KR101353389B1 - 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법 및 그를 이용하여 제조한 포토마스크 - Google Patents

전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법 및 그를 이용하여 제조한 포토마스크 Download PDF

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KR101353389B1 KR1020130008388A KR20130008388A KR101353389B1 KR 101353389 B1 KR101353389 B1 KR 101353389B1 KR 1020130008388 A KR1020130008388 A KR 1020130008388A KR 20130008388 A KR20130008388 A KR 20130008388A KR 101353389 B1 KR101353389 B1 KR 101353389B1
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Abstract

본 발명은, 미세 패턴의 정확성과 균일성을 제공하고, 미세 패턴 제조 공정을 단순화할 수 있는 포토마스크 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 포토마스크 제조 방법은, 포토마스크용 기판을 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치의 노즐의 하측에 위치시키는 단계; 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계; 노즐에 전기수력학적현상이 발생되도록, 전원으로부터 전압을 노즐에 인가하는 단계; 및 노즐로부터 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 토출시켜 상기 포토마스크용 기판 상에 패턴을 프린팅하는 단계;를 포함한다.

Description

전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법 및 그를 이용하여 제조한 포토마스크{Method of manufacturing photomask using electrohydrodynamic phenomena and photomask manufactured using the same}
본 발명의 기술적 사상은 포토마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법 및 그를 이용하여 제조한 포토마스크에 관한 것이다.
현재 이용되는 다양한 전자 장치들은 경박단소화되고 있으며, 이러한 전자 장치들을 구현하기 위하여 미세 패턴을 가지는 전자회로를 형성할 필요가 있다. 상기 미세 패턴을 형성하기 위하여, 포토리소그래피 방법을 일반적으로 사용한다. 포토리소그래피 방법은 석영 등의 투명 기판 상에 원하는 패턴이 확대되어 형성된 포토마스크를 필요로 한다.
종래의 포토마스크 제조 방법은, 투명 기판 상에 크롬 등의 금속을 포함하는 금속층과 포토레지스트층을 순차적으로 형성하고, 광을 조사하여 상기 포토레지스트층의 식각 특성을 변화시켜 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각함으로서, 상기 금속층을 원하는 마스크 패턴으로 형성함으로써 이루어진다.
종래의 포토마스크 제조 방법은, 상술한 바와 같이 여러 단계의 공정을 거치게 되므로 많은 설비가 요구되고 비용이 높으며, 화학적 식각 방식을 사용하므로 미세 패턴의 정확성 및 균일성을 확보하기 어려운 한계가 있다.
대한민국공개특허 제2012-0081668호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 미세 패턴의 정확성과 균일성을 제공하고, 미세 패턴 제조 공정을 단순화할 수 있는 포토마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 포토마스크 제조 방법을 이용하여 제조한 포토마스크를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법은, 포토마스크용 기판을 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치의 노즐의 하측에 위치시키는 단계; 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계; 상기 노즐에 전기수력학적현상이 발생되도록, 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계; 및 상기 노즐로부터 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 토출시켜 상기 포토마스크용 기판 상에 패턴을 프린팅하는 단계;를 포함한다,
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법은, 상기 프린팅된 패턴으로부터 용제를 제거하고 잉크 입자를 소결하도록 상기 포토마스크용 기판을 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 패턴용 잉크는 금, 은, 백금, 크롬 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물을 포함하는 잉크 입자와 상기 잉크 입자가 분산된 용제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계는, 직류 전원으로부터 직류 전압을 상기 노즐에 인가하여 수행되거나, 또는 교류 전원으로부터 교류 전압을 상기 노즐에 인가하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 교류 전원은, 사인파형(sine-type) 교류 전압 또는 펄스형(pulse-type) 교류 전압을 상기 노즐에 인가할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전원은, 100 V 내지 400 V 범위의 전압을 상기 노즐에 인가할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전원은, 100 Hz 내지 300 Hz 범위의 주파수를 가지는 교류 전원일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 노즐은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 노즐과 상기 포토마스크용 기판의 이격 간격은 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계와 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계는 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계가 수행된 후에, 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계가 수행되거나, 또는 이와 반대 순서로 수행될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기판은 유리 기판 또는 PET 기판일 수 있고, 상기 노즐은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있고, 상기 노즐과 상기 포토마스크용 기판 사이의 이격 간격은 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위일 수 있고, 상기 전원은, 100 V 내지 400 V 범위이고 100 Hz 내지 300 Hz 범위의 주파수를 가지는 교류 전원일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토마스크는, 상술한 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 이용하여 형성한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법은 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 포토마스크용 기판 상에 프린팅 방식으로 형성함으로써, 미세 패턴 제조 공정을 단순화하여 하나의 공정으로 포토마스크를 형성할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크의 제조 속도가 빠르고 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 화학적 식각 방식을 사용하지 않으므로 정확성 및 균일성을 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조 방법을 수행하는 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치를 도시하는 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법에 사용되는 전압의 파형들을 도시하는 그래프들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 수행하기 위하여 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 방법을 도시하는 개략도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 이용하여 형성한 포토마스크 및 상기 포토마스크를 이용하여 형성한 미세 패턴을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치를 이용하여 포토마스크용 기판 상에 프린팅 방법으로 미세 패턴을 형성함으로써 포토마스크를 제조하는 방법에 대한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조 방법(S100)을 수행하는 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치(100, 100a)를 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치(100)는, 노즐(110), 직류 전원(120), 및 공압 부재(140)를 포함한다.
노즐(110)은 패턴용 잉크(170)를 토출하여 포토마스크용 기판(190) 상에 패턴용 잉크(170)를 안착시켜 패턴(180)을 프린팅할 수 있다. 예를 들어, 노즐(110)은 패턴용 잉크(170)를 수용하고, 공압 부재(140)에 의하여 공급된 공기압에 의하여 노즐(110) 내에 패턴용 잉크(170)가 충전되고, 직류 전원(120)에 의하여 인가된 직류 전압에 의하여 패턴용 잉크(170)를 전기수력학적현상을 이용하여 포토마스크용 기판(190)에 토출하여 포토마스크용 기판(190) 상에 패턴(180)을 형성할 수 있다.
노즐(110)은, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 금, 은, 백금, 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
패턴용 잉크(170)는 잉크 입자와 상기 잉크 입자가 분산된 용제를 포함할 수 있다. 상기 잉크 입자는 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금, 은, 백금, 크롬 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물을 포함할 수 있다. 상기 용제는 휘발성 물질을 포함하거나, 수용성 물질 또는 지용성 물질을 포함할 수 있다. 상기 패턴용 잉크(170)를 구성하는 물질은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
공압 부재(140)는 노즐(110)과 연결되어 노즐(110)에 공기압을 제공할 수 있다. 상기 공기압에 의하여 패턴용 잉크(170)가 노즐(110)에 공급되어 노즐(110)을 충전할 수 있다. 또한, 노즐(110)로부터 패턴용 잉크(170)가 토출될 때, 공압 부재(140)는 패턴용 잉크(170)에 공기압을 제공하여, 노즐(110)로부터의 패턴용 잉크(170)의 토출을 보조할 수 있다. 공압 부재(140)는, 예를 들어 펌프일 수 있다.
직류 전원(120)은 노즐(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 직류 전원(120)은 상기 전기수력학적현상이 발생되도록 노즐(110)에 직류 전압을 인가할 수 있다. 직류 전원(120)은 노즐(110)에 전기적으로 연결된 일측 단자(121)와 포토마스크용 기판(190)에 전기적으로 연결된 타측 단자(122)를 포함할 수 있다. 직류 전원(120)은, 도 3에 도시된 바와 같은 직류 전압을 인가할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치(100a)는, 노즐(110), 교류 전원(130), 및 공압 부재(140)를 포함한다. 본 실시예는 상술한 실시예의 일부 구성을 변경한 것이며, 상술한 실시예와 중복되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
교류 전원(130)은 노즐(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 교류 전원(130)은 상기 전기수력학적현상이 발생되도록 노즐(110)에 교류 전압을 인가할 수 있다. 교류 전원(130)은 노즐(110)에 전기적으로 연결된 일측 단자(131)와 접지(133)에 전기적으로 연결된 타측 단자(132)를 포함할 수 있다. 접지(133)는 프린팅 장치(100a)의 본체(미도시)가 그 기능을 수행할 수 있다. 교류 전원(130)은, 도 4에 도시된 바와 같은 사인파형(sine-type) 교류 전압 또는 도 5에 도시된 바와 같은 펄스형(pulse-type) 교류 전압을 인가할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법에 사용되는 전압의 파형들을 도시하는 그래프들이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 직류 전원(120)에 의하여 노즐(110)에 인가되는 직류 전압의 예시적인 파형을 나타낸다. 상기 직류 전압은 균일한 "+" 전압이 노즐(110)에 인가되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, "-" 전압을 노즐(110)에 인가하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 2의 교류 전원(130)에 의하여 노즐(110)에 인가되는 교류 전압의 예시적인 파형을 나타낸다. 상기 교류 전압은 도 4의 사인파형(sine-type) 교류 전압일 수 있거나 도 5의 펄스형(pulse-type) 교류 전압일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 다양한 형태로서 "+" 전압과 "-" 전압이 교번하는 교류 전압을 노즐(110)에 인가하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 포토마스크 제조 방법(S100)은, 포토마스크용 기판을 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치의 노즐의 하측에 위치시키는 단계(S110), 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계(S120), 상기 노즐에 전기수력학적현상이 발생되도록, 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계(S130), 및 상기 노즐로부터 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 토출시켜 상기 포토마스크용 기판 상에 패턴을 프린팅하는 단계(S140)를 포함한다. 또한, 포토마스크 제조 방법(S100)은, 상기 프린팅된 패턴으로부터 용제를 제거하고 잉크 입자를 소결하도록, 상기 포토마스크용 기판을 열처리하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 6의 포토마스크 제조 방법(S100)의 각 단계들을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
상기 포토마스크용 기판을 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치의 노즐의 하측에 위치시키는 단계(S110)에서는, 포토마스크용 기판(190)을 프린팅 장치(100, 100a)의 노즐(110) 하측에 위치시킨다.
포토마스크용 기판(190)은 그 상에 마스크 패턴이 형성되는 포토마스크를 구성할 수 있다. 포토마스크용 기판(190)은 투명 기판일 수 있고, 예를 들어 유리, 석영, 또는 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 포토마스크용 기판(190)은, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA), 아크릴로나이트릴 부타디엔 스타이렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리스틸렌(polystyrene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아마이드(polyamide, PA), 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계(S120)에서는, 공압 부재(140)로부터 공기압을 노즐(110)에 제공하여 노즐(110)에 패턴용 잉크(170)를 충전할 수 있다.
상기 노즐에 전기수력학적현상이 발생되도록, 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계(S130)에서는, 노즐(110)에 도 1과 같이 직류 전원(120)을 전기적으로 연결하고, 상기 전기수력학적현상이 발생되도록 직류 전원(120)이 노즐(110)에 직류 전압을 인가한다. 또는, 노즐(110)에 도 2와 같이 교류 전원(130, 도 2 참조)을 전기적으로 연결하고, 상기 전기수력학적현상이 발생되도록 교류 전원(130)이 노즐(110)에 교류 전압을 인가한다.
상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계(S120)와 상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계(S130)는 상기 순서로 수행되거나 반대 순서로 수행되거나 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 상기 단계들은 서로 교번할 수 있다.
상기 노즐로부터 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 토출시켜 상기 포토마스크용 기판 상에 패턴을 프린팅하는 단계(S140)에서는, 상기 전압에 의하여 노즐(110)로부터 상기 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크(170)가 토출되어 포토마스크용 기판(190) 상에 프린팅되어 패턴(180)을 형성한다. 또한, 공압 부재(140)가 패턴용 잉크(170)에 공기압을 제공하여, 노즐(110)로부터의 패턴용 잉크(170)의 토출을 보조할 수 있다.
상기 포토마스크용 기판을 열처리하는 단계(S150)에서는, 상기 프린팅된 패턴(180)으로부터 용제를 제거하고 잉크 입자를 소결하여 고상화한다. 상기 단계(S150)는 선택적이며(optional), 경우에 따라서는 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 수행하기 위하여 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 방법을 도시하는 개략도이다. 특히, 도 7은 도 2의 프린팅 장치(100a)를 이용하는 경우를 예시적으로 설명한다.
도 7을 참조하면, 공압 부재(140)에 의하여 제1 패턴용 잉크 액적(171) (droplet)이 노즐(110) 말단에 노출될 수 있다. 교류 전원(130)에 의하여 인가된 교류 전압에 의하여 노즐(110)은, "+"로 대전될 수 있고, 이에 따라 제1 패턴용 잉크 액적(171)도 노즐(110)을 통하여 "+"로 대전될 수 있다. 상기 "+"로 대전된 제1 패턴용 잉크 액적(171)은 노즐(110)로부터 토출되어 포토마스크용 기판(190) 상에 안착되어 제1 패턴(181)을 형성한다. 이때, 제1 패턴(181)은 제1 패턴용 잉크 액적(171)의 대전 극성과 동일하게 "+"로 대전되어 있을 수 있다.
이어서, 공압 부재(140)에 의하여 제2 패턴용 잉크 액적(172)이 노즐(110) 말단에 노출될 수 있다. 교류 전원(140)에 의하여 인가된 교류 전압에 의하여 노즐(110)은, 상기 교류 전압의 특성에 따라 이전과는 반대 극성인, "-"로 대전될 수 있고, 이에 따라 제2 패턴용 잉크 액적(172)도 노즐(110)을 통하여 "-"로 대전될 수 있다. 상기 "-"로 대전된 제2 패턴용 잉크 액적(172)은 노즐(110)로부터 토출되어 포토마스크용 기판(190) 상에 안착되어 제2 패턴(182)을 형성한다. 이때에, 상기 "+"로 대전되고 미리 안착된 제1 패턴(181)에 의하여 "-"로 대전된 패턴용 잉크 액적(172)은 인력을 받아 포토마스크용 기판(190)으로 이끌릴 수 있다. 이러한 현상이 전기수력학적현상이다.
또한, 제1 패턴(181)과 제2 패턴(182)은 서로 합쳐져 패턴(180)을 형성할 수 있고, 서로 다른 전하로 대전되었으므로, 이들이 합쳐지는 경우 패턴(180)은 전기적 중성을 가지게 된다. 이어서, 다시 "+"로 대전된 노즐(110)로 의하여 제3 패턴용 잉크 액적(173)이 "+"로 대전될 수 있고, 노즐(110)로부터 토출될 수 있다.
상술한 방식으로, "+"와 "-" 전하로 대전된 패턴용 잉크 액적이 교번하여 노즐(110)로부터 토출되어 포토마스크용 기판(190) 상에 안착되어 합쳐지며, 이에 따라 전기적 중성을 이루게 되므로, 포토마스크용 기판(190)에는 전하의 축적이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적현상을 이용하는 포토마스크 제조 방법은, 하기의 조건에서 수행될 수 있다.
도 1의 직류 전원(120) 또는 도 2의 교류 전원(130)은 약 100 V 내지 약 400 V 범위의 직류 전압 또는 교류 전압을 노즐(110)에 인가할 수 있다. 교류 전원(130)은 약 100 Hz 내지 약 300 Hz 범위의 주파수를 가지는 상기 교류 전압을 노즐(110)에 인가할 수 있다. 노즐(110)은 약 0.5 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있고, 예를 들어 약 1.2 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 노즐(110)과 포토마스크용 기판(190) 사이의 이격 간격은 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위를 가질 수 있다. 포토마스크용 기판(190)은 유리 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있다.
상기 교류 전압의 주파수가 낮아지면, 직류 전압을 인가하는 경우와 유사하게 될 수 있다. 노즐(110)과 포토마스크용 기판(190) 사이의 간격이 좁아질수록 인가되는 교류 전압의 세기가 작아질 수 있다. 노즐(110)의 직경이 작아질수록 잉크의 크기를 감소시켜 해상도를 증가시킬 수 있다.
상기 교류 전압을 이용하여 프린팅하는 경우에는, 포토마스크용 기판(190)에 형성되는 캐패시턴스 때문에 포토마스크용 기판(190)이 대전되는 속도는 느리게 된다. 반면, 상기 교류 전압의 주파수가 높아지면, 포토마스크용 기판(190)이 대전되는 시간을 허용하지 않으므로, 프린팅이 되며, 포토마스크용 기판(190)이 대전되는 경우에 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 그러나, 매우 높은 주파수에서는 잉크가 토출되지 않게 되어 프린팅이 불가능할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 이용하여 형성한 포토마스크 및 상기 포토마스크를 이용하여 형성한 미세 패턴을 나타낸다. 도 8 내지 도 11에서, 좌측 그림들은 공정 단계에서 형성된 구조체의 개념도들을 나타내고, 우측 그림들은 상기 구조체의 주사전자현미경 사진들을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 상술한 바와 같이 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법(S100)을 이용하여 유리 기판(210) 상에 패턴용 잉크를 프린팅하여 제조한 포토마스크(200)를 도시한다. 마스크 패턴들(220)은 금(Au)을 포함하는 물질로 형성되었고, 원하는 수준의 패턴의 정확성과 균일성을 가지도록 형성되었다.
도 9를 참조하면, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 포토리소그래피 방법으로 형성한 포토레지스트 패턴(320)을 도시한다. 포토레지스트 패턴(320)은 실리콘 기판(310) 상에 형성된 실리콘 산화층(312) 상에 형성되어 있다. 포토레지스트 패턴(320)은 포토마스크(200)에 형성된 마스크 패턴들(220)이 정확성과 균일성을 가지도록 전사되어 있다. 따라서, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 실리콘 산화층(312)과 같은 산화물 상에 포토리소그래피 방법을 사용하여 포토레지스트 패턴(320)을 형성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 포토리소그래피 방법으로 형성한 포토레지스트 패턴(420)을 도시한다. 포토레지스트 패턴(420)은 실리콘 기판(410) 상에 형성된 실리콘 산화층(412) 상에 형성된 금층(414) 상에 형성되어 있다. 포토레지스트 패턴(420)은 도 8의 포토마스크(200)에 형성된 마스크 패턴들(220)이 정확성과 균일성을 가지도록 전사되어 있다. 따라서, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 금층(414)과 같은 금속층 상에 포토리소그래피 방법을 사용하여 포토레지스트 패턴(420)을 형성할 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 포토리소그래피 방법으로 형성한 도 10의 포토레지스트 패턴(420)을 형성하고, 포토레지스트 패턴(420)을 이용하여 금층(414)을 식각하여 형성한 금 미세 패턴(430)을 도시한다. 금 미세 패턴(430)은 실리콘 기판(410) 상에 형성된 실리콘 산화층(412) 상에 형성되어 있다. 금 미세 패턴(430)은 도 8의 포토마스크(200)에 형성된 마스크 패턴들(220)이 정확성과 균일성을 가지도록 전사되어 있다. 따라서, 도 8의 포토마스크(200)를 이용하여 금 미세 패턴(430)을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100, 100a: 프린팅 장치, 110: 노즐, 120: 직류 전원, 130: 교류 전원,
140: 공압 부재, 170: 패턴용 잉크, 171, 172, 173: 패턴용 잉크 액적,
180, 181, 182: 패턴, 190: 포토마스크용 기판,
200: 포토마스크, 210: 유리 기판, 220: 마스크 패턴,
310: 실리콘 기판, 312: 실리콘 산화층, 320: 포토레지스트 패턴,
410: 실리콘 기판, 412: 실리콘 산화층, 414: 금층,
420: 포토레지스트 패턴, 430: 금 미세 패턴

Claims (13)

  1. 포토마스크용 기판을 전기수력학적현상을 이용한 프린팅 장치의 노즐의 하측에 위치시키는 단계;
    상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계;
    상기 노즐에 전기수력학적현상이 발생되도록, 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계; 및
    상기 노즐로부터 전기수력학적현상을 이용하여 패턴용 잉크를 토출시켜 상기 포토마스크용 기판 상에 패턴을 프린팅하는 단계;
    를 포함하는 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프린팅된 패턴으로부터 용제를 제거하고 잉크 입자를 소결하도록 상기 포토마스크용 기판을 열처리하는 단계;
    를 더 포함하는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴용 잉크는 금, 은, 백금, 크롬 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물을 포함하는 잉크 입자와 상기 잉크 입자가 분산된 용제를 포함하는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계는,
    직류 전원으로부터 직류 전압을 상기 노즐에 인가하여 수행되거나, 또는
    교류 전원으로부터 교류 전압을 상기 노즐에 인가하여 수행되는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 교류 전원은, 사인파형(sine-type) 교류 전압 또는 펄스형(pulse-type) 교류 전압을 상기 노즐에 인가하는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은, 100 V 내지 400 V 범위의 전압을 상기 노즐에 인가하는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은, 100 Hz 내지 300 Hz 범위의 주파수를 가지는 교류 전원인, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 가지는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 포토마스크용 기판의 이격 간격은 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위인, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계와 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계는 동시에 수행되는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원으로부터 전압을 상기 노즐에 인가하는 단계가 수행된 후에, 상기 노즐에 공압 부재를 이용하여 공기압을 제공하는 단계가 수행되거나, 또는 이와 반대 순서로 수행되는, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판 또는 PET 기판이고,
    상기 노즐은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 직경을 가지고,
    상기 노즐과 상기 포토마스크용 기판 사이의 이격 간격은 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위이고,
    상기 전원은, 100 V 내지 400 V 범위이고 100 Hz 내지 300 Hz 범위의 주파수를 가지는 교류 전원인, 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항의 전기수력학적현상을 이용한 포토마스크 제조 방법을 이용하여 형성한 포토마스크.
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