KR20050112940A - Hybrid mask mold having fake recession and method for fabrication of barrier ribs or etch barrier using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 광투과성 기판 및 지지층을 포함하고, 상기 지지층이 제조하고자 하는 미세패턴 양각에 대응하는 상기 기판 면에 형성된 광투과성 음각부(Recession), 제조하고자 하는 미세패턴 음각에 대응하는 상기 기판 면에 형성된 광차단층을 포함하는 광차단성 양각부 (protrusion), 및 상기 광차단성 양각부 내에 형성된, 광차단성은 유지하면서 음각으로 형성된 의사 음각부를 포함하는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 하이브리드 마스크 몰드를 이용할 경우 낮은 압력으로 균일하게 엠보싱하고 잔류층을 최소화하여 고가의 포토리소그래피 설비, 정밀한 레벨링 설비 및 고압 설비 없이도 편차가 없고 정확한 모양의 전자재료 또는 디스플레이용 분리 격벽을 제조할 수 있는 현저한 효과를 수득할 수 있다. The present invention relates to a hybrid mask mold having a pseudo-engraved part and a method of manufacturing a separation partition using the same. Specifically, the light includes a light-transmissive substrate and a support layer, and the light formed on the surface of the substrate corresponding to the fine pattern relief to be manufactured by the support layer. A light blocking embossment comprising a transparent recess, a light blocking layer formed on the surface of the substrate corresponding to the fine pattern engraved to be manufactured, and a light blocking embossment formed in the light blocking embossment The present invention relates to a hybrid mask mold including a pseudo-engraved part and a method of manufacturing a separation partition using the same, and to using the hybrid mask mold of the present invention, it is possible to uniformly emboss it at low pressure and minimize residual layers, thereby costly photolithography equipment and precise leveling. Even without equipment and high pressure equipment There is not an electronic material or a display for the partition of the accurate shape can be obtained a remarkable effect can be produced.
Description
본 발명은 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광차단층 및 음각 구조가 미리 패턴된 하이브리드 마스크 몰드로서 이 몰드에 의사 음각부(Fake Recession)를 도입함으로써 고가의 설비를 이용하지 않고도 잔류층을 최소로 할 수 있고 균일하고 정확한 모양의 디스플레이용 미세패턴을 제조할 수 있는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid mask mold having a pseudo engraved part and a method of manufacturing a separation partition using the same, and more particularly, a pseudo mask part is introduced into the mold as a hybrid mask mold having a light blocking layer and an engraved structure pre-patterned. The present invention relates to a hybrid mask mold capable of minimizing a residual layer without using expensive equipment and manufacturing a fine pattern for a display having a uniform and accurate shape, and a method of manufacturing a separation partition using the same.
액정 디스플레이 장치의 컬러 필터는 박막 트랜지스터 부분과 서브 화소를 구분하는 부분에서 빛의 누설을 방지하고 각 서브 화소의 색 시인성을 향상시키기 위해 블랙 매트릭스(black matrix)라는 검정색 패턴을 포함한다. 블랙 매트릭스는 투과도 10-3.5 이하의 광차단성을 가지며, 그 용도에 따라 크롬/크롬 산화막 또는 유기컴포지트로 이루어져 있다. 크롬/크롬 산화막으로 이루어진 블랙 매트릭스는 유리 기판 상에 산화막을 대략 0.1 ㎛의 두께로 스퍼터링을 통해 증착한 후 포토리소그래피 및 이어지는 에칭에 의해 상기 산화막을 패턴화하는 공정을 거쳐 제조된다. 한편, 유기 컴포지트로 이루어진 블랙 매트릭스는 카본블랙 또는 산화티타늄 입자가 분산된 광경화성 수지 조성물을 유리 기판 상에 대략 2 ㎛로 코팅한 후, 포토리소그래피 공정을 통해 패턴화하는 방법에 의해 제조된다. 크롬/크롬 산화막으로 이루어진 블랙 매트릭스의 경우, 컬러 액정 디스플레이의 원판 유리 대면적화에 따른 스퍼터링 설비의 대형화, 크롬층의 응력, 환경오염 등이 문제가 되고 있는 반면, 유기 컴포지트 블랙 매트릭스의 경우, 충분히 광을 차단하기 위해 두께가 증가되어 필터 표면의 단차가 커지는 문제가 있다.The color filter of the liquid crystal display device includes a black pattern called a black matrix to prevent light leakage and improve color visibility of each sub-pixel in a portion separating the thin film transistor and the sub-pixel. The black matrix has a light blocking property with a transmittance of 10 -3.5 or less, and is composed of a chromium / chromium oxide film or an organic composite according to its use. A black matrix made of a chromium / chromium oxide film is manufactured by sputtering an oxide film on a glass substrate to a thickness of approximately 0.1 μm and then patterning the oxide film by photolithography and subsequent etching. On the other hand, the black matrix made of an organic composite is prepared by coating a photocurable resin composition in which carbon black or titanium oxide particles are dispersed at about 2 μm on a glass substrate, and then patterning it through a photolithography process. In the case of the black matrix made of chromium / chromium oxide film, the size of the sputtering facility due to the large original glass area of the color liquid crystal display, the stress of the chromium layer, environmental pollution, etc. are problematic, whereas in the case of the organic composite black matrix, In order to block the thickness, there is a problem that the step height of the filter surface is increased.
종래의 컬러필터의 제조방법으로는 염색법, 안료 분산법, 전착법, 인쇄법 등이 있었으나, 이러한 종래의 컬러 필터 제조방법들은 R, G 및 B로 착색된 층을 얻기 위해 각 과정을 3번 반복해야 하므로 공정이 복잡해져 비용이 상승하고 재료의 손실이 크며 매트릭스의 평탄화가 저하되는 등의 문제점이 있었다. Conventional color filter manufacturing methods include a dyeing method, a pigment dispersion method, an electrodeposition method, and a printing method. However, these conventional color filter manufacturing methods repeat each process three times to obtain a layer colored with R, G, and B. Since the process is complicated, the cost increases, the material loss is large, and the planarization of the matrix is lowered.
이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 근래 잉크젯 프린팅법이 주목을 받고 있다. 잉크젯 프린팅법에 의하면, 기판 상에 일정하게 양/음각으로 패턴화된 격벽(barrier ribs)을 제조하고 상기 격벽의 음각부를 잉크젯 방식으로 착색하여 컬러필터를 제조하게 되나, 이 방법의 경우도 잉크 탄착시의 잉크 혼합 또는 엣지 틈새의 발생 등이 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 잉크 수용부의 표면 처리, 블랙 매트릭스 상에 소수성 격벽 패턴의 형성 방법 등이 제안되었으나 [대한민국 공개특허공보 제 2000-47958호, 일본 특허공개공보 제84-75205호, 제97-203803호, 제96-230314호, 제96-227012호], 상기 방법들은 모두 표면처리 또는 별도의 포토리소그래피 공정을 부가적으로 요구하므로 바람직한 해결책이 될 수 없다. Recently, the inkjet printing method has attracted attention as an alternative to solve this problem. According to the inkjet printing method, barrier ribs patterned in a positive and intaglio pattern are uniformly formed on a substrate, and the engraved portion of the barrier rib is colored by an inkjet method to produce a color filter. Ink mixing or the occurrence of edge gaps in the city has been pointed out as a problem. In order to solve this problem, a surface treatment of the ink receiving portion, a method of forming a hydrophobic partition pattern on the black matrix, etc. have been proposed, but [Korean Patent Laid-Open No. 2000-47958, Japanese Patent Laid-Open No. 84-75205, 97- 203803, 96-230314, 96-227012, all of the above methods additionally require a surface treatment or separate photolithography process and are therefore not a preferred solution.
이와 관련하여, 블랙 매트릭스가 상기 격벽의 역할을 병행할 수 있도록 하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 이를 위해서는 상기 블랙 매트릭스 패턴이 비교적 높은 탭핑(taping) 각도를 가진 격벽 패턴으로 제조되어야 하고, 단면 프로파일이 소망하는 바와 실질적으로 동일하여야 하며, 프로파일의 높이 또한 임의로 조절가능해야 한다. 그러나, 종래 기술에 따른 블랙매트릭스는 포토리소그래피 공정에 의해 제조되므로, 노광 시 빛의 회절, 광원의 분포, 유기 컴포지트내 카본 블랙에 의한 산란 등으로 고른 노광이 어려워 현상 후, 이에 의해 제조된 블랙매트릭스는 통상 낮은 탭핑 각도를 가지거나, 높이의 변화로 인해 매트릭스의 시인성이 감소하고 컬러필터의 단차를 크게 하거나, 잉크가 혼합되는 등의 문제점이 있는 바, 종래 기술에 따라 제조된 블랙 매트릭스를 잉크젯 방법에서의 격벽으로 사용하기는 매우 어렵다. 더욱이 포토리소그래피는 고가의 장비 및 다량의 정밀화학제품이 사용되어야 하므로 근본적으로 고비용을 요하는 공정이다. 따라서, 잉크젯 프린팅법을 사용한 컬러필터의 제조에 있어, 블랙매트릭스가 잉크 혼합 방지를 위한 격벽의 기능을 병행할 수 있도록 하기 위해, 높은 탭핑 각도를 가지고 높이 조절이 정확하고 자유로운 블랙매트릭스 격벽을 저비용으로 제공할 수 있는 방법의 개발이 절실히 요구되고 있다. In this regard, it may be considered to allow the black matrix to play the role of the partition wall, but for this purpose, the black matrix pattern should be made of the partition wall pattern having a relatively high tapping angle, and the cross-sectional profile is desired. It should be substantially the same as that, and the height of the profile should also be arbitrarily adjustable. However, since the black matrix according to the prior art is manufactured by a photolithography process, it is difficult to evenly expose the light due to diffraction of light during exposure, light source distribution, scattering by carbon black in the organic composite, etc. The inkjet method of the black matrix manufactured according to the prior art generally has problems such as having a low tapping angle or decreasing the visibility of the matrix due to the change in height, increasing the level of the color filter, or mixing the ink. It is very difficult to use as bulkhead in Esau. Moreover, photolithography is a costly process because it requires expensive equipment and a large amount of fine chemicals. Therefore, in manufacturing the color filter using the inkjet printing method, the black matrix bulkhead with high tapping angle and accurate height adjustment can be made at low cost so that the black matrix can perform the function of the partition wall for preventing ink mixing. There is an urgent need for the development of methods that can be provided.
한편, 잉크젯 프린팅법은 컬러필터의 제조 뿐만 아니라, 최근 차세대 디스플레이로 각광받고 있는 고분자 유기 전계발광 디스플레이(PLED) 또는 유기 박막 트랜지스터(OTFT)의 제조에도 이용될 수 있다. 이 경우 각 서브화소의 분리 격벽이나 소스-드레인 배선 형성을 위한 격벽의 제조가 선행되어야 하는 바, 상기 격벽 또한 높은 탭핑 각도를 갖고 소망하는 프로파일과 실질적으로 동일하여야 하며, 높이 조절이 용이해야 한다. 또한 잉크젯 프린팅법에 의한 컬러필터 등의 제조시 이외에도, 플렉서블 디스플레이의 표시부도 전기영동(E-ink), 액정, electrowetting 등의 물질들의 각 서브 픽셀(sub- pixel)을 격리할 수 있는 격실용 격벽의 제조가 필요하며, PDP에 있어서도 각각의 셀을 구분하기 위한 격벽의 제조가 필요하다. 이들 격벽들 역시 높은 탭핑 각도, 프로파일의 높은 정확도 및 자유로운 높이 조절이 요구된다. Meanwhile, the inkjet printing method may be used not only for manufacturing a color filter but also for manufacturing a polymer organic electroluminescent display (PLED) or an organic thin film transistor (OTFT), which has recently been spotlighted as a next-generation display. In this case, the production of a separate partition of each subpixel or a partition for forming a source-drain interconnect must be preceded. The partition must also have a high tapping angle and be substantially the same as a desired profile, and the height must be easy to adjust. In addition to manufacturing color filters by inkjet printing, the partition of the flexible display can also partition each sub-pixel of materials such as electrophoresis, liquid crystal, and electrowetting. It is necessary to manufacture, and also to manufacture a partition wall for distinguishing each cell also in the PDP. These bulkheads also require high tapping angles, high accuracy of the profile and free height adjustment.
디스플레이용 격벽의 경우, 격벽의 최소 선폭(Critical Dimension: CD)에 비해 픽셀의 CD가 최소 2배 이상 큰 구조이기 때문에 몰드의 요철구조가 음각은 작고 양각이 넓은 레이아웃을 갖고 있으므로 엠보싱시 높은 압력이 필요로 하게 되고 하나의 몰드 내에 여러 배선폭(Feature Size)의 패턴이 있는 경우 압력 분포가 고르지 않아 몰드가 휘게 되는 원인이 될 수도 있다 ["One-step lithography for various size patterns with a hybrid mask-mold", X. Cheng and L. J. Guo, Microelectronic Eng. 71(3-4), 288-293 (2004)]. In the case of display bulkheads, since the CD of pixels is at least twice as large as the minimum critical dimension (CD) of the bulkhead, the uneven structure of the mold has a small intaglio and a wide embossed layout. If there is a pattern of multiple feature sizes in a mold and the pressure distribution is uneven, it may cause the mold to bend ["One-step lithography for various size patterns with a hybrid mask-mold ", X. Cheng and LJ Guo, Microelectronic Eng. 71 (3-4), 288-293 (2004).
한편, 미세 패턴의 형성은 상술한 바와 같은 디스플레이 뿐만 아니라 반도체 및 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 또는 회로 또는 미세 유체 흐름(Microfluidic) 패턴의 대량 생산에 이용되는 소프트 리소스래피(Soft Lithography) 또는 임프린팅 리소그래피 (Imprinting Lithography) 분야에서도 이용된다. 이러한 기술 분야에서는 PDMS(polydimethylsiloxane), 유리, 석영, 실리콘, 가교 폴리머(crosslinked polymer) 등의 재질에 의해 제작된 나노 또는 마이크로 스케일의 미세패턴을 갖는 스탬프, 템플릿(Template), 마스터(Master)라고도 불리우는 몰드를 기판 위의 얇은 막의 레진에 직접 접촉하는 방식으로 몰드의 미세패턴과는 반대되는 미세패턴을 레진에 복제하여 그 형상을 고정하고 몰드를 제거한 후 이를 에치 배리어로 사용하여 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching: RIE)으로 기판에 미세패턴을 형성한다. 산업이 점점 발전함에 따라 더욱 미세하고 복잡한 패턴의 형성이 요구되므로, 임프린트형 리소그래피는 사용가능한 광원의 파장이 제한되고 선폭이 미세해질수록 급격하게 가격이 올라가는 포토리소그래피를 대체할 유망한 기술이라 할 수 있다.On the other hand, the formation of the micropattern is not only a display as described above, but also soft lithography or imprint lithography used for mass production of semiconductors and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or circuits or microfluidic patterns. It is also used in the field of Imprinting Lithography. In this technical field, it is also called a stamp, template, or master having a nano or micro scale micro pattern made of a material such as PDMS (polydimethylsiloxane), glass, quartz, silicon, crosslinked polymer, etc. Reactive ion etching is performed by duplicating the micropatterns opposite to the micropatterns of the mold onto the resin in such a way as to directly contact the mold with the thin film resin on the substrate to fix the shape, remove the mold, and use it as an etch barrier. Etching: RIE) to form a fine pattern on the substrate. Imprint type lithography is a promising technology to replace photolithography, which is rapidly rising in price as the wavelength of the available light source is limited and the line width becomes finer as the industry requires the formation of finer and more complicated patterns. .
특히 미국특허 제 5,772,905호 (nanoimprint lithography) 및 미국특허 제 6,334,960호(Step-and-Flash Imprint Lithography)는 나노 스케일의 미세패턴을 제조하기 위한 방법들로서 기판 위에 얇은 막으로 형성시킨 열가소성 레진에 온도를 올려서 몰드로 엠보싱하거나 점도가 낮은 열경화성 레진을 기판에 떨어뜨리고 투명한 몰드로 엠보싱한 다음 UV 경화시켜 이를 포토리소그래피의 포토레지스트 역할과 같은 에치 배리어(etch barrier)로 사용하여 최종적으로 기판에 나노 스케일의 미세패턴을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 이러한 기술들은 레진의 점도 또는 패턴에 따른 레진의 불균일한 충진(Filling) 문제 ["Problems of the nanoimprinting technique for nanometer scale pattern definition", H.-C. Scheer et al., J. Vac. Sci. Technol. B 16(6), pp.3917-3921 (1998)], 몰드의 레이아웃 및 미리 도포된 레진의 얇은 막의 두께에 따른 잔류층 (residual layer)의 높이와 분포문제 ["Local mass transport and its effect on global pattern replication during hot embossing", H. Schulz et al., Microelectronic Eng., 67-68, pp.65-663 (2003)], 몰드 면의 압력분포 불균일에 의한 몰드나 기판의 휘어짐 ["Controlling template response during imprint lithography", S. D. Shuetter et al., Proceeding of SPIE 2004, Microlithography, Santa Clara, Feb. 2004]의 문제로 인해 대형 기판 상에 높은 생산성을 갖고 미세 패턴을 형성할 수 없는 문제점을 갖는다. In particular, U.S. Patent No. 5,772,905 (nanoimprint lithography) and U.S. Patent No. 6,334,960 (Step-and-Flash Imprint Lithography) are methods for fabricating nanoscale micropatterns by heating the thermoplastic resin formed into a thin film on a substrate. Embossing with a mold or a low viscosity thermosetting resin is dropped onto a substrate, embossed with a transparent mold, and then UV cured to use it as an etch barrier, which acts as a photoresist in photolithography. It discloses a technique for forming a. However, these techniques have been described in terms of the problem of non-uniform filling of resins according to the viscosity or pattern of the resin ["Problems of the nanoimprinting technique for nanometer scale pattern definition", H.-C. Scheer et al., J. Vac. Sci. Technol. B 16 (6), pp. 3917-3921 (1998)], Height and Distribution Problems of Residual Layers Depending on Layout of Mold and Thin Film Thickness of Pre-Applied Resin ["Local mass transport and its effect on global pattern replication during hot embossing ", H. Schulz et al., Microelectronic Eng., 67-68, pp.65-663 (2003)], warpage of the mold or substrate due to pressure distribution irregularities on the mold surface [" Controlling template response during imprint lithography ", SD Shuetter et al., Proceeding of SPIE 2004, Microlithography, Santa Clara, Feb. 2004] has a problem that can not form a fine pattern with a high productivity on a large substrate.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술들의 문제점을 극복하는 것으로, 고가의 포토리소그래피 장비 없이, 높은 탭핑 각도를 갖는 격벽을 소망하는 단면 프로파일로 정확하고 용이하게 제조할 수 있고 격벽의 높이 조절 또한 용이하게 할 수 있는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to overcome the problems of the prior arts described above, without the need for expensive photolithography equipment, it is possible to accurately and easily manufacture the partition having a high tapping angle with a desired cross-sectional profile and to easily adjust the height of the partition. It is to provide a hybrid mask mold and a method of manufacturing a separation partition using the same.
본 발명의 다른 목적은 몰드의 최하단부와 기판면이 가능한 한 최대한 밀착되어 잔류층의 형성을 최소로 하면서도 전체 몰드에 대해 레진이 언더필링 (Under-Filling)되어 낮은 압력으로도 넓은 기판에 대해 고르게 패턴을 형성할 수 있게 하는 하이브리드 마스크 몰드 및 이를 이용한 분리 격벽의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is that the bottom end of the mold and the substrate surface are as close as possible to minimize the formation of the residual layer while the resin is under-filled over the entire mold, evenly patterned over a wide substrate at low pressure It is to provide a hybrid mask mold and a method for manufacturing a separation partition using the same to form a.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상에 의하면 According to one aspect of the present invention for achieving the above object
광투과성 기판 및 지지층을 포함하는 하이브리드 마스크 몰드로서, 상기 지지층이 A hybrid mask mold comprising a light transmissive substrate and a support layer, wherein the support layer is
제조하고자 하는 미세패턴 양각에 대응하는, 상기 광투과성 기판 면에 형성된 광투과성 음각부(Recession);A light-receiving recess formed on a surface of the light-transmitting substrate corresponding to the fine pattern relief to be manufactured;
제조하고자 하는 미세패턴 음각에 대응하는, 상기 광투과성 기판 면에 형성된 광차단층을 포함하는 광차단성 양각부 (protrusion); 및 A light-blocking embossed portion (protrusion) including a light-blocking layer formed on the surface of the light transmissive substrate, corresponding to the fine pattern intaglio to be manufactured; And
상기 광차단성 양각부 내에 형성된, 광차단성은 유지하면서 음각으로 형성된 의사 음각부를 포함하는 하이브리드 마스크 몰드가 제공된다.There is provided a hybrid mask mold formed in the light-shielding embossed portion, the pseudo mask portion being engraved intaglio while maintaining the light-blocking properties.
본 발명의 다른 양상에 의하면 상기 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 제조하는 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a hybrid mask mold having the pseudo engraved portion is provided.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상기 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 분리 격벽의 제조방법이 제공된다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a separating partition wall using the hybrid mask mold having the pseudo engraved portion.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상기 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 UV 나노임프린트 리소그래피용 에치 배리어의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체용 미세패턴의 제조 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, a method of manufacturing an etch barrier for UV nanoimprint lithography using a hybrid mask mold having the pseudo engraved portion and a method of manufacturing a micropattern for semiconductor using the same are provided.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상기 방법에 의해 제조된 반도체용 미세패턴이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a fine pattern for a semiconductor produced by the above method.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 잉크젯 프린팅법에 의해 디스플레이용 컬러 필터, 고분자 전계발광 디스플레이의 표시부, 또는 유기 TFT를 제조할 경우 사용되는 분리용 격벽, 플렉서블 디스플레이 표시부의 서브화소 또는 PDP의 셀 격리용 격벽, 조합 검정판 (Combinatorial test plate)의 격벽 등, 비교적 높은 탭핑 각도 및 정확한 프로파일이 요구되는 격벽을 고가의 포토리소그래피 장비 또는 고가의 정밀화학약품의 사용없이 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 UV 나노임프린트 리소그래피 또는 S-FIL (Step-Flash Imprint Lithography)의 레지스트 또는 에치 배리어 형성에 있어 몰드의 배선폭(Feature Size)이 다양한 경우, 양각이 넓은 면에 의사 음각부를 도입하여 더욱 정밀하고 쉬운 엠보싱을 가능하게 할 수 있다. The present invention provides a color filter for display, a display portion of a polymer electroluminescent display, or a separation barrier used when manufacturing an organic TFT, a subpixel of a flexible display display unit, or a cell isolation barrier of a PDP, a combination assay plate by an inkjet printing method. It provides a method to economically manufacture bulkheads requiring relatively high tapping angles and accurate profiles, such as bulkheads of a combination test plate, without the use of expensive photolithography equipment or expensive fine chemicals. In addition, in the formation of resist or etch barrier of UV nanoimprint lithography or S-FIL (Step-Flash Imprint Lithography), when the feature size of the mold is varied, a pseudo-engraved portion is introduced on a broad side of the relief. It can enable precise and easy embossing.
본 발명은 미세패턴 제조에 UV 엠보싱법을 도입하고, 미세패턴 양각에 대응하는 기판의 광투과성 음각부와 미세패턴 음각에 대응하는 상기 기판 면에 형성된 광차단층을 포함하는 광차단성 양각부와 레진의 흐름을 쉽게 하기 위하여 상기 기판의 양각에 해당되는 부분에 광차단성은 유지하면서 음각으로 형성된 의사 음각부를 포함하는 하이브리드 마스크 몰드를 특징으로 한다. 특히 본 발명의 몰드 및 그의 제조 방법은 얻고자 하는 패턴의 음각면이 넓고 양각이 좁은 레이아웃을 갖는 경우, 예컨대, 디스플레이용 패널의 격벽의 경우에 더욱 바람직하게 이용될 수 있다. The present invention introduces a UV embossing method for manufacturing a micropattern, and includes a light-transmissive embossed portion and a resin including a light-transmissive engraved portion of the substrate corresponding to the fine pattern relief and a light blocking layer formed on the surface of the substrate corresponding to the micropatterned relief. In order to facilitate the flow it is characterized in that the hybrid mask mold including a pseudo-engraved portion formed in the intaglio while maintaining the light blocking property on the portion corresponding to the embossed. In particular, the mold of the present invention and its manufacturing method can be more preferably used in the case where the intaglio surface of the pattern to be obtained has a wide and narrow relief, for example, in the case of a partition wall of a display panel.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 단면도이다. 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드는 광투과성 기판(1) 및 지지층을 포함한다. 상기 지지층은 제조하고자 하는 미세패턴 양각에 대응하는, 상기 기판 면에 형성된 광투과성 음각부(Recession)(2), 제조하고자 하는 미세패턴 음각에 대응하는, 상기 기판 면에 형성된 광차단층을 포함하는 광차단성 양각부 (protrusion)(4), 및 상기 광차단성 양각부 내에 형성된, 광차단성은 유지하면서 음각으로 형성된 의사 음각부(5)를 포함하여 구성된다. 즉, 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드는 표면 패턴의 양각 전면 및 의사 음각부 면에서 빛이 차단되고, 양각 측면 및 음각면은 실질적으로 빛이 투과되는 구조를 갖는다. 1 is a cross-sectional view of a hybrid mask mold having a pseudo intaglio according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a hybrid mask mold having a pseudo engraved part according to the present invention includes a light transmissive substrate 1 and a support layer. The support layer includes a light-transmitting recess (2) formed on the surface of the substrate corresponding to the embossed micropattern to be manufactured, and a light blocking layer formed on the surface of the substrate, corresponding to the micropattern engraved to be manufactured. And a single protruding portion 4, and a pseudo-engraving portion 5 formed in the intaglio while maintaining the light blocking property, formed in the light blocking embossing portion. That is, the hybrid mask mold having the pseudo engraved portion according to the present invention has a structure in which light is blocked at the embossed front surface and the pseudo engraved surface of the surface pattern, and the embossed side and the engraved surface have a structure in which light is substantially transmitted.
한편, 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드는 엠보싱 공정 등 접촉 가공시 성형물질과 성형 몰드와의 이형 (Demolding) 특성을 향상시킬 수 있는 재료로 이루어진 이형 코팅층(6)을 몰드의 전면 또는 일부면에 추가로 포함할 수 있다. 이 경우, 분리 격벽 제조 후 몰드와 격벽의 분리가 보다 용이해진다. 본 발명에서 상기 이형코팅층(6)의 소재로 사용 가능한 물질은 특별히 제한되지 않고, 공지된 모든 투명한 이형 물질을 포함하나, 바람직하게는 물방울 접촉각이 60도 이상인 투명 이형물질을 사용한다. On the other hand, the hybrid mask mold having a pseudo-engraved portion according to the present invention has a release coating layer (6) made of a material that can improve the demolding characteristics of the molding material and the molding mold during the contact processing such as the embossing process or the front surface of the mold It may be further included in some aspects. In this case, separation of the mold and the partition becomes easier after the separation partition is manufactured. The material usable as the material of the release coating layer 6 in the present invention is not particularly limited, and includes all known transparent release materials, but preferably, a transparent release material having a droplet contact angle of 60 degrees or more is used.
본 발명에 따른 의사 음각부(5)의 단면 형상은 특별히 제한되지 않고, 몰드의 제작 방법에 따라 도 1과 같은 직사각형일 수도 있고 둥그렇게 패인 모양일 수도 있다.The cross-sectional shape of the pseudo-engraved portion 5 according to the present invention is not particularly limited, and may be rectangular or rounded, as shown in FIG. 1, depending on the manufacturing method of the mold.
본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드에서, 광투과성 음각부(2)의 음각의 높이(7)는 제조하고자 하는 미세패턴의 높이에 상응한다. In the hybrid mask mold having the pseudo engraved part according to the present invention, the height 7 of the intaglio of the light transmissive engraved part 2 corresponds to the height of the fine pattern to be manufactured.
본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드에서 상기 기판(1) 및 상기 광차단성 양각부(4)는 격벽 형성시 사용되는 광에 대해 실질적으로 투명한 무기물 및 유기물을 포함한 모든 공지된 광투과성 재료로 형성될 수 있다. 투명 무기물의 예는 SiO2, 유리 또는 석영을 포함하며, 투명 유기물의 예는 폴리디메틸실록산(PDMS) 및, 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 올레핀 말레이미드 공중합체, 노보넨계 수지 등과 같은 투명 플라스틱 및 이들의 가교성 (crosslinked) 고분자재료를 포함하나, 반드시 이들로 국한되는 것은 아니다.In the hybrid mask mold having a pseudo engraved part according to the present invention, the substrate 1 and the light-blocking embossed part 4 are made of all known light-transmitting materials including inorganic and organic materials substantially transparent to light used in forming the partition wall. Can be formed. Examples of transparent inorganics include SiO 2 , glass or quartz, and examples of transparent organics include polydimethylsiloxane (PDMS) and acrylic resins, polyesters, polycarbonates, polyethylenes, polyethersulfones, olefin maleimide copolymers, Novo Transparent plastics such as nene-based resins and the like and crosslinked polymer materials thereof, but are not necessarily limited thereto.
상기 광투과성 기판 (1) 및 상기 지지층은 서로 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다. 다만, 양자가 유사한 에칭 선택비를 가지는 재료인 경우, 상기 기판(1)과 상기 지지층 사이에는 에칭 스토퍼층이 반드시 설치되어야 한다. 본 발명에 따른 하이브리드 마스크 몰드에 있어, 에칭 스토퍼층이 포함될 경우, 에칭 스토퍼 층의 재료는, 상기 지지층과의 상호 에칭비가 2 이상이 되도록 선택한다. The light transmissive substrate 1 and the support layer may be formed of the same or different materials from each other. However, when both are materials having similar etching selectivity, an etching stopper layer must be provided between the substrate 1 and the supporting layer. In the hybrid mask mold according to the present invention, when the etching stopper layer is included, the material of the etching stopper layer is selected so that the mutual etching ratio with the support layer is two or more.
상기 광차단층(3)은 격벽 형성시 사용되는 광을 실질적으로 차단할 수 있는 모든 공지된 광차단성 재료를 포함한다. 광차단성 재료는 광 차단율이 10% 이상인 재료를 사용하며 바람직하게는 광 차단율이 90% 이상인 재료를 사용한다. 예를 들어, 크롬, 크롬 산화물, 알루미늄, 알루미늄 산화물 등을 사용할 수 있다. 광차단층(3)의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 사용되는 광반응성 조성물의 반응이 가능한 UV 파장의 빛의 차단 및 패턴 측면부의 조사가 용이해야 하는 점을 고려하여 바람직하게는 50nm 내지 200nm의 범위로 한다. The light blocking layer 3 comprises all known light blocking materials capable of substantially blocking the light used in forming the partition wall. The light blocking material uses a material having a light blocking rate of 10% or more, and preferably a material having a light blocking rate of 90% or more. For example, chromium, chromium oxide, aluminum, aluminum oxide, or the like can be used. Although the thickness of the light shielding layer 3 is not particularly limited, it is preferably in the range of 50 nm to 200 nm in consideration of the fact that the light of UV wavelengths capable of reacting the photoreactive composition used and the irradiation of the pattern side portion should be easy. Shall be.
본 발명에 따른 상기 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드는 소정의 기판 상에 광투과성 지지층 및 광차단층을 소정의 마스크를 통한 리소그래피 공정에 의해 제조하거나 소정의 기판 상에 쉐도우 마스크를 이용한 열증착 공정을 통해 소망하는 패턴으로 광투과성 지지층 및 광차단층을 직접 형성하여 제조할 수 있다. The hybrid mask mold having the pseudo engraved part according to the present invention may be manufactured by a lithography process using a predetermined mask on a predetermined substrate and a light-transmitting support layer and a light blocking layer, or through a thermal deposition process using a shadow mask on a predetermined substrate. It can be produced by directly forming the light transmissive support layer and the light blocking layer in a desired pattern.
본 발명은 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 제조방법에도 관계한다. 본 발명에서 리소그래피 공정에 의해 하이브리드 마스크 몰드를 제조하는 경우에는 광투과성 기판을 제공하고, 상기 기판에 제조하고자 하는 미세패턴에 대하여 반대되는 단면 프로파일을 갖도록 음각부를 패턴화한다. 이어서 음각 패턴 이외의 부분에 의사 음각부를 패턴화하고, 얻고자 하는 음각 패턴 및 의사 음각부 이외의 양각부 표면에 광차단층을 제공하여 본 발명에 의한 하이브리드 마스크 몰드를 제조한다. 본 발명에서 상기 음각부 및 의사 음각부의 패턴화 단계는 포토레지스트를 사용한 포토리소그래피 공정, 레이저가공 또는 기계적 가공에 의해 이루어질 수 있다. 또한 본 발명에 의한 하이브리드 마스크 몰드의 제작시에는 기판 제공 후 음각부 패턴화 사이에 광투과성 기판 상에 에칭 스토퍼층을 형성할 수 있다. The present invention also relates to a method for producing a hybrid mask mold having a pseudo intaglio. In the present invention, when manufacturing a hybrid mask mold by a lithography process, a light-transmissive substrate is provided, and the intaglio portion is patterned to have a cross-sectional profile opposite to the micropattern to be manufactured on the substrate. Subsequently, a pseudo intaglio is patterned on portions other than the intaglio pattern, and a light shielding layer is provided on the surface of the intaglio portion other than the intaglio pattern and the pseudo intaglio to be obtained to manufacture a hybrid mask mold according to the present invention. In the present invention, the patterning step of the intaglio and pseudo intaglio may be performed by a photolithography process using a photoresist, laser processing or mechanical processing. In addition, during the fabrication of the hybrid mask mold according to the present invention, an etching stopper layer may be formed on the light transmissive substrate between the patterned portions after the substrate is provided.
본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드 마스크 몰드의 제조방법에서는 광투과성 기판을 제공하고, 쉐도우 마스크 하에서의 증착을 통해 상기 기판 상에 의사 음각부 이외의 부분에 광투과성 양각층을 형성한 후, 상기 광투과성 양각층 위에, 쉐도우 마스크 하에서의 증착을 통해 패턴음각부 이외의 부분에 광투과성 양각층을 형성하고 이렇게 증착을 통해 얻어진 몰드에 광투과성의 패턴부분을 제외한 부분에 광차단성 물질을 증착하여 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 제조한다. In the method of manufacturing a hybrid mask mold according to another embodiment of the present invention, a light-transmissive substrate is provided, and a light-transmissive relief layer is formed on a portion of the substrate other than the pseudo-engraved portion through deposition under a shadow mask, and then the light On the transparent embossed layer, a light-transmissive embossed layer is formed on a portion other than the pattern engraved portion through evaporation under a shadow mask, and a light-blocking material is deposited on a portion other than the light transmissive pattern portion on the mold obtained through evaporation. To have a hybrid mask mold.
선택에 따라, 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드와 격벽의 이형성을 향상시키기 위해 격벽 형상이 음각으로 형성되어 있는 몰드의 표면에 이형재료를 도포하고, 이를 베이킹처리하여 이형코팅층(6)을 형성할 수 있다. 이 때, 베이킹 온도는 특별히 제한되지는 않으며, 사용하는 이형재료의 종류에 따라 정할 수 있다. 바람직하게는 100 내지 350 ℃ 범위의 온도로 한다. 상기 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드는 원통형으로 제조하여, 기판이 몰드에 대해 상대적으로 이동하면서 연속 공정(Roll to Roll)으로 분리 격벽을 제조할 수 도 있다. Optionally, in order to improve the releasability of the hybrid mask mold having the pseudo engraved portion and the partition wall, a release material may be applied to the surface of the mold having the partition wall shape engraved therein, and then baked to form the release coating layer 6. have. At this time, the baking temperature is not particularly limited and may be determined according to the type of release material to be used. Preferably at a temperature in the range from 100 to 350 ° C. The hybrid mask mold having the pseudo engraved part may be manufactured in a cylindrical shape, so that the separation partition wall may be manufactured in a continuous process (roll to roll) while the substrate is moved relative to the mold.
본 발명의 다른 양상은 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 사용한 분리 격벽의 제조방법으로, 이러한 방법에 의하면 도 2와 같이 소망하는 단면 프로파일을 가진 격벽을 정확하게 제조할 수 있다. 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 분리 격벽의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a separating partition using a hybrid mask mold having a pseudo-engraved part according to the present invention, which can accurately produce a partition having a desired cross-sectional profile as shown in FIG. Referring to Figure 2 describes the manufacturing method of the separation partition according to the present invention.
본 발명에 의한 하이브리드 마스크 몰드를 이용하여 분리 격벽을 제조하는 경우에는 우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 기판 (12)을 제공한 후 이러한 기판 상에 광에 의해 중합 및 가교반응을 일으키는 흐름성이 있는 광반응성 조성물의 레진층(11)을 형성한다. 격벽 제조시 사용되는 상기 기판(12)의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 격벽의 사용 용도에 따라 무기계 기판 또는 유기계 기판을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 레진층(11)을 구성하는 광반응성 조성물은 광 조사시 중합 또는 가교반응을 일으키는 감광성 화합물을 포함한 조성물로서, 특별히 제한되지 않으며, 사용하고자 하는 격벽의 용도에 따라 적합한 광반응성 조성물을 선택한다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅법에 사용하는 격벽의 경우, 필요에 따라 감광성 화합물, 베이스 수지, 광개시제 이외에 추가로 안료 또는 염료, 혹은 계면활성제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 레진층(11)의 형성방법 또한 특별히 제한되지 않으며, 필요에 따라 적절한 방법(예를 들어, 스핀코팅 또는 딥 코팅 닥터 블레이드 등)을 사용할 수 있다.In the case of manufacturing the separation partition using the hybrid mask mold according to the present invention, first, as shown in FIG. 2A, a predetermined substrate 12 is provided, and then polymerization and crosslinking reaction are caused by light on such a substrate. The resin layer 11 of the flowable photoreactive composition is formed. The material of the substrate 12 used for fabricating the partition wall is not particularly limited, and an inorganic substrate or an organic substrate may be appropriately selected and used according to the use of the partition wall. The photoreactive composition constituting the resin layer 11 is a composition containing a photosensitive compound that causes polymerization or crosslinking reaction when irradiated with light, and is not particularly limited and selects a suitable photoreactive composition according to the use of the partition to be used. For example, in the case of the partition used for the inkjet printing method, a pigment, dye, or surfactant may be further included in addition to the photosensitive compound, base resin, and photoinitiator as necessary. In the present invention, the method of forming the resin layer 11 is also not particularly limited, and an appropriate method (eg, spin coating or dip coating doctor blade, etc.) may be used as necessary.
이어서, 도 2b와 같이, 본 발명에 따른 의사 음각부(5)를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 표면이 상기 레진층(11)과 마주보도록 위치시킨 후, 상기 기판(12)과 상기 몰드를 밀착하고 필요한 경우 압력을 가하여 상기 하이브리드 마스크 몰드의 광 차단층을 상기 기판 상에 압착시킨다. 이와 같은 레진층과 몰드의 접촉시 레진층 또는 몰드 또는 레진층과 몰드를 함께 가열할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the surface of the hybrid mask mold having the pseudo engraved part 5 according to the present invention is positioned to face the resin layer 11, and then the substrate 12 and the mold are brought into close contact with each other. In this case, pressure is applied to compress the light blocking layer of the hybrid mask mold on the substrate. When the resin layer is in contact with the mold, the resin layer or the mold or the resin layer and the mold may be heated together.
이후, 도 2c와 같이, 상기 하이브리드 마스크 몰드의 배면에 소정의 광원 (예를 들어, UV 광원)을 설치하여 상기 몰드를 통해 상기 기판 상의 레진층(11)을 노광하여(13) 상기 레진층의 광반응성 조성물을 중합 또는 가교시킨다. 노광시, 몰드 중 광차단층이 형성된 양각부를 제외한 모든 면으로부터 충분한 양의 광이 공급되어 노광부분의 광반응성 조성물이 충분히 경화되도록 한다. 이 때, UV 광의 경로변화 등에 의해 몰드 중 지지층 측면 (즉, 마스크 양각부분의 측면)으로부터도 충분한 양의 광이 공급되어 격벽 외변 전체에 경화가 일어나 비교적 고른 고화를 진행할 수 있다. Then, as shown in Figure 2c, a predetermined light source (for example, a UV light source) is provided on the back of the hybrid mask mold to expose the resin layer 11 on the substrate through the mold (13) of the resin layer The photoreactive composition is polymerized or crosslinked. At the time of exposure, a sufficient amount of light is supplied from all surfaces except the embossed portion in which the light blocking layer is formed in the mold to sufficiently cure the photoreactive composition of the exposed portion. At this time, a sufficient amount of light is also supplied from the side of the support layer (that is, the side of the mask embossed portion) of the mold due to the change of the path of the UV light, so that curing occurs all over the outer edge of the partition wall, so that the solidification can proceed relatively evenly.
노광 완료 후, 도 2d와 같이, 상기 몰드를 상기 기판으로부터 분리하고, 도 2e와 같이, 상기 기판 상에 미반응의 조성물(11')을 제거하면, 기판상 원치 않는 잔류층을 남기지 않고, 소망하는 프로파일의 분리격벽(2')을 높은 정확도로 제조할 수 있다. 미반응의 광반응성 조성물은 적절한 유기 또는 무기 현상액으로 현상하여 제거할 수 있다. 현상액의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 사용한 광반응성 조성물을 고려하여 선택할 수 있다. 바람직하게는 KOH와 계면활성제를 포함하는 용액을 사용할 수 있다. After the exposure is completed, the mold is separated from the substrate as shown in FIG. 2D, and the unreacted composition 11 'is removed from the substrate as shown in FIG. 2E, without leaving an unwanted residual layer on the substrate. The separation partition 2 'of the profile can be manufactured with high accuracy. Unreacted photoreactive compositions can be removed by developing with a suitable organic or inorganic developer. The type of developer is not particularly limited and may be selected in consideration of the used photoreactive composition. Preferably, a solution containing KOH and a surfactant can be used.
한편, 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드가 원통형으로 제공되고 기판이 연속적으로 공급되는 경우, 연속 공정으로 분리격벽을 제조할 수 있다. On the other hand, when the hybrid mask mold having a pseudo-engraved part according to the present invention is provided in a cylindrical shape and the substrate is continuously supplied, the separating partition wall can be manufactured in a continuous process.
종래 기술에 의한 TFT-LCD 컬러 필터용 블랙 매트릭스의 제조는 주로 포토리소그래피 공정을 이용하므로, 높은 탭핑 각을 가진 패턴의 블랙 매트릭스를 원하는 단면 프로파일로 수득하기 어려웠을 뿐만 아니라, 단면 프로파일의 높이 조절 또한 매우 까다로웠다. 그러나, 본 발명에 의할 경우 높은 탭핑 각을 갖는 블랙 매트릭스를 원하는 패턴 프로파일로 정확히 재현할 수 있으며, 몰드의 음각부분 조절을 통해 높이 조절이 매우 쉬워지고, 패턴의 대량 형성도 가능하다. The manufacture of the black matrix for TFT-LCD color filters according to the prior art mainly uses a photolithography process, which makes it difficult not only to obtain a black matrix of a pattern having a high tapping angle to a desired cross-sectional profile, but also to control the height of the cross-sectional profile. It was very tricky. However, according to the present invention, a black matrix having a high tapping angle can be accurately reproduced with a desired pattern profile, height adjustment becomes very easy through adjustment of the intaglio portion of the mold, and mass formation of the pattern is also possible.
한편, 대한민국 공개특허공보 제1999-28867호는 금속판상에 패턴이 형성된 UV 레플리케이션(replication)용 마스터가 유리기판상에 코팅된 감광성 조성물을 접촉 인쇄하고 유리기판의 배면에 설치된 광원으로부터 노광을 수행하여 블랙 매트릭스를 제조하는 방법을 개시하고 있기는 하나, 상기 방법의 경우, 마스터의 양각표면과 유리기판이 완전 접촉하여 그 사이에 광반응성 조성물이 존재하지 않도록 하는 것은 물리적으로 불가능하므로 격벽의 음각부분에 광경화된 얇은 층이 필연적으로 잔류하게 된다. 따라서, 상기 방법은 필요에 따라, 격벽 프로파일의 음각부가 유리기판 위까지 관통하여야 하는 경우, 생성된 잔류층을 별도의 에칭을 통해 제거해 주어야 하므로 정확한 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스 패턴을 수득하기 어려웠다. On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-28867 discloses that a master for UV replication, in which a pattern is formed on a metal plate, performs contact printing on a photosensitive composition coated on a glass substrate and performs exposure from a light source installed on the rear surface of the glass substrate. Although a method of manufacturing a black matrix is disclosed, in this case, it is physically impossible for the embossed surface of the master and the glass substrate to be in complete contact so that the photoreactive composition does not exist therebetween, so The photocured thin layer inevitably remains. Therefore, the method is difficult to obtain a black matrix pattern having an accurate profile, if necessary, when the intaglio portion of the partition profile must penetrate up to the glass substrate, the resulting residual layer must be removed by a separate etching.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허출원 제 2003-90217호에서 개시한 바와 같은 레플리케이션 마스터를 사용하여 격벽의 프로파일을 제조하게 되면 마스터의 광투과성의 음각 (패턴의 양각)에 충분한 양의 노광이 이루어져 최대한 광경화가 진행되도록 하고, 반면에 광차단성의 마스터의 양각 (패턴의 음각) 조성물이 미반응 상태로 남아있게 되어 격벽의 양각부분과 음각부분의 현상액에 대한 용해도 차이를 극대화시켜 마스터를 제거한 후 현상액으로 세정하는 간단한 공정에 의해 패턴의 음각부분에 잔류할 수 있는 미반응 조성물을 제거하는 블랙 메트리스를 제조할 수 있다. 이렇게 하면 간단하게 잔류층을 완전히 제거할 수 있고 고가의 노광장비나 복잡한 드라이 에칭공정 없이, 높은 테이핑 각도를 갖는 격벽을 제공할 수 있다. 그러나 상기에 언급한 일반적인 엠보싱법의 공통된 문제점들, 즉, 패턴의 음각면이 넓은 경우, 조성물의 점도가 높은 경우, 패턴의 면적이 넓은 경우에는 높은 압력을 필요로 하고 몰드 전면에 압력이 고르지 못해 잔류층의 높이 및 분포가 일정하지 않아 최종적으로 수득된 패턴의 높이 균일성 및 패턴 분포가 나빠지는 문제점이 있을 수 있다.In order to solve the above problems, the production of the profile of the partition wall using the replication master as disclosed in the Republic of Korea Patent Application Publication No. 2003-90217, the amount of sufficient to the engraved pattern (embossed pattern) of the light transmission of the master The photo-curing process proceeds as much as possible through exposure, while the embossed (patterned) composition of the light-blocking master remains unreacted, maximizing the difference in solubility between the embossed portions of the partition and the developer in the engraved portion. After removal, a simple process of washing with a developer may produce a black mattress that removes unreacted composition that may remain in the intaglio portion of the pattern. This makes it possible to simply remove the residual layer completely and provide a partition with a high taping angle without expensive exposure equipment or complicated dry etching processes. However, the common problems of the above-mentioned general embossing method, that is, when the negative surface of the pattern is large, when the composition has a high viscosity, when the area of the pattern is large, high pressure is required and the pressure on the front of the mold is uneven. Since the height and distribution of the residual layer are not constant, there may be a problem in that the height uniformity and pattern distribution of the finally obtained pattern become worse.
도 3b에 도시된 바와 같은 의사 음각부를 갖지 않는 종래의 몰드를 이용하는 경우에는 음각을 채워주기 위해서 몰드면 전체에 큰 흐름 (Global Flow)이 있어야 되므로 많은 압력을 필요로 한다. 이와 대조적으로, 도 3a에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 이용하는 경우, 음각을 채우고 의사 음각부로 조성물이 흘러 들어 가기 위해서는 지역적인 흐름 (Local Flow)(21)이면 충분하다. 최종적으로 몰드와 기판이 압착된 상태에서 비교해 보면 도 3a의 의사 음각부를 갖는 본 발명의 몰드를 사용하는 경우에는 몰드의 음각 및 의사 음각부 전체를 덜 채운 상태 (Under Filling)에서도 얻고자 하는 패턴의 음각에 조성물이 완전히 채워져 (Fully Filled) 있는데 반해, 의사 음각부가 없는 종래의 몰드의 경우, 음각을 잘 채워주기 위해서는 조성물이 과도하게 채워진 상태 (Over Filling) (22)가 되어야 하므로 잔류층의 높이를 더 낮추기 위해서는 높은 압력으로 몰드를 눌러 주어야만 한다. 결론적으로, 의사 음각부를 갖는 본 발명의 몰드를 사용하는 경우에는 낮은 압력으로도 잔류층을 최소화하여 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 처음부터 레진층의 두께가 일정하지 않은 경우에도 의사 음각부에 비해 얻고자 하는 패턴의 높이를 낮게 하면 원하는 패턴부에 먼저 충진 (Filling) 되어 전체적으로는 균일한 잔류층만을 남기고 고르게 패턴이 형성될 수 있다.In the case of using a conventional mold having no pseudo intaglio as shown in FIG. 3B, a large flow (Global Flow) is required to fill the intaglio, which requires a lot of pressure. In contrast, when using a hybrid mask mold having a pseudo engraved part according to the present invention as shown in FIG. 3A, Local Flow 21 is sufficient to fill the intaglio and flow the composition into the pseudo engraved part. Do. Finally, when the mold and the substrate are pressed, the mold of the present invention having the pseudo engraved part of FIG. 3A is used to obtain a pattern to be obtained even under under filling of the engraved and pseudo engraved parts of the mold. Fully filled with the composition in the intaglio, whereas in the case of conventional mold without pseudo intaglio, the height of the residual layer is increased because the composition must be overfilled (22) to fill the intaglio well. To lower it further, the mold must be pressed at high pressure. In conclusion, in the case of using the mold of the present invention having a pseudo engraved part, the residual layer may be minimized even at low pressure to form a pattern. In addition, as shown in FIG. 4, even when the thickness of the resin layer is not constant from the beginning, when the height of the pattern to be obtained is lowered as compared with the pseudo intaglio, the desired pattern is filled first, so that the overall pattern is uniform. The pattern can be formed evenly leaving only the residual layer.
본 발명은 상술한 방법에 의해 제조되는 분리 격벽도 포함하는데, 이러한 분리 격벽은 잉크젯 프린팅법에 의한 디스플레이용 컬러필터, 고분자 전계 발광 디스플레이 또는 유기 박막 트랜지스터 제조에 사용될 수 있고, 더 나아가 플랙시블 디스플레이 표시부 또는 PDP의 분리격벽, 또는 조합 검정판(combinatorial test plate)으로도 사용될 수 있다. The present invention also includes a separation barrier fabricated by the above-described method, which can be used for manufacturing color filters for displays by inkjet printing, polymer electroluminescent displays or organic thin film transistors, and furthermore, flexible display displays. Alternatively, it may be used as a separating partition of a PDP or as a combination test plate.
본 발명은 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 미세패턴의 제조 방법에도 관계한다. 본 발명에 의한 미세 패턴 제조는 분리 격벽이 형성된 기판을 수득하여 레진이 제거된 기판이 드러난 부분 (exposed portion)을 음각으로 가공하여, 이를 에치 배리어로 사용하여 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching: RIE)으로 기판에 미세패턴을 형성한다. 또한 몰드 제공단계, 레진과 접촉시키는 단계, 노광 단계, 및 몰드 분리 단계를 반복하여 다중층을 형성할 수도 있다. 본 발명에서 기판의 재질로는 고분자, 무기물, 반도체, 유전체, 금속 또는 이들을 조합한 재료를 사용할 수 있다. The present invention also relates to a method for producing a fine pattern using a hybrid mask mold. The micro pattern manufacturing according to the present invention obtains a substrate having a separation partition wall, and processes the exposed portion of the substrate from which the resin has been removed in an intaglio, and uses it as an etch barrier to use reactive ion etching (RIE). By forming a fine pattern on the substrate. In addition, the mold providing step, the contact with the resin, the exposure step, and the mold separation step may be repeated to form a multilayer. In the present invention, a material of the substrate may be a polymer, an inorganic material, a semiconductor, a dielectric, a metal, or a combination thereof.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하나, 이는 단지 본 발명의 바람직한 구현예를 설명하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, which are only intended to describe preferred embodiments of the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited by the following Examples.
실시예 1. 리소그래피 공정에 의한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 제작 1 (도 5 참조) Example 1 Fabrication of Hybrid Mask Mold with Pseudo-Engraved Part by Lithography Process 1 (see FIG. 5)
맨 먼저 도 5a와 같이, 2mm 두께를 갖는 유리 기판(31) 위에 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용하여 에칭스토퍼 층으로서 1000 Å의 두께를 갖는 질화규소(SiN) 박막 (32)을 형성하고 상기 에칭스토퍼층 위에 지지층으로서 2㎛ 두께의 이산화규소(SiO2) 층을 형성하고 포토레지스트[Az9260, CLARIANT (社)]를 스핀 코팅에 의해 3㎛의 두께로 도포 (33a)한다. 이어서 140℃의 핫 플레이트(Hot Plate)에서 1분 30초간 베이킹(Baking)하고, i-line 노광기로 10mW의 UV를 65초간 노광하고(35), 현상액[AZ 400K, CLARIANT (社)]을 이용해 7분간 현상하여 상기 UV 차단층(34) 상에 얻고자 하는 양각패턴과 반대되는 음각 패턴을 수득하였다. 상기 포토레지스트 패턴을 근접 마스크 (34a)로 하여 습식/건식 에칭 공정을 거쳐 도 5b와 같은 소정의 패턴 프로파일을 갖는 몰드를 수득하였다. 그 후에 도 5c와 같이 다시 포토레지스트를 도포 (33b)하고 근접 마스크 (34b)를 통해 노광하여 도 5d와 같은 패턴을 얻고 완충 HF 용액으로 등방성 에칭을 통해 의사 음각부 (36)를 형성하였다. 다시 쉐도우 마스크(34c)를 근접시키고 그 위에 UV 차단층(38)으로서 1000 Å의 두께의 크롬층을 스퍼터링 공정 (37)을 통해 형성하였다. 수득된 몰드의 패턴 표면에 이형제(DuPont사, Zonyl R TC)를 딥 코팅으로 도포하고 200℃에서 베이킹하여 도 1에 도시된 단면구조의 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 제조하였다.First, as shown in FIG. 5A, a silicon nitride (SiN) thin film 32 having a thickness of 1000 으로서 is formed as an etching stopper layer on a glass substrate 31 having a thickness of 2 mm by using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process. A silicon dioxide (SiO 2 ) layer having a thickness of 2 μm is formed on the etching stopper layer as a support layer, and a photoresist [Az9260, CLARIANT Co., Ltd.] is applied to the thickness of 3 μm by spin coating (33a). Then bake for 1 minute and 30 seconds on a hot plate at 140 ° C., expose 10 mW of UV for 65 seconds using an i-line exposure machine (35), and use a developer [AZ 400K, CLARIANT (company)]. It was developed for 7 minutes to obtain an intaglio pattern opposite to the embossed pattern to be obtained on the UV blocking layer 34. Using the photoresist pattern as a proximity mask 34a, a mold having a predetermined pattern profile as shown in FIG. 5B was obtained through a wet / dry etching process. Thereafter, the photoresist was applied 33b again and exposed through the proximity mask 34b as shown in FIG. 5C to obtain a pattern as shown in FIG. 5D, and the pseudo-engraved portion 36 was formed by isotropic etching with a buffered HF solution. Again, the shadow mask 34c was brought close and a chromium layer having a thickness of 1000 mm 3 was formed through the sputtering process 37 as the UV blocking layer 38 thereon. A mold release agent (DuPont, Zonyl R TC) was applied to the pattern surface of the obtained mold by dip coating and baked at 200 ° C. to prepare a hybrid mask mold having a pseudo-engraved portion having a cross-sectional structure shown in FIG. 1.
실시예 2. 쉐도우 마스크 하에서의 증착 공정을 이용한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 제작 2Example 2 Fabrication of Hybrid Mask Mold with Pseudo-Engraved Part Using Deposition Process Under Shadow Mask 2
도 6a에 도시된 바와 같이, 2mm 두께를 갖는 유리 기판(44) 상에 의사 음각부에 해당하는 쉐도우 마스크 (SUS 43)(41a)를 밀착시켰다. 쉐도우 마스크가 밀착된 유리기판을 진공도 1x10-7 torr 이하의 진공챔버에 넣고 산화규소(45)를 2㎛ 두께로 열증착시켰다 (증착속도: 5 Å/sec). 이어서 도 6b에 도시된 바와 같이, 그 위에 컬러 필터의 서브 화소 배열을 갖는 쉐도우 마스크 (41b)를 밀착시키고 산화규소층 (46)을 상기와 동일한 방법으로 증착시켰다. 그 위에 도 6c와 같이 패턴의 음각만을 제외하고 알루미늄을 진공도 1x10-7 torr 에서 2000 Å의 두께로 0o의 각도 (47a)로 증착속도 2 Å/sec의 속도로 열증착시켜 광차단층 (48a)을 증착시키고, 도 6d와 같이 다시 쉐도우 마스크 (42b)를 밀착시키고 45o의 각도 (47b)로 증착속도 2 Å/sec로 광차단층 (48b)을 증착시켰다. 열 증착이 끝난 몰드를 실시예 1과 같은 방법으로 이형 코팅을 형성하여 도 1에 도시된 단면구조의 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 제조하였다.As shown in FIG. 6A, the shadow mask (SUS 43) 41a corresponding to the pseudo intaglio portion was brought into close contact with the glass substrate 44 having a thickness of 2 mm. The glass substrate in which the shadow mask was closely attached was placed in a vacuum chamber having a vacuum degree of 1 × 10 −7 torr or lower, and silicon oxide 45 was thermally deposited to a thickness of 2 μm (deposition rate: 5 μs / sec). Then, as shown in Fig. 6B, the shadow mask 41b having the sub pixel arrangement of the color filter was adhered thereon and the silicon oxide layer 46 was deposited in the same manner as above. By excluding only the pattern engraved thereon, as shown in FIG. 6c, and thermal evaporation of aluminum in a vacuum of 1x10 -7 torr to a thickness of 2000 Å at a vapor deposition rate of 2 Å / sec rate to an angle (47a) of the 0 o of the light blocking layer (48a) After the deposition, the shadow mask 42b was brought into close contact with each other as shown in FIG. 6D, and the light blocking layer 48b was deposited at a deposition rate of 2 s / sec at an angle 47b of 45 ° . After the thermal evaporation was completed, a release coating was formed in the same manner as in Example 1 to prepare a hybrid mask mold having a pseudo-engraved portion having a cross-sectional structure shown in FIG. 1.
실시예 3. 분리 격벽의 제조예Example 3 Preparation of Separation Bulkhead
0.7mm의 두께를 갖는 디스플레이용 유리 기판 위에 투명한 UV 경화성 유-무기 복합 수지인 ORMOCER B59 (Microresist사, 25oC에서 점도 약 800mPas)을 2㎛의 두께로 스핀 코팅한 후 상기 하이브리드 마스크 몰드 제조 실시예 1 또는 2에서 수득한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드를 상기 조성물 코팅의 전면에 밀착한 후 5kg/cm2 압력으로 눌렀다. UV 노광기를 이용하여 마스터의 배면으로부터 3분간 노광을 실시하고, 상기 몰드를 분리하고, 유리 기판 상의 미반응물을 저농도의 아세톤과 탈이온수(DI water) 혼합액으로 제거하여 격벽을 수득하였다. 본 실시예에서 수득한 격벽의 600배 CCD 이미지를 도 7a에 나타내었고 그 프로파일을 도 7b에 나타내었다. 도 7a 및 7b를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따르면 잔류막이 전혀 없이 높은 탭핑 각도로 깨끗한 격벽을 수득할 수 있다.The hybrid mask mold was manufactured after spin coating a transparent UV curable organic-inorganic composite resin ORMOCER B59 (Microresist, viscosity of about 800 mPas at 25 o C) to a thickness of 2 μm on a glass substrate having a thickness of 0.7 mm. The hybrid mask mold having the pseudo intaglio obtained in Example 1 or 2 was pressed against the front surface of the composition coating and then pressed at a pressure of 5 kg / cm 2 . Exposure was performed for 3 minutes from the back of the master using a UV exposure machine, the mold was separated, and the unreacted material on the glass substrate was removed with a low concentration of acetone and DI water mixture to obtain a partition wall. The 600 times CCD image of the partition obtained in this example is shown in FIG. 7A and its profile is shown in FIG. 7B. As can be seen from FIGS. 7A and 7B, according to the present invention, a clean partition wall can be obtained at a high tapping angle without any residual film.
실시예 4. 배선폭(Feature size) 차이가 큰 패턴을 위한 UV 임프린트 리소그래피용 에치 배리어의 제조(도 8 참조).Example 4 Fabrication of an Etch Barrier for UV Imprint Lithography for Patterns with Large Feature Size Differences (see FIG. 8).
도 8a와 같이 0.7mm의 두께를 가진 실리콘 기판 (53)위에 네거티브형 포토리지스트인 SU-8을 2㎛의 두께로 스핀 코팅 (52)하고 도 8a와 같은 단면 모양의 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드 (51)를 밀착하여 80oC에서 5kg/cm2의 압력으로 누른 다음, 도 8b와 같이 UV 노광기를 이용하여 마스터의 배면으로부터 3분간 노광 (54)을 실시하여 에치 배리어 (55)를 가교 반응시킨다. 상기 몰드를 분리하고, 유리 기판 상의 미반응물 (56)을 SU-8 현상 용액에 3분간 씻어 내었다. 그런 다음 도 8c와 같이 6mTorr에서 CHF3 반응성 이온 에칭(reactive ion etching) (57) 을 실시하여 UV 임프린트 리소그래피용 에치 배리어를 제조하였다. 수득된 에치 배리어 (55)는 도 8d와 같은 프로파일을 나타내었다.A hybrid mask having a negative photoresist SU-8 on a silicon substrate 53 having a thickness of 0.7 mm as shown in FIG. The mold 51 was brought into close contact and pressed at a pressure of 5 kg / cm 2 at 80 ° C., and then the exposure barrier 55 was crosslinked by performing an exposure 54 from the back of the master for 3 minutes using a UV exposure machine as shown in FIG. 8B. React. The mold was separated and the unreacted substance 56 on the glass substrate was washed for 3 minutes in the SU-8 developing solution. Then, CHF 3 reactive ion etching 57 was performed at 6 mTorr as shown in FIG. 8C to prepare an etch barrier for UV imprint lithography. The obtained etch barrier 55 exhibited the profile as shown in Fig. 8D.
본 발명에 의하면 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 또는 반도체 제조 공정에서 임프린트 리소그래피용 에치 배리어나 디스플레이용 패널을 위한 잉크젯 프린팅, 시린지-디스펜싱 등과 같은 다이렉트 라이팅 공정에서 용액들간의 혼합방지 및 직선의 에지(Edge) 패턴 형성을 위해 미리 제작되는 분리 격벽 등을 제조하는데 있어서, 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드와 UV 엠보싱 법을 통하여 고가의 포토리소그래피 설비, 정밀한 레벨링 설비나 고압 설비 없이도 잔류층을 최소로 하고 균일하고 정확한 모양의 전자재료 또는 디스플레이용 미세패턴을 제조할 수 있다. 또한 본 발명은 양각부가 넓은 면에 의사 음각부를 도입하여 더욱 정밀하고 쉬운 엠보싱을 가능하게 할 수 있다. According to the present invention, mixing of solutions and straight edges in a direct writing process such as etch barrier for imprint lithography or inkjet printing for a display panel, syringe-dispensing, etc. in a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or semiconductor manufacturing process Edge) Minimizes and minimizes the residual layer without expensive photolithography equipment, precise leveling equipment or high pressure equipment through hybrid mask mold having pseudo engraved part and UV embossing method for manufacturing separation barriers, etc. which are manufactured in advance for pattern formation. And it is possible to manufacture a fine pattern for electronic materials or displays of the correct shape. In addition, the present invention can be introduced to the pseudo-engraved portion on the wide side of the embossed portion can enable more precise and easy embossing.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 단면도;1 is a cross-sectional view of a hybrid mask mold having a pseudo engraved part according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 컬러 필터용 블랙 매트릭스 격벽의 제조 공정 개략도;2 is a schematic view illustrating a manufacturing process of a black matrix partition wall for a color filter using a hybrid mask mold according to an embodiment of the present invention;
도 3a는 의사 음각부를 갖는 본 발명의 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 레벨링 과정을 나타낸 도면이고, 도 3b는 의사 음각부를 갖지 않는 종래의 마스크 몰드를 이용한 레벨링 공정을 설명하기 위한 도면;3A is a view showing a leveling process using a hybrid mask mold of the present invention having a pseudo engraved part, and FIG. 3B is a view for explaining a leveling process using a conventional mask mold without a pseudo engraved part;
도 4는 레진층의 두께가 일정하지 않은 경우, 본 발명에 의한 하이브리드 마스크 몰드를 이용한 패턴 형성 과정을 설명한 도면,4 is a view illustrating a pattern forming process using a hybrid mask mold according to the present invention when the thickness of the resin layer is not constant;
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 제조공정 개략도,5 is a schematic view illustrating a manufacturing process of a hybrid mask mold having a pseudo engraved part according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 의사 음각부를 갖는 하이브리드 마스크 몰드의 제조공정 개략도; Figure 6 is a schematic view of the manufacturing process of the hybrid mask mold having a pseudo intaglio according to another embodiment of the present invention;
도 7a는 본 발명의 바람직한 구현예에 따라 수득한 블랙매트릭스/격벽의 600배 CCD 이미지이고, 7A is a 600 times CCD image of a black matrix / bulk obtained in accordance with a preferred embodiment of the present invention,
도 7b는 본 발명의 바람직한 구현예에 따라 수득한 분리 격벽의 프로파일을 도시한 도면; 및 7b shows a profile of a separating partition obtained in accordance with a preferred embodiment of the present invention; And
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 UV 임프린트 리소그래피용 에치 배리어의 제조공정 개략도이다. 8 is a schematic diagram of a manufacturing process of an etch barrier for UV imprint lithography according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 광투과성 기판 2: 광투과성 음각부1: light-transmissive substrate 2: light-transmissive engraved part
3: 광차단층 4: 광차단성 양각부3: light blocking layer 4: light blocking embossed part
5: 의사 음각부 6: 이형코팅층5: pseudo engraved part 6: release coating layer
11: 레진층 12: 기판 11: resin layer 12: substrate
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