇄판에 전착잉크가 석출된 상태를 도시한 부분단면도.

제4a도 내지 제4g도는 인쇄판에 석출된 전착잉크의 피인쇄체에의 전사 및 피인쇄체에서의 미세패턴의 가공방법을 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인쇄판 20 : 피인쇄체

본원 발명은 구성화선이 고정밀도, 초정밀도인 화상을 형성하는 방법에 관한 것이며, 특히 반도체소자에 사용하는 미세회로패턴등의 미세한 패턴을 신뢰성 높게, 또한 양산적으로 형성할 수 있는 미세패턴의 형성 방법에 관한 것이다.

인쇄배선 또는 유리, 세라믹판등의 기판상에의 원하는 회로패턴의 형성은 종래 포토리토그라피(photolithography) 또는 스크린인쇄 또는 옵셋(offset)인쇄등에 의해 행해지고 있다.

그러나, 전자기술의 진전에 따라 소자류를 구성하는 패턴의 화선은 점점 미세화, 고정밀도화가 요구되고 있다. 그래서, 종래는 매우 미세한 화선을 형성할 수 있는 포토리토그라피를 이용한 방법이 널리 채용되고 있으나, 포토리토그라피에 의한 방법은 생산성이 뒤지는 것이며, 그 결과 코스트가 높아지지 않을 수 없었다.

이에 대해 코스트저감을 위해 양산효과가 높은 인쇄법의 개발이 요망되고 있다. 현재 이용되고 있는 인쇄법은 스크린인쇄법이나 옵셋인쇄법등이지만, 형성할 수 있는 화선이 비교적 굵고, 미세한 화선을 얻는 것은 매우 어려우며, 오히려 형성불가능했었다.

예를 들면 스크린인쇄법은 메시형상의 스크린에 잉크차폐 마스크를 형성시켜, 비마스크부를 원하는 패턴으로 하고, 당해 비마스크부로부터 잉크를 통과시켜서 피인쇄체에 원하는 패턴을 인쇄하는 방법이며, 수 ㎛-20㎛의 잉크두께를 얻을 수 있으므로, 내식성에 뛰어난 레지스트패턴을 인쇄할 수 있으나, 실용적인 화선폭은 0.1-0.2mm정도이며, 반도체집적회로등에 요구되는 복잡하고 미세한 패턴을 인쇄할 수는 없다.

또한, 옵셋인쇄법은 PS판(presensitised plate)에 친유성부와 친수성부를 형성하고, 친수성부에 수분을 유지시켜 유성잉크를 반발시켜서 친유성부에만 선택적으로 잉크를 부착시켜, 당해 잉크패턴을 피인쇄체에 전사하는 방법이며, 인쇄적성을 향상시키기 위해 PS판상의 잉크패턴을 일단 고무블랑켓에 전사하고, 이어서 피인쇄체에 재전사하도록 되는 것이 일반적이다. 당해 옵셋인쇄법은 비교적 미세한 화선을 얻을 수 있으나, 패턴의 전사가 2회 행해지는 경우도 있어 잉크막 두께는 1-2㎛ 정도의 얇은 것이며, 따라서 인쇄화선에 핀홀이나 단선이 발생하기 쉬운 문제가 있다.

그래서, 옵셋인쇄법에 여러가지 개량을 하여, 잉크막 두께를 두껍게 하고, 내식성에 뛰어난 패턴을 얻는 시도도 여러가지 이루어지고 있으나, 잉크막 두께를 두껍게 하면 그에 따라 인쇄화선폭도 굵어지고, 결과적으로 선폭은 0.1-0.2mm 정도가 한도로 되어 있는 것이 현실이다.

이와 같이, 종래 채용되고 있던 인쇄법으로는 고정밀도의 미세한 패턴을 형성할 수 없다. 그 큰 이유의 하나로서, 인쇄잉크가 점조성(粘調性)을 가지고 있는 것이며, 경우에 따라서는 유동적이기도 한 것을 들 수 있다.

잉크의 점조성은 통상의 인쇄에는 빠질 수 없는 성질이지만, 정밀하고 미세한 인쇄패턴을 형성할 경우에는 결점으로서 나타난다. 즉, 잉크가 부드러운 경우에는 피인쇄체에 전사할때에 압연되거나 유동하거나해서 인쇄판상의 잉크의 형상을 양호하게 유지할 수 없기 때문에, 전사된 화상은 인쇄판상에 처음에 형성된 화상과 상당한 차이가 생기고, 또한 그 차이의 양은 주위의 조건에 따라 크게 변동되므로, 매우 불안정하다. 이와 같은 이유로 종래의 인쇄법으로는 미세하고 높은 정밀도가 요구되는 패턴형성에는 이용할 수 없는 것이다.

또한, 전사시의 인쇄화선폭의 변동과 함께 잉크막 두께의 변동도 크고, 얻어진 패턴의 내약품성 불량이나 핀홀발생 등에 대한 신뢰성도 낮으며, 커다란 문제로 되어 있다.

따라서, 본원 발명의 목적은 상기 종래의 인쇄법에 있어서의 문제점 즉 다음의 문제점을 해소하는데 있다.

1. 인쇄판화선부에의 정확한 잉킹이 어렵다.

2. 잉킹후의 인쇄판으로부터 잉크를 전사할때에 잉크화선폭이나 막두께가 변동한다.

3. 단선, 단락, 핀홀 등의 불량화선이 나오기 쉽다.

4. 고정밀도, 정밀화선을 얻을 수 없다.

즉, 본원 발명의 목적은 포토리토그라피 대신 고정밀도의 미세한 패턴을 양산적으로 형성할 수 있는 미세패턴의 형성방법을 제공하는데 있다.

그래서, 인쇄판에 형성된 화선에의 잉킹에 있어서, 종래의 점성잉크를 사용하는 인쇄법에 있어서는 화선부에 잉크를 문지르듯이 잉킹하지만, 이와 같은 물리적 힘을 사용해서 잉킹할 경우에는 점성재료의 일반적인 특성으로서 압착력, 슬라이드력, 인장력등이 복잡하게 작용하여, 인쇄판의 화선부에의 정확한 잉킹을 할 수 없다. 이것으로 화선에 충실하게 잉킹하기 위해서는 상기 모든 물리적 힘이 작용하지 않도록 완전히 정적으로 잉킹하면 된다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본원 발명에 관한 미세패턴의 형성방법에 있어서는 잉크성분을 전기적으로 석출시키는 전착법(電着法)에 의해 완전하게 정적으로 잉킹한다. 즉, 본원 발명에 관한 미세패턴의 형성방법은 인쇄판면에 형성된 화선에 전착물질을 석출시키므로써 완전히 정적으로 전착물질 패턴을 만들고, 그 전착물질 화선을 피인쇄체 면상에 변형하지 않고 전사하는 것을 특징으로 한다.

다음에, 도면을 참조하여 본원 발명에 대해 설명한다.

제1도는 인쇄판의 구성예를 도시한 단면도이며, 먼저, 제1a도, 제1b도 또는 제1c도에 도시한 바와 같은 인쇄판(1)을 작성한다.

인쇄판(1)은 제1a도에 있어서는 도전성을 가진 기판(2)상에 포토레지스트를 도포하고, 원하는 화상패턴을 노광해서 현상, 건조하여, 다시 필요에 따라 베이킹하는 통상의 포토리토그라피법에 의해 원하는 레지스트패턴(3)을 형성한 것이다. 여기서, 도전성을 가진 기판(2)으로서는 금속판등의 도전성 재료를 사용해도 되고, 비도전성 재료로 된 기판에 산화주석, 산화인듐주석(ITO), 카본등의 도전성 부재를 접착, 도포 또는 증착해서 최소한 표면에 도전성이 부여된 부재를 사용해도 된다.

이 도전면은 후에 행해지는 전기분해 반응공정에서 석출되는 전착(電着)물질이 적당한 강도로 부착하고, 또한 그후의 전사공정에서 용이하게 박리할 수 있는 정도의 부착강도가 얻어질 수 있는 상태가 바람직하고, 따라서 기판(2)의 표면은 어느 정도 경면(鏡面)처리가 되고, 접착력이 약해진 상태로 사용된다. 이상의 사항을 고려하면, 기판(2)의 재질이 금속인 경우에는 스테인레스판 또는 동판상에 니켈도금이나 크롬도금 처리한 것이 적당한 부착강도를 가지므로 바람직한 것이다. 또한, 포토레지스트로서는 전기절연성이 높은 레지스트를 사용한다.

이로써, 기판(2)상에는 전기절연성 포토레지스트패턴(3)과, 전기분해반응에 따라 전착물질이 석출되는 도전면이 노출된 화선부(4)가 형성된다.

또한, 제1b도에 도시한 인쇄판(1)은 도전성을 갖는 기판(2)에 포토에칭에 의한 식각(蝕刻) 또는 기계적 절삭등으로 요부(凹部)를 형성하고, 이 요부에 접착성이 양호하고, 또한 절연성이 큰 물질(5)을 충전하고, 그후 경질 크롬도금 처리를 해서 크롬층(6)을 형성한 것이며, 이 물질(5)이 충전된 부분은 비화선부를 형성하고, 크롬층이 형성된 부분은 화선부를 형성하게 된다. 이와 같이, 경질크롬도금 처리를 함으로써, 인쇄반복성, 즉 내쇄성(耐刷性)을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1c도에 도시한 인쇄판(1)은 먼저 도전성을 가진 기판(2)에 제1b도에 관해서 설명한 바와 같이 요부를 형성하고, 다음에 요부를 형성한 기판(2)의 전체면에 경질크롬도금 처리를 해서 크롬층(7)을 형성하고, 이어서 이 요부에 접착성이 양호하며, 또한 절연성이 큰 물질(8)을 충전해서 형성한 것이다.

여기에서도 크롬층(7)의 노출면은 화선부가 된다.

또한, 다음의 설명에서는 제1a도에 도시한 인쇄판(1)을 사용하는 것으로 하지만, 제1b도 또는 제1c도에 도시한 인쇄판을 사용해도 같은 결과를 얻는 것은 당연하다.

이상과 같이 해서 인쇄판(1)을 형성한 후, 제2도의 단면도에 도시한 바와 같이, 적당한 전기분해조(10)내에 전착물질 성분을 함유한 전해액(11)을 넣고, 인쇄판(1)을 한쪽의 전극으로 하고, 적당한 재료로 이루어진 도전성 부재를 다른쪽의 전극(12)으로서 직류전원(13)을 접속하고, 적성(適性)전압, 적성전류하에서 전기분해를 한다. 이로써, 제3도의 단면도에 도시한 바와 같이, 제1a도의 화선부(4)의 부분에는 전착물질(14)이 석출된다.

전착물질로서 이용되는 재료는 당연히 전기화학적 동작을 나타내고, 한쪽 전극에서 석출가능한 재료이다. 일반적으로 금속이 전기도금재료로서 잘 알려져 있다. 금속으로서는 범용의 재료를 널리 이용할 수 있으나, 본원 발명에 있어서는 Ni, Cr, Fe, Ag, Au, Cu, Zn, Sn 또는 이들의 화합물, 합금류 등을 이용하는 것이 적합하다. 왜냐하면, 이들 금속은 전착후의 특성으로서 성막성(成膜性), 박막차폐성, 해상성(解像性) 등이 양호하기 때문이다.

한편, 유기재료(고분자재료)의 전착물질도 알려져 있다.

예전에는 Fe전극상에서 여러가지 비닐화합물을 전기화학적으로 중합시켜 고분자피막을 얻은 보고가 있다(금속표면기술 Vo1.19,No.12,1968). 최근, 피롤이나 티오펜으로부터 폴리피롤, 폴리티에닐렌의 도전성 고분자 피막을 전극상에 형성하는 연구도 이루어지고 있다.

다른 방법으로서, 고분자용액으로부터 전극상에 고분자를 불용화 석출시키는 방법이 있다. 예를 들면 고분자용액에 착색안료를 분산시키고, 전극상에 착색도장하는 전착도장법이 잘 알려져 있다. 따라서, 자동차의 차체의 전착도장용으로 개발사용되고 있는 재료를 일반적으로 사용할 수 있다.

전착전극인 주전극과의 반응에 의해 양이온전착과 음이온전착이 있다. 이것은 전착물질이 양이온으로서 존재하는가 음이온으로서 동작하는가로 분류되어 있다.

전착에 사용되는 유기고분자물질로서는 천연유계, 합성유계, 알키드수지계, 폴리에스테르수지계, 아크릴수지계, 에폭시수지계등 각종이 있다.

음이온형에서는 오래전부터 말레인화유계나 폴리부타디엔계 수지가 알려져 있으며, 이와 같은 경화는 산화중합반응에 의한다.

양이온형이 일반 전착도장에 널리 사용되고 있으나, 에폭시수지계가 많고, 단독 또는 변성되어 이용할 수 있다. 경화에는 이소시아네이트계의 가교제가 흔히 사용된다. 그외에는 폴리부타디엔계 수지나 멜라민계 수지, 아크릴계 수지등의 이른바 폴리아미노수지계가 많다.

이들 전착만을 산화중합이나 열중합 또는 광가교(光架橋)등에 의해 경화되어 내식성이 강한 피막을 형성한다. 특히, 자외선 경화성 전착수지로서 음이온성 아크릴수지가 네가티브형 화상형성용으로서 발표되어 있다.

본원 발명에 의한 전착미세패턴은 도전성 패턴 기판면에 금속 또는 유기수지피막으로서 형성되지만, 그 전착물질은 일반적으로 접착성을 갖지 않는다. 상기와 같이 점착성 또는 접착성을 가진 점조(粘調)물질에서는 전사시에 패턴의 정확한 재현을 할 수 없으므로, 압력 기타의 외력에 의한 패턴의 변형이 일어나지 않도록 고형패턴으로 한 것이 특징으로 되어 있다. 따라서, 패턴물질 자체에서는 접착성이나 점착성이 전혀 없거나, 있어도 근소하다.

이로 인해, 석출된 전착물질을 전사하기 위해서는 후천적으로 접착성이나 점착성을 보충할 필요가 있다. 그 수단으로서는 피인쇄체면 또는 전착후의 도전성 패턴 기판면에 점착제 또는 접착제를 도포하는 방법이 있다.

점착제는 염화아세트산비닐계나 천연 또는 합성고무계, 각종 아크릴레이트계, 에폭시계 기타의 범용점착제나, 열가소성인 감열접착제, 또는 광경화(光硬化)접착제 등을 사용할 수 있다.

전착패턴을 전사하기 위해 형성된 접착제층의 비화선부는 피인쇄체면을 식각하기 위해서는 불필요하다. 따라서, 비화선부의 접착제층은 제거하지 않으면 안된다. 이를 위한 방법으로서는 드라이에칭법으로, 산소 존재하에서의 플라즈마회화법(灰化法)을 이용하면 편리하다. 이 경우 유기전착물도 역시 회화(灰化)되지만, 접착제층보다 전착제층이 두꺼우므로, 양자의 회화속도가 같은 정도였다고 해도 접착제층이 먼저 제거된다.

실제로는 전착제를 선택하고, 회화속도가 느린 재료나 회화되지 않는 물질, 예를 들면 미소한 무기재료를 혼입해서 회화의 저항을 부여할 수 있다.

전착물질이 금속의 경우는 전착용 기판면을 적당한 박리처리, 또는 전착금속과 친화성이 낮은 도전면을 형성해 두면, 전착이나 전사가 용이한 접착성이 얻어진다. 예를 들면 크롬산처리나 경면 니켈도금, 크롬도금 또는 스테인레스판등의 본래 전착금속의 접착성이 나쁜 금속기판을 사용한다.

한편, 전착도장을 기초로 한 재료로 본 목적에 사용하는 유기 전착재료는 전착기판과 양호한 접착을 나타내는 경우가 많다.

이와 같은 경우에는 기판면에 전착한 전착물질이 전사용 접착제층을 통해도 기판과의 점착이 너무 강해서 박리전사되지 않거나, 또는 부분적으로 파괴전사하는 일이 있으므로, 양호한 패턴전사가 되지 않는 경우가 있다.

이와 같은 경우에는 미리 기판금속과 친화성이 낮은 박리성이 양호한 금속막을 얇게 1차 전착하고, 이어서 목적한 유기 전착물질을 2차 전착하면 된다. 접착제층을 통해서 전사하면, 기판과 1차 전착금속과의 사이로부터 용이하게 박리하여 전사되고, 전사후의 상태는 유기 전착물질을 1차 전착금속으로 덮은 모양을 형성한다.

따라서, 전사후 1차 전착금속을 에칭 제거하면 목적하는 유기 전착물질패턴이 얻어진다. 1차 전착금속으로 덮여져 전사되기 때문에, 전착물질의 파손이나 변형이 없는 매우 양호한 패턴 화상을 얻을 수 있다.

이와 같은 박리전사를 돕는 1차 전착금속으로서는 일반 박리성 전착금속으로서 앞에 예시한 모든 금속을 이용할 수 있다.

그러나, 전사후 에칭제거할 때에 위험성이 적은 에칭액으로 또한 에칭용이한 금속이 바람직하다. 예를 들면, Ag, Ni, Cu 등이 가장 이용하기 쉬운 금속이지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기 박리성 1차 금속전착의 방법을 이용하면, 전착시 피막성이 비교적 나쁜 재료라도, 100%의 전사가 정확하게 행해진다. 따라서, 핀홀이나 라인의 요철이 없는 화선을 얻을 수 있다.

이상과 같이해서 전착물질을 석출시킨 후에, 필요에 따라 인쇄판(1)을 세정 건조시키고, 다음에 인쇄판(1)과는 별개로 준비된 적당한 기판으로 이루어진 피인쇄체에 석출시킨 전착물질을 직접 또는 간접적으로 전사한다. 간접적으로 전사하는 방법으로서는 예를 들면 인쇄판에 석출시킨 전착물질을 일단 옵셋인쇄용의 블랑켓에 전사하고, 이어서 이 블랑켓에서 소정의 피인쇄체에 재전사하는 방법이 있다.

전착패턴 전사후의 피인쇄체는 전착패턴 내식성 레지스트로서 피인쇄체면을 직접, 또는 미리 형성되어 있는 박막재료층만을 에칭하고, 목적의 재료로 이루어진 미세패턴을 형성한다. 그후는 농황산을 주성분으로 하는 박막액등의 적당한 제거제로 제거한다.

구체적으로는 다음과 같다. 피인쇄체는 제4a도의 (20)으로 도시한 바와 같이, 유리 또는 플라스틱등 적당한 재료로 이루어진 기판(21)상에 박막층(22) 및 접착층(23)을 이 순서로 적층해서 형성되어 있다. 여기서, 박막층(22)은 예를 들면 투명도전체 또는 금속 또는 반도체등에 의해 형성되고, 접착층(23)은 적당한 접착제 또는 점착제에 의해 형성되어 있다.

제3도에 도시한 바와 같은 전착물질(14)이 석출된 인쇄판(1) 및 피인쇄체(20)가 준비되면, 다음에 제4b도에 도시한 바와 같이, 피인쇄체(20)의 접착층(23)과 인쇄판(1)의 전착물질(14)이 석출된 면을 밀착시키고, 이어서 양자를 분리한다. 이로써, 제4c도에 도시한 바와 같이 인쇄판(1)에 형성된 전착물질(14)의 패턴은 정확하게 피인쇄체(20)에 전사된다.

한편, 인쇄판(1)은 제1a도의 상태로 복귀하므로, 재차 제2도에 도시한 전기분해공정이 가능한 상태가 된다. 즉, 인쇄판(1)은 몇번이라도 사용가능한 것이다.

다음에, 제4c도의 상태에 있어서, 도면의 (25)로 도시한 비화선부분의 접착층(23)을 제거한다. 이로써, 제4d도에 도시한 바와 같이 전착물질(14)로 형성된 화상패턴의 밑에 접착층(23)이 잔류한 2층의 화상패턴이 형성된다. 여기서, 접착층(23)의 제거는 일반적으로 건식법이라고 하는 플라즈마회화법이다. 각종 이른바 드라이에칭법을 이용함으로써 간편하고 정확하게 행할 수 있다. 이 경우는 전착물질(14)의 패턴이 활성가스의 차폐마스크로서 기능하고 있다.

또한, 이때 접착층(23)이 감광성을 갖는 등으로, 선택적인 방사선 활성화가 가능하다면, 노광, 현상을 하는 습식법 처리에 의해서도 제거가 가능하다. 즉, 접착층(23)이 광가용성인 재료로 형성되어 있는 경우에는 제4c도의 상태로 적당한 파장을 갖는 광에 의해 노광하고, 현상하므로써 제4d도의 상태를 얻을 수 있으며, 또한 접착층(23)이 광경화성 재료로 형성되어 있는 경우에는 제4c도의 상태로 적당한 파장을 가진 광에 의해 노광하고, 현상하므로써 제4e도의 상태를 얻을 수 있다.

또한, 접착층(23)을 감광성을 가진 재료로 형성할 경우에는 전착물질(14)의 패턴은 접착층(23)이 광가용성인 경우와 광경화성인 경우에는 반대로 형성할 필요가 있는 것은 당연하다.

다음에, 제4d도 또는 제4c도의 상태에서 접착층(23)의 패턴을 마스크로서 에칭해서 박막층(22)에 전착물질(14)의 패턴과 같은 패턴을 형성하고, 이어서 접착층(23)을 제거하면, 제4f도 또는 제4g도에 도시한 바와 같은 박막층(22)의 패턴을 얻을 수 있으며, 이것은 미세화상을 형성가공한 것에 불과하다. 또한, 박막층(22)에 대한 에칭 및 접착층(23)의 제거는 공지의 기술에 의해 행할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 인쇄판에 전착물질을 석출시켜서 얻는 전착물질화성은 미세화상가공용의 피인쇄체상의 접착층에 확실하게 전사되고, 이 조작의 반복으로 양산성을 구비한 미세화상가공의 생산시스템을 구축할 수 있다.

이상 설명에서 명백한 바와 같이, 본원 발명에 있어서는 인쇄판상의 전착물질화상은 강성(剛性)을 나타내도 되며, 또한 유연성을 나타내도 된다. 중요한 것은 본원 발명에 의해 양호한 성막성이 얻어지는 것으로서, 이와 같이 성막성이 양호하므로써 ㎛ 오더의 세선화선을 화선의 파괴를 일으키지 않고 피인쇄체에 안전하게 전사할 수 있는 것이다. 즉, 핀홀이나 단선, 단락등이 없는 고품질 전사화선이 형성가능해진다.

본 발명은 다음과 같은 이점과 유용성이 있는 특징을 갖는다.

본원 발명의 미세패턴의 형성방법은 정적 잉킹으로서 전착을 사용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 기판면에 미리 전기절연성 포토레지스트를 사용해서 정확하게 패턴형성을 해두면, 그 패턴의 정확하고 미세한 복제가 얻어진다. 이것은 이미 포토엘렉트로포밍(photoelectroforming)법에 의해 실증되고 있다. 즉, 전착을 이용해서 내식성 전사패턴을 형성시키고, 그 패턴을 마스킹재로서 에칭하는 본원 발명의 미세패턴의 형성방법에서는 원판의 정확한 복제패턴을 형성할 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 원판을 반복 사용할 수 있으므로, 작업능률이 높고, 저렴한 패턴가공법을 제공할 수 있다.

전착물질로서는 상기와 같이 금속에 한정하지 않고 유기물질이나 고분자물질등 액중에서 이온성인 것, 또는 전극근방에서의 전기분해성분과의 반응 기타에 의해 전극면에의 석출성을 갖는것 등도 같이 사용할 수 있다.

전착물질의 막두께는 전기량에 의존하지만, 그 제어는 종래의 인쇄법에 의한 물리적 잉킹과 비교해서 매우 용이하다.

또한, 화선이 레지스트등으로 구성되어 있는 경우에는 전착물질의 석출은 레지스트측벽에 의해 옆으로의 성장이 억제되므로, 레지스트패턴에 충실하게 전착이 행해진다. 이로 인해 레지스트화선이 치수정밀도 좋게 형성되어 있으면, 전착화선도 또한 그것을 충실하게 복제하므로, 미세패턴은 치수정밀도 좋게 형성된다.

이상과 같이 본원 발명에 의하면 인쇄판상의 화선이 1~2㎛ 정도의 미세한 화선이라도 전착물질을 선택하므로써, 고정밀도로 또한 양산성 좋게 미세패턴을 인쇄할 수 있다는 것을 알 것이다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예는 하나의 예시로서 본원 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

대략 경면에 가까운 0.2mm의 스테인레스판에 폴리비닐알콜(PVA), 중크롬산 암모늄을 주성분으로 하는 수용성 감광액을 회전도포했다. 건조후의 도포두께는 1.0㎛였다. 이어서, 원하는 세선패턴을 노광하고, 30℃의 수현상(水現像)을 행한 후, 건조시키고, 다시 230~260℃의 열처리(burning)을 약 10분간 행하고, 내수성과 전기절연성을 강화해서 인쇄판을 얻었다.

다음에, Ni판을 양극으로 하고, 인쇄판을 음극으로 하여 인쇄판의 노출되어 있는 도전성의 화선부에 Ni도금을 했다.

Ni도금의 도금조건은 다음과 같다.

Ni도금욕 조성

황산니켈 240-340g/ℓ

염화니켈 45g/ℓ

붕산 30-38g/ℓ

pH 2.5-5.5

온도 46-70℃

전류밀도 2.5-10A/㎠

Ni도금두께를 1㎛로서 도금을 완료하고, 수세하여 건조했다.

한편, 유리기판상에 아몰퍼스(amorphous)실리콘(이하, a-Si로 표기)의 박막을 형성한 피인쇄체를 작성하여, a-Si상에 염화아세트산비닐계의 점착제용액을 약 1㎛ 두께로 도포해서 접착층을 형성했다

그리고, 피인쇄체의 접착층과 인쇄판의 Ni도금면을 압압해서 완전하게 밀착시키고, 이어서 양자를 분리했던바, Ni도금층은 완전히 피인쇄체의 접착층에 부착하여, Ni도금화상이 전사된다. 인쇄판측의 화선부는 원래의 기판면이 노출되어 재차 도금이 가능했었다.

다음에, Ni도금화상을 가진 피인쇄체의 비화선부의 점착제를 산소플라즈마중에서 회화제거하고, a-Si면을 노출시켰다. 화선부는 Ni도금층으로 보호되어 화상에 대응한 접착층과 함께 잔류되어 있는 것이 확인되었다.

다음에, 플라즈마가스를 프레온가스 혼합의 아르곤가스로 바꾸고, 활성불소가스로 처리해서, 노출되어 있는 a-Si층을 드라이에칭으로 제거했다. 화상선부의 a-Si는 Ni도금층의 마스킹 효과에 의해 잔류되어 있는 것이 확인되었다.

이어서, 피인쇄체를 40℃의 메틸에틸케톤(MEK)중에 침지하고, 점착제를 팽창 또는 용해시켜서 표면의 Ni도금층과 함께 제거하고, 피인쇄체면에 a-Si박막의 화상을 형성시켰다.

a-Si박막의 화상의 완성화선의 최소선폭은 3㎛ 정도이며, 화선폭의 불균일은 1㎛ 이하였다.

Ni도금화상을 전사시켜서 재도금가능한 상태로 된 인쇄판을 다시 Ni도금하여 반복사용된다. 반복성은 수10회에 이르고, 통상의 인쇄와 같은 공정을 행한다는 것이 확인되었다.

[실시예 2]

1mm 두께의 Cu판을 준비하고, 표면에 포토레지스트 KOR(상표명, 도오교 오가 가부시기가이샤제)을 도포하여, 소정의 미세패턴을 노광하고, 현상, 건조 처리했다.

이어서, 염화철수용액으로 비마스크부를 10㎛의 깊이로 에칭했다.

다음에, 포토레지스트를 박리하고, 전면에 경질 Cr도금처리했다. 그리고, 에칭에 의해 얻어진 요부에 전기절연성이 높고, 또한 접착강도가 높은 에폭시계 열경화형 접착제를 충전한 다음, 열경화시켰다. Cu판 표면을 연마해서 경질 Cr도금면과 충전 접착제면을 균일하게 평활화하여 인쇄판을 얻었다.

금속패턴의 도금은 상기 실시예 1과 같은 Ni도금을 사용하여, 경질 Cr면에 Ni박막화상을 형성했다. 다음의 Ni금속화상의 피인쇄체에의 전사공정은 실시예 1과 같이 행했다.

접착제로서는 아크릴레이트모노머와 광중합개시제를 주성분으로 하는 광중합형 접착제를 사용했다. 또한, 여기서 아크릴레이트모노머로서는 2-에틸헥실아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트 등을 사용할 수 있으며, 광중합개시제로서는 벤조일퍼옥사이드 등을 사용할 수 있다.

얻어진 금속전사화상의 치수정밀도는 상기 실시예 1과 같은 값을 나타내고, 충분히 만족할 품질의 화상이 얻어진 것이 확인되었다.

Ni화상을 전사한 후, 피인쇄체를 자외선으로 노광하고, Ni이 없는 비화선부를 경화시키고, 이어서 크실렌내에 침지하여 현상한 바, Ni화선의 밑의 비경화부는 용해하고, 동시에 Ni화상도 제거되어 경화된 접착제패턴이 형성되었다. 이것을 에칭레지스트로 하여, 실시예 1과 같이 a-Si박막을 에칭했다.

한편, 인쇄판의 반복사용성은 현저하게 증대하고, 이른바 내쇄성(耐刷性)은 수백회 이상이었다. 이것은 접착제의 강접착성과 화선부에 경질 Cr도금처리를 한 것, 그리고 화선부, 비화선부의 평탄성에 의한 것으로 적당한 접착성 절연제를 선택하면 내쇄성이 높은 인쇄판을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

[실시예 3]

실시예 1의 인쇄판을 사용하여, 전해액으로서 폴리에스테르 멜라민수지를 고형분 10중량%의 수용액으로 하여, 인쇄판을 음극으로 하고, 전압 100-150V로 실온전착을 행하였다. 전착 막두께는 2㎛이며, 즉시 수세·건조했다.

한편, 유리기판상에 0.15㎛의 a-Si막을 형성한 피인쇄체의 a-Si면상에 염화아세트산비닐계 점착제를 1㎛ 두께로 도포하고 상기 전착제면을 압착하고나서 떼었다. 폴리에스테르 멜라민수지 전착패턴은 완전히 a-Si면상에 전사되었다.

이것을 실시예 1과 같이 산소플라즈마 및 프레온플라즈마내에서 비화선부의 점착제와 a-Si층을 에칭제거했다. 이어서, 마찬가지로 화상부의 점착제 및 Ni를 제거해서 a-Si의 에칭패턴을 얻었다.

인쇄판은 반복사용이 가능하다는 것이 확인되었다.

[실시예 4]

실시예 1의 인쇄판상의 도전화상면에 0.4㎛ 두께의 Ni도금박막을 형성하고, 이어서 수용성 폴리에스테르수지/수용성 멜라민수지(40중량부/80중량부) 70중량%, 셀로솔브(에틸렌글리콜 모노에틸에테르의 상표명) 30중량%로 된 도료액 10부를 물 100부로 희석한 전해액을 사용해서 Ni박막상에 3㎛의 고분자 전착층을 형성시켰다. 전해조건은 25℃, 20V, 인쇄판은 양극이다.

전해후 수세·건조시키고, 이어서 175℃에서 30분간 인화하여 경화시켰다.

전착막은 단단한 피막으로 마무리되어, 견고하게 Ni박막에 부착되어 있었으나, Ni박막이 스테인레스기판과 용이하게 박리하므로, 전례와 같이 점착층을 가진 유리판면에 용이하게 전사조작을 할 수 있었다.

이 경우는 이미 전착막이 단단한 피막으로 되어 있으므로, 전사시에 강한 힘으로 압착해도 전사화선의 변형은 전혀 없으며, 정확한 화선복제를 할 수 있었다.

전사후 Ni막을 FeCl₃액에 의해 에칭제거했다. 또한, 잔류 경화수지막을 내식성 레지스트로서 마찬가지로 Si박막을 드라이에칭했다. 이것에 의해 양호한 Si패턴화상이 얻어졌다.

에칭후의 잔류 레지스트는 농황산을 주성분으로 하는 열박막(스트립)액으로 제거하고, 충분히 수세해서 완성했다.

Claims (7)

1. 최소한 표면이 도전성을 가진 기판(2)의 면에 전기절연성 재료(3,5,8)에 의해 소정의 마스크패턴을 형성해서, 도전성 인쇄패턴부(4,6,7)를 갖는 인쇄판(1)을 형성하고, 이 인쇄판(1)을 1차 전극으로서 전착성분을 포함한 전해액(11)중에 2차 전극(12)과 함께 침지하여 통전시켜 상기 인쇄판의 도전성 인쇄패턴부에 상기 전착물질(14)을 석출시키고, 이어서, 상기 인쇄판(1)을 상기 전해액(11)중으로부터 인출하고, 이어서, 상기 석출 전착물질(14)을 패턴형성용의 피인쇄체(20)의 면상에 전사하고, 이어서, 전사된 전착물질(14)을 내식제로서 상기 피인쇄체(20)의 면을 식각가공하는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 인쇄판(1)을 전해액(11)중으로부터 인출한 후 이 인쇄판면을 수세 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 피인쇄체(20)의 면상 또는 상기 전착물질(14)을 석출시킨 인쇄판의 면상에 접착성 또는 점착성 접착층(23)을 형성한 후에, 상기 석출 전착물질(14)을 상기 피인쇄체면에 직접 전사하고, 이어서 전사한 전착물질(14)을 내식재로서 비화선부의 접착제층(23)을 식각 제거하고, 다시 피인쇄체면을 식각하는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 전착물질(14)의 석출에 앞서서, 미리 상기 인쇄판(1)을 1차 전극으로 하여, 박리성이 양호한 물질을 포함한 전해액중에 2차 전극(12)과 함께 침지하여 통전시키고, 상기 인쇄판의 도전성 인쇄패턴부에 이 박리성이 양호한 물질을 석출시킴으로써, 인쇄판면에 석출된 전착물질(14)의 피인쇄체면에의 전사를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
5. 제1항에 있어서, 인쇄판면에 석출한 전착물질(14)이 금속막인 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
6. 제1항에 있어서, 인쇄판면에 석출된 전착물질(14)이 유기물질로 이루어진 피막성 필름막인 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.
7. 제1항에 있어서, 인쇄판면에 석출한 전착물질(14)이 내식성을 가진 레지스트막인 것을 특징으로 하는 미세패턴의 형성방법.

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