KR20160020622A - 편광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공간적으로 분리된 패널 영역과 정렬 키(alignment key) 형성 영역에서, 광 투과성 기판 상에 금속층, 가이드층, 하드 마스크층, 희생층, 제1 감광막층을 순차적으로 형성하는 것을 포함하는 베이스(base)판 형성 단계; 상기 제1 감광막층을 패터닝(patterning)하여 상기 정렬 키 형성 영역에 정렬 키 패턴 보호를 위한 제1 감광막층 패턴을 형성하는 것을 포함하는 제1 감광막층 패터닝 단계; 상기 제1 감광막층 패턴을 마스크로 이용하여 상기 정렬 키 형성 영역에 희생층 패턴을 형성하는 희생층 패터닝 단계; 및 상기 패널 영역 중 개구부의 영역의 희생층을 선택적으로 제거하기 이전에 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴 상면에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 제2 감광막층 형성 단계;를 포함하는 편광 소자의 제조 방법 및 이로부터 제조된 편광 소자를 제공할 수 있다.

Description

편광 소자 및 이의 제조방법{POLARIZER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 편광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.

상기 액정 표시 장치는 상기 액정의 분자 배열을 제어하기 위한 편광판, 패널, 광학시트 및 백라이트 어셈블리를 포함한다. 최근, 상기 편광판이 상기 패널 내부에 배치되는 구조(in-cell polarizer)가 사용된다.

본 발명은 인셀 편광 소자의 제조 공정 중에 정렬 키(alignment key)가 미세 선폭으로 변형되어 인셀 편광 소자에 보호층 및 박막 트랜지스터 등을 형성하는 후속 공정에서 정렬 키 인식 불량이 발생하는 문제를 해결하고자 한다.

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 편광 소자의 제조방법은, 광 투과성 기판 상에 금속층, 가이드층, 하드 마스크층, 희생층, 제1 감광막층을 순차적으로 형성하는 것을 포함하는 베이스(base)판 형성 단계를 포함할 수 있다.

상기 베이스 판은 공간적으로 분리된 패널 영역과 정렬 키(alignment key) 형성 영역을 가질 수 있다. 상기 패널 영역은 개구부 영역과 비개구부 영역으로 구분될 수 있다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조방법은, 상기 제1 감광막층을 패터닝(patterning)하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제1 감광막층 패턴닝 단계를 통해서 상기 정렬 키 형성 영역에는 제1 정렬 키 패턴 형성 영역이 결정될 수 있다.

상기 제1 정렬 키 패턴 형성 영역은 제1 감광막 패턴으로 보호되는 영역을 포함할 수 있다.

상기 제조방법은, 상기 제1 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 상기 희생층을 패터닝하는 단계와 상기 제1 감광막 패턴을 제거한 후 희생층 패턴 상에 보조 가이드층을 형성하는 단계 및 상기 보조 가이드층을 패터닝하여 보조 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 보조 가이드 패턴은 희생층 패턴의 양측면에 형성된 격벽들이다.

상기 제조방법은, 희생층 패턴을 제거하기 이전에 제2 감광막층을 선택적으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 감광막층은 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2 감광막층은 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴들의 상면에 형성될 수 있다.

상기 제2 감광막층은 제1 감광막층으로 보호된 영역의 희생층 패턴을 덮도록 구성할 수 있다. 상기 제2 감광막층으로 보호된 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴은 이후의 희생층 제거 단계 및 가이드 패턴 형성 단계에서도 그 형상을 유지할 수 있다.

정렬 키 형성 영역에서 상기 제2 감광막층은 상기 희생층 패턴과 상기 희생층 패턴의 양측면에 형성된 보조 가이드 패턴의 상면을 전부 덮도록 형성될 수 있고, 이 때, 상기 제1 정렬 키 패턴은 상기 제2 감광막층이 형성된 영역과 중첩되는 영역의 희생층, 보조 가이드 패턴, 하드 마스크층, 가이드층, 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있다.

상기 제조방법은 상기 개구부 영역의 희생층 패턴을 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비개구부 영역의 희생층 패턴과 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴은 상기 제2 감광막층으로 보호되므로, 상기 개구부 영역의 희생층 패턴과 달리 제거되지 않는다.

상기 제조방법은, 상기 개구부 영역의 희생층 패턴을 제거한 이후에, 상기 개구부 영역에 남겨진 보조 가이드 패턴을 마스크로 이용하여 희생층, 하드 마스크층, 가이드층을 제거하여 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 정렬 키 형성 영역은 제2 감광막층으로 보호되는 제1 정렬 키 패턴을 제외한 영역의 희생층, 하드 마스크층, 가이드층이 제거될 수 있다.

상기 제2 감광막층은 가이드 패턴 형성 이후에 제거되므로, 상기 제2 감광막층으로 보호된 상기 제1 정렬 키 패턴은 손상되지 않는다. 특히, 희생층 패턴이 그대로 유지되어 미세 선폭으로 인한 인식 불량이 발생하지 않는다.

상기 제조방법은, 상기 블록 공중합체를 도포한 후 열처리 또는 용매 어닐링하여 상기 블록 공중합체가 제1 블록과 제2 블록으로 교대 배열되는 자기 조립 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체는 패널 영역과 정렬 키 형성 영역의 전면에 도포될 수 있다.

상기 제1 블록 및 상기 제2 블록 중 어느 하나는 제거될 수 있다.

상기 제조방법은, 남겨진 상기 제1 블록 또는 상기 제2 블록을 마스크로 이용하여 상기 금속층 및 하드 마스크층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에서는 금속층이 패터닝될 수 있고, 비개구부 영역에서는 하드 마스크층이 패터닝될 수 있다.

상기 제조방법은, 광 투과성 기판과 상기 광 투과성 기판 상에 형성된 금속층 패턴만을 남겨두고, 나머지 상부 층(layer)들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 나머지 상부 층들은 상기 금속층 패턴 상에 형성되는 가이드 패턴, 하드 마스크 패턴, 희생층 패턴, 및 보조 가이드층 패턴일 수 있다.

상기 베이스판 형성 단계는, 상기 금속층과 상기 가이드층의 사이에 제1 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 베이스판 형성 단계는, 상기 하드 마스크층과 상기 희생층의 사이에 제2 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조방법은, 상기 제2 감광막층을 상기 보조 가이드층 패터닝 단계 이전에 형성할 수 있다. 즉, 상기 희생층 패터닝과 상기 보조 가이드층 형성 이후에, 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에 상기 제2 감광막층이 형성되고, 이후에, 보조 가이드층 패터닝 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조방법은, 상기 제2 감광막층 형성 단계에서, 상기 제1 감광막 패턴으로 보호된 정렬 키 형성 영역의 일부 영역과 다른 영역에 제2 감광막층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 제조방법에서, 상기 제2 감광막층은 상기 정렬 키 형성 영역의 제1 감광막 패턴과 실질적으로 동일한 위치에 형성되지만, 또 다른 일 실시예에 따른 제조방법에서, 상기 제2 감광막층은, 정렬 키 패턴이 형성될 영역을 새롭게 결정할 수 있다. 따라서, 제1 감광막 패턴으로 결정된 제1 정렬 키 패턴 형성 영역과 다른 영역에 제2 감광막층이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자는, 광 투과성 기판 상에 금속층 패턴과 캡핑층 패턴이 순차적으로 형성되어 있는 적층 구조를 포함하고, 개구부 영역은 선 구조물들이 상호 이격된 상태에서 배열되어 상기 광 투과성 기판의 일부를 노출시키는 제1 금속층 패턴과, 상기 제1 금속층 패턴 상에 형성된 제1 캡핑층 패턴을 포함하며, 비개구부 영역은 상기 광 투과성 기판의 전면을 덮고 있는 제2 금속층 패턴과 상기 제2 금속층 패턴 상에 형성된 제2 캡핑층 패턴을 포함할 수 있다.

상기 개구부 영역은, 상기 제1 캡핑층 패턴 상에 형성된 제1 가이드 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 비개구부 영역은, 상기 제2 캡핑층 패턴을 전부 덮고 있는 제2 가이드 패턴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 개구부 영역은, 상기 제1 가이드 패턴 상에 형성된 제1 하드 마스크 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 비개구부 영역은, 상기 제2 가이드 패턴 상에 형성되고 선 구조물들이 주기적으로 배열되어 상기 제2 가이드 패턴의 일부를 노출시키는 제2 하드 마스크 패턴을 더 포함할 수 있다.

상기 비개구부 영역은 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에 형성되는 캡핑층 패턴을 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

희생층 패턴 제거 단계 이전에 정렬 키 형성 영역에 제2 감광막층을 형성함으로써, 상기 희생층 패턴을 보호할 수 있다. 따라서, 제2 감광막층으로 보호된 희생층 패턴과 상기 희생층 패턴 하부의 레이어(layer)들은 희생층 패턴 제거 단계 및 가이드 패턴 제거 단계 이후에도 미세 선폭을 가지도록 변하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 감광막층으로 보호된 하부 층들은 제1 정렬 키 패턴으로 활용되어, 편광 소자 제작한 이후의 후속공정에서 오버 레이어들을 정렬시킬 때, 정렬 키 인식 불량을 발생시키지 않는다. 이에, 오버 레이어들 간의 정위치 정렬성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제2 감광막층을 상기 제1 감광막 패턴으로 보호된 영역과 다른 영역에 형성함으로써, 상기 제2 감광막층으로 보호되는 하부 층들이 가이드 패턴 형성 단계 이후에도 미세 선폭을 가지도록 변하지 않으므로 제2 정렬 키 패턴으로 활용되어, 편광 소자를 제작한 이후의 후속 공정에서 오버 레이어들을 정렬시킬 때, 정렬 키 인식 불량을 발생시키지 않는다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 소자를 제작하기 위한 베이스판을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 이후의 희생층 패턴 형성 단계와 보조 가이드층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2 이후의 보조 가이드 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3 이후의 제2 감광막층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4 이후의 희생층 패턴을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5 이후의 가이드 패턴을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6 이후의 블록 공중합체(block copolymer) 도포 단계와 블록 공중합체 자기조립 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7 이후의 자기 조립 패턴형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8 이후의 제1 캡핑층 패턴 형성 단계와 금속층 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9 이후에 광 투과성 기판 상에 형성된 금속층 패턴 만을 남겨두고 상부 층들을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 편광 소자의 제조 방법의 제2 감광막층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11 이후의 보조 가이드 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 13은 도 12 이후의 개구부 영역의 희생층 패턴 제거 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 14는 도 13 이후의 가이드 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 도 14 이후의 블록 공중합체 도포 단계와 블록 공중합체 자기조립 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 16은 도 15 이후의 자기 조립 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 17은 도 16 이후의 제1 캡핑층 패턴 형성 단계와 금속층 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 편광 소자를 제작하기 위한 베이스판을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 19는 도 18 이후의 희생층 패턴 형성 단계와 보조 가이드층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 20은 도 19 이후의 보조 가이드 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 21은 도 20 이후의 제2 감광막층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 22는 도 20 이후의 희생층 패턴 제거 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 23은 도 22 이후의 가이드 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 24는 도 23 이후의 블록 공중합체(block copolymer) 도포 단계와 블록 공중합체 자기조립 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 25는 도 24 이후의 자기 조립 패턴형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 26은 도 25 이후의 제1 캡핑층 패턴 형성 단계와 금속층 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 27은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 감광막층을 이용하여 정렬 키 형성 영역에 제2 정렬 키 패턴을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 28은 도 27 이후의 희생층 패턴을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 29는 도 28 이후의 가이드 패턴을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 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 제1 실시예에 따른 편광 소자를 제작하기 위한 베이스판을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

전자기파에서 특정 편광만을 편광시키기 위하여 평행한 도전체 선을 배열시키는 평행 전도 전선(parallel conducting wires)의 어레이를 사용할 수 있다. 이것을 일반적으로는 와이어 그리드(wire grid)라고 하며, 투명한 기판 위에 형성되어 와이어 그리드 선 패턴의 주기에 따라 전자기파의 파장 중에서 자외선, 가시광선, 적외선 영역 등에서 편광자로 사용된다.

와이어 그리드 편광 소자는 비편광된 빛을 특정 진동방향을 갖는 직선 편광으로 유도하는 광학소자의 일종으로, 일반적으로 광 투과성 기판 상에 복수의 금속 세선이 서로 평행하게 배열된 구조를 갖는다.

금속 세선의 피치가 입사광의 파장보다 충분히 짧은 경우, 입사광 중에서 금속 세선에 직교하는 전기장 벡터를 갖는 성분 (즉, p 편광)은 투과하고, 금속 세선과 평행한 전기장 벡터를 갖는 성분 (즉, s 편광)은 반사된다. 와이어 그리드 편광 소자는 S 편광을 리싸이클링(recycling)시켜서 광효율을 증가시킬수 있다.

또한, 와이어 그리드 편광 소자는 액정표시패널의 개구부 영역에만 복수의 금속 세선이 서로 평행하게 배열된 구조를 형성하고, 비개구부에는 반사판을 형성하여 광효율을 극대화시킬 수 있다.

상기 제1 실시예에 따른 편광 소자는 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 소자를 제작하기 위한 베이스판을 형성하는 단계는, 광 투과성 기판(10)을 준비하는 단계, 금속층(20)을 형성하는 단계, 제1 캡핑층(30)을 형성하는 단계, 가이드층(40)을 형성하는 단계, 하드 마스크층(50)을 형성하는 단계, 제2 캡핑층(60)을 형성하는 단계, 희생층(70)을 형성하는 단계 및 제1 감광막 패턴(81,82,83,84)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

베이스판은 와이어 그리드 패턴이 형성되어 광을 투과시키는 개구부 영역과 광을 반사시키는 비개구부 영역 및 정렬 키가 형성되는 정렬 키 형성 영역을 포함할 수 있다. 상기 개구부 영역과 상기 비개구부 영역은 후술할 제2 감광막층에 의해 결정될 수 있다. 편광 소자에서 개구부 영역은 편광부로 작용할 수 있고 비개구부 영역은 반사부로 작용할 수 있다.

개구부 영역과 비개구부 영역을 포괄하여 패널 영역으로 정의할 수 있고, 정렬 키 형성 영역은 패널 영역과 공간적으로 분리된 비패널 영역 상의 일부 영역일 수 있다.

정렬 키는 편광 소자의 제작 이후에 뒷따르는 후속 공정에서 오버 레이어들(overlayers) 간의 정렬을 위한 것으로서, 상기 후속 공정은 편광 소자 상에 보호층, 박막 트랜지스터 층 등을 형성하는 것일 수 있다.

광 투과성 기판(10)은 금속층(20), 제1 캡핑층(30), 가이드층(40), 하드 마스크층(50), 제2 캡핑층(60), 희생층(70), 제1 감광막층(81,82,83,84)을 형성할 바닥판으로 역할을 한다. 광 투과성 기판(10)을 준비하는 단계는 바닥판으로서 광 투과성 기판(10)을 준비하는 것이다.

광 투과성 기판(10)은 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 투과성 기판(10)은 광 투과력이 우수한 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 투과성 기판(10)은 유리일 수 있다.

금속층(20) 형성 단계는 광 투과성 기판(10) 상에 금속층(20)을 형성하는 것이다. 금속층(20)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속층(20)은 반사율이 높은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.

제1 캡핑층(30) 형성 단계는 제1 캡핑층(30)을 금속층(20) 상에 형성하는 것이다. 제1 캡핑층(30)은 금속층(20)의 힐락(hillock) 현상을 방지할 수 있다. 제1 캡핑층(30)은 금속층(20)의 개구부 영역에 와이어 그리드 패턴을 형성하기 위한 하드 마스크로 작용할 수 있다.

제1 캡핑층(30)은 금속층(20)에 비해 식각률이 낮은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 캡핑층은 티타늄(Ti)으로 이루어질 수 있다. 제1 캡핑층(30)은 생략될 수 있으나, 금속층(20)의 힐락 현상을 방지하기 위해 금속층(20) 상에 형성하는 것이 바람직하다.

가이드층(40) 형성 단계는 가이드층(40)을 제1 캡핑층(30) 상에 형성하는 것이다. 가이드층(40)은 금속층(20), 제1 캡핑층(30) 재료에 비해 식각률이 큰 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 가이드층(40)은 질화 규소(SiNx)로 이루어질 수 있다.

하드 마스크층(50) 형성 단계는 하드 마스크층(50)을 가이드층(40) 상에 형성하는 것이다. 하드 마스크층(50)은 가이드층(40)을 구성하는 재료에 비해 식각률이 작은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하드 마스크층(50)은 알루미늄(Al)일 수 있다.

제2 캡핑층(60) 형성 단계는 제2 캡핍층(60)을 하드 마스크층(50) 상에 형성하는 것이다. 제2 캡핑층(60)은 하드 마스크층(50)의 힐락 현상을 방지할 수 있다. 제2 캡핑층(60)의 재료는 하드 마스크층(50)의 재료에 비해 식각률이 낮을 수 있다. 예를 들어, 제2 캡핑층(60)은 티타늄(Ti)으로 이루어질 수 있다. 제2 캡핑층(60)은 생략될 수 있으나, 하드 마스크층(50)의 힐락 현상을 방지하기 위해 하드 마스크층(50) 상에 형성하는 것이 바람직하다.

희생층(70) 형성 단계는 희생층(70)을 제2 캡핑층(60) 상에 형성하는 것이다. 희생층(70)의 재료는 하드 마스크층(50)의 재료, 제2 캡핍층(60)의 재료에 비해 식각률이 큰 재료일 수 있다. 예를 들어, 희생층(70)은 질화 규소(SiNx)로 이루어질 수 있다.

제1 감광막 패턴(81,82,83,84) 형성 단계는 제1 감광막 재료를 희생층(70) 상에 코팅하는 단계와 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 개구부 영역, 비개구 영역, 정렬 키(alignment key) 형성 영역에서 희생층(70)의 일부가 주기적으로 노출되도록 제1 감광막 코팅층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.

제1 감광막 패턴(81,82,83,84)은 개구부 영역의 제1 감광막 패턴(81, 82), 비개구부 영역의 제1 감광막 패턴(83) 및 정렬 키 형성 영역의 제1 감광막 패턴(84)을 포함할 수 있다.

도면 상 개구부 영역에는 2개의 제1 감광막 패턴(81, 82)이 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 제1 감광막 패턴(81, 82)은 개구부 영역의 복수 개의 제1 감광막 패턴의 일부일 수 있다.

제1 감광막 패턴(82)은 개구부 영역과 비개구부 영역의 경계에 위치할 수 있다. 제1 감광막 패턴(81)은 제1 감광막 패턴(82)을 기준으로 개구부 영역의 내측에 형성되고, 제1 감광막 패턴(83)은 제1 감광막 패턴(82)을 기준으로 개구부 영역의 외측에 형성된다.

제1 감광막 패턴(83)은 비개구부 영역의 제1 감광막 패턴의 일부일 수 있다. 제1 감광막 패턴(83)은 개구부 영역의 제1 감광막 패턴(82)으로부터 소정의 간격으로 이격된 상태로 형성될 수 있다. 이 때, 제1 감광막 패턴(82)과 제1 감광막 패턴(83)의 사이에서 희생층(70)이 노출될 수 있다.

정렬 키 형성 영역의 제1 감광막 패턴(84)은 정렬 키 형성 영역의 희생층(70)의 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 감광막 패턴(84)은 제1 감광막 패턴(84)의 좌우측 영역에서 희생층(70)을 노출시키도록 형성될 수 있다.

제1 감광막 패턴(81,82,83,84)는 후술하는 희생층 패턴(도 2의 71,72,73,74)을 형성하기 위한 마스크로서 역할을 할 수 있다. 제1 감광막 패턴(84)은 제1 정렬 키 패턴 형성 영역을 결정할 수 있다.

도 2는 도 1 이후의 희생층 패턴(71,72,73,74) 형성 단계와 보조 가이드층(90) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

희생층 패턴(71,72,73,74) 형성 단계는, 제1 감광막 패턴(도 1의 81,82,83,84)을 마스크로 이용하여 희생층(70)의 일부를 식각공정으로 제거함으로써 희생층을 패터닝하는 것일 수 있다.

희생층 패턴(71,72,73,74)은 제2 캡핑층(60)의 일부를 노출시키면서 주기적으로 배열될 수 있고, 제1 감광막 패턴(도 1의 81,82,83,84)이 형성된 위치와 중복되는 위치에 형성될 수 있다.

정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴(74)의 좌우측 영역에는 제2 캡핑층(60)이 노출될 수 있다. 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴(74)은 이후 제2 감광막층(100)으로 보호되어 희생층 패턴 제거 단계와 가이드 패턴 형성 단계에서 그대로 유지되므로, 제1 정렬 키 패턴으로서 역할을 할 수 있다.

희생층 패턴(71,72,73,74) 형성 단계는, 제1 감광막 패턴 (81, 82, 83, 84)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 감광막 패턴(81,82,83,84) 제거 단계는 희생층 패턴(71,72,73,74) 상에 형성된 제1 감광막 패턴(81,82,83,84)을 제거하는 것이다.

보조 가이드층(90) 형성 단계는 희생층 패턴(71,72,73,74) 상에 보조 가이드층(90)을 형성하는 것이다. 보조 가이드층(90)의 일부는 보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98)을 형성할 수 있다. 보조 가이드층(90)은 희생층 패턴(71,72,73,74)과 희생층 패턴(71,72,73,74)의 사이에서 노출된 제2 캡핑층(60)을 전부 덮도록 희생층 패턴(71,72,73,74)의 상면과 측면 그리고 제2 캡핑층(60)의 상면 상에 형성될 수 있다.

도 3은 도 2 이후의 보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98)은 희생층 패턴(71,72,73,74)의 측면에 형성된 격벽으로서, 희생층 패턴(71)은 보조 가이드 패턴(91,92)의 사이에 개재될 수 있고, 희생층 패턴(72)은 보조 가이드 패턴(93,94)의 사이에 개재될 수 있으며, 희생층 패턴(73)은 보조 가이드 패턴(95,96)의 사이에 개재될 수 있고, 희생층 패턴(74)은 보조 가이드 패턴(97,98)의 사이에 개재될 수 있다.

보조 가이드 패턴(92,93,94,95,96,97)의 사이에는 제2 캡핍층(60)이 노출될 수 있다. 또한, 정렬 키 형성 영역에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 가이드 패턴(98)의 우측 영역에서 제2 캡핑층(60)이 노출될 수 있다.

보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98)은 희생층 패턴(71,72,73,74)의 상면과 희생층 패턴(71,72,73,74)의 사이에서 노출된 제2 캡핑층(60)의 상면을 덮고 있는 보조 가이드층(90)을 식각공정으로 제거함으로써 형성할 수 있다.

보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98)은 스페이서 패턴으로도 불린다.

도 4는 도 3 이후의 제2 감광막층(100) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

제2 감광막층(100)은 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에 선택적으로 형성할 수 있다. 제2 감광막층(100)은 비개구부 영역 전체를 덮을 수 있다. 제2 감광막층(100)은 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60)의 상면과 희생층 패턴(73)의 측면 및 상면을 모두 덮도록 형성할 수 있다. 비개구부 영역에서 제2 캡핑층(60)의 상면과 희생층 패턴(73)의 상면은 노출되지 않을 수 있다. 제2 감광막층(100)은 보조 가이드 패턴(94,95,96)을 덮고 있을 수 있다. 따라서, 이후 가이드 패턴 형성 단계에서 보조 가이드 패턴(94,95,96)은 제거되지 않고 유지될 수 있다.

정렬 키 형성 영역의 제2 감광막층(100)은 도시된 바와 같이, 희생층 패턴(74)과 희생층 패턴(74)의 측면에 형성된 보조 가이드층(97,98)의 상면을 덮도록 형성할 수 있다. 다만, 이로 제한되는 것은 아니고, 제2 감광막층(100)을 정렬 키 형성 영역 전체를 덮도록 형성할 수도 있다.

제2 감광막층(100)은 이후의 희생층 제거 단계와 가이드 패턴 형성 단계에서 희생층 패턴(74)를 보호할 수 있다. 제2 감광막층(100)으로 희생층 패턴(74)를 보호하지 않는 경우, 희생층 패턴(71,72) 제거 단계에서 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴(74) 또한 희생층 패턴(71,72)과 함께 제거될 것이다. 정렬 키 형성 영역에는 나노 미터 크기의 미세 선폭을 가진 보조 가이드 패턴(97,98)만이 형성되는 문제가 있다. 이는 후속 공정에서 정렬 키 인식 불량이 발생시킨다.

제2 감광막층(100)이 수십 마이크로미터의 선폭을 가지는 희생층 패턴(74)을 보호하므로, 제1 실시예에 따른 제조방법은 정렬 키 인식 불량을 발생시키지 않는다.

도 5는 도 4 이후의 희생층 패턴(71,72)을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 5를 참고하면, 제2 감광막층(100)으로 보호되지 않은 개구부 영역의 희생층 패턴(71,72)만이 선택적으로 제거될 수 있다. 희생층 패턴(71,72)를 제거한 이후에는 보조 가이드 패턴(91,92,93,94)만이 개구부 영역의 제2 캡핑층(60) 상에 형성될 수 있다.

보조 가이드 패턴(91,92,93,94)은 100 nm 내지 300 nm 의 범위의 미세 선폭의 선 구조물들이 주기적으로 배열된 형태이므로, 선 구조물들 사이에서 개구부 영역의 제2 캡핑층(60)이 노출될 수 있다.

도 6은 도 5 이후의 가이드 패턴(41) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 5와 도 6을 함께 참고하면, 가이드 패턴(41) 형성 단계는 제2 감광막층(100)이 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에서 그대로 유지된 상태에서 진행될 수 있다.

따라서, 개구부 영역에서만 보조 가이드 패턴(91,92,93,94)을 마스크로 활용하여 하부의 제2 캡핑층(60), 하드 마스크층(50) 및 가이드층(40)이 순차적으로 제거될 수 있다. 그 결과, 개구부 영역에는 하드 마스크층 패턴(51)과 가이드 패턴(41)이 형성될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 보조 가이드 패턴(91,92,93,94)을 마스크로 이용하여 개구부 영역의 제2 캡핑층(60)이 선택적으로 제거될 때, 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)이 하드 마스크층(50) 상에 형성될 수 있다.

하드 마스크층 패턴(51)은 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)을 마스크로 이용하여 하드 마스크층(50)을 식각함으로써, 가이드층(40) 상에 형성될 수 있고, 가이드층 패턴(41)은 하드 마스크층 패턴(51)을 마스크로 활용하여 가이드층(40)을 식각함으로써, 제1 캡핑층(30) 상에 형성될 수 있다.

보조 가이드 패턴(91,92,93,94)의 하부에는 보조 가이드 패턴(91,92,93,94)과 중복된 위치에서 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있고, 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)의 하부에는 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)과 중복된 위치에서 하드 마스크층 패턴(51)이 형성될 수 있으며, 하드 마스크층 패턴(51) 하부에는 하드 마스크층 패턴(51)과 중복된 위치에서 가이드 패턴(41)이 형성될 수 있다.

앞서, 보조 가이드 패턴(91,92,93,94), 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음), 하드 마스크층 패턴(51) 및 가이드 패턴(41)이 순차적으로 형성되는 것처럼 설명하였으나, 제2 캡핑층(60), 하드 마스크층(50), 가이드층(40)의 두께, 각 층의 식각률 등에 따라 하드 마스크층 패턴(51) 형성 시 보조 가이드 패턴(91,92,93,94)의 일부가 완전히 제거되지 않고 유지될 수도 있다. 또한, 가이드 패턴(41) 형성 시 제2 캡핑층 패턴(도시하지 않음)이 완전히 제거되지 않고 유지될 수도 있다.

가이드 패턴(41) 형성 이후에, 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에서 제2 감광막층(100)을 제거할 수 있다.

제2 감광막층(100)이 제거된 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60r) 상에는 보조 가이드 패턴(94,95,96)과 보조 가이드 패턴(95,96)의 사이에 희생층 패턴(73)이 형성될 수 있다.

보조 가이드 패턴(94,95,96)은 미세 선폭을 가진 선 구조물들이 주기적으로 배열된 형태이고, 선 구조물들 사이에는 희생층 패턴(73)이 개재되어 있을 수 있다. 제2 캡핑층(60r)은 보조 가이드 패턴(94,95)의 사이에서 노출될 수 있다.

정렬 키 형성 영역에서 제2 감광막층(100)으로 보호된 영역의 희생층 패턴(74), 보조 가이드층 패턴(97,98), 제2 캡핑층(60re), 하드 마스크층(50re), 가이드층(40re)은 그대로 유지되는 반면에, 제2 감광막층(100)으로 보호되지 않은 영역은 희생층(70), 제2 캡핑층(60), 하드 마스크층(50), 가이드층(40)이 식각되어 제거된다.

도 7은 도 6 이후의 블록 공중합체 도포 단계와 블록 공중합체 열처리 또는 용매 어닐링 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

블록 공중합체(110)는 패널 영역과 정렬 키 형성 영역 모두에 도포될 수 있다. 블록 공중합체(110)을 열처리하거나 용매 어닐링하여 제1 블록(110a)과 제2 블록(110b)이 교대 배열될 수 있다.

개구부 영역에서, 블록 공중합체(110)는 가이드 패턴(41) 사이의 제1 캡핑층(30) 상에 도포될 수 있다. 비개구부 영역에서, 블록 공중합체(110)는 보조 가이드 패턴(94,95) 사이의 제2 캡핑층(60) 상에 도포될 수 있다. 정렬 키 형성 영역에서, 블록 공중합체(110)는 노출된 제1 캡핑층(30) 상에 도포될 수 있다.

블록 공중합체(110)는 PS-b-PMMA(poly(styrene-b-methylmethacrylate)), PS-b-PB(poly(styrene-b-butadiene)), PS-b-PI(poly(styrene-b-isoprene)), PS-b-PE(poly(styrene-b-ethylene)), PS-b-PEO(poly(styrene-b-ethyleneoxide)), PS-b-PFS(poly(styrene-b-ferrocenyldimethylsilane)), PS-b-P2VP(poly(styrene-b-(2-vinylpyridine))) 및 PS-b-PDMS(poly(styrene-b-dimethylsiloxane)) 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 10,000 내지300,000의 분자량을 가질 수 있다.

예를 들어, PS-b-PMMA는 PS 블록과 PMMA 블록이 공유 결합된 것으로서, PS 블록과 PMMA 블록 모두 52,000kg/mol의 분자량과 48nm의 주기를 가질 수 있다. 블록 공중합체(110)의 종류와 분자량은 전술한 예에 한정되지 않는다.

블록 공중합체(110)를 열처리하거나 용매 어닐링하여 자기 조립시킴으로써 제1 블록(110a)와 제2 블록(110b)를 교대 배열시킬 수 있다. 자기 조립을 위한 블록 공중합체(110)의 열처리 조건은, 블록 공중합체(110)가 유동성을 가지게 되는 유리전이온도 이상이면서 블록 공중합체(110)가 열분해되지 않는 온도 이하 범위로 설정된다.

예를 들어, PS-b-PMMA의 경우, 약 100 ℃ 이상에서 자기 조립이 가능하나, 저온에서는 자기 조립이 완성되는데 오랜 시간이 걸리게 된다. 따라서 산소를 배제한 약 250 ℃ 의 고진공 분위기에서 열처리를 할 수 있으며, 이 경우 분자의 유동 흐름이 원활해 짧은 시간에 규칙적인 자기 조립을 완성할 수 있다.

자기 조립을 위한 용매 어닐링은 포화된 용매 기체를 이용하여 고분자 사슬에 유연성과 이동성을 부여하여 박막의 표면에서부터 용매가 기화되며 박막의 자기 조립이 일어나게 한다.

자기 조립 이전의 블록 공중합체(110)의 제1 블록(110a)과 제2 블록(110b)은 특정 패턴을 형성하지 않고 무질서하게 분포하고 있다가, 자기 조립을 진행하면 분자의 유동이 생기면서 일정한 패턴을 형성하게 된다.

블록 공중합체(110)의 제1 블록(110a)과 제2 블록(110b)은 가이드 패턴(41)과 평행하게 정렬된 상태에서 교대 배열될 수 있다.

도 8은 도 7 이후에, 제1 블록(110a) 및 제2 블록(110b) 중 어느 하나를 제거하여 상기 자기 조립 패턴을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

일례로, 제1 블록(110a) 및 제2 블록(110b) 중 제2 블록(110b)을 선택적으로 제거할 수 있다. 제1 블록(110a) 또는 제2 블록(110b)은 습식 식각(wet etching) 또는 건식 식각(dry etching)으로 제거될 수 있다.

예를 들어, 블록 공중합체(110)가 PS-b-PMMA인 경우, 자외선 오존 처리(UV-ozone Treatment: UVO) 후 아세틱 에시드 용액을 이용하여 습식 식각할 수 있고, 건식 식각인 산소플라즈마 식각을 이용하여 제2 블록(110b)만 선택적으로 제거할 수 있다. 일례로, 제2 블록(110b)는 PMMA일 수 있다.

개구부 영역에서, 제1 블록(110a)은 가이드 패턴(41) 사이의 제1 캡핑층(30) 상에 형성될 수 있다. 비개구부 영역에서, 제1 블록(110a)은 보조 가이드 패턴(94,95) 사이의 제2 캡핑층(60r) 상에 형성될 수 있다. 정렬 키 형성 영역에서, 제1 블록(110a)은 노출된 제1 캡핑층(30) 상에 형성될 수 있다.

도 9는 도 8 이후에 개구부 영역에서 제1 블록(110a)을 마스크로 이용하여 제1 캡핑층 패턴(31a)과 금속층 패턴(21a)을 형성하고, 하드 마스크 패턴(51)과 가이드 패턴(41)을 마스크로 이용하여 제1 캡핑층 패턴(31)과 금속층 패턴(21)을 형성하는 단계를 모식적으로 도시하고 있다.

제1 캡핑층 패턴(31a)과 금속층 패턴(21a)는 제1 블록(110a)의 하부에 형성될 수 있고, 제1 블록(110a)과 중복되는 위치에 형성될 수 있다. 제1 캡핑층 패턴(31)과 금속층 패턴(21)은 하드 마스크 패턴(51), 가이드 패턴(41)의 하부에서 이들과 중복되는 위치에 형성될 수 있다.

제1 캡핍층 패턴(31a)은 제1 캡핍층 패턴(31)의 사이에 형성되고, 금속층 패턴(21a)은 금속층 패턴(21)의 사이에 형성될 수 있다. 광 투과성 기판(10)은 하드 마스크 패턴(51,51a), 가이드 패턴(41), 제1 캡핑층 패턴(31,31a) 및 금속층 패턴(21,21a)의 사이에서 주기적으로 노출될 수 있다.

비개구부 영역에서, 가이드 층(40r)은 광 투과성 기판(10), 금속층 패턴(20r), 제1 캡핑층 패턴(30r)의 전면을 덮고 있으므로, 광 투과성 기판(10), 금속층 패턴(20r), 제1 캡핑층 패턴(30r)은 외부로 노출되지 않는다.

금속층 패턴(20r), 제1 캡핑층 패턴(30r) 및 가이드 패턴(40r)은 패터닝되지 않은, 즉 트렌치를 가지지 않는 비개구부 영역의 금속층(20), 제1 캡핑층(30) 및 가이드 층(40)이다.

가이드 패턴(40r)상에는 하드 마스크 패턴(51,51a,50r)이 형성될 수 있다. 하드 마스크 패턴(51a)은 제1 블록(110a)을 마스크로 활용하여 패터닝되고, 하드 마스크 패턴(51)은 보조 가이드 패턴(94)을 마스크로 활용하여 패터닝될 수 있다.

가이드 패턴(40r)의 제1 영역은 하드 마스크 패턴(51)과 하드 마스크 패턴(51a)의 사이에서 주기적으로 노출될 수 있다. 하드 마스크 패턴(51a)는 하드 마스크 패턴(51)과 하드 마스크 패턴(50r)의 사이에 배치될 수 있다.

하드 마스크 패턴(50r)은 보조 가이드 패턴(95,96) 및 희생층 패턴(73)으로 보호되므로, 하드 마스크 패턴(51,51a)와 같이 패터닝되지 않는다. 따라서, 가이드 층(40r)의 제2 영역은 하드 마스크 패턴(50r)으로 덮혀 있으므로, 외부에 노출되지 않는다.

하드 마스크 패턴(51,51a) 상에는 제2 캡핑층 패턴(61,61a)이 형성될 수 있고, 하드 마스크 패턴(50r) 상에는 제2 캡핑층 패턴(60r)이 형성될 수 있다. 제2 캡핑층 패턴(61)은 보조 가이드 패턴(94)를 마스크로 하여 형성되고, 제2 캡핑층 패턴(61a)은 제1 블록(110a)를 마스크로 하여 형성될 수 있다.

제2 캡핑층 패턴(60r)은 보조 가이드 패턴(95,96) 및 희생층 패턴(73)으로 보호되므로, 제2 캡핑층 패턴(61,61a)과 달리 패터닝되지 않는다. 따라서, 하드 마스크 패턴(50r)은 제2 캡핑층 패턴(60r)에 의해 덮혀 있으므로, 외부에 노출되지 않는다.

제2 캡핑층 패턴(61) 상에는 보조 가이드 패턴(94)이 형성될 수 있고, 제2 캡핑층 패턴(60r) 상에는 보조 가이드 패턴(95,96) 및 희생층 패턴(73)이 형성될 수 있다. 희생층 패턴(73)은 보조 가이드 패턴(95,96)의 사이에 배치될 수 있다. 보조 가이드 패턴(94,95)의 사이로 가이드 층(40r)의 제1 영역이 노출될 수 있다. 가이드 층(40r)의 제2 영역은 보조 가이드 패턴(95,96) 및 희생층 패턴(73)으로 보호되어 외부로 노출되지 않는다.

정렬 키 형성 영역에는, 광 투과성 기판(10) 상에 금속층 패턴(21a, 20re)가 형성될 수 있다. 금속층 패턴(20re)는 제1 블록(110a)을 마스크로 하여 형성된 금속층 패턴(21a)의 사이에 형성될 수 있고, 패터닝되지 않은, 즉 트렌치를 가지지 않는 정렬 키 형성 영역의 잔존 금속층일 수 있다.

금속층 패턴(21a, 20re) 상에는 제1 캡핑층 패턴(31a,30re)이 형성될 수 있고, 제1 캡핑층 패턴(30re)는 제1 블록(110a)을 마스크로 하여 형성된 제1 캡핑층 패턴(31a)의 사이에 형성될 수 있고, 패터닝되지 않은 정렬 키 형성 영역의 잔존 제1 캡핑층일 수 있다.

제1 캡핑층 패턴(30re) 상에는 순차적으로, 가이드 패턴(40re), 하드 마스크 패턴(50re), 제2 캡핑층 패턴(60re), 희생층 패턴(74) 및 보조 가이드 패턴(97,98)이 형성될 수 있다. 보조 가이드 패턴(97,98)의 사이에는 희생층 패턴(74)가 배치될 수 있다.

도 10은 도 9의 편광 소자에서 제1 캡핑층 패턴(31,31a,30r,30re), 가이드 패턴(41,41a,40r,40re), 하드 마스크 패턴(51,51a,50r,50re), 제2 캡핑층 패턴(61,61a,60r,60re), 희생층 패턴(73,74), 보조 가이드 패턴(94,95,96,97,98)을 제거하여 광 투과성 기판(10) 상에 형성된 금속층 패턴(21,21a,20r,20re)만을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 10을 참고하면, 개구부 영역에는, 금속층 패턴(21) 사이와 금속층 패턴(21)과 금속층 패턴(20r)의 사이에 금속층 패턴(21a)이 배치되고, 비개구부 영역에는, 금속층 패턴(20r)이 형성되며, 정렬 키 형성 영역에는, 금속층 패턴(21a) 사이에 금속층 패턴(20re)가 배치된다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 편광 소자의 제조 방법의 감광막층 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 11은 보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95,96,97,98) 형성 이전에 보조 가이드 층(90) 상에 제2 감광막층(100)을 형성하는 점에서 도 4와 상이하다.

도 11을 참고하면, 희생 패턴층(71,72,73,74) 상에 보조 가이드 층(90)을 형성한 이후에 비개구부 영역과 정렬 키 형성 영역에서 선택적으로 보조 가이드층(90) 상에 제2 감광막층(100)을 형성한다.

따라서, 희생층 패턴(71,72,73,74)의 상면이 전부 보조 가이드층(90)으로 덮혀 있는 상태에서 제2 감광막층(100)이 보조 가이드층(90)상에 형성된다.

도 12는 보조 가이드 패턴(91,92,93,94,95) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 12는 보조 가이드 패턴(94,95)이 희생층 패턴(73,74)의 상면을 덮고 있는 점에서 도 3과 상이하다. 또한, 희생층 패턴(72,73)의 사이의 제2 캡핑층(60)상에도 보조 가이드 패턴(94)이 형성되는 점에서 도 3과 상이하다.

개구부 영역의 희생층 패턴(71,72)의 측면에만 보조 가이드 층(91,92)이 형성되고 보조 가이드 패턴(91,92)의 사이에서 제2 캡핑층(60)이 노출된다.

비개구부 영역은 제2 감광막층(100)이 보조 가이드 패턴(94) 상에 형성되어 있고, 보조 가이드 패턴(94)은 희생층 패턴(73)의 상면과 제2 캡핑층(60)을 덮고 있다. 정렬 키 형성 영역에서 보조 가이드 패턴(95)는 희생층 패턴(94)의 상면과 측면을 모두 덮고 있을 수 있다.

도 13은 희생층 패턴(71,72)을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 13을 참고하면, 비개구부 영역의 희생층 패턴(73)의 상면과 제2 캡핑층(60)의 상면에 보조 가이드 패턴(94)이 형성된 점이 도 5와 상이하다.

도 14는 개구부 영역에 가이드 패턴(41)을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 15는 블록 공중합체(110) 도포 단계와 블록 공중합체(110) 열처리 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 14 및 도 15는, 보조 가이드 패턴(94)이 희생층 패턴(73)의 상면과 제2 캡핑층 패턴(60r)의 상면 모두에 형성되어 있는 점과 보조 가이드 패턴(95)이 희생층 패턴(94)의 상면과 측면에 모두 형성되어 연결되어 있는 점에서 도 6과 상이하다.

또한, 도 15는 블록 공중합체(110)가 보조 가이드 패턴(94) 상에 형성되는 점에서 도 7과 상이하다.

도 16은 블록 공중합체(110)의 열처리 단계 이후의 자기 조립 패턴(110a) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 17은 자기 조립 패턴(110a) 형성 단계 이후의 제1 캡핑층 패턴(31,31a) 형성 단계와 금속층 패턴(21,21a) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 16 및 도 17은, 보조 가이드 패턴(94)이 희생층 패턴(73)의 상면과 제2 캡핑층 패턴(60r)의 상면에 모두 형성되어 있는 점과 보조 가이드 패턴(95)이 희생층 패턴(94)의 상면과 측면에 모두 형성되어 있는 점에서 도 8 및 도 9와 상이하다.

도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 편광 소자를 제작하기 위한 베이스판을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 18은 비개구부 영역에 제1 감광막 패턴(도 1의 83)이 형성되지 않은 점에서 도 1과 상이하다. 즉, 개구부 영역에는 제1 감광막 패턴(81,82)가 형성되고, 정렬 키 형성 영역에는 제1 감광막 패턴(84)이 형성되지만, 비개구부 영역에는 제1 감광막 패턴(도 1의 83)이 형성되지 않는다.

도 19는 제3 실시예에 따라 희생층 패턴(71,72) 형성 단계와 보조 가이드층(90) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 19는 비개구부 영역에 희생층 패턴(도 2의 73)이 형성되지 않은 점에서 도 1과 상이하다. 즉, 개구부 영역에는 희생층 패턴(71,72)를 형성하고, 정렬 키 형성 영역에는 희생층 패턴(74)를 형성하지만, 비개구부 영역에는 희생층 패턴(도 2의 73)을 형성하지 않는다. 따라서, 비개구부 영역에서 보조 가이드층(90)은 제2 캡핑층(60)의 상면 전부를 덮고 있다.

도 20은 제3 실시예에 따라 보조 가이드 패턴(91,92,93,94,97,98) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 20은 비개구부 영역에는 보조 가이드 패턴(94)만이 형성되어 있는 점에서 도 3과 상이하다.

도 21은 제3 실시예에 따라 제2 감광막층(100) 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 21은 제2 감광막층(100)이 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60)의 상면 전부를 덮고 있는 점에서 도 4와 상이하다.

도 22는 제3 실시예에 따라 개구부 영역의 희생층 패턴(71,72)을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 22는 제2 감광막층(100)이 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60)의 상면 전부를 덮고 있는 점에서 도 5와 상이하다.

도 23은 제3 실시예에 따라 개구부 영역에서 가이드 패턴(41)을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 23은 제2 감광막층(100)을 제거한 이후에 비개구부 영역에 보조 가이드 패턴(94)만이 형성되는 점에서 도 6과 상이하다.

도 24는 제3 실시예에 따라 블록 공중합체(110) 도포 단계와 블록 공중합체(110) 자기조립 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 24는 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60r)의 상면 전부에 블록 공중합체(110)가 도포되고 자가 조립되어 제1 블록(110a) 과 제2 블록(110b)가 교대 배열하는 점에서 도 7과 상이하다.

도 25는 제3 실시예에 따라 자기 조립 패턴형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 25는 비개구부 영역의 제2 캡핑층(60r)의 상면 전부에 제1 블록(110a)들이 소정의 간격으로 이격되어 주기적으로 배열되어 있는 점에서 도 8과 상이하다.

도 26은 제3 실시예에 따라 제2 캡핑층 패턴 형성 단계와 금속층 패턴 형성 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 26은 비개구부 영역의 전부에 제2 캡핑층 패턴(61, 61a)가 형성되는 점에서 도 9와 상이하다.

도 27은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 감광막층(100)을 이용하여 정렬 키 형성 영역에 제2 정렬 키 패턴을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 27은 제2 감광막층(100)이 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴(74) 상에 형성되지 않고, 제2 캡핑층(60) 상에 형성되어 있는 점에서 도 21과 상이하다. 제2 감광막층(100)은 정렬 키 형성 영역에 제2 정렬 키 패턴을 형성하기 위한 마스크로서 기능할 수 있다.

도 28은 제4 실시예에 따라 희생층 패턴(71,72,74)을 제거하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 28은 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴(74)이 개구부 영역의 희생층 패턴(71,72)와 함께 제거된 점에서 도 22와 상이하다.

도 29는 제4 실시예에 따라 개구부 영역에서 가이드 패턴(41)을 형성하는 단계를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도 29는 정렬 키 형성 영역에서 제2 감광막층(100)으로 보호된 제2 캡핑층 패턴(60re), 하드 마스크 패턴(50re), 가이드 패턴(40re)와 보조 가이드 패턴(97,98)으로 보호된 제2 캡핑층 패턴(61), 하드 마스크 패턴(51), 가이드 패턴(41)만이 제1 캡핑층(30) 상에 형성되는 점에서 도 23과 상이하다.

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.

10: 광 투과성 기판,
20: 금속층
30: 제1 캡핑층
40: 가이드층
50: 하드 마스크층
60: 제2 캡핑층
70: 희생층
80: 제1 감광막층
90: 보조 가이드층
100: 제2 감광막층

Claims (17)

1. 공간적으로 분리된 패널 영역과 정렬 키(alignment key) 형성 영역에서, 광 투과성 기판 상에 금속층, 가이드층, 하드 마스크층, 희생층, 제1 감광막층을 순차적으로 형성하는 것을 포함하는 베이스(base)판 형성 단계;
   상기 제1 감광막층을 패터닝(patterning)하여 상기 정렬 키 형성 영역에 정렬 키 패턴 보호를 위한 제1 감광막층 패턴을 형성하는 것을 포함하는 제1 감광막층 패터닝 단계;
   상기 제1 감광막층 패턴을 마스크로 이용하여 상기 정렬 키 형성 영역에 희생층 패턴을 형성하는 희생층 패터닝 단계; 및
   상기 패널 영역 중 개구부의 영역의 희생층을 선택적으로 제거하기 이전에 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴 상면에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 제2 감광막층 형성 단계;
   를 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 감광막층 형성 단계는, 상기 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴 상면에 제2 감광막층을 형성하기 이전에,
   상기 희생층 패턴 상에 보조 가이드층을 형성하는 보조 가이드층 형성 단계; 및
   상기 보조 가이드층을 일부 식각하여 상기 희생층 패턴의 상면과 상기 하드 마스크층을 노출시키고 상기 희생층 패턴의 측면 상에 보조 가이드 패턴을 형성하는 보조 가이드층 패터닝 단계;
   를 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 감광막층 형성 단계는,
   상기 개구부 영역의 희생층을 제거하기 이전에 상기 패널 영역의 비개구부 영역에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 감광막층 형성 단계 이후에,
   상기 개구부 영역의 희생층 패턴을 제거하여 상기 개구부 영역에 상기 보조 가이드 패턴을 유지하는 희생층 패턴 제거 단계;
   를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
5. 공간적으로 분리된 패널 영역과 정렬 키(alignment key) 형성 영역에서, 광 투과성 기판 상에 금속층, 가이드층, 하드 마스크층, 희생층, 제1 감광막층을 순차적으로 형성하는 것을 포함하는 베이스(base)판 형성 단계;
   상기 제1 감광막층을 패터닝(patterning)하여 상기 정렬 키 형성 영역에 정렬 키 패턴 보호를 위한 제1 감광막층 패턴을 형성하는 것을 포함하는 제1 감광막층 패터닝 단계;
   상기 제1 감광막층 패턴을 마스크로 이용하여 상기 정렬 키 형성 영역에 희생층 패턴을 형성하는 희생층 패터닝 단계;
   상기 희생층 패턴 상에 보조 가이드층을 형성하는 보조 가이드층 형성 단계; 및
   상기 패널 영역 중 개구부의 영역의 희생층을 선택적으로 제거하기 이전에 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴과 중첩되는 영역에서 보조 가이드층 상에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 제2 감광막층 형성 단계;
   를 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 감광막층 형성 단계는,
   상기 개구부 영역의 희생층을 제거하기 이전에 비개구부 영역에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 감광막층을 유지한 상태에서,
   상기 개구부 영역의 상기 보조 가이드층을 일부 식각하여 상기 개구부 영역에서 상기 희생층 패턴의 상면과 상기 하드 마스크층을 노출시키고 상기 희생층 패턴의 측면 상에 보조 가이드 패턴을 형성하는 것을 포함하는 보조 가이드층 패터닝 단계;
   를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 개구부 영역에서 상기 희생층 패턴을 제거하여 상기 보조 가이드 패턴을 유지하는 희생층 패턴 제거 단계;
   를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 금속층과 상기 가이드층 사이에 제1 캡핑층을 더 형성하는 제1 캡핑층 형성단계; 및
   상기 하드 마스크층과 상기 희생층 사이에 제2 캡핑층을 더 형성하는 제2 캡핑층 형성단계;
   를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 희생층을 제거한 이후에,
    상기 패널 영역에서 상기 가이드층 상에 형성된 보조 가이드 패턴을 마스크로 이용하여 상기 가이드층을 패터닝하여 가이드 패턴을 형성하는 가이드 패턴 형성 단계;
    상기 패널 영역에서 자기 조립 패턴을 형성하는 자기 조립 패턴 형성 단계; 및
    상기 자기 조립 패턴을 마스크로 이용하여 상기 개구부 영역의 금속층을 패터닝하는 금속층 패턴 형성 단계;
    를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 자기 조립 패턴을 형성 단계는,
    패널 영역과 정렬 키 형성 영역에서, 제1 블록과 제2 블록을 포함하는 블록 공중합체(block copolymer)를 도포하는 블록 공중합체 도포 단계;
    상기 블록 공중합체를 열처리하거나 용매 어닐링하여 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록을 교대 배열시키는 교대 배열 형성 단계; 및
    상기 제1 블록 및 상기 제2 블록 중 어느 하나를 제거하여 상기 자기 조립 패턴을 형성하는 자기 조립 패턴 형성 단계;
    를 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 금속층 패턴을 제외하고,
    상기 금속층 패턴 상에 형성된 가이드 패턴, 하드 마스크 패턴, 희생층 패턴, 및 보조 가이드층 패턴을 모두 제거하는 단계를 더 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
13. 공간적으로 분리된 패널 영역과 정렬 키(alignment key) 형성 영역에서, 광 투과성 기판 상에 금속층, 가이드층, 하드 마스크층, 희생층, 제1 감광막층을 순차적으로 형성하는 것을 포함하는 베이스(base)판 형성 단계;
    상기 제1 감광막층을 패터닝(patterning)하여 상기 정렬 키 형성 영역에 정렬 키 패턴 보호를 위한 제1 감광막층 패턴을 형성하는 것을 포함하는 제1 감광막층 패터닝 단계;
    상기 제1 감광막층 패턴을 마스크로 이용하여 상기 정렬 키 형성 영역에 희생층 패턴을 형성하는 희생층 패터닝 단계; 및
    상기 패널 영역 중 개구부의 영역의 희생층을 선택적으로 제거하기 이전에 상기 정렬 키 형성 영역의 희생층 패턴과 중첩되지 않는 영역에서 보조 가이드층 상에 제2 감광막층을 형성하는 것을 포함하는 제2 감광막층 형성 단계;
    를 포함하는 편광 소자의 제조 방법.
14. 광 투과성 기판 상에 금속층 패턴과 캡핑층 패턴이 순차적으로 형성되어 있는 적층 구조를 포함하고,
    개구부 영역은 선 구조물들이 상호 이격된 상태에서 배열되어 상기 광 투과성 기판의 일부를 노출시키는 제1 금속층 패턴과, 상기 제1 금속층 패턴 상에 형성된 제1 캡핑층 패턴을 포함하고,
    비개구부 영역은 상기 광 투과성 기판의 전면을 덮고 있는 제2 금속층 패턴과 상기 제2 금속층 패턴 상에 형성된 제2 캡핑층 패턴을 포함하는 편광 소자.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 개구부 영역은, 상기 제1 캡핑층 패턴 상에 형성된 제1 가이드 패턴을 더 포함하고,
    상기 비개구부 영역은, 상기 제2 캡핑층 패턴을 덮고 있는 제2 가이드 패턴을 포함하는 편광 소자.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 개구부 영역은, 상기 제1 가이드 패턴 상에 형성된 제1 하드 마스크 패턴을 더 포함하고,
    상기 비개구부 영역은, 상기 제2 가이드 패턴 상에 형성되고 선 구조물들이 주기적으로 배열되어 상기 제2 가이드 패턴의 일부를 노출시키는 제2 하드 마스크 패턴을 더 포함하는 편광 소자.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 비개구부 영역은 상기 제2 하드 마스크 패턴 상에 형성되는 캡핑층 패턴을 더 포함하는 편광 소자.

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