KR101037030B1 - 금속 나노 결정을 이용한 금속패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 나노 결정을 이용한 금속패턴 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (ⅰ) 노광에 의해 프리 카르복실기가 형성되는 치환기를 갖는 감광성 화합물을 기판에 코팅하여 감광성 필름을 형성하는 단계; (ⅱ) 상기 감광성 필름을 광산발생제의 존재 하에서 선택적으로 노광하여 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴을 수득하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 결정성장용 잠재적 패턴을 나노 결정의 생성이 가능한 나노 금속 용액으로 처리하여 금속 나노 결정을 성장시켜 금속패턴을 수득하는 단계를 포함하는 금속패턴 형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의할 경우, 금속 배선 패턴을 비교적 간단하면서도 제조 단가가 낮은 공정을 통해 형성할 수 있고, 이를 평판표시 소자의 차폐 필터를 사용하거나 또는 전극으로 사용하여 OLED(organic light emmiting display) 또는 OTFT(organic thin-film transistor)와 같은 소자에 쉽게 적용할 수 있다.
금속 패턴, 광촉매 화합물, 금속 나노 결정, 평판표시소자, 전극

Description

금속 나노 결정을 이용한 금속패턴 형성 방법 {Method of Preparing Metal Pattern by using metal nano crystal}
도 1은 본 발명의 금속 패턴 형성 공정을 개략적으로 나타낸 모식도; 및
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 수득된 금속 패턴의 현미경 사진이다.
본 발명은 금속 나노 결정을 이용한 금속패턴 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (ⅰ) 노광에 의해 프리 카르복실기가 형성되는 치환기를 갖는 감광성 화합물을 기판에 코팅하여 감광성 필름을 형성하는 단계; (ⅱ) 상기 감광성 필름을 광산발생제의 존재 하에서 선택적으로 노광하여 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴을 수득하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 결정성장용 잠재적 패턴을 나노 결정의 생성이 가능한 나노 금속 용액으로 처리하여 금속 나노 결정을 성장시켜 금속패턴을 수득하는 단계를 포함하는 금속패턴 형성방법에 대한 것이다.
액정 표시소자(LCD), 플라즈마 디스플레이 판넬(PDP), 무기 및 유기 인광 표시소자(ELD) 등의 평판 표시 소자에 있어, 표시 면적의 대화면화와 고화질화가 요구되면서, 금속 배선길이가 현저히 증가하고 개구율 증가를 위한 디자인 룰(design rule)이 감소하고 있으며 이에 따라 배선 저항과 커패시턴스(capacitance) 값이 급격히 상승하고 신호 지연과 찌그러짐이 나타나는 문제가 발생하고 있다. 이러한 상황에서 전도도가 우수한 금속배선에 대한 공정개발이 고화질, 대면적 평판 표시 소자 개발에 절대적으로 필요한 요소 기술로 인식되고 있다. 대형 LCD의 경우 이를 위해 낮은 비저항을 갖는 Al을 배선재료로서 사용하는 것에 대한 검토가 활발히 이루어져 왔으며, 순수한 Al만을 사용할 때 발생하는 'hillock'과 같은 물질 이동에 따른 배선 불균일성을 막기 위해 현재 Al-합금의 일종인 AlNd가 사용되고 있다.
한편, 합금원소 첨가에 의한 비저항의 증가 및, α-Si 또는 ITO 와의 높은 반응성으로 인한 접촉저항 증가 때문에 Al-합금을 소스/드레인 재료로 사용할 경우에는 Cr/AlNd/Cr와 같이 다층 구조가 요구되는 것이 현실이지만 이 경우 복잡한 공정이 요구되고 있어 생산성에 한계가 있다. 하기 표 1은 주기율표 상에서 금속 배선으로 사용될 수 있는 금속을 정리한 것이다.
Figure 112004054728600-pat00001
현재로서는 Al-합금이 많이 사용되고 있으나, 이보다 낮은 비저항을 가지면서 비정질 실리콘층 위에서 양호한 컨택(Contact) 특성을 갖는 재료인 구리(Cu) 또는 은(Ag) 재료가 큰 관심을 받고 있다. 그러나 게이트 전극으로 구리 또는 은을 사용할 경우 하부 기판과의 접착력이 좋지 않아 후속 공정 중에 금속 배선이 벗겨지기가 쉽고, 소스 및 드레인 전극으로 사용할 경우 200℃ 이상에서 구리원자가 비정질 실리콘 층으로 확산되거나, 전기 구동에 의한 전자이동(electromigration) 현상이 발생하여 배선 및 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 구리 또는 은을 저저항 배선재료로 사용하기 위해서는 기판에의 접착력이 좋고 접촉저항이 적은 별도의 금속을 하부에 혹은 상하부 전부에 형성하여 사용할 필요성이 있어 다층 금속 패턴형성이 요구되고 있다.
즉, 대형화에 대한 요구와 저가격화에 대한 요구를 모두 달성하기 위하여 기존의 배선재료를 신규재료로 바꾸는 것과 동시에 다층 금속배선을 보다 간단한 공 정으로 제조할 수 있는 기술의 개발이 필요한 것이다.
금속패턴을 형성하기 위해 현재 사용되는 방법으로는 포토레지스트를 이용한 방법이 있는 바, 상기 방법은 패턴 형성을 위해 금속 스퍼터링, 노광, 현상을 통한 포토레지스트의 패턴형성 및 에칭 등 복잡한 공정이 수반되므로 다층 금속패턴을 수득하기에는 적절하지 않으며, 다면적 생산을 위한 유리 기판 크기의 대형화에 따른 진공 박막 장비 개발의 기술적 어려움과 제조비용 급등의 문제를 간과할 수 없다.
이와 관련하여 일본 특개평 11-119675호에서는 디스플레이의 전면에 사용되는 것으로 투명 기판 한 면에 금속 박막으로 된 메쉬(mesh)를 적층한 전자파 차폐성 및 투시성을 갖는 전자파 차폐판을 양산하는 방법에 관하여 개시하고 있는바, 이 방법은 (a)도금 박리성을 갖는 연속한 후프장의 기판에 메쉬(mesh)를 도금하기 위한 도금성의 레지스트 마스크를 형성하는 마스킹 공정，(b)기판면의 레지스트 마스크로부터 노출하고 있는 부분에 메시 형성을 위한 소정의 재질로 된 금속 박막층을 전착 형성하는 전착 공정, 및 (c)접착제를 이용하여 전착 형성된 금속 박막층을 전자파 차폐판용 투명 기판 면에 접착 전사하는 전사 공정을 포함하므로 그 과정이 복잡하다.
일본 특개평 5-16281호에는 기판에 친수성 투명 수지층이 적층되고, 그 친수성 투명 수지층상에 무전해 도금층이 수지의 패턴상에 적층되고, 그 무전해 도금층과 친수성 투명 수지층 사이에 흑색 패턴부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투광성 전자파 실드 재료를 개시하고 있으나 이 경우도 포토레지스트 공정 및 에칭 공정이 모두 요구된다.
일본 특허 공개 제 2003-109435호에서는 투명 기판에 소정의 패턴이 형성된 금속 초미립자 촉매층, 이 금속 초미립자 촉매층상에 형성된 금속층을 포함하되 상기 패턴의 평균 개구경과 평균 선폭과의 비가 7이상인 것을 특징으로 한 투명 도전막을 제조하는 방법을 개시하고 있으나 초미립자 촉매를 사용해야 하는 단점이 있다.
따라서, 당해 기술 분야에는 보다 비용이 절감될 수 있는 간단한 공정으로 금속패턴을 형성할 수 있는 방법에 대한 필요성이 요구되어 왔다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 노광에 의해 카르복실기가 형성되도록 tert-부틸옥시기로 보호된 카르보닐기가 치환된 화합물로 이루어진 화합물로 기판을 코팅하여, 광에 반응하는 감광성 필름을 형성하고, 광산발생제의 존재 하에서 선택적으로 노광함으로써 탈보호(deprotection)된 프리 카르복실기로 이루어진 결정성장용 잠재적 패턴을 형성한 후, 이를 소망하는 나노 금속으로 선택적 흡착 반응시켜 나노 금속 결정을 성장시킬 경우, 고전도성 금속을 포함한 단층 또는 다층 금속패턴을 매우 간단한 방법을 통해 제조할 수 있고, 제조된 금속 패턴이 금속 배선으로서 우수한 특성을 가짐을 확인하여 본 발명에 이르게 되었다.
결국 본 발명의 목적은 고진공, 고온 등을 요하는 금속박막 공정 또는 미세 형상 노광공정과 후속하는 에칭공정 등에 의하지 않고, 간단한 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의해 빠르고 효율적으로 단층 또는 다층의 금속 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 제조한 평판 표시 소자 또는 전극 등을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면은 (ⅰ) 노광에 의해 프리 카르복실기가 형성되는 치환기를 갖는 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 화합물을 기판에 코팅하여 감광성 필름을 형성하는 단계; (ⅱ) 상기 감광성 필름을 광산발생제의 존재 하에서 선택적으로 노광하여 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴을 수득하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 결정성장용 카르복실기의 잠재적 패턴을 나노 결정의 생성이 가능한 나노 금속 용액으로 처리하여 금속 나노 결정을 성장시켜 금속패턴을 수득하는 단계를 포함하는 금속패턴 형성방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 방법에 의해 제조된 금속패턴에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 금속패턴을 금속배선으로 포함하는 평판표시 소자에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 금속패턴으로 이루어진 전극에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 단계별로 나누어 보다 상세히 설명한다.
제 (ⅰ)단계 :
먼저, 광에 반응하는 감광성 화합물을 기판에 코팅하여 투명한 무정형 감광성 필름을 형성한다.
본 발명에서 사용되는 "감광성 화합물"은 광에 의해 그 특성이 현저히 변화하는 화합물로서, 보다 상세하게는 노광 전에는 tert-부틸옥시기에 의해 금속 나노 결정과 반응할 수 있는 카르복실기가 보호(protection)되어 있다가 자외선 등의 광을 받아 광산발생제(photoacidgenerator)에서 발생된 강산에 의해 탈보호화(deprotection)되면서 프리 카르복실기가 형성되는 치환기를 갖고 있는 화합물이다.
본 발명에서 특이적으로 사용되는 감광성 화합물은 일반적으로 하기 화학식 1의 구조를 갖는다.
Figure 112004054728600-pat00002
상기 식에서,
Figure 112004054728600-pat00003
는 본 발명에 따른 감광성 화합물을 구성하는 공중합체의 고분자 주쇄이고, 여기서 A 및 B는 동일하거나 서로 다른 단위 중합체로서, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리아마이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아마이드, 폴리에테르니트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보디이미드, 폴리실옥산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴아마이드, 니트릴고무, 아크릴고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 셀룰로오즈 수지, 폴리부텐, 폴리펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸고무, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌수첨폴리이소프렌(polystyrene-hydrogenated polyisoprene), 및 수첨폴리부타디엔으로 구성된 군으로부터 선택된 것이며, R1은 탄소수 2 내지 6의 알킬렌기, 시클로헥실기, 또는 페닐기이고, m+n은 1이며, 이 때 n은 0.1 내지 0.9이다.
상기 화합물에서 주쇄 B와 결합하고 있는 치환기에서 tert-부틸옥시기는 카르보닐기를 보호하고 있는 치환기로서, 이후의 노광 공정에서 tert-부틸기가 떨어져 나가면서 프리 카르복실기가 형성되는 부분이다. 한편 이웃하는 주쇄 A에 치환되어 있는 R1OH기는 노광에 의해 영향을 받지 않는 부분으로서, 노광 공정 전후를 불문하고 카르복실기가 형성되지 않으며, 한편으로는 수소결합을 포함하고 있기 때문에 기판에 대한 밀착력을 증가시키는 작용을 할 수 있다.
상기 감광성 화합물은 이소프로필 알코올, 프로필렌 글리콜 모노메틸에틸 아세테이트, 디메틸포름아마이드(DMF), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(4-Hydroxy-4- methyl-2-pentanone), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(Ethylene glycol monoethyl ether) 또는 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), 메톡시프로필아세테이트(Methoxypropylacetate), 에틸-3-에톡시프로피온에이트(Ethyl-3-ethoxypropionate), 시클로헥사논(Cyclohexanone), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 등과 같은 적절한 용매에 녹여서 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 프린팅, 딥코팅 등의 방법에 의해 기판에 코팅될 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 기판에는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 투명한 플라스틱 기판이나 유리 재료가 사용된다. 투명한 플라스틱 기판으로는 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 올레핀 말레이미드 공중합체, 노르보넨계 수지 등이 이용될 수 있고, 내열성이 요구되는 경우 올레핀 말레이미드 공중합체, 노보넨계 수지가 좋으며, 그렇지 않은 경우 폴리에스테르 필름이나 아크릴 수지 등을 이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 코팅 방법에 의해 30~1000nm 두께의 층을 형성하며, 코팅 이후 120℃ 이하의 온도에서 15분~20분 이하의 조건으로 핫 플레이트 또는 순환식 오븐(convection oven)에서 가열하여 감광성 필름을 형성한다.
제 (ⅱ) 단계 :
본 단계에서는 상기에서 형성된 광촉매 필름을 선택적으로 노광함으로써 카르복실기가 탈보호되어 금속 나노 결정이 결합할 수 있는 프리 카르복실기를 포함하는 결정성장용 잠재적 패턴을 수득한다. 노광분위기 또는 노광량 등에는 별도의 제한이 없으며, 사용하는 감광성 화합물의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 보다 바람직하게는 360nm 범위의 파장에서 5~30분 동안 노광 공정을 수행한다. 노광 공정에서 빛을 받았을 때 산을 발생시킬 수 있는 광산발생제(photoacidgenerator)로서는 비이온성 광산발생제로 HX를 발생시키는 할로겐화물, 술폰산을 발생시키는 술폰화합물인 오늄염 등이 있고, 이온성 광산발생제로는 암모늄염 화합물, 디아조늄염 화합물, 요오드늄 화합물, 술포늄염 화합물, 포스포늄염 화합물, 오늄염 고분자 화합물, 셀레늄염 화합물, 아제늄염 화합물 등이 사용될 수 있는데, 하기 화학식 2의 구조를 갖는 오늄염(Onium salt)을 사용하는 것이 원하는 잠재적 패턴의 카르복실기를 노출시키는데 보다 바람직하다.
Figure 112004054728600-pat00004
즉, 본 단계에서는 tert-부틸옥시기가 떨어져 나가면서 카르복실기가 노출된 부분은 후속하는 나노 금속 용액 처리에서 금속 나노 결정이 결합하여 결정성장을 할 수 있는 잠재적 패턴으로 작용하는 것이다.
보다 선명한 패턴을 수득하기 위하여, 선택적으로 상기 노광 공정 후에 현상 단계를 추가할 수 있다.
제 (ⅲ) 단계 :
나노 금속 용액 처리는 금속의 종류에 따라 선택할 수 있으며, 각각의 금속층은 동일하거나 상이한 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 금속층 두께는 필요에 따라 조절할 수 있다. 다만, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 단계에서 탈보호된 카르복실기에 나노 크기의 금속 결정이 결합하여야 하므로, 이를 위해서는 5 내지 10nm의 금속 나노 결정이 생성될 수 있는 나노 금속 용액 조성물에 상기 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴이 형성된 기판을 침지(dipping)하여 금속 패턴을 형성하여야 한다.
상기 나노 금속 용액 조성물은 일반적으로 1) 특정금속염, 2) 환원제, 3) 착화제, 4) pH 조절제, 5) pH 완충제 및 6) 개량제를 포함하는데, 이 때 금속염과 환원제를 조절하여 금속 나노 결정이 생성될 수 있는 조성물을 제조할 필요가 있다. 상기 1) 금속염은 기판에 나노 크기의 금속 결정을 공급해주는 역할을 하며, 바람직하게는 특정금속의 염화물, 질산염, 초산염 화합물을 사용한다. 은 나노 결정의 경우는 AgNO3 용액, 구리 결정의 경우는 Cu(N2H3COO)2H2 O 용액 또는 CuCl2 용액, 알루미늄 결정의 경우는 AlCl3 용액을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 2) 환원제는 기판상의 금속 이온을 환원해주는 역할을 하며, 상기 환원제의 구체적인 예로서 NH3, NH4OH, NaBH4 등을 포함한다. 상기 3) 착화제는 알칼리성 용액에 있어서의 수산화물 침전을 방지하고 유리된 금속이온 농도를 조절해, 금속염의 분해 방지 및 도금 속도를 조절하는 역할을 하며, 상기 착화제의 구체적인 예는 암모니아 용액, 초 산, 구아닌산, 주석산염, EDTA, C4H4O6KNa 등의 킬레이트제 또는 유기 아민 화합물을 포함한다. 바람직하게는 C4H4O6KNa 등의 킬레이트제가 본 발명에서 사용될 수 있다. 상기 4) pH 조절제는 나노 금속 용액의 pH를 조절해 주는 역할을 하며, 산 혹은 염기 화합물이다. 5) pH 완충제는 나노 금속 용액의 pH 변동을 억제해주며 각종 유기산, 약산성의 무기화합물을 말한다. 6) 개량제 화합물은 코팅 특성 및 평탄화 특성을 개선시킬 수 있는 화합물을 말하며, 그 구체적인 예는 일반적인 계면활성제, 결정성장에 방해되는 성분을 흡착할 수 있는 흡착성 물질을 포함한다.
예를 들어, 상기 조성물에 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴을 침지하면 하기 과정의 반응이 일어나서 5~10nm 크기의 금속 결정이 석출되면서 잠재적 패턴 상에 성장하게 되는 것이다.
4AgNO3+4NH3(또는 NH4OH)+C4H4O6KNa+H 2O
→ 4Ag+4NH4NO3+C3H2O 5KN+CO2
상기와 같은 방법에 의해 형성된 금속 패턴은 LCD, PDP, ELD와 같은 평판표시소자에서 금속배선 또는 전자파 차폐필터 제조시에, 또는 유기박막 트랜지스터의 전극 제조시에 유용하게 적용 가능하다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명은 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
1) 결정 성장용 카르복실기의 잠재적 패턴 형성
하기 화학식 3의 폴리(t-부틸메타크릴레이트-co-2-히드록시에틸메타크릴레이트)공중합체 1g을 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에틸 아세테이트(Propylene Glycol Monomethyl Ethyl Acetate: PGMEA) 용매 10g에 녹여 스핀 코팅에 의해 투명 폴리에스테르 필름에 도포하고, 이를 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 필름 두께를 100㎚ 정도로 조절하였다. 이와 같이 준비된 감광성 필름을 광산발생제로서 화학식 2의 오늄염을 이용하여 미세 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크를 통해 자외선을 조사하였다(미국 오리엘사의 UV 노광 장비를 사용). 노광 후 후경화 반응(Post exposure baking)으로 120 ℃에서 10 분간 가열한 후 순수로 현상하여 노출된 카르복실기에 따라 패턴이 형성될 수 있는 프리 카르복실기를 갖는 금속 결정 성장용 잠재적 패턴을 형성하였다.
Figure 112004054728600-pat00005
2) 나노 결정 금속패턴의 형성 :
상기에서 준비된 기판을 AgNO3 16.9g, NH4OH 12.5g, C4H4O 6KNa 1.2g, H2O 200g 으로 구성된 금속 결정 성장용 조성물에 10초간 담가 패턴화된 금속 배선의 결정을 성장시켰다. 이 과정을 수회 반복하여 은 배선이 형성된 패턴을 수득하였다. 패턴이 형성된 기판의 전도도는 하기 표 2에 나타내었고, 그 전자현미경 사진은 도 2에 나타내었다. 이 때, 전도도는 4-probe point 방법으로 측정하였다.
실시예 2
실시예 1의 1)단계에서 준비된 기판을 AgNO3 16.9g, NH4OH 12.5g, C4H 4O6KNa 1.2g, H2O 20g으로 구성된 금속 결정 성장용 조성물에 10분간 담가 패턴화된 금속 배선의 결정을 성장시켰다. 이 과정을 1회만 수행하여 은 배선이 형성된 패턴을 수득하였다. 패턴이 형성된 기판의 전도도는 하기 표 2에 나타내었다. 이 때, 전도도는 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
실시예 3
실시예 1의 1)단계에서 준비된 기판을 AgNO3 16.9g, NH4OH 12.5g, C4H 4O6KNa 1.2g, H2O 40g으로 구성된 금속 결정 성장용 조성물에 1분간 담가 패턴화된 금속 배선의 결정을 성장시켰다. 이 과정을 3회 수행하여 은 배선이 형성된 패턴을 수득하였다. 패턴이 형성된 기판의 전도도는 하기 표 2에 나타내었다. 이 때, 전도도는 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
실시예 4
실시예 1의 1)단계에서 준비된 기판을 AgNO3 16.9g, NNH4OH 12.5g, C4 H4O6KNa 1.2g, H2O 60g으로 구성된 금속 결정 성장용에 1분간 담가 패턴화된 금속 배선의 결정을 성장시켰다. 이 과정을 3회 수행하여 은 배선이 형성된 패턴을 수득하였다. 패턴이 형성된 기판의 전도도는 하기 표 2에 나타내었다. 이 때, 전도도는 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
실시예 전기전도도(Siemens/cm) 금속 두께
실시예 1 1.2~1.5 S/cm 100 nm
실시예 2 27,174 S/cm 300 nm
실시예 3 52 S/cm 170 nm
실시예 4 23 S/cm 160 nm

본 발명에 따른 방법에 의할 경우, 기존의 물리적 증착 방법이 아닌 간단한 코팅 방법을 사용하여 감광성 화합물 박막을 형성시킨 후 노광 및 간단한 나노 금속 용액 처리에 의해 단층 및 다층의 금속패턴을 용이하게 형성할 수 있는 바, 고진공 조건이 요구되는 스퍼터링 공정, 감광성 수지를 사용한 포토 패터닝 공정, 에칭 공정을 사용하지 않고도 빠른 시간 내에 효율적으로 고전도도의 단층 및 다층 금속 배선 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 저저항 금속 패턴은 각종 평판 표시소자 또는 각종 전극으로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. (ⅰ) 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 화합물을 기판에 코팅하여 감광성 필름을 형성하는 단계;
    (ⅱ) 상기 감광성 필름을 광산발생제의 존재 하에서 선택적으로 노광하여 프리 카르복실기를 갖는 결정성장용 잠재적 패턴을 수득하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 결정성장용 잠재적 패턴을 나노 결정의 생성이 가능한 나노 금속 용액으로 처리하여 금속 나노 결정을 성장시켜 금속패턴을 수득하는 단계를 포함하는 금속 나노 결정을 이용한 금속패턴 형성방법:
    [화학식 1]
    Figure 112004054728600-pat00006
    상기 식에서,
    Figure 112004054728600-pat00007
    는 본 발명에 따른 감광성 화합물을 구성하는 공중합체의 고분자 주쇄이고, 여기서 A 및 B는 동일하거나 서로 다른 단위 중합체로서, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리아마이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아마이드, 폴리에테르니트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보디이미드, 폴리 실옥산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴아마이드, 니트릴고무, 아크릴고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 셀룰로오즈 수지, 폴리부텐, 폴리펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸고무, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌수첨폴리이소프렌(polystyrene-hydrogenated polyisoprene), 및 수첨폴리부타디엔으로 구성된 군으로부터 선택된 것이며, R1은 탄소수 2 내지 6의 알킬렌기, 시클로헥실기, 또는 페닐기이고, m+n은 1이며, 이 때 n은 0.1 내지 0.9이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ)단계의 감광성 화합물을 이소프로필 알코올, 프로필렌 글리콜 모노메틸에틸 아세테이트, 디메틸포름아마이드(DMF), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanone), 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(Ethylene glycol monoethyl ether) 또는 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), 메톡시프로필아세테이트(Methoxypropylacetate), 에틸-3-에톡시프로피온에이트(Ethyl-3-ethoxypropionate), 시클로헥사논(Cyclohexanone), 톨루엔(Toluene), 및 자일렌(Xylene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매에 녹여서 코팅하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ)단계의 감광성 화합물의 코팅법이 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 프린팅, 및 딥코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ)단계에서 형성된 감광성 필름을 90~120℃의 온도에서 15분~20분 가열하여 형성된 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ)단계에서 형성된 감광성 필름은 두께가 30~1000㎚인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅱ)단계의 노광은 360 nm의 파장 범위에서 5~30분의 시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅱ)단계의 광산발생제는 할로겐화물, 오늄화합물, 술폰산 화합물, 암모늄염 화합물, 디아조늄염 화합물, 요오드늄 화합물, 술포늄염 화합물, 포스포늄염 화합물, 오늄염 고분자 화합물, 셀레늄염 화합물, 및 아제늄염 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 (ⅲ)단계의 나노 결정의 생성이 가능한 나노 금속 용액은 금속염 용액, 환원제, 및 착화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 금속염 용액은 AgNO3, Cu(N2H3COO)2H 2O, CuCl2, 또는 AlCl3인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 환원제는 NH3,, NH4OH 또는 NaBH4인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 착화제는 암모니아 용액, 초산, 구아닌산, 주석산염, EDTA, 또는 C4H4O6KNa인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  12. 제 1항의 방법에 의해 형성된 금속패턴.
  13. 제 12항에 따른 금속 패턴을 금속배선으로 포함하는 평판표시소자.
  14. 제 1항의 방법에 의해 형성된 금속패턴으로 이루어진 전극.
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