KR20020032883A - Transparent ITO Pattern-Cutting Process Using Laser Marker - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저를 이용하여 액정 광학 장치, 투명 열선 장치 등에 쓰이는 투명 아이티오(ITO) 박막 전극 패턴을 만드는 방법에 관한 것으로 특히 금속판의 특정 위치에 고출력 레이저를 조사시켜 그 위치의 금속 표면을 순간적으로 고온으로 만들며 이러한 금속 표면에서 발생한 열을 이용하여 특정 부분의 전도성을 가진 아이티오를 전도성이 없는 아이티오로 바꾸어 원하는 전극 패턴을 제작하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for making a transparent ITO thin film electrode pattern used in a liquid crystal optical device, a transparent heating device, etc. by using a laser. The present invention relates to a method of fabricating a desired electrode pattern by converting Ithio having a specific portion of conductivity into non-conductive Ithio using high temperature and heat generated from the metal surface.
아이티오는 산화인듐(Indium Oxide)과 산화주석(Tin Oxide)이 혼합된 물질로 아이티오를 이용한 전극은 기존의 알루미늄 또는 구리와 같은 금속 전극과는 달리 투명하기 때문에 최근 액정표시소자가 컴퓨터의 표시 장치, 휴대용 전화기의 표시 장치 등 각종 표시 장치에 사용됨에 따라 이러한 액정소자의 투명 전극으로서 많이 사용되고 있다.Ithio is a mixture of Indium Oxide and Tin Oxide, and since the electrode using Ithio is transparent unlike conventional metal electrodes such as aluminum or copper, liquid crystal display devices have recently been used as display devices for computers, As it is used in various display apparatuses, such as a display apparatus of a portable telephone, it is used as a transparent electrode of such a liquid crystal element.
일반적으로 투명 전극으로 사용하는 아이티오는 진공 증착 방식을 통해 유리 기판 위에 얇은 박막 형태로 제작하며, 원하는 형태의 전극 모양을 갖게 하기 위해서는 사진묘화공정(photo-lithography method)을 사용하여 특정한 부분의 아이티오 박막을 제거하거나 완전 산화시켜 전기 전도성을 없앤다.In general, IoT, which is used as a transparent electrode, is manufactured in a thin film form on a glass substrate by vacuum deposition. In order to have an electrode shape of a desired shape, an IoT of a specific part is used by using a photo-lithography method. The thin film is removed or completely oxidized to eliminate electrical conductivity.
아이티오 전극 패턴을 만들기 위해 현재까지 일반적으로 알려진 방법은 기존의 전자회로를 제조할 때 금속 전극 패턴을 만드는 공정과 마찬가지로 화학 용액을 사용하며 여러 단계의 복잡한 공정을 거치는 습식 식각 방법을 사용하는 것이다.Commonly known methods for making Ithio electrode patterns are wet etching methods using multiple chemical processes and chemical processes, similar to the process of making metal electrode patterns when manufacturing conventional electronic circuits.
이 방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.This method is described in detail as follows.
우선 투명 유리 기판에 코팅된 아이티오 박막 위에 자외선 빛에서만 화학 반응을 하는 포토레지스트(photo-resist)를 코팅한다. 그 다음 이렇게 포토레지스트가 코팅된 아이티오 박막 위에 전극 모양에 상응하는 모양을 갖는 마스크를 올려놓은 후 마스크가 열린 부분의 포토레지스트에 자외선 빛을 조사하는 노광 공정을 거친다.First, a photo-resist is coated on an Ithio thin film coated on a transparent glass substrate, which reacts only with ultraviolet light. Then, a mask having a shape corresponding to the shape of the electrode is placed on the photoresist coated Ithio thin film, and then subjected to an exposure process of irradiating ultraviolet light to the photoresist in the open portion of the mask.
그 다음 화학 용액을 사용하여 포토레지스트의 성질에 따라 빛과 접촉한 부분 또는 빛이 접촉하지 않은 부분의 포토레지스트 패턴을 제거한다. 그 후 전체 유리 기판을 또 다른 아이티오와 반응하는 화학 용액에 넣으면 포토레지스트가 남아있는 부분은 화학 반응이 일어나지 않아 아이티오가 남아있고 포토레지스트가 제거된 부분은 화학 반응에 의해 아이티오가 제거되어 결국 원하는 형태의 아이티오 전극 패턴을 얻을 수 있게 된다.The chemical solution is then used to remove the photoresist pattern of the areas that are in contact with or not the light, depending on the nature of the photoresist. Subsequently, the entire glass substrate is placed in a chemical solution that reacts with another Ithio, and the portion of the photoresist that remains is not chemically reacted, and the portion of the photoresist is removed. As a result, it is possible to obtain an ithio electrode pattern of a desired shape.
이러한 습식 식각 방법은 포토레지스트의 코팅, 노광, 현상 및 아이티오 박막의 식각 등 여러 단계의 화학 공정을 거쳐야 하며 또한 포토레지스트 및 아이티오 박막을 식각하기 위해서는 염산이나 질산과 같은 부식성이 강한 화학 물질을 사용하기 때문에 주의가 필요하며 또한 이러한 화학 물질을 완전히 세척하기 위한 장치들을 준비하여야 하는 등의 문제점이 있다.This wet etching method requires several chemical processes such as photoresist coating, exposure, development, and etching of the Ithio thin film. Also, in order to etch the photoresist and the Ithio thin film, a highly corrosive chemical such as hydrochloric acid or nitric acid is used. Care has to be taken because of the use, and there are problems such as the need to prepare devices for the complete cleaning of these chemicals.
이러한 습식 식각 방법의 문제점을 해소하기 위해 액체 형태의 화학 물질을사용하지 않고 할로겐과 같은 기체 화학 반응 물질을 사용하는 건식 식각 방법도 있으나 이 방법 역시 진공 장치가 필요로 하는 등의 제작상의 어려움을 가지고 있다.In order to solve the problem of the wet etching method, there is also a dry etching method using a gaseous chemical reaction material such as halogen without using a chemical in liquid form, but this method also has difficulty in manufacturing such as a vacuum device. have.
또한 일반적인 반도체 공정에서 금속 전극을 제거하는 방법으로 레이저를 직접 아이티오 박막 면에 조사하여 강력한 레이저 빛의 에너지에 의해 아이티오 박막을 기화시켜 제거하는 방법도 있으나 아이티오 전극은 일반 금속 전극과는 달리 투명하기 때문에 레이저 에너지가 효과적으로 흡수되지 않아 제거하는데 어려운 문제점이 있다.In addition, a method of removing a metal electrode in a general semiconductor process is a method of directly irradiating a laser onto the surface of the Ithio thin film to vaporize and remove the Ithio thin film by the energy of a strong laser light. Since it is transparent, laser energy is not absorbed effectively, which is difficult to remove.
따라서, 본 발명의 목적은 레이저를 알루미늄 같은 특수한 금속 표면에 조사하였을 경우 순간적으로 발생하는 열을 이용하여 레이저가 조사된 부분의 아이티오 전극을 완전히 산화시켜 아이티오의 전기적 전도성을 없애는 방법을 제공하는 것이다. 또한 이러한 방법을 사용하면 부식성이 강한 화학적인 식각 방법을 사용하지 않기 때문에 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판에 코팅된 아이티오의 전극 패턴을 효과적으로 만들 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of eliminating the electrical conductivity of Ithio by completely oxidizing the Ithio electrode of the laser irradiated portion using heat generated instantaneously when the laser is irradiated on a special metal surface such as aluminum. will be. This method also eliminates the use of highly corrosive chemical etching methods, making it possible to effectively create electrode patterns for Ithio coated on glass, ceramic, silicon or plastic substrates.
도1은 레이저를 사용하여 전기 전도성을 가진 아이티오를 전기 전도성이 없는 아이티오로 바꾸는 방법을 설명하는 도면.1 illustrates a method of converting an electrically conductive Ithio into an electrically conductive Ithio without using a laser.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저에 의해 아이티오 전극 패턴을 제작하는 장치의 개략적 구성도.2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing an Ithio electrode pattern by a laser according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아이티오 전극 제작을 도시한 도면.3 is a view illustrating the fabrication of an Ithio electrode according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11: 레이저를 조사하였을 때 표면이 고온이 되어 열을 발생하는 금속판11: Metal plate that generates heat when the surface is hot when irradiated with laser
12: 표면에 아이티오 박막이 코팅된 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판12: A glass, ceramic, silicon or plastic substrate coated with an Ithio thin film on its surface
13: 아이티오 박막13: ithio thin film
14: 금속판 표면에 초점이 맞추어진 레이저14: Laser focused on metal plate surface
15: 전기 전도성을 갖는 아이티오 박막15: Ithio thin film having electrical conductivity
16: 레이저의 조사에 의해 전기 전도성이 없어진 아이티오 박막16: Ithio Thin Film Loss of Electrical Conductivity by Laser Irradiation
17: 레이저 발생 장치17: laser generating device
18: 한 쌍의 거울을 사용하여 레이저의 방향을 조절하는 장치18: A device for adjusting the direction of the laser using a pair of mirrors
19: 레이저 조사에 의해 발생한 전기 전도성이 없는 아이티오 박막 선19: Ithio thin film line without electrical conductivity caused by laser irradiation
20: 전기 전도성이 없는 선에 의해 분리된 아이티오 전극 부분20: part of an Ithio electrode separated by a non-electrically conductive line
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 이러한 방법의 원리를 설명하는 개략적인 도면이다. 도시한 바와 같이 알루미늄과 같은 금속판(11) 위에 아이티오 박막이 코팅된 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판(12)을 아이티오 박막(13) 면이 금속 면과 접촉할 수 있도록 하여 올려놓는다.1 is a schematic diagram illustrating the principle of this method. As shown, the glass, ceramic, silicon, or plastic substrate 12 coated with the Ithio thin film is placed on the metal plate 11 such as aluminum so that the Ithio thin film 13 may be in contact with the metal surface.
여기에 아이티오 박막 면의 수직 방향에서 레이저(14)를 조사하고 레이저의 초점을 금속 면에 맞추면 레이저의 초점 면에서 단위 면적 당 갖는 높은 에너지에 의해 금속 표면이 순간적으로 고온이 된다. 이러한 열에 의해 원래 불완전한 형태로 산화되어 있어 전도성을 가지고 있던 아이티오 박막(15)이 완전히 산화하게 되며 이러한 산화 현상에 의해 아이티오는 전기적으로 완전한 부도체(16)로 변하여 전기 전도성을 잃게 된다.When the laser 14 is irradiated in the vertical direction of the Ithio thin film plane and the laser is focused on the metal plane, the metal surface is instantaneously hot due to the high energy per unit area in the focal plane of the laser. This heat causes the ionic thin film 15, which was originally oxidized in an incomplete form, to be completely oxidized, and the oxidized thiophene turns into an electrically insulated non-conductor 16, thereby losing electrical conductivity.
금속 표면에 레이저를 조사하였을 경우 금속의 표면에서만 순간적으로 고온이 되기 때문에 금속판의 두께가 두껍지 않아도 되며 따라서 두꺼운 금속판 대신 얇은 두께의 금속 호일을 사용하여도 무방하다.When the laser is irradiated on the metal surface, the temperature of the metal plate is instantaneously high only on the surface of the metal. Therefore, the thickness of the metal plate does not have to be thick. Therefore, a thin metal foil may be used instead of the thick metal plate.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아이티오 전극 패턴을 제작하는 장치의 개략적인 구성도 이다. 도시한 바와 같이 레이저 발생 장치(17)를 이용하여 고출력 레이저를 발생시켰다. 고출력 레이저를 발생시키기 위해 네오디늄이 첨가된 야그(YAG) 결정을 이용하였으며 레이저는 1 미크론 부근의 근적외선 영역의 파장을 갖고 있으며 평균 출력은 5 ∼ 10 와트가 되게 하였다. 또한 큐스위칭(Q-switching) 방식을 사용하여 펄스 형태의 고출력 레이저를 발생시켰다. 레이저를 발생시키기 위해 야그 결정을 펌핑하는 방식으로 일반적으로 후레쉬 램프를 사용하는 방식과 반도체 레이저를 사용하는 방식 등이 있으며 이 중 반도체 레이저를 이용하는 방식이 레이저 시스템의 수명이 길어 시스템의 유지 보수가 편리하기 때문에 최근 많이 사용되는 방식이다.2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing an Ithio electrode pattern according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a high power laser was generated using the laser generator 17. Yag crystals with neodymium were used to generate high power lasers. The lasers had wavelengths in the near infrared region near 1 micron and had an average power of 5-10 watts. In addition, Q-switching method was used to generate the pulsed high power laser. Pumping yag crystals to generate a laser is generally used by using a flash lamp and using a semiconductor laser. Among them, using a semiconductor laser has a long life of the laser system, which makes the system easy to maintain. This is because it's used a lot lately.
다음 레이저 방향의 조절을 위해 전기적인 신호에 의해 거울의 각도가 변화하는 한 쌍의 거울로 구성된 레이저 진행 방향 조절 장치(18)를 사용하여 이차원적으로 레이저의 방향을 조절한다. 이러한 방향 조절 장치를 사용하여 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판 위의 아이티오 박막에 특정한 형태의 전기전도성이 없는 선의 패턴(19)을 그릴 수 있으며 결국 원하는 형태의 전극 모양을 제작할 수 있다. 이와 같은 레이저 방향 조절 장치를 사용하면 기존의 마스크를 사용하는 식각 방법과는 달리 오토캐드 프로그램과 같은 도형을 쉽게 그릴 수 있는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 원하는 형태의 전극 패턴을 만들고 이러한 프로그램을 레이저 진행 방향 조절 장치에 연결 시켜 원하는 전극 패턴을 직접 제작 할 수 있기 때문에 아이티오 전극 제조의 생산성을 크게 높일 수 있다.Next, the direction of the laser is adjusted two-dimensionally by using a laser traveling direction adjusting device 18 composed of a pair of mirrors in which the angle of the mirror is changed by an electrical signal for adjusting the laser direction. Such a direction control device can be used to draw a pattern 19 of a non-conductive line of a specific shape on an Ithio thin film on a glass, ceramic, silicon or plastic substrate, resulting in an electrode shape of the desired shape. When using this laser direction control device, unlike the etching method using a mask, a computer program that can easily draw a shape such as an autocad program is used to create an electrode pattern of a desired shape, and the program is used to adjust the laser direction. By connecting the device to the desired electrode pattern can be produced directly, it is possible to greatly increase the productivity of Ithio electrode manufacturing.
또한 레이저의 방향이 바뀌어도 항상 금속판 위에 레이저의 초점에 생기게 하는 특수 렌즈를 사용하면 레이저의 초점이 항상 금속판 표면에 생기게 하여 가장 효율적으로 고온의 열을 발생시킬 수 있다.In addition, the use of a special lens that always causes the laser focus on the metal plate even if the laser direction is changed can produce the high temperature heat most efficiently by always making the laser focus on the metal plate surface.
도3은 이러한 방법으로 제작된 아이티오 전극의 한 예를 나타낸다. 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판(12) 위의 아이티오 박막에 전기 전도성이 없어지는 선(19)을 레이저를 이용해 폐회로 형태로 그리면 이로 인해 전기 전도성을 갖는 아이티오 전극 부분(20)을 완전히 분리시킬 수 있다.3 shows an example of an Ithio electrode fabricated in this manner. Drawing a line 19 in the closed circuit using a laser on the Ithio thin film on the glass, ceramic, silicon or plastic substrate 12 to form a closed loop using a laser, thereby completely separating the electrically conductive Ithio electrode portion 20. You can.
전기 전도성이 없는 부분의 선 폭은 약 5 ∼ 10 미크론까지 가늘게 할 수 있으며, 이러한 전기 전도성이 없는 선의 폭은 레이저의 초점 크기, 빛의 세기, 레이저의 움직이는 속도, 선을 긋는 방법 등에 따라 달라지게 된다.Line widths in non-conductive areas can be thinned down to about 5 to 10 microns, and the width of these non-conductive lines may vary depending on the focal size of the laser, the light intensity, the speed of the laser movement, and the method of drawing the line. do.
이상과 같이 본 발명에 따른 아이티오 박막의 전극 패턴 제작 방법에 따르면 부식성이 강한 화학 약품을 사용하여야 하며 또한 여러 단계의 복잡한 공정이 필요한 화학적 식각 방법을 사용하지 않고 특정한 부분에 고출력 레이저를 조사하는 광학적 방법에 의해 유리, 세라믹, 규소 또는 프라스틱 기판 위에 투명 아이티오 박막 전극 패턴을 제작할 수 있는 방법을 제공 할 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing an electrode pattern of an Ithio thin film according to the present invention, a highly corrosive chemical should be used, and an optical laser that irradiates a high power laser to a specific portion without using a chemical etching method requiring a complicated process of several steps is required. The method can provide a method for producing a transparent Ithio thin film electrode pattern on a glass, ceramic, silicon or plastic substrate.
이러한 방법을 사용하면 원하는 전극의 모양을 오토캐드와 같은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 쉽게 제작 할 수 있어 아이티오 전극을 대량 생산 할 수 있게 된다.Using this method, the desired electrode shape can be easily produced by using a computer program such as AutoCAD, which enables mass production of Ithio electrodes.
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020032883A (en) |
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2000
- 2000-10-27 KR KR1020000063604A patent/KR20020032883A/en not_active Application Discontinuation
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