KR20150025060A - Patterning of polymer film - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a method of patterning a polymer thin film. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of patterning a polymer thin film which includes the steps of: forming photoresist on a polymer thin film formed on a substrate; patterning the photoresist; coating etching solution on the polymer thin film; removing the etching solution by spraying gas; and removing the photoresist.

Description

고분자 박막의 패터닝 방법{PATTERNING OF POLYMER FILM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a patterning method of a polymer thin film,

본 발명은 고분자 박막의 패터닝 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of patterning a polymer thin film.

패터닝(patterning)은 기판 상에 있는 금속, 무기물, 유기물 등의 물질에 원하는 패턴(pattern)을 새기는 공정이다. 최근에는 전자소자, 미세 기계소자, 광학소자 등의 집적도가 중요시되는 소자들에서 미세 패턴을 형성하는 것이 고집적(high-integration) 시스템의 성능을 결정하는 주요 인자로 대두되고 있다.Patterning is a process of inscribing a desired pattern on a substance such as a metal, an inorganic substance, or an organic substance on a substrate. In recent years, the formation of fine patterns in devices in which the degree of integration of electronic devices, micromechanical devices, and optical devices is important is becoming a major factor determining the performance of a high-integration system.

패터닝을 하는 대표적인 공정에는 광학 리소그래피(photolithography) 공정과 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정 등이 있다. Representative processes for patterning include optical lithography (photolithography) and soft lithography.

광학 리소그래피는 사진 인쇄 기술을 이용하여 패턴을 형성하는 공정이다. 광학 리소그래피는 현재 모든 실리콘 기반 전자소자 제조에 이용되고 있다.Optical lithography is a process of forming a pattern using a photographic printing technique. Optical lithography is currently used in all silicon-based electronic device manufacturing.

소프트 리소그래피는 주입 몰딩(injection molding), 임프린팅(imprinting), 캐스트 몰딩(cast molding), 레이저 연마법(laser ablation), 전기화학적 마이크로머시닝(electrochemical micromachining), 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 마이크로 컨택프린팅(micro-contact printing), 복제 몰딩(replica molding), 마이크로 전사 몰딩(micro-transfer molding), 모세관 마이크로 몰딩(micro-molding in capillaries) 및 용매 보조 마이크로 몰딩(solvent-assisted molding) 등의 방법을 포함한다.Soft lithography may be performed by a variety of techniques including injection molding, imprinting, cast molding, laser ablation, electrochemical micromachining, screen printing, inkjet printing ink-jet printing, micro-contact printing, replica molding, micro-transfer molding, micro-molding in capillaries and solvent- -assisted molding).

소프트 리소그래피는 광학리소그래피보다 제조비용이 저렴하고 광학리소그래피보다 쉽게 패터닝할 수 있는 공정으로 광학 리소그래피를 대체하기 위해 개발되고 있는 공정이다. 특히, 소프트 리소그래피는 유기 전자소자 제작에 있어서 광학 리소그래피보다 대면적이면서 빠른 패터닝을 할 수 있다.Soft lithography is a process that is being developed to replace optical lithography with processes that are less expensive to manufacture than optical lithography and that can be patterned more easily than optical lithography. In particular, soft lithography can perform patterning with a larger area and faster pattern than optical lithography in the fabrication of organic electronic devices.

하지만, 소프트 리소그래피는 대량생산에 반드시 요구되는 재현성, 균일성 면에서 광학리소그래피에 비해 상당히 떨어지는 단점이 있다. 그러므로 유기 전자소자 제작에 있어서도 광학 리소그래피를 그대로 도입하려는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 광학 리소그래피 또한 몇 가지 문제점이 발생하였다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.However, soft lithography is disadvantageous in that it is considerably less than optical lithography in terms of reproducibility and uniformity, which are indispensable for mass production. Therefore, studies are underway to introduce optical lithography directly into organic electronic device fabrication. However, optical lithography also has some problems. Hereinafter, description will be made with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

도 1은 건식 식각(dry etch)에 의해 형성된 고분자 박막과 습식 식각(wet etch)에 의해 형성된 고분자 박막을 비교하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for comparing a polymer thin film formed by dry etch and a polymer thin film formed by wet etching.

구체적으로, LM은 패턴의 상면의 길이(length)이고, LPD는 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막의 상면의 길이이고, LPW는 습식 식각에 의해 형성된 고분자 박막의 상면의 길이이고, ΔL은 습식 식각에 의해 언더컷(undercut)된 부분의 길이이다.Specifically, L M is the length of the upper surface of the pattern, L PD is the length of the upper surface of the polymer thin film formed by dry etching, L PW is the length of the upper surface of the polymer thin film formed by wet etching, The length of the undercut portion by wet etching.

도 1의 좌측을 참조하면, 건식 식각은 이방성(anisotropic) 식각이 가능하기 때문에 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막의 상면의 길이(LPD)는 패턴의 상면의 길이(LM)와 동일하게 제작된다.Referring to the left side of FIG. 1, since the dry etching can perform anisotropic etching, the length (L PD ) of the upper surface of the polymer thin film formed by dry etching is made equal to the length (L M ) of the upper surface of the pattern .

반면, 도 1의 우측을 참조하면, 습식 식각은 등방성(isotropic) 식각이 되기 때문에 습식 식각에 의해 형성된 고분자 박막의 상면은 ΔL 만큼 그 길이가 줄어들게 된다. 따라서, 습식 식각에 의해 형성된 고분자 박막의 상면의 길이(LPW)는 패턴의 상면의 길이(LM)보다 짧게 제작된다.On the other hand, referring to the right side of FIG. 1, since the wet etching is an isotropic etching, the length of the upper surface of the polymer thin film formed by wet etching is reduced by? L. Therefore, the length L PW of the upper surface of the polymer thin film formed by wet etching is made shorter than the length L M of the upper surface of the pattern.

이와 같이, 습식 식각의 경우 건식 식각에 비해 비용이 저렴하지만 고분자 박막의 언더컷에 의해 원하는 패턴이 형성되기 어려운 문제가 있었다. 이러한 문제로 인해 종래의 습식 식각으로 제조된 고분자 박막은 전자 소자로 제조될 때 전자 소자의 신호 처리 시간, 메모리 동작 속도, 신호 마진 및 메모리 집적도 등에 악영향을 미치게 되었다.As described above, in the case of wet etching, the cost is lower than that of dry etching, but there is a problem that a desired pattern can not be formed due to undercut of the polymer thin film. Due to such a problem, the conventional polymer thin film produced by wet etching has adverse effects on the signal processing time, memory operation speed, signal margin, and memory density of the electronic device when manufactured by an electronic device.

또한, 건식 식각의 경우 원하는 패턴과 동일하게 형성되지만, 플라스틱 기판 또는 다른 유기물에 플라즈마(plasma) 손상을 줄 수 있는 문제가 있었다. 이러한 문제로 인해 종래의 건식 식각으로 제조된 고분자 박막은 전자 소자로 제조될 때 전자 소자의 신뢰도(reliability), 균일도(uniformity) 및 재현성(reproducibility)을 저하시켰다.In addition, although dry etching is performed in the same manner as a desired pattern, there is a problem that plasma damage may be caused to a plastic substrate or other organic material. Due to such a problem, the polymer thin film produced by the conventional dry etching has lowered the reliability, uniformity and reproducibility of the electronic device when manufactured as an electronic device.

따라서, 언더컷 부분을 최소화할 수 있으면서 유기물에 플라즈마 손상을 주지 않는 고분자 박막의 패터닝 방법의 연구가 필요하다.
Therefore, it is necessary to study the patterning method of the polymer thin film which can minimize the undercut portion and does not cause plasma damage to the organic material.

본 발명은 언더컷 부분을 최소화할 수 있는 고분자 박막의 패터닝 방법을 제공한다.The present invention provides a method of patterning a polymer thin film capable of minimizing an undercut portion.

또한, 본 발명은 유기물에 플라즈마 손상을 주지 않는 고분자 박막의 패터닝 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of patterning a polymer thin film which does not cause plasma damage to an organic material.

본 발명의 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은, 기판 상에 고분자 박막을 형성하고, 상기 고분자 박막 상에 포토레지스트(photoresist)를 형성하는 형성단계; 상기 포토레지스트를 패터닝하는 포토레지스트 패터닝 단계; 상기 고분자 박막 상에 식각용액을 도포하는 식각용액 도포단계; 기체를 분사하여 상기 식각용액을 제거하는 식각용액 제거단계; 및 상기 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거단계; 를 포함한다.A method of patterning a polymer thin film according to an embodiment of the present invention includes: a forming step of forming a polymer thin film on a substrate and forming a photoresist on the polymer thin film; A photoresist patterning step of patterning the photoresist; Applying an etching solution onto the polymer thin film to apply the etching solution; An etching solution removing step of spraying a gas to remove the etching solution; And a photoresist removing step of removing the photoresist; .

여기서, 상기 식각용액 제거단계는, 상기 기판을 기준으로 사선(diagonal line) 방향에서 상기 기체를 분사하여 상기 식각용액을 제거하는 단계일 수 있다.Here, the etching solution removing step may include removing the etching solution by spraying the gas in a diagonal line direction with respect to the substrate.

여기서, 상기 기체는 비활성 기체일 수 있다.
Here, the gas may be an inert gas.

본 발명의 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 언더컷 부분을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.The patterning method of the polymer thin film according to the embodiment of the present invention has an advantage that the undercut portion can be minimized.

또한, 본 발명의 실시 형태는 유기물에 플라즈마 손상을 주지 않을 수 있는 이점이 있다.
Further, the embodiment of the present invention has an advantage that plasma damage to organic matter can be avoided.

도 1은 건식 식각(dry etch)에 의해 형성된 고분자 박막과 습식 식각(wet etch)에 의해 형성된 고분자 박막을 비교하기 위한 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 3a 내지 도 3f는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에서 설명한 고분자 박막의 현미경 사진이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 6a 내지 도 6g는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다.1 is a cross-sectional view for comparing a polymer thin film formed by dry etch and a polymer thin film formed by wet etching.
2 is a flowchart showing the procedure of a patterning method of a polymer thin film according to the first embodiment.
3A to 3F are cross-sectional views for explaining a patterning method of a polymer thin film according to the first embodiment.
4 is a microscope photograph of the polymer thin film described in FIG.
5 is a flowchart showing a procedure of a patterning method of a polymer thin film according to the second embodiment.
6A to 6G are cross-sectional views for explaining a patterning method of a polymer thin film according to the second embodiment.
7 is a photomicrograph of a polymer thin film formed by the method of patterning a polymer thin film according to the second embodiment.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

본 발명에 따른 실시 형태의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
In the description of the embodiments according to the present invention, in the case where an element is described as being formed on "on or under" another element, the upper (upper) or lower (lower) (On or under) all include that the two elements are in direct contact with each other or that one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝(patterning) 방법을 설명한다.
Hereinafter, a patterning method of a polymer thin film according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<제1 실시 형태>&Lt; First Embodiment >

도 2는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법의 순서를 나타내는 순서도이고, 도 3a 내지 도 3f는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a method of patterning a polymer thin film according to the first embodiment, and FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views for explaining a method of patterning a polymer thin film according to the first embodiment.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 기판, 고분자 박막 및 포토레지스트(photoresist)를 형성하는 제1 단계(S100), 포토레지스트를 패터닝하는 제2 단계(S200), 식각용액을 도포하는 제3 단계(S300) 및 포토레지스트를 제거하는 제4 단계(S400)를 포함한다.2, the method of patterning a polymer thin film according to the first embodiment includes a first step S100 of forming a substrate, a polymer thin film and a photoresist, a second step S200 of patterning a photoresist , A third step (S300) of applying the etching solution, and a fourth step (S400) of removing the photoresist.

도 2 및 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 상세하게 설명하면, 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(100), 고분자 박막(200) 및 포토레지스트(300)을 형성한다(S100). 구체적으로, 기판(100) 상에 패터닝하고자 하는 고분자 박막(200)을 형성하고, 고분자 박막(200) 상에 포토레지스트(300)를 형성한다.3A and 3F, a method of patterning a polymer thin film according to a first embodiment will be described in detail. First, as shown in FIG. 3A, a substrate 100, a polymer thin film 200, (S100). Specifically, a polymer thin film 200 to be patterned is formed on a substrate 100, and a photoresist 300 is formed on the polymer thin film 200.

기판(100)은 당업계에 공지된 것들 중에서 당업자가 적의 선택하여 제한 없이 사용할 수 있다. 기판(100)은 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없다. 일반적으로, 기판(100)의 형상은 판상인 것이 바람직하다.The substrate 100 can be used without limitation by those skilled in the art among those known in the art. The shape, structure, size, etc. of the substrate 100 are not particularly limited. In general, the shape of the substrate 100 is preferably a plate shape.

고분자 박막(200)은 유기(organic) 고분자 박막일 수 있다. 또한, 고분자 박막은 폴리 파라 페닐렌 비닐렌(PPV, Poly-Paraphenylene Vinylene) 계 물질, 폴리티오핀(Polythiophene) 유도체 및 프탈로시아닌(Pthalocyanine) 계 물질 등을 포함할 수 있다.The polymer thin film 200 may be an organic polymer thin film. In addition, the polymer thin film may include a polyparaphenylene vinylene (PPV) material, a polythiophene derivative, and a phthalocyanine material.

포토레지스트(300)는 리소그래피 공정에서 사용되는 감광성 수지이다. 포토레지스트(300)는 양성(positive) 포토레지스트 및 음성(negative) 포토레지스트 중 어느 하나일 수 있다.The photoresist 300 is a photosensitive resin used in a lithography process. The photoresist 300 can be either a positive photoresist or a negative photoresist.

도 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(300)를 패터닝한다(S200). 구체적으로, 포토레지스트(300) 상에 마스크(mask, 400)를 배치한다. 포토레지스트(300) 상에 마스크(400)가 배치되면, 노광(exposure) 공정을 이용하여 포토레지스트(300)를 자외선에 노출시키고, 마스크(400) 및 상기 자외선에 노출된 포토레지스트를 현상(develop) 공정을 이용하여 제거한다. 상기 현상 공정을 이용하면 도 3c와 같이 포토레지스트(300)의 패턴(pattern)이 형성된다.As shown in FIG. 3B, the photoresist 300 is patterned (S200). Specifically, a mask 400 is disposed on the photoresist 300. When the mask 400 is disposed on the photoresist 300, the photoresist 300 is exposed to ultraviolet rays using an exposure process, and the mask 400 and the photoresist exposed to the ultraviolet rays are developed ) Process. Using the developing process, a pattern of the photoresist 300 is formed as shown in FIG. 3C.

여기서, 도면에서는 포토레지스트(300)가 양성 포토레지스트인 것으로 설명하였지만 포토레지스트(300)는 음성 포토레지스트일 수 있다. 구체적으로, 포토레지스트(300)가 음성 포토레지스트이면 상기 노광 공정에 의해 자외선에 노출된 부분을 제외한 부분이 현상 공정에 의해 제거된다.Here, although the photoresist 300 is described as being a positive photoresist, the photoresist 300 may be a negative photoresist. Specifically, if the photoresist 300 is a negative photoresist, a portion excluding the portion exposed to ultraviolet rays by the exposure process is removed by the developing process.

도 3d에 도시된 바와 같이, 식각용액을 도포한다(S300). 구체적으로, 포토레지스트(300)의 패턴이 형성되면, 기판(100), 고분자 박막(200) 및 포토레지스트(300) 상에 식각용액(50)을 도포한다.As shown in FIG. 3D, an etching solution is applied (S300). Specifically, when the pattern of the photoresist 300 is formed, the etching solution 50 is applied on the substrate 100, the polymer thin film 200, and the photoresist 300.

식각용액(50)은 기판(100) 및 포토레지스트(300)에 대하여 직교성(orthogonality)을 가지는 용액이다. 여기서, 직교성은 서로 독립적인 성질을 가지는 것으로, 기판(100) 및 포토레지스트(300)에 대하여 직교성을 가진 용액은 기판(100) 및 포토레지스트(300)를 녹이지 않는 특성을 가진다. 여기서, 식각용액(50)은 톨루엔(toluene) 및 모노클로로벤젠(monochloro benzene) 등을 포함할 수 있다. 고분자 박막(200)이 식각용액(50)에 의해 식각되면, 물과 같은 세척용액을 이용하여 식각용액(50)을 세척한다.The etching solution 50 is a solution having orthogonality with respect to the substrate 100 and the photoresist 300. Herein, the orthogonality is independent of each other, and the solution having the orthogonality to the substrate 100 and the photoresist 300 does not dissolve the substrate 100 and the photoresist 300. Here, the etching solution 50 may include toluene, monochloro benzene, and the like. When the polymer thin film 200 is etched by the etching solution 50, the etching solution 50 is washed using a cleaning solution such as water.

도 3e 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트를 제거한다(S400). 구체적으로, 스트리퍼(stripper)를 이용하여 고분자 박막(200) 상에 있는 포토레지스트(300)를 제거한다.
3E and 3F, the photoresist is removed (S400). Specifically, the photoresist 300 on the polymer thin film 200 is removed using a stripper.

도 4는 도 1에서 설명한 고분자 박막의 현미경 사진이다.4 is a microscope photograph of the polymer thin film described in FIG.

구체적으로, 도 4의 (a)는 건식 식각(dry etch) 공정에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 또한, 도 4의 (b) 내지 (f)는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 여기서, 도 4는 언더컷을 확인하기 위해 포토레지스트를 제거하지 않은 상태의 현미경 사진이다.Specifically, FIG. 4 (a) is a photomicrograph of a polymer thin film formed by a dry etch process. 4 (b) to 4 (f) are photomicrographs of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment. Here, FIG. 4 is a photomicrograph without removing the photoresist to confirm the undercut.

여기서, 기판(100)은 실리콘 웨이퍼가 사용되었고, 고분자 박막(200)은 유기 반도체인 폴리-3-헥실티오핀(P3HT, Poly-3-HexylThiophene)이 사용되었고, 포토레지스트(300)는 양성 포토레지스트(AZ1512)가 사용되었다. 여기서, 건식 식각(dry etch)은 산소 플라즈마(plasma)를 이용하였고, 습식 식각(wet etch)은 톨루엔을 이용하였다.Here, the substrate 100 is a silicon wafer, and the polymer thin film 200 is an organic semiconductor, such as poly-3-hexylthiophene (P3HT), and the photoresist 300 is a positive photo Resist (AZ1512) was used. Here, oxygen plasma was used for dry etch, and toluene was used for wet etch.

먼저 도 4의 좌측 상단에 도시된 (a)는 건식 식각 공정에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 4 (a) is a microphotograph of a polymer thin film formed by a dry etching process.

도 4의 (a)를 참조하면, 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막은 산소 플라즈마로 인한 이방성(anisotropic) 식각으로 인해 사각 패턴의 경계부분이 명확하게 식각되었다. 즉, 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막은 언더컷(undercut)이 발생하지 않는다.Referring to FIG. 4 (a), the polymer thin film formed by the dry etching has the boundary portion of the square pattern clearly etched due to the anisotropic etching due to the oxygen plasma. That is, the polymer thin film formed by dry etching does not undercut.

도 4의 우측 상단에 도시된 (b)는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 구체적으로, (b)의 고분자 박막은 상온에서 10초 동안 습식 식각된 고분자 박막이다. 여기서, 여기서, 톨루엔은 상기 기판 및 상기 포토레지스트를 녹이지 않고, 상기 고분자 박막만을 녹일 수 있는 물질이다.4 (b) is a photomicrograph of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment. Specifically, the polymer thin film of (b) is a polymer thin film which is wet-etched at room temperature for 10 seconds. Here, toluene is a material which does not dissolve the substrate and the photoresist but can melt only the polymer thin film.

도 4의 (b)를 참조하면, 상온에서 10초 동안 습식 식각된 고분자 박막은 언더컷에 의해 완전히 용해(solution)된다.Referring to FIG. 4 (b), the polymer thin film that is wet etched at room temperature for 10 seconds is completely dissolved by undercut.

도 4의 좌측 중간에 도시된 (c)는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 구체적으로, (c)의 고분자 박막은 직경 15um의 원 패턴의 고분자 박막이다. 4C is a microphotograph of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment. Specifically, the polymer thin film of (c) is a polymer thin film having a circular pattern with a diameter of 15 탆.

도 4의 (c)를 참조하면, 직경 15um의 원 패턴의 고분자 박막은 언더컷에 의해 완전히 용해된다. 즉, 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 언더컷은 직경 15um 이상일 수 있다.Referring to (c) of FIG. 4, the polymer thin film having a circular pattern with a diameter of 15 um is completely dissolved by undercut. That is, the undercut of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment may have a diameter of 15um or more.

도 4의 우측 중간에 도시된 (d)는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 구체적으로, (d)의 고분자 박막은 상온에서 1초 동안 습식 식각된 고분자 박막이다.4 (d) is a photomicrograph of a polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment. Specifically, the polymer thin film of (d) is a polymer thin film which is wet-etched at room temperature for 1 second.

도 4의 (d)를 참조하면, 상온에서 1초 동안 습식 식각된 고분자 박막은 사각 패턴의 모서리(edge)에 언더컷이 발생한다.Referring to FIG. 4 (d), the polymer thin film formed by wet etching at room temperature for 1 second causes an undercut at an edge of a rectangular pattern.

도 4의 좌측 하단에 도시된 (e)는 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 구체적으로, (e)의 고분자 박막은 0°C에서 1초 동안 습식 식각된 고분자 박막이다.4 (e) is a photomicrograph of a polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the first embodiment. Specifically, the polymer thin film of (e) is a polymer thin film which is wet-etched at 0 ° C for 1 second.

도 4의 (e)를 참조하면, 0°C에서 1초간 습식 식각 공정에 의해 형성된 고분자 박막은 사각 패턴의 모서리에 소정 길이의 언더컷이 발생한다.Referring to FIG. 4 (e), the polymer thin film formed by the wet etching process at 0 ° C for 1 second has an undercut of a predetermined length at a corner of a rectangular pattern.

도 4의 우측 하단에 도시된 (f)는 도 4의 (e)에 도시된 고분자 박막을 2.5배 확대한 현미경 사진이다. 도 4의 (f)를 참조하면, 0°C에서 1초간 습식 식각 공정에 의해 형성된 고분자 박막의 언더컷을 정밀하게 측정한 결과 약 15um 정도였다.4 (f) is a micrograph showing a 2.5-fold magnification of the polymer thin film shown in FIG. 4 (e). Referring to FIG. 4 (f), the undercut of the polymer thin film formed by the wet etching process at 0 ° C for 1 second was precisely measured to be about 15 μm.

이와 같이, 도 4에 도시된 습식 식각에 의해 형성된 고분자 박막들은 언더컷을 줄이기 위해 식각 시간 및 온도를 낮추는 방법을 사용하였음에도 불구하고 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막과 달리 언더컷이 발생하였다.The polymer thin films formed by the wet etching shown in FIG. 4 had an undercut, unlike the polymer thin films formed by dry etching, although the etching time and temperature were lowered to reduce the undercut.

제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 식각용액을 세척하는 시간 동안 계속적으로 고분자 박막이 식각된다. 따라서, 식각용액을 세척하는 시간 동안 추가적인 식각으로 인해 언더컷이 발생한다. 이하에서는 상기 내용과 달리 식각용액을 세척하는 시간을 줄임으로 언더컷이 발생하지 않는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 설명하도록 한다.
In the method of patterning a polymer thin film according to the first embodiment, the polymer thin film is etched continuously during the time of washing the etching solution. Thus, undercutting occurs due to additional etching during the time that the etching solution is cleaned. Hereinafter, a method of patterning a polymer thin film according to a second embodiment in which undercutting does not occur by reducing the time for washing the etching solution, which is different from the above description, will be described.

<제2 실시 형태>&Lt; Second Embodiment >

도 5는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법의 순서를 나타내는 순서도이고, 도 6a 내지 도 6g는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment, and FIGS. 6A to 6G are cross-sectional views for explaining the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 기판, 고분자 박막 및 포토레지스트를 형성하는 제1 단계(S100'), 포토레지스트를 패터닝하는 제2 단계(S200'), 식각용액을 도포하는 제3 단계(S300'), 식각용액을 제거하는 제4 단계(S400') 및 포토레지스트를 제거하는 제5 단계(S500')를 포함한다.As shown in FIG. 5, the method of patterning a polymer thin film according to the second embodiment includes a first step S100 'of forming a substrate, a polymer thin film and a photoresist, a second step S200' of patterning the photoresist, A third step S300 'of applying the etching solution, a fourth step S400' of removing the etching solution, and a fifth step S500 'of removing the photoresist.

여기서, 제1 단계(S100'), 제2 단계(S200') 및 제3 단계(S300')는 도 3a 내지 도 3d에서 설명한 제1 단계(S100), 제2 단계(S200) 및 제3 단계(S300)와 동일한 단계이기 때문에, 제1 단계(S100'), 제2 단계(S200') 및 제3 단계(S300')의 설명을 생략하도록 한다. 따라서, 이하에서는, 제4 단계(S400') 및 제5 단계(S500')를 설명하도록 한다.Here, the first step S100 ', the second step S200' and the third step S300 'are the same as the first step S100, the second step S200, The description of the first step (S100 '), the second step (S200') and the third step (S300 ') will be omitted. Therefore, the fourth step S400 'and the fifth step S500' will be described below.

도 5 및 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법을 상세하게 설명하면, 도 6e 및 도 6f에 도시된 바와 같이, 식각용액을 제거한다(S400'). 구체적으로, 고분자 박막(200)이 소정 시간 동안 식각되거나 또는 고분자 박막(200)이 미리 정한 두께만큼 식각되면, 기판(100)을 기준으로 사선(diagonal line) 방향에서 기체(70)를 분사하여 식각용액(50)을 제거한다. 여기서, 상기 소정 시간은 사용된 고분자 박막의 물질에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로, 고분자 박막(200)의 언더컷이 발생하기 전의 시간일 수 있다. 식각용액(50)이 제거되면, 도 6g와 같이 고분자 박막(200)에 패턴이 형성된다. 여기서, 상기 사선은 기판(100)에 수직이 아닌 선일 수 있다. 여기서, 기체(70)를 기판(100)과 수직이 아닌 방향에서 분사하면 기체(70)를 기판(100)과 수직한 방향에서 분사할 때보다 식각용액(50)을 빠르고 효과적으로 제거할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6A to 6G, the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment will be described in detail. As shown in FIGS. 6E and 6F, the etching solution is removed (S400 '). More specifically, when the polymer thin film 200 is etched for a predetermined time or when the polymer thin film 200 is etched by a predetermined thickness, the substrate 70 is sprayed in a diagonal line direction with respect to the substrate 100, The solution 50 is removed. Here, the predetermined time may vary depending on the material of the polymer thin film used, and may be a time before the undercut of the polymer thin film 200 occurs. When the etching solution 50 is removed, a pattern is formed on the polymer thin film 200 as shown in FIG. 6G. Here, the oblique line may be a line that is not perpendicular to the substrate 100. When the base body 70 is sprayed in a direction not perpendicular to the substrate 100, the etching solution 50 can be removed more quickly than when the base body 70 is sprayed in a direction perpendicular to the substrate 100.

여기서, 기체(70)는 비활성 기체(inert gas)인 질소(N), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 및 라돈(Rn) 등일 수 있다.Here, the gas 70 may be an inert gas such as nitrogen (N), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) and radon have.

도 6g에 도시된 바와 같이, 포토레지스트를 제거한다(S500'). 구체적으로, 스트리퍼를 이용하여 고분자 박막(200) 상에 있는 포토레지스트(300)를 제거한다.
6G, the photoresist is removed (S500 '). Specifically, the photoresist 300 on the polymer thin film 200 is removed using a stripper.

도 7은 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다.7 is a photomicrograph of a polymer thin film formed by the method of patterning a polymer thin film according to the second embodiment.

구체적으로, 도 7의 (a) 내지 (c)는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 여기서, 도 7은 언더컷을 확인하기 위해 포토레지스트를 제거하지 않은 상태의 현미경 사진이다.Specifically, Figs. 7A to 7C are photomicrographs of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment. Here, FIG. 7 is a photomicrograph showing a state in which the photoresist is not removed to confirm the undercut.

여기서, 기판(100)은 실리콘 웨이퍼가 사용되었고, 고분자 박막(200)은 유기 반도체인 폴리-3-헥실티오핀(P3HT)이 사용되었고, 포토레지스트(300)는 양성 포토레지스트(AZ1512)가 사용되었다. 여기서, 습식 식각은 톨루엔을 이용하였다.In this case, a silicon wafer is used as the substrate 100, poly-3-hexylthiophene (P3HT) as an organic semiconductor is used as the polymer thin film 200, and the positive photoresist AZ1512 is used as the photoresist 300 . Here, wet etching was performed using toluene.

도 6a 내지 도 6g 및 도 7을 참조하면, 도 7의 좌측 상단에 도시된 (a)는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다.Referring to FIGS. 6A to 6G and FIG. 7, (a) in the upper left of FIG. 7 is a photomicrograph of a polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment.

도 7의 (a)를 참조하면, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막은 도 4의 (e)의 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막보다 언더컷이 적게 발생한다.Referring to FIG. 7A, the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment is a polymer thin film formed by the method of patterning the polymer thin film according to the first embodiment of FIG. 4E Less undercutting occurs.

도 7의 우측에 도시된 (b)는 도 7의 (a)의 고분자 박막을 2.5배 확대한 현미경 사진이다.7 (b) is a micrograph showing a 2.5-fold magnification of the polymer thin film of FIG. 7 (a).

도 7의 (b)를 참조하면, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막은 언더컷 현상이 발생하지 않는다.Referring to FIG. 7 (b), the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment does not cause the undercut phenomenon.

도 7의 좌측 하단에 도시된 (c)는 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막의 현미경 사진이다. 구체적으로, (c)의 고분자 박막은 직경 15um의 원 패턴의 고분자 박막이다.7 (c) is a photomicrograph of the polymer thin film formed by the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment. Specifically, the polymer thin film of (c) is a polymer thin film having a circular pattern with a diameter of 15 탆.

도 7의 (c)를 참조하면, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막은 도 4의 (c)의 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막보다 언더컷이 발생하지 않는다.Referring to FIG. 7C, the polymer thin film formed by the method of patterning a polymer thin film according to the second embodiment is a polymer thin film formed by the method of patterning a polymer thin film according to the first embodiment of FIG. 4C The undercut does not occur.

이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막은 제1 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법에 의해 형성된 고분자 박막보다 식각 용액을 세척(제거)하는 시간이 짧기 때문에 언더컷이 적게 발생하는 이점이 있다. As described above, since the polymer thin film formed by the method of patterning the polymer thin film according to the second embodiment has a shorter time for washing (removing) the etching solution than the polymer thin film formed by the method of patterning the polymer thin film according to the first embodiment, There is an advantage that it is less.

또한, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 습식 식각을 이용하기 때문에 플라즈마 손상을 주지 않고도 도 4의 (a)의 건식 식각에 의해 형성된 고분자 박막과 유사한 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다. In addition, the method of patterning a polymer thin film according to the second embodiment has an advantage that a pattern similar to a polymer thin film formed by the dry etching shown in Fig. 4 (a) can be formed without causing plasma damage because wet etching is used .

또한, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 15um의 크기에서도 패턴이 형성될 수 있는 이점이 있다. 여기서, 제2 실시 형태에 따른 고분자 박막의 패터닝 방법은 리소그래피에 사용되는 광원, 포토레지스트의 두께 및 종류에 따라서 15um 이하의 크기에서도 패턴이 형성될 수 있다.
In addition, the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment has an advantage that a pattern can be formed even at a size of 15 um. Here, the patterning method of the polymer thin film according to the second embodiment can form a pattern even at a size of 15 um or less depending on the light source used for lithography, the thickness and kind of the photoresist.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

100: 기판 200: 고분자 박막
300: 포토레지스트 400: 마스크100: substrate 200: polymer thin film
300: photoresist 400: mask

Claims (3)

기판 상에 고분자 박막을 형성하고, 상기 고분자 박막 상에 포토레지스트(photoresist)를 형성하는 형성단계;
상기 포토레지스트를 패터닝하는 포토레지스트 패터닝 단계;
상기 고분자 박막 상에 식각용액을 도포하는 식각용액 도포단계;
기체를 분사하여 상기 식각용액을 제거하는 식각용액 제거단계; 및
상기 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거단계; 를 포함하는, 고분자 박막의 패터닝 방법.A forming step of forming a polymer thin film on a substrate and forming a photoresist on the polymer thin film;
A photoresist patterning step of patterning the photoresist;
Applying an etching solution onto the polymer thin film to apply the etching solution;
An etching solution removing step of spraying a gas to remove the etching solution; And
A photoresist removing step of removing the photoresist; Wherein the polymer thin film is patterned. 제1항에 있어서,
상기 식각용액 제거단계는,
상기 기판을 기준으로 사선(diagonal line) 방향에서 상기 기체를 분사하여 상기 식각용액을 제거하는 단계인, 고분자 박막의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
The etching solution removing step may include:
And spraying the gas in a diagonal line direction with respect to the substrate to remove the etching solution. 제1항에 있어서,
상기 기체는 비활성 기체인, 고분자 박막의 패터닝 방법.The method according to claim 1,
Wherein the gas is an inert gas.
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