KR101946014B1 - 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법 및 잉크젯 프린팅 장치 - Google Patents

잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법 및 잉크젯 프린팅 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법은, 기판 상에 트렌치(trench)를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 내에 터널 형성용 잉크 및 전도성 물질을 포함하는 타겟 잉크를 프린팅하는 단계와, 상기 기판을 가열하여 상기 타겟 잉크를 소결함으로써 상기 트렌치의 하부에는 상기 터널 형성용 잉크의 증발에 의해 터널(tunnel)을 형성하고, 상기 트렌치의 상부에는 상기 전도성 물질로 이루어진 배선을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법 및 잉크젯 프린팅 장치{Method of forming electric wiring using inkjet printing and inkjet printing apparatus}
잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법 및 잉크젯 프린팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린팅 장치는 잉크젯 헤드의 노즐을 통하여 잉크의 미소한 액적을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시킴으로써 소정 화상을 인쇄하는 장치를 말한다. 그러나, 최근에는 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 기능성 잉크를 토출시킴으로써 대략 1 ~ 50㎛ 정도의 미세한 선폭을 가지는 배선을 형성하는 방법들이 연구되고 있다. 이렇게 형성된 배선은 단순한 전기회로 이외에, 액정 디스플레이(LCD;liquid crystal display), 유기발광소자(OLED; organic light emitting device) 등과 같은 평판 디스플레이 분야, 전자 종이(e-paper) 등과 같은 플렉서블 디스플레이 분야, 유기 박막트랜지스터(OTFT; organic thin film transistor) 분야 등과 같은 다양한 분야에 응용되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 미국특허공보 제8,008,105호(2011.8.21) 및 미국공개특허공보 제2005-0259139호(2005.11.24)에 개시되어 있다.
잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법 및 잉크젯 프린팅 장치를 제공한다.
일 측면에 있어서,
기판 상에 트렌치(trench)를 형성하는 단계;
상기 트렌치 내에 터널 형성용 잉크 및 전도성 물질을 포함하는 타겟 잉크를 프린팅하는 단계; 및
상기 기판을 가열하여 상기 타겟 잉크를 소결함으로써 상기 트렌치의 하부에는 상기 터널 형성용 잉크의 증발에 의해 터널(tunnel)을 형성하고, 상기 트렌치의 상부에는 상기 전도성 물질로 이루어진 배선을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법이 제공된다.
상기 터널 형성용 잉크는 상기 타겟 잉크와 섞이지 않을 수 있다. 그리고, 기 터널 형성용 잉크의 증발 온도는 상기 타겟 잉크의 소결 시작 온도보다 높고 상기 타겟 잉크의 소결 종결 온도보다 낮을 수 있다. 상기 타겟 잉크의 소결 온도는 대략 100℃ ~ 500℃ 정도가 될 수 있다.
상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계는, 상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크를 프린팅하는 단계; 및 상기 터널 형성용 잉크 상에 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 터널을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제1 소결 과정에서 상기 타겟 잉크의 내부에 공극들이 발생되고, 상기 타겟 잉크가 상기 트렌치의 상부벽에 고착되는 단계; 및 상기 타겟 잉크의 제2 소결 과정에서 상기 트렌치의 하부에 채워진 상기 터널 형성용 잉크가 증발하여 상기 공극들을 통해 외부로 배출되는 단계;를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배선을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제3 소결 과정에서 상기 타겟 잉크 내부에 형성된 공극들이 제거됨으로써 상기 트렌치의 상부에 전도성 물질로 이루어진 상기 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계는, 상기 트렌치 내에 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계; 및 상기 타겟 잉크 상에 상기 터널 형성용 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 터널을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제1 소결 과정에서 상기 타겟 잉크의 내부에 공극들이 발생하고, 상기 터널 형성용 잉크가 상기 공극들을 통해 상기 트렌치의 하부로 흘려내리는 단계; 및 상기 타겟 잉크의 제2 소결과정에서 상기 타겟 잉크가 상기 트렌치의 상부벽에 고착되고, 상기 트렌치의 하부에 채워진 상기 터널 형성용 잉크가 증발하여 상기 공극들을 통해 외부로 배출되는 단계;를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배선을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제3 소결 과정에서 상기 타겟 잉크 내부에 형성된 공극들이 제거됨으로써 상기 트렌치의 상부에 전도성 물질로 이루어진 상기 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배선을 형성한 다음, 상기 배선의 상면을 평탄화하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크는 잉크젯 프린팅 방법에 의해 프린팅될 수 있다.
상기 트렌치는 광식각 방법을 이용한 드라이 에칭(dry etching)에 의해 상기 기판을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 전도성 물질은 금속 나노입자들을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
기판 상에 형성된 트렌치 내에 터널을 포함하는 배선 구조체를 형성하는 잉크젯 프린팅 장치에 있어서,
상기 트렌치에 터널 형성용 잉크 액적을 토출시키는 터널 형성용 잉크젯 헤드;
상기 터널 형성용 잉크젯 헤드에 터널 형성용 잉크를 공급하는 터널 형성용 잉크 챔버;
상기 트렌치에 전도성 물질을 포함하는 타겟 잉크 액적을 토출시키는 타겟 잉크젯 헤드; 및
상기 타겟 잉크젯 헤드에 타겟 잉크를 공급하는 타겟 잉크 챔버;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치가 제공된다.
실시예에 따른 배선 형성방법은, 타겟 잉크의 소결 과정에서 발생하는 공극들을 이용하여 터널 형성용 잉크를 증발시킴으로써 기판의 트렌치 내부에 터널을 포함하는 배선 구조체를 형성할 수 있다. 이러한 터널을 포함하는 배선 구조체는 층간 절연막, 소자 분리막 또는 고유전체막 등을 포함하는 메모리 분야나 또는 화학 가스 센서 분야 등에 다양하게 적용될 수 있다.
도 1은 기판 상에 프린팅 작업을 수행하는 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 도시한 것이다.
도 2 내지 도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법을 도시한 것이다.
도 10 내지 도 14는 다른 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 기판(150) 상에 프린팅 작업을 수행하는 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(110)를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(110)는 후술하는 바와 같이 기판(150) 상에 형성된 트렌치(155) 내에 터널(도 9의 180)을 포함하는 배선 구조체를 형성한다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치(110)는 프린팅하고자 하는 기판(150) 상에 이동가능하게 설치된다. 상기 잉크젯 프린팅 장치(110)는 터널 형성용 잉크젯 헤드(118), 터널 형성용 잉크챔버(116), 타겟 잉크젯 헤드(114) 및 타겟 잉크챔버(112)를 포함한다. 상기 터널 형성용 잉크젯 헤드(118)는 터널 형성용 잉크챔버(116)로부터 터널 형성용 잉크를 공급받아 기판(150)의 트렌치(155) 내에 터널 형성용 잉크 액적(도 5의 117)을 토출시킨다. 그리고, 상기 타겟 잉크젯 헤드(114)는 타겟 잉크챔버(112)로부터 타겟 잉크를 공급받아 상기 트렌치(155) 내에 타겟 잉크 액적(115)을 토출시킨다.
상기 터널 형성용 잉크젯 헤드(118) 및 상기 타겟 잉크젯 헤드(114)는 기판(150) 상의 트렌치(155)를 따라 이동하면서 상기 트렌치(155) 내에 프린팅 작업을 수행함으로써 터널을 포함하는 배선 구조체를 형성할 수 있다. 상기와 같은 배선 구조체를 형성하기 위하여, 먼저 상기 터널 형성용 잉크젯 헤드(118)를 이용하여 트렌치(155) 내에 터널 형성용 잉크(도 5의 160)를 프린팅한 다음, 상기 타겟 잉크젯 헤드(114)를 이용하여 프린팅된 터널 형성용 잉크(160) 상에 타겟 잉크(도 6의 170)를 프린팅할 수 있다. 한편, 상기 배선 구조체를 형성하기 위하여, 상기 타겟 잉크젯 헤드(114)를 이용하여 트렌치(155) 내에 타겟 잉크(170)를 프린팅한 다음, 상기 터널 형성용 잉크젯 헤드(118)를 이용하여 프린팅된 타겟 잉크(170) 상에 터널 형성용 잉크(160)를 프린팅할 수도 있다. 이하에서는 상기한 잉크젯 프린팅 장치(110)를 이용하여 배선을 형성하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2 내지 도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 먼저 기판(150)을 준비한다. 상기 기판(150)은 친수성 또는 소수성 표면을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(150)으로는 글라스 기판 또는 실리콘 기판 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 도 3을 참조하면, 상기 기판(150) 상에 트렌치(155)를 형성한다. 도 4에는 도 3에 도시된 기판(150)의 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 트렌치(155)가 직선형으로 형성되어 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 트렌치(155)는 광식각 방법(photolithography)을 이용한 드라이 에칭(dry etching)에 의해 기판(150)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로는, 상기 기판(150) 상에 포토레지스트(미도시)를 도포한 다음, 이를 소정 패턴으로 노광 및 현상한다. 이어서, 현상된 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 기판(150)을 드라이 에칭하게 되면, 기판(150) 상에 트렌치(155)가 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 트렌치(155)는 기판 상에 소정의 물질층을 코팅하고, 이를 광식각 방법을 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝함으로써 형성되는 것도 가능하다. 한편, 상기 기판(150) 상에 트렌치(155)를 형성한 다음에, 기판(150)의 표면에 발잉크성(ink-phobic) 처리를 할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(도 1의 110)의 터널 형성용 잉크젯 헤드(118)로부터 터널 형성용 잉크 액적(117)을 토출시켜 트렌치(155)의 하부에 터널 형성용 잉크(160)를 채운다. 여기서, 상기 터널 형성용 잉크(160)는 후술하는 타겟 잉크(도 6의 170)와 섞이지 않는 용매를 포함할 수 있다. 이러한 터널 형성용 잉크(160)는 극성 또는 무극성 용매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 타겟 잉크(170)가 극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 터널 형성용 잉크(160)는 무극성 용매를 포함할 수 있으며, 타겟 잉크(170)가 무극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 터널 형성용 잉크(160)는 극성 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 터널 형성용 잉크(160)는 물과 부탄올의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 또한, 상기 터널 형성용 잉크(160)의 증발 온도는 타겟 잉크(170)의 소결 시작 온도보다는 높고 타겟 잉크(170)의 소결 종결 온도보다는 낮을 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 트렌치(155)의 하부에 터널 형성용 잉크(160)를 채운 다음, 잉크젯 프린팅 장치(110)의 타겟 잉크젯 헤드(114)로부터 상기 터널 형성용 잉크(160) 상에 타겟 잉크 액적(115)을 토출시킨다. 이에 따라, 상기 트렌치(155)의 상부에 타겟 잉크(170)가 채워진다. 상기 타겟 잉크(170)는 전술한 바와 같이, 터널 형성용 잉크(160)와 섞이지 않는 용매를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 터널 형성용 잉크(160)가 극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 타겟 잉크(170)는 n-tetradecane 등과 같은 무극성 용매를 포함할 수 있다. 또한, 상기 터널 형성용 잉크(160)가 무극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 타겟 잉크(170)는 물(water) 등과 같은 극성 용매를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 타겟 잉크(170)는 용질로서 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 타겟 잉크(170)는 금속 나노입자들(metal nanoparticles)을 포함할 수 있다. 상기 금속 나노입자는 예를 들면 Ag, Au 또는 Cu 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
이어서, 상기 타겟 잉크(170)의 소결 공정을 진행한다. 이러한 타겟 잉크(170)의 소결 공정은 기판(150)을 대략 100℃ ~ 500℃ 정도로 가열함으로써 수행될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 온도로서, 상기 타겟 잉크(170)의 소결 온도는 다양하게 변형될 수 있다. 상기 타겟 잉크(170)의 소결 공정은 제1, 제2 및 제3 소결 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 소결 과정은 제1 온도 범위에서 타겟 잉크(170)의 내부에 공극들(도 7의 170a)을 발생시키고, 타겟 잉크(170)를 트렌치(155)의 상부벽에 고착시키는 소결 과정이다. 그리고, 상기 제2 소결 과정은 상기 제1 온도 범위보다 높은 제2 온도 범위에서 상기 트렌치(155)의 하부에 채워진 터널 형성용 잉크(160)가 증발하여 타겟 잉크(170)의 내부에 형성된 공극들(170a)을 통해 외부로 배출되는 소결 과정이다. 그리고, 제3 소결 과정은 상기 제2 온도 범위보다 높은 제3 온도 범위에서 상기 타겟 잉크(170)의 내부에 형성된 공극들(170a)이 제거되는 소결 과정이다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7을 참조하면, 상기 기판(150)을 소정 온도로 가열하여 타겟 잉크(170)의 소결을 시작함으로써 상기 제1 소결 과정을 진행한다. 이러한 제1 소결 과정에서는 타겟 잉크(170)의 용매들이 증발함으로써 타겟 잉크(170)가 수축하게 되고, 타겟 잉크(170)의 용질 입자들 사이에는 응집이 일어나면서 타겟 잉크(170)의 내부에 공극들(170a)이 발생하게 된다. 그리고, 이러한 제1 소결 과정을 통해서 상기 타겟 잉크(170)는 트렌치(155)의 상부벽에 고착되게 된다. 한편, 트렌치(155)의 하부에 채워진 터널 형성용 잉크(160)는 타겟 잉크(170)의 소결 시작 온도보다 높은 증발 온도를 가지고 있으므로, 제1 소결 과정에서 터널 형성용 잉크(160)는 증발되지 않고, 트렌치(155)의 하부에 남아 있게 된다. 다음으로, 상기 타겟 잉크(170)의 소결 온도를 상기 터널 형성용 잉크(160)의 증발 온도보다 높여서 제2 소결 과정을 진행한다. 이러한 제2 소결 과정에서는 트렌치(155)의 하부에 채워진 터널 형성용 잉크(160)가 증발되어 타겟 잉크(170)의 내부에 형성된 공극들(170a)을 통해 외부로 빠져 나감으로써 상기 트렌치(155)의 하부에는 빈 공간의 터널(180)이 형성된다. 또한, 이 과정에서는 타겟 잉크(170)의 용질 입자들 사이에 응집이 진행됨에 따라 타겟 잉크(170)의 내부에 형성된 공극들(170a)의 크기가 커지게 된다.
도 8을 참조하면, 상기 타겟 잉크(170)의 소결 온도를 더욱 높여서 제3 소결 과정을 진행한다. 이러한 제3 소결 과정에서는 타겟 잉크(170)의 용질 입자들 사이에 응집이 더욱 진행되면서 타겟 잉크(170)의 내부에 형성된 공극들(170a)이 외부로 빠져 나오게 된다. 이에 따라, 상기 트렌치(155)의 상부에는 전도성 물질로 이루어진 배선(171)이 형성되며, 이러한 배선(171)의 하부에는 터널(180)이 상기 배선(171)을 따라 나란하게 형성된다. 한편, 트렌치(155) 상부에 배선(171)을 형성한 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 배선(171)의 돌출된 상면을 평탄화시키는 공정이 더 수행될 수도 있다.
이상과 같이, 타겟 잉크(170)의 소결 과정에서 발생하는 공극들(170a)을 이용하여 터널 형성용 잉크(160)를 증발시킴으로써 기판(150)의 트렌치(155) 내부에 터널(180) 및 배선(171)을 포함하는 배선 구조체를 형성할 수 있다. 이러한 배선 구조체는 층간 절연막, 소자 분리막 또는 고유전체막 등을 포함하는 메모리 분야나 또는 화학 가스 센서 분야 등에 다양하게 적용될 수 있다.
도 10 내지 도 14는 다른 예시적인 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 배선 형성 방법을 도시한 것이다. 기판을 준비한 다음, 상기 기판 상에 트렌치를 형성하는 과정은 도 2 내지 도 4에서 기술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(도 1의 110)의 타겟 잉크젯 헤드(114)로부터 타겟 잉크 액적(115)을 토출시켜 트렌치(155) 내에 타겟 잉크(270)를 채운다. 상기 타겟 잉크(270)는 후술하는 터널 형성용 잉크(260)와 섞이지 않는 용매를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 타겟 잉크(270)는 용질로서 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 타겟 잉크(270)는 금속 나노입자들을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(110)의 터널 형성용 잉크젯 헤드(118)로부터 터널 형성용 잉크 액적(117)을 토출시켜 트렌치 내의 타겟 잉크(270) 상에 터널 형성용 잉크(260)를 프린팅한다. 상기 터널 형성용 잉크(260)는 타겟 잉크(270)와 섞이지 않는 용매를 포함할 수 있다. 이러한 터널 형성용 잉크(260)는 극성 또는 무극성 용매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 타겟 잉크(270가 극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 터널 형성용 잉크(260)는 무극성 용매를 포함할 수 있으며, 상기 타겟 잉크(270)가 무극성 용매를 포함하는 경우에는 상기 터널 형성용 잉크(260)는 극성 용매를 포함할 수 있다. 또한, 상기 터널 형성용 잉크(260)의 증발 온도는 타겟 잉크(270)의 소결 시작 온도보다는 높고 타겟 잉크(270)의 소결 종결 온도보다는 낮을 수 있다.
이어서, 상기 타겟 잉크(270)의 소결 공정을 진행한다. 이러한 타겟 잉크(270)의 소결 공정은 상기 기판을 대략 100℃ ~ 500℃ 정도로 가열함으로써 수행될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 온도로서, 상기 타겟 잉크(270)의 소결 온도는 이외에도 다양하게 변형될 수 있다. 상기 타겟 잉크(270)의 소결 공정은 제1, 제2 및 제3 소결 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 소결 과정은 제1 온도 범위에서 타겟 잉크(270)의 내부에 공극들(도 12의 270a)이 발생하고, 터널 형성용 잉크(260)가 상기 공극들(270a)을 통해 트렌치(155)의 하부쪽으로 흘려내리는 소결 과정이다. 그리고, 상기 제2 소결 과정은 상기 제1 온도 범위보다 높은 제2 온도 범위에서 상기 타겟 잉크(270)가 트렌치(155)의 상부벽에 고착되고, 상기 트렌치(155)의 하부에 채워진 터널 형성용 잉크(260)가 증발하여 타겟 잉크(270)의 내부에 형성된 공극들(270a)을 통해 외부로 배출되는 소결 과정이다. 그리고, 제3 소결 과정은 상기 제2 온도 범위보다 높은 제3 온도 범위에서 상기 타겟 잉크(270)의 내부에 형성된 공극들(270a)이 제거되는 소결 과정이다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 12를 참조하면, 상기 기판(150)을 소정 온도로 가열하여 타겟 잉크(270)의 소결을 시작함으로써 상기 제1 소결 과정을 진행한다. 이러한 제1 소결 과정에서는 타겟 잉크(270)의 용매들이 증발함으로써 타겟 잉크(270)가 수축하게 되고, 타겟 잉크(270)의 용질 입자들 사이에 응집이 일어나면서 타겟 잉크(270)의 내부에 공극들(270a)을 발생하게 된다. 그리고, 상기 타겟 잉크(270)의 상부에 위치하는 터널 형성용 잉크(260)는 타겟 잉크(270)의 소결 시작 온도보다 높은 증발 온도를 가지고 있으므로, 제1 소결 과정에서는 상기 터널 형성용 잉크(260)는 증발되지 않고, 상기 공극들(270a)을 통해 트렌치(155)의 하부 쪽으로 흘러내리게 된다. 이에 따라, 제1 소결 과정을 거친 타겟 잉크(270)는 트렌치(155)의 상부에 위치하게 된다.
도 13을 참조하면, 상기 타겟 잉크(270)의 소결 온도를 상기 터널 형성용 잉크(260)의 증발 온도보다 높여서 제2 소결 과정을 진행한다. 이러한 제2 소결 과정에서는 타겟 잉크(270)의 용질 입자들 사이에 응집이 진행됨에 따라 타겟 잉크(270)는 트렌치(155)의 상부벽에 고착된다. 그리고, 상기 트렌치(155)의 하부에 채워진 터널 형성용 잉크(260)가 증발되어 상기 타겟 잉크(270)의 내부에 형성된 공극들(270a)을 통해 외부로 빠져 나감으로써 상기 트렌치(155)의 하부에는 빈 공간의 터널(280)이 형성된다. 또한, 이 과정에서 타겟 잉크(270)의 용질 입자들 사이에 응집이 진행되면서 타겟 잉크(270)의 내부에 형성된 공극들(270a)의 크기는 커지게 된다.
도 14를 참조하면, 상기 타겟 잉크(270)의 소결 온도를 더욱 높여서 제3 소결 과정을 진행한다. 이러한 제3 소결 과정에서는 타겟 잉크(270)의 용질 입자들 사이에 응집이 더욱 진행되면서 타겟 잉크(270)의 내부에 형성된 공극들(270a)이 외부로 빠져 나오게 된다. 이에 따라, 상기 트렌치(155)의 상부에는 전도성 물질로 이루어진 배선(271)이 형성되며, 이러한 배선(271)의 하부에는 터널(280)이 상기 배선(271)을 따라 나란하게 형성된다. 한편, 트렌치(155) 상부에 배선(271)을 형성한 다음, 배선(271)의 돌출된 상면을 평탄화시키는 공정이 더 수행될 수도 있다.
이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110... 잉크젯 프린팅 장치 112... 타겟 잉크챔버
114... 타겟 잉크젯 헤드 115... 타겟 잉크 액적
116... 터널 형성용 잉크 챔버 118... 터널 형성용 잉크젯 헤드
119... 터널 형성용 잉크 액적 150... 기판
155... 트렌치 160,260... 터널 형성용 잉크
170,270... 타겟 잉크 171,271... 배선

Claims (18)

  1. 기판 상에 트렌치(trench)를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 내에 터널 형성용 잉크 및 전도성 물질을 포함하는 타겟 잉크를 프린팅하는 단계; 및
    상기 기판을 가열하여 상기 타겟 잉크를 소결함으로써 상기 트렌치의 하부에는 상기 터널 형성용 잉크의 증발에 의해 터널(tunnel)을 형성하고, 상기 트렌치의 상부에는 상기 전도성 물질로 이루어진 배선을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널 형성용 잉크는 상기 타겟 잉크와 섞이지 않는 배선 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터널 형성용 잉크의 증발 온도는 상기 타겟 잉크의 소결 시작 온도보다 높고 상기 타겟 잉크의 소결 종결 온도보다 낮은 배선 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타겟 잉크의 소결 온도는 100℃ ~ 500℃ 인 배선 형성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계는, 상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크를 프린팅하는 단계; 및 상기 터널 형성용 잉크 상에 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 터널을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제1 소결 과정에서 상기 타겟 잉크의 내부에 공극들이 발생되고, 상기 타겟 잉크가 상기 트렌치의 상부벽에 고착되는 단계; 및 상기 타겟 잉크의 제2 소결 과정에서 상기 트렌치의 하부에 채워진 상기 터널 형성용 잉크가 증발하여 상기 공극들을 통해 외부로 배출되는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배선을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제3 소결 과정에서 상기 타겟 잉크 내부에 형성된 공극들이 제거됨으로써 상기 트렌치의 상부에 전도성 물질로 이루어진 상기 배선을 형성하는 단계를 포함하는 배선 형성 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 트렌치 내에 상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계는, 상기 트렌치 내에 상기 타겟 잉크를 프린팅하는 단계; 및 상기 타겟 잉크 상에 상기 터널 형성용 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터널을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제1 소결 과정에서 상기 타겟 잉크의 내부에 공극들이 발생하고, 상기 터널 형성용 잉크가 상기 공극들을 통해 상기 트렌치의 하부로 흘려내리는 단계; 및 상기 타겟 잉크의 제2 소결과정에서 상기 타겟 잉크가 상기 트렌치의 상부벽에 고착되고, 상기 트렌치의 하부에 채워진 상기 터널 형성용 잉크가 증발하여 상기 공극들을 통해 외부로 배출되는 단계;를 포함하는 배선 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배선을 형성하는 단계는, 상기 타겟 잉크의 제3 소결 과정에서 상기 타겟 잉크 내부에 형성된 공극들이 제거됨으로써 상기 트렌치의 상부에 전도성 물질로 이루어진 상기 배선을 형성하는 단계를 포함하는 배선 형성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선을 형성한 다음, 상기 배선의 상면을 평탄화하는 단계를 더 포함하는 배선 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널 형성용 잉크 및 상기 타겟 잉크는 잉크젯 프린팅 방법에 의해 프린팅되는 배선 형성 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치는 광식각 방법을 이용한 드라이 에칭(dry etching)에 의해 상기 기판을 패터닝함으로써 형성되는 배선 형성 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 금속 나노입자들(metal nanoparticles)을 포함하는 배선 형성 방법.
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