KR100512141B1 - A fabrication method of a wire grid polarizer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 와이어 그리드 편광자에 관한 것으로, 미세한 주기를 가지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wire grid polarizers and to a method for producing a wire grid polarizer having a fine period.
본 발명은 와이어 그리드 편광자를 제작하는 방법에 있어서, 레이저 간섭 리소그래피와 측벽 패터닝 기술 및 알루미늄 식각 기술을 이용하여 미세한 주기를 가지는 와이어 그리드 편광자를 손쉽게 생산할 수 있도록 하여 저가로 대량 생산할 수 있고 제조 수율을 높일 수 있으며, 부가적인 고가의 장치가 필요없어 제조 비용을 절감할 수 있다.The present invention is a method of manufacturing a wire grid polarizer, by using laser interference lithography, sidewall patterning technology and aluminum etching technology to easily produce a wire grid polarizer having a fine period can be mass-produced at low cost and increase the production yield In addition, there is no need for additional expensive equipment, thereby reducing the manufacturing cost.
또한, 가시광선 대역의 적(R), 녹(G), 청(B)에서의 편광 성능이 모두 좋은 와이어 그리드 편광자를 제공함으로써 선명한 화질의 평판 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 광학 기기 등의 디스플레이 기기에 광범위하게 응용될 수 있어 이용 가치가 높다.In addition, wire grid polarizers with good polarization performance in red (R), green (G), and blue (B) in the visible light band are all provided for a wide range of display devices such as flat-panel displays, projection displays, and optical devices with clear image quality. It is very useful because it can be applied.
Description
본 발명은 와이어 그리드 편광자에 관한 것으로, 미세한 주기를 가지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wire grid polarizers and to a method for producing a wire grid polarizer having a fine period.
전자기파에서 특정 편광만을 편광시키기 위하여 평행한 도전체 선을 배열시키는 평행 전도 전선(parallel conducting wires)의 어레이를 사용한지는 약 110년이 지나왔다.About 110 years have passed since the use of an array of parallel conducting wires to align parallel conductor lines to polarize only certain polarizations in electromagnetic waves.
이것을 일반적으로는 와이어 그리드(wire grid)라고 하며, 투명한 기판위에 형성되어 전자기파의 파장 중에서 적외선 영역에서 편광자로 사용된다.This is generally called a wire grid and is formed on a transparent substrate and used as a polarizer in the infrared region among the wavelengths of electromagnetic waves.
통상적으로, 와이어 그리드의 편광자 성능을 결정하는 중요한 요소는 평행한 선과 선 중심간의 거리 즉, 주기와 입사하는 파의 파장과의 관계이다. Typically, an important factor in determining the polarizer performance of a wire grid is the distance between the parallel line and the center of the line, i.e. the relationship between the period and the wavelength of the incident wave.
만약 그리드의 간격 혹은 주기가 입사파의 파장에 비교해 볼 때 길다면, 편광자보다는 회절격자의 기능으로 그리드는 종래의 원리에 따라 편광을 회절시킨다. If the spacing or period of the grid is long compared to the wavelength of the incident wave, the grid diffracts the polarization according to conventional principles as a function of the diffraction grating rather than the polarizer.
따라서, 편광에 무관하게 회절하여 이론적으로 잘 알려진 위상차에 의한 회절 간섭 무늬를 형성시킨다.Thus, diffraction is performed irrespective of polarization to form diffraction interference fringes due to a theoretically well known phase difference.
그리고, 만약 선과 선 중심간의 간격 혹은 주기가 파장보다 짧다면, 와이어 그리드는 편광자로서 작용하여 전자기파가 그리드에 평행하게 편광된 것은 반사시키고, 직교 편광의 전자기파는 투과시킨다.If the interval or period between the line and the center of the line is shorter than the wavelength, the wire grid acts as a polarizer, reflecting that the electromagnetic wave is polarized parallel to the grid, and transmitting the electromagnetic wave of the orthogonal polarization.
여기서, 와이어 그리드의 주기가 대략 파장의 절반에서 두배의 범위에 있는 투과 영역은 와이어 그리드의 투과 및 반사 특성의 변화에 따라 결정된다. Here, the transmission region in which the period of the wire grid is in the range of approximately half to twice the wavelength is determined according to the change in the transmission and reflection characteristics of the wire grid.
특히, 그리드에 대해 수직하게 편광된 빛에 대해서 갑작스런 반사율의 증가와 그에 상응하는 투과력 감소는 정해진 입사각에서 하나 이상의 특정한 파장에서 일어나게 된다.In particular, a sudden increase in reflectance and corresponding decrease in transmission for light polarized perpendicular to the grid will occur at one or more specific wavelengths at a given angle of incidence.
한편, 이와 같은 와이어 그리드를 이용하는 편광 빔 분리기를 제작할 때 중요한 요소로는 주기, 선폭, 선의 두께, 그리드 물질의 특성, 기판의 특성(굴절률), 입사파의 파장과 입사각 등이 고려된다.On the other hand, when manufacturing a polarizing beam splitter using such a wire grid, important factors include period, line width, line thickness, characteristics of the grid material, characteristics of the substrate (refractive index), wavelength and incident angle of the incident wave.
여기서, 상기 그리드 물질의 특성에 대해서는 연구 결과 편광 빔 분리기의 편광 특성에 큰 영향을 미치지 않는다고 보여진다.In this regard, the properties of the grid material do not appear to have a significant effect on the polarization characteristics of the polarization beam splitter.
도 1은 종래 기술의 기본적인 와이어 그리드의 실시예를 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an embodiment of a basic wire grid of the prior art.
도 1을 참조하면, 와이어 그리드(100)는 절연 기질(120)에 의해 지지되는 여러개의 평행한 전도성 전극(110)으로 구성된다. Referring to FIG. 1, the wire grid 100 is composed of several parallel conductive electrodes 110 supported by an insulating substrate 120.
이 장치는 전도체의 주기 혹은 Λ로 표시; 개별의 전도체 폭, w로 표시; 전도체의 두께, t로 표시된다. This device is represented by the period or Λ of the conductor; Individual conductor widths, denoted by w; The thickness of the conductor, denoted by t.
여기서, S, P 편광에 대한 일반적인 정의를 사용하여, S 편광을 갖는 빛은 입사평면에 대해 직교인 편광 벡터를 가지므로, 전도성 요소에 평행하다. Here, using the general definition of S, P polarization, light with S polarization has a polarization vector that is orthogonal to the plane of incidence and is therefore parallel to the conductive element.
반대로, P 편광을 갖는 빛은 입사 평면에 평행인 편광 벡터를 가지므로 전도성 요소에 직교이다.In contrast, light with P polarization has a polarization vector parallel to the plane of incidence and is orthogonal to the conductive element.
입사되는 전자기파의 파장보다 금속 와이어 배열의 주기가 짧을 경우, 상기 금속 와이어와 평행한 편광 성분(S 편광)은 반사되고 수직한 편광 성분(P 편광)은 투과한다.When the period of the metal wire array is shorter than the wavelength of the incident electromagnetic wave, the polarization component (S polarization) parallel to the metal wire is reflected and the vertical polarization component (P polarization) is transmitted.
일반적으로, 상기 와이어 그리드를 이용한 편광자는 그리드의 도전성 선에 평행한 전기장 벡터를 갖는 빛을 반사하고, 상기 도전성 선에 수직한 전기장 벡터를 갖는 빛을 투과시킬 것이지만, 입사평면은 전술된 바와 같이 도전성의 와이어 그리드에 수직할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 여기서 설명된 기하학적인 표시는 분명한 예시를 위한 것이다.Generally, polarizers using the wire grid will reflect light having an electric field vector parallel to the conductive line of the grid and transmit light having an electric field vector perpendicular to the conductive line, but the plane of incidence is conductive as described above. It may or may not be perpendicular to the wire grid at. The geometrical representations described herein are for illustrative purposes only.
이상적으로 와이어 그리드는 하나의 빛 편광에 대해 S 편광 빛처럼 완벽한 거울이고, P 편광 빛처럼 다른 편광에 대해 완벽하게 투명일 것이다. Ideally, the wire grid would be a perfect mirror like S polarized light for one light polarization and would be perfectly transparent to other polarizations like P polarized light.
그러나, 실제로 거울 같은 가장 반사적인 금속은 소량의 입사각을 흡수하고 90%에서 95%정도만을 반사하고, 평면 유리는 표면 반사 때문에 100% 입사광을 투과시키지 않는다.In reality, however, the most reflective metal, such as a mirror, absorbs a small amount of angle of incidence and reflects only 90% to 95%, and planar glass does not transmit 100% incident light due to surface reflection.
도 1에 나타낸 바와 같이, 와이어 그리드 편광자의 성능은 편광 소멸비(polarization extinction ratio)와 투과율로써 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 1, the performance of the wire grid polarizer can be represented by polarization extinction ratio and transmittance.
여기서, 편광 소멸비와 투과율은 다음과 같이 정의된다.Here, the polarization extinction ratio and transmittance are defined as follows.
편광 소멸비 = (Si/St)|pi=0Polarization extinction ratio = (Si / St) | p i = 0
투과율 = (Pt/Pi)|si=0Transmittance = (Pt / Pi) | s i = 0
상기한 식에서, 편광 소멸비는 S 편광이 입사할 경우에 입사되는 S파(Si)와 투과되는 S파(St)의 광파워(Optical power)비를 나타내고, 투과율은 P 편광이 입사할 경우 투과되는 P파(Pt)와 입사되는 P파(Pi)의 광파워비를 나타낸다.In the above formula, the polarization extinction ratio represents the optical power ratio of S wave Si incident upon S polarization incident and S wave St transmitted, and transmittance is transmitted when P polarization incident. The optical power ratio of P wave Pt and incident P wave Pi is shown.
이때, 상기 와이어 그리드 편광자가 높은 편광 소멸비를 가지기 위해서는 금속 격자의 주기가 입사광의 파장에 비해 상당히 짧아야 한다는 전제 조건이 있다.In this case, in order for the wire grid polarizer to have a high polarization extinction ratio, there is a precondition that the period of the metal lattice is considerably shorter than the wavelength of the incident light.
그러나. 주기가 짧을 수록 제작이 어려워 지금까지 와이어 그리드 편광자는 주로 마이크로파 또는 적외선 영역에서 제작되어 응용되어 왔는데, 이것은 짧은 파장의 빛을 편광시키고자 할 경우 그리드 주기가 짧아져야 하기 때문이다.But. The shorter the cycle, the more difficult the fabrication. Until now, the wire grid polarizer has been manufactured and applied mainly in the microwave or infrared region because the grid period has to be shortened to polarize light having a short wavelength.
그러나, 반도체 제조 장비와 노광 기술의 발달로 미세 패턴 제작이 가능해 짐에 따라 가시광선에서 동작하는 와이어 그리드 편광자의 제작이 가능해지고 있다.However, with the development of semiconductor manufacturing equipment and exposure technology, fine pattern fabrication is possible, making it possible to manufacture wire grid polarizers that operate in visible light.
가시광선영역은 사람이 눈으로 감지할 수 있는 보통 400nm에서 700nm까지의 파장대를 말한다.Visible light range refers to the wavelength range from 400nm to 700nm that humans can detect with their eyes.
즉, 와이어 그리드 편광자가 청색(blue color)을 포함한 적, 청, 녹(R,G,B) 3원색에 대해서 높은 ER(Extinction Range) 특성을 가지도록 하기 위해서는 적어도 200nm는 되어야 어느 정도의 편광 특성을 기대할 수 있으며, 기존의 편광기보다 우수한 편광 성능을 내기 위해서는 0.1 ㎛ 이하의 주기를 가지는 와이어 그리드가 필요하다.In other words, in order for the wire grid polarizer to have high ER (Extinction Range) characteristics for the three primary colors including red, blue, and green (R, G, B) including blue color, at least 200 nm must be at least 200 nm. It can be expected, in order to give a polarization performance superior to the conventional polarizer, a wire grid having a period of 0.1 ㎛ or less is required.
현재 최신의 반도체 공정의 선폭이 약 0.1 ㎛이다. 여기서, 선과 선을 주기적으로 그리게 되면 선과 선 사이의 공간 또한 같은 길이를 필요로 하게 되므로 0.2 ㎛의 그리드 주기를 갖게 된다.The line width of the current semiconductor process is about 0.1 mu m. Here, when the line and the line are drawn periodically, the space between the line and the line also needs the same length, and thus has a grid period of 0.2 μm.
여기서, 단파장인 아르곤 레이져를 사용하여 간섭효과를 이용할 경우 200nm까지 가능하다.Here, when using an interference effect using a short wavelength argon laser is possible up to 200nm.
이와 같이, 종래 와이어 그리드 방식의 편광판에서 200nm 정도의 주기를 약 100nm정도의 주기로 줄이면 와이어 그리드 편광판의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되어 편광판의 성능이 향상되므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다.As such, when the period of about 200 nm is reduced to about 100 nm in the conventional wire grid polarizer, the performance of the wire grid polarizer can be dramatically improved, and thus the performance of the polarizer is improved.
이에, 종래 전자빔을 이용한 리소그래피(lithography)나 원자빔을 이용한 간섭계 등을 이용하여 미세 패턴을 제작하는 방법이 연구중이나, 크기에 제한이 있고 고가의 장비를 필요로 하므로 상업적 접근이 어려운 문제점이 있다.Thus, a method of manufacturing a fine pattern using a lithography using an electron beam or an interferometer using an atomic beam is under study, but there is a problem in that a commercial approach is difficult because the size is limited and expensive equipment is required.
또한, 상기 공정에 따른 제작 비용 증가와 복잡한 공정 과정으로 인한 품질의 저하 발생 가능성과 전자 빔 리소그래피와 같은 방법으로 매번 반복하여 제작하여야 하므로 생산성이 낮아진다는 문제점이 발생한다. In addition, there is a problem in that the productivity is lowered due to the increase in manufacturing cost according to the above process and the possibility of deterioration of quality due to the complicated process and the repeated production by the method such as electron beam lithography.
본 발명은 와이어 그리드 편광자를 제작하는 방법에 있어서, 레이저 간섭 리소그래피와 측벽 패터닝 기술 및 알루미늄 식각 기술을 이용하여 미세한 주기를 가지는 와이어 그리드 편광자를 손쉽게 생산할 수 있도록 하여 저가로 대량 생산할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for fabricating a wire grid polarizer, by using laser interference lithography, sidewall patterning technology, and aluminum etching technology. have.
또한, 본 발명은 가시광선 대역의 적(R), 녹(G), 청(B)에서의 편광 성능이 모두 좋은 와이어 그리드 편광자를 제공하여 선명한 화질의 디스플레이 제품을 생산하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a wire grid polarizer having a good polarization performance in red (R), green (G), blue (B) of the visible light band to produce a display product of clear image quality.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자 제조 방법은, 기판 상에 금속 박막과 절연층과 버퍼층과 포토 레지스트를 순차적으로 형성시키는 단계와; 상기 포토 레지스트를 소정 주기의 패턴으로 형성하는 단계와; 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 식각하여 상기 버퍼층 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토 레지스트 및 버퍼층 패턴을 마스크로 식각하여 절연층 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토 레지스트 및 버퍼층 패턴을 제거하는 단계와; 상기 절연층 패턴 상에 SiN을 증착하는 단계와; 상기 SiN을 식각하여 절연층 패턴 주기의 반이 되는 SiN 패턴을 형성하는 단계와; 상기 절연층 패턴을 제거하고 상기 SiN 패턴을 마스크로 식각하여 금속 박막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 SiN 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a wire grid polarizer manufacturing method according to the present invention comprises the steps of sequentially forming a metal thin film, an insulating layer, a buffer layer and a photoresist on a substrate; Forming the photoresist in a pattern of a predetermined period; Etching the photoresist pattern with a mask to form the buffer layer pattern; Etching the photoresist and buffer layer patterns with a mask to form an insulating layer pattern; Removing the photoresist and buffer layer pattern; Depositing SiN on the insulating layer pattern; Etching the SiN to form a SiN pattern which is half of the insulating layer pattern period; Removing the insulating layer pattern and etching the SiN pattern with a mask to form a metal thin film pattern; And removing the SiN pattern.
상기 버퍼층 상에 포토 레지스트를 증착할때 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 사용하는 것을 특징으로 한다.Hexamethyldisilazane (HMDS) is used to deposit photoresist on the buffer layer.
상기 포토 레지스트는 레이저 간섭 리소그래피(lithography)를 이용하여 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.The photoresist is characterized by forming a pattern using laser interference lithography.
상기 패턴을 형성하기 위하여 식각 공정 진행시에 이등방성 식각을 하는 것을 특징으로 한다.In order to form the pattern, anisotropic etching is performed during the etching process.
상기 레이저 간섭 리소그래피 공정에서 레이저 노광 시간, 현상 시간, 레이저의 파워(power), 노출 시간(exposure time), 미러(mirror)의 각도를 조절하여 진행하는 것을 특징으로 한다.In the laser interference lithography process, the laser exposure time, development time, laser power, exposure time, and the angle of the mirror are controlled.
상기 포토 레지스트 패턴의 주기는 200nm인 것을 특징으로 한다.The period of the photoresist pattern is characterized in that 200nm.
상기 절연층은 SiO₂인 것을 특징으로 한다.The insulating layer is characterized in that SiO2.
상기 버퍼층은 크롬(Cr)을 사용하는 것을 특징으로 한다.The buffer layer is characterized by using chromium (Cr).
상기 금속 박막은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 중에서 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.The metal thin film is selected from aluminum (Al), silver (Ag), and chromium (Cr).
상기 절연층은 CHF₃, CF₄, O₂가스를 이용하여 식각하는 것을 특징으로 한다.The insulating layer is etched using CHF 3, CFF, O 2 gas.
상기 SiN은 절연층 패턴 상에 올록볼록하게 증착되는 것을 특징으로 한다.The SiN is characterized in that it is deposited convexly on the insulating layer pattern.
상기 SiN 식각시에 절연층 패턴의 윗부분이 열리도록 식각하는 것을 특징으로 한다.The SiN may be etched so that the upper portion of the insulating layer pattern is opened during etching.
상기 SiN 패턴의 주기는 약 100nm인 것을 특징으로 한다.The period of the SiN pattern is characterized in that about 100nm.
상기 절연층 패턴은 BOE(Buffered Oxide Etch)공정을 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.The insulating layer pattern may be removed using a BOE (Buffered Oxide Etch) process.
상기 SiN을 증착하는 단계에 있어서, 증착 온도가 약 300도인 것을 특징으로 한다.In the depositing the SiN, the deposition temperature is characterized in that about 300 degrees.
상기 SiN 패턴을 제거하는 단계에 있어서, 고농도 HF나 인산을 사용하여 식각하는 것을 특징으로 한다.In the step of removing the SiN pattern, it is characterized by etching using a high concentration of HF or phosphoric acid.
상기 SiN 패턴의 주기는 절연층 패턴 주기의 절반인 것을 특징으로 한다.The period of the SiN pattern is characterized in that half of the period of the insulating layer pattern.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자를 제조하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a wire grid polarizer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 가시광선 대역에서 금속 격자의 주기와 편광 소멸비와의 관계를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the period of the metal lattice and the polarization extinction ratio in the visible light band.
도 2에 도시한 바와 같이, 와이어 그리드 편광자의 편광 효율은 금속 격자의 주기와 밀접한 관련이 있다.As shown in FIG. 2, the polarization efficiency of the wire grid polarizer is closely related to the period of the metal lattice.
상기 금속 격자의 재료로 알루미늄(Al)을 사용하였으며, 금속 격자의 높이(Height)는 140nm로 하였다.Aluminum (Al) was used as the material of the metal lattice, and the height of the metal lattice was 140 nm.
그리고, 상기 금속의 선폭은 60nm이고, 적(R), 녹(G), 청(B)의 주기는 각각 450nm, 550nm, 650nm이다.The line width of the metal is 60 nm, and the periods of red (R), green (G), and blue (B) are 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively.
여기서, 편광 소멸비가 10,000 이상이 되기 위해서는 격자의 주기가 120nm 이하가 되어야 한다.Here, in order for the polarization extinction ratio to be 10,000 or more, the period of the lattice must be 120 nm or less.
와이어 그리드 편광자를 각인 기법을 이용해서 제작하기 위해서는 우선 몰드를 제작하여야 한다.In order to manufacture the wire grid polarizer by using the imprinting technique, a mold must first be manufactured.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 그리드의 제조 과정을 개략적으로 보여주는 공정 순서도이다.3 is a process flowchart schematically showing a manufacturing process of the wire grid according to the present invention.
먼저, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기질의 기판(200) 위에 금속 박막(210)을 증착한다.First, as shown in FIG. 3A, a metal thin film 210 is deposited on a transparent insulating substrate 200.
여기서, 상기 금속 박막(210a)은 도전성의 금속으로서, 상기 기판(200) 전면에 수십 nm정도의 두께로 얇게 증착시킨다.Here, the metal thin film 210a is a conductive metal, and is deposited thinly on the entire surface of the substrate 200 with a thickness of about several tens of nm.
상기 금속 박막(210a)으로는 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등을 적용할 수 있다.Aluminum (Al), silver (Ag), chromium (Cr), or the like may be used as the metal thin film 210a.
이어서, 상기 금속 박막(210a) 상에 SiO₂(220a)를 수십에서 수백 nm로 증착하고, 상기 SiO₂(220a)상에 SiO₂(220a)와 포토 레지스트(240)와의 접착성을 위하여 크롬(Cr)층(230a)을 수십 nm로 증착한다.Subsequently, SiO 2 (220a) is deposited on the metal thin film 210a at several tens to hundreds of nm, and a chromium (Cr) layer is formed on the SiO 2 220a for adhesion between SiO 2 (220a) and the photoresist 240. (230a) is deposited to several tens of nm.
상기 크롬(Cr) 층(230a) 위에 포토 레지스트를 수십 nm로 코팅하고, 레이저 간섭 리소그래피 등의 방법으로 약 200nm 주기로 포토 레지스트 패턴(240)을 형성한다.The photoresist is coated on the chromium (Cr) layer 230a at several tens of nm, and the photoresist pattern 240 is formed at a period of about 200 nm by a method such as laser interference lithography.
상기 포토 레지스트 윗면에 소정의 패턴을 가지는 마스크를 덮고 레이저에 노출시킨 후 현상액에 의해 식각하여 도 3의 (a)와 같은 포토 레지스트 패턴(240)을 형성한다.A photoresist pattern 240 as shown in FIG. 3A is formed by covering the mask having a predetermined pattern on the top surface of the photoresist, exposing the laser to the laser, and then etching with a developer.
여기서, 상기 SiO₂(220a)상에 크롬(Cr)을 증착하고 포토 레지스트를 증착할때 접착성을 향상시키기 위하여 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 사용한다.Here, hexamethyldisilazane (HMDS) is used to deposit chromium (Cr) on the SiO 2 (220a) and to improve adhesion when depositing a photoresist.
상기 HMDS 공정은 분자식이 (CH3)3Si-NH-Si(CH3)3로서 기판 위의 결합되어 있는 산소(O)와 화학적 반응을 하여 기판과 포토 레지스트 간에 접착력을 향상시키는 공정이다. The HMDS process is a process of improving the adhesion between the substrate and the photoresist by chemically reacting with oxygen (O) bound on the substrate as a molecular formula (CH3) 3Si-NH-Si (CH3) 3.
상기 포토 레지스트는 양성 포토 레지스트(positive photoresist)일 경우에 노광 영역의 레지스트가 현상공정에서 제거되고, 비노광영역의 레지스트가 최종적인 식각 마스크(etching mask) 역할을 하며, 음성 포토 레지스트(negative photoresist)는 그 반대이다.When the photoresist is a positive photoresist, the resist of the exposed region is removed in the developing process, the resist of the non-exposed region serves as a final etching mask, and a negative photoresist. Is the opposite.
따라서, 상기 포토 레지스트 상에 레이저 빔을 조사하여 원하는 포토 레지스트 패턴(240)을 형성할 수 있다.Accordingly, a desired photoresist pattern 240 may be formed by irradiating a laser beam on the photoresist.
본 발명에서는 상기 레이저 간섭 리소그래피를 통해서 얻어진 포토 레지스트 패턴(240)을 통해서 계속적으로 식각하면서 패턴을 형성해 나가므로 상기 포토 레지스트 패턴(240)의 측면이 수직이 되도록 이방성 식각을 하는 것이 중요하다.In the present invention, since the pattern is formed while continuously etching through the photoresist pattern 240 obtained through the laser interference lithography, it is important to perform anisotropic etching so that the side surface of the photoresist pattern 240 is vertical.
따라서, 상기 레이저 간섭 리소그래피 공정에서 레이저 노광 시간, 현상 시간 등을 최적화한다.Thus, laser exposure time, development time, etc. are optimized in the laser interference lithography process.
그리고, 상기 레이저의 파워(power)와 노출 시간(exposure time)과 미러(mirror)의 각도 조건을 최적화한다.The angular conditions of the power, exposure time and mirror of the laser are optimized.
상기와 같은 방법을 통해서 약 200 nm 주기의 포토 레지스트 패턴(240)을 형성한다.Through the above method, the photoresist pattern 240 having a period of about 200 nm is formed.
그리고, 도 3의 (b)에서와 같이, 상기 포토 레지스트 패턴(240)을 식각 마스크로 하여 크롬(Cr) 층(230a)을 수직 식각한다.As shown in FIG. 3B, the chromium (Cr) layer 230a is vertically etched using the photoresist pattern 240 as an etching mask.
여기서, 상기 식각 방법으로는 건식 식각(dry etching) 방법을 주로 사용하며, Cl₂, O₂, 압력, 파워, 시간 등을 최적화하여 식각 공정을 실시하여, 상기 크롬 패턴이 정확하게 수직 식각될 수 있도록 하여 깨끗한 크롬 패턴을 얻는다.Here, the dry etching method is mainly used as the etching method, and the etching process is performed by optimizing Cl₂, O₂, pressure, power, time, etc., so that the chromium pattern can be accurately etched vertically and clean. Get the chrome pattern.
여기서, 상기 크롬층 패턴(230b) 형성시에, 크롬 찌꺼기가 남지 않도록 한다.Here, when the chromium layer pattern 230b is formed, chromium residue is not left.
이어서, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 포토 레지스트 패턴(240)과 크롬 패턴(230b)을 식각 마스크로 하여 SiO₂(220a)를 적절한 양의 CHF₃ 또는 CF₄, O₂, 압력, 파워, 시간을 최적화하여 식각한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, SiO 2 220a is an appropriate amount of CHF 3 or CF 2, O 2, pressure, power, using the photoresist pattern 240 and the chromium pattern 230b as an etching mask. Optimized time is etched.
그리고, 상기 SiO₂패턴(220b)만 남기고 상기 크롬 패턴(230b)과 포토 레지스트 패턴(240)을 제거한다. The chromium pattern 230b and the photoresist pattern 240 are removed while leaving only the SiO 2 pattern 220b.
이 후, 도 3의 (d)에서와 같이, 상기 SiO₂패턴(220b) 위에 SiN(250a)을 증착한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3D, SiN 250a is deposited on the SiO 2 pattern 220b.
여기서, 도시된 바와 같이, 상기 SiO₂패턴(220b)의 단차로 인하여 SiN(250a)은 엠보싱 (embossing)모양으로 올록볼록하게 쌓이는데, 상기 SiO₂패턴의 윗부분 쪽에는 동그랗게 쌓이고 측벽(side-wall)쪽으로는 홈 때문에 안쪽으로 파여서 틈이 생기게 쌓인다.Here, as shown, due to the step of the SiO₂ pattern 220b SiN (250a) is stacked embossed in an embossing shape, rounded on the upper side of the SiO₂ pattern and toward the side-wall (side-wall) Are dug inwards due to the grooves and accumulate.
이어서, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이, 증착된 SiN(250a)을 식각하여 SiO₂패턴(220b) 사이의 틈 부분이 식각되도록 하고, 상기 SiO₂패턴(220b)의 위쪽이 열리도록 식각한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3E, the deposited SiN 250a is etched to etch the gaps between the SiO 2 patterns 220b and the upper portions of the SiO 2 patterns 220b are opened. .
그러면, 상기 SiO₂패턴(220b)의 측벽에 형성되어 있는 SiN(250a)이 도시한 바와 같은 모양으로 남게 된다.Then, the SiN 250a formed on the sidewall of the SiO2 pattern 220b remains as shown.
그리고, BOE(Buffered Oxide Etch)공정을 이용하여 상기 SiO₂패턴(220b)을 제거하면 도 3의 (f)에 도시한 바와 같이, 100nm 주기의 50nm 선폭의 SiN 패턴(250b)이 형성된다.When the SiO2 pattern 220b is removed using a BOE (Buffered Oxide Etch) process, as shown in FIG. 3 (f), a SiN pattern 250b having a line width of 50 nm with a period of 100 nm is formed.
이 때, SiN은 성장 온도에 따라 식각되는 속도가 다른데, 300도 정도에서 성장될 경우 상기 BOE 공정시에 SiN이 10nm/min의 아주 느린 식각 속도를 가지게 된다. At this time, the etching rate of SiN is different depending on the growth temperature, when grown at about 300 degrees SiN has a very slow etching rate of 10nm / min during the BOE process.
이어서, 도 3의 (g)에 도시한 바와 같이, 상기와 같이 형성된 SiN 패턴(250b)을 식각 마스크로 하여 금속 박막(210a)을 이등방성(수직) 식각하면, 100nm 주기의 50nm 선폭의 금속 격자 패턴(210b)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 3G, when the metal thin film 210a is anisotropically (vertically) etched using the SiN pattern 250b formed as described above as an etch mask, a metal lattice having a width of 50 nm with a width of 100 nm. The pattern 210b is formed.
최종적으로, 도 3의 (h)에 나타낸 바와 같이, 상기 SiN 패턴(250b)을 고농도 HF나 인산을 사용하여 에칭하여 제거함으로써 미세한 주기를 가지는 와이어 그리드 편광자를 제작할 수 있다.Finally, as shown in FIG. 3H, the SiN pattern 250b is etched and removed using high concentration HF or phosphoric acid to produce a wire grid polarizer having a fine period.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the method of manufacturing the wire grid polarizer according to the present invention is not limited thereto. It is obvious that modifications and improvements are possible by those skilled in the art.
본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자를 제작하는 방법은 부가적인 고가의 장치가 필요없으며 저가로 대량 생산할 수 있어 제조 비용을 절감하는 효과가 있으며, 공정 기술이 단순하여 공정 시간 짧고 생산성이 높아 제조 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing the wire grid polarizer according to the present invention does not require an additional expensive device and can be mass-produced at low cost, thereby reducing manufacturing costs. It can be effective.
또한, 본 발명은 가시광선에서의 편광 소멸비가 우수하여 평판 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 광학 기기 등에 광범위하게 응용될 수 있어 이용 가치가 높다.In addition, the present invention has excellent polarization extinction ratio in visible light, so that the present invention can be widely applied to flat panel displays, projection displays, optical devices, and the like, and has high utility value.
도 1은 종래 기술의 기본적인 와이어 그리드의 실시예를 도시하는 도면.1 shows an embodiment of a basic wire grid of the prior art.
도 2는 가시광선 대역에서 금속 격자의 주기와 편광 소멸비와의 관계를 보여주는 그래프.2 is a graph showing the relationship between the period of the metal lattice and the polarization extinction ratio in the visible light band.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자 제조 방법을 순서대로 보여주는 공정 순서도.Figure 3 is a process flow chart showing a wire grid polarizer manufacturing method according to the present invention in order.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
200 : 기판 210a : 금속 박막200: substrate 210a: metal thin film
210b : 금속 격자 패턴 220a : SiO₂210b: Metal lattice pattern 220a: SiO₂
220b : SiO₂패턴 230a : 크롬(Cr)층220b: SiO₂pattern 230a: chromium (Cr) layer
230b : 크롬 패턴 240 : 포토 레지스트 패턴230b: Chrome pattern 240: Photoresist pattern
250a : SiN 250b : SiN 패턴 250a: SiN 250b: SiN pattern
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