KR20050068293A

KR20050068293A - 패턴 형성을 위한 소프트 몰드 및 그를 이용한 패턴 형성방법

Info

Publication number: KR20050068293A
Application number: KR1020030099500A
Authority: KR
Inventors: 채기성; 김진욱
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05
Also published as: KR100593085B1

Abstract

본 발명은 몰드를 이용한 성형물 제조 공정에 있어서, 소프트 몰드를 이용하여 대면적 기판에서 양호한 품질의 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드 및 그를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 소프트 몰드는 몰드와 기판 합착시에 발생하는 가스로 인한 버블 현상을 방지하기 위하여 소프트 몰드 상에 가스 펌핑 시스템(gas pumping system)을 부착하여 양호한 품질의 패턴을 형성하고 불량 수득을 최소화시킴으로써 제조 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

상기 펌핑 시스템은 다수의 기공을 포함하고 있는 기공판(porous plate)과, 에어 패스(air path)를 구비하는 펌프 기판을 포함하여 이루어진다.

Description

패턴 형성을 위한 소프트 몰드 및 그를 이용한 패턴 형성 방법{soft mold and the patterning method}

최근에는 트랜지스터가 발명되고 수십년 간 눈부신 발전을 거듭한 전자 전기 기술은 21세기 고도 정보 통신 사회의 구현에 발 맞추기 위하여 더 많은 용량의 정보 저장, 더 빠른 정보 처리와 전송, 더 간편한 정보 통신망의 구축을 위해 빠르게 발전해가고 있다.

특히, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판 표시 장치(Flat Panel Display)에서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동하게 된다.

이와 같은 액정 표시 장치 등의 평판 표시 소자에서는 각 화소의 크기가 수십 ㎛의 크기이며, 각 화소를 구성하기 위해서는 미세한 패턴을 형성해야 하는 공정을 여러 번 거치게 된다.

따라서, 이러한 패터닝 기술은 현대 과학과 기술에서 중요한 위치를 차지하고 있다.

지금까지 가장 널리 사용되고 있는 패터닝 기술 중의 하나는 몰드를 이용하여 기판 위에 패턴을 형성시키는 방법이다.

이와 같은 패턴 형성 방법에 사용되는 몰드는 금속과 같은 단단한 재료를 이용한 하드 몰드(hard mold)와 탄성이 있는 재료를 이용한 소프트 몰드(mold)가 있다.

상기와 같은 종래의 금속을 이용한 금형법은 공정이 매우 단순하고 재료 이용율이 높다는 장점을 가지고 있는 반면, 대면적의 기판 상의 금속 몰드에 가해지는 압력으로 인하여 유리기판의 파손이 우려되며, 가압 성형 후 판상의 금속 몰드(22)의 분리(탈형)가 어렵다는 단점이 있다.

이와 같은 금속 몰드를 이용한 금형법의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판의 휨 또는 파손을 방지하며, 패턴의 균일도를 확보하고, 성형 후 몰드의 탈형이 용이한 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법이 있다.

도 1은 종래 소프트 몰드의 제작 방법을 개략적으로 보여주는 공정 순서도이다.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이 금속 기판(구리, 니켈 등) 또는 유리 기판(100) 표면 위에 SiO₄, Si₃, N₄, 금속(metals), 포토레지스트(photoresist), 왁스(wax)와 같은 물질을 이용하여 원하는 패턴(110)을 형성시켜 마스터(master, 111)를 제작한다.

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 마스터(111)에 천연 고무의 일종인 PDMS(polydimethylsiloxane)를 주입하고 경화시켜 마스터(111)의 패턴이 전사되도록 한다.

다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 마스터(111)로부터 경화된 PDMS를 분리시켜 소프트 몰드(120)를 얻는다.

이와 같이 제작되는 소프트 몰드(120)는 소프트 리소그래피(soft lithography), 소프트 몰딩(soft molding) 등 다양한 분야에서 적용되어 패턴 형성시에 기판의 휨 또는 파손을 방지하며, 패턴의 균일도를 확보시킬 수 있다.

그러나, 기판이 대면적으로 갈수록 기판 위에 몰드(120)를 합착시에 트랩(trap)되는 공기와 레지스트 레진(resist resin solution)에서 발생되는 가스로 인한 버블(bubble) 현상으로 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 소프트 몰드를 이용한 패터닝 방법에서 몰드와 기판 합착시에 발생하는 가스로 인한 버블 현상을 방지하기 위하여 소프트 몰드 상에 가스 펌핑 시스템(gas pumping system)을 부착하여 양호한 품질의 패턴 형성을 위한 소프트 몰드 및 그를 이용한 패턴 형성 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드는, 패턴 형성을 위한 요철을 일면에 형성하고 있는 소프트 몰드에서, 상기 소프트 몰드의 다른 면에 가스 배출을 위한 펌핑 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드의 재질은 고무인 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드의 재질은 폴리우레탄(Polyurethane)계열의 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer) 종류인 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드에 형성되어 있는 패턴은 최종적으로 형성하고자 하는 패턴과 요철이 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 펌핑 시스템은, 다수의 기공을 포함하고 있는 기공판(porous plate)과, 에어 패스(air path)를 구비하는 펌프 기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 에어 패스는 기판 전면에 형성되어 있으며 가스를 배출시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법은, 기판 상에 피가공층을 형성하는 단계와; 상기 피가공층 상에 레진을 도포하는 단계와; 상기 레진 상에 소프트 몰드를 눌러 패턴을 전사하는 단계와; 상기 소프트 몰드를 통해서 발생되는 가스를 배출시키는 단계와; 상기 소프트 몰드를 제거하는 단계와; 상기 패턴이 전사된 레진을 마스크로 하여 피가공층을 식각하여 패턴을 전사하는 단계와; 상기 레진을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드를 통해서 발생되는 가스는 소프트 몰드를 투과하여 펌핑 시스템(pumping system)에 의해서 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드의 재질은 폴리우레탄(Polyurethane) 계열의 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer) 종류인 것을 특징으로 한다.

상기 소프트 몰드를 제거하는 단계 이전에, 상기 레진을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소프트 몰드(220)는 일면에 패턴 형성을 위한 요철이 형성되어 있고, 다른 일면에는 버블 현상 발생시에 가스를 누출시키기 위한 펌핑 시스템(pumping system)이 부착되어 있다.

상기 펌핑 시스템은 다수의 미세한 기공을 포함하고 있는 기공판(porous plate)(224)과, 상기 기공판(224)에 부착되어 있으며 빨아들여지는 가스를 배출구로 안내하기 위한 다수 개의 에어 패스(air path)(231)를 형성하고 있는 펌프 기판(230)을 포함하여 이루어지고 있다.

그리고, 상기 소프트 몰드(220)는 천연 고무, 합성 고무 등의 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer)의 일종인 PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하여 제작한 것으로 삼투(permeation) 기능이 있어 가스가 소프트 몰드(220)에 스며들어 통과하는 것이 가능하다.

그러므로, 상기 소프트 몰드(220)를 이용하여 패턴을 형성하기 위해서 소프트 몰드(220)를 패턴을 형성하고자 하는 기판에 눌러 소프트 몰드(220)에 형성되어 있는 패턴을 전사한다.

그리고, 상기 소프트 몰드(220)가 기판에 합착되어 있는 상태에서 발생되는 가스를 펌핑 시스템을 가동시킴으로써 기판으로부터 몰드(220)를 통과하여 빨아들여 에어 패스(231)를 통해 배출시킨다.

이와 같은 펌핑 시스템이 부착되어 있는 소프트 몰드(220)를 이용하여 패턴을 형성하게 되면 대면적의 기판에 몰드 합착시 발생되는 에어 트랩(air trap) 및 기포 발생과 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 가스로 인한 버블 현상을 방지하여 양호한 품질의 패턴을 형성할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 보여주는 공정 순서도이다.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이 제작된 소프트 몰드를 이용하여 패턴을 형성하는데 있어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(300)을 준비한다.

그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 기판(300) 위에 패턴을 형성하고자 하는 박막(310a)을 증착한다.

상기 박막(310a)은 최종적으로 패턴을 형성하고자 하는 재질로 이루어지며, 금속 박막일 경우에는 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등을 적용할 수 있다.

이어서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 박막(310a) 상에 레지스트 레진(320a)을 코팅한다.

그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 기 제작된 소프트 몰드(320)로 상기 레지스트 레진(320a)에 압력을 가하여 눌러 소프트 몰드(320)의 일면에 형성되어 있는 패턴이 레지스트 레진(320a)에 전사될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 소프트 몰드(320)의 다른 일면에 부착되어 있는 펌핑 시스템을 가동하여 소프트 몰드와 레지스트 레진 사이에서 트랩(trap)되는 공기와 발생되는 가스를 빨아들여 배출시킨다.

상기 소프트 몰드(320)는 그 재질이 고무로서 삼투 기능을 가지고 있으므로 가스가 투과하여 기공판(324)을 통과하고, 상기 기공판(324)을 통과한 가스는 펌프 기판(330)에 형성되어 있는 에어 패스(331)를 따라 배출구로 배출된다.

이와 같은 펌핑 시스템을 이용하여 소프트 몰드와 레지스트 레진 사이에 발생되는 공기 또는 가스는 모두 제거하고 경화 공정을 거침으로써 도 3d에 도시된 바와 같이, 소프트 몰드(320)에 형성되어 있는 패턴은 상기 레지스트 레진에 패턴이 그대로 전사되게 된다.

이후, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 소프트 몰드(320)를 레지스트 레진 패턴(320b)으로부터 분리한다.

그러면, 상기 레지스트 레진 패턴(320b)에는 소프트 몰드(320)의 패턴이 전사되어 상기 소프트 몰드(320)와 음양이 반대인 패턴이 형성된다.

다음으로, 도 3f에 나타낸 바와 같이, 상기 박막(310a)의 표면이 노출되도록 레지스트 패턴(320b) 전면을 건식 식각(dry etching)한다.

그러면, 상기 레지스트 레진 패턴(320b)은 앞서 소프트 몰드(320)에 의해서 요철이 형성되어 단차가 있으므로 얇은 두께의 레진은 상기 식각 공정에 의해 제거되어 박막(310a)을 표면에 노출시키게 된다.

이후, 도 3g에 도시된 바와 같이, 표면에 노출된 박막(310a)을 건식 식각 또는 습식 식각 공정을 통해서 식각하여 박막 패턴(310b)을 형성한다.

최종적으로, 도 3h에 도시된 바와 같이, 상기 박막 패턴(310b) 상에 남아 있는 레지스트 레진(320b)을 제거한다.

그러면, 기판(300) 상에 원하는 박막 패턴(310b)을 형성할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드 및 그를 이용한 패턴 형성 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명은 소프트 몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 상기 소프트 몰드에 펌핑 시스템을 부착하여 패턴 형성시에 발생되는 가스 또는 공기를 효율적으로 배출시킴으로써 양호한 품질의 패턴을 형성하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 소프트 몰드를 이용하여 형성한 패턴은 불량 수득을 최소화시킴으로써 제조 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 소프트 몰드의 제작 방법을 개략적으로 보여주는 공정 순서도.

도 2는 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드를 개략적으로 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성을 위한 소프트 몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 보여주는 공정 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

220, 320 : 소프트 몰드 224 : 기공판

230 : 펌프 기판 231 : 에어 패스(air path)

300 : 기판 310a : 박막

310b : 박막 패턴 320a : 레지스트 레진

320b : 레지스트 레진 패턴

Claims

패턴 형성을 위한 요철을 일면에 형성하고 있는 소프트 몰드에서,

상기 소프트 몰드의 다른 면에 가스 배출을 위한 펌핑 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
제 1항에 있어서,

상기 소프트 몰드의 재질은 고무인 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
제 1항에 있어서,

상기 소프트 몰드의 재질은 폴리우레탄(Polyurethane)계열의 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer) 종류인 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
제 1항에 있어서,

상기 소프트 몰드에 형성되어 있는 패턴은 최종적으로 형성하고자 하는 패턴과 요철이 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
제 1항에 있어서,

상기 펌핑 시스템은, 다수의 기공을 포함하고 있는 기공판(porous plate)과, 에어 패스(air path)를 구비하는 펌프 기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
제 5항에 있어서,

상기 에어 패스는 기판 전면에 형성되어 있으며 가스를 배출시키는 것을 특징으로 하는 패턴 형성을 위한 소프트 몰드.
기판 상에 피가공층을 형성하는 단계와;

상기 피가공층 상에 레진(resin)을 도포하는 단계와;

상기 레진 상에 소프트 몰드를 눌러 패턴을 전사하는 단계와;

상기 소프트 몰드를 통해서 발생되는 가스를 배출시키는 단계와;

상기 소프트 몰드를 제거하는 단계와;

상기 패턴이 전사된 레진을 마스크로 하여 피가공층을 식각하여 패턴을 전사하는 단계와;

상기 레진을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법.
제 7항에 있어서,

상기 소프트 몰드를 통해서 발생되는 가스는 소프트 몰드를 투과하여 펌핑 시스템(pumping system)에 의해서 배출되는 것을 특징으로 하는 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법.
제 7항에 있어서,

상기 소프트 몰드의 재질은 폴리우레탄(Polyurethane)계열의 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer) 종류인 것을 특징으로 하는 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법.
제 7항에 있어서,

상기 소프트 몰드를 제거하는 단계 이전에,

상기 레진을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법.
제 8항에 있어서,

상기 펌핑 시스템은, 다수의 기공을 포함하고 있는 기공판과, 에어 패스(air path)를 구비하는 펌프 기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소프트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법.