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제안 방법
- 고해상 미세패턴-롤의 제작은 임의의 패턴을 갖는 마스크(mask)를 설계 및 제작하고, 롤의 표면에 감광액(photoresist)층을 박막도포(coating)하고, 유연성을 갖는 마스크를 실린더 표면에 밀착하여 감싼 후 롤에 도포된 감광액층을 리소그래피 공정하고, 감광액을 현상 및 식각(etching)하는 공정으로 나누어 수행하였다.
- 고해상 미세패턴을 롤 또는 실린더와 같은 원통형의 기판에 유연성 마스크와 리소그래피 공정을 이용하여, 전통적인 가공기술과 레이저 기술에서 불가능 했던 20µm 이하의 패턴을 제작하였으며, 대면적 패턴에 있어서 패턴 결함 및 불량의 문제점들을 해결하였다. 롤의 회전방법, 고정밀 위치정렬과 표면처리등의 공정조건을 개선한다면 고해상 패턴-롤 성형 기술로서 사용은 물론, 평면 패턴닝 리소그래피 공정에서 벗어나 유연한 기판의 패터닝과 대량 생산을 위한 그라비어 인쇄, 옵셋 인쇄 및 플렉소 인쇄와 같은 롤투롤 연속공정으로의 응용이 가능하리라 판단된다.
- 롤 표면에 감광액층을 도포하기 전에 실린더의 수분을 제거하기 위해 N2 분위기에서 순수(deionized water), 아세톤 및 메탄올과 함께 사용하여 건조기(dry oven)에서 110℃ ~ 120℃에서 10 분간 건조(prebake)하였으며, 낮은 표면에너지(low surface energy)를 가진 소수성(hydrophobic)의 롤 표면을 높은 에너지를 가진 친수성(hydrophilic)으로 바꾸기 위해 플라즈마 처리(plasma treatment)를 하여, 감광액의 접착력을 높이는 전처리 공정을 수행하였다. 표면 처리된 롤을 도포함에 있어 일반적으로 패턴의 크기가 작으면 감광액층의 두께도 얇아져야 됨으로 롤을 감광액에 담그고(dipping), 최대한 얇게 감광액이 균일하게 코팅될 수 있도록 회전시켰다.
- 유연성 마스크와 리소그래피 공정을 사용하여 지름 10cm, 6cm 와 길이 20cm, 10cm 에 미세패턴-롤 제작 실험을 수행하였다. 롤과 마스크는 면접촉이 아닌 선접촉을 하기 때문에 단위면적당 노광량이 작으므로 자외선에 노출되는 시간을 평면보다 1.5 에서 2.5 배 정도로 긴 시간인 5 ~ 6 분정도로 곡면 리소그래피 공정을 하였다. 리소그래피 공정 시간이 작은 경우에는 공정 후 롤을 현상액에 담그면 패턴이 현상되지 않고, 감광액층이 반응을 하지 않으며, 리소그래피 공정 시간이 매우 긴 경우에는 유연성 마스크의 패턴 이상으로 현상되거나 감광액층 전체가 벗겨지는 결함이 발생되었다.
- 본 연구에서는 고해상 미세패턴을 롤 또는 실린더와 같은 원통형의 기판에 유연성 마스크와 리소그래피공정을 이용하여 20 µm 이하의 대면적 패턴을 제작하였다.
- 본 연구에서는 유연성을 가지는 마스크 사용하였으며, 패턴 간격 10µm 및 20µm 선폭을 가지는 마스크와 유기박막 구동소자(OTFT) 및 5 단 발생기(oscillator) 설계된 마스크를 각각 제작하여 실험하였다.
- 유연성 마스크와 리소그래피 공정을 사용하여 지름 10cm, 6cm 와 길이 20cm, 10cm 에 미세패턴-롤 제작 실험을 수행하였다. 롤과 마스크는 면접촉이 아닌 선접촉을 하기 때문에 단위면적당 노광량이 작으므로 자외선에 노출되는 시간을 평면보다 1.
- 현상 후에 순수를 세정용으로 사용하여 불순물을 제거하는데, 세정 효과를 높이고 건조 시간을 단축하기 위해서 순수를 가열하여 사용하였다. 현상 및 세정이 끝나면 현상과정에서 풀어진 폴리머(polymer) 조직을 단단하게 만들기 위해 80℃에서 5 분 이상 경화(postbake)한 후, 습식(wet) 또는 건식(dry) 식각 공정을 수행하였으며, 현상공정을 통해 형성된 패턴과 동일한 금속 패턴을 제작한 후 감광액층을 제거하여 패턴을 제작하였다.
- 리소그래피 공정 후에 롤을 현상액에 넣고 현상을 하였으며, 현상액으로는 크게 염기성의 수용액과 솔벤트(solvent) 류가 있는데, 대부분은 수산화칼륨(KOH) 수용액과 같은 염기 수용액을 사용하였다. 현상 후에 순수를 세정용으로 사용하여 불순물을 제거하는데, 세정 효과를 높이고 건조 시간을 단축하기 위해서 순수를 가열하여 사용하였다. 현상 및 세정이 끝나면 현상과정에서 풀어진 폴리머(polymer) 조직을 단단하게 만들기 위해 80℃에서 5 분 이상 경화(postbake)한 후, 습식(wet) 또는 건식(dry) 식각 공정을 수행하였으며, 현상공정을 통해 형성된 패턴과 동일한 금속 패턴을 제작한 후 감광액층을 제거하여 패턴을 제작하였다.
대상 데이터
- 리소그래피 공정 후에 롤을 현상액에 넣고 현상을 하였으며, 현상액으로는 크게 염기성의 수용액과 솔벤트(solvent) 류가 있는데, 대부분은 수산화칼륨(KOH) 수용액과 같은 염기 수용액을 사용하였다. 현상 후에 순수를 세정용으로 사용하여 불순물을 제거하는데, 세정 효과를 높이고 건조 시간을 단축하기 위해서 순수를 가열하여 사용하였다.
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