KR101331589B1 - 미세선 기판 및 그 형성 방법 - Google Patents

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강희석
강경태
이상호
윤규영
신권용
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명에 따른 미세선 기판의 형성 방법은 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 기판의 제1 영역에 제1 희생막을 형성하는 단계, 기판의 제2 영역 위에 제2 희생막을 형성하는 단계, 제1 희생막을 제거하는 단계, 제1 영역에 접착 강화층을 형성하는 단계, 접착 강화층 위에 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

미세선 기판 및 그 형성 방법{ULTRA FINE LINE PANNEL AND METHOD FOR FABRICATIONG THE SAME}
본 발명은 미세선 기판 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 특히 인쇄 방법에 의한 미세선 기판을 형성 방법에 관한 것이다.
각종 반도체 소자의 회로 배선이나 표시 장치의 광학 소자 등에 형성되는 광학 패턴 등의 미세선은 사진 식각 공정으로 형성하였다.
그러나 사진 식각 공정으로 회로 배선 또는 미세선을 형성하는 것은 매우 복잡하고 고가의 장비를 필요로하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해서 잉크젯 인쇄법을 이용하여 미세선을 형성하는 기술이 개발되고 있는데 잉크젯 인쇄법을 통한 미세선의 인쇄는 제조 공정이 간소하고 저가의 장비를 이용하여 형성할 수 있다. 따라서 생산성이 향상되는 장점이 있다.
그러나 용액 형태의 잉크를 이용하여 인쇄 시에 인쇄된 미세선의 정밀도가 떨어지고, 미세선의 두께 및 폭 등이 균일하지 않는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 잉크젯 인쇄법으로 미세선 형성시에 가늘고 균일한 폭으로 미세선을 형성하는 기술의 어려움을 극복하여 균일 배선의 신뢰성을 확보할 수 있는 미세선 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그리고 미세선의 두께가 얇고 기판과의 접착력을 향상시켜 가요성 기판에서 기판 휨에도 크랙 또는 분리되는 등의 현상이 발생하지 않는 미세선을 포함하는 기판 및 그 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세선 기판의 형성 방법은 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 기판의 제1 영역에 제1 희생막을 형성하는 단계, 기판의 제2 영역 위에 제2 희생막을 형성하는 단계, 제1 희생막을 제거하는 단계, 제1 영역에 접착 강화층을 형성하는 단계, 접착 강화층 위에 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 희생막은 감광성 유기 물질로 형성할 수 있고, 제2 희생막은 소수성 물질로 형성할 수 있다. 그리고 소수성 물질은 플로오르화카본일 수 있다.
상기 기판은 오목부를 포함하고, 오목부는 제1 영역에 위치할 수 있다.
상기 제1 희생막을 형성하는 단계 후, 제3 희생막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 제3 희생막 위에 제2 희생막을 형성할 수 있다.
상기 제3 희생막은 감광성 유기 물질로 형성할 수 있다.
상기 제1 영역에 접착 강화층을 형성하는 단계 후, 접착 강화층 위에 자외선-오존 처리를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착 강화층은 스핀코팅 또는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세선 기판은 제1 영역 및 제2 영역을 가지는 기판, 제1 영역에 형성되어 있는 접착 강화층, 접착 강화층 위에 형성되어 있는 도전층을 포함한다.
상기 제1 기판은 제1 영역에 위치하는 오목부를 포함하고, 접착 강화층은 오목부에 위치한다.
상기 제2 영역의 기판 위에 형성되어 있으며 소수성 물질로 이루어지는 희생막을 더 포함한다.
상기 접착 강화층은 제1 영역의 기판 위에 위치하고, 소수성 물질은 플로오르화카본일 수 있다.
상기 희생막은 도전층보다 얇게 형성할 수 있다.
상기 접착 강화층은 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.
따라서 본 발명은 인쇄법으로 미세선을 형성하면 가늘고 균일한 폭으로 미세선을 용이하게 형성하면서도 균일한 폭과 두께를 가지는 미세선을 형성하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고 미세선의 두께가 얇고 기판과의 접착력을 향상시켜 가요성 기판에서 기판 휨에도 크랙 등의 문제점이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 순서에 따라서 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세선을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8의 순서에 따라서 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 미세선 및 그 형성 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선기판은 기판(100), 기판(100) 위에 형성되어 있으며 접착 강화층(adhesive promoter layer)(108), 접착 강화층(108) 위에 형성되어 있는 도전층(110)을 포함하는 미세선(200)을 포함한다.
기판(100)은 PEN(polyethylene naphthalate), PET(polyethylene terephtalate)과 같은 가요성 기판 또는 유리일 수 있으며, 오목부(3)를 포함하며, 미세선(200)은 오목부(3) 내에 위치한다.
접착 강화층(108)은 도전층과 기판의 접착력을 강화시켜 도전층(110)이 오목부(3) 내에서 이탈되는 것을 방지한다. 접착 강화층(108)은 스핀 코팅 또는 잉크젯 인쇄가 가능한 물질로 열적 안정성이 우수한 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 계열의 접착 물질을 사용할 수 있다.
또한, 접착 강화층(108)은 도전층(110)과 기판(100) 사이에 위치하며, 도전층(110)과 기판(100) 사이의 접착력을 강화시키기 위해 도전층(110)과 기판(100) 각각의 화학적 친화력 사이의 값을 가진다.
구체적으로, 도전층(110)이 기판(100)에 직접 접촉한다면 도전층(110)과 기판(100) 각각의 화학적 친화력 차이에 의해 의도치 않게 기판(100)으로부터 도전층(110)이 분리될 수 있다. 그런데, 본 발명의 한 실시예에서와 같이 기판(100)과 도전층(110) 각각의 화학적 친화력 차이를 고려하여 접착 강화층(108)을 기판(100)과 도전층(110) 각각의 화학적 친화력 사이의 값을 가지면서 기판(108)과 도전층(100) 사이에 위치함으로써, 도전층(110)과 기판(100) 각각의 화학적 친화력 차이에 의해 의도치 않게 기판(100)으로부터 도전층(110)이 분리되는 것이 원천적으로 방지된다.
도전층(110)은 잉크젯 인쇄법으로 형성할 수 있는 도전성 물질이면 모두 가능하고 광 또는 열에 경화되거나 자연경화될 수 있으며, 예를 들어 미세한 은 또는 구리 금속 입자를 포함한 액체 상태의 잉크일 수 있다.
그럼 본 발명의 한 실시예에 따라서 도 1의 미세선을 형성하는 방법에 대해서 도 2 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이고, 도 3 내지 도 7은 도 1의 순서에 따라서 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 미세선을 형성하는 방법은 기판(100)에 오목부(3)를 형성하는 단계(S100), 오목부(3) 내에 제1 희생막(102)을 형성하는 단계(S102), 기판 위에 제2 희생막을 형성하는 단계(S104), 제1 희생막 및 제2 희생막 위에 제3 희생막을 형성하는 단계(S106), 제1 희생막을 제거하는 단계(S108), 오목부(3) 내에 접착 강화층을 형성하는 단계(S110), 자외선-오존 처리하는 단계(S112), 도전층을 형성하여 미세선을 완성하는 단계(S114), 제2 및 제3 희생막을 제거하는 단계(S116)를 포함한다.
좀 더 구체적으로, 도 3 내지 도 7과 기 설명한 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(100)에 오목부(3)를 형성한다(S100). 오목부(3)는 형성하고자 하는 회로 배선 또는 미세선의 형태에 따라서 다양하게 형성할 수 있다.
오목부(3)는 유리와 같은 강도가 있는 기판은 식각하거나 별도의 층을 형성하여 임프린트 방식으로 오목부(3)를 형성할 수 있으며, 가요성 기판은 직접 임프린트 하여 형성할 수 있다.
설명을 용이하게 하기 위해서, 이하에서 오목부(3)와 같이 미세선이 형성되는 영역을 제1 영역(A)이라 하고, 그 외 영역을 제2 영역(B)이라 한다.
이후, 기판(100)의 제1 영역(A) 위에 제1 희생막(102)을 형성한다(S102). 제1 희생막(102)은 감광성 유기 물질로 형성하여 사진 공정으로 형성하거나, 리프트 오프가 가능한 별도의 층을 형성한 후 사진 식각 공정으로 형성할 수 있다.
그런 다음 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 제2 영역(B)에 제2 희생막(104)을 형성한다. 제2 희생막(104)은 제1 희생막(102)과 동일한 물질로 형성할 수 있다.
제1 희생막(102)과 제2 희생막(104)은 동일한 노광 마스크를 사용하여 형성할 수 있으며, 이때는 제1 희생막(102)과 제2 희생막(104)은 노광성이 반대인 감광막 패턴을 사용할 수 있다. 즉, 제1 희생막(102)을 네가티브(negative) 감광막 패턴으로 형성하면, 제2 희생막(104)은 포지티브(positive) 감광막 패턴으로 형성할 수 있다.
이후, 기판(100) 전면에 플로오로카본을 스핀코팅하여 제3 희생막(106)을 형성(S106)한다. 제3 희생막(106)은 소수성 물질로, 예를 들어 플로오르카본(flouorocarbon)으로 형성할 수 있다. 제3 희생막(106)은 200nm 내지 300nm의 두께로 형성한다.
제3 희생막(106)은 기판(100)을 소수성으로 변화시켜 제1 영역(A)에 위치하고 친수성인 도전성 잉크가 제2 영역(B)으로 침범하는 것을 방지한다. 제3 희생막(106)은 제1 희생막의 두께보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
그런 다음, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이 제1 영역(A)에 위치하는 제1 희생막을 제거(S108)한다.
제1 희생막은 리프트 오프(lift off)로 제거할 수 있다. 제3 희생막(106)은 제1 희생막의 두께보다 얇게 형성되어 제1 희생막의 측벽으로 식각액이 침투할 수 있도록 한다.
그리고 제1 영역(A)에 접착 강화층(108)을 형성한다(S110).
접착 강화층(108)은 잉크젯 방법 또는 스핀 코팅으로 형성할 수 있으며 오목부(3) 깊이의 1/5 이내로 형성한다.
그런 다음, 도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이, 기판 전면에 자외선-오존(UV-O3) 처리(S112)를 실시한다. 자외선-오존 처리는 표면의 에너지를 높여 오목부를 친수성으로 변화시킨다. 이때, 제3 희생막 상에도 자외선-오존 처리가 되나 제3 희생막은 강 소수성 물질로 형성함으로써 자외선-오존 처리를 실시하더라도 제3 희생막의 소수성 특성이 상쇄되지 않는다.
또한, 본 발명의 한 실시예에서와 같이 자외선-오존 처리를 실시하면 오목부를 따라서 도전층의 확산이 용이하므로, 미세선이 교차하는 지점에서 도전층이 뭉치거나 하는 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그런 다음, 도 2 및 도 7에 도시한 바와 같이 제1 영역(A)의 접착 강화층(108) 위에 도전층(110)을 형성하여 미세선(200)을 완성한다.
도전층(110)은 도전성 잉크로 잉크젯 인쇄법으로 형성할 수 있다. 도전성 잉크는 예를 들어, 미세한 은 또는 구리 금속 입자를 포함한 액체 잉크일 수 있다. 도전성 잉크로 미세선을 형성한 후 잉크를 경화시키는 공정이 추가될 수 있다. 잉크는 열 또는 광으로 경화될 수 있으며 잉크에 따라서 자연 경화될 수도 있다.
본 발명의 한 실시예에서와 같이 미세선을 형성하면 제1 영역(A)은 친수성으로, 제2 영역(B)은 소수성으로 되므로 도전성 잉크가 오목부인 제1 영역(A)내에서 잘 퍼지면서도 제2 영역(B)으로 확산되지 않는다.
그런 다음, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(100) 위에 위치하는 제2 희생막을 제거(S116)한다. 이때, 제2 희생막은 리프트 오프 방법으로 제거할 수 있으며, 제3 희생막과 함께 제거된다.
본 발명의 실시예에서와 같이 접착 강화층을 형성한 후 도전층을 형성하면 후속 공정시에 도전층이 떨어져 나가는 현상을 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세선을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 9 내지 도 12는 도 8의 순서에 따라서 미세선을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세선(200)을 형성하는 방법은 기판에 개구부(5)를 가지는 제4 희생막을 형성하는 단계(S200), 제4 희생막 위에 제5 희생막을 형성하는 단계(S202), 제4 희생막을 제거하는 단계(S204), 접착 강화층을 형성하는 단계(S206), 자외선-오존 처리하는 단계(S208), 도전층을 형성하여 미세선을 완성하는 단계(S210), 제5 희생막을 형성하는 단계(S212)를 포함한다.
설명을 용이하게 하기 위해서, 구성 요소에 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 를 사용하였으나 이는 각 구성 요소를 구분하여 발명을 명확히 하기 위한 것으로 시간적 순서를 나타내는 것은 아니다.
좀 더 구체적으로, 도 9 내지 도 12과 기 설명한 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(100)에 제4 희생막(302)을 형성(S200)한다. 제4 희생막(302)은 기판(100)을 노출하는 개구부(5)를 포함한다. 제4 희생막(302)과 대응하는 영역은 미세선이 형성되는 영역인 제1 영역(A)이고, 개구부(5) 영역은 미세선이 형성되지 않는 제2 영역(B)이 된다.
제4 희생막(302)은 감광성 유기 물질로 형성하여 사진 공정으로 형성하거나, 별도의 층을 형성한 후 사진 식각 공정으로 형성할 수 있다.
도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 기판(100) 전면에 제5 희생막(304)을 형성(S202)한다. 제5 희생막(304)은 소수성 물질로, 예를 들어 플로오르카본으로 형성할 수 있다.
제5 희생막(304)의 두께가 이후에 형성되는 도전층의 두께보다 얇으므로 도전층(별도의 기판에 형성된 층)과 다른 층과 접촉할 때 제5 희생막(304)이 도전층보다 다른층에 먼저 접촉하지 않는다. 따라서 도 2 내지 도 7의 실시예에서와 달리 제5 희생막을 제거하지 않아도 되므로 도 4에서와 달리 제2 희생막을 생략할 수 있다.
그러나 도전층보다 제5 희생막을 두껍게 형성할 경우에는 제5 희생막 아래에 제2 희생막과 같은 층을 형성하여 리프트 오프 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.
제5 희생막(304)은 기판(100)을 소수성으로 변화시켜 제1 영역(A)에 위치하고 친수성인 도전성 잉크가 제2 영역(B)으로 침범하는 것을 방지한다.
도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이, 리프트 오프 공정으로 제1 영역(A)에 위치하는 제4 희생막을 제거(S204)을 한다.
그리고 제1 영역(A)에 접착 강화층(108)을 형성한다(S110).
접착 강화층(108)은 스핀코팅 또는 잉크젯 방법으로 형성할 수 있으며, 제5 희생막(304) 두께의 1/5 이내로 형성한다. 접착 강화층(108)은 이후에 형성되는 도전층이 기판으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
이후, 기판 전면에 자외선-오존(UV-O3) 처리(S208)를 실시한다. 자외선-오존 처리는 표면의 에너지를 높여 이후에 잉크젯 인쇄시 잉크가 제1 영역(A)에서 잘 확산될 수 있도록 한다.
다음, 도 8 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 영역(A)의 접착 강화층(108) 위에 도전층(110)을 형성하여 미세선(200)을 완성한다.
도전층(110)은 도전성 잉크로 잉크젯 인쇄법으로 형성할 수 있다. 도전성 잉크는 예를 들어 미세한 은 또는 구리 금속 입자를 포함한 액체 잉크일 수 있다. 도전성 잉크로 미세선을 형성한 후 잉크를 경화시키는 공정이 추가될 수 있다. 잉크는 열 또는 광으로 경화될 수 있으며 잉크에 따라서 자연 경화될 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 기판 102: 제1 희생막
104: 제2 희생막 106: 제3 희생막
108: 접착 강화층 110: 도전층
200: 미세선 302: 제4 희생막
304: 제5 희생막

Claims (16)

  1. 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 기판의 제1 영역에 제1 희생막을 형성하는 단계,
    상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역 위에 제2 희생막을 형성하는 단계,
    리프트 오프 공정으로 상기 제1 희생막 및 상기 제2 희생막을 제거하여 상기 기판의 제1 영역을 노출하는 단계,
    상기 제1 영역에 접착 강화층을 형성하는 단계,
    상기 접착 강화층의 표면을 자외선-오존 처리를 실시하는 단계,
    상기 접착 강화층 위에 잉크젯 방법으로 도전층을 형성하는 단계
    를 포함하는 미세선 기판의 형성 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 희생막은 감광성 유기 물질로 형성하는 미세선 기판의 형성 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 희생막은 소수성 물질로 형성하는 미세선 기판의 형성 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 소수성 물질은 플로오르화카본인 미세선 기판의 형성 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 기판은 오목부를 포함하고,
    상기 오목부는 상기 제1 영역에 위치하는 미세선 기판의 형성 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 희생막을 형성하는 단계 후,
    상기 제1 희생막 위에 제3 희생막을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3 희생막 위에 상기 제2 희생막을 형성하는 미세선 기판의 형성 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제3 희생막은 감광성 유기 물질로 형성하는 미세선 기판의 형성 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 접착 강화층은 스핀코팅 또는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성하는 미세선 기판의 형성 방법.
  10. 제1 영역 및 제2 영역을 가지는 기판,
    상기 제1 영역에 형성되어 있으며 에폭시 수지로 이루어지는 접착 강화층,
    상기 접착 강화층 위에 형성되어 있는 도전층
    을 포함하고,
    상기 기판은 상기 제1 영역에 위치하는 오목부를 포함하고,
    상기 접착 강화층은 상기 오목부에 위치하는 미세선 기판.
  11. 삭제
  12. 제10항에서,
    상기 제2 영역의 상기 기판 위에 형성되어 있으며 소수성 물질로 이루어지는 희생막
    을 더 포함하는 미세선 기판.
  13. 삭제
  14. 제12항에서,
    상기 소수성 물질은 플로오르화카본인 미세선 기판.
  15. 제12항에서,
    상기 희생막은 상기 도전층보다 얇게 형성하는 미세선 기판.
  16. 삭제
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