KR20170028470A - 와이어 그리드 편광판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20170028470A
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Abstract

발명은 와이어 그리드 편광판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판은, 투광성 기판, 상기 투광성 기판 상에 상호 이격 배치되고 제1 금속으로 이루어진 제1 격벽들, 상기 제1 격벽들 상에 배치되고 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어진 제2 격벽들, 및 상기 제2 격벽들 상에 배치되고 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어지며 계단 단면 구조를 갖는 제3 강화 격벽들을 포함하고, 입사광 중 제1 편광된 광은 투과시키고, 상기 제1 편광에 수직인 제2 편광된 광은 반사시킨다.

Description

와이어 그리드 편광판 및 이의 제조방법{WIRE GRID POLARIZER PLATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SMAE}
발명은 와이어 그리드 편광판 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.
발명이 해결하고자 하는 과제는, 고 편광도, 고 투과율, 고 휘도이득을 갖는 와이어 그리드 편광판을 제공하는 것이다.
발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 공정성이 향상된 와이어 그리드 편광판의 제조방법을 제공하는 것이다.
발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판은, 투광성 기판, 상기 투광성 기판 상에 상호 이격 배치되고 제1 금속으로 이루어진 제1 격벽들, 상기 제1 격벽들 상에 배치되고 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어진 제2 격벽들, 및 상기 제2 격벽들 상에 배치되고 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어지며 계단형 단면 구조를 갖는 제3 강화 격벽들을 포함하고, 입사광 중 제1 편광된 광은 투과시키고, 상기 제1 편광에 수직인 제2 편광된 광은 반사시킨다.
상기 제1 금속은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 하나일 수 있다.
상기 제2 금속은 티타늄(Ti) 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 중 하나일 수 있다.
상기 제1 격벽들이 상기 투광성 기판과 이루는 각이 88° 이상 내지 90° 이하일 수 있다.
발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판의 제조방법은, 투광성 기판 상에 제1 금속으로 이루어진 제1 층을 형성하는 단계, 상기 제1 층 상에 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어진 제2 층을 형성하는 단계, 상기 제2 층 상에 상기 제1 금속의 산화물로 이루어진 제3 층을 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 상기 제3 층을 패터닝하여 상기 제2 층 상에서 상호 이격 배치된 제3 격벽들을 형성하는 단계 및 상기 제3 격벽들을 열처리하여 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어지며 계단형 단면 구조를 갖는 제3 강화 격벽들을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 열처리는 600 ℃ 이상 내지 1000 ℃ 이하의 온도에서 1 시간 이상 동안 이루어질 수 있다. 한편, 상기 열처리는 1000 ℃ 의 온도에서 10 분 이상 이루어질 수 있다.
상기 제1 층을 형성하는 단계, 상기 제2 층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 층을 형성하는 단계는 연속 증착 공정이다.
상기 와이어 그리드 편광판의 제조방법은, 상기 제3 강화 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제2 층을 패터닝하고 상기 제1 층 상에서 상호 이격 배치되고 상기 제2 금속으로 이루어진 제2 격벽들을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 와이어 그리드 편광판의 제조방법은, 상기 제3 강화 격벽들과 상기 제2 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 층을 패터닝하고 상기 투광성 기판 상에서 상호 이격 배치되고 상기 제1 금속으로 이루어진 제1 격벽들을 형성하는 단계를 더 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판은, 고 편광도, 고 투과율, 고 휘도이득을 제공할 수 있다.
발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판의 제조방법은, 상기 제1 층, 상기 제2 층, 상기 제3 층, 상기 제3 강화 격벽을 하나의 챔버 내에서 연속 증착 공정으로 형성할 수 있으므로, 와이어 그리드 편광판 제조공정을 단순화하여 공정성을 향상시킬 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 은 발명의 일 실시예의 와이어 그리드 편광판의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1의 A 영역의 확대도이다.
도 3 내지 도 10은 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조 공정을 개략적으로 도시한다.
도 11 은 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 500℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 12 는 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 600℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 13 은 도 12의 제3 강화 격벽의 단면 프로파일이다.
도 14는 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 700℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 15는 도 14의 제3 강화 격벽의 단면 프로파일이다.
도 16은 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 800℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 17 은 도 16의 제3 강화 격벽의 단면 프로파일이다.
도 18 은 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 900℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 19 는 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 1000℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 20 은 발명의 또 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 1000℃ 에서 10 분 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
도 21 은 발명의 다른 실시예의 와이어 그리드 편광판의 제조방법에 따라 1000℃ 에서 30 시간 동안 열처리된 제3 강화 격벽의 현미경 사진이다.
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 1 은 발명의 일 실시예의 와이어 그리드 편광판(100)의 개략적인 사시도이다. 도 2 는 도 1의 A 영역의 확대도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 와이어 그리드 편광판(100)에 대해 설명하기로 한다.
와이어 그리드 편광판(100)은 투광성 기판(110), 제1 격벽들(120), 제2 격벽들(130) 및 제3 강화 격벽들(140H)을 포함한다.
투광성 기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 투광성 기판(110)으로는 유리, 석영(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 고분자 화합물 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 투광성 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성될 수 있다.
제1 격벽들(120)은 투광성 기판(110) 상에 상호 이격되어 배치될 수 있다. 제1 격벽들(120)은 제1 방향(D1)으로 길게 연장되고 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 소정의 간격으로 상호 이격되어 배치된다. 와이어 그리드 편광판(100)에 입사되는 광(Li)은 제1 격벽들(120)에 의해 편광된다. 소정의 간격으로 상호 이격 배치된 제1 격벽들(120)은 입사 광(Li) 중 제1 편광된 광은 투과시키며, 상기 제1 편광에 수직인 제2 편광된 광은 반사시킨다. 구체적으로, 입사 광(Li) 중 제1 격벽들(120)의 연장 방향(즉, 제1 방향(D1))과 평행한 편광 성분인 S 파는 제1 격벽들(120)에 의해 반사되고, 제1 격벽들(120)의 연장 방향과 직교하는 방향(즉, 제2 방향(D2))과 평행한 편광 성분인 P 파는 유효 굴절 매질로 인식되어 투과된다.
예를 들어, 제1 격벽들(120)은, 선 폭(W)이 대략 100 nm 이하일 수 있고, 최대 두께(h1)가 대략 150 nm 이상일 수 있으며, 이격 간격(T)이 대략 100 nm 이하일 수 있으나, 이것만으로 제한되는 것은 아니다.
제1 격벽들(120)은 제1 금속으로 이루어질 수 있고, 상기 제1 금속은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 하나의 금속일 수 있다. 바람직하게는, 제1 격벽들(120)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 다만, 이로 한정되는 것은 아니다.
제1 격벽들(120)이 투광성 기판(110)과 이루는 각(θ)은 대략 88° 이상 내지 90° 이하일 수 있다. 제1 격벽들(120)이 투광성 기판(110)과 이루는 각(θ)이 대략 88° 이상 내지 90° 이하인 것은 제1 격벽들(120)이 투광성 기판(110)에 대해 실질적으로 수직으로 형성된다는 것을 의미한다. 즉, 제1 격벽들(120)이 실질적으로 수직 식각 프로파일(vertical etch profile)을 가진다는 것을 의미한다.
제1 격벽들(120)이 투광성 기판(110)과 이루는 각(θ)이 커질수록, 즉 제1 격벽들(120)이 투광성 기판(110)에 대해 실질적으로 수직으로 형성될수록, 와이어 그리드 편광판(100)의 편광도, 투과율, 휘도 이득과 같은 광학 특성이 개선된다. 와이어 그리드 편광판(100)은 투광성 기판(110)에 대해 실질적으로 수직으로 형성된 제1 격벽들(120)에 의해 99.99% 이상의 편광도, 42% 이상의 투과율, 1.3 이상의 휘도 이득을 가질 수 있다.
제2 격벽들(130)은 제1 격벽들(120) 상에 배치될 수 있다. 제2 격벽들(130)은 제1 격벽들(120)과의 접합면에서 발생될 수 있는 힐록(hillock)을 방지하기 위한 캡핑층으로서 역할을 할 수 있다.
제2 격벽들(130)은 상기 제1 금속에 비해 강도가 큰 제2 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 금속은, 예를 들어, 티타늄(Ti), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 중 하나로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 제2 격벽들(130)은 티타늄(Ti)으로 이루어질 수 있다.
제3 강화 격벽들(140H)은 제2 격벽들(130) 상에 배치된다. 제3 강화 격벽들(140H)은 제1 격벽들(120)과 제2 격벽들(130)을 형성하기 위한 하드 마스크로서 역할을 할 수 있다. 제3 강화 격벽들(140H)은 제1 격벽들(120)과 제2 격벽들(130)이 투광성 기판(110)에 대해 실질적으로 수직으로 형성될 수 있도록 한다.
제3 강화 격벽들(140H)은 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속의 산화물은, 예를 들어, 알루미늄 산화물, 크롬 산화물, 구리 산화물, 니켈 산화물 등일 수 있다. 바람직하게는, 제3 강화 격벽들(140H)은 알루미늄 산화물로 이루어질 수 있다. 다만, 이로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 격벽들(120)의 최대 두께(h1)에 대한 제2 격벽들(130)의 최대 두께(h2)의 비는 0.05 이상 내지 0.1 이하일 수 있고, 제2 격벽들(130)의 선 폭(W)은 대략 100 nm 이하일 수 있으며, 제2 격벽들(130)의 이격 간격(T)은 대략 100 nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 격벽들(120)의 최대 두께(h1)에 대한 제3 강화 격벽들(140H)의 최대 두께(h3)의 비는 0.05 이상 내지 0.1 이하일 수 있고, 제3 강화 격벽들(140H)의 선 폭(W)은 대략 100 nm 이하일 수 있으며, 제3 강화 격벽들(140H)의 이격 간격(T)은 대략 100 nm 이하일 수 있다.
도 3 내지 도 11은 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판(도 1의 100)의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 3을 참고하면, 제1 층(121)은 물리적 기상 증착법(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)법) 등을 이용하여 투광성 기판(110) 상에 성막될 수 있다.
투광성 기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 투광성 기판(110)으로는 유리, 석영(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 고분자 화합물 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 투광성 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 층(121)은 제1 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 하나의 금속일 수 있다. 바람직하게는, 제1 격벽들(120)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 다만, 이로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 층(121)은 스퍼터 챔버(sputter chamber) 내에서 서로 대향 배치된 애노드(anode)와 캐소드(cathode)에 각각 투광성 기판(110)과 스퍼터링 타겟 물질(sputtering target material)로서 상기 제1 금속을 배치시키고, 상기 스퍼터 챔버 내에 비활성 기체를 주입한 후, 진공 상태에서 상기 애노드와 상기 캐소드에 전압을 가해주어 플라즈마를 발생시켜 상기 스퍼터링 타겟 물질로부터 튕겨나온 원자들 또는 이온들을 투광성 기판(100) 상에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제2 층(131)은 물리적 기상 증착법(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)법) 등을 이용하여 제1 층(121) 상에 성막될 수 있다. 예를 들어, 제2 층(131)은 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 금속은, 예를 들어, 티타늄(Ti), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 중 하나로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 금속은 티타늄일 수 있다.
예를 들어, 제2 층(131)은 스퍼터 챔버(sputter chamber) 내에서 서로 대향 배치된 애노드(anode)와 캐소드(cathode)에 각각 제1 층(121)이 성막된 투광성 기판(110)과 스퍼터링 타겟 물질(sputtering target material)로서 제2 금속을 배치시키고, 상기 스퍼터 챔버 내에 비활성 기체를 주입한 후, 진공 상태에서 상기 애노드와 상기 캐소드에 전압을 가해주어 플라즈마를 발생시켜 상기 스퍼터링 타겟 물질로부터 튕겨나온 원자들 또는 이온들을 투광성 기판(100) 상에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
도 5를 참고하면, 제3 층(141)은 물리적 기상 증착(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)법) 등을 이용하여 제2 층(131) 상에 성막될 수 있다. 예를 들어, 제3 층(141)은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속의 산화물은, 예를 들어, 알루미늄 산화물, 크롬 산화물, 구리 산화물, 니켈 산화물 등일 수 있다. 바람직하게는, 제3 층(141)은 알루미늄 산화물로 이루어질 수 있다. 다만, 이로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제3 층(141)은, 스퍼터 챔버(sputter chamber) 내에서 서로 대향 배치된 애노드(anode)와 캐소드(cathode)에 각각 제1 층(121)과 제2 층(131)이 성막된 투광성 기판(110)과 스퍼터링 타겟 물질(sputtering target material)로서 상기 제1 금속을 배치시키고, 상기 스퍼터 챔버 내에 비활성 기체와 산소 기체를 함께 주입하고, 진공 상태에서 상기 애노드와 상기 캐소드에 전압을 가해주어 플라즈마를 발생시켜 상기 스퍼터링 타겟 물질로부터 튕겨나온 원자들 또는 이온들과 산소 이온을 투광성 기판(100) 상에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참고하면, 포토리소그래피법을 이용하여 제3 층(141) 상에 감광성 수지를 도포 및 노광하여 포토레지스트층(151)을 형성한 후, 포토레지스트층(151)을 현상 및 에칭하여 포토 마스크(155)를 형성할 수 있다. 포토 마스크(155)는 상호 이격된 감광성 수지 격벽들로 이루어질 수 있고, 감광성 수지 격벽들은 대략 100 nm 이하의 간격으로 이격 배치될 수 있다. 제3 격벽들(140)은 제3 층(141)의 상부에 포토 마스크(155)를 배치시키고, 포토 마스크(155)의 상부에서 기체 플라즈마(D)를 조사함으로써, 포토 마스크(155)로 커버되지 않은 부분을 식각함으로써 형성할 수 있다. 제3 층(141)을 패터닝한 결과, 제2 층(131) 상에는 상호 이격 배치된 제3 격벽들(140)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 격벽들(140)은 대략 100 nm 이하의 간격으로 이격 배치될 수 있다.
도 9는 열처리 공정을 통해 제3 격벽들(140)의 결정 구조를 변화시키는 단계를 도시하고 있고, 도 10은 열처리 공정의 결과물인 제3 강화 격벽들(140H)을 마스크로 이용하여 제2 층(131)을 패터닝하는 단계를 개략적으로 도시하고 있다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 열처리 공정은 제3 격벽들(140)의 결정 구조를 변화시킴으로써, 내식각성을 향상시킬 수 있다. 제3 강화 격벽들(140H)을 마스크로 이용하여 제2 층(131)을 패터닝하여 제2 격벽들(131)을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 10을 참고하면, 제2 격벽들(131)을 마스크로 이용하여 제1 층(121)을 패터닝함으로써, 제1 격벽들(121)이 형성될 수 있고, 와이어 그리드 편광판(도 1의 100)이 제작될 수 있다.
제3 격벽들(140)의 내식각성이 향상될수록 제3 강화 격벽들(140H)은 제1 격벽들(도 1의 120)과 제2 격벽들(130)을 패터닝하기 위한 하드 마스크로서의 기능이 향상되고, 제1 격벽들(120)과 제2 격벽들(130)에 실질적으로 수직 식각 프로파일을 제공할 수 있다. 본 명세서에서, 열처리 공정을 통해 내식각성이 강화된 제3 격벽들(140)을 제3 강화 격벽들(140H)이라고 정의하기로 한다.
발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판의 제조방법은, 제1 층(121), 제2 층(131), 제3 층(141)의 성막, 제1 격벽들(120), 제2 격벽들(130), 제3 격벽들(140) 및 제3 강화 격벽들(140H)을 형성하는 공정이 하나의 스퍼터 챔버 내에서 연속 공정으로 이루어질 수 있고, 이 때, 준금속 산화물을 하드 마스크로 이용하는 방법에 비해 공정성 및 식각 프로파일이 개선되는 효과가 있다.
이와 달리, 준금속 산화물(예를 들어, 산화 규소(SiOx))을 하드 마스크로 사용하는 경우에는, 제1 층(도 4의 121)과 제2 층(도 4의 131)이 성막된 투광성 기판(110)을 스퍼터 챔버에서 화학기상증착 챔버로 이동시킨 후, 화학 기상 증착법을 이용하여 준금속 산화물을 제2 층(도 4의 131) 상에 성막시켜야 하는데, 이는 공수를 증가시켜 공정성을 저하시킨다.
또한, 제1 층(도 4의 121)과 제2 층(도 4의 131)이 성막된 투광성 기판(110)을 스퍼터 챔버에서 화학기상증착 챔버로 이동시키는 과정에서 제1 층(도 4의 121)과 제2 층(도 4의 131) 상에는 산화막이 발생될 수 있는데, 이러한 산화막은 제1 격벽들(120), 제2 격벽들(130)을 형성하기 위한 패터닝 공정에서 제1 격벽들(120)과 제2 격벽들(130)의 식각 프로파일을 저하시킬 수 있다.
상기 열처리 공정은, 600 ℃ 이상의 온도에서 1 시간 이상 진행될 수 있다. 이와 관련하여, 도 12 내지 도 20은 제3 층(도 5의 141)의 일례로서 알루미늄 산화물을 사용하여 이를 열처리한 때, 열처리 공정 이후 알루미늄 산화물의 표면 조직의 현미경 사진과 열처리된 알루미늄 산화물(Al2O3)의 (0001) 면의 단면 프로파일을 도시하고 있다.
도 11 은 500℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이다. 도 12 는 600℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이며, 도 13 은 도 12의 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 단면 프로파일이다. 도 14 는 700℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이고, 도 15 는 도 14 의 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 단면 프로파일이다. 도 16 은 800℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이고, 도 17 은 도 16 의 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 단면 프로파일이다. 도 18 은 900℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이고, 도 19 는 1000℃ 에서 1 시간 동안 열처리된 제3 강화 알루미늄 산화물 격벽의 현미경 사진이다.
도 11 내지 도 19 를 참고하면, 600 ℃ 이상의 온도에서 열처리 공정이 진행됨에 따라 알루미늄 산화물의 표면 조직이 변화하여 점차 물결 무늬가 관측되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 500 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리 공정이 진행되는 경우에는 물결 무늬가 관측되지 않았으나, 600 ℃ 이상의 온도에서 1 시간 동안 열처리 공정이 진행되는 경우, 알루미늄 산화물은 치밀해진 미세 조직 구조를 갖고, 점차 물결 무늬가 관측됨을 확인할 수 있다. 또한, 열처리 온도가 상승됨에 따라, 도면 상 물결 무늬로 보이는 계단 선 또한 점차 직선에 가까워졌다.
한편, 500 ℃의 온도에서 1 시간 동안 알루미늄 산화물의 열처리 공정을 진행하는 경우와 달리, 600 ℃ 이상의 온도에서 1 시간 동안 알루미늄 산화물을 열처리 공정을 진행한 경우에는, 알루미늄 산화물에서 점차 계단형 단면 구조가 발견되기 시작하였다. 700 ℃의 온도에서 알루미늄 산화물의 열처리를 진행한 때, 열처리 온도가 상승됨에 따라, 상기 계단형 단면 구조가 뚜렷해졌고, 특히, 800 ℃ 이상의 온도에서 1 시간 동안 알루미늄 산화물을 열처리 공정을 진행하는 경우, 계단형 단면 구조에서, 각 계단의 차이가 약 0.2 nm 로 관측되었으며, 계단의 각 단에서 섬 형태의 요철들이 감소하였다. 반면에, 500 ℃의 온도에서 1 시간 동안 알루미늄 산화물의 열처리 공정을 진행한 때에는, 표면에 많은 요철들이 존재하였고, 표면 거칠기 측정값이 약 4 nm 이었다. 900 ℃ 와 100 ℃ 의 온도에서 알루미늄 산화물의 열처리 공정을 진행하는 경우, 섬 형태의 요철들이 관측되지 않았다.
도 20 및 도 21는 각각 발명의 또 다른 실시예에 따라 알루미늄 산화물을 1000 ℃, 공기중, 대기압에서 10분, 30분 동안 열처리 한 경우 각각의 현미경 사진을 도시하고 있다.
도 20과 도 21을 참고하면, 알루미늄 산화물을 1000 ℃ 에서 10분 동안 열처리한 경우에도 물결 무늬 라인들이 발견되었다. 즉, 알루미늄 산화물을 1000 ℃ 에서 10분 동안 열처리한 때부터, 계단형 단면 구조가 발생되기 시작하였다.
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 편광판
110: 투광성 기판
120: 제1 격벽
130: 제2 격벽
140: 제3 격벽 140H: 제3 강화 격벽
121: 제1 층 131: 제2 층
141: 제3 층

Claims (13)

  1. 투광성 기판;
    상기 투광성 기판 상에 상호 이격 배치되고 제1 금속으로 이루어진 제1 격벽들;
    상기 제1 격벽들 상에 배치되고 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어진 제2 격벽들; 및
    상기 제2 격벽들 상에 배치되고 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어지며 계단 단면 구조를 갖는 제3 강화 격벽들;
    을 포함하고, 입사광 중 제1 편광된 광은 투과시키고, 상기 제1 편광에 수직인 제2 편광된 광은 반사시키는 와이어 그리드 편광판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 하나인 와이어 그리드 편광판.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속은 티타늄(Ti) 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 중 하나인 와이어 그리드 편광판.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 격벽들이 상기 투광성 기판과 이루는 각이 88° 이상 내지 90° 이하인 와이어 그리드 편광판.
  5. 투광성 기판 상에 제1 금속으로 이루어진 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 층 상에 상기 제1 금속에 비해 강도가 높은 제2 금속으로 이루어진 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 층 상에 상기 제1 금속의 산화물로 이루어진 제3 층을 형성하는 단계;
    마스크를 이용하여 상기 제3 층을 패터닝하여 상기 제2 층 상에서 상호 이격 배치된 제3 격벽들을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 격벽들을 열처리하여 상기 제2 금속에 비해 강도가 높은 상기 제1 금속의 산화물로 이루어지며, 계단 단면 구조를 갖는 제3 강화 격벽들을 형성하는 단계;
    를 포함하는 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 열처리는 600 ℃ 이상 내지 1000 ℃ 이하의 온도에서 1 시간 이상 동안 이루어지는 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 층을 형성하는 단계, 상기 제2 층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 층을 형성하는 단계는 연속 증착 공정인 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 강화 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제2 층을 패터닝하고 상기 제1 층 상에서 상호 이격 배치되고 상기 제2 금속으로 이루어진 제2 격벽들을 형성하는 단계;를 더 포함하는 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제3 강화 격벽들과 상기 제2 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 층을 패터닝하고 상기 투광성 기판 상에서 상호 이격 배치되고 상기 제1 금속으로 이루어진 제1 격벽들을 형성하는 단계;를 더 포함하는 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 격벽들이 상기 투광성 기판과 이루는 각은 88° 이상 내지 90° 이하인 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 금속은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 하나로 이루어진 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 금속은 티타늄(Ti) 코발트(Co), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 중 하나로 이루어진 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
  13. 제5 항에 있어서,
    상기 열처리는 1000 ℃ 의 온도에서 10 분 이상 이루어지는 와이어 그리드 편광판의 제조방법.
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