KR20150093328A - 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법 - Google Patents

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Abstract

금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법은 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연체층의 상부면에 전도성 물질을 나타내는 하부층 금속층과 그 위에 상부층 금속층을 형성하는 단계; 상부층 금속층의 상부면에 감광성 소재를 형성하고, 감광성 소재의 특정 부분을 개방시키는 개방 패턴을 형성하는 단계; 상부층 금속층이 에칭되는 제1 에칭액을 개방 패턴이 형성된 감광성 소재를 통과시키면 상부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 단계; 약품을 이용하여 감광성 소재를 제거하는 단계; 및 하부층 금속층이 에칭되는 제2 에칭액을 회로 패턴이 형성된 상부층 금속층을 통과시키면 하부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법{Method for Etching Using Metal Layer as Etching Resist}
본 발명은 금속층의 에칭 방법에 관한 것으로서, 특히 선택 에칭이 가능한 2중 또는 다중 메탈 중 상부층 금속층을 에칭 레지스트로 활용하여 선택 에칭하여 회로의 파인 패턴(Fine Pattern)이 가능하고 약품 침투 시간을 단축하며 에칭 생산성을 향상하는 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에칭 레지스트(Etching Resist)는 에칭에 의해 패턴을 형성하는데 사용되는 내에칭성 피막의 일종으로 반도체 회로 제작, 인쇄회로기판, 터치 스크린 패널 등의 제조 공정에 많이 사용되고 있다.
포토레지스트를 이용한 에칭 레지스트의 패턴 형성 공정은 패턴을 형성하고자 하는 표면에 액상의 포토레지스트를 스핀 코팅(Spin Coating) 등의 방법으로 도포하여 막을 형성하거나, 필름 형상의 드라이 포토레지스트(Dry Photo-Resist Film)를 표면에 접착하는 등의 방법으로 막을 형성한다.
그런 다음, 에칭 레지스트의 패턴 형성 공정은 형성하고자 하는 패턴을 기록한 포토 마스크(Photo Mask)를 이용하여 자외선 또는 전자빔 등으로 패턴이 형성될 부분 또는 형성되지 않을 부분만 선택적으로 조사하여, 조사된 부분만 선택적으로 화학 반응이 일어나게 한다.
이후에, 에칭 레지스트의 패턴 형성 공정은 현상 공정을 통하여 에칭하고자 하는 표면만 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하고 에칭 공정을 통하여 포토레지스트가 덮이지 않은 부분만을 선택적으로 에칭한다.
마지막으로 에칭 레지스트의 패턴 형성 공정은 스트리핑(Stripping) 공정을 수행하여 에칭되지 않은 패턴 위의 포토레지스트 물질을 제거한다.
일반적으로 에칭 레지스트는 사용되는 소재로 드라이필름 레지스트, 액체 포토 레지스트 등을 사용한다.
에칭 레지스트는 빛에 의해 광중합이 일어나는 네거티브 타입과 빛에 의해 광분해가 일어나는 포지티브 타입으로 구분되며 일반적으로 1-40㎛의 두께를 가지고 있다.
이러한 에칭 레지스트는 두꺼운 레지스트막 사이로 에칭액이 침투되어 메탈과 반응해야 하므로 폭이 좁은 파인 패턴(Fine Pattern)을 형성하기 어려운 단점이 있었다.
액체 포토 레지스트는 1-5㎛의 두께를 가지므로 드라이필름 레지스트(15-40㎛)에 비해 파인 패턴을 구현하는데 용이하기는 하지만 코팅 설비의 비용이 비싸고 공정 관리가 매우 까다롭기 때문에 많이 사용되고 있지 않다.
에칭 레지스트의 두께에 따라 구현 가능한 해상도(Line, Space)는 에칭액의 습윤 침투성 및 설비의 특성에 따라 차이가 있을 수 있지만 일반적으로 에칭 레지스트의 두께의 1.5배 정도의 해상도를 구현할 수 있는 것으로 알려져 있다.
예를 들면, 20㎛의 드라이필름 레지스트를 사용하는 경우, 라인/스페이스가 30㎛/30㎛의 회로를 구현 가능하다.
하지만, 에칭 레지스트는 해상도가 구현되더라도 메탈을 에칭하기 위해서 에칭액(Etchant)이 드라이필름 사이를 침투해야 하기 때문에 에칭 레지스트의 두께가 두꺼울수록 침투성이 어려워 에칭 특성이 낮아지며 회로의 파인 패턴 구현이 어려워지는 문제점이 있었다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 금속층의 선택 에칭 방법을 나타낸 도면이다.
종래 기술에 따른 터치 패널의 제조 방법은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연체층(110)의 상부면에 하부층 금속층(120)을 형성하며, 하부층 금속층(120)의 상부면에 상부층 금속층(130)을 형성한다. 여기서, 절연체층(110)은 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 형성되고, 유기 절연체는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 아크릴의 플라스틱 소재를 포함하며 무기 절연체는 글라스(Glass) 소재, 광학 처리된 글라스 소재로 이루어진다.
하부층 금속층(120)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO)와 같은 투명한 재질의 전도성 물질로 형성되며, 구체적으로는 ITO 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하거나 ITO, IZO, SnO2, AZO로 이루어지는 투명 전도성 물질로 형성한다.
상부층 금속층(130)은 Cu, Cu alloy, Ag, Ag alloy, Ni+Cr, Ni+Ni alloy, Mo/Ag, Mo/Al/Mo, Ni+Cr/Cu/Ni+Cr, Ni alloy/Cu, Ni alloy/Cu/Ni alloy, Mo/APC, Cu/Ni+Cu+Ti, Ni+Cu+Ti/Cu/Ni+Cu+Ti, APC(은, 팔라듐, 구리 합금), 카본 등 전도성 물질을 모두 포함하는 개념이고 인쇄, 증착, 페이스트 및 도포의 공지된 기술로 형성한다.
다음으로, 종래 발명은 도 1의 (b), (c), (d)에 도시된 바와 같이, 상부층 금속층(130)의 상부면에 제1 감광성 소재(140)를 형성하고, 패턴이 형성된 제1 아트워크 필름(142)을 이용하여 UV 조사하면, 제1 감광성 소재(140)에 패턴을 형성하며(노광), 약한 알칼리 용액을 이용하여 제1 감광성 소재(140)에 개방 패턴을 형성한다(현상).
본 발명은 패턴이 형성된 제1 아트워크 필름(142)을 예시하고 있지만, 이에 한정하지 않고 패턴이 형성된 패턴 툴(Tool)이면 어떠한 것도 가능하며, 패턴 툴 없이 직접적으로 패턴을 구현하는 장비를 이용하여 노광 공정을 수행할 수도 있다.
또한, 제1 감광성 소재(140)를 형성하는 공정은 액상 포토 레지스트를 코팅하거나 드라이필름을 라미네이팅하여 형성한다. 이외에 액상 타입의 실리콘, 에폭시 소재를 사용하는 경우 코팅 공정을, SiO2, TiO2의 절연 물질을 사용하는 경우, 증착 공정을 사용할 수 있다.
다음으로, 종래 발명은 도 2의 (e), (f)에 도시된 바와 같이, 개방 패턴이 형성된 제1 감광성 소재(140)에 상부층 금속층(130)만이 에칭되는 에칭액을 통과시켜 상부층 금속층(130)을 선택적으로 에칭한다.
다음으로, 종래 발명은 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이, 하부층 금속층(120)만이 에칭되는 에칭액을 개방 패턴이 형성된 제1 감광성 소재(140)와 패턴이 형성된 상부층 금속층(130)을 통과시켜 하부층 금속층(120)을 선택적으로 에칭하며, 강알칼리 약품을 이용하여 제1 감광성 소재(140)를 제거하여 정전전극 패턴(122)과 배선전극 패턴(132)을 형성한다(에칭 공정, 박리 공정). 여기서, 도 1의 (a) 내지 도 2의 (f)는 1차 포토리소그래피(Photolithography)의 공정에 의해 라미네이팅, 노광, 현상, 에칭, 박리 과정을 거친다.
종래 발명은 투명전극의 하부층 금속층(120)과 버스 전극 회로인 상부층 금속층(130)의 2중 금속 구조를 포토리소그래피의 공정으로 회로 에칭하는 경우, 메탈별 상호 에칭 특성이 차이가 있기 때문에 상부층 금속층(130)과 하부층 금속층(120)이 각각 에칭해야 하는 공법을 사용하게 된다.
따라서, 종래 발명은 제1 감광성 소재(140)와 상부층 금속층(130)의 2개층이 에칭 레지스트로 사용되므로 하부층 금속층(120)의 선택 에칭시 파인 패턴을 구현하기 어렵고 제1 감광성 소재의 두께 편차가 있을 경우, 에칭성 차이로 인하여 수율 저하 등의 문제가 발생하며 약품 침투 시간이 길어지기 때문에 생산성이 하락하는 문제점이 발생된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 선택 에칭이 가능한 2중 또는 다중 메탈 중 상부층 금속층을 에칭 레지스트로 활용하여 선택 에칭하여 회로의 파인 패턴(Fine Pattern)이 가능하고 약품 침투 시간을 단축하며 에칭 생산성을 향상하는 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법은.
유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연체층의 상부면에 전도성 물질을 나타내는 하부층 금속층과 그 위에 상부층 금속층을 형성하는 단계;
상부층 금속층의 상부면에 감광성 소재를 형성하고, 감광성 소재의 특정 부분을 개방시키는 개방 패턴을 형성하는 단계;
상부층 금속층이 에칭되는 제1 에칭액을 개방 패턴이 형성된 감광성 소재를 통과시키면 상부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 단계;
약품을 이용하여 감광성 소재를 제거하는 단계; 및
하부층 금속층이 에칭되는 제2 에칭액을 회로 패턴이 형성된 상부층 금속층을 통과시키면 하부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 상부층의 저저항 메탈을 1차적으로 에칭 레지스트를 이용하여 에칭하고, 에칭 레지스트를 제거한 후, 노출된 저저항 메탈 레이어를 하부층의 투명전극을 에칭하는 레지스트로 활용하여 회로의 파인 패턴 구현에 매우 유리한 장점이 있다.
본 발명은 메탈 레이어를 하부층의 투명전극을 에칭하는 레지스트로 활용하여 선택 에칭시 약품 침투 시간을 단축하며 에칭 생산성을 향상한다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 금속층의 선택 에칭 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법은 전술한 종래 발명의 터치 패널의 제조 방법과 중복되는 구성요소의 설명을 생략하고, 주요한 특징을 중심으로 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법은 전술한 도 1의 (a) 내지 (d)에 도시된 터치 패널의 제조 방법을 동일하게 수행하고 그 이후의 단계부터 종래 발명의 금속 에칭 방법과 차이점을 나타낸다.
본 발명의 금속 에칭 방법은 일례로서 터치 패널의 제조 방법을 일례로 예시하고 있지만, 이에 한정하지 않으며 FPCB, PCB, COF(Chip on Board), COB(Chip on Film), CSP(Chip Scale Package), 태양전지 등 포토리소그래피의 공정을 기반한 모든 제품에 적용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연체층(110)의 상부면에 하부층 금속층(120)을 형성하며, 하부층 금속층(120)의 상부면에 상부층 금속층(130)을 형성한다.
다음으로, 본 발명은 도 1의 (b), (c), (d)에 도시된 바와 같이, 상부층 금속층(130)의 상부면에 제1 감광성 소재(140)를 형성하고, 패턴이 형성된 제1 아트워크 필름(142)을 이용하여 UV 조사하면, 제1 감광성 소재(140)에 패턴을 형성하며(노광), 약한 알칼리 용액을 이용하여 제1 감광성 소재(140)에 개방 패턴을 형성한다(현상).
다음으로, 본 발명은 도 3의 (h), (i)에 도시된 바와 같이, 개방 패턴이 형성된 제1 감광성 소재(140)에 상부층 금속층(130)만이 에칭되는 에칭액을 이용하여 상부층 금속층(130)을 선택적으로 에칭하며, 강알칼리 약품을 이용하여 제1 감광성 소재(140)를 제거한다(에칭 공정, 박리 공정). 여기서, 도 1의 (a) 내지 (d)와, 도 3의 (h), (i)는 1차 포토리소그래피(Photolithography)의 공정에 의해 라미네이팅, 노광, 현상, 에칭, 박리 과정을 거친다.
다음으로, 본 발명은 도 3의 (j)에 도시된 바와 같이, 하부층 금속층(120)만이 에칭되는 에칭액을 패턴이 형성된 상부층 금속층(130)을 통과시켜 하부층 금속층(120)을 선택적으로 에칭하여 정전전극 패턴(122)과 배선전극 패턴(132)을 형성한다.
본 발명은 하부층 금속층(120)을 ITO 등의 투명 전도성 산화물로 예시하고, 상부층 금속층(130)을 구리, 은 등을 예시하고 있지만, 이에 한정하지 않으며 하부층 금속층(120)과 상부층 금속층(130)을 각각 선택 에칭이 가능한 경우 모든 물질에 적용이 가능하다.
하부층 금속층(120)과 상부층 금속층(130)은 0.01 내지 36㎛ 정도의 두께로 형성하고, 상부층 금속층(130)이 에칭되는 경우, 하부층 금속층(120)이 에칭되지 않도록 금속 소재별로 에칭액을 선택한다.
예를 들면, 금속층이 철, 은, 철과 니켈, 니켈과 크롬의 합금인 경우 염화 제2철을 에칭액으로 선택하고, 마그네슘, 아연의 경우 질산을 에칭액으로 선택하는 등 금속층의 소재에 따라 해당 금속층을 선택 에칭할 수 있고 다른 금속층에 영향을 주지 않는 에칭액을 적용한다.
다시 말해, 하부층 금속층(120)과 상부층 금속층(130)의 소재 선택은 에칭액에 의해 해당 금속층의 선택 에칭이 가능한 금속 소재를 선택한다.
정전전극 패턴(122)은 터치 패널의 원도우 영역(화면이 표시되는 영역)에 해당하는 부분으로 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 X축 정전전극 또는 각각의 X축 정전전극과 일정거리 이격되어 직각 방향으로 교차하는 복수개의 Y축 정전전극을 나타내며, 사용자의 터치 패턴 영역을 나타낸다.
배선전극 패턴(132)은 터치 패널의 원도우 영역을 제외한 가장자리 영역의 금속 도선을 나타내는 회로로서, 각각의 Y축 정전전극 또는 각각의 X축 정전전극의 일측 끝단으로부터 외측으로 연결되어 사용자의 터치 패턴을 감지 및 제어하는 리드선 전극과 리드선 전극의 일측 끝단과 연결되어 외부로 노출되고 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)과 결합되는 FPCB 본딩 영역의 금속 전극 부분을 포함한다.
전술한 제1 감광성 소재(140)의 개방 패턴은 정전전극 패턴(122)과 배선전극 패턴(132)이 형성되도록 정전전극 패턴(122)과 배선전극 패턴(132)에 해당하지 않는 부분이 개방되어 있는 패턴을 나타낸다.
본 발명은 상부층 금속층(130)의 선택 에칭시 제1 감광성 소재(140)를 에칭 레지스트로 사용하고 하부층 금속층(120)의 선택 에칭시 상부층 금속층(130)을 에칭 레지스트로 사용한다.
터치 스크린 패널의 저저항 메탈인 상부층 금속층(130)의 경우, 스퍼터링 공법에 기반하여 투명전극인 하부층 금속층(120)의 상부면에 물리적으로 형성하는 공법을 주로 사용한다.
따라서, 상부층 금속층(130)은 치밀한 막의 형성이 가능하여 낮은 두께에서도 높은 전기 전도도의 구현이 가능하다.
일반적으로 상부층 금속층(130)은 0.1-0.3㎛의 두께로 형성될 경우, 0.05-0,5Ω/□ 정도의 낮은 면저항의 구현이 가능하다.
하부층 금속층(120)의 선택 에칭시 두꺼운 에칭 레지스트가 아닌 0.1-0.3㎛의 두께의 에칭된 상부층 금속층(130)을 에칭 레지스트로 활용하기 때문에 회로의 파인 패턴 구현에 매우 유리한 장점이 있다.
본 발명은 2중 또는 다중 메탈을 선택 에칭시 상부층 금속층(130)을 일반적인 드라이필름 레지스트 또는 액상 레지스트를 에칭 레지스트로 활용한 후, 하부층 금속층(120)을 선택 에칭시 사용된 에칭 레지스트를 제거하여 노출된 상부층 금속층(130)을 에칭 레지스트로 활용한다.
따라서, 본 발명은 두꺼운 감광성 포토 레지스트(140)가 제거되기 때문에 약품 침투 시간이 빨라지며 이로 인하여 에칭 생산성이 향상되고 감광성 포토 레지스트(140)의 두께 편차에 기인한 에칭성 차이에서 발생되는 낮은 수율을 개선하는 효과가 있다.
본 발명의 제조 방법은 하부층 금속층(120)과 상부층 금속층(130)을 스퍼터링(Sputtering) 공법, 라미네이션(Lamination) 공법, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공법 등 다양한 제조 공법으로 제조 가능하고, 금속층에 선택 에칭이 가능한 경우, 모든 공법에 적용이 가능하다.
본 발명의 터치 패널의 구조는 Single Layer, Double Layer, Multi Layer 등 타입에 관계없이 2중 또는 다중 메탈에 적용이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 절연체층
120: 투명 도전층
122: 정전전극 패턴
130: 금속층
132: 배선전극 패턴
140: 제1 감광성 소재
142: 제1 아트워크 필름

Claims (4)

  1. 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법에 있어서,
    유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연체층의 상부면에 전도성 물질을 나타내는 하부층 금속층과 그 위에 상부층 금속층을 형성하는 단계;
    상기 상부층 금속층의 상부면에 감광성 소재를 형성하고, 상기 감광성 소재의 특정 부분을 개방시키는 개방 패턴을 형성하는 단계;
    상기 상부층 금속층이 에칭되는 제1 에칭액을 상기 개방 패턴이 형성된 감광성 소재를 통과시키면 상기 상부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 단계;
    약품을 이용하여 상기 감광성 소재를 제거하는 단계; 및
    상기 하부층 금속층이 에칭되는 제2 에칭액을 상기 회로 패턴이 형성된 상부층 금속층을 통과시키면 상기 하부층 금속층을 선택적으로 에칭하여 상기 회로 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개방 패턴을 형성하는 단계는,
    터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1축 정전전극 또는 상기 각각의 제1축 정전전극과 일정거리 이격되어 직각 방향으로 교차하는 복수개의 제2축 정전전극을 형성하고, 상기 각각의 제1축 정전전극 또는 상기 제2축 정전전극의 일측 끝단으로부터 외측으로 연결되어 상기 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 금속 도선을 형성하도록 상기 터치 패널의 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부층 금속층은 Cu, Cu alloy, Ag, Ag alloy, Ni+Cr, Ni+Ni alloy, Mo/Ag, Mo/Al/Mo, Ni+Cr/Cu/Ni+Cr, Ni alloy/Cu, Ni alloy/Cu/Ni alloy, Mo/APC, Cu/Ni+Cu+Ti, Ni+Cu+Ti/Cu/Ni+Cu+Ti, APC(은 팔라듐 구리 합금), 카본 중 하나의 전도성 물질이고, 상기 하부층 금속층은 투명한 재질의 전도성 물질인 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO)인 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부층 금속층과 상기 하부층 금속층은 선택적으로 에칭이 가능한 금속층으로 형성되는 금속 레이어를 에칭 레지스트로 이용하는 에칭 방법.
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