KR20060079957A - 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 이를채용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

Description

포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 이를 채용한 패턴 형성 방법 {Soft conformable photomask for photolithography, process for preparing the same, and fine pattering process using the same}

도 1은 종래기술에 따른 포토리소그래피 공정을 나타내는 개략도이다.

도 2는 종래기술에 따른 포토마스크의 개략 단면도를 나타낸다.

도 3a는 본 발명에 따른 일반적인 포토리소그래피 공정을 나타내는 개략도이다.

도 3b는 본 발명에 따른 포토리소그래피 공정의 일예로서 플렉시블 기판 상에 금속패턴을 형성하는 공정을 나타내는 개략도이다.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.

도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.

도 4c는 본 발명의 실시예 3에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따라 얻어진 금속 패턴의 광학 현미경 사진을 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따라 얻어진 금속 패턴의 광학 현미경 사진을 나타낸다.

도 7은 본 발명에 따라 얻어진 유기 전계 발광 소자용 전극의 광학 현미경 사진을 나타낸다.

도 8은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.

도 9는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.

도 10은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.

도 11은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.

* 도면에 사용된 부호의 간단한 설명

11: 기판 12; 포토레지스트

13: 투명 기판 14: 패턴층

15: 노광 영역의 포토레지스트층

16: 포토마스크

20: 포토마스크 21: 투명 기판

22: 패턴층 23: 폴리머 박막층 24: 갭

31: 기판 32: 포토레지스트 33: 연질 포토마스크

34: 패턴(노광 후) 35: 금속층 36: 광불투과층

41: 기판 42: 투명전극(양극) 43: 금속전극(음극)

44(44a 및 44b): 유기층 45: 정공수송층 46: 전자 수송성 발광층

47: 정공 수송성 발광층 48: 전자 수송층

49: 정공 수송층 50: 발광층 51: 전자 수송층

본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

많은 표시소자의 전극 제조공정 및 반도체 제조 공정은 포토리소그래피 제조공정 등에 의해서 이루어진다. 기재 상에 포토레지스트 물질의 미세 패턴층을 형성하는 방법은 일반적으로 다음과 같이 진행된다. 우선 기재의 표면에 마스킹 물질의 패턴을 갖춘 포토마스크와 직접 접촉하는 포토레지스트 물질층을 형성한다. 상기 포토레지스트층을 자외선 등으로 상기 마스킹 물질층을 통해 조사함으로써 상기 포토레지스트 물질의 용해도 거동이 노광 영역에서 개질되어 상기 포토마스크의 미세패턴이 형성된 잠상을 얻게 된다.

상기 포토레지스트의 용해도가 노광에 의해 증가되면 현상제 액체로 처리시 용해되는 경우, 상기 포토레지스트를 포지티브 방식이라고 칭하게 된다. 이와달리 포토레지스트 물질이 노광에 의해 불용성이 되는 경우 노광된 영역의 포토레지스트 물질은 현상제 액체에 의해 선택적으로 용해제거되므로 이와 같은 포토레지스트를 네가티브 방식이라고 한다. 양자 모두에 있어서, 상기 현상 공정은 기재 상에 잠상을 형성하기 위하여 노광 및 비노광 영역 사이의 용해도 차이를 이용하게 된다.

최근 표시소자의 전극, 및 반도체 소자의 집적도가 급속히 증가함에 따라, 상술한 방법에서 얻어지는 패터닝에서 더욱 더 높은 분해능이 요구되고 있다. 알려 진 바와 같이 대부분의 표시소자 및 반도체 소자와 같은 미세 전기 부품의 제조공정에서 수회 내지 10회까지의 반복된 포토리소그래피 패터닝 공정을 사용한다. 각 공정은 상기 포토레지스트층의 표면을 거칠게 하는 화학적 에칭 공정을 수반하므로, 상기 포토마스크의 미세 패턴을 재현해 내는 정확도가 상기 포토레지스트층에 요구되는 것만큼 높을 수 없게 된다.

또한 도 1에 나타낸 바와 같이 포토레지스트층(12)과 포토마스크(16)와의 압착을 위해 진공 또는 압력을 가하게 되는 바, 이를 통해서도 상기 포토레지스트층(12)과 포토마스크(16)의 밀착이 완전하게 이루어지지 않는다는 문제가 있다. 즉 통상의 포토리소그래피 공정에서는 기판(11) 상에 포토레지스트층(12)을 형성한 후, 이를 글래스, 투명기판과 같은 경질 기판(13)상에 크롬 등의 금속(14)을 증착하여 형성한 포토마스크(16)와 접촉시킨 후 노광하게 된다. 이 과정에서 상기 포토마스크(16)와 포토레지스트층(12) 사이에 진공 혹은 압력을 가하여도 그 사이에 완전한 밀착이 형성되지 않아 해상도의 저하가 불가피하다는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 미국특허 4,735,890호(출원인: Nakane 등)에는 포토마스크 상에 고분자물질을 도포하여 밀착을 강화시킨 내용이 기술되어 있다. 그러나 상기 문헌의 경우 밀착은 어느 정도 가능해지나, 도 2에 나타낸 바와 같이 포토마스크(20) 상에 도포된 고분자층(23)으로 인하여 포토마스크의 패턴(22)과 포토레지스트층 사이에 여전히 갭(24)이 발생하여 해상도 저하의 원인이 된다. 이는 결국 집적도의 한계가 되며, 작업 정확도의 감소를 가져오게 된다.

더욱이 상술한 방법들은 플렉시블 타입의 기판에 대해서는 적용할 수 없다는 한계가 있어 이를 개선할 필요가 더욱 요구되고 있다.

본 발명이 달성하고자 하는 기술적 과제는 통상의 포토마스크를 사용하는 종래기술의 문제점이 없으며, 포토레지스트층 상에 미세 패터닝을 형성할 수 있도록 고분해능을 제공하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 포토마스크를 채용한 미세 패터닝 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제공한다.

상기 광투과성 엘라스토머로서는 상온 이하의 유리 전이 온도를 가지는 고분자로서 폴리디메틸 실록산과 같은 실리콘계 고무를 비롯하여 나이트릴계 고무, 아크릴계 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등이 가능하다.

상기 포토마스크는 상기 패턴 형성면의 凹부 또는 凸부에 광불투과층을 각각 더 형성할 수 있다.

상기 포토마스크는 패턴이 형성되어 있지 않은 광투과성 엘라스토머의 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성한 것을 사용할 수 있다.

상기 광불투과층으로서는 금속층, 유기물층 등이 가능하다.

상기 유기물층은 저분자층, 고분자층, 카본블랙층 및 은 페이스트층 등이 가능하다.

상기 유기물층으로서는 광흡수밴드가 200 내지 450nm인 것을 사용할 수 있다.

상기 금속층을 형성하는 금속으로서는 Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti 및 Cu 등과 같은 불투명 금속이 가능하다.

상기 광불투과층의 두께는 1 내지 500nm가 바람직하며, 더 바람직하게는 5 내지 100 nm이다.

상기 포토마스크는 패턴이 형성되어 있지 않은 광투과성 엘라스토머의 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성한 것을 사용할 수 있다. 즉, 상기 포토마스크에 형성되어 있는 패턴 형성 재료는 상기 광투과성 엘라스토머 또는 금속이다.

상기 포토마스크에 형성되어 있는 패턴의 두께는 100 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조하는 단계;

상기 마스터 기판 상에 실리콘계 엘라스토머 전구체와 가교제의 혼합물을 가하는 단계; 및

상기 실리콘계 엘라스토머 전구체를 중합 후, 상기 마스터 기판 상에 형성된 마스크를 분리하는 단계를 포함하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법 을 제공한다.

상기 제조방법에서, 형성된 마스크 상의 패턴이 형성된 면에 금속을 증착하는 단계; 및

凸부 상에 형성된 금속층을 제거하는 단계를 더 포함한다.

상기 제조방법에서, 형성된 마스크 상의 패턴이 형성된 凸부의 표면에 접착성 폴리머 용액, 카본블랙 페이스트 또는 은 페이스트를 접촉시키는 단계를 더 포함한다.

상기 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제조하는 또 다른 방법은,

실리콘계 엘라스토머층을 형성하는 단계;

상기 층 상에 쉐도우 마스크를 밀착시키는 단계; 및

금속 또는 유기물을 진공증착하는 단계를 포함한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

베이스 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;

제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 연질 포토마스크의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층에 소프트 밀착 접촉으로 접촉시키는 단계; 및

노광하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.

상기 포토레지스트층을 형성하기 전에 패턴 형성용 금속층을 먼저 형성한 후, 이후 패턴 형성된 포토레지스트층을 이용하여 상기 금속층을 에칭한 후 포토레지 스트층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법이 가능하다.

상기 베이스 기판은 글래스, 플라스틱, 고무, 또는 엘라스토머 등이 가능하며, 상기 베이스 기판은 실리콘계 엘라스토머가 바람직하다.

상기 패턴 형성용 금속층은 접착 프로모터층을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 패턴 형성용 금속층은 제1층이 접착 프로모터층이며 두께는 0.5 내지 10 nm가 바람직하며, 사용되는 금속은 Ti 혹은 Cr이 바람직하다. 제2층은 금속층이며 5 내지 100nm의 두께가 바람직하고, 사용되는 금속은 Au, Ag, Al, Pd, Pt 등이 바람직하다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 방법에 따라 형성된 미세 패턴을 포함하는 표시소자용 전극을 제공한다.

이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 포토리소그래피 공정에서 유용한 포토마스크를 제공하는 바, 본 발명의 포토 마스크는 포토레지스트층의 표면과 밀착이 용이하도록 연질(soft conformal) 타입의 소재로 이루어진다. 이와 같은 소재로서는 광투과성 엘라스토머가 사용되는 바, 이와 같은 소재를 사용하여 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제조하는 경우 기재 상에 형성되어 있는 포토레지스트층의 표면과 반데르 바알스 상호작용(Van der Waals interaction)에 의해 분자수준의 접촉이 가능해져 포토마스크의 패턴과 포토레지스트층 사이에 보다 강한 밀착이 이루어질 수 있게 된다.

본 발명에 따른 포토마스크는 광투과성 엘라스토머를 사용함으로써 플렉시블 타입의 기재위에 리쏘그라피를 수행하는 경우에 특히 유용성을 제공하게 된다. 즉 글래스, 고품질 실리카 글래스, 경질 플라스틱 등도 사용가능하나, 연질 플라스틱, 엘라스토머, 러버 등과 같은 연질 소재의 플렉시블 타입 기재, 더욱 구체적으로는 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르술포네이트, 폴리술포네이트, 폴리아크릴레이트, 불화 폴리이미드, 불화 수지, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이민, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아미드, 폴리에테르나이트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 나이트릴 고무, 아크릴 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등과 같은 소재의 기판 상에 리소그래피를 수행하는 경우에 특히 유용하다. 이와 같은 연질 소재의 플렉시블 타입 기판의 경우 종래의 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 기판 상에 금속 패턴을 형성하면 금속 및 포토레지스트층 사이에 크랙 등이 발생할 우려가 있어 사용이 곤란하게 된다.

그러나 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용하는 경우, 포토마스크 자체가 광투과성 엘라스토머와 같이 플렉시블 타입으로 이루어져 있으므로 포토리소그래피 공정에서 도포된 금속 및 포토레지스트층의 크랙 등이 발생할 우려가 없어 플 렉시블 표시소자의 전극용 플렉시블 ITO층 및 금속의 패턴을 크랙 등의 손상 없이 용이하게 제조할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 포토마스크는 연질 소재인 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 소정 패턴이 형성된 구조를 갖게 된다. 상기 포토마스크 상의 패턴은 모재인 광투과성 엘라스토머와 동일한 성분으로 일체형으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 별도의 금속층 혹은 유기물층으로 형성되는 것도 가능하다. 즉 패턴이 형성되어 있지 않은 평편한 광투과성 엘라스토머를 제조한 후 그 표면에 평편한 광불투과층으로 패턴을 형성하여 포토마스크를 형성하는 것도 가능하다. 즉, 패턴이 형성되어 있지 않은 평평한 광투과성 엘라스토머를 제조한 후 그 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성하여 포토마스크를 형성하는 것도 가능하다.

상기 포토마스크의 소재인 광투과성 엘라스토머로서는 상온 이하의 유리 전이 온도를 가지는 고분자로서 폴리디메틸실록산(이하 PDMS라 칭함), 나이트릴계 고무, 아크릴계 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등을 사용할 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 포토마스크의 특성상 자외선 등과 같은 광을 이용한 노광 공정에서 빛을 통과시켜 포토레지스트층 상에서 용해도의 변화를 유발해야 하므로 광투과성이 우수한 물질이 바람직하며, 본 발명의 특징상 포토레지스트층과 반데르 바알스 상호작용이 가능한 물질이 좋다. 본 발명에서 사용되는 PDMS의 경우 상기 특징들을 모두 가지므로 가장 바람직한 광투과성 엘라스토머로서 기능을 수행하게 된다.

본 발명에 따른 상기 연질 포토마스크는 모재와 동일한 소재, 즉 광투과성 엘라스토머의 일체형 패턴이 형성될 수 있으며, 이 경우 노광 공정에서는 빛이 투과하는 투과도의 차이로 인하여 포토레지스트층 상에 도달하는 빛의 양이 달라지게 된다. 즉 도 4a에 나타낸 바와 같이 포토마스크(33) 상에서 凹부 패턴을 통해서 빛이 투과할 때 굴절율 (굴절율 >1.5)이 낮은 공기(굴절율=1.0)층을 만나서 반사가 되기 때문에 포토레지스트와 소프트 접촉을 하고 있는 凸부 패턴을 통한 빛의 투과도보다 낮게 된다. 따라서 노광공정에서 빛의 투과도 차이로 인하여 포토레지스트층의 용해도 변화를 유발하게 된다. 이와 같은 용해도 변화로 인해 이어지는 에칭과정에서 네가티브시스템 혹은 포지티브시스템의 포토리소그래피 공정이 가능해지게 된다.

상기 일체형 연질 포토마스크도 가능하지만, 도 4b 및 4c에 나타낸 바와 같이 상기 포토마스크의 패턴 형성부에 금속층 혹은 유기물층의 광불투과층(36)을 형성하는 것도 가능하다. 즉 상기 패턴 형성면의 凹부 또는 凸부에 광불투과층을 각각 더 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 연질 포토마스크가 모재와 같은 소재로 패턴이 형성된 일체형인 경우 상술한 바와 같이 凸부에서 빛의 투과도가 凹부보다 더 컸던 것과 달리, 凹부 또는 凸부에 별도의 광불투과층을 형성하는 경우에는 광불투과층이 형성되지 않은 다른 부분에서만 광투과도가 높아 자외선 등과 같은 빛이 더 많이 통과하게 된다. 보다 구체적으로 凹부에 광불투과층이 형성되는 경우(도 4b), 즉 패턴이 돌출되어 형성된 부분이 아닌 오목한 부분에만 광불투과층이 형성되어 있는 경우에는 빛이 오목한 부분에서는 통과하지 못하고, 패턴이 형성된 돌출부분에서만 빛이 통과하게 된다. 이는 상기 패턴이 본 발명에 따른 광투과성 엘라스토 머이기 때문에 가능하다. 이와 같은 광투과도의 차이로 인하여 포토레지스트층 상에서 빛을 받은 부분과 빛을 받지 않은 영역 사이에 에칭 용액에 대한 용해도 차이가 발생하게 된다. 이 경우 상기 凹부의 오목부에는 광불투과층으로서 금속층 또는 유기물층이 가능하며, 금속층을 형성하는 것이 좋다.

다른 방법으로는 도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 포토마스크에서 패턴이 형성된 돌출부, 즉 凸부의 돌출 부분에 광불투과층을 형성할 수 있다. 이 경우, 빛은 패턴이 형성된 부분에서 투과도가 저하되어 통과가 어려워지므로, 포토레지스트층 상에서는 패턴이 형성되지 않은 부분에서의 빛의 투과가 발생하게 되어 빛을 받은 부분과 빛을 받지 않은 부분과의 용해도 차이가 상술한 凹부의 오목부에서 발생하게 된다.

이와 같은 불투과층을 형성하는 금속으로서는 Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti 및 Cu 등의 불투명 금속이 가능하며, 유기물층으로서는 광흡수밴드가 200 내지 450 nm인 저분자, 고분자, 카본블랙, 은 페이스트 등이 가능하다. 특히, 제조공정상 광투과도가 낮은 유기물층이 바람직하다. 상술한 광불투과층이 凸부(돌출부)에 형성되는 경우에도 본 발명의 특징인 포토레지스트층과의 반데르발스 분자간 상호작용이 가능하다.

상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 형성되는 광불투과층의 두께는 1 내지 500 nm 인 것이 바람직하다. 상기 두께가 1 nm 미만인 경우에는 광불투과층으로서의 효과가 미미하며, 500 nm 를 초과하는 경우에도 광불투과성을 계속 유지 하기 때문에 더 두껍게 막을 형성할 필요는 없다.

또한 상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 형성되어 있는 광투과형 엘라스토머 패턴의 높이는 100 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하며, 300 내지 500nm가 더욱 바람직하다. 패턴의 높이가 100nm 미만인 경우에는 새깅(sagging)과 같은 문제가 있으며, 두께가 1 ㎛를 초과하는 경우에는 패턴이 붕괴하는 등의 문제가 있어 바람직하지 않다.

상술한 바와 같은 본원 발명에 따른 연질 포토마스크의 제조방법은 다음과 같다.

즉 상기 제조방법은 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조하고, 상기 마스터 기판 상에 엘라스토머 전구체와 가교제의 혼합물을 가한 후, 상기 엘라스토머 전구체를 중합하여 상기 마스터 기판 상에 형성된 마스크를 형성하고, 이를 분리하는 단계를 포함한다.

상기 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면, 우선 패턴이 모재와 일체형으로 되어 있는 연질 포토마스크의 제조방법으로서는, 먼저 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조한다. 이와 같은 마스터 기판은 글래스, 고품질 실리카 글래스, 플라스틱, 실리콘 웨이퍼 등의 소재로 제조하는 것이 가능하며, 통상적인 방법으로 제조하는 것이 가능하다. 이와 같은 통상의 방법으로서는 포토리소그래피, 전자선 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, 몰딩, 이광자(two-photon) 리소그래피 등의 방법을 사용하는 것이 가능하다. 얻어진 마스터 기판을 페트리디쉬 등의 바닥이 넓은 용기 내에 패턴이 위를 향하도록 넣은 후, 이 용기에 엘라스토머 전구체를 상기 마스터 기판을 덮도록 가한다. 상기 전구체를 60 내지 100℃의 온도, 바람직하 게는 약 80℃의 온도에서 30분 이상, 바람직하게는 1 내지 2시간 동안 경화시켜 중합시킨다. 중합 후 형성된 실리콘계 엘라스토머를 분리하고, 소정 크기로 절단하여 본 발명에 따른 실리콘계 엘라스토머로 이루어진 연질 포토마스크를 제조할 수 있게 된다.

상기 포토마스크 제조용 엘라스토머 전구체로서는 상업적으로 알려져 있는 많은 물질을 사용할 수 있으나, 목적물이 PDMS인 경우에는 PDMS 전구체, 예를 들어 상품명 Sylgard 184 (Dow Corning사에서 구입가능) 등의 물질과 가교제를 약 9:1의 비율로 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제로서는 통상의 가교제로서 알려져 있는 대부분의 물질을 제한없이 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 광불투과층이 형성되어 있는 경우의 제조방법은 다음과 같다. 광불투과층은 凹부(오목부) 또는 凸부(돌출부)에 각각 형성하는 것이 가능한 바 이들에 대한 제조방법을 각각 설명하기로 한다.

우선 凹부의 오목부에 광불투과층을 형성하는 방법으로서는, 상기와 같이 패턴이 형성된 연질 포토마스크를 제조한 후, 패턴이 형성된 면에 전체적으로 금속을 증착한 후, 凸부의 돌출부에 형성된 금속층을 제거하는 단계로 구성된다.

보다 구체적으로는, 패턴이 형성된 마스터 기판에 엘라스토머 전구체를 가하여 형성한 연질 포토마스크의 패턴이 형성된 면 상에 열 증착 혹은 전자선 증착법 등을 사용하여 금, 팔라듐, 크롬 등을 약 1 내지 500nm의 두께로 증착한다. 이 경우 상기 금속층은 상기 포토마스크 상에서 패턴이 형성된 부분과 패턴이 형성되지 않은 부분 모두에 증착되어 형성된다. 이와 같이 형성된 금속층 중에서 패턴이 형성된 부분, 凸부의 돌출부에 형성된 금속층을 제거하기 위해서는 상온에서 금속과 금속을 접합했을 때의 두 금속사이에 강한 접착력을 이용하는 콜드-웰딩(cold-welding) 기법 혹은 화학 결합을 이용한 나노트랜스퍼기법(nanotransfer printing) 등을 이용할 수 있다. 상기 콜드-웰딩 기법은 산화물 층이 없으며 높은 일함수를 갖는 금속을 서로 접촉시키는 경우 이들이 서로 붙어버리는 현상을 이용하는 방법을 말하며, 상기 화학 결합법은 알칸 디티올(alkane dithiol) 계열을 금속층 상에 결합시켜 다른 면에 있는 금속층을 이들의 화학적 결합을 이용하여 붙여서 두 기재 사이에서 접합력의 차이로 인해서 아래로 전사(transfer)하거나 위로 떼어내는 (lift-off)하는 방법을 말한다.

상기 포토마스크에 형성되어 있는 상기 금속층을 일부 제거하기 위하여 콜드-웰딩 기법을 사용하는 경우를 설명하면, 우선 실리콘 웨이퍼 혹은 글래스와 같은 기판 상에 Ti 등의 접착층을 형성한 후, 여기에 제거하고자 하는 금속과 동일한 소재의 금속층을 형성하고 이 표면을 상술한 포토마스크의 제거할 금속층과 서로 접촉시킨다. 이 경우 서로 접촉된 금속은 서로 붙게 되고, 이를 위로 분리하게 되면 포토마스크의 패턴부에 형성되는 금속은 상기 접착층의 더 강한 장력으로 인해 포토마스크로부터 떨어져 나오게 된다. 그 결과 凹부(오목부)에만 금속층이 형성된 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 얻게 된다.

다음으로 화학 결합법을 사용하여 금속층을 제거하는 방법으로서는, 상기 포토마스크의 패턴부에 형성된 금속층에 알칸 디티올계 화합물을 접촉시켜 이를 표면 에 결합시킨 후, 상기 알칸 디티올의 반대쪽 티올 작용기를 다른 금속면과 결합시킨 후, 이를 떼어냄으로써 상기 포토마스크의 금속층을 제거하는 방법이다.

이상은 본 발명에 따른 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)에 형성된 금속층을 제거하여 凹부(오목부)에만 금속층을 형성하여 광불투과층을 형성하는 방법을 설명한 것이다. 다음으로는 상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)에만 광불투과층을 형성하는 방법에 대하여 기술하기로 한다.

먼저, 기판 상에 점성 유기물층, 예를 들어 고분자층, 카본 블랙층이나 은 페이스층 등을 형성한 후, 이를 상술한 바와 같이 제조한 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)만을 상기 점성 유기물에 접촉시킨다. 이 경우 상기 유기물이 패턴 형성부의 표면에 결합하여 층을 형성하여, 凸부(돌출부)에만 광불투과층이 형성된 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 제조하게 된다.

상술한 바와 같은 모든 포토마스크는 패턴과 모재가 일체형인 포토마스크를 기준으로 설명한 것이다. 이와 달리 패턴 자체가 다른 소재인 포토마스크의 제조도 가능하다.

즉 모재로서 엘라스토머를 사용하는 것은 동일하나, 평평한 엘라스토머 상부에 형성되는 패턴을 금속 또는 유기물을 쉐도우 마스크를 사용하여 진공 증착하여 1 내지 500nm, 더 바람직하게는 5nm에서 100 nm의 금속층 또는 유기물층이 패턴으로 형성된 포토마스크의 제조도 가능해진다.

상술한 바와 같이 제조한 본 발명의 연질 포토마스크를 이용하여 목적하는 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 베이스 기판(31) 상에 포토레지스트층(32)을 형성한 후, 상기 본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크(33)의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층(32)에 접촉시킨 후 노광하여 패턴을 형성한다. 다른 방법으로는 베이스 기판(31) 상에 선택적으로 패턴 형성용 금속층(35)을 형성하고, 상기 금속층(35) 상에 포토레지스트층(32)을 형성한 후, 상기 본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크(33)의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층(32)에 접촉시킨 후 노광하여 패턴을 형성하고, 상기 금속층(35)을 에칭하고 포토레지스트층(34)을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 오목부와 돌출부의 패턴이 형성되어 있는 투과형 몰드 타입의 포토마스크나 선택적으로 이 패턴 몰드에 광불투과성 재료를 도포한 포토마스크의 경우, 돌출부는 포토레지스트와 반데르 바알스(Van der Waals) 힘에 의해서 소프트 접착으로 밀착되어 있고 오목부가 접촉이 되어 있지 않게 된다. 이 상태에서 네가티브 포토레지스트에 적절한 양의 자외선을 조사하여 포토레지스트의 패턴을 오목부와 같은 모양의 패턴을 형성하거나 또한 반대로 포지티브 포토레지스트에 적절한 양의 자외선을 조사하여 광마스크의 오목부를 현상시 씻겨 나가게 한 후 남아 있는 모양의 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 광불투과층이 없이 오목부와 돌출부가 있는 연질 포토마스크의 경우는 오목부와 똑 같은 패턴이 포토레지스트로 남거나(네가티브 타입) 없어진다(포지티브 타입). 광불투과층이 있으면서 오목부와 돌출부가 있는 연질 포토마스크의 경우는 광불과층이 없는 부분과 똑 같은 패턴이 포토레지스트로 남거나 없어진다. 평편한 엘라스토머 몰드의 표면에 금속 혹은 유기물 패턴이 형성되어 있는 포토마스크의 경우에는 금속 혹은 유기물 패턴이 된 영역을 제외한 투명한 영역에 자외선이 조사되어 네가티브인 경우에는 해당 영역만큼 남게 되고 포지티브인 경우 현상시 씻겨 내려가게 된다.

본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크를 사용하여 상술한 바와 같이 미세 패턴을 형성하는 경우에는, 포토레지스트층(32)과 상기 포토마스크(33)의 패턴 형성부 사이에 갭이 존재하지 않고, 또한 분자간 상호작용이 반데르 바알스력에 의해 발생하므로 보다 강력하게 포토마스크(33)와 포토레지스트층(32) 사이에 밀착이 발생한다. 또한 포토마스크(33) 자체가 연질 소재의 플렉시블 타입이므로 기판이 플렉시블한 경우에도 금속(35)과 포토레지스트층(32)의 크랙 등의 흠결이 발생하지 않게 용이하게 패턴(36)을 형성하게 된다.

상기 미세패턴 형성 방법에서 사용되는 베이스 기판(31)으로서는, 글래스, 플라스틱, 고무, 또는 엘라스토머 등이 가능하다. 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산 등의 플렉시블한 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 미세 패턴 형성방법에서 사용되는 패턴 형성용 금속층(35)은 접착 프로모터층을 포함하는 것이 바람직하며, 이와 같은 상기 패턴 형성용 금속층은 제1층은 0.5 내지 10nm, 더 바람직하게는 1 내지 3nm의 Ti혹은 Cr층, 제2층이 5 내지 100nm, 더 바람직하게는 5내지 20 nm의 Au, Pd, Ag, Pt층을 사용하는 것이 가장 바 람직하다. 상기 제1층의 두께가 0.5 nm 미만인 경우에는 접착력이 좋지 않을 문제가 있고, 10nm를 초과하는 경우에는 이미 10 nm 초과해도 접착력은 동일하기 때문에 더 이상 두껍게 증착할 필요가 없다. 상기 제2층의 두께가 5nm 미만인 경우에는 전도도가 낮아 전극과 같은 전기적인 소자에 사용하기가 힘들고 100 nm를 초과하는 경우에는 습식 에칭을 할 때 조금 더 시간이 소요되며 패턴의 테두리가 깨끗하게 형성되지 않을 가능성이 있다.

본 발명은 또한 상술한 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용하는 상기 미세 패턴 형성 방법을 통해 반도체 소자 또는 표시소자의 전극과 같은 미세 전자 부품을 제공하게 된다. 특히 표시소자의 경우 최근 플렉시블 타입의 요구가 점점 증가하는 바 이에 대한 대응책으로서 본 발명의 유용성이 특히 높다. 예를 들어 패턴을 가진 본 발명의 연질 포토마스크를 사용하여 플렉시블 기판 상에 전도성 물질을 패터닝하고자 할 때 상술한 바와 같은 포토리소그래피 공정을 사용할 수 있게 되는 것이다.

특히 이와 같이 하여 얻어진 패턴을 유기 전계 발광 소자의 전극으로 사용하는 경우 플렉시블 타입의 표시 소자를 제조하게 된다. 이하에서는 이에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 유기 전계발광 소자의 구조를 도 8 내지 11에 나타내었다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(42), 유기층(44) 및 금속전극(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로 구성될 수 있다.

유기 EL 소자의 동작기구는 일반적으로 전극으로부터 정공 및 전자의 주입, 정공과 전자의 재결합에 의한 전자적 여기상태의 생성, 여기상태로부터의 발광 등 일련의 과정을 포함하고, 유기 EL 소자의 구조는 상기와 같이 유기층이 2개의 다른 전극 사이에 배치되는 형태를 갖는다. 여기에서, 상기 유기층은 발광층으로만 이루어진 단층형 소자보다는 발광층과 전하 수송층을 조합시킨 적층형 소자가 우수한 특성을 나타낸다. 이는 발광물질과 전하 수송재료가 적절하게 조합됨으로써 전극으로부터 전하가 주입될 때 에너지 장벽이 감소되고, 전하 수송층이 전극으로부터 주입된 정공 또는 전자를 발광층 영역에 속박시킴으로써 주입된 정공과 전자의 수밀도가 균형을 이루도록 해주는 역할을 하고 있기 때문이다.

따라서, 상기 유기층은 도 9 내지 11에 도시한 바와 같이, 전자 수송층/발광층/정공 수송층, 전자 수송층/정공 수송성 발광층 또는 정공수송층/전자수송성 발광층인 것이 바람직하다. 이때 정공 수송층이나 정공 수송성 발광층에 사용되는 정공 수송 물질로는 카바졸 유도체, 아릴아민 유도체, 프탈로시아닌화합물 및 트리페닐렌 유도체로 이루어진 저분자 혹은 고분자 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 전자 수송층이나 전자 수송성 발광층에 사용되는 전자 수송 물질로는, 퀴놀린(quinoline) 유도체 화합물, 퀴녹살린(quinoxaline) 유도체 화합물, 금속착체 화합물 또는 질소를 포함한 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 발광층으로 사용될 수 있는 물질은 페닐렌(phenylene)계, 페닐렌 비닐렌(phenylene vinylene)계, 티오펜(thiophene)계, 플루렌(fluorene)계 등의 저분자 혹은 고분자, 금속 착체 화합물, 질소를 포함하는 방향족 화합물등을 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 8에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극 )(42), 유기층(44) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태이다. 이때, 기판(41)은 소자를 형성하기 위한 것으로, 통상적인 물질, 예를 들면 글래스, 플라스틱, 고무, 엘라스토머 등을 사용할 수 있으나, 플렉시블 타입으로서 연질 형태의 것을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 상술한 바와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르술포네이트, 폴리술포네이트, 폴리아크릴레이트, 불화 폴리이미드, 불화 수지, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이민, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아미드, 폴리에테르나이트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 나이트릴 고무, 아크릴 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등을 사용할 수 있다. 투명전극(양극)(42)은 인듐 주석산화물(이하 ITO로 약칭), 인듐아연산화물(IZO), 주석 산화물(SnO₂) 등을 사용할 수 있으며; 금속전극(음극)(43)은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법에 따라 얻어진 금속패턴이 형성된 전극을 사용할 수 있다. 또한 유기층(44)은 공지의 발광물질을 포함하는 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 구성될 수 있다. 기타 화합물, 예를 들면 Alq₃, 루브렌(rubrene) 등이 첨가될 수 있다.

도 9에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극)(42), 유기 층(44a) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 이 중 유기층(44a)은 정공 수송층(45)과 전자 수송성 발광층(46)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(43)은 상기 언급한 바와 같다. 정공 수송층(45)은 통상적인 정공 수송 재료, 예를 들면 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(이하 α-NPD로 약칭함), N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(이하, TPD로 약칭함), 폴리-(N-비닐카바졸)(이하 PVCz로 약칭) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 전자 수송성 발광층(46)은 종래 공지된 전자 수송 재료, 예를 들면 Alq₃, 루브렌 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 첨가할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송층(45)의 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자수송성 발광층(46) 사이에 LiF, BaF₂, CsF₂ , LiO₂, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다.

도 10에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 양극(42), 유기층(44a) 및 음극(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 여기에서 유기층(44a)은 정공 수송성 발광층(47)과 전자 수송층(48)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(43)은 상기 언급한 바와 같다. 전자 수송층(48)은 Alq₃, 루브렌, 폴리퀴놀린, 콜리퀴녹살린 등 종래 공지된 전자 수송 재료를 단독으 로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송성 발광층(47)의 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자 수송층(48) 사이에 LiF, LiF, BaF₂, CsF₂, LiO₂, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다.

도 11에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극)(42), 유기층(44b) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 여기에서 유기층(44b)은 정공 수송층(49), 발광층(50), 전자 수송층(51)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(41)은 상기 언급한 바와 같다. 정공 수송층(49)은 통상적인 정공 수송 재료, 예를 들면 α-NPD, TPD, PVCz 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 전자 수송층(51)은 Alq₃, 루브렌 등 종래 공지된 전자 수송 재료를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송층(49) 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자 수송층(51) 사이에 LiF, LiF, BaF₂, CsF₂, LiO₂, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다. 발광층(50)으로 사용될 수 있는 물질은 페닐렌(phenylene) 계, 페닐렌 비닐렌(phenylene vinylene)계, 티오펜(thiophene)계, 플루렌(fluorene)계 등의 저분자 혹은 고분자, 금속 착체 화합물, 질소를 포함하는 방향족 화합물등을 포함할 수 있다.

상기 언급된 본 발명의 유기 전계발광 소자(도 8 내지 11)는 양극(42)과 음극(43) 사이에 전압을 인가함으로써 구동되고, 전압은 통상적으로 직류를 사용하지만 펄스 또는 교류를 사용할 수도 있다.

이하에서 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예 및 비교예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 연질 포토 마스크의 제조

글래스 상에 포토리소그래피 공정을 사용하여 통상의 방법에 따라 패턴을 형성하여 마스터 기판을 제조하였다. 얻어진 마스터 기판을 페트리디쉬 상에 패턴이 상부를 향하게 넣고, 그 위에 PDMS 전구체(상품명: Sylgard 184, 다우코닝사 구입) 와 가교제를 9;1의 중량비로 혼합한 혼합물을 가하였다. 상기 혼합물을 가한 후, 80℃의 온도에서 2시간 동안 경화시켜 중합하였다. 중합 공정이 완료된 후, PDMS 포토마스크를 상기 마스터 기판으로부터 분리한 후 원하는 크기로 절단하여 목적하는 PDMS 재질의 연질 포토마스크를 얻었다.

실시예 2: 금속층이 형성된 연질 포토마스크의 제조 (콜드 웰딩법)

상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 오목부에 패턴 비형성부에 광불투과층으로서 금속층을 형성하기 위하여, 전자선 증착법을 사용하여 Au를 평균 30nm의 두께로 전체적으로 증착하였다. 이와 별도로 실리콘 웨이퍼 상에 접착층으로서 Ti층을 2 nm의 두께로 증착한 후, 이 위에 Au를 30 nm의 두께로 증착하였다. 상기 포토마스크의 Au층을 상기 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 Au층에 서로 접촉시킨 후 30초 이내에 이들이 서로 붙은 것을 확인하였다. 이어서 상기 PDMS 포토마스크를 상기 실리콘 웨이퍼로부터 분리하여 패턴 형성부의 돌출부의 Au층만을 선택적으로 제거하여 패턴의 오목부에 금속층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.

실시예 3: 금속층이 형성된 연질 포토마스크의 제조 (화학 결합법)

상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 패턴 형성부에 광불투과층으로서 금속층을 형성하기 위하여, 전자선 증착법을 사용하여 Au를 평균 30nm의 두께로 전체적으로 증착하였다. 상기 Au층이 형성된 돌출부 표면에 옥탄 디티올 용액(5 mM)을 접촉시켜 옥탄 디티올의 말단부가 상기 Au층에 결합되게 하였다. 이와 별도로 실리콘 웨이퍼 상에 접착층으로서 Ti층을 2 nm의 두께로 증착한 후, 이 위에 Au를 30 nm의 두께로 증착하였다. 이 기판위에 Au가 코팅된 PDMS 포토마스크를 접촉시켜 상기 옥탄 디티올의 반대쪽 말단부를 결합시킨 후, 이를 분리하여 상기 돌출부의 Au층을 제거함으로써 패턴 비형성부에 Au층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.

실시예 4: 카본 블랙층이 형성된 연질 포토마스크

상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 돌출부에 광불투과층으로서 카본블랙층을 형성하기 위하여, 기판 상에 점성 카본블랙층을 얇게 도포한 후, 즉시 이를 상기 PDMS 포토마스크의 돌출부와 접촉시켜 돌출부의 표면 상에 상기 점성 카본블랙층이 도포되도록 하였다. 이를 건조하여 돌출부에 카본 블랙층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.

실시예 5: 플렉시블 기판 상에 패턴 형성

유리기판 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 400 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 100 ㎼/cm² 세기로 노광시키고 KOH 수용액으로 현상(developing)시켜 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다.

실시예 6: 플렉시블 기판 상에 금속 패턴 형성

PDMS 기판 상에 접착 프로모터로서 2nm의 Ti층을 증착한 후, 그 위에 20nm의 Au층을 형성하였다. 이어서 상기 금속층 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 400 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 100 ㅅW/cm² 세기로 노광시키고 KOH 수용 액으로 현상(developing)시켜 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다. 이어서 KI 수용액을 사용하여 상기 Au층을 에칭한 후 아세톤으로 포토레지스트층을 제거하여 상기 PDMS 기판 상에 Au층으로 된 패턴을 형성하였다.

이와 같은 방법을 통하여 얻어진 금속 패턴 표면의 광학 현미경 사진을 도 5 및 도 6에 기재하였다. 상기 도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 패턴의 해상도가 높고, 균일성이 우수하며, 크랙 등의 손상이 거의 발생하지 않았음을 알 수 있다.

실시예 7: 유기 전계 발광 소자의 제조

상기 실시예 6의 방법으로 유기 전계 발광 소자의 전극을 다음과 같이 제조하였다.

베이스 글래스 판에 PDMS층을 형성한 후, 이 PDMS 기판 상에 접착 프로모터로서 2nm의 Ti층을 증착한 후, 그 위에 20nm의 Au층을 형성하였다. 이어서 상기 금속층 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 500 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 200 ㅅW/cm2 세기로 10초간 노광시키고 KOH 수용액으로 현상하여 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다. 이어서 KI 수용액을 사용하여 상기 Au층을 에칭한 후 아세톤으로 포토레지스트층을 제거하여 상기 PDMS 기판 상에 Au층으로 된 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴을 광학 현미경으로 관찰하여 도 7의 우측에 도 시하였다.

이와 별도로 글래스 기판상에 ITO(인듐 틴 옥사이드) 층을 형성하고, 그 위에 발광층을 더 형성하였다.

상기 Au층의 패턴이 형성된 PDMS 기판을 상기 발광층 상에 반데르 발스 인력을 이용하여 붙여 적층하여 유기 전계 발광 소자를 완성하였다. 도 7의 좌측 그림에서 라인의 넓이가 800 nm인 전기발광 패턴을 확인할 수 있다. 도 7의 좌측 그림에서 라인의 넓이가 800nm인 전기발광 패턴을 확인할 수 있다.

비교예 1: 플렉시블 기판 상에 종래의 포토마스크를 사용하여 패턴 형성

상기 실시예 5에서 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용한 것 대신에 일반적인 경질의 포토마스크를 채용하여 패턴을 형성하였다.

이 경우 크랙 등이 발생하여 패턴의 품질이 저하됨을 현미경을 통해 확인할 수 있다.

비교예 2: 유기전계 발광 소자의 제조

상기 실시예 6에서 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용한 것 대신에 일반적인 경질의 포토마스크를 채용하여 유기전계 발광소자용 전극을 제조하였다.

이 경우, 크랙 등이 발생하여 소자의 전류가 흐르지 않게 됨을 멀티미터와 전류-전압 계측기 등을 통해 전기적으로 확인하였다.

본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제공하며, 이는 포토레지스 트층과의 밀착력을 강화시키고, 플렉시블 기판 등을 사용하는 경우에도 크랙 등의 패턴 손상을 억제하는 역할을 수행한다. 따라서 이를 사용하여 패턴을 형성하는 경우 패턴의 균질도와 같은 품질이 향상되며, 해상도의 증가가 가능하므로 유기 전계 발광 소자와 같은 표시소자의 플렉시블 전극 제조시 특히 유용하며, 기타 반도체 소자의 제조 등에 채용 가능하다.

Claims (30)

1. 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 엘라스토머가 상온 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 엘라스토머가 폴리디메틸 실록산, 나이트릴계 고무, 아크릴계 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 및 폴리(스타이렌-코-부타디엔)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일종 이상인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
4. 제1항에 있어서, 상기 패턴 형성 물질이 상기 광투과성 엘라스토머 또는 광불투과층인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
5. 제1항에 있어서, 상기 패턴 형성면의 凹부(오목부) 또는 凸부(돌출부)에 광불투과층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광불투과층이 금속층 또는 유기물층인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
7. 제6항에 있어서, 상기 유기물층이 저분자층, 고분자층, 카본블랙층 또는 은페이스트층인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
8. 제6항에 있어서, 상기 유기물층의 광흡수밴드가 200 내지 450 nm인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
9. 제6항에 있어서, 상기 금속층이 Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti 및 Cu으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
10. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광불투과층의 두께가 1 내지 500 nm 인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
11. 제1항에 있어서, 상기 패턴의 높이가 100nm 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크.
12. 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조하는 단계;

    상기 마스터 기판 상에 엘라스토머 전구체와 가교제의 혼합물을 가하는 단계; 및

    상기 엘라스토머 전구체를 중합 후, 상기 마스터 기판 상에 형성된 마스크를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 마스크 상의 패턴이 형성된 면에 금속을 증착하는 단계; 및

    凸부 상에 형성된 금속층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 마스크 상의 패턴이 형성된 凸부의 표면에 접착성 폴리머 용액, 카본블랙 페이스트 또는 은 페이스트를 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법.
15. 실리콘계 엘라스토머층을 형성하는 단계;

    상기 층 상에 쉐도우 마스크를 밀착시키는 단계; 및

    금속 또는 유기물을 진공증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법.
16. 베이스 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;

    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 연질 포토마스크의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층에 소프트 밀착 접촉으로 접촉시키는 단계; 및

    노광하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 포토레지스트층을 형성하기 전에 패턴 형성용 금속층을 먼저 형성한 후, 이후 패턴 형성된 포토레지스트층을 이용하여 상기 금속층을 에칭한 후 포토레지스트층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 포토레지스트가 포지티브 방식인 경우 상기 연질 포토마스크의 오목부에 해당하는 부분이 제거되어 돌출부와 동일한 형태의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 포토레지스트가 네가티브 방식인 경우 상기 연질 포 토마스크의 오목부와 동일한 형태의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 베이스 기판이 글래스, 플라스틱, 고무, 또는 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 베이스 기판이 실리콘계 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
22. 제16항에 있어서, 상기 패턴 형성용 금속층이 접착 프로모터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 접착 프로모터층이 1 내지 5nm의 Ti 또는 Cr층인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
24. 제16항에 있어서, 상기 패턴 형성용 금속층이 Au, Ag, Al, Pd 및 Pt로 부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
25. 제16항 내지 제24항 어느 하나의 방법에 따라 형성된 미세 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자용 전극.
26. 제25항에 있어서, 베이스 기판이 플렉시블 타입인 것을 특징으로 하는 표시소자용 전극.
27. 제25항에 있어서, 베이스 기판이 글래스, 고품질 실리카 글래스, 플라스틱, 러버, 또는 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 표시소자용 전극.
28. 제27항에 있어서, 상기 베이스 기판이 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 표시소자용 전극.
29. 제28항에 있어서, 상기 엘라스토머가 폴리디메틸 실록산인 것을 특징으로 하는 표시소자용 전극.
30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 표시소자용 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자.

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