KR100467673B1 - 스마트 포토리소그래피 방법 - Google Patents

스마트 포토리소그래피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 기판 상부에 결합수지 및 막형성용 물질을 포함하는 조성물을 도포한 다음, 건조하여 막을 형성하는 단계; (b) 상기 막의 상부에 원하는 막 패턴에 따라 소정영역에만 감광제를 선택적으로 도포하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 얻은 결과물을 노광하는 단계; 및 (d) 노광된 결과물을 현상하여 원하는 막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 스마트 포토리소그래피방법을 개시한다. 본 발명에 따라 막 패턴을 형성하면, 제조공정이 간편하고 효율적일 뿐만 아니라 우수한 막특성을 갖는 막 패턴을 얻을 수 있다. 본 발명의 방법은 막 패턴 형성을 요하는 모든 장치, 예를 들면, VFD(vaccum fluorescent display), CRT(cathode ray tube), FED(field emitting display), PDP(plasma display panel) 등에 적용될 수 있다.

Description

스마트 포토리소그래피 방법
본 발명은 포토리소그래피방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 막 패턴(film pattern)을 형성하는데 이용되며, 마스크를 필요로 하지 않는 새로운 개념의 포토리소그래피방법(따라서, 본 발명자들에 의해 스마트 포토리소그래피방법이라 명명됨)에 관한 것이다.
막 패턴을 형성하는 통상적인 방법으로서는, 실크 스크린(silk screen) 등의 프린팅법, 포토리소그래피 방법들이 있다.
프린팅법은 평판 디스플레이인 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계방출표시소자(FED) 등에서 주로 사용하고 있는 방법이다. 그런데, 이 방법은 형성되는 패턴의 두께가 불균일한 편이고, 스크린 인쇄에 의존하므로 미세 패턴을 형성하기가 어렵다는 문제점을 안고 있다.
한편, 통상의 포토리소그래피방법에 따르면, 먼저 포토레지스트에 원하는 후막용 물질을 분산시킨 다음, 여기에 필요에 따라 계면활성제, 분산제, 감광보조제 등을 첨가하여 포토레지스트 조성물을 만든다. 이 조성물을 기판에 도포 및 건조한 다음, 포토마스크를 통하여 기판의 소정영역만을 노광처리하고 현상함으로써 원하는 막 패턴을 완성하게 된다.
이러한 포토리소그래피 방법은 상술한 인쇄법에 비하여 미세한 패턴을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있지만 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 제조공정 자체가 매우 길고 복잡하다.
둘째, 노광 및 현상공정시, 공정조건을 적절하게 제어하기가 매우 어렵다. 이를 구체적으로 설명하자면, 노광시간, 노광조도 등의 노광 공정조건을 적절하게 제어하거나 현상압력 등의 현상 공정조건을 적절하게 제어하는 것이 매우 어렵다. 이와 같이 공정조건을 바람직한 소정범위내로 제어하는 것이 어렵기 때문에 통상적으로 노광 및 현상 공정조건 변화에 따른 품질 편차가 심한 편이다.
셋째, 통상적인 노광공정에서는, 배치식(batch type)의 노광대를 사용하여 노광이 개별적인 기판에 대해 이루어지기 때문에 노광자체가 전체 포토리소그래피공정의 병목지점이 된다. 이로 인하여 생산효율이 저하된다.
넷째, 노광방향이 기판의 전면방향으로만 고정되므로 형성되는 막의 막질이 단단하지 못한 부분이 불가피하게 존재한다. 그 결과, 현상시 현상압력을 세심하게 제어해야 한다.
다섯째, 미세패턴을 형성하고자 하는 경우, 포토마스크의 변형이나 구멍막힘 등의 불량이 빈번하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 제조공정이 간편하고 효율적일 뿐만 아니라 우수한 막특성을 갖는 막 패턴을 형성할 수 있는 스마트 포토리소그래피 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, (a) 기판 상부에 결합수지 및 막형성용 물질을 포함하는 조성물을 도포한 다음, 건조하여 막을 형성하는 단계; (b) 상기 막의 상부에 원하는 막 패턴에 따라 소정영역에만 감광제를 선택적으로 도포하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 얻은 결과물을 노광하는 단계; 및 (d) 노광된 결과물을 현상하여 원하는 막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 스마트 포토리소그래피방법을 제공한다.
상기 (b)단계에서 감광제 도포방법은 특별히 제한되지는 않으나, 노즐을 통해 원하는 막 패턴에 따라 감광제를 분사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 (c)의 노광단계에서, 광의 조사가 기판의 내면, 외면 또는 내면과 외면 동시방향으로부터 이루어진다. 바람직하기로는, 노광이 광의 조사가 전방향에서 이루어지는 노광기에서 이루어진다.
또한, 상기 (c)의 노광단계에서는 포토마스크가 사용되지 않으며, 조사된 광에 의해 감광제 도포부분에 광반응이 일어난다.
이하, 본 발명에 따른 스마트 포토리소그래피방법을 설명하기로 한다.
먼저, 결합수지 및 막 형성용 물질을 포함하는 조성물을 제조한다. 여기에서 상기 조성물은 필요에 따라 분산제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
이와 별도로, 감광제 조성물을 제조하는데, 바람직하기로는 액상으로 제조한다. 이러한 감광액은 감광제 또는 포토레지스트를 기본으로 하여, 여기에 필요에 따라 계면활성제와 점도 조절용 폴리머를 더 포함할 수 있다.
상기 감광제로는 특별히 제한되지는 않으나, 중크롬산 나트륨(sodium dichromate), 중크롬산 암모늄(ammonium dichromate), 4,4'-디아지도스틸벤-2,2'-소듐디술포네이트(4,4'-diazidostilbene-2,2'-sodiumdisulfonate: DAS), 2,5-비스(4'-아지도-2'-술포벤질리덴)사이클로펜타논 디소듐염[2,5-bis(4'-azido-2'-sulfobenzylidene)cyclopentanone disodium salt: DAP] 수용액 등을 사용한다. 그리고 상기 포토레지스트로는 스틸바졸리움-폴리비닐알콜(stilbazolium polyvinylalcohol: SBQ-PVA) 수용액 등을 사용한다. 이 때 상기 감광제 또는 포토레지스트 수용액의 농도는 0.01 내지 5.0중량%인 것이 바람직하다.
기판상에 막 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 막을 형성한다. 이 때 이용되는 도포방법은 특별히 제한되지 않으며, 회전도포방법, 침강도포방법 등이 바람직하다.
여기에서, 기판으로는 VFD(vaccum fluorescent display), CRT(cathode ray tube), FED(field emitting display), PDP(plasma display panel) 등에서 사용하는 기판을 적용할 수 있다.
건조된 막의 소정영역에 원하는 막 패턴에 따라 감광제를 선택적으로 도포한다. 이 때 형성하고자 하는 막 패턴을 컴퓨터에 미리 입력함으로써, 잉크 젯트 노즐을 통하여 기판의 소정영역에만 감광제를 선택적으로 분사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
감광제가 선택적으로 도포된 기판을 기판의 내면, 외면 또는 내면과 외면 동시방향, 즉 전방향에서 광을 조사하여 노광한다. 이러한 노광공정에서는 통상적인 포토리소그래피방법과는 달리 포토마스크가 불필요하다. 또한 노광기로서 종래의 배치식 노광기대신 터널(tunnel)형태의 노광기를 이용하면 연속적으로 노광을 실시할 수 있다.
본 발명의 노광공정에서는, 종래의 포토리소그래피방법과는 달리 원하는 막 패턴에 따라 막의 소정영역에만 감광제가 선택적으로 도포되어 있기 때문에 노광시간 및 조도 변화에 따른 품질 편차가 매우 감소된다. 즉, 노광시간을 길게 하거나 노광조도를 높인다고 해도 막의 패턴 사이즈(size)에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 따라서, 충분한 노광시간 및 조도를 확보함으로써 기판에 대한 막의 접착력을 향상시킬 수 있다.
노광공정을 실시한 후, 기판상에 적절한 수압으로 물을 분사하여 현상함으로써 원하는 막 패턴을 완성한다. 현상공정시, 노광공정을 거친 막의 접착력이 매우 크기 때문에 종래의 경우에 비하여 현상압력을 증가시킬 수 있으므로 원하지 않는 부위에 남아있는 물질의 제거가 용이하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 포토리소그패리방법에 따르면, 노광공정 및 현상공정시 공정 마진(margin)이 매우 넓어질 수 있다.
또한, 본 발명의 포토리소그래피방법을 음극선관 제조시 이용하는 경우, 노광기술의 핵심인 노광렌즈가 불필요하다. 노광렌즈는 일반적으로 설계 및 제작이 어려울 뿐만 아니라 고가이다. 따라서 이러한 노광렌즈를 사용하지 않아도 됨으로써 원가 절감이나 신품종개발 리드타임이 줄어든다는 면에서 잇점이 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 잉크 젯트 노즐의 고정세도가 허용하는 한도내에서 고정세 패터닝이 가능하다.
둘째, 감광제를 기판의 소정영역에만 선택적으로 도포함으로써 노광시간 및 조도에 따른 품질 편차를 감소시킬 수 있다. 또한 충분한 노광시간 및 조도를 확보함으로써 막의 막질을 향상시킬 수 있다.
셋째, 노광시, 광의 조사방향을 다각화할 수 있기 때문에 터널 형태의 노광기를 사용할 수 있다. 따라서 연속적인 노광이 가능해짐으로써 대량생산공정에 적합하다.
넷째, 형성된 막의 접착력이 매우 강하기 때문에 현상압력을 증가시킬 수 있다. 따라서 형성하고자 하는 막이 형광막인 경우, 종래의 색잔현상 등을 해결할 수 있다.
다섯째, 포토마스크가 불필요하고, 노광렌즈 및 노광대를 특별하게 설계할 필요가 없으므로 신제품 개발 리드타임(lead time)이 현저하게 줄어들 뿐만 아니라 제조비용이 매우 절감된다.
본 발명의 방법은 막 패턴 형성을 요하는 모든 장치, 예를 들면, VFD(vaccum fluorescent display), CRT(cathode ray tube), FED(field emitting display), PDP(plasma display panel) 등에 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. (a) 기판 상부에 결합수지 및 막형성용 물질을 포함하는 조성물을 도포한 다음, 건조하여 막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 막의 상부에 원하는 막 패턴에 따라 소정영역에만 감광제를 선택적으로 도포하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 얻은 결과물을 노광하는 단계; 및
    (d) 노광된 결과물을 현상하여 원하는 막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 스마트 포토리소그래피방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서, 감광제를 노즐을 통해 원하는 막 패턴에 따라 분사하는 것을 특징으로 하는 스마트 포토리소그래피방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (c)의 노광단계에서, 포토마스크가 사용되지 않으며, 조사된 광에 의해 감광제 도포부분에 광반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 스마트 포토리소그래피방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c)의 노광단계에서, 광의 조사가 기판의 내면, 외면 또는 내면과 외면 동시방향으로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 포토리소그래피방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (c)의 노광단계에서, 노광이 광의 조사가 전방향에서 이루어지는 노광기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 포토리소그래피방법.
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