KR20150067882A - 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법 - Google Patents

전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법은 기판을 준비하는 것, 상기 기판에 힘을 가하여 상기 기판에 수평으로 늘리는 것, 상기 기판 상에 표면처리 공정을 실시하여 복수의 곡면들을 갖는 제 1 영역을 형성하는 것, 및 상기 제 1 영역에 전극을 형성하는 것을 포함한다.

Description

전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법{A method of fabricating a flexible substrate able to equip an electronic device}
본 발명은 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신뢰성이 보다 향상된 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 디스플레이 장치는 다양한 방식으로 입력되는 정보를 인간이 인지할 수 있게 시각적으로 나타내는 표시 장치이다. 이러한 디스플레이 장치의 입력되는 정보를 시각적으로 표현하기 위해서는 전자소자가 구동되어야 한다.
오늘날의 디스플레이 장치를 구동하기 위한 전자소자는 소형화 및 고집적화 되는 추세이며, 플렉서블 디스플레이 분야, 전자피부에 적용 가능한 의료산업 분야, 및 센서 분야 등의 응용 분야에 적용된다. 상기 응용들에 적용되는 전자소자는 외부 응력에 대한 손상이 없어야 되다. 이에 따라, 상기 전자소자를 자유자재로 구부리거나 접을 수 있는 신축 가능한 기판에 장착하여 상기 응용 분야들에 적용 가능할 수 있다.
상기 신축 가능한 기판에 웨이브 형성은 기판을 잡아 늘려도 상기 기판에 형성된 금속배선이 끊어지거나 파괴되지 않는 이점을 가지고 있다. 따라서, 상기 기판에 웨이브를 형성하는 방법이 다양하게 제시되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 보다 향상된 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법은 기판을 준비하는 것, 상기 기판에 힘을 가하여 상기 기판에 수평으로 늘리는 것, 상기 기판 상에 표면처리 공정을 실시하여 복수의 곡면들을 갖는 제 1 영역을 형성하는 것, 및 상기 제 1 영역에 전극을 형성하는 것을 포함한다.
상기 표면처리 공정은 UV-O3, O2 플라즈마 공정, 및 스퍼터링 플라즈마 공정 중 어느 하나일 수 있다.
상기 기판 상에 표면처리 공정을 실시하여 상기 곡면들을 갖는 상기 제 1 영역을 형성하는 것은, 상기 기판 상에 개구부를 갖는 마스크를 배치하는 것, 및 상기 마스크 상에 상기 표면처리 공정을 실시하여 상기 개구부에 노출된 상기 기판의 상기 제 1 영역의 표면을 활성화시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역의 표면을 활성화시키는 것은, 상기 기판의 상기 제 1 영역을 소수성에서 친수성으로 표면개질 시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 곡면들은 일정한 형태의 폭을 가지고, 일정한 주기로 반복될 수 있다.
상기 곡면들의 폭은 상기 표면처리 공정의 플라즈마 세기가 클수록, 그리고 상기 플라즈마 처리 시간이 길어질수록 넓어질 수 있다.
상기 기판에 힘을 가하여 상기 기판에 수평으로 늘리는 것은, 늘리기 전의 상기 기판의 가로길이 보다 1% 내지 40% 더 늘리는 것을 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역에 상기 전극을 형성하는 것은, 상기 제 1 영역 상에 금속물질을 상기 곡면들을 따라 컨포말하게 도포하는 것을 포함할 수 있다.
상기 전극은 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함할 수 있다.
상기 기판은 제 2 영역을 더 포함하되, 상기 제 2 영역은 상기 표면처리 공정에 노출되지 않은 영역으로, 상기 제 2 영역 상에 전자소자가 형성될 수 있다.
상기 제 1 영역에 상기 전극을 형성한 후에 상기 기판에 가했던 힘을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법은 상기 표면처리 공정으로 곡면들을 갖는 상기 기판의 상기 배선영역을 형성할 수 있다. 따라서, 배선영역에 형성된 배선의 손상을 방지하여, 상기 소자영역에 형성된 전자소자의 안정적인 구동이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 사시도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 2d의 A 부분을 확대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 2e의 B 부분을 확대한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 공정에서 플라즈마의 세기 및 플라즈마 처리 시간에 따른 유연기판의 변형크기를 보여주는 사시도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 사시도들이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 2d의 A 부분을 확대한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 2e의 B 부분을 확대한 사시도이다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면처리 공정에서 플라즈마의 세기 및 플라즈마 처리 시간에 따른 유연기판의 변형크기를 보여주는 사시도들이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 기판(11)을 준비한다.(S100) 상기 기판(11)은 신축성을 갖는 유연기판으로 예를 들어, PDMS(polydimethylsiloxane) 기판, 고분자 기판 또는 고무 기판일 수 있다.
상기 기판(11)의 형성방법이 설명된다. 일 실시예에 따르면, 탄성 중합체(elastomer) 물질(예를 들어, 액상의 PDMS(polydimethylsiloxane))과 경화제(예를 들어, 디메틸 메틸하이드로겐 실록산(Dimethyl methylhydrogen siloxane))를 약 10:1로 혼합하여 혼합용액을 형성한다. 상기 혼합용액을 형성한 후에, 상기 혼합용액 내에 포함된 공기 방울들을 제거하기 위해 상기 혼합용액을 진공챔버 내에 넣고 약 수 시간 동안 유지할 수 있다. 상기 공기 방울들이 제거된 상기 혼합용액을 오븐에 넣고 약 2시간 동안 건조 또는 스핀코팅(spin-coating) 방법으로 코팅하여 상기 기판(11)을 형성할 수 있다. 상기 스핀코팅 방법으로 상기 기판(11)을 형성할 경우, 상기 회전속도(rpm) 및 시간을 조절하여 상기 기판(11)의 두께를 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2b를 참조하면, 상기 기판(11)에 힘을 가하여 늘리고 유지시킨다.(S200) 상세하게, 상기 기판(11)을 늘릴 수 있는 장비를 이용하여, 수평적으로 상기 기판(11)을 한쪽 또는 양쪽으로 힘을 가하여 잡아당겨 늘릴 수 있다. 상기 기판(11)은 ?L 만큼 늘어날 수 있으며, 상기 ?L은 늘어나기 전의 상기 기판(11)의 가로 길이(Lo)의 약 1% 내지 약 40% 정도일 수 있다.
도 1, 도 2c, 도 2d 및 도 3을 참조하면, 상기 기판(11)에 표면처리 공정을 실시하여 상기 기판(11)에 곡면(18)을 형성한다.(S300) 상기 표면처리 공정은 상기 기판(11) 상에 개구부들(15)을 갖는 마스크(13)를 배치하고 상기 마스크(13) 상에서 수행될 수 있다. 상기 표면처리 공정으로 상기 개구부들(15)에 노출된 상기 기판(11)의 표면에 국부적으로 상기 곡면(18)이 형성될 수 있다. 상기 곡면(18)이 형성된 영역은 배선영역(17a)이고, 상기 배선영역(17a)을 제외한 나머지 영역은 소자영역(17b)이다. 즉, 상기 배선영역(17a)은 전자 소자들을 연결하는 배선들이 형성되는 영역이고, 상기 소자영역(17b)은 전자소자들이 배치되는 영역이다. 상기 표면처리 공정에 노출되지 않은 상기 기판(11)의 소자영역(17b)은 평평한 표면을 유지하게 된다. 상기 표면처리 공정은 예를 들어, UV-오존(UV-O3), O2 플라즈마 공정, 또는 스퍼터링 플라즈마 공정일 수 있다.
상기 UV-오존(UV-O3)은 오존(O3)을 사용하여 표면처리를 하는 공정이다. 상세하게, UV 오존 처리장치를 통해 상기 오존(O3)을 발생시키고, 상기 오존이 상기 기판(11)의 표면을 활성화 시킨다. 따라서, 상기 기판(11)의 표면은 소수성에서 친수성으로 변하게 된다.
상기 O2 플라즈마 공정은 산소 플라즈마 이온을 사용하여 표면처리를 하는 공정이다. 상세하게, 플라즈마 발생 장치에서 산소 가스를 통해 산소 플라즈마 이온(O2 - 이온)을 발생시킨다. 상기 O2 - 이온은 상기 기판(11)의 표면을 활성화 시켜, 상기 기판(11)의 표면에 결합된다. 상기 O2 - 이온이 결합된 상기 기판(11)의 표면은 소수성에서 친수성으로 변하게 된다.
상기 표면처리 공정은 상기 기판(11)의 표면산화를 유발시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(11)이 PDMS 기판일 경우, 상기 기판(11) 표면에 결합된 강한 소수성을 갖는 말단기의 ?H3가 ? 또는 -OH기로 치환되어, 상기 기판(11)의 표면에 강한 친수성의 Si-O-Si 구조의 공유결합을 갖도록 한다. 상기 표면처리에 의해 강한 친수성으로 개질된 상기 기판(11)은 산화된 영역, 즉 상기 배선 영역(17a)이며, 상기 배선 영역(17a)에 상기 곡면(18)이 형성될 수 있다.
Figure pat00001
상기 배선영역(17a)에 하나 이상의 상기 곡면들(18)이 형성될 수 있다. 상기 배선영역(17a)이 복수 개의 곡면들(18)로 이루어진 경우, 상기 곡면들(18)은 일정한 형태의 폭을 가지며, 일정한 주기로 반복될 수 있다. 상기 곡면들(18)의 폭은 상기 표면처리 공정에서의 플라즈마의 세기 및 플라즈마 처리 시간을 조절로 다를 수 있다.
상세하게, 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 표면처리 공정에서 상기 플라즈마의 세기가 클수록, 그리고 상기 플라즈마 처리 시간이 길수록 상기 곡면들(18)은 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 기판(11)의 전체 표면에 곡면(18)을 형성할 경우, 상기 마스크(13)의 배치를 생략하고 상기 표면처리 공정을 실시할 수 있다.
도 2e 및 도 4를 참조하면, 상기 기판(11)의 상기 배선영역(17a) 상에 전극(19)을 형성한다.(400) 상기 전극(19)은 상기 곡면(18)을 따라 상기 배선영역(17a) 상에 컨포말하게 형성될 수 있다. 상기 전극(19)은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 또는 원자 층 증착(ALD)을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 전극(19)은 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 금속물질을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2f를 참조하면, 상기 기판(11)에 가했던 힘을 제거한다.(500) 이에 따라, 상기 기판(11)은 상기 기판(11)의 최초 가로 길이(Lo)로 되돌아오게 된다. 상기 기판(11) 상에 형성된 상기 전극(19)은 상기 기판(11)이 약 Lo+?L 만큼 늘어나더라도 변형 또는 깨임 없이 형태를 유지할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 상기 기판(11)의 상기 소자영역(17b) 상에 전자소자(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 전자소자는 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면처리 공정으로 상기 곡면(18)을 갖는 상기 기판(11)의 상기 배선영역(17a)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(11)을 구부리거나 잡아늘려도 상기 배선영역(17a)에 형성된 상기 전극(19)의 손상을 방지하여, 상기 소자영역(17b)에 형성된 전자소자의 안정적인 구동이 가능할 수 있다. 아울러, 상기 표면처리 공정에서 공정 조건에 따라 상기 곡면(18)의 폭 및 주기를 조절할 수 있어, 상기 기판(11)이 다양한 분야에 사용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 기판을 준비하는 것;
    상기 기판에 힘을 가하여 상기 기판에 수평으로 늘리는 것;
    상기 기판 상에 표면처리 공정을 실시하여 복수의 곡면들을 갖는 제 1 영역을 형성하는 것; 및
    상기 제 1 영역에 전극을 형성하는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면처리 공정은 UV-O3, O2 플라즈마 공정, 및 스퍼터링 플라즈마 공정 중 어느 하나인 전자소자의 장착인 가능한 유연기판의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 상에 표면처리 공정을 실시하여 상기 곡면들을 갖는 상기 제 1 영역을 형성하는 것은,
    상기 기판 상에 개구부를 갖는 마스크를 배치하는 것; 및
    상기 마스크 상에 상기 표면처리 공정을 실시하여 상기 개구부에 노출된 상기 기판의 상기 제 1 영역의 표면을 활성화시키는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 표면을 활성화시키는 것은,
    상기 기판의 상기 제 1 영역을 소수성에서 친수성으로 표면개질 시키는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 곡면들은 일정한 형태의 폭을 가지고, 일정한 주기로 반복되는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 곡면들의 폭은 상기 표면처리 공정의 플라즈마 세기가 클수록, 그리고 상기 플라즈마 처리 시간이 길어질수록 넓어지는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 힘을 가하여 상기 기판에 수평으로 늘리는 것은,
    늘리기 전의 상기 기판의 가로길이 보다 1% 내지 40% 더 늘리는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 상기 전극을 형성하는 것은,
    상기 제 1 영역 상에 금속물질을 상기 곡면들을 따라 컨포말하게 도포하는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극은 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 제 2 영역을 더 포함하되,
    상기 제 2 영역은 상기 표면처리 공정에 노출되지 않은 영역으로, 상기 제 2 영역 상에 전자소자가 형성되는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 상기 전극을 형성한 후에 상기 기판에 가했던 힘을 제거하는 것을 포함하는 전자소자의 장착이 가능한 유연기판의 제조 방법.
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