KR840000314B1 - 착색된 유리 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

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Description

착색된 유리 포토마스크의 제조방법

제1도-제6도는 본 발명에 따라 착색된 유리 포토마스크를 제조하는 방법의 구체적인 예에서 일련의 단계를 개략적으로 나타낸 유리판과 그위에 적용한 는의 단면도임.

포토마스크는 텔레비죤 새도우마스크와 같이 마이크로 전자회로와 다른 정밀한 조립 부품을 인쇄하기 위한 사진 평판기술에 이용된다. 사진 평판공정에서 기판은 감광성 내식막의 층으로 피복되는데 이 공정에서 투명한 부분과 불투명한 부분을 나타내는 포도마스크를 감광성 내식막에 적층시킨다음 활성방사선, 특히자외선을 포토마스크의 투명한 부분을 투과시킴으로서 사진의 형태가 이루어진다. 이때 형태는 노출부분과 비노출부분과의 용해도 차에 의해서 릴리프(relief)상으로서 감광성 내식막에서 현상된다.

그 결과 생기는 상은, 감광성 내식막이 소위 "네가티브 작용"을 하느냐 "포지티브 작용"을 하느냐에 따라 음판의 상이될 수도 있고 양판의 상이될 수도 있다. 그리고 나서 기판의 노출된 밑부분에 에칭이나 기타처리를 할 수 있다. 사진결합의 기술과 포토마스코의 작용에 관한 일반적인 연구가 사이언티휙 아메리칸(Scientific American) 1977년 9월호, 111-128 페이지에 언급되어 있다.

포토마스크를 제조하려면 힘이들고 비싸기 때문에, 각 포토마스크를 사진재판 과정에서 여러번 재사용해야 바람직하다. 그러므로, 포토마스크는 정밀 패턴에 손상을 가져오지 않고 광범위한 사용, 조작 및 이따금의 세척작업에 충분히 견딜 수 있도록 내구성이 있어야 한다. 제조되는 사진 결합 장치에 부여하는 상의 정확도를 증진시켜 마아크로 회로등을 더 극소화시킬 수 있도록 포토마스크에 의해서 나타나는 형의 분해를 최대로 하는 것이 매우 바람직하다.

종래의 기술에서 포토마스크는 기판에 형의 피복을 갖춘 엷은 유리판으로 구성되어 있다. 사진 유제, 산화철과 크롬이 가장 널리 리사용된 필름이다. 산화철과 크롬은 사진 유제 피복물보다 비교적 내구성이 있기는 하지만, 피복물로서의 3개 모두는 긁히기 쉽고 기타 손상을 입기쉬워서 포토마스크의 스명을 단축시킨다. 또한 산화철이나 크롬필름에 바람직한 형을 구사하기 위해 필요한 에칭을 하면 에칭이 깊어질 수록 흠이 넓어지는 소워 "에칭인자" 때문에 분해의 손실을 가져온다. 그러나 내구성은 약해지지만 필름두께를 얇게 함으로서 상기 현상을 감소시킬 수 있다. 더우기 크롬필름은 포토마스크를 기판과 제휴시킬 때 불투명하게되는 결점과 바람직하지 못한 빛의 산란을 유발하는 반사적인 결점을 갖고 있다.

엠에스타노폴(M.S. Tarnopol)에게 주어진 미국특허 제 3,573,948호와 엠에스노폴과 그의 일행에게 주어진 미국특허 제 3,732,792호에서 내구성을 증진시킨 포토마스크에 대해서 기술하고 있는데 여기서는 유리판의 표면에 피복을 하는대신 유리내에 착색된 형태로 인하여 포토마스크의 불투명한 부분이 형성된다. 이러한 착색된 유리 포토마스크는 내구성이 크게 증진되었다는 것을 의미하며 형태 분해정도가 어떤 때는 적다. 상기 특허의 착색된 마스크의 한정된 분해는 유리의 착색층에 형태를 깊이 에칭하는 경우와 다른 한경우는 제거하기 힘든 주석 산화물 피복물에 에칭하는 경우에 일어나는데 이 두 경우에 있어서 착색이 열적으로 이동되는 경향이 있어 착색공정시 착색된 부분으로부터 부근의 착색되지 않은 부분으로 수평적으로퍼져나간다. 더블튜엠 키바(W.M. Kiba)에게 주어진 미국특허 제 3,561,963호에서는 착색된 유리 포토마스크에 대해서 기술하고 있는데 여기서는 유리기판의 구리 필름으로 바람직한 형태가 애칭된 다음 구리이온은 열에 의해서 유리로 이주된다. 제이에스 보코브(J.S.Bokov)와 그의 일행에게 주어진 미국특허 제 3,933609호에서는 유리판의 전면적을 착색한 다음 착색된 층의 부분을 선택적으로 에징함으로서 포토마스크를 제조한다.

에이에스씨 헐(A.S.C. Hall)과 그의 일행에게 주어진 미국특허 제 2,927,042호와 키바에게 주어진 미국특허 제 3,620,795호에서는 유리내의 착색이온의 횡적인 분산을 최소한도로 하고 있다. 전자의 특허에사착색형성 금속의 필름이 유리에 용착되고 필름의 형상이 생긴 부분은 사진에칭에 의해서 제거된다. 무늬가생긴 잔류필름으로 부터의 이온이 유리에 이동되어 유리의 온도를 상승온도로 유지하면서 이온이동이 바람직한 방향으로 전기장을 유리에 이용하여 착색부분을 형성시킨다.

키바의 특허에서, 형태는 착색형성이온이 유리로 이동하는 것을 차단하는 작용을 하는 금속 필름으로 식각된다.

전기장내에서 가열함으로서 차단층에서 구멍을 통하여 착색형성 이온의 이동이 일어난다. 형태가 필름으로 식각될 때 분해가 감소되기 때문에 헐과 키비의 에칭단계를 피하는 것이 매우 바람직하다.

에스케이 스투키(S.K. Stookey)에게 주어진 미국특허 제 2,732,298호와 2,911,749호에서는 유리위의 현상된 은함유 사진유제를 가열함으로써 유리판내에 착색된 형상을 생성시킴을 기술하고 있다.

비교적 고온(400℃-650℃)을 이용하는 것은 유리로의 은이동률을 크게하기 위해서 필요하다고 한다. 이와같이 이온 이동온도를 높게하면 이온이 유리내에서 각 방향으로 자유롭게 이동되기 때문에 분해 손실을 가져온다. 또한, 이 특허들의 공정에서는 유제로 부터의 유기물질을 연소시키는데 연속적인 유리-은 접촉은 연소에 의해서 방해를 받을 수 있기 때문에 이러한 단계는 피하는 것이 바람직하다.

로젠바우어(Rosenbauer)에게 주어진 미국특허 제 3,370,948호에서는 은이온이 에칭 내식막작용을 하는 유리로 이동되는 유리의 형태에칭에 관해 기술하고 있다. 보다 바람직한 기술은 유리 표면에 은함유 사진유제를 현상시킨다음 고온만을 이용하여 은을 유리에 이동시키는 것이다.

상기한 미국특허 제 2,927,042호(혈과 그의 일행)는 은을 유리로 이동시키기 위한 대체방법으로 간주된다.

조상격인 미국특허 제 4,144,066호에서는 착색된 유리 포토마스크를 만드는 개량된 방법을 기술하고 있는데 여기서 착색이온은 현상된 감광성 내식막층의 구멍을 통하여 유리 기판으로 전자이동됨으로서 형태에칭 단계를 거칠필요가 없게된다. 에칭하지 않고 착색된 유리 포로마스크를 제조하는 다른 기술이 후레드엠에튼스버거(Fred M. Ernsrbeger)에 의해서 1979년 6월 25일 동시출원 중인 미국특허원 제 60,422호와 미국특허 제 4,144,066호에 기술되어 있다. 공정단계를 단순화시키고 정밀도를 증진시킴으로서 이러한 방법을 개량하는 것이 바람직하다.

고분해 착색 유리 포토마스크는 유리기판에 은함유사진 유제를 부여하고 비교적 상승온도에 전기장의 방법으로 부여된 유제로부터 유리로 은을 이동시킴으로서 제조될 수 있음을 알아냈다. 본 발명의 방법은 에칭 단계를 거칠필요가 없으며 부수적으로 일어나는 분해 손실을 피할 수 있다. 또한 사진 유제는 형상유도 매개물과 근본적인 착색형성은 공급원으로서 작용하기 때문에, 층용착단계의 수를 최소한도로 감소시켜 착색유리 포토마스크를 제조하는 공정을 신속히 하고 단순화시키게 된고. 더우기 은이온을 유리로 이동시키기 위해서 전기장과 함께 비교적 상승온도(100℃-350℃)를 이용함으로서 유제층을 연소시키지 않고 처리회수도 줄여 유리내에 강하게 착색된 형상을 만들 수 있다. 유제내의 유기성분을 연소하면 유제의 오그라짐. 부풀음 또는 플레이킹을 초리하기 때문에, 본 발명에서는 연소를 피함으로 유제와 유리사이에 균일한 접촉을 유지하여 은이 유리로 균일하게 이동하는 장점이 있다. 또한, 종래기술에 따라 유제를 연소하려면 은이온을 유리로 전기적인 이동을 하기 위해서 전극을 이용하기 적에 별개의 가열단계를 거체야하다 단점이 있다.

본 발명에서 전기장을 이용하면 저온에서 은을 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 유리내에 형성된 착색된형상의 분해를 증진시킬 수 있는데 그 이유는 전기장에 의해서 형성된 단일방향의 추진력이 은이온을 유리표면에 사실상 정상적으로 이동시키계끔 유도하기 때문이다.

은은 이온형태로 유리로 이동하며 이동성 양이온, 특히 유리 깊숙히 이동되는 나트륨과 같은 알카기 금속이온과 교체한다. 착색을 형성하기 위해서, 이동된 은이온은 원소상태로 환원되어야하고 유리내에서 미세하 결정으로 응집되어야 한다. 환원과 응집은 환원제 존재하에서 가열함으로서 이루어진다. 본 발명에서 환원제는 부선 형성공정에서 용융된 주석과 접촉하는 유리 표면근처에 존재하는 주석이다. 유리기판으로서 주석함량이 매우 큰 부선 유리를 이용함으로 환원제를 공급할 필요가 없으므로 환원단계는 공기중에서 이루어질 수 있어 공정을 더 단순화 시킨다. 또 본 발명에서 환원제는 가열실에서 유지되는 환원가스 대기이다. 여기서 극히 단기간에 밀집된 착색 형태를 산출해낼 수 있다.

본 발명의 포토마스크가 바탕을 이루는 기판은 투명한 얇은 유리판이다. 유리가, 은착색 형성이온이 주입될 수 있는 부분을 마련하기 위해서 적당한 전압에서 전자이동될 수 있는 이동성 양이온을 함유하고 있는한 유리의 조성은 중요하지 않다. 나트륨, 칼륨 및 리튬과 같은 알카리 금속 이온은 비교적 유리에서 이동성이 크다. 그러므로 알카리금속 산화물의 적어도 소량을 함유하는 유리가 특히 유용하다. 예를들면, 종래의 소다-석회-실리카 판유리 조성은 전형적으로 산화나트륨 약 10-13중량 %와 가끔 미량의 칼륨 산화물을 함유하는데 이것은 본 발명은 실시하는데 공급되는 이동성 양이온의 충분한 양이다. 알카리 금속산화물의 함량이 훨씬 적은 붕규산 유리 조성물이 피복된 포토마스크 기판에 사용되어왔고 형성된 착색강도가 포토마스크 사용자의 필요한 정도를 일치키기에 적당한 조건이라면 본 발명에도 사용될 수 있다. 이온교환 특성을 위해 구상된 상업적으로 유용한 유리 조성물이 적당하고 이 조성은 알루미늄 산화물 및 지르코늄 산화물의 상당량이 존재한다.

본 발명에서 유용한 사진 유제의 잔류층을 형성하기 위해서 현상될 수 있는 것과 필름으로부터 유리기판으로 은을 전자이동시키기 위한 충분한 전기 전도도를 갖는 은 할로겐화물 또는 은이다.

유제는 생성된 포토마스크의 분해정도를 최소한으로 하기위해서 고도의 분해력을 갖고 있어야 한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 발견된 사진 유제의 종류는 인쇄 기술에서 이용되는 차이가 현저한 정색성 유제이다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 "Kodak Ortho plate PFO"와 "Kodak Precision Line Plate LPP"를 사용하였다. 또한 본 발명에서 사용할 수 있는 것은 "코닥 프로젝터 슬라이드 플레이트"와 "코닥일렉트론 이미지 플레이트"이다. 이 모든 생성물은 뉴욕, 로체스터에 있는 이스트맨 코닥 회사의 상품이다. 이 생성물들은 유제로 피복된 유리판의 형태로 제조업자에 의해서 공급되고 유리판은 본 발명에서 착색된 유리 포토마스크를 제조하는데 기판으로 편리하계 사용할 수 있다.

사진 유제의 노출과 현상은 표준 사진 기술에 따라 실시되며 상세한 기술은 사용되는 특정의 생성물에따라 다르며 사진 유제의 제조업체에 의해서 제공된다. 근본적으로 사진 유제는 은할로겐 화물이 분산되는젤라틴 담체로 구성되어 있다. 빛에 노출될때 사진 유제층의 부분은 잠상을 형성하고 적당한 형상용액에 침지시킴으로서 연속적으로 현상될 때 노출부분에서의 은 할로겐화물은 콜로이드질의 은으로 전환된다. 이러한 점으로부터 공정은 유제의 형태와 사용되는 현상공정에 따라 포지티브 상이나 네가티브상의 현상으로서 이루어진다.

네가티브상을 형성하기 위해서, 유제의 노출되지 않은 부분은 노출부분에서 기판에 콜로이드 질의 은을 남기면서 분해된다. 포지티브 상을 형성하기 위해서 소위 "에칭-표백 전도 공정" 또는 "비에칭 전도 공정이 이용될 수 있다. 각 경우에, 현상된 콜로이드질 은은 화학적으로 표백되며 전체판이 재노출되고 은할로겐화물을 비노출 부분에서 콜로이드질의 은으로 전환시키기 위해서 2차 현상 공정은 거친다. 에칭-표백전도공정에서 은뿐만 아니라 젤라틴은 노출부분으로부터 제거되고 비-에칭 전도공정에서는 젤라틴의 피복물이 기판의 전표면에 남는다. 본 발명에서 각 전도공정을 이용할 때 유제층에서 은할로겐화물 형태로 부터 유리로 은이온을 충분히 전자이동시킨다는 것을 알아냈기 때문에 은의 콜로이드 형태를 만들기 위해서 2차현상을 할 필요가 있음을 발견했다. 전도공정이 이용될 지라도 상기 "코닥 오르토 플레이트 PFO"는 네가티브 또는 포지티브 현상을 만드는데 이용되고 "Kopak Precision Line Plate LPP"는 네가티브를 만드는데 일차적으로 이용된다.

본 발명에서는 사진 유체로부터 근접 유리표면으로 은이온을 이동시키기 위해서 전기장을 이용하며 동시에 사진 유제에 전하가 현탁액을 통과하여 은이온의 전자 이동을 실질적인 비율로 시킬수 있도록 하기위해 현상 후 충분한 전기전도도를 부여한다. 전기 전도도는 유제의 고유은 함량에 의해서 영향을 받으므로 본 발명에서 사용된 유제는 비교적 높은 함량의 은을 갖도록 선정되어야 한다. 또한 유제중의 젤라틴 성분의 성질과 현상시 젤라틴이 용해되는 정도에 따라 현상된 현탁액 층의 전기전도도에 영향을 미친다. 다시말하면, 현탁액이 현상된 후에, 은이나 은할로겐화물 입자는 적당한 전압으로 유제를 통하여 전류가 흐를 통로를 마련할 수 있도록 서로 충분히 접근되어 있어야 한다.

전자이동 단계에 대한 실질 적인 전압은 적당한 시간내에 바람직한 양의 은이온을 이동시킬 정도로 높으면 되나 음극과 양극층사이에 유리기판 첨단에서 방전이 일어나거나 유리로 이온의 균일 이동을 방해하는 유리기판을 통하여 전류의 부분적인 천공을 일으키지 않을만큼 높아야 한다. 약50V-1000V의 전압이 적당하다고 생각되며 약 2000V의 전압은 과대하다고 간주된다.

유제의 전도성에 영향을 미치는 또 하나의 인자는 유제의 두께이다. 유제층의 전도도는 층의 두께가 선가함에 따라 감소하므로 필요한 채도의 착색을 형성할 수 있도록 하기위해서 단위 면적당 충분한 은이 제공되는 한 유제의 두께는 최소한으로 줄여야 한다. 그러나, 여기서 기술하고 있는 형태의 필름과 시판되고 있는 사진판위의 가장 얇은 층은 가장 어두운 착색을 하는데도 단위면적당 충분한 양의 은을 공급한다. 예를들면, 약 9마이크로미터 두께 약 36중량 %의 금속성 은을 함유하는 현상된 유제층은 만족할 만한 결과를 얻었고 약 2마이크로미터 두께의 동 유제층은 착색효과에 대해 과량의 은을 함유한다. 유제층두께를사실상 한정하는 인자는 매우 얇고 미세한 구멍이 없는 균일한 두께의 피복물을 생성하는 능력이다.

몇몇 공업적으로 생산되는 사진판과 필름은 화합물의 전도도를 감소시킬 수 있는 다른 물질이나 젤라틴의 은을 함유하지 않는 층의 하층 피복물 및 상층 피복물을 함유한다. 그러나, 상기에서 언급하고 젤라틴 상층피복물을 함유하는 "코닥 전자 형상 판"이 유리기 판위에 착색을 부여하는데 적당하다.

다음 표에서는 본 발명에서 사용하기에 적합한 것으로 발견된 사진건판의 몇가지 예에서의 피복물에 관한 은농도의 일반적인 등급을 나타내고 있다. 단위 면적당 비교적 농도가 높은 은이 람직하지바만 젤라틴 내에서 은의 농도가 더 중요한 매개물이 될 수 있다는 것을 발견했다. 젤라틴의 전도도는 중효한 인자이다.

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적당한 정도의 착색을 하기 위해서 1cm²당 적어도 약 0.1mg의 은이 유리로 이동되는데 필요하다고 생각된다. 이와같이 상기 모든예는 이론적으로 과량의 은을 포함한다. 그러나, 이용할 수 있는 은의 유효량은 젤라틴에 은을 분배시킴으로서 영향을 받을 수 있다. 또한, 은이 집적 및 환원단계에서 이용되는 환원제에 영향을 미칠정도의 깊이로 되기만하면 유리로 이동된 은은 착색된 형상을 만드는데 유용하다.

본 발명의 구체적일 예를 나타낸 도면에 예증된 일면의 공정단계를 보면 본 발명의 공정을 상세하게 잘 이해할 수 있다. 제 1 도에서 유리기판(10)은 사진 유제 표면 상단에 층(11)로 나타냈다. 이러한 피복된 유리기판은 시판되는 사진 건판으로 구성되거나 층(11)은 사용자에 의해서 이용된다.

제 2 도에서 구멍(13)의 형태를 갖는 마스터 마스크(12)는 사진 유제의 층(11)위에 층적되고 활성 방사선은 구멍을 통과하여 사진 유제에서(14) 부분을 노출시킨다. 마스터 마스크는 구멍뚫린 판으로서 개략적으로 나타냈지만 필름이나 유리판 표면에 현상된 사진 유제층으로 구성된 마스터 마스크에 대해서는 공지의 기술임을 알아야 한다. 마스터 마스크는 보통 사진 유제층(11)과 접촉하지만 다른 사진기술에서는 공간을 띄우기도 한다.

노출된 사진 유제는 (14)부분에 생긴 잠재적일 상을 나타내기 위해서 여러가지 현상기술에 의해서 현상될 수 있다. 제 3 도에서 에칭-표백전도 현상공정에서 중간단계를 기술하고 있는데 이 공정에서는 기판(10과 유제층(11)을 적당한 현상용액에 침지시킴으로서 노출부분(14)는 표백된 은성분과 용해된 젤라틴을 갖는다. 유제의 잔류부분(15)는 현상 공정에서 제거된 일부 젤라틴을 함유할 수 있다. 유제의 잔류부분(15)내의 은이 은할로겐화물 형태로 존재할지라도, 이러한 공정의 단계에서 형태를 갖춘 유제층은 전자이동을 위해 적합다는 것을 알아냈다. 그러나, 바람직하다면, 에칭-표백 전도공정은 유제를 제 3 도에 나타낸 2차노출을 거치고 기판과 유제를 2차 현상조에 침지시킴으로서 완결시킬 수 있는데 여기서 은할로 겐화물은 제 4 도에 나타낸 콜로이드질 금속성은 입자로 전환된다.

제 5 도에서, 전기 전도성 전극층(20)과 (21)은 유리기관 반대표면에 이용된다. 전극을 이용하고 제거하는 것은 쉽기때문에, 콜로이드질의 흑연은 전극층(20)과 (21)에 대해 적당한 물질이다. 콜로이드질의 흑연층은 슬러리형태로 기판에 이용될 수 있으며 여기서 콜로이드질의 흑연은 수용성 또는 알콜용기에 현탁되고 전극층은 콜로이드질의 흑연 에어로졸 분무방법으로 만들어진다. 전극층(20)과 (21)을 위해 어떤물질이 사용되든지간에 그 물질은 유리 저항 (예를들면, 약 (0%이하)를 갖게끔 충분히 두겨워야 한다. 현상된 사진유제위에 있는 전극층(20)은 전원장치의 양극으로 도선(22)에 의해서 접선되고 반대쪽 전극(21)은 전원장치의 음극으로 도선(23)에 의해서 접선된다.

제 5 도에 나타낸 바와 같이 전극층(20)과 (21)사이에 직류전기장을 부여하면 이동성 양이온, 특히 알카리금속 이온을 기판위의 양극면위에서 유리기판 표면으로부터 이동시킨다. 이러한 이동성 양이온들은 양극에 의해 반발되어 유리기판 깊숙이 이동된다.

동시에 전기장은 형태를 갖춘 사진 유제층(15)로 부터의 착색-형성 은이온을 사진 유제 하향에 놓여있는 형태를 갖춘지역(24)에서 유리로 주입되게끔 하는데(24)에서 착색 형성 은이온들은 이동된 알카리 금속이 온에 의해 비워진 장소를 갖는다. 구멍(16)밑의 유리표면에서 전극층(20)을 통하여 분산되는 물분자로부터 분리되는 양성자들이 유리로 주입되어 이동된 알카리 금속이온의 장소를 갖는다는 가설이 세워졌다. 전극물질로서 양호한 콜로이드질 흑연물질의 다공성 때문에 양성자의 주입이 이루어진다고 믿어진다.

이온 이동률은 온도와 이용되는 전압에 의해서 영향을 받는다. 실온에서 수볼트의 전위로는 이온 이동률을 사실상 김지할 수 없다. 그러므로 합리적인 처리시간을 얻기 위해서는 상승온도 (100℃ 이상이 바람직함)와 어도 약 50V의 전압이 바람직하다. 사진 유제가 상승온도에서 용융 및 분해를 거칠지라도, 전기장과 일치하여 비교적 상승온도를 이용하면 사진 유제층의 균일성을 저해하지 않고 충분한 전자이동이 이루어질 수 있게된다는 사실을 알아냈다. 이와같이, 사진유제가 용융하거나 분해하는 온도를 제외하고는 전자이동공정시 온도는 약 100℃이상 (사용되는 특정 유제에 따라 보통 약 300℃)으로 유지된다. 예로서, 약 300V-700V의 전압과 약 200℃-약 250℃의 온도로서 만족할 만한 결과를 얻었음이 발견되었다.

유리의 전도성이 온도증가에 따라 증가됨으로 필요전압을 감소시키기 때문에 온도와 전압은 상호불가분의 관계에 있다.

그러므로, 온도와 전압을 적당히 조정함으로서 실질상의 이온 이동율이 고온이나 과잉의 전압을 이용할 필요없이 얻어질 수 있다.

은이온이 적당한 깊이까지 유리로 전자이동된 후에, 모든 층들은(24)부분에 유리기관내의 잠상을 거의 남기지 않고 유리기관으로부터 제거된다. 제 6 도에서 나타낸바와 같이, 이온이동지역(24)에서 색을 현상하려면 은이온을 원소상태로 먼저 환원하고 난 다음 은이온들을 미세한 결정 형태로 집괴를 이룰 수 있도록 하기위해서 환원제 존재하에 가열할 필요가 있다. 환원제는 유리판으로 이동된 제 1 구리 이온이나 부선 공정에 의해서 제조된 유리표면 근처에 본래 존재하는 제 1 주석 이온과 같은 유리성분으로서 또는 환원 및집괴열처리시 가열시에서의 수소 함유가스(포밍 가스)와 같은 환원 대기로서 존재할 수 있다. 환원제로서 상기 금속이온을 사용하면 대기를 조절할 필요가 없는 장점이 있어서 공기중에서도 실시할 수 있다.

이와같이 해서 형성된 호박색 착색은 일반적으로 유리표면 밑에 비교적 먼거리에 위치하여 포토마스크의 내구성을 촉진시킨다. 반면, 포밍가스로 환원하면 비교나 고도의 흡수성으로 표시되는 올리브-그린 착색이 형성된다. 환원가스를 이용하면 환원 및 집괴단계시 저온을 이용해도되며 이는 착색이온을 패턴의 비착색지역으로 인도되어 착색패턴의 분해를 증진시킨다는 것을 또한 알아냈다.

환원 및 집괴단계의 시간은 온도의 함수이다. 200℃에서 환원과 집괴현상이 이론적으로는 이루어 지지만 감지하기가 어렵다. 약 400℃ 이상에서 공정이 도에 띌만큼 이루어지지만 처리시간은 공업적인 조작보다 더 오래걸린다. 반면, 얇은 유리판의 뒤틀림이 일어나는 온도(상기의 공산품에서 사용된 부선 유리에 대해서는 약 525℃이상)에는 달하지 않도록 해야한다. 적당한 양은 약 15분 정도에서 만족할만한 착색을 얻을 수 있는 약 475℃-525℃에서 얻어질 수 있다. 그러나, 환원제로서 포밍가스를 이용할때는, 보다 낮은 온도 즉, 350-400℃에서 실질적인 양을 얻을 수 있음을 알아냈다. 보다낮은 온도를 이용함은 착색이온의 수평분산을 최소화시킴으로 착색된 패턴의 분해를 최소화시키는 목적을 위해서 분명이 유리하다. 포밍가스로 1시간 정도의 처리시간은 환원제로서 주석이온은 적당한 착색밀도를 산출하는데 많은 시간이 필요한 보다 낮은 온도에서 충분히 현상된 착색을 얻는데 바람직하다.

포밍가스와 주석과 같은 내부이온의 환원효과가 만족할 만큼 충분함이 발견되었다. 이와같이 포밍가스와 내부이온 모두는 광학밀도(자외선 흡수)를 촉진시키는 착색된 패턴을 형성하기 위해서 복합적으로 사용될 수 있다.

보통의 부선 유리의 주석-접촉표면은 일반적으로 본 발명의 목적을 위해서 환원제로서 적당한 주석(약5마이크론에 해당하는 주석산화물로 표시되었음)을 약 0.5-1.3중량 %함유하는 것으로 알려졌다. 그러나, 주석(SnO₂) 1.3-2.0중량 %함유하는 선정된 부선유리가 좋다. 유리의 특별 처리를 요하는 보다많은 주석함량으로 더 좋은 결과를 낳는다. 그 이유는 주석함량이 더 많으면 가열처리시 횡적으로 분산되는 포텐셜을 감소시키는 더 낮은 은의 이동을 가져오기 때문이다.

이동단계시 전기장이 일정방향으로 영향을 미치기 때문에, 착색된 지역(24)는 분명한 경계류를 갖고 있음을 알아냈고 양면은 양면은 유리의 상단 표면으로부터 거의 수직으로 연장되어 있다. 또한, 착색된 부분이 유리로 연장되는 깊이는 매우 일정하고 분명하다. 착색이 유리로 연장되는 깊이는 전자이동 단계시 유리로 통과되는 단위 면적당 전하에 대한 함수이다. 표준 소다-석회 실리카 부선유리에 대해서, 이 깊이는 1cm²당 0.1003 Coulomb에 대해 약 1마이크론으로 계산될 수 있다. 유리로 이동되는 은의 양은 단위면적당 통과되는 전하와 엄격히 비례하지 않는다. 전기분해가 진행됨에 따라 유리표면과 즉시 접촉함으로서 은의 공급이 감소됨에 따라 H^＋이온이 유리로 또는 유리로부터 OH^-이온의 이동이 일어난다.

은이온에 대한 바람직한 침투깊이는 바람직한 착색의 강도와 같이 특히 필요한 이용에 따라 다르다. 예를들면, 약 1마이크론의 길이는 많은 경우에 있어서 비착색 부분과는 대조적으로 착색부분이 자외선을 충분히 흡수할 수 있을 정도로 충분하다. 약 2마이크론 이상의 깊이가 적당하다. 포로마스크의 착색부분은사진 평판 공정에서 대부분 사용되는 자색-자외선 파장(3,500-4,500 옹스트롬)의 1% 이하의 투과율로 쉽게 형성된다. 동시에 착색된 부분은 가시광선 파장(약 10%이상)에서 충분히 투명하여 인쇄될 기판으로 포로마스크를 규함하는데 있에 조작자에계 도움이 된다. 물론, 포토마스크에 비착색 부분은 소지유의의 망사투과 성질을 보유하고 있으며 이 투과성질은 전형적으로 자외선 범위에서 착색된 부분보다 더 투명한 정도이다.

다음 2개의 실시예들은 본 발명의 공정을 실시하는 특별방식을 증명한다.

[실시예 1]

"Kodak Precision Line Plate LPP"를 노출시키고 제조업자가 권장하고 있는 공정에 따라 에칭-표백 전도공정에 의해서 현상한다. 12인치×I6인치×0.13인치의 유리기판을 마련하고 유제를 유리의 주석 접촉 표면에 피복시킨다. 그 표면의 양 면표에 이소프토필 알콜내의 콜로이드질 흑연의 유제를 분무한다 ("Aerodag G, " Acheson Colloids Company, Port Huron, Michigan). 그 판의 첨단을 예탄올에 적신 헝겊으로 닦아 상하 흑연 피복물 사이의 전기차단을 일으킬지토 모르는 과량 분무된 흑연을 제거한다. 피복된 판은 오븐속에서 강제공기 순환으로 수평적으로 지지되며 패턴 유제가 지나치게 분무될 흑연층은 조절할 수 있는 직류공급원의 양극 첨단에 연결되고 반대편 흑연층은 음극에 연결된다.

오븐의 온도를 210℃로 올린다. 이때 49mA를 발생시키는 330V의 전위를 용한다. 이 전류는 60분 후에 전원장치의 380V 한계 전압에 도달할 때까지 전압을 주기적으로 조절함으로서 유지된다. 전자이동은 55분동안 점차적으로 감소하는 전류와 함께 지속되며 마지막의 전류는 23.4mA이다. 집적 전류량은 약 72.9mAhr로 측정되었다. 그 판을 오븐에서 꺼내어 냉각시킨 다음 피복물을 뜨거운 물과 청정제로 제거한다. 이점에서 유리내의 잠상은 은이온의 전자이동되는 부분의 굴절률 변화때문에 약간 감지할 수 있다. 이때 판을 내열성 물질의 얇은 막에 놓고 둘 모두는 롤러 콘베이어로 900℉에서 작동하는 노로 운반된다. 노내의 유리온도는 모니터되어 11분만에 유리온도는 900℉에 달하고 그 다음 유리를 이 온도에서 13분 더 유지시킨다음 노로부터 급히 운반한다. 유리판은 이때 현상된 사진 유제에 의해서 미리 지배받는 부분에 해당하는 호박색 패턴 착색을 함유한다. 유리의 착색된 부분은 다음의 스펙트럼 투과성질을 갖는 것으로 발견되었다.

[실시예 2]

부선유리판(4인치×9인치×0.190인치)의 주석 접촉표면이 "Kodok Ortho Plate PFO"층으로 피복된다.

인쇄된 회로형태를 갖고 있는 현상된 사진필름으로 구성된 마스터 마스크는 진공에 의해서 유리판위에 사진유제와 접촉시켜 이루어지고 유제는 80초 동안 마스터 마스크를 통하여 분산된 백열빛에 노출시킨다. 노출된 판을코닥 "Kodalith" 현상애으로 충분히 현상시킨다. 이 현상용애은 현상제 및 저 농도의 아황산으로서 하이드로퀴논을 특징적으로 하고 있다. 현상애의 작용은 종래 방법대로 아세트산의 묽은 용애에 관을 잠깐 침지시킴으로서 중단되고 차아황산으로 종전대로 고정되고 물로 세정한 다음 공기중에서 건조시킨다. 그 결과 본래 형태의 네가티브상이 생긴다. 판의 양면을 실시예 1에서 설명한 바와 같이 콜로이드질의 흑연으로 피복시키고 실시예 1에서 설명한 바와 같이 오븐내에서 직류 전원장치에 연결한다. 오븐의 온도를 240℃로 올리고 19.7mA의 전류를 발생시키는 480V를 이용한다. 40분만에 최대전압(700V)에 도달하여 그후 전류가 서서히 감소되어 65분만에 12.1mA에 달하여 전기분해가 중단된다. 판을 즉시 냉각하고 피복물을 뜨거운 물과 청정제로 제거한다. 판을 와이어 프레임에 놓고 20분동안 거의 수직으로 500 C의 노에 넣는다. 노에서 꺼내자마자 냉각을 조절하고 파괴를 방지하기 위해서 절연 블랭킷으로 덮는다. 이때 유리판은 필름위에서 본래 패턴의 네가티브재생인 형태를 갖춘 착색을 갖고 있다. 착색된 부분의 광학적 성질은 실시예 1과 기본적으로 같다.

본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 본 기술에 숙련된 사람들에게 알려진 다른 변경과 변화가 적용될 수 있다.

Claims (1)

1. 판유리기판으로 구성되어 있는 현상된 사진 판을 사진 유제층의 전기전도성이 있는 은함유부분과 은이유리된 부분의 형태를 갖는 첫번째 표면위에 부여하고 ; 유리기판의 첫번째 표면위에 현상된 사진 유제 첫번째 전극층을 마련하고. 상기 첫번째 표면으로 부터 유리기판의 반대면에 두번째 전극층을 부여하고, 상기 첫번째 전극층을 전원의 양극에 연결하고, 상기 두번째 전극층을 전원의 음극에 연결하고, 은이 유리된 지역 밑에 있는유리기판은 이동된 은이온으로부터 근본적으로 유리되는 반면 부하가 은함유 유제부분과 유리기관을 통과하고 은함유 유제부분으로부터 은함유 유제부분 밑에 있는 유리로 은이온의 이동을 유도할 수 있도록 전극층사이에 직류전기장을 부여하면서 약 100℃-350℃로 유리와 층을 동시에 가열하고, 유리내의 이동된 은이온을 환원 및 응집하도록 충분한 시간동안 환원제 존재하에 상승온도에서 유리를 유지하는 단계를 거쳐 착색된 유리 포토마스크를 제조하는 방법.

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