KR20090082503A - 페이스트 패턴 형성 방법 및 그에 사용되는 전사 필름 - Google Patents

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Abstract

필름 베이스 물질(302) 상에 전사 패턴 물질(304)을 형성하여 전사 필름을 제조하는 단계와, 전사 패턴 물질이 기재와 접착하도록 전사 패턴이 형성된 기재(308) 상에 전사 필름을 고착시키는 단계와, 필름 베이스 물질(302)을 전사 패턴 물질로부터 분리시키는 단계와, 페이스트(310)를 전사 패턴 오목부 내로 충전시키는 단계와, 페이스트를 응고시키는 단계와, 전사 패턴 물질(304)을 제거하는 단계를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법이 개시된다.
Figure 112009037225518-PCT00001
필름 베이스, 전사 패턴, 전사 필름, 기재, 페이스트

Description

페이스트 패턴 형성 방법 및 그에 사용되는 전사 필름{Paste Patterns Formation Method and Transfer Film Used Therein}
본 발명은 페이스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 페이스트 패턴을 형성하기 위한 페이스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 페이스트 패턴 형성 방법에 사용되는 전사 필름에 관한 것이다.
다양한 유형의 패턴이 전기 소자 상에 형성된다. 예를 들어, 소정의 전극 패턴이 태양 전지의 상면 및 바닥면 상에 형성된다. 더욱이, 소정의 배선 패턴이 배선 기판의 기재 상에 형성된다. 또한, 각각의 도트, 어드레스 와이어, 전극 등을 분리하는 장벽 리브(barrier rib)의 패턴이 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)에 형성된다.
높은 종횡비를 갖는 패턴을 용이하게 생성할 수 있는 능력은 이들 응용예에서 공통적으로 중요한 문제이다.
태양 전지의 전극 패턴에 관해서, 태양 전지의 수광 표면적을 증가시키기 위해 수광 표면 상의 전극 패턴에 의해 점유되는 표면적을 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나, 전극 패턴의 단면적 감소는 전극 패턴의 전기 전도성의 감소를 야기 한다. 따라서, 직각 방향으로 적정 두께를 갖는 전극 패턴을 형성함으로써 전극 패턴의 전기 전도성을 향상시키는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 높은 종횡비를 갖는 전극 패턴이 바람직하다.
배선 기판에서, 미세한 배선 패턴의 사용은 고밀도를 달성하는 데 바람직하며, 이 경우에서도 마찬가지로 높은 종횡비를 갖는 배선 패턴이 바람직하다.
PDP에서, 만약 장벽 리브가 너무 넓으면, 도트 피치는 커지게 되고 고해상도를 달성하는 것이 불가능하다. 따라서, 장벽 리브를 좁게 하는 것이 바람직하고, 이 경우에서도 마찬가지로 높은 종횡비를 갖는 장벽 리브가 바람직하다.
이들 적용예에서 높은 종횡비를 갖는 원하는 패턴을 형성하는 방법의 예는 스크린 인쇄를 반복적으로 수행하는 것으로 이루어진다. 그러나, 스크린 인쇄의 경우에, 단일 코팅에서 코팅될 수 있는 페이스트의 양에 제한이 있기 때문에, 적정 두께의 패턴을 형성하기 위해, 페이스트를 여러 번 반복적으로 인쇄하는 것이 필요하다. 더욱이, 여러 번 인쇄하는 경우에, 매번 높은 정밀도로 코팅 페이스트를 위치시키는 것은 어렵다.
따라서, 스크린 인쇄를 사용하지 않고 두꺼운 필름 패턴을 형성하는 수단으로서 감광성 페이스트를 사용하여 패터닝이 수행되는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제2003-107698호 참조). 그러나, 감광성 페이스트를 사용하는 공정은 마스크, 현상 장치 등에 대해 많은 비용의 투자를 필요로 하고, 제조 비용이 높은 경향이 있다. 더욱이, 페이스트 내에 포함된 전기 전도성 또는 절연성 미세 분말이 광학적으로 불투명하기 때문에, 코팅 두께가 증가될 때 노광 동 안 페이스트 조성물 내에서 무작위 반사가 발생하여, 광이 페이스트의 깊은 부분에 적정하게 도달하는 것을 방지한다. 따라서, 단순히 감광성 페이스트를 사용하여 직접 현상함으로써 높은 종횡비의 패턴을 얻는 것은 어렵다. 또한, 감광성 페이스트는 저장 안정성이 열등하기 때문에, 물질의 제어 및 운반이 곤란하다.
이러한 상황들을 고려하여, 감광성 페이스트를 필요로 하지 않는 두꺼운 필름 패턴이 형성되는 기술이 사용된다(예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제2002-290017호 참조). 이 문헌은 금속화된 페이스트를 그루브 패턴(groove pattern) 내로 주입함으로써 패턴을 형성한 후에 금속화된 페이스트를 세라믹 기재로 전사하는 기술을 개시한다. 이러한 방식으로 패턴을 형성하고 이어서 이를 기재로 전사하는 경우에, 패턴을 기재로 적합하게 전사하기 위해 접착 수단이 요구된다. 그러한 접착 수단의 예는 접착층 또는 감압 접착제 성분을 패턴 내로 혼합하는 것을 포함한다. 그러나, 접착층을 사용하는 경우에, 접착층을 형성하는 추가 단계가 존재할 뿐만 아니라, 전기 전도성 또는 다른 소정의 패턴 특성의 감소는 물론이고, 접착층 성분이 패턴 내로 확산되는 위험 또한 존재한다. 더욱이, 감압 접착제 성분을 패턴 내로 혼합하는 경우에, 패턴의 요구되는 특성이 감압 접착제 성분의 첨가로 인해 감소되지 않도록 바람직한 감압 접착제 성분을 선택하는 것이 어렵다. 또한, 이 문헌에 기술된 바와 같이, 패턴 형성 후에 기재로 전사하는 경우, 패턴 자체가 변형되거나 원하는 종횡비가 전사 동안 패턴에 인가된 압력으로 인해 얻어질 수 없는 위험이 있다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 제조가 용이하게 수행되는 것을 가능하게 하고, 페이스트 패턴 특성의 감소를 야기하지 않는 높은 종횡비를 갖는 페이스트 패턴을 형성하는 저비용의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 전사 패턴 물질과 전사 패턴 오목부를 포함하는 전사 패턴을 필름 베이스 물질 상에 적용하여 전사 필름을 형성하는 단계와, 전사 패턴 물질이 기재와 접촉하도록 전사 필름을 기재 상으로 전사하는 단계와, 필름 베이스 물질을 전사 패턴 물질로부터 분리시키는 단계와, 페이스트를 전사 패턴 오목부 내로 도포하여, 페이스트 패턴이 되도록 하는 단계와, 페이스트를 응고시키는 단계와, 전사 패턴 물질을 제거하는 단계를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 전사 패턴 물질을 필름 베이스 물질 상에 도포하는 단계와, 전사 패턴 물질 내에 전사 패턴 오목부(들)를 형성하여, 전사 필름을 형성하는 단계와, 전사 패턴 물질이 기재와 접촉하도록 전사 필름을 기재 상으로 전사하는 단계와,
필름 베이스 물질을 전사 패턴 물질로부터 분리시키는 단계와,
페이스트를 전사 패턴 오목부(들) 내로 도포하여, 페이스트 패턴이 되도록 하는 단계와, 페이스트를 응고시키는 단계와, 전사 패턴 물질을 제거하는 단계를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
전사 패턴을 패터닝하는 것은 레이저, 포토에칭, 프레스 스탬핑 또는 다른 공지된 방법에 의해 행해질 수 있다.
더욱이, 본 발명은 전사 패턴 오목부가 필름 베이스 물질 상에 형성된 이러 한 페이스트 패턴 형성 방법에 사용되는 전사 필름을 포함한다.
도 1은 본 발명의 전체 페이스트 패턴 형성 방법의 흐름도이다.
도 2A 내지 도 2E는 도 1에 도시된 각 단계의 구성 요소를 사용한 측단면도이다.
도 3A 내지 도 3H는 전사 패턴이 필름 베이스 물질 상에 형성되어 전사 필름을 제조하는 단계의 측단면도이다.
도 4A 및 도 4B는 페이스 패턴이 형성된 기재 상에 전사 필름이 고착되어, 전사 패턴 물질이 페이스트 패턴이 형성된 기재와 접촉하는 단계의 측단면도이다.
도 5A 및 도 5B는 필름 베이스 물질이 전사 패턴 물질로부터 분리되는 단계의 측단면도이다.
도 6A 내지 도 6D는 페이스트가 전사 패턴 오목부 내로 도포되는 단계와, 페이스트가 응고되는 단계의 측단면도이다.
도 7A 내지 도 7D는 전사 패턴 물질이 제거된 단계의 측단면도이다.
본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 전사 패턴 물질만을 기재에 예비적으로 전사하고 그 후 페이스트를 패턴 오목부 내로 충전함으로써 페이스트 패턴을 형성한다. 따라서, 전사 패턴 물질과 그에 따른 패턴 오목부의 높이를 적절하게 변경함으로써 원하는 종횡비를 갖는 페이스트 패턴이 얻어질 수 있다. 특히 높은 종횡비를 갖는 페이스트 패턴을 형성하는 경우에, 높은 종횡비를 갖는 페이스트 패턴은 몇 개의 만입부(indentation)를 중첩시킴으로써 용이하게 실현될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 페이스트 패턴 형성 동안에 (노광 장치와 같은) 대규모의 제조 장치를 반드시 요구하지는 않고 패턴 물질을 위해 감광성 페이스트를 사용하는 경우에서와 같이 감광성 물질을 위한 제어 및 운반 비용을 필요로 하지 않기 때문에, 페이스트 패턴이 저비용으로 형성될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 그루브 패턴 내로 페이스트를 주입함으로써 패턴을 예비적으로 형성한 후에 건조 페이스트를 기재로 전사하는 것을 포함하지 않고, 그보다는 전사 패턴 물질만을 기재로 전사하고 이어서 전사 패턴 오목부 내로 페이스트를 직접 도포하고 상기 페이스트를 응고시킴으로써 페이스트 패턴 형성을 실현한다. 따라서, 페이스트 패턴 형성은 기재와 페이스트 사이에 접착층을 개재하거나 페이스트 내로 접착 성분을 혼합하는 일 없이 용이하게 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 접착층 또는 접착 성분의 사용을 방해하지 않는다. 접착층과 같이 페이스트 패턴층이 아닌 층의 성분이 사용되지 않는 경우, 다른 층으로부터 페이스트 패턴층 내로의 성분 확산이 존재하지 않는다.
더욱이, 도포 방법으로 인해 필요한 압력, 예를 들어 스퀴지 압력(squeegee pressure), 이외에는 페이스트의 도포 동안 압력이 존재하지 않는다. 따라서, 제조 동안 페이스트 패턴 자체의 변형에 대한 위험이 최소로 존재한다. 그러므로, 원하는 페이스트 패턴 특성이 확실하게 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "페이스트 패턴"은 기재 상의 페이스트의 패턴을 말한다. 응고 전 그리고 응고 후 모두의 페이스트 패턴이 이러한 정의에 포함된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전사 패턴"은 기재로 전사되는 필름 베이스 물질 상의 패턴을 말한다. 전사 패턴은 물질 자체를 말하는 "전사 패턴 물질"과, 물질이 존재하지 않는 패턴 내의 공간을 말하는 "전사 패턴 오목부"를 포함한다.
본 발명에 있어서, 높은 종횡비를 갖는 패턴(또는 페이스트 패턴)은 패턴이 형성된 표면, 특히 그의 폭에 대한 패턴 표면적의 비가 비교적 작고, 패턴이 형성된 전술된 표면에 대해 직각인 방향으로 비교적 큰 두께를 갖는 패턴(또는 페이스트 패턴)을 말한다.
도 1은 본 발명의 전체 페이스트 패턴 형성 방법의 흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 각 단계의 구성 요소를 사용한 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 제1 내지 제6 단계(S202 내지 S212)를 포함한다. 제1 단계(도 1 및 도 2A에서 S202)에서, 전사 패턴 물질(304) 및 전사 패턴 오목부(305)를 포함하는 전사 패턴이 필름 베이스 물질(302) 상에 형성되어 전사 필름(306)을 제조한다. 제2 단계(도 1 및 도 2B에서 S204)에서, 전사 필름(306)은 기재(308)로 전사되어 패턴 물질(304)이 기재(308)와 접촉한다. 제3 단계(도 1 및 도 2C에서 S206)에서, 필름 베이스 물질(302)은 전사 패턴 물질(304)로부터 분리된다. 제4 단계(도 1 및 도 2D에서 S208)에서, 페이스트(310)가 전사 패턴 오목부(305) 내로 도포된다. 제5 단계(도 1 및 도 2D에서 S210)에서, 페이스트(310)가 응고된다. 제6 단계(도 1 및 도 2E에서 S212)에서, 전사 패턴 물질(도시되지 않음)이 기재(308)로부터 제거되어 원하는 패턴(312)을 얻는다.
본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 높은 종횡비를 갖는 페이스트 패턴을 형성하기에 적합하다. 예를 들어, 본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 페이스트 패턴이 형성된 표면 상의 "패턴 두께/패턴 폭"으로 정의되는 종횡비가 1/5 이상으로 높은, 페이스트 패턴을 형성하기에 적합하다. 종횡비의 상한에 특별한 제한은 없지만, 10/1이 생산성의 관점에서 바람직한 상한이다. 일 실시 형태에서, 종횡비는 1/5 내지 10/1의 범위일 수 있다.
다음은 전술된 제1 내지 제6 단계 각각의 상세한 설명을 제공한다.
(제1 단계)
도 3은 도 2의 제1 단계의 상세한 측단면도이다. 이 단계에서, 필름 베이스 물질(402)이 먼저 준비된다(도 3A). 전사 패턴 물질에 대해 분리 가능하고 건조 온도에서 안정된 평탄한 필름형 물질이 필름 베이스 물질(402)을 위해 사용될 수 있다. 필름 베이스 물질의 예는 금속, 종이 및 중합체 물질을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 중합체 물질의 전형적인 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌 나프테이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴라아미드 이미드, 결정성 중합체, 폴리이미드 수지 및 플루오르수지를 포함한다. 필름 베이스 물질 표면은 필요한 바와 같이 규소 처리 등의 형태로 이형 처리(releasing treatment)될 수 있다. 다음으로, 전사 패턴 물질(404)이 필름 베이스 물질(402) 상에 형성된다(도 3B). 전사 패턴 물질(404)의 유형은 후에 기술되는 전사 패턴 물질(404)의 처리 모드에 따라 상이하다. 전사 패턴 물질(404)은, 예를 들어 페이스트형 수지 또는 수지 용액을 코팅하고 건조시킴으로써 형성될 수 있다. 전사 패턴 물질을 균일한 두께로 도포하는 바람직한 방법의 예는 블레이드 코터, 리버스 코터, 바 코터, 그라비어 코터, 나이프 코터, 스프레이 코터, 다이 코터 또는 콤마 코터로 코팅하고 이어서 건조시켜 소정의 두께를 얻는 것을 포함한다.
이러한 방식으로 필름 베이스 물질(402) 상에 전사 패턴 물질(404)을 형성한 후에, 전사 패턴 물질(404)은 전사 패턴 오목부(405)를 형성하도록 소정의 형상으로 처리된다. 전사 패턴 오목부를 형성하는 방법에 특별한 제한은 없고, 사용될 수 있는 방법의 예는 레이저를 사용하는 방법(도 3C 내지 도 3E)과 프레스 스탬핑을 사용하는 방법(도 3F 내지 도 3H)을 포함한다.
레이저를 사용하는 방법을 채용하는 경우, 전사 패턴 물질(404)은 레이저(406)가 조사된 위치에서 제거된다. 전사 패턴 물질(404)에 사용된 중합체 자체가 레이저를 흡수하는 능력이 없는 경우, 전사 패턴 물질(404)은 레이저-흡수 안료 또는 염료를 페이스트 내에 예비적으로 분산시킴으로써 레이저로 처리될 수 있다. 탄소 분말 또는 흑연 분말이 우수한 레이저 흡수도를 나타내기 때문에 바람직하다. 따라서, 전사 패턴 물질의 일 실시 형태는 탄소 분말, 흑연 분말 및 그들의 조합으로부터 선택된 물질을 포함한다. 만약 필름의 형태로 형성될 수 있고, 후술되며 궁극적으로 제거되는 기재(502)에 고착될 수 있다면, 전사 패턴 물질을 구성하는 물질에 특별한 제한은 없다. 이들 물질의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스틸렌, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 에틸 셀룰로오스, ABS 플라스틱, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 포토레지스트 수지를 포함한다. 사용될 물질은 패터닝 방법에 대응하여 적합하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 레이저를 사용하여 패터닝하는 경우에, 열에 의해 용이하게 분해되는 수지가 사용되며, 그의 예는 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스 및 폴리부타디엔을 포함한다. 더욱이, 만약 물로 용해시킴으로써 제거하고자 시도한다면, 수용성 수지가 바람직하고, 그의 예는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈 및 카르복시메틸 셀룰로오스를 포함한다.
이러한 방식으로 전사 패턴 물질(404)의 물질을 적합하게 선택한 후에, 전사 패턴 물질(404)이 필름 베이스 물질(402) 상에 형성되고, (전사 패턴 물질(404)과 전사 패턴 오목부(405)로 이루어진) 소정의 전사 패턴(408)이 레이저(406)를 연속하여 조사함으로써 전사 패턴 물질(404)의 소정의 위치에 형성되어 전사 필름(410)을 얻는다(도 3C 내지 도 3E). 전사 패턴 물질(404)에 의해 흡수되고 필름 베이스 물질(402)을 관통하는 레이저가 이때 사용된 레이저(406) 용으로 사용된다. YAG 레이저가 테플론 필름 및 폴리에스테르 필름을 관통하기 때문에 바람직하다. 더욱이, 레이저의 사용은 통상 필름 베이스 물질(402)에 도달하여 그에 손상을 야기하는 레이저의 위험을 가져온다. 그러나, 본 발명에 있어서, 필름 베이스 물질(402)이 후속 단계에서 분리되고 페이스트 패턴 형성에 직접 포함되지 않기 때문에, 심지어 손상된다 하더라도 필름 베이스 물질(402)에 대한 손상은 문제를 일으키지 않는다.
레이저 패터닝의 경우에, 디지털 패터닝은 (후술될 프레스 스탬핑 또는 포토에칭과 같은) 다른 패터닝 방법과 비교하여 다이 또는 노광 마스크와 같은 고가의 몰드에 대한 필요성을 제거하면서, 또한 간단하게 CAD 데이터를 변경함으로써 패턴이 변화되는 것을 가능하게 한다. 레이저 패터닝은 선의 드로잉(drawing)을 포함하기 때문에, 만약 패턴 표면적이 크다면 비록 이 방법이 상당한 시간을 필요로 하는 경향이 있지만, 작은 패턴 표면적을 갖는 적용예에서 패터닝 시간이 그만큼의 문제를 나타내지는 않는다. 예를 들어, 태양 전지의 전극 패턴이 기재 표면적에 대해 수광 표면적을 확보하기에 극히 작은 표면적을 갖기 때문에, 패터닝에 필요한 시간은 심지어 레이저 패터닝이 적용된다 하여도 짧다.
대조적으로, 프레스 스탬핑을 사용하는 기술을 채용하는 경우에, 열가소성 필름이나 열경화성 또는 광경화성 액체 수지가 전사 필름 물질(404)의 조성물을 위해 사용되고, 고온으로 가열된 다이(412)가 필름 베이스 물질(402) 상에 형성된 전사 패턴 물질(404)의 소정의 위치 상에 가압되며, 그 후 다이(412)는 제거되고, 원하는 패턴 형성 오목부(414)가 형성되어 전사 필름(416)을 얻는다(도 3F 내지 도 3H). 유리, 규소의 금속이 다이(412)를 위해 사용되며, 열가소성 필름의 경우에 필름은 연화점 이상의 온도에서 성형되고, 열경화성 수지의 경우에 수지는 광 또는 열에 의해 경화된다. 전사 패턴 물질(404)이 열가소성 수지인 경우에 고온 엠보싱과 같은 기술이 프레스 스탬핑의 예로서 사용될 수 있다.
더욱이, 프레스 스탬핑에 의한 패터닝은 (레이저 처리 및 포토에칭과 같은) 다른 패터닝 방법보다 적은 시간으로 전사 패턴을 생성할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 비록 도 3에 도시되지 않았지만, 패터닝은 필름 베이스 물질(402) 상에 전사 패턴 물질(404)을 형성한 후에 건조 필름 레지스트를 전사 패턴 물질(404)용으로 사용하는 조건으로 포토에칭에 의해 또한 수행될 수 있다. 더욱이, 비록 포토에칭에 의한 패터닝이 노광 및 현상 장치를 필요로 하지만, 배선 패턴이 미세하고 복잡한 경우에, 이는 (레이저 처리 및 프레스 스탬핑과 같은) 다른 패터닝 방법보다 적은 시간으로 전사 패턴을 형성할 수 있는 이점을 제공한다.
(제2 단계)
도 4는 도 2의 제2 단계(S204)의 상세한 측단면도이다.
이 단계에서, 필름 베이스 물질(504)과 전사 패턴 물질(506)로 구성된 전사 필름(508)이 기재(502) 상에 고착된다(도 4A). 고착 수단에 특별한 제한은 없으며, 부착은 라미네이터(laminator) 또는 프레스로 수행될 수 있다. 열가소성 수지로 전사 패턴 오목부(506)를 제조하는 경우에, 기재(502)와 전사 패턴 오목부(506)의 부착은 수지의 연화점 이상의 온도에서 수행된다. 열경화성 수지로 전사 패턴 물질(506)을 제조하는 경우에, 열경화성 수지는 B 스테이지(반경화 상태)에서 성형되고 그 후에 연화점 이상의 온도에서 접착된다. 기재(502)는 전사 패턴 물질의 연화점 근처로 기재(502)를 가열한 후에 전사 패턴(전사 패턴 물질, 전사 패턴 오목부(들) 및 필름 베이스 물질을 포함하는 필름)(508)에 또한 접착될 수 있다.
더욱이, 전사 패턴 물질이 점착성을 갖는 경우에, 이 접착은 간단히 가열 없이 압력을 인가함으로써 수행될 수 있다. 더욱이, 이러한 접착은 규소계 또는 아크릴계 제거가능 감압 접착제를 전사 필름(508)의 접착부에 도포함으로써 또한 수행될 수 있다.
또한, 기재(502)와 전사 필름(508)은 바람직하게는 그들 사이의 접착 강도를 향상시키기 위해 부착에 이어 가압된다(도 4B). 예를 들어, 기재(502)와 전사 필름(508)은 라미네이터 또는 프레스로 가압될 수 있다.
기재(502)는 열을 인가함으로써 고착되는 경우에 실온까지 냉각된다.
(제3 단계)
도 5는 도 2의 제3 단계(S206)의 상세한 측단면도이다. 이 단계에서, 필름 베이스 물질(604)만이 기재(602)에 고착된 전사 패턴 물질(606)과 필름 베이스 물질(604)로 구성된 전사 필름(608)으로부터 분리된다(도 5A). 분리는 예를 들어 반도체 제조에 사용되는 다이싱 테이프 분리 장치를 사용함으로써 용이하게 수행될 수 있다. 이러한 유형의 절차는 전사 패턴 물질(606)이 기재(602) 상에 형성된 라미네이트(610)를 획득하게 한다(도 5B).
이 단계에서, 필름 베이스 물질(604)과 전사 패턴 물질(606) 사이의 접착 강도는 전사 패턴 물질(606)과 기재(602) 사이의 접착 강도보다 낮을 것이 요구된다. 필름 베이스 물질(604)과 전사 패턴 물질(606) 사이의 접착 강도가 약한 경우에, 필름 베이스 물질(604)이 전사 패턴 물질(606)로부터 분리된다.
접착 강도는 사용된 물질 및 접착제의 선택에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 필름 베이스 물질(604)과 전사 패턴 물질(606) 사이의 접착 강도는 필름 베이스 물질(604)용으로 (이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)로부터 구매 가능한) 테플론® PFA 필름과 같은 플루오르 필름을 사용함으로써 극히 약하도록 만들어질 수 있다. 더욱이, 강력 접착제로 전사 패턴 물질(606)과 기재(602)를 접착함으로써 박리 강도가 또한 제어될 수 있다. 본 발명에 유용한 접착제의 예는 실리콘, 고무, 탄성중합체 및 아크릴계 접착제와 같은 열 탄성 접착제를 포함한다.
(제4 및 제5 단계)
도 6은 도 2의 제4 단계(S208) 및 제5 단계(S210)의 상세한 측단면도이다. 먼저, 제4 단계에서, 페이스트(706)가 기재(702)에 고착된 전사 패턴 오목부 내로 충전된다(도 6A). 페이스트를 충전한 후에, 전사 패턴 물질(704)(도시되지 않음) 상에 남아있는 어떠한 잔류 페이스트도 용매로 닦이거나 또는 기재 표면이 블래스팅(blasting) 장치 또는 폴리셔(polisher)로 세정된다. 잔류 페이스트는 후술될 용해에 의한 전사 패턴 물질(704)의 제거 동안 비용해 부분의 형성을 야기할 수 있다. 후술될 박리 방법을 이용하여 제거하는 경우에, 페이스트가 박리되거나 기재가 오염될 위험이 있다. 반복적으로 페이스트를 충전 및 건조하는 경우에 페이스트는 매번 제거될 수 있다.
충전되는 페이스트의 유형은 형성된 패턴의 목적에 대응하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 패턴을 형성하는 경우에, 전기 전도성 분말을 함유하는 페이스트가 충전될 수 있다. 사용될 수 있는 전기 전도성 분말의 예는 금, 은, 구리, 팔라듐, 백금, 니켈, 주석 및 탄소 분말과 그의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 둘 이상의 유형의 물질을 조합한 혼합 유형이 또한 사용될 수 있다. 혼합 유형의 예는 전기 전도성 분말의 표면이 상이한 금속으로 코팅된 유형(예를 들어, 은-코팅 구리), 둘 이상의 유형의 전기 전도성 분말이 조합되어 합금된 합금 유형(예를 들어, 은-구리, 은-팔라듐 및 은-주석 분말), 그리고 화합물 유형(예를 들어, 산화아연, 산화주석, 산화루테늄 및 란탄늄 핵사보라이드)을 포함한다.
다음, 제5 단계에서, 건조 페이스트 패턴(708)(도 6B)이 페이스트를 응고시킴으로써 얻어진다. 페이스트를 응고시키기 위해 사용되는 방법은 페이스트의 유형에 따라 좌우된다. 예를 들어, 건조에 의한 응고, 열에 의한 경화 또는 광에 의한 경화가 사용될 수 있다. 페이스트 특성에 기초하여 적합한 응고 방법을 결정하는 것이 바람직하다.
그러나, 일부 실시 형태에서, 원하는 높이(와 그에 따른 종횡비)의 건조 페이스트 패턴이 1회의 페이스트 충전 및 건조로 페이스트 내의 용매 성분의 증발에 의해 얻어질 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우에, 원하는 높이의 건조 페이스트 패턴(712)이 추가 페이스트(710)를 건조 페이스트 패턴(708) 상으로 충전(제4 단계)하고 그 다음에 이 추가 페이스트를 건조시킴(제5 단계)으로써 얻어진다(도 6C 및 도 6D).
비록 페이스트 충전 및 건조가 전술된 설명에서 각각 2회씩 수행되지만, 이들이 수행될 수 있는 횟수에는 제한이 없고, 원하는 높이의 건조 페이스트를 얻기 위해 필요한 횟수만큼 수행될 수 있다. 따라서, 일부 실시 형태에서, 다수의 페이스트 도포 및 건조 단계가 수행된다.
단일 충전에서 원하는 종횡비를 갖는 페이스트 패턴을 제조하기 위해, 전사 패턴 물질(704)이 원하는 페이스트 패턴 높이보다 충분히 높게 형성되도록 미리 여러 차례 라미네이트될 수 있고, 그 다음 페이스트의 건조 동안 용매 성분의 증발량을 고려하면서 페이스트(706)가 충전될 수 있다.
(제6 단계)
도 7은 도 2의 제6 단계(S212)의 상세한 측단면도이다. 이 단계에서, 전사 패턴 물질(804)이 기재(802)로부터 제거되고(도 7B 내지 도 7D) 건조 페이스트 패턴(806)이 전사 패턴 오목부 내에 도포 및 건조되어(도 7A) 원하는 페이스트 패턴(808)을 얻는다(도 7E). 사용될 수 있는 제거 방법의 예는 제거가 용해에 의해 수행되는 방법(도 7B), 제거가 분리(박리)에 의해 수행되는 방법(도 7C), 그리고 제거가 베이킹(baking)에 의해 수행되는 방법(도 7D)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
용해 방법을 채용하는 경우에, 전사 패턴 물질(804)은 기재(802) 및 건조 페이스트 패턴(806)의 용해도와 전사 패턴 물질(804)의 용해도의 차이를 이용함으로써 제거된다(도 7B). 기재(802)와 건조 페이스트 패턴(806)을 마찬가지로 용해시키지 않으면서 전사 패턴 물질(804)을 용해하는 용매가 용매(810)로서 사용하기 위해 적절하게 선택된다. 용해는 물, 알칼리성 수용액 또는 유기 용매를 비롯한 다양한 물질을 사용하여 수행될 수 있다.
물로 용해하는 경우에, 전사 패턴 물질(804)은 바람직하게는, 예를 들어 폴리비닐 알코올(PVA)과 같은 수용성 수지로 형성되며, 페이스트(806)는 바람직하게는 비수용성 물질로 형성된다. 물로 용해하는 것은 안전의 관점과 폐기 액체에 의해 유발되는 환경 파괴의 관점에서 가장 바람직하다.
알칼리성 수용액으로 용해하는 방법을 채용하는 경우에, 전사 패턴 물질(804)은 바람직하게는 알칼리성 수용액 내에서 가용성인 수지로 형성되며, 페이스트(806)는 바람직하게는 알칼리성 수용액 내에서 불용성인 수지로 형성된다. 유기 용매로 용해하는 방법을 채용하는 경우에, 전사 패턴 물질(804)은 바람직하게는 사용된 유기 용매 내에서 가용성인 물질로 형성되며, 페이스트(806)는 바람직하게는 사용된 유기 용매 내에서 불용성인 수지로 형성된다.
분리를 사용하는 방법(박리 방법)을 채용하는 경우에, 제거는 예를 들어 반도체 제조에 사용되는 다이싱 테이프 분리 장치를 사용하여 수행된다(도 7C). 분리를 사용하는 방법은 특별한 장비가 필요하지 않기 때문에 물로 용해하는 위의 경우와 비교하여 제조 비용이 추가로 감소되는 것을 가능하게 한다.
베이킹을 사용하는 방법을 채용하는 경우에, 전사 패턴 물질(804)은 기재(802) 및 건조 페이스트 패턴(806) 내의 불순물(또는 유기물)의 함량과 전사 패턴 물질(804)의 불순물(또는 유기물)의 함량의 차이를 이용하여 제거된다(도 7D). 즉, 예비적으로 기재(802) 및 건조 페이스트 패턴(806)의 거의 전부가 무기물로 구성되도록 함으로써 그리고 전사 패턴 물질(804)의 거의 전부가 유기물로 구성되도록 함으로써, 베이킹의 결과로서 무기물이 남아 있는 반면 유기물은 휘발하기 때문에, 전사 패턴 물질(804)은 베이킹에 의해, 예를 들어 대류식 오븐 내에서, 제거된다. 베이킹 조건은 전사 패턴 물질을 형성하기 위해 사용되는 물질에 대응하여 적합하게 선택될 수 있다. 열 분해에 대해 내성이 있는 수지를 사용하는 경우에 베이킹 온도를 상승시키는 것이 필요하다. 한편으로, 전사 패턴 물질은 열 분해에 민감한 수지를 사용하는 경우에 비교적 낮은 베이킹 온도에서 제거될 수 있다. 더욱이, 도 7E의 원하는 페이스트 패턴(808)이, 예를 들어 도 7D에 도시된 굵은 화살표로 표시된 방향으로부터 아주 근접하게 버너를 가져오고 전사 패턴 물질(804)을 베이킹함으로써 베이킹 오븐을 사용하는 일 없이 또한 얻어질 수 있다.
비록 위의 설명이 기재로부터 전사 패턴 물질을 제거하는 방법의 예로서 용해 방법, 박리 방법 및 베이킹 방법을 기술하였지만, 이들 방법은 다양한 목적에 따라 적합하게 선택될 수 있다.
만약 기재로 전사되는 복수의 전사 패턴 물질이 개별적으로 존재한다면 비록 박리 방법이 전사 패턴 물질의 각 부분의 개수와 동일한 몇 차례의 박리 작업을 필요로 하지만, 용해 방법은 전사 패턴 물질의 형상에 상관없이 단지 용액 내에 한번 침지시키는 것에 의해 전사 패턴 물질의 제거를 실현한다. 다시 말하면, 전사 패턴 물질을 단일 작업(또는 단계)에서 제거하는 것이 바람직할 때, 용해 방법이 유리하다. 더욱이, 박리 방법을 이용하는 때와 같이 오목부의 분리 동안 부스러기 등의 발생이 없기 때문에, 용해 방법은 매우 정밀한 페이스트 패턴 형상의 획득을 허용한다.
게다가, 비록 용해 방법이 용액 내에 침지하기 위한 장치 및 용액을 필요로 하지만, 박리 방법은 어떠한 그런 장치 등이 제공되는 것을 필요로 하지 않고, 단순히 전사 패턴 물질이 기계적으로 박리될 수 있는 것을 필요로 하며, 그에 의해 이 방법을 유리하게 한다. 더욱이, 박리 방법에서, 패턴 페이스트 물질은 기재와의 접착이 그리고 전사 패턴 물질과의 비접착이 제공되도록 요구될 뿐이고, 용해 방법에 사용되는 패턴 페이스트 물질의 경우에서와 같이 용매 저항이 제공되는 것을 필요로 하지 않기 때문에, 광범위한 물질이 선택될 수 있다.
더욱이, 베이킹 방법은 베이킹을 위해 고온을 필요로 하기 때문에, 용해 방법 및 박리 방법과 비교하여 단지 열-저항성 유기 기재와 함께 사용될 수 있는 이점을 갖는다. 그러나, 이 방법은 전사 패턴 물질의 특성에 관해서 기재와의 용해도 또는 점착성의 차이를 고려해야 할 것을 요구하지 않기 때문에, 전사 패턴 물질에 대한 이용 가능한 더 많은 선택이 존재하고, 그에 의해 그의 제거를 용이하게 하는 이점을 제공한다.
위에서 설명된 바와 같이, 전술된 제1 내지 제6 단계를 포함하는 본 발명의 페이스트 패턴 형성 방법은 감소된 제조 비용, 용이한 제조 및 덜 바람직한 페이스트 패턴 특성 없이 높은 종횡비를 갖는 패턴의 형성의 이점을 제공한다. 더욱이, 이러한 유형의 형성 방법에 의해 얻어진 페이스트 패턴은 태양 전지의 전극 패턴, 배선 기판의 배선 패턴, 또는 플라즈마 디스플레이 패널의 장벽 리브로서 사용하기에 적합하다.
실시예 1 전사 필름용 블랙 페이스트의 제조
35부의 폴리비닐 알코올 수지 PVA #500(칸토 케미컬(Kanto Chemical))을 스테인리스 스틸 용기 내에서 90℃로 가열된 65부의 이온 교환수에 첨가하였고, 그 후 2시간 동안 교반하여 용해시켰다. 그 다음, 용액을 실온으로 냉각한 후에, 15부의 글리세린(칸토 케미컬)을 첨가하여 5분 동안 교반하였다. 다음으로, 구매 가능한 20부의 인디언 잉크(쿠레타케(Kuretake), BA7-18)를 첨가하고 이어서 5분 동안 교반하여 블랙 페이스트형 PVA 용액을 얻었다. 마지막으로, 이 PVA 용액을 플라스틱 용기로 운반하여 하룻밤 동안 놓아 두어 전사 필름용 블랙 페이스트를 얻었다.
(전사 필름의 제조)
필름 베이스 물질(필름 두께: 125 ㎛)을 위해 (이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니로부터 입수 가능한) 테플론(등록 상표) 500 PFA 필름을 사용하여, 블랙 페이스트를 닥터 블레이드법(doctor blade method)을 이용하여 그 위에 코팅하였다. 다음으로, 코팅된 페이스트를 오븐 내에서 85℃로 10분 동안 건조하였다. 더욱이, 블랙 페이스트로 코팅된 PFA 필름을 오븐으로부터 제거하였고 실온으로 냉각하도록 놓아 두어 광택 있는 블랙 필름을 얻었다. 그 후, 블랙 필름의 두께를 마이크로미터로 측정하였을 때, 필름 두께는 70 ㎛였다. 그 다음, 이 블랙 필름을 YAG 레이저 마커(코멕스(COMMAX), YAG-5W, 파장: 1064 ㎚)를 사용하여 CAD에 의해 생성된 패턴의 형상으로 패터닝하였다. 생성된 전사 패턴 오목부의 패턴의 형상은 폭 70 ㎛ 및 깊이 70 ㎛ 였다.
(전사 패턴이 위에 형성된 변형 필름의 기재로의 전사)
유리 기재를 고온 플레이트 상에서 1분 동안 100℃에서 예열하였다. 그 다음, 전사 패턴이 형성된 전사 필름을 전사 패턴 측이 유리 기재와 접촉하도록 예열된 유리 기재 상에 배치하고, 10초 동안 놓아 둔 후, 전사 필름을 유리 기재 상으로 가압하였다. 더욱이, 전사 필름을 갖는 유리 기재를 고온 플레이트로부터 제거하고 실온으로 복귀될 때까지 놓아 두었다. PFA 필름 형태의 필름 베이스 물질이 전사 필름이 이러한 방식으로 고착된 유리 기재로부터 천천히 박리될 때, 전사 패턴 물질이 유리 기재 상에 고착되었다. 생성된 전사 패턴 오목부의 형상은 폭 70 ㎛ 및 깊이 70 ㎛ 였다.
(페이스트의 충전)
(제품 번호 CB700으로서, 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니로부터 입수 가능한) 은 페이스트를 스퀴지에 의해 전사 패턴 오목부에 도포하였다. 그 다음, 은 페이스트로 충전된 전사 패턴 오목부를 갖는 유리 기재를 고온 플레이트 상에 80℃에서 5분 동안 두어 코팅된 은 페이스트를 예비 건조하였다. 유리 기재를 고온 플레이트로부터 제거하고 실온으로 복귀될 때까지 놓아 두었다. 건조 후에, 은 페이스트가 전사 패턴 오목부 내에 매설된 곳에서 약간의 만입이 관찰되었기 때문에, 은 페이스트를 스퀴징에 의해 다시 도포하여 만입부를 충전하였다. 그 후, 전사 패턴 오목부가 은 페이스트로 재충전된 유리 기재를 고온 플레이트 상에 80℃에서 10분 동안 두어 코팅된 은 페이스트를 예비 건조하였다. 기재를 고온 플레이트로부터 제거하고 실온으로 복귀될 때까지 놓아 두었다. 건조 후에 은 페이스트가 오목부 내에 매설된 곳에서 최소의 만입부가 관찰되었다. 마지막으로, 전사 패턴 물질 상 에 잔류하는 페이스트를 (듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니로부터 입수 가능한 엑서럴(Axerel)→ 2000) 용매를 사용하여 닦았다.
(전사 필름의 분리: 박리 방법)
고온 플레이트 상에서 15분 동안 130℃로 가열함으로써 전사 패턴 오목부가 페이스트로 충전된 기재를 건조시킨 후에, 기재를 실온으로 복귀될 때까지 놓아 두었다. 그 다음, 전사 패턴 물질을 손으로 천천히 박리하였다. 결과적으로, 매설된 은 페이스트의 페이스트 패턴만이 기재 상에 남아 있었다. 생성된 페이스트 패턴의 형상은 폭 70 ㎛ 및 깊이 60 ㎛였다.
위에서 기술된 바와 같이, 높은 종횡비(6/7)를 갖는 페이스트 패턴이 박리 방법을 이용하여 용이하게 형성될 수 있었다.
실시예 2: 전사 필름의 박리: 고온수 용해 방법
실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 전사 패턴 오목부가 제조된 페이스트로 충전된 기재를 고온 플레이트 상에 10분 동안 130℃에서 가열하고 이어서 고온 플레이트로부터 제거하고 실온으로 복귀될 때까지 놓아 두었다. 그 다음, 전사 패턴 물질을 갖는 기재를 80℃의 고온수 내에 10분 동안 침지시키고 이어서 초음파 클리너를 사용하여 30초 동안 초음파 처리를 하였다. 그 후, 기재를 고온수로부터 제거하고 40℃의 흐르는 물로 세척하였다. 결과적으로, 매설된 은 페이스트의 페이스트 패턴만이 기재 상에 남아 있었다. 생성된 페이스트 패턴의 형상은 폭 70 ㎛ 및 깊이 60 ㎛였다. 앞서 기술된 바와 같이, 종횡비는 상한을 갖지 않지만, 이 실시예에서 종횡비는 6/7이었다.
위에서 기술된 바와 같이, 높은 종횡비(6/7)를 갖는 페이스트 패턴이 또한 고온수 용해 방법을 이용하여 용이하게 형성될 수 있었다.

Claims (17)

  1. 전사 패턴 물질과 전사 패턴 오목부를 포함하는 전사 패턴을 필름 베이스 물질 상에 적용하여 전사 필름을 형성하는 단계와,
    전사 패턴 물질이 기재와 접촉하도록 전사 필름을 기재 상으로 전사하는 단계와,
    필름 베이스 물질을 전사 패턴 물질로부터 분리시키는 단계와,
    페이스트를 전사 패턴 오목부 내로 도포하여, 페이스트 패턴이 되도록 하는 단계와,
    페이스트를 응고시키는 단계와,
    전사 패턴 물질을 제거하는 단계를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법.
  2. 전사 패턴 물질을 필름 베이스 물질 상에 도포하는 단계와,
    전사 패턴 물질 내에 전사 패턴 오목부(들)를 형성하여, 전사 필름을 형성하는 단계와,
    전사 패턴 물질이 기재와 접촉하도록 전사 필름을 기재 상으로 전사하는 단계와,
    필름 베이스 물질을 전사 패턴 물질로부터 분리시키는 단계와,
    페이스트를 전사 패턴 오목부(들) 내로 도포하여, 페이스트 패턴이 되도록 하는 단계와,
    페이스트를 응고시키는 단계와,
    전사 패턴 물질을 제거하는 단계를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 전사 패턴 오목부(들)는 레이저로 패턴화되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서, 전사 패턴 오목부(들)는 포토에칭에 의해 패턴화되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  5. 제2항에 있어서, 전사 패턴 오목부(들)는 프레스 스탬핑에 의해 패턴화되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전사 필름이 페이스트 패턴이 형성된 기재 상으로의 압력에 의해 접착된 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전사 필름이 페이스트 패턴이 형성된 기재 상으로의 접착제로 접착된 페이스트 패턴 형성 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페이스트를 전사 패턴 오목부(들) 내로 도포한 후에, 전사 패턴 물질 상에 잔존하는 페이스트를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페이스트를 전사 패턴 오목부(들) 내로 도포하는 단계와 페이스트를 응고시키는 단계가, 소정의 페이스트 패턴 높이가 얻어질 때까지 2회 이상 반복되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전사 패턴 물질은 물로 용해시킴으로써 제거되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, 전사 패턴 물질은 수용성 수지를 포함하는 페이스트 패턴 형성 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전사 패턴 물질은 유기 용매로 용해시킴으로써 제거되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전사 패턴 물질은 베이킹에 의해 제거되는 페이스트 패턴 형성 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페이스트 패턴은 태양 전지의 전극 패턴인 페이스트 패턴 형성 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페이스트 패턴은 배선 기판의 배선 패턴인 페이스트 패턴 형성 방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페이스트 패턴은 플라즈마 디스플레이 패널의 장벽 리브인 페이스트 패턴 형성 방법.
  17. 전사 패턴 오목부가 필름 베이스 물질 상에 형성된, 제1항에 따른 페이스트 패턴 형성 방법에 사용되는 전사 필름.
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