JP6725097B2 - フィルムマスク、その製造方法、これを用いたパターンの形成方法およびこれを用いて形成されたパターン - Google Patents

フィルムマスク、その製造方法、これを用いたパターンの形成方法およびこれを用いて形成されたパターン Download PDF

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Description

本出願は、２０１６年１月２７日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０‐２０１６‐００１０２３７号の優先日の利益を主張し、その内容は本明細書に参考として組み込まれる。
本出願は、フィルムマスク、その製造方法、これを用いたパターンの形成方法およびこれを用いて形成されたパターンに関する。
一般的なフィルムマスクに基づくロールツーロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）フォトリソグラフィ技術は、パターニングを行おうとする基材との密着力が確保されていない場合には、パターンの解像度の低下および位置別の偏差が生じる。かかる位置別のパターニング偏差を解消するためには、パターン工程間、ＵＶ露光領域のフィルムマスクと基材とを最大限に密着させるために、ラミネート工程が導入される。しかし、かかるラミネート工程は、ラミネートのためのニップロール（Ｎｉｐ Ｒｏｌｌ）の加工公差、一般的に３／１００ｍｍ以上の公差および圧力による変形などの特性によって、正確な公差を維持することが難しいという欠点がある。かかる欠点を解消するために、近年、ドライフィルムレジスト（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ、以下、ＤＦＲ）を用いたパターニング技術が試みられており、これは、常温でフィルム状態のドライフィルムレジストの温度を約１００℃辺りに昇温させ、これを基材にラミネートし、以降、フィルムマスクをまたラミネートした後、ＵＶ露光を行う工程を進める。しかし、かかるドライフィルムレジストの場合、フィルムの厚さを所望通りに調節することが難しいという欠点、且つ実際のパターニング時にＤＦＲが有する解像度の問題を解消することが難しいという欠点によって、高解像度のパターンを具現するには困難を伴う。図１はＤＦＲを用いたパターニング時の解像度によるパターン具現能および付着力の問題を示している。具体的には、ＤＦＲを用いる場合、１５マイクロメータ以下の孤立型パターンの付着力が問題となり、１０マイクロメータ領域帯のパターンのパターン具現能に問題がある。
また、一般的にフィルムマスクを用いたロールツーロール露光の際には、図２のような形状のＡロールとＢロールによるラミネーションが導入され、この際、ＡロールとＢロールとの間隔（ｇａｐ）の均一性およびＢロールの真直度によって、ＵＶ露光時にパターニングされた感光性樹脂の段差および均一性が決定される。この際、ＡロールとＢロールは、通常、一方のロールとしては硬い（Ｈａｒｄ）スチールロール（Ｓｔｅｅｌ Ｒｏｌｌ）を適用し、他方のロールは、樹脂の特性およびその他の工程特性に応じて決定され、例えば、ＲＴＶ Ｓｉロールが主に使用される。この際、ロールとロールの接触時に生じ得る様々な器具的不良は図３に示している。図３はゴムロールとスチールロールの軸が捻られ、これらが接触した時に器具的不良が生じた例を図示したものである。
その他にも、ゴムロールの材質および形状に応じて、図４のような形状の不良が生じ得る。具体的には、図４の（ａ）の理想的な接触形状とは異なり、荷重を加える位置が、一般的にロールの縁部に位置していることから、図４の（ｂ）のように中央部分が浮き上がる形状の変形が生じたり、中央部が厚くなる現象が生じる。かかる問題を解決するために、図４の（ｃ）のようにクラウンロール（Ｃｒｏｗｎ Ｒｏｌｌ）を使用したり、ロールの縁部を研磨することで、かかる問題を解消する形態の器具的補強が行われている。しかし、かかる器具的な補強を行なっても上述のフィルムマスクと基材との均一な間隔を維持するためには、ラミネーション時に大きな圧力を付与しなければならないという工程的制約があり、そのため、樹脂の厚さを所望通りに大きくすることができないという欠点がある。
さらに、基本的に形成されたパターンの感光性樹脂の露光時に光の拡散特性によって上部ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）および下部ＣＤの偏差および露光量の調節可否による下部領域の残膜が発生する可能性が非常に高い。かかる残膜は、孤立したドット（Ｄｏｔ）パターンの場合よりも、線（Ｌｉｎｅ）パターンの場合において特に発生しやすく、かかる残膜の発生は、製品の品質低下およびヘイズ（Ｈａｚｅ）誘発などの問題を起こす。図５はネガ型感光性樹脂組成物のパターニング工程に一般的なロールツーロール露光工程を適用する際に生じる線パターンの形状および残膜の形状を示している（上部の線幅：１４．１マイクロメータ、下部の線幅：２２．９マイクロメータ）。
韓国出願公開第１９９２‐０００７９１２号公報
本出願は、液状感光性樹脂を用いたパターニングの際にも、パターンの残膜現象を減少させ、高さ段差を増加させることができるフィルムマスク、その製造方法、これを用いたパターンの形成方法、およびこれを用いて製造されたパターンを提供することを目的とする。
本出願の一実施形態は、
透明基材と、
前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、
前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部とを含むフィルムマスクを提供する。
本出願の他の一実施形態によると、前記溝部は、前記透明基材に直接形成されたものであってもよく、前記透明基材上に設けられた別の樹脂層に形成されていてもよい。本明細書では、前記溝部が、前記透明基材上に形成された別の樹脂層に形成された場合、この樹脂層は、インプリンティング層として言及され得る。
本出願の他の一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層は、ＵＶ領域の遮断特性を示すものであれば、特に限定されず、例えば、ＵＶ領域帯（１００ｎｍ〜４００ｎｍ）の反射率が約３０％以下であれば、特に限定されない。一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層は、ブラックマトリックス材料、カーボンブラック系材料、染料（ｄｙｅ）が混合された樹脂およびＡｌＯｘＮｙ（０≦ｘ≦１．５、０≦ｙ≦１、ｘおよびｙは、Ａｌ １原子に対するそれぞれのＯおよびＮの原子数の比）のうち少なくとも一つからなってもよい。
本出願の他の一実施形態によると、前記透明基材または前記インプリンティング層と前記暗色遮光パターン層との間に設けられた金属層をさらに含んでもよい。
本出願の他の一実施形態によると、前記透明基材または前記インプリンティング層と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられ、前記フィルムマスクは、前記金属層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、前記暗色遮光パターン層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、または前記フィルムマスクは、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられた領域と、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層が直接接する領域とを含む。
本出願の他の一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層および前記溝部上に設けられた表面保護層および離型力強化層のうち少なくとも一つをさらに含む。
本出願の他の一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層と前記透明基材または前記インプリンティング層との間に設けられた付着層をさらに含む。
本出願の他の一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層と前記透明基材または前記インプリンティング層との間に設けられた金属層を含み、前記金属層と前記透明基材または前記インプリンティング層との間に設けられた付着層をさらに含む。
本出願の他の一実施形態は、
透明基材上に溝部を形成するステップと、
前記透明基材上の溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップとを含むフィルムマスクの製造方法を提供する。
本出願の他の一実施形態は、上述の実施形態に係るフィルムマスクを用いるパターンの形成方法を提供する。
本出願の他の一実施形態は、上述の実施形態に係るフィルムマスクを用いて形成されるパターンを提供する。
本出願の他の一実施形態は、基材と、前記基材上に設けられた感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターンとを含み、前記パターンは、厚さ方向に上部と下部とを区分する境界部を含むパターン構造体を提供する。
本出願に記載の実施形態に係るフィルムマスクは、液状感光性樹脂をパターニングする場合にも残膜現象を減少させることができ、パターンの高さを増加させることができる。また、本出願に記載の実施形態に係るフィルムマスクを用いる場合、溝部の形状を所望の形状に形成することで、所望の形状のパターンを形成することができる。
従来のＤＦＲ方法を用いて形成されたパターンの状態の写真である。 フィルムマスクを用いてロールツーロール工程で露光する過程の模式図である。 ロールツーロール工程での器具的不良を例示したものである。 ゴムロールの形状不良を例示したものである。 従来のフィルムマスクを用いたパターン形成時の残膜の問題を示す写真である。 本出願の一実施形態に係るフィルムマスクの透過斜視図である。 本出願の一実施形態に係るフィルムマスクの垂直断面図である。 本出願のいくつかの実施形態に係るフィルムマスクの垂直断面図の様々な状態を例示したものである。 本出願の一実施形態に係るフィルムマスクと従来のフィルムマスクのシミュレーション測定条件を示したものである。 本出願の一実施形態に係るフィルムマスクと従来のフィルムマスクのシミュレーション測定結果を示したものである。 本出願の一実施形態に係る暗色遮光パターン層の材料の波長による反射率、透過率、吸収率を示したものである。 本出願の一実施形態により作製したハーフトーン領域を含むフィルムマスクの構造を例示したものである。 本出願の一実施形態に係るフィルムマスクの製造工程の模式図である。 実施例２によるフィルムマスクの製造工程中に各ステップ別に表面を撮影した写真である。 実施例２で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例３で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である 実施例４で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例５で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例６で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例７で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例８、実施例９で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。 実施例１０、実施例１１で製造されたフィルムマスクを用いて形成したパターンの写真である。
本出願の一実施形態に係るフィルムマスクは、透明基材と、前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部とを含むことを特徴とする。
前記溝部は、前記透明基材に直接形成されていてもよく、前記透明樹脂上に設けられた別の樹脂層に形成されていてもよい。本明細書では、前記溝部が前記透明基材上に形成された別の樹脂層に形成された場合、この樹脂層は、インプリンティング層として言及され得る。図６および図７に、透明基材上にインプリンティング層が設けられ、インプリンティング層に溝部が形成された構造を例示した。図７のフィルムマスクには、暗色遮光パターン層の他、付着層、金属層、保護層および離型力強化層がさらに設けられているが、これらの一部は、必要に応じて省略され得る。
図６および図７のような構造を有するフィルムマスクを用いてパターンを成形する場合、ネガ型感光性樹脂を例に挙げると、遮光領域の場合、ＵＶ照射時に光を受けないことからＵＶ硬化後に硬化が行われず現像が可能な領域となり、一方、溝部が形成された開口領域の場合、樹脂のコーティング厚さに対する溝部の深さによるさらなる高さのパターニングが行われることから高段差のパターン形成が可能となる。さらに、溝部の形状によってパターンの形状を規定できることから、最終的に形成されたパターンの立体的な形状までも決定できるという利点がある。
前記フィルムマスクを用いて形成されるパターンの形状は、前記溝部の形状に応じて決定してもよく、そのため、前記溝部の形状およびサイズは、形成しようとするパターンの形状に応じて決定してもよい。例えば、前記溝部の幅または直径は、前記暗色遮光パターン層の開口部のサイズと同様に決定されてもよく、前記溝部の深さは、５ｎｍ〜１ｍｍ、例えば、１０ｎｍ〜１マイクロメータから決定されてもよいが、これに限定されるものではない。
一例として、単に垂直に穿たれている形状のパターンではなく、傾斜した形状のパターンあるいは三角形状のパターンなどが具現可能であることから、既存のフォトリソグラフィ工程による具現が難しい様々な形状のパターン形状を有し、且つ残膜の形成が減少したかまたは存在していないパターンの具現が可能となる。
前記溝部は、以降パターニングしようとする感光性樹脂をインプリントする部分であり、形成しようとするパターンの形状やサイズを考慮してその形状とサイズが決定されてもよい。例えば、図８に様々な溝部の形状を例示しているが、これに限定されるものではない。
上述の本出願の実施形態に係るフィルムマスクを用いて露光する際、残膜が最小化し、且つ高解像度の具現が可能な原理をシミュレーションにより究明した。シミュレーションの結果、暗色遮光パターン層の間に溝部を有する本出願の実施形態に係るフィルムマスクが、溝部を有していない従来のフィルムマスクに比べて、拡散光の使用時にパターンサイズ拡張（ｐａｔｔｅｒｎ ｓｉｚｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）がより少なく、平行光の使用時に位置別光源の変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）がより安定していることを確認した。これにより、本出願の実施形態に係るフィルムマスクの使用時に残膜が最小化した原因を推定することができた。
さらに、シミュレーションの間に使用される樹脂の屈折率によるフィルムマスクの溝部の形状、例えば、半球状の相関関係を確認したところ、硬化前の樹脂の屈折率に比べ硬化後の樹脂の屈折率が高い場合、半球状の溝部領域において［マスクの屈折率＜硬化後の樹脂の屈折率＞未硬化樹脂の屈折率］の関係が形成されることから集光効果が生じ、これにより、レンズ効果が生じ得ることを確認した。前記マスクの屈折率は、溝部が形成された層、例えば、透明基材またはインプリンティング層の屈折率である。
一実施形態において、前記暗色遮光パターン層は、ＵＶ領域の遮断特性を示すことが好ましく、例えば、ＵＶ領域帯の反射率が約３０％以下である材料が使用され得る。一実施形態によると、前記暗色遮光パターン層は、ブラックマトリックス材料、カーボンブラック系材料、染料（ｄｙｅ）が混合された樹脂およびＡｌＯｘＮｙ（０≦ｘ≦１．５、０≦ｙ≦１、ｘおよびｙは、Ａｌ １原子に対するそれぞれのＯおよびＮの原子数の比）のうち少なくとも一つからなってもよい。前記ｘおよびｙの範囲は、ｘ＞０、またはｙ＞０、またはｘ＞０およびｙ＞０であることが好ましい。
前記暗色遮光パターン層がＡｌＯｘＮｙからなる場合、０＜ｘ≦１．５または０＜ｙ≦１であることが好ましい。前記暗色遮光パターン層としてアルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸窒化物を使用する場合、暗色遮光パターン層の単独でもＵＶ波長に対する半透過特性および反射防止特性を示すことができ、これに基づいて、暗色遮光パターン層の厚さに応じて、または金属層との積層構造を導入することで、多層パターニングのために使用されるハーフトーンマスクの製造に適用され得る。
前記暗色遮光パターン層の材料および厚さは、フィルムマスクを用いてパターン化しようとする材料およびパターンのサイズや形状に応じて決定され得、特に、求められるＵＶ光透過度に応じてその厚さが決定され得る。例えば、前記暗色遮光パターン層は、５ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有してもよく、光を遮断する厚さであれば、如何なる厚さでもよい。
前記暗色遮光パターン層は、ＵＶ露光により具現しようとするパターンの形状を開口領域として有するパターン形状を有してもよい。例えば、円柱状またはドット状のパターンを形成しようとする場合、前記暗色パターン遮光層は、円形の開口を有するパターンを有してもよい。前記暗色遮光パターン層を上述のＡｌＯｘＮｙで形成する場合、開口のサイズを所望のサイズに形成することが容易であり、例えば、直径が１〜３０マイクロメータである円形、または線幅が１〜３０マイクロメータである線形の開口を有してもよい。特に、前記暗色遮光パターン層を上述のＡｌＯｘＮｙで形成する場合、１５マイクロメータ以下の高解像度パターンを形成することができるだけでなく、露光方式による走査ムラの問題が最小化することができる。
前記暗色遮光パターン層のパターンを具現するためには、通常使用されるレーザを用いた直接（Ｄｉｒｅｃｔ）露光工程の他、フォトリソグラフィを活用したり、オフセットおよびインクジェットなどの印刷技法を用いる様々な方法が適用され得る。例えば、本発明者らは、Ａｌ層およびＡｌ系窒酸化物それぞれの単層および積層（ＡｌＯｘＮｙ／Ａｌ）構造のＵＶ領域（１００ｎｍ〜４００ｎｍ）に対する反射および吸収波長を測定したところ、積層構造の場合、ＵＶ領域帯に対して約３０％以下の反射率を有していることを確認し、残りの光は吸収することで、全体的にマスク素材として使用できることを確認した（図１１）。換言すれば、ＡｌＯｘＮｙ層の単独でもＵＶ波長に対する半透過特性および反射防止特性を示すことから、従来のマスク構造において反射防止膜の役割を果たすことを確認した。
前記透明基材は、上述のフィルムマスクを用いて露光工程を行うために必要な程度の光透過率を有するものであれば、特に限定されない。前記透明基材は、フィルムマスクを用いてパターン化しようとするパターンのサイズや材料に応じて決定され得、例えば、可視光透過率が５０％以上の透明基材が使用されることが好ましい。フィルムマスクを用いたパターンの形成時にロールを用いるために、前記透明基材は、フレキシブル基材を使用することが好ましく、例えば、プラスチックフィルム、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが使用され得る。前記透明基材の厚さは、フィルムマスクを支持できる程度であれば十分であり、特に限定されない。例えば、前記透明基材の厚さは、１０ｎｍ〜１ｍｍ、具体的には、１０マイクロメータ〜５００マイクロメータであってもよい。
前記溝部が形成された樹脂層、すなわち、インプリンティング層が設けられる場合、これは、当技術分野において知られている樹脂からなってもよく、前記透明基材と同一の材料であってもよく、相違する材料であってもよい。好ましくは、感光性樹脂からなってもよい。
一実施形態によると、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に設けられた金属層をさらに含んでもよい。
前記金属層は、前記暗色遮光パターン層の遮光性を補完することができ、前記暗色遮光パターン層の形成またはパターン化を容易にすることができる。前記金属層は、遮光性を補完できる材料または前記暗色遮光パターン層を容易に形成できる材料が使用され得る。例えば、アルミニウム（Ａｌ）が使用され得、この場合、その上にアルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸窒化物からなる暗色遮光パターン層を容易に形成することができる。また、アルミニウムは、アルミニウム酸化物、窒化物または酸窒化物からなる暗色遮光層と同時にパターン化することが容易である。前記金属層の厚さは、遮光性、工程性または可撓性を考慮して決定され得、例えば、１ｎｍ〜１０マイクロメータ内で決定され得る。
本出願の他の一実施形態によると、フィルムマスクにおいて遮光の役割をする素材の耐久性および付着特性などに応じて、暗色遮光パターン層の下部に付着層がさらに設けられたり、暗色遮光パターン層上に表面保護層および／または離型力強化層をさらに導入してもよい。
前記付着層は、前記暗色遮光パターン層と前記透明基材またはインプリンティング層との間に設けられ得る。また、前記付着層は、前記金属層と前記透明基材またはインプリンティング層との間に設けられ得る。前記付着層としては、前記透明基材またはインプリンティング層と前記暗色遮光パターン層または金属層との付着力を強化し、且つフィルムマスクを用いたパターン化に否定的な影響を与えないものが使用され得る。例えば、アクリル系、エポキシ系あるいはウレタン系といった付着層の材料が使用され得る。
前記表面保護層の場合には、一例としてウレタンアクリレート系の表面保護層を導入してもよく、これもまた硬度ＨＢ水準以上の場合にはあまり関係ないことを確認した。ただし、フィルムマスクによる製品の残膜および解像度増加などを考慮すると、できるだけ基材あるいは付着層よりも屈折率が高く、ＵＶ光を吸収しない層を表面保護層として使用することが好ましい。
次に、最外側層に相当する離型力強化層の場合、フッ素系、シリコン系、またはこれらの混合物を含む形態の層を導入してもよく、導入時に、厚さが１００ｎｍ以下の層が好ましいことを確認した。例えば、前記離型力強化層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成され得る。当該層を構成する方法は、ウェットコーティング（ｗｅｔ Ｃｏａｔｉｎｇ）方法および気相蒸着方法があり、気相蒸着方法がより有利である。
さらに、ユーザの工程に応じて、厚さ増加を目的として作製されたフィルムマスクをさらなる基材および接着層により補強して使用してもよい。前記離型力強化層は、パターニングしようとする基材、例えば、ＰＥＴのようなプラスチックフィルム、ＩＴＯフィルムなどの表面エネルギー以下の表面エネルギー、例えば、３０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下の場合、一般的な離型工程および成形工程に効果がある。前記離型力強化層の表面エネルギーは、好ましくは２２ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下、より好ましくは１５ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下であることが、良好な性能を示すことができる。前記離型力強化層の表面エネルギーは、低いほど好ましく、０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ超３０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下であってもよい。
前記離型力強化層の材料としては、前記表面エネルギーを有するものであれば、特に限定されず、フッ素系物質、シリコン系物質またはこれらの混合物が使用されてもよい。具体例として、パーフルオロエーテル鎖を有するフッ素系物質、アルコキシシランまたはシラノールを有するシリコン系物質、またはこれらの混合物が使用されてもよい。前記アルコキシシランまたはシラノールといったシリコン系物質は、他の基材との付着性を向上させることができる。さらに、前記離型力強化層は、離型力強化層の耐久性を補強するために、ＳｉＯ２層またはＴｉＯ２層をさらに含んでもよい。例えば、ＳｉＯ２層またはＴｉＯ２層を先ず蒸着した後、シラノールを含む層を形成する場合、常温でシラノールの‐ＯＨが脱水縮合反応を行い、これに接する層の表面と完全に結合するように誘導することができる。
本出願の他の一実施形態によると、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられ、前記フィルムマスクは、前記金属層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、前記暗色遮光パターン層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、または前記フィルムマスクは、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられた領域と、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層が直接接する領域とを含む。図１２に金属層が設けられた領域と、金属層が設けられていない領域とを含むフィルムマスクの構造を例示した。このように金属層または暗色遮光パターン層の厚さまたは金属層の有無に応じて、フィルムマスク内に光透過度が相違する部分を形成することで、ハーフトーン（ｈａｌｆ ｔｏｎｅ）領域を作製することができる。図１２において、暗色遮光パターンおよび金属層のない一般マスク領域により形成されるパターンに比べ、ＵＶ光の一部のみを通過させる暗色遮光パターン層が存在するハーフトーン領域により形成されたパターンの厚さが、より薄く形成される。
本出願の他の一実施形態は、
透明基材上に溝部を形成するステップと、
前記透明基材上の溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップとを含むフィルムマスクの製造方法を提供する。
具体例として、前記フィルムマスクの製造方法は、
透明基材上に溝部形成用樹脂をコーティングするステップと、
マスターモールドを用いて前記溝部形成用樹脂をインプリントし、露光して溝部を形成するステップと、
前記溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップとを含んでもよい。
必要に応じて、前記製造方法は、検査および修理（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ＆ ｒｅｐａｉｒ）ステップをさらに含んでもよい。
前記溝部が形成された以外の領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップは、凹凸部分に選択的にパターンを形成できる技術であれば、如何なる技術により具現してもよい。
一例によると、ＵＶ領域帯の波長を遮断できる染料（Ｄｙｅ）あるいは顔料（Ｐｉｇｍｅｎｔ）を含むインクのような暗色遮光パターン層の材料を、直接前記溝部が形成された以外の領域上に転写することで、暗色遮光パターン層を形成してもよい。
他の一例によると、リバースオフセット印刷技術を用いて暗色遮光パターン層を形成してもよい。透明基材の溝部が設けられた面上に、暗色遮光パターン層を形成するための材料を用いて層、すなわち暗色遮光層を形成した。一例によると、前記暗色遮光層としてＡｌＯｘＮｙ層またはＡｌ層／ＡｌＯｘＮｙ層を蒸着方法で形成してもよい。次に、リバースオフセット印刷技術でオフ（ｏｆｆ）工程を行うクリシェの役割として、前記暗色遮光層が形成された透明基材を用いて、図１３に図示されているように、溝部が設けられていない領域上にレジストパターンを形成してもよい。図１３によると、スリットノズルを用いてフォトレジストをコーティングした後、遮光層が蒸着されたインプリンティングモールドに接触させ、フォトレジストの一部をインプリンティングモールドの溝部が設けられていない表面にオフさせることができ、オフされていない残りのフォトレジストをクリーニングロールにより洗浄することで、連続工程を行うことができる。
本出願の他の一実施形態は、上述の実施形態に係るフィルムマスクを用いるパターンの形成方法を提供する。この方法は、基材上に感光性樹脂組成物を塗布するステップと、フィルムマスクを介して前記塗布された感光性樹脂組成物に露光を施すステップと、前記感光性樹脂組成物を現像するステップとを含んでもよい。この工程は、ロールツーロール工程により行われてもよい。ロールツーロール工程は、図２のような方式で行われ得る。前記露光の際、前記フィルムマスクは、溝部が設けられた面が前記感光性樹脂組成物近くに配置される。
本出願の他の一実施形態は、上述の実施形態に係るフィルムマスクを用いて形成されるパターンを提供する。
本出願の一実施形態によると、基材と、前記基材上に設けられた感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターンとを含むパターン構造体であって、前記パターンは、厚さ方向に上部と下部を区分する境界部を含む。前記境界部は、一つの層からなるパターンの表面において前記境界部によって区分される二つの領域が、表面特性、形状などによって区分されるだけであって、前記二つの領域の材料が異なったり、前記二つの領域が別の層に区分されるのではない。例えば、前記境界部は、前記パターンが形成された基材から同一の高さで前記パターンの縁部を横切る線または構造に表示されてもよい。前記基材から同一の高さで前記パターンの縁部を横切る構造は、溝部に表示されてもよく、パターンの厚さ方向への表面の傾斜が急変する構造、例えば、傾斜が緩くなる構造に表示されてもよい。
前記のような境界部は、上述の実施形態に係るフィルムマスクの溝部の最大深さから（溝部の最大深さ−暗色遮光パターン層の厚さ）の深さまでの領域と、溝部の暗色遮光パターン層の厚さまでの深さの領域とを区分する。ここで、形成されたパターンの前記境界部によって区分される２領域のうち、基板と相対的に遠い領域を上部と、基板と相対的に近い領域を下部とすると、パターンの上部は、フィルムマスクの溝部の最大深さから（溝部の最大深さ−暗色遮光パターン層の厚さ）の深さまでの領域に対応し、パターンの下部は、溝部の暗色遮光パターン層の厚さまでの深さの領域に対応する。
一実施形態によると、前記境界部によって区分されるパターンの上部と下部は、表面粗さが相違し得る。例えば、パターンの上部の表面粗さは、下部の表面粗さよりも小さいか、より規則的であり得る。パターンの上部は、フィルムマスクの溝部によってインプリントされた状態で、露光により硬化が行われることから、フィルムマスクの溝部の内部表面の特性に対応する表面特性を有することができる。一方、パターンの下部は、暗色遮光パターン層によって露光が行われない部分であるため、フィルムマスクの溝部の内部表面の特性に対応せず、相対的により大きいか不規則な表面粗さを示し得る。
一実施形態によると、前記パターンの高さが均一である。上述の実施形態に係るフィルムマスクを使用する場合、溝部の形状に応じてパターンのサイズと形状を決定できることから、パターンの高さを均一に設定することができる。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を例示するためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
実施例１および比較例１
図９のように、比較例１では、透明基材上に直径１５マイクロメータの開口部を有するクロムからなる暗色遮光パターン層を形成し、実施例１では、比較例１の前記暗色遮光パターン層の開口部に対応する部分に溝部（高さ：２マイクロメータ、下面の直径：１５マイクロメータ、下面の直径：１１マイクロメータ、半径：２マイクロメータ）を形成した。この際、暗色遮光パターン層のクロム層の幅は、１００マイクロメータ超であった。前記のようなパターンに平行光または拡散光（λ＝３６５ｎｍ）を照射した時のｘ（暗色遮光パターン層の開口中心からの距離、図１０の点線までがインプリンティングパターンが形成された位置である）による強度（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を測定した結果を図１０に示した。図１０の（ａ）は平行光の照射時、図１０の（ｂ）は拡散光の照射時、比較例１と実施例１の構造での強度を比較したものである。比較例１に比べ、実施例１で実際の開口直径（１５マイクロメータ）に相当する領域で強度が高く示されている一方、比較例１では、実際の開口直径よりも大きい領域まで強度が高く示されることを確認することができた。これにより、パターン精度が、比較例１に比べて実施例１において高く示され得ることが分かる。特に、拡散光の使用時に、比較例１に比べ、実施例１でパターンサイズの拡大を防止することができる。また、平行光の使用時に拡散光に比べ、位置別光源の変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）がより安定していることを確認することができた。
実施例２
厚さ２５０マイクロメータのＰＥＴ基材上にウレタン系材料を用いて付着層を形成し、その上に感光性樹脂層（ＵＶ硬化型ウレタンアクリル樹脂）をコーティングした後、インプリント方法で底面の直径が１１．６μｍであり、深さが５μｍである円柱状の溝部を形成した。次に、厚さ１００ｎｍのＡｌ層をスパッタリング方法で形成した。Ａｌ層上に反応性ガスである窒素を添加して反応性スパッタリング法（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）によりＡｌＯｘＮｙ層（ｘ＞０、０．３≦ｙ≦１）を形成した（図１４の１）。次に、図１３のような方法を用いて、溝部以外の領域にフォトレジスト層を形成した後（図１４の２）、エッチング液を用いて溝部に形成された金属層およびＡｌＯｘＮｙ層を除去した（図１４の３）。次に、フォトレジスト層をストリッピングした（図１４の４）。次に、ウレタンアクリレート系の表面保護層をコーティングして形成し、Ｓｉ系離型力強化層を形成した。図１４には、Ａｌ／ＡｌＯＮ層の蒸着後、透明基材の表面を示した写真、溝部以外の領域上にフォトレジストを印刷した表面を示した写真、溝部内のＡｌ／ＡｌＯＮをエッチングした写真、およびフォトレジストを除去した写真を示した。
このように製造されたフィルムマスクを用いて、図２のような方法で感光性ウレタンアクリルＵＶレジンのパターン化を行って得られたパターンの写真を図１５に示した（×１，５００）。得られたパターンは、上部の直径が１１．６μｍ、下部の直径が１９．６μｍであった。
図１５に示したように、得られたパターンの上部は、溝部の形状がそのまま転写されていることを確認することができる。したがって、パターンの上部は規則的な形状を有する一方、下部に向かって相対的に厚さの増加幅がより大きくなる形状を示した。また、図５に比べ、残膜不良が著しく減少したことを確認することができた。また、フィルムマスクの溝部の厚さだけパターンの高さが増加したことを確認することができた。
実施例３
暗色遮光パターン層の開口部および溝部が線形である以外は、実施例２と同様に実施した。得られたパターンの写真を図１６に示した。線形パターンの交差部の上部の線幅は１１．２μｍであり、交差部の下部の線幅は２５．４μｍであった。
実施例４
暗色遮光パターン層の開口部が図１７の（ａ）のような円形であり、溝部を図１７の（ｂ）のようなレンズ構造に形成した以外は、実施例２と同様に実施した。パターンの形成時に、パターン化しようとする感光性樹脂組成物がコーティングされた基材の底面までフィルムマスクを密着させた後、ＵＶ硬化させた。得られたパターンを図１７の（ｃ）に示した。
実施例５
暗色遮光パターン層の開口部が図１８の（ａ）のような円形であり、溝部を図１８の（ｂ）のようなレンズ構造に形成した以外は、実施例２と同様に実施した。パターンの形成時に、パターン化しようとする感光性樹脂組成物がコーティングされた厚さの一部のみが溝部と接するようにした後、ＵＶ硬化させた。得られたパターンを図１８の（ｃ）に示した。
実施例６
暗色遮光パターン層の開口部が図１９の（ａ）のような三角形であり、溝部を図１９の（ｂ）のような三角柱構造に形成した以外は、実施例２と同様に実施した。パターンの形成時に、パターン化しようとする感光性樹脂組成物がコーティングされた厚さの一部のみが溝部と接するようにした後、ＵＶ硬化させた。得られたパターンを図１９の（ｃ）に示した。
実施例７
暗色遮光パターン層の開口部が図２０の（ａ）のような円形であり、溝部を図２０の（ｂ）のような四角柱構造に形成した以外は、実施例２と同様に実施した。パターンの形成時に、パターン化しようとする感光性樹脂組成物がコーティングされた厚さの一部のみが溝部と接するようにした後、ＵＶ硬化させた。得られたパターンを図２０の（ｃ）に示した。
実施例８
暗色遮光パターン層の開口部および溝部のピッチが１５０μｍであり、直径が１０μｍ、１５μｍ、３０μｍおよび５０μｍであり、製造されたパターンの高さが１１μｍである以外は、実施例２と同様に実施した。このように製造されたフィルムマスクを用いて製造されたパターンの写真（×１，５００）を図２１に示した。
実施例９
暗色遮光パターン層の開口部および溝部のピッチが１５０μｍであり、直径が１０μｍ、１５μｍ、３０μｍおよび５０μｍであり、製造されたパターンの高さが８μｍである以外は、実施例２と同様に実施した。パターンの高さは、工程速度を用いて調節した。工程速度が遅くなると高さが低くなる。このように製造されたフィルムマスクを用いて製造されたパターンの写真（×１，５００）を図２１に示した。
実施例１０
暗色遮光パターン層の開口部および溝部の線幅が線形である以外は、実施例９と同様に実施した。この際、パターンの形成時に、工程速度は１０ＲＰＭであり、パターンの高さは８．４μｍであった。製造されたパターンの低倍率（×１１０）、中倍率（×３００）および高倍率（×１，５００）で得られた写真を図２２に示した。
実施例１１
暗色遮光パターン層の開口部および溝部の線幅が線形である以外は、実施例９と同様に実施した。この際、パターンの形成時に、工程速度は１５ＲＰＭであり、パターンの高さは１１．３μｍであった。製造されたパターンの低倍率（×１１０）、中倍率（×３００）および高倍率（×１，５００）で得られた写真を図２２に示した。
ここで、本実施形態に係る発明の例を項目として記載する。
［項目１］
透明基材と、
前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、
前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部と
を含む、
フィルムマスク。
［項目２］
前記溝部は、前記透明基材に直接形成されている、
項目１に記載のフィルムマスク。
［項目３］
前記溝部は、前記透明基材上に設けられた別の樹脂層に形成されていている、
項目１に記載のフィルムマスク。
［項目４］
前記暗色遮光パターン層は、ＵＶ領域帯の反射率が約３０％以下である、
項目１から３のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目５］
前記暗色遮光パターン層は、ブラックマトリックス材料、カーボンブラック系材料、染料（ｄｙｅ）が混合された樹脂およびＡｌＯｘＮｙ（０≦ｘ≦１．５、０≦ｙ≦１、ｘおよびｙは、Ａｌ １原子に対するそれぞれのＯおよびＮの原子数の比）のうち少なくとも一つからなる、
項目１から４のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目６］
前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に設けられた金属層をさらに含む、
項目１から５のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目７］
前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられ、
前記フィルムマスクは、前記金属層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、前記暗色遮光パターン層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、
または
前記フィルムマスクは、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられた領域と、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層が直接接する領域とを含む、
項目１から５のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目８］
前記暗色遮光パターン層および前記溝部上に設けられた表面保護層および離型力強化層のうち少なくとも一つをさらに含む、
項目１から７のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目９］
前記暗色遮光パターン層と透明基材との間に設けられた付着層をさらに含む、
項目１から８のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目１０］
前記暗色遮光パターン層と透明基材との間に設けられた金属層を含み、
前記金属層と前記透明基材との間に設けられた付着層をさらに含む、
項目１から５のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
［項目１１］
透明基材上に溝部を形成するステップと、
前記透明基材上の溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップと
を含む、
項目１から１０のいずれか１項に記載のフィルムマスクの製造方法。
［項目１２］
前記透明基材上に溝部を形成するステップは、
透明基材上に溝部形成用樹脂をコーティングするステップと、
マスターモールドを用いて前記溝部形成用樹脂をインプリントし、露光して溝部を形成するステップと
を含む、
項目１１に記載のフィルムマスクの製造方法。
［項目１３］
暗色遮光パターン層を形成するステップは、
透明基材の溝部が設けられた面上に、暗色遮光パターン層を形成するための材料を用いて暗色遮光層を形成するステップと、
リバースオフセット印刷方法により前記暗色遮光層上の溝部が設けられていない領域上にレジストパターンを形成するステップと、
前記レジストパターンを用いて溝部内の暗色遮光層を除去するステップと、
前記レジストパターンを除去するステップと
を含む、
項目１１または１２に記載のフィルムマスクの製造方法。
［項目１４］
項目１から１０のいずれか１項に記載のフィルムマスクを用いる、
パターンの形成方法。
［項目１５］
前記パターンは、感光性樹脂組成物を用いて形成し、
溝部領域において、［マスクの屈折率＜硬化後の感光性樹脂組成物の屈折率＞未硬化感光性樹脂組成物の屈折率］の関係を満たす、
項目１４に記載のパターンの形成方法。
［項目１６］
項目１から１０のいずれか１項に記載のフィルムマスクを用いて形成される、
パターン。
［項目１７］
基材と、
前記基材上に設けられた感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターンと
を含み、
前記パターンは、厚さ方向に上部と下部とを区分する境界部を含む、
パターン構造体。
［項目１８］
前記境界部は、前記パターンが形成された基材から同一の高さで前記パターンの縁部を横切る線または構造である、
項目１７に記載のパターン構造体。
［項目１９］
前記境界部によって区分されるパターンの上部と下部は、表面粗さが相違する、
項目１７または１８に記載のパターン構造体。
［項目２０］
前記パターンの高さが均一である、
項目１７から１９のいずれか１項に記載のパターン構造体。

Claims (14)

  1. 透明基材と、
    前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、
    前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部と
    を含む、
    フィルムマスクであって、
    前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられ、
    前記フィルムマスクは、前記金属層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、前記暗色遮光パターン層の厚さが互いに異なる２以上の領域を含むか、
    または
    前記フィルムマスクは、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層との間に金属層が設けられた領域と、前記透明基材と前記暗色遮光パターン層が直接接する領域とを含む、
    フィルムマスク。
  2. 前記溝部は、前記透明基材に直接形成されている、
    請求項１に記載のフィルムマスク。
  3. 前記溝部は、前記透明基材上に設けられた別の樹脂層に形成されていている、
    請求項１に記載のフィルムマスク。
  4. 前記暗色遮光パターン層は、ＵＶ領域帯の反射率が３０％以下である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
  5. 前記暗色遮光パターン層は、ブラックマトリックス材料、カーボンブラック系材料、染料（ｄｙｅ）が混合された樹脂およびＡｌＯｘＮｙ（０≦ｘ≦１．５、０≦ｙ≦１、ｘおよびｙは、Ａｌ １原子に対するそれぞれのＯおよびＮの原子数の比）のうち少なくとも一つからなる、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
  6. 前記暗色遮光パターン層および前記溝部上に設けられた表面保護層および離型力強化層のうち少なくとも一つをさらに含む、
    請求項１から５のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
  7. 前記金属層と前記透明基材との間に設けられた付着層をさらに含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載のフィルムマスク。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルムマスクを製造するための方法であって、
    透明基材上に溝部を形成するステップと、
    前記透明基材上の溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップと
    を含む、
    フィルムマスクの製造方法。
  9. 前記透明基材上に溝部を形成するステップは、
    透明基材上に溝部形成用樹脂をコーティングするステップと、
    マスターモールドを用いて前記溝部形成用樹脂をインプリントし、露光して溝部を形成するステップと
    を含む、
    請求項８に記載のフィルムマスクの製造方法。
  10. 暗色遮光パターン層を形成するステップは、
    透明基材の溝部が設けられた面上に、暗色遮光パターン層を形成するための材料を用いて暗色遮光層を形成するステップと、
    リバースオフセット印刷方法により前記暗色遮光層上の溝部が設けられていない領域上にレジストパターンを形成するステップと、
    前記レジストパターンを用いて溝部内の暗色遮光層を除去するステップと、
    前記レジストパターンを除去するステップと
    を含む、
    請求項８または９に記載のフィルムマスクの製造方法。
  11. フィルムマスクの製造方法であって、
    前記フィルムマスクは、
    透明基材と、
    前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、
    前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部とを含み、
    前記フィルムマスクの製造方法は、
    透明基材上に溝部を形成するステップと、
    前記透明基材上の溝部が設けられていない領域上に暗色遮光パターン層を形成するステップと
    を含み、
    暗色遮光パターン層を形成するステップは、
    透明基材の溝部が設けられた面上に、暗色遮光パターン層を形成するための材料を用いて暗色遮光層を形成するステップと、
    リバースオフセット印刷方法により前記暗色遮光層上の溝部が設けられていない領域上にレジストパターンを形成するステップと、
    前記レジストパターンを用いて溝部内の暗色遮光層を除去するステップと、
    前記レジストパターンを除去するステップと
    を含む、
    フィルムマスクの製造方法。
  12. 請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルムマスクを用いる、
    パターンの製造方法。
  13. 前記パターンは、感光性樹脂組成物を用いて形成し、
    溝部領域において、［マスクの屈折率＜硬化後の感光性樹脂組成物の屈折率＞未硬化感光性樹脂組成物の屈折率］の関係を満たす、
    請求項１２に記載のパターンの製造方法。
  14. フィルムマスクを用いる、パターンの製造方法であって、
    前記フィルムマスクは、
    透明基材と、
    前記透明基材上に設けられた暗色遮光パターン層と、
    前記暗色遮光パターン層が設けられていない領域に設けられた溝部とを含み、
    前記パターンは、感光性樹脂組成物を用いて形成し、
    溝部領域において、［マスクの屈折率＜硬化後の感光性樹脂組成物の屈折率＞未硬化感光性樹脂組成物の屈折率］の関係を満たす、
    パターンの製造方法。
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