KR20160065302A - 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20160065302A
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Abstract

본 발명은 와이어 그리드 편광자 및 그 제조 방법은 제공한다. 와이어 그리드 편광자의 제조방법은, 기판 상에 도전층을 형성하는 단계, 도전층 상에 가이드층을 형성하는 단계, 가이드층 상에 가이드층을 부분적으로 노출하는 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 가이드층을 패터닝하여 도전층을 부분적으로 노출하는 가이드 패턴을 형성하는 단계, 도전층과 가이드 패턴에 의해 정의된 공간 내에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 제공하는 단계, 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 정렬하여 두 가지 단량체 블록을 형성하는 단계, 두 가지 단량체 블록 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계 및 잔존하는 단량체 블록 및 가이드 패턴을 식각 마스크로 이용하여 도전층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 가이드 패턴은 하드 마스크 패턴에 인접한 상단의 폭이 상기 도전층에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 가이드 패턴의 상단의 폭은 하드 마스크 패턴의 폭보다 좁다.

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.
그리고, 입사되는 전자기파의 파장보다 금속 와이어 배열의 주기가 짧은 경우, 금속 와이어와 평행한 편광 성분(S파)은 반사되고 수직한 편광 성분(P파)은 투과된다. 이 현상을 이용하여 편광 효율이 우수하고, 투과율이 높으며, 시야각이 넓은 평판 편광자(planar polarizer)를 제조할 수 있는데, 이러한 소자를 와이어 그리드 편광자라고 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 금속을 사용하는 금속 와이어 그리드 편광자는 반사된 편광을 재이용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 불량률을 저하시킨 공정에 따른 와이어 그리드 편광자를 제조하는 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 와이어 그리드 편광자 및 이를 포함하는 표시 장치를 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 편광자의 제조방법은, 기판 상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층 상에 가이드층을 형성하는 단계, 상기 가이드층 상에 상기 가이드층을 부분적으로 노출하는 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 가이드층을 패터닝하여 상기 도전층을 부분적으로 노출하는 가이드 패턴을 형성하는 단계, 상기 도전층과 상기 가이드 패턴에 의해 정의된 공간 내에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 제공하는 단계, 상기 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 정렬하여 두 가지 단량체 블록을 형성하는 단계, 상기 두 가지 단량체 블록 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계 및 잔존하는 단량체 블록 및 상기 가이드 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 가이드 패턴은 상기 하드 마스크 패턴에 인접한 상단의 폭이 상기 도전층에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 상기 가이드 패턴의 상기 상단의 폭은 상기 하드 마스크 패턴의 폭보다 좁다.
상기 도전층 상에 상기 하드 마스크 패턴 및 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 도전층을 형성하고, 상기 도전층 상에 가이드층을 형성하고, 상기 가이드층 상에 하드 마스크층을 형성하고, 상기 하드 마스크층 상에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하여 상기 희생층의 일부를 노출시키는 단계, 상기 희생층을 식각하여 희생 패턴을 형성하고, 상기 하드 마스크층의 일부를 노출시키는 단계, 상기 희생 패턴 및 노출된 상기 하드 마스크층에 마스크 물질층을 형성하는 단계, 상기 마스크 물질층을 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 희생 패턴 및 상기 하드 마스크층의 일부를 노출시키는 단계, 상기 마스크 패턴 하부에 노출된 상기 하드 마스크층을 식각하여 상기 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 하드 마스크 패턴 하부에 노출된 상기 가이드층을 식각하여 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는 상기 가이드층을 등방성 식각하는 단계 및 상기 가이드층을 이방성 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 등방성 식각 단계는 제1 플라즈마 세기로 상기 가이드층을 플라즈마 식각하는 단계이고, 상기 이방성 식각 단계는 상기 제1 플라즈마 세기보다 작은 제2 플라즈마 세기로 상기 가이드층을 플라즈마 식각하는 단계일 수 있다.
상기 등방성 식각 단계를 통해 상기 가이드 패턴의 상기 상단의 폭이 상기 하드 마스크 패턴의 폭보다 좁아질 수 있다.
상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는 플라즈마 식각 단계를 포함하고, 상기 플라즈마 식각 단계는 등방성 식각을 하는 제1 플라즈마 세기로부터 이방성 식각을 하는 제2 플라즈마 세기로 플라즈마 세기를 점진적으로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는 상기 블록 공중합체를 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는 상기 블록 공중합체가 스웰링되는 단계를 포함하되, 상기 가이드 패턴 및 하드 마스크 패턴은 스웰링(swelling)된 상기 블록 공중합체의 넘침을 방지할 수 있다.
상기 하드 마스크 패턴층은 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 가이드 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성될 수 있다.
상기 가이드층은 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다.
상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계 이후에 상기 하드 마스크 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 전도성 와이어 패턴 및 상기 전도성 와이어 패턴 상에 적어도 일부의 패턴 상부에 가이드 패턴을 포함하되, 적어도 일부의 상기 가이드 패턴은 상단의 폭이 하단의 폭 보다 좁은 형상을 갖는다.
적어도 일부의 상기 전도성 와이어 패턴 상부에 단량체 블록을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다.
상기 가이드 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 와이어 그리드 편광자 상에 배치되는 보호막, 상기 보호막 상에 형성되고 제1 방향으로 연장되는 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 절연되고 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극을 포함하되, 상기 와이어 그리드 편광자는, 기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 전도성 와이어 패턴과, 상기 전도성 와이어 패턴 상에 적어도 일부의 패턴 상부에 잔존하는 가이드 패턴을 포함하되, 상기 가이드 패턴은 상단의 폭이 하단의 폭 보다 좁은 형상을 가진다.
적어도 일부의 상기 전도성 와이어 패턴 상부에 단량체 블록을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
수율이 높은 와이어 그리드 편광자의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 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 단면도이다.
도 2 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 13 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 포함하는 표시 장치의 개략적인 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 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125)을 갖는 와이어 그리드 편광자(100)를 형성할 수 있다.
상기한 와이어 그리드 편광자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125), 일부 전도성 와이어 패턴(125) 상에 배치되는 가이드 패턴(135), 나머지 전도성 와이어 패턴(125) 상에 배치되는 잔존하는 단량체 블록(182)들을 포함할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(125)을 식각하는 과정에서, 과식각을 방지하기 위하여 가이드 패턴(135), 제1 단량체 블록(참조 도 12의 181)이 완전히 식각되지 않는 범위에서 식각을 진행할 경우, 형성되는 전도성 와이어 패턴(125) 상에는 가이드 패턴(135) 및 단량체 블록(181)이 남아 잔존 가이드 패턴(137) 및 잔존 단량체 블록(182)이 배치될 수 있다.
이 경우, 잔존 단량체 블록(182)은 주기를 가지면서 반복적으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 잔존 단량체 블록(182)은 서로 인접하여 다수가 배치되고, 하나의 잔존 가이드 패턴(137)을 사이에 두고 반복적으로 배치될 수 있다. 또한, 공정 중에 형성된 가이드 패턴(135)의 단면이 사다리꼴 형상으로 형성되어 잔존하는 일부의 잔존 가이드 패턴(137) 또한 사다리꼴 형상으로 남아 있을 수 있다. 즉, 잔존 가이드 패턴은 상단의 폭이 하단의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
또한, 잔존 가이드 패턴(137)은 잔존 단량체 블록(182)보다 키가 높게 배치될 수 있다. 이는 추후에 설명할 블럭 공중합체의 넘침을 방지하기 위해 가이드 패턴(참조 도 9 135)이 높게 형성되어 잔존 가이드 패턴(137) 또한 잔존 잔량체 블록(182)보다 키가 크게 형성될 수 있다.
이처럼 와이어 그리드 편광자(100)는 입사되는 전자기파의 파장보다 금속 와이어 배열의 주기가 짧은 경우, 금속 와이어와 평행한 편광 성분(S파)은 반사되고 수직한 편광 성분(P파)은 투과시킬 수 있다.
이 현상을 이용하여 편광 효율이 우수하고, 투과율이 높으며, 시야각이 넓은 평판 편광자(planar polarizer)를 제조할 수 있다. 선편광판(linear polarizer)과는 달리 전도성 와이어 그리드 편광자(100)는 금속을 사용하므로 빛을 반사하는 효율이 매우 높으므로 반사된 빛을 재반사시킬 수 있어 그 빛을 재활용하여 모든 빛을 하나의 편광으로 만들 수 있다.
다시 말해 반사된 빛은 각종 필름을 통과하고 반사판에 의해 반사되어 P 편광파와 S 편광파로 변환되어 전면으로 나오게 되며 재생(recycling)된 빛은 상기의 현상을 무한히 반복할 수 있어 광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 상술한 바와 같은 와이어 그리드 편광자의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(110) 상에 도전층(120)을 형성한다.
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(polyethylene naphthalate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 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.
도전층(120)은 전도성 소재이면 제한 없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 도전층(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, 도전층(120)은 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전층(미도시)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 제2 도전층(미도시)은 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 도전층(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 도전층(미도시) 상에 티타늄 또는 몰리브덴으로 구성되는 제2 도전층(미도시)을 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
도전층(120)을 형성하는 방법은 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상 증착법(CVD), 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도전층(120) 상에 가이드층(130)을 형성한다.
가이드층(140)은 포토레지스트, 유기물 등의 소프트 패턴층이거나, 금속, 무기물 등의 하드한 물질층일 수 있다. 예를 들어, 가이드층(140)은 질화 규소(SiNx)를 사용할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
이어서, 가이드층(130) 상에 하드 마스크층(140)을 형성한다.
하드 마스크층(140)은 금속, 무기물 등의 식각 선택비가 높은 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 조합으로 이루어진 선택된 금속 물질 중에 어느 하나를 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
다음, 하드 마스크층(140) 상에 희생층(150)을 형성한다. 희생층(150)은 유기물 등의 소프트 패턴층일 수 있다. 희생층(150)은 예를 들어 SiO2 등을 포함하는 실리콘 계열의 절연물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
계속해서, 희생층(150) 상에 포토레지스트 패턴(160)을 형성할 수 있다. 하나의 예에서, 포토레지스트 패턴(160)은 포토레지스트층을 도포하고, 마스크 등을 이용하여 패턴에 맞게 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 형성할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 패터닝 기법들이 사용될 수 있다. 이와 같이 포토레지스트 패턴(160)을 형성하여 희생층(150)의 일부를 노출시킬 수 잇다.
도 3을 참조하면, 포토레지스트 패턴(160)을 식각 마스크로 이용하여 희생층(150)을 식각하여 희생 패턴(155)을 형성한다. 희생층(150)에 사용된 재료에 따라 건식 식각, 습식 식각을 이용하여 희생 패턴(155)을 형성할 수 있다.
도 4을 참조하면, 희생 패턴(155)이 형성된 기판 상에 마스크 물질층(170)을 형성한다. 마스크 물질층(170)은 무기재료 또는 유기 재료를 등 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 마스크 물질층(170)을 식각하여 마스크 패턴(175)을 형성한다. 이 공정을 통하여, 추후에 형성되는 가이드 패턴(135)의 폭을 이후 정렬되는 블록 공중합체의 단량체 블록의 폭과 유사하게 형성할 수 있다.
마스크 패턴(175)은 이방성 식각하는 방법으로 식각하여 수평면은 식각이 되고 수직면에 배치된 마스크 물질층(170)을 남겨 마스크 패턴(175)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 수평면의 마스크 물질층(170)을 식각하여 마스크 패턴(175)이 형성되면서 하드 마스크층(140)의 일부와 희생 패턴(155)의 상부면이 노출될 수 있다.
도 6를 참조하면, 노출된 희생 패턴(155) 상부면을 이용하여 희생 패턴(155)을 제거한다. 희생 패턴(155)을 제거함으로써 희생 패턴(155) 하부에 커버되어 있던 하드 마스크층(140)의 일부를 노출시킬 수 있다.
이와 같이, 하드 마스크층(140) 상에는 일정 간격으로 배치된 마스크 패턴(175)이 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 마스크 패턴(175)을 마스크로 이용하여 하드 마스크층(140)을 식각하여 하드 마스크 패턴(145)을 형성한다. 하드 마스크층(140)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 금속으로 형성할 수 있다. 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등은 후술하는 가이드 패턴(135)의 식각 공정에서 식각률이 낮아 상대적으로 높은 외형 준수율을 보일 수 있다.
형성된 하드 마스크층(140)은 습식 식각(Wet Etching) 방법 등으로 식각시킬 수 있다.
이와 같이, 하드 마스크 패턴(145)을 형성하여 하드 마스크층(140) 하부에 배치된 가이드층(130)의 일부를 노출시킬 수 있다. 여기서 하드 마스크 패턴(145)의 상부에는 마스크 패턴(175)의 일부가 잔존할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 하드 마스크 패턴(145) 및 잔존하는 마스크 패턴(175)을 마스크로 이용하여 가이드층(130)의 노출된 영역을 식각하여 가이드 층(130)을 식각한다. 가이드층(130)의 식각은 플라즈마 식각이 이용될 수 있다.
가이드 패턴(135)을 형성하는 단계는 가이드층(130)을 등방성 식각하는 단계 및 가이드층(130)을 이방성 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 등방성 식각 단계는 제1 플라즈마 세기(R1)로 상기 가이드층(130)을 플라즈마 식각하는 단계일 수 있다. 상기 이방성 식각 단계는 상기 제1 플라즈마 세기(R1)보다 작은 제2 플라즈마 세기(R2)로 상기 가이드층(130)을 플라즈마 식각하는 단계일 수 있다. 이에 대해서는 추후에 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
다른 예로, 제1 플라즈마 세기(R1)로부터 제2 플라즈마 세기(R2)로 플라즈마 세기를 점진적으로 조절하면서 가이드층(130)을 플라즈마 식각할 수도 있다. 여기서, 제1 플라즈마 세기(R1)는 등방성 식각을 위한 플라즈마 세기이고, 제2 플라즈마 세기(R2)는 이방성 식각을 위한 플라즈마 세기이다.
상기 플라즈마의 세기는 플라즈마를 형성하는 챔버의 압력, 소소파워, 바이어스 전력, 가스 조건을 조절하여 결정될 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 제1 플라즈마 세기(R1)는 등방성 식각을 형성하기 위해서 챔버의 제1 전극에 고출력을 가하고, 제2 전극에 저출력을 입력하여 셀프 바이어(self bias)를 형성할 수 있다. 이에 플라즈마 이온은 제1 전극에 끌려가는 속도가 증가하여 플라즈마 세기를 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 플라즈마 세기가 증가한 플라즈마 이온을 제1 플라즈마 세기(R1)로 이용하여 등방성 식각을 할 수 있다.
그리고 챔버의 제1, 2 전극에 유사한 출력에너지를 제공하여 제1 플라즈마 세기(R1)보다 작은 에너지를 갖는 제2 플라즈마 세기(R2)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 플라즈마 세기가 저하된 제2 플라즈 세기(R2)를 이용하여 이방성 식각을 할 수 있다.
한편, 상기 플라즈마 식각 공정은 산소 플라즈마(O2 Plasma) 처리를 통하여 구현될 수 있지만 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 가이드층(130)을 이방성 식각 및 등방성 식각을 형성할 수 있는 것이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 구체적인 예에서, 상기 산소 플라즈마 처리의 경우, SF6 또는 CF계 가스를 추가로 첨가할 수 있고, 상기 CF계 가스의 예로는 C4F8, CHF3, CH2F2, C4F8, CF4, C2F6 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 9를 참조하면, 플라즈마 식각 단계를 거친 가이드층(130)은 점진적으로 조절된 플라즈마 세기에 의해서 가이드 패턴(135)을 형성할 수 있다.
가이드 패턴(135)은 하드 마스크 패턴(145)에 인접한 상단의 폭이 도전층(120)에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 가이드 패턴(135)의 상단의 폭은 하드 마스크 패턴(145)의 폭보다 좁은 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 가이드 패턴(135)의 형상은 상기 등방성 식각 단계를 통해 상단의 폭이 좁아질 수 있다. 다만, 하드 마스크 패턴(145)의 경우에는 상술한 바와 같이 가이드 패턴(135)의 식각 물질에 대하여 식각률이 낮은 물질을 적용함으로써, 본 단계를 거치더라도 원래의 외형을 실질적으로 유지할 수 있다. 따라서, 본 단계를 거치면서, 가이드 패턴(135)의 상단에 스큐가 형성되어 가이드 패턴(135) 상단의 폭은 상부의 하드 마스크 패턴(145)의 폭보다 좁아질 수 있다.
한편, 가이드 패턴(135)의 하단은 이방성 식각에 의해 형성되므로, 스큐가 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라 가이드 패턴(135)은 하단의 패턴 폭보다 상단의 폭이 좁은 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 가이드 패턴(135)은 일 방향으로 연장된 패턴의 수직단면의 형상을 보면 하방의 패턴 폭보다 상방의 폭이 좁은 형상 즉, 사다리꼴 형상이나 병목을 가진 병의 단면 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 가이드 패턴(135)을 형성하여 도전층(120)의 일부를 노출시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 이어서, 도전층(120)과 가이드 패턴(135)에 의해 정의된 공간 내에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체(180)를 제공한다.
블록 공중합체(180)는 예를 들어, 폴리 스틸렌(PS)-폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA) 블록 공중합체일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 11을 참조하면, 상기 두 가지 단량체의 블록 공중합체(180)를 정렬하여 두 가지 단량체 블록(181, 186)을 형성한다. 블록 공중합체(180)는 각 단량체 블록(181, 186)으로 상분리하여 정렬될 수 있다. 블록 공중합체(180)가 상분리된 각 단량체 블록(181, 186)은 식각율 뿐만 아니라, 친수성 및 소수성도 서로 상이한 물질을 사용할 수 있다. 이 경우, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 도전층(120)과 가이드 패턴(135)에 의해 정의된 공간 내의 바닥부에 중성층을 형성하여 효과적으로 블록 공중합체(180)를 정렬시킬 수도 있다.
상기 중성층은 블록 공중합체(140)의 표면 에너지와 거의 유사한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체(180)의 단량체들의 랜덤 공중합체(random copolymer)일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 랜덤 공중합체는 가교 가능한 랜덤 공중합체일 수 있다. 하나의 예에서, 가이드 패턴(135)의 측면이 각 단량체 블록(181, 186) 중 어느 하나에 대하여 선택성을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 친수성 또는 소수성을 가짐으로써, 보다 효과적으로 블록 공중합체(180)를 정렬시킬 수 있다.
블록 공중합체(180)를 정렬시키는 방법은, 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 열을 가하는 가열 어닐링에 비하여, 기화된 솔벤트를 포함하는 챔버 내에서 어닐링하는 솔벤트 어닐링이 정렬 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있지만, 전체 공정 레이아웃에 따라 적절하게 선택하여 진행할 수 있다.
이와 같이, 어닐링 공정을 진행할 경우에는 블록 공중합체(180) 도포 높이보다 가이드 패턴(135)의 높이를 높게 형성할 수 있다. 예를 들면, 솔벤트 어닐링 공정은 기화된 솔벤트가 블록 공중합체(180)에 침투하면서 스웰링(swelling)이 발생할 수 있다. 상기 스웰링은 가이드 패턴(135)의 높이를 넘어 인접한 블록 공중합체에 연결되는 불량이 발생할 수 있다.
예를 들어, 가이드 패턴(135) 식각 물질에 대한 식각률이 상대적으로 높은 알루미늄/티타늄 등의 물질로 하드 마스크 패턴을 형성하는 경우, 하드 마스크 패턴(145)이 라운드진 형상으로 형성될 수 있다. 상기 라운드된 하드 마스크 패턴은 블록 공중합체(180)의 정렬 단계에서 블록 공중합체(180)가 라운드된 하드 마스크 패턴을 타고 올라가 인접한 블록 공중합체(180)와 연결되는 불량이 발생할 수 있다.
구체적으로 도 11에 도시된 A영역까지 블록 공중합체(180)가 스웰링되는 경우, 하드 마스크 패턴이 라운드 형상으로 형성되면 스웰링된 블록 공중합체(180)가 타고 올라가 인접 스웰링된 블록 공중합체(180)와 연결될 수 있다.
그러나 본 실시예에서는 하드 마스크 패턴(145)으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 재료 중 어느 하나를 사용함으로써 하드 마스크 패턴(145)이 라운드되지 않고 원형을 잘 유지할 수 있다. 따라서, 블록 공중합체(180)가 스웰링(swelling)되더라도 하드 마스크 패턴(145)에서 인접한 블록 공중합체(180)로 넘치는 것을 억제할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 실시예의 경우, 가이드 패턴(135)을 등방성 식각하기 때문에, 가이드 패턴(135)이 하드 마스크 패턴(145)에 인접한 상단의 폭이 도전층(120)에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 가이드 패턴(135)의 상단의 폭은 하드 마스크 패턴(145)의 폭보다 좁은 형상으로 형성되어 블록 공중합체(180)가 스웰링될 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 또한, 가이드 패턴(135) 및 하드 마스크 패턴(145)이 적층된 형상으로 스웰링된 블록 공중합체(180)가 하드 마스크 패턴(145) 상부로 넘어가는 것을 더욱 방지할 수 있다.
따라서 가이드 패턴(135) 및 하드 마스크 패턴(145)은 블록 공중합체(180)의 넘침을 방지하여 블록 공중합체(180)의 정렬이 원활하게 이루어질 수 있고, 인접 블록 공중합체(180)와 연결되는 불량을 방지할 수 있다.
도 12를 참조하면, 두 가지 단량체 블록(181, 186) 중 한 가지 단량체 블록(186)을 선택적으로 제거한다. 구체적으로 제1 단량체 블록(181)보다 상대적으로 식각율이 높은 제2 단량체 블록(186)을 선택적으로 제거할 수 있다.
상대적으로 식각율이 높은 단량체 블록(186)을 선택적으로 제거하기 위하여, 일반적인 식각 공정을 이용할 수 있고, 예를 들어, 건식 식각으로 진행할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 식각에 사용될 수 있는 가스는 O2, 불화 탄소 기체 및 HF로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 불화 탄소 기체는 예를 들어, C4F8, CHF3, CH2F2, C4F8, CF4 및 C2F6로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하면, , 남아 있는 제1 단량체 블록(181) 및 가이드 패턴(135)을 식각 마스크로 이용하여 도전층(120)을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴(125)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 식각율이 낮은 제1 단량체 블록(181) 및 가이드 패턴(135)을 마스크로 사용하여, 도전층(120)을 식각할 수 있다. 이를 통하여, 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125)을 형성할 수 있다. 여기서 도전층(120)을 식각하면서 하드 마스크 패턴(145) 또한 식각될 수 있다.
전도성 와이어 패턴(125)을 식각하는 과정에서, 과식각을 방지하기 위하여 가이드 패턴(135), 제1 단량체 블록(181)이 완전히 식각되지 않는 범위에서 식각을 진행할 경우, 형성되는 전도성 와이어 패턴(125) 상에 잔존 가이드 패턴(137) 및 잔존 단량체 블록(182)이 형성될 수 있다.
이 경우, 잔존 단량체 블록(182)은 주기를 가지면서 반복적으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 단량체 블록(181)은 서로 인접하여 다수가 배치되고, 하나의 가이드 패턴(135)을 사이에 두고 반복적으로 배치될 수 있다. 또한, 가이드 패턴(135)은 단면이 사다리꼴 형상으로 형성되어 잔존하는 일부의 가이드 패턴(135)은 사다리꼴 형상으로 남아 있을 수 있다.
이와 같이, 가이드 패턴(135)을 하드 마스크 패턴(145)에 인접한 상단의 폭이 전도성 와이어 패턴(125)에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 가이드 패턴(135)의 상단의 폭은 하드 마스크 패턴(145)의 폭보다 좁은, 단면이 사다리꼴인 형상으로 형성함으로써 블록 공중합체(180)의 수평방향이 연결되는 불량을 방지할 수 있어 와이어 그리드 편광자(100)의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
도 13 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 도시한 단면도이다. 여기서 본 실시예는 도 1 내지 도 12를 인용하여 설명하며, 동일 엘리먼트는 중복 설명을 회피하기 위해 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.
본 실시예서는 와이어 그리드 편광자를 제조하기 위해 도 1 내지 도 6까지 동일한 공정으로 진행할 수 있다. 그리고 도 7에서 플라즈마 식각을 하는 공정에서 두 번의 공정을 거쳐 가이드 패턴(135-2)의 형상을 하방의 패턴 폭보다 상방의 폭이 좁은 형상으로 형성되는 가이드 패턴(135-2)을 형성할 수 있다. 구체적으로 가이드층(130)을 식각할 때, 제1 플라즈마 세기(R1)로 가이드 패턴(135-2)의 상방에 스큐를 형성하는 등방성 식각 공정을 실시한 다음, 제2 플라즈마 세기(R2)로 가이드 패턴(135-2)의 하방에 스큐를 형성하지 않는 이방성 식각을 할 수 있다. 이와 같이, 가이드 패턴(135-2)을 형성하기 위해 플라즈마 식각 공정을 두 번의 단계로 나누어 실시할 수 있다.
도 13을 참조하면, 기판(110) 상에 도전층(120)과, 도전층(120) 상에 하드 마스크 패턴(145) 및 희생패턴(175)이 형성되어 있다. 이에 따라 가이드층(130)의 일부는 노출될 수 있다.
가이드층(130)이 일부 노출된 기판 상에 제1 플라즈마 세기(R1)로 가이드층(130)을 식각할 수 있다. 여기서 제1 플라즈마 세기(R1)는 가이드층(130)을 등방성 식각을 할 수 있다. 이에 따라 등방성 식각된 가이드층(130-2)의 상단은 하드 마스트 패턴(145)보다 폭이 좁게 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 등방성 식각이 된 가이드층(130-2) 상에 이방성 식각을 할 수 있는 제2 플라즈마 세기(R2)의 플라즈마를 제공할 수 있다. 제2 플라즈마 세기(R2)는 마스크로 사용되는 하드 마스크 패턴(145)과 동일한 폭의 패턴을 형성할 수 있다. 따라서 등방성 식각된 가이드층(130-2)의 하부는 이방성 식각으로 인해 스티프(steep)한 식각 면을 갖을 수 있다.
도 15를 참조하면, 도 13 및 도 14의 공정을 거친 가이드층(130, 130-2)은 도전층(120)의 일부를 노출시키는 가이드 패턴(135-2)을 형성할 수 있다.
가이드 패턴(135-2)은 연장 형성되는 방향에 수직한 방향으로 자른 단면이 병목을 갖는 병 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 가이드 패턴(135-2)은 도 13에서와 같이, 등방성 식각을 통해 병목과 유사한 형상을 갖는 등방성 식각된 가이드층(130-2)을 형성할 수 있고, 도 14에서와 같이, 이방성 식각으로 스티프(steep)한 측면을 형성할 수 있다.
다음으로, 가이드 패턴(135-2)을 형성한 후 도 8 내지 도 12까지 공정을 진행하여 와이어 그리드 편광자를 형성할 수 있다.
이와 같이, 가이드 패턴(135-2)을 두 단계로 나누어 형성하여 블록 공중합체의 스웰링으로 인접한 블록 공중합체가 연결되는 패러럴 불량을 방지할 수 있다. 구체적으로 가이드 패턴(135-2)이 하드 마스크 패턴(145)에 인접한 상단의 폭이 도전층(120)에 인접한 하단의 폭보다 좁고, 가이드 패턴(135)의 상단의 폭은 하드 마스크 패턴(145)의 폭보다 좁은 형상으로 형성되어 블록 공중합체(180)가 스웰링될 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 또한, 가이드 패턴 (135-2)및 하드 마스크 패턴(145)이 적층된 형상으로 스웰링된 블록 공중합체(180)가 하드 마스크 패턴(145) 상부로 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
따라서 가이드 패턴(135-2) 및 하드 마스크 패턴(145)은 블록 공중합체(180)의 넘침을 방지하여 블록 공중합체(180)의 정렬이 원활하게 이루어질 수 있고, 인접 블록 공중합체(180)와 연결되는 불량을 방지할 수 있다.
도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 16을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(102)는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125), 일부 전도성 와이어 패턴(125) 상에 위치하는 잔존 가이드 패턴(137)을 포함할 수 있다.
이 경우, 잔존 가이드 패턴(137)은 주기를 가지면서 배치될 수 있다. 구체적으로, 전도성 와이어 패턴(125) 상에 단량체 블록(181)을 제거하면 전도성 와이어 패턴(125)은 주기를 갖으며 배치될 수 있다.
여기서 전도성 와이어 패턴(125)의 일부에는 단면이 사다리꼴 형상을 갖는 잔존 가이드 패턴(137)이 남아 있을 수 있다. 이는 도 1 내지 12에서와 같이, 등방성 식각에서 점진적으로 이방성 식각을 통해 형성된 가이드 패턴(135)의 형상이 잔존하여 추후에 수행된 공정 이후에도 남아 단면이 사다리꼴 형상의 잔존 가이드 패턴(137)이 형성될 수 있다. 또는 도 13 내지 도 15에서와 같이, 단면이 병목 형상을 갖는 병 형상의 가이드 패턴(135-2)을 갖는 경우 상단이 이후에 수행된 공정에 의해 일부 식각되어 최종 잔존하는 형상은 하단의 단면이 사각 형상을 갖는 잔존 가이드 패턴(137)이 남아 있을 수도 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 17을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(103)는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125), 일부 전도성 와이어 패턴(125) 상에 위치하는 잔존 단량체 블록(182)을 포함할 수 있다.
이 경우, 잔존 단량체 블록(182)은 주기를 가지면서 반복적으로 전도성 와이어 패턴(125)의 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 잔존 단량체 블록(182)은 서로 인접하여 다수가 배치되고, 상부에 잔존 단량체 블록(182)이 위치하지 않는 전도성 와이어 패턴(125)을 사이에 두고 반복적으로 배치될 수 있다.
여기서 잔존 단량체 블록(182)이 형성된 전도성 와이어 패턴(125) 이외 전도성 와이어 패턴(125) 상에는 가이드 패턴(135)이 형성되었던 영역이다. 이는 가이드 패턴(135)을 제거하는 공정을 추가적을 실시하여 잔존 단량체 블록(182)만이 주기적으로 배치될 수 있고, 전도성 와이어 패턴(125)을 형성하는 식각 과정 중에 하드 마스크 패턴(145) 및 가이드 패턴(135)이 함께 제거될 수도 있다.
여기서 하드 마스크 패턴(145) 및 가이드 패턴(135)을 제거하는 단계는 블록 공중합체(180)를 정렬시키는 단계 이후에 제거할 수 있다. 이는 블록 공중합체(180)를 정렬시키기 위해 어닐링하는 단계 이후에 하드 마스크 패턴(145) 및 가이드 패턴(135)을 제거해야만 블록 공중합체(180)가 넘침으로 인한 패러럴 불량을 방지할 수 있기 때문이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 18을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(104)는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(125)을 포함할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(125) 상부에 잔존하는 가이드 패턴(135) 및 단량체 블록(181)을 제거하여 기판(110) 상에 일정 간격으로 배치되는 전도성 와이어 패턴(125)만 남길 수 있다.
상기 본 발명의 다른 실시예와 같이, 하드 마스크 패턴(145) 및 가이드 패턴(135)을 제거하는 단계는 블록 공중합체(180)를 정렬시키는 단계 이후에 제거할 수 있다. 이 또한, 블록 공중합체(180)를 정렬시키기 위해 어닐링하는 단계 이후에 하드 마스크 패턴(145) 및 가이드 패턴(135)을 제거해야만 블록 공중합체(180)가 넘침으로 인한 패러럴 불량을 방지할 수 있기 때문이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 포함하는 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 여기서 와이어 그리드 편광자는 도 1 내지 18을 인용하여 설명하기로 한다.
도 19를 참조하면, 표시 장치(1)는 제1 표시 기판(10), 제1 표시 기판(10)과 이격하여 대향하는 제2 표시 기판(200) 및 제1 표시 기판(10)과 제2 표시 기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함할 수 있다.
각 표시 기판(10, 200)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소가 정의될 수 있다.
제1 표시 기판(10)에는 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인이 형성될 수 있다. 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의된 각 화소마다 화소 전극(80)이 배치될 수 있다.
화소 전극(80)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 통해 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 박막 트랜지스터의 제어단자인 게이트 전극(20)은 게이트 라인에 연결되고, 입력 단자인 소오스 전극(52)은 데이터 라인에 연결되고, 출력 단자인 드레인 전극(57)은 화소 전극(80)에 콘택홀을 통해 연결될 수 있다. 박막 트랜지스터의 채널은 반도체층(40)으로 형성될 수 있다. 반도체층(40)과 소오스/드레인 전극(52, 57) 사이에는 일함수가 높은 오믹 콘택층(45)이 더 배치될 수 있다. 오믹 콘택층(45)은 반도체층(40)에 도펀트(dopant)를 도핑하여 높은 일함수를 갖을 수 있다.
반도체층(40)은 게이트 전극(20)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 소오스 전극(52)과 드레인 전극(57)은 반도체층(40)을 기준으로 이격될 수 있다. 화소 전극(80)은 공통 전극(250)과 함께 전계를 생성하여 그 사이에 배치된 액정층(300) 액정 분자의 배향 방향을 제어할 수 있다. 액정층(300)은 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.
제2 표시 기판(200)에는 각 화소마다 컬러 필터(230)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(230)는 적색, 녹색, 청색 컬러 필터(230)를 포함할 수 있다. 적색, 녹색, 청색 컬러 필터(230)는 교대로 배열될 수 있다. 각 컬러 필터(230)간 경계에는 차광 패턴(220)이 배치될 수 있다. 또한, 차광 패턴(220)은 제2 표시 기판(200)의 비표시 영역에까지 배치될 수 있다. 제2 표시 기판(200)에는 화소와 무관하게 일체형으로 형성된 공통 전극(250)이 배치될 수 있다.
이하, 상기한 표시 장치(1)에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제1 표시 기판(10)은 와이어 그리드 편광자(100, 102, 103, 104)를 갖는 와이어 그리드 편광기판(100-1)을 베이스 기판으로 사용할 수 있다. 여기서 도 18을 예를 들어 와이어 그리드 편광자(100)를 갖는 와이어 그리드 편광기판(100-1)을 대표적으로 설명하지만, 다른 실시예 및 또 다른 실시예의 외어어 그리드 편광자(102, 103, 104)를 포함하는 와이어 그리드 편광기판(102-1, 103-1, 104-1)을 사용할 수도 있다.
기판(110)은 유리나 투명한 플리스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
와이어 그리드 편광기판(100-1)은 와이어 그리드 편광자(100) 상에 전도성 와이어 패턴(125)을 보호하고 절연하는 보호막(190)을 포함할 수 있다.
기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 전도성 와이어 패턴(125)과, 전도성 와이어 패턴(125) 상에 적어도 일부의 패턴 상부에 잔존하는 가이드 패턴(135)을 포함할 수 있다. 잔존하는 가이드 패턴(135)은 상단의 폭이 하단의 폭 보다 좁은 형상을 가질 수 있다. 또한, 적어도 일부의 전도성 와이어 패턴(125) 상부에 단량체 블록(181)을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예세서 전도성 와이어 패턴(125)은 박막트랜지스터가 위치하는 영역은 반사막(미도시)을 형성할 수 있다. 박막트랜지스터가 위치하는 영역은 빛이 투과되지 않는 영역으로서 비개구부라고도 한다. 따라서, 상기 비개구부에 대응되는 위치에서는 와이어 그리드 편광자(100)의 전도성 와이어 패턴(125)이 형성되지 않은 반사막이 형성될 수 있다. 이 경우, 반사율이 높은 금속성 물질이 비개구부로 입사하는 빛을 반사하여 이를 다시 개구부에서 활용할 수 있으므로, 표시 장치(1)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
와이어 그리드 편광기판(100-1)의 보호막(190) 상에는 도전성 물질로 이루어진 게이트 라인 및 그로부터 돌출된 게이트 전극(20)이 형성될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 게이트 라인은 비표시 영역까지 연장될 수 있고, 상기 비표시 영역에서 게이트 패드를 형성할 수 있다.
게이트 라인 및 게이트 전극(20)은 게이트 절연막(30)에 의해 덮인다.
게이트 절연막(30) 상에는 반도체층(40)과 오믹 콘택층(45)이 형성될 수 있다. 반도체층(40) 및 오믹 콘택층(45) 상에는 데이터 라인으로부터 분지된 소오스 전극(52) 및 소오스 전극(52)과 이격된 드레인 전극(57)이 형성될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 데이터 라인은 비표시 영역까지 연장될 수 있고 비표시 영역에서 데이터 패드를 형성할 수 있다.
소오스 전극(52)과 드레인 전극(57) 상에는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산질화막 등의 절연 물질로 이루어진 절연막의 일종인 패시베이션막(60)이 형성되고, 패시베이션막(60) 상에는 유기 물질로 이루어진 유기막(70)이 형성될 수 있다. 패시베이션막(60)과 유기막(70)은 비표시 영역까지 형성될 수 있다. 패시베이션막(60)은 생략될 수도 있다.
유기막(70) 상에는 화소마다 도전 물질로 이루어진 화소 전극(80)이 형성될 수 있다. 화소 전극(80)은 유기막(70)과 패시베이션막(60)을 관통하여 드레인 전극(57)을 노출하는 콘택홀의 통해 드레인 전극(57)과 전기적으로 연결될 수 있다. 화소 전극(80)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다.
계속해서, 제2 표시 기판(200)에 대해 설명한다. 제2 표시 기판(200)은 제2 기판(210)을 베이스 기판으로 한다. 제2 기판(210)은 유리나 투명한 플리스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
제2 기판(210) 상에는 차광 패턴(220)이 형성된다. 차광 패턴(220)은 비표시 영역까지 형성될 수 있다.
표시 영역의 차광 패턴(220) 상에는 컬러 필터(230)가 형성될 수 있다.
컬러 필터(230)와 차광 패턴(220) 상에는 오버코팅층(240)이 형성될 수 있다. 오버코팅층(240)은 비표시 영역까지 형성될 수 있다.
오버코팅층(240) 상에는 공통 전극(250)이 배치될 수 있다. 공통 전극(250)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다.
공통 전극(250)은 표시 영역 전체를 커버하도록 형성될 수 있다. 다만, 공통 전극(250)은 표시 영역 내에서 슬릿이나 개구부를 포함할 수도 있다.
공통 전극(250)은 비표시 영역의 일부에까지 형성될 수 있지만, 제2 표시 기판(200)의 테두리 부근에는 미형성되어 오버코팅층(240)을 노출할 수 있다.
제1 표시 기판(10)과 제2 표시 기판(200)은 소정의 셀갭을 유지하면서 대향하여 배치된다. 제1 표시 기판(10)과 제2 표시 기판(200) 사이에는 액정층(300)이 개재될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 액정층(300)에 접하는 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)의 표면 중 적어도 하나에는 배향막이 형성될 수 있다. 제1 표시 기판(10)의 화소 전극(80)과 제2 표시 기판(200)의 공통 전극(250)은 상호 마주보도록 배치되어 액정층(300)에 전계를 형성할 수 있다.
이와 같이, 와이어 그리드 편광기판(100-1)은 금속을 사용하므로 빛을 반사하는 효율이 매우 높으므로 반사된 빛을 재반사시킬 수 있다. 따라서 그 빛을 재활용하여 모든 빛을 하나의 편광으로 만들 수 있다. 와이어 그리드 편광기판(100-1)을 표시 장치(1)에 적용시켜 빛의 투과 효율을 증가시킬 수 있고, 휘도를 향상시킬 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.
100: 와이어 그리드 편광자 110: 기판
120: 도전층 125: 전도성 와이어 패턴
130: 가이드층 135: 가이드 패턴
140: 하드 마스크층 145: 하드 마스크 패턴
150: 희생층 155: 희생패턴
170: 마스크 물질층 175: 마스크패턴
180: 블록 공중합체 181: 제1 단량체 블록
186: 제2 단량체 블록 190: 보호막

Claims (19)

  1. 기판 상에 도전층을 형성하는 단계;
    상기 도전층 상에 가이드층을 형성하는 단계;
    상기 가이드층 상에 상기 가이드층을 부분적으로 노출하는 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 가이드층을 패터닝하여 상기 도전층을 부분적으로 노출하는 가이드 패턴을 형성하는 단계;
    상기 도전층과 상기 가이드 패턴에 의해 정의된 공간 내에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 제공하는 단계;
    상기 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 정렬하여 두 가지 단량체 블록을 형성하는 단계;
    상기 두 가지 단량체 블록 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계; 및
    잔존하는 단량체 블록 및 상기 가이드 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 가이드 패턴은 상기 하드 마스크 패턴에 인접한 상단의 폭이 상기 도전층에 인접한 하단의 폭보다 좁고,
    상기 가이드 패턴의 상기 상단의 폭은 상기 하드 마스크 패턴의 폭보다 좁은 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층 상에 상기 하드 마스크 패턴 및 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 도전층을 형성하고, 상기 도전층 상에 가이드층을 형성하고, 상기 가이드층 상에 하드 마스크층을 형성하고, 상기 하드 마스크층 상에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하여 상기 희생층의 일부를 노출시키는 단계;
    상기 희생층을 식각하여 희생 패턴을 형성하고, 상기 하드 마스크층의 일부를 노출시키는 단계;
    상기 희생 패턴 및 노출된 상기 하드 마스크층에 마스크 물질층을 형성하는 단계;
    상기 마스크 물질층을 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 희생 패턴 및 상기 하드 마스크층의 일부를 노출시키는 단계;
    상기 마스크 패턴 하부에 노출된 상기 하드 마스크층을 식각하여 상기 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드 마스크 패턴 하부에 노출된 상기 가이드층을 식각하여 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는 상기 가이드층을 등방성 식각하는 단계 및 상기 가이드층을 이방성 식각하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 등방성 식각 단계는 제1 플라즈마 세기로 상기 가이드층을 플라즈마 식각하는 단계이고,
    상기 이방성 식각 단계는 상기 제1 플라즈마 세기보다 작은 제2 플라즈마 세기로 상기 가이드층을 플라즈마 식각하는 단계인 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 등방성 식각 단계를 통해 상기 가이드 패턴의 상기 상단의 폭이 상기 하드 마스크 패턴의 폭보다 좁아지는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴을 형성하는 단계는 플라즈마 식각 단계를 포함하고,
    상기 플라즈마 식각 단계는
    등방성 식각을 하는 제1 플라즈마 세기로부터 이방성 식각을 하는 제2 플라즈마 세기로 플라즈마 세기를 점진적으로 조절하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는 상기 블록 공중합체를 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는 상기 블록 공중합체가 스웰링되는 단계를 포함하되,
    상기 가이드 패턴 및 하드 마스크 패턴은 스웰링(swelling)된 상기 블록 공중합체의 넘침을 방지하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하드 마스크 패턴층은 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 금속 중 선택된 어느 하나인 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성되는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드층은 질화 실리콘(SiNx)으로 형성되는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계 이후에 상기 하드 마스크 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  13. 기판;
    상기 기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 전도성 와이어 패턴; 및
    상기 전도성 와이어 패턴 상에 적어도 일부의 패턴 상부에 가이드 패턴을 포함하되,
    적어도 일부의 상기 가이드 패턴은 상단의 폭이 하단의 폭 보다 좁은 형상을 가지는 와이어 그리드 편광자.
  14. 제 13항에 있어서,
    적어도 일부의 상기 전도성 와이어 패턴 상부에 단량체 블록을 더 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은 질화 실리콘(SiNx)으로 형성되는 와이어 그리드 편광자.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성되는 와이어 그리드 편광자.
  17. 와이어 그리드 편광자 상에 배치되는 보호막;
    상기 보호막 상에 형성되고 제1 방향으로 연장되는 게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 절연되고 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인;
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극을 포함하되,
    상기 와이어 그리드 편광자는,
    기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 전도성 와이어 패턴과, 상기 전도성 와이어 패턴 상에 적어도 일부의 패턴 상부에 잔존하는 가이드 패턴을 포함하되,
    상기 가이드 패턴은 상단의 폭이 하단의 폭 보다 좁은 형상을 가지는 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    적어도 일부의 상기 전도성 와이어 패턴 상부에 단량체 블록을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은 패턴은 연장 형성되는 방향에 수직 단면이 사다리꼴 형상, 병목을 갖는 병 형상으로 형성되는 표시 장치.
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