WO2014148832A1 - 미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법 - Google Patents

미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법 Download PDF

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WO2014148832A1
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filling
substrate
intaglio pattern
filler
drying
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정광춘
유지훈
성준기
한효진
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주식회사 잉크테크
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Definitions

  • the present invention relates to a micropattern forming system and a method of forming a micropattern, and more particularly, to a micropattern forming system and a micropattern forming system, which can easily produce a micropattern in a form in which fillings are uniformly filled in a negative pattern having a fine line width. It is about a method.
  • a dry film or a photoresist was applied to the surface of the conductive material in order to form a fine pattern circuit and then cured by irradiation with ultraviolet (UV) light, followed by development using a developer. It is a method of forming a fine pattern to be implemented using a chemical corrosion solution.
  • the photolithography process has the advantage of being capable of patterning with high resolution, but has the disadvantage of discharging excess chemical waste due to expensive equipment, complex production process, and etching process repetition.
  • the importance of the patterning process that can be large-scaled at low temperatures has been raised, and many research and developments have been conducted to find an alternative to the existing photolithography process represented by expensive equipment and high cost. have.
  • Examples include ink jet printing, gravure offset printing, reverse offset, laser etching patterning, and the like. These methods have the advantage of direct patterning and some have made significant technological advances, but they still do not replace many photolithography processes due to their limitations in fine line width implementation, reliability, and production process speed.
  • Nanoimprint technology is proposed to solve the drawbacks of the direct patterning method and the problem of the photolithography process, after applying a photocurable resin or a thermosetting resin on the substrate, the mold containing the micro-micron size irregularities It is a technique which transfers a pattern to a base material by pressing on the apply
  • These current nanoimprinting technologies are about the same in terms of manufacturing cost and resolution as compared to the direct patterning method and the photolithography method, which are used to form lines having a line width of several tens of micrometers. While serving as a bridge in the micro-area, it is gradually replacing these technologies in part.
  • low-resistance metal pattern forming technology for use in complex and fine electrodes or wiring is still developed due to problems of yield and characteristics deterioration due to a decrease in filling property of the filling when forming a complex pattern that does not include a certain direction or arrangement. This is a necessary situation.
  • Korean Patent Publication No. 10-2011-0100034 discloses a method of forming a fine groove by forming an imprint process and filling a metal layer into the groove to form a metal fine line width, but the filling efficiency of the filler and the line width of the submicron are disclosed.
  • the filling efficiency of the filler and the line width of the submicron are disclosed.
  • an object of the present invention is to solve such a conventional problem, by improving the filling efficiency of the filling material into the intaglio pattern of the fine line width through the rotating body in contact with the substrate, it is possible to easily produce a fine pattern
  • the present invention provides a fine pattern forming system and a fine pattern forming method.
  • the transfer unit for transferring the substrate on which the intaglio pattern is formed It is achieved by a micro-pattern forming system comprising a; filling portion for supplying a filler to the substrate in contact with the substrate, at the same time rotates about an axis perpendicular to the substrate to fill the filling into the intaglio pattern.
  • the filling unit rotates in contact with the substrate and the contact portion for supplying a filler to the substrate; It may include a; rotating shaft for rotating the contact portion.
  • the contact portion is provided with a plurality of injection holes at the end in contact with the substrate so that the filling material is discharged
  • the rotating shaft has a flow path for flowing the filling material supplied to the contact portion therein, the filling portion and the contact portion It may further include a storage unit provided between the flow path for temporarily storing the fillings supplied from the flow path.
  • the contact portion may be made of a porous material.
  • a filling path for flowing the filler along the upper surface of the substrate may be provided at the end contacting the substrate of the contact portion.
  • the contact portion may be provided with a recovery passage for recovering from the filling path the filling material not filled in the intaglio pattern.
  • the first flow path for supplying the filling to the filling path side and the second flow path is separated from the first flow path and the filler flows from the recovery path is formed in the rotary shaft
  • the contact portion is A casing which is connected to the rotating shaft and forms a receiving space therein, the lower edge of which rotates in contact with the substrate; It is provided in a plate shape is installed in the receiving space, the through hole communicating with the first flow path is formed, and forming the filling path between the lower surface and the substrate, the partition portion forming the recovery path between the upper surface and the casing It can include;
  • the apparatus may further include a vibration applying unit for vibrating the filling unit.
  • the apparatus may further include a first drying unit provided at the rear of the filling unit along the conveying direction of the substrate and drying the filling filled in the intaglio pattern.
  • the apparatus may further include a first blade disposed between the filling part and the first drying part and filling the filling material remaining on the substrate into the intaglio pattern by contacting the substrate being transferred.
  • the etchant coating portion is provided in the rear of the first drying portion in the conveying direction of the substrate, the etchant coating portion for applying an etchant to dissolve the filler is not filled in the intaglio pattern, but dried on the substrate;
  • a second drying unit for drying the filling in the intaglio pattern of the substrate passing through the second blade; may further include.
  • a substrate preparation step of preparing a substrate on which the intaglio pattern is formed A rotary filling step of supplying a filler to the substrate by using a filler in contact with the substrate and simultaneously filling the filler into the intaglio pattern by rotating the filler about an imaginary axis perpendicular to the substrate; It is achieved by a fine pattern forming method comprising a; first drying step of drying the filling in the intaglio pattern.
  • the filling unit may rotate in contact with the substrate and vibrate in the longitudinal direction of the substrate or in the width direction of the substrate.
  • the first filling step is performed between the rotary filling step and the first drying step, and the first filling step of filling the remaining filling material in the intaglio pattern without filling in the rotary filling step by contacting the blade with the substrate into the intaglio pattern It may include.
  • the method may further include a second drying step of drying the filling material filled in the intaglio pattern.
  • a micropattern forming system capable of uniformly filling a filler in an intaglio pattern of a fine line width formed on the substrate by supplying the filler on the substrate and rotating the center about the direction perpendicular to the substrate. do.
  • the filler is supplied through the pores of the porous material, it is possible to uniformly supply the filler.
  • the filling performance into the intaglio pattern can be further improved.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view and a cross-sectional view of a filling part of the micropattern forming system of FIG. 1;
  • FIG. 3 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 schematically illustrates a rotation filling step process of the method for forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a filling part of the micropattern forming system of FIG. 6,
  • FIG. 8 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 11.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a first embodiment of the present invention.
  • the micropattern P is finally manufactured by filling a filler in the intaglio pattern 11 formed on the substrate 10.
  • the present invention relates to a system for transporting, including a transfer unit 110, a filling unit 120, and a first drying unit 130.
  • the conveyer 110 is a device for constructing an inline system by continuously transporting the substrate 10, and includes a plurality of general conveyance rollers. Since the conveying roller constituting the conveying unit 110 is a structure well known in the art, description thereof will be omitted.
  • the substrate 10 in the state where the intaglio pattern 11 is formed is continuously transferred.
  • the substrate used herein may be determined by comprehensively considering the method of forming the intaglio pattern 11, and may include polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (polyethylenenaphthalate, PEN), Polyethersulfone (PES), nylon (Nylon), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetherether ketone (PEEK), polycarbonate (PC), or polyarylate (PAR)
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES Polyethersulfone
  • nylon ylon
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PEEK polyetherether ketone
  • PC polycarbonate
  • PAR polyarylate
  • a transparent substrate may be used, and an opaque substrate such as a metal plate having an insulated surface, an opaque plastic film, an opaque glass, or an opaque glass fiber material may be used.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view and a cross-sectional view of a filling part of the micropattern forming system of FIG. 1.
  • the filling part 120 supplies the filling material to the substrate 10 side while being in contact with the substrate 10 to rotate the filling material into the intaglio pattern 11.
  • the contact part 121 includes a contact part 121, a storage part 122, and a rotation shaft 123.
  • the contact part 121 uniformly distributes the packing material stored in the storage part 122 to be described later to the substrate 10 side and at the same time directly contact the substrate 10 to fill the filling material on the substrate 10 with the intaglio pattern 11. It is a member that attracts me.
  • the contact portion 121 is provided in a shape having a predetermined thickness and a circular cross section.
  • the contact portion 121 is made of a porous material (porous material), by allowing the filler to escape between the pores of the porous material, it is possible to uniformly supply the filler on the substrate 10.
  • the contact portion 121 in the above-described embodiment is described as being made of a porous material, the contact portion 121 is not limited to a natural material such as a porous material, a number of fillers can pass through the plate-shaped material.
  • the contact portion 121 may be designed by processing the two nozzle holes in a perforated manner.
  • the storage unit 122 interconnects the above-described rotary shaft 123 and the contact unit 121 to provide a space for temporarily storing the fillings supplied from the flow path 124 inside the rotary shaft 123.
  • the storage unit 122 has a space for storing the filling therein, the bottom is a contact portion 121 of the porous material is attached to the end of the space in which the filling is stored, the upper end of the rotating shaft 123 ) Has a structure combined with.
  • the rotating shaft 123 extends upwardly from the storage unit 122 and rotates the entire filling unit 120.
  • the rotating shaft 123 is formed in a hollow shape so that the filling material can flow therein. ).
  • the storage unit 122 is installed at the lower end of the rotating shaft 123, and the flow path 124 of the rotating shaft 123 is the storage unit 122. It is connected to the internal space of the supply to supply the filling therein, the bottom of the storage unit 122, the contact portion 121 is mounted to close the internal space of the storage unit 122 and is temporarily stored in the storage unit 122 Filling is uniformly supplied downward through the pores of the contact portion 121 is made of a porous material.
  • the filler supplied by the filler 120 is described as the ink having an excellent electrical conductivity characteristics so that the final fine pattern (P) to form an electrode pattern is used,
  • the material is not limited to this.
  • the filler used in the present embodiment is a conductive metal composition, which can be dissolved or swelled in a solvent in order to improve the filling property into the intaglio pattern 11 and is easily reduced by a post-treatment process such as heat or a reducing agent.
  • Complex compounds or metal precursors may be used.
  • metal particles may be prepared to reduce metal complex compounds or metal precursors to be used as mixtures.
  • solvents, stabilizers, dispersants, binder resins, mold release agents, reducing agents, and surfactants may be used as necessary.
  • Additives such as surfactants, wetting agents, thixotropic agents or leveling agents, thickeners may be included.
  • the first drying unit 130 is disposed rearward from the filling unit along the transport direction of the substrate 10, and dried the filling filled in the intaglio pattern 11 of the substrate 10 while passing through the filling unit 120. This is the equipment for forming the final fine pattern (P).
  • FIG. 3 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 1.
  • the fine pattern forming method (S100) using the micropattern forming system according to the first embodiment of the present invention is a substrate preparation step, the rotation filling step (S110) and the first drying step (S120) Include.
  • the substrate preparation step is to prepare the substrate 10 by forming the intaglio pattern 11 having a fine line width on the flexible substrate (10) of the flexible (flexible) property, and at the same time the continuous substrate 10 through the transfer unit 110 This step is to transfer.
  • forming the groove-shaped intaglio pattern 11 on the substrate 10 may use a method using an imprinting process, a method of directly etching the substrate 10 with a laser, a method using a photolithography method, or the like.
  • the rotation filling step (S110) is a step of filling the inside of the intaglio pattern 11 while supplying a filling material to the substrate 10 through the filling part 120.
  • the filler is supplied to the storage 122 through the flow path 124 inside the rotating shaft 123 while maintaining the state where the bottom surface of the filler 120 is in contact with the top surface of the substrate 10.
  • the filling material supplied from the inside of the rotating shaft 123 is temporarily stored in the storage unit 122, closes the lower end of the storage unit 122, and passes through the pores of the contact unit 121 made of a porous material to the substrate 10 side. Evenly distributed and supplied.
  • the filling part 120 in contact with the substrate 10 rotates about the rotation shaft 123. That is, as the filling unit 120 rotates together with the transfer of the substrate 10 by the transfer unit 110, the filler supplied onto the substrate 10 is attracted and filled into the intaglio pattern 11.
  • the filler and the substrate 10 are rotated about an axis perpendicular to the surface of the substrate 10 while supplying the filler onto the substrate 10 in a surface contact with the substrate 10. By rubbing, the filler may be uniformly filled in the intaglio pattern 11.
  • the first drying step (S120) is a step of finally forming a fine pattern (P) by drying the filling filled in the intaglio pattern 11 after the rotation filling step (S110).
  • Drying in the first drying step (S120) is preferably proceeds to 80 °C to 400 °C, but is not limited thereto.
  • the thickness of the filling of the final fine pattern (P) is not limited, but may be 10 microns or less, more preferably 0.1 microns or more and 5 microns or less.
  • the filling applied on the substrate 10 is uniformly and accurately attracted and filled into the intaglio pattern 11 by using the rotational rotation of the rotating body contacting the substrate 10 to be continuously conveyed.
  • the fine pattern P can be formed.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a second embodiment of the present invention.
  • the micropattern forming system 200 relates to a system for finally forming a micropattern by filling a filler in an intaglio pattern formed on a substrate 10. It includes a transfer unit 110 and the filling unit 120, the first drying unit 130 and the vibration applying unit 240.
  • the vibration applying unit 240 applies a driving force so that the filling unit 120 in contact with the substrate 10 may vibrate in a predetermined direction. At this time, the filling unit 120 may vibrate in any one of the longitudinal direction or the width direction of the substrate 10, it may be a combination vibrating in the longitudinal direction and the width direction.
  • the micropattern forming method (S200) using the micropattern forming system 200 according to the second embodiment of the present invention includes a substrate preparation step, a rotation filling step (S210), and a first drying step (S120). Since the step and the first drying step (S120) are the same as the above-described process in the first embodiment, redundant description is omitted.
  • FIG. 5 schematically illustrates a rotation filling step process of the method for forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 4.
  • the filling unit 120 rotates at the same time to supply the filling material and rubbing the substrate 10 and the filling substrate 10
  • the filler supplied in the phase is filled into the intaglio pattern 11.
  • the vibration applying unit 240 applies a driving force to allow the filling unit 120 to vibrate.
  • the filling unit 120 may vibrate in a front-back direction, left-right direction or a combination thereof in a state in contact with the substrate 10, the vibration direction, vibration width, frequency, etc. are intaglio formed on the substrate 10
  • the depth of the pattern 11, the line width, the transfer speed of the base material 10, and the like are comprehensively determined.
  • the filling unit 120 since the filling unit 120 is designed to rotate and generate friction and to vibrate in a predetermined direction, the filling efficiency into the intaglio pattern 11 may be further improved.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a third embodiment of the present invention.
  • the micropattern forming system 300 is a system for filling a filling in the intaglio pattern 11 formed on the substrate 10 to finally form the micropattern.
  • the transfer unit 110 and the filling unit 320 and the first drying unit 130 is included.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a filling part of the micropattern forming system of FIG. 6.
  • the filler 320 is configured to supply the filler to the substrate 10 in contact with the substrate 10 and to rotate the filler to be filled into the intaglio pattern 11. It includes a contact portion 321 and the rotating shaft 327.
  • the contact portion 321 is in direct contact with the substrate 10, and includes a casing 322 and a partition wall portion 323.
  • the casing 322 moves the filling material received from the first flow path (L 1 ) formed in the rotating shaft 327 to be described later through the filling path 325 formed on the lower surface, and moves the filling path 325. During the transfer, the fillers which are not filled in the intaglio pattern 11 are recovered and transferred to the rotating shaft 327 again.
  • the casing 322 is provided in the form of a circular cylinder having a predetermined thickness, the lower surface is recessed inward to form a receiving space, and the partition wall portion 323, which will be described later, is mounted inside the receiving space of the casing 322 to fill the filling path. 325 and recovery path 326 are formed.
  • a portion of the casing 322 in contact with the substrate 10, that is, the corner portion of the bottom of the casing 322 is equipped with a separate sealing member to block the receiving space inside the casing 322 from the outside to fill the casing Leakage to the outside of the 322 can be prevented.
  • the partition 323 is a plate-shaped member mounted in the receiving space of the casing 322 so that the filling path 325 and the recovery path 326 are formed.
  • the partition wall portion 323 has a circular plate shape and has a thickness smaller than the depth of the accommodation space so that the partition wall 323 may be installed spaced apart from the inner wall surface of the casing 322, and a through hole 324 is formed at the center thereof. do.
  • the partition 323 is connected and fixed to the first flow path (L 1 ) inside the rotating shaft 327 to be described later.
  • the space from the imaginary plane connecting the lower end of the casing 322 to the partition wall portion 323 is a passage for flowing the filler on the substrate 10.
  • a furnace 325 is formed, and a recovery passage 326 is a passage for collecting the unfilled filling in the intaglio pattern 11 after the flow of the filler passage 325 in the space from the upper wall surface of the accommodation space to the partition wall portion 323. ) Is formed.
  • the rotating shaft 327 extends upward from the contact portion 321, and is a tubular member for rotating the entire filling portion 327.
  • the rotating shaft 327 has a first flow path L to allow the filling to flow therein. 1 ) and the second flow path (L 2 ) is formed, the first flow path (L 1 ) and the second flow path (L 2 ) is divided by the partition member 328 installed inside the rotary shaft 327.
  • the partition wall portion 323 described above is fixed and connected to the partition member 328 for dividing the flow space inside the rotating shaft 327.
  • the first flow path (L 1 ) is in communication with the filling path 325 to supply the filling, the first flow path (L 1 ) is filled through the through hole 324 formed in the partition 323. Communicate with the furnace 325.
  • the second flow path L 2 is a space isolated from the first flow path L 1 by the partition member 328 and communicates with the recovery path 326.
  • FIG. 8 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 6.
  • the micropattern forming method S300 using the micropattern forming system 300 according to the third embodiment of the present invention includes a substrate preparation step, a rotation filling step S310, and a first drying step S120. It includes, and the substrate preparation step and the first drying step (S120) is the same as the above-described process in the first embodiment, and the duplicate description is omitted.
  • the rotary filling step (S310) first, the filling material is supplied through the first flow path (L 1 ) inside the rotating shaft 327 in a state in which the lower end of the contact portion 321 is in contact with the substrate 10. do.
  • the filling material passes through the through hole 324 and flows into the filling path 325, which is a space between the partition wall part 323 and the substrate 10. At this time, the filling flowing in the filling path 325 is filled into the intaglio pattern 11 while flowing along the substrate 10.
  • the filling part 320 supplies the filling material and rotates about the rotating shaft 327, the filling material flowing in the filling path 325 generates a rotational flow to fill the inside of the intaglio pattern 11. Is further improved.
  • a recovery path 326 is reached, which is a space with 323.
  • the filling material reaching the recovery path 326 is supplied to the first flow path L 1 after being discharged to the outside through the connected second flow path L 2 , or immediately after the first flow path L 1 .
  • the recirculation process is repeated and supplied on the substrate 10, thereby filling the inside of the intaglio pattern 11.
  • the filling efficiency of the filling material into the intaglio pattern 11 may be improved by allowing the filling material to flow in a state of being in direct contact with the upper surface of the substrate 10.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the micropattern P is finally formed by filling a filler in the intaglio pattern 11 formed on the substrate 10.
  • the transfer unit 110 and the filling unit 120 including the first blade 450 and the first drying unit 130
  • the transfer unit 110 and the filling unit 120 and the first drying unit Reference numeral 130 is the same as the above-described configuration in the first embodiment, and thus redundant description is omitted.
  • the first blade 450 is disposed between the filling unit 120 and the first drying unit 130 to be mounted along the width direction of the substrate 10, even after passing through the filling unit 120.
  • the filling member remaining in the intaglio pattern 11 without filling in the intaglio pattern 11 on 10 is a member.
  • the filling material on the substrate 10 from which the processing is not completed from the filling part 120 is refilled into the intaglio pattern 11 using the first blade 450.
  • FIG. 10 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 9.
  • the fine pattern forming method (S400) using the fine pattern forming system 400 according to the fourth embodiment of the present invention is a substrate preparation step, a rotation filling step (S110) and the first filling step ( S430) and the first drying step (S120), and since the substrate preparation step, the rotary filling step (S110) and the first drying step (S120) are the same as the above-described process in the first embodiment, duplicate description thereof will be omitted.
  • the filling material remaining on the substrate 10 without being completely processed in the rotation filling step S110 is refilled in the intaglio pattern 11 using the first blade 450. Therefore, in the present embodiment, the filling efficiency may be further improved by repeatedly performing the filling process through the first blade 450 in the fixed state simultaneously with the rotation of the filling unit 120.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a micropattern forming system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the micropattern forming system 500 fills a filling in the intaglio pattern 11 formed on the substrate 10 to finalize the micropattern P.
  • the etchant coating part 560 is installed at the rear of the first drying part 130 and remains on the base 10 even after passing through the filling part 120 and the first blade 450. In order to perform the final filling process, an etchant is applied to dissolve the filler remaining in the dried state on the substrate 10.
  • the etchant used in the present invention is determined according to the type of the filler to be filled in the intaglio pattern 11, but ammonium carbamate series, ammonium carbonate series, ammonium bicarbonate series, carboxyl which can dissolve the oxidant and the metal compound Acid-based, lactone-based, ligtam-based, cyclic acid anhydride-based compounds, acid-base salt complexes, acid-base-alcohol-based complexes, mercanto-based compounds, and the like can be used as the etchant.
  • the etchant preferably imparts hydrophilic properties to the etching solution composition in order to effectively dissolve the unfilled metal layer on the surface of the substrate 10 and to increase the refillability of the metal in the fine engraved pattern 11. It is preferable to adjust and select the carbon number of an etching liquid compound component, and to adjust the grade of hydrophilic property.
  • the second blade 570 is installed at the rear end of the etchant applicator 560 and configured to finally fill the dissolving material into the intaglio pattern 11 by the etchant applied from the etchant applicator 560. to be.
  • the second drying unit 580 is installed at the rear end of the second blade 570, and the fine pattern P is dried by drying the filling material finally filled into the intaglio pattern 11 by the second blade 570. It is a structure for final formation.
  • FIG. 12 schematically illustrates a process of forming a micropattern using the micropattern forming system of FIG. 11.
  • the fine pattern forming method S500 using the fine pattern forming system 500 according to the fifth embodiment of the present invention includes a substrate preparation step, a rotation filling step S110, and a first filling step ( S430) and the first drying step (S120) and the melting step (S540) and the second filling step (S550) and the second drying step (S560), including the substrate preparation step and the rotary filling step (S110) and the first filling Step S430 and the first drying step (S120) is the same as the above-described process in the first embodiment and the fourth embodiment, and thus redundant description is omitted.
  • the dissolution step (S540) is a substrate 10 dried by the first drying unit 130 is not filled into the intaglio pattern 11 by applying the etchant on the substrate 10 through the etchant coating unit 560. This step is to redissolve the packing material.
  • the second filling step (S560) is a step of refilling the filling material on the substrate 10 in the dissolved state (S540) into the intaglio pattern 11 using the second blade 570.
  • a micropattern forming system and a method of forming a micropattern that can easily manufacture a micropattern by improving the filling efficiency of the fine line width into the intaglio pattern through a rotating body rotating in contact with the substrate.

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Abstract

본 발명은 미세패턴 형성 시스템에 관한 것이며, 본 발명의 미세패턴 형성 시스템은 음각패턴이 형성된 기재를 연속적으로 이송시키는 이송부; 상기 기재와 접촉한 상태에서 상기 기재에 충진물을 공급하는 동시에, 상기 음각패턴 내로 상기 충진물이 충진되도록 상기 기재에 수직한 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 충진부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법
본 발명은 미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 선폭의 음각패턴 내에 충진물이 균일하게 충진되는 형태의 미세패턴을 용이하게 제작할 수 있는 미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근, 전자제품의 경박 단소화 추세로 디스플레이 또는 트랜지스터 등의 전자 소자들은 공통적으로 고밀도, 고집적의 형태로 제작 될 것이 요구됨에 따라 전극 또는 배선(metallization lines)용에 사용할 수 있는 미세한 금속 패턴을 형성하는 기술이 주목되고 있다. 지금까지 널리 알려져 있는 금속의 미세패턴 제작기술은 통상적으로, 박막의 진공 증착과 포토리소그라피 공정을 거쳐 형성된다.
기재에 도전성 소재를 증착 한 후 미세패턴 회로를 형성하기 위해 드라이 필름(Dry Film) 또는 감광액을 도전성 소재 표면에 도포한 다음 자외선(UV)을 조사 하여 경화 시킨 후, 현상액을 이용하여 현상하고, 이어서 화학 부식액을 이용하여 구현 하고자하는 미세패턴을 형성하는 방법이다.
포토리소그라피 공정은 고 해상도(resolution)를 갖는 패터닝을 할 수 있는 장점이 있지만, 고가의 장비, 복잡한 생산 공정, 에칭공정의 반복으로 인한 과량의 화학 폐기물이 배출되는 단점을 가지고 있다. 또한 최근에는 플렉서블 전자소자의 도래와 더불어 저온에서 대면적화가 가능한 패터닝 공정의 중요성이 제기되고 있어 고가의 장비와 고비용으로 대표되는 기존의 포토리소그라피 공정을 대체하는 대안을 찾고자 하는 많은 연구 개발이 진행되고 있다.
예컨대, 잉크젯 프린팅, 그라비아 옵셋 프린팅, 리버스 옵셋, 레이저 식각 패터닝등이 있다. 이와 같은 방식들은 직법 패터닝 방식 이라는 장점이 있고 일부는 상당한 기술적 진보를 보이기도 하였으나 미세선폭 구현성, 신뢰성, 생산 공정 속도에 있어서 각각의 한계로 인해 여전히 포토리소그라피 공정을 많이 대체하지 못하고 있다.
나노 임프린트 기술은 상기의 직접 패터닝 방식의 단점을 보완하고 포토리소그래프 공정의 문제점을 위하여 제시된 것으로서, 기재위에 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 도포한 후, 나노에서 마이크론 크기의 요철을 포함하는 몰드를 상기 도포된 수지층 상에 가압하고, 자외선 또는 열을 가하여 이를 경화시킴으로써 패턴을 기재에 전사하는 기술이다. 이러한 현재의 나노임프린팅 기술은 수십 마이크로미터um 선폭의 라인을 형성하는 기술로 이용되고 있는 직접 패터닝 형성 방법과 포토리소그래피 방법과 비교할 때, 제조단가와 해상도 측면에서 이들의 중간 정도 수준이며, 나노와 마이크로 분야의 교량 역할을 하는 동시에 부분적으로 이들 기술을 점진적으로 대체해 나가고 있다.
그러나 최근에 이러한 임프린팅 방식으로 금속패턴을 형성하는 기술들이 소개되고 있으나, 금속 패턴 형성을 위해 음각의 홈에 충전물을 채우는 공정에서 충전 효율성의 문제로 충전물을 반복적으로 채우는 공정이 필요하여 생산성과 고가 금속 원료의 폐기에 대한 문제점을 가지고 있다.
또한, 일정한 방향이나 배열을 포함하지 않은 복잡한 패턴 형성시 충전물의 충진성 저하로 수율 및 특성 저하의 문제점이 있어 복잡하고 미세한 전극 또는 배선용으로 사용하기 위한 저 저항의 금속패턴 형성 기술은 아직까지도 기술개발이 필요한 상황이다.
한편, 한국특허 공개번호 제 10-2011-0100034에서는 임프린팅 공정으로 미세 홈을 형성하고 금속층을 그 홈에 충진하여 금속 미세선폭을 형성하는 방법을 개시하고 있으나 충전물의 충전 효율성 및 서브 마이크론의 선폭을 구현하는데 문제가 있고 또한 저 저항의 전극을 형성하는 데는 한계를 가지고 있어 이러한 문제를 해결하기 위한 대안이 절실한 상황이다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기재와 접촉하여 회전하는 회전체를 통하여 미세 선폭의 음각패턴 내로의 충진물의 충진효율을 향상시킴으로써, 미세패턴을 용이하게 제작할 수 있는 미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 음각패턴이 형성된 기재를 이송시키는 이송부; 상기 기재와 접촉한 상태에서 상기 기재에 충진물을 공급하는 동시에, 상기 음각패턴 내로 상기 충진물이 충진되도록 상기 기재에 수직한 축을 중심으로 회전하는 충진부;를 포함하는 미세패턴 형성 시스템에 의해 달성된다.
또한, 상기 충진부는 상기 기재와 접촉한 상태에서 회전하며 상기 기재에 충진물을 공급하는 접촉부; 상기 접촉부를 회전시키는 회전축;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉부는 충진물이 토출되도록 상기 기재와 접촉하는 단부에는 복수개의 분사공이 마련되고, 상기 회전축은 내부에 상기 접촉부 측으로 공급되는 충진물이 유동하기 위한 유동로를 구비하며, 상기 충진부는 상기 접촉부와 상기 유동로 사이에 마련되어 상기 유동로로부터 공급되는 충진물을 임시 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉부는 다공성(porous) 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 접촉부의 상기 기재와 접촉하는 단부에는 상기 기재의 상면을 따라 충진물을 유동시키기 위한 충진로가 마련될 수 있다.
또한, 상기 접촉부의 내부에는 상기 음각패턴 내로 충진되지 못한 충진물을 상기 충진로로부터 회수하는 회수로를 구비할 수 있다.
또한, 상기 회전축의 내부에는 상기 충진로 측으로 충진물을 공급하는 제1유동로 및 상기 제1유동로와 격리되며 상기 회수로로부터 회수된 충진물이 유동하는 제2유동로가 형성되고, 상기 접촉부는 상기 회전축과 연결되며 내부에 수용공간을 형성하며, 하부의 테두리는 상기 기재와 접촉하여 회전하는 케이싱; 판형으로 마련되어 상기 수용공간에 설치되고, 상기 제1유동로와 연통하는 관통공이 형성되며, 하면과 상기 기재 사이에 상기 충진로를 형성하되, 상면과 상기 케이싱 사이에서 상기 회수로를 형성하는 격벽부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충진부를 진동시키는 진동인가부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기재의 이송방향을 따라 상기 충진부의 후방에 마련되고, 상기 음각패턴 내에 충진된 충진물을 건조하는 제1건조부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 충진부와 상기 제1건조부의 사이에 배치되며, 이송되는 기재와 접촉하여 상기 기재 상에 잔류하는 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진시키는 제1블레이드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기재의 이송방향을 따라 상기 제1건조부의 후방에 마련되고, 음각패턴 내에 충진되지 못하고 기재 상에 잔류한 상태로 건조된 충진물이 용해되도록 에천트를 도포하는 에천트 도포부; 상기 기재 상에서 용해된 충진물을 음각패턴 내로 재충진시키는 제2블레이드; 상기 제2블레이드를 통과한 기재의 음각패턴 내의 충진물을 건조시키는 제2건조부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 음각패턴이 형성되는 기재를 준비하는 기재 준비단계; 기재와 접촉한 상태의 충진부를 이용하여 기재에 충진물을 공급하는 동시에, 상기 충진부를 상기 기재와 수직한 가상의 축을 중심으로 회전시켜 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진하는 회전충진단계; 상기 음각패턴 내의 충진물을 건조시키는 제1건조단계;를 포함하는 미세패턴 형성방법에 의해 달성된다.
또한, 회전충진단계에서 상기 충진부는 상기 기재와 접촉한 상태에서 회전함과 동시에 상기 기재의 길이방향 또는 상기 기재의 폭방향을 따라 진동할 수 있다.
또한, 상기 회전충진단계와 상기 제1건조단계의 사이에서 수행되며, 블레이드를 기재와 접촉시켜 상기 회전충진단계에서 충진되지 못하고 기재에 잔류한 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진하는 제1충진단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1건조단계를 통과한 후에 상기 기재 상에 에천트를 도포하여 음각패턴 내에 충진되지 못하고 상기 기재 상에서 건조된 충진물을 용해하는 용해단계; 용해된 기재 상의 충진물을 블레이드를 기재와 접촉시켜 음각패턴 내로 충진하는 제2충진단계; 상기 음각패턴 내에 충진된 충진물을 건조하는 제2건조단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 충진부가 충진물을 기재 상에 공급함과 동시에 기재에 수직한 방향을 중심으로 회전함으로써 기재 상에 형성되는 미세선폭의 음각패턴 내에 충진물을 균일하게 충지할 수 있는 미세패턴 형성 시스템이 제공된다.
또한, 충진물이 다공성 소재의 기공을 통하여 공급되도록 함으로써, 충진물의 균일한 공급이 가능하다.
또한, 충진부의 하단을 개방하여 충진물이 기재 상에서 유동하도록 하는 동시에 이를 회전시켜 기재를 따라 유동하는 충진물이 와류를 형성하도록 함으로써, 음각패턴 내로의 충진 성능이 더욱 향상될 수 있다
또한, 음각패턴 내에 충진되지 않은 충진물을 회수하고, 순환하여 충진하는데 재이용함으로써 충진물의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 충진부의 후단에 블레이드를 이용하여 충진물을 재충진함으로써 충진효율을 높일 수 있다.
또한, 건조된 충진물을 재용해하고 충진하는 과정을 반복하여 충진효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이고,
도 2는 도 1의 미세패턴 형성 시스템의 충진부의 분해사시도 및 단면도이고,
도 3은 도 1의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이고,
도 5는 도 4의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법의 회전충진단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이고,
도 7은 도 6의 미세패턴 형성 시스템의 충진부의 분해사시도이고,
도 8은 도 6의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이고,
도 10은 도 9의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이고,
도 12는 도 11의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(100)은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴(11) 내부에 충진물을 충진하여 미세패턴(P)을 최종 제작하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1건조부(130)를 포함한다.
상기 이송부(110)는 기재(10)를 연속적으로 이송시켜 인라인 시스템을 구축하기 위한 장비로서, 다수개의 일반적인 이송롤러를 포함한다. 이송부(110)를 구성하는 이러한 이송롤러는 기술분야에서 널리 알려진 구성이므로 설명은 생략한다.
한편, 본 실시예에서는 음각패턴(11)이 형성된 상태의 기재(10)가 연속적으로 이송된다.
여기에서 이용되는 기재로는 음각패턴(11)을 형성하는 방법 등을 종합적으로 고려하여 결정되며, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리에텔에텔 케톤(polyetherether ketone, PEEK), 폴리카보네이트(PC), 또는 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 등의 투명한 기재가 이용될 수 있으며, 표면이 절연 처리된 금속제 플레이트, 불투명한 플라스틱 필름, 불투명한 글라스 또는 불투명한 유리 섬유재 등의 불투명한 기재가 이용될 수도 있다.
도 2는 도 1의 미세패턴 형성 시스템의 충진부의 분해사시도 및 단면도이다.
도 2를 참조하여 설면하면, 상기 충진부(120)는 기재(10)와 접촉한 상태에서 충진물을 기재(10) 측으로 공급하는 동시에 회전하여 공급되는 충진물을 음각패턴(11) 내로 충진 유도하기 위한 것으로서, 접촉부(121)와 저장부(122)와 회전축(123)을 포함한다.
상기 접촉부(121)는 후술하는 저장부(122)에 저장된 충진물을 균일하게 분배하여 기재(10)측으로 공급하는 동시에 기재(10)와 직접적으로 접촉하여 기재(10) 상의 충진물을 음각패턴(11) 내로 유인하는 역할을 하는 부재이다.
접촉부(121)는 소정의 두께를 가지고 단면이 원형인 형상으로 마련된다. 한편, 본 실시예에서 접촉부(121)는 다공성 소재(porous material)로 마련되어, 충진물이 다공성 소재의 기공 사이로 빠져나와 분배되도록 함으로써, 기재(10) 상에 충진물의 균일한 공급이 가능하다.
다만, 상술한 본 실시예에서의 접촉부(121)는 다공성 소재로 마련되는 것으로 설명하였으나, 접촉부(121)는 다공성 소재와 같은 자연재에 제한되는 것은 아니고, 판형의 소재에 충진물이 지나갈 수 있는 다수개의 노즐공을 천공하는 방식으로 가공하여 접촉부(121)를 설계할 수도 있다.
상기 저장부(122)는 상술한 회전축(123)과 접촉부(121)를 상호 연결하여, 회전축(123) 내부의 유동로(124)로부터 공급되는 충진물을 임시적으로 저장하기 위한 공간을 제공한다.
즉, 저장부(122)는 내부에 충진물을 저장하기 위한 공간이 형성되고, 하단은 상술한 다공성 소재의 접촉부(121)가 부착되어 충진물이 저장되는 공간이 마감되고, 상단은 후술하는 회전축(123)과 결합되는 구조를 갖는다.
상기 회전축(123)은 저장부(122)로부터 상측으로 연장되며, 충진부(120) 전체를 회전시키는 것으로서, 회전축(123)은 중공형으로 형성되어 내부에는 충진물이 유동할 수 있도록 유동로(124)를 형성한다.
따라서, 상술한 구조의 충진부(120)를 종합하여에 다시 설명하면, 회전축(123)의 하단에는 저장부(122)가 설치되고, 회전축(123)의 유동로(124)는 저장부(122)의 내부 공간과 연결되어 여기에 충진물을 공급하며, 저장부(122)의 하단에는 접촉부(121)가 장착되어 저장부(122)의 내부공간을 마감하는 동시에 저장부(122)에 임시 저장되는 충진물은 다공성 소재로 마련되는 접촉부(121)의 기공을 통하여 하방으로 균일하게 공급한다.
한편, 본 실시예에서 충진부(120)에 의하여 공급되는 충진물로는 최종 형성되는 미세패턴(P)이 전극패턴을 형성할 수 있도록 우수한 전기적 전도성 특성을 가지는 잉크가 사용되는 것으로 설명하나, 충진물의 소재가 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 본 실시예에서 사용되는 충진물은 전도성 금속 조성물로서 음각패턴(11) 내로의 충진성을 향상시키기 위하여 용제에 용해가 가능하거나 팽윤이 되고, 열이나 환원제 등의 후처리 공정으로 쉽게 환원되는 금속 착체 화합물 또는 금속 전구체가 이용될 수 있다.
또한, 금속 착체 화합물 또는 금속 전구체를 환원시켜 금속입자를 제조하여 혼합물로도 사용할 수 있으며, 이들 혼합물 외에도, 필요에 따라, 용매, 안정제, 분산제, 바인더 수지(binder resin), 이형제, 환원제, 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제, 증점제와 같은 첨가제가 포함될 수 있다.
상기 제1건조부(130)는 충진부로부터 기재(10)의 이송방향을 따라 후방에 배치되며, 충진부(120)를 통과하면서 기재(10)의 음각패턴(11) 내에 충진되는 충진물을 건조함으로써 최종 미세패턴(P)을 형성하기 위한 장비이다.
지금부터는 상술한 미세패턴 형성 시스템의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법(S100)은 기재 준비단계와 회전충진단계(S110)와 제1건조단계(S120)를 포함한다.
상기 기재 준비단계는 유연한(flexible) 특성의 기재(10) 상에 미세 선폭의 음각패턴(11)을 형성하여 기재(10)를 준비하는 동시에, 준비된 기재(10)를 이송부(110)를 통하여 연속적으로 이송시키는 단계이다.
본 실시예에서 기재(10)에 홈 형태의 음각패턴(11)을 형성하는 것은 임프린팅 공정을 이용하는 방법, 레이저로 직접 기재(10)를 식각하는 방법, 포토리소그래피 방식을 이용하는 방법 등을 이용할 수 있으며, 전술한 방법외에도 기술분야에서 널리 알려진 공정 중 형성하고자하는 음각패턴(11)의 선폭, 깊이 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 회전충진단계(S110)는 충진부(120)를 통하여 기재(10)에 충진물을 공급하는 동시에 음각패턴(11)의 내부에 충진물을 충진하는 단계이다.
먼저, 충진부(120)의 하면을 기재(10)의 상면과 접촉시킨 상태를 유지한 상태에서 회전축(123) 내부의 유동로(124)를 통하여 충진물을 저장부(122) 측으로 공급한다.
회전축(123)의 내부로부터 공급되는 충진물은 저장부(122) 내에서 임시 저장되고, 저장부(122)의 하단을 마감하며 다공성 소재로 구성되는 접촉부(121)의 기공을 통하여 기재(10) 측으로 균일하게 배분, 공급된다.
충진물의 공급과 동시에, 기재(10)와 접촉한 상태의 충진부(120)는 회전축(123)을 중심으로 회전한다. 즉, 이송부(110)에 의한 기재(10)의 이송과 함께 충진부(120)가 회전함에 따라, 기재(10) 위로 공급되는 충진물은 음각패턴(11)의 내부로 유인, 충진된다.
즉, 본 단계에 대해서 다시 설명하면, 기재(10)와의 면접촉한 상태에서 기재(10) 상으로 충진물을 공급하는 동시에 기재(10)의 면과 수직인 축을 중심으로 회전하여 충진물과 기재(10)를 마찰함으로써, 충진물이 음각패턴(11)의 내부에 균일하게 충진될 수 있다.
상기 제1건조단계(S120)는 회전충진단계(S110) 이후에 음각패턴(11)에 충진된 충진물을 건조하여 최종적으로 미세패턴(P)을 형성하는 단계이다.
제1건조단계(S120)에서의 건조는 80℃ 내지 400℃ 로 진행하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 최종 형성되는 미세패턴(P)의 충진물의 두께는 제한되는 것은 아니나, 10 마이크론 이하일 수 있으며, 0.1 마이크론 이상 5 마이크론 이하인 것이 보다 바람직하다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 연속적으로 이송되는 기재(10)에 접촉하는 회전체의 회전회동을 이용하여 기재(10) 상에 도포되는 충진물을 음각패턴(11) 내부로 균일하고 정확하게 유인, 충진하여 미세패턴(P)을 형성할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(200)은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴 내에 충진물을 충진하여 미세패턴을 최종 형성하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1건조부(130)와 진동인가부(240)를 포함한다.
다만, 상기 이송부(110)와 상기 충진부(120)와 상기 제1건조부(130)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.
상기 진동인가부(240)는 기재(10)와 접촉하는 충진부(120)가 소정의 방향을 따라 진동할 수 있도록 구동력을 인가한다. 이때, 충진부(120)는 기재(10)의 길이방향 또는 폭방향을 중 어느 하나의 방향을 따라 진동할 수 있고, 길이방향 및 폭방향을 따라 복합적으로 진동할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법(S200)에 대해서 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(200)을 이용한 미세패턴 형성방법(S200)은 기재 준비단계와 회전충진단계(S210)와 제1건조단계(S120)를 포함하며, 기재 준비단계와 제1건조단계(S120)는 제1실시예에서 상술한 공정과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
도 5는 도 4의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법의 회전충진단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 회전충진단계(S210)에서는 제1실시예와 마찬가지로 충진부(120)가 충진물을 공급하는 동시에 회전하여 기재(10) 및 충진물을 마찰함으로써 기재(10) 상에 공급되는 충진물을 음각패턴(11) 내로 충진시킨다. 이와 동시에, 음각패턴(11) 내로의 충진물 충진효율 향상을 위하여 본 실시예에서 진동인가부(240)는 충진부(120)가 진동할 수 있도록 구동력을 인가한다.
이때, 충진부(120)는 기재(10)와 접촉한 상태에서 전후방향, 좌우방향 또는 이들을 복합한 형태로 진동할 수 있으며, 진동방향, 진동폭, 진동수 등은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴(11)의 깊이, 선폭, 기재(10)의 이송속도 등을 종합적으로 고려하여 결정된다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 충진부(120)가 회전하여 마찰을 발생시킴과 동시에 소정의 방향을 따라 진동하도록 설계되므로, 음각패턴(11) 내로의 충진물 충진효율이 더욱 향상될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(300)은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴(11) 내에 충진물을 충진하여 미세패턴을 최종 형성하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이송부(110)와 충진부(320)와 제1건조부(130)를 포함한다.
다만, 상기 이송부(110)와 상기 제1건조부(130)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.
도 7은 도 6의 미세패턴 형성 시스템의 충진부의 분해사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 충진부(320)는 기재(10)와 접촉한 상태에서 충진물을 기재(10) 측으로 공급하는 동시에 회전하여 공급되는 충진물을 음각패턴(11) 내로 충진 유도하기 위한 것으로서, 접촉부(321)와 회전축(327)을 포함한다.
상기 접촉부(321)는 기재(10)와 직접적으로 접촉하는 것으로서, 케이싱(322)과 격벽부(323)를 포함한다.
상기 케이싱(322)은 후술하는 회전축(327)의 내부에 형성되는 제1유동로(L1)로부터 공급받는 충진물을 하면에 형성되는 충진로(325)를 통하여 이동시키고, 충진로(325)를 따라 이송되는 도중에 음각패턴(11) 내에 충진되지 않은 충진물을 회수하여 다시 회전축(327)으로 전달한다.
케이싱(322)은 소정 두께를 가지는 원형의 실린더 형태로 마련되고, 하면은 내측으로 함몰되어 수용공간을 형성하고, 케이싱(322)의 수용공간 내부에는 후술하는 격벽부(323)가 장착되어 충진로(325) 및 회수로(326)가 형성된다.
한편, 기재(10)와 접촉하는 케이싱(322)의 부분, 즉, 케이싱(322) 하단의 모서리 부분에는 별도의 씰링부재가 장착되어 케이싱(322) 내부의 수용공간을 외부로부터 차단하여 충진물이 케이싱(322)의 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 격벽부(323)는 충진로(325) 및 회수로(326)가 형성되도록 케이싱(322)의 수용공간에 장착되는 판형상의 부재이다.
격벽부(323)는 원형의 판형상으로, 수용공간 내에 설치되어 케이싱(322)의 내측벽면으로부터 이격되어 장착될 수 있도록 수용공간의 깊이보다 작은 두께를 가지며, 중앙에는 관통공(324)이 형성된다. 한편, 격벽부(323)는 후술하는 회전축(327) 내부의 제1유동로(L1)와 연결되어 고정된다.
또한, 수용공간에 격벽부(323)가 설치됨에 따라, 케이싱(322)의 최하단을 연결하는 가상의 평면으로부터 격벽부(323)까지의 공간에는 충진물을 기재(10) 상에서 유동시키기 위한 통로인 충진로(325)가 형성되고, 수용공간의 상측벽면으로부터 격벽부(323)까지의 공간에는 충진로(325) 유동 후에 음각패턴(11)에 충진되지 않은 충진물을 회수하기 위한 통로인 회수로(326)가 형성된다.
상기 회전축(327)은 접촉부(321)로부터 상측으로 연장되며, 충진부(327) 전체를 회전시키기 위한 관형의 부재이며, 회전축(327)은 내부에는 충진물이 유동할 수 있도록 제1유동로(L1)와 제2유동로(L2)를 형성하고, 회전축(327) 내부에 설치되는 구획부재(328)에 의하여 제1유동로(L1)와 제2유동로(L2)가 분할된다. 한편, 상술한 격벽부(323)는 회전축(327) 내부의 유동공간을 분할하는 구획부재(328)와 연결되어 고정된다.
상기 제1유동로(L1)는 충진로(325)와 연통하여 충진물을 공급하는 경로로서, 제1유동로(L1)는 격벽부(323)에 형성되는 관통공(324)을 통하여 충진로(325)와 연통한다.
상기 제2유동로(L2)는 구획부재(328)에 의하여 제1유동로(L1)와 격리되는 공간으로서, 회수로(326)와 연통한다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법에 대해서 설명한다.
도 8은 도 6의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(300)을 이용한 미세패턴 형성방법(S300)은 기재 준비단계와 회전충진단계(S310)와 제1건조단계(S120)를 포함하며, 기재 준비단계와 제1건조단계(S120)는 제1실시예에서 상술한 공정과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
본 실시예에서 상기 회전충진단계(S310)는, 먼저, 접촉부(321)의 하단이 기재(10)에 접촉한 상태에서 회전축(327) 내부의 제1유동로(L1)를 통하여 충진물을 공급한다. 충진물은 관통공(324)을 통과하여 격벽부(323)와 기재(10) 사이의 공간인 충진로(325) 내를 유동한다. 이때, 충진로(325) 내를 유동하는 충진물은 기재(10)를 따라 유동하면서 음각패턴(11) 내로 충진된다.
한편, 충진부(320)는 충진물을 공급함과 동시에 회전축(327)을 중심으로 회전함에 따라, 충진로(325) 내를 유동하는 충진물은 회전류를 발생시켜 음각패턴(11) 내부로의 충진 효율은 더욱 향상된다.
충진로 내부를 유동하는 과정에서 일부 충진물은 음각패턴(11)에 충진되고, 일부는 기재(10) 상에 남게 되는데, 나머지 충진물은 케이싱(322)의 내벽면을 따라 유동하면서 수용공간과 격벽부(323)와의 사이 공간인 회수로(326)에 도달한다.
회수로(326)에 도달한 충진물은 연결되는 제2유동로(L2)를 통하여 외부로 배출된 후에 제1유동로(L1)에 공급되거나, 또는 곧바로 제1유동로(L1)를 통하여 재공급되어 기재(10) 상에 공급되는 순환과정을 반복하여, 음각패턴(11) 내부를 충진한다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 충진물이 기재(10)의 상면과 직접적으로 접촉한 상태로 유동하도록 함으로써, 음각패턴(11) 내로의 충진물의 충진 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(400)은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴(11) 내에 충진물을 충진하여 미세패턴(P)을 최종 형성하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1블레이드(450)와 제1건조부(130)를 포함하며, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1건조부(130)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 제1블레이드(450)는 충진부(120)와 제1건조부(130)의 사이에 배치되어 기재(10)의 폭방향을 따라 길게 장착되는 것으로, 충진부(120)를 통과한 후에도 기재(10) 상에서 음각패턴(11) 내로 충진되지 못하고 잔류되는 충진물을 음각패턴(11) 내로 충진하는 부재이다.
즉, 충진부(120)로부터 처리가 완료되지 못한 기재(10) 상의 충진물을 제1블레이드(450)를 이용하여 음각패턴(11) 내로 재충전한다.
이하, 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법에 대해서 설명한다.
도 10은 도 9의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(400)을 이용한 미세패턴 형성방법(S400)은 기재 준비단계와 회전충진단계(S110)와 제1충진단계(S430)와 제1건조단계(S120)를 포함하며, 기재 준비단계와 회전충진단계(S110)와 제1건조단계(S120)는 제1실시예에서 상술한 공정과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 제1충진단계(S430)에서는 회전충진단계(S110)에서 완벽하게 처리되지 못하고 기재(10) 상에 잔류하는 충진물을 제1블레이드(450)를 이용하여 음각패턴(11) 내에 재충진한다. 따라서, 본 실시예에서는 충진부(120)의 회전회동과 동시에 고정된 상태의 제1블레이드(450)를 통하여 충진공정을 반복하여 수행함으로써, 충진 효율이 더욱 향상될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(500)은 기재(10) 상에 형성되는 음각패턴(11) 내에 충진물을 충진하여 미세패턴(P)을 최종 형성하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1블레이드(450)와 제1건조부(130)와 에천트 도포부(560)와 제2블레이드(570)와 제2건조부(580)를 포함하며, 이송부(110)와 충진부(120)와 제1블레이드(450)와 제1건조부(130)는 제1실시예 및 제4실시예에서 설명한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 에천트 도포부(560)는 제1건조부(130)의 후방에 설치되며, 전술한 충진부(120)와 제1블레이드(450)를 통과한 후에도 기재(10) 상에 잔류하는 충진물의 최종 충전공정을 수행하기 위하여, 에천트를 도포하여 기재(10) 상에 건조된 상태로 잔류하는 충진물을 용해시키는 구성이다.
본 발명에서 사용하는 에천트는 음각패턴(11) 내에 충진되는 충진물의 종류에 따라 결정되나, 산화제와 금속 화합물을 용해 시킬 수 있는 암모늄 카바메이트계열, 암모늄 카보네이크계열, 암모늄 바이카보네이트계열, 카르복실산 계열, 락톤 계열, 릭탐 계열, 환상 산 무수물 계열 화합물,산-염기 염복합체, 산-염기-알코올 계 복합체, 머켑토 계열 화합물 등이 에천트로 이용될 수 있다.
또한, 상기의 에천트는 기재(10) 표면의 미 충진된 금속층을 효과적으로 용해하고 미세한 음각패턴(11)으로 금속의 재 충진성을 높이기 위하여 에칭액 조성물에 친수 특성을 부여하는 것이 바람직하다. 에칭액 화합물 성분의 탄소수를 조절하여 선택해 친수 특성의 정도를 조절하는 것이 바람직하다.
상기 제2블레이드(570)는 에천트 도포부(560)의 후단에 설치되며, 에천트 도포부(560)로부터 도포된 에천트에 의하여 용해되는 충진물을 음각패턴(11) 내로 최종 충진시키기 위한 구성이다.
상기 제2건조부(580)는 제2블레이드(570)의 후단에 설치되는 것으로, 제2블레이드(570)에 의하여 음각패턴(11) 내로 최종 충진되는 충진물을 건조함으로써, 미세패턴(P)을 최종 형성하기 위한 구성이다.
이하, 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법에 대해서 설명한다.
도 12는 도 11의 미세패턴 형성 시스템을 이용한 미세패턴 형성방법 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 미세패턴 형성 시스템(500)을 이용한 미세패턴 형성방법(S500)은 기재 준비단계와 회전충진단계(S110)와 제1충진단계(S430)와 제1건조단계(S120)와 용해단계(S540)와 제2충진단계(S550)와 제2건조단계(S560)를 포함하며, 기재 준비단계와 회전충진단계(S110)와 제1충진단계(S430)와 제1건조단계(S120)는 제1실시예 및 제4실시예에서 상술한 공정과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.
상기 용해단계(S540)는 에천트 도포부(560)를 통하여 기재(10) 상에 에천트를 도포하여 음각패턴(11) 내로 충진되지 못하고 제1건조부(130)에 의하여 건조된 기재(10) 상의 충진물을 재용해하는 단계이다.
즉, 본 단계에서는 제1건조부(130)에 의하여 건조됨으로써 유동성을 잃은 기재(10)의 잔류 충진물의 유동성을 되살려 후술하는 제2충진단계(S550)를 통하여 음각패턴(11) 내에 최종 충진시킬 수 있도록 재용해한다.
상기 제2충진단계(S560)는 용해단계(S540)에서 용해된 상태의 기재(10) 상의 충진물을 제2블레이드(570)를 이용하여 음각패턴(11) 내로 재충진하는 단계이다.
상기 제2건조단계(S570)는 제2충진단계(S560)에서 최종적으로 충진되는 음각패턴(11) 내의 충진물을 최종 건조하여, 미세패턴(P)을 형성한다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 제2블레이드(570)를 통한 충진물 충진공정을 반복 수행함으로써, 충진효율 및 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
기재와 접촉하여 회전하는 회전체를 통하여 미세 선폭의 음각패턴 내로의 충진물 충진효율을 향상시킴으로써, 미세패턴을 용이하게 제작할 수 있는 미세패턴 형성 시스템 및 미세패턴 형성방법을 제공함이 제공된다.

Claims (15)

  1. 음각패턴이 형성된 기재를 이송시키는 이송부;
    상기 기재와 접촉한 상태에서 상기 기재에 충진물을 공급하는 동시에, 상기 음각패턴 내로 상기 충진물이 충진되도록 상기 기재의 면에 수직한 축을 중심으로 회전하는 충진부;를 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충진부는 상기 기재와 접촉한 상태에서 회전하며 상기 기재에 충진물을 공급하는 접촉부; 상기 접촉부를 회전시키는 회전축;을 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접촉부는 충진물이 토출되도록 상기 기재와 접촉하는 단부에는 복수개의 분사공이 마련되고, 상기 회전축은 내부에 상기 접촉부 측으로 공급되는 충진물이 유동하기 위한 유동로를 구비하며,
    상기 충진부는 상기 접촉부와 상기 유동로 사이에 마련되어 상기 유동로로부터 공급되는 충진물을 임시 저장하는 저장부를 더 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접촉부는 다공성(porous) 소재로 이루어지는 미세패턴 형성 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 접촉부의 상기 기재와 접촉하는 단부에는 상기 기재의 상면을 따라 충진물을 유동시키기 위한 충진로가 마련되는 미세패턴 형성 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접촉부의 내부에는 상기 음각패턴 내로 충진되지 못한 충진물을 상기 충진로로부터 회수하는 회수로를 구비하는 미세패턴 형성 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전축의 내부에는 상기 충진로 측으로 충진물을 공급하는 제1유동로 및 상기 제1유동로와 격리되며 상기 회수로로부터 회수된 충진물이 유동하는 제2유동로가 형성되고,
    상기 접촉부는 상기 회전축과 연결되며 내부에 수용공간을 형성하며, 하부의 테두리는 상기 기재와 접촉하여 회전하는 케이싱; 판형으로 마련되어 상기 수용공간에 설치되고, 상기 제1유동로와 연통하는 관통공이 형성되며, 하면과 상기 기재 사이에 상기 충진로를 형성하되, 상면과 상기 케이싱 사이에서 상기 회수로를 형성하는 격벽부;를 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진부를 진동시키는 진동인가부를 더 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기재의 이송방향을 따라 상기 충진부의 후방에 마련되고, 상기 음각패턴 내에 충진된 충진물을 건조하는 제1건조부를 더 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충진부와 상기 제1건조부의 사이에 배치되며, 이송되는 기재와 접촉하여 상기 기재 상에 잔류하는 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진시키는 제1블레이드를 더 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기재의 이송방향을 따라 상기 제1건조부의 후방에 마련되고, 음각패턴 내에 충진되지 못하고 기재 상에 잔류한 상태로 건조된 충진물이 용해되도록 에천트를 도포하는 에천트 도포부;
    상기 기재 상에서 용해된 충진물을 음각패턴 내로 재충진시키는 제2블레이드;
    상기 제2블레이드를 통과한 기재의 음각패턴 내의 충진물을 건조시키는 제2건조부;를 더 포함하는 미세패턴 형성 시스템.
  12. 음각패턴이 형성되는 기재를 준비하는 기재 준비단계;
    기재와 접촉한 상태의 충진부를 이용하여 기재에 충진물을 공급하는 동시에, 상기 충진부를 상기 기재와 수직한 가상의 축을 중심으로 회전시켜 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진하는 회전충진단계;
    상기 음각패턴 내의 충진물을 건조시키는 제1건조단계;를 포함하는 미세패턴 형성방법.
  13. 제12항에 있어서,
    회전충진단계에서 상기 충진부는 상기 기재와 접촉한 상태에서 회전함과 동시에 상기 기재의 길이방향 또는 상기 기재의 폭방향을 따라 진동하는 미세패턴 형성방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 회전충진단계와 상기 제1건조단계의 사이에서 수행되며, 블레이드를 기재와 접촉시켜 상기 회전충진단계에서 충진되지 못하고 기재에 잔류한 충진물을 상기 음각패턴 내로 충진하는 제1충진단계를 더 포함하는 미세패턴 형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1건조단계를 통과한 후에 상기 기재 상에 에천트를 도포하여 음각패턴 내에 충진되지 못하고 상기 기재 상에서 건조된 충진물을 용해하는 용해단계;
    용해된 기재 상의 충진물을 블레이드를 기재와 접촉시켜 음각패턴 내로 충진하는 제2충진단계;
    상기 음각패턴 내에 충진된 충진물을 건조하는 제2건조단계;를 더 포함하는 미세패턴 형성방법.
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