KR20120041055A - Method and apparatus for manufacturing of fine copper wiring using laser - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for manufacturing of a fine copper wiring by using laser and a fine copper wiring manufactured thereby are provided to economically manufacture a fine copper wiring by using a CuO(Copper(II) Oxide) nano particle and a deoxidizing agent. CONSTITUTION: A CuO(Copper(II) Oxide) nano particle and a deoxidizing agent are mixed and a copper ink is manufactured(S10). A coating layer is formed by coating copper ink on a substrate(S20). Laser is irradiated on the coating layer. The coating layer on a part irradiated with the laser is sintered and reduced to copper(S40). The coating layer on which the laser is not irradiate is removed(S50).

Description

레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법 및 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치 및 그 제작방법으로 제조된 미세 구리배선{Method and Apparatus for Manufacturing of Fine Copper Wiring using Laser}Manufacturing method of fine copper wiring using laser, manufacturing apparatus of fine copper wiring using laser, and fine copper wiring manufactured by manufacturing method {Method and Apparatus for Manufacturing of Fine Copper Wiring using Laser}

레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법 및 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치 및 그 제작방법으로 제조된 미세 구리배선에 대한 것이다. 보다 상세하게는 GuO(Gu(Ⅱ)O)일산화 구리 나노 파이클과 환원제로 구성된 구리 잉크에 레이저를 주사하여 패터닝, 환원, 소결 공정을 단일공정으로 신속하게 미세 구리배선을 제작할 수 있는 방법, 제조장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a fine copper wiring using a laser, an apparatus for manufacturing a fine copper wiring using a laser, and a fine copper wiring manufactured by the same. More specifically, a method of manufacturing fine copper wirings in a single step of patterning, reducing, and sintering by scanning a laser in a copper ink composed of GuO (Gu (II) O) copper monoxide nanoparticles and a reducing agent. Relates to a device.

최근 광산업, 디스플레이 산업, 반도체 산업, 바이오 산업에서 제품의 박막화 고성능화의 요구가 증가하고 있다. 여기에 최근 금, 은의 재료비 증가로 인한 구리 배선 형성기술의 수요가 급증하고 있다. 또한, 구리 배선에서 마이크로, 나노 스케일의 미세 구리배선을 형성하는 기술이 요구되고 있다. 또한, 이러한 미세 배선기술은 광학소자, 바이오소자, 각종 전자 기기의 미세 전극배선, 광학 전기적 기능성 시트(sheet) 등에 적용되어 그 실시화의 범위가 넓다. Recently, the demand for thinning and high performance of products is increasing in the mining, display, semiconductor, and bio industries. In addition, the demand for copper wiring forming technology is rapidly increasing due to the increase in material costs of gold and silver. In addition, there is a demand for a technique for forming micro and nano scale fine copper wires from copper wires. In addition, the fine wiring technology is applied to optical devices, bio devices, fine electrode wiring of various electronic devices, optical electrical functional sheets, and the like, and the scope of implementation thereof is wide.

종래에 미세 배선을 형성하는 것은 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 노광 공정에 의한 것이다. 따라서, 미세 배선을 형성하기 위해서는 구리 나노 파티클 제조 단계, 패터닝 단계, 소결단계를 각각 독립적인 공정으로 실행해야 하기 때문에 제조단가가 경제적이지 않고, 신속하게 미세 배선을 제작할 수 없는 문제가 존재한다. Conventionally, the fine wiring is formed by an exposure process using a mask on which a pattern is formed. Therefore, in order to form the fine wiring, since the copper nanoparticle manufacturing step, the patterning step, and the sintering step have to be performed in independent processes, there is a problem that the manufacturing cost is not economical and the fine wiring can not be produced quickly.

통상 구리는 금, 은과 같이 높은 전도성을 나타내면서 경제적인 재료이다. 그러나, 이러한 구리는 금, 은과 달리 대기상태에서 쉽게 산화가 일어나게 되는 문제가 있다. 그리고, 이러한 구리를 솔루션(solution) 공정에 적용하기 위해서는 구리 나노 파티클 잉크로 제작하여야 한다. 그러나, 나노 파티클 상태에서는 구리의 표면적이 증가하여 더욱 쉽게 산화되는 문제가 존재한다. 따라서, 산화를 방지하기 위해 나노 파티클 각각을 캡슐화하여야 한다. 이러한 캡슐화 기술이 적용되기 때문에 잉크 제조비가 경제적이지 않고, 미세 배선 제조가 복잡해 지는 문제가 있다. Copper is usually an economical material with high conductivity such as gold and silver. However, such copper, unlike gold and silver, has a problem that oxidation easily occurs in the atmospheric state. In addition, in order to apply such copper to a solution process, the copper nanoparticle ink must be manufactured. However, there is a problem in that the surface area of copper increases in the nanoparticle state, thereby oxidizing more easily. Therefore, each nanoparticle must be encapsulated to prevent oxidation. Since such encapsulation technology is applied, the ink manufacturing cost is not economical, and there is a problem that the manufacturing of the fine wiring is complicated.

또한, 구리 잉크를 기존의 잉크젯, 롤투롤에 적용하는데 있어서, 패터닝은 가능하지만, 50㎛이하의 미세 배선을 형성하는 데는 한계가 있고, 고온 소결과정에서 열확산에 의해 더욱 쉽게 구리가 산화되므로 진공, 불활성 상태에서 공정을 수행해야하는 문제가 존재하였다. In addition, in the application of copper ink to conventional inkjet and roll-to-roll, patterning is possible, but there is a limit in forming fine wirings of 50 μm or less, and copper is easily oxidized by thermal diffusion during high temperature sintering, so that vacuum, There was a problem of having to carry out the process in an inert state.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 구리 잉크로서 구리 나노 파티클이 아닌 CuO 나노 파티클과 환원제를 사용하므로, 별도로 구리 나노 파티클을 캡슐화할 필요가 없어 경제적인 미세 구리배선을 제작방법을 제공하게 된다. 또한, 구리의 산화를 막기 위한 별도의 공정, 기술이 필요하지 않은 미세 구리배선을 제작방법을 제공하게 된다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention, since copper nanoparticles and CuO nanoparticles and reducing agents are used as the copper ink, copper nanoparticles may be separately encapsulated. There is no need to provide a method for manufacturing economical fine copper wiring. In addition, it provides a method for producing a fine copper wiring that does not require a separate process, technology for preventing the oxidation of copper.

또한, 상온에서도 잉크의 산화가 발생되지 않으므로 별도로 진공이나 불활성 상태를 만들 필요가 없고, 독립적인 패터닝 과정, 환원 과정 및 소결 과정없이 레이저 주사만으로 구리의 환원, 소결, 패터닝이 동시에 발생될 수 있어 신속한 미세 구리배선을 제작방법을 제공하게 된다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유연기판에 직접적으로 미세 패터닝이 가능하고, 대면적의 기판에 미세 패턴을 제작할 수 있는 구리배선을 제작방법을 제공하게 된다.In addition, since the oxidation of the ink does not occur even at room temperature, there is no need to make a separate vacuum or inert state, and the reduction, sintering, and patterning of copper can be simultaneously performed only by laser scanning without an independent patterning process, a reducing process, and a sintering process. It provides a method for producing a fine copper wiring. In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a copper wiring capable of fine patterning directly on a flexible substrate and a fine pattern on a large area substrate.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 목적은 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법에 있어서, 산화구리로 구성된 CuO 나노 파티클과 환원제를 배합하여 구리잉크를 제조하는 단계; 구리잉크를 기판에 코팅시켜 코팅층을 형성하는 단계; 기판에 코팅된 코팅층에 레이저 광을 주사하여 레이저가 주사된 부분의 코팅층이 구리로 환원 및 소결되는 단계; 및 레이저가 주사되지 않은 코팅층을 제거하여 미세 구리배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법으로 달성될 수 있다. An object of the present invention is a method for producing a fine copper wiring using a laser, comprising the steps of: preparing a copper ink by combining CuO nanoparticles consisting of copper oxide and a reducing agent; Coating the copper ink on the substrate to form a coating layer; Scanning laser light on the coating layer coated on the substrate to reduce and sinter the coating layer of the laser-injected portion with copper; And it can be achieved by a method for producing a fine copper wiring using a laser, characterized in that to form a fine copper wiring by removing the coating layer is not laser scanning.

구리잉크 배합단계에서, 구리잉크에 계면활성제를 더 포함시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In the copper ink compounding step, it may be characterized by further comprising a surfactant in the copper ink.

구리잉크 배합단계에서, 구리잉크에 탈이온수를 더 포함시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In the copper ink compounding step, it may be characterized by further comprising deionized water in the copper ink.

코팅층 형성단계 후에, 탈이온수를 증발시켜 코팅층을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. After the coating layer forming step, it may be characterized in that it further comprises the step of evaporating deionized water to dry the coating layer.

코팅층 형성 단계에서, 기판은 유연기판 또는 내열기판인 것을 특징으로 할 수 있다. In the coating layer forming step, the substrate may be characterized in that the flexible substrate or the heat-resistant substrate.

미세 구리배선 형성단계에서, 레이저가 주사되지 않은 코팅층에 탈이온수를 분사시켜 코팅층을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the step of forming a fine copper wiring, it may be characterized by removing the coating layer by spraying deionized water to the coating layer is not laser scanning.

미세패턴 형성단계에서, 코팅층 제거 후에, 잔류 물기를 제거하는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the fine pattern forming step, after removing the coating layer, it may be characterized in that it further comprises a drying step of removing residual moisture.

레이저 주사단계에서, 레이저가 주사된 코팅층은 구리로 환원, 소결 및 패터닝이 동시에 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the laser scanning step, the coating layer on which the laser is injected may be characterized in that reduction, sintering and patterning are simultaneously performed with copper.

또한 본 발명의 목적은, 상기의 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법에 의해 제작된 미세 구리배선으로 달성되어 질 수 있다. In addition, an object of the present invention can be achieved with a fine copper wiring produced by the method for producing a fine copper wiring using the laser.

또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 미세 구리배선을 제조하기 위한 장치에 있어서, 상면이 평평한 기판이 설치되는 기판설치부; 산화구리로 구성된 CuO 나노 파티클과 환원제를 혼합하여 배합된 구리잉크를 기판 상면에 코팅하여 코팅층을 형성시키는 코팅수단; 미세 폭을 갖는 레이저 광을 발생시키고, 기판 상면에 코팅된 코팅층에 레이저 광을 조사하여 레이저가 조사된 코팅층 부분을 구리로 환원 및 소결시키는 레이저 주사수단; 레이저 주사수단을 기판과 소정간격을 유지하여 이동시키는 이동수단; 및 레이저가 주사되지 않는 코팅층을 제거하기 위한 제거수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치로 달성될 수 있다. As another category, an object of the present invention is to provide a device for producing fine copper wiring, comprising: a substrate installation unit on which a substrate having a flat upper surface is installed; Coating means for forming a coating layer by coating a copper ink mixed with CuO nanoparticles composed of copper oxide and a reducing agent on an upper surface of the substrate; Laser scanning means for generating a laser beam having a fine width and irradiating the laser light to a coating layer coated on an upper surface of the substrate to reduce and sinter the portion of the coating layer irradiated with laser to copper; Moving means for moving the laser scanning means at a predetermined distance from the substrate; And it can be achieved with a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that it comprises a removal means for removing the coating layer is not laser scanning.

구리잉크는 계면활성제 및 탈이온수 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The copper ink may further include at least one of a surfactant and deionized water.

레이저 주사수단은, 레이저광을 발생시키는 레이저 발생부와 레이저 발생부에서 발생된 레이저광의 초점을 조절하는 초점조절부를 더 포함하고, 레이저 광이 주사된 코팅층은 구리로 환원, 소결 및 패터닝이 동시에 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다. The laser scanning means further includes a laser generating unit for generating a laser light and a focus adjusting unit for adjusting the focus of the laser light generated by the laser generating unit, and the coating layer on which the laser light is scanned is simultaneously reduced, sintered and patterned with copper. It may be characterized by.

이동수단의 이동속도와 이동 방향을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. It may be characterized by further comprising a control unit for controlling the moving speed and the moving direction of the moving means.

제어부는 초점조절부를 제어하여 코팅층에 조사되는 레이저의 폭을 조절하고, 레이저 발생부를 제어하여 코팅층에 주사되는 레이저 광의 출력을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. The controller may control the focus adjusting unit to adjust the width of the laser irradiated to the coating layer, and to control the laser generating unit to adjust the output of the laser light scanned to the coating layer.

코팅수단은 스핀코팅기, 롤코팅기, 스프레이 코팅기 또는 블레이팅 코팅기인 것을 특징으로 할 수 있다. The coating means may be a spin coater, a roll coater, a spray coater or a blading coater.

제거수단은 코팅층에 탈이온수를 분사시켜 레이저가 조사되지 않은 코팅층을 제거하는 탈이온수 분사기로 구성되는 특징으로 할 수 있다. Removal means may be characterized by consisting of a deionized water injector for spraying deionized water to the coating layer to remove the coating layer is not irradiated with laser.

코팅수단에 의해 기판에 코팅층을 형성한 후에, 수분을 제거하고, 제거수단에 의해 레이저가 주사되지 않은 코팅층을 제거한 후에 수분을 제거시키는 건조수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. After forming the coating layer on the substrate by the coating means, it may further comprise a drying means for removing water, and then removing the water after removing the coating layer, the laser is not scanned by the removal means.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치에 의해 제조된 미세 구리배선으로 달성될 수 있다. Still another object of the present invention can be achieved with a fine copper wiring manufactured by a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser.

따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 구리 잉크로서 구리 나노 파티클이 아닌 CuO 나노 파티클과 환원제를 사용하므로, 별도로 구리 나노 파티클을 캡슐화할 필요가 없어 경제적인 미세 구리배선을 제작할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 구리의 산화를 막기 위한 별도의 공정, 기술이 필요하지 않아 보다 효율적으로 미세 구리배선을 단일고정으로 제작할 수 있다는 장점이 있다. Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, since CuO nanoparticles and a reducing agent are used as the copper ink instead of copper nanoparticles, it is not necessary to encapsulate the copper nanoparticles separately, thereby making economical fine copper wiring. Has the effect. In addition, since there is no need for a separate process or technology for preventing the oxidation of copper, there is an advantage that a single copper wire can be manufactured more efficiently with a single fixation.

또한, 상온, 대기상태에서 공정을 수행하여도 잉크의 산화가 발생되지 않으므로 별도로 진공이나 불활성 상태를 만들 필요가 없다는 공정상의 장점을 가지고 있다. 그리고, 독립적인 패터닝 과정, 환원 과정 및 소결 과정없이 레이저의 주사만으로 구리의 환원, 소결, 패터닝이 동시에 발생시킬 수 있어 신속한 미세 구리배선을 제작할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the oxidation of the ink does not occur even if the process is performed at room temperature and in the atmospheric state, there is a process advantage that it is not necessary to make a separate vacuum or inert state. In addition, since the reduction, sintering, and patterning of copper can be simultaneously generated only by laser scanning without an independent patterning process, a reducing process, and a sintering process, there is an effect of producing a rapid fine copper wiring.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유리 등의 내열기판뿐 아니라 유연기판에 직접적으로 미세 패터닝이 가능할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 대면적의 기판에 미세 패턴을 제작할 수 있어 대면적 미세 구리배선을 신속하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, according to an embodiment of the present invention, fine patterning may be directly performed on a flexible substrate as well as a heat-resistant substrate such as glass. In addition, it is possible to produce a fine pattern on a large-area substrate has the effect of quickly producing a large area fine copper wiring.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. Are all within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치를 모식적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법의 흐름도,
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 상부에 코팅층이 형성된 기판의 부분 단면도,
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 건조단계에 따라 탈이온수가 증발된 코팅층이 형성된 기판의 부분 단면도,
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 코팅층에 주사하는 상태에서 기판의 부분 단면도,
도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 탈이온수 분사기에 의해 탈이온수를 분사시켜 코팅층이 제거된 미세 구리배선이 형성된 기판의 부분 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 코팅층에 주사한 경우, 레이저가 주사된 코팅층의 폴리올 공정의 반응식,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치에서 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 1 is a perspective view schematically showing a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention,
2 is a flow chart of a method for producing fine copper wiring using a laser according to an embodiment of the present invention;
3A is a partial cross-sectional view of a substrate having a coating layer formed thereon according to an embodiment of the present invention;
3B is a partial cross-sectional view of a substrate on which a coating layer in which deionized water is evaporated according to a drying step according to an embodiment of the present invention;
3C is a partial cross-sectional view of a substrate in a state in which a laser is scanned in a coating layer according to an embodiment of the present invention;
3d is a partial cross-sectional view of a substrate on which a fine copper wiring is formed by spraying deionized water with a deionized water injector according to an embodiment of the present invention to remove a coating layer;
4 is a reaction scheme of a polyol process of a coating layer in which a laser is injected, when a laser is injected into a coating layer according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a block diagram illustrating a signal flow of a controller in the apparatus for manufacturing a fine copper wiring using a laser according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, this includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. do. In addition, "including" a certain component does not exclude other components unless specifically stated otherwise, it means that may further include other components.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)의 구성 및 레이저를 이용한 미세 구리배선의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)를 모식적으로 도시한 사시도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)는 기판설치부(10), 몸체(20), 레이저 주사수단(30), 코팅수단(미도시), 제거수단(미도시) 및 건조수단(미도시)를 포함할 수 있다. Hereinafter, the configuration of the apparatus for manufacturing a fine copper wiring using a laser according to an embodiment of the present invention and the method of manufacturing a fine copper wiring using a laser will be described. First, Figure 1 is a perspective view schematically showing a fine copper wiring manufacturing apparatus 100 using a laser according to an embodiment of the present invention. Fine copper wiring manufacturing apparatus 100 using a laser according to an embodiment of the present invention is a substrate installation unit 10, the body 20, laser scanning means 30, coating means (not shown), removal means (not shown) C) and drying means (not shown).

그리고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법의 흐름도를 도시한 것이다. 이러한 미세 구리배선 제작방법은 본 발명의 일실시예에 다른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)를 이용할 수 있다. 먼저, 산화구리(CuO) 나노 파티클과 환원제를 배합하여 구리잉크를 제조한다(S10). 본 발명의 일실시예는 구리 나노파티클을 사용하지 않고, CuO 나노 파티클을 사용한다. And, Figure 2 shows a flow chart of a method for producing a fine copper wiring using a laser according to an embodiment of the present invention. Such a fine copper wiring manufacturing method may use a fine copper wiring manufacturing apparatus 100 using another laser in one embodiment of the present invention. First, copper oxide (CuO) is mixed with nanoparticles and a reducing agent to prepare a copper ink (S10). One embodiment of the present invention does not use copper nanoparticles, but uses CuO nanoparticles.

따라서, 이러한 CuO 나노 파티클은 순수한 구리와 달리 쉽게 산화가 일어나지 않기 때문에(즉, 이미 산화된 상태이기 때문에 대기 중에서 추가적인 반응이 없이 안정적으로 유지됨), 통상 구리나노 파티클을 이용하는 경우와 같이 별도의 캡슐화 단계는 필요하지 않다. 또한, 환원제는 CuO 나노 파티클의 산화를 방지하고, 레이저광(1)이 주사되었을 때 CuO를 환원시키는 역할을 하게 된다. 이러한 환원제로 구체적 실시예에서는 통상의 폴리올 공정(polyol process)에 사용되는 알콜 계열의 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol) 등의 환원제를 사용하였다. Therefore, since CuO nanoparticles do not oxidize easily unlike pure copper (i.e., they are already oxidized and remain stable without additional reactions in the atmosphere), a separate encapsulation step is usually performed, such as with copper nanoparticles. Is not necessary. In addition, the reducing agent prevents oxidation of the CuO nanoparticles and serves to reduce CuO when the laser light 1 is scanned. In this embodiment, as a reducing agent, a reducing agent such as alcohol-based ethylene glycol or diethylene glycol used in a conventional polyol process was used.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 구리잉크는 계면활성제, 건조제인 탈이온수(di-water) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 계면활성제는 구리잉크의 습윤(wetting) 특성 등을 향상시키기 위해 배합되고, 탈이온수는 건조를 용이하게하기 위해 배합된다. 환원제의 산도에 따라서 CuO의 환원정도가 변화되기 때문에 환원제의 적절할 양을 조절하여 배합하게 된다. 또한, 레이저는 유기물 등 기타 휘발성 물질이 많이 존재하는 위치에 주사하는 경우, 폭발적으로 반응할 수 있기 때문에, 원하는 미세 패터닝을 얻을 수 없다. 따라서, 건조과정에서 건조를 용이하게 하기 위해 건조제를 적절히 배합하여야 한다. 건조제는 탈이온수 또는 기타 증발이 용이하면서 환원제, 파티클과 화학적으로 반응하지 않는 용액을 사용한다(구체적 실시예에서는 탈이온수를 사용하였다).In addition, the copper ink according to an embodiment of the present invention may further include at least one of a surfactant and a deionized water (di-water) as a drying agent. Surfactants are blended to improve the wetting properties and the like of copper ink, and deionized water is blended to facilitate drying. Since the degree of reduction of CuO changes with the acidity of the reducing agent, an appropriate amount of reducing agent is adjusted to mix. In addition, since the laser can react explosively when the laser is scanned at a location where a large amount of other volatile substances such as an organic material are present, desired fine patterning cannot be obtained. Therefore, in order to facilitate drying in the drying process, a desiccant should be blended properly. The desiccant uses deionized water or other solution that is easy to evaporate and does not react chemically with the reducing agent, particles (in the specific example, deionized water was used).

이렇게 제조된 구리잉크를 기판설치부(10)에 설치된 기판(40) 상면에 코팅하게 된다. 즉, 코팅수단에 의해 구리잉크를 기판(40) 상면에 코팅하여 코팅층(50)을 형성시킨다(S20). 이러한 구리잉크를 코팅하여 코팅층(50)을 형성하는 것은 일반 용해(solution) 코팅과정에서 사용되는 스핀코팅기에 따른 스핀코팅, 롤코팅기에 따른 롤코팅, 블레이딩(blading) 코팅기에 따른 블레이딩 코팅 등을 사용하게 된다. 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 상부에 코팅층(50)이 형성된 기판의 부분 단면도를 도시한 것이다. The copper ink thus prepared is coated on the upper surface of the substrate 40 installed in the substrate mounting portion 10. That is, by coating the copper ink on the upper surface of the substrate 40 by the coating means to form a coating layer 50 (S20). Forming the coating layer 50 by coating such a copper ink is spin coating according to the spin coating machine used in the general solution coating process, roll coating according to the roll coating machine, blading coating according to the blading coater, etc. Will be used. 3A illustrates a partial cross-sectional view of a substrate having a coating layer 50 formed thereon according to an embodiment of the present invention.

종래 미세 구리배선을 제작하는 경우, 유리와 같은 내열기판에만 적용할 수 있고, 유연기판에 적용될 수 없었으나, 본 발명의 일실시예에 따른 미세 구리배선 제작방법은 유연기판에 적용될 수 있다. 즉, 폴리올 공정은 환원제(예를 들어, 에틸렌 글리콜)의 끓는점 이상에서 발생하게 되는데, 환원제의 끓는점이 보통 200 ~ 300℃인데 반해서, 유연기판인 폴리마이트(polymide) 필름 등은 녹는점이 400℃이상이기 때문에 유연기판의 열적 손상없이 미세 구리배선을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 미세 구리배선 제작방법은 종래의 경우와 달리 대면적 기판(40)에 적용될 수 있다. 따라서, 대면적 기판(40)에 별도의 구리 환원단계, 소결단계, 패터닝 단계를 분리 공정이 아닌 단일공정으로 미세 구리배선(60)을 형성시킬 수 있다. When manufacturing a conventional fine copper wiring, it can be applied only to a heat-resistant substrate such as glass, and could not be applied to a flexible substrate, the method for manufacturing a fine copper wiring according to an embodiment of the present invention can be applied to a flexible substrate. That is, the polyol process occurs at or above the boiling point of the reducing agent (for example, ethylene glycol), whereas the boiling point of the reducing agent is usually 200 to 300 ° C., whereas the polymide film, which is a flexible substrate, has a melting point of 400 ° C. or more. Because of this, it is possible to form a fine copper wiring without thermal damage to the flexible substrate. In addition, the method for manufacturing a fine copper wiring according to an embodiment of the present invention may be applied to the large-area substrate 40 unlike the conventional case. Accordingly, the fine copper wiring 60 may be formed on the large-area substrate 40 in a single process instead of a separate copper reduction step, sintering step, and patterning step.

그리고, 기판(40)에 코팅된 코팅층(50)을 건조하는 단계를 실행하게 된다(S30). 건조단계는 상온에서 약 30분 정도 자연건조시킬 수도 있고, 별도의 건조수단을 적용하여 보다 빠르게 건조시킬 수도 있다. 건조 단계에서는 구리잉크에 배합된 탈이온수만을 증발시켜 표면만을 건조시키게 된다. 건조단계에서 환원제까지 모두 증발되는 것을 피해야만 한다. 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 건조단계에 따라 탈이온수가 증발된 코팅층(50)이 형성된 기판의 부분 단면도를 도시한 것이다.   Then, the step of drying the coating layer 50 coated on the substrate 40 is performed (S30). The drying step may be naturally dried for about 30 minutes at room temperature, or may be dried faster by applying a separate drying means. In the drying step, only the deionized water mixed in the copper ink is evaporated to dry only the surface. All evaporations from the drying stage to the reducing agent should be avoided. 3B illustrates a partial cross-sectional view of a substrate on which a coating layer 50 in which deionized water is evaporated according to a drying step according to an embodiment of the present invention.

건조단계 후 레이저 주사수단(30)을 이용하여 코팅층(50)에 레이저 광(1)을 주사하게 된다(S40). 레이저 주사수단(30)에서 코팅층(50)으로 주사되는 레이저 광(1)은 펄스 레이저 또는 연속파(CW, continuous wave)레이저를 사용한다. 레이저가 코팅층(50)에 주사되는 경우, 레이저 광(1)이 주사된 코팅층(50)은 CuO가 구리로 환원됨과 동시에 소결되게 된다. 따라서, 환원 공정, 소결공정 및 미세패터닝 공정을 별도의 공정으로 할 필요없이 레이저 광(1)의 주사만으로 이러한 환원, 소결, 미세패터닝 공정을 단일공정으로 구현가능하게 된다. 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 광(1)을 코팅층(50)에 주사하는 상태에서 기판의 부분 단면도를 도시한 것이다. After the drying step, the laser light 1 is scanned on the coating layer 50 by using the laser scanning means 30 (S40). The laser light 1 scanned from the laser scanning means 30 to the coating layer 50 uses a pulse laser or a continuous wave (CW) laser. When the laser is scanned onto the coating layer 50, the coating layer 50 on which the laser light 1 is scanned is sintered while CuO is reduced to copper. Therefore, the reduction, sintering, and fine patterning processes can be implemented in a single process only by scanning the laser light 1 without the need for separate processes. 3C shows a partial cross-sectional view of the substrate in a state in which the laser light 1 is scanned into the coating layer 50 according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 광(1)을 코팅층(50)에 주사한 경우, 레이저 광(1)이 주사된 코팅층(50)의 폴리올 공정의 반응식을 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 구체적 실시예에 환원제는 HO(CH2)2OH 를 사용하였다. 레이저 광(1)이 주사되면, 순간적으로 CuO 나도 파티클(NP로 도시)이 광에너지를 받게 되고, 온도가 증가하게 된다. 온도가 증가된 CuO 나도 파티클은 환원제로 열을 확산시키게 되고, 위에서 세번째 도시된 반응식과 같이, 열을 인가받은 환원제(HO(CH2)2OH)는 전자를 방출하게 된다.4 illustrates a reaction scheme of the polyol process of the coating layer 50 in which the laser light 1 is scanned when the laser light 1 is scanned into the coating layer 50 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in a specific example, a reducing agent used HO (CH 2 ) 2 OH. When the laser light 1 is scanned, CuO or particles (shown as NP) are momentarily subjected to light energy and the temperature is increased. Even if CuO is increased in temperature, particles diffuse heat to the reducing agent, and as shown in the third reaction scheme shown above, the heat-reducing reducing agent (HO (CH 2 ) 2 OH) emits electrons.

그리고, 이온화된 구리(Cu2 +) 환원제에서 방출된 이온(2e-)을 받아 Cu 나노 파티클(NP로 도시)로 환원되게 된다. 그리고, 환원된 Cu 나노파티클은 고온의 온도를 가지고 있기 때문에, 온도에 의해서 열확산 현상이 발생되어 소결되게 된다. 이러한 환원과정과 소결과정은 레이저 광(1)을 주사하자마자 순식간에 발생되게 된다(즉, 순식간에 발생되기 때문에, 환원된 구리 나노 파티클이 다시 산화를 이으키지 않는다). 결국 레이저가 주사된 부분만 미세 구리배선(60)이 형성되게 된다. 이러한 구리 잉크의 환원 소결반응을 폴리올 공정이라고 한다. 또한, 이러한 미세 구리배선(60)을 형성하는 방법에서 설명된 단계는 구리 파티클의 산화가 발생되지 않으므로 공정 환경을 진공이나 불활성 상태에서 진행할 필요가 없다. 따라서, 보다 신속하고, 경제적으로 미세 구리배선(60)을 레이저를 주사하는 것만으로 환원, 소결, 패터닝 작업을 동시에 가능하게 한다. Then, the ions (2e -) released from the ionized copper (Cu + 2) the reducing agent is to be reduced to get the Cu nanoparticle (shown as NP). Since the reduced Cu nanoparticles have a high temperature, thermal diffusion occurs due to the temperature and sinters. This reduction and sintering process takes place as soon as the laser light 1 is scanned (ie, since it is generated in a moment, the reduced copper nanoparticles do not cause oxidation again). As a result, only the portion where the laser is scanned is formed the fine copper wiring 60. This reduction sintering reaction of copper ink is called polyol process. In addition, the steps described in the method for forming the fine copper wiring 60 do not occur because the oxidation of the copper particles do not need to proceed the process environment in a vacuum or inert state. Therefore, the reduction, sintering, and patterning operations can be simultaneously performed only by scanning the fine copper wiring 60 with a laser more quickly and economically.

따라서, 레이저가 주사된 부분만이 구리 환원 및 소결반응이 일어나게 되므로 레이저 광(1)의 출력, 레이저 주사수단(30)의 이동속도, 펄스레이저의 경우, 주사되는 레이저 광(1)의 폭, 반복률(repetition rate)에 의해 패턴의 크기가 변화되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)의 레이저 주사수단(30)은 레이저 발생부(31), 레이저집속부, 초점조절부(34) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)는 레이저 주사수단(30)을 평행하게 이동시키는 이동수단(32)과 레이저 주사수단(30)을 수직으로 이동시키는 수직구동부(33) 및 이들의 구성 각각을 제어하는 제어부(80)를 더 포함할 수 있다. Therefore, only the portion where the laser is scanned causes copper reduction and sintering reaction, so that the output of the laser light 1, the moving speed of the laser scanning means 30, the width of the laser light 1 scanned in the case of a pulsed laser, The size of the pattern is changed by the repetition rate. The laser scanning means 30 of the apparatus for manufacturing fine copper wirings 100 using a laser according to an embodiment of the present invention may include a laser generating part 31, a laser focusing part, a focus adjusting part 34, and the like. . In addition, the fine copper wiring manufacturing apparatus 100 using a laser according to an embodiment of the present invention moves the moving means 32 and the laser scanning means 30 to move the laser scanning means 30 in parallel. The vertical driving unit 33 and a control unit 80 for controlling each of the components may be further included.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 주사수단(30)은 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(31)와 레이저 발생부(31)에서 발생된 레이저를 집속시키는 레이저 집속부를 포함할 수있다. 레이저 집속부는 볼록렌즈 등으로 구성될 수 있다. 그리고, 레이저 주사수단(30)은 레이저집속부와 레이저 발생부(31) 사이의 간격을 조절하는 초점 조절부(34)를 더 포함할 수 있다. 초점조절부(34)는 레이저집속부와 연결되어 레이저 발생부(31)와 레이저집속부 사이의 이격거리를 조절하여 레이저의 초점을 변화시키게 된다. The laser scanning means 30 according to an embodiment of the present invention may include a laser generating unit 31 for generating a laser and a laser focusing unit for focusing the laser generated by the laser generating unit 31. The laser focusing part may be composed of a convex lens or the like. In addition, the laser scanning means 30 may further include a focus adjusting unit 34 that adjusts a distance between the laser focusing unit and the laser generating unit 31. The focus adjusting unit 34 is connected to the laser focusing unit to change the focus of the laser by adjusting the separation distance between the laser generating unit 31 and the laser focusing unit.

또한, 본 발명의 일실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(20) 상부와 레이저 주사수단(30) 사이에 이동수단(32)을 구비하여 레이저 주사수단(30)을 기판(40)과 평행하게 이동시킬 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 레이저가 주사되는 코팅층(50)이 미세 구리배선(60)이 형성되기 때문에, 레이저가 주사되는 위치에 따라 미세 구리배선(60)의 형태가 결정되게 된다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)는 레이저 주사수단(30)을 상하로 이동시키는 수직구동부(33)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 수직구동부(33)의 구동으로 레이저 주사수단(30)과 코팅층(50)과의 이격거리를 변화시켜 레이저 주사수단(30)에서 주사되어 코팅층(50)에 주사되는 레이저광의 폭을 조절할 수 있게 된다. In addition, according to one embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, having a moving means 32 between the upper portion of the body 20 and the laser scanning means 30, the laser scanning means 30 to the substrate 40 Can be moved parallel to As described above, since the fine copper wiring 60 is formed in the coating layer 50 to which the laser is scanned, the shape of the fine copper wiring 60 is determined according to the position at which the laser is scanned. In addition, the fine copper wiring manufacturing apparatus 100 using a laser according to an embodiment of the present invention may further include a vertical driving unit 33 for moving the laser scanning means 30 up and down. Accordingly, the distance between the laser scanning means 30 and the coating layer 50 may be changed by driving the vertical driving part 33 to adjust the width of the laser beam scanned by the laser scanning means 30 and scanned on the coating layer 50. Will be.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)에서 제어부(80)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(80)는 레이저 발생부(31)를 제어하여 레이저 주사수단(30)에서 주사되는 레이저광의 출력을 조절할 수 있다. 이러한 레이저의 출력에 따라 형성되는 미세 구리배선(60)의 크기가 결정되게 된다. 또한, 제어부(80)는 이동수단(32)을 제어하여 레이저 주사수단(30)이 기판(40)과 평행하게 이동되는 이동방향과 이동속도를 조절하게 된다. 5 is a block diagram illustrating a signal flow of the controller 80 in the apparatus for manufacturing fine copper wirings 100 using a laser according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the controller 80 may control the laser generator 31 to adjust the output of the laser beam scanned by the laser scanning means 30. The size of the fine copper wiring 60 formed according to the output of the laser is determined. In addition, the controller 80 controls the moving means 32 to adjust the moving direction and the moving speed at which the laser scanning means 30 moves in parallel with the substrate 40.

그리고, 제어부(80)는 수직구동부(33)를 제어하여 레이저 주사수단(30)과 코팅층(50) 사이의 이격거리를 변화시켜 코팅층(50)에 주사되는 레이저광의 폭과 코팅층(50)에 주사되는 레이저광의 출력을 조절하게 된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(80)는 초점조절부(34)를 제어한다. 따라서, 초점조절부(34)는 제어부(80)의 제어신호에 의해 레이저집속부를 이동시켜 레이저집속부와 레이저발생부(31) 사이의 이격거리를 변화시켜 레이저의 초점을 조절하게 된다. In addition, the controller 80 controls the vertical driving part 33 to change the separation distance between the laser scanning means 30 and the coating layer 50 to scan the width of the laser light and the coating layer 50 scanned by the coating layer 50. The output of the laser light is adjusted. In addition, as shown in FIG. 5, the controller 80 controls the focus controller 34. Therefore, the focus adjusting unit 34 adjusts the laser focus by changing the separation distance between the laser focusing unit and the laser generating unit 31 by moving the laser focusing unit by the control signal of the controller 80.

그리고, 레이저를 주사하여 구리로 환원, 소결한 후에, 레이저가 주사되지 않은 코팅층(50)을 제거하게 된다(S40). 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 세척제 분사기(70)에 의해 세척제인 탈이온수(2)를 분사시켜 코팅층(50)이 제거된 미세 구리배선의 부분 단면도를 도시한 것이다. 따라서, 제거단계 후에 레이저가 주사된 부분(구리로 환원, 소결된 부분)만이 남게 되어 미세 구리배선(60)을 형성하게 된다. 이러한 제거 공정은 탈이온수(2)를 이용한 세척 작업으로 수행하게 된다. 세척은 탈이온수(2)를 이용하여 레이저가 주사되지 않은 코팅층(50) 영역을 제거하게 된다.After the laser is scanned to reduce and sinter to copper, the coating layer 50 on which the laser is not scanned is removed (S40). FIG. 3d illustrates a partial cross-sectional view of the fine copper wiring from which the coating layer 50 is removed by spraying the deionized water 2 which is the cleaning agent by the cleaning agent injector 70 according to the embodiment of the present invention. Therefore, after the removal step, only the portion where the laser is scanned (reduced and sintered with copper) remains to form the fine copper wiring 60. This removal process is performed by a washing operation using deionized water (2). The cleaning uses deionized water 2 to remove areas of the coating layer 50 where the laser has not been scanned.

이러한 제거 공정은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치(100)의 제거수단을 이용하여 수행될 수 있다. 기판(40) 자체를 탈이온수(2)에 담가서 제거하는 것보다 탈이온수(2)를 분사시켜 제거하는 것이 바람직하다. 따라서, 제거수단은 탈이온수 분사기(70) 등으로 구비되어, 탈이온수(2)를 분사시켜 소결된 미세 구리배선(60)을 제외한 나머지를 제거시키게 된다. This removal process may be performed using the removal means of the apparatus for manufacturing fine copper wiring 100 using a laser according to an embodiment of the present invention. It is preferable to spray and remove the deionized water 2 rather than to soak the substrate 40 itself in the deionized water 2. Therefore, the removal means is provided with a deionized water injector 70 or the like, and the deionized water 2 is sprayed to remove the remainder except for the sintered fine copper wiring 60.

이러한 제거작업에서 레이저가 주사되지 않은 코팅층(50)이 제거될 뿐만 아니라, 폴리올 공정에서, 환원제는 도 4에 도시된 바와 같이, 글리콜릭산(glycolic acid) 수용액 형태가 되므로, 제거작업에 의해 같이 제거되게 된다. In this removal operation, not only the coating layer 50 without laser scanning is removed, but also in the polyol process, the reducing agent is in the form of an aqueous solution of glycolic acid, as shown in FIG. Will be.

마지막으로, 코팅층(50)이 제거된 기판(40)을 건조하는 단계를 실행하게 된다(S50). 건조단계는 상온에서 약 30분 정도 자연건조시킬 수도 있고, 별도의 건조수단을 적용하여 열을 인가함으로써 보다 빠르게 건조시킬 수도 있다. 건조단계는 앞서 설명한 제거단계에서 사용된 탈이온수에 따른 물기를 제거하는 단계에 해당한다. Finally, the step of drying the substrate 40 from which the coating layer 50 has been removed is performed (S50). The drying step may be naturally dried for about 30 minutes at room temperature, or may be dried faster by applying heat by applying a separate drying means. The drying step corresponds to a step of removing water according to the deionized water used in the above-described removal step.

또한, 이러한 미세 구리배선(60)을 형성하는 방법에서 설명된 단계는 구리 파티클의 산화가 발생되지 않으므로 공정 환경을 진공이나 불활성 상태에서 진행할 필요가 없다. 따라서, 보다 신속하고, 경제적으로 미세 구리배선(60)을 레이저를 주사하는 것만으로 환원, 소결, 패터닝 작업을 동시에 가능하게 한다. In addition, the steps described in the method for forming the fine copper wiring 60 do not occur because the oxidation of the copper particles do not need to proceed the process environment in a vacuum or inert state. Therefore, the reduction, sintering, and patterning operations can be simultaneously performed only by scanning the fine copper wiring 60 with a laser more quickly and economically.

1:레이저광
2:탈이온수
10:기판설치부
20:몸체
30:레이저 주사수단
31:레이저발생부
32:이동수단
33:수직구동부
34:초점조절부
40:기판
50:코팅층
60:미세 구리배선
70:분사기
80:제어부
100:레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치1: laser light
2: deionized water
10: board mounting part
20: body
30: laser scanning means
31: Laser generation part
32: means of movement
33: vertical driving part
34: focus control unit
40: Substrate
50: coating layer
60: fine copper wiring
70: injector
80: control unit
100: fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser

Claims (18)

레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법에 있어서,
산화구리로 구성된 CuO 나노 파티클과 환원제를 배합하여 구리잉크를 제조하는 단계;
상기 구리잉크를 기판에 코팅시켜 코팅층을 형성하는 단계;
상기 기판에 코팅된 상기 코팅층에 레이저 광을 주사하여 상기 레이저가 주사된 부분의 상기 코팅층이 구리로 환원 및 소결되는 단계; 및
상기 레이저가 주사되지 않은 상기 코팅층을 제거하여 미세 구리배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. In the method of manufacturing a fine copper wiring using a laser,
Preparing a copper ink by combining CuO nanoparticles composed of copper oxide with a reducing agent;
Coating the copper ink on a substrate to form a coating layer;
Scanning the coating layer coated on the substrate with laser light to reduce and sinter the coating layer in the portion where the laser is scanned to copper; And
Removing the coating layer on which the laser is not scanned to form a fine copper wiring. 제 1 항에 있어서,
상기 구리잉크 배합단계에서,
상기 구리잉크에 계면활성제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the copper ink mixing step,
Method for producing a fine copper wiring using a laser, characterized in that further comprising a surfactant in the copper ink. 제 1 항에 있어서,
상기 구리잉크 배합단계에서,
상기 구리잉크에 건조제를 더 포함시키는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the copper ink mixing step,
Method for producing a fine copper wiring using a laser, characterized in that further comprising a drying agent in the copper ink. 제 3 항에 있어서,
상기 코팅층 형성단계 후에,
상기 건조제를 증발시켜 상기 코팅층을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 3, wherein
After the coating layer forming step,
Evaporating the drying agent to dry the coating layer further comprises a method for producing a fine copper wiring using a laser. 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층 형성 단계에서,
상기 기판은 유연기판인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the coating layer forming step,
The method of manufacturing a fine copper wiring using a laser, characterized in that the substrate is a flexible substrate. 제 1 항에 있어서,
상기 미세 구리배선 형성단계에서,
상기 레이저가 주사되지 않은 상기 코팅층에 세척제를 분사시켜 상기 코팅층을 제거하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the fine copper wiring forming step,
Method for producing a fine copper wiring using a laser, characterized in that for removing the coating layer by spraying a cleaning agent on the coating layer is not the laser injection. 제 1 항에 있어서,
상기 미세패턴 형성단계에서,
상기 코팅층 제거 후에, 잔류 물기를 제거하는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the fine pattern forming step,
After removing the coating layer, a method for producing a fine copper wiring using a laser, characterized in that it further comprises a drying step of removing residual water. 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 주사단계에서,
상기 레이저가 주사된 코팅층은 구리로 환원, 소결 및 패터닝이 동시에 발생되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제작방법. The method of claim 1,
In the laser scanning step,
The laser-injected coating layer is a method for producing fine copper wiring using a laser, characterized in that the reduction, sintering and patterning to copper at the same time occurs. 상기 제 1 항 내지 제 8 항의 제작방법에 의해 제작된 미세 구리배선.Fine copper wiring produced by the manufacturing method of claim 1 to claim 8. 미세 구리배선을 제조하기 위한 장치에 있어서,
상면이 평평한 기판이 설치되는 기판설치부;
산화구리로 구성된 CuO 나노 파티클과 환원제를 혼합하여 배합된 구리잉크를 상기 기판 상면에 코팅하여 코팅층을 형성시키는 코팅수단;
미세 폭을 갖는 레이저 광을 발생시키고, 상기 기판 상면에 코팅된 상기 코팅층에 상기 레이저 광을 조사하여 상기 레이저가 조사된 상기 코팅층 부분을 구리로 환원 및 소결시키는 레이저 주사수단;
상기 레이저 주사수단을 상기 기판과 소정간격을 유지하여 이동시키는 이동수단; 및
상기 레이저가 주사되지 않는 상기 코팅층을 제거하기 위한 제거수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치. In the apparatus for producing a fine copper wiring,
A substrate mounting portion on which a substrate having a flat upper surface is installed;
Coating means for forming a coating layer by coating a copper ink blended by mixing CuO nanoparticles composed of copper oxide and a reducing agent on an upper surface of the substrate;
Laser scanning means for generating a laser beam having a fine width and irradiating the coating layer coated on the substrate with the laser light to reduce and sinter the portion of the coating layer on which the laser is irradiated with copper;
Moving means for moving the laser scanning means at a predetermined distance from the substrate; And
Fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that it comprises a removal means for removing the coating layer is not the laser scanning. 제 10 항에 있어서,
상기 구리잉크는 계면활성제 및 건조제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치. The method of claim 10,
The copper ink is a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that further comprises at least one of a surfactant and a drying agent. 제 10 항에 있어서,
상기 레이저 주사수단은,
레이저광을 발생시키는 레이저 발생부와 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저광의 초점을 조절하는 초점조절부를 더 포함하고,
상기 레이저 광이 주사된 코팅층은 구리로 환원, 소결 및 패터닝이 동시에 발생되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치. The method of claim 10,
The laser scanning means,
Further comprising a laser generation unit for generating a laser light and a focus control unit for adjusting the focus of the laser light generated by the laser generation unit,
The coating layer, the laser light is scanned is fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that the reduction, sintering and patterning to copper generated at the same time. 제 12 항에 있어서,
상기 이동수단의 이동속도와 이동 방향을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치.The method of claim 12,
Fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that further comprising a control unit for controlling the moving speed and the moving direction of the moving means. 제 13 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 초점조절부를 제어하여 상기 코팅층에 조사되는 상기 레이저의 폭을 조절하고, 상기 레이저 발생부를 제어하여 상기 코팅층에 주사되는 상기 레이저 광의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치.The method of claim 13,
The control unit
And controlling the focus control unit to adjust the width of the laser irradiated to the coating layer, and controlling the laser generation unit to adjust the output of the laser light scanned to the coating layer. 제 10 항에 있어서,
상기 코팅수단은 스핀코팅기, 롤코팅기, 스프레이코팅기 또는 블레이팅 코팅기인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치.The method of claim 10,
The coating means is a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that the spin coating machine, roll coating machine, spray coating machine or blading coating machine. 제 10 항에 있어서,
상기 제거수단은 상기 코팅층에 세척제를 분사시켜 상기 레이저가 조사되지 않은 코팅층을 제거하는 세척제 분사기로 구성되는 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치. The method of claim 10,
The removal means is a fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser, characterized in that for cleaning the injection layer to remove the coating layer is irradiated with a laser to the coating layer. 제 10 항에 있어서,
상기 코팅수단에 의해 상기 기판에 상기 코팅층을 형성한 후에, 수분을 제거하고, 상기 제거수단에 의해 상기 레이저가 주사되지 않은 상기 코팅층을 제거한 후에 수분을 제거시키는 건조수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 미세 구리배선 제조장치. The method of claim 10,
After the coating means to form the coating layer on the substrate by the coating means, and further comprising a drying means for removing water after removing the coating layer is not the laser is scanned by the removal means. Fine copper wiring manufacturing apparatus using a laser. 상기 제 10 항 내지 제 17 항 중 적어도 어느 하나의 제조장치에 의해 제조된 미세 구리배선.
The fine copper wiring manufactured by the manufacturing apparatus of at least any one of Claims 10-17.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016032013A1 (en) * 2014-08-25 2016-03-03 한국생산기술연구원 Method for sintering copper ink using laser
KR20180126162A (en) * 2017-05-17 2018-11-27 한국기계연구원 Method for fabricating an electrode pattern using a laser sintering and electrode pattern fabricating system for the same

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