WO2017200229A1 - 도전 물질의 패터닝 장치 및 방법 - Google Patents

도전 물질의 패터닝 장치 및 방법 Download PDF

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장원석
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for patterning conductive materials.
  • Photolithography, laser transfer, and the like are used as methods for patterning metals.
  • the laser transfer process coats metal on the front side of the transfer substrate and irradiates a laser beam on the back side of the transfer substrate to transfer only a specific pattern of metal to the receiving substrate, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost compared to the photolithography process.
  • the metal when the metal is transferred by the laser transfer process, the metal may be cracked due to the strong energy of the laser beam, which makes it difficult to apply to the flexible device.
  • the present invention seeks to provide an apparatus and method for patterning conductive materials with simple manufacturing processes.
  • An apparatus for patterning a conductive material includes a transfer substrate on which a conductive material including a liquid metal is formed, a moving unit for moving the transfer substrate, a laser unit for irradiating a laser beam to the conductive material, and the transfer substrate. And a stage on which the receiving substrate is disposed to be spaced apart from the substrate, and a cooling unit positioned adjacent to the transfer substrate to cool the conductive material.
  • the apparatus may further include a distance sensor installed on the receiving substrate and measuring a distance between the conductive material and the receiving substrate.
  • the apparatus may further include a stage position adjusting unit configured to adjust the position of the stage.
  • the transfer substrate may further include a transfer substrate position adjusting unit connected to the moving unit and adjusting the position of the transfer substrate.
  • the wavelength of the laser beam is 300nm to 1500nm
  • the pulse energy of the laser beam may be 0.2 J / cm 2 to 3J / cm 2 .
  • the liquid metal may include a gallium-based alloy.
  • the transfer substrate may be in contact with the liquid metal.
  • the moving part may be a rotating part for rotating the transfer substrate, or the moving part may be a slide part for horizontally moving the transfer substrate.
  • a method of patterning a conductive material includes forming a conductive material including a liquid metal on a transfer substrate, and moving the transfer substrate using a moving part connected to the transfer substrate to correspond to a laser beam. Positioning the conductive material at a position to be removed, transferring the conductive material from the transfer substrate to the receiving substrate by using the laser beam, and cooling the conductive material using a cooling unit adjacent to the transfer substrate. It may include a step.
  • Forming the conductive material on the transfer substrate may include plasma treating a surface of the transfer substrate, and coating the conductive material on the transfer substrate.
  • the method may further include adjusting a distance between the surface of the conductive material formed on the transfer substrate and the accommodation substrate by using the distance sensor installed on the accommodation substrate.
  • the method may further include adjusting a position of the transfer substrate by using a transfer substrate position adjuster connected to the moving unit.
  • the wavelength of the laser beam is 300nm to 1500nm
  • the pulse energy of the laser beam may be 0.2 J / cm 2 to 3J / cm 2 .
  • the liquid metal may include a gallium-based alloy.
  • the conductive material including the liquid metal is easily patterned using a laser beam of small energy. can do. Therefore, a pattern of small line width can be formed.
  • the defect fills itself up after the transfer, thereby increasing the process efficiency.
  • a partially filled repair can be performed by patterning and selectively transferring a conductive material containing a flexible liquid metal, so that the present invention can be applied to flexible devices and display circuits.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for patterning a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 6 are diagrams sequentially illustrating a method of patterning a conductive material using a patterning apparatus of a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for patterning a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • a patterning apparatus for a conductive material includes a transfer substrate 10 on which a conductive material 1 including a liquid metal is formed, and a moving part connected to the transfer substrate 10. 20, the laser unit 30 irradiating the laser beam 2 to the transfer substrate 10, the stage 40 positioned below the transfer substrate 10, and the conductive material 10 are cooled. It includes a cooling unit 50 to.
  • the transfer substrate 10 is in the shape of a disk, but is not necessarily limited thereto, and may be modified in various shapes.
  • the transfer substrate 10 may be a transparent material so that the laser beam 2 may be irradiated to the conductive material 1 efficiently.
  • the transfer substrate 10 may be any one selected from soda lime glass, quartz, sapphire, and the like.
  • the conductive material 1 is coated in contact with the bottom of the transfer substrate 10.
  • the conductive material 1 may include a liquid metal, and the liquid metal may include a gallium-based alloy such as GaIn, GaInSn, GaInSnZn, or the like.
  • the conductive material 1 may include silver paste and silver ink, gold ink, conductive polymer, and the like.
  • the sacrificial layer may be separated from the conductive material in order to easily peel the conductive material from the transfer substrate 10. It is formed between the transfer substrate 10.
  • the conductive material can be easily peeled off from the transfer substrate.
  • the bonding force between the conductive material 1 containing the liquid metal and the transfer substrate 10 is not large, a separate sacrificial layer is not required between the conductive material 1 containing the liquid metal and the transfer substrate 10. This becomes simpler.
  • the moving unit 20 is attached to the transfer substrate 10, and the moving unit 20 may be a rotating unit for rotating the transfer substrate 10.
  • the moving unit 20 may be a driving motor positioned at the center of the transfer substrate 10. As the moving unit 20 rotates, the area of the conductive material 1 to which the laser beam 2 is irradiated may be changed.
  • the moving unit 20 is attached to the transfer substrate to rotate the transfer substrate 10, but is not necessarily limited thereto, the moving unit 20 may be a slide unit for horizontally moving the transfer substrate 10. .
  • the moving unit 20 may be a linear motor positioned at the center of the transfer substrate 10.
  • the laser unit 30 separates the conductive material 1 from the transfer substrate 10 by irradiating the laser beam 2 onto the conductive material 1 coated on the transfer substrate 10.
  • the laser unit 30 focuses the laser beam 2 on the conductive material 1 using an astigmatic method.
  • the conductive material 1 expands and is separated from the transfer substrate 10. That is, since the thermal conductivity of the conductive material 1 is greater than that of the transfer substrate 10, the heat of the laser beam 2 mainly stays inside the conductive material 1. Therefore, the conductive material 1 locally sharply raised by the laser beam 2 has a low surface tension and viscosity. Therefore, the conductive material expands and the bonding force with the transfer substrate 10 is lowered. As a result, the conductive material 1 in the region to which the laser beam 2 is irradiated is transferred from the transfer substrate 10 to the receiving substrate 3 facing away from it.
  • the wavelength of the laser beam 2 is 300 nm to 1500 nm, and ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays may be used.
  • the laser unit 30 is a nanosecond, picosecond in order to focus the strong energy to the conductive material 1 including the liquid metal instantaneously without generating a heat-affecting portion on the transfer substrate 10 and the conductive material 1 (picosecond), a laser beam 2 having a pulse duration of femtosecond is used.
  • the pulse energy of this laser beam 2 may be 0.2 J / cm 2 to 3 J / cm 2 . If the pulse energy of the laser beam 2 is less than 0.2 J / cm 2 , it is difficult to peel off the conductive material 1, and if the pulse energy of the laser beam 2 is higher than 3 J / cm 2 , damage to the conductive material 1 will occur. It will happen a lot.
  • the conductive material including the liquid metal may be easily patterned using a laser beam of small energy. Therefore, a pattern of small line width can be formed.
  • the defect fills itself up after the transfer, thereby increasing the process efficiency.
  • the conductive material including the flexible liquid metal can be patterned, it can be applied to the flexible device.
  • the transfer substrate position adjusting unit 70 that adjusts the position of the transfer substrate 10 is connected to the moving unit 20. Therefore, the laser beam 2 is adjusted to focus on the conductive material 1 coated on the transfer substrate 10 using the transfer substrate position adjusting unit 70.
  • the receiving substrate 3 mounted on the stage 40 receives the conductive material 1.
  • the receiving substrate 3 may be any one selected from silicon, glass, and polymer film.
  • the receiving substrate 3 is provided with a distance sensor 60 for measuring the distance d between the surface of the conductive material 1 coated on the transfer substrate 10 and the receiving substrate 3.
  • the stage 40 is connected to a stage position adjusting unit 80 that adjusts the position of the stage 40 in the horizontal direction (X, Y) and the vertical direction (Y).
  • the distance d between the surface of the conductive material 1 and the receiving substrate 3 is measured using the distance sensor 60, and the measurement result is fed back to the stage position adjusting unit 80 to adjust the position of the stage 40. Adjust Therefore, the transfer position of the conductive material 1 to be transferred to the receiving substrate 3 can be adjusted. In addition, the line width of the pattern to be transferred may be adjusted by adjusting the distance d between the surface of the conductive material 1 and the receiving substrate 3.
  • the cooling unit 50 is positioned adjacent to the transfer substrate 10 to cool the conductive material 1.
  • the cooling unit 50 maintains the temperature of the transfer substrate 10 at a low temperature. Therefore, it is possible to prevent the conductive material 1 containing the liquid metal from being separated from the transfer substrate 10 by the transfer substrate 10 heated by the laser beam 2.
  • FIGS. 2 to 6 are diagrams sequentially illustrating a method of patterning a conductive material using a patterning apparatus of a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • the process advances to the oxygen (O 2), argon (Ar) plasma, such as 4, surface treatment to reduce the surface energy of the transfer substrate 10 by using the steps shown in FIG.
  • the conductive material 1 is coated on the surface-treated transfer substrate 10.
  • the pressure roller 8 may be used to coat the conductive material 1 including the liquid metal at a pressure of 0.5 Pa to 1.5 Pa.
  • the moving part 20 is attached to the transfer substrate 10, and the transfer substrate 10 is turned over so that the conductive material 1 faces the receiving substrate 3. Then, the conductive material 1 is positioned at a position corresponding to the laser beam 2 by rotating or horizontally moving the transfer substrate 10 using the moving part 20.
  • the conductive material 1 is heated using the laser beam 2 to peel the conductive material 1 from the transfer substrate 10 and transferred to the receiving substrate 3.
  • the laser beam 2 is precisely focused on the conductive material 1 coated on the transfer substrate 10 using the transfer substrate position adjusting unit 70.
  • the heated conductive material 1 is transferred to the receiving substrate 3 to form a conductive pattern 1 ′.
  • the distance d between the surface of the conductive material 1 and the receiving substrate 3 is measured using the distance sensor 60, and the measurement result is fed back to the stage position adjusting unit 80 to adjust the position of the stage 40. Adjust Therefore, the transfer position of the conductive pattern 1 'transferred to the receiving substrate 3 can be adjusted.
  • the remaining conductive material 1 "and the transfer substrate 10 are cooled by using the cooling unit 50 adjacent to the transfer substrate 10. This is the laser beam 2 This is to prevent the conductive material 1 '' including the liquid metal easily heated by the metal from being separated from the transfer substrate 10.
  • the conductive material 1 is transferred to the transfer substrate 10 corresponding to the laser beam 2.
  • the transfer substrate 10 is rotated or moved horizontally so that the conductive material 1 "remaining on the transfer substrate 10 is positioned so as to correspond to the laser beam 2. Therefore, the transfer substrate 10 is continuously connected to the large area receiving substrate 3. The conductive material 1 can be transferred.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치는 액체 금속을 포함하는 도전 물질이 형성된 전사 기판, 상기 전사 기판을 이동시키는 회전부, 상기 도전 물질에 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 상기 전사 기판과 이격되어 위치하며 상기 도전 물질을 수용하는 수용 기판이 탑재되는 스테이지, 그리고 상기 전사 기판과 인접하여 위치하며 상기 도전 물질을 냉각시키는 냉각부를 포함한다.

Description

도전 물질의 패터닝 장치 및 방법
본 발명은 도전 물질의 패터닝 장치 및 방법에 관한 것이다.
금속을 패터닝하기 위한 방법으로 사진 식각 공정, 레이저 전사 공정 등이 사용되고 있다.
특히, 레이저 전사 공정은 금속을 전사 기판의 앞면에 코팅하고 레이저 빔을 전사 기판의 뒷면에 조사하여 수용 기판에 특정 패턴의 금속만을 전사시키므로 사진 식각 공정에 비해 제조 공정이 단순하고 제조 비용이 절감된다.
그러나, 레이저 전사 공정으로 금속을 전사시키는 경우에는 레이저 빔의 강한 에너지에 의해 금속에 크랙(crack) 등의 손상이 발생할 수 있어 유연 소자에 적용하기 어렵다.
또한, 전사 기판에 강하게 부착된 금속을 수용 기판으로 용이하게 전사하기 위해서는 전사 기판과 금속 사이에 별도의 희생층을 형성하여야 하므로 제조 공정이 복잡해진다.
본 발명은 제조 공정이 단순한 도전 물질의 패터닝 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치는 액체 금속을 포함하는 도전 물질이 형성된 전사 기판, 상기 전사 기판을 이동시키는 이동부, 상기 도전 물질에 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 상기 전사 기판과 이격되어 위치하며 상기 도전 물질을 수용하는 수용 기판이 탑재되는 스테이지, 그리고 상기 전사 기판과 인접하여 위치하며 상기 도전 물질을 냉각시키는 냉각부를 포함한다.
상기 수용 기판에 설치되며 상기 도전 물질과 상기 수용 기판간의 거리를 측정하는 거리 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 스테이지의 위치를 조절하는 스테이지 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 이동부에 연결되어 있으며 상기 전사 기판의 위치를 조절하는 전사 기판 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 300nm 내지 1500nm이며, 상기 레이저 빔의 펄스 에너지는 0.2 J/cm2 내지 3J/cm2 일 수 있다.
상기 액체 금속은 갈륨(Gallium)계 합금을 포함할 수 있다.
상기 전사 기판은 상기 액체 금속과 접촉할 수 있다.
상기 이동부는 상기 전사 기판을 회전시키는 회전부이거나, 상기 이동부는 상기 전사 기판을 수평 이동시키는 슬라이드부일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 방법은 전사 기판 위에 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 형성하는 단계, 상기 전사 기판에 연결된 이동부를 이용하여 상기 전사 기판을 이동시켜 레이저 빔에 대응하는 위치에 상기 도전 물질을 위치시키는 단계, 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 전사 기판으로부터 상기 도전 물질을 박리시켜 수용 기판에 전사하는 단계, 그리고 상기 전사 기판에 인접한 냉각부를 이용하여 상기 도전 물질을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전사 기판 위에 상기 도전 물질을 형성하는 단계는 상기 전사 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 단계, 그리고 상기 전사 기판에 상기 도전 물질을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수용 기판에 설치되는 거리 센서를 이용하여 상기 전사 기판에 형성된 도전 물질의 표면과 상기 수용 기판간의 거리를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이동부에 연결된 전사 기판 위치 조절부를 이용하여 상기 전사 기판의 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 300nm 내지 1500nm이며, 상기 레이저 빔의 펄스 에너지는 0.2 J/cm2 내지 3J/cm2 일 수 있다.
상기 액체 금속은 갈륨(Gallium)계 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치 및 방법은 액체 금속을 포함하는 도전 물질과 전사 기판간의 결합력이 크지 않으므로 작은 에너지의 레이저 빔을 이용하여 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 용이하게 패터닝할 수 있다. 따라서, 작은 선폭의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 액체 금속을 포함하는 도전 물질과 전사 기판간의 결합력이 크지 않으므로 도전 물질과 전사 기판간에 별도의 희생층이 요구되지 않아 제조 공정이 단순해진다.
또한, 액체 금속을 포함하는 도전 물질은 레이저 빔에 의해 손상되어도 전사 후에 결함이 스스로 메워지므로 공정 효율이 높아진다.
또한, 유연한 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 패터닝하고 선택적으로 전사함으로써 부분적으로 채우는 리페어를 할 수 있으므로 유연 소자 및 디스플레이 회로에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치의 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치를 이용한 도전 물질의 패터닝 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 도전 물질 2: 레이저 빔
3: 수용 기판 10: 전사 기판
20: 이동부 30: 레이저부
40: 스테이지 50: 냉각부
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치에 대하여 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치의 개략적인 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치는 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)이 형성된 전사 기판(10), 전사 기판(10)에 연결되는 이동부(20), 전사 기판(10)에 레이저 빔(2)을 조사하는 레이저부(30), 전사 기판(10)과 이격되어 아래에 위치하는 스테이지(40), 그리고 및 도전 물질(10)을 냉각시키는 냉각부(50)를 포함한다.
전사 기판(10)은 원판 형상이나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 전사 기판(10)은 레이저 빔(2)이 도전 물질(1)에 효율적으로 조사될 수 있도록 투명한 물질일 수 있다. 전사 기판(10)은 소다 석회 유리(soda lime glass), 쿼츠(quartz), 사파이어(sapphire) 등 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
도전 물질(1)은 전사 기판(10)의 아래에 접촉하여 코팅된다. 도전 물질(1)은 액체 금속을 포함하며, 액체 금속은 GaIn, GaInSn, GaInSnZn 등의 갈륨(Gallium)계 합금을 포함할 수 있다. 또한, 도전 물질(1)은 은 페이스트(Ag paste) 및 은 잉크, 금 잉크, 전도성 폴리머 등을 포함할 수 있다. 고체 금속을 포함하는 도전 물질을 전사시키는 경우, 고체 금속을 포함하는 도전 물질과 전사 기판(10)간의 결합력은 크므로 도전 물질을 전사 기판(10)으로부터 용이하게 박리시키기 위해 희생층을 도전 물질과 전사 기판(10) 사이에 형성하게 된다. 희생층은 레이저 빔(2)에 의해 분해되므로 도전 물질을 전사 기판으로부터 용이하게 박리시킬 수 있다. 그러나, 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)과 전사 기판(10)간의 결합력은 크지 않으므로 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)과 전사 기판(10)간에 별도의 희생층이 요구되지 않아 제조 공정이 단순해진다.
이동부(20)는 전사 기판(10)의 위에 부착되어 있으며, 이동부(20)는 전사 기판(10)을 회전시키는 회전부일 수 있다. 이동부(20)는 전사 기판(10)의 중심에 위치하는 구동 모터일 수 있다. 이동부(20)가 회전하면서 레이저 빔(2)이 조사되는 도전 물질(1)의 영역을 변경할 수 있다. 본 실시예에서는 이동부(20)가 전사 기판 위에 부착되어 전사 기판(10)을 회전시키나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 이동부(20)가 전사 기판(10)을 수평 이동시키는 슬라이드부일 수 있다. 이 경우 이동부(20)는 전사 기판(10)의 중심에 위치하는 선형 모터일 수 있다.
레이저부(30)는 전사 기판(10)에 코팅된 도전 물질(1)에 레이저 빔(2)을 조사하여 도전 물질(1)을 전사 기판(10)으로부터 분리시킨다. 레이저부(30)는 비점수차 방법(astigmatic method)을 이용하여 레이저 빔(2)을 도전 물질(1)에 집속한다.
레이저 빔(2)이 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)에 조사되는 경우, 도전 물질(1)은 팽창하여 전사 기판(10)으로부터 분리된다. 즉, 전사 기판(10)보다 도전 물질(1)의 열전도도(thermal conductivity)가 더 크기 때문에 레이저 빔(2)의 열은 주로 도전 물질(1) 내부에 머무르게 된다. 따라서, 레이저 빔(2)에 의해 국부적으로 급격하게 온도가 높아진 도전 물질(1)은 표면 장력과 점도가 낮아진다. 따라서, 도전 물질은 팽창하며 전사 기판(10)과의 결합력이 낮아지게 된다. 결과적으로, 레이저 빔(2)이 조사된 영역의 도전 물질(1)은 전사 기판(10)으로부터 분리되어 마주보는 수용 기판(3)으로 전사된다.
레이저 빔(2)은 레이저 빔(2)의 파장은 300nm 내지 1500nm으로서, 자외선, 가시광선 및 적외선을 사용할 수 있다.
레이저부(30)는 전사 기판(10) 및 도전 물질(1)에 열 영향부를 발생시키지 않고 순간적으로 강한 에너지를 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)에 집속하기 위하여 나노초(nanosecond), 피코초(picosecond), 펨토초(femtosecond)의 펄스폭(pulse duration)을 갖는 레이저 빔(2)를 사용한다. 이러한 레이저 빔(2)의 펄스 에너지는 0.2 J/cm2 내지 3J/cm2 일 수 있다. 레이저 빔(2)의 펄스 에너지가 0.2 J/cm2 보다 작으면 도전 물질(1)을 박리시키기 어렵고, 레이저 빔(2)의 펄스 에너지가 3J/cm2 보다 높으면 도전 물질(1)에 손상이 많이 발생하게 된다.
이와 같이, 액체 금속을 포함하는 도전 물질과 전사 기판간의 결합력이 크지 않으므로 작은 에너지의 레이저 빔을 이용하여 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 용이하게 패터닝할 수 있다. 따라서, 작은 선폭의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 액체 금속을 포함하는 도전 물질은 레이저 빔에 의해 손상되어도 전사 후에 결함이 스스로 메워지므로 공정 효율이 높아진다. 또한, 유연한 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 패터닝할 수 있으므로 유연 소자에 적용 가능하다.
전사 기판(10)의 위치를 조절하는 전사 기판 위치 조절부(70)가 이동부(20)에 연결된다. 따라서, 전사 기판 위치 조절부(70)를 이용하여 전사 기판(10)에 코팅된 도전 물질(1)에 레이저 빔(2)이 정확하게 집속되도록 조절한다.
스테이지(40)에 탑재된 수용 기판(3)은 도전 물질(1)을 수용한다. 수용 기판(3)은 실리콘, 유리, 폴리머 필름 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
수용 기판(3)에는 전사 기판(10)에 코팅된 도전 물질(1)의 표면과 수용 기판(3)간의 거리(d)를 측정하는 거리 센서(60)가 설치된다. 스테이지(40)에는 스테이지(40)의 위치를 수평 방향(X, Y) 및 수직 방향(Y)으로 조절하는 스테이지 위치 조절부(80)가 연결된다.
거리 센서(60)를 이용하여 도전 물질(1)의 표면과 수용 기판(3)간의 거리(d)를 측정하고, 측정 결과를 스테이지 위치 조절부(80)로 피드백하여 스테이지(40)의 위치를 조절한다. 따라서, 수용 기판(3)에 전사되는 도전 물질(1)의 전사 위치를 조절할 수 있다. 또한, 도전 물질(1)의 표면과 수용 기판(3)간의 거리(d)를 조절하여 전사하려는 패턴의 선폭을 조절할 수 있다.
냉각부(50)는 전사 기판(10)과 인접하여 위치하며 도전 물질(1)을 냉각시킨다. 냉각부(50)는 전사 기판(10)의 온도를 저온으로 유지시킨다. 따라서, 레이저 빔(2)에 의해 가열된 전사 기판(10)에 의해 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)이 전사 기판(10)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치를 이용한 도전 물질의 패터닝 방법에 대해 이하에서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전 물질의 패터닝 장치를 이용한 도전 물질의 패터닝 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 산소(O2), 아르곤(Ar) 등의 플라즈마(4)를 이용하여 전사 기판(10)의 표면 에너지를 낮추는 표면 처리를 진행한다.
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 표면 처리된 전사 기판(10)에 도전 물질(1)을 코팅한다. 예컨대, 가압 롤러(8)를 이용하여 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1)을 0.5 Pa 내지 1.5 Pa의 압력으로 가압하여 코팅할 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 이동부(20)를 전사 기판(10)에 부착하고, 전사 기판(10)을 뒤집어서 도전 물질(1)이 수용 기판(3)과 마주보도록 한다. 그리고, 이동부(20)를 이용하여 전사 기판(10)을 회전 또는 수평 이동시켜 레이저 빔(2)에 대응하는 위치에 도전 물질(1)을 위치시킨다.
그리고, 레이저 빔(2)을 이용하여 도전 물질(1)을 가열하여 전사 기판(10)으로부터 도전 물질(1)을 박리시켜 수용 기판(3)에 전사한다. 이 때, 전사 기판 위치 조절부(70)를 이용하여 전사 기판(10)에 코팅된 도전 물질(1)에 레이저 빔(2)이 정확하게 집속되도록 조절한다.
가열된 도전 물질(1)은 수용 기판(3)에 전사되어 도전 패턴(1')이 된다. 거리 센서(60)를 이용하여 도전 물질(1)의 표면과 수용 기판(3)간의 거리(d)를 측정하고, 측정 결과를 스테이지 위치 조절부(80)로 피드백하여 스테이지(40)의 위치를 조절한다. 따라서, 수용 기판(3)에 전사되는 도전 패턴(1')의 전사 위치를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 전사 기판(10)에 인접한 냉각부(50)를 이용하여 잔류하는 도전 물질(1") 및 전사 기판(10)을 냉각시킨다. 이는 레이저 빔(2)에 의해 쉽게 가열된 액체 금속을 포함하는 도전 물질(1")이 전사 기판(10)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위함이다.
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 도전 물질(1)이 전사 기판(10)으로부터 분리되어 수용 기판(3)으로 전사되면, 레이저 빔(2)에 대응하는 전사 기판(10)에는 도전 물질(1)이 없게 된다. 따라서, 전사 기판(10)을 회전 또는 수평 이동시켜 전사 기판(10)에 잔류하는 도전 물질(1")이 레이저 빔(2)에 대응되도록 위치시킨다. 따라서, 대면적 수용 기판(3)에 연속적으로 도전 물질(1)을 전사할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 액체 금속을 포함하는 도전 물질이 형성된 전사 기판,
    상기 전사 기판을 이동시키는 이동부,
    상기 도전 물질에 레이저 빔을 조사하는 레이저부,
    상기 전사 기판과 이격되어 위치하며 상기 도전 물질을 수용하는 수용 기판이 탑재되는 스테이지, 그리고
    상기 전사 기판과 인접하여 위치하며 상기 도전 물질을 냉각시키는 냉각부
    를 포함하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 수용 기판에 설치되며 상기 도전 물질과 상기 수용 기판간의 거리를 측정하는 거리 센서를 더 포함하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 스테이지의 위치를 조절하는 스테이지 위치 조절부를 더 포함하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 이동부에 연결되어 있으며 상기 전사 기판의 위치를 조절하는 전사 기판 위치 조절부를 더 포함하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 레이저 빔의 파장은 300nm 내지 1500nm이며, 상기 레이저 빔의 펄스 에너지는 0.2 J/cm2 내지 3J/cm2 인 도전 물질의 패터닝 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 액체 금속은 갈륨(Gallium)계 합금을 포함하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전사 기판은 상기 액체 금속과 접촉하는 도전 물질의 패터닝 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 이동부는 상기 전사 기판을 회전시키는 회전부인 도전 물질의 패터닝 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 이동부는 상기 전사 기판을 수평 이동시키는 슬라이드부인 도전 물질의 패터닝 장치.
  10. 전사 기판 위에 액체 금속을 포함하는 도전 물질을 형성하는 단계,
    상기 전사 기판에 연결된 이동부를 이용하여 상기 전사 기판을 이동시켜 레이저 빔에 대응하는 위치에 상기 도전 물질을 위치시키는 단계,
    상기 레이저 빔을 이용하여 상기 전사 기판으로부터 상기 도전 물질을 박리시켜 수용 기판에 전사하는 단계, 그리고
    상기 전사 기판에 인접한 냉각부를 이용하여 상기 도전 물질을 냉각시키는 단계
    를 포함하는 도전 물질의 패터닝 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 전사 기판 위에 상기 도전 물질을 형성하는 단계는
    상기 전사 기판의 표면을 플라즈마 처리하는 단계, 그리고
    상기 전사 기판에 상기 도전 물질을 코팅하는 단계
    를 포함하는 도전 물질의 패터닝 방법.
  12. 제10항에서,
    상기 수용 기판에 설치되는 거리 센서를 이용하여 상기 전사 기판에 형성된 도전 물질의 표면과 상기 수용 기판간의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 도전 물질의 패터닝 방법.
  13. 제10항에서,
    상기 이동부에 연결된 전사 기판 위치 조절부를 이용하여 상기 전사 기판의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 도전 물질의 패터닝 방법.
  14. 제10항에서,
    상기 레이저 빔의 파장은 300nm 내지 1500nm이며, 상기 레이저 빔의 펄스 에너지는 0.2 J/cm2 내지 3J/cm2 인 도전 물질의 패터닝 방법.
  15. 제10항에서,
    상기 액체 금속은 갈륨(Gallium)계 합금을 포함하는 도전 물질의 패터닝 방법.
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