KR102413970B1 - 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 및 상기 전도성 와이어 패턴 상에 순차적으로 위치하는 제1 하드 마스크 패턴 및 제2 하드 마스크 패턴을 포함하고, 상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 이상이다.
Description
본 발명은 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전자기파에서 특정 편광만을 편광시키기 위하여 평행한 도전체 선을 배열시키는 평행 전도 전선 어레이를 일반적으로 와이어 그리드(wire grid)라고 한다.
해당 빛의 파장보다 작은 주기를 가지는 와이어 그리드 구조는 비편광 입사광에 대해 와이어 방향의 편광은 반사하고 와이어 방향에 수직인 편광은 투과하는 편광 특성을 가진다. 이는 흡수형 편광자에 비하여 반사된 편광을 재이용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정성이 우수한 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 및 상기 전도성 와이어 패턴 상에 순차적으로 위치하는 제1 하드 마스크 패턴 및 제2 하드 마스크 패턴을 포함하고, 상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 이상일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 이하일 수 있다.
상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 이상일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 상면의 폭 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 하면의 폭의 비는 1 이하일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 두께는 10 nm 내지 30 nm 범위일 수 있다.
상기 기판과 이격되고, 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 상기 기판 상에서 상기 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막, 및 상기 상기 전도성 와이어 패턴 및 상기 반사막 상에 순차적으로 위치하는 제1 하드 마스크 패턴 및 제2 하드 마스크 패턴을 포함하고, 상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 이상일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 이하일 수 있다.
상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 이상일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 상면의 폭 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 하면의 폭의 비는 1 이하일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 패턴의 두께는 10 nm 내지 30 nm 범위일 수 있다.
상기 기판과 이격되고, 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 방법은 기판 상에 전도성 와이어 패턴층 및 제1 하드 마스크층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 제1 하드 마스크층 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴 사이 공간에 제2 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계, 상기 제2 하드 마스크 패턴을 사용하여 제1 하드 마스크층을 패터닝하는 단계, 및 상기 제1 하드 마스크 패턴 및 상기 제2 하드 마스크 패턴을 사용하여 상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 하드 마스크 패턴을 형성하기 전에, 상기 레지스트 패턴의 표면을 선택적으로 소수성 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝한 후에, 상기 기판과 이격되고 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계는, 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계는, 전도성 와이어 패턴 및 반사막을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크층은 10 nm 내지 30 nm 범위의 두께로 형성할 수 있다.
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 롤 레지스트법으로 이루어질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
공정성이 우수한 와이어 그리드 편광자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 영역의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 14 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1의 A 영역의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 14 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 영역의 부분 확대도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(121), 및 전도성 와이어 패턴(121) 상에 위치하는 제1 하드 마스크 패턴(131) 및 제2 하드 마스크 패턴(141)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리, Quartz, 아크릴, TAC(triacetylcellulose), COP(cyclic olefin copolymer), COC(cyclic olefin polymer), PC(polycarbonate), PET(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone) 등의 다양한 폴리머 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(121)은 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 전도성 와이어 패턴(121)의 주기는 입사광의 파장 대비 짧을수록 높은 편광 소광비를 가질 수 있다. 다만, 주기가 짧을수록 제조가 어려워지는 문제점이 있다. 가시광선 영역은 일반적으로 380 nm 내지 780 nm 범위이고, 와이어 그리드 편광자가 적, 녹, 청(R, G, B)의 빛의 3원색에 대해서 높은 소광비를 가지도록 하기 위해서는, 적어도 200 nm 이하의 주기를 가져야 편광 특성을 기대할 수 있다. 다만, 기존 편광자 대비 동등 이상의 편광 성능을 나타내기 위해서는 120 nm 이하의 주기를 가질 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
전도성 와이어 패턴(121)은 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴(121)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 텅스텐(W), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속, 이들의 합금인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라서는, 전도성 와이어 패턴(121)은 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전도성 와이어 패턴(미도시)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 제2 전도성 와이어 패턴(미도시)은 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴(미도시)이 알루미늄으로 구성될 경우, 이후 공정에서 공정 온도에 따라 힐록(hillock)이 발생하여 상부 표면이 균일하지 않아, 제품의 광학 특성을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 전도성 와이어 패턴(미도시) 상에 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성되는 제2 전도성 와이어 패턴(미도시)을 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(121)의 폭은 전도성 와이어 패턴(121)의 주기보다 작고 편광 성능을 나타낼 수 있는 범위에서, 10 nm 내지 200 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 전도성 와이어 패턴(121)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크 패턴(131)은 전도성 와이어 패턴(121) 상에 형성될 수 있다. 제1 하드 마스크 패턴(131)의 두께는, 식각 과정에서 테이퍼 각도가 과도하게 낮아지지 않도록, 10 nm 내지 30 nm 범위일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크 패턴(131)은 투명한 소재일 수 있고, 이러한 투명 소재의 예로, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있다. 하나의 예에서, SiOx, SiNx, SiOC, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제2 하드 마스크 패턴(141)은 제1 하드 마스크 패턴(131) 상에 형성될 수 있다. 제2 하드 마스크 패턴(141)의 두께는 특별히 한정되지 않는다.
제2 하드 마스크 패턴(141)은 투명한 소재일 수 있고, 이러한 투명 소재의 예로, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있다. 하나의 예에서, SiOx, SiNx, SiOC, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 하드 마스크 패턴(141)은 제1 하드 마스크 패턴(131)과 동일한 물질일 수도 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크 패턴(131)의 테이퍼 각도(θ1) 대비 제2 하드 마스크 패턴(141)의 테이퍼 각도(θ2)의 비(θ2/θ1)는 1 이상일 수 있다. 하나의 예에서, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 테이퍼 각도(θ1)는 90도 이하 범위일 수 있고, 제2 하드 마스크 패턴(141)의 테이퍼 각도(θ2)는 90도 이상일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시예에서, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 상면 폭은 제2 하드 마스크 패턴(141)의 하면의 폭 보다 크거나 같을 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 와이어 그리드 편광자에서, 기판(110)과 이격되고, 제2 하드 마스크 패턴(141) 상에서 전면에 배치되는 보호막(150)을 추가로 포함할 수 있다.
보호막(150)은 와이어 그리드 편광자의 상부 표면을 비전도성으로 처리하고, 표면 평탄화 및 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간을 확보하기 위하여 형성될 수 있다. 보호막(150)에 사용되는 물질로는 비전도성이면서 투명한 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다.
하나의 예에서, SiOx, SiNx 및 SiOC로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 하나의 예에서, SiOx 층 위에 순차적으로 SiOC 층이 적층되는 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 동일한 챔버 및 조건에서 원료 가스의 변경만으로 증착이 가능하고, SiOC 층의 증착 속도가 상대적으로 빨라 공정 효율성 면에서 이점을 누릴 수 있다.
기타 도 3의 다른 구성은 도 1의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 4를 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판(210), 기판(210) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(221), 기판(210) 상에서 전도성 와이어 패턴(221) 사이 영역에 위치하는 반사막(222), 및 전도성 와이어 패턴(221) 및 반사막(222) 상에 위치하는 제1 하드 마스크 패턴(231) 및 제2 하드 마스크 패턴(241)을 포함할 수 있다.
반사막(222)은 전도성 와이어 패턴(221)이 패터닝되지 않은 영역일 수 있으며, 와이어 그리드 편광자가 포함되는 디스플레이 장치의 비개구부에 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 배선 영역, 트랜지스터 영역 등에 형성될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
기타 도 4의 다른 구성은 도 1의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 와이어 그리드 편광자에서, 기판(210)과 이격되고, 제2 하드 마스크 패턴(241) 상에서 전면에 배치되는 보호막(250)을 추가로 포함할 수 있다.
기타 도 5의 다른 구성은 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판(110) 상에 전도성 와이어 패턴층(120) 및 제1 하드 마스크층(130)을 순차적으로 적층할 수 있다.
기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리, Quartz, 아크릴, TAC(triacetylcellulose), COP(cyclic olefin copolymer), COC(cyclic olefin polymer), PC(polycarbonate), PET(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone) 등의 다양한 폴리머 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 경우에 따라 기판(110)과 전도성 와이어 패턴층(120) 사이에 버퍼층을 추가로 포함할 수도 있다.
전도성 와이어 패턴층(120) 및 제1 하드 마스크층(130)을 형성하는 방법은 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
전도성 와이어 패턴층(120)은 전도성 소재이면 제한 없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴층(120)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라서는, 전도성 와이어 패턴층(120)은 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전도성 와이어 패턴층(미도시)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 제2 전도성 와이어 패턴층(미도시)은 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴층(미도시)이 알루미늄으로 구성될 경우, 이후 공정에서 공정 온도에 따라 힐록(hillock)이 발생하여 상부 표면이 균일하지 않아, 제품의 광학 특성을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 전도성 와이어 패턴층(미도시) 상에 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성되는 제2 전도성 와이어 패턴층(미도시)을 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
제1 하드 마스크 패턴층(130)은 폴리머, 산화물, 질화물 등일 수 있다. 하나의 예에서, SiOx, SiNx, SiOC, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크 패턴층(130)의 두께는, 식각 과정에서 테이퍼 각도가 과도하게 낮아지지 않도록, 10 nm 내지 30 nm 범위일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 제1 하드 마스크 패턴층(130) 상에 레지스트 패턴(140)을 형성할 수 있다.
레지스트 패턴(140)은 일반적으로 사용되는 레지스트용 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하고, 그 재료에 제한은 없다. 하나의 예에서, 탄화수소를 포함하는 물질일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
레지스트 패턴(140)의 테이퍼 각도를 90도 이하로 형성할 수 있다. 이를 통하여, 이후 공정에서 레지스트 패턴(140) 사이 공간에 형성되는 제2 하드 마스크 패턴(141)의 테이퍼 각도를 90도 이상으로 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 레지스트 패턴(140)의 표면에 선택적으로 소수성 처리를 하여 소수성 표면(140a)을 형성할 수 있다.
하나의 예에서, 선택적인 소수성 처리는 불소계 가스 분위기에서 플라즈마 처리를 통하여 이루어질 수 있다. 불소계 가스 분위기의 플라즈마 처리를 통하여, 예를 들어, 탄화수소를 포함하는 레지스트 패턴(140)의 표면에 C-F 결합이 형성되어, 표면이 소수성화 될 수 있다. 상기 불소계 가스 분위기의 플라즈마 처리의 예로, NF3 플라즈마 처리를 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
반면에, 제1 하드 마스크 패턴층(130)의 표면에는 C-F 결합을 하지 못하여 소수성화 되지 않을 수 있다.
도 9를 참조하면, 소수성 표면(140a)을 가지는 레지스트 패턴(140)의 사이 공간에 제2 하드 마스크 패턴(141)을 형성할 수 있다.
제2 하드 마스크 패턴(141)은 투명한 소재일 수 있고, 이러한 투명 소재의 예로, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있다. 하나의 예에서, SiOx, SiNx, SiOC, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 하드 마스크 패턴(141)은 제1 하드 마스크 패턴층(130)과 동일한 물질일 수도 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
제2 하드 마스크 패턴(141)은 식각 등으로 깍아내어 형성하는 것이 아니라, 증착 등으로 퇴적시켜 형성하므로, 레지스트 패턴(140)의 측면을 가이드로 하여 형성될 수 있다. 따라서, 도 7에서 레지스트 패턴(140)의 테이퍼 각도를 90도 이하로 형성함으로써, 제2 하드 마스크 패턴(141)의 테이퍼 각도를 90도 이상으로 형성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 하드 마스크 패턴층(130) 상에 제2 하드 마스크 패턴(141)만 남기고, 레지스트 패턴(140)을 제거할 수 있다.
레지스트 패턴(140)을 제거하는 것은 린스, 세정, 애쉬, 식각 등을 사용할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니고, 제2 하드 마스크 패턴(141)을 남기면서 선택적으로 레지스트 패턴(140)을 제거할 수 있는 것이면 제한없이 사용이 가능하다.
도 11을 참조하면, 제2 하드 마스크 패턴(141)을 사용하여 제1 하드 마스크 패턴층(130)을 식각하여 제1 하드 마스크 패턴(131)을 형성할 수 있다. 제1 하드 마스크 패턴(131)의 경우, 식각을 통하여 형성되므로, 상부가 하부보다 더 많이 식각될 수 있다. 따라서, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 테이퍼 각도는 90도 이하가 될 수 있다.
제2 하드 마스크 패턴(141) 없이 제1 하드 마스크 패턴(131)만 사용할 경우에는, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 두께를 얇게 하면 전도성 와이어 패턴층(120) 식각 시 전도성 와이어 패턴(121)의 상부가 손상을 받을 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 두께를 두껍게 하면 제1 하드 마스크 패턴(131) 식각 시 테이퍼 각도가 낮아져서 전도성 와이어 패턴(121)의 테이퍼 각도도 낮아지게 되어 와이어 그리드 편광자의 광학 특성을 저하시킬 수 있다.
제2 하드 마스크 패턴(141)의 테이퍼 각도가 90도 이상인 바, 제2 하드 마스크 패턴(141)의 상부 폭이 하부 폭 보다 클 수 있다. 이 경우, 이방성 식각을 할 경우, 제1 하드 마스크 패턴(131)의 상부면 폭이 제2 하드 마스크 패턴(141)의 하부면 폭 보다 더 클 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 하드 마스크 패턴(131) 및 제2 하드 마스크 패턴(141)을 사용하여 전도성 와이어 패턴층(120)을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴(121)을 형성할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(121)은 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 전도성 와이어 패턴(121)의 주기는 입사광의 파장 대비 짧을수록 높은 편광 소광비를 가질 수 있다. 다만, 주기가 짧을수록 제조가 어려워지는 문제점이 있다. 가시광선 영역은 일반적으로 380 nm 내지 780 nm 범위이고, 와이어 그리드 편광자가 적, 녹, 청(R, G, B)의 빛의 3원색에 대해서 높은 소광비를 가지도록 하기 위해서는, 적어도 200 nm 이하의 주기를 가져야 편광 특성을 기대할 수 있다. 다만, 기존 편광자 대비 동등 이상의 편광 성능을 나타내기 위해서는 120 nm 이하의 주기를 가질 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
전도성 와이어 패턴(121)의 폭은 전도성 와이어 패턴(121)의 주기보다 작고 편광 성능을 나타낼 수 있는 범위에서, 10 nm 내지 200 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 전도성 와이어 패턴(121)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 13을 참조하면, 전도성 와이어 패턴(121)을 형성한 뒤에, 기판(110)과 이격되고 제2 하드 마스크 패턴(141) 상의 전면에 보호막(150)을 형성할 수 있다.
보호막(150)은, 예를 들어, SiOx, SiNx 및 SiOC로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 하나의 예에서, SiOx 층 위에 순차적으로 SiOC 층이 적층되는 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 동일한 챔버 및 조건에서 원료 가스의 변경만으로 증착이 가능하고, SiOC 층의 증착 속도가 상대적으로 빨라 공정 효율성 면에서 이점을 누릴 수 있다.
도 14 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 기판(210) 상에 전도성 와이어 패턴층(220) 및 제1 하드 마스크층(230)을 순차적으로 적층할 수 있다.
제1 하드 마스크층(230) 상에 레지스트 패턴(240)을 형성할 수 있다. 레지스트 패턴(240)은 주기를 가지면서 나란하게 형성될 수 있지만, 레지스트 패턴(240) 사이에 일부 영역에는 레지스트 패턴(240)이 형성되지 않을 수 있다.
이후, 레지스트 패턴(240)의 표면에 선택적으로 소수성 처리를 하여 소수성 표면(240a)을 형성할 수 있다.
소수성 표면(240a)을 가지는 레지스트 패턴(240)의 사이 공간에 제2 하드 마스크 패턴(241)을 형성할 수 있다.
제1 하드 마스크층(230) 상에 제2 하드 마스크 패턴(241)만 남기고, 레지스트 패턴(240)을 제거할 수 있다.
제2 하드 마스크 패턴(241)을 사용하여 제1 하드 마스크 패턴층(230)을 식각하여 제1 하드 마스크 패턴(231)을 형성할 수 있다.
제1 하드 마스크 패턴(231) 및 제2 하드 마스크 패턴(241)을 사용하여 전도성 와이어 패턴층(220)을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴(221) 및 반사막(222)을 형성할 수 있다.
반사막(222)은 전도성 와이어 패턴(221) 사이 영역에서 나노 패터닝이 이루어지지 않은 부분일 수 있다. 반사막(222)의 폭은 디스플레이 장치의 비개구 영역의 사이즈에 맞도록 적절하게 조절할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(221) 및 반사막(222)을 형성한 뒤에, 기판(210)과 이격되고 제2 하드 마스크 패턴(241) 상의 전면에 보호막(250)을 형성할 수 있다.
기타 도 14 내지 도 21의 다른 구성은 도 6 내지 도 13의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 22를 참조하면, 레지스트 패턴(140)을 제1 하드 마스크 패턴층(130) 상에 형성하기 위하여, 롤 레지스트법을 사용할 수 있다.
롤러(10)는 표면에 레지스트 패턴(140)이 삽입되는 음각 패턴을 포함할 수 있다. 롤러(10)에 삽입되어 있던 레지스트 패턴(140)은 롤러(10)가 제1 하드 마스크 패턴층(130) 상에서 회전하면서 롤러(10)에서 제1 하드 마스크 패턴층(130)으로 전사될 수 있다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레지스트 패턴의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 23을 참조하면, 레지스트 패턴(240)을 제1 하드 마스크 패턴층(230) 상에 형성하기 위하여, 롤 레지스트법을 사용할 수 있다.
롤러(20)는 표면에 레지스트 패턴(240)이 삽입되는 음각 패턴을 포함할 수 있다. 다만, 와이어 그리드 편광자의 반사막(222)에 대응되는 부분에서는 음각 패턴이 없이 구성될 수 있다. 롤러(20)에 삽입되어 있던 레지스트 패턴(240)은 롤러(20)가 제1 하드 마스크 패턴층(230) 상에서 회전하면서 롤러(20)에서 제1 하드 마스크 패턴층(230)으로 전사될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110, 210: 기판
121, 221: 전도성 와이어 패턴
131, 231: 제1 하드 마스크 패턴
141, 241: 제2 하드 마스크 패턴
222: 반사막
121, 221: 전도성 와이어 패턴
131, 231: 제1 하드 마스크 패턴
141, 241: 제2 하드 마스크 패턴
222: 반사막
Claims (19)
- 기판;
상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴; 및
상기 전도성 와이어 패턴 상에 순차적으로 위치하는 제1 하드 마스크 패턴 및 제2 하드 마스크 패턴을 포함하고,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 보다 큰 와이어 그리드 편광자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 미만인 와이어 그리드 편광자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 초과인 와이어 그리드 편광자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 상면의 폭 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 하면의 폭의 비는 1 미만인 와이어 그리드 편광자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 두께는 10 nm 내지 30 nm 범위인 와이어 그리드 편광자. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판과 이격되고, 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자. - 기판;
상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴;
상기 기판 상에서 상기 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막; 및
상기 상기 전도성 와이어 패턴 및 상기 반사막 상에 순차적으로 위치하는 제1 하드 마스크 패턴 및 제2 하드 마스크 패턴을 포함하고,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 보다 큰 와이어 그리드 편광자. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 미만인 와이어 그리드 편광자. - 제 7 항에 있어서,
상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도는 90도 초과인 와이어 그리드 편광자. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 상면의 폭 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 하면의 폭의 비는 1 미만인 와이어 그리드 편광자. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 두께는 10 nm 내지 30 nm 범위인 와이어 그리드 편광자. - 제 7 항에 있어서,
상기 기판과 이격되고, 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자. - 기판 상에 전도성 와이어 패턴층 및 제1 하드 마스크층을 순차적으로 적층하는 단계;
상기 제1 하드 마스크층 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 레지스트 패턴 사이 공간에 제2 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계;
상기 제2 하드 마스크 패턴을 사용하여 제1 하드 마스크층을 패터닝하는 단계; 및
상기 제1 하드 마스크 패턴 및 상기 제2 하드 마스크 패턴을 사용하여 상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
상기 제1 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도 대비 상기 제2 하드 마스크 패턴의 테이퍼 각도의 비는 1 보다 큰 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제2 하드 마스크 패턴을 형성하기 전에, 상기 레지스트 패턴의 표면을 선택적으로 소수성 처리하는 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝한 후에, 상기 기판과 이격되고 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에서 전면에 배치되는 보호막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계는, 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계는, 전도성 와이어 패턴 및 반사막을 형성하는 단계인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제1 하드 마스크층은 10 nm 내지 30 nm 범위의 두께로 형성하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 롤 레지스트법으로 이루어지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
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