KR100699645B1

KR100699645B1 - 에칭 방법, 복수의 오목부를 구비한 기판, 마이크로렌즈기판, 투과형 스크린 및 리어형 프로젝터

Info

Publication number: KR100699645B1
Application number: KR1020040110918A
Authority: KR
Inventors: 시미즈노부오; 야마시타히데토; 이시이마코토
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2007-03-23
Also published as: KR20050067024A; CN1637438A; US20050141085A1; JP3788800B2; JP2005194108A; CN1317738C; US7339758B2

Abstract

에칭 방법이 개시된다. 본 에칭 방법은 기판(5)을 준비하는 단계와, 내부 응력이 서로 상쇄 또는 감소되도록 기판상에 사전결정된 내부 응력을 각기 갖는 제 1 및 제 2 막(61, 62)을 형성하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 막(61, 62)에 복수의 초기 구멍(63)을 형성하여 마스크(6)를 형성하는 단계와, 상기 마스크(6)를 이용해 상기 기판(5)에 대해 에칭 프로세스를 행함으로써 상기 기판(5)내의 상기 복수의 초기 구멍(63)에 대응하는 부분에 복수의 오목부(3)를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

에칭 방법, 복수의 오목부를 구비한 기판, 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 리어형 프로젝터{AN ETCHING METHOD, A SUBSTRATE WITH A PLURALITY OF CONCAVE PORTIONS, A MICROLENS SUBSTRATE, A TRANSMISSION SCREEN AND A REAR PROJECTOR}

도 1은 마이크로렌즈를 형성용 오목부의 형성을 위해 본 발명의 에칭 방법을 적용한 경우의 제조 프로세스를 도시하는 개략적인 종단면도,

도 2는 오목부를 갖는 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판의 개략적인 종단면도,

도 3은 본 발명에 따라 도 3에 도시된 마이크로렌즈 기판이 제공된 투과형 스크린을 도시하는 개략적인 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 리어형 프로젝터의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로렌즈 기판 2 : 오목부를 구비한 기판

3 : 오목부 4 : 마이크로렌즈

5 : 기판 6 : 마스크

10 : 투과형 스크린 20 : 프레넬 렌즈부

21 : 프레넬 렌즈 61 : 제 1 막

62 : 제 2 막 63 : 초기 구멍

69 : 이면 보호막 300 : 리어형 프로젝터

310 : 투사 광학 유닛 320 : 광 유도 미러

340 : 케이싱

본 출원은 본 명세서에서 전 내용이 참조로 인용되는 일본 특허 출원 제 2003-435286 호에 대해 우선권을 주장한다.

본 발명은 에칭 방법, 오목부를 구비한 기판, 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 리어형 프로젝터에 관한 것이다.

예컨대, 스크린상에 이미지를 투사하는 투과형 디스플레이가 공지되어 있다. 이러한 투과형 디스플레이에서는 이미지를 생성하기 위해 액정 패널(액정 광 셔터)가 이용된다. 이러한 액정 패널은, 제각기의 화소를 제어하는 복수의 박막 트랜지스터(TFT)와 복수의 화소 전극을 갖는 액정 구동 기판(TFT 기판)이 액정층을 통해 블랙 매트릭스, 공통 전극 등을 갖는 액정 패널용 대향 기판에 접합되도록 구성된다.

이러한 구조를 갖는 액정 패널(TFT 액정 패널)에서 블랙 매트릭스는 액정 패널용 대향 기판의 화소에 대응하는 부분 이외의 부분에 형성되므로, 액정 패널내에서 입사광이 투과되는 영역이 제한된다. 따라서, 입사광의 투과가 감소된다. 입사광의 투과를 증가시키기 위하여, 액정 패널용 대향 기판내의 화소에 대응하는 부분에 다수의 미세한 마이크로렌즈가 마련된 액정 패널이 공지되어 있다. 액정 패널용 대향 기판에 의해 투과되는 광은 블랙 매트릭스상에 형성된 개구로 집광되어 광의 투과율을 증가시킨다.

이러한 마이크로렌즈를 형성하기 위해 기판에 오목부를 형성하는 방법(여기서는, 에칭 방법)으로서, 예컨대, 마스크를 이용하는 방법이 공지되어 있다(예컨대, 일본 공개 특허 출원 제 2000-281383 호 참조). 지금까지는, 이러한 마스크의 구성 재료는 에칭 프로세스 등이 행해질 기판에 대한 밀착성에 초점을 맞춰서 선택되었다.

그러나, 이러한 방법에서는, 복수의 개구를 갖는 마스크를 형성하기 위한 막(film)이 사전결정된 내부 응력을 갖고, 형성된 개구가 변형될 수도 있으므로, 기판내의 오목부(마이크로렌즈 형성용 오목부)의 형상 및 사이즈를 제어하기가 어려웠다. 또한, 이러한 이유로, 예컨대, 마이크로렌즈가 제공된 마이크로렌즈 기판을 이용해서 얻어진 투과형 디스플레이가 표시하는 이미지의 해상도를 향상시키는 것이 어려웠다.

따라서, 본 발명의 한가지 목적은 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 오목부를 용이하고 확실하게 형성할 수 있는 에칭 방법 및 이러한 에칭 방법을 이용하여 제조된 복수의 오목부를 갖는 기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 복수의 오목부를 갖는 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 마이크로렌즈 기판이 제공된 리어형 프로젝터를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 성취하기 위하여, 본원 발명의 한가지 측면에서, 본 발명은 에칭 방법에 관련된다. 본 발명의 에칭 방법은

기판을 준비하는 단계와,

내부 응력이 서로 상쇄되거나 감소되도록 상기 기판상에 사전결정된 내부 응력을 각기 갖는 제 1 및 제 2 막을 형성하는 단계와,

상기 제 1 및 제 2 막에 복수의 초기 구멍을 형성하여 마스크를 형성하는 단계와,

상기 마스크를 이용해 기판에 대해 에칭 프로세스를 행함으로써 상기 기판내의 상기 복수의 초기 구멍에 대응하는 부분에 복수의 오목부를 형성하는 단계를 포함한다.

이에 의해, 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막 전체의 내부 응력을 제어함으로써, 높은 치수 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다. 결과적으로, 오목부의 형상 및 사이즈를 용이하고 확실하게 제어할 수 있다. 또한, 이와 같이 제 1 및 제 2 막을 형성(라미네이팅)함으로써, 기판에 대한 마스크의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막 전체의 내부 응력을 조정함으로써, 에칭 프로세스중에 사이드 에칭 레이트를 제어할 수 있다. 따라서, 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈에 대응하는 오목부를 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 제 1 및 제 2 막 형성 단계는

기판상에 제 1 막을 형성하는 단계와,

제 1 막상에 제 2 막을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 높은 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다. 결과적으로, 오목부의 형상을 더욱 확실하게 제어할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 제 2 막 형성 단계는 제 1 막의 평균 두께에 대한 제 2 막의 평균 두께를 조정함으로써 전체 제 1 및 제 2 막의 내부 응력을 제어하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다. 결과적으로, 오목부의 형상을 보다 확실히 제어할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 제 1 막의 평균 두께와 제 2 막의 평균 두께를 제각기 X(nm) 및 Y(nm)라고 한 경우에, X 및 Y는 0.01≤X/Y≤0.8의 관계를 만족시키 는 것이 바람직하다.

이러한 관계를 만족시킴으로써, 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막 전체의 내부 응력을 보다 확실히 제어하여, 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 기판상에 제 1 막만을 형성하는 경우의 제 1 막의 내부 응력은 -1700~-700mPa의 범위내인 것이 바람직하다.

이에 의해, 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막 전체의 내부 응력을 보다 확실히 제어하여 더욱 높은 치수 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 기판상에 제 2 막만을 형성하는 경우의 제 2 막의 내부 응력은 500~1500mPa의 범위내인 것이 바람직하다.

이에 의해, 제 1 막의 내부 응력을 보다 용이하게 상쇄 또는 감소시켜, 더욱 높은 치수 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 전체 제 1 및 제 2 막의 내부 응력은 -400~400mPa의 범위내인 것이 바람직하다.

이에 의해, 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 오목부를 형성할 수 있고, 결과적으로, 오목부의 형상을 더욱 확실히 제어할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막을 이용함으로써 기판에 대한 마스크의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 마스크 형성 단계에서 형성된 마스크의 평균 두께 는 5~500nm의 범위내인 것이 바람직하다.

앞서 언급된 범위내로 마스크의 평균 두께를 제한함으로써, 에칭 프로세스에 대해 내성을 유지하면서 초기 구멍을 형성하는 것이 용이하다. 결과적으로, 초기 구멍의 사이즈를 보다 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 제 1 막의 내부 응력은 압축 응력(compressive stress)이고, 제 2 막의 내부 응력은 인장 응력(tensile stress)인 것이 바람직하다.

본 발명의 에칭 방법에서, 제 1 막은 주로 CrO으로 구성되는 것이 바람직하다.

제 2 막이 주로 Cr로 구성된 경우에, 제 2 막에 대한 제 1 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판에 대한 제 1 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다(특히, 기판이 글래스로 구성된 경우).

본 발명의 에칭 방법에서, 제 2 막은 주로 Cr로 구성되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제 1 막의 내부 응력을 보다 용이하게 상쇄 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 초기 구멍을 용이하게 형성하여, 기판에 대해 특히 에칭 프로세스가 행해질 때 에칭 프로세스에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 에칭 방법은 제 1 및 제 2 막 형성 단계 전 또는 후에 제 3 막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 초기 구멍 형성 단계에서 상기 제 1, 2 및 3 막에 복수의 초기 구멍이 형성되는 것이 바람직하다.

예컨대, 제 3 막이 제 1 및 제 2 막(즉, 앞서 언급된 마스크 형성용 막) 위에 형성된 경우에, 제 1 및 제 2 막의 표면을 보호하여 에칭 프로세스에 대한 전체 제 1 및 제 2 막의 내성을 향상시킬 수 있다. 다른 한편, 제 3 막이 기판상(즉, 기판과 마스크 형성용 막(제 1 및 제 2 막) 사이에)에 형성된 경우에, 기판과 마스크 형성용 막(제 1 및 제 2 막) 사이의 밀착성이 비교적 낮은 때는 제 3 막을 제공함으로써 기판에 대한 마스크 형성용 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 에칭은 습식 에칭을 포함하는 것이 바람직하다.

습식 에칭은 건식 에칭보다 간단한 장치로 실행될 수 있다. 또한, 습식 에칭은 한번에 많은 기판에 대해 행해질 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 오목부 형성 단계에서 기판에 대해 습식 에칭이 행해질 때 사용되는 에칭제는 주로 1수소2불화암모늄으로 구성되는 것이 바람직하다.

1수소2불화암모늄의 4wt% 이하의 용액(4wt%(즉, 중량당 4%) 이하의 1수소2불화암모늄을 함유)은 무독성이기 때문에 작업중 인체나 환경에 대한 영향을 방지할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 오목부 형성 단계에서 형성된 오목부의 직경은 10~500㎛의 범위내인 것이 바람직하다.

오목부의 직경을 앞서 언급된 범위로 제한함으로써, 기판에 대해 본 발명의 에칭 방법을 더욱 바람직하게 실시할 수 있다.

본 발명의 에칭 방법에서, 오목부는 마이크로렌즈를 제조하는데 이용되는 것이 바람직하다.

이와같이 형성된 오목부가 마이크로렌즈를 제조하는데 이용된 경우에, 기판에 대해 본 발명의 에칭 방법을 더욱 바람직하게 실시할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 복수의 오목부를 구비한 기판에 관련된다. 복수의 오목부를 구비한 기판은 앞서 언급된 에칭 방법을 이용하여 제조된다.

본 발명의 에칭 방법을 이용하여 제조된 복수의 오목부를 구비한 기판내의 각 오목부는 원하는 형상 및 사이즈를 가지므로, 본 발명의 복수의 오목부를 구비한 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 앞서 언급된 복수의 오목부를 구비한 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판에 관련된다.

이에 의해, 우수한 신뢰성을 갖는 마이크로렌즈 기판을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 앞서 언급된 마이크로렌즈 기판을 포함하는 투과형 스크린에 관련된다.

이에 의해, 우수한 신뢰성을 갖는 투과형 스크린을 제공할 수 있다.

본 발명의 투과형 스크린은 프레넬 렌즈를 갖는 프레넬 렌즈부를 더 포함하며, 상기 프레넬 렌즈부는 방출면과 상기 방출면에 형성된 프레넬 렌즈를 갖고, 상기 마이크로렌즈 기판은 상기 프레넬 렌즈부의 방출면 측에 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 리어형 프로젝터에 관련된다. 본 발명의 리어형 프로젝터는 앞서 언급된 투과형 스크린을 포함한다.

이에 의해, 우수한 신뢰성을 갖는 리어형 프로젝터를 제공할 수 있다.

본 발명의 리어형 프로젝터는 투사 광학 유닛과, 광 유도 미러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 진행되는 이후의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 더욱 분명하게 될 것이다.

이제부터 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의, 에칭 방법, 복수의 오목부를 구비한 기판, 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 마이크로렌즈 기판이 제공된 리어형 프로젝터에 대해 상세히 설명한다.

우선 본 발명의 에칭 방법에 대해 설명한다.

도 1은 마이크로렌즈 형성용 오목부 형성에 대해 본 발명의 에칭 방법이 적용된 경우의 제조 프로세스를 도시하는 개략적인 종단면도이다. 도 2는 오목부를 구비한 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판의 개략적인 종단면도이다. 이와 관련해, 이하에서는 본 발명의 에칭 방법이 마이크로렌즈 형성용 복수의 오목부를 구비한 기판의 제조에 적용된 경우에 대해 설명한다.

우선, 오목부를 구비한 기판(2)을 제조하는데 있어 기판(5)이 준비된다. 기 판(5)으로는 휨 및 흠이 없는 균일한 두께를 갖는 기판이 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 세척 등에 의해 세정된 표면을 갖는 기판을 기판(5)으로 사용하는 것이 바람직하다.

기판(5)의 구성 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 무알칼리 글래스, 소다-석회 글래스, 결정질 글래스, 석영 글래스, 납 글래스, 포타슘 글래스, 보로실리케이트 글래스, 등이 언급될 수 있다. 오목부를 구비한 기판(2)을 이용해 마이크로렌즈 기판을 제조하는 경우에, 무알칼리 글래스, 소다-석회 글래스 및 결정질 글래스(예컨대, 네오세람 등)가 기판(5)의 구성 재료로서 바람직하다. 무알칼리 글래스, 소다-석회 글래스, 또는 결정질 글래스를 이용함으로써, 기판(5)용 재료를 처리하기 용이하고, 바람직한 광학 특성을 갖는 오목부를 구비한 기판(2)을 얻을 수 있다. 또한, 무알칼리 글래스 또는 결정질 글래스는 비교적 저렴하기 때문에, 제조 비용의 관점으로부터도 또한 유리하다. 기판(5)의 두께는 그를 구성하는 재료 및 굴절 지수와 같은 다양한 조건에 따라 다르며, 일반적으로 0.3~20㎜의 범위내인 것이 바람직하고 2~8㎜의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 두께 범위를 이러한 범위로 제한함으로써, 요구된 광학 특성을 갖는 마이크로렌즈용 오목부를 구비한 컴팩트 기판(2)을 얻을 수 있다.

(막 형성 단계)

<1> 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 1 막(61) 및 제 2 막(62)을 라미네이팅함으로써 준비된 기판(5)의 표면상에 마스크 형성용 막을 형성한다. 마스크 형성용 막 형성 단계를 보다 구체적으로 설명하면, 막 형성 단계는 기판(5)의 표면상에 제 1 막(61)이 형성되는 제 1 막 형성 단계와, 제 1 막(61)의 표면 상에 제 2 막(62)이 형성되는 제 2 막 형성 단계를 포함한다. 또한, 막 형성 단계에서, 기판(5)의 이면(즉, 마스크(6)가 형성된 면의 반대면)에 이면 보호막(69)이 형성된다. 말할 것도 없이, 마스크 형성용 막과 이면 보호막(69)은 동시에 형성될 수도 있다

제 1 및 제 2 막(61, 26)의 각각은 그의 내부 응력이 서로 상쇄 또는 감소되도록 사전결정된 내부 응력을 가지며, 제 1 막(61)은 제 2 막(62)에 인접한다. 또한, 본 실시예에서는 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 1 막(61)은 제 2 막(62)에 비해 기판(5) 측에 형성된다. 마스크 형성용 막은 마스크 형성용 막에 사전결정된 패턴을 갖는 복수의 초기 구멍(63)을 형성(즉, 복수의 초기 구멍(63)을 패터닝)함으로써 이후 설명되는 마스크 형성 단계에서 마스크(6)로 될 막이다.

한편, 복수의 초기 구멍이 형성된 마스크를 기판상에 제공하고 그 기판에 대해 마스크에 형성된 복수의 초기 구멍을 이용해 에칭 프로세스를 실시함으로써 마이크로렌즈 형성용 복수의 오목부를 형성하는 방법이 이미 공지되어 있다. 그러나, 통상의 방법에서는 형성된 오목부의 형상 및 사이즈를 적절히 제어하기가 어렵다. 본 발명의 발명자들은, 오목부를 형성하기 위해 마스크 형성용 막 위에 제공된 관통 구멍(초기 구멍)의 형상 및 사이즈가 적절히 제어될 수 없으므로, 기판상에 형성된 오목부의 형상 및 사이즈가 적절히 제어될 수 없다고 생각했다.

본 발명의 발명자들은 혹독한 연구를 계속하여 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 제어함으로써 고 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 초기 구 멍을 형성할 수 있음을 알아내었다. 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 제어하기 위해, 마스크 형성용 막은 내부 응력이 서로 상쇄 또는 감소되도록 사전결정된 내부 응력을 각기 갖고 서로에 대해 인접하여 배치되는 적어도 제 1 및 제 2 막으로 구성된다. 또한, 발명자들은 고 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성함으로써 오목부의 형상 및 사이즈를 용이하고 확실하게 제어할 수 있음을 알아내었다. 또한, 발명자들은 제 1 및 제 2 막을 갖는 마스크 형성용 막을 이용함으로써 기판에 대한 마스크의 밀착성을 향상시킬 수 있음을 알았다. 또한, 발명자들은 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 조정함으로써 에칭 프로세스 중에 사이드 에칭 레이트를 제어할 수 있고, 결과적으로 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈에 대응하는 오목부를 용이하게 형성할 수 있음을 알았다.

본 실시예에서는, 제 1 막(61)의 내부 응력이 압축 응력이고 제 2 막(62)의 내부 응력이 인장 응력인 경우에 대해 설명한다. 이와 관련해, 압축 응력과 인장 응력은 서로 상쇄 또는 감소시키도록 동작(기능)한다.

기판(5) 상에 제 1 막(61)만을 형성한 경우의 제 1 막(61)의 내부 응력(압축 응력)은 -1700~-700mPa 범위내인 것이 바람직하고, -1500~-900mPa의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 제 1 및 제 2 막(61, 62)을 갖는 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 보다 확실히 제어하여 더욱 높은 치수 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다.

또한, 기판(5) 상에 제 2 막(62)만을 형성한 경우의 제 2 막(62)의 내부 응력(인장 응력)은 500~1500mPa의 범위내인 것이 바람직하고, 700~1300mPa의 범위내 인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 제 1 막(61)의 내부 응력을 더욱 용이하게 상쇄 또는 감소시켜서 더욱 높은 치수 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍(63)을 형성할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 막(61, 62) 전체의 내부 응력은 -400~400mPa 의 범위내인 것이 바람직하고, -250~250mPa의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 오목부(63)를 형성할 수 있고, 결과적으로오목부(63)의 형상을 더욱 확실히 제어할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 막(61, 62)을 갖는 마스크 형성용 막을 이용함으로써, 기판(5)에 대한 마스크(6)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

이와 관련해, 본 명세서에 언급된 "내부 응력(internal stress)"은 평탄 유리 기판상에 10㎝ 직경을 갖는 기판을 형성하는 경우에 실온에서의 기판의 내부 응력을 의미한다. 또한, 음의 값을 갖는 내부 응력은 "압축 응력"을 나타내고, 양의 값을 갖는 내부 응력은 "인장 응력"을 나타낸다.

제 1 막(61)의 구성 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, CrO, TiO, Ta₃O₅, NiO, TiWO 등이 언급될 수 있다. 이들 중에서 제 1 막(61)은 주로 CrO로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 제 1 막(61)이 주로 CrO로 구성된 경우에, 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 보다 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 초기 구멍(63)을 용이하게 형성하여, 기판에 대해 에칭 프로세스를 실시중일 때 에칭 프로세스에 대한 마스크 형성용 막의 내성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 막(62) 이 주로 Cr로 구성된 경우에, 제 2 막(62)에 대한 제 1 막(61)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판(5)에 대한 제 1 막(61)의 밀착성을 향상시킬 수 있다(특히, 기판이 글래스로 구성된 경우).

제 2 막(62)의 구성 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, Cr, Ti, Ta, Ni, TiW 등이 언급될 수 있다. 이들 중에서 제 2 막(62)은 주로 Cr로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 의해 제 1 막(61)의 내부 응력을 보다 용이하게 상쇄 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 초기 구멍(63)을 용이하게 형성하여, 특히 기판에 대해 에칭 프로세스가 실시될 때 에칭 프로세스에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.

마스크 형성용 전체 막의 내부 응력은 제 1 막(61)의 평균 두께에 대한 제 2 막(62)의 평균 두께를 조정함으로써 제어하는 것이 바람직하다.

마스크 형성용 막의 평균 두께는 5~500nm의 범위내인 것이 바람직하고, 50~150nm의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍(63)을 형성할 수 있다. 결과적으로, 오목부(3)의 형상을 보다 확실히 제어할 수 있다.

또한, 제 1 막의 평균 두께와 제 2 막의 평균 두께를 제각기 X(nm)와 Y(nm)라고 한 경우에, X와 Y는 0.01≤X/Y≤0.8의 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 0.1≤X/Y≤0.5의 관계를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 관계를 만족시킴으로써, 제 1 및 제 2 막(61, 62)을 갖는 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력을 보다 확실히 제어하여 고 정확도로 원하는 사이즈를 각기 갖는 초기 구멍을 형성할 수 있다. X/Y가 상기 주어진 하한치 이하이면, 제 2 막(62)의 내부 응력이 제 1 막(61)의 내부 응력보다 강하므로 제 2 막(62)의 내부 응력이 존재하게 된다. 이로 인해, 사이드 에칭량(측방향 에칭)이 깊이 방향 에칭량보다 크거나, 유연한 윤곽(즉, 깨끗하고 부드러운 형상)을 각기 갖는 오목부(3)를 얻지 못할 수 있다. 다른 한편, X/Y가 상기 주어진 상한치를 넘으면, 제 1 막(61)의 내부 응력이 제 2 막(62)의 내부 응력보다 강하므로 제 1 막(61)의 내부 응력이 존재하게 된다. 이로 인해, 깊이 방향의 에칭량이 사이드 에칭량(측방향 에칭)보다 크거나, 유연한 윤곽(즉, 깨끗하고 부드러운 형상)을 각기 갖는 오목부(3)를 얻지 못할 수 있다.

마스크(즉, 마스크(6)) 형성용 막의 평균 두께는 5~500nm의 범위내인 것이 바람직하고, 50~150nm의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 마스크의 평균 두께를 앞서 언급된 범위로 제한함으로써, 초기 구멍을 용이하게 형성하여 초기 구멍(63)의 사이즈를 보다 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 마스크(6) 형성중에, 에칭 프로세스에 대한 내성을 유지할 수 있다.

제 1 및 제 2 막(61, 62) 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 이온 도금법과 같은 건식 도금법, 전해 도금법 및 무전해 도금법과 같은 습식 도금법 등이 언급될 수 있다. 제 1 막(61)을 형성하는 방법은 제 2 막(62)을 형성하는 방법과 다를 수 있고, 제 1 막(61)을 형성하는 조건은 제 2 막(62)을 형성하는 조건과 다를 수 있다.

계속되는 프로세스에서 기판(5)의 이면을 보호하기 위해 이면 보호막(69)이 제공된다. 기판(5) 이면의 침식, 열화 등은 이면 보호막(69)에 의해 적절히 방지될 수 있다. 이면 보호막(69)은 마스크 형성용 막과 동일 재료로 구성될 필요는 없으며, 마스크 형성용 막과 동일 재료로 구성될 수도 있다. 이면 보호막(69)이 마스크 형성용 막과 동일 재료로 구성된 경우에는 마스크 형성용 막의 형성과 동시에 제공될 수 있다. 또한, 이면 보호막(69)의 내부 응력은 비교적 작을 수 있으므로, 기판(5)의 왜곡 등을 제어(방지)하여, 고 정확도로 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 오목부(3)를 형성할 수 있다.

마스크 형성용 막은 제 1 및 제 2 막(61, 62) 이외의 제 3 막을 가질 수 있다. 즉, 막 형성 단계는 제 1 및 제 2 막(61, 62)를 형성하는 단계 이외에 제 3 막을 형성하는 단계를 가질 수 있다. 이 경우에, 마스크 형성용 막은 제 1 , 2 및 3 막(61, 62, 63)이 라미네이팅된 막이 된다. 이러한 제 3 막은 제 2 막(62)의 위에 또는 제 1 막(61)과 기판(5) 사이에 제공될 수 있다(즉, 제 3 막 형성 단계는 제 1 및 제 2 막(61, 62) 형성 단계의 전 또는 후에 부가될 수 있다. 제 3 막이 제 2 막(62) 위에 형성된 경우에, 제 3 막은 주로 Au로 구성될 수 있으며, 이 경우에 제 2 막(62)의 표면을 보호하여 에칭 프로세스에 대한 마스크 형성용 전체 막의 내성을 향상시킬 수 있다. 다른 한편, 제 3 막이 기판(5) 위(즉, 기판(5)과 제 1 막(61)의 사이)에 형성된 경우에, 기판(5)과 제 1 막(61) 사이의 밀착성이 비교적 낮을 때 제 3 막을 제공함으로써 기판(5)에 대한 마스크 형성용 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이와 관련해, 제 3 막을 제공하는 경우에, 제 3 막은 비교적 얇은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 제 3 막의 두께는 200nm 이하인 것이 바람직하다.

(마스크 형성 단계)

<2> 다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 에칭 프로세스(이후 설명됨)에서 마스크 개구로서 이용될 복수의 초기 구멍(63)을 사전결정된 패턴으로 마스크 형성용 막 위에 형성하여 마스크(6)를 형성한다(초기 구멍 형성 프로세스). 복수의 초기 구멍(63)은 m열 및 n행을 포함하는 매트릭스 방식으로 배열된다. m 및 n의 수는 제각기 2 이상의 정수이다.

복수의 초기 구멍(63)은 임의의 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 물리적 방법 또는 레이져 빔의 조사에 의해 형성될 수 있다. 이에 의해, 고 정확도로 예컨대 복수의 오목부를 구비한 기판을 제조할 수 있다. 특히, 오목부는 비교적 대형 기판 위에 용이하게 형성될 수 있다.

초기 구멍(63)을 형성하는 물리적 방법으로서, 예컨대, 샷 블래스트, 샌드 블래스트 등과 같은 블래스트 처리, 에칭, 프레싱, 도트 프린팅, 태핑, 러빙 등이 언급될 수 있다. 블래스트 처리에 의해 초기 구멍(63)이 형성된 경우에, 비교적 대형 면적(오목부(3)의 형성 영역의 면적)을 갖는 기판(5)에 대해서도 단시간내에 고 효율로 초기 구멍(63)을 형성할 수 있다.

또한, 초기 구멍(63)이 레이져 빔의 조사에 의해 형성된 경우에, 사용될 레이져 빔의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 루비 레이져, 반도체 레이져, YAG 레이져, 펨토초 레이져, 글래스 레이져, YVO₄ 레이져, Ne-He 레이져, Ar 레이져, CO₂ 레이져, 엑시머 레이져 등이 언급될 수 있다. 또한, 언급된 레이져의 각각 의 파형으로는 SHG(second harmonic generation), THG(third harmonic generation), FHG(fourth harmonic generation) 등이 레이져 빔 조사용으로 이용될 수 있다. 초기 구멍(63)이 레이져 빔의 조사에 의해 형성된 경우에, 초기 구멍(63)의 사이즈, 인접한 초기 구멍(63)간의 거리 등을 용이하고 정확하게 제어할 수 있다.

초기 구멍(63)은 마스크(6)의 전 표면상에 균일하게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 초기 구멍(63)의 평균 직경은 0.5~20㎛의 범위내인 것이 바람직하고, 1~10㎛의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 초기 구멍(63)의 평균 직경을 상술한 범위로 제한함으로써, 본 발명의 에칭 방법을 기판(5)에 대해 적절히 적용할 수 있다.

(오목부 형성 단계)

<3> 이상과 같이 마스크(6)를 형성한 후에, 도 1c 및 1d에 도시된 바와 같이, 마스크(6)를 이용하여 기판(5)에 대해 에칭 프로세스를 실시함으로써 기판(5) 위에 다수의 오목부(3)를 형성한다(오목부 형성 프로세스). 에칭 방법은 특별히 제한되지 않으며, 습식 에칭 프로세스, 건식 에칭 프로세스 등이 언급될 수 있다. 이후의 설명에서는 습식 에칭 프로세스를 이용한 경우가 대표적 예로서 설명된다.

초기 구멍(63)이 형성된 마스크(6)로 커버된 기판(5)에 대해 습식 에칭 프로세스를 실시함으로써, 도 1c 및 1d에 도시된 바와 같이, 기판(5)은 마스크가 존재하지 않는 부분, 즉, 초기 구멍(63)으로부터 침식되며, 이에 의해 다수의 오목부 (3)가 기판(5) 위에 형성된다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 초기 구멍(63)은 고 정확도로 마스크(6) 위에 형성되므로, 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 다수의 오목부(3)를 보다 확실하게 형성할 수 있다.

에칭 프로세스용 에칭제는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 플루오르화수소산을 함유하는 에칭제(플루오르화수소산 기재의 에칭제)가 이용될 수 있다. 주로 1수소2불화암모늄으로 구성되는 에칭제가 플루오르화수소산을 함유하는 에칭제로서 이용되는 것이 바람직하다. 4wt% 이하의 1수소2불화암모늄 용액은 무독성이므로, 작업중인 인체와 환경에 대한 영향을 보다 확실히 방지할 수 있다.

기판(5)에 대한 에칭 프로세스는 마스크(6)로 커버된 기판(5)에 대해 앞서 설명된 에칭제를 적용함으로써 실시할 수 있다. 기판(5)에 대해 에칭제를 적용하는 방법으로는, 예컨대, 에칭제에 기판(5)을 침적하는 방법, 기판(5) 위에 에칭제를 스프레이하는 방법 등이 언급될 수 있다. 기판(5)에 대해 에칭 프로세스를 실시할때 에칭제의 온도는 10~80℃의 범위내인 것이 바람직하고, 20~30℃의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 에칭제의 온도를 상술한 범위로 제한함으로써, 기판(5)의 표면을 적절히 에칭할 수 있다.

또한, 기판(5)을 에칭제와 접촉시키는 시간, 즉, 에칭 시간은 1~10시간의 범위내인 것이 바람직하고, 2~5 시간의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 습식 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스에 비해 더욱 간단한 장비로 처리를 가능하게 하고, 한번에 다수의 기판에 대한 처리를 가능하게 한다. 결과적으로, 오목부를 구비한 기판의 생산성이 향상될 수 있고, 마이크로렌즈 기판을 제조하기 위해 오목부를 구 비한 기판(2)이 저 비용으로 제공될 수 있다. 습식 에칭 후에, 마스크(6)를 갖는 기판(5)은 순수(pure water)를 이용해 세정(세척)된 후 N₂ 가스를 이용해서 건조(순수의 제거)시킨다.

(마스크 제거 단계)

<4> 다음으로, 도 1e에 도시된 바와 같이 기판(5)으로부터 마스크(6)를 제거한다(마스크 제거 프로세스). 이 때, 마스크(6)의 제거와 함께 기판(5)으로부터 이면 보호막(69)이 제거된다. 마스크(6)의 제거는 플루오르화수소산과 질산 용액, 알칼라인 용액과 같은 박리액에의 침지(습식 에칭) 또는 CF 가스, 염소계 가스 등을 이용한 건식 에칭에 의해 실행될 수 있다.

앞서 설명된 처리의 결과로서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 기판(5) 상에 다수의 오목부(3)를 갖는 오목부를 구비한 기판(2)이 얻어진다. 상술한 방법으로 제조된 오목부를 구비한 기판(2)은 실질적으로 동일한 형상 및 사이즈를 각기 갖는 다수의 오목부(3)를 갖는다. 결과적으로, 오목부를 구비한 기판(2)을 이용해 제조된 마이크로렌즈 기판은 높은 신뢰성을 갖는다.

오목부를 구비한 기판(2)의 상부로부터 보았을 때 오목부(3) 각각의 직경은 10~500㎛의 범위내인 것이 바람직하고, 30~200㎛의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 각 오목부(3)의 직경을 상기 범위로 제한함으로써, 기판(5)에 대해 본 발명의 에칭 방법을 보다 적절히 적용할 수 있다. 또한, 오목부(3)는 비교적 치밀하게 기 판(5) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 오목부를 구비한 기판(2)의 상부로부터 보았을 때, 전체 가용 면적(usable area)에 대해 가용 면적내의 모든 오목부(3)에 의해 점유되는 면적의 비율은 90% 이상인 것이 바람직하고, 96% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 해서 얻어진 오목부를 구비한 기판(2)을 이용함으로써, 마이크로렌즈 기판을 제조할 수 있다. 예컨대, 얻어진 오목부를 구비한 기판(2)의 오목부(3) 위로 사전결정된 굴절 지수(특히, 기판(5)보다 큰 굴절 지수)를 갖는 재료(예컨대, 수지(접착제) 등)를 채움으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 볼록 렌즈와 같은 복수의 마이크로렌즈(4)를 갖는 마이크로렌즈 기판(1)을 제조할 수 있다.

이와 관련해, 오목부를 구비한 기판(2)은 마이크로렌즈 기판(1)으로서 직접 이용될 수 있다. 이 경우, 마이크로렌즈는 오목 렌즈로서 구성된다. 또한, 마이크로렌즈 기판(1)은 마이크로렌즈 기판(1)으로부터 오목부를 구비한 기판(2)을 제거하지 않고 이용될 수도 있고, 또는, 오목부를 구비한 기판(2)이 마이크로렌즈 기판(1)으로부터 제거될 수도 있다. 상술한 바와 같이 해서 얻어진 마이크로렌즈 기판(1)은, 예컨대, 투과형 스크린, 리어형 프로젝터, 투과형 디스플레이의 액정 광 밸브의 구성 요소로 이용될 수 있다.

다음으로, 상술한 마이크로렌즈 기판(1)이 제공된 투과형 스크린(10)에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 마이크로렌즈 기판이 제공된 투과형 스크린을 개략적으로 도시하는 종단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 투과형 스크린(10)에는 프레넬 렌즈부(20)와 앞서 설명된 마이크로렌즈 기판(1)이 제공된다. 프레넬 렌즈부(20)는 투과형 스크린용 스크린 부재(1)의 광 입사면 쪽(즉, 이미지용 광 입사측)에 배열되고, 프레넬 렌즈부(20)에 의해 투과된 광은 직진광 제어부를 갖는 렌즈 기판으로 입사한다.

프레넬 렌즈부(20)에는 사실상 동심원적으로 프레넬 렌즈부(20)의 광 방출면 상에 복수의 프리즘이 형성된 프레넬 렌즈(21)가 제공된다. 프레넬 렌즈부(20)는 투사 렌즈(도면에는 도시되지 않음)로부터 투사된 이미지용 광을 편향시켜, 마이크로렌즈 기판(1)의 주 표면의 수직 방향에 평행한 평행 광 La를 마이크로렌즈 기판(1)의 광 입사면 쪽으로 출력한다.

상술한 바와 같이 구성된 투과형 스크린(10)에서, 투사 렌즈로부터의 광은 프레넬 렌즈부(20)에 의해 편향되어 평행 광 La가 된다. 그리고 나서, 평행 광 La는 마이크로렌즈 기판(1)으로 입사하여 마이크로렌즈 기판(1)의 마이크로렌즈(4) 각각에 의해 집광되며, 집광된 광은 확산되어, 투과형 스크린(10)의 관측자(뷰어)에 의해 평탄 이미지로서 관측(봄)된다.

다음으로, 이상 설명된 투과형 스크린을 이용한 리어형 프로젝터에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 리어형 프로젝터의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 리어형 프로젝터(300)는 투사 광학 유닛(310), 광 유도 미러(320) 및 투과형 스크린(10)이 케이싱(340)내에 배열된 구조를 갖는다. 리어형 프로젝터(300)는 그의 투과형 스크린(10)으로서 앞서 설명된 것과 같 은 투과형 스크린(10)을 이용하므로, 높은 표시 품질을 갖는 우수한 리어형 프로젝터를 형성한다.

이상, 본 발명에 따른, 에칭 방법, 복수의 오목부를 구비한 기판, 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 마이크로렌즈 기판이 제공된 리어형 프로젝터가 첨부 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 에칭 방법은 필요에 따라 임의의 목적을 위한 임의의 단계들(프로세스들)을 포함할 수도 있다.

또한, 이상 설명된 실시예에서는 마스크 형성용 막이 두개의 막, 즉, 제 1 및 제 2 막(61, 62)으로 구성된 경우가 설명되었지만, 본 발명은 여기에 제한되지 않는다. 예컨대, 마스크 형성용 막은 제 1 및 제 2 막(61, 62) 이외의 하나 이상의 막(예컨대, 제 3 막)을 가질 수 있다.

또한, 이상 설명된 실시예에서는, 제 1 막(61)이 기판(5)과 제 2 막(62) 사이에 제공된 경우가 설명되었지만, 본 발명에서 제 2 막(62)은 기판(5)과 제 1 막(61) 사이에 제공될 수도 있다. 특히, 제 2 막(62)이 기판(5)과 제 1 막(61) 사이에 제공된 경우, 즉, 예컨대, Cr로 구성된 막(Cr 막)이 기판(5) 위에 형성되고 CrO로 구성된 막(CrO 막)이 Cr 막 위에 형성된 경우에, Cr 막이 CrO 막으로 커버되므로, Cr의 산화 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상 설명된 실시예에서는, 기판(5)의 표면상에 이면 보호막(69)을 형성한 후에 기판(5)에 대해 에칭 프로세스가 실시되는 경우가 설명되었지만, 본 발명에서 이러한 이면 보호막(69)이 기판(5)의 표면상에 반드시 형성되어야 하는 것은 아니 다. 또한 상술한 실시예에서는, 마이크로렌즈 형성용 오목부의 형성을 위해 본 발명의 에칭 방법이 적용된 경우가 설명되었지만, 본 발명은 여기에 제한되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 에칭 방법은, 마스크 및 에칭제로서 제각기 Cr-Au 막과 플루오르화수소산 기재의 에칭제를 이용해 크리스탈이 형성되는, 포토에칭에 의해 음차형 수정 진동자를 형성하는데도 적용될 수 있다.

또한, 상술한 본 실시예에서는, 본 발명의 투과형 스크린에 본 발명의 마이크로렌즈 기판과 프레넬 렌즈가 제공된 경우가 설명되었지만, 본 발명의 투과형 스크린에 반드시 프레넬 렌즈가 제공되어야 할 필요는 없다. 예컨대, 본 발명의 투과형 스크린은 실제로 본 발명의 마이크로렌즈 기판으로만 구성될 수도 있다.

또한, 상술한 본 실시예에서는, 본 발명의 마이크로렌즈 기판이 투과형 스크린 또는 리어형 프로젝터를 구성하는 부재(구성요소)인 경우가 설명되었지만, 본 발명의 마이크로렌즈 기판은 투과형 스크린 또는 리어형 프로젝터에 적용된 것에 제한되지 않으며, 어떤 사용을 위한 것에도 적용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 마이크로렌즈 기판은 투과형 디스플레이의 액정 광 밸브의 구성 재료에 적용될 수도 있다.

예

(예 1)

오목부를 구비한 기판을 다음과 같이 제조하였다.

우선, 1.2m×0.7m의 직사각형 및 5mm의 두께를 갖는 소다-석회 글래스 기판 을 준비하였다. 소다-석회 글래스 기판(이후, 간단히 "기판"이라고도 칭함)을 30℃로 가열된 플루오르화수소산 세정액(10% 수용액(소량의 글리세린을 함유))에 침지해 세척하여, 그 표면을 세정하였다.

이와 같이 세정 프로세스가 실시된 기판의 표면상에 CrO로 구성된 제 1 막, Cr로 구성된 제 2 막, 및 Au로 구성된 제 3 막을 갖는 마스크 형성용 막을 형성하였다.

제 1 막의 형성은 이후 설명되는 바와 같이 이온 도금법으로 실행되었다. 먼저, 기판을 이온 도금 장치의 처리실내에 배치한 후, 처리실을 사전가열하면서 처리실 내측을 3×10^-3Pa로 배기(감압)시켰다.

계속해서, 세정용 Ar 가스를 처리실내로 도입하여 5분간 세정 프로세스를 실행하였다. 세정 프로세스는 기판에 대해 350V의 DC 전압을 인가함으로써 행해졌다. 그리고 나서, O₂ 가스를 처리실내로 도입하여 처리실 내측을 53Pa까지 가압하고, 이 조건을 기판에 대해 400V의 DC 전압을 인가하면서 30분간 유지하였다. 이러한 조건 하에서, Cr은 타겟으로서 이용되었으며, 이온화 전압 및 이온화 전류를 제각기 30V와 140A로 제각기 설정하여 이온 도금 장치내의 필라멘트에 대해 5분간 인가하였다. 결과적으로, CrO로 구성된 제 1 막이 기판상에 형성되었다.

다음으로, Cr로 구성된 제 2 막을 이온 도금 장치를 이용하여 제 1 막이 형성된 기판상에 이하와 같이 형성하였다. 먼저, 처리실을 사전가열하면서 처리실 내측을 3×10^-3Pa까지 배기(감압)시켰다. 계속해서, Ar 가스를 처리실내로 도입하 여 처리실의 내측을 53Pa까지 가압시켰으며 이 조건을 기판에 대해 400V의 DC 전압을 인가하면서 유지하였다. 이러한 조건 하에서, Cr은 타겟으로서 이용되었으며, 이온화 전압 및 이온화 전류를 제각기 30V 및 140A로 설정하여 이온 도금 장치내의 필라멘트에 대해 15분간 인가하였다. 결과적으로, Cr로 구성된 제 2 막을 제 1 막 위에 형성하였다.

다음으로, Au로 구성된 제 3 막을 이온 도금 장치를 이용해 제 1 및 제 2 막이 형성된 기판상에 이하와 같이 형성하였다. 먼저, 처리실 내측의 압력을 53Pa로 유지하고 400V의 DC 전압을 기판에 대해 30 분간 인가하였다. 이러한 조건 하에서, Au를 타겟으로서 이용하여, 이온화 전압 및 이온화 전류를 제각기 30V 및 140A로 설정하여 이온 도금 장치내의 필라멘트에 대해 20분간 인가하였다. 결과적으로, Au로 구성된 제 3 막이 제 2 막 위에 형성되었다.

이상 설명한 바와 같이, 제 1, 2 및 3 막을 포함하는 마스크 형성용 막이 기판 상에 형성되었다. 마스크 형성용으로 형성된 막의 평균 두께는 65nm이었다. 또한, 제 2 막의 평균 두께에 대한 제 1 막의 평균 두께의 비율(제 1 막/제 2 막)은 0.3이었다. 또한, 마스크 형성용 전체 막의 내부 응력은 -100mPa이었다. 이와 관련해, 제각기 제 1 및 제 2 막에 대응하는 각기 10㎝의 직경을 갖는 막이 상술한 조건에서 평탄한 글래스 기판상에 별개로 형성되었다. 이 경우, 제 1 막의 내부 응력은 -1200mPa이었고, 제 2 막의 내부 응력은 1000mPa이었다.

다음으로, 마스크 형성용 막에 대해 레이져 가공을 행하여, 마스크 형성용 막 중심부의 113㎝×65㎝의 영역에 다수의 초기 구멍을 형성하였다. 결과적으로, 마스크가 형성되었다. 이와 관련해, 1mW의 에너지 강도, 3㎛의 빔 직경 및 60×10^-9초의 조사 시간의 조건하에서 YAG 레이져를 이용해 레이져 가공을 실시하였다. 이와 같이 해서, 앞서 언급된 마스크의 전체 영역에 걸쳐 초기 구멍을 형성하였다. 초기 구멍의 평균 직경은 5㎛이었다. 이와 같이 형성된 초기 구멍은 그의 사이즈 및 형상에 있어 미세한 편차가 있었다.

다음으로, 소다-석회 글래스 기판에 대해 습식 에칭 프로세스를 실시하여 소다-석회 글래스 기판상에 다수의 오목부를 형성하였다. 형성된 오목부 각각은 사실상 서로 동일한 곡률 반경(35㎛)을 가졌다. 이와 관련해, 4wt%의 1수소2불화암모늄과 8wt%의 과산화수소를 함유하는 수용액을 에칭제로해서 습식 에칭에 이용하였으며, 기판의 침지 시간은 5시간이었다.

다음으로, 세륨(III) 니트라이트 암모늄과 페록시딕 액시드의 혼합물을 이용하여 기판에 대해 에칭 프로세스를 행함으로써 마스크 및 이면 보호막을 제거하였다. 그리고 나서, 순수로 세정하고 N₂가스(순수 제거용)로 건조시켰다. 이와 같이 해서, 소다-석회 글래스 기판 위에 다수의 오목부가 형성된 오목부를 구비한 웨이퍼형 기판을 얻었다.

(예 2)

제 1 막의 형성 전에 제 2 막이 형성된다는 점, 즉, 전술한 예 1에서 제 2 막이 기판 상에 형성된 후에 전술한 예 1의 제 1 막이 이 제 2 막 위에 형성되도록 마스크가 형성되는 것을 제외하고는 앞서 설명된 예 1과 마찬가지의 방법으로 오목 부를 구비한 기판을 제조하였다.

(비교예 1)

Cr로 구성된 막이 마스크로서 기판 상에 형성된 것을 제외하고는 전술한 예 1과 마찬가지의 방법으로 오목부를 구비한 기판을 제조하였다. 이 경우, Cr로 구성된 마스크는 다음과 같이 형성되었다.

우선, 예 1에서와 마찬가지 방법으로 세정된 기판을 이온 도금 장치의 처리실내에 배치한 후, 처리실을 사전가열하면서 처리실 내측을 3×10^-3Pa로 배기(감압)시켰다.

계속해서, 세정용 Ar 가스를 처리실내로 도입하여 5분간 세정 프로세스를 행하였다. 세정 프로세스는 기판에 대해 350V의 DC 전압을 인가함으로써 행해졌다. 그리고 나서, Ar 가스를 처리실내로 도입하여 처리실 내측을 53Pa까지 가압했으며, 이러한 조건을 기판에 대해 400V의 DC 전압을 인가하면서 30~60분간 유지하였다. 이러한 조건 하에서, Cr을 타겟으로서 이용하였으며, 이온화 전압 및 이온화 전류를 제각기 30V 및 140A로 설정하여 이온 도금 장치내의 필라멘트에 대해 40분간 인가하였다. 결과적으로, Cr로 구성된 마스크 형성용 단층막을 기판상에 형성하였다. 이와 같이 형성된 마스크 형성용 막의 평균 두께는 75nm이었다. 또한, 마스크 형성용 막의 내부 응력은 1000mPa이었다.

그리고 나서, 전술한 예 1에서와 마찬가지 조건에서 마스크 형성용 막 위에 복수의 초기 구멍을 형성하여 마스크를 형성하였다. 이와 관련해, 이와 같이 형성 된 초기 구멍은 그의 사이즈 및 형상에서 큰 편차가 있었다.

(비교예 2)

CrO로 구성된 막을 마스크로서 기판상에 형성한 것을 제외하고는 전술한 예 1과 마찬가지 방법으로 오목부를 구미한 기판을 제조하였다. 이 경우, CrO로 구성된 마스크를 이하와 같이 형성하였다.

먼저, 예 1에서와 마찬가지 방법으로 세정된 기판을 이온 도금 장치의 처리실내에 배치한 후, 처리실을 사전가열하면서 처리실 내측을 3×10^-3Pa까지 배기(감압)시켰다.

계속해서, 세정용 Ar 가스를 처리실내로 도입하여 5분간 세정 프로세스를 행하였다. 세정 프로세스는 기판에 대해 350V의 DC 전압을 인가함으로써 행해졌다. 그리고 나서, O₂ 가스를 처리실내로 도입하여 처리실 내측을 53Pa까지 가압하고, 이 조건을 기판에 대해 400V의 DC 전압을 인가하면서 30~60분간 유지하였다. 이러한 조건 하에서, Cr을 타겟으로서 이용하였고, 이온화 전압 및 이온화 전류를 제각기 30V 및 140A로 설정하여 이온 도금 장치내의 필라멘트에 대해 40분간 인가하였다. 결과적으로, Cr로 구성된 마스크 형성용 단층막이 기판상에 형성되었다. 이와 같이 형성된 마스크 형성용 막의 평균 두께는 60nm이었다. 또한, 마스크 형성용 막의 내부 응력은 -1200mPa이었다.

그리고 나서, 전술한 예 1과 마찬가지 조건에서 마스크 형성용 막 위에 복수의 초기 구멍을 형성하여 마스크를 형성하였다. 이와 관련해, 이와 같이 형성된 초기 구멍은 그의 사이즈 및 형상에 있어 큰 편차가 있었다.

(비교예 3)

마스크가 이하의 방법으로 형성된 것을 제외하고는 전술한 예 1과 유사한 방법으로 오목부를 구비한 기판을 제조하였다.

먼저, 예 1에서와 마찬가지 방법으로 세정된 기판상에 레지스트 매체를 도포하여, 본 발명의 마스크 형성용 막에 대응하는 단층 레지스트 막을 형성하였다. 계속해서, 감광 및 현상에 의해 다수의 초기 구멍을 형성하여 마스크를 형성하였다. 이와 관련해, 이와 같이 형성된 초기 구멍은 그의 사이즈 및 형상에 있어 큰 편차가 있었다. 또한, 레지스트 막의 평균 두께는 800nm이었으며, 레지스트 막의 내부 응력은 800mPa이었다.

(비교예 4)

이하와 같이 마스크를 형성한 것을 제외하고는 예 1과 마찬가지 방법으로 오목부를 구비한 기판을 제조하였다.

먼저, 예 1에서와 마찬가지 방법으로 세정된 기판을, 온도 및 압력이 제각기 600℃ 및 80Pa로 설정된 CVD 노(furnace)내에 배치하였다. 그리고 나서, SiH₄ 가스를 300mL/분의 유속으로 CVD 노내에 공급하여 마스크 형성용 단층막 및 이면 보호막으로서 CVD법으로 다결정 실리콘막을 형성하였다.

계속해서, 이와 같이 형성된 마스크 형성용 막 위에, 마이크로렌즈용 패턴을 갖는 레지스트를 포토레지스트에 의해 형성한 후, 마스크 형성용 막을 갖는 기판에 대해 CF 가스에 의해 건식 에칭 프로세스를 행하였다. 계속해서, 레지스트를 제거함으로써, 마스크 형성용 막 위에 복수의 초기 구멍이 형성된 마스크를 얻었다. 이와 관련해, 이와 같이 형성된 초기 구멍은 그의 사이즈 및 형상에 있어 큰 편차가 있었다. 또한, 마스크 형성용 막의 평균 두께는 75nm이었고, 마스크 형성용 막의 내부 응력은 -700mPa이었다.

(평가)

예 1 및 2의 각각에서 얻어진 오목부를 구비한 기판의 오목부 각각의 형상은 사실상 고 정확도를 갖는 반구형 구조이었다. 또한, 오목부 형상의 편차는 작았다. 다른 한편, 각 비교예의 오목부를 구비한 기판에서는 형상의 정확도가 형편없었으며, 오목부 형상의 편차도 컸다.

또한, 각 예 1 및 2에서 얻어진 오목부를 구비한 기판의 오목부 각각의 사이즈는 서로 일치하였다. 다른 한편, 각 비교예의 오목부를 구비한 기판에서는 오목부 사이즈의 편차가 컸다. 비교예 3 및 4를 비교했을 때, 기판에 대한 비교예 4의 마스크의 밀착성은 비교예 3의 마스크보다 나았다. 이로 인해, 비교예 4의 오목부 사이즈의 편차는 비교예 3의 사이즈의 편차보다 비교적 나았다. 그러나, 예 1 및 2의 오목부 사이즈의 편차와 비교해 볼때, 오목부 사이즈의 편차는 예 1 또는 2의 경우보다 훨씬 컸다.

본 발명에 의하면, 원하는 형상 및 사이즈를 각기 갖는 오목부를 용이하고 확실하게 형성할 수 있는 에칭 방법 및 이러한 에칭 방법을 이용하여 제조된 복수의 오목부를 갖는 기판이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 복수의 오목부를 갖는 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판, 투과형 스크린 및 마이크로렌즈 기판이 제공된 리어형 프로젝터가 제공된다.

Claims

기판을 준비하는 단계와,

상기 기판상에, 내부 응력이 서로 상쇄 또는 감소되도록 사전결정된 내부 응력을 각기 갖는 제 1 및 제 2 막을 형성하는 단계와,

상기 제 1 및 제 2 막에 복수의 초기 구멍을 형성하여 마스크를 형성하는 단계와,

상기 마스크를 사용해서 상기 기판에 대해 에칭 프로세스를 행함으로써 상기 기판내의 상기 복수의 초기 구멍에 대응하는 부분에 복수의 오목부를 형성하는 단계

를 포함하되,

상기 제 1 및 제 2 막 형성 단계는 상기 기판상에 상기 제 1 막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 막 상에 상기 제 2 막을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 제 2 막 형성 단계는 상기 제 1 막의 평균 두께에 대해 상기 제 2 막의 평균 두께를 조정함으로써 상기 제 1 및 제 2 막 전체의 내부 응력을 제어하는 단계를 포함하고,

상기 제 1 막의 평균 두께 및 상기 제 2 막의 평균 두께가 제각기 X(nm) 및 Y(nm)로 규정된 경우에, X 및 Y는 0.01≤X/Y≤0.8의 관계를 만족시키는

에칭 방법.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 기판상에 상기 제 1 막만을 형성하는 경우에 상기 제 1 막의 내부 응력은 -1700~-700mPa의 범위내인 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판상에 상기 제 2 막만을 형성하는 경우에 상기 제 2 막의 내부 응력은 500~1500mPa의 범위내인 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 막 전체의 내부 응력은 -400~400mPa의 범위내인 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 마스크 형성 단계에서 형성된 마스크의 평균 두께는 5~500nm의 범위내인 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 막의 내부 응력은 압축 응력이고 상기 제 2 막의 내부 응력은 인장 응력인 에칭 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 막은 주로 CrO로 구성되는 에칭 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 막은 주로 Cr로 구성되는 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 막 형성 단계의 전 또는 후에 제 3 막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 초기 구멍 형성 단계에서 상기 제 1, 2 및 3 막에 상기 복수의 초기 구멍을 형성하는 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 에칭은 습식 에칭을 포함하는 에칭 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 오목부 형성 단계에서 상기 기판에 대해 습식 에칭을 행할 때 사용되는 에칭제는 주로 1수소2불화암모늄(ammonium hydrogen difluoride)으로 구성되는 에칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 오목부 형성 단계에서 형성된 상기 오목부의 직경은 10~500㎛의 범위내인 에칭 방법.
삭제
청구항 1에 기재된 에칭 방법을 사용하여 제조된 복수의 오목부를 구비한 기판.
청구항 17에 기재된 복수의 오목부를 구비한 기판을 이용하여 제조된 마이크로렌즈 기판.
청구항 18에 기재된 마이크로렌즈 기판과,

방출면과, 그 방출면에 형성되는 프레넬 렌즈를 구비하는 프레넬 렌즈부

을 포함하되,

상기 마이크로렌즈 기판은 상기 프레넬 렌즈부의 상기 방출면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 투과형 스크린.
제 19 항에 있어서,

프레넬 렌즈를 갖는 프레넬 렌즈부를 더 포함하며,

상기 프레넬 렌즈부는 방출면과 상기 방출면에 형성된 프레넬 렌즈를 갖고,

상기 마이크로렌즈 기판은 상기 프레넬 렌즈부의 상기 방출면 측에 배열되는

투과형 스크린.
청구항 19에 기재된 투과형 스크린과,

광학 이미지를 형성하여 투사하는 투사 광학 유닛과,

상기 투사 광학 유닛에 의해 투사된 상기 광학 이미지를 상기 투과형 스크린을 향해 반사하는 광 유도 미러와,

상기 투과형 스크린, 상기 투사 광학 유닛 및 상기 광 유도 미러가 배치된 케이싱

을 포함하는 리어형 프로젝터.
제 21 항에 있어서,

투사 광학 유닛과,

광 유도 미러

를 더 포함하는 리어형 프로젝터.