KR101147079B1 - 인쇄판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기막을 이용하여 평탄화한 후 원하는 폭으로 식각함으로써 식각 CD의 변화를 최소화하여 미세 패턴을 형성하도록 인쇄판의 제조방법에 관한 것으로서, 절연 기판에 소정깊이를 갖는 제 1 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제 1 트렌치를 포함한 절연 기판의 전면에 유기막을 형성하는 단계와, 상기 유기막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 트렌치와 대응되는 부분에 상기 제 1 트렌치보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성하고, 상기 유기막은 상기 제 1 트렌치내에서 상기 제 2 트렌치를 제외한 영역과 상기 제 1 트렌치들 사이의 영역상에 형성하는 것을 특징으로 한다.

인쇄판, 트렌치, 유기막, 무기막, 하드 마스크

Description

인쇄판의 제조방법{method for manufacturing of printing plate}

도 1은 일반적인 인쇄 장치를 나타낸 개략적인 구성도

도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 의한 인쇄판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도

도 3a 내지 도 3i는 본 발명에 의한 인쇄판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

61 : 절연 기판 62a : 제 1 금속막 패턴

63 : 포토레지스트 64 : 제 1 트렌치

65 : 유기막 66 : 제 2 금속막 패턴

67 : 제 2 트렌치 68 : 물질층

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 미세 패턴의 구현이 가능한 인쇄판의 제조방법에 관한 것이다.

최근 디스플레이 장치로서 CRT에 비해 손색이 없는 화상을 구현하면서, 경박 단소화, 초소형화가 가능한 액정표시장치들이 개발되고 있다.

일반적으로 액정표시장치(liquid crystal display device)는 다수개의 게이트 라인과 데이터 라인들이 수직으로 교차 배열되는 매트릭스(matrix) 형태의 단위 화소를 갖고, 각각의 단위 화소들 영역 상에는 스위칭 역할을 하는 TFT와 투명 금속으로된 화소 전극이 형성되어 있는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판의 화소전극과 대향되도록 투명절연 기판상에 RGB 컬러 필터층과 블랙 매트릭스들이 형성되어 있는 컬러필터기판이 액정분자를 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.

상기 어레이 기판과 컬러필터 기판은 각각 독립하여 제작 즉, 각각의 기판의 제조되고, 이들 기판을 합착하기 전에 배향막 도포 공정, 러빙 공정, 스페이서(space) 산포 공정, 씰 인쇄 공정이 이루어진다.

이와 같은 공정이 끝나면 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 마주보도록 대향시킨 후, 열과 자외선 조사에 의하여 합착시킨다.

여기서, 상기 어레이 기판에서 하는 씰 인쇄 공정은 두 기판을 합착하기 위해서 할 뿐만 아니라, 액정 주입시 액정 분자들이 유출되지 않도록 봉입하는 역할을 한다.

상기와 같은 씰 형성 공정에는 다음과 같은 3가지 방법이 사용되고 있다.

첫째, 인쇄법에 의한 후막 형성 기술은 생산 설비가 간단하고, 재료 이용 효율이 높아서 LCD, PDP 등의 제조에서 사용되고 있는 공정 중의 하나이다.

즉, 마스크를 이용한 스크린 인쇄의 원리는 패터닝된 스크린을 일정 간격 유지하여 기판 위에 놓고 격벽 형성에 필요한 페이스트(paste)를 압착, 전사시켜 원 하는 형상을 기판에 인쇄하는 방식이다.

통상 1회 인쇄에서 소성 전에 20㎛ 정도의 높이를 얻을 수 있다. 따라서 50㎛ 내지 100㎛의 격벽을 얻기 위해서는 5회 내지 10회의 중첩 인쇄를 하여 다수의 건조공정을 실시하여야 하기 때문에 생산성이 낮고, 유리기판의 변형에 따른 낮은 재현성 그리고 고정세화에 어려운 단점이 있다.

둘째, 센드블라스법은 기판 위에 격벽 물질을 넓게 도포한 후 부분적으로 이를 제거함으로써 격벽을 형성하는 방법으로 최근 대형 패널 제조 공정에서 고정세용 격벽 형성을 위해 많이 이용되고 있는 방법이다.

예를 들면, 전극이 형성되어 있는 기판 전면에 스크린 인쇄법을 이용하여 격벽 재료를 인쇄하고, 상기 격벽 재료상에 감광성 필름을 입힌 후, 노광 및 현상 작업을 거쳐 격벽 재료를 보호할 감광성 필름이 남도록 한다.

그리고 연마제를 분사하여 감광성 필름에 보호되지 않은 부분을 물리적으로 제거하여 격벽을 형성하게 되는데, 이때 사용되는 연마제는 Al₂O₃, SiC, 유리 미립자 등이 사용되고 압축된 공기나 질소가스에 의해 분사된다.

상기 샌드블라스트법으로 70㎛ 이하의 격벽을 대면적의 기판에 형성하는 것이 가능하지만 기판 유리에 물리적 충격을 가해서 소성시 기판의 균열을 일으킬 수 있고, 공정이 복잡하며 설비 투자에 소요되는 경비가 많으며 많은 재료의 소모로 인한 생산 단가의 상승, 분진으로 인한 공해 발생의 소지를 갖고 있다.

세 번째, 디스펜서법은 마스크 제조에 쓰여지는 CAD의 배선 데이터를 이용해 후막 페이스트를 공기 압력을 이용해 기판상에 직접 토출하여 패턴을 형성하는 기술로서, 마스크 제조 비용이 절감되고 후막의 형성에 큰 자유도를 가질 수 있고, 공정이 간단한 장점 등을 갖고 있으며 대형 LCD와 PDP 등의 밀폐제(sealant)에 적용하기에 적합한 기술이다.

도 1은 일반적인 인쇄 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 피인쇄물(10)을 보유 지지하는 인쇄 테이블(11)과 볼록(또는 오목)부(2)를 포함하는 인쇄판(1)과 판 본체(12)와 아니록스 롤(16)과 디스펜서(18)와 닥터 롤(15)을 구비한다.

그리고, 잉크 등의 인쇄 재료(17)는 디스펜서(18)에 의해 아니록스 롤(16)에 공급된다. 상기 아니록스롤(16)과 판 본체(12)는 원기둥형의 롤 형상이며, 서로 접촉하여 화살표(48)와 화살표(46) 방향으로 각각 회전한다.

상기 판 본체(12)의 외주면에는 인쇄판(1)을 구비하고 있고, 상기 인쇄판(1)은 인쇄의 대상이 되는 형상을 이루는 볼록(또는 오목)부(2)를 포함하고 있다.

상기 볼록부(2)와 피인쇄물(10)은 서로 접촉하는 위치에 배치된다.

또한, 상기 아니록스 롤(16)로부터 볼록부(2)로 인쇄 재료(17)가 공급되어 피인쇄물(10)에 인쇄 재료(17)가 전사된다. 상기 피인쇄물(10)은 인쇄 테이블(11)의 주 표면에 배치되어, 인쇄와 동시에 화살표(47) 방향으로 이동한다. 전사되는 형상은 볼록부(2)의 정상부의 면으로 형성되는 형상이다.

상기 볼록부(2)의 형상을 갖고 피인쇄물(10)에 인쇄된 인쇄 재료를「인쇄 결과물」이라 하는 것으로 한다. 여기서 인쇄 결과물(4)은 프레임형으로 형성되어 있 다.

상기 아니록스 롤(16)의 원주형의 외주면에는 볼록부(2) 외에 닥터 롤(15)이 접촉하고 있다. 상기 닥터 롤(15)은 디스펜서(18)에서 공급된 인쇄 재료(17)를 아니록스 롤(16)의 외주면 상에 균일하게 전개하는 역할을 감당한다.

따라서, 상기 닥터 롤(15)은 인쇄 재료(17)가 공급되는 위치와 볼록부(2)에 접촉하는 위치의 구간 내에서 아니록스 롤(16)과 접촉하도록 배치된다.

한편, 상기 닥터롤(15) 대신에 판형이고 동등한 역할을 감당하는 닥터 블레이드를 이용하는 경우도 있다.

또한, 상기 디스펜서(18) 대신에 인쇄 재료(17)를 아니록스 롤(16)에 공급하는 동등한 역할을 담당하는 원기둥형의 팬텐롤을 구비하는 인쇄기도 있다.

일반적으로 인쇄장치는 포장지 등에 문자나 도형을 그리는 인쇄법으로서 이용되고 있었지만 박막의 형성에도 응용할 수 있으므로, 문자나 도형의 묘사 이외의 목적으로도 이용되고 있다.

예를 들어, 피인쇄물을 유리로서 표면에 폴리 이미드 박막을 인쇄하는 액정 표시 장치의 배향막의 형성 및 액정 패널의 밀봉재의 형성 등을 인쇄로 행할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 인쇄판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 의한 인쇄판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(51)상에 하드 마스크용 금속막(52)을 증착하고, 상기 금속막(52)상에 포토레지스트(53)를 도포한다.

여기서, 상기 금속막(52)은 Cr 또는 Mo 등의 금속 물질을 사용한다.

이어, 포토 및 노광 공정을 통해 상기 포토레지스트(53)를 선택적으로 패터닝하여 패턴 영역을 정의한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 포토레지스트(53)를 마스크로 이용하여 상기 금속막(52)을 선택적으로 제거하여 금속막 패턴(52a)을 형성한다.

도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(53)를 제거한다.

여기서, 상기와 같이 금속막 패턴(52a)을 형성하기 위해 마스크로 사용된 포토레지스트(53)를 제거하는 방법으로는, 산소가스 플라즈마에 의한 방법 및 여러 가지 산화제를 사용한 방법이 알려져 있다.

먼저, 산소가스 플라즈마에 의한 방법은 일반적으로, 진공 및 고전압하에서 산소가스를 주입함으로써 산소가스 플라즈마를 발생시켜 그 산소가스 플라즈마와 포토레지스트와의 반응에 의해, 포토레지스트를 분해하고, 제거하는 방법이다.

도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 금속막 패턴(52a)을 마스크로 이용하여 상기 노출된 절연 기판(51)을 선택적으로 식각하여 표면으로부터 약 20㎛ 깊이를 갖는 트렌치(54)를 형성한다.

이때 상기 절연 기판(51)의 식각은 HF계 에천트(etchant)를 이용한 등방성 식각(isotropic etch)을 이용한다.

도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 금속막 패턴(52a)을 제거함으로써 종래의 인쇄판의 형성 공정을 완료한다.

상기와 같이 제조된 인쇄판을 도 1과 같이 구성된 인쇄 장치에 구성하여 원하는 안료를 아니록스 롤에 코팅한 후 아니록스 롤이 인쇄판과 접촉할 때 필요한 부분을 선택적으로 남기게 한 후 기판에 전사시킴으로써 패턴을 갖는 인쇄 결과물을 얻을 수 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 인쇄판의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 금속막 패턴을 마스크로 절연 기판을 일괄 식각하여 원하는 깊이를 갖는 트렌치를 형성함으로써 등방성 식각의 특성상 식각 CD가 크게 발생하여 정밀한 인쇄판 제작이 어렵다.

즉, 절연 기판의 식각 두께가 5㎛인 경우에는 이론적으로 양측을 기준으로 10㎛이하의 선폭 구현이 불가능하다(도 2d의 A).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 유기막을 이용하여 평탄화한 후 원하는 폭으로 식각함으로써 식각 CD의 변화를 최소화하여 미세 패턴을 형성하도록 인쇄판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인쇄판의 제조방법은 절연 기판에 소정깊이를 갖는 제 1 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제 1 트렌치를 포함한 절연 기판의 전면에 유기막을 형성하는 단계와, 상기 유기막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 트렌치와 대응되는 부분에 상기 제 1 트렌치보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기막은 상기 제 1 트렌치내에서 상기 제 2 트렌치를 제외한 영역과 상기 제 1 트렌치들 사이의 영역상에 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 인쇄판의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명에 의한 인쇄판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(61)상에 하드 마스크용 제 1 금속막(62)을 증착하고, 상기 제 1 금속막(62)상에 포토레지스트(63)를 도포한다.

여기서, 상기 제 1 금속막(62)은 Cr 또는 Mo 등의 금속 물질을 사용한다.

이어, 포토 및 노광 공정을 통해 상기 포토레지스트(63)를 선택적으로 패터닝하여 패턴 영역을 정의한다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 포토레지스트(63)를 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속막(52)을 선택적으로 제거하여 제 1 금속막 패턴(62a)을 형성한다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(63)를 제거한다.

여기서, 상기와 같이 제 1 금속막 패턴(62a)을 형성하기 위해 마스크로 사용된 포토레지스트(63)를 제거하는 방법으로는, 산소가스 플라즈마에 의한 방법 및 여러 가지 산화제를 사용한 방법이 알려져 있다.

먼저, 산소가스 플라즈마에 의한 방법은 일반적으로, 진공 및 고전압하에서 산소가스를 주입함으로써 산소가스 플라즈마를 발생시켜 그 산소가스 플라즈마와 포토레지스트와의 반응에 의해, 포토레지스트를 분해하고, 제거하는 방법이다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 금속막 패턴(62a)을 마스크로 이용하여 상기 노출된 절연 기판(61)을 선택적으로 식각하여 표면으로부터 약 20㎛ 깊이를 갖는 제 1 트렌치(64)를 형성한다.

이때 상기 절연 기판(61)의 식각은 HF계 에천트(etchant)를 이용한 등방성 식각(isotropic etch)을 이용한다.

한편, 상기 제 1 트렌치(64)를 형성할 때 습식 식각(wet etch)의 등방성 식각 특성상 식각 CD가 크게 발생한다.

도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 금속막 패턴(62a)을 제거하고, 상기 제 1 트렌치(64)를 포함한 절연 기판(61)의 전면에 유기막(65)을 형성한다.

여기서, 상기 유기막(65)은 아크릴(acryl)계열, BCB 계열, SOG 계열 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 제 1 트렌치(64) 부분은 상기 유기막(65)의 평탄 특성 때문에 내부를 완전히 채우게 된다.

도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 유기막(65)상에 하드 마스크용 제 2 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 제 2 금속막 패턴(66)을 형성한다.

도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 금속막 패턴(66)을 마스크로 이용하여 상기 유기막(65)을 선택적으로 식각하여 상기 제 1 트렌치(64)가 형성된 부분에 상기 제 1 트렌치(64)보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치(67)를 형성한다.

여기서, 상기 유기막(65)의 식각은 건식 식각을 이용하고, 상기 건식 식각은 F가 함유된 식각 가스(예를 들면, SF₆, SF₄ 등)를 사용한다.

도 3h에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 금속막 패턴(66)을 제거한다.

이때 상기 제 1 트렌치(64)의 개구부 폭은 "a"를 가지지만, 상기 제 2 트렌치(67)는 상기 제 1 트렌치(64)보다 작은 "b" 개구부 폭을 갖는다.

도 3i에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 트렌치(67)가 형성된 절연 기판(61)의 전면에 인쇄특성 및 인쇄판의 내구성을 향상시키기 위하여 무기막 또는 금속막 등의 물질층(68)을 형성한다.

여기서, 상기 무기막은 SiNx, a-Si, SiO 등을 사용할 수 있고, 상기 금속막은 Cr, Mo, Al, Cu 등을 사용할 수 있다.

한편, 종래에는 절연 기판에 습식 식각을 통해 일괄 식각하여 소정깊이를 갖는 트렌치를 형성하여 인쇄판을 제조하고 있지만, 본 발명에서는 습식 식각을 통해 일괄 식각하여 제 1 트렌치를 형성한 후 전면에 유기막 등을 형성하고, 상기 유기막을 건식 식각을 통해 선택적으로 제거하여 상기 제 1 트렌치보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성하여 인쇄판을 제조한다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 인쇄판의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 습식 식각을 통해 일괄 식각하여 제 1 트렌치를 형성한 후 전면에 유기막 등을 형성하고, 상기 유기막을 건식 식각을 통해 선택적으로 제거하여 상기 제 1 트렌치보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성함으로써 식각 CD에 의한 오차를 줄여 미세하고 정밀한 인쇄판을 제작할 수 있다.

Claims (11)

1. 절연 기판에 소정깊이를 갖는 제 1 트렌치를 형성하는 단계;

   상기 제 1 트렌치를 포함한 절연 기판의 전면에 유기막을 형성하는 단계;

   상기 유기막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 트렌치와 대응되는 부분에 상기 제 1 트렌치보다 좁은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 유기막은 상기 제 1 트렌치내에서 상기 제 2 트렌치를 제외한 영역과 상기 제 1 트렌치들 사이의 영역상에 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 트렌치를 포함한 전면에 인쇄특성 및 인쇄판의 내구성을 향상시키기 위하여 물질층을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 물질층은 무기막 또는 금속막을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 3 항에 있어서, 상기 무기막은 SiNx, a-Si, SiO₂ 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 3 항에 있어서, 상기 금속막은 Cr, Mo, Al, Cu 중에서 어느 하나를 사용 하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 트렌치는 상기 유기막상에 마스크층을 형성하고 상기 마스크층을 마스크로 이용하여 F계열의 식각 가스로 상기 유기막을 선택적으로 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 마스크층은 하드 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 F계열의 식각 가스는 SF₆ 또는 SF₄를 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 1 항에 있어서, 상기 제 1 트렌치는 등방성 식각을 통해 상기 절연 기판을 선택적으로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제 1 항에 있어서, 상기 제 2 트렌치는 건식 식각을 통해 상기 유기막을 선택적으로 식각하여 형성함을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.
11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제 1 항에 있어서, 상기 유기막은 아크릴(acryl)계열, BCB 계열, SOG 계열 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄판의 제조방법.

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