KR101086162B1 - Method for fabricating thin film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 본 발명의 선택적 박막 형성 공정은 박막재료액을 준비하는 단계; 목적하는 박막의 패턴에 따라 박막이 형성되는 제 1 영역과 박막이 형성되지 않는 제 2 영역을 갖도록 기판의 표면을 처리하는 단계; 상기 제 2 영역 상에 액상 격벽을 형성하는 단계; 상기 액상 격벽에 둘러싸인 상기 제 1 영역 상에 상기 박막재료액을 도포하는 단계; 및 상기 박막재료액 및 상기 액상격벽이 도포된 기판을 건조하는 단계를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a thin film forming method, the selective thin film forming process of the present invention comprises the steps of preparing a thin film material solution; Treating the surface of the substrate to have a first region in which the thin film is formed and a second region in which the thin film is not formed according to a desired thin film pattern; Forming a liquid partition on the second region; Applying the thin film material solution on the first region surrounded by the liquid partition wall; And drying the substrate on which the thin film material solution and the liquid partition wall are coated.

박막, 나노, 액상 격벽 Thin film, nano, liquid bulkhead

Description

박막 형성 방법{METHOD FOR FABRICATING THIN FILM}Thin Film Formation Method {METHOD FOR FABRICATING THIN FILM}

도 1은 종래 잉크젯 방식을 이용한 박막 형성 방법을 나타내는 도면.1 is a view showing a thin film forming method using a conventional inkjet method.

도 2a-2e는 본 발명의 박막 형성 방법에 따른 박막 형성 과정을 나타나내는 공정단면도. Figure 2a-2e is a cross-sectional view showing a process for forming a thin film according to the thin film forming method of the present invention.

***본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the present invention ***

200: PDMS 몰드 210, 210a: 액상조성물200: PDMS mold 210, 210a: liquid composition

110: 액상 격벽 120: 박막재료액110: liquid partition wall 120 thin film material liquid

본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 액상격벽을 사용한 비노광방식의 선택적 박막 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a thin film, and more particularly, to a method for forming a non-exposed selective thin film using a liquid partition.

최근 반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 따라, 기판(예를 들어, 반도체 기판) 상에 형성하는 절연막 및 금속 배선막 등에 대해서 박막화, 복잡한 형상에 대한 피복성이 좋은 성막, 웨이퍼 전체에 대해 거시적으로 균일한 성막, 나노미터 레벨의 미시적으로 평활한 성막 등이 요구되고 있다.With the recent miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, thin films have been formed for insulating films and metal wiring films formed on substrates (for example, semiconductor substrates), film formation with good coverage for complex shapes, and macroscopic uniformity over the entire wafer. One film formation, micrometer-smooth film formation at the nanometer level, and the like are required.

현재 일반적으로 적용될 수 있는 박막 형성법에는 진공증착방법, 노광방식에 의한 선택적 성막법 및 잉크젯 인쇄방식을 이용한 박막 형성법 등이 있다.Currently, thin film formation methods that can be generally applied include a vacuum deposition method, a selective film formation method using an exposure method, and a thin film formation method using an inkjet printing method.

진공증착방법으로는 스퍼터링(sputtering), 열증착, 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition), 이온 빔(ion-beam) 증착 및 전자 빔(electron-beam) 증착 방법 등이 있는데, 진공상태의 증착실(chamber) 안에 위치한 단분자 단위의 증착재료(target)에 높은 출력의 레이저 빔을 조사해 그 펄스가 증착재료의 온도를 급격히 올려 표면에서 폭발적인 기화 즉, 용발을 일어나게 하는 것이다. 즉, 기판을 증착재료에 근접한 위치에 놓고, 용발된 재료가 기판에 날아와 균일하게 증착 되도록 유도하여 박막을 형성하는 것이다.Vacuum deposition methods include sputtering, thermal deposition, chemical vapor deposition, ion-beam deposition, and electron-beam deposition. A laser beam of high power is irradiated to a single molecule target located in the chamber, and the pulse rapidly raises the temperature of the deposition material, causing explosive vaporization, or eruption, on the surface. That is, the substrate is placed in a position close to the deposition material, and the molten material is blown onto the substrate to induce uniform deposition to form a thin film.

그런데, 나노(nano) 박막 형성을 위한 나노 재료의 경우, 수 Å 사이즈의 단분자 단위가 아니므로, 증착이나 빔을 쏴서 초박막을 만드는 게 쉽지 않다. 다시 말해, 수 Å에 불과하는 단분자와 비교할 때, 나노 파우더의 직경은 실질적으로 수 nm 내지 수 십 nm에 이르고, 길이가 수 십 ㎛ 내지 수 백 ㎛에 이르는 비등방성 구조일 경우가 많으며, 또한 단층 또는 다발 형태의 다양한 구조의 형상을 갖고 있어, 분자의 증발에 의한 증착법으로는 균일한 성막이 어려운 것이다.However, in the case of a nano material for forming a nano thin film, since it is not a monomolecular unit of several micrometers in size, it is not easy to make an ultra thin film by depositing or shooting a beam. In other words, when compared to a single molecule having only a few microns, the diameter of the nanopowders is substantially anisotropic in the range of several nm to several tens of nanometers, and several tens of micrometers to several hundreds of micrometers in length. Since it has the shape of the various structure of a single layer or a bundle form, uniform film-forming is difficult by the vapor deposition method by molecular evaporation.

노광공정에 의한 선택적 성막법을 적용할 경우, 나노 박막 형성 시 박막의 형성을 위한 나노 재료를 감광성(light sensitive) 재료 및 고분자 등과 함께 용매에 고루 분산시켜 용액 타입으로 형성한 후, 기판 상에 필름 형태로 성막하고, 노광과 현상과정을 통해 원하는 패턴을 갖는 나노 박막으로 형성한다.In the case of applying the selective deposition method by the exposure process, the nano-material for forming the thin film is formed evenly dispersed in a solvent with a light sensitive material and a polymer when forming the nano-film, and then formed into a solution type, and then the film on the substrate It is formed into a film, and is formed into a nano thin film having a desired pattern through exposure and development.

하지만, 이와 같은 노광방식에 의한 성막법에서는 감광성 필름의 형성 과정에서 박막 형성 용 재료 뿐 아니라 감광제 등의 이물질이 첨가되므로, 박막의 물성 에 변화를 야기할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래의 노광방식을 이용한 패턴공정은 별도의 고가 노광장치를 필요로 하며, 공정 또한 매우 복잡하여 공정 수율을 낮추고 재료비를 상승시키는 원인이 되고 있다.However, in the film formation method using such an exposure method, since foreign materials such as a photosensitive agent as well as a thin film forming material are added in the process of forming the photosensitive film, there is a problem that may cause a change in the physical properties of the thin film. In addition, the pattern process using the conventional exposure method requires a separate expensive exposure apparatus, and the process is also very complicated, which causes a lower process yield and a higher material cost.

다음으로, 나노 박막을 형성할 수 있는 또 다른 방법은 잉크젯 인쇄방식이다. 잉크젯 방식은 나노 파우더가 분산된 나노 용액을 성막을 원하는 영역 상에만 선택적으로 분사시키는 방식으로, 직경이 수 ㎛ 단위인 액체방울을 고해상도로 토출 및 도포할 수 있기 때문에, 고정밀 패터닝이 가능하다.Next, another method of forming a nano thin film is inkjet printing. The inkjet method selectively sprays the nano-powder in which the nano-powder is dispersed, onto a desired region for film formation. Since the droplets of several micrometers in diameter can be ejected and applied in high resolution, high-precision patterning is possible.

하지만, 이와 같은 잉크젯 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 원하는 박막 패터닝(p)을 도포하기 위해 통상적으로 각 패턴(p)을 구획하는 격벽(11)을 설치해야 하는 단점이 있어, 별도의 격벽구성을 위한 공정 및 격벽 제거 공정이 추가로 필요하다. 또한, 상기 격벽 공정은 사진식각 공정에 의해 이루어지므로, 비교적 고가의 사진식각 공정용 재료 및 노광, 현상 장비가 요구되는 제조비용이 증가한다. 즉, 격벽구조를 이용한 잉크젯 방식은 격벽의 구성을 위한 별도의 사진식각 공정과 공정수 및 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.However, such an inkjet process, as shown in FIG. 1, has a disadvantage in that a partition 11, which partitions each pattern p, is typically provided to apply a desired thin film patterning p on the substrate 10. There is a need for a separate barrier rib construction process and a barrier rib removal process. In addition, since the partition process is performed by a photolithography process, a relatively expensive photolithography material and a manufacturing cost requiring exposure and developing equipment increases. That is, the inkjet method using the barrier rib structure has a problem in that a separate photo etching process, a process number, and a manufacturing cost for the barrier rib are increased.

또한, 기판(10) 상 격벽(11) 사이에 도포된 박막 재료 용액(12)의 표면에서 국소적인 증발 용매 분자의 분압차가 발생한다. 즉, 격벽(11)을 접하는 각 단부(상, 하, 좌, 우단)에서 용매의 분자의 분압이 낮기 때문에 건조가 더욱 빠르게 진행되는데, 이와 같은 유기 재료 액체의 건조 시간차는 동일 패턴 내에서의 유기 박막의 막 두께 불균일을 야기한다. 그리고, 이러한 막 두께 불균일은 각종 표시장치에서 휘도 불균일 및 발광색 불균일 등과 같은 표시 불균일의 원인으로 된다.In addition, a partial pressure difference of local evaporation solvent molecules occurs on the surface of the thin film material solution 12 applied between the partition walls 11 on the substrate 10. That is, the drying proceeds more rapidly because the partial pressure of molecules of the solvent is lower at each end (upper, lower, left, right end) in contact with the partition wall 11. It causes film thickness unevenness of the thin film. The film thickness nonuniformity causes display irregularities such as luminance nonuniformity and light emission color nonuniformity in various display devices.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정수 및 제조 비용을 감소시키면서, 선택 영역에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of forming a thin film having a uniform thickness in a selected region while reducing the number of processes and manufacturing costs.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선택적 박막 형성 공정은 박막재료액을 준비하는 단계; 목적하는 박막의 패턴에 따라 박막이 형성되는 제 1 영역과 박막이 형성되지 않는 제 2 영역을 갖도록 기판의 표면을 처리하는 단계; 상기 제 2 영역 상에 액상 격벽을 형성하는 단계; 상기 액상 격벽에 둘러싸인 상기 제 1 영역 상에 상기 박막재료액을 도포하는 단계; 및 상기 박막재료액 및 상기 액상격벽이 도포된 기판을 건조하는 단계를 포함하여 구성된다.Selective thin film forming process of the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a thin film material solution; Treating the surface of the substrate to have a first region in which the thin film is formed and a second region in which the thin film is not formed according to a desired thin film pattern; Forming a liquid partition on the second region; Applying the thin film material solution on the first region surrounded by the liquid partition wall; And drying the substrate on which the thin film material solution and the liquid partition wall are coated.

상기 박막재료액을 준비하는 단계는 나노 와이어 또는 나노 튜브 또는 나노 파우더 등의 박막 형성 재료를 표면 장력이 20 dyne/cm 이상인 용매에 균일하게 분산시키는 단계이며, 상기 용매는 상기 박막 형성 재료에 대해 친화성인 소수성 용매이다.The preparing of the thin film material solution is a step of uniformly dispersing a thin film forming material such as nano wire or nano tube or nano powder in a solvent having a surface tension of 20 dyne / cm or more, and the solvent is affinity for the thin film forming material. It is an adult hydrophobic solvent.

상기 기판의 표면을 처리하는 단계는 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 미세 접촉 인쇄(micro-contact printing) 방식으로 실시하는데, 상기 PDMS 몰드는 상기 나노 박막의 패턴에 따라 볼록부와 오목부의 요철을 구비하여 형성된다.The step of treating the surface of the substrate is performed by a micro-contact printing method using a polydimethylsiloxane (PDMS) mold, wherein the PDMS mold has convex and concave portions according to the pattern of the nano thin film. Is formed.

상기 미세 접촉 인쇄 방식은 상기 PDMS 몰드에 상기 박막재료액에 대한 친화 성 액상조성물을 도포하는 단계와, 상기 PDMS 몰드의 볼록부에 도포된 상기 액상조성물을 상기 기판 상의 제 1 영역에 전가하는 단계, 상기 제 1 영역 상에 전가된 액상조성물의 용매를 건조시키는 단계로 구성된다.The micro-contact printing method includes the steps of applying the affinity liquid composition for the thin film material solution to the PDMS mold, transferring the liquid composition applied to the convex portion of the PDMS mold to the first region on the substrate, And drying the solvent of the liquid composition imparted on the first region.

여기서, 상기 액상조성물은 옥타데실트리클로로실레인(octa-decyltriclorosilne, OTS) 또는 알콕시 실레인(alkoxy silane) 화합물 또는 씨올(thiol) 화합물을 상기 박막재료액에 친화적인 헥산(hexane) 등의 소수성 유기 용매에 녹여 형성한다.Here, the liquid composition may be a hydrophobic organic compound such as hexane, which is octa-decyltriclorosilne (OTS) or an alkoxy silane compound or a thiol compound to the thin film material solution. Form by dissolving in solvent.

한편, 상기 기판의 표면을 처리하는 단계는 상기 제 2 영역에 상기 박막재료액에 대하여 비친화성인 친수성기를 도입하는 방식으로 실시할 수도 있다.The surface treatment of the substrate may be performed by introducing a non-affinity hydrophilic group to the thin film material solution in the second region.

상기 액상 격벽을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 잉크젯 방식 또는 스핀 코팅 방식으로 상기 박막 형성 재료에 대하여 비친화적인 친수성 용매를 분사하는 단계이며, 상기 나노 박막재료액 도포하는 단계는 잉크젯 방식으로 이루질 수 있다.The forming of the liquid partition wall may be performed by spraying an incompatible hydrophilic solvent on the substrate by an inkjet method or a spin coating method on the substrate, and applying the nano thin film material solution by an inkjet method. Can be.

결국, 본 발명은 기판 상에서 박막이 형성되는 제 1 영역을 제외한 나머지 영역, 즉 제 2 영역에 박막재료액과 반발력을 갖는 액상의 격벽을 형성함으로써, 박막의 패턴 정밀도를 높이는 선택적 박막 형성 방법을 제공하게 된다.As a result, the present invention provides a selective thin film forming method for increasing the pattern precision of thin films by forming a liquid partition wall having a repulsive force with a thin film material liquid in the second region, that is, the second region except the first region where the thin film is formed on the substrate. Done.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 박막 형성 방법을 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the thin film formation method of this invention is demonstrated with reference to drawings.

도 2a ~ 2e는 본 발명에 따른 선택적 박막 형성 방법의 과정을 나타내는 공정단면도로서, 정확한 패턴 정밀도와 균일한 두께를 갖는 박막이 도면에 도시된 바와 같은 과정에 의해 형성된다.2A to 2E are process cross-sectional views showing a process of a method for forming a selective thin film according to the present invention, wherein a thin film having accurate pattern precision and uniform thickness is formed by a process as shown in the drawing.

먼저, 도면에 도시하지는 않았지만, 박막을 형성하기 위한 재료들을 용매와 혼합시킨 박막재료액을 준비한다. 여기서, 사용 가능한 재료로는 나노 튜브 또는 나노 와이어 또는 나노 파우더 등이 있으며, 상기한 나노 재료를 표면장력이 크며, 소수성이 강한 용매인 디이미도메탄(diimidomethane)에 균일하게 분산시켜 박막재료액을 형성한다. 상기 박막재료액을 형성하기 위한 용매로 디이미도메탄 외에 표면장력이 크고, 소수성인 다른 용매가 적용될 수 있다.First, although not shown in the drawing, a thin film material liquid prepared by mixing materials for forming a thin film with a solvent is prepared. Here, usable materials include nanotubes, nanowires, or nanopowders, and the nanomaterials are uniformly dispersed in diimidomethane, which has a high surface tension and strong hydrophobicity, to form a thin film material solution. do. As a solvent for forming the thin film material solution, other solvents having high surface tension and hydrophobicity may be applied in addition to diimidomethane.

다음은 실질적인 박막 형성 공정으로서, 우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드(200) 상에 상기 소수성 액상 조성물(210)을 도포한다. 이때, 상기 PDMS 몰드(200)는 박막의 패턴 형태에 따라 박막이 형성될, 즉 박막재료액이 도포될 제 1 영역(a)에 대응되는 부분은 돌출부(200a)가 되고, 액상 격벽을 형성할 제 2 영역(b)에 대응되는 영역은 오목부(200b)가 되도록 요철을 갖는 구조로 형성된다. 즉, 박막이 형성될 기판(100) 상에 PDMS 몰드(200)의 요철을 이용하여, 상기 제 1 영역(a)과 영역(b)을 구별하는 선택적 표면처리를 실시하게 되는 것이다.Next, as a substantially thin film forming process, first, as shown in FIG. 1A, the hydrophobic liquid composition 210 is coated on the polydimethylsiloxane (PDMS) mold 200. In this case, the PDMS mold 200 is a thin film is formed according to the pattern of the thin film, that is, the portion corresponding to the first region (a) to be applied to the thin film material solution becomes a protrusion 200a, and to form a liquid partition wall The region corresponding to the second region b is formed to have a concave-convex structure to form the recess 200b. That is, selective surface treatment for distinguishing the first region (a) from the region (b) is performed by using the unevenness of the PDMS mold 200 on the substrate 100 on which the thin film is to be formed.

실질적으로, PDMS 고분자로 제작된 몰드는 표면 에너지가 낮고 화학적으로 안정하여 여러 가지 모양으로 성형이 가능하며, 기판과의 흡착력이 우수하고, 코팅하고자 하는 용액에 대한 젖음성(wettability)이 적기 때문에, 용액의 코팅 후 몰드를 기판으로부터 제거 시에 어떠한 결함도 주지 않아, 몰드 재료로 주로 이용되고 있다. 또한, 이러한 몰드는 제작이 용이하고, 제작비가 저렴하기 때문에 원하는 패턴으로 조절이 가능한 장점이 있다. 따라서, 원하는 박막의 형태에 따라 PDMS 몰 드의 요철부의 폭, 높이, 구간 조절을 통해 원하는 패턴을 용이하게 조절한다.Substantially, the mold made of PDMS polymer has low surface energy and is chemically stable and can be molded into various shapes, and has excellent adsorptivity with the substrate and low wettability to the solution to be coated. It does not give any defect in removing the mold from the substrate after the coating, and is mainly used as a mold material. In addition, such a mold is easy to manufacture, because the manufacturing cost is low, there is an advantage that can be adjusted to the desired pattern. Therefore, the desired pattern is easily adjusted by adjusting the width, height, and section of the uneven portion of the PDMS mold according to the desired thin film shape.

한편, 상기 액상조성물(210)은 박막이 형성될 대상 기판(100)과 화학결합을 할 수 있는 유기화합물의 용액으로서, 옥타데실트리클로로실레인(octa-decyltriclorosilne, OTS) 또는 알콕시 실레인(alkoxy silane) 화합물 또는 씨올(thiol) 화합물 등 표면에너지가 매우 낮은 유기화합물을 헥산(hexane) 등의 소수성 용매, 즉 상기 박막재료액에 대한 비친화성 용매에 녹여 형성한다.Meanwhile, the liquid composition 210 is a solution of an organic compound capable of chemically bonding with the target substrate 100 on which a thin film is to be formed, and may be octadecyltrichlorosilane (OTTS) or alkoxy silane (alkoxy). An organic compound having a very low surface energy such as a silane compound or a thiol compound is formed by dissolving it in a hydrophobic solvent such as hexane, that is, an incompatible solvent for the thin film material solution.

또한, 상기 기판(100)은 실리콘, 산화실리콘, 보로실리케이트 유리, 스테인레스 합금강, 사파이어, 인듐-주석-산화물, 질화 티타늄, SIMOX 등 실레인 화합물 액상조성물이 결합될 수 있는 모든 기판을 사용할 수 있다.In addition, the substrate 100 may use any substrate to which a liquid composition of a silane compound such as silicon, silicon oxide, borosilicate glass, stainless alloy steel, sapphire, indium-tin-oxide, titanium nitride, and SIMOX may be combined.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 PDMS 몰드(200)를 상기 기판(100)에 접촉시켜, 상기 PDMS 몰드(200)의 볼록부(200a)에 도포된 상기 액상 조성물(210)이 기판(100)의 제 1 영역(a), 즉 박막이 형성될 영역 상에 전가되도록 한 후, 다시 상기 기판(100)으로부터 제거한다.Next, as shown in FIG. 2B, the PDMS mold 200 is brought into contact with the substrate 100 so that the liquid composition 210 coated on the convex portion 200a of the PDMS mold 200 is a substrate. After transferring to the first region a of 100, that is, the region in which the thin film is to be formed, the substrate 100 is removed from the substrate 100 again.

이후, 상기 기판(100) 상에 전가된 액상조성물(210a)에서 용매를 증발시켜 건조하면, 상기 기판(100) 상에 남은 단분자들은 서로 결합되어 자기조립 단분자막(self assembly mono-layer, SAM)(210a)을 형성하게 되고, 상기 자기조립 단분자막(210a)으로 이루어진 표면처리 패턴을 얻게 된다. 즉, 기판 표면과 결합할 수 있는 작용기를 포함하는 유기분자를 미세 접촉 인쇄 방식으로 기판(100)의 선택 영역(a) 상에 전가시켜 소수성 자기조립 단분자막(210a) 패턴을 형성하는 것이다.Thereafter, when the solvent is evaporated to dryness in the liquid composition 210a impregnated on the substrate 100, the remaining single molecules on the substrate 100 are bonded to each other to form a self assembly mono-layer (SAM). 210a is formed, and a surface treatment pattern including the self-assembled monolayer 210a is obtained. That is, the hydrophobic self-assembled monolayer 210a pattern is formed by transferring organic molecules including a functional group capable of bonding with the substrate surface onto the selected region a of the substrate 100 by a microcontact printing method.

이때, 형성된 자기조립 단분자막(210a)은 그 두께가 수십 Å에 불과하므로, 이후 상기 자기조립 단분자막(210a)의 상부에 형성되는 박막의 물성에 영향을 미치지 않는다.In this case, since the thickness of the formed self-assembled monolayer 210a is only several tens of microwatts, it does not affect the physical properties of the thin film formed on the self-assembled monolayer 210a.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 기판의 표면을 선택적으로 처리하는 또 다른 방법은 상기 기판에 전체적인 친수성 표면처리를 한 후, PDMS 몰드를 이용한 미세 접촉 인쇄 방식을 통해 제 1 영역 상의 친수성기만을 물리적으로 제거하는 것으로서, 박막이 형성될 제 1 영역이 상기 제 2 영역과 비교할 때 상대적인 소수성, 즉 박막재료액에 대한 친화성을 갖게 된다.On the other hand, although not shown in the drawing, another method for selectively treating the surface of the substrate after the entire hydrophilic surface treatment on the substrate, and physically only hydrophilic groups on the first region through a micro-contact printing method using a PDMS mold By removing, the first region in which the thin film is to be formed has a relatively hydrophobicity, that is, affinity for the thin film material liquid as compared with the second region.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 표면처리 된 기판(100) 상에 잉크젯 방식 혹은 스핀 코팅(spin coating) 방식을 통해 친수성 용매인 물을 분사하여 상기 제 2 영역(b) 상에 물을 안착시킴으로써, 액상 격벽(110)을 형성한다. 이때, 형성되는 반구형의 상기 액상 격벽(110)은 소수성을 지닌 박막재료액과 반발하여, 상기 박막재료액이 박막의 패턴에 따라 제 1 영역(a) 상에만 안착할 수 있도록 격벽의 역할을 수행한다. 즉, 상기 기판(100) 상 액상 격벽(110)에 의해 구획되는 제 1 영역에 나노 재료를 포함하는 소수성 박막재료액이 도포되는 것이다. 이때, 상기 액상 격벽(110)이 기판(100)의 표면과 이루는 접촉각은 큰 값을 가질수록 격벽의 역할을 수행하는 데 유리하므로, 물(~73 dyne/cm)과 같이 표면장력이 큰 친수성 용매를 도포하는 것이다.Next, as shown in FIG. 2C, water, which is a hydrophilic solvent, is sprayed on the surface-treated substrate 100 by an inkjet method or spin coating method to spray water on the second region b. By seating, the liquid partition wall 110 is formed. At this time, the hemispherical liquid partition wall 110 formed is repelled with the hydrophobic thin film material solution, and serves as a partition wall so that the thin film material liquid can be seated only on the first region (a) according to the pattern of the thin film. do. That is, the hydrophobic thin film material solution including the nanomaterial is applied to the first region partitioned by the liquid partition wall 110 on the substrate 100. In this case, the contact angle between the liquid partition wall 110 and the surface of the substrate 100 has a larger value, which is advantageous to serve as a partition wall. Thus, a hydrophilic solvent having a high surface tension such as water (˜73 dyne / cm) To apply.

이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 액상 격벽(110)으로 둘러싸여진 제 1 영역(a) 상에 소수성 박막재료액(120)을 잉크젯방식을 통해 도포한다. 이는 친수성과 소수성의 반발 원리를 이용한 것으로, 나노 튜브, 나노 와이어 또는 나노 파우더 등의 나노재료(121)와 이를 포함하는 용매(123)로 이루어진 소수성의 박막재료액(120)을 친수성 액상 격벽(110) 사이에 가둠으로써, 기판(100) 상의 선택 영역에만 상기 박막재료액(120)이 코팅되도록 하는 것이다. 따라서, 상기 박막재료액은 기판(100) 상에서 구형을 유지할 수 있도록, 디이미도메탄(diimidomethane)과 같은 표면장력이 큰 용매를 이용하는 것이 유리하다. 만약, 박막재료액을 이루는 용매의 표면장력이 20 dyne/cm 미만이 되면, 용액의 퍼짐 성질이 커져, 액상 격벽(110) 영역으로 넘치게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 2D, the hydrophobic thin film material solution 120 is coated on the first region a surrounded by the liquid partition wall 110 by an inkjet method. This is a hydrophilic and hydrophobic repulsion principle, and the hydrophobic thin film material liquid 120 consisting of nanomaterials 121, such as nanotubes, nanowires or nanopowders and a solvent 123 containing them, the hydrophilic liquid partition wall 110 By interposing), the thin film material solution 120 is coated only on the selected region on the substrate 100. Therefore, it is advantageous to use a solvent having a high surface tension such as diimidomethane so that the thin film material solution can maintain a spherical shape on the substrate 100. If the surface tension of the solvent constituting the thin film material liquid is less than 20 dyne / cm, the spreading property of the solution is increased, and the liquid barrier 110 overflows to the region.

다음은 기판(100)의 건조단계로서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 목적된 박막의 패턴을 따라 박막재료액 및 액상 격벽이 도포된 기판을 건조하여, 원하는 패턴의 박막(125)을 얻는단계이다. 이때, 건조조건은 상기 박막재료액 및 액상 격벽에 사용된 용매의 물성에 따라 달라지며, 용매의 끓는점 이하의 온도에서 시간을 조절하여 건조한다. 즉, 상기 박막 형성 방법에서는 종래 잉크젯 방식에서 사용되었던 격벽이 액상 격벽으로 대체되어, 별도의 격벽 제거 공정이 필요치 않으며, 격벽 형성시 노광 공정이 요구되지 않는다.Next, as the drying step of the substrate 100, as shown in Figure 2e, drying the substrate coated with the thin film material liquid and the liquid partition along the pattern of the desired thin film, to obtain a thin film 125 of the desired pattern to be. In this case, the drying conditions vary depending on the physical properties of the solvent used in the thin film material solution and the liquid partition, and are dried by adjusting the time at a temperature below the boiling point of the solvent. That is, in the thin film forming method, the partition wall used in the conventional inkjet method is replaced by the liquid partition wall, so that no separate partition wall removing process is required, and the exposure process is not required when forming the partition wall.

결과적으로, 본 발명은 박막이 형성될 기판 상에서 박막 패턴에 따른 선택 영역을 제외한 나머지 영역에 박막재료액과 비친화성, 즉 반발력을 갖는 액상의 격벽을 형성함으로써, 높은 패턴 정밀도와 균일한 두께를 갖는 박막을 형성할 수 있다.As a result, the present invention forms a liquid partition wall having a non-affinity, ie repulsive force, with the thin film material liquid in the remaining areas except the selection area according to the thin film pattern on the substrate on which the thin film is to be formed, thereby having high pattern precision and uniform thickness. A thin film can be formed.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선택적 나노 박막 형성 방법은 종래와 비 교하여 노광장비 및 증착장비와 같은 고가의 장비가 사용되지 않으므로 제조 단가가 매우 저렴하고, 비교적 공정이 쉬우면서도, 박막 패턴의 정밀도 및 두께의 균일도가 높아, 공정 수율 개선 및 원가 절감에 효과가 있다.As described above, the selective nano thin film forming method according to the present invention is expensive compared to the conventional equipment such as exposure equipment and deposition equipment is not used because the manufacturing cost is very low, relatively easy to process, High precision and uniformity of thickness are effective in improving process yield and reducing costs.

Claims (15)

나노 박막의 패턴에 따라 볼록부와 오목부의 요철을 구비하여 형성된 PDMS(polydimethylsiloxane)몰드를 이용하여 박막이 형성되는 제 1 영역과 박막이 형성되지 않는 제 2 영역을 갖도록 기판의 표면을 처리하는 단계;Treating the surface of the substrate to have a first region in which the thin film is formed and a second region in which the thin film is not formed by using a polydimethylsiloxane (PDMS) mold having convex portions and concave and convex portions according to a pattern of the nano thin film; 상기 기판 상에 잉크젯 방식 또는 스핀 코팅 방식으로 박막형성 재료에 대하여 비친화적인 친수성 용매를 분사하여 상기 제 2 영역 상에 액상 격벽을 형성하는 단계;Spraying an incompatible hydrophilic solvent on the thin film forming material on the substrate by inkjet or spin coating to form a liquid partition on the second region; 상기 액상 격벽에 둘러싸인 상기 제 1 영역 상에 박막재료액을 도포하는 단계; 및Applying a thin film material solution onto the first region surrounded by the liquid partition wall; And 상기 박막재료액 및 상기 액상격벽이 도포된 기판을 건조하는 단계를 포함하여 구성되는 선택적 박막 형성 방법.And drying the substrate on which the thin film material solution and the liquid partition wall are coated. 제 1 항에 있어서, 상기 박막재료액은 나노 와이어, 나노 튜브 및 나노 파우더 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 박막 형성 재료를 용매에 균일하게 분산시킨 것임을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the thin film material liquid is a uniformly dispersed thin film forming material consisting of any one selected from nanowires, nanotubes, and nanopowders in a solvent. 제 2 항에 있어서, 상기 용매는 상기 박막 형성 재료에 대해 친화성인 소수성 용매임을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 2, wherein the solvent is a hydrophobic solvent that is affinity for the thin film forming material. 제 3 항에 있어서, 상기 용매는 디이미도에탄(diimidoethane)임을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 3, wherein the solvent is diimidoethane. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 표면을 처리하는 단계는 상기 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 미세 접촉 인쇄(micro-contact printing) 방식으로 실시하는 것을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the treating of the surface of the substrate is performed by a micro-contact printing method using the polydimethylsiloxane (PDMS) mold. 삭제delete 제 5 항에 있어서, 상기 미세 접촉 인쇄 방식은 상기 PDMS 몰드에 상기 박막재료액에 대한 친화성 액상조성물을 도포하는 단계를 포함하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 5, wherein the fine contact printing method comprises applying an affinity liquid composition for the thin film material solution to the PDMS mold. 제 7 항에 있어서, 상기 PDMS 몰드의 볼록부에 도포된 상기 액상조성물을 상기 기판 상의 제 1 영역에 전가하는 단계를 포함하는 선택적 박막 형성 방법.8. The method of claim 7, further comprising transferring the liquid composition applied to the convex portion of the PDMS mold to a first region on the substrate. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 영역 상에 전가된 액상조성물의 용매를 건조시킴으로써, 상기 기판 상에 표면처리 패턴을 얻는 것을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법. The method of claim 8, wherein the surface treatment pattern is obtained on the substrate by drying the solvent of the liquid composition imparted on the first region. 제 7 항에 있어서, 상기 액상조성물은 옥타데실트리클로로실레인(octa- decyltriclorosilne, OTS) 또는 알콕시 실레인(alkoxy silane) 화합물 또는 씨올(thiol) 화합물을 상기 박막재료액에 친화적인 소수성 헥산(hexane) 등의 유기 용매에 녹여 형성함을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.According to claim 7, wherein the liquid composition is octadecyl trichlorosilane (octa-decyltriclorosilne, OTS) or an alkoxy silane (alkoxy silane) compound or a thiol (thiol) compound is a hydrophobic hexane (hexane) friendly to the thin film material solution Selective thin film forming method characterized by melting in an organic solvent, such as). 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 영역에는 상기 박막재료액에 대하여 비친화성인 친수성기가 도입되는 것을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.6. The method of claim 5, wherein a non-affinity hydrophilic group is introduced into the second region. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 용매는 물임을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the hydrophilic solvent is water. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 박막재료를 도포하는 단계는 잉크젯 방식으로 이루어지는 단계임을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the applying of the nano thin film material is performed by an inkjet method. 제 1 항에 있어서, 상기 기판을 건조하는 단계는 상기 박막재료액을 구성하는 용매의 끓는점보다 낮은 온도에서 이루어짐을 특징으로 하는 선택적 박막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the drying of the substrate is performed at a temperature lower than a boiling point of a solvent constituting the thin film material solution.
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