KR100675624B1 - 인쇄방식에 의한 액정표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 패턴형성방법 - Google Patents

인쇄방식에 의한 액정표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 패턴형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄장비에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 제조공정에서 패턴패턴을 형성하기 위해 사용되는 인쇄장비에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인쇄장비는 공정 진행 대기시 외부와 격리되어 오존 분위기나 혹은 UV 빛이 발산되고 있는 청정챔버 내에 보관되어 있는 클리체(cliche)와, 클리체에 형성된 인쇄 패턴을 기판으로 옮겨 붙이기 위한 블랭킷(blanket)이 감겨진 로울러(roller)와, 기판을 올려놓는 스테이지(stage)로 구성되어 있으며, 상기 클리체는 청정챔버(clean chamber)내에 보관되기 때문에 이물질로 인한 클리체의 오염을 막을 수 있다.

Description

인쇄방식에 의한 액정표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 패턴형성방법{APPARATUS FOR FORMING PATTERN OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING PRINTING METHOD AND METHOD FOR FORMING PATTERN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
도 1은 일반적인 액정표시 패널의 구조이다.
도 2a내지 도 2d는 그라비어 오프셋 방식의 인쇄 공정 순서를 나타낸 도면이다.
도 3a내지 도 3d는 트랜스퍼 방식의 인쇄 공정 순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 발명의 제 1 인쇄장비를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 인쇄장비를 나타낸 도면이다.
도 6a내지 도 6e는 본 발명에 따른 그라비어 오프셋 방식의 인쇄 공정 순서를 나타낸 도면이다.
도 7a내지 도 7e는 본 발명에 따른 트렌스퍼 방식의 인쇄 공정 순서를 나타낸 도면이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10: 유리 기판 11: 컬러필터
12: 블랙 매트릭스 13: 공통 전극
14: 배향막 15: 게이트전극
16: 액티브층 17: 게이트절연막
18: 소오스전극 19: 드레인전극
20: 보호막 21: 화소전극
23: 클리체 26: 홈
24: 레지스트 패턴 25: 로울러
26: 홈 27: 닥터 블레이드
28: 블랭킷 29: 레지스트
41: 청정챔버 42: UV 램프
43: 오존
본 발명은 인쇄방식을 통한 패턴형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 인쇄장치 특히, 클리체의 오염을 방지하여 패턴의 불량을 줄일 수 있도록 한 패턴형성장치 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이 하기 위해 지금까지 주로 CRT 모니터가 사용되어 왔다. CRT는 화질이 우수하고 화면 밝기가 좋아 그동안 디스플레이의 주종을 이루어왔다. 그러나 화면이 커짐에 따라 CRT 모니터의 크기가 너무 커져 공간을 많이 차지하는 문제점이 발생하기도 하였으며, 휴대용 기기가 보편화되면서 디스플레이의 무게 또한 문제가 되었다.
이러한 문제점들을 해결한 것이 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(Pla??ma Display Panel), 유기 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등의 평판형 디스플레이 소자들이다. 이러한 평판형 디스플레이 중 노우트북 PC나 컴퓨터 모니터 등으로 이미 널리 사용되고 있으며 소비전력 소모가 적은 장점을 가지고 있는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액정표시소자는 상부기판(10a) 및 하부기판(10b) 그리고, 이들 사이에 형성된 액정층(10c)으로 구성된다. 상기 상부기판(10a) 상에는 적색, 녹색, 청색의 세 가지 기본색깔의 염료나 혹은 안료를 포함하는 수지막의 컬러필터(11)와, 상기 컬러필터(11)의 픽셀 사이에 형성된 블랙매트릭스(12)와, 공통전극(13)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 컬러필터(11)와 상기 공통전극(13) 사이에 컬러필터(11)를 평탄화시키고, 공통전극(13)과의 접착력을 향상시키기 위한 오버코트막(미도시)을 추가로 형성할 수 있다.
또한, 상기 하부기판(10b)에는 박막트랜지스터 및 화소전극(21)이 형성되어 잉ㅆ으며, 상기 박막트랜지스터는 주사신호가 인가되는 게이트전극(15)과, 주사 신호에 대응하여 데이터 신호를 전송하도록 마련된 액티브층(16)과, 액티브층(16)과 게이트전극(15)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트절연막(17)과, 액티브층(16)의 상부에 형성되어 데이터 신호를 인가하는 소오스전극(18)과, 데이터 신호를 화소전극(21)에 인가하는 드레인전극(19)으로 구성되며, 상기 소오스전극(18) 및 드레인전극(19)을 보호하는 보호막(20)이 형성되어 있다. 이때, 상기 액티브층(16)은 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층(16a)과, 상기 반도체층(16a)의 양측 상부에 n+ 도핑된 오믹 접촉층(ohmic contact layer;16b)으로 구성된다.
그리고, 상기 드레인전극(19)은 컨택홀을 통하여 화소전극(21)과 연결되어 있다. 상기 화소전극(21)은 광빔이 투과 되도록 ITO로 이루어진 투명 전극으로 형성되어 있으며, 상기 공통전극(13) 및 화소전극(21) 상에는 액정 분자들의 배향을 위한배향막(14)이 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 액정표시소자는 포토리소그래피 공정(photolithography process)을 통해 제작되는데, 상기 포토리소그래피 공정은 증착공정(deposition process), 노광공정, 현상공정, 식각공정(etching process) 및 스트립공정(strip process)과 같은 복잡한 공정으로 이루어진다. 따라서, 근래에 공정을 단순화시킬 수 있는 인쇄방식을 이용한 패턴형성방법이 연구되고 있다.
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인쇄방식에 의한 패턴형성방법은 레지스트를 기판 전사시키는 방식에 따라 그라비어 오프셋(gravure offset) 방식과 트랜스퍼(transfer) 방식으로 나뉘어진다.
상기 그라비어 오프셋 방식은 홈이 형성된 클리체를 준비한 후, 상기 홈 내부에 레지스트를 채우는 단계와, 홈에 채워진 레지스트를 로울러에 전사시키는 단계와, 로울러에 전사된 레지스트를 기판 상에 재전사시키는 단계로 이루어진다.
도 2a ~ 도 2d를 참조하여 상기 그라비어 오프셋 방식에 대해 좀 더 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 복수의 홈(26)이 형성된 클리체(23)를 준비한 후, 상기 클리체(23) 상에 레지스트(29)를 도포하고, 닥터블레이드(doctor blade)(27)를 사용하여 레지스트(29)가 도포된 클리체(23) 표면을 평평하게 밀어줌으로써, 상기 홈(26) 내부에 레지스트(29)를 충진시킨다.
이어서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 클리체(23) 표면에 로울러(25)를 접촉시킨 상태에서 회전시키에 따라, 상기 홈(26) 내부에 충진된 레지스트(29)를 로울러(33) 표면에 전사시킨다. 이때, 상기 로울러(25) 표면에는 블랭킷(28)이 형성되어 있으며, 상기 블랭킷(28) 표면에 홈(26) 내부로부터 전사된 레지스트 패턴(24)이 형성된다.
이어서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 로울러(25)를 기판(10)에 접촉시킨 상태에서 로울러(25)를 회전시킴에 따라, 블랭킷(28) 표면에 형성된 레지스트 패턴(24)을 기판(10) 상에 재전사시킨다. 이때, 상기 기판(10)은 유리 기판이나 혹은 플라스틱 기판 모두 가능하다.
도 2d는 상기 인쇄 공정 작업을 마친 후, 기판(10) 상에 형성된 잉크 혹은 레지스트 패턴(24)을 나타낸 것이다. 기판(10) 상에 형성되는 레지스트의 인쇄 패턴(24)은 클리체(23)에 형성된 홈(26)의 형태와 동일하다.
한편, 트랜스퍼 방식은 레지스트를 클리체의 홈 내부에 충진시키는 단계와, 상기 클리체 상에 패턴을 형성하고자 하는 기판을 부착시는 단계와, 상기 클리체로부터 기판을 분리시키는 단계와, 상기 홈 내부에 충진된 레지스트를 기판 상에 전사시키는 단계로 이루어진다.
도 3a ~ 도 3d를 참조하여 상기 트랜스퍼 방식의 공정 단계에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 복수의 홈(26)이 형성된 클리체(23)를 준비한 후에, 상기 홈(26) 내부에 레지스트(29)를 도포하고, 닥터블레이드(27)를 사용하여 레지스트(29)가 도포된 클리체(23) 표면을 평평하게 밀어줌으로써, 상기 홈(26) 내부에 레지스타(29)를 충진시킨다.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 패턴을 형성하고자 하는 기판을 클리체(23)에 부착시킨 뒤 열이나 혹은 압력을 인가한다. 상기 기판(10)은 유리 기판이나 혹은 플라스틱 기판 모두 가능하다.
이후에, 도 3c에 도시한 바와 같이, 기판을 클리체(23)로부터 떼어냄으로써, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
즉, 상기 기판(10)을 클리체(23)로부터 분리시킴에 따라, 상기 클리체(23)의 홈(26) 내부에 충진된 레지스트가 기판(10) 상에 전사되며, 상기 기판(10) 상에 형성되는 레지스트의 인쇄 패턴(24)은 클리체(23)에 형성된 홈(26)의 형태와 동일하다.
도 3d는 상기와 같은 트랜스퍼 인쇄 공정을 통해 기판에 형성된 레지스트 패턴을 나타낸 것이다.
상기한 바와 같이, 인쇄방식은 포토그소그래피 공정에 비해 패턴형성 공정을 단순화할 수 있는 잇점이 있다. 그러나, 종래의 인쇄방식에서 클리체가 대기 중에 노출되어 있기 때문에, 대기 중에 부유하는 입자들에 의해 클리체가 오염되고, 이에 따라, 패턴의 불량이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 클리체의 오염을 방지할 수 있는 패턴 형성용 인쇄방비를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 클리체의 오염을 방지함으로써 패턴의 불량을 방지할 수 있는 패턴형성방법을 제공하는데 있다.
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기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인쇄장비는 복수의 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에 레지스트가 충진되는 클리체; 상기 홈 내부에 상기 레지스트를 충진시키기 위한 닥터블레이드;및 상기 클리체가 내부에 보관되어 대기로부터 상기 클리체를 격리시키는 청정챔버를 포함하여 구성된다.
상기 청정챔버 내부에는, 상기 클리체 표면에 잔존하는 유기물성 입자들을 제거하는 UV발생장치가 장착되거나, 오전발생장치가 장착된 것이 바람직하다. 상기 클리체의 하부에 설치되어, 상기 클리체를 상승 및 하강시키기 위한 엘리베이터를 더 포함한다.
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상기한 바와 같은 패턴형성용 인쇄장치를 이용한 액정표시소자의 패턴 형성방법은 청정챔버 내부에 보관된 클리체가 상승하는 단계와, 홈이 형성된 클리체에 레지스트를 도포하여 블레이드로 평평하게 밀어줌으로써, 상기 홈 내부에 레지스트를 충진시키는 단계와, 상기 클리체의 홈 내부에 충진된 레지스트를 로울러에 전사시키는 단계와, 상기 로울러 표면에 전사된 레지스트를 스테이지로 이동시켜 기판 상에 재전사시키는 단계로 이루어진 이루어지는 것이다.
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또한, 청정챔버에 보관된 클리체가 상승하는 단계와, 상기 클리체의 홈 내부에 레지스트를 충진시키는 단계와, 상기 클리체 상에 패턴을 형성하고자 하는 기판을 부착시킨 후, 열이나 혹은 압력을 가하는 단계와, 상기 클리체로부터 기판을 분리시키는 단계로 이루어지는 것이다.
이때, 상기 기판 상에 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 식각해냄으로써, 원하는 패턴을 형성할 수가 있다.
이하, 도면을 통하여 본 발명에 따른 패턴형성용 인쇄장비 및 리를 이용한 액정표시소자의 패턴형성방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5느 본 발명에 의한 패턴형성용 인쇄장치를 나타낸 것으로, 특히, 클리체가 보관된 청정챔버를 나타낸 것이다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 홈(26)이 형성된 클리체(23)가 외부로부터 고립되어 UV 발생장치(42)가 설치된 청정챔버(41) 내부에 보관된다. 그리고, 상기 클리체(23) 상부에는 UV 발생장치(42)가 설치되어 있으며, 상기 UV 발생장치(42)는 상기 클리체(23)의 표면에 UV를 조사함으로써, 상기 클리체(23)의 표면에 잔존하는 유기물 입자들을 제거하는 역할을 한다. 즉, 상기 클리체(23)가 청정챔버(41) 내부에 들어오게 되면, 상기 UV발생장치(42)가 동작하여, 청정챔버(41) 외부에서 오염된 클리체(23)를 세척하는 역할을 한다. 그리고, 상기 UV에 의해서 세척된 클리체(23)는 청정챔버(41) 내에 대기하고 있는 상태이므로, 외부에 노출된 종래에 비해 유기입자와 같은 오염물에 의해 더러워지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 UV 발생장치 대신에 오존가스를 발생시키는 오존가스 발생장치를 사용할 수도 있다.
도 5는 오존가스 발생장치가 설치된 청정챔버 내부를 나타낸 것으로, 도면에 도시한 바와 같이, 청정챔버(41) 내부에 오존가스를 발생시키는 오존가스 발생장치(43)를 설치하고, 상기 클리체(23) 표면에 오존가스를 발생시킴으로써, UV 발생장치(42)와 클리체(23)에 잔존하고 있는 유기물성 입자를 제거하고, 클리체(23)가 부유성 입자로부터 오염되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
삭제
도 6a ~ 도 6e는 상기한 바와 같은 인쇄장비를 이용한 본 발명의 패턴형성방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이 청정챔버(41) 내부에 복수의 홈이 형성된 클리체(23)를 설치하고, 청정챔버(41) 내부에 구비된 UV 발생장치 또는 오존가스(발생장치를 이용하여 클리체(23)의 표면에 잔존하고 있는 유기물성 입자들을 제거한다.
삭제
이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 청정챔버(41) 천정을 오픈시키고, 상기 클리체(23)의 하부에 설치된 엘리베이터(44)를 구동시켜, 상기 클리체(23)를 상승시킴으로써, 클리체(23) 표면에 형성된 복수의 홈이 외부로 노출되도록 한다.
그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 클리체(23) 상부에 레지스트(29)를 도포한 후, 상기 클리체(23) 표면을 닥터 블레이드(doctor blade)(27)로 평평하게 밀어줌으로써, 홈(26) 내부에 레지스트를 충진시킴과 동시에, 클리체(23) 표면에 잔류하는 레지스트를 제거한다.
삭제
이후에, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 클리체(23) 표면에 로울러(25)를 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 상기 홈(26) 내부에 레지스트를 로울러(25) 표면에 전사시킨다. 이때, 상기 로울러(25) 표면에 블랭킷(28)이 도포되어 있으며, 상기 레지스트패턴(24)은 상기 블랭킷(28) 표면에 전사된다.
이와 같이, 클리체의 홈(26) 내부에 충진된 레지스트가 모두 로울러(25) 표면에 전사된 후에는 상기 엘리베이터(44)의 구동에 의해서 클리체(23)가 다시 청정챔버(41) 내부로 하강하게 되며, 청정챔버(41)의 천정은 닫히게 된다.
삭제
클리체(23)가 청정챔버(41) 내부에 완전히 갇히게 되면 다시 UV 나 혹은 오존에 의해서 클리체의 세정이 진행되고 이후, 레지스트가 도포되기 전까지 청정챔버(41) 내부에 대기한다.
그리고, 도 6e에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24)이 전사된 로울러(25)는 기판(10) 상에 접촉하여 회전함에 따라, 상기 블랭킷(28) 표면에 전사된 레지스트패턴(24)을 상기 기판(10) 상에 재전사시키게 된다. 이때, 기판(10)은 유리 기판이나 혹은 플라스틱 기판 모두 가능하다.
또한, 상기 로울러를 사용하지 않고, 레지스트가 충진된 클리체 상에 기판을 직접 부착시킨 후, 상기 클리체로부터 기판을 분리시킴으로써, 상기 클리체의 홈내부에 충진된 레지스트를 기판 상에 전사시킬 수도 있다.
도 7a ~ 도 7e은 상기한 바와 같은 트랜스퍼 인쇄방식을 이용한 본 발명의 패턴형성방법을 나타낸 것이다.
삭제
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 청정챔버(41) 내부에 복수의 홈이 형성된 클리체(23)를 설치하고 청정챔버(41) 내부에 구비된 UV 발생장치나 오존가스 발생장치를 이용하여 클리체(23)의 표면에 잔존하고 있는 유기물성 입자들을 제거한다.
이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 청정챔버(41) 천정을 오픈시키고, 상기 클리체(23)의 하부에 설치된 엘리베이터(44)를 구동시켜, 클리체(23)를 상승시킴으로써, 클리체(23) 표면에 형성된 복수의 홈이 외부에 노출되도록 한다.
그리고, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 클리체(23) 상부에 레지스트(29)를 도포한 후, 상기 클리체(23) 표면을 닥터 블레이드(doctor blade)(27)로 평평하게 밀어줌으로써, 상기 홈(26) 내부에 레지스트를 충진시킴과 동시에, 클리체(23) 표면에 잔존하는 레지스트를 제거한다.
그런후에, 도 7d에 도시한 바와 같이, 미리 준비된 기판(10)을 상기 클리체(23) 위에 부착시킨 상태에서 열이나 혹은 압력을 인가한다.
그리고, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 클리체(23)로부터 상기 기판(10)을 분리시킴으로써, 상기 클리체의 홈(26) 내부에 충진된 레지스트(24)를 상기 기판(10) 상에 모두 전사시킨다. 이후, 상기 클리체(23)는 엘리베이터(44)의 구동에 의해 상기 청정챔버(41) 내부에 구비된 UV 발생장치 혹은 오존가스 발생장치에 의해서 세정된다. 그리고, 다시 상승하여 상기와 같은 단계를 반복하게 된다.
상술한 바와 같이, 인쇄방식의 액정표시장치 제조시 기판에 전사할 패턴이 새겨진 클리체가 입자들에 의해서 오염되지 않도록 공정 진행 대기시 청정챔버에 보관하고, 이미 클리체에 흡착된 이물질들은 UV나 혹은 오존을 이용하여 제거 함으로써 인쇄 공정 중의 패턴 형성 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에 레지스트가 충진되는 클리체;
    상기 홈 내부에 상기 레지스트를 충진시키기 위한 닥터블레이드;및
    상기 클리체가 내부에 보관되어 대기로부터 상기 클리체를 격리시키는 청정챔버를 포함하여 구성된 패턴 형성용 인쇄장비.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 청정챔버 내부에는, 상기 클리체 표면에 잔존하는 유기물성 입자들을 제거하는 UV발생장치가 장착된 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 인쇄장비.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 청정챔버 내부에는, 상기 클리체 표면에 잔존하는 유기물성 입자들을 제거하는 오전발생장치가 장착된 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 인쇄장비.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 클리체의 하부에 설치되어, 상기 클리체를 상승 및 하강시키기 위한 엘리베이터를 더 포함하여 구성된 패턴 형성용 인쇄장비.
  6. 청정챔버 내부에 복수의 홈이 형성된 클리체를 대기시키는 단계;
    상기 청정챔버로부터 복수의 홈의 형성된 클리체의 표면이 대기로 노출되도록 클리체를 상승시키는 단계;
    상기 클리체 상부에 레지스트를 도포하는 단계;
    패턴을 형성하고자 하는 기판을 클리체 상에 부착시킨 후, 상기 기판 상에 열 혹은 압력을 인가하는 단계; 및
    상기 클리체로부터 기판을 분리시키는 단계를 포함하여 이루어지는 패턴형성방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서, 상기 청정챔버 내부에 UV발생장치로부터 UV를 발생시켜 상기 클리체 표면에 묻어있는 유기물성 입자들을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 청정챔버 내부에 오존발생장치로부터 오존을 발생시켜 상기 클리체 표면에 묻어있는 유기물성 입자들을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  10. 청정챔버 내부에 복수의 홈이 형성된 클리체를 대기시키는 단계;
    상기 청정챔버로부터 복수의 홈이 형성된 클리체의 표면이 대기로 노출되도록 클리체를 상승시키는 단계;
    상기 클리체 상부에 레지스트를 도포하는 단계;
    닥터 블레이드를 이용하여 상기 클리체 표면을 평평하게 밀어주어 상기 홈 내부에 레지스트를 충진시키는 단계;
    상기 클리체 표면에 로울러를 접촉시킨 후, 상기 로울러를 회전시켜 상기 홈 내부에 충진된 레지스트를 로울러 표면에 전사하는 단계; 및
    상기 로울러 표면에 전사된 레지스트를 패턴을 형성하고자 하는 기판 상에 접촉시킨 후, 회전시켜 상기 로울러 표면에 전사된 레지스트를 기판 상에 재전사하는 단계를 포함하여 이루어지는 패턴형성방법.
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