KR100254947B1 - Manufacturing method of spacer for fed panel and spacer using its method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of making spacer is provided to be capable of forming a plurality of spacers at once by anisotropy-etching a silicon substrate so as to fabricate the spacer. CONSTITUTION: A photoresist pattern(2) is formed on upper and lower surfaces of a silicon wafer and the upper surface of the silicon wafer is patterned by use of the photoresist pattern as a mask. The thickness of the photoresist on the lower surface is thicker than that on the upper surface. A concave groove(11) is formed by etching the pattern of the upper surface by an anisotropic wet etch process. After removing the photoresist pattern on the upper surface, the second photoresist pattern is formed on the photoresist-removed area. An etch process is performed by an anisotropic wet etch process and the photoresist on the lower surface is removed.

Description

FED 패널의 스페이서 제조방법 및 그에 의한 스페이서Spacer manufacturing method of FED panel and spacer

제1도 내지 제4도는 본 발명에 따른 스페이서 제조공정을 나타내는 도면.1 to 4 show a spacer manufacturing process according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실리콘 웨이퍼 2 : 포토레지스트1 silicon wafer 2 photoresist

3 : 하부 포토레지스트 5 : 2차 포토레지스트3: lower photoresist 5: secondary photoresist

11 : 홈11: home

본 발명은 전계 방출 소자 (FED)용 스페이서의 제조방법 및 그에 따른 스페이서의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a spacer for a field emission device (FED) and to a structure of the spacer.

FED 의 기본 구조는 전자 방출을 위한 에미터, 전자 발광을 위한 애노드측의 형광체, 구동회로부, 내부의 진공을 위한 패킹 구조가 있다.The basic structure of the FED includes an emitter for emitting electrons, a phosphor on the anode side for emitting electrons, a driving circuit portion, and a packing structure for vacuum inside.

그중 패키지 공정은 실링후 고진공으로 만드는 공정이므로, 진공작업시 상, 하판의 휨이 발생하지 않도록 하기 위해 전계 방출 표시 소자의 상판과 하판사이에는 일정간격유지 및 지지를 위한 스페이서를 형성한다. 이 스페이서의 형성을 위한 종래의 방법으로는 4가지가 알려져 있는바, 첫째는 전계 방출 표시 소자의 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판에 원하는 두께의 스페이서용 재료를 도포한 다음, 상기 도포된 스페이서용 재료의 상부에 포토레지스트와 같은 레지스트 물질을 코팅하고 마스크를 이용해 스페이서용 재료를 부분적으로 식각하여 스페이서를 제작하는 방법이 있다.Since the package process is a process of making a high vacuum after sealing, a spacer for maintaining and maintaining a constant gap is formed between the upper and lower plates of the field emission display device in order to prevent bending of the upper and lower plates during the vacuum operation. Four conventional methods for forming the spacer are known. First, a spacer material having a desired thickness is applied to a lower substrate on which a field emitter of a field emission display device is formed, and then the coated spacer is applied. There is a method of manufacturing a spacer by coating a resist material, such as a photoresist, on the upper portion of the filler material and partially etching the spacer material using a mask.

다른 방법으로는 스크린프린팅법을 사용하여 스페이서를 제작하는 방법으로서, 필드에미터가 형성되어 있는 하부기판 또는 형광체가 형성되어 있는 상부기판의 스페이서가 형성될 부분에, 프릿트 글래스와 같은 물질을 여러 차례 반복하여 프린팅하고 적당한 온도에서 열처리함으로써 원하는 형태의 스페이서를 형성하는 방법이다.Another method is to manufacture a spacer using a screen printing method, in which a material such as frit glass is formed at a portion where a spacer of a lower substrate on which a field emitter is formed or an upper substrate on which a phosphor is formed is to be formed. It is a method of forming a spacer of a desired shape by repeatedly printing repeatedly and heat-treating at a suitable temperature.

또 다른 방법으로는 물리적인 증착법에 의해 필요한 부분에만 스페이서를 형성하는 방법으로서, 필드 에미터가 형성된 하부기판의 상부에 홀이 뚫려 있는 마스크를 정렬시키고 물리적인 증착법으로 스페이서용 물질을 증착한후 마스크를 제거함으로써 형성하는 방법이다.Another method is to form a spacer only in a portion required by physical vapor deposition.Also, a mask having holes formed on top of a lower substrate on which a field emitter is formed is deposited, and a material for spacers is deposited by physical vapor deposition. It is a method of forming by removing.

또 다른 방법으로는 별도로 제조된 스페이서를 이용하는 방법으로, 원하는 모양과 크기의 스페이서를 별도로 제작한 다음, 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판이나, 또는 형광체와 애노드전극이 형성되어 있는 상부기판의 소정부분에 상기의 별도 제작된 스페이서를 고정시키는 방법이다.Another method is to use a spacer manufactured separately, and then to produce a spacer having a desired shape and size separately, and then to the lower substrate on which the field emitter is formed or the upper substrate on which the phosphor and the anode are formed. It is a method of fixing said separately produced spacer to a part.

그러나 상기의 제조방법들은 각각 다음과 같은 문제점들을 내포하고 있다.However, the above manufacturing methods each have the following problems.

먼저 하부기판의 상부에 스페이서용 물질을 전체적으로 도포한 다음 스페이서가 형성될 부분만을 제외하고 식각을 실시하는 방법은 스페이서가 형성될 부분의 스페이서 물질을 제거할때 하부기판에 형성되어 있는 필드 에미터의 에미터와 게이트 전극등이 손상될 수 있으며, 상기 필드 에미터의 모서리 부분과 같이 각이진 곳의 스페이서 재료가 완전히 제거되지 않아 전계 방출표시 소자 제조후 성능이 저하될 가능성이 높다.First, the spacer material is applied to the upper part of the lower substrate as a whole, and then etching is performed except for the portion where the spacer is to be formed. The emitter, the gate electrode, and the like may be damaged, and the spacer material in the angular portions such as the corner portion of the field emitter may not be completely removed, and thus the performance of the field emission display device may be degraded.

한편 스크린 프린트법에 의한 스페이서의 제조방법은 한번에 원하는 두께만큼의 스페이서를 정교하게 도포할 수 없고 여러 차례의 반복공정을 실시해야 하기 때문에 도포되는 물질의 위치가 약간씩 틀려질 수 있고 양산시에 작업효율이 떨어지는 문제가 있으며 스크린 프린트시 에미터 또는 형광체가 형성되어 있는 상판 또는 하판이 손상될 가능성이 높다.On the other hand, the method of manufacturing the spacer by the screen printing method cannot apply the spacer of the desired thickness precisely at one time and must perform the repetitive process several times, so that the position of the applied material may be slightly different and the working efficiency is increased during mass production. There is a problem of falling, and there is a high possibility that the upper or lower plate on which the emitter or phosphor is formed is damaged during screen printing.

다음으로 포토레지스트를 이용한 포토리소그라피법에 의해 스페이서를 형성하는 방법은 포토레지스트마스크의 두께를 수십 또는 수백 미크론 두께로 코팅한후 노광시켜야 하는데 이때 적당한 광원을 확보하기 어려운 문제가 있다.Next, a method of forming a spacer by a photolithography method using a photoresist should be exposed after coating the thickness of the photoresist mask to a thickness of tens or hundreds of microns, which is difficult to secure a suitable light source.

마지막으로 스페이서를 별도로 제작한 다음 상부기판이나 하부기판에 고정시켜 스페이서를 형성하는 방법은 별도로 제작되는 스페이서의 크기가 수십에서 수백 미크론밖에 되지 않기 때문에 스페이서 제작상에 문제가 있으며 상부 또는 하부기판의 원하는 위치에 이미 제작한 스페이서를 고정시키기 어렵다는 문제점이 있다.Finally, the method of forming a spacer by separately manufacturing the spacer and then fixing it to the upper substrate or the lower substrate is problematic in the manufacture of the spacer because the size of the separately manufactured spacer is only tens to hundreds of microns. There is a problem in that it is difficult to fix the spacer already manufactured at the position.

현재까지 제안된 방법중, 공정상의 간편성이나 공정중에 발생할 수 있는 패널의 손상을 최소화할수 있는 최적의 방법은 상판과 하판의 공정이 끝난후 원하는 위치에 미리 준비된 스페이서를 위치시키는 방법이지만, 스페이서를 패널에 고정시키는 문제와 100-200μm 크기의 미세한 스페이서를 제작해야하는 어려움이 있다.Among the methods proposed so far, the best method for minimizing the damage to the panel during process simplicity or process is to place the spacers prepared in advance at the desired position after the upper and lower panels are finished. There is a problem in that it is fixed to and to make a fine spacer of 100-200μm size.

본 발명은 상기한 종래 방법들의 문제점을 해결하고 공정상의 편리함과 대량제조가 가능하고, 또한 상,하 기판 및 그에 형성되는 각종 소자들에 전혀 영향을 주지 않으면서 스페이서로서의 강도를 충분히 위치할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention solves the problems of the conventional methods described above, and is convenient for process and mass production, and also allows the strength of the spacer to be sufficiently positioned without affecting the upper and lower substrates and various elements formed thereon. It aims to do it.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 간단한 포토 리소그라피 및 실리콘기판의 비등방성 식각공정을 이용하여 미세크기의 스페이서를 제작하는 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 주요특징은 실리콘 웨이퍼 (1)상하로 포토레지스트 (2, 3)를 도포하는 공정, 상부의 포토레지스트 (2)를 패터닝하는 공정, 상부의 실리콘 웨이퍼 (1)부위를 식각하는 공정, 상부의 포토레지스트 (2)를 제거한 후, 2 차 포토레지스트(5) 패턴을 형성시키는 공정, 2 차로 식각하는 공정, 하부 포토레지스트(3)를 제거하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for fabricating a micro-sized spacer using a simple photolithography and anisotropic etching process of a silicon substrate, the main feature of the present invention is the silicon wafer (1) up and down After applying the photoresist 2, 3, patterning the upper photoresist 2, etching the upper silicon wafer 1 portion, removing the upper photoresist 2, and then And a step of forming a photoresist 5 pattern, a step of etching secondly, and a step of removing the lower photoresist 3.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 더욱 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 스페이서를 제조하기 위해 성장된 실리콘웨이퍼 (1)기판위에 포토레지스트 (PR) (2) 를 패터닝한 것을 보여 주는 도면이다. 이 설명 부호 3 은 하부 포토레지스트이다.FIG. 1 shows the patterning of the photoresist (PR) 2 on a silicon wafer 1 substrate grown to produce a spacer according to the present invention. This reference numeral 3 is a lower photoresist.

본 발명에 따른 스페이서 제조방법은, 먼저 실리콘웨이퍼 (1)상, 하면에 포토레지스트 (2)를 일정한 형상으로 도포한다. 그리고 리소그라피공정을 이용해 상부면을 패터닝한다. 이때 하부면의 하부포토레지스트 (3)는 상부면의 포토레지스트(2)보다 훨씬 두껍게 도포한다.In the spacer manufacturing method according to the present invention, first, the photoresist 2 is applied to the lower surface on the silicon wafer 1 in a constant shape. The upper surface is patterned using a lithography process. At this time, the lower photoresist 3 on the lower surface is applied much thicker than the photoresist 2 on the upper surface.

그런후, 제2도에서 보듯이, 실리콘웨이퍼 (1)부위를 1차로 비등방성 습식식각공정을 이용하여 상부면의 패턴부위를 식각하여 오목한 홈 (11) 이 형성되도록 한다.Then, as shown in FIG. 2, the silicon wafer 1 portion is first etched using an anisotropic wet etching process to etch the pattern portion of the upper surface so that the concave groove 11 is formed.

그리고 제2도 상면의 포토레지스트(2)를 제거하고 그 위에 제3도에서 보듯이, 2차 포토레지스트 (5) 패턴을 형성시키고, 제4도의 일부 실시예시도에서 보듯이, 소정의 깊이로 깊게 비등방성 습식 식각 공정을 이용해 식각한다. 그리고 최종적으로 하부면의 하부포토레지스트 (3)를 제거하면 제4도에 “A”로 예시한바와 같은 상단면상으로“T”형의 스페이서가 제작된다.Then, the photoresist 2 on the upper surface of FIG. 2 is removed and a secondary photoresist 5 pattern is formed thereon, as shown in FIG. 3, and as shown in some embodiments of FIG. 4, to a predetermined depth. Etch using deeply anisotropic wet etching process. Finally, when the lower photoresist 3 on the lower surface is removed, a spacer of type “T” is formed on the upper surface as illustrated by “A” in FIG. 4.

이와같은 공정에 의한 스페이서의 제작은, 대량제작이 가능하고 또한 포토레지스트의 도포하는 패턴에 어떠한 형상으로도 스페이서를 제조할 수 있다.Production of the spacer by such a process is possible to manufacture a large amount, and the spacer can be produced in any shape in the pattern to be applied to the photoresist.

예로서 상단면상으로 “ㄷ”, “T”, “+”, “I” 형상등 어떠한 형상으로도 형성시킬 수 있다.For example, it can be formed in any shape such as “c”, “T”, “+” and “I” on the top surface.

상기와 같이 제조되는 스페이서의 형상은 픽셀(화소)사이사이에, 즉 격자형상의 라인상에 에노딕 본딩으로 취부한다. 그러면 종래와 같은 기둥형상의 스페이서보다 더욱 견고한 스페이서로서의 역할을 하며 또한 그의 취부도 용이하고 견고한 장점이 있다.The shape of the spacer manufactured as described above is mounted between the pixels (pixels) by enodic bonding between the pixels, that is, on a lattice line. Then it serves as a more robust spacer than the columnar spacer as in the prior art, and its mounting is also easy and robust advantages.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 실리콘기판을 비등방성식각을 이용하여, FED용 패널의 스페이서로 제작함으로써, 1회에 대량 제작이 가능하고, FED용 패널의 진공 패키징시 가장 큰 문제로 남아 있던 스페이서의 구조, 형성, 및 그의 제조문제를 완전히 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by fabricating the silicon substrate as a spacer of the FED panel using anisotropic etching, it is possible to mass production in one time, the spacer which remained the biggest problem during vacuum packaging of the FED panel There is an effect that can completely solve the structure, formation, and manufacturing problems of the.

또한, 기계적 가공으로는 만들기 힘든 수십 내지 수백 미크론 크기의 스페이서를 제조할 수 있다.It is also possible to produce spacers of tens to hundreds of microns in size which are difficult to make by mechanical machining.

또한 포토레지스트의 패턴변경만으로 여러 다양한 원하는 소정의 형상의 스페이서를 제조할 수 있는 장점도 있다.In addition, there is an advantage that a spacer of various desired shapes can be manufactured by only changing the pattern of the photoresist.

Claims (5)

FED패널의 스페이서를 제조하는 방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼 (1) 상하로 포토레지스트 (2, 3) 를 도포하는 공정, 상부의 포토레지스트 (2)를 패터팅하는 공정, 상부의 실리콘 웨이퍼 (1) 부위를 식각하는 공정, 상부의 포토레지스트 (2)를 제거한 후, 2 차 포토레지스트 (5) 패턴을 형성시키는 공정, 2 차로 식각하는 공정, 하부 포토레지스트 (3)를 제거하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FED패널의 스페이서 제조방법.In the method of manufacturing the spacer of an FED panel, the process of apply | coating photoresist (2, 3) above and below the silicon wafer (1), the process of patterning the upper photoresist (2), and the upper silicon wafer (1) Etching the site, removing the upper photoresist 2, forming a secondary photoresist 5 pattern, etching secondly, and removing the lower photoresist 3. Spacer manufacturing method of the FED panel. 제1항에 있어서, 상부의 포토레지스트 (2) 도포층보다 하부 포토레지스트 (3) 도포층을 더 두껍게 형성하는 것을 특징으로하는 FED 패널의 스페이서 제조방법.The method of manufacturing a spacer of an FED panel according to claim 1, wherein the lower photoresist (3) coating layer is formed thicker than the upper photoresist (2) coating layer. 제1항에 있어서, 실리콘웨이퍼 (1)의 식각은 비등방성 습식 식각공정인 것을 특징으로하는 FED 패널의 스페이서 제조방법.The method of manufacturing a spacer of an FED panel according to claim 1, wherein the etching of the silicon wafer (1) is an anisotropic wet etching process. 제1항에 있어서, 포토레지스트(2)의 패터닝은 리소그라피공정에 의해 패터닝하는 것을 특징으로하는 FED패널의 스페이서 제조방법.The method of manufacturing a spacer of an FED panel according to claim 1, wherein the patterning of the photoresist (2) is patterned by a lithography process. 제조되는 스페이서의 형상은 “ㄷ”, “T”, “+”, “I”중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스페이서.Shape of the spacer is manufactured is a spacer, characterized in that any one of "c", "T", "+", "I".
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