KR20210138206A

KR20210138206A - 레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법

Info

Publication number: KR20210138206A
Application number: KR1020200056065A
Authority: KR
Inventors: 김석순; 이종균; 한희준
Original assignee: (주)유니젯
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-11-19
Also published as: EP4152899A1; KR102382370B1; WO2021230468A1; US20230182488A1; CN115553073A

Abstract

본 발명은 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 기판 상에 타적됨과 함께 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이루도록 레지스트 미세패턴을 형성함에 따라 형성된 레지스트 미세패턴의 엣지 부분을 수직에 가깝게 형성하여 충분한 두께를 형성할 수 있어 좋은 식각 또는 도금 결과의 금속 패턴을 형성할 수 있도록 하는 레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 레지스트 미세패턴 형성방법은, 경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성방법으로서, 상기 경로의 전방측과 후방측에서 서로 이격되어 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크를 동시에 토출하면서 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광에너지를 가하는 타적공정;을 포함하고, 상기 광에너지는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된다.

Description

레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING A RESIST FINE PATTERN}

본 발명은 레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 기판 상에 타적됨과 함께 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이루도록 레지스트 미세패턴을 형성함에 따라 형성된 레지스트 미세패턴의 엣지 부분을 수직에 가깝게 형성하여 충분한 두께를 형성할 수 있어 좋은 식각 또는 도금 결과의 금속 패턴을 형성할 수 있도록 하는 레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법에 관한 것이다.

잉크젯 기술을 이용한 에칭 레지스트 패턴을 인쇄하는 기술은 인쇄전자 기술 개발 초기인 2000년도 초에 적극 개발되어 80~ 50㎛ 선폭을 이용한 PCB 제조 기술이 개발되었다.

그러나, 잉크젯 인쇄를 이용하여 에칭 또는 도금 레지스트 패턴을 형성하는 기술은 많은 장점에도 불구하고 아직도 상용화 하지 못하고 있다.

이는, 현재 PCB 제조에 가장 많이 사용되고 있는 스크린 프린팅 기술 대비 장비 가격 및 공정 비용이 비싸고 생산성이 떨어지고 일반적으로 PCB에서 요구되는 높은 두께의 레지스트 패턴을 구현하기 어렵기 때문이다.

특히, 잉크젯 방식으로 인쇄된 에칭 또는 도금 레지스트 패턴의 폭방향 엣지 부분이 잉크의 퍼짐으로 인하여 잉크 방울 접촉각이 작아지게 되고, 이로 인하여 레지스트 패턴의 폭방향 엣지 부분이 완만하여 형성되어 식각공정 시 에칭 레지스트 패턴의 폭방향 엣지 부분이 하부의 식각방지부의 식각을 효과적으로 차단하지 못하게 되어 좋은 식각 결과의 금속 패턴을 얻을 수 없는 커다란 문제가 있다.

마찬가지로 도금 공정 시 레지스트 패턴의 폭방향 엣지 부분이 하부의 도금방지부의 역할을 효과적으로 못하게 되어 좋은 도금 결과의 금속 패턴을 얻을 수 없는 커다란 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여, 기판의 표면 상태를 소수성으로 처리하여 특정 영역에만 잉크가 모이도록 하거나, 기판의 표면에 단차를 만들어서 잉크가 낮은 쪽에 모이도록 하는 방식으로 잉크의 위치를 제어하여 레지스트 패턴을 형성하는 잉크 방울의 접촉각을 높이려는 시도가 있었다.

그러나, 이러한 방식은 소수성/친수성을 갖도록 기판의 표면처리를 하는 공정이나 단차 처리하는 공정으로 인하여 높은 제조비용을 야기하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 패턴의 단면 테두리 부분이 여전히 곡면 형상으로 형성되어 좋은 식각 결과의 금속 패턴을 얻을 수 없는 문제가 여전히 남아있다.

한국공개특허공보 제2008-0037306(공개일자 2008.4.30.)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 기판 상에 타적됨과 함께 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이루도록 레지스트 미세패턴을 형성함에 따라 형성된 레지스트 미세패턴의 엣지 부분을 수직에 가깝게 형성하여 충분한 두께를 형성할 수 있어 좋은 식각 또는 도금 결과의 금속 패턴을 형성할 수 있도록 하는 레지스트 미세패턴 형성장치 및 형성방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레지스트 미세패턴 형성방법은, 경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성방법으로서, 상기 경로의 전방측과 후방측에서 서로 이격되어 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크를 동시에 토출하면서 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광에너지를 가하는 타적공정;을 포함하고, 상기 광에너지는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된다.

바람직하게, 상기 경로의 전방측에서 상기 광경화성 레지스트 잉크와 상기 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크를 토출하고, 상기 경로의 후방측에서 나머지 하나의 잉크를 토출할 수 있다.

바람직하게, 상기 타적공정 이후에, 상기 광경화성 레지스트 잉크를 추가로 경화시키는 경화공정;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 타적공정을 적어도 2회 이상 반복 실시하여 레지스트 미세패턴의 두께를 후막화할 수 있다.

바람직하게, 상기 광경화성 레지스트 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제1 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되고, 상기 격벽 형성용 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제2 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되며, 상기 제1 토출헤드의 복수의 노즐과 상기 제2 토출헤드의 복수의 노즐은 상기 경로를 기준으로 교차 배열될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 토출헤드의 최외곽측 노즐의 내측에 상기 제2 토출헤드의 최외곽측 노즐이 위치하도록 교차 배열될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 토출헤드와 상기 제2 토출헤드는, 상기 기판의 전체 폭을 커버할 수 있는 폭으로 형성됨과 함께 서로 동일한 폭으로 형성되고, 상기 경로의 전후방향으로 직렬 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 격벽 형성용 잉크는 물로 세척하여 제거가 가능할 수 있다.

바람직하게, 상기 타적공정 이후에, 상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정; 및 상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트를 제외한 기판의 영역을 식각하는 식각 공정;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 타적공정 이후에, 상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정; 상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트에 친수성 처리를 수행하는 친수처리 공정; 및 상기 레지스트를 제외한 기판의 영역에 도금 패턴을 형성하는 도금 공정;을 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레지스트 미세패턴 형성장치는, 경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성장치로서, 상기 경로의 전방측에서 제1 잉크를 토출하는 제1 토출헤드; 상기 경로의 후방측에서 상기 제1 토출헤드와 동시에 제2 잉크를 토출하는 제2 토출헤드; 및 상기 제1 토출헤드와 제2 토출헤드 중 적어도 어느 하나에서 토출된 잉크에 광에너지를 가하는 광조사기;를 포함하며, 상기 제1 잉크는 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크이고, 상기 제2 잉크는 나머지 하나의 잉크이며, 상기 광조사기는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 기판 상에 타적됨과 함께 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이루도록 레지스트 미세패턴을 형성함에 따라 형성된 레지스트 미세패턴의 엣지 부분을 수직에 가깝게 형성하여 충분한 두께를 형성할 수 있어 좋은 식각 결과 또는 도금 결과의 금속 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다. 또한 격벽 형성의 부수적인 효과로 더 균일하게 선 직진성이 만들어져서 에칭 또는 도금 결과 직선의 패턴이 균일하게 형성되어 고주파 회로 특히 5G 밀리미터파 통신에 더 작은 손실을 구현할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법의 타적공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법의 순서를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법의 순서를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법의 순서를 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치를 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치를 도시한 개략도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수 항목들의 조합 또는 복수 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’있다거나 ‘접속되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘직접 연결되어’있다거나 ‘직접 접속되어’있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ‘포함하다’또는 ‘구비하다’, ‘가지다’등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법은, 미세패턴을 형성하고자 하는 기판의 잉크젯 인쇄 경로를 따라 잉크젯 프린팅을 이용하여 미세패턴을 형성하도록 이루어지며, 구체적으로, 경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하도록 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법은 타적공정을 포함하여 구성되며, 상기 타적공정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 경로의 전방측과 후방측에서 서로 이격되어 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크를 동시에 토출하면서 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광에너지를 가하는 공정이다.

상기 광경화성 레지스트 잉크는 광에 의해 경화가 이루어지는 잉크로 이루어지고, 상기 격벽 형성용 잉크는 물로 세척하여 제거가 가능한 잉크로 이루어지는 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 타적공정은 인쇄 경로의 전방측에서 제1 토출헤드(100)를 통해 광경화성 레지스트 잉크를 토출함과, 상기 인쇄 경로의 후방측에서 제2 토출헤드(200)를 통해 격벽 형성용 잉크를 토출함과, 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광조사기(300)를 통해 광에너지를 가함이 모두 동시에 이루어지는 공정이다.

이때, 상기 제1 토출헤드(100)의 복수의 노즐(n1)과 상기 제2 토출헤드(200)의 복수의 노즐(n2)은 상기 경로를 기준으로 교차 배열되며, 구체적으로, 인쇄하려는 해상도 Pitch의 반만큼 차이를 가지도록 교차 배열되도록 구성된다.

특히, 상기 타적공정에서, 상기 광에너지는 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된다.

또한, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 상기 기판 상에서 타적되어 완전하게 퍼지기 전에 격벽 형성용 잉크가 타적됨에 따라 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐을 방지하여 상기 광경화성 레지스트 잉크가 타적된 영역을 줄이는 효과가 발생한다.

즉, 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 가해지는 광에너지가 상기와 같이 설정됨에 따라, 완전히 경화되지 않고 반경화되어 겔화된 상태의 광경화성 레지스트 잉크가 타적되어 상기 기판 상에서 퍼저나가기 전에 상기 격벽 형성용 잉크가 상기 광경화성 레지스트 잉크의 사이로 타적되어 상기 광경화성 레지스트 잉크가 완전하게 퍼지는 것을 방지함에 따라 두 잉크의 경계가 수직으로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 광경화성 레지스트 잉크가 기판 상에서 완전하게 퍼지기 전에 상기 광경화성 레지스트 잉크의 사이로 격벽 형성용 잉크를 타적함에 따라 상기 겔화된 광경화성 레지스트 잉크와 상기 격벽 형성용 잉크의 경계 부분은 수직인 형태로 그 경계가 형성되어(도 2의 (a) 참조), 상기 겔화된 광경화성 레지스트 잉크의 폭 방향 양측의 두께가 두껍게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 광경화성 레지스트 잉크만 토출하여 레지스트 미세패턴을 형성하게 되면, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 기판에 타적된 후 점차 퍼지게 되어 상기 광경화성 레지스트 잉크에 의해 형성된 패턴의 폭 방향 양측의 두께는 점점 얇아지게 되어 식각에 취약한 형태가 된다.

이에 반하여, 본원발명의 방식으로 레지스트 미세패턴을 형성하게 되면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 광경화성 레지스트 잉크에 의해 형성된 패턴의 폭 방향 양측이 거의 수직이 가깝도록 두껍게 형성됨에 따라 식각을 효과적으로 방지할 수 있는 두께로 형성된다.

또한, 상기 타적된 겔화된 상태의 광경화성 레지스트 잉크가 완전하게 퍼지는 것이 방지됨에 따라 레지시트 미세패턴의 폭 자체를 더욱 미세화할 수 있는 장점도 있다.

한편, 상기에서는 인쇄 경로의 전방측에서 제1 토출헤드(100)를 통해 광경화성 레지스트 잉크를 토출하고, 상기 인쇄 경로의 후방측에서 제2 토출헤드(200)를 통해 격벽 형성용 잉크를 토출하는 것을 예시적으로 설명하였지만, 인쇄 경로의 전방측에서 제1 토출헤드(100)를 통해 격벽 형성용 잉크를 토출하고, 상기 인쇄 경로의 후방측에서 제2 토출헤드(200)를 통해 광경화성 레지스트 잉크를 토출하는 방식도 배제하지 않는다.

즉, 상기 경로의 전방측에서 상기 광경화성 레지스트 잉크와 상기 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크를 토출하고, 상기 경로의 후방측에서 나머지 하나의 잉크를 토출하도록 구성될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 경로의 전방측과 후방측에서 서로 이격되어 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크를 동시에 토출하면서 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광에너지를 가하는 도 2의 (a)에 해당하는 타적공정을 수행한 이후에, 도 2의 (b), (c), (d), (e) 공정을 순차적으로 수행할 수 있다.

구체적으로, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 타적공정 이후에, 상기 광경화성 레지스트 잉크를 추가로 경화시키는 경화공정이 수행될 수 있다.

여기서, 상기 광경화성 레지스트 잉크의 추가적인 경화는 별도의 광 경화기(UV 경화 장치)를 통해 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 격벽 형성용 잉크는 상기 광 경화기(UV 경화 장치)에 의해 영향을 받지 않아 추가적인 경화는 이루어지지 않게 된다.

상술한 경화공정을 통해 상기 광경화성 레지스트 잉크의 추가적인 경화를 통해 더욱 견고한 레지스트 미세패턴을 형성할 수 있게 된다.

한편, 상기 경화공정 이전 또는 이후에 상기 타적공정을 적어도 2회 이상 반복 실시하여 레지스트 미세패턴의 두께를 후막화할 수도 있음은 물론이다.

즉, 상기 타적공정을 적어도 2회 반복 실시한 후 경화공정을 수행하거나, 상기 타적공정 및 경화공정을 1세트로 하여 2세트 이상 수행할 수 있는 것이다.

이러한 과정을 통해 레지스트 미세패턴의 두께를 원하는 두께로 형성할 수 있다.

상기 경화공정 이후에, 상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정 및 상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트를 제외한 기판의 영역을 식각하는 식각 공정이 수행된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, (a) 타적공정, (b) 경화공정을 진행한 이후에, (c) 클리닝 공정, (d) 식각 공정을 순차적으로 수행할 수 있으며, 이러한 공정 후 레지스트 미세패턴을 제거하면, 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 기판에 미세패턴이 형성될 수 있다.

식각 공정 후 원하는 전도성 패턴을 형성 후 레지스트 미세 패턴은 스트립(Strip)공정으로 제거할 수 있다. 일반적인 스트립핑 솔루션은 식각 또는 도금 패턴에 영향을 주지 않는 알칼리 계열의 액으로 스트립핑 결과에 따라서 Film 형태로 또는 알칼리 계열 솔루션에 녹는 형태로 제거된다. 스트립핑 액의 성분은 레지스트 성분에 따라서 달라진다. 제거 후 기판은 클리닝 공정을 수행하여 스트립핑 액을 제거하고 건조를 수행한다. 스트립핑 그리고 클리닝 성능을 향상시키기 위하여 초음파를 같이 적용해 줄 수 있다.

한편, 다른 실시예로서, 상기 경화공정 이후에, 상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정, 상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트에 친수성 처리를 수행하는 친수처리 공정 및 상기 레지스트를 제외한 기판의 영역에 도금 패턴을 형성하는 도금 공정을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, (a) 타적공정, (b) 경화공정을 진행한 이후에, (c) 클리닝 공정, (d) 친수처리 공정, (e) 도금 공정을 순차적으로 수행할 수 있으며, 이러한 공정 후 레지스트 미세패턴을 제거하면, 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 기판에 미세패턴이 형성될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 타적공정, 경화공정, 클리닝 공정, 친수처리 공정, 도금 공정을 적용하여, 도 4에 도시된 바와 같은 다층 PCB 기판의 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

구체적으로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 형성된 다층 PCB 기판의 상하면 상에, 타적공정, 경화공정, 클리닝 공정을 수행하여 도 4의 (b)와 같이 처리하고, 그 이후에 친수처리 공정, 도금 공정을 수행하여 도 4의 (c)와 같이 처리하며, 레지스트 미세패턴을 제거하여 도 4의 (d)와 같이 처리한 후, 플래시 에칭(flash etching)을 수행하여 도 4의 (e)와 같이 처리할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성방법을 수행하기 위한 레지스트 미세패턴 형성장치가 개시된다.

본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성장치이다.

상기 레지스트 미세패턴 형성장치는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경로의 전방측에서 제1 잉크를 토출하는 제1 토출헤드(100), 상기 경로의 후방측에서 상기 제1 토출헤드(100)와 동시에 제2 잉크를 토출하는 제2 토출헤드(200) 및 상기 제1 토출헤드(100)와 제2 토출헤드(200) 중 적어도 어느 하나에서 토출된 잉크에 광에너지를 가하는 광조사기(300)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 잉크는 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크이고, 상기 제2 잉크는 나머지 하나의 잉크로 이루어진다.

즉, 제1 잉크가 광경화성 레지스트 잉크이면, 제2 잉크는 격벽 형성용 잉크로 구성되고, 제1 잉크가 격벽 형성용 잉크이면, 제2 잉크는 광경화성 레지스트 잉크로 구성되는 것이다.

상기 광조사기(300)는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치를 도시한 개략도로서, 이하에서 4가지 형태의 레지스트 미세패턴 형성장치에 대해 각각 설명하도록 한다.

4가지 형태의 레지스트 미세패턴 형성장치는, 단방향 또는 양방향의 인쇄방식, 제1 잉크와 제2 잉크를 형태가 같은 잉크를 적용하느냐 다른 형태의 잉크를 적용하느냐에 따라서 헤드 배치 및 광조사기의 위치 및 숫자가 달라지게 된다.

먼저, 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 단방향 인쇄 방식 및 다른 형태의 잉크를 적용하는 방식이 적용된 장치이며, 제1 토출헤드는 자외선 경화 방식의 광경화성 레지스트 잉크를 토출하며, 토출 후 비행하는 광경화성 레지스트 잉크는 광조사기에 의하여 바로 겔화되며 광경화성 레지스트 잉크의 패턴 사이로 제2 토출헤드의 솔벤트 또는 수성의 격벽 형성용 잉크가 토출되어 임시 격벽을 형성해 준다.

구체적으로, 상기 제1 실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 프린팅 경로를 따라 잉크를 젯팅하는 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 장치로서, 주요 구성요소인 제1 토출헤드, 제2 토출헤드 및 광조사기를 포함하여 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 미세패턴 형성장치는 레지스트 미세패턴을 형성하고자 하는 기판을 이동시키는 기판 이동 장치, 상기 기판의 이동방향 전방측에서 제1 잉크를 토출하는 제1 토출헤드, 상기 제1 토출헤드의 후방에 바로 인접하여 설치되는 광조사기, 상기 기판의 이동방향 후방측에 설치되어 제2 잉크를 토출하는 제2 토출헤드를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 제1 잉크는 광경화성 레지스트 잉크로 이루어지고, 상기 제2 잉크는 격벽 형성용 잉크로 이루어진 경우에 대해 예시하여 설명하도록 한다.

상기 제1 토출헤드, 상기 광조사기 및 상기 제2 토출헤드는 순차적으로 바로 인접하여 배치되도록 구성된다.

특히, 상기 광조사기는, 상기 제1 토출헤드에서 토출되어 비행하는 광경화성 레지스트 잉크가 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 제2 토출헤드에서 토출되어 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광에너지 강도가 설정된다.

구체적으로, 상기 제1 토출헤드에서 토출된 광경화성 레지스트 잉크가 상기 기판 상에 타적되어 완전하게 경화되기 이전에, 상기 제2 토출헤드에서 격벽 형성용 잉크가 토출되며, 이로 인하여 상기 광경화성 레지스트 잉크가 상기 기판 상에서 타적되어 완전하기 퍼지기 전에 격벽 형성용 잉크가 타적됨에 따라 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐을 방지하여 상기 광경화성 레지스트 잉크가 타적된 영역을 줄이고, 상기 광경화성 레지스트 잉크의 폭 방향 엣지 부분을 수직하게 형성하는 효과가 발생한다.

한편, 상기 제1 토출헤드와 상기 제2 토출헤드는, 상기 기판의 전체 폭을 커버할 수 있는 충분한 길이로 형성되어 상기 기판에 대한 한번의 인쇄 과정을 통해 상기 기판의 전체 영역에 대한 패턴형성이 이루어질 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 제1 토출헤드와 상기 제2 토출헤드는 서로 동일한 길이로 형성되며, 상기 경로의 전후방향으로 직렬 배치된다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 토출헤드(100)는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 복수의 노즐(n1)을 구비하고, 상기 기판에 2 피코리터(pL) 이하의 광경화성 레지스트 잉크 방울을 토출하도록 구성되며, 잉크젯 토출 분위기(헬륨가스 분위기)에 따라 0.6 피코리터(pL) 이하의 광경화성 레지스트 잉크 방울을 토출하도록 구성될 수도 있다. 상기 제2 토출헤드(200)는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 복수의 노즐(n2)을 구비하고, 상기 기판에 2 피코리터(pL) 이하의 격벽 형성용 잉크 방울을 토출하도록 구성되며, 잉크젯 토출 분위기(헬륨가스 분위기)에 따라 0.6 피코리터(pL) 이하의 광경화성 레지스트 잉크 방울을 토출하도록 구성될 수도 있다. 이때, 상기 제1 토출헤드(100)의 복수의 노즐(n1)과 상기 제2 토출헤드(200)의 복수의 노즐(n2)은 상기 경로를 기준으로 교차 배열되며, 구체적으로, 인쇄하려는 해상도 Pitch의 반만큼 차이를 가지도록 교차 배열되도록 구성된다. 여기서, 광경화성 레지스트 잉크가 토출되는 상기 제1 토출헤드(100)의 최외곽측 노즐(n1)의 내측에 상기 제2 토출헤드(200)의 최외곽측 노즐(n2)이 위치하도록 배치되며, 이는, 기판의 테두리 사면에 광경화성 레지스트 잉크가 토출되도록 하여 제2 토출헤드(200)에서 토출된 격벽 형성용 잉크가 기판의 외부로 흘러내리지 않도록 하기 위함이다.

한편, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 토출되는 영역은 서로 이격된 복수의 선형 영역으로 이루어지고, 상기 격벽 형성용 잉크가 토출되는 영역은 상기 광경화성 레지스트 잉크가 토출되는 영역의 사이 선형 영역으로 이루어질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판 이동 장치는 Y1 Stage를 따라 기판을 직선이동(도면의 상방)시키도록 구성된다.

상기 제1 토출헤드, 제2 토출헤드 및 광조사기를 비롯한 잉크방울 정밀도 측정 카메라, 기판 높이 측정 장치는 상하로 이동이 가능하게 구성된 Z Stage에 설치되어 동시에 함께 이동하며, 상기 Z Stage는 X Stage를 따라 직선이동이 가능하도록 구성된다.

상기 Z Stage의 상하이동, Z Stage의 X Stage 방향이동은 리니어모터, 리니어가이드 등의 구동수단에 의해 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 제1 토출헤드, 제2 토출헤드 및 광조사기는 Z Stage에 조립되어 하나의 구동수단에 의해 동시에 함께 이동된다.

한편, 상기 Y1 Stage에 이웃하여 병렬로 배치되도록 Y2 Stage가 구비되며, 상기 Y2 Stage에는 상기 제1 토출헤드 및 제2 토출헤드에서 토출되는 잉크 방울의 정밀도를 측정하기 위해 잉크 방울이 탄착되는 잉크 방울 정밀도 측정 기판이 구비된다.

또한, 상기 Y2 Stage에는 상기 제1 토출헤드 및 제2 토출헤드를 보수하기 위한 헤드 유지 보수 장치가 구비된다.

또한, 상기 Y2 Stage에는 상기 제1 토출헤드 및 제2 토출헤드에서 토출되는 잉크 방울의 구 형성 높이를 측정하기 위한 잉크 방울 구 형성 높이 측정 카메라가 구비된다.

상기 잉크 방울 정밀도 측정 기판, 헤드 유지 보수 장치, 잉크 방울 구 형성 높이 측정 카메라는 모두 하나로 일체 조립되어 Y2 Stage를 따라 직선이동이 가능하다.

Y1 Stage를 따라 이동하는 기판에 대한 건조 작업의 신속성 그리고 편리성 및 여러 번의 격벽 형성용 잉크의 인쇄 공정을 신속하게 수행하기 위하여 NIR 건조 모듈(또는 pulsed UV 경화 모듈)을 Y1 Stage 후방측에 설치할 수도 있다.

상기 NIR 건조 모듈은 일측에 도어가 구비된 박스 형태의 빛 차단 커버 내에 설치될 수 있으며, 상기 NIR 건조 모듈은 상기 빛 차단 커버 내에 구비된 Y3 Stage를 따라 직선이동이 가능하다.

한편, 상술한 잉크젯 프린팅 장치는 헬륨가스 분위기로 조정된 밀폐된 공간에 설치되며, 상기 제1 토출헤드에 의한 광경화성 레지스트 잉크의 토출과 상기 제2 토출헤드에 의한 격벽 형성용 잉크의 토출이 헬륨가스 분위기에서 진행되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 제1 토출헤드에 의해 광경화성 레지스트 잉크가 더 작은 크기의 잉크 방울로 잉크젯 토출되게 하고 및 상기 제2 토출헤드에 의해 격벽 형성용 잉크가 더 작은 크기의 잉크 방울로 잉크젯 토출되게 하기 위함이다.

구체적으로, 헬륨의 밀도(0.1785 kg/m3)가 공기의 밀도(1.2 kg/m3) 대비 15% 정도밖에 되지 않기 때문에 이에 따른 잉크 방울의 종단 속도가 향상되기 때문이며, 구체적으로, 헬륨 분위기는 헬륨의 낮은 분자량 때문에 0.6 피코리터(pL) 이하의 더 작은 잉크 방울이 분사되어도 충분한 토출 속도와 비행 거리를 유지할 수 있게 공기(기체) 저항을 줄여 줄 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 제2 실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 단방향 인쇄 방식 및 같은 형태의 잉크를 적용하는 방식이 적용된 장치이며, 제1 토출헤드는 자외선 경화 방식의 광경화성 레지스트 잉크를 토출하며, 제2 토출헤드는 상기 광경화성 레지스트 잉크의 패턴 사이로 물로 제거가 가능한 자외선 경화 방식의 격벽 형성용 잉크를 토출하며, 상기 광조사기는 상기 두 가지 잉크를 모도 겔화하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 제1 토출헤드, 제2 토출헤드 및 광조사기가 순차적으로 바로 인접하여 배치되도록 구성된다.

상기 광조사기는 상기 제1 토출헤드와 제2 토출헤드에서 토출되는 잉크를 모두 겔화할 수 있도록 상기 제1 토출헤드와 제2 토출헤드에서 토출되는 잉크를 향하여 광을 조사하게 된다.

다음으로, 도 7에 도시된 제3 실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 양방향 인쇄 방식 및 다른 형태의 잉크를 적용하는 방식이 적용된 장치이며, 제1 토출헤드, 제1 광조사기, 제2 토출헤드, 제2 광조사기, 제3 토출헤드가 순차적으로 직렬 배치되도록 구성된다.

제1 토출헤드와 제3 토출헤드에는 자외선 경화 방식의 광경화성 레지스트 잉크를 토출하고, 제2 토출헤드에는 솔벤트 또는 수성의 격벽 형성용 잉크가 토출되며, 제1 토출헤드와 인접한 제1 광조사기는 제1 토출헤드에서 토출되는 잉크에 광을 조사하고, 제3 토출헤드와 인접한 제2 광조사기는 제3 토출헤드에서 토출되는 잉크에 광을 조사한다.

순방향 인쇄(기판이 도 7의 상방향으로 이동)에서는 제1 토출헤드, 제1 토출헤드에 인접한 제1 광조사기, 제2 토출헤드가 작동하게 되고, 역방향 인쇄(기판이 도 7의 하방향으로 이동)에서는 제3 토출헤드, 제3 토출헤드에 인접한 제2 광조사기, 제2 토출헤드가 작동하게 된다.

다음으로, 도 8에 도시된 제4 실시예에 따른 레지스트 미세패턴 형성장치는, 양방향 인쇄 방식 및 같은 형태의 잉크를 적용하는 방식이 적용된 장치이며, 제1 광조사기, 제1 토출헤드, 제2 토출헤드, 제2 광조사기가 순차적으로 직렬 배치되도록 구성된다.

제1 토출헤드는 자외선 경화 방식의 광경화성 레지스트 잉크를 토출하며, 제2 토출헤드는 상기 광경화성 레지스트 잉크의 패턴 사이로 물로 제거가 가능한 자외선 경화 방식의 격벽 형성용 잉크를 토출한다.

순방향 인쇄(기판이 도 8의 상방향으로 이동)에서는 제1 토출헤드(100), 제2 토출헤드, 제2 광조사기가 작동하게 되고, 역방향 인쇄(기판이 도 8의 하방향으로 이동)에서는 제2 토출헤드, 제1 토출헤드, 제1 광조사기가 작동하게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:제1 토출헤드
200:광조사기
300:제2 토출헤드

Claims

경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성방법으로서,
상기 경로의 전방측과 후방측에서 서로 이격되어 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크를 동시에 토출하면서 상기 토출된 광경화성 레지스트 잉크에 광에너지를 가하는 타적공정;을 포함하고,
상기 광에너지는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 경로의 전방측에서 상기 광경화성 레지스트 잉크와 상기 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크를 토출하고, 상기 경로의 후방측에서 나머지 하나의 잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 타적공정 이후에,
상기 광경화성 레지스트 잉크를 추가로 경화시키는 경화공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 타적공정을 적어도 2회 이상 반복 실시하여 레지스트 미세패턴의 두께를 후막화하는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 광경화성 레지스트 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제1 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되고,
상기 격벽 형성용 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제2 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되며,
상기 제1 토출헤드의 복수의 노즐과 상기 제2 토출헤드의 복수의 노즐은 상기 경로를 기준으로 교차 배열된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 토출헤드의 최외곽측 노즐의 내측에 상기 제2 토출헤드의 최외곽측 노즐이 위치하도록 교차 배열되는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 토출헤드와 상기 제2 토출헤드는,
상기 기판의 전체 폭을 커버할 수 있는 폭으로 형성됨과 함께 서로 동일한 폭으로 형성되고, 상기 경로의 전후방향으로 직렬 배치된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 격벽 형성용 잉크는 물로 세척하여 제거가 가능한 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 타적공정 이후에,
상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정; 및
상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트를 제외한 기판의 영역을 식각하는 식각 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
제1항에 있어서,
상기 타적공정 이후에,
상기 격벽 형성용 잉크를 물로 세척하여 제거하는 클리닝 공정;
상기 클리닝 공정 이후 남아있는 광경화성 레지스트 잉크로 형성된 레지스트에 친수성 처리를 수행하는 친수처리 공정; 및
상기 레지스트를 제외한 기판의 영역에 도금 패턴을 형성하는 도금 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성방법.
경로를 따라 잉크를 프린팅하는 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면에너지가 동일한 기판 상에 레지스트 미세패턴을 형성하는 레지스트 미세패턴 형성장치로서,
상기 경로의 전방측에서 제1 잉크를 토출하는 제1 토출헤드; 상기 경로의 후방측에서 상기 제1 토출헤드와 동시에 제2 잉크를 토출하는 제2 토출헤드; 및 상기 제1 토출헤드와 제2 토출헤드 중 적어도 어느 하나에서 토출된 잉크에 광에너지를 가하는 광조사기;를 포함하며,
상기 제1 잉크는 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크 중 어느 하나의 잉크이고, 상기 제2 잉크는 나머지 하나의 잉크이며,
상기 광조사기는, 상기 광경화성 레지스트 잉크가 반경화되어 겔화된 상태로 상기 기판 상에 타적됨에 따라 상기 기판에 타적된 격벽 형성용 잉크와 수직인 경계를 이룸과 함께 상기 광경화성 레지스트 잉크의 퍼짐이 방지되고, 상기 광경화성 레지스트 잉크와 격벽 형성용 잉크가 모두 타적 완료된 후 상기 광경화성 레지스트 잉크의 경화가 이루어지도록 광의 강도가 설정된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성장치.
제11항에 있어서,
상기 광경화성 레지스트 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제1 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되고,
상기 격벽 형성용 잉크는 상기 경로의 수직한 방향으로 배열된 제2 토출헤드의 복수의 노즐을 통해 토출되며,
상기 제1 토출헤드의 복수의 노즐과 상기 제2 토출헤드의 복수의 노즐은 상기 경로를 기준으로 교차 배열된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 토출헤드의 최외곽측 노즐의 내측에 상기 제2 토출헤드의 최외곽측 노즐이 위치하도록 교차 배열되는 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 토출헤드와 상기 제2 토출헤드는,
상기 기판의 전체 폭을 커버할 수 있는 폭으로 형성됨과 함께 서로 동일한 폭으로 형성되고, 상기 경로의 전후방향으로 직렬 배치된 것을 특징으로 하는 레지스트 미세패턴 형성장치.