KR20090108863A - 박막 패턴 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 패턴 형성 방법은 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판의 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계와, 상기 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리된 기판 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판 표면의 친수성 영역 및 소수성 영역 중 어느 하나에 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하고, 상기 분리된 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판의 표면에 선택적으로 박막 패턴을 형성함으로써, 패턴 제조를 위한 공정 장치와 공정 단계를 줄여 공정을 단순화시키고 생산 단가를 줄일 수 있다.
선택적 패턴닝, 친수성, 소수성
Description
본 발명은 박막 패터닝 방법에 관한 것으로, 기판을 친수성 또는 소수성 영역으로 분리하여 상기 기판에 선택적으로 박막 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속, 유기물 또는 무기물로 기판 상면에 패턴된 박막을 형성하기 위해서는 증착기 내에 배치된 금속 마스크를 이용한다. 즉, 기판을 증착기 내에 반입하고 오토 얼라이너(Auto aligner)를 이용하여 상기 기판과 금속 마스크를 얼라인한 후 증착공정을 실행한다. 상기와 같이 금속 마스크를 이용하여 패터닝된 박막을 형성하는 경우, 금속 마스크가 늘어지거나 오토 얼라이너의 오류로 인해 미스 패터닝(miss patterning) 되는 문제가 발생한다. 또한, 금속 마스크 표면에 잔류하는 파티클이 기판 표면에 떨어져, 소자의 불량을 발생시키는 주원인이 된다. 그리고 주기적으로 금속 마스크를 세정하거나 교체하는 공정을 반복함으로써 이로 인한 추가적인 비용 상승과 생산성 저하가 발생 된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하고, 상기 분리된 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판의 표면에 선택적으로 박막 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 박막 패턴 형성 방법은 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판의 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계와, 상기 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리된 기판 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판 표면의 친수성 영역 및 소수성 영역 중 어느 하나에 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기판 표면의 적어도 일부 영역을 상압 플라즈마 처리하여 친수성 영역을 형성한다.
상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기판 표면의 적어도 일부 영역을 불소 플라즈마로 처리하여 소수성 영역을 형성한다.
상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기판 표면의 적어도 일부 영역에 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하여 친수성막 및 소수성막 중 적어도 어느 하나를 형성할 수 있다.
상기 친수성막 또는 소수성막을 형성하는 친수성 용매 또는 소수성 용매에 계면활성제를 혼합하는 것이 효과적이다.
상기 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하여 친수성막 및 소수성막 중 적어도 어느 하나를 형성하고, 상기 친수성막 또는 소수성막을 건조시키는 더 단계를 포함한다.
상기 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하는 방법은 스크린 프린팅, 펜 프린팅, 롤러 프린팅 및 그라비아 프린팅 방법 중 어느 하나를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 박막 형성 물질은 친수성 용매 및 소수성 용매 중 어느 하나의 특성을 갖는 용매와, 박막 패턴 물질을 포함한다.
상기 기판 표면의 친수성 영역 및 소수성 영역 중 어느 하나에 배열된 박막 형성 물질을 건조시키는 단계를 더 포함한다.
상기 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리된 기판 표면에 상기 박막 형성 물질을 도포하는 방법은 스핀 코팅, 플로우(flow) 및 디핑(dipping) 중 어느 하나를 이용하는 것이 효과적이다.
상기 박막 패턴 물질은 금속, 유기물 및 무기물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 친수성 용매는 에탄올, 프로판올, 메톡시 프로판올, 에톡시 프로판올, 프로폭시 프로판올, 부톡시 프로판올, 1-메톡시-2-페닐-1-에탄올, 프로판디올, 도데칸글리콜, 에톡시-에톡시-에탄올 및 벤질 알코올 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 소수성 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디클로로벤젠, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하고, 상기 분리된 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판의 표면에 선택적으로 박막 패턴을 형성함으로써, 패턴 제조를 위한 공정 장치와 공정 단계를 줄여 공정을 단순화시키고 생산 단가를 줄일 수 있다.
또한, 금속 마스크를 사용하지 않고 박막을 패터닝 할 수 있으므로 상기 마스크에 의한 미스 얼라인 및 불순물에 의한 박막의 오염을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표면하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 방법을 순서적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 금속 나노 파티클과 친수성 유기물이 혼합된 친수성 박막 형성 물질을 도포하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제 1 실시예에서는 소수성 기판(100) 표면의 일부 영역을 상압 플라즈마 처리하여 기판(100)의 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리한다.
기판(100)은 소수성 물질로 제조되고, 광 투과율이 80% 이상인 유리 기판, 플라스틱 기판(PE, PES, PEN 등)중 어느 하나를 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 소수성 물질로 제작된 실리콘 기판 또는 사파이어 기판 등 다양한 기판(100)을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 소수성 물질로 제조된 유리 기판을 사용한다.
도 1(a)를 참조하면, 기판(100)의 활성 영역의 표면 즉, 패턴이 형성되는 기판(100) 표면의 일부 영역을 친수성으로 개질 시킨다. 이를 위해, 소수성 기판(100)의 활성 영역 표면에 상압 플라즈마를 조사하여 상기 활성 영역 표면을 친수성으로 개질 시킨다. 즉, 기판의 활성 영역의 표면을 상압 플라즈마로 표면 처리하게 되면, 상기 기판의 활성 영역의 표면에 하이드록시기(-OH: hydroxyl) 및 카복시기(-COOH : carboxyl)가 도입되어 친수성으로 개질 시킨다. 이때, 기판(100)의 친수성 영역(300)과 친수성 용매는 서로 친화적으로 작용하여 상기 친수성 영역(300)에 친수성 용매가 접착되는 접착력이 향상된다.
여기서, 상압 플라즈마는 질소와 산소를 이용하여 플라즈마를 생성시킨다. 예를 들어, 챔버 내에 기판(100)을 로딩시키고, 아르곤 가스 98~99% 및 산소 가스 1~2%를 유입시킨 후, 150~300W의 파워로 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 기판(100)의 상측에는 상기 기판(100)의 활성 영역에 대응 노출된 마스크(200)를 배치시켜, 기판(100)의 활성 영역의 표면으로만 플라즈마가 조사되도록 한다. 또한, 이에 한정되지 않고 플라즈마 발생 장치 내에 배치된 정렬 장치를 이용하여 마스크(200)의 사용 없이 기판(100)의 활성 영역 표면에만 상압 플라즈마를 조사할 수도 있다. 상압 플라즈마가 기판(100)의 활성 영역의 표면에 조사되면 기판(100)의 활성 영역 표면에 수 Å의 얇은 친수성막이 형성된다. 이때, 기판(100)의 비활성 영역 즉, 패턴이 형성되지 않는 영역의 표면에는 상압 플라즈마가 조사되지 않으므로 소수성인 상태를 유지한다. 따라서, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 표면이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된다.
친수성 및 소수성은 고체 표면과 상기 고체 표면에 형성된 물방울간의 접촉각을 측정하여 판단할 수 있다. 즉, 고체 표면에 물방울을 적하하고, 액체-고체-기체 접합점에서 물방울 곡선의 끝점과 기판(100) 표면의 접촉점과의 접촉각을 측정한다. 예를 들어, 고체 표면에 형성된 물방울이 상기 고체 표면과 이루는 접촉각이 5°이하이면 친수성, 30°이상이면 소수성으로 판단한다.
친수성 용매는 기판(100)의 친수성 영역(300)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 친수성 영역(300)에 용이하게 접착되지만, 소수성 영역(400)에는 표면 반발력으로 인해 친수성 용매가 접착되지 못한다. 반면, 소수성 용매는 기판(100)의 소수성 영역(400)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 소수성 영역(400)이 용이하게 접착되지만, 친수성 영역(400)에는 표면 반발력으로 인해 상기 친수성 영 역(300)에 용이하게 접착되지 못한다.
도 1(c)를 참조하면, 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된 기판(100)상에 플로우(flow) 방식으로 페이스트 형태의 친수성 박막 형성 물질(500)을 도포한다. 이때 페이스트 혹은 용액 형태의 친수성 박막 형성 물질(500)은 약 3~6nm의 입자 크기를 갖는 금속 나노 파티클과 친수성 용매를 혼합하여 제조한다. 여기서 금속 나노 파티클은 몰리브덴, 구리, 알루미늄, 티타늄, 은, 탄탈륨, 티타늄 나이트라이드 또는 이들의 조합에 의한 합금 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 금속 나노 파티클과 혼합되는 친수성 용매는 에탄올, 프로판올, 메톡시 프로판올, 에톡시 프로판올, 프로폭시 프로판올, 부톡시 프로판올, 1-메톡시-2-페닐-1-에탄올, 프로판디올, 도데칸글리콜 및 벤질 알코올 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
기판(100) 표면에 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 친수성 박막 형성 물질(500)을 도포하는 방법은 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 기판(100)을 경사지도록 하고 기판(100)의 상부 끝단에 상기 친수성 박막 형성 물질(500)을 적하한다. 기판(100)의 상부 끝단에 적하된 친수성 박막 형성 물질(500)은 기판(100)의 경사면을 따라 흐른다. 여기서, 친수성 박막 형성 물질(500)이 기판(100)의 상부 끝단에 적하될 수 있도록, 상기 기판(100)의 상부 끝단 상측에 친수성 박막 형성 물질(500)을 분사하는 노즐(610)을 배치시키고, 기판(100)의 하부 끝단에는 내부 공간을 갖는 용기(700)를 배치시킨다. 그리고, 노즐(610)의 상부에는 상기 노즐(610)로 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 친수성 박막 형성 물질(500)을 공급하는 원료 공급부(620)가 연결된다. 그리고, 노즐(610)은 기판(100) 상면에 상기 친수성 박막 형성 물질(500)을 고르게 적하할 수 있도록 노즐(610)을 수평 이동시키는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때, 기판(100)의 경사면을 따라 흐르는 친수성 박막 형성 물질(500)은 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 집중적으로 배열된다. 즉, 친수성 박막 형성 물질(500)이 기판(100)의 친수성 영역(300)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 접착된다. 반면, 친수성 박막 형성 물질과 기판(100)의 소수성 영역(400) 사이에는 표면 반발력이 작용하기 때문에 기판(100)의 소수성 영역(400)에는 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착되지 못하고, 기판(100)의 경사면을 따라 흘러 상기 기판(100)의 하부 끝단에 배치된 용기(700)로 이동한다. 이때 용기(700)의 내부공간으로 이동한 친수성 박막 형성 물질(500)은 다시 다음 공정에서 재활용할 수 있다. 이로 인해, 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착되어 박막 패턴을 형성한다.
이어서, 기판(100)의 친수성 영역(300)에 배열된 친수성 박막 형성 물질(500)을 소정의 온도로 열처리하여 건조시킨다. 이때, 금속 나노 파티클과 혼합된 친수성 용매는 기화되어 제거되고 금속만이 기판(100)의 친수성 영역(300)에 접착된다. 이를 통해, 도 1(e)에 도시된 바와 같이, 기판(100) 표면의 친수성 영역(300)에만 금속 박막 패턴(510)이 형성된다. 열처리는 사용되는 친수성 용매 및 금속 나노 파티클에 따라 열처리 조건이 달라질 수 있으나 100~300℃에서 20~30분 동안 열처리하는 것이 바람직하다.
제 1 실시예에서는 상압 플라즈마 처리를 통해 기판(100) 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리하였으나, 이에 한정되지 않고 습식 방법을 통해 기판(100) 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리할 수 있다.
도 2는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 방법을 순서적으로 나타낸 도면이다.
제 1 변형예에서는 친수성 용매를 이용하여 소수성 기판(100) 표면의 일부 영역을 친수성으로 개질 시킨다. 이때, 친수성 용매는 도 2에 도시된 바와 같이, 스크린 프린팅 방법을 이용하여 기판(100) 표면에 도포할 수 있다. 친수성 용매에는 스크린 프린팅이 가능하고, 패터닝된 후 친수성 막이 흘러내리지 않고 그 형상을 유지할 수 있는 점도를 갖을 수 있도록 계면활성제를 첨가할 수 있다.
도 2(a)를 참조하면, 기판(100)의 활성 영역을 개방하는 스텐실 마스크(801)를 기판(100)상에 배치한다. 이어서, 친수성 용매를 스텐실 마스크(801) 상에 도포한다. 이때, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 스퀴지(802)를 이용하여 스텐실 마스크(801) 상의 친수성 용매를 이동시켜 스텐실 마스크(801)의 개방 영역에 의해 노출된 기판(100) 표면에 친수성 용매를 코팅한다. 이때, 기판의 활성 영역의 표면에 친수성 용매를 도포하면, 상기 기판의 활성 영역의 표면에 친수성기인 메틸키(-CH3 : methyl), 알킬기(-CH2 : alkyl) 및 페닐기 (-C6H5 : penehyl)가 도입되어 친수성으로 개질 시킨다. 이때, 기판(100)의 친수성 영역(300)과 친수성 용매는 서로 친화적으로 작용하여 상기 친수성 영역(300)에 친수성 용매가 접착되는 접착력이 향상된다.
이어서, 친수성 용매를 소정의 온도로 열처리하여 경화시킨다. 이로 인해, 기판(100)이 도 2(c)에 도시된 바와 같이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된다.
또한, 이에 한정되지 않고 친수성 기판(100) 표면의 일부 영역에 소수성 용매를 도포하여 기판(100) 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리할 수 있다.
또한 이에 한정되지 않고, 기판(100) 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리하기 위한 친수성 용매 및 소수성 용매를 도포하는 방법은 펜 프린팅(pen printing), 롤러 프린팅(roller printing), 및 그라비아 프린팅(gravure printing) 방법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
제 1 실시예에서는 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 조성물을 플로우(flow) 방법으로 도포하였으나 이에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 도포할 수 있다.
도 3은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 친수성 박막 형성 물질(500)을 도포하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 페이스트 또는 용액 형태의 친수성 박막 형성 물질(500)이 충진된 원료 저장부(800)를 마련한다. 그리고, 기판(100)을 상기 친수성 박막 형성 물질(500)이 충진된 원료 저 장부(800)의 내부로 디핑(dipping)한다. 이때, 기판(100)이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리되어 있으므로 친수성 박막 형성 물질(500)은 기판(100)의 소수성 영역(400)과는 반발하고 친수성 영역(300)과는 친화적으로 작용한다. 그리고, 기판(100)을 상기 원료 저장부(800)로부터 꺼내면 도 1(d)에 도시된 바와 같이 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착된다.
또한 이에 한정하지 않고, 금속 나노 파티클과 친수성 용매가 혼합된 친수성 박막 형성 물질(500)을 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 기판(100) 표면에 도포할 수 있다.
제 1 실시예에서는 금속 나노 파티클을 친수성 용매와 혼합하여 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 금속 패턴(510)을 형성하였으나 이에 한정하지 않고 금속 나노 파티클을 소수성 용매와 혼합하여 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 금속 패턴(510)이 형성되도록 할 수 있다.
하기에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명한다. 이하에서는 본 발명의 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 4(a)를 참조하면, 소수성 기판(100)의 비활성 영역 표면에 상압 플라즈마를 조사하여 상기 비활성 영역의 표면을 친수성으로 개질 시킨다. 이때, 기판(100)의 활성 영역, 즉 패턴이 형성되는 영역의 표면에는 상압 플라즈마가 조사되지 않으므로 소수성인 상태를 유지한다. 따라서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 표면이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된다.
도 4(c)를 참조하면, 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된 기 판(100)상 페이스트 혹은 용액 형태의 친수성 박막 형성 물질(500)을 플로우(flow) 방식으로 에 도포한다. 이때, 제 2 실시예에서는 소수성 박막 형성 물질(600)을 금속 나노 파티클과 소수성 용매를 혼합하여 제조한다. 여기서 소수성 용매는 톨루엔, 벤젠, 디클로로벤젠, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 소수성 박막 형성 물질(600)을 기판(100) 표면에 도포하면 상기 소수성 박막 형성 물질(600)은 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 집중적으로 배열된다. 즉, 소수성 박막 형성 물질(600)은 상압 플라즈마가 조사되지 기판(100)의 소수성 영역(400)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 접착된다. 반면, 친수성 영역(300)과 소수성 박막 형성 물질(600) 사이에는 표면 반발력이 작용하기 때문에 기판(100)의 친수성 영역(300)에는 상기 소수성 박막 형성 물질(600)이 접착되지 못하고, 기판(100)의 경사면을 따라 흘러 기판(100)의 하부 끝단에 배치된 용기(700)로 이동한다. 이로 인해, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 금속 나노 파티클과 소수성 용매가 혼합된 소수성 박막 형성 물질(600)이 접착되어 박막 패턴을 형성한다.
이어서, 기판(100)의 소수성 영역(400)에 배열된 소수성 박막 형성 물질(600)을 소정의 온도로 열처리하여 건조시켜, 소수성 용매를 제거한다. 이로 인해, 도 4(e)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 금속 박막 패턴(510)이 형성된다.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도이다.
도 5(a)를 참조하면, 친수성 재료로 제작된 기판(100) 또는 친수성 처리된 기판(100)의 표면을 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리한다. 이를 위해 친수성 기판(100)의 활성 영역 표면에 불소 함유 플라즈마를 조사하여 상기 활성 영역 표면을 소수성으로 개질 시킨다. 즉, 기판(100)의 활성 영역의 표면을 불소 플라즈마로 표면 처리하게 되면, 상기 기판의 활성 영역의 표면을 소수성으로 개질시킨다. 이를 통해, 소수성 영역(400)과 소수성 용매는 서로 친화적으로 작용하여 상기 소수성 영역(400)에 소수성 용매가 접착되는 접착력이 향상된다.
기판(100)을 기판지지대(하부전극)에 로딩시킨 후 불소 함유 가스를 5~10sccm, 산소 가스를 5~10sccm 유입시키고, 1000~2000W의 고주파 파워와 100~500W의 고주파 파워를 상부 전극 및 하부 전극 각각에 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 불소함유 가스로는 SF6, CF4, C2F6, C4F8 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 가스를 이용할 수 있다. 이때, 기판(100)의 비활성 영역 즉, 패턴이 형성되지 않는 영역 표면에는 불소 플라즈마가 조사되지 않으므로 친수성인 상태를 유지한다. 이를 통해 도 5(b)에 도시된 바와 같이 기판(100) 표면이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된다.
그리고, 도 5(C)에 도시된 바와 같이 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된 기판(100)상에 플로우(flow) 방식으로 페이스트 형태의 소수성 막막 형성 물질(600)을 도포한다. 이때, 페이스트 혹은 용액 형태의 소수성 박막 형성 물질(600)은 금속 나노 파티클와 소수성 용매를 혼합하여 제조한다. 금속 나노 파 티클과 소수성 유기 용매가 혼합된 소수성 박막 형성 물질(600)을 기판(100)의 상부 끝단에 적하하면, 상기 소수성 박막 형성 물질(600)이 기판(100)의 경사면을 따라 흐른다. 이때, 소수성 박막 형성 물질(600)은 기판(100)의 소수성 영역에만 집중적으로 배열된다. 즉, 소수성 용매가 기판(100)의 소수성 영역(400)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 소수성 영역에만 소수성 박막 형성 물질(600)이 접착된다. 반면, 소수성 용매와 기판(100)의 친수성 영역(300) 사이에는 표면 반발력이 작용하기 때문에 소수성 박막 형성 물질(600)이 기판(100)의 친수성 영역(300)에 접착되지 못하고, 상기 기판(100)의 경사면을 따라 흘러 기판(100)의 하부 끝단에 배치된 용기(700)로 이동한다. 이로 인해, 도 5(d)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 소수성 영역(400)에만 금속과 소수성 용매가 혼합된 소수성 박막 형성 물질(600)이 접착되어 패턴을 형성한다.
이어서, 기판(100)의 소수성 영역(400)에 배열된 소수성 박막 형성 물질(600)을 소정의 온도로 열처리하여 건조시킨다. 이때, 금속과 혼합된 소수성 용매는 기화되어 제거되고 금속만이 기판(100)의 소수성 영역(400)에 접착된다. 이를 통해, 도 5(e)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 표면의 소수성 영역(400)에만 금속 패턴(510)이 형성된다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 불소 함유 플라즈마를 이용하여 친수성 기판(100) 또는 친수성 처리된 기판(100)의 비활성 영역의 표면을 소수성으로 개질시 킨다. 그리고, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 친수성 영역(300)과 소수성 영역(400)으로 분리된 기판(100)상에 플로우(flow) 방식으로 친수성 박막 형성 물질(500)을 도포한다. 이때, 제 4 실시예에 따른 친수성 박막 형성 물질(500)을 금속 나노 파티클과 친수성 용매를 혼합하여 제조한다. 친수성 박막 형성 물질(500)을 기판(100)의 상부 끝단에 적하하면, 상기 친수성 박막 형성 물질(500)이 기판(100)의 경사면을 따라 흐른다. 이때, 친수성 박막 형성 물질(500)은 불소 플라즈마가 조사되지 않은 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 집중적으로 배열된다. 즉, 친수성 용매가 기판(100)의 친수성 영역(300)과 친화적으로 작용하여 상기 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착된다. 반면, 친수성 용매와 소수성 영역(400) 사이에는 표면 반발력이 작용하기 때문에 기판(100)의 소수성 영역(400)에는 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착되지 못하고, 기판(100)의 경사면을 따라 흘러 상기 기판(100)의 하부 끝단에 배치된 용기(700)로 이동한다. 이로 인해, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 친수성 박막 형성 물질(500)이 접착되어 패턴을 형성한다.
그리고, 기판(100)의 친수성 영역(300)에 배열된 친수성 박막 형성 물질(500)을 소정의 온도로 가열하여 친수성 용매를 제거한다. 이를 통해, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 친수성 영역(300)에만 금속 패턴(510)이 형성된다.
그리고 도시되지는 않았지만, 상기와 같은 방법으로 형성된 금속 박막 패턴(510) 상에 유기물, 무기물 및 액정 중 적어도 어느 하나의 박막을 형성하여 전기 광학 소자를 제작할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 금속 박막 패턴(510)을 형성하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 유기물 혹은 무기물 박막 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 무기물은 SiO2, SiNx, Al2O3, AION, AIN, MgO, Si3N4, SiON 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 그리고 유기물은 고분자 유기물로서 PPP(poly-p-phenylene), PVK (Polyvinylcarbazole), PPV(Poly-p-phenylene vinylene) 및 PT(Polythioprene) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 이때, 상기 유기물 및 무기물을 친수성 용매 또는 소수성 용매와 혼합하여 기판(100)의 친수성 영역(300) 또는 소수성 영역(400)에 선택적으로 접착시켜 박막 패턴을 형성할 수 있다.
도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.
도 2는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 방법을 순서적으로 나타낸 도면.
도 3은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 금속 나노 파티클과 친수성 유기물이 혼합된 친수성 박막 형성 물질을 도포하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4(a) 내지 도 4(e)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 박막 패터닝 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.
<도면의 주요부분의 부호에 대한 설명>
100 : 기판 200: 마스크
300 : 소수성 영역 400: 친수성 영역
500 : 친수성 박막 형성 물질 600: 소수성 박막 형성 물질
510 : 금속 박막 패턴
Claims (13)
- 기판을 마련하는 단계;상기 기판의 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계;상기 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리된 기판 표면에 친수성 또는 소수성 중 어느 하나의 특성을 갖는 박막 형성 물질을 도포하여, 상기 기판 표면의 친수성 영역 및 소수성 영역 중 어느 하나에 박막을 형성하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기판 표면의 적어도 일부 영역을 상압 플라즈마 처리하여 친수성 영역을 형성하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기판 표면의 적어도 일부 영역을 불소 플라즈마로 처리하여 소수성 영역을 형성하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 기판 표면을 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리하는 단계는 상기 기 판 표면의 적어도 일부 영역에 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하여 친수성막 및 소수성막 중 적어도 어느 하나를 형성하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 친수성막 또는 소수성막을 형성하는 친수성 용매 또는 소수성 용매에 계면활성제를 혼합하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하여 친수성막 및 소수성막 중 적어도 어느 하나를 형성하고, 상기 친수성막 또는 소수성막을 건조시키는 단계를 더 포함하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 친수성 용매 및 소수성 용매 중 적어도 하나를 도포하는 방법은 스크린 프린팅, 펜 프린팅, 롤러 프린팅 및 그라비아 프린팅 방법 중 어느 하나를 사용하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 박막 형성 물질은 친수성 용매 및 소수성 용매 중 어느 하나의 특성을 갖는 용매와, 박막 패턴 물질을 포함하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 기판 표면의 친수성 영역 및 소수성 영역 중 어느 하나에 배열된 박막 형성 물질을 건조시키는 단계를 더 포함하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 친수성 영역과 소수성 영역으로 분리된 기판 표면에 상기 박막 형성 물질을 도포하는 방법은 스핀 코팅, 플로우(flow) 및 디핑(dipping) 방법 중 어느 하나를 이용하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 박막 패턴 물질은 금속, 유기물 및 무기물 중 적어도 어느 하나인 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,상기 친수성 용매는 에탄올, 프로판올, 메톡시 프로판올, 에톡시 프로판올, 프로폭시 프로판올, 부톡시 프로판올, 1-메톡시-2-페닐-1-에탄올, 프로판디올, 도데칸글리콜, 에톡시-에톡시-에탄올 및 벤질 알코올 중 어느 하나를 사용하는 박막 패턴 형성 방법.
- 청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,상기 소수성 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 디클로로벤젠, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름 중 어느 하나를 사용하는 박막 패턴 형성 방법.
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