KR0186067B1 - 계조 마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR0186067B1
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기타지마 요시토시
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Abstract

실질적으로 0%와 실질적으로 100%의 값을 포함하여 적어도 세 단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크는, 투명 기재 시트 위에 제공한 균일한 크롬 화합물의 필름의 두께를 변화시킴으로써 일정하게 단층화 된 투과율을 갖는다.
실질적으로 0%와 실질적으로 100%의 값을 포함하여 적어도 세 단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크를 제조하는 과정은 그의 예정된 영역에서 상기 크롬 화합물 필름을 에칭에 의해 제거하고, 에칭에 의해 예정된 영역에 남아 있는 크롬 화합물 필름의 두께를 투과율이 예정된 중간 값을 가지도록 감소시키는 단계로 이루어진다.
실질적으로 0%와 실질적으로 100%의 값을 포함하여 적어도 세 단계의 공간적으로 단충화 된 투과율을 갖는 계조 마스크는, 그 가운데 적어도 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역이 0%와 100%가 아닌 투과율을 가지며 투명한 기재 시트 위에 조밀하게 반복되는 형태로 제공되는 반투명 필름으로 구성되는데, 반투명 필름이 이렇게 조밀하게 반복되는 형태로 제공되어 위상차가 실질적으로 사용된 파장의 반-파장이거나 반-파장에 홀수를 곱하여 얻은 값이 된다.

Description

계조 마스크 및 그의 제조방법
제1a도 내지 제1e도는 본 발명의 제1구현예에 의한 계조 마스크의 제조 단계를 나타내는 횡단면도.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 제2구현예에 의한 계조 마스크의 제조 단계를 나타내는 횡단면도.
제3도는 크롬 화합물의 두께와 투과율 사이의 관계를 나타내는 도표.
제4a도 내지 제4h도는 계조 마스크를 사용하는 칼라 필터를 제조하기 위한 방법의 단계를 나타내는 개략적인 횡단면도.
제5a도는 본 발명의 제2개념의 구현예에 의한 계조 마스크의 횡단면도.
제5b도는 본 발명의 제2개념의 구현예에 의한 계조 마스크의 계획도.
제6a도 및 제6b도는 본 발명의 다른 구현예에 의한 0%의 투과율을 갖는 영역의 반투명 필름의 배치 계획도 이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기재 시트 2 : 투명한 전도성 필름
3 : 검은 매체 4, 13, 15 : 감광성 내식 필름
5 : 계조 마스크 6 : 광선
11 : 투명 기재 시트 12 : 크롬 화합물 필름
14, 16, 17, 18, 19 : 노출 a, b, c : 영역
본 발명은 단계적으로 변형된 투과율을 갖는 계조(階調) 마스크와 그의 제조방법으로 특히 칼라 필터의 제조시 사용하기 위한 계조 마스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 칼라액정 표시 및 그 유사물을 위한 칼라필터의 제조시, 여러 단계 투과율을 갖는 계조 마스크(gradation mask)의 사용은 노출의 다수 필요 시간을 감소하기 위하여 제안되어 왔고, 이것에 의해 수율을 개선하였다(일본특개평 5-11106호 참조).
이 방법을 제4도를 참조로 하여 설명한다. 제4도에 나타난 도면에서, 필터의 칼라화된 화소(pixels) 사이의 블리딩(bleeding)을 방지하기 위한 검은 매체는 기재 시트(sheet)위에 미리 제공된다. 제4(a)도에 나타난 바와 같이, ITO의 투명 전도성 필름(2) 또는 그 유사물은 유리 기재 시트(1)의 표면에 제공되고, 검은 매체(3)는 석판인쇄(石版印刷) 또는 그 유사물에 의해 그위에 형성되고, 감광성 내식(photoresist) 필름(4)이 그위에 형성된다.
계속하여, 제4(b)도에 나타난 바와 같이, 제조하게 되는 칼라 필터의 칼라화된 화소의 차원 및 구성에 의한 다양한 투과율의 계조 마스크(5)는 그것이 검은 매체(3)와 일치하는 방식으로 기재 시트(1)에 접하게 가깝게 하거나, 또는 부근에 가깝게 위치된다. 광선(6)은 감광성 내식 필름(4)을 노출로 계조 마스크(5)를 통해 부속품에 균질하게 적용된다. 계조 마스크(5)에서, 예를 들면, 제조하게 되는 칼라 필터의 적색 화소(畵素)에 해당하는 영역(a)의 투과율은 0%이고, 녹색 화소에 해당하는 여역(b)의 투과율은 10%이고, 청색 화소에 해당하는 영역(c)의 투과율은 100%이다. 계조 마스크(5)를 통한 균일한 노출에서, 영역(a)에 해당하는 그것의 영역에서 내식막은 전혀 노출이 없고, 영역(b)에 해당하는 그것의 영역에서 내식만은 어느 정도 노출이 있고, 영역(c)에 해당하는 그것의 영역에서 내식막은 충분한 노출이 있다. 따라서, 감광성 내식 필름(4)에서, 노출은 칼라화된 화소의 위치에 의존해 변한다. 제4(c)도에 나타난 바와 같이 예를 들면, 최저 노출인 그것의 영역에서 단지 내식막 제거를 위한 농도를 갖는 현상액에 의한 상기 감광성 내식 필름(4)의 현상(現像)은 제거시키게 되는 계조 마스크(5)의 영역(a)에 해당하는 그것의 영역에서 단지 내식막에 일어나고, 제거된 내식막 영역에 해당하는 그것의 영역에서 투명 전도성 필름(2)이 노출된다. 이 단계에서, 제4(d)도에 나타난 바와 같이, 전압은 내식막의 열림에 해당하는 그것의 노출된 영역에서 투명 전도성 필름(2)에 적색 전기용착된 필름(R)을 형성하는 전기이동(electrophoresis)을 실행하는 것으로 투명 전도성 필름(2)에 적용된다. 이어서, 제4(e)도에 나타난 바와 같이, 계조 마스크(5)의 영역(b)에 해당하는 그것의 영역에서 내식 필름(4)은 단지 노출이 중간 정도인 영역 만을 제거할 수 있는 현상액을 사용하여 제거된다. 이어서, 제4(f)도에 나타난 바와 같이, 전압은 내식막의 열림에 해당하는 그것의 노출된 영역에서 투명한 전도성 필름(2)에 녹색 전기 용착된 필름(G)을 형성하는 전기이동(electrophoresis)을 실행하는 것으로 투명한 전도성 필름(2)에 적용된다. 제4(g)도 및 제4(h)도에서, 상기한 바와 같은 방식으로, 청색 전기용착 필름(B)은 계조 마스크(5)의 영역(c)에 해당하는 그것의 영역에서 투명한 전도성 필름(2)에 형성되고, 즉, 검은 매체 영역은 없어진다. 따라서, 제4(h)도에 나타난 바와 같이 칼라 필터가 완성된다. 이 관계에서, 이것은 계조 마스크의 투과율이 4단계로 변하므로, 상기한 방식으로 검은 매체(3)를 형성하는 것이 가능하다.
중간 투과율을 포함하는 단계 투과율을 갖는 상기 계조 마스크의 제조에서, 입자성 물질의 침전은 예를 들면, 진공 침적에 의해서 본 기술에서 지금까지 사용되어 왔다. 그러나, 칼라 필터의 제조를 위한 몇 가지 계조 마스크에서, 각 영역은 약 50㎛ 이하의 크기를 갖고, 그것은 저렴한 비용으로 고효율의 작고 정밀한 치수를 갖는 계조 마스크와 같은 것을 제조하는 것이 용이하지 않다.
추가로, 저투과율을 갖는 통상적인 크롬 필름은 필름의 두께가 본래 너무 작아서 에칭에 의해 회색톤(크롬 필름의 두께를 조절하기 위한)으로 투과율을 조절하는 것에 곤란한 문제점이 있다.
종래 기술의 상기와 같은 문제점의 해결하기 위해 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 고정밀 및 고효율성으로 제조할 수 있는 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크, 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1개념에 따라, 실질적으로 0%와 실질적으로 100%를 포함하는 적어도 3단계의 공간적으로 단층화된 투과율을 갖고, 이 투과율이 투명한 기재 시트에 제공된 크롬 화합물의 균질한 필름의 두께를 변화시킴에 의해서 단계적으로 조절되는 계조 마스크를 제공하게 된다.
본 발명의 제1개념에 따른 계조 마스크에서, 크롬 화합물은 크롬산화물, 크롬질화물, 크롬산화질화물 및 크롬산화질화탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나가 바람직하다.
상기 계조 마스크는 다수의 칼라화된 화소(畵素)로 이루어진 칼라 필터의 제조를 위해 적합하다.
본 발명의 상기 계조 마스크는 투명한 기재 시트상에 적어도 0%의 투과율을 갖기에 충분한 두께로 크롬 화합물의 균질한 필름을 형성하고, 상기 크롬 화합물 필름을 에칭에 의해 그것의 예정된 영역에서 제거하고, 남아 있는 크롬 화합물 필름의 두께를 투과율이 예정된 중간 값의 크기로 에칭함에 의해서 그의 예정된 영역에서 감소시키는 단계로 이루어지는 실질적으로 0% 및 100%를 포함하는 적어도 3단계의 공간적으로 단층화된 투과율의 계조 마스크를 제조하기 위한 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 상기 제1의 개념에서, 투과율이 투명한 기재 시트에 제공되는 크롬 화합물의 균질화 필름의 두께를 변화시킴에 의해서 단계적으로 조절시킴으로, 각 투과 영역이 미세할지라도, 계조 마스크는 석판인쇄의 이점을 취함에 의해서 저렴한 비용으로 고정밀 및 고효율성으로 제조될 수 있다. 이 계조 마스크는 다수의 칼라화된 화소로 이루어진 칼라 필터의 제조를 위해 특히 적합하다.
본 발명의 제2개념에 의하면, 실질적으로 0% 및 100%를 포함하는 적어도 3단계의 공간적으로 단층화된 투과율을 갖는 계조 마스크를 제공하고 있고, 여기서 적어도 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역이 0% 및 100% 이외의 예정된 투과율을 갖고, 투명한 기재 시트상에 반복 패턴으로 제공된 반투명 필름으로 이루어지고, 미세한 반복 패턴의 위상차가 사용된 파장의 실질적으로 반파장이거나 또는 반파장을 홀수로 곱해서 얻어지는 값인 방식으로 제공되어진다.
본 발명의 제2의 개념에 따른 계조 마스크에서, 상기 미세한 반복 패턴의 반복 피치(pitch)는 3㎛이하가 바람직하고, 2㎛이하이면 더욱 바람직하다.
추가로, 계조 마스크에서, 0% 내지 100%사이의 (0% 및 100%는 제외) 적어도 하나의 투과율을 가지는 영역은 상기 투명한 기재 시트의 전체 표면위에 제공된 단일 반투명 필름으로 이루어질 수 있다.
반투명 필름은 크롬 화합물로 이루어질 수 있다.
이 계조 마스크는 다수의 칼라화된 화소로 이루어진 칼라 필터의 제조를 위해 특히 적합하다.
본 발명의 제2개념에서, 적어도 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역은 0% 및 100% 이외의 예정된 투과율을 가지고, 투명한 기재 시트상에 위상차가 사용된 파장의 실질적으로 반파장이거나 또는 반파장을 홀수로 곱해 얻어진 값인 방식으로 제공되어진 미세한 반복 패턴으로 제공되는 반투명 필름으로 이루어진다. 따라서, 각 영역이 미세할 지라도, 계조 마스크는 상기 반투명 필름을 형성하고, 석판인쇄 또는 다른 기술의 장점을 취함에 의해서 반투명 필름을 패턴화 함에 의해서 단순한 저렴한 비용으로 고정밀 및 고효율성으로 제조될 수 있다. 이 계조 마스크는 다수의 칼라화된 화소로 이루어진 칼라 필터의 제조를 위해 특히 바람직하다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1개념
본 발명의 제1개념에 의한 계조 마스크와 그의 제조 방법은 다음의 구현예를 참조로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 계조 마스크의 기본 윈리는 반투명 필름을 형성할 수 있는 크롬 화합물로 예를 들면, CrOX, CrNX, CrOXNY또는 CrOXNYCZ가 투과율을 조절하는 필름으로 사용되고, 필름 두께는 단계적인 방식으로 변형하기 위하여 석판인쇄 기술을 사용함에 의해서 단계적으로 변형된다.
제1도는 본 발명의 제1구현예에 의한 계조 마스크를 제조하는 단계를 설명하는 도면이다. 제1(a)도에 나타난 바와 같이, CrOX, CrNX, CrOXNY또는 CrOXNYCZ의 주어진 값 또는 크기가 투과율 0%이 되는 두께의 크롬 화합물의 필름(12)이 투명한 기재 시트(11)에 형성되고, 이로 인해 투과율은 0%가 된다. 전자 빔 내식막 또는 감광성 내식 필름(13)이 그위에 형성되고, 투과율 100%가 되는 영역(c) (제1(e)도 참조)에 해당하는 그것의 영역에서 내식막(13)은 전자 빔, 레이저 빔 또는 다른 광선에 의해 노출(14)로 처리된다.
이어서, 제1도에 나타난 바와 같이, 내식막(13)은 노출된 영역을 용해하기 위하여 현상되고, 그것의 노출된 영역에서 크롬 화합물 필름(12)은 마스크로 내식막 패턴을 사용하는 건식 에칭 또는 습식 에칭에 의해서 완전하게 제거된다.
제거되지 않고 남아 있는 내식막이 벗겨지고, 제1(c)도에 나타난 바와 같이, 순간 전자 빔 내식막 또는 감광성 내식 필름(15)이 이어서 다시 형성된다. 이후, 투과율 100%가 되는 영역(c)과 투과율이 중간 정도인 영역(c)에 해당하는 각각의 그것의 영역에서 내식막(15)은 전자 빔, 레이저 빔 또는 다른 광선에 의한 노출로 처리된다. 이 경우, 투과율이 중간 정도 되게 하는 영역(b)에 해당하는 그것의 영역에서 내식막만이 노출될 수 있다.
이어서, 제1(d)도에 나타난 바와 같이 내식막(15)은 노출된 영역을 용해하기 위하여 현상되고, 그것의 노출된 영역에서 크롬 화합물 필름(12)은 노출된 영역을 완전하게 제거함 없이 중간 정도의 두께의 마스크로 내식막 패턴을 사용함에 의해서 건식 에칭 또는 습식 에칭으로 처리된다.
최종적으로 남아 있는 내식막이 제거된다. 이렇게, 제1(e)도에 나타난 바와 같이 계조 마스크가 완성된다. 제일 먼저 에칭 되어진 영역(c)은 크롬 필름(12)이 남아 있지 않기 때문에 100%의 투과율을 갖는다. 다음으로 에칭 되어진 영역(c)은 반투명이고, 크롬 화합물 필름(12)의 두께가 중간 정도 이기 때문에 예를 들면, 10%의 투과율을 갖는다. 에칭 되지 않은 영역(a)은 광선에 불투과성이고, 크롬 화합물 필름(12)이 제거되지 않아 완전하게 남아 있기 때문에 0%의 투과율을 갖는다.
따라서, 이것은 100%, 중간 정도의 원하는 투과율 및 0%의 3단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크를 제조하는 것이 가능하다. 이는 내식막, 패터링 및 에칭 형성의 적어도 한번의 단계를 추가로 반복함에 의해서 적어도 두 단계로 변형된 공간적으로 단계의 투과율을 갖는 계조 마스크를 제조하는 것이 또한 가능하다.
제2도는 본 발명의 제2구현예에 의한 계조 마스크를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다. 제2(a)도에 나타난 바와 같이, CrOX, CrNX, CrOXNY또는 CrOXNYCZ의 주어진 값 또는 크기가 투과율 0%이 되는 두께의 크롬 화합물의 필름(12)이 투명한 기재 시트(11)에 형성되고, 이로 인해 투과율은 0%가 된다. 전자 빔 내식막 또는 감광성 내식 필름(13)이 그위에 형성되고, 투과율 100%가 되는 영역(c)에 해당하는 그것의 영역에서 내식막(13) 및 중간 정도의 투과율의 영역(b)(제2(e)도 참조)은 전자 빔, 레이저 빔 또는 다른 광선에 의해 노출(17)로 처리된다. 이 경우, 고노출의 광선 빔(18) 및 저노출의 광선 빔(19)은 각각의 영역(c)과 영역(b)에 동시에 적용된다.
이어서, 제2(b)도에 나타난 바와 같이, 현상은 고노출에서 노출된 그것의 영역에서 내식막(13)을 완전하게 제거시킬 수 있는 현상액을 사용하여 실행하거나, 또는 고노출에 노출된 그것의 영역에서 내식막을 완전하게 제거하기에 충분한 현상시간을 취함에 의해서 실행된다. 이것이 의해 영역(c)에 해당하는 그것의 영역에서 단지 내식막(13)을 완전하게 제거하고, 그것의 노출된 영역에서 크롬 화합물 필름(12)은 마스크로 내식 패턴을 사용하는 건식 에칭 또는 습식 에칭에 의해 완전하게 제거된다.
이후, 제2(c)도에 나타난 바와 같이, 저노출에 노출된 그것의 영역에서 내식막(13)은 저노출에 노출된 그것의 영역에서 내식막(13)을 완전하게 제거할 수 있는 현상액을 사용하는 현상을 실행함에 의해서, 또는 현상을 계속함에 의해서 완전하게 제거된다.
이어서, 제2(d)도에 나타난 바와 같이, 새롭게 노출된 그것의 영역에서 크롬 화합물 필름(12)은 노출된 영역을 완전하게 제거함이 없이 중간 정도의 두께에 대한 마스크로 남아 있는 내식막 패턴을 사용함에 의해서 건식 에칭 또는 습식 에칭으로 처리된다.
최종적으로, 남아 있는 내식막이 벗겨진다. 이렇게, 제2(e)도에 나타난 바와 같은 계조 마스크가 완성된다. 제일 먼저 에칭 되어진 영역(c)은 크롬 화합물 필름(12)이 남아 있지 않기 때문에 100%의 투과율을 갖는다. 다음으로 에칭 되어진 영역(b)은 반투명이고, 크롬 화합물 필름(12)의 두께가 중간 정도이기 때문에 예를 들면, 10%의 투과율을 갖는다. 전혀 에칭 되지 않은 영역(a)은 광선에 불침투성이고, 크롬 화합물 필름(12) 전체가 제거되지 않고 남아 있기 때문에 0%의 투과율을 갖는다.
따라서, 100%, 중간 정도의 원하는 투과율 및 0%의 3단계로 공간적으로 단계의 투과율을 갖는 계조 마스크를 제조하는 것이 가능하다. 이 구현예에서, 이는 적어도 세단계로 노출 분포를 증가시키고, 내식막의 형성, 패터링 및 에칭의 단계를 부합되게 반복함에 의해서 적어도 두단계를 변화시키는 중간 정도의 투과율로 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크를 제조하는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 제조 방법에 의한 계조 마스크의 각 투과율 영역이 석판인쇄 공정을 사용하는 패턴화, 에칭에 의해 형성되기 때문에, 액정 표시용 칼라 필터의 칼라화된 화소에 해당하는 각 영역의 크기가 매우 작을지라도, 제4도에 나타난 바와 같이 칼라 필터의 제조에 사용하기 위한 계조 마스크는 저렴한 비용으로 고정밀 및 고효율성으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제1개념에 따른 계조 마스크를 제조하는 방법의 구현예를 설명하면 다음과 같다.
크롬 화합물 필름을 다음 조건하에서 스퍼터링(sputtering)함에 의해서 고순도 합성 쿼츠(quartz)위에 형성하였고, 필름 두께와 투과율 사이의 관계를 시험하였다. 수은 램프의 i-라인 파장(365nm)에 의한 필름 두께 및 투과율 사이의 관계는 제3도에 나타냈다.
필름 형성 장치 : 평면 타입 디씨 마그네트론 스퍼터(planer type DC magnetron sputter)
타겟 : 금속성 크롬
가스 및 흐름 속도 : 이산화탄소 가스 70sccm +질소 가스 30sccm
스퍼터 압력 : 3mm 토르
스퍼터 전류 : 6A
이어서, 크롬 화합물 필름 중 크롬, 산소, 질소 및 탄소의 조성비는 X-레이 광전 스펙트로포토메트리에 의해 측정하였다. 결과로, 크롬 대 산소 대 질소 대 탄소의 원자수의 비는 1 : 2.5 : 0.1 : 0.4 이었다.
상기 결과에 기초하여, 400nm의 두께를 갖는 크롬 화합물 필름을 상기 조건하에서 고순도 합성 쿼츠에 형성하였다. 이어서, 제1(e)도에서 영역(c)에 해당하는 그것의 영역중 크롬 화합물을 전체적으로 에칭하였고, 영역(b)에 해당하는 그것의 영역중 크롬 화합물을 140nm의 필름 두께로 반응성 이온 에칭(RIE)으로 처리하였다.
압력 : 0.33토르(44Pa)
가스 및 흐름속도 : CH2C12가스 44sccm + 산소 가스 44sccm
RF 출력 : 240W
에칭속도 : 28.7nm/분
결과로서, 이렇게 형성된 계조 마스크에서, 365nm의 파장을 갖는 광선의 투과율은 크롬 화합물 필름이 제거되어진 영역(c)에서 100% 이었고, 크롬 화합물 필름이 약 140nm의 두께로 에칭 되어진 영역(b)으로 인해 투과율은 약 10% 이었고, 크롬 화합물 필름이 전혀 에칭 되지 않은 곳에는 투과율 0%이었다. 이렇게, 예정된 계조 마스크를 제공하였다.
CrOXNYCZ의 조성비에 관하여 상기 값은 단순한 구현예이고, 만족한 결과로 사용될 수 있는 조성비 범위는 x=1 내지 3, y=0.05 내지 2.5 및 z=0.005 또는 그이상이다. 더욱이, CrOXNYCZ대신에 CrOX, CrNX, CrOXNY및 CrC1X와 같은 다른 크롬 화합물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 더욱이, 주어진 필름 두께 또는 그 이상으로 투과율이 0%이 되는 화합물이 크롬 화합물 대신에 사용될 수 있다. 더욱이, 크롬 화합물을 에칭하기 위한 석판인쇄 방법은 제1도에 나타낸 것의 하나로 한정되지 않고 변형 및 수정될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 계조 마스크는 제4도에 나타난 칼라 필터의 제조를 위해 사용될 뿐만 아니라, 다른 적용에도 사용될 수 있다.
상술한 설명에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 계조 마스크 및 그의 제조 방법에 따른, 계조 마스크의 단층화 된 투과율의 조절은 투명한 기재 시트상에 제공된 균질한 크롬 화합물 필름의 두께를 변화시킴에 의해 실행 되었다. 따라서, 각 투과 영역이 미세할 지라도, 계조 마스크는 석판인쇄의 장점을 취함에 의해서 저렴한 비용으로 고정밀 및 고 효율성에 의해 제조될 수 있다. 이러한 계조 마스크는 다수의 칼라화된 화소로 이루어진 칼라 필터의 제조를 위해 특히 바람직하다.
본 발명의 제2개념
본 발명의 제2개념에 따른 계조 마스크를 다음의 구현예에 의해 상술하면 다음과 같다.
본 발명의 제2개념에 따른 계조 마스크의 기본 원리는 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크의 구성에 있어서, 반투명이고, 광선의 상을 이동시키는데 도움이 될 수 있는 필름이 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역과 중간 정도의 투과율을 갖는 영역을 형성하는데 사용된다는 것이다. 광선의 상을 이동시킬 수 있는 반투명 필름을 위한 물질은, 예를 들면 CrOX, CrNX, CrOXNY또는 CrOXNYCZ와 같은 크롬 화합물을 포함한다.
제5a도는 본 발명의 제2개념의 구현예에 따른 계조 마스크의 횡단면도이고, 제5b도는 제5a도에서 나타낸 계조 마스크의 평면도이다. 반투명 필름(12)은 그것의 영역(b)에서 투명 기재 시트(11)의 표면 전체에 제공되는 반면, 영역(C)에서는 전혀 제공되지 않는다. 영역(a)에서 투명 필름(12)은 예를 들면, 반복 피치(P)에 의한 체크 무늬 패턴으로 제공된다.
반투명 필름(12)은 사용된 두께(d), 파장(γ)에서 반사지수(n)를 갖는 반투명 물질로 이루어지며, 필름의 두께(d)와 반사지수(n)는 다음의 식 (1)에 나타낸 조건을 만족시키는 값으로 주어진다. 여기서, N은 1 또는 홀수이다.
(π-π/3)×N≤2π·d(n-1)/λ≤(π+π/3)×N -------(1)
즉, 반투명 필름(12)이 제공되는 영역과 반투명 필름(12)이 제공되지 않는 영역 사이의 위상차가 사용된 파장의 반-파장이거나 반-파장에 홀수를 곱하여 얻은 값이 되는 방식으로 두께(d)와 반사 지수(n)를 제공한다.
더우기, 반투명 필름(12)의 투과율은 두께(d)에서 0%와 100% 사이의 값, 예를 들면 10%가 되도록 한다.
따라서, 반투명 필름(12)에서, 위상차는 실질적으로 180°또는 예정된 값이 되는 투과율로 180°에 홀수를 곱하여 얻은 값이다. 예를 들면, CrOX, CrNX, CrOXNY또는 CrOXNYCZ와 같은 크롬 화합물의 경우에 상기의 두 가지 조건은 필름(12)을 이루는 물질의 조성, 조직 및 구조를 변화시킴에 의해서 동시에 만족시킬 수 있다.
영역(a)에 제공되는 반투명 필름(12)에서의 반복 피치(P)는 2㎛ 이하로 한다.
상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 계조 마스크에서, 영역(b)의 투과율은 반투명 필름(12)이 영역(b)의 표면 전체에 제공되므로 0%와 100%사이(0%와 100%는 제외), 예를 들면 10%이고, 영역(c)의 투과율은 반투명 필름(12)이 전혀 제공되지 않으므로, 실질적으로 100%의 값을 갖는다. 한편, 영역(a)의 투과율은 반투명 필름(12) 이 2㎛ 이하의 반복 피치(P)를 갖는 체크 무늬 패턴으로 제공되므로 실질적으로 0%의 값을 가진다.
영역(a)의 투과율이 실질적으로 0%인 이유는 다음과 같다. 반투명 필름(12)이 제공된 위치를 투과하는 광선과 반투명 필름(12)이 전혀 제공되지 않은 영역을 투과하는 광선의 위상 차는 실질적으로 180°또는 180°에 홀수를 곱하여 얻은 값을 가지기 때문이다. 그러므로, 각 영역을 통해 투과되어진 가장 자리에서 회절된 광선은 투영 평면 또는 영상 표면에서 서로 겹치고, 간섭으로 인하여 상호 상쇄된다. 상기의 현상(現象)은 반복 피치(P)가 실질적으로 2㎛ 이하일 때 일어난다.
영역(a)에서 반투명 필름(12)의 구성은 제5도에서 나타난 바와 같은 체크 무늬 패턴으로 한정되는 것은 아니고, 제6a도 및 제6b도에서와 같이 반복되는 패턴일 수도 있다.
상기에서 언급한 대로, 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역(a)는 반투명 필름(12)을 주기적으로 반복 피치(P)에 의해 제공하여 형성할 수 있다. 또한, 반투명 필름(12)이 제공된 부분 대 반투명 필름(12)이 제공되지 않은 부분의 영역 비율을 변화시킴으로써, 위상차가 180°일 때 서로 간섭 되는 광선들의 폭이 1이 아닌 값이 되도록 하여 투과율이 0%와 100%사이, 예를 들면 80%인 영역을 형성시킬 수도 있다. 따라서, 실질적으로 0%와 실질적으로 100%의 값을 포함하여 적어도 네 단계로 다양화된 투과율을 갖는 계조 마스크를 제공하는 것도 가능하다.
이러한 계조 마스크를 제조함에 있어, 석판 인쇄를 사용할 수 있다. 그것에 대해 구체적으로 상술하겠다. 식 (1)을 만족시키는 필름 두께(d)와 바람직한 투과율을 갖는 물질로, 예를 들면 CrOX, CrNX, CrOXNY, CrOXNYCZ와 같은 크롬 화합물을 선택한다. 두께가 d인 필름을 투명 기재 시트(11)위에 형성시킨다. 전자 빔 내식막 또는 감광성 내식 필름을 그 위에 형성시킨다. 투과율이 100%인 영역(c)에 해당하는 영역과 투과율이 0%인 영역(a)에 해당하는 영역의 내식 필름을 전자 빔과 레이저 빔 또는 다른 광선을 사용해서 예정된 패턴에서 노출로 처리된다. 그런 후에, 내식 필름의 노출 영역을 용해시킨다. 노출영역에 존재하는 크롬 화합물 필름은 내식 패턴을 마스크로 사용한 건식 에칭 또는 습식 에칭에 의해 완전히 제거된다. 이어서, 남아 있는 내식 필름을 벗겨 낸다. 이렇게 해서 제5도에 나타낸 계조 마스크를 제조할 수 있다.
상기에서 언급한 석판인쇄 기술을 사용한 제조공정에 따라, 계조 마스크의 각 투과 영역은 석판인쇄 기술을 이용한 패터링 및 에칭에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 액정 표시를 위한 칼라 필터의 칼라화된 화소에 해당하는 각 영역의 치수가 매우 작을지라도, 제4도에 나타난 바와 같이 칼라 필터의 제조에 사용되는 계조 마스크를 높은 정밀도와 효율성을 가지면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.
본 발명의 계조 마스크가 구현예를 참조로 기재되었을 지라도, 변화 및 수정이 발명의 인식과 범위를 이탈함이 없이 사용될 수 있다. 더우기, 본 발명의 계조 마스크는 제4도에 나타난 바와 같은 컬러 필터의 제조 이외에 또 다른 용도로 응용해서 사용될 수도 있다.
상기의 설명으로 명확해진 바와 같이, 본 발명의 제2개념에 따른 계조 마스크에서, 적어도 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역은 0%와 100%가 아닌 예정된 투과율을 가지며 투명 기재 시트 위에 미세하게 반복되는 형태로 제공되는 반투명 필름으로 구성되는데, 반투명 필름은 이렇게 미세하게 반복되는 형태로 제공되어 위상차가 실질적으로 사용된 파장의 반파장 혹은 반파장에 홀수를 곱하여 얻은 값을 갖도록 한다. 따라서, 각 투과 영역이 조밀한 경우라도 상기의 반투명 필름을 형성시키고 반투명 필름을 석판 인쇄나 다른 기술의 장점을 이용한 패터링 방법을 사용함으로써, 계조 마스크를 높은 정밀도와 효율성을 가지면서도 저렴한 비용으로 간단히 제조할 수 있는 것이다. 이러한 계조 마스크는 특히 복수의 컬러화된 화소로 구성되는 컬러 필터의 제조에 적합한 것이다.

Claims (10)

  1. 실질적으로 0% 및 실질적으로 100%를 포함하는 적어도 3단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖고, 이 투과율이 투명한 기재 시트에 제공된 크롬 화합물의 균질한 필름의 두께를 변화시켜서 단계적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 계조 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 크롬 화합물이 크롬산화물, 크롬질화물, 크롬산화질화물 및 크롬산화질화탄화물로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물의 계조 마스크.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 다수의 칼라화된 화소로 이루어진 칼러 필터의 제조에 사용되는 계조 마스크.
  4. 투명한 기재 시트상에 적어도 0%의 투과율을 갖기에 충분한 두께로 크롬 화합물의 균질한 필름을 형성하고, 상기 크롬 화합물 필름을 에칭에 의해서 그의 예정된 영역에서 제거하고, 나머지 크롬 화합물 필름의 두께를 투과율이 예정된 중간 정도의 값이 되는 크기로 에칭에 의해서 그의 예정된 영역에서 감소시키는 단계로 이루어진, 실질적으로 0% 및 실질적으로 100%를 포함하는 적어도 3단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖는 계조 마스크의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 크롬 화합물의 크롬산화물, 크롬질화물, 크롬산화질화물 및 크롬산화질화탄화물로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 계조 마스크의 제조방법.
  6. 실질적으로 0% 및 실질적으로 100%를 포함하여 적어도 3단계의 공간적으로 단층화 된 투과율을 갖고, 적어도 실질적으로 0%의 투과율을 갖는 영역이 0% 및 100% 이외의 예정된 투과율을 갖고, 투명한 기질 시트상에 미세한 반복 패턴으로 제공된 반투명 필름으로 이루어지고, 미세한 반복 패턴의 반투명 필름이 위상차가 사용된 파장의 실질적으로 반파장이거나, 또는 반파장을 홀수로 곱해서 얻어지는 값인 방식으로 제공되는 것을 특징으로 하는 계조 마스크.
  7. 제6항에 있어서, 상기 미세한 반복 패턴의 높이가 3㎛이하인 계조 마스크.
  8. 제6항 또는 7항에 있어서, 0% 및 100%(단, 0% 및 100%는 제외함) 사이에서 적어도 하나의 투과율을 갖는 영역이 상기 투명한 기질 시트의 전체 표면에 제공된 반투명 필름으로 이루어지는 계조 마스크.
  9. 제6항 내지 8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반투명 필름이 크롬 화합물로 이루어지는 계조 마스크.
  10. 제6항 내지 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 다수의 칼라화된 화소로 이루어지는 칼러 필터의 제조에 사용되는 계조 마스크.
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