KR20160014835A - 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents

와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20160014835A
KR20160014835A KR1020140096550A KR20140096550A KR20160014835A KR 20160014835 A KR20160014835 A KR 20160014835A KR 1020140096550 A KR1020140096550 A KR 1020140096550A KR 20140096550 A KR20140096550 A KR 20140096550A KR 20160014835 A KR20160014835 A KR 20160014835A
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hard mask
conductive wire
layer
pattern
grid polarizer
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양성훈
최신일
이대영
조국래
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삼성디스플레이 주식회사
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

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Abstract

본 발명의 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 상기 전도성 와이어 패턴의 상부에 배치되는 제1 하드 마스크 및 제2 하드 마스크, 및 상기 제2 하드 마스크 상에 형성되는 보호막을 포함하고, 상기 제1 하드 마스크의 수직 단면상 폭 대비 상기 제2 하드 마스크의 수직 단면상 폭의 비율이 1 이상이다.

Description

와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법{WIRE GRID POLARIZER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
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.
다만, 와이어 패턴 사이 공간에 공기가 아닌 이물질이 유입되면, 편광 효율도 저하되고, 공기보다 굴절율이 높은 물질이 유입되면서 가시광선 영역에서의 투과율 및 소광비(Extinction Ratio)가 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광학 특성이 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, 상기 전도성 와이어 패턴의 상부에 배치되는 제1 하드 마스크 및 제2 하드 마스크, 및 상기 제2 하드 마스크 상에 형성되는 보호막을 포함하고, 상기 제1 하드 마스크의 수직 단면상 폭 대비 상기 제2 하드 마스크의 수직 단면상 폭의 비율이 1 이상일 수 있다.
상기 제1 하드 마스크 및 제2 하드 마스크 중 적어도 하나는 소수성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 하드 마스크의 식각율과 상기 제2 하드 마스크의 식각율은 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 하드 마스크의 식각율이 상기 제2 하드 마스크의 식각율보다 클 수 있다.
상기 제2 하드 마스크의 측면부에 소수성 막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 상기 와이어 그리드 편광자를 포함하되, 상기 보호막 상에 스위치 소자를 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광자는 상기 스위치 소자에 대응되는 영역에 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 방법은, 전도성 와이어 패턴층, 식각율이 서로 상이한 제1 하드 마스크층 및 제2 하드 마스크층이 순차적으로 적층된 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 제1 및 제2 하드 마스크를 이용하여 상기 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 제2 하드 마스크 상에 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계는 인-시추(in-situ)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계는, 상기 제1 및 제2 하드 마스크층의 적어도 일부를 패터닝하지 않을 수 있다.
상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계 이후에, 상기 패터닝된 제1 및 제2 하드 마스크 상에 패턴화된 레지스트층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계 이후에, 소수성 표면 처리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 소수성 표면 처리는 불소 함유 막의 형성일 수 있다.
상기 불소 함유 막의 형성은 불소 함유 가스의 플라즈마 처리로 이루어질 수 있다.
다른 하나의 예에서, 상기 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계 이후에, 소수성 표면 처리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 소수성 표면 처리는 불소 함유 막의 형성일 수 있다.
상기 불소 함유 막의 형성은 불소 함유 가스의 플라즈마 처리로 이루어질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
광학 특성이 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 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 일부 제조 공정별 단면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
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 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 와이어 그리드 편광자는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(120), 제1 전도성 와이어 패턴(120) 상부에 배치되는 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140), 및 제2 하드 마스크(140) 상에 형성되는 보호막(150)을 포함하고, 제1 하드 마스크(130)의 수직 단면상 폭 대비 제2 하드 마스크의 수직 단면상 폭의 비율이 1 이상이다.
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.
기판(110) 상에는 전도성 와이어 패턴(120)이 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 제1 전도성 와이어 패턴(120)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 있다.
제1 전도성 와이어 패턴(120)은 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 제1 전도성 와이어 패턴(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.
제1 전도성 와이어 패턴(120)의 폭은 편광 성능을 나타낼 수 있는 범위에서, 10 nm 내지 200 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 전도성 와이어 패턴(120)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적어도 하나는 소수성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 친수성 물질로 보호막(150)을 형성할 때, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 사이로 보호막(150) 물질이 유입되는 것을 막을 수 있다.
예를 들어, 제1 하드 마스크(130) 물질은 SiOC일 수 있고, 제2 하드 마스크(140) 물질은 SiNx 및/또는 SiOx일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)는 제1 전도성 와이어 패턴(120)을 패터닝하기 위한 식각 마스크로 사용하기 위한 것으로, 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)의 식각율이 서로 상이하다. 이 경우, 동일한 식각 조건에서 식각되는 비율이 달라진다. 예를 들어, 제1 하드 마스크(130)의 식각율이 제2 하드 마스크(140)의 식각율보다 클 경우에는 동일한 식각 조건에서 제1 하드 마스크(130)가 더 많이 식각되므로, 제1 하드 마스크(130)의 수직 단면상 폭 대비 제2 하드 마스크(140)의 수직 단면상 폭의 비율을 1 이상으로 형성시킬 수 있다.
제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)는 제1 전도성 와이어 패턴(120) 두께의 20 내지 30%의 두께로 형성될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 공정 조건 등에 따라 조절이 가능함은 물론이다.
보호막(150)은 와이어 그리드 편광자의 상부 표면을 비전도성으로 처리하고, 표면 평탄화를 위하여 형성될 수 있다. 보호막(150) 물질로는 비전도성이면서 투명한 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하지만, 예를 들어, SiOx, SiNx 및 SiOC로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 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 이점이 있다.
도 2를 참조하면, 와이어 그리드 편광자는 제1 전도성 와이어 패턴(120) 상에 제2 전도성 와이어 패턴(121)을 추가로 포함한다.
제2 전도성 와이어 패턴(121)은 제1 전도성 와이어 패턴(120)과 상이하면서, 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 제2 전도성 와이어 패턴(121)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.
도 2의 다른 구성은 도 1의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 하부 기판은 TFT 기판일 수 있다. 상기 TFT는 하기와 같이 구성될 수 있다. 보호막(150) 상에 게이트 전극(G)이 위치하고, 게이트 전극(G) 및 보호막(150) 상에 게이트 절연막(GI)이 위치한다. 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 반도체층(ACT)이 위치하고, 반도체층(ACT) 상에 서로 이격하여 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 위치한다. 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 패시베이션 막(PL)이 위치하고, 패시베이션 막(PL) 상에 픽셀 전극(PE)이 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀 경유하여 위치하여, 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 TFT가 위치하는 영역은 빛이 투과되지 않는 영역으로서 비표시 영역이라고도 한다. 따라서, 상기 비표시 영역에 대응되는 위치에서는 와이어 그리드 편광자의 금속석 물질이 패턴 형성이 되지 않은 상태로 형성될 수 있다. 이 경우, 반사율이 높은 금속성 물질이 반사판의 역할을 함으로써, 비표시 영역으로 입사하는 빛을 반사하여 이를 다시 표시 영역에서 활용할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이외에도, 디스플레이 장치는 상기 하부 기판의 하단에 위치하고, 빛을 발산하는 백라이트 유닛, 상기 하부 기판, 액정층 및 상부 기판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 액정 패널 상부에 위치하는 상부 편광판을 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상부 편광판과 와이어 그리드 편광자의 투과축은 서로 직교 또는 평행일 수 있다. 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 와이어 그리드 편광자로 구성될 수도 있고, 기존의 PVA계 편광 필름일 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 생략될 수도 있다.
백라이트 유닛은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 예를 들어 도광판, 광원부, 반사부재, 광학시트 등을 더 포함할 수 있다.
도광판(Light Guide Plate : LGP)은 광원부에서 발생되는 광의 경로를 액정층 측으로 변경하는 부분으로서, 광원부에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층을 향하는 출광면을 구비할 수 있다. 도광판은 광투과성 재료 중의 하나인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate : PMMA) 재질 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질과 같은 일정한 굴절율을 갖는 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재료로 이루어진 도광판의 일측 또는 양측으로 입사한 광은 도광판의 임계각 이내의 각도를 가지므로, 도광판 내부로 입사되고, 도광판의 상면 또는 하면에 입사되었을 때 광의 각도는 임계각을 벗어나게 되어, 도광판 외부로 출사되지 않고, 도광판 내부에 골고루 전달된다.
도광판의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면, 예를 들어 출광면과 대향하는 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 도광판 내부에서 전달된 광이 상부로 출사될 수 있도록 도광판의 일면에 예를 들어 잉크로 산란 패턴을 인쇄할 수 있다. 이러한 산란 패턴은 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도광판에 미세한 홈이나 돌기를 형성할 수도 있으며, 다양한 변형이 가능하다.
도광판과 하부 수납부재의 바닥부 사이에는 반사부재가 더 구비될 수 있다. 반사부재는 도광판의 하면, 즉 출광면과 대향하는 반대면으로 출사되는 광을 다시 반사시켜 도광판에 공급하는 역할을 한다. 반사부재는 필름 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광원부는 도광판의 입광면과 대면하도록 배치될 수 있다. 광원부의 개수는 필요에 따라 적절히 변경 가능하다. 예컨대 광원부는 도광판의 일 측면에만 한 개가 구비될 수도 있으며, 도광판의 4개의 측면 중 3개 이상의 측면과 대응되도록 3개 이상이 구비되는 것도 가능하다. 또한 도광판의 측면 중 어느 하나와 대응되도록 배치된 광원부가 복수개인 경우도 가능하다고 할 것이다. 상기와 같이, 도광판의 측면에 광원이 위치하는 방식인 사이드 라이트 방식을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 백라이트 구성에 따라 직하 방식, 면 형상 광원 방식 등이 있다.
광원은 백색광을 발산하는 백색 LED일 수 있으며, 또는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 복수개의 LED일 수도 있다. 복수개의 광원이 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 LED로 구현되는 경우, 이들을 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
상부 기판은 컬러 필터(CF) 기판일 수 있다. 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극을 포함할 수 있다.
액정층은 입사광의 편광축을 회전시키는 역할을 하는 것으로서, 일정한 방향으로 배향되어 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치한다. 액정층은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전도성 와이어 패턴층(120a), 제2 전도성 와이어 패턴층(121a), 제1 하드 마스크층(130a), 제2 하드 마스크층(140a) 및 임프린트층(160a)을 적층할 수 있다.
제1 전도성 와이어 패턴층(120a), 제2 전도성 와이어 패턴층(121a), 제1 하드 마스크층(130a) 및 제2 하드 마스크층(140a)을 형성하는 단계는 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
임프린트층(160a)은 임프린트 레진을 도포한 뒤에 임프린트 몰드를 사용하여 패턴을 형성할 수 있다.
이후, 남아있는 임프린트 레진을 제거하고, 임프린트 패턴(160)을 형성할 수 있다.
임프린트 패턴(160)을 마스크로 사용하여 제1 하드 마스크층(130a) 및 제2 하드 마스크층(140a)을 식각하여 패터닝할 수 있다. 이 경우, 제1 하드 마스크층(130a) 물질과 제2 하드 마스크층(140a) 물질의 식각율이 서로 상이하여 동일한 조건 하에서도 식각되는 정도가 달라질 수 있다.
예를 들어, 제1 하드 마스크층(130a) 물질의 식각율이 제2 하드 마스크층(140a) 물질의 식각율보다 큰 경우, 수직 단면상 제1 하드 마스크(130)의 폭 대비 제2 하드 마스크(140)의 폭이 1 이상일 수 있다.
이러한 구조로 인하여, 제1 전도성 와이어 패턴층(120a) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(121a)을 식각할 때, 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)의 두께에도 불구하고 원활한 식각이 가능할 수 있다.
상기 식각은, 당해 기술분야에서 잘 알려진 패터닝 공정이 이용될 수 있으며, 예를 들어, 건식 식각 공정을 이용할 수 있으나, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 건식 식각 공정시 사용되는 플라즈마 가스는 식각 대상층의 재질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 식각 가스로 불소계 가스, 예를 들어 SF6, CF4, CHF3, C4F8 등을 사용할 수 있고, 경우에 따라서, 첨가 가스를 사용할 수 있는데, 이러한 첨가 가스로는 O2, N2, H2 등을 사용할 수 있으며, 불소계 가스 대비 첨가 가스의 비율은 0 내지 5인 범위로 사용될 수 있다.
제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)를 사용하여, 제1 전도성 와이어 패턴층(120a) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(121a)을 식각하여, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121)을 형성한다. 여기에서는 전도성 와이어 패턴(120, 121)을 이중층으로 구성하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 단일층 또는 복수층으로 구성될 수 있음은 물론이다.
이후, 제2 하드 마스크(140) 상에 보호막(150)을 형성함으로써, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간이 비워진 상태로 와이어 그리드 편광자가 제조될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 임프린트 패턴(160)을 형성하는 단계에서, 일부 영역에 대해서는 미세 패턴을 형성하지 않고 진행할 수 있다. 이를 통하여, 디스플레이 장치의 비표시부에 해당하는 영역에 미세 패턴을 형성하지 않고 금속성 막을 형성함으로써, 반사막으로서의 역할을 할 수 있고, 이로 인하여 디스플레이 장치의 휘도 향상을 도모할 수 있다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전도성 와이어 패턴층(120a), 제2 전도성 와이어 패턴층(121a), 제1 하드 마스크층(130a), 제2 하드 마스크층(140a) 및 임프린트층(161a)을 적층할 수 있다.
임프린트층(161a)은 잔여 임프린트 레진을 제거하여 임프린트 패턴(161)을 형성할 수 있다. 여기에서, 임프린트 패턴(161)은 전 영역에 걸쳐 미세 패턴이 형성될 수 있다.
임프린트 패턴(161)을 마스크로 사용하여 제1 하드 마스크층(130a) 및 제2 하드 마스크층(140a)을 식각하여 패터닝할 수 있다. 이 경우, 제1 하드 마스크층(130a) 물질과 제2 하드 마스크층(140a) 물질의 식각율이 서로 상이하여 동일한 조건 하에서도 식각되는 정도가 달라질 수 있다.
예를 들어, 제1 하드 마스크층(130a) 물질의 식각율이 제2 하드 마스크층(140a) 물질의 식각율보다 큰 경우, 수직 단면상 제1 하드 마스크(130)의 폭 대비 제2 하드 마스크(140)의 폭이 1 이상일 수 있다.
제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)의 패터닝 후, 일부 영역에 포토 레지스트(170)를 형성할 수 있다. 포토 레지스트(170), 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)를 마스크로 사용하여 제1 전도성 와이어 패턴층(120a) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(121a)을 식각할 수 있다. 이러한 과정을 통하여, 포토 레지스트(170)가 형성된 부분은 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121)이 형성되지 않고, 디스플레이 장치의 비표시부에 해당하는 영역에서 반사막 역할을 할 수 있다. 이를 통하여, 디스플레이 장치의 휘도 향상을 도모할 수 있다.
이들 도면에서는 반사막 구조가 형성되는 것을 개시하고 있지만, 전면에 걸쳐 미세 패턴이 형성되는 와이어 그리드 편광자의 제조도 가능함은 물론이다.
이후, 제2 하드 마스크(140) 상에 보호막(150)을 형성함으로써, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간이 비워진 상태로 와이어 그리드 편광자가 제조될 수 있다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 일부 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드마스크(140)의 식각 이후에, 경우에 따라서는, 제2 하드 마스크(140) 상에 적어도 일부의 임프린트 패턴(160)이 남아있을 수 있다. 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140) 패터닝 후, 소수성 표면 처리 단계를 추가로 진행할 수 있다.
소수성 표면 처리는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 불소 함유 막을 형성하는 것일 수 있다. 상기 불소 함유 막은 불소 함유 가스의 플라즈마 처리로 이루어질 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 불소 함유 가스의 비제한적인 예로, SF6, NF3, CF4, SiF4 등을 들 수 있다.
이후, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121)을 식각하는 과정에서, 제2 하드 마스크(140) 상부의 잔여 임프린트 패턴(160) 및 임프린트 패턴(160) 상의 소수성 막은 제거될 수 있다. 도면에서는 제거되는 것으로 표현하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라서는 소수성 막 및/또는 임프린트 패턴(160)의 일부가 잔존할 수도 있다.
제2 하드 마스크(140)의 상부에 보호막(150)을 형성함으로써, 와이어 그리드 편광자를 형성할 수 있다. 제1 하드 마스크(130) 및 제2 하드 마스크(140)의 표면 중 적어도 일부가 소수성 표면 처리되어 있음으로써 보호막(150)을 형성하는 과정에서 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간에 보호막(150) 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
보호막(150)은 SiOx, SiNx, SiOC 등을 사용할 수 있고, 하나의 층으로만 제조될 필요는 없고, 둘 이상의 층으로 제조될 수도 있다. 예를 들어, SiOx 층을 먼저 형성한 다음에, SiOC 층을 형성할 수도 있다. 이 경우, 동일한 챔버 및 공정 조건에서 소스 가스의 종류만 치환하여 생산이 가능하고, 상대적으로 증착 속도가 빠른 SiOC 층을 형성함으로써 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 하드 마스크(130, 140)의 표면이 소수성 처리되어 있는 상태에서 상대적으로 친수성인 SiOx를 먼저 사용함으로써, 전도성 와이어 패턴(120, 121) 사이 공간에 유입되는 불순물의 양을 줄일 수 있다.
도 20은 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 20을 참조하면, 와이어 그리드 편광자는, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121)의 식각이 완료된 후, 소수성 표면 처리를 진행하여, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121)의 표면에도 소수성 막이 형성되어 있다.
도면으로 표현하지는 않았지만, 제2 하드 마스크(140)의 상부에 소수성 막이 일부 형성되어 있을 수도 있고, 제1 전도성 와이어 패턴(120) 및 제2 전도성 와이어 패턴(121) 사이 트렌치 공간의 바닥부에도 소수성 막이 형성될 수 있음은 물론이다.
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: 기판
120: 제1 전도성 와이어 패턴
121: 제2 전도성 와이어 패턴
130: 제1 하드 마스크
140: 제2 하드 마스크
150: 보호막
160, 161: 임프린트 패턴
170: 포토 레지스트
180: 소수성 막

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴;
    상기 전도성 와이어 패턴의 상부에 배치되는 제1 하드 마스크 및 제2 하드 마스크; 및
    상기 제2 하드 마스크 상에 형성되는 보호막을 포함하고,
    상기 제1 하드 마스크의 수직 단면상 폭 대비 상기 제2 하드 마스크의 수직 단면상 폭의 비율이 1 이상인 와이어 그리드 편광자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 하드 마스크 및 제2 하드 마스크 중 적어도 하나는 소수성 물질을 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 하드 마스크의 식각율과 상기 제2 하드 마스크의 식각율은 서로 상이한 와이어 그리드 편광자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 하드 마스크의 식각율이 상기 제2 하드 마스크의 식각율보다 큰 와이어 그리드 편광자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 하드 마스크의 측면부에 소수성 막을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  6. 제 1 항의 와이어 그리드 편광자를 포함하되,
    상기 보호막 상에 스위치 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광자는 상기 스위치 소자에 대응되는 영역에 패턴이 형성되지 않는 디스플레이 장치.
  8. 전도성 와이어 패턴층, 식각율이 서로 상이한 제1 하드 마스크층 및 제2 하드 마스크층이 순차적으로 적층된 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제1 및 제2 하드 마스크를 이용하여 상기 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 하드 마스크 상에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계는 인-시추(in-situ)로 이루어지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층의 적어도 일부를 패터닝하지 않는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계 이후에, 상기 패터닝된 제1 및 제2 하드 마스크 상에 패턴화된 레지스트층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계 이후에, 소수성 표면 처리 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 소수성 표면 처리는 불소 함유 막의 형성인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 불소 함유 막의 형성은 불소 함유 가스의 플라즈마 처리로 이루어지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계 이후에, 소수성 표면 처리 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 소수성 표면 처리는 불소 함유 막의 형성인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 불소 함유 막의 형성은 불소 함유 가스의 플라즈마 처리로 이루어지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
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