KR101394968B1 - 금속패턴 형성방법 - Google Patents

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Abstract

금속패턴 형성방법에서, 기판 상에 금속 잉크층을 형성한다. 상기 금속 잉크층이 형성된 상기 기판을 가열하고, 상기 금속 잉크층 상에 보호층을 형성하고, 상기 기판의 상부에서 조사된 레이저가 상기 보호층을 통과하여 상기 금속 잉크층을 패터닝하며, 상기 보호층 및 상기 금속 잉크층을 제거하여 금속 패턴을 잔류시킨다. 이와 같이, 상기 금속 잉크층 상에 보호층을 형성한 후, 레이저 패터닝 공정을 수행하므로, 상기 금속 잉크층이 공기 중의 산소, 수분 또는 외부의 광과 직접 접촉하는 것이 방지되어, 상기 레이저 패터닝을 통한 금속 패턴의 형성시 균일성이 향상될 수 있다.

Description

금속패턴 형성방법{METHOD OF FORMING A METAL PATTERN}
본 발명은 금속패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세 전자 소자의 제조에 적용되는 금속패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근 반도체나 디스플레이 산업을 포함한 다양한 산업 분야에서 미세 전극 나아가 미세 유연(flexible) 전극의 제조 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 미세 유연 전극의 제조 기술은 Flexible Display, Flexible Solar-Cell, Wearable PC 등 차세대 제품에 적용되는 전자 소자의 제조에 직접 적용될 수 있는 기술로, 차세대 산업을 선도할 핵심적인 기술로 각광받고 있다.
이러한 미세 전극 또는 미세 유연 전극(이하, 미세 전극이라 통칭한다.)의 제조 기술로, 최근 들어, 유기금속화합물 잉크 또는 금속나노입자 잉크를 기판에 코팅한 후, 상기 코팅층에 레이저를 직접 주사하여 레이저가 주사된 부분에 금속 패턴을 형성하는 LDP(laser direct patterning) 공정이 개발되고 있다.
한편, 상기 LDP 공정에서 상기 기판에 코팅된 잉크층에 레이저를 주사할 때, 상기 잉크층이 대기 중의 산소나 수분 등의 이물질과 접촉하거나 외부 광에 노출되는 경우, 상기 잉크층은 산화, 오염, 변질, 착색 등의 가능성이 있으며 이로 인해 패턴이 균일하게 형성되지 않는 문제점을 야기한다.
나아가, 패턴 형성의 효율성을 향상시키기 위해 상기 기판에 코팅된 잉크층에 별도의 열처리 공정을 진행하는 경우, 상기 열처리 공정 중에 상기 잉크층으로부터 발생된 물질이 대기 중의 산소나 수분 등의 이물질과 접촉하거나 외부 광에 노출된다면 상기 산화 등의 가능성은 더욱 증가하며, 이로 인해 패턴의 균일성이 더욱 저하되는 문제점을 야기할 수 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 패턴의 균일성을 향상시킬 수 있는 금속패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 금속패턴 형성방법은 기판 상에 금속 잉크층을 형성한다. 상기 금속 잉크층이 형성된 상기 기판을 가열하고, 상기 금속 잉크층 상에 보호층을 형성하고, 상기 기판의 상부에서 조사된 레이저가 상기 보호층을 통과하여 상기 금속 잉크층을 패터닝하며, 상기 보호층 및 상기 금속 잉크층을 제거하여 금속 패턴을 잔류시킨다.
일 실시예에서, 상기 금속 잉크층은 유기금속화합물(organometallic) 잉크 또는 금속 나노입자(metallic nano-particle) 잉크를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판을 가열하는 단계에서, 상기 금속 잉크층은 반고상 상태로 경화되며, 상기 금속 잉크층에 포함된 유기물은 증발될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판을 가열하는 단계에서, 상기 기판을 가열램프로 가열하는 방법, 상기 기판을 핫플레이트(hot plate)로 가열하는 방법, 상기 기판을 컨벡션(convection) 오븐으로 가열하는 방법 중 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층은 보호 코팅층(protective coating layer) 또는 고반사층(high-reflectance film)일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 금속 잉크층 상에 보호 코팅층을 형성하는 단계, 및 상기 보호 코팅층 상에 고반사층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 잉크층을 패터닝하는 단계는, 산소, 수분 또는 광이 차단된 챔버(chamber) 내에서 진행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층 및 상기 금속 잉크층을 제거하는 단계는, 상기 금속 잉크층 및 상기 보호층이 형성된 기판을, 세척액에 담그는 단계, 초음파로 세척하는 단계, 세척액을 분사하는 단계 중 어느 하나의 단계로 처리할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 패턴을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 금속 잉크층 상에 보호층을 형성하므로, 상기 금속 잉크층이 공기 중의 산소, 수분 또는 외부 광과 직접 접촉하는 것이 차단되어, 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 균일성이 향상될 수 있다.
특히, 상기 금속 잉크층이 형성된 기판은 가열 단계를 통해 유기물이 증발되는데, 이렇게 증발된 유기물이 산소, 수분 또는 외부 광과 접촉하는 경우, 오염, 변질, 착색 또는 산화되어 상기 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 금속 잉크층 상에 상기 보호층을 형성하여 상기와 같은 금속 패턴의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 보호층은 보호 코팅층 및 상기 보호 코팅층 상에 형성된 고반사층을 포함할 수 있으며, 상기 고반사층은 자외선을 반사시켜 상기 금속 잉크층의 추가적인 변질을 방지하여 상기 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 금속패턴 형성방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a 내지 2c는 도 1에서 보호층을 형성하는 단계의 예를 나타낸 흐름도들이다.
도 3a 내지 3g는 도 1의 금속패턴 형성방법을 도시한 공정도들이다.
도 4는 공기 또는 광의 노출여부에 따라 형성된 금속패턴의 균일성을 비교한 그래프이다.
도 5는 공기 또는 광의 노출여부에 따라 형성된 기판의 투과도를 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 금속패턴 형성방법을 도시한 흐름도이다. 도 2a 내지 2c는 도 1에서 보호층을 형성하는 단계의 예를 나타낸 흐름도들이다. 도 3a 내지 3g는 도 1의 금속패턴 형성방법을 도시한 공정도들이다.
도 1 및 도 3a을 참조하면, 본 실시예에 의한 금속패턴 형성방법에서, 우선 기판(10) 상에 금속 잉크층(20)을 형성한다(단계 S10).
상기 기판(10)은 투명기판일 수 있으며, 예를 들어, 소다라임(soda lime), 석영, 유리, 플라스틱, 실리콘(silicone) 등의 경한 기판과, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 동박(copper film) 등의 유연성(flexible) 기판일 수 있다.
상기 금속 잉크층(20)은 유기금속화합물(organometallic) 잉크 또는 금속 나노입자(metallic nano-particle) 잉크일 수 있다. 상기 유기금속화합물 잉크는 은, 금, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 크롬, 철, 망간 등 전도성 금속의 금속 이온이 유기물과 이온 결합되어 투명한 상태를 유지하는 잉크를 의미한다. 반면, 상기 금속 나노입자 잉크는 상기 예시한 전도성 금속이 나노입자의 형태로 잉크 용매에 분산된 불투명한 액체 상태의 잉크를 의미한다.
상기 유기금속화합물 잉크나 상기 금속 나노입자 잉크 모두 유기물을 포함하여 액체 상태를 유지하므로, 상기 기판(10) 상에 코팅 공정을 통해 형성된다. 예를 들어, 상기 금속 잉크층(20)은 스핀(spin) 코팅, 블레이드(blade) 코팅, 롤(roll) 코팅 등의 코팅 공정을 통해 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 금속 잉크층(20)은 스프레이(spray) 공정, 잉크젯(inkjet) 공정 등을 통해 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있다.
이후, 도 1 및 도 3b를 참조하면, 상기 금속 잉크층(20)이 형성된 기판(10)을 가열한다(단계 S20). 이와 같이, 상기 기판(10)을 가열하면 상기 금속 잉크층(20)은 반고상 상태의 금속 잉크층(21)으로 경화되며, 상기 금속 잉크층(20)에 포함된 유기물의 일부는 증발된다. 따라서, 상기 금속 잉크층(20)의 부피는 감소하게 된다.
이 경우, 상기 반고상 상태란 완전히 경화된 고체보다는 유동성이 높고, 경사면을 따라 흐를 수 있는 액체보다는 유동성이 적은 상태로서, 소정 정도 이상의 힘을 가했을 때 파손(fracture)되지 않고 형상이 다소 변한 상태로 일정 형상을 유지하는 상태를 의미한다.
한편, 상기 금속 잉크층(20)이 상기 유기금속화합물(organometallic) 잉크인 경우라면, 환원에 의해 고체 입자가 형성되기 시작하는 상태를 의미한다. 이와 달리, 상기 금속 잉크층(20)이 금속 나노입자(metallic nano-particle) 잉크인 경우라면, 상기 금속 나노입자가 서로 결합하며 성장하기 시작하는 상태를 의미한다.
이와 같이, 상기 금속 잉크층(20)을 반고상 상태의 금속 잉크층(21)으로 경화시키면, 후술할 레이저 패터닝 공정에서 상기 금속 잉크층(20)의 투명도가 감소함에 따라 레이저 투과율이 줄어 상기 금속 잉크층(21)을 패터닝하기 위한 레이저 출력을 줄일 수 있으며, 이미 두께가 얇아진 상태의 금속 잉크층(21)을 패터닝하므로 금속 패턴을 보다 얇게 형성할 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 상기 금속 잉크층(20)이 형성된 기판(10)을 가열하는 방법은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 상기 기판(10)을 가열램프로 가열하는 방법, 상기 기판(10)을 핫플레이트(hot plate)로 가열하는 방법, 상기 기판을 컨벡션(convection) 오븐으로 가열하는 방법들 중 어느 하나의 방법이 사용될 수 있다. 한편, 도 3b에서는 상기 기판(10)의 하면에 핫플레이트(hot plate)를 배치하여 상기 기판(10)을 가열하는 것을 예시하고 있다.
이후, 도 1 및 도 3c를 참조하면, 상기 반고상 상태의 금속 잉크층(21) 상에 보호층(40)을 형성한다(단계 S30). 이 경우, 도 2a 및 도 3c를 동시에 참조하면, 상기 보호층(40)은 보호코팅층(protective coating layer)(41)일 수 있다. 이와 달리, 도 2b 및 도 3c를 동시에 참조하면, 상기 보호층(40)은 고반사층(high reflectance film)(42)일 수 있다. 또한, 도 2c 및 도 3c를 동시에 참조하면, 상기 보호층(40)은 상기 보호 코팅층(41) 및 상기 고반사층(42)을 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 보호 코팅층(41)이 상기 반고상 상태의 금속 잉크층(21) 상에 형성되며 상기 고반사층(42)이 상기 보호 코팅층(41) 상에 형성될 수 있다.
상기 보호 코팅층(41) 또는 상기 고반사층(42) 모두 상기 금속 잉크층(21)의 상면에 형성되어 상기 금속 잉크층(21)을 보호한다.
구체적으로, 상기 금속 잉크층(21)은 가열을 통해 유기물의 일부가 증발되어 형성되는데, 가열 공정을 통해 증발된 유기물은 공기 중의 산소, 수분 등의 이물질과 접촉하거나 외부의 광과 접촉하는 경우 산화, 변질, 착색 등과 같이 오염될 수 있다. 이렇게 오염된 유기물은 상기 금속 잉크층(21)의 주변에 머물면서 후술할 레이저 패터닝 공정에서 상기 금속 잉크층(21)이 불균일하게 패터닝되는 원인이 되거나, 후술할 세척 공정에서 패터닝되지 않은 부분이 세척되는 것을 방해할 수 있다. 그리하여, 최종적으로 형성되는 금속 패턴의 균일성 또는 품질이 저하될 수 있다.
마찬가지로, 상기 금속 잉크층(21)이 직접 공기 중의 산소, 수분 등의 이물질과 접촉하거나 외부의 광과 접촉하는 경우, 상기 금속 잉크층(21)도 유기물을 포함하고 있으므로 산화, 변질, 착색 등과 같이 오염될 수 있다. 따라서 이렇게 오염된 금속 잉크층(21)은 레이저 패터닝 공정을 통해 불균일하게 패터닝되거나, 세척 공정에서 패터닝되지 않은 부분이 불균일하게 세척될 수 있다. 그 결과, 최종적으로 형성되는 금속 패턴의 균일성 또는 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시예와 같이, 상기 금속 잉크층(21)의 상면을 상기 보호 코팅층(41) 또는 상기 고반사층(42)으로 코팅하여, 상기 금속 잉크층(21)이 오염된 유기물과 직접 접촉하는 것을 방지하거나, 상기 금속 잉크층(21)이 산소, 수분 등의 이물질이나 외부의 광과 직접 접촉하는 것을 방지하여, 최종적으로 형성되는 금속 패턴의 균일성 또는 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 보호 코팅층(41)은 아스코르브산(ascorbic acid), 글루타티온(glutathione), 리포산(lipoic acid), 요산(uric acid), 카로틴(carotenes), 알파-토코페롤(α-tocopherol), 유비퀴논(ubiquinone) 또는 아미노산 유도체를 포함하고, 가시광선 및 적외선에서의 투과도가 우수하며, 유기용매나 물에 의해 세척이 잘되며, 외부의 산소 및 수분을 차단하고, 자외선을 흡수하는 성질을 가질 수 있다. 즉, 상기 보호 코팅층(41)은 L-프롤린을 아미노산 유도체로 가진 물질, 시스테인(cysteine), 히스티딘(histidine), 타이로신(tyrosine), 페닐알라닌(phenylalanine), 트립토판(tryptophan) 등을 포함할 수 있다.
상기 고반사층(42)은 자외선 영역대의 광을 선택적으로 반사하며, 산소 및 수분을 차단하는 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 보호 코팅층(41) 및 상기 고반사층(42)은 공통적으로 레이저 투과도는 높은 물질로 후술할 레이저 패터닝 공정에서 하부의 금속 잉크층(21)까지 레이저를 용이하게 전달할 수 있어야 한다.
이후, 도 1 및 도 3d를 참조하면, 상기 반고상 상태의 금속 잉크층(21)에 레이저를 조사하여, 상기 금속 잉크층(21)을 패터닝한다(단계 S40). 상기 레이저에 의해 조사된 부분은 후술할 세척 공정 등을 거치면서 금속 패턴(22)으로 형성된다.
구체적으로, 상기 레이저는 상기 금속 잉크층(21) 상에 형성된 상기 보호층(40)을 투과하여 상기 금속 잉크층(21)에 의해 흡수되며, 상기 레이저가 흡수된 부분의 금속 잉크층(21)은 소결되어 금속 패턴(22)으로 형성된다. 예를 들어, 상기 금속 잉크층(21)이 유기금속화합물 잉크인 경우라면 상기 레이저가 흡수되는 부분에서는 금속 나노파티클이 생성되며, 상기 금속 나노파티클이 소결되어 상기 금속 패턴(22)으로 형성된다. 반면, 상기 금속 잉크층(21)이 금속 나노입자 잉크라면, 잉크 내에 존재하는 금속 나노입자들은 상기 레이저를 흡수하며 성장하여 상기 금속 패턴(22)으로 형성된다.
한편, 비록 상기 금속 잉크층(21)의 상면에 상기 보호층(40)이 형성되므로, 대기 중의 산소, 수분 또는 외부의 광과 직접 접촉되는 것은 차단되지만, 상기 레이저 패터닝 공정은 산소, 수분 또는 광이 차단된 챔버(chamber)(미도시) 내에서 진행될 수 있다. 즉, 상기 챔버의 내부는, 진공 상태, 질소 대기상태, 아르곤 대기상태, 암실 등의 상태로 유지되어, 대기 중의 산소, 수분 또는 외부 광을 원천적으로 차단할 수 있다.
그리하여, 상기 레이저 패터닝 공정에서 형성되는 금속 패턴(22)의 균일성 또는 품질을 향상시킬 수 있다.
이 후, 도 1 및 도 3e를 참조하면, 상기 레이저 패터닝 공정이 완료된 후, 상기 보호층(40) 및 상기 금속 잉크층(21)을 제거하여 상기 금속 패턴(22)만 잔류시킨다(단계 S50).
구체적으로, 상기 보호층(40) 및 상기 금속 잉크층(21)을 도 3e에 도시된 바와 같이 세척액(61)이 담겨진 세척 용기(60)에 담가 상기 보호층(40) 및 레이저가 조사되지 않은 금속 잉크층(21)을 제거한다. 그리하여, 최종적으로 상기 기판(10) 상에는 금속 패턴(22)만 잔류한다.
이 경우, 도 3e에는 세척액(61)이 채워진 세척 용기(60)에서 제거하는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 상기 보호층(40) 및 상기 금속 잉크층(21)은 초음파로 세척되거나 세척액을 분사하여 제거될 수 있다.
한편, 상기 보호층(40) 및 상기 금속 잉크층(21)을 용이하게 제거하기 위해, 상기 세척액(61)은 예를 들어, 상기 금속 잉크층(21)의 베이스가 되었던 유기물 또는 아세톤, 헥산 또는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호층(40)이 상기 금속 잉크층(21)을 보호하여, 대기 중의 산소, 수분 또는 외부 광과의 접촉을 차단하고 있으므로, 상기 레이저 패터닝 공정에서 불순물 또는 오염 등이 미연에 방지된다. 그러므로, 본 세척 공정에서도 상기 불순물 또는 오염 등에 의해 상기 보호층(40) 또는 상기 금속 잉크층(21)이 불균일하게 제거되거나 제거 시간이 오래 걸리는 등의 문제점을 방지할 수 있다.
이 후, 도 1 및 도 3f를 참조하면, 상기 잔류한 금속 패턴(22)을 건조한다(단계 S60). 본 건조 공정에서는 상기 잔류한 금속 패턴(22)에 열을 가하여 고온 건조시키는 공정이다.
구체적으로, 상기 보호층(40) 및 상기 금속 잉크층(21)이 제거되는 상기 세척 공정에서는 세척액(61) 등이 사용되므로, 상기 금속 패턴(22)에 유기 용매가 다시 침투하여 상기 금속 패턴(22)이 일부라도 액화될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 열을 가하여 건조시키는 공정을 통해 상기 금속 패턴(22)을 재경화시키거나 건조시켜, 소결된 부분을 더욱 견고하게 형성하게 된다. 이에 따라, 상기 금속 패턴(22)의 전도도도 향상될 수 있다.
상기 건조 공정은 건조 챔버(70)의 내부에서 수행될 수 있다.
상기와 같은 공정들을 통해, 도 3g에 도시된 바와 같은 금속 패턴(22)이 완성된다.
도 4는 공기 또는 광의 노출여부에 따라 형성된 금속패턴의 균일성을 비교한 그래프이다. 즉, 도 4는 레이저 패터닝 공정에서 패터닝 시간에 따라 형성되는 금속 패턴(22)의 선폭의 변화를, 공기(산소 또는 수분)/광 노출의 조건에 따라 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 상기 금속 잉크층(21)과 공기 및 광의 접촉을 모두 차단시킨 조건에서는, 상기 금속 잉크층(21)에 레이저 패터닝을 지속적으로 수행하더라도, 패터닝 시간에 관계없이 형성되는 금속 패턴(22)의 선폭 변화가 거의 없음을 확인할 수 있다. 반면, 공기 및 광 중 어느 하나만 차단시키는 조건으로부터 공기 및 광 모두를 차단시키는 조건으로 갈수록, 패터닝 시간에 따라 형성되는 금속 패턴(22)의 선폭이 급격히 줄어듦을 확인할 수 있다. 이는, 이미 설명한 바와 같이, 상기 금속 잉크층(21)이 공기 또는 광과 접촉하면서 산화, 변질, 착색 등의 오염이 발생하기 때문에 패터닝 공정에 악영향을 미쳤기 때문이다.
따라서, 본 실시예와 같이, 상기 금속 잉크층(21)을 상기 보호층(40)으로 커버한 후 패터닝 공정을 수행하면, 패터닝 시간과 무관하게 형성되는 금속 패턴(22)의 선폭을 일정하게 유지할 수 있어, 상기 금속 패턴(22)의 균일성 또는 품질이 향상됨을 확인할 수 있다.
도 5는 공기 또는 광의 노출여부에 따라 형성된 기판의 투과도를 비교한 그래프이다. 즉, 도 5는 세척 공정 완료 후 상기 금속패턴(22)이 형성된 상기 기판(10)의 투과도를 광의 파장에 따라 나타낸 그래프이다. 도 5에서, '1번 Sample'은 금속패턴(22)의 형성 후 바로 세척한 예를 나타내며, '2번 Sample'은 금속패턴(22)의 형성 후 1시간 동안 공기(산소 또는 수분)/광을 차단한 후 세척한 예를 나타내며, '3번 Sample'은 금속패턴(22)의 형성 후 1시간 동안 공기만 차단한 후 세척한 예를 나타내며, '4번 Sample'은 금속패턴(22)의 형성 후 1시간 동안 광만 차단한 후 세척한 예를 나타내며, '5번 Sample'은 금속패턴(22)의 형성 후 1시간 동안 공기 및 광 모두에 노출시킨 후 세척한 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 공기와 광이 차단되지 않는 조건으로 갈수록, 전 파장대에 걸쳐 상기 기판의 투과도는 감소하게 됨을 확인할 수 있다. 이는, 상기 기판 상에 형성되었던 금속 잉크층(21)이 완벽하게 제거되지 않은 것을 간접적으로 나타냄을 알 수 있다.
결국, 상기 금속 잉크층(21)도 공기 및 광과의 접촉이 차단될 수록 오염의 가능성이 줄어들어, 상기 세척 공정에서 완벽하게 제거될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이, 상기 금속 잉크층(21)의 상면에 상기 보호층(40)을 형성함으로써 상기 금속 잉크층(21)이 공기 및 광과 접촉하는 것이 차단되면, 상기 세척 공정에서 상기 금속 잉크층(21)도 완벽히 제거되므로, 최종적으로 형성되는 금속 패턴(22)의 품질 또는 균일성이 향상됨을 확인할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 금속 잉크층 상에 보호층을 형성하므로, 상기 금속 잉크층이 공기 중의 산소, 수분 또는 외부 광과 직접 접촉하는 것이 차단되어, 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 균일성이 향상될 수 있다.
특히, 상기 금속 잉크층이 형성된 기판은 가열 단계를 통해 유기물이 증발되는데, 이렇게 증발된 유기물이 산소, 수분 또는 외부 광과 접촉하는 경우, 오염, 변질, 착색 또는 산화되어 상기 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 금속 잉크층 상에 상기 보호층을 형성하여 상기와 같은 금속 패턴의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 보호층은 보호 코팅층 및 상기 보호 코팅층 상에 형성된 고반사층을 포함할 수 있으며, 상기 고반사층은 자외선을 반사시켜 상기 금속 잉크층의 추가적인 변질을 방지하여 상기 레이저 패터닝 공정을 통해 형성되는 금속 패턴의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 투명전극 제조방법은 다양한 종류의 미세 전자 소자에 사용될 수 있는 산업상 이용가능성을 갖는다.
10 : 기판 20 : 금속 잉크층
22 : 금속 패턴 30 : 핫플레이트(hot plate)
40 : 보호층 41 : 보호코팅층
42 : 고반사층

Claims (8)

  1. 기판 상에 금속 잉크층을 형성하는 단계;
    상기 금속 잉크층이 형성된 상기 기판을 가열하는 단계;
    상기 금속 잉크층 상에 보호 코팅층을 형성하고,
    상기 보호 코팅층 상에 고반사층을 형성하여 보호층을 형성하는 단계;
    상기 기판의 상부에서 조사된 레이저가 상기 보호층을 통과하여 상기 금속 잉크층을 패터닝하는 단계; 및
    상기 보호층 및 상기 금속 잉크층을 제거하여 금속 패턴을 잔류시키는 단계를 포함하고,
    상기 보호 코팅층은 가시광선 및 적외선에서의 투과도가 우수하고, 유기용매나 물에 의해 세척이 잘 되며, 외부의 산소 및 수분을 차단하고, 자외선을 흡수하는 성질을 가지며 L-프롤린을 아미노산 유도체로 가진 시스테인(cysteine),히스티딘(histidine), 타이로신(tirosine), 페닐알라닌(phenylalanine), 트립토판(tryptophan)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 잉크층은 유기금속화합물(organometallic) 잉크 또는 금속 나노입자(metallic nano-particle) 잉크를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계에서,
    상기 금속 잉크층은 반고상 상태로 경화되며, 상기 금속 잉크층에 포함된 유기물은 증발되는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계에서,
    상기 기판을 가열램프로 가열하는 방법, 상기 기판을 핫플레이트(hot plate)로 가열하는 방법, 상기 기판을 컨벡션(convection) 오븐으로 가열하는 방법 중 어느 하나의 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 보호 코팅층(protective coating layer) 또는 고반사층(high-reflectance film)인 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 잉크층을 패터닝하는 단계는,
    산소, 수분 또는 광이 차단된 챔버(chamber) 내에서 진행되는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보호층 및 상기 금속 잉크층을 제거하는 단계는,
    상기 금속 잉크층 및 상기 보호층이 형성된 기판을, 세척액에 담그는 단계, 초음파로 세척하는 단계, 세척액을 분사하는 단계 중 어느 하나의 단계로 처리하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.

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