KR20100065769A - Method for forming of pattern using self-assembled monolayer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming of a pattern using a self-assembled monolayer is provided to implement a clean electrode pattern by forming a substrate, having a hydrophobic region which is exposed to the outside, between self-assembled patterns. CONSTITUTION: A photoresist pattern is formed on a substrate(10). A self-assembled monolayer(16) is formed on the substrate which is exposed between photoresist patterns. The photoresist pattern of the substrate is removed to form a self-assembled pattern. The electrode ink is spread on the substrate including the self-assembled pattern to form the electrode pattern(18).

Description

자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법{Method for forming of pattern using self-assembled monolayer}Method for forming of pattern using self-assembled monolayer

본 발명은 패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method using a self-assembled monolayer.

유기전자소자는 응용범위가 다양하며, 저가이고, 대면적이 가능한 등의 이점이 있어, 전자 소자의 응용에 있어서 실리콘의 대체 물질로 각광을 받아오고 있다. 이러한 유기전자소자는 이차전지, 발광다이오드, 또는 태양전지등의 응용이 가능하다. BACKGROUND OF THE INVENTION Organic electronic devices have various applications, are inexpensive, and have a large area, and thus have been spotlighted as alternative materials for silicon in the application of electronic devices. The organic electronic device may be applied to a secondary battery, a light emitting diode, or a solar cell.

이러한 유기전자 소자를 다양한 소자에 적용하기 위해서는 패터닝 공정이 필수적이다. 그러나, 지금까지 이용되고 있는 패터닝 방법은 형성방법이 복잡할 뿐만 아니라, 고가의 장비가 이용되며, 선명한 패턴의 형성이 어려운 등의 문제점이 있다. 또한, 전도성 고분자와 같은 물질은 낮은 가공성을 가지므로, 전도성 고분자를 이용하여 선명한 패턴을 형성하기에는 어려움이 따른다. In order to apply such an organic electronic device to various devices, a patterning process is essential. However, the patterning method used up to now has a problem that the formation method is not only complicated, expensive equipment is used, and it is difficult to form a clear pattern. In addition, since a material such as a conductive polymer has low processability, it is difficult to form a clear pattern using the conductive polymer.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 간단한 방법을 이용하여 선명한 패턴의 형성이 가능한 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a pattern forming method using a self-assembled monolayer capable of forming a clear pattern using a simple method.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴들 사이에 노출된 기판 상에 자기조립단분자막을 형성하는 단계, 상기 기판 상의 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 자기조립단분자 패턴을 형성하는 단계 및 상기 자기조립단분자 패턴이 구비된 기판 상에 전극 잉크를 도포하여 전극패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴 형성방법을 제공한다. The present invention for achieving the above object is a step of forming a photoresist pattern on a substrate, forming a self-assembled monolayer on the substrate exposed between the photoresist patterns, removing the photoresist pattern on the substrate Forming a self-assembled monomolecular pattern and applying an electrode ink onto a substrate provided with the self-assembled monomolecular pattern to form an electrode pattern.

상기 포토레지스트 패턴을 형성하기 전에 상기 기판을 친수성 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 친수성 처리는 산성 처리 또는 염기성 처리일 수 있다. 상기 기판은 산화계 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 상기 산화계 기판은 SiO2 기판, Al2O3 기판 또는 ITO 기판일 수 있다. 상기 금속 기판은 Ag 기판, Au 기판, Cu 기판, Pd 기판 또는 Ti 기판일 수 있다. 상기 자기조립단분자막은 반응기로서 실란기 또는 티올기를 구비할 수 있다. 상기 실란기는 클로로 실란기 또는 알콕시 실란기일 수 있다. 상기 자기조립단분자막은 작용기로서 CH3기 또는 CF3기를 구비할 수 있다. 상기 자기조립단분자는 OTS 또는 HDT일 수 있다. 상기 자기조립단분자막은 디핑법 또는 증기법을 이용하여 형성할 수 있다. The method may further include hydrophilic treating the substrate before forming the photoresist pattern. The hydrophilic treatment may be an acid treatment or a basic treatment. The substrate may be an oxidizing substrate or a metal substrate. The oxidizing substrate may be an SiO 2 substrate, an Al 2 O 3 substrate, or an ITO substrate. The metal substrate may be an Ag substrate, an Au substrate, a Cu substrate, a Pd substrate, or a Ti substrate. The self-assembled monolayer may include a silane group or a thiol group as a reactor. The silane group may be a chloro silane group or an alkoxy silane group. The self-assembled monolayer may include a CH 3 group or a CF 3 group as a functional group. The self-assembled molecule may be OTS or HDT. The self-assembled monolayer can be formed using a dipping method or a vapor method.

상기 전극 잉크는 무기물 또는 전도성 고분자를 함유할 수 있다. 상기 무기물은 Ag, Mg, Au, Al. Pr, Pd 또는 Ni일 수 있다. 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS 또는 POMeOPT일 수 있다. 상기 전극 패턴은 드랍법, 스핀코팅 또는 도말법등을 이용하여 형성할 수 있다. The electrode ink may contain an inorganic material or a conductive polymer. The inorganic material is Ag, Mg, Au, Al. It may be Pr, Pd or Ni. The conductive polymer may be PEDOT-PSS or POMeOPT. The electrode pattern may be formed using a drop method, spin coating, or smearing method.

상술한 바와 같이 소수성 작용기를 구비하는 자기조립단분자 패턴과 상기 자기조립단분자 패턴들 사이에 친수성 영역이 노출된 기판을 형성하여 상기 기판 상의 친수성 영역에 전극 패턴을 형성하였다. As described above, a substrate having a hydrophilic region exposed between the self-assembled terminal molecule pattern having a hydrophobic functional group and the self-assembled terminal molecule patterns was formed to form an electrode pattern on the hydrophilic region on the substrate.

그 결과, 선명한 전극 패턴이 형성될 수 있으며, 간단한 공정을 이용하여 전도성 고분자와 같은 가공성이 어려운 물질을 패터닝할 수 있다. As a result, a clear electrode pattern can be formed and a material having a difficult processability such as a conductive polymer can be patterned using a simple process.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호 를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant description of the same components is omitted.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타내는 개략도이고, 도 2는 자기조립단분자의 형상을 나타내는 개념도이며, 도 3은 자기조립단분자막의 형성에 의해 기판 표면이 소수성으로 변화되는 과정을 나타내는 개략도이다. 1A to 1F are schematic diagrams illustrating a patterning method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a shape of a self-assembled monomolecular molecule, and FIG. Schematic diagram showing the process of change.

도 1a를 참조하면, 기판(10)이 제공된다. 상기 기판(10)은 친수성 기판일 수 있다. 상기 기판(10)은 산화계 기판 또는 금속 기판등일 수 있다. 상기 산화계 기판, 및 상기 금속 기판은 베이스 기판 상에 산화막, 및 금속 막이 각각 형성된 기판일 수 있다. 구체적으로 상기 산화계 기판은 SiO2 기판, Al2O3 기판 또는 ITO 기판등일 수 있으며, 상기 금속 기판은 Ag 기판, Au 기판, Cu 기판, Pd 기판 또는 Ti 기판등일 수 있다.Referring to FIG. 1A, a substrate 10 is provided. The substrate 10 may be a hydrophilic substrate. The substrate 10 may be an oxidized substrate or a metal substrate. The oxidation-based substrate and the metal substrate may be a substrate on which an oxide film and a metal film are formed on the base substrate, respectively. Specifically, the oxidizing substrate may be an SiO 2 substrate, an Al 2 O 3 substrate, an ITO substrate, or the like, and the metal substrate may be an Ag substrate, an Au substrate, a Cu substrate, a Pd substrate, or a Ti substrate.

상기 기판(10)을 친수성 처리하여 상기 기판(10)의 적어도 상부면 상에 친수성을 부여할 수 있다. 상기 친수성 처리는 산성 처리 또는 염기성 처리등일 수 있다. 만약, 상기 기판(10)이 산화계 기판인 경우에 상기 기판(10)을 산성 처리하여 상기 기판(10)에 OH기를 부여할 수 있으며, 상기 기판(10)이 금속 기판인 경우에 상기 기판(10)을 염기성 처리하여, 상기 기판(10)에 OH기를 부여할 수 있다. 상기 산성 처리 또는 염기성 처리는 산성 용액 또는 염기성 용액이 함유된 용액 내에 상기 기판(10)을 침지하여 수행될 수 있다. The substrate 10 may be hydrophilized to impart hydrophilicity on at least an upper surface of the substrate 10. The hydrophilic treatment may be an acid treatment or a basic treatment. If the substrate 10 is an oxidizing substrate, the substrate 10 may be acid treated to impart an OH group to the substrate 10, and the substrate 10 may be a metal substrate. ) May be subjected to a basic treatment to impart an OH group to the substrate 10. The acidic treatment or basic treatment may be performed by immersing the substrate 10 in an acidic solution or a solution containing a basic solution.

도 1b를 참조하면, 상기 기판(10) 상에 포토레지스트층(11)을 형성할 수 있 다. 상기 포토레지스트층(11)은 스핀코팅을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트층(11)을 리소그라피법을 사용하여 패터닝할 수 있다. 상기 리소그라피법은 전자빔 리소그라피법 또는 자외선 리소그라피법등일 수 있다. 구체적으로, 상기 포토레지스트층(11) 상에 패터닝된 전자빔 또는 자외선을 조사할 수 있다.Referring to FIG. 1B, a photoresist layer 11 may be formed on the substrate 10. The photoresist layer 11 may be formed using spin coating. The photoresist layer 11 may be patterned using a lithography method. The lithography method may be electron beam lithography or ultraviolet lithography. Specifically, the electron beam or ultraviolet light patterned on the photoresist layer 11 may be irradiated.

도 1c를 참조하면, 상기 패터닝된 전자빔 또는 자외선이 조사된 포토레지스트층(11)을 현상(develop)하여 상기 기판(10) 상에 포토레지스트 패턴(12)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 현상을 수행하여 형성된 포토레지스트 패턴들(12) 사이에는 상기 기판(10)의 일부가 노출될 수 있다. 따라서, 상기 기판(10)의 상부는 일부 친수성을 가질 수 있다. Referring to FIG. 1C, a photoresist pattern 12 may be formed on the substrate 10 by developing the patterned electron beam or ultraviolet-ray-exposed photoresist layer 11. In this case, a portion of the substrate 10 may be exposed between the photoresist patterns 12 formed by performing the development. Thus, the upper portion of the substrate 10 may have some hydrophilicity.

도 1d, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴들(12) 사이에 노출된 기판(10) 즉, 포토레지스트 패턴(12)이 형성되지 않은 기판(10) 상에 자기조립단분자막(16)을 형성할 수 있다. 상기 자기조립단분자막(16)은 디핑법(dipping method) 또는 증기법(vaper method) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 1D, 2, and 3, a self-assembled monolayer (MFC) is formed on a substrate 10 exposed between the photoresist patterns 12, that is, a substrate 10 on which the photoresist pattern 12 is not formed. 16) can be formed. The self-assembled monolayer 16 may be formed using a dipping method or a vapor method.

상기 디핑법은 자기조립단분자와 용매를 혼합한 자기조립단분자용액을 제조하고, 상기 자기조립단분자 용액 내에 상기 포토레지스트 패턴(12)을 구비하는 기판(10)을 디핑시켜 수행할 수 있다. The dipping method may be performed by preparing a self-assembled monomer solution in which a self-assembled monomer and a solvent are mixed, and dipping the substrate 10 including the photoresist pattern 12 in the self-assembled monomer solution. .

상기 용매는 톨루엔, 에틸렌글라이콜 또는 클로로벤젠등일 수 있으며, 상기 디핑은 5분 내지 10분동안 수행할 수 있다. The solvent may be toluene, ethylene glycol or chlorobenzene, and the dipping may be performed for 5 to 10 minutes.

또한, 상기 증기법은 상기 포토레지스트 패턴(12)을 구비하는 기판(10) 상에 자기조립단분자 증기를 제공하여 수행할 수 있다. In addition, the vapor method may be performed by providing self-assembled monomolecular vapor on the substrate 10 having the photoresist pattern 12.

상기 자기조립단분자는 반응기(head group, 22), 탄화수소 사슬(hydrocarbon chain, 24) 및 작용기(terminal group, 26)를 구비할 수 있다. 상기 반응기(22)는 실란기(silane group) 또는 티올기(thiol group)를 구비하며, 상기 기판(10)과 결합될 수 있다. 상기 실란기는 클로로 실란기 또는 알콕시 실란기등일 수 있다. 구체적으로, 상기 자기조립단분자는 반응기로서 클로로 실란기를 구비하는 OTS(octadecyltrichlorosilane), 또는 반응기로서 티올기를 구비하는 HDT(hexadecanethiol)일 수 있다. 상기 탄화수소 사슬(24)은 상기 기판(10)과 자기조립단분자 사이 또는 자기조립단분자들 사이에 반데르발스(van der Waals) 인력을 발생시켜 상기 자기조립단분자들이 막을 형성하도록 할 수 있다. 또한, 상기 작용기(26)는 CH3 또는 CF3를 구비하여 소수성을 나타낼 수 있다.The self-assembled monomer may include a reactor (head group) 22, a hydrocarbon chain (24) and a terminal group (26). The reactor 22 may include a silane group or a thiol group and may be combined with the substrate 10. The silane group may be a chloro silane group or an alkoxy silane group. Specifically, the self-assembled monomolecule may be OTS (octadecyltrichlorosilane) having a chlorosilane group as a reactor, or HDT (hexadecanethiol) having a thiol group as a reactor. The hydrocarbon chain 24 may generate van der Waals attraction force between the substrate 10 and the self-assembled molecules or between the self-assembled molecules so that the self-assembled molecules form a film. . In addition, the functional group 26 may include CH 3 or CF 3 to represent hydrophobicity.

상기 자기조립단분자의 반응기(22)는 특정한 종류의 물질막 상에 선택적으로 반응하여 흡착될 수 있다. 따라서, 상기 기판(10)의 종류에 따라 상기 자기조립단분자의 반응기(22)는 달라질 수 있다. 상기 기판(10)이 산화계 기판인 경우에 상기 자기조립단분자의 반응기(22)는 실란기일 수 있고, 상기 기판(10)이 금속 기판인 경우에 상기 자기조립단분자의 반응기(22)는 티올기일 수 있다.The reactor 22 of the self-assembled monomolecule may be selectively reacted and adsorbed onto a specific kind of material film. Therefore, the reactor 22 of the self-assembled terminal molecule may vary according to the type of the substrate 10. When the substrate 10 is an oxidizing substrate, the reactor 22 of the self-assembled monomolecule may be a silane group, and when the substrate 10 is a metal substrate, the reactor 22 of the self-assembled monomolecule is thiol It may be a flag.

일 실시예에서, 상기 기판(10)이 산화계 기판인 경우에, 상기 반응기로서 실란기를 갖는 자기조립단분자가 상기 포토레지스트 패턴들(12) 사이에 노출된 기판(10) 상에 선택적으로 흡착하여 자기조립단분자막(16)을 형성한다. 다른 실시예에서, 상기 기판(10)이 금속 기판인 경우에, 상기 반응기로서 티올기를 갖는 자기 조립단분자가 상기 포토레지스트 패턴들(12) 사이에 노출된 기판(10) 상에 선택적으로 흡착하여 자기조립단분자막(16)을 형성한다. In one embodiment, when the substrate 10 is an oxidized substrate, a self-assembled monomolecular molecule having a silane group as the reactor may be selectively adsorbed on the exposed substrate 10 between the photoresist patterns 12. The self-assembled monolayer 16 is formed. In another embodiment, when the substrate 10 is a metal substrate, a self-assembled monomolecule having a thiol group as the reactor selectively adsorbs onto the exposed substrate 10 between the photoresist patterns 12. The self-assembled monolayer 16 is formed.

상기 자기조립단분자막(16)은 상기 기판(10)의 측면 및 하부면에도 형성되어 상기 기판(10)을 감쌀 수 있다.The self-assembled monolayer 16 may also be formed on the side and bottom surfaces of the substrate 10 to surround the substrate 10.

예컨대, 상기 자기조립단분자가 OTS(CH3(CH2)17SiCl3)인 경우, 상기 OTS의 반응기 및 작용기는 각각 SiCl3는 및 CH3로 이루어질 수 있다. 상기 OTS를 디핑법을 이용하여 자기조립단분자막을 형성하는 경우에, 상기 OTS의 반응기는 가수분해에 의해 Si-Cl 결합이 끊어지고, Si-OH 결합이 형성될 수 있다. 상기 Si-OH 결합은 SiO2 기판의 OH기와의 반응에 의해 Si-O-Si 결합이 형성될 수 있다. 그 결과, 상기 SiO2 기판과 상기 OTS는 서로 결합되어, 상기 기판(10) 상에 자기조립단분자막(16)이 형성될 수 있다. For example, when the self-assembled monomolecule is OTS (CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ), the reactor and the functional group of the OTS may be composed of SiCl 3 and CH 3 , respectively. In the case of forming the self-assembled monomolecular film by dipping the OTS, the reactor of the OTS may lose Si-Cl bond by hydrolysis, and Si-OH bond may be formed. The Si—OH bond may form a Si—O—Si bond by reaction with an OH group of a SiO 2 substrate. As a result, the SiO 2 substrate and the OTS may be bonded to each other, and a self-assembled monolayer 16 may be formed on the substrate 10.

상기 자기조립단분자막(16)이 형성된 기판(10)을 열처리할 수 있다. 상기 열처리는 상기 자기조립단분자막(16)에 포함된 용매를 제거하기 위해 수행될 수 있다. 상기 열처리는 110℃ 내지 130℃의 온도에서 5분 내지 10분간 수행될 수 있다. The substrate 10 on which the self-assembled monolayer 16 is formed may be heat treated. The heat treatment may be performed to remove the solvent contained in the self-assembled monolayer 16. The heat treatment may be performed for 5 to 10 minutes at a temperature of 110 ℃ to 130 ℃.

도 1e를 참조하면, 포토레지스트 패턴(12)을 제거할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(12)은 아세톤을 이용하여 제거할 수 있다. 그 결과, 상기 기판(10) 상에 자기조립단분자 패턴(17)이 형성될 수 있다. 따라서, 이와 같이 형성된 자기조립단분자 패턴(17)은 소수성 작용기(26)로 인해 그의 표면이 소수성을 갖고, 상기 노출된 기판(10)은 친수성을 가질 수 있다. Referring to FIG. 1E, the photoresist pattern 12 may be removed. The photoresist pattern 12 may be removed using acetone. As a result, the self-assembled monolayer pattern 17 may be formed on the substrate 10. Therefore, the self-assembled monolayer pattern 17 formed as described above may have hydrophobicity on its surface due to the hydrophobic functional group 26, and the exposed substrate 10 may have hydrophilicity.

도 1f를 참조하면, 상기 자기조립단분자 패턴(17)이 구비된 기판(10) 상에 전극 잉크를 도포하여 전극패턴(18)을 형성할 수 있다. 상기 전극 잉크의 도포는 드랍법, 도말법 또는 스핀코팅등을 이용하여 수행될 수 있다. Referring to FIG. 1F, an electrode pattern 18 may be formed by applying electrode ink on a substrate 10 provided with the self-assembled monolayer pattern 17. Application of the electrode ink may be performed using a drop method, a smear method, or spin coating.

상기 전극 잉크는 무기물 또는 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 무기물은 Ag, Mg, Au, Al. Pr, Pd 또는 Ni일 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS(poly(3,4-ethlyenedioxythiophene/poly(4-styrenesulfonate)), POMeOPT(poly(3-(2'-methoxy-5'-octyphenyl)thiophene)) 또는 폴리아릴린(polyaniline)일 수 있다.The electrode ink may include an inorganic material or a conductive polymer. The inorganic material is Ag, Mg, Au, Al. Pr, Pd or Ni, the conductive polymer may be PEDOT-PSS (poly (3,4-ethlyenedioxythiophene / poly (4-styrenesulfonate)), POMeOPT (poly (3- (2'-methoxy-5'-octyphenyl) thiophene)) or polyaniline.

상기 전극 잉크는 상기 무기물 또는 전도성 고분자에 용매를 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 용매는 친수성 용매일 수 있다. 구체적으로 친수성 용매는 물 또는 알코올일 수 있다. 이에 따라 상기 친수성 용매를 함유하는 전극 잉크는 친수성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 전극 잉크는 상기 기판(10)과의 친화력이 높은 친수성 영역에만 도포될 수 있다. The electrode ink may be prepared by mixing a solvent with the inorganic material or the conductive polymer. The solvent may be a hydrophilic solvent. Specifically, the hydrophilic solvent may be water or alcohol. Accordingly, the electrode ink containing the hydrophilic solvent may have hydrophilicity. Therefore, the electrode ink may be applied only to a hydrophilic region having a high affinity with the substrate 10.

전극 패턴(18)이 형성된 기판(10)을 큐어링(curing)할 수 있다. 상기 큐어링은 상기 기판(10)과 전극 패턴(18)의 접착력을 향상시키고, 상기 전극 패턴(18)의 강도를 향상시킬 수 있다. The substrate 10 on which the electrode pattern 18 is formed may be cured. The curing may improve the adhesion between the substrate 10 and the electrode pattern 18, and improve the strength of the electrode pattern 18.

상기와 같이 간단한 공정을 이용하여 선명한 전극 패턴을 형성할 수 있으며, 전도성 고분자와 같은 가공성이 어려운 물질의 패턴을 가능하게 한다. 이와 같은 패터닝 방법은 연료전지, 태양전지 또는 유기박막 트랜지스터와 같은 유기전자소자의 패터닝 방법으로 이용될 수 있다. By using a simple process as described above it is possible to form a clear electrode pattern, it is possible to pattern the material difficult to process, such as conductive polymers. Such a patterning method may be used as a patterning method of an organic electronic device such as a fuel cell, a solar cell or an organic thin film transistor.

이하에서는 유기박막 트랜지스터의 게이트 전극, 소그전극 및 드레인 전극을 본 발명의 패터닝 방법을 이용하여 형성하였다. Hereinafter, the gate electrode, the sog electrode, and the drain electrode of the organic thin film transistor were formed using the patterning method of the present invention.

실험예Experimental Example 1 One

기판으로서 SiO2 기판을 사용하였으며, 스핀코팅을 이용하여 상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층을 전자빔 리소그라피법을 이용하여 패터닝을 수행하였다. 상기 패터닝된 포토레지스트층을 현상하여 상기 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 이에 따라 형성된 상기 포토레지스트 패턴 사이에는 상기 SiO2 기판이 일부 노출되었다. A SiO 2 substrate was used as the substrate, and a photoresist layer was formed on the substrate by spin coating. The photoresist layer was patterned by electron beam lithography. The patterned photoresist layer was developed to form a photoresist pattern on the substrate. The SiO 2 substrate was partially exposed between the photoresist patterns thus formed.

상기 포토레지스 패턴들 사이에 노출된 기판 상에 OTS막을 형성하였다. 이때, 상기 OTS막은 상기 기판의 측면 및 하부면에도 형성되었다.An OTS film was formed on the substrate exposed between the photoresist patterns. In this case, the OTS film is also formed on the side and bottom surfaces of the substrate.

상기 OTS막은 디핑법을 이용하여 형성하였다. 구체적으로 상기 디핑법은 1wt% OTS(시그마 알드리치사)와 99wt% 톨루엔을 혼합한 OTS 용액이 구비된 용기내에 상기 포토레지스트 패턴이 구비된 기판을 침지시켜 수행하였다. 상기 침지는 5분동안 수행하였다. The OTS film was formed using a dipping method. Specifically, the dipping method was performed by immersing the substrate with the photoresist pattern in a container equipped with an OTS solution containing 1 wt% OTS (Sigma Aldrich) and 99 wt% toluene. The soaking was performed for 5 minutes.

상기 OTS막이 형성된 기판을 열처리하였다. 상기 열처리는 상기 OTS막에 함유된 용매를 제거하기 위해 수행하였으며, 상기 열처리는 120℃의 온도에서 5분동안 수행하였다. 그런 후, 아세톤을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 자기조립단분자 패턴을 형성하였다. The substrate on which the OTS film was formed was heat-treated. The heat treatment was performed to remove the solvent contained in the OTS film, the heat treatment was performed for 5 minutes at a temperature of 120 ℃. Thereafter, the photoresist pattern was removed using acetone to form a self-assembled monomolecular pattern.

상기 자기조립단분자 패턴이 구비된 기판 상에 전극 잉크를 도포하여 전극패턴을 형성하였다. 상기 전극 잉크는 PEDOT-PSS의 전도성 고분자와 물을 혼합하여 제조하였으며, 상기 전극 잉크는 드랍법을 이용하여 상기 SiO2 기판 상에 도포하였다. An electrode pattern was formed by applying electrode ink on a substrate having the self-assembled monomolecular pattern. The electrode ink was prepared by mixing the conductive polymer and the water of the PEDOT-PSS, the electrode ink using the drop method SiO 2 It was applied onto the substrate.

도 4a는 물과 기판 표면의 접촉각을 나타내는 모식도이다. 4A is a schematic diagram showing a contact angle between water and a substrate surface.

도 4a를 참조하면, 기판을 물에 접촉시켰을 때, 상기 물과 상기 기판과의 접촉각은 22.9°로서 상기 기판은 물에 대해 젖음 정도가 높았으며, 물에 대한 친화력이 높은 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4A, when the substrate is in contact with water, the contact angle between the water and the substrate is 22.9 °, and the substrate has a high wettability with respect to water, and has a high affinity for water.

도 4b는 물과 자기조립단분자막이 형성된 기판의 접촉각을 나타내는 모식도이다. 4B is a schematic diagram showing a contact angle between water and a substrate on which a self-assembled monolayer is formed.

도 4b를 참조하면, 자기조립단분자막이 형성된 기판을 물에 접촉시켰을 때, 상기 물과 상기 기판과의 접촉각은 95.62°로서 상기 기판은 물에 대해 젖음 정도가 낮았다. 이에 따라 자기조립단분자막은 소수성 작용기를 구비하여 그의 표면이 소수성을 가지는 것을 알 수 있으며, 물에 대한 친화력이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the substrate on which the self-assembled monolayer was formed was brought into contact with water, the contact angle between the water and the substrate was 95.62 ° and the substrate was low in wetness. Accordingly, it can be seen that the self-assembled monolayer has hydrophobic functional groups and its surface has hydrophobicity, and has a low affinity for water.

도 5는 실험예 1에 따라 형성된 소스-드레인 전극의 형상을 나타내는 SEM 이미지이다. FIG. 5 is an SEM image showing the shape of a source-drain electrode formed according to Experimental Example 1. FIG.

도 5를 참조하면, 소스-드레인(SD) 전극 패턴은 전체적으로 균일하며 선명한 것을 알 수 있다. 이때, 상기 소스-드레인(SD) 전극의 두께(미도시)는 450nm로 매 우 얇은 층을 형성하였다. 이와 같이 형성된 소스-드레인들(SD) 사이의 폭, W1, W2, W3은 각각, 102㎛(도 5의 a), 49.3㎛(도 5의 b) 및 25㎛(도 5의 c)로 다양하게 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 도 5의 a를 확대한 형상을 참조하면(도 5의 d), W1의 폭이 102㎛이며, 상기 폭을 이루는 소스-드레인들의 패턴이 선명한 것을 알 수 있다. 상기 소스-드레인을 유기박막트랜지스터에 응용하는 경우, 상기 폭들(W1, W2, W3)은 반도체층의 채널 폭을 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the source-drain (SD) electrode pattern is uniform and clear as a whole. At this time, the thickness of the source-drain (SD) electrode (not shown) to form a very thin layer of 450nm. The widths between the source-drains SD formed in this way, W 1 , W 2 , and W 3 , respectively, are 102 μm (a in FIG. 5), 49.3 μm (b in FIG. 5) and 25 μm (c in FIG. 5). Can be variously formed. In addition, referring to the enlarged shape of FIG. 5A (FIG. 5D), it can be seen that the width of W 1 is 102 μm and the pattern of the source-drains forming the width is clear. When the source-drain is applied to an organic thin film transistor, the widths W 1 , W 2 , and W 3 may represent channel widths of a semiconductor layer.

도 6은 소스전극 및 드레인 전극의 형상을 나타내는 AFM 이미지이다. 6 is an AFM image showing the shape of a source electrode and a drain electrode.

도 6을 참조하면, 실험예 1에 의해 제조된 소스-드레인(SD) 전극 패턴은 표면이 매우 균일한 상태인 것을 알 수 있으며, 상기 소스-드레인 전극 사이의 폭(W)이 약 20㎛인 것을 알 수 있다. . Referring to FIG. 6, it can be seen that the source-drain (SD) electrode pattern manufactured by Experimental Example 1 has a very uniform surface, and the width W between the source-drain electrodes is about 20 μm. It can be seen that. .

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 이용하여 패터닝을 수행하는 경우, 간단한 방법을 이용하여 선명한 패턴들을 형성시킬 수 있다. Therefore, when patterning is performed by using the method according to an embodiment of the present invention, clear patterns may be formed using a simple method.

실험예Experimental Example 2 2

상기 실험예 1과 동일하게 수행하되, 상기 전극 잉크로서 PEDOT-PSS 대신에 은나노입자를 첨가하여 전극 패턴을 형성하였다. The electrode pattern was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that silver nanoparticles were added instead of PEDOT-PSS as the electrode ink.

도 7은 본 발명의 실험예 2에 따라 형성된 게이트 전극을 나타내는 SEM 이미지이다. 7 is an SEM image showing a gate electrode formed according to Experimental Example 2 of the present invention.

도 7를 참조하면, 은나노입자를 포함하는 전극 잉크를 이용하여 전체적으로 균일한 게이트 전극(GE, 도 7의 a) 및 얼라인키(AK, 도 7의 b)를 패터닝할 수 있으며, 선명한 패턴을 얻을 수 있었다. 이와 같이 형성된 게이트 전극의 두께는 약 1300nm를 나타내었다(도 7의 d 및 e). Referring to FIG. 7, a uniform gate electrode GE and a alignment key A and B of FIG. 7 may be patterned using an electrode ink including silver nanoparticles to obtain a clear pattern. Could. The thickness of the gate electrode thus formed was about 1300 nm (d and e in FIG. 7).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타내는 개략도이다. 1A to 1F are schematic diagrams illustrating a patterning method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 자기조립단분자의 형상을 나타내는 개념도이다. 2 is a conceptual diagram showing the shape of the self-assembled molecule.

도 3은 자기조립단분자막의 형성에 의해 기판 표면이 소수성으로 변화되는 과정을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram showing a process in which the surface of a substrate is changed to hydrophobic by forming a self-assembled monolayer.

도 4a는 물과 기판 표면의 접촉각을 나타내는 모식도이다. 4A is a schematic diagram showing a contact angle between water and a substrate surface.

도 4b는 물과 자기조립단분자막이 형성된 기판의 접촉각을 나타내는 모식도이다. 4B is a schematic diagram showing a contact angle between water and a substrate on which a self-assembled monolayer is formed.

도 5는 실험예 1에 따라 형성된 소스-드레인 전극의 형상을 나타내는 SEM 이미지이다. FIG. 5 is an SEM image showing the shape of a source-drain electrode formed according to Experimental Example 1. FIG.

도 6은 소스전극 및 드레인 전극의 형상을 나타내는 AFM 이미지이다. 6 is an AFM image showing the shape of a source electrode and a drain electrode.

도 7은 본 발명의 실험예 2에 따라 형성된 게이트 전극을 나타내는 SEM 이미지이다. 7 is an SEM image showing a gate electrode formed according to Experimental Example 2 of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 기판 11: 포토레지스트층10: substrate 11: photoresist layer

12: 포토레지스트 패턴 16: 자기조립단분자막12: photoresist pattern 16: self-assembled monolayer

17: 자기조립단분자 패턴 18: 전극 패턴17: self-assembled molecule pattern 18: electrode pattern

Claims (15)

기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the substrate; 상기 포토레지스트 패턴들 사이에 노출된 기판 상에 자기조립단분자막을 형성하는 단계;Forming a self-assembled monolayer on the substrate exposed between the photoresist patterns; 상기 기판 상의 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 자기조립단분자 패턴을 형성하는 단계; 및Removing the photoresist pattern on the substrate to form a self-assembled monomolecular pattern; And 상기 자기조립단분자 패턴이 구비된 기판 상에 전극 잉크를 도포하여 전극패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴 형성방법. And forming an electrode pattern by applying electrode ink on a substrate having the self-assembled terminal molecule pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하기 전에 상기 기판을 친수성 처리하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성방법.And hydrophilizing the substrate before forming the photoresist pattern. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 친수성 처리는 산성 처리 또는 염기성 처리인 패턴 형성방법. The hydrophilic treatment is an acid treatment or a basic treatment pattern forming method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 산화계 기판 또는 금속 기판인 패턴 형성방법.The substrate is an oxide-based substrate or a metal substrate pattern forming method. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 산화계 기판은 SiO2 기판, Al2O3 기판 또는 ITO 기판인 패턴 형성방법. The oxide-based substrate is a SiO 2 substrate, Al 2 O 3 substrate or ITO substrate pattern formation method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 금속 기판은 Ag 기판, Au 기판, Cu 기판, Pd 기판 또는 Ti 기판인 패턴 형성방법. The metal substrate is an Ag substrate, Au substrate, Cu substrate, Pd substrate or Ti substrate pattern forming method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기조립단분자막은 반응기로서 실란기 또는 티올기를 구비하는 패턴 형성방법. The self-assembled monolayer is a pattern forming method comprising a silane group or a thiol group as a reactor. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 실란기는 클로로 실란기 또는 알콕시 실란기인 패턴 형성방법. And the silane group is a chloro silane group or an alkoxy silane group. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기조립단분자막은 작용기로서 CH3기 또는 CF3기를 구비하는 패턴 형성방법. The self-assembled monolayer has a CH 3 group or a CF 3 group as a functional group. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기조립단분자는 OTS 또는 HDT인 패턴 형성방법.The self-assembled molecule is a pattern forming method of OTS or HDT. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기조립단분자막은 디핑법 또는 증기법을 이용하여 형성하는 패턴 형성방법. The self-assembled monomolecular film is a pattern forming method formed by using a dipping method or a vapor method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극 잉크는 무기물 또는 전도성 고분자를 함유하는 패턴 형성방법. The electrode ink is a pattern forming method containing an inorganic material or a conductive polymer. 제 12 항에 있어서, 13. The method of claim 12, 상기 무기물은 Ag, Mg, Au, Al. Pr, Pd 또는 Ni인 패턴 형성방법. The inorganic material is Ag, Mg, Au, Al. A pattern formation method which is Pr, Pd or Ni. 제 12 항에 있어서, 13. The method of claim 12, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, POMeOPT 또는 폴리아릴린인 패턴 형성방법. The conductive polymer is PEDOT-PSS, POMeOPT or polyarylin pattern forming method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 패턴은 드랍법, 스핀코팅 또는 도말법을 이용하여 형성하는 패턴 형성방법. The electrode pattern is formed using a drop method, spin coating or smearing method.
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