KR100724480B1

KR100724480B1 - 패턴형성을 위한 인쇄장치 및 이를 이용한 패턴형성방법

Info

Publication number: KR100724480B1
Application number: KR1020040040105A
Authority: KR
Inventors: 김기용; 류기현; 이정재
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2007-06-04
Also published as: KR20050114968A

Abstract

본 발명은 원하는 패턴을 정확하게 형성할 수 있는 인쇄장치 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것으로, 형성하고자 하는 패턴과 대응하는 위치에 오목한 홈이 형성된 클리체를 준비하는 단계와, 상기 홈 내부에 감광액을 충진시키는 단계와, 상기 홈내부에 충진된 감광액을 노광시키는 단계와, 노광된 감광액을 인쇄롤 표면에 전사시켜 감광패턴을 형성하는 단계 및 상기 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 재전사시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

패턴형성을 위한 인쇄장치 및 이를 이용한 패턴형성방법{METHOD FOR FABRICATING PATTERNS BY PRINTING METHOD}

도1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도2는 도1에 도시된 액정표시소자의 박막트랜지스터 구조를 나타내는 단면도.

도3a∼도3c는 그라비아 오프셋 인쇄방식에 의한 패턴 형성방법을 나타내는 도면.

도4a∼도4e는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴형성방법을 나타낸 도면.

도5a∼도5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴형성방법을 나타낸 도면.

도6a∼도6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴형성방법을 나타낸 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

231,331,431 : 인쇄롤 234,334,434: 감광액

234a,334a,434a: 노광된 감광패턴 350,450: 노광기

본 발명은 인쇄방식에 의한 패턴형성방법에 관한 것으로, 특히 광을 조사할 수 있는 노광기가 구비된 인쇄장치 및 감광물질을 첨가하고, 상기 인쇄장치를 사용함으로써, 인쇄특성을 향상시킬 수 있는 패턴형성방법에 관한 것이다.

표시소자들, 특히 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)에서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동하는데, 이러한 방식의 표시소자의 구동방식을 흔히 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식이라 한다. 이러한 액티브 매트릭스방식에서는 상기한 능동소자가 매트릭스형식으로 배열된 각각의 화소에 배치되어 해당 화소를 구동하게 된다.

도 1은 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 구조의 액정표시소자는 능동소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 사용하는 박막트랜지스터 액정표시소자(TFT-LCD)이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종횡으로 N×M개의 화소가 배치된 TFT LCD의 각 화소에는 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(4)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(6)의 교차영역에 형성된 TFT를 포함하고 있다. TFT는 상기 게이트라인(4)과 연결된 게이트전극(3)과, 상기 게이트전극(3) 위에 형성되어 게이트전극(3)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(8)과, 상기 반도체층(8) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)으로 구성된다. 상기 화소(1)의 표시영역에는 상기 소스/드레인전극(5)과 연결되어 반도체층(8)이 활성화됨에 따라 상기 소스/드레인전극(5)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(10)이 형성 되어 있다.

도 2는 각 화소내에 배치되는 TFT의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 TFT는 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(20)과, 상기 기판(20) 위에 형성된 게이트전극(3)과, 게이트전극(3)이 형성된 기판(20) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성되어 게이트전극(3)에 신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(6)과, 상기 반도체층(6) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)과, 상기 소스/드레인전극(5) 위에 형성되어 소자를 보호하는 보호층(passivation layer;25)으로 구성된다.

상기와 같은 TFT의 소스/드레인전극(5)은 화소내에 형성된 화소전극과 전기적으로 접속되어, 상기 소스/드레인전극(5)을 통해 화소전극에 신호가 인가됨에 따라 액정을 구동하여 화상을 표시하게 된다.

상기한 바와 같은 액정표시소자 등의 액티브 매트릭스형 표시소자에서는 각 화소의 크기가 수십㎛의 크기이며, 따라서 화소내에 배치되는 TFT와 같은 능동소자는 수㎛의 미세한 크기로 형성되어야만 한다. 더욱이, 근래에 고화질TV(HDTV)와 같은 고화질 표시소자의 욕구가 커짐에 따라 동일 면적의 화면에 더 많은 화소를 배치해야만 하기 때문에, 화소내에 배치되는 능동소자 패턴(게이트라인과 데이터라인 패턴을 포함) 역시 더욱 미세하게 형성되어야만 한다.

한편, 종래에 TFT와 같은 능동소자를 제작하기 위해서는 노광장치에 의한 포토리소그래피(photolithography)방법에 의해 능동소자의 패턴이나 라인 등을 형성하였다. 그런데, 이러한 포토리소그래피방법은 패터닝되는 층위에 포토레지스트를 적층한 후, 이를 노광하고 현상하는 복잡한 공정을 통해 레지스 트패턴을 형성하게 된다. 따라서, 공정이 복잡한 문제가 있었다. 더욱이, 표시소자의 포토공정시 노광장치의 노광영역이 한정되어 있기 때문에, 대면적의 표시소자를 제작하기 위해서는 화면을 분할하여 포토공정을 진행해야만 한다. 따라서, 분할된 영역의 공정시 정확한 위치의 정합이 어려울 뿐만 아니라 다수회의 포토공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하된다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄법에 의해 1회의 공정에 의해 대면적의 표시소자에 패턴을 형성할 수 있는 패턴형성방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 인쇄시 감광액을 사용하고, 이를 노광함으로써, 인쇄롤 표면에 균일한 두께의 감광막을 형성할 수 있는 패턴형성방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인쇄성을 향상시켜 미세패턴을 형성할 수 있는 패턴형성방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 이루어지는 본 발명은 형성하고자 하는 패턴과 대응하는 위치에 오목한 홈이 형성된 클리체를 준비하는 단계와, 상기 홈내부에 감광액을 충진시키는 단계와, 상기 홈내부에 충진된 감광액을 노광시키는 단계와, 노광된 감광액을 인쇄롤 표면에 전사시켜 감광패턴을 형성하는 단계 및 상 기 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 재전사시키는 단계를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 감광액은 감광액은 PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)를 함유하고 있으며, 이들의 100cps 이하의 점도(viscosity)특성을 가진다.

상기 클리체는 평평한 기판을 사용할 수 있으며, 이때, 상기 클리체의 홈내부에 감광액을 충진시키는 단계는 상기 클리체 상에 감광액을 도포하는 단계 및 상기 클리체 표면에 닥터블레이드를 접촉시킨 상태에서 닥터블레이드를 평평하게 밀어줌으로써, 홈내부에 감광액을 충진하고, 클리체 표면에 도포된 감광액을 제거하는 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 홈내부에 충진된 감광패턴을 식각대상층 상에 전사시키는 단계는 상기 인쇄롤을 클리체 표면에 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 클리체에 충진된 감광패턴을 인쇄롤 표면에 전사시키는 단계와, 상기 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 재전사시키는 단계로 이루어진다.

한편, 상기 클리체는 원통형의 롤을 사용할 수도 있으며, 이때, 상기 클리체의 홈내부에 감광액을 충진시키는 단계는 상기 클리체 상부에 구비된 감광액 공급부를 통해 클리체 상에 감광액을 공급하는 단계와, 상기 클리체를 회전시킴으로써, 홈내부에 감광액을 충진하고, 닥터블레이드에 의해 클리체 표면에 도포된 감광액을 제거하는 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 홈내부에 충진된 감광패턴을 식각대상층 상에 전사시키는 단 계는 상기 인쇄롤을 상기 클리체 표면에 접촉시킨 상태에서 인쇄롤과 클리체를 맞물려 회전시킴에 따라, 클리체에 충진된 감광패턴을 인쇄롤 표면에 전사시키는 단계와, 상기 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄롤 표면에 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 재전사시키는 단계로 이루어진다.

또한, 본 발명은 인쇄롤을 준비하는 단계와, 상기 인쇄롤 표면에 감광액을 도포하는 단계와, 상기 인쇄롤 표면에 도포된 감광액을 노광시키는 단계와, 노광된 감광액을 볼록한 패턴이 형성된 클리체 상에 접촉시킴으로써, 상기 클리체와 접촉하는 영역의 감광액을 클리체 상에 전사시키고, 인쇄롤 표면에는 형성하고자하는 패턴과 대응하는 감광패턴을 형성하는 단계 및 상기 감광패턴을 식각대상층 상에 전사키는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 의한 패턴형성용 인쇄장치는 형성하고자 하는 패턴과 대응하는 위치에 오목한 홈이 형성된 제1롤과, 상기 제1롤에 감광액을 공급하는 감광액 공급기와, 상기 제1롤 표면에 잔류하는 감광액을 제거함으로써, 홈내부에 감광액을 충진시키는 닥터블레이드 및 상기 제1롤과 맞물려 회전하며 상기 홈내부에 충진된 감광패턴이 전사되고, 상기 전사된 감광패턴을 식각대상층 상에 재전사시키는 제2롤을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 홈내부에 충진된 감광액에 광을 조사하는 광조사기를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 패턴형성용 인쇄장치는 원통형의 인쇄롤과, 상기 인쇄롤 표면에 감광액을 공급하는 감광액 공급기 및 복수의 볼록패턴이 형성되고, 상기 인쇄롤 표면에 도포된 감광막을 상기 볼록패턴에 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 상기 인쇄롤 표면에는 형성하고자하는 패턴과 대응하는 감광패턴을 형성하는 클리체를 포함하여 구성되고, 상기 인쇄롤 표면에 공급된 감광액에 광을 조사하는 광조사기를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 액정표시소자 등과 같은 표시소자의 능동소자 패턴을 형성하기 위해, 인쇄방법을 사용한다. 특히, 그라비아 오프셋 인쇄는 오목판에 잉크를 묻혀 여분의 잉크를 긁어내고 인쇄를 하는 인쇄방식으로서, 출판용, 포장용, 셀로판용, 비닐용, 폴리에틸렌용 등의 각종 분야의 인쇄방법으로서 알려져 있다. 본 발명에서는 이러한 인쇄방법을 사용하여 표시소자에 적용되는 능동소자나 회로패턴을 제작한다.

그라비아 오프셋 인쇄는 인쇄롤을 이용하여 기판 상에 잉크를 전사하기 때문에, 원하는 표시소자의 면적에 대응하는 인쇄롤을 이용함으로써 대면적의 표시소자의 경우에도 1회의 전사에 의해 패턴을 형성할 수 있게 된다. 이러한 그라비아 오프셋 인쇄는 표시소자의 각종 패턴들, 예를 들어 액정표시소자의 경우 TFT 뿐만 아니라 상기 TFT와 접속되는 게이트라인 및 데이터라인, 화소전극, 캐패시터용 금속패턴을 패터닝하는데 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패턴형성방법에 대해 상세히 설명한다.

도3a∼도3c는 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 잉크패턴을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다. 도3a에 도시된 바와 같이, 인쇄방식에서는 우선 오목판 또는 클리체(130)의 특정 위치에 홈(132)을 형성한 후 상기 홈(132) 내부에 잉크(134)을 충진한다. 상기 클리체(130)에 형성되는 홈(132)은 일반적인 포토리소그래피방법에 의해 형성되며, 홈(132) 내부로의 잉크(134) 충진은 클리체(130)의 상부에 패턴형성용 잉크(134)을 도포한 후 닥터블레이드(138)를 클리체(130)의 표면에 접촉한 상태에서 밀어줌으로써 이루어진다. 따라서, 닥터블레이드(138)의 진행에 의해 홈(132) 내부에 잉크(134)가 충진됨과 동시에 클리체(130) 표면에 남아 있는 잉크(134)는 제거된다.

도3b에 도시된 바와 같이, 상기 클리체(130)의 홈(132) 내부에 충진된 잉크(134)는 상기 클리체(130)의 표면에 접촉하여 회전하는 인쇄롤(131)의 표면에 전사된다. 상기 인쇄롤(131)은 제작하고자 하는 표시소자의 패널의 폭과 동일한 폭으로 형성되며, 패널의 길이와 동일한 길이의 원주를 갖는다. 따라서, 1회의 회전에 의해 클리체(130)의 홈(132)에 충진된 잉크(134)이 모두 인쇄롤(131)의 원주 표면에 전사된다.

이후, 도3c에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄롤(131)을 기판(130') 위에 형성된 식각대상층(140)의 표면과 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라 상기 인쇄롤(131)에 전사된 잉크(134)이 상기 식각대상층(140)에 전사되며, 이 전사된 잉크(134)에 UV 조사 또는 열을 가하여 건조시킴으로써 잉크패턴(133)을 형성한다. 이때에도 상기 인쇄롤(131)의 1회전에 의해 표시소자의 기판(130') 전체에 걸쳐 원하는 패턴(133)을 형성할 수 있게 된다. 이어서, 상기 잉크패턴(133)을 마스크로 하여 식각대상층(140)을 식각함으로써, 원하는 패턴을 형성할 수가 있다.

상기한 바와 같이, 인쇄방식에서는 클리체(130)와 인쇄롤(131)을 원하는 표시소자의 크기에 따라 제작할 수 있으며, 1회의 전사에 의해 기판(130')에 패턴을 형성할 수 있으므로, 대면적 표시소자의 패턴도 한번의 공정에 의해 형성할 수 있게 된다.

상기 식각대상층(140)은 TFT의 게이트전극이나 소스/드레인전극, 게이트라인, 데이터라인 혹은 화소전극과 같은 전극을 형성하기 위한 금속층이거나, 액티브층을 형성하기 위한 반도체층을 수 있으며, SiOx나 SiNx와 같이 절연층일 수도 있다.

실제의 표시소자의 패턴을 형성하는 경우, 상기 잉크패턴(133)은 종래 포토공정에서의 레지스트(resist) 역할을 하며, 인쇄방식에서는 감광물질이 첨가되지 않는다. 따라서, 금속층이나 절연층 위에 상기와 같은 잉크패턴(133)을 형성한 후 일반적인 에칭공정에 의해 금속층이나 절연층을 에칭함으로써 원하는 패턴의 금속층(즉, 전극구조)이나 절연층(예를 들면, 컨택홀 등)을 형성할 수 있게 된다.

상기와 같이 인쇄방식은 많은 장점을 가진다. 특히, 대면적인 표시소자에 1회의 공정에 의해 잉크패턴을 형성하거나 종래의 포토리소그래피 공정에 비해 공정이 매우 간단하다는 점은 인쇄방식이 가질 수 있는 대표적인 장점이다.

그러나, 상기와 같은 인쇄방식은 클리체의 홈내부에 잘 채워기기 위한 잉크특성과 인쇄롤 표면에 전사된 잉크패턴이 식각대상층에 제대로 재전사되기 위해 요구되는 잉크특성이 상반되기 때문에, 인쇄특성을 향상시키는데, 한계가 있다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 클리체 홈내부에 잉크가 잘 채워지기 위해서는 상대적으로 잉크의 점도(viscosity)가 낮고, 분자량이 적은 특성이 요구되는 반면에, 클리체의 홈내부에 충진된 잉크를 인쇄롤 표면에 전사시키고, 이를 다시 식각대상층 상에 재전사시키기 위해서는 홈내부에 충진되는 잉크에 비해 점도가 높고, 어느 정도의 경도(hardness)와 탄력성(elasticity)이 요구된다.

이와같이, 인쇄방식은 동일한 물질에 대하여 공정중에 서로 상이한 특성이 요구되기 때문에 패턴불량이 발생하며, 특히 미세패턴을 형성하기에 적합하지 않다. 즉, 홈내부에 잉크를 완전하게 충진시킬 수 있는 잉크를 선택할 경우, 인쇄롤로의 잉크전사가 제대로 이루지지 않게 되며, 상대적으로 점도가 높은 잉크(인쇄롤로의 전사가 용이한 잉크)를 선택할 경우, 클리체 홈내부에 잉크가 완전하게 충진되지 않는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 클리체로부터 인쇄롤에 잉크가 제대로 전사되지 않거나, 클리체의 홈내부에 잉크가 완전히 충진되지 않게되면, 패턴이 제대로 형성될 수가 없다.

따라서, 본 발명은 특히 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 잉크 대신 감광액을 인쇄방식에 사용함으로써, 인쇄특성을 향상시키고, 미세패턴을 형성하는데 적합한 패턴형성방법을 제공하는 것이다.

즉, 클리체 홈내부에 잘 채워질 수 있는 물성을 충족시키는 감광액을 선택하여, 클리체의 홈내부에 감광액을 완전히 충진시킨 후에, 이를 노광하여 점도 및 경도와 같은 물성을 변화시킨다. 일반적으로, 감광액은 광과 반응하게 되면, 점도 및 경도가 높아지는 특성을 가지고 있기 때문에, 클리체 홈내부에 감광액을 완전히 채운 후에, 광을 조사하게 되면, 인쇄롤에 전사되기에 적합한 점도 및 경도를 가지게 된다. 이와같이, 감광액의 물성을 변화시킨 상태에서 인쇄롤에 전사시킨 후, 이를 다시 식각대상층에 재전사시킴으로써, 인쇄공정 중에 요구되는 레지스트의 특성을 모두 충족킬 수가 있다.

도4a∼도4e는 미세패턴에 적합한 본 발명의 패턴형성방법을 나타낸 것으로, 먼저, 도4a에 도시된 바와 같이, 클리체(230)의 특정 위치에 홈(232)을 형성한 후 상기 홈(232) 내부에 PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)와 같은 감광물질을 함유된 감광액(234)을 충진시킨다. 이때, 사용되는 감광액(234)은 100cps이하의 점도를 가지는 것으로, 홈(232)내부에 완전히 채워질 수 있을 정도의 점도를 선택한다.

홈(232) 내부로의 감광액(234) 충진은 클리체(230)의 상부에 감광액(234)을 도포한 후, 닥터블레이드(238)를 클리체(230)의 표면에 접촉한 상태에서 밀어줌으로써 이루어진다. 따라서, 닥터블레이드(238)의 진행에 의해 홈(232) 내부에 감광액(234)가 충진됨과 동시에 클리체(230) 표면에 남아 있는 감광액(234)은 제거된다.

이어서, 도4b에 도시된 바와 같이, 클리체(230)의 홈(232) 내부에 충진된 감광액(234)에 UV와 같은 광(도면 상에 화살표로 표기)을 조사함으로써, 상기 감광액(234)의 물성을 변화시킨다. 즉, 도4c에 도시된 바와 같이, 노광된 감광액(234a)은 PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)와 같은 감광물질을 함유하고 있기 때문에, 광과 반응하여 점도 및 경도가 광을 조사하기 이전에 비하여 높아지게 된다.

도4c에 도시된 바와 같이, 상기 클리체(230)의 홈(232) 내부에 충진된 감광패턴(234a)은 상기 클리체(230)의 표면에 접촉하여 회전하는 인쇄롤(231)의 표면에 전사된다. 이때, 감광패턴(234a)은 클리체(230)로부터 분리되어 인쇄롤(231)에 전사되기에 적합한 점도와 경도를 가지고 있으며, 이것은, 노광강도 및 노광시간에 의해 조절할 수 있다.

상기 인쇄롤(231)은 제작하고자 하는 표시소자의 패널의 폭과 유사한 폭으로 형성되며, 패널의 길이와 유사한 길이의 원주를 갖는다. 따라서, 1회의 회전에 의해 클리체(230)의 홈(232)에 충진된 감광패턴(234a)이 모두 인쇄롤(231)의 원주 표면에 전사된다.

이후, 도4e에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄롤(231)을 기판(230') 위에 형성된 식각대상층(240)의 표면과 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라 상기 인쇄롤(231)에 전사된 감광패턴(234a)이 상기 식각대상층(240)에 전사되며, 전사된 감광패턴(234a)에 UV 조사 또는 열을 가하여 감광패턴(234a)의 경도(hardness)를 더욱 향상시킬 수가 있다.

이때에도 상기 인쇄롤(231)의 1회전에 의해 표시소자의 기판(230') 전체에 걸쳐 원하는 패턴(234a)을 형성할 수 있게 되며, 상기 감광패턴(234a)을 마스크로하여 식각대상층(240)을 식각함으로써, 원하는 패턴을 형성할 수가 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예는 감광액을 인쇄방식에 적용함으로써, 동일재료에 대하여 각각의 공정에서 요구하는 다른 특성을 충족시킬 수가 있다. 즉, 클리체의 홈내부에 감광액을 충진시키는 공정과, 클리체의 홈내부에 충진된 감광액을 인쇄롤에 전사시키고, 이를 다시 기판 상에 재전사시키기는 공정에 있어서, 감광액에 대한 서로 다른 물리적 특성이 요구되는데, 감광액의 노광을 통해 두 공정이 요구하는 특성을 모두 만족시킬 수가 있다.

한편, 본 실시예에서 클리체는 원통형의 롤을 사용할 수도 있으며, 도5a∼도5c은 원통형 롤을 클리체로 이용한 패턴형성방법을 나타낸 것으로, 클리체의 형상을 제외한 모든 공정이 이전실시예와 동일하다.

도5a에 도시된 바와 같이, 표면에 형성하고자 하는 감광패턴과 동일한 형상의 홈(332)이 형성되어 있으며, 인쇄롤(331)과 맞물려 회전하는 어닐록스롤(330)을 준비한다. 이때, 상기 어닐록스롤(330)은 클리체와 동일한 역할을 하는 것으로, 상기 어닐록스롤(330)이 회전하는 동안 감광액공급기(335)로부터 감광액(334)이 공급되며, 홈(332) 내부에는 감광액(334)이 충진된다. 홈(332) 내부로의 감광액(334) 충진은 상기 어닐롤스롤(330)의 일측에 구비된 닥터블레이드(338)가 어닐록스롤(330) 표면에 접촉한 상태에서 어닐롤스롤(330)이 회전함에 따라, 홈(332) 내부에 감광액(334)이 충진됨과 동시에 어닐록스롤(330) 표면에 남아 있는 감광액(334)은 제거된다.

상기 감광액(334)은 이전실시예에서 언급한 바와 같이, PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)와 같은 감광물질을 함유하고 있는 것으로, 100cps이하의 점도를 가진다.

상기 홈(332) 내부에 충진된 감광액(334)은 어닐록스롤(330) 일측에 구비된 노광기에 의해 광이 조사되어, 그 특성이 바뀌게 된다. 즉, 노광된 감광패턴(334a)은 광과 반응하여 점도 및 경도가 광을 조사하기 이전에 비하여 높아지게 된다.

이어서, 노광된 감광패턴(334a)은 상기 어닐록스롤(330)과 맞물려 회전하는 인쇄롤(331) 표면에 전사된다.

이때, 노광기가 상기 인쇄롤(331)의 일측에 구비되어 인쇄롤(331)에 전사된 감광패턴을 노광시킬 수 있으며, 인쇄롤(331)에 전사된 감광패턴을 노광하는 경우, 어닐록스롤(330)의 홈(332) 내부에 충진된 감광액(334)의 노광공정을 생략할 수 있다.

이후, 도5b에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄롤(331)을 기판(330') 위에 형성된 식각대상층(340)의 표면과 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라 상기 인쇄롤(331)에 전사된 감광패턴(334a)이 상기 식각대상층(340)에 전사된다. 아울러, 전사된 감광패턴(334a)에 UV 조사 또는 열을 가하여 감광패턴(334a)의 경도(hardness)를 더욱 향상시킬 수가 있다.

도6a∼도6c는 본 발명의 기본개념을 이용한 인쇄방식을 나타낸 것으로, 도6a에 도시된 바와 같이, 원통형 롤(431) 표면에 감광액공급기(435)를 통해 감광막(434)을 도포한다. 이때, 감광액(434)은 100cps 이하의 점도를 가지며, PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)와 같은 감광물질을 함유하고 있다.

이때, 상기 원통형롤(431)에 도포된 감광막(434)의 낮은 점도특성 때문에 흘러내리지 않도록, 감광막(434)을 도포하는 동안, 원통형롤(431)의 일측에 구비된 노광기를 통해 상기 감광막(434)을 노광시킨다. 이때, 노광된 감광막(434a)은 점도 가 향상되기 때문에, 원통형롤(431)에서 흘러내리지 않으며, 이에따라, 롤(431) 표면에 균일한 두께의 감광막(434a)을 형성할 수가 있다.

이어서, 도6b에 도시된 바와 같이, 표면에 복수의 볼록패턴(430')이 형성된 클리체(430)을 준비한 다음, 상기 클리체(430) 표면에 감광막(434a)이 도포된 롤(431)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 상기 클리체(430)의 볼록패턴(430')과 접촉하지 않는 인쇄롤(431) 표면에 감광패턴(434b)을 형성한다. 이때, 볼록패턴(430')을 갖는 클리체(430)는 기존의 포토리소그래피공정을 통해 형성할 수 있다. 즉, 유리재질의 기판을 준비한 다음, 상기 기판 전면에 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝함으로써, 금속패턴을 형성한다. 이어서, 상기 금속패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭함으로써, 금속패턴이 형성된 영역에 볼록패턴(430')을 형성할 수가 있다. 이때, 금속패턴을 제거할 수도 있다.

이와 같이 제작된 클리체(430) 표면에 감광막(434a)이 도포된 롤(431)을 회전시켜 진행시킴에 따라, 볼록패턴(430')과 접촉하는 영역의 유기막(434a')이 볼록패턴(430') 상에 남게된다. 이에 따라, 볼록패턴(430')과 접촉하지 않는 인쇄롤(431) 표면에는 감광패턴(434b)이 남게된다.

이후에, 도6c에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄롤(431) 표면에 남아 있는 감광패턴(434b)에 UV를 조사하거나, 열을 안가함으로써, 감광패턴(434a)의 점도 및 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 인쇄방식에 의한 패턴형성방법을 제공하는 것으로, 특히 클리체의 홈내부에 완전히 채워질 수 있으며, 롤표면에 도포가 유리한 점 도특성과, 식각대상층에 전사시키기에 유리한 점도(경도) 특성을 모두 충족시킬 수 있는 감광물질을 사용함으로써, 패턴의 불량을 방지하고, 미세패턴을 유리한 패턴형성방법을 제공한다.

상기한 인쇄방식에 의한 패턴형성방법은 액정표시소자와 같은 표시소자의 능동소자나 회로뿐만 아니라 반도체 웨이퍼상에서의 소자형성에도 사용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 기본 개념인 감광물질을 인쇄방식에 적용하는 예는 본 발명의 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 실시예에 설명되지 않는 감광물질을 이용한 인쇄방식을 모두 포함할 것이다. 따라서, 이러한 본 발명의 다른 예나 변형예는 본 발명의 기본적인 개념을 이용하면 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인쇄방식에서 감광액을 이용하여 패턴을 형성함으로써, 각각의 공정마다 요구되는 동일한 재질에 대한 상반되는 특성을 모두 충족시킴으로써, 패턴불량을 방지하여 원하는 패턴을 정확하게 형성할 수 있게 된다.

Claims

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인쇄롤을 준비하는 단계;

상기 인쇄롤 표면에 감광액을 도포하는 단계;

상기 인쇄롤 표면에 도포된 감광막을 노광시켜 감광막의 점도와 경도를 향상시키는 단계;

노광된 감광막을 클리체 상에 형성된 볼록한 패턴에 접촉시켜 상기 접촉된 영역의 감광막을 상기 인쇄롤로부터 제거하여 상기 인쇄롤 표면에 감광패턴을 형성하는 단계; 및

상기 인쇄롤을 식각대상층 상에 구동시켜 상기 감광패턴을 상기 식각대상층 상에 전사키는 단계를 포함하여 이루어지는 패턴형성방법.
제10항에 있어서, 상기 감광액은 점도(viscosity)가 100cps 이하인 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
제10항에 있어서, 상기 감광액은 PAC(Photo Active Compound) 또는 PI(Photo initiator)와 같은 감광물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
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원통형의 인쇄롤;

상기 인쇄롤 표면에 감광액을 공급하는 감광액 공급기;

상기 인쇄롤 표면에 공급된 감광액에 광을 조사하여 조사된 감광액의 점도 및 경도를 향상시키는 광조사기; 및

복수의 볼록패턴이 형성되어 상기 인쇄롤 표면에 도포된 감광막을 상기 볼록패턴에 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라 볼록패턴에 접촉된 감광막을 상기 인쇄롤로부터 제거하여 상기 인쇄롤 표면에 감광패턴을 형성하는 클리체를 포함하여 이루어지는 패턴형성용 인쇄장치.
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