KR20150016157A - 포토 마스크 - Google Patents

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KR20150016157A
KR20150016157A KR1020140099028A KR20140099028A KR20150016157A KR 20150016157 A KR20150016157 A KR 20150016157A KR 1020140099028 A KR1020140099028 A KR 1020140099028A KR 20140099028 A KR20140099028 A KR 20140099028A KR 20150016157 A KR20150016157 A KR 20150016157A
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KR
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light
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KR1020140099028A
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김재진
신부건
이종병
박정호
정진미
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 출원은 포토 마스크, 이를 포함하는 광 조사 장치, 광 조사 방법 및 광배향막 제조 방법에 관한 것으로서, 패턴 배향된 광배향막의 제조 과정에 적용되어, 보다 단순한 공정, 예를 들면, 1회의 공정으로 패턴 배향된 광배향막을 제조하는 과정에 적용될 수 있는 포토 마스크를 제공한다.

Description

포토 마스크 {PHOTO MASK}
본 출원은 포토 마스크, 이를 포함하는 광 조사 장치, 광 조사 방법 및 광배향막 제조 방법에 관한 것이다.
액정 분자를 일정 방향으로 배열하기 위해 사용되는 액정 배향막은 다양한 분야에 적용되고 있다. 액정 배향막으로는 광의 조사에 의해 처리된 표면으로서 인접하는 액정 분자를 배열시킬 수 있는 광배향막이 알려져 있다. 통상적으로 광배향막은 광감응성 물질(photosensitive material)의 층에 광, 예를 들면, 직선 편광된 광을 조사함으로써, 상기 광감응성 물질을 일정 방향으로 정렬(orientationally ordering)시켜서 제조할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 및 2 등에는 광배향막을 형성하기 위한 장치를 개시하고 있다.
대한민국공개특허공보 제2006-0053117호 대한민국공개특허공보 제2009-0112546호
본 출원은 입사광을 서로 편광 상태가 상이한 적어도 2종의 광으로 분할할 수 있는 포토 마스크, 이를 포함하는 광 조사 장치, 광 조사 방법 및 광배향막 제조 방법을 제공한다.
이하에서 첨부하는 도면을 참조하여 본 출원의 구현예들을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 출원을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 첨부되는 도면은 본 출원의 이해를 돕기 위한 개략적인 것으로 본 출원을 보다 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 출원은 포토 마스크에 관한 것이다. 예시적인 포토 마스크는 도 1에 도시된 바와 같이, 선형 편광자(11); 및 서로 위상 지연능이 다른 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 패턴화된 위상 지연층(12)을 포함할 수 있다. 상기 선형 편광자(11)는 선형 편광을 생성할 수 있는 편광자를 의미할 수 있다. 또한, 상기에서 패턴화된 위상 지연층(12)은 도 1 또는 2에 도시된 바와 같이, 상기 편광자(11)의 일측에 배치되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 패턴화된 위상 지연층은, 소정의 위상 지연능을 가지는 제 1 영역과 상기 제 1 영역과는 다른 위상 지연능을 가지거나 혹은 위상 지연능을 가지지 않는 등방성의 영역인 제 2 영역이 존재하고, 상기 제 1 및 제 2 영역이 소정의 형상을 이루면서 형성되어 있는 위상 지연층을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 포토 마스크는, 입사광을 서로 편광 상태가 다른 적어도 2종의 광으로 분할할 수 있는 필터를 의미할 수 있다.
상기 포토 마스크는, 예를 들면, 광배향막에 광을 조사하여 패턴 배향 처리를 수행하는 과정에 사용될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 포토 마스크는 광배향막에, 제 1 배향 방향을 가지는 제 1 배향 영역과 상기 제 1 배향 방향과는 상이한 제 2 배향 방향을 가지는 제 2 배향영역을 적어도 포함하는 패턴을 형성하기 위한 배향 처리를 수행하는 과정에 사용될 수 있다. 또한, 상기 포토 마스크는 배향 방향이 서로 다른 2종류 이상의 배향 영역을 형성하기 위한 배향 처리를 수행하는 과정에 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 포토 마스크(10)의 편광자(11)측으로 광을 조사하면, 상기 편광자(11)를 투과한 광은 소정 방향으로 편광된 선형 편광이 되고, 이러한 선형 편광된 광은 이어서 패턴화된 위상 지연층(12)으로 입사된다. 상기 위상 지연층(12)은, 전술한 바와 같이 서로 위상 지연능이 다른 제 1 및 제 2 영역을 적어도 포함하고, 경우에 따라서는 상기 제 1 및 제 2 영역 중 어느 하나의 영역은 등방성의 영역일 수 있다. 따라서, 상기 위상 지연층(12)으로 입사된 선형 편광 중에서 제 1 영역(121)을 투과한 광과 제 2 영역(122)을 투과한 광은 서로 다르게 위상 지연되고, 이에 따라서 편광 상태가 다른 적어도 2종의 광이 생성될 수 있다. 하나의 예시에서 도 2를 살펴보면, 상기 패턴 위상 지연층(12)이 λ/2 파장의 위상 지연능을 가지는 제 1 영역(121)과 위상 지연능이 없는 등방성의 제 2 영역(122)을 포함할 경우에, 상기 제 1 영역(121)을 투과한 선형 편광과 상기 제 2 영역(122)을 투과한 선형 편광은 서로 수직하는 방향으로 편광되어 있는 2종의 직선 편광이 될 수 있다. 이러한 2종의 직선 편광은, 예를 들면, 광배향막의 배향 과정에 사용될 수 있다. 이러한 경우에 패턴 배향된 광배향막으로서, 경계부 등에서 미배향 영역이 존재하지 않고 정밀도가 높은 패턴을 형성할 수 있으며, 이러한 배향이 1회의 광 조사만으로 달성되는 단일 공정으로 진행될 수 있어서 마스크를 사용하여 적어도 2회의 공정을 거쳐 패턴 배향막을 형성하는 기존 공정 대비 보다 공정을 간소화하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 명세서에서 용어 광배향막에는 이 분야에서 사용되고 있는 것으로서, 광 조사에 의하여 포함된 분자의 일정 방향으로의 배향이 유도될 수 있는 모든 종류의 배향막이 포함될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광배향막은 편광된 자외선, 예를 들면 직선 편광된 자외선의 조사에 의하여 배향이 유도되고, 또한 그 상부에 액정 화합물이 형성되었을 때에 액정 화합물과의 상호 작용에 의하여 상기 액정 화합물의 배향을 유도할 수 있는 배향막일 수 있다.
예를 들어, 보다 효율적인 배향 공정의 진행을 위해서, 상기 포토 마스크는 도 3에 도시된 바와 같이, 대역 통과 필터(13, band pass filter)를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 대역 통과 필터(13)는 상기 편광자(11)의 다른 측, 즉 상기 패턴 위상 지연층(12)이 배치되어 있는 측의 반대측에 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 대역 통과 필터(13)를 사용하여 배향막의 광배향 물질이 보다 민감하게 반응하는 파장만을 상기 편광자(11)측으로 조사하여 보다 효율적으로 광배향 공정을 진행할 수 있다. 따라서 상기 대역 통과 필터(13)의 투과광 파장의 범위는 특별히 제한되지 않고, 적용되는 용도, 예를 들면, 사용되는 광배향막의 재료 등을 고려하여 결정될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 필터(13)의 투과광 파장은 100nm 내지 380nm, 150nm 내지 380nm 또는 200nm 내지 380nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 사용될 수 있는 대역 통과 필터의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 공지되어 있는 통상의 소재를 제한 없이 채용할 수 있다.
상기 필터에 포함되는 편광자(11)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 선형 편광을 생성할 수 있는 것이라면 어떠한 종류도 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광자로는 이 분야에 공지된 통상의 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol))계 편광자나, 소위 와이어 그리드 편광판(Wire Grid Polarizer)으로 호칭되는 격자형 편광자 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 상기 패턴화된 위상 지연층(12)은 제 1 및 제 2 영역을 적어도 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 위상 지연층(12)은, λ/2의 위상 지연 특성을 가지는 제 1 영역(121) 및 등방성의 제 2 영역(122)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 λ/2의 위상 지연 특성 또는 λ/2의 위상 지연능은 입사광을 그 입사광의 파장의 1/2배만큼 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 이러한 경우 편광자를 투과하여 제 1 영역(121)으로 입사되는 선형 편광은 입사 전의 편광 방향과 비교하여 90도 회전한 선형 편광으로 출사되고, 제 2 영역(122)으로 입사된 선형 편광은 그 편광 방향이 유지된 채로 출사되어, 서로 수직하게 편광된 2종의 직선 편광이 생성될 수 있다. 상기에서 제 1 및 제 2 영역이 형성하는 패턴은 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역은 각각 서로 동일한 방향으로 연장되는 스트라이프 형상을 가지면서 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다.
상기와 같은 패턴 위상 지연층(12)은, 이 분야에서 공지되어 있는 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 위상 지연층은, 공지된 HWP(Half Wave Plate) 또는 QWP(Quarter Wave Plate)를 사용하여, 상기 위상 지연층을 재단하여 적절한 위치에 배치시키는 방식으로 구현하거나, 위상 지연층을 형성할 수 있는 것으로 알려진 공지의 액정 화합물을 사용한 코팅 및 경화 방식으로 형성할 수도 있다.
본 출원의 포토 마스크(10)는 상기한 바와 같이 입체 영상 표시 장치의 광학 필터용 광배향막의 배향을 위해 사용될 수 있는 것이다. 이러한 경우에 상기 제 1 및 제 2 영역의 패턴은 상기 입체 영상 표시 장치의 좌안용 화소와 우안용 화소와 같은 형태로 배치되어 있을 수 있고, 대표적으로는 전술한 바와 같이 서로 동일한 방향으로 연장되는 스트라이프 형상을 가지면서 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 또한, 본 출원의 포토 마스크(10)는 적어도 2개 이상 포함되어, 스마트 윈도우 형식으로 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 피치는 상기 입체 영상 표시 장치의 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭의 2배일 수 있다. 이에 따라, 도 4는 상기 포토 마스크로 배향된 제 1 배향영역(14)과 제 2 배향영역(15)을 포함하는 광배향막을 보여주는 도면이다. 이러한 경우에 상기 제 1 및 제 2 배향영역(14,15)의 피치(P)는 상기 입체 영상 표시 장치의 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭의 2배일 수 있다.
본 출원에서 용어 「동일」은, 본 출원의 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적 동일을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다.
예를 들면, 상기 피치가 단위 화소의 폭의 2배와 동일하다는 것은, 약 ±60㎛ 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±40㎛ 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±20㎛ 이내의 오차를 포함하는 것이다.
피치를 위와 같이 조절하여, 배향 처리 후에 배향막 상에 미배향 영역의 발생을 방지하고, 높은 정밀도를 가지는 배향 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라 상기 배향막을 포함하는 광학 필터가 입체 영상 표시 장치에 적용되는 경우, 소위 크로스토크 등이 유발되지 않도록 할 수 있다.
하나의 예시에서, 인접하는 제 1 영역 또는 제 2 영역간의 간격이 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 상기 포토 마스크로 배향된 광배향막은, 인접하는 제 1 또는 제 2 배향영역(14, 15)간의 간격이 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭과 동일한 수치를 가질 수 있다. 상기에서 단위 화소의 폭과 동일한 수치는, 전술한 실질적인 동일을 의미하고, 예를 들면, ±30㎛ 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±20㎛ 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±10㎛ 이내의 오차를 포함하는 것이다. 상기 간격을 단위 화소의 폭과 동일하게 설정하여, 배향 처리 시에 미배향 영역의 발생을 방지하고, 정밀도가 보다 우수한 배향 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 상기 광배향막이 표시 장치에 적용되는 경우에 각 편광 변환부가 좌안용 및 우안용 영상 생성부의 단위 화소와 효과적으로 대응될 수 있어, 크로스토크 등의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 기재에서 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 형상이 상기한 스트라이프상에 제한되는 것은 아니고, 입체 영상 표시 장치에서의 화상 생성부의 형태 또는 상기 광배향막이 적용되는 다른 용도에 따라서 변경될 수 있다.
본 출원은 또한 장치, 예를 들면, 광 조사 장치에 대한 것이다. 상기 장치는 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 피조사체(1)가 거치되는 장비(21); 및 전술한 포토 마스크(10)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기에서 피조사체(1)가 거치되는 장비(21)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 피조사체(1)의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 상기 피조사체(1)를 거치할 수 있도록 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 장치(22)는 포토 마스크(10)에 광을 조사할 수 있는 광원(20)을 추가로 포함할 수 있다.
피조사체(1)가 거치되는 장비(21)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 광이 조사되는 동안 피조사체(1)가 안정적으로 유지될 수 있도록 설계되어 있는 모든 종류의 장비가 포함될 수 있다.
피조사체(1)가 거치되는 장비(21)는, 상기한 바와 같이 피조사체(1)의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 피조사체(1)를 거치할 수 있는 장비(21)일 수 있다. 이러한 장비(21)의 예로는, 롤투롤 공정에서의 롤이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 피조사체(1)가 거치되는 장비(21)가 상기 피조사체(1)의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 거치할 수 있는 장비(21)인 경우에, 상기 포토 마스크(10) 역시 곡면으로 유지된 상태로 장치에 포함되어 있을 수 있다. 이러한 경우 포토 마스크(10)의 곡면 형상이 피조사체(1)가 거치되는 장비(21)의 곡면에 대응되도록 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 피조사체(1)가 거치되는 장비(21) 및 포토 마스크(10)를 포함하는 장치(22)에 도 1과 같은 형태의 포토 마스크(10)가 사용되는 경우에, 도면상 도시되지는 않았으나 포토 마스크(10)의 곡면 형상의 오목한 표면이 장비에 대응되도록 장치 내(22)에 포함될 수 있다. 즉, 상기 포토 마스크(10)에서 패턴화된 위상 지연층(12)이 장비(21)에 대향되도록 배치될 수 있다.
곡면 형상의 포토 마스크(10)의 곡률 반경은, 예를 들면, 장비(21)에 의해 유지되는 피조사체(1)의 곡률 반경과 대등한 수준으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 피조사체(1)의 표면의 곡률 반경이, 약 10 mm 내지 500 mm 정도라면, 곡면 형상의 포토 마스크(10)의 곡률 반경도 약 10 mm 내지 500 mm 정도로 조절될 수 있다.
장치(22)는, 포토 마스크(10)로 광을 조사할 수 있는 광원(20)을 추가로 포함할 수 있다. 광원(20)으로는, 포토 마스크(10) 방향으로 광을 조사할 수 있는 것이라면, 목적에 따라서 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 포토 마스크(10)로 가이드되는 광을 통하여 광배향막의 배향이나, 포토레지스트의 노광 등을 수행하고자 하는 경우에는, 광원으로는, 자외선의 조사가 가능한 광원으로서, 고압 수은 자외선 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 갈륨 자외선 램프 등이 사용될 수 있다.
광원(20)은 하나 또는 복수개의 광 조사 수단을 포함할 수 있다. 복수의 광 조사 수단이 포함되는 경우에 조사 수단의 수나 배치 형태는 특별히 제한되지 않는다. 광원이 복수의 광 조사 수단을 포함하는 경우에, 광 조사 수단은, 2개 이상의 열을 형성하고 있으며, 2개 이상의 열 중 어느 하나의 열에 위치하는 광 조사 수단과 상기 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 위치되어 있는 광 조사 수단은 서로 엇갈려서 중첩되도록 배치될 수 있다.
광 조사 수단이 서로 엇갈려서 중첩되어 있다는 것은, 어느 하나의 열에 존재하는 광 조사 수단과 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 존재하는 광 조사 수단의 중심을 연결하는 선은 각 열과 수직한 방향과 평행하지 않은 방향(소정 각도로 경사진 방향)으로 형성되면서, 광 조사 수단의 조사 면적은 각 열과 수직한 방향에서 일정 부분 서로 겹쳐져서 존재하는 경우를 의미할 수 있다.
본 출원은 또한, 광 조사 방법에 대한 것이다. 예시적인 상기 방법은, 상기 장치(22)의 피조사체(1)가 거치되는 장비(21)에 피조사체(1)를 거치하고, 포토 마스크(10)를 매개로 상기 피조사체(1)에 광(20)을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 피조사체(1)의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 포토 마스크(10)를 매개로 광(20)을 조사할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 상기 포토 마스크(10)는 상기 피조사체(1)의 곡률 반경과 대등한 곡률 반경을 가지면서 피조사체(1)에 대향하여 배치될 수 있다.
또한, 본 출원은 전술한 장치(22)의 피조사체(1)가 거치되는 장비(21)에 광배향막을 거치하고, 포토 마스크(10)를 매개로 상기 광배향막에 광(20)을 조사하는 광배향막의 제조 방법에 관한 것이다.
따라서, 상기 피조사체(1)는 광배향막일 수 있다. 이러한 경우 상기 광조사 방법은, 정렬된 광배향막을 제조하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 광배향막이 장비(21)에 고정된 상태로 포토 마스크(10)를 매개로 직선 편광된 광(20) 등을 조사하여 광배향막에 포함되어 있는 광감응성 물질을 소정 방향으로 정렬시켜서 배향성이 발현된 광배향막을 제조할 수 있다.
상기 방법에 적용될 수 있는 광배향막의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 해당 분야에서는 광감응성 잔기를 포함하는 화합물로서 광배향막의 형성에 사용할 수 있는 다양한 종류의 광배향성 화합물이 공지되어 있고, 이러한 공지의 물질은 모두 광배향막의 형성에 사용될 수 있다. 광배향성 화합물로는, 예를 들면, 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물 등을 사용할 수 있다. 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있고, 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride), 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리이미드 등이 예시될 수 있다. 또한, 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는, 신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물 또는 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물이나 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있고, 광 프리즈 재배열에 의해 정렬되는 화합물로는 벤조에이트(benzoate) 화합물, 벤조아미드(benzoamide) 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트(methacrylamidoaryl methacrylate) 화합물 등의 방향족 화합물이 예시될 수 있으며, 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물로는 스피로피란 화합물 등과 같이 [4+2] π-전자 시스템([4+2] π-electronic system)의 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 광배향성 화합물을 사용한 공지의 방식을 통해서 상기 광배향막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 광배향막은 상기 화합물을 사용하여 적절한 지지 기재상에 형성될 수 있고, 이러한 광배향막은 피조사체를 거치할 수 있는 장비, 예를 들면, 롤에 의해 이송되면서 상기 방법에 적용될 수 있다.
본 출원에서는 입사광을, 서로 편광 상태가 상이한 적어도 2종의 광으로 분할할 수 있는 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크는 다양한 용도에 이용될 수 있으며, 예를 들면, 패턴 배향된 광배향막의 제조 과정에 적용되어, 보다 단순한 공정 예를 들면, 1회의 공정으로 패턴 배향된 광배향막을 제조하는 과정에 적용될 수 있다.
도 1 내지 3은 본 출원의 하나의 예시에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 4는 본 출원의 하나의 예시에 따른 광배향막의 단면도이다.
도 5은 본 출원의 하나의 예시에 따른 광 조사 장치의 사시도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따라 제조된 포토 마스크의 SEM 이미지이다.
이하 본 출원의 최선의 실시 형태를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 마스크 등의 범위가 하기 제시된 실시 형태에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 출원에 해당하는 포토 마스크를 만들기 위한 방법은 크게 1) 이방성 있는 투명 기판 뒷면에 편광 방향이 다른 영역(제 1 영역(121) 또는 제 2 영역(122))만을 일정 깊이로 식각해서 단차 있는 기판을 형성함으로써, 패턴화된 위상 지연층(12)을 형성하는 단계, 2) 단차가 형성된 상기 기판 앞면에 알루미늄층과 resist 층을 차례로 형성하는 단계 및 3) 간섭 노광 혹은 임프린트 공정 등을 이용해, resist 나노 선격자 패턴을 형성한 후, 이를 이용해 금속 나노 선격자 패턴을 만들어, 상기 패턴화된 위상 지연층(12)의 일측면에 선형 편광자(11)를 형성하는 단계로 나눌 수 있다. 상기 단계의 구체적인 실시는 하기와 같다.
1) 이방성 있는 투명 기판에 편광 방향이 다른 영역을 일정 깊이로 식각해서 단차 있는 기판을 형성한다. 상기 투명 기판은 이방성이 있는 투명한 기판의 경우 제한 없이 사용 가능하며, 본 실시 형태에서는 방해석 (Calcite) 기판을 사용하였다. 방해석 기판에 일반적인 감광재 노광 공정과 건식 식각 공정을 이용하여, 감광재를 원하는 부위에 패터닝한 후, 식각하여 도 2와 같이 뒷면에 단차있는 패턴화된 위상 지연층(12)을 형성한다. 위상 지연층(12)의 단차는 기판의 종류, 즉 광이방성 정도와 편광 방향의 차이 정도에 따라 달라질 수 있다. 이방성이 큰 방해석의 경우 약 100 nm 정도의 단차만으로도 식각 부위와 식각 되지 않은 부위에 편광 방향 차이를 크게 변화 시킬 수 있다.
2) 단차가 형성된 위상 지연층(12) 앞면에 알루미늄층과 resist 층을 차례로 형성하는 단계에서는, 상기 1) 단계에서 만들어진 위상 지연층(12)의 뒷면에 단차가 형성된 기판을 cleaning한 후, 앞면에 알루미늄층을 약 200 nm 정도의 두께, resist층을 약 100 nm 정도의 두께로 올려 나노 패턴을 형성하기 위한 기판을 준비하는 단계이다. 알루미늄층의 두께나 resist층의 두께는 만들고자 하는 편광 필터의 광특성에 따라 달라질 수 있다. 또한, 하나의 예시에서, 상기 알루미늄 대신 Si을 증착하여, deep UV에 적합한 편광 필터를 제작할 수 있다.
3) 간섭 노광 혹은 임프린트 공정 등을 이용하여, 상기 resist층에 나노 선격자 패턴을 형성한 후, 이를 이용하여 금속 나노 선격자 패턴을 만들어 주는 단계에서는, 2) 단계에서 준비 된 기판을 간섭 노광(interference lithography) 공정이나 임프린트 공정을 이용하여 resist 선격자 패턴을 형성한 후, 건식 식각 해서 금속 선격자 패턴을 형성함으로써, 상기 패턴화된 위상 지연층(12)의 일측면에 선형 편광자(11)를 형성할 수 있다.
도 6은 본 출원의 최선의 실시 형태에 따라 제조한 포토 마스크의 SEM이미지를 도시하고 있다. 좌측 이미지의 경우, 전술한 바와 같이 투명 기판 상에 알루미늄층과 resist 선격자 패턴이 순차로 형성된 예시이다. 우측 이미지의 경우, 투명 기판 상에 알루미늄 패턴이 형성된 예시를 나타낸다.
1: 피조사체
10: 포토 마스크
11: 편광자
12: 위상 지연층
121: 제 1 영역
122: 제 2 영역
13: 대역 통과 필터
14: 제 1 배향 영역
15: 제 2 배향 영역
20: 광원
21: 피조사체가 거치되는 장비
22: 장치
P: 피치

Claims (14)

  1. 선형 편광자; 및
    상기 편광자의 일측에 배치되어 있고, 서로 위상 지연능이 다른 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 패턴화된 위상 지연층을 포함하는 포토 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 편광자의 다른 측에 배치되어 있는 대역 통과 필터를 추가로 포함하는 포토 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서, 대역 통과 필터의 투과광 파장은 100nm 내지 380nm인 포토 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 편광자는 와이어 그리드 편광판인 포토 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 영역은 λ/2의 위상 지연 특성을 가지고, 제 2 영역은 위상 지연 특성이 없는 포토 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 영역 및 제 2 영역이 각각 스트라이프 형상을 가지고, 또한 서로 인접하여 교대로 형성되어 있는, 포토 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서, 포토 마스크는 입체 영상 표시 장치의 광학 필터용 광배향막의 배향을 위해 사용되는 것이고, 제 1 영역 및 제 2 영역의 피치는, 상기 입체 영상 표시 장치의 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭의 2배인, 포토 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서, 인접하는 제 1 영역 또는 제 2 영역간의 간격이 표시부의 좌안용 단위 화소 또는 우안용 단위 화소의 폭과 동일한, 포토 마스크.
  9. 피조사체가 거치되는 장비; 및 제 1 항의 포토 마스크를 포함하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 피조사체가 거치되는 장비는, 상기 피조사체의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 상기 피조사체를 거치할 수 있도록 형성되어 있는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 포토 마스크에 광을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함하는 장치.
  12. 제 9 항의 장치의 피조사체가 거치되는 장비에 피조사체를 거치하고, 포토 마스크를 매개로 상기 피조사체에 광을 조사하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 피조사체의 표면을 곡면으로 유지한 상태로 포토 마스크를 매개로 광을 조사하는 방법.
  14. 제 9 항의 장치의 피조사체가 거치되는 장비에 광배향막을 거치하고, 포토 마스크를 매개로 상기 광배향막에 광을 조사하는 것을 포함하는 광배향막의 제조 방법.
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