KR20060030811A - 와이어 그리드 편광자의 제조방법 - Google Patents

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    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
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Abstract

본 발명은 기판상에 원하는 형상의 폴리머 패턴을 나노 임프린트하는 단계; 상기 형성된 폴리머 패턴상에 마스크층을 도포하는 단계; 폴리머 패턴의 선폭을 소정 크기로 식각하여 감소시키는 단계; 상기 패턴이 형성된 기판상에 금속층을 증착하는 단계; 및 마스크층 및 폴리머 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공한다..
와이어 그리드 편광자

Description

와이어 그리드 편광자의 제조방법{Fabrication Method of Wire Grid Polarizer}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로서 제시되는 와이어 그리드 편광자의 제조공정도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10: 기판 20: 폴리머 패턴
30: 마스크층 40: 금속박막층
본 발명은 와이어 그리드 편광자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속격자구조에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 금속 패터닝 후 잔류하는 폴리머 마스크의 제거공정도 줄여주는 신규한 와이어 그리드 편광자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 와이어 그리드 편광자는 그리드의 와이어에 대해 평행인 전계 벡터를 가지는 광선은 반사하고 그리드의 와이어에 대해 수직인 전계 벡터를 가지는 광선은 투과시킨다. 기존의 와이어 그리드 편광자는 유리 기판과 금속 격자로 이루어진다. 기존에 와이어 그리드 편광자의 제작을 위해 금속 격자 구조를 전자 빔 리소그래피 공정과 식각 공정을 통하여 구현하는 시도가 있었으나 전자 빔 리소그래피 공정의 경우 공정 시간의 문제와 금속 물질들의 격자 구조를 재현하는 것이 매우 어려운 문제점으로 남아 있었다. 금속 격자 제작의 방법으로 리프트 오프(lift-off) 방식이 있는데 이 방법의 경우, 폴리머와 금속 박막이 함께 붙어 있는 상태에서 폴리머가 습식 용액에 의해 제거되기 때문에 금속박막의 측면 거칠기를 증가시킨다. 아울러 선폭이 감소할수록 이러한 현상은 심화되고 원하는 미세 패턴을 얻는 것이 매우 어렵다.
본 발명은 상기 종래 기술이 가지는 한계를 극복하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 금속격자구조에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 금속 패터닝 후 잔류하는 폴리머 마스크의 제거공정도 줄여주는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판상에 원하는 형상의 폴리머 패 턴을 나노 임프린트하는 단계; 상기 형성된 폴리머 패턴상에 마스크층을 도포하는 단계; 폴리머 패턴의 선폭을 소정 크기로 식각하여 감소시키는 단계; 상기 패턴이 형성된 기판상에 금속층을 증착하는 단계; 및 마스크층 및 폴리머 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공한다.
상기 본 발명의 제조방법은 종래 전자 빔 리소그래피의 공정 시간 문제를 극복할 수 있으며, 대량 생산에 적합한 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 감광막 패턴을 구현하고 금속에 비해 식각 공정이 쉬운 감광막 식각을 통하여 금속 박막의 식각 공정없이 금속 패턴을 기판 상에 구현하는 것을 가능하게 한다.
나노임프린트 공정을 이용한 폴리머 패턴의 형성에는 압출법, 스프레이법, 스핀코팅법 등이 사용될 수 있다. 본 발명은 바람직하게는 폴리머 패턴의 두께는 스핀코팅 조건의 조절을 통해 조절하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공한다. 스핀코팅의 조건, 예를 들면, 코팅시간, 코팅액의 조성 등을 조절하는 것에 의해 폴리머 패턴의 두께를 조절하는 경우 반응성 이온식각(RIE)을 채택함이 없이도 임프린트 후의 잔여막의 두께를 수나노미터 크기로 조절하는 것이 가능하다. 이는 종래의 공정하나를 줄이는 효과를 부여한다.
본 발명은 바람직하게는 상기 폴리머 패턴상에 형성되는 마스크층은 상부와 하부의 증착률이 일정한 정도로 차이가 나는 물질로부터 선택되어지는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 물질을 이용하여 마스크층을 증착하는 경우 하부에 도달하는 증착물질의 플럭스가 상부에 도달하는 플럭스보다 매우 낮게 되고, 이러한 차이로 마스크층이 하부에는 증착되지 않으며, 상부에만 증착되 도록 하는 것이 가능하다.
이러한 물질의 대표적인 예로 크롬을 들 수 있다. 크롬은 상부와 하부의 증착률이 10nm 차이가 나며, 크롬을 증착물질로 선택하는 경우 하부에는 증착시키지 않으면서 상부에만 10nm두께로 증착시킬 수 있다.(참조: B.Angleraud, P.Y.Tessier Surface & Coatings Technology 180-181 (2004) 59-65)
본 발명은 상기 형성된 폴리머 패턴의 선폭을 감소시키기 위해 폴리머 박화(thinning) 공정이 도입된다. 박화공정은 선폭을 감소시킬 목적으로 수행되어지며, 이를 위해 플라즈마 식각공정이 이용되어질 수 있다. 예를 들어, 100sccm의 산소 플라즈마 가스를 이용하여 RF 30W, 100∼200 mTorr의 조건에서 100∼140초 정도 식각하는 것에 의해 폴리머(감광막)의 선폭을 15∼25nm 정도로 까지 감소시키는 것이 가능하다.
금속박막의 형성은 통상적인 증착공정에 따라 수행되어질 수 있다. 예를 들어 스퍼터링 방식이 도입되어질 수 있으며, 편광자의 제조에 사용가능한 금속에는 특별한 한정을 요하지는 않으며, 예를 들어, Al, Ta, Cu 등의 금속을 들 수 있다. 증착공정에 의해 금속박막은 마스크층의 상부와 폴리머 패턴을 구성하는 선로 공간(line space)상에 형성되어진다.
본 발명은 바람직하게는 상기 순차형성되어진 금속층, 마스크층 및 폴리머층을 하부의 폴리머층의 습식 식각으로 함께 제거하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 제공한다. 폴리머층의 상부에 순차 형성되어진 마스크층, 금속층은 폴리머층을 제거하는 것에 의해 함께 제거되어질 수 있다. 폴리머층은 습식식각 방법에 의해 용이하게 제거될 수 있으며, 사용된 폴리머(감광막 패턴)의 재료에 따라 통상적으로 사용될 수 있는 식각액이 이용되어질 수 있다. 이에 따라 금속패턴만 기판상에 남게 되어 와이어 그리드 편광자가 완성되어진다.
이하, 본 발명의 내용을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조공정도를 제시한다.
단계 (a)에 유리 기판(10) 상에 나노 임프린트 공정을 사용하여 폴리머 패턴(20)이 형성된 예가 도시되어 있다. 이 때 스핀 코팅되는 감광막의 두께를 조절하는 경우 임프린트 후에 기판에 잔여하는 폴리머의 두께는 무시할 정도가 되어 이를 RIE로 제거할 필요가 없다.
단계 (b)는 단계 (a)에서 준비된 기판 위에 크롬 마스크(30)를 10 nm 두께로 증착한 예가 도시되어 있다. 크롬 증착의 경우 앞서 설명한 바와 같이 상부와 하부의 증착률이 10 nm 차이가 나므로 하부에는 증착되지 않고 폴리머 패턴(20)의 상부에 10 nm 두께로 증착할 수 있다.
단계 (c)는 단계 (b)에서 준비된 감광막인 폴리머 패턴(20)의 선폭을 감소시킨 예가 도시되어 있다. 이때 플라즈마를 이용한 식각에는 100sccm의 산소플라즈마 가스가 이용될 수 있고, 운전조건은 RF 30W, 100∼200 mTorr의 조건에서 120초 식각하여 감광막의 선폭을 20nm 까지 감소시킬 수 있다.
단계 (d)는 단계 (c)에서 준비된 기판 위에 금속박막(40)을 스퍼터링 증착한 예가 도시되어 있다. 스퍼터링 증착에 의해 패턴을 구성하는 선로공간 및 마스크 층(30)의 상부에 소정 두께의 금속박막(40)이 형성되어진다.
단계 (e)는 감광막인 폴리머 패턴(20)이 제거된 후 얻어진 와이어 그리드 편광자의 예가 도시되어 있다. 폴리머패턴의 제거는 습식 식각에 의해 수행되어질 수 있으며, 하부의 폴리머 패턴이 제거됨과 동시에 상부에 순차 적층된 마스크층 및 금속박막층이 함께 제거되어 원하는 금속박막 패턴(40)만을 기판(10)상에 남기게 된다.
본 발명에 의하면 금속박막을 식각하지 않고 패턴을 형성할 수 있으므로 금속격자구조에 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, 금속 패터닝 후 잔류하는 폴리머 마스크의 제거공정도 줄일 수 있다. 또한 위상 마스크를 사용하지 않으면서도 정밀하고 균일한 격자의 형성이 가능하며, 종래에 비하여 제조시간을 단축할 수 있고 제조공정의 재현성도 우수한 와이어 그리드 편광자용 금속 격자 패턴을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 기판상에 원하는 형상의 폴리머 패턴을 나노 임프린트하는 단계; 상기 형성된 폴리머 패턴상에 마스크층을 도포하는 단계; 폴리머 패턴의 선폭을 소정 크기로 식각하여 감소시키는 단계; 상기 패턴이 형성된 기판상에 금속층을 증착하는 단계; 및 마스크층 및 폴리머 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법
  2. 제 1항에 있어서, 마스크층은 크롬층인 것을 특징으로 하는 제조방법
  3. 제1항에 있어서, 마스크층 및 폴리머층은 하부의 폴리머층을 습식 식각하여 함께 제거함을 특징으로 하는 제조방법
  4. 제1항에 있어서, 폴리머 패턴의 두께는 스핀코팅 조건의 조절을 통해 조절함을 특징으로 하는 제조방법
  5. 제 1항에 있어서, 상기 마스크층은 두께가 10㎚이고, 상기 폴리머 패턴 상부에만 증착되는 것을 특징으로 하는 제조방법
  6. 제 1항에 있어서, 마스크층 도포 단계 이후 감광막 식각을 통해 감광막의 선 폭을 등방향으로 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100863570B1 (ko) * 2006-12-19 2008-10-15 삼성전자주식회사 와이어 그리드 편광자의 제조방법
US7951527B2 (en) 2006-10-30 2011-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming an integrated optical polarization grid on an LCD substrate and liquid crystal display manufactured to include the grid
KR20150133372A (ko) * 2014-05-19 2015-11-30 고려대학교 산학협력단 와이어 그리드 편광자의 제조 방법
US9442236B2 (en) 2011-11-14 2016-09-13 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display including wire grid polarizer and manufacturing method thereof

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