KR20050078279A - Method for forming micro-pattern by using polymer mold - Google Patents

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KR20050078279A
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이홍희
최준호
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주식회사 미뉴타텍
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Abstract

본 발명은 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 형성된 박막을 선택적으로 박리 및 잔류시키는 기법을 통해 기판 상에 저분자 유기물 또는 금속의 미세 패턴을 형성할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 섀도우 마스크를 이용하여 원하지 않는 부분에 유기물이나 혹은 금속 박막이 형성되지 않도록 하는 방식으로 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 종래 방식과는 달리, 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 저분자 유기물 혹은 금속 박막이 형성된 기판 상에 밀착 접촉시키고, 유리 전이 온도 이하에서의 열처리 공정을 수행한 후 고분자 몰드의 양각 부분에 맞닿는 저분자 유기물 혹은 금속 물질만을 선택적으로 박리시키는 방식으로 기판 상에 박막의 미세 패턴을 형성함으로써, 제품의 생산성 및 신뢰도를 대폭적으로 증진시킬 수 있으며, 또한 섀도우 효과를 원천적으로 차단할 수 있어 디스플레이의 대형화 및 미세화에 매우 효과적일 뿐만 아니라 그에 따른 제작비용의 대폭적인 절감을 실현할 수 있는 것이다.The present invention is to enable the formation of a fine pattern of a low molecular organic material or a metal on the substrate through a technique of selectively peeling and remaining a thin film formed on the substrate using a polymer mold. Unlike the conventional method of forming a fine pattern on a substrate in such a way that an organic material or a metal thin film is not formed on an undesired portion by using a polymer mold having an arbitrary pattern of an embossed portion and an intaglio portion, a low molecular organic material or The micro pattern of the thin film on the substrate is contacted on the substrate on which the metal thin film is formed in close contact with each other, the heat treatment process is performed at a glass transition temperature or lower, and then only the low molecular organic material or the metal material contacting the embossed portion of the polymer mold is selectively peeled off. Formation, greatly improving product productivity and reliability It can be enhanced by, and, it is possible to realize a significant reduction of production accordingly not only highly effective in large size and miniaturization of the display it is possible to fundamentally prevent the shadow effect cost.

Description

고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING MICRO-PATTERN BY USING POLYMER MOLD}Micro pattern formation method using polymer mold {METHOD FOR FORMING MICRO-PATTERN BY USING POLYMER MOLD}

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 박막의 미세 패턴을 형성하는데 적합한 미세 패턴 형성 기법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a fine pattern forming technique suitable for forming a fine pattern of a thin film on a substrate using a polymer mold.

잘 알려진 바와 같이, 전자 소재 분야에서 고분자 혹은 저분자 유기물들은 현재의 무기물 재료들을 대체하기 위해 꾸준하게 연구되고 있으며, 그 가능성 또한 점진적으로 현실화되고 있는 실정이다.As is well known, polymer or low-molecular organic materials in the field of electronic materials have been steadily studied to replace current inorganic materials, and the possibility is gradually being realized.

한편, 산업화에 가장 근접해 있는 유기 발광 소자(organic light-emitting diode)를 비롯한 기타 유기물 소자들을 제작하는데 있어서 유기물이나 금속 음극을 패터닝하는 데에는 전통적인 섀도우 마스크 방법이 사용되고 있다. 이러한 전통적인 방법은 섀도우 마스크를 이용하여 원하지 않는 부분에 유기물이나 금속 박막이 형성되지 않도록 하는 방법이다.Meanwhile, in the manufacture of organic light-emitting diodes and other organic devices, which are closest to industrialization, traditional shadow mask methods are used to pattern organic materials or metal cathodes. This traditional method uses a shadow mask to prevent the formation of organic or metal thin films on unwanted portions.

그러나, 이러한 전통적인 섀도우 마스크 방법은 패턴의 사이즈가 작아질수록 마스크의 제작이 어렵다는 문제(마스크 제작 상의 한계 문제)가 있으며, 섀도우 효과(shadow effect)에 의해 패턴에 대한 오차의 비율이 점점 커질 수밖에 없는 단점을 갖는다.However, such a traditional shadow mask method has a problem that it is difficult to manufacture a mask as the size of the pattern becomes smaller (a limitation problem in making a mask), and the ratio of the error for the pattern is inevitably increased due to the shadow effect. Has disadvantages.

또한, 전통적인 섀도우 마스크 방법은 디스플레이의 크기가 커질수록 섀도우 마스크와 기판과의 거리를 전체적으로 일정하게 유지하기가 힘들어지는 문제가 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 마스크의 두께를 두껍게 해야만 하는데, 이 경우 픽셀의 해상도가 낮아지게 되는 또 다른 문제점을 갖는다.In addition, the traditional shadow mask method has a problem that it is difficult to keep the distance between the shadow mask and the substrate as a whole as the size of the display increases, and to solve this problem, the thickness of the mask must be thickened. Another problem is that the resolution becomes low.

따라서, 전통적인 섀도우 마스크 방법은 디스플레이가 대형화 및 미세화되어 갈수록 제작비용이 급격하게 상승하게 되는 문제를 수반할 수밖에 없다.Therefore, the traditional shadow mask method inevitably entails a problem that the manufacturing cost increases rapidly as the display becomes larger and smaller.

한편, 고분자 발광 소자(polymer light-emitting diode)에서는 고분자 물질을 패터닝할 때에 기존의 스핀 코팅(spin-coating)법이나 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방법 이외에도 PDMS 등의 고분자 몰드를 이용한 패터닝 방법들이 시도되고 있다.Meanwhile, in polymer light-emitting diodes, in addition to the conventional spin-coating or ink-jet printing methods for patterning polymer materials, patterning methods using polymer molds such as PDMS are available. It is being tried.

상기한 방법들 중 PDMS 등의 고분자 몰드를 이용하여 패터닝하는 방법은 고분자의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 이상의 온도가 요구되거나 혹은 용매가 필요한데, 이러한 방법들은 저분자 유기물의 패터닝에는 이용할 수가 없었다. 즉, 유리 전이 온도 이상의 과도한 온도는 저분자 유기물을 결정화시킬 수 있고 용매의 사용은 저분자 유기물에 손상을 주거나 용해시켜 버릴 수 있기 때문이다.Among the above methods, patterning using a polymer mold such as PDMS requires a temperature higher than the glass transition temperature (T g ) of the polymer or a solvent, and these methods cannot be used for the patterning of low molecular organic materials. There was no. In other words, excessive temperature above the glass transition temperature may crystallize the low molecular weight organic material and use of the solvent may damage or dissolve the low molecular weight organic material.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 형성된 저분자 유기물 박막을 선택적으로 박리 및 잔류시키는 기법을 통해 기판 상에 저분자 유기물의 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems of the prior art, by using a technique of selectively peeling and remaining a low molecular organic thin film formed on the substrate using a polymer mold can form a fine pattern of the low molecular organic material on the substrate The purpose is to provide a method.

본 발명의 다른 목적은 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 형성된 금속 박막을 선택적으로 박리 및 잔류시키는 기법을 통해 기판 상에 금속의 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a fine pattern of metal on a substrate through a technique of selectively peeling and remaining a metal thin film formed on the substrate using a polymer mold.

상기 목적을 달성하기 위한 일 형태에 따른 본 발명은, 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 기판 상에 저분자 유기물 박막을 형성하는 과정과, 상기 고분자 몰드의 패턴 면을 상기 저분자 유기물 박막 상에 밀착 접촉시킨 후 기 설정된 소정의 온도와 비가압의 공정 조건에서 열처리 공정을 수행하는 과정과, 상기 고분자 몰드를 탈거하여 상기 양각 부분에 접착된 상기 저분자 유기물 박막만을 상기 기판으로부터 선택적으로 박리시킴으로써, 상기 기판 상에 저분자 유기물의 미세 패턴을 형성하는 과정을 포함하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.The present invention according to one embodiment for achieving the above object is a method of forming a fine pattern on a substrate using a polymer mold having an arbitrary pattern of an embossed portion and an intaglio portion, a low molecular organic thin film on the substrate Forming a surface of the polymer mold by closely contacting the patterned surface of the polymer mold with the thin film of organic polymer, and performing a heat treatment at a predetermined temperature and pressure. A method of forming a fine pattern using a polymer mold, the method including forming a fine pattern of a low molecular organic material on the substrate by selectively peeling only the low molecular organic thin film adhered to a portion thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서, 유기물 기판 상에 금속 박막을 형성하는 과정과, 상기 고분자 몰드의 패턴 면을 상기 금속 박막 상에 밀착 접촉시킨 후 기 설정된 소정의 온도와 비가압의 공정 조건에서 열처리 공정을 수행하는 과정과, 상기 고분자 몰드를 탈거하여 상기 양각 부분에 접착된 상기 금속 박막만을 상기 유기물 기판으로부터 선택적으로 박리시킴으로써, 상기 유기물 기판 상에 금속의 미세 패턴을 형성하는 과정을 포함하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a fine pattern on a substrate using a polymer mold having an arbitrary pattern of an embossed portion and an intaglio portion, forming a metal thin film on an organic substrate. And performing a heat treatment process at a predetermined temperature and unpressurized process condition after closely contacting the pattern surface of the polymer mold on the metal thin film, and removing the polymer mold to the embossed portion. A method of forming a fine pattern using a polymer mold, the method including forming a fine pattern of a metal on the organic substrate by selectively peeling only the adhered metal thin film from the organic substrate.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 섀도우 마스크를 이용하여 원하지 않는 부분에 유기물이나 혹은 금속 박막이 형성되지 않도록 하는 방식으로 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 전술한 종래 방식과는 달리, 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 저분자 유기물 혹은 금속 박막이 형성된 기판 상에 밀착 접촉시키고, 유리 전이 온도 이하에서의 열처리 공정을 수행한 후 고분자 몰드의 양각 부분에 맞닿는 저분자 유기물 혹은 금속 물질만을 선택적으로 박리시키는 방식으로 기판 상에 박막의 미세 패턴을 형성한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.First, a key technical aspect of the present invention is that unlike the aforementioned conventional method of forming a fine pattern on a substrate in such a manner that an organic material or a metal thin film is not formed in an unwanted portion by using a shadow mask, A low molecular organic material or metal material contacting an embossed part of the polymer mold after the polymer mold having an arbitrary pattern of the intaglio parts is brought into close contact with the low molecular organic material or the substrate on which the metal thin film is formed, and the heat treatment is performed at a glass transition temperature or lower. By forming the fine pattern of the thin film on the substrate in a manner of selectively peeling only, it is easy to achieve the object of the present invention through this technical means.

잘 알려진 바와 같이, PDMS 몰드가 미세 패턴의 고분자 물질을 성형하는데 주로 이용되고 있는 이유 중 하나는 표면 에너지가 낮아 고분자 물질이 잘 붙어 나오지 않고 반응성이 없어 고분자 물질과 결합이 생기지 않기 때문이다. 따라서, 고분자 박막이 형성된 이후에는 유리 전이 온도 이상의 온도를 가하지 않고는 고분자를 성형할 수가 없었다.As is well known, one of the reasons that the PDMS mold is mainly used to mold the micropatterned polymer material is because the surface energy is low and the polymer material does not stick well and is not reactive and thus does not form a bond with the polymer material. Therefore, after the polymer thin film was formed, the polymer could not be molded without applying a temperature higher than the glass transition temperature.

반면에, 저분자 유기물(small molecule organic)에 대한 패터닝에서는 PDMS 몰드를 유기물 박막 표면에 접촉시키고 유리 전이 온도 이하의 적당한 온도를 가하면서 일정 시간 후에 떼어내게 되면 PDMS 몰드가 접촉된 부분에 있던 유기물이 기판으로부터 떨어져 나와(박리되어) 기판에 원하는 패턴을 형성할 수가 있는데, 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 기판 상에 형성된 저분자 유기물 박막을 선택적으로 박리 및 잔류시키는 방식으로 기판 상에 목표로 하는 박막의 미세 패턴을 형성한다.On the other hand, in the patterning of small molecule organics, if the PDMS mold is contacted with the surface of the organic thin film and removed after a certain time while applying a suitable temperature below the glass transition temperature, the organic material in the portion where the PDMS mold is in contact with the substrate It is possible to form a desired pattern on the substrate away from (peeled out) from the present invention. In the present invention, the thin film of the target thin film on the substrate can be selectively peeled off and left on the substrate by using the principle. Form a pattern.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.1A to 1C are process flowcharts illustrating a process of forming a fine pattern on a substrate using a polymer mold according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 양각 부분(106a)과 음각 부분(106b)으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드(106)를 준비하고, 진공 증착 등의 공정을 수행하여 기판(예를 들면, 인듐-주석 산화물 기판 등)(102) 상에 저분자 유기물 박막(104)을 형성한다. 여기에서, 고분자 몰드(106)는 완전히 경화된 몰드이다.Referring to FIG. 1A, a polymer mold 106 having an arbitrary pattern of an embossed portion 106a and an intaglio portion 106b is prepared, and a substrate (eg, indium-tin) is performed by performing a process such as vacuum deposition. An oxide substrate, etc.) to form a low molecular weight organic thin film 104. Here, the polymer mold 106 is a fully cured mold.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 고분자 몰드(106)의 패턴 면을 저분자 유기물 박막(104) 상에 밀착 접촉시키는데, 이를 통해 고분자 몰드(106)의 양각 부분(106a)만이 저분자 유기물 박막(104) 상에 선택적으로 접촉된다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the patterned surface of the polymer mold 106 is brought into close contact with the low molecular weight organic thin film 104, whereby only the embossed portion 106a of the polymer mold 106 has a low molecular weight organic thin film 104. Is selectively contacted).

다음에, 예를 들면 대략 95℃ 내지 110℃의 온도 범위인 NPB의 유리 전이 온도보다 낮은 온도 조건, 예를 들면 대략 90℃ 정도의 온도 조건에서 기 설정된 소정 시간 동안 열처리(annealing) 공정을 수행한다. 여기에서, 열처리 공정을 수행하는 것은 고분자 몰드(106)의 양각 부분(106a)과 이에 맞닿는 저분자 유기물 박막(104) 사이의 계면에서의 접착력을 높여 주기 위해서이며, 유리 전이 온도 이하의 온도 조건에서 열처리 공정을 수행하는 이유는 저분자 유기물이 열적 손상(변경 또는 성질 변경 등)을 입는 것을 방지하기 위해서이다.Next, an annealing process is performed for a predetermined time at a temperature condition lower than the glass transition temperature of NPB, for example, a temperature range of about 95 ° C to 110 ° C, for example, about 90 ° C. . Here, the heat treatment process is performed to increase the adhesive force at the interface between the embossed portion 106a of the polymer mold 106 and the low molecular organic thin film 104 in contact therewith, and the heat treatment is performed at a temperature below the glass transition temperature. The reason for carrying out the process is to prevent the low molecular organics from thermal damage (such as alteration or alteration of properties).

이어서, 고분자 몰드(106)를 기판(102)으로부터 탈거하는데, 이때 고분자 몰드(106)의 양각 부분(106a)에 맞닿아 있던 저분자 유기물 박막(104b)은 고분자 몰드(106)의 양각 부분(106a)에 접착되어 기판(102)으로부터 박리되고, 양각 부분(106a)이 아닌 음각 부분(106b)에 대향하는 부분에 있던 저분자 유기물 박막은 기판(102) 상에 그대로 잔류하게 되며, 이를 통해, 일 예로서 도 1c에 도시된 바와 같이, 기판(102) 상에 목표로 하는 저분자 유기물의 미세 패턴(104a)을 완성한다.Subsequently, the polymer mold 106 is removed from the substrate 102, wherein the low molecular weight organic thin film 104b which is in contact with the embossed portion 106a of the polymer mold 106 is the embossed portion 106a of the polymer mold 106. Adhered to the substrate 102 and peeled from the substrate 102, the low molecular weight organic thin film in the portion opposite to the intaglio portion 106b but not the embossed portion 106a is left on the substrate 102 as it is. As shown in FIG. 1C, the fine pattern 104a of the target low molecular weight organic material is completed on the substrate 102.

즉, 본 발명에 따르면, 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드와 간단한 열처리 공정을 통해 기판 상에 목표로 하는 저분자 유기물의 미세 패턴, 예를 들면 수 밀리미터에서부터 1 미크론 이하까지의 미세 패턴을 기판 상에 형성할 수 있다.That is, according to the present invention, a fine pattern of a target low molecular organic material, for example, a fine pattern of several millimeters to 1 micron or less is formed on a substrate through a polymer mold having an arbitrary pattern and a simple heat treatment process. can do.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 기판 상에 목표로 하는 패턴을 갖는 저분자 유기물의 미세 패턴을 형성하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 실질적으로 동일 내지 유사한 공정을 통해 저분자 유기물의 미세 패턴뿐만 아니라 금속의 미세 패턴을 유기물 기판 상에 형성할 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the preferred embodiment of the present invention has been described as to form a fine pattern of a low molecular organic material having a target pattern on the substrate, the present invention is not necessarily limited to this, the low molecular weight through substantially the same to similar process Not only the fine pattern of the organic material but also the fine pattern of the metal may be formed on the organic substrate.

또한, 본 발명에 따른 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법은 기존의 노광 공정 등에서는 불가능한 연성(flexible) 기판에서의 패터닝 또한 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법은 유기 발광 소자뿐만 아니라 유기물 박막 트랜지스터(organic thin-film transistor)나 유기물 레이저(organic electronic device) 등과 같은 유기 전자 소자(organic electronic device)에도 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, the method for forming a fine pattern using the polymer mold according to the present invention may also be patterned on a flexible substrate which is impossible in a conventional exposure process. Therefore, the method of forming a fine pattern according to the present invention can be applied not only to an organic light emitting device but also to an organic electronic device such as an organic thin-film transistor or an organic laser. to be.

더욱이, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 패터닝을 위해 고분자 몰드를 이용하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 엘라스토머(elastomer) 고분자 몰드를 이용할 수 있음은 물론이다.Furthermore, in the preferred embodiment of the present invention, the use of a polymer mold for patterning has been described as an example, but the present invention is not necessarily limited thereto, and an elastomer polymer mold may be used.

다음에, 본 발명의 발명자들은 본 발명의 방법에 따라 기판 상에 저분자 유기물의 미세 패턴이 형성되는 지에 대한 실험을 하였으며, 그 결과는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같다.Next, the inventors of the present invention conducted an experiment for forming a fine pattern of low molecular weight organic material on the substrate according to the method of the present invention, the results are as shown in Figs.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 유기 발광 소자의 정공 수송 물질로 사용되는 NPB(4,4'-bis[N-1-napthyl-N-phenyl-amino] biphenyl)를 인듐-주석 산화물 기판에 진공 증착한 후 PDMS 몰드를 이용하여 패터닝한 결과를 촬상한 사진이고, 도 3은 인듐-주석 산화물 기판 상에 NPB 박막을 증착한 후 PDMS 몰드를 이용하여 패터닝하고, 녹색 발광 물질인 Alq3, 절연막인 LiF, 음극인 Al 박막을 순차적으로 증착하여 제작한 유기 발광 소자의 발광 사진이다.2 is an indium-tin oxide substrate of NPB (4,4'-bis [N-1-napthyl-N-phenyl-amino] biphenyl) used as a hole transporting material of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention. Figure 3 is a photograph of the result of patterning using a PDMS mold after vacuum deposition on, Figure 3 is a NPB thin film deposited on an indium-tin oxide substrate and then patterned using a PDMS mold, Alq3, a green light emitting material, an insulating film It is a light emission photograph of the organic light emitting element produced by sequentially depositing LiF and Al thin films which are cathodes.

즉, 본 발명의 발명자들은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법을 유기 발광 소자에 적용한 실험을 실시, 즉 인듐-주석 산화물 기판을 세척한 후 글러브 박스(glove box)로 이송하여 NPB 박막을 증착하고, 다시 PDMS 몰드를 이용하여 본 발명에 따라 패터닝을 하였으며, 후속 공정을 수행하여 녹색 발광 물질인 Alq3, 절연막인 LiF, 음극인 Al 박막을 순차적으로 증착하는 실험을 실시하였으며, 그 결과, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 간소화된 공정을 통해 제작한 유기 발광 소자가 정상적으로 발광함을 알 수 있었다.That is, the inventors of the present invention perform an experiment in which the method of forming a micropattern according to the present invention is applied to an organic light emitting device, that is, after cleaning the indium-tin oxide substrate and transferring it to a glove box to deposit an NPB thin film, The PDMS mold was patterned according to the present invention. Subsequent processes were performed to sequentially deposit Alq3, a green light emitting material, LiF, an insulating film, and a thin Al film, a cathode. As a result, FIGS. 2 and FIG. As shown in FIG. 3, it can be seen that the organic light emitting device manufactured through the simplified process emits light normally.

도 4a 및 4b는 본 발명의 실험 예에 따라 기판 상에 형성된 저분자 유기물 패턴의 SEM 사진과 AFM 사진이다.4A and 4B are SEM and AFM images of a low molecular organic pattern formed on a substrate according to an experimental example of the present invention.

즉, 도 4a는 여러 가지 크기를 가지는 라인 패턴들에 대한 SEM 사진인데, 어두운 부분이 유기물이 남아 있는 부분이고, 밝은 부분이 유기물이 제거되어 기판이 드러나 있는 부분이다.That is, FIG. 4A is an SEM image of line patterns having various sizes, where a dark part is an organic material remaining and a bright part is an organic material removed to expose a substrate.

또한, 도 4b는 본 발명의 실험 예를 통해 기판 상에 형성된 라인 패턴의 AFM 사진을 보여주는데, 이를 통해 섀도우 효과가 전혀 발생하지 않는, 즉 거의 수직에 근접하는 각을 가진 패턴이 형성됨을 알 수 있다.In addition, Figure 4b shows an AFM image of the line pattern formed on the substrate through an experimental example of the present invention, it can be seen that the shadow effect does not occur at all, that is, the pattern is formed with a nearly vertical angle .

한편, 본 발명의 실험 예에서는 저분자 유기물인 NPB에 대한 실험을 하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, NPB(N, N' - bis(naphthalen - 1 - yl) - N, N' - bis(phenyl)benzidine), TPD(N, N' - bis(3 - methylphenyl) - N, N' - bis(phenyl)benzidine), Alq3(tris(8 - hydroxyquinoline) aluminum), DPVBi(4, 4' - bis(2, 2 - diphenylvinyl)biphenyl), BCzVBi(4, 4' - bis(9 - ethyl - 3 - carbazovinylene) - 1, 1' - biphenyl), DCM2(4 - (dicyanomethylene) - 2 - methyl - 6 - (julolidin - 4 - yl - vinyl) - 4H - pyran), MTDATA(4, 4 ',4" - tris(N - 3 - methylphenyl - N - phenyl - amino)triphenylamine), Rubrene(5, 6, 11, 12 - tetraphenylnaphthacene), CuPC(copper phthalocyanine) 등의 저분자 유기물에 적용 가능함은 물론이다.In the experimental example of the present invention, NPB, which is a low molecular organic material, was tested. However, the present invention is not limited thereto, and NPB (N, N'-bis) -N, N'-bis is not limited thereto. (phenyl) benzidine), TPD (N, N'- bis (3-methylphenyl) -N, N'- bis (phenyl) benzidine), Alq3 (tris (8-hydroxyquinoline) aluminum), DPVBi (4, 4 '- bis (2, 2 -diphenylvinyl) biphenyl), BCzVBi (4, 4 '-bis (9-ethyl-3-carbazovinylene)-1, 1'-biphenyl), DCM2 (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6 -(julolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran), MTDATA (4, 4 ', 4 "-tris (N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino) triphenylamine), Rubrene (5, 6, 11 It is, of course, applicable to low molecular weight organic materials such as 12-tetraphenylnaphthacene) and copper phthalocyanine (CuPC).

따라서, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법은, 기존의 섀도우 마스크 방법이 아닌 고분자 몰드(PDMS 몰드 또는 고분자 엘라스토머 몰드)를 이용하여 저분자 유기물 또는 금속 박막을 기판(또는 유기물 기판)으로부터 선택적으로 떼어내는(박리시키는) 방식으로 기판(또는 유기물 기판) 상에 목표로 하는 저분자 유기물 또는 금속의 미세 패턴을 형성하기 때문에 기판 상에 형성된 저분자 유기물 또는 금속의 미세 패턴에 대해 어떠한 손상을 주지 않으면서 원하는 패턴을 형성할 수 있어 제품의 생산성 및 신뢰도를 대폭적으로 증진시킬 수 있다.Therefore, the method for forming a fine pattern according to the present invention selectively removes a low molecular organic material or a metal thin film from a substrate (or an organic substrate) by using a polymer mold (PDMS mold or a polymer elastomer mold) rather than the conventional shadow mask method ( Forming a desired pattern on the substrate (or the organic substrate) in a manner of peeling), thereby forming a desired pattern without damaging the fine pattern of the low molecular organic material or the metal formed on the substrate. This can greatly increase the productivity and reliability of the product.

또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법은, 섀도우 마스크의 이용에 따른 섀도우 효과가 원천적으로 발생하지 않기 때문에 디스플레이의 대형화 및 미세화에 매우 효과적일 뿐만 아니라 그에 따른 제작비용의 대폭적인 절감을 도모할 수 있다.In addition, the method for forming a fine pattern according to the present invention is very effective for large-sized and miniaturized displays, as well as a significant reduction in manufacturing cost, since the shadow effect due to the use of the shadow mask does not occur at the source. have.

더욱이, 종래의 PDMS를 이용한 고분자 패터닝에서는 PDMS 몰드의 종횡비(aspect ratio)가 패터닝에 영향을 미치기 때문에, 예를 들면 100㎚ 이하의 매우 미세한 패턴에 있어서 종횡비가 1 이상일 경우 기술적인 한계 등으로 인해 PDMS 몰드를 제작하는 것이 불가능하게 되는 문제가 발생하게 되나, 본 발명에서는 PDMS 몰드의 접촉만이 이슈가 되기 때문에 PDMS 몰드가 1 이하의 종횡비를 갖는다 하더라도 패턴(저분자 유기물 패턴, 금속 패턴 등) 형성이 가능하므로, 본 발명에 따르면 1 이하의 종횡비를 갖는 PDMS 몰드를 쉽게 제작하여 기판 상에 100㎚ 이하의 매우 미세한 저분자 유기물 패턴 혹은 금속 패턴을 형성할 수 있다.Furthermore, in the conventional polymer patterning using PDMS, the aspect ratio of the PDMS mold affects the patterning. For example, in the case of very fine patterns of 100 nm or less, when the aspect ratio is 1 or more, PDMS due to technical limitations, etc. The problem arises that it becomes impossible to manufacture the mold, but in the present invention, only the contact of the PDMS mold is an issue, so even if the PDMS mold has an aspect ratio of 1 or less, a pattern (low molecular weight organic pattern, metal pattern, etc.) can be formed. Therefore, according to the present invention, a PDMS mold having an aspect ratio of 1 or less may be easily manufactured to form a very fine low molecular organic pattern or a metal pattern of 100 nm or less on a substrate.

즉, 본 발명은 PDMS 몰드를 접촉하여 박막의 저분자 유기물 혹은 금속을 선택적으로 뜯어내는 방식을 취하기 때문에 단차(즉, PDMS 몰드의 양각 부분과 음각 부분간의 단차)가 매우 작아도 되므로 미세 패턴을 갖는 PDMS 몰드 제작이 매우 용이하다는 또 다른 장점을 갖는다.That is, since the present invention adopts a method of selectively peeling low-molecular organic material or metal of the thin film by contacting the PDMS mold, the step (that is, the step between the embossed portion and the intaglio portion of the PDMS mold) may be very small, and thus has a PDMS mold having a fine pattern. Another advantage is that it is very easy to manufacture.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 섀도우 마스크를 이용하여 원하지 않는 부분에 유기물이나 혹은 금속 박막이 형성되지 않도록 하는 방식으로 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 전술한 종래 방식과는 달리, 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 저분자 유기물 혹은 금속 박막이 형성된 기판 상에 밀착 접촉시키고, 유리 전이 온도 이하에서의 열처리 공정을 수행한 후 고분자 몰드의 양각 부분에 맞닿는 저분자 유기물 혹은 금속 물질만을 선택적으로 박리시키는 방식으로 기판 상에 박막의 미세 패턴을 형성함으로써, 제품의 생산성 및 신뢰도를 대폭적으로 증진시킬 수 있으며, 또한 섀도우 효과를 원천적으로 차단할 수 있어 디스플레이의 대형화 및 미세화에 매우 효과적일 뿐만 아니라 그에 따른 제작비용의 대폭적인 절감을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike the aforementioned conventional method of forming a fine pattern on a substrate in such a way that an organic material or a metal thin film is not formed in an unwanted portion by using a shadow mask, the embossed portion and the intaglio Only the low molecular organic material or the metal material contacting the embossed part of the polymer mold after the polymer mold having an arbitrary pattern of parts is brought into close contact with the low molecular organic material or the substrate on which the metal thin film is formed, and the heat treatment process is performed at or below the glass transition temperature. By forming a fine pattern of the thin film on the substrate in a method of selectively peeling off, it is possible to significantly increase the productivity and reliability of the product, and also to block the shadow effect at the source, which is very effective for the enlargement and miniaturization of the display. Significant production costs Which can realize the savings.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 저분자 유기물의 미세 패턴을 형성하는 과정을 도시한 공정 순서도,1A to 1C are process flowcharts illustrating a process of forming a fine pattern of a low molecular organic material on a substrate using a polymer mold according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 유기 발광 소자의 정공 수송 물질로 사용되는 NPB(4,4'-bis[N-1-napthyl-N-phenyl-amino] biphenyl)를 인듐-주석 산화물 기판에 진공 증착한 후 PDMS 몰드를 이용하여 패터닝한 결과를 촬상한 사진,2 is an indium-tin oxide substrate of NPB (4,4'-bis [N-1-napthyl-N-phenyl-amino] biphenyl) used as a hole transporting material of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention. Photographed after vacuum deposition on the patterned pattern using PDMS mold,

도 3은 인듐-주석 산화물 기판 상에 NPB 박막을 증착한 후 PDMS 몰드를 이용하여 패터닝하고, 녹색 발광 물질인 Alq3, 절연막인 LiF, 음극인 Al 박막을 순차적으로 증착하여 제작한 유기 발광 소자의 발광 사진,3 is a NPB thin film deposited on an indium-tin oxide substrate and patterned using a PDMS mold, and light emission of an organic light emitting device manufactured by sequentially depositing a green light emitting material Alq3, an insulating film LiF, and an Al thin film as a cathode. Picture,

도 4a 및 4b는 본 발명의 실험 예에 따라 기판 상에 형성된 저분자 유기물 패턴의 SEM 사진과 AFM 사진.4A and 4B are SEM and AFM images of a low molecular organic pattern formed on a substrate according to an experimental example of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

102 : 기판 104 : 저분자 유기물 박막102 substrate 104 low molecular weight organic thin film

106 : 고분자 몰드 106a : 양각 부분106: polymer mold 106a: embossed portion

106b : 음각 부분106b: engraving

Claims (8)

양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서,A method of forming a fine pattern on a substrate using a polymer mold having an arbitrary pattern of an embossed portion and an engraved portion, 상기 기판 상에 저분자 유기물 박막을 형성하는 과정과,Forming a low molecular weight organic thin film on the substrate; 상기 고분자 몰드의 패턴 면을 상기 저분자 유기물 박막 상에 밀착 접촉시킨 후 기 설정된 소정의 온도와 비가압의 공정 조건에서 열처리 공정을 수행하는 과정과,Performing a heat treatment process on the pattern surface of the polymer mold in close contact with the low molecular organic material thin film and then performing a heat treatment process at a predetermined temperature and unpressurized process conditions; 상기 고분자 몰드를 탈거하여 상기 양각 부분에 접착된 상기 저분자 유기물 박막만을 상기 기판으로부터 선택적으로 박리시킴으로써, 상기 기판 상에 저분자 유기물의 미세 패턴을 형성하는 과정Removing the polymer mold and selectively peeling only the low molecular weight organic material thin film adhered to the embossed portion from the substrate, thereby forming a fine pattern of low molecular weight organic material on the substrate 을 포함하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.Fine pattern forming method using a polymer mold comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 조건은, 유리 전이 온도보다 적어도 낮은 온도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The temperature condition is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that it has a temperature range at least lower than the glass transition temperature. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 몰드는, PDMS 몰드 또는 고분자 엘라스토머 몰드인 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The polymer mold is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that the PDMS mold or a polymer elastomer mold. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 고분자 몰드는, 경화된 몰드인 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The polymer mold is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that the cured mold. 양각 부분과 음각 부분으로 된 임의의 패턴을 갖는 고분자 몰드를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서,A method of forming a fine pattern on a substrate using a polymer mold having an arbitrary pattern of an embossed portion and an engraved portion, 유기물 기판 상에 금속 박막을 형성하는 과정과,Forming a metal thin film on the organic substrate, 상기 고분자 몰드의 패턴 면을 상기 금속 박막 상에 밀착 접촉시킨 후 기 설정된 소정의 온도와 비가압의 공정 조건에서 열처리 공정을 수행하는 과정과,Contacting the pattern surface of the polymer mold with the metal thin film in close contact with each other and then performing a heat treatment process at a predetermined temperature and unpressurized process condition; 상기 고분자 몰드를 탈거하여 상기 양각 부분에 접착된 상기 금속 박막만을 상기 유기물 기판으로부터 선택적으로 박리시킴으로써, 상기 유기물 기판 상에 금속의 미세 패턴을 형성하는 과정Removing the polymer mold to selectively peel only the metal thin film adhered to the embossed portion from the organic substrate, thereby forming a fine pattern of a metal on the organic substrate 을 포함하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.Fine pattern forming method using a polymer mold comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 온도 조건은, 유리 전이 온도보다 적어도 낮은 온도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The temperature condition is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that it has a temperature range at least lower than the glass transition temperature. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 고분자 몰드는, PDMS 몰드 또는 고분자 엘라스토머 몰드인 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The polymer mold is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that the PDMS mold or a polymer elastomer mold. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 7, 상기 고분자 몰드는, 경화된 몰드인 것을 특징으로 하는 고분자 몰드를 이용한 미세 패턴 형성 방법.The polymer mold is a fine pattern forming method using a polymer mold, characterized in that the cured mold.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100678537B1 (en) * 2006-01-06 2007-02-02 재단법인서울대학교산학협력재단 Method for forming a micro-pattern by using a thin-layer transfer technique
KR101015065B1 (en) * 2008-11-06 2011-02-16 한국기계연구원 Patterning method of metal line on flexible substrate using nanoimprint lithography
KR101218580B1 (en) * 2011-05-13 2013-01-21 한국화학연구원 Method and apparatus for forming graphene pattern by using peeling technique
KR101434463B1 (en) * 2012-07-16 2014-08-27 한국화학연구원 The fabrication method of thin film pattern using soft lithography and the thin film pattern thereby

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