KR101396941B1 - 레지스트잉크 및 이를 이용한 패턴형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내산성 및 결합력이 좋은 레지스트잉크에 대한 것으로, 70 이하 중량부의 용매; 10-15 중량부의 베이스폴리머; 10-15 중량부의 점착부여제; 3 중량부 이하의 첨가제; 및 1-10 중량부의 결합제로 이루어진다.
레지스트, 잉크, 결합제, 실란, 용매

Description

레지스트잉크 및 이를 이용한 패턴형성방법{RESIST INK AND METHOD OF FORMING PATTERN USING THEREOF}
본 발명은 레지스트잉크 및 패턴형성방법에 관한 것으로, 실란결합제를 첨가하여 내산성이 강하고 잔존물의 용출에 의한 불량을 방지할 수 있는 레지스트잉크 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.
표시소자들, 특히 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)에서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동하는데, 이러한 방식의 표시소자의 구동방식을 흔히 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식이라 한다. 이러한 액티브 매트릭스방식에서는 상기한 능동소자가 매트릭스형식으로 배열된 각각의 화소에 배치되어 해당 화소를 구동하게 된다.
도 1은 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 구조의 액정표시소자는 능동소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 사용하는 박막트랜지스터 액정표시소자이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종횡으로 N×M개의 화소가 배치된 액정표시소자의 각 화소에는 외부의 구동회 로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(4)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(6)의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터를 포함하고 있다. 박막트랜지스터는 상기 게이트라인(4)과 연결된 게이트전극(3)과, 상기 게이트전극(3) 위에 형성되어 게이트전극(3)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(8)과, 상기 반도체층(8) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)으로 구성된다. 상기 화소(1)의 표시영역에는 상기 소스/드레인전극(5)과 연결되어 반도체층(8)이 활성화됨에 따라 상기 소스/드레인전극(5)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(10)이 형성되어 있다.
도 2는 각 화소내에 배치되는 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 박막트랜지스터는 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(20)과, 상기 기판(20) 위에 형성된 게이트전극(3)과, 게이트전극(3)이 형성된 기판(20) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성되어 게이트전극(3)에 신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(6)과, 상기 반도체층(6) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)과, 상기 소스/드레인전극(5) 위에 형성되어 소자를 보호하는 보호층(passivation layer;25)으로 구성된다.
상기와 같은 박막트랜지스터의 소스/드레인전극(5)은 화소내에 형성된 화소전극과 전기적으로 접속되어, 상기 소스/드레인전극(5)을 통해 화소전극에 신호가 인가됨에 따라 액정을 구동하여 화상을 표시하게 된다.
상기한 바와 같은 액정표시소자 등의 액티브 매트릭스형 표시소자에서는 각 화소의 크기가 수십㎛의 크기이며, 따라서 화소내에 배치되는 박막트랜지스터와 같은 능동소자는 수㎛의 미세한 크기로 형성되어야만 한다. 더욱이, 근래에 고화질TV(HDTV)와 같은 고화질 표시소자의 욕구가 커짐에 따라 동일 면적의 화면에 더 많은 화소를 배치해야만 하기 때문에, 화소내에 배치되는 능동소자 패턴(게이트라인과 데이터라인 패턴을 포함) 역시 더욱 미세하게 형성되어야만 한다.
한편, 종래에 박막트랜지스터와 같은 능동소자를 제작하기 위해서는 노광장치에 의한 사진식각(photolithography)방법에 의해 능동소자의 패턴이나 라인 등을 형성하였다. 그런데, 이러한 사진식각방법에서는 패터닝되는 층위에 포토레지스트를 적층한 후 노광공정에 의한 사진식각방법을 사용해야만 하는데, 노광장치의 노광영역이 한정되어 있기 때문에 대면적의 표시소자를 제작하기 위해서는 화면을 분할하여 포토공정을 진행해야만 한다. 따라서, 분할된 영역의 공정시 노광영역의 정확한 위치 정합이 어려울 뿐만 아니라 다수회의 포토공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하된다는 문제도 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 근래 롤을 이용하여 금속과 같은 식각대상층 위에 레지스트잉크를 직접 인쇄하여 레지스트패턴을 형성한 후, 이 레지스트패턴으로 하부의 식각대상층을 마스킹한 상태에서 식각액 등에 의해 식각대상층을 식각하는 인쇄방법이 제안되고 있다.
이러한 인쇄방법에서는 원하는 형태(패턴의 형상에 따른 형태)의 레지스트잉크를 인쇄롤에 형성한 후, 상기 인쇄롤을 기판에 작용시켜 기판상에 레지스트잉크를 전사함으로써 레지스트패턴을 형성한다. 그러나, 이러한 종래 인쇄법에 의한 식 각방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.
통상적으로 포토레지스트는 노광에 의해 패턴이 형성되므로 광개시제(photo initiator)가 첨가되어 광이 조사됨에 따라 광가교 결합되는데 반해, 인쇄법에서는 광가교가 아닌 베이킹공정에 의해 가교된다. 그런데, 상기와 같은 베이킹공정시 일부 구성성분이 베이킹후 가교되지 않고 잔존하게 되는 경우, 식각액을 작용시키면 잔존물이 용출되어 레지스트잉크에 핀홀(pin hole)과 같은 손상이 발생하게 되는데, 이러한 레지스트잉크의 손상은 식각대상층의 식각시 불량이 되는 원인이 된다. 또한, 상기 잔존물에 의해 습식식각시 레지스트잉크가 벗겨지게 되어 금속층이 들어나게 되는데, 식각액에 의해 들어난 금속층까지 식각되어 패턴의 폭이 설정된 폭 보다 작아지거나 심지어 패턴에 단선이 발생하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 실란결합제를 레지스트잉크에 첨가하여 내산성이 강하고 핀홀 등에 의한 불량을 방지할 수 있는 레지스트잉크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 제작된 레지스트잉크에 의해 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레지스트잉크는 70 이하 중량부의 용매; 10-15 중량부의 베이스폴리머; 10-15 중량부의 점착부여제; 3 중량부 이하의 첨가제; 및 1-10 중량부의 결합제로 이루어진다.
상기 용매는 에탄올 또는 에탄올과 같은 캐리어용매와 에톡시프로판올과 같은 프린팅용매로 이루어지며, 상기 결합제는 용매에 따라 메타크릴록시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캡토프로필트리에톡시실란, N-[2(비닐벤질아미노)-에틸]-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 사용한다.
본 발명에서는 실란결합제를 레지스트잉크에 첨가함에 따라 가교가 형성되고 레지스트잉크와 기판이나 금속층과 같은 식각대상층 사이의 결합력이 향상된다. 따라서, 가교되지 않은 구성물의 용출에 의한 핀홀이 발생하지 않게 되고, 레지스트 잉크의 내산성이 향상된다. 따라서, 레지스트잉크를 이용하여 패턴을 형성할 때 레지스트파손에 의한 패턴불량을 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레지스트잉크 및 이를 이용한 패턴형성방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3a∼도 3e는 본 발명에 따른 액정표시소자의 패턴형성방법을 나타내는 도면이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 우선 원통형 롤(131) 표면에 블랑켓(132)을 형성한 다음, 레지스트잉크 공급기(135)를 통해 블랑켓(132) 표면에 레지스트잉크막(133)을 도포한다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 표면에 복수의 볼록패턴(130')이 형성된 클리쉐(130)를 준비한 다음, 상기 클리쉐(130) 표면에 레지스트잉크막(133)이 도포된 롤(131)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 클리쉐(130)와 접촉된 레지스트잉크가 제거되어 상기 클리쉐(130)의 볼록패턴(130')과 접촉하지 않는 블랑켓(132) 표면에는 레지스트잉크패턴(133a)이 형성된다. 이때, 볼록패턴(130')을 갖는 클리쉐(130)는 기존의 사진식각공정을 통해 형성할 수 있다. 즉, 유리재질의 기판을 준비한 다음, 상기 기판 전면에 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝함으로써, 금속패턴을 형성한다. 이어서, 상기 금속패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭함으로써, 금속패턴이 형성된 영역에 볼록패턴(130')을 형성할 수가 있다. 이때, 금속패턴을 제거할 수도 있다.
이와 같이 제작된 클리쉐(130) 표면에 레지스트잉크막(133)이 도포된 롤(131)을 회전하며 진행시킴에 따라, 볼록패턴(130')과 접촉하지 않는 영역의 레지스트잉크막(133')이 블랑켓(132) 표면에 레지스트잉크패턴(133a)으로 남아 있게 되는 것이다.
한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판(150)에는 식각대상층(160a)이 형성된다. 상기 식각대상층(160a)은 금속층이나 반도체층 또는 절연층이 될 수도 있다. 금속층의 경우 스퍼터링법에 의해 기판(150)상에 금속을 적층하고 반도체층의 경우 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법에 의해 기판상에 Si 등과 같은 비정질반도체 또는 결정질반도체를 적층한다. 또한, 절연층의 경우 CVD법에 의해 무기물질을 적층하거나 유기물질을 스핀코팅 등의 방법에 의해 도포하게 된다.
표면에 레지스트잉크패턴(133a)이 남아 있는 롤(131)을 기판(150)의 식각대상층(160a)과 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 롤(131)에 남아 있는 레지스트잉크패턴(133a)이 상기 식각대상층(160a)의 표면으로 전사되며, 상기 식각대상층(160a)에 전사된 레지스트잉크패턴(133a)를 약 150℃의 온도에서 약 3분간 가열하여 베이킹하므로써 상기 식각대상층(160a) 상에 레지스트잉크패턴(138)을 형성한다.
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트패턴(138)으로 식각대상층(160a)의 일부를 블로킹한 상태에서 식각액을 상기 식각대상층(160a)에 작용시켜 상기 식각대상층(160a)을 식각함으로써 상기 레지스트잉크패턴(138) 하부에 패턴(160)을 형성한다. 이때, 상기 식각대상층(160a)이 금속층이면 HF와 같은 산성의 식각액을 작용시켜 상기 식각대상층(160a)을 식각하며, 반도체층이나 절연층인 경우 식각가스를 이용하여 식각대상층(160a)을 식각한다. 이 후, 도 3e에 도시된 바 와 같이, 상기 레지스트패턴(138)을 제거(develop)하여 기판(150)상에 패턴(160)을 형성한다.
상기와 같은 본 발명의 패턴형성방법에 사용되는 레지스트잉크는 종래의 레지스트잉크와는 다른 레지스트잉크를 사용함으로써, 레지스트잉크에 핀홀 등이 발생하거나 레지스트잉크가 벗겨져서 식각시 패턴(160)에 불량이 발생하는 것을 방지한다. 즉, 본 발명에서는 레지스트잉크에 결합제(coupling agent)를 첨가하여 레지스트잉크를 가교함으로써 식각액의 작용에 의해 레지스트가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 결합제는 상용성이 없는 물질 사이에 작용하여 두 물질 사이에 가교를 형성함으로써 양물질 사이의 접착성 또는 친화성을 향상시키기 위한 물질로서, 본 발명에서는 레지스트잉크에 상기 결합제를 첨가함으로써 레지스트잉크의 일부 구성성분이 가교되지 않고 잔존하는 것을 방지할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 실란계 결합제, 티타네이트계와 유기크롬착체계 및 알루미네이트계 등과 같은 금속계 결합제, 인산계 결합제를 사용하지만, 특히 실란계 결합제를 주로 사용한다. 이와 같이, 실란계 결합제를 사용하는 이유는 레지스트잉크의 주용재로서 메탄올이 사용되는데, 실란계 결합제가 상기 메탄올과의 반응성이 가장 크기 때문이다. 또한, 실란계 결합제를 사용하는 경우 레지스트잉크의 내산성이 향상되므로, 상기 실란계 결합제를 주로 사용하는 것이다. 그러나, 본 발명의 결합제가 이러한 실란계 결합제에만 한정되는 것은 아니다. 레지스트잉크의 재료 등에 따라 상술한 금속계 결합제나 인산계 결합제 뿐만 아니라 그 이외의 결합제도 사용될 수 있을 것이다.
따라서, 이후의 설명에서는 주로 실란계 결합제를 예를 들어 설명하지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
레지스트잉크에 결합제를 첨가함에 따라 Al, AlNd, Mo와 같은 금속층의 표면과 레지스트잉크로 이루어진 유기절연층의 표면 사이의 결합력이 향상되는데, 본 발명에서는 실란결합제로서, 끓는점이 200℃ 이상의 저분자 재료만을 사용한다. 이때, 상기 레지스트잉크에 포함되는 용매의 종류에 따라 첨가되는 결합제의 종류가 결정된다.
알콜기를 갖는 알콜계 용매를 사용하는 경우, 메타크릴록시프로필트리메톡시실란(methacryloxy propyl trimethoxy slane), γ-머캡토프로필트리에톡시실란(γ-Mercapto propyl triethoxy silane) 또는 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)과 같은 실란결합제를 사용하고 열경화성 용매를 사용하는 경우 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)과 같은 실란결합제를 사용한다.
또한, 열가소성 용매인 알킬기를 함유하는 알킬계 용매를 사용하는 경우 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyl trimethoxy silane)과 같은 실란결합제를 사용하고, 페닐기를 함유하는 페닐계 용매를 사용하는 경우 N-[2(비닐벤질아미노)-에틸]-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-[2(vinylbenzylamino)-ethyl]-3-aminopropyl trimethoxy silane)와 같은 실란결합제를 사용하다. 그리고, 불포화결합을 갖는 불포화용매를 사용하는 경우 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxy propyl trimethoxy slane)과 실란결합제를 사용하고 아민과 반응하는 아민반응(amine sensitive) 용매를 사용하는 경우 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-Glycidoxy propyl trimethoxy silane)과 같은 실란결합제를 사용한다.
상기와 같은 실란결합제를 레지스트잉크에 결합하면 레지스트잉크가 가교됨과 아울러 상기 레지스트잉크와 기판 또는 금속층과의 결합이 향상되는, 이러한 결합력을 향상을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 결합제로는 다양한 종류의 결합제가 사용될 수 있지만, 실란계 결합제를 예를 들어 설명한다. 다른 종류의 결합제 역시 실란계 결합제와 유사한 반등에 의해 레지스트잉크의 결합력을 향상시킬 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일측 단말에 유기관능기(R)를 가지고 다른 단말에 메톡시기(에톡시기도 가능)를 가진 실란결합제에 물이 인가되면 실란결합제는 가수분해되어 RSi(OH)3와 메탄올(3CH3OH)로 되며, 가수분해된 RSi(OH)3이 축합반응하여 물이 빠지면서 산소분자가 Si분자와 결합하게 된다(Si-O-Si). 이때, 상기 Si분자에는 OH기가 결합되어 있으며, 이 OH기가 기판의 OH기와 수소결합하게 된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 식각대상층(160a)으로 전사된 레지스트잉크패턴(138)은 약 150℃의 온도에서 약 3분간 베이킹되는데, 이러한 베이킹공정에 의해 수소결합된 분자에 열을 인가되며, 열이 인가됨에 수소결합된 분자에서 물이 빠지면서 Si가 기판 또는 금속층의 O와 결합함으로써 유기관능기(R)가 기판 또는 금속 층과 결합하게 되는 것이다. 다시 말해서, 실란결합제에 의해 유기관능기가 실란가교(Si-O-Si)에 의해 결합될 뿐만 아니라 기판 또는 금속층의 표면과 단단하게 결합되는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 결합제를 레지스트잉크에 첨가함으로써 레지스트잉크에 가교를 형성하는데, 구체적인 레지스트잉크의 성분은 다음과 같다.
본 발명의 레지스트잉크는 용매에 수지와 같은 베이스폴리머(base polymer)와, 레지스트잉크는 프린팅특성을 향상시키기 위해 점착부여제(tackifier), 계면활성제나 염료와 같은 첨가제, 실란결합제와 같은 결합제 등을 혼합함으로써 형성된다.
이때, 상기 용매는 에탄올이나 메탄올과 같이 비점(boiling point)이 80℃ 이하인 저비점의 알콜계 용매나, 아킬계 용매, 페닐계 용매, 불포화용매, 아민반응 용매 등을 사용할 수 있다.
이때, 알콜계 용매나, 아킬계 용매, 페닐계 용매, 불포화용매, 아민반응 용매 등은 레지스트잉크의 캐리어용매(carrier solvent)로 사용되며, 에톡시프로판올이 레지스트잉크의 프린팅용매로서 사용된다.
상기와 같이, 용매로서 캐리어용매와 프린팅용매의 2가지 용매를 사용하는 이유는 다음과 같다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 레지스트잉크(133)는 롤(131)에서 클리쉐(130)로 일부가 전사된 후, 나머지 레지스트잉크패턴(133a)이 기판(150)상의 식각대상층(160a)으로 전사된다. 따라서, 레지스트잉크(133)의 클리쉐(130)의 전사 및 식각대상층(160a)으로의 전사를 위해서는 이에 대응하는 용매를 사용하여 전사를 원활하게 해야만 한다. 본 발명에서는 상기 저비점용제인 에탄올 또는 메탄올과 고비점용제인 에톡시프로판올을 약 9:1의 중량비율로 혼합한 용매를 사용함으로서, 레지스트잉크(133)의 클리쉐(130)로의 전사와 식각대상층(160a)으로의 전사가 원활하게 되는 것이다.
본 발명에서는 캐리어용매 및 프린팅용매가 9:1 중량비율로 혼합된 용매가 70 중량부 이하, 수지와 같은 베이스폴리머가 10-15 중량부, 점착부여제가 10-15 중량부, 첨가제가 3 중량부 이하, 실란결합제가 1-10 중량부로 혼합됨으로써 레지스트잉크를 형성할 수 있게 된다
이때, 상기 캐리어용매로는 에탄올이나 메탄올과 같은 알콜, 실란계 용매, 페닐계 용매, 불포화용매, 아민반응 용매 등이 사용될 수 있다.
또한, 실란결합제로는 메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-머캡토프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-[2(비닐벤질아미노)-에틸]-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 사용한다.
특히, 레지스트잉크의 용매를 에탄올을 사용하는 경우에는 메타크릴록시프로필트리메톡시실란이나 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란를 사용하고 메탄올을 사용하는 경우에는 γ-머캡토프로필트리에톡시실란을 사용한다. 또한, 열경화성 용매를 레지스트잉크의 용매로 사용하는 경우에는 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란을 사용한다.
또한, 열가소성 용매인 알킬계 용매를 사용하는 경우에는 N-(2-아미노에틸)- 3-아미노프로필트리메톡시실란을 사용하고 페닐계 용매를 사용하는 경우에는 N-[2(비닐벤질아미노)-에틸]-3-아미노프로필트리메톡시실란을 사용한다. 그리고, 불포화용매를 사용하는 경우 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란을 사용하고 아민반응 용매를 사용하는 경우에는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란을 사용한다.
상기와 같이, 본 발명에서는 실란결합제와 같은 결합제를 첨가함으로써, 레지스트잉크를 가교를 형성함으로써 레지스트잉크와 식각대상층 사이의 결합을 향상시켜서 습식식각시 레지스트잉크의 가교되지 않은 성분이 용출되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 강한 내산성을 갖을 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 의해 제작된 레지스트패턴은 도 3a-3e에 도시된 인쇄법에만 적용되는 것은 아니다.
예를 들면, 레지스트잉크가 채워진 홈이 형성된 전사롤을 준비하고 상기 전사롤과 인쇄롤을 접촉시킨 상태에서 전사롤과 인쇄롤을 회전하여 레지스트잉크를 상기 인쇄롤에 전사한 후, 상기 인쇄롤을 기판상의 식각대상층에 접촉한 상태에서 회전함으로써 식각대상층에 레지스트잉크를 재전사함으로써 레지스트패턴을 형성하는 방법도 적용가능할 것이다.
또한, 홈이 형성된 클리쉐를 준비하고 상기 홈에 레지스트잉크를 충진한 후, 롤을 상기 클리쉐와 접촉시켜 회전하여 홈에 충진된 레지스트잉크를 롤의 표면에 전사하고, 이어서 상기 롤을 기판의 표면과 접촉시킨 상태에서 회전시켜 롤 표면의 잉크를 다시 식각대상층상에 재전사함으로써 레지스트패턴을 형성하는 방법도 적용될 수 있을 것이다.
결론적으로, 본 발명에 따라 제작된 컬러잉크는 특정한 방법에만 한정되는 것이 아니라 롤이나 클리쉐 등을 이용하여 컬러잉크를 전사함으로써 컬러필터를 형성하는 모든 제조방법에 적용될 수 있을 것이다.
이하, 상기와 같은 레지스트잉크 및 인쇄법에 의해 실제 액정표시소자를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a-도 5h는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면이다. 우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(210)에 스퍼터링법에 의해 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금 Cr합금, Cu합금으로 이루어진 단일층 또는 이중층의 제1금속층(211a)을 형성한다.
이어서, 에탄올 또는 메탄올과 에톡시프로판올로 이루어진 용매, 수지와 같은 베이스폴리머, 점착부여제, 첨가제 및 실란결합제로 이루어진 레지스트잉크를 제작하여 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 롤(131)에 도포하고 클리쉐에 의해 일부를 제거하여 레지스트패턴을 형성한 후, 상기 롤(131)을 상기 제1금속층(211a)과 접촉한 상태에서 진행하여 레지스트패턴을 제1금속층(211a)에 전사하여 제1금속층(211a) 상에 제1레지스트패턴(238a)을 형성한다.
그 후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1레지스트패턴(238a)으로 제1금속층(211a)의 일부를 블로킹한 상태에서 식각액을 작용시켜 상기 제1금속층(211a)을 식각하여 기판(210) 상에 게이트전극(211)을 형성한 후, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 SiO2나 SiN2와 같은 무기물질로 이루어진 게이트절연층(212) 을 형성한다.
이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(211)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐서 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 비정질실리콘 등을 증착하고 식각하여 반도체층(213)을 형성한 후, 스퍼터링법에 의해 상기 반도체층(213)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금, Cr합금, Cu합금 등의 단일층 또는 이중층으로 이루어진 제2금속층(214)을 형성한다. 그리고, 상기 도 3a-도 3c에 도시된 인쇄법에 의해 본 발명에 따라 제작된 레지스트잉크를 상기 제2금속층(214)에 전사하여 제2금속층(214)상에 제2레지스트패턴(238b)을 형성한다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(213)의 식각도 본 발명의 레지스트잉크를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 도 3a-도 3c에 도시된 인쇄법을 이용하여 레지스트패턴을 반도체층 위에 형성한 후, 식각가스에 의해 상기 반도체층을 식각함으로써 반도체층(213)을 형성하는 것이다.
이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 제2레지스트패턴(138b)을 이용하여 식각액으로 상기 제2금속층(214)을 식각하여 상기 반도체층(213) 위에 소스전극(214a) 및 드레인전극(214b)을 형성한 후, 제1기판(210) 전체에 걸쳐서 무기절연층 또는 유기절연층으로 이루어진 보호층(215)을 형성한다. 이어서, 상기 보호층(215)을 식각하여 드레인전극(214b)이 노출되도록 컨택홀(217)을 형성한, 후 상기 보호층(215) 및 컨택홀(217)에 스퍼터링법에 의해 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질을 적층하여 제3금속층(216a)를 형 성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컨택홀(217)도 본 발명의 레지스트잉크를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 도 3a-도 3c에 도시된 인쇄법을 이용하여 레지스트패턴을 보호층(215) 위에 형성한 후, 식각가스에 의해 상기 보호층(드레인전극 상부의 보호층)을 식각함으로써 컨택홀(217)을 형성하는 것이다.
그리고, 도 3a-도 3c에 도시된 인쇄법을 이용하여 상기 제3금속층(216a) 상에 본 발명에 따라 제작된 레지스트잉크를 전사하여 상기 제3금속층(216a)상에 제3레지스트패턴(238c)을 형성한다.
이어서, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 제3레지스트패턴(238c)을 이용하여 상기 제3금속층(216a)을 식각액으로 식각하여 보호층(215)에 드레인전극(214b)과 전기적으로 접속하는 화소전극(216)을 형성한다.
한편, 도 5f에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(220)에는 스퍼터링법에 의해 Cr의 단일층 또는 Cr/CrO2의 이중층으로 이루어진 불투명한 제4금속층(222a)을 형성하고 그 위에 인쇄법에 의해 본 발명에 따라 제작된 레지스트잉크를 전사하여 상기 제4금속층(222) 상에 제4레지스트패턴(238d)을 형성한다.
이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 상기 제4레지스트패턴(238d)을 이용하여 제4금속층(222a)을 식각하여 블랙매트릭스(222)를 형성한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 블랙매트릭스(222)는 주로 박막트랜지스터 형성영역이나 각종 전극형성 영역과 같은 화상비표시영역에 형성된다. 그 후, 제2기판(220)상에 컬러필터 층(224)을 형성하고 ITO나 IZO로 이루어진 공통전극(226)을 형성한다.
이어서, 도 5h에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(210) 및 제2기판(220)을 합착한 후, 상기 제1기판(210)과 제2기판(220) 사이에 액정층(290)을 형성함으로써 액정표시소자를 제작한다. 통상적으로 상기 액정층(290)은 제1기판(210) 및 제2기판(220)을 합착한 후 그 사이에 액정을 주입함으로써 형성되지만, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(210) 또는 컬러필터층(224)이 형성된 제2기판(220)에 액정을 적하(dispensing)한 후, 상기 제1기판(210) 및 제2기판(220)에 압력을 인가하여 적하된 액정을 합착된 기판(210,220) 전체에 걸쳐 균일하게 분배함으로써 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 새로운 레지스트잉크를 제작하고 이를 이용하여 액정표시소자의 각종 전극이나 블랙매트릭스와 같은 금속층을 식각하지만, 본 발명이 이러한 액정표시소자의 제조에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체소자 등의 금속층 등을 식각할 때에도 본 발명의 레지스트잉크를 사용할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도.
도 3a-도 3e는 본 발명에 따른 패턴형성방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 실란결합제에 의해 레지스트잉크의 반응을 나타내는 도면.
도 5a-도 5h는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면.

Claims (17)

  1. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 에탄올이고 결합제는 메타크릴록시프로필트리메톡시실란 또는 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는 계면활성제 및 염료를 포함하는 것을 특징으 로 하는 레지스트잉크.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 메탄올이고 결합제는 γ-머캡토프로필트리에톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  10. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 열경화성이고 결합제는 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  11. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 알킬기를 함유하는 알킬계 용매이고 결합제는 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  12. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 페닐기를 함유하는 페닐계 용매이고 결합제는 N-[2(비닐벤질아미노)-에틸]-3-아미노프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  13. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 불포화결합을 갖는 불포화 용매이고 결합제는 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  14. 70 이하 중량부의 용매;
    10-15 중량부의 베이스폴리머;
    10-15 중량부의 점착부여제;
    3 중량부 이하의 첨가제; 및
    1-10 중량부의 결합제로 이루어지며,
    상기 용매는 아민과 반응하는 아민반응 용매이고 결합제는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란인 것을 특징으로 하는 레지스트잉크.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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