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KR102665422B1 - 디스플레이용 기판 - Google Patents

디스플레이용 기판 Download PDF

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KR102665422B1
KR102665422B1 KR1020190009764A KR20190009764A KR102665422B1 KR 102665422 B1 KR102665422 B1 KR 102665422B1 KR 1020190009764 A KR1020190009764 A KR 1020190009764A KR 20190009764 A KR20190009764 A KR 20190009764A KR 102665422 B1 KR102665422 B1 KR 102665422B1
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chromium
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iron
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KR1020190009764A
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김해식
박덕훈
정현준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 디스플레이용 기판은, 크롬 및 철을 포함하는 기재를 포함하고, 상기 기재는 표면부 및 중앙부를 포함하고, 상기 표면부는 상기 기재의 표면으로부터 상기 기재의 두께 방향으로 5㎚까지의 깊이 영역으로 정의되고, 상기 표면부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 상기 중앙부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)보다 크다.

Description

디스플레이용 기판{SUBSTRATE FOR DISPLAY}
실시예는 디스플레이용 기판에 관한 것이다.
최근 다양한 어플리케이션 휴대가 용이하며, 휴대시 보다 큰 화면으로 영상의 표시가 가능한 플렉서블 디스플레이 장치의 요구가 증대하고 있다.
이러한 플렉서블 디스플레이는 휴대나 보관시에는 접거나 일부를 벤딩한 형태로 있다가, 영상의 표시할 때는 디스플레이를 펼친 상태로 구현할 수 있다. 이에 의해 영상 표시 영역을 늘리는 동시에 사용자의 휴대를 용이하게 할 수 있다.
이러한 플렉서블 디스플레이 장치는 접거나 구부린 후, 이를 다시 펼치는 원복 공정 등이 반복될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 장치의 기재는 강도 및 탄성이 요구되며, 이러한 폴딩 및 원복시 기판에 크랙 또는 변형이 발생하지 않아야 한다.
이를 위해, 디스플레이 장치를 구성하는 기판의 응력을 제거 또는 감소시키기 위해, 기판의 전 영역 또는 일 영역에 복수의 패턴 홈 또는 패턴 홀을 형성할 수 있다.
이러한 패턴 홈 또는 패턴 홀에 의해 기판을 폴딩하거나 원복할 때 발생하는 응력을 최소화하여 기판에 크랙 또는 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편, 이러한 기판의 표면에는 자연 산화에 의한 표면 산화층이 자연스럽게 형성될 수 있다. 상기 패턴들은 이러한 표면 산화층이 형성된 기판에 감광성 물질을 도포한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
이때, 포토리소그래피 공정 중 표면 산화층이 함께 에칭될 수 있으며, 표면 산화층이 과에칭되어 감광성 물질과 표면 산화층의 밀착력이 저하될 수 있고, 표면 산화층이 에칭된 영역에서 틈새 부식이 발생할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 디스플레이용 기판이 요구된다.
실시예는 부식을 방지할 수 있고, 용이하게 패턴을 형성할 수 있는 디스플레이용 기판을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판은, 크롬 및 철을 포함하는 기재를 포함하고, 상기 기재는 표면부 및 중앙부를 포함하고, 상기 표면부는 상기 기재의 표면으로부터 상기 기재의 두께 방향으로 5㎚까지의 깊이 영역으로 정의되고, 상기 표면부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 상기 중앙부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)보다 크다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판은 기재의 표면부의 원자 농도를 제어하여, 기재의 에칭 중 표면부가 과에칭되어 발생되는 틈새 부식 및 감광층과의 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
자세하게, 표면부를 개질하여 감광층과 접촉되는 표면부 크롬 농도를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 표면부 영역에서 크롬 산화물의 함량을 증가시킴으로써, 표면부의 내식성을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 에칭 공정 중 표면부가 내측으로 과에칭되는 현상을 최소화할 수 있고, 표면부의 과에칭에 의한 표면부와 감광층의 접촉 영역 저하에 따른 밀착력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 표면부 이외 영역 즉, 중앙부 영역 영역에서부터는 크롬의 원자 농도를 감소시키고, 철의 원자 농도를 증가시킴으로써, 에칭 공정을 원활하게 진행하여 원하고자 하는 패턴 형상을 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이용 기판의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 디스플레이용 기판의 측면도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 디스플레이용 기판의 일면의 상면도를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 디스플레이용 기판의 일 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 디스플레이용 기판에 감광성 물질을 형성한 디스플레이용 기판의 일 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 디스플레이용 기판에 패턴 영역의 감광성 물질을 제거한 디스플레이용 기판의 일 단면도를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 실시예와 비교예에 따라 기재의 원자 농도를 도시한 그래프들이다.
도 9 및 도 10은 실시예 및 비교예에 따른 기재의 표면층의 원자의 결합 상태 분포를 도시한 그래프들이다.
도 11 및 도 12는 실시예 및 비교예에 따른 기재의 산화층이 박리되는 정도를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 실시예 및 비교예에 따른 기재의 패턴 형성 후 에칭 품질을 설명하기 위한 사진들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한개이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다.
또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여, 실시예에 따른 디스플레이용 기판을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이용 기판(1000)은 기재(100)를 포함한다.
상기 기재(100)는 금속, 금속 합금, 플라스틱, 복합 재료(예컨대, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 자성 또는 전도성 재료, 유리 섬유 강화 재료 등), 세라믹, 사파이어, 유리 등을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기재(100)는 스테인레스(stainless, SUS)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기재는 일 방향으로 구부러질 수 있다. 자세하게 제 1 면(1S) 및 제 2 면(2S)을 포함하는 상기 기재(100)는 폴딩축을 기준으로 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면 중 어느 하나의 면이 서로 바라보는 방향으로 폴딩(folding)될 수 있다.
이때, 상기 기재(100)의 경우 강성 및 연성을 모두 가지기에, 일 방향으로 구부러지면서, 압축 응력이 발생될 수 있고, 이러한 압축 응력이 커지는 영역에서는 상기 기재(100)에 크랙이 발생하는 문제점이 있다.
도 3을 참조하면, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 기재(100)의 일 영역에 복수의 패턴들을 형성할 수 있다. 자세하게, 상기 기재(100)의 일 영역에는 복수 개의 홈 또는 홀(H)을 포함하는 패턴(P)들이 형성될 수 있다.
또한, 상기 기재(100)의 양 끝단에는 상기 기재(100)를 용이하게 구부리기 위한 복수의 힌지부(HN)들이 형성될 수 있다.
이러한, 패턴(P) 및 힌지부(HN)들은 상기 기재(100) 상에 감광성 물질을 형성한 후, 노광, 현상 및 에칭 공정을 통해 형성될 수 있다.
이때, 상기 감광성 물질은 상기 기재(100) 상에서 표면부(110) 상에 형성되고, 상기 표면부(110)는 상기 기재(100)를 에칭할 때 함께 에칭될 수 있다.
상기 표면부(110)는 상기 기재(100)의 표면 상에 형성되어 외부의 산소에 의한 기재의 부식을 방지하는 보호층 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 에칭 공정 중 상기 표면부(110)가 과에칭되는 경우, 과에칭된 영역에는 표면부가 잔류하지 않으므로 기재(100)와 감광성 물질 사이에서 틈새 부식이 발생될 수 있다.
또한, 상기 표면부와 감광성 물질의 접촉 영역이 감소되어, 표면부와 감광성 물질의 접착력이 저하되어 감광성 물질이 박리될 수 있다.
이에 의해 디스플레이용 기판의 신뢰성 및 내구성이 저하될 수 있고, 부정확한 크기 및 형상의 패턴이 형성되어, 폴딩시 패턴에 의한 응력 분산을 효과적으로 할 수 없다.
이하에서 설명하는 실시예에 따른 디스플레이용 기판은 이러한 에칭 공정 중 발생하는 표면부의 과에칭을 방지하여 부식을 방지하고, 보다 정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 14를 참조하여, 실시예에 따른 디스플레이용 기판을 상세하게 설명한다
도 4를 참조하면, 상기 디스플레이용 기판(1000)은 기재(100)를 포함할 수 있다.
상기 기재(100)는 앞서 설명하였듯이, 연성 및 강성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재(100)는 스테인레스(SUS)를 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 기재(100)는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 기재(100)는 크롬을 약 10 중량% 이상 포함하는 스테인레스(SUS)를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 기재(100)는 크롬을 약 11 중량% 내지 약 20 중량% 포함하는 스테인레스(SUS)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 기재(100)는 탄소를 약 0.15 중량% 이하, 규소를 약 1 중량% 이하, 망간을 약 2 중량% 이하, 인을 약 0.045 중량% 이하, 황을 약 0.03 중량% 이하, 니켈을 약 6 중량% 내지 8 중량% 및 잔량으로 철을 포함하는 스테인레스(SUS)를 포함할 수 있다.
상기 기재(100)는 깊이에 따라 정의되는 2개의 영역을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기재(100)는 상기 기재(100)의 표면(S)에서 상기 기재(100)의 두께 방향으로 5㎚까지의 영역으로 정의되는 표면부(110)와 상기 표면부 하부의 영역인 중앙부(120)의 영역으로 정의될 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 상기 기재(100)는 다양한 조성을 포함하지만 대부분의 함량은 철(Fe) 성분으로 되어 있다.
이에 따라, 상기 기재(100)는 자연 상태에서 공기 중의 산소와 결합하여 표면에 산화막이 생길 수 있다. 즉, 상기 표면부(200)는 상기 기재(100) 표면 상에 형성되는 표면 산화막으로 정의될 수 있다.
상기 표면부(110)는 상기 기재(100)의 전 표면에 형성될 수 있다. 즉, 외부로 노출되는 기재의 상부면, 하부면 및 측면들에 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 표면부(110)는 상기 중앙부(120)를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 표면부(110)는 일정한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 표면부(110)은 상기 기재(100)의 두께 방향으로 약 10㎚ 내지 약 100㎚의 두께를 가질 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 기재(100)는 상기 기재(100)의 일 영역에 홀 또는 홈 형상의 패턴을 형성하기 위해, 상기 기재(100) 상에 즉, 상기 표면부(110) 상에 포토레지스트와 같은 감광성 물질(200)을 도포할 수 있다.
이어서, 도 6과 같이 노광 및 현상 공정을 통해 에칭하고자 하는 영역(EA)의 감광성 물질(200)을 제거할 수 있다.
이어서, 상기 감광성 물질(200)이 제거된 영역은 상기 기재(100)를 에칭할 수 있는 에칭액을 통해 에칭할 수 있다. 자세하게, 상기 에칭액에 의해 상기 표면부(110) 및 상기 중앙부(120)가 함께 에칭될 수 있다. 이때, 상기 에칭액에 의해 상기 표면부(110)가 과도하게 에칭되는 경우, 상기 표면부(110)와 상기 감광성 물질(200)의 밀착력이 저하될 수 있고, 틈새 부분에서 부식이 발생 될 수 있다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판(1000)은 이러한 표면부와 감광성 물질의 밀착력 저하 및 부식을 방지하기 위해, 상기 표면부(110)의 조성을 제어할 수 있다.
자세하게, 상기 표면부(110)는 FeO 및 Fe2O3 등의 산화철 및 Cr2O3의 산화크롬을 포함할 수 있다. 실시예에 따른 디스플레이용 기판(1000)은 상기 표면부(200)의 크롬과 철 원자의 원자 농도를 제어하여 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
자세하게, 상기 표면부(110)는 상기 중앙부(120)에 비하여 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 높을 수 있다. 자세하게, 상기 표면부(110) 에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상일 수 있다.
즉, 상기 표면부(110)는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상인 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면부(110)의 전체 영역 중 적어도 하나의 영역에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상일 수 있다.
또한, 상기 표면부(110)의 전체 영역 중 적어도 하나의 영역에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 1 이상일 수 있다.
또한, 상기 표면부(110)의 전체 영역 중 적어도 하나의 영역에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 내지 3.2 일 수 있다.
예를 들어, 상기 표면부(110)는 상기 기재(100)의 표면에서 상기 기재(100)의 깊이 방향으로 3㎚까지의 깊이에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 1 이상일 수 있다.
또한, 상기 표면부(110)는 상기 기재(100)의 표면에서 상기 기재(100)의 깊이 방향으로 3㎚까지의 깊이에서부터 5㎚까지의 깊이에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상일 수 있다.
즉, 상기 표면부(110)에서는 상기 기재(100)의 표면에 가까워질수록 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 높을 수 있다.
즉, 상기 표면부(110)에서는 상기 기재(100)의 표면에 가까워질수록 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 점차적으로 증가될 수 있다.
즉, 상기 표면부(110) 전체 영역에서 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상일 수 있다.
이에 따라, 상기 표면부(110)는 상기 중앙부(120)에 비해 크롬(Cr)의 함량이 높은 크롬 리치(Cr-rich) 영역이거나 크롬 리치 영역을 포함할 수 있다.
이러한 상기 표면부(110)의 크롬 리치 영역은 인위적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 기재(100) 상에는 표면과 공기 중의 산소가 결합하여 자연 산화에 의한 산화층이 먼저 형성되고, 상기 산화층을 염산 등의 용액에 의해 산처리 및 열처리를 하여 상기 표면부(110)의 일 영역 즉, 상기 표면부(110)의 적어도 일 영역을 크롬 리치 영역으로 변화시킬 수 있다.
크롬(Cr) 또는 크롬 산화막은 철(Fe) 또는 철 산화막에 비해 내식성이 좋기 때문에, 에칭 공정 중 에칭액 등에 의해 상기 표면부(110)가 내측으로 과도하게 에칭되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 감광성 물질(200)은 상기 표면부(110)와 접착이 되고, 이에 따라, 상기 표면부(110) 의 조성을 크롬 리치 상태로 조절함에 따라, 에칭 공정 중 에칭액 등에 의해 상기 표면부(110)가 과도하게 에칭되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표면부의 과에칭에 따른 표면부(110)와 감광성 물질(200)의 밀착력 저하를 방지할 수 있다.
한편, 상기 중앙부(120)에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 상기 표면부(110)에서의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)보다 작을 수 있다.
자세하게, 상기 중앙부(120)에서는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 1 미만일 수 있다. 자세하게, 상기 중앙부(120)에서의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 0.3 내지 0.6 일 수 있다. 즉, 중앙부(120)는 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 0.3 내지 0.6 인 영역을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 중앙부(120)는 상기 표면부(110)와 다르게 철 리치 상태일 수 있다. 상기 중앙부(120)에서의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.6을 초과하는 경우, 중앙부(120)에서의 내식성이 증가되어 에칭속도가 저하되고 이에 따라, 에칭 공정 중 에칭 효율이 저하될 수 있어 패턴 형성이 어려울 수 있다.
즉, 감광성 물질과 접착이 되는 상기 표면부(110)에서는 표면부의 내식성을 증가시켜, 과에칭을 방지할 수 있고, 중앙부(120)에서는 내식성을 표면부에 비해 상대적으로 감소시켜, 상기 기재(100)가 용이하게 에칭되도록 상기 기재(100)의 조성을 제어할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 디스플레이용 기판은 상기 디스플레이용 기판의 폴딩에 의해 곡률이 발생하는 영역과 폴딩이 되지 않고 곡률이 발생되지 않는 영역이 정의될 수 있다. 상기 패턴은 곡률 발생 영역과 곡률이 발생하지 않는 영역에 모두 형성될 수 있다. 또는, 상기 패턴은 곡률 발생 영역에만 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 기재(100)는 패턴이 형성되는 영역과 패턴이 형성되지 않는 영역으로 구분될 수 있다.
상기 표면부의 크롬 및 철 농도는 상기 패턴이 형성되는 영역과 또는 패턴이 형성되지 않는 영역에서 모두 제어될 수 있다. 또는, 상기 표면 부의 크롬 및 철 농도는 상기 패턴이 형성되는 영역에서만 제어될 수 있다.
즉, 상기 감광성 물질의 과에칭은 패턴을 형성하는 에칭 공정에서 발생하는 공정이므로, 기재의 영역에서 패턴이 형성되는 영역에서만 크롬 및 철 원자 농도를 제어하여 표면부의 개질에 따른 공정 시간을 단축할 수 있다.
앞선 설명에서는 디스플레이용 기판(1000)이 휘어지는 것을 중심으로 설명하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 휘어지지 않는 디스플레이용 기판(1000)에 패턴을 형성할 때, 또는 디스플레이용 기판이 아닌 다른 목적 일례로, 마스크 등의 목적으로 활용되는 기재 상에 패턴을 형성할 때 적용될 수 있으며, 그 적용 분야는 앞선 설명에 제한되지 않는다.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
먼저 스테인레스 기재를 준비하였다.
상기 스테인레스 기재는 17 중량%의 크롬을 포함하였다.
이어서, 스테인레스 기재의 표면은 공기 중의 산소와 결합되어 자연 산화되고, 기재 표면에는 표면 산화 영역 형성되었다. 이어서, 상기 스테인레스 기재의 표면에 염산을 이용하여 산처리한 후, 약 150℃의 온도에서 열처리하여 상기 기재의 표면 산화 영역을 개질하였다.
이어서, 상기 스테인레스 기재 표면에 포토레지스트 물질을 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 패턴을 형성하고자 하는 영역의 포토레지스트 물질을 제거하였다.
한편, 현상 공정 전후에는 열처리 공정이 진행될 수 있다. 자세하게, 노광 공정 후 열처리를 통해 감광제의 확산을 통해 반응 감도를 높일 수 있고, 현상 공정 후 열처리를 통해 현상 후 표면부의 표면 조도를 감소시켜 표면 거칠기를 감소시킬 수 있다.
이어서, 패턴 형성 영역을 에칭하기 위한 에칭액을 이용하여 스테인레스 기재를 에칭하엿다.
이어서, 스테인레스 기재의 표면에서부터의 의 깊이에 따른 원자 농도, 원자의 결합 상태, 표면부의 에칭 정도를 측정하였다.
비교예
실시예와 동일한 스테인레스 기재를 준비하였다. 이어서, 스테인레스 기재의 표면은 자연 산화되어 기재의 표면에는 표면 산화 영역이 형성되었다.
이어서, 상기 기재의 표면에 포토레지스트 물질을 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 패턴을 형성하고자 하는 영역의 포토레지스트 물질을 제거하였다.
이어서, 패턴 형성 영역을 에칭하기 위한 에칭액을 이용하여 스테인레스 기재를 에칭하엿다.
즉, 비교예는 실시예와 다르게 산처리 및 열처리를 진행하지 않고, 에칭 공정을 진행하였다.
이어서, 스테인레스 기재의 표면에서부터의 깊이에 따른 원자 농도, 원자의 결합 상태, 표면부의 에칭 정도를 측정하였다.
도 7 및 도 8은 각각 실시예 및 비교예에 따른 스테인레스 기재의 표면에서부터의의 깊이에 따른 원자 농도를 X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 비교예에 따른 기재는 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 철의 함량이 크롬의 함량보다 높은 것을 알 수 있다. 즉, 비교예에 따른 기재는 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 철 함량이 높은 철 리치 상태인 것을 알 수 있다.
한편, 도 98을 참조하면, 실시예에 따른 기재는 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 크롬의 함량이 철의 함량보다 높은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 기재는 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 크롬의 함량이 높은 크롬 리치 상태인 것을 알 수 있다.
실시예에 따른 기재의 깊이에 따른 원자 농도는 하기 표 1과 같을 수 있다.
깊이(㎚) 원자농도(%)
O1s Cr2P3 Fe2P3 Ni2P3
0 51.3414 14.0089 4.4374 0.1224
3 4936837 25.6722 21.1005 2.1805
5 39.8000 20.3000 29.0000 10.90000
6 22.2638 18.9456 53.8546 4.9361
9 11.9097 14.4952 67.3275 6.0810
12 9.4319 14.3277 70.5415 3.9239
15 8.0446 13.8450 70.4111 4.7304
18 7.3511 13.8165 73.5573 5.1607
21 6.0022 14.4993 73.0769 5.1723
24 5.2749 15.1194 73.9616 5.6441
27 5.6255 16.2105 72.9753 5.1478
30 5.5839 14.6037 74.8789 4.9336
33 4.5958 15.2280 72.8422 5.0024
36 3.1684 15.9637 75.9920 4.8759
39 3.9479 17.0497 72.5544 5.1806
42 2.8363 15.2671 75.2987 5.4548
45 2.9084 16.2561 75.4045 5.0812
48 1.4864 1634783 76.4167 5.6186
51 2.8772 16.7165 75.3340 5.0680
도 8 및 표 1을 참조하면, 실시예에 따른 기재는 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 철에 대한 크롬의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상인 것을 알 수 있다. 또한, 기재의 약 5㎚의 깊이에서부터는 철에 대한 크롬의 비(Cr/Fe)가 0.7 미만인 것을 알 수 있다.
즉, 기재의 표면과 감광성 물질이 접착되는 영역인 표면(0㎚)에서부터 약 5㎚까지의 깊이에서는 내식성이 강한 크롬의 양을 증가시킴으로써, 에칭 공정 중 표면부가 과에칭 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 과에칭에 따른 표면부와 감광성 물질의 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 과에칭되는 영역에서 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기재의의 5㎚의 깊이에서부터는 내식성이 강한 크롬의 양을 감소시키고, 철의 함량을 증가시킴으로써, 에칭 공정을 원할하게 하여 보다 정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
도 9 및 도 10은 상기 기재의 표면에서부터 깊이 방향으로 3㎚의 영역 즉, 상기 기재의 표면에서 3㎚ 만큼 이격된 거리에서 측정한 실시예 및 비교예에 따른 크롬 및 철 원자의 결합 상태를 결합 에너지 분석을 통해 측정한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 기재는 표면부에서내식성이 강한 크롬 산화물의 비율이 비교예에 비해 약 2배 가까이 증가된 것을 알 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 기재는 표면부에서 철 산화막의 비율이 비교예와 유사한 것을 알 수 있다.
즉, 실시예에 따른 기재는 표면(0㎚)에부터 약 5㎚의 까지의 깊이에서 크롬 산화막의 함량이 높은 크롬 리치 상태이며 특히, 크롬 원자는 내식성이 강한 크롬 산화물 상태로 잔류하므로, 에칭 공정 중 표면 산화층이 과에칭 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11 내지 도 14는 실시예 및 비교예에 따른 기재의 에칭 공정 중 기재가 에칭되는 정도를 도시한 단면도 및 사진이다.
도 11을 참조하면, 비교예에 따른 디스플레이용 기판은 에칭 공정 중 표면 부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)이 큰 것을 알 수 있다. 한편, 도 12를 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이용 기판은 에칭 공정 중 표면 산화부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)이 작은 것을 알 수 있다.
즉, 비교예에 따른 디스플레이용 기판은 도 13과 같이 표면부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)이 증가되어, 표면부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)에서 부식이 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 표면부가 내측으로 과에칭되어, 감광성 물질과 표면부의 접촉 영역이 감소되어, 감광성 물질과 상기 기재의 밀착력이 저하되는 것을 알 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 디스플레이용 기판은 도 14와 같이 표면부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)을 최소화하여 표면부가 내측으로 에칭되는 영역(FA)에서 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표면부가 내측으로 에칭되는 영역을 최소화하여 표면부와 감광성 물질의 접촉 영역이 감소되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따른 감광성 물질과 상기 기재의 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판은 기재의 표면부의 원자 농도를 제어하여, 기재의 에칭 중 표면부가 과에칭되어 발생되는 틈새 부식 및 감광층과의 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
자세하게, 표면부를 개질하여 감광층과 접촉되는 표면부의 크롬/크롬 산화물의 농도를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 표면부에서 크롬 산화물의 함량을 증가시킴으로써, 표면부에서 표면부의 내식성을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 에칭 공정 중 표면부가 내측으로 과에칭되는 현상을 최소화할 수 있고, 표면부의 과에칭에 의한 표면부와 감광층의 접촉 영역 저하에 따른 밀착력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 표면부 이외 영역에서부터는 크롬의 원자 농도를 감소시키고, 철의 원자 농도를 증가시킴으로써, 에칭 공정을 원활하게 진행하여 원하고자 하는 패턴 형상을 용이하게 구현할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 크롬 및 철을 포함하는 기재를 포함하고,
    상기 기재의 일 영역에는 홈 또는 홀을 포함하는 패턴이 형성되고,
    상기 기재는 표면부 및 중앙부를 포함하고,
    상기 표면부는 상기 기재의 표면으로부터 상기 기재의 두께 방향으로 5㎚까지의 깊이 영역으로 정의되고,
    상기 표면부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 상기 중앙부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)보다 크고,
    상기 표면부는 상기 크롬 원자가 상기 철 원자보다 큰 영역 및 상기 철 원자가 상기 크롬 원자보다 큰 영역을 포함하고,
    상기 크롬 원자가 상기 철 원자보다 큰 영역의 깊이는 상기 철 원자가 상기 크롬 원자보다 큰 영역의 깊이보다 크고,
    상기 중앙부는 상기 철 원자가 상기 크롬 원자보다 큰 영역만을 포함하는 디스플레이용 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표면부는 상기 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상인 영역을 포함하는 디스플레이용 기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 표면부는 상기 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 1 이상인 영역을 포함하는 디스플레이용 기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 표면부는 상기 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.7 이상인 디스플레이용 기판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙부는 상기 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 0.3 내지 0.6인 영역을 포함하는 디스플레이용 기판.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 표면부에서 상기 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)는 상기 기재의 표면 방향으로 갈수록 커지는 디스플레이용 기판.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기재는 상기 기재의 전체 조성에 대해 11 중량% 내지 20 중량%의 크롬을 포함하는 디스플레이용 기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 표면부의 크롬 원자는 크롬 산화물 상태로 포함되는 디스플레이용 기판.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기재는 일 방향으로 구부러지는 폴딩 영역을 포함하고,
    상기 폴딩 영역은 상기 표면부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)가 상기 중앙부의 철 원자에 대한 크롬 원자의 비(Cr/Fe)보다 큰 디스플레이용 기판.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기재의 폴딩 영역에는 상기 패턴이 형성되는 디스플레이용 기판.
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