KR20210023567A - 포토마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법 - Google Patents

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백상윤
장기석
정순신
문정민
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Abstract

본 명세서의 실시예들은, 포토마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 일면에 오목부가 위치하는 기재층과, 오목부를 충진하고 일면이 노출된 패턴층을 포함하며, 오목부의 최대 깊이와 패턴층의 최대 두께가 서로 대응됨으로써, 포토레지스트에 밀착한 상태로 포토레지스트를 노광할 수 있어 파장이 비교적 긴 광원을 사용하여도 미세한 선폭을 가지는 패턴을 형성할 수 있다.

Description

포토마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법 {PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 명세서는 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 긴 파장을 가지는 광으로도 좁은 선폭을 가지는 패턴층을 형성할 수 있는 포토마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라 고화질 및 고해상 표시 장치의 개발이 요구되고 있다. 이러한 표시장치는 적어도 1개의 기판을 구비하며, 기판 상에는 복수의 미세 패턴들이 배치된다. 이러한 미세 패턴을 형성하기 위해서 포토리소그래피를 이용한 패터닝 공정이 수행될 수 있다.
포토리소그래피 공정에는 1장 이상의 포토마스크가 사용될 수 있다. 포토마스크를 이용한 포토리소그래피 분야에서는, 회절현상에 의한 해상력 억제 등의 문제점이 알려져 있다.
미세한 패턴을 형성하기 위하여 회절현상을 억제할 수 있는 단파장의 광원이 사용될 수 있으나, 단파장의 광원을 사용하기 위해서는 기존의 생산설비를 단파장의 광원을 사용할 수 있는 생산설비로의 교체가 요구된다. 그러나, 생산설비의 교체는 막대한 비용을 발생시킬 수 있다. 이에, 본 명세서의 발명자들은 생산설비를 교체하지 않고도 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법을 발명하였다.
이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크는 가요성 기재층 및 패턴층을 포함한다.
전술한 기재층은 일면에 오목부가 위치하는 가요성 기재층일 수 있다. 전술한 패턴층은 전술한 오목부를 충진하고, 일면이 노출될 수 있다.
전술한 오목부의 최대 깊이와 전술한 패턴층의 최대 두께는 서로 대응될 수 있다.
전술한 포토마스크는 전술한 패턴층의 일면이 노출된 패턴영역 및 전술한 가요성 기재층이 노출된 기재영역으로 구분되는 접촉면을 포함할 수 있다.
전술한 패턴층은 전술한 오목부를 충진하여 전술한 접촉면을 평탄화할 수 있다.
전술한 패턴영역 및 전술한 기재영역은 각각 평면 형상일 수 있다.
전술한 접촉면은 평면 형상일 수 있다.
전술한 패턴영역 및 전술한 기재영역은 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
전술한 가요성 기재층은 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 80% 내지 99%일 수 있다.
전술한 패턴층은 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 0% 내지 10%일 수 있다.
전술한 가요성 기재층은 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다.
전술한 패턴층은 크롬을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법은, 기판 상에 돌출된 패턴층을 형성하는 단계와, 전술한 기판 상에 위치하고 전술한 패턴층을 덮는 가요성 기재층을 형성하는 단계와, 전술한 가요성 기재층을 전술한 기판으로부터 박리하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 기판 상에 돌출된 패턴층을 형성하는 단계는, 전술한 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 전술한 포토레지스트층을 패터닝하는 단계와, 전술한 패터닝된 포토레지스트층 상에 패턴층을 증착하는 단계와, 전술한 포토레지스트층을 스트립하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 가요성 기재층을 박리하는 단계는, 전술한 기판 상에 형성된 돌출된 패턴층 및 전술한 가요성 기재층을 박리하는 단계일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은, 기판 상에 위치하는 포토레지스트층에 전술한 포토마스크의 패턴층을 접촉시킨 상태에서 전술한 포토레지스트층을 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 포토마스크가 일면에 오목부가 위치하는 가요성 기재층 및 전술한 오목부를 충진하는 패턴층을 포함함으로써 포토레지스트층 표면을 따라 접촉할 수 있어 단파장 광원을 사용하지 않아도 컨택트 프린팅(contact printing)에 의해 미세 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 포토마스크 제조방법은, 포토레지스트층 표면을 따라 접촉할 수 있어 컨택트 프린팅에 의해 미세 패턴을 구현할 수 있는 포토마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 표시장치 제조방법은, 전술한 포토마스크를 포토레지스트층에 접촉시킨 상태에서 포토레지스트층을 노광하여 미세 패턴이 구현된 표시장치를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시에 따른 포토마스크의 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 포토마스크의 개략적인 평면도이다.
도 3 내지 도 8은 일 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 비교예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 비교예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 자료이다.
도 12 내지 도 14는 실시예에 따른 포토마스크로 구현한 미세 패턴에 대한 자료이다.
도 15는 기재의 거친 표면 및 결점을 가지는 표면 위에 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 미세 패턴을 형성하는 것을 보여주는 자료이다.
도 16 및 도 17은 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 제작한 반사형 디스플레이에 대한 자료이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~상에", "~상부에", "~하부에", "~옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 포토마스크(100)는 일면에 오목부(111)가 위치하는 가요성 기재층(110) 및 오목부(111)를 충진하고 일면이 노출된 패턴층(120)을 포함한다.
가요성 기재층(110)은 가요성 물질을 포함할 수 있다. 포토마스크(100)가 가요성 기재층(110)을 포함함으로써, 포토마스크(100)가 포토레지스트층과 간극 없이 접촉할 수 있어 포토레지스트층의 노광 공정에서 회절 현상에 의한 해상력 저하를 예방할 수 있다.
가요성 기재층(110)은 빛에 대한 투광성이 우수할 수 있다. 가요성 기재층(110)은, 예를 들면, 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 80% 내지 99%일 수 있다. 가요성 기재층(110)의 투광성이 우수할 경우, 출력이 작은 광원을 이용할 수 있다.
가요성 기재층(110)은 가요성 물질로서, 예를 들면, 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethyl)을 포함할 수 있다. 폴리디메틸실록산(PDMS)을 가요성 기재층(110) 물질로서 사용할 경우, 투명성이 우수하면서도 가요성이 우수하여 컨택트 프린팅에 적합한 포토마스크를 제공할 수 있다.
가요성 기재층(110)은 일면에 오목부(111)가 위치한다. 가요성 기재층(110)의 일면에 오목부(111)가 위치함으로써, 패턴층(120)이 가요성 기재층(110)에 삽입될(embedded) 수 있다.
패턴층(120)은 오목부(111)를 충진하고, 일면이 노출된다. 도 1을 참조하면, 패턴층(120)이 가요성 기재층(110)에 삽입되면서도 패턴층(120)의 일면이 포토마스크의 일면상에 노출될 수 있다.
패턴층(120)은 차광성을 가져 포토마스크(100)에 조사된 광의 일부를 차단할 수 있다. 예를 들면, 패턴층(120)은 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 0% 내지 10%일 수 있다.
패턴층(120)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 패턴층(120)은 크롬을 포함할 수 있다. 크롬을 패턴층(120) 물질로서 사용할 경우, 공정성이 우수하여 차광성 패턴층을 용이하게 형성할 수 있다.
포토마스크(100)는 포토레지스트와 접촉하는 접촉면(130)을 포함할 수 있다.
오목부(111)의 최대 깊이(d)와 패턴층(120)의 최대 두께(t)는 서로 대응된다. 오목부(111)의 최대 깊이(d)와 패턴층(120)의 최대 두께(t)가 서로 대응된다는 것은, 오목부(111)의 최대 깊이(d)와 패턴층(120)의 최대 두께(t)가 실질적으로 동일하다는 것을 의미할 수 있다.
오목부(111)의 최대 깊이(d)는 오목부(111)가 포토마스크(100)의 두께 방향으로 오목부(110)가 최대로 함몰된 정도를 의미할 수 있다. 오목부(111)의 최대 깊이(d)는, 예를 들면, 가요성 기재층(110)의 오목부(111)가 형성된 일면과 그 반대면 사이의 두께의 최소값과 최대값의 차이일 수 있다.
오목부(111)의 최대 깊이(d)는, 예를 들어, 접촉면(130)이 평면 형상일 때에는 접촉면(130)으로부터 접촉면(130)에 수직인 방향으로 측정된 오복부(111)의 최대 깊이(d)를 의미할 수 있다.
패턴층(120)의 최대 두께(t)는 오목부(111)를 충진하고 있는 패턴층(120)이 가지는, 포토마스크(100)의 두께 방향으로 측정된 두께의 최대값을 의미할 수 있다.
패턴층(120)의 최대 두께(t)는, 예를 들어, 접촉면(130)이 평면 형상일 때에는 접촉면(130)으로부터 접촉면(130)에 수직인 방향으로 측정된 패턴층(120)의 최대 두께(t)를 의미할 수 있다.
패턴층(120)의 일면에 복수의 오목부(111)가 위치할 경우, 오목부(111)의 최대 깊이(d) 및 패턴층(120)의 최대 두께(t)는 각각의 오목부에서 측정된 오목부(111)의 깊이 및 패턴층(120)의 두께를 의미할 수 있다.
오목부(111)의 최대 깊이(d)와 패턴층(120)의 최대 두께(t)가 서로 대응됨으로써, 패턴층(120)이 포토마스크의 접촉면(130)까지 오목부(111)를 충진할 수 있다. 따라서, 포토마스크(100)의 접촉면(130)이 포토레지스트와 접촉할 때 패턴층(120)의 엣지 부분과 포토레지스트의 간극이 최소화될 수 있다. 패턴층(120)의 엣지 부분과 포토레지스트의 간극이 최소화되면 빛이 패턴층(120)의 엣지 부분을 통과하면서 회절되어 해상력이 저하하는 문제를 해결할 수 있다.
패턴층(120)은 오목부(111)를 충진하여 접촉면(130)을 평탄화할 수 있다. 즉, 패턴층(120)은 접촉면(130)에서 패턴층(120)과 가요성 기재층(110)의 단차가 존재하지 않도록 오목부(111)를 충진할 수 있다.
도 2를 참조하면, 접촉면(130)은 패턴층(120)의 일면이 노출된 패턴영역(131) 및 가요성 기재층(110)이 노출된 기재영역(132)으로 구분될 수 있다. 따라서, 접촉면(130)이 포토레지스트와 접촉할 때, 접촉면(130)을 구성하는 패턴영역(131) 및 기재영역(132)이 포토레지스트와 접촉하며, 패턴층(120)의 일면이 포토레지스트와 접촉할 수 있다. 포토마스크(100)가 전술한 구조를 가질 경우, 패턴층(120)과 포토레지스트의 간극이 최소화될 수 있으므로, 회절 현상에 의한 해상력 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
패턴영역(131) 및 기재영역(132)은 각각 평면 형상일 수 있다. 즉, 패턴층(120)의 노출된 일면은 평면 형상일 수 있으며, 가요성 기재층(110)의 오목부(111)가 위치하는 일면에서 패턴층(120)이 위치하지 않아 노출된 가요성 기재층(110) 부분도 평면 형상일 수 있다. 또한, 접촉면(130)도 평면 형상일 수 있다. 포토마스크(100)의 접촉면(130)이 평면 형상이므로, 접촉면(130)이 포토레지스트와 접촉할 때 패턴층(120)과 포토레지스트 사이의 간극이 최소화되어 회절현상에 의한 해상력 저하를 억제할 수 있다.
패턴영역(131) 및 기재영역(132)은 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 즉, 접촉면(130)에서 패턴층(120)과 가요성 기재층(110) 사이의 단차가 없을 수 있다. 패턴영역(131) 및 기재영역(132)이 동일한 평면 상에 위치할 경우, 포토마스크(100)가 포토레지스트에 접촉할 때 포토레지스트와 패턴층(120)의 간극을 최소화하면서도, 포토마스크의 하중이 가요성 기재층(110)에도 분산될 수 있어 포토레지스트와 패턴층(120)의 접촉에 의한 패턴층(120)의 손상을 예방할 수 있다.
도 3 내지 도 8은 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 도시한 도면이다.
본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법은, 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)을 형성하는 단계와, 전술한 기판(140) 상에 위치하고 전술한 돌출된 패턴층(120)을 덮는 가요성 기재층(110)을 형성하는 단계와, 전술한 가요성 기재층(110)을 전술한 기판(140)으로부터 박리하는 단계를 포함한다.
도 3은 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)이 형성된 것을 나타낸 도면이다. 기판(140)의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 실리콘층(Si), 실리콘 산화물층(SiO2) 및 희생층으로서 니켈(Ni) 층이 순차적으로 적층된 것을 사용할 수 있다.
기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)을 형성하는 단계는, 예를 들면, 기판(140) 상에 포토레지스트층(150)을 형성하는 단계와, 포토레지스트층(150)을 패터닝하는 단계와, 패터닝된 포토레지스트층(150) 상에 패턴층(120))을 증착하는 단계와, 포토레지스트층(150)을 스트립하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 기판(140) 상에 포토레지스트층(150)이 형성된 것을 나타낸 도면이다. 포토레지스트층(150)의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate)를 사용할 수 있다. 포토레지스트층(150)을 기판(140) 상에 형성하는 방법은, 예를 들면, 포토레지스트 조성물을 기판(140) 상에 코팅하는 방법일 수 있다.
도 5는 기판(140) 상에 형성된 포토레지스트층(150)이 패터닝된 것을 나타낸 도면이다. 포토레지스트층(150)의 패터닝 방법은, 예를 들면, 전자빔 리소그래피(e-beam lithography)일 수 있다.
도 6은 패터닝된 포토레지스트층(150) 상에 패턴층(120)이 증착된 것을 나타낸 도면이다. 패턴층(120)의 증착 방법은, 예를 들면, 열 증착법, 플라즈마 증착법, 상압 증착법, 저압 증착법 등의 화학적 기상 증착법 또는 열 증착법, 전자빔증발법, 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착법을 사용할 수 있다.
포토레지스트층(150)을 스트립하는 단계는, 도 6에 도시한 패터닝된 포토레지스트층(150) 상에 패턴층(120)이 증착된 단계에서 수행될 수 있다. 도 6에 도시한 단계에서 포토레지스트층(150)을 스트립하면, 포토레지스트층(150) 상에 위치하는 패턴층(120)도 함께 제거되면서, 도 3에 도시한 것과 같이 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)이 형성될 수 있다.
도 7은 기판(140) 상에 위치하고, 돌출된 패턴층(120)을 덮는 가요성 기재층(110)을 형성된 것을 나타낸 도면이다. 가요성 기재층(110) 은, 예를 들면, 조성물을 코팅한 후 광경화 또는 열경화하는 방법에 의해 형성될 수 있다. 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)이 형성된 상태에서 가요성 기재층(110)을 형성할 경우, 기재층(110)의 일면에 전술한 오목부가 형성될 수 있다.
도 8은 가요성 기재층(110)을 기판(140)으로부터 박리하는 것을 나타낸 도면이다. 가요성 기재층(110)을 박리하는 단계는, 가요성 기재층(110)과 함께 기판(140) 상에 형성된 돌출된 패턴층(120)을 박리하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS) 조성물을 기판(140) 및 패턴층(120) 상에 도포하고 경화한 후에 기재층(110)을 박리하면, 패턴층(120)까지 기판(140)으로부터 박리될 수 있다. 기재층(110)을 박리하는 단계에 의하여, 전술한 실시예에 따른 포토마스크가 제조될 수 있다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시장치 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은, 기판(141) 상에 위치하는 포토레지스트층(151)에 전술한 포토마스크의 패턴층(120)을 접촉시킨 상태에서 포토레지스트층(151)을 노광하는 단계를 포함한다.
기판(141)은 포토 리소그래피 공정에 의하여 패턴을 형성하고자 하는 기판으로서, 표시장치 분야에서 사용되는 것이라면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
포토레지스트층(151)은 포토 리소그래피 공정에 의하여 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 감광성 층으로서, 표시장치 분야에서 사용되는 것이라면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
도 9를 참조하면, 패턴층(120)이 포토레지스트층(151)에 직접 접촉한다. 또한, 가요성 기재층(110) 또한 포토레지스트층(151)에 직접 접촉할 수 있다.
전술한 포토마스크를 사용할 경우, 패턴층(120)과 포토레지스트층(151) 사이에 간극이 존재하지 않으므로, 패턴층(120)과 포토레지스트층(151) 사이의 간극으로 인한 해상력 저하를 예방할 수 있다.
도 10은 비교예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면이다. 비교예에 따른 표시장치의 제조방법은, 포토마스크(200)가 기판(141) 상에 위치하는 포토레지스트층(151)과 특정한 간극(S)을 두고 이격되도록 위치하는 상태에서 포토레지스트층(151)에 대한 노광이 수행될 수 있다.
예를 들어, 포토마스크(200)가 평평하면서 뻣뻣한 재질, 예를 들면, 파인 메탈 마스크(Fine metal mask)인 경우에는 포토마스크(200)와 포토레지스트층(151)의 접촉에 의하여 포토마스크(200)에 손상이 가해지는 것을 예방하기 위하여 특정한 간극(S)을 두고 포토마스크(200)가 배치될 수 있다.
또 다른 예시에서, 기재 상에 돌출된 패턴층이 형성된 마스크를 사용할 경우에는, 돌출된 패턴층이 포토레지스트층과 접촉할 경우 패턴층에 손상이 가해질 수 있으므로, 접촉에 의한 포토마스크의 손상을 예방하기 위하여 특정한 간극을 두고 포토마스크가 배치될 수 있다.
포토마스크(200)와 포토레지스트층(151) 사이에 간극(S)이 존재할 경우에는 포토마스크(200)를 통과하는 빛이 회절에 의하여 포토마스크(200)에 의하여 차광되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 패턴층이 특정한 선폭(R)을 가지도록 형성되었음에도 포토리소그래피 공정에 의하여 상기 선폭(R)을 가지는 미세 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
도 11은 도 10에 도시한 것과 같이 특정한 간극(S)을 두고 포토마스크가 배치된 상태에서 포토레지스트층을 노광할 경우 빛의 회절 현상에 의하여 포토리소그래피 공정의 해상력이 저하하는 것을 설명하기 위한 자료이다.
도 11을 참조하면, 도 10에 도시한 포토리소그래피 공정은 점선으로 표시한 것과 같이 광이 조사될 것을 의도한 것이나, 포토마스크(200)가 특정한 간극(S)만큼 포토레지스트층(151)과 이격된 상태에서 공정을 진행한 결과 실선으로 표시한 것과 같이 광이 조사된 것을 알 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치의 제조방법에 의할 경우, 포토마스크의 패턴층을 포토레지스트에 접촉시킨 상태로 포토레지스트층을 노광할 수 있으므로, 해상력 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크에 의할 경우 형성할 수 있는 미세 패턴을 설명하기 위한 자료이다.
도 12는 400nm 내지 500nm의 파장을 가지는 광원과 본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 해상력 테스트 패턴 (USAF Resolving Power Test Target 1951)을 형성한 것이다. 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)을 형성하였으며, 그 평면 사진은 b 및 e에 나타내었다. 전술한 기판(140) 상에 돌출된 패턴층(120)을 이용하여, 가요성 기재층(110) 및 패턴층(120)을 포함하는 포토마스크를 제조하였으며, 그 평면 사진은 c 및 f에 나타내었다. 전술한 포토마스크를 이용하여 기판(141) 상에 패터닝된 포토레지스트층(151)을 형성하였으며, 그 평면 사진은 d 및 g에 나타내었다. 도 12를 참고하면, DUV(Deep UV)나 EUV(Extreme UV) 같은 단파장이 아닌 400nm 내지 500nm의 광원을 사용하여, 파장의 약 1/10의 선폭인 51nm의 선폭을 가지는 포토레지스트층(151)이 형성된 것을 알 수 있다.
도 12를 참조하면, i를 통해 알 수 있듯이 포토마스크의 패턴층(120)의 선폭이 포토마스크를 이용하여 형성된 패터닝된 포토레지스트층(151)의 선폭에 효과적으로 반영되는 것을 알 수 있다.
도 13은 본 명세서의 실시예들에 따른 포토마스크에 의할 경우 형성할 수 있는 미세 패턴을 설명하기 위한 자료이다.
도 13은 본 명세서의 실시예들에 따른 포토마스크와 파장이 400nm 내지 500nm인 광원을 이용하여 라인 패턴(line patter) 및 닷 패턴(dot patter)을 형성한 것이다. 도 13을 통해 알 수 있듯이, 본 명세서의 실시예들에 따른 포토마스크를 사용할 경우 DUV(Deep UV)나 EUV(Extreme UV) 같은 단파장이 아닌 400nm 내지 500nm의 광원으로 60nm 및 160nm의 선폭을 가지는 라인 패턴 및 닷 패턴을 형성할 수 있다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 평면이 아닌 곡면상에 패턴을 형성한 것을 나타낸 자료이다.
250nm의 곡률반경을 가지는 구조물 위에 PET 기재를 위치시키고, 본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 400nm 내지 500nm의 파장을 가지는 광원을 이용하여 노광을 실시하였다. 도 13을 참조하면, 곡률을 가지는 기재 위에서 노광을 실시하였음에도, 선폭이 38nm인 패턴이 형성되는 것을 알 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크는 일면에 오목부가 위치하는 가요성 기재층 및 오목부를 충진하는 패턴층을 포함하고, 오목부의 최대 깊이와 패턴층의 최대 두께가 서로 대응되는 특징을 가지기 때문에 포토마스크의 접촉면이 곡률을 가지는 기재에도 밀착될 수 있으며, 이로 인해 회절에 의한 해상력 저하를 예방할 수 있으므로 곡률을 가지는 기재 상에도 미세한 패턴을 형성할 수 있는 것으로 보인다.
도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 기재의 거친 표면 및 결점을 가지는 표면 위에 패턴을 형성한 것을 나타낸 자료이다.
나뭇잎을 이용하여 거친 표면을 형성하였다(a). 나뭇잎 표면은 플라스틱 기재보다 표면이 더 거칠며, 결점을 가지기 때문에 종래의 포토리소그래피 공정을 이용할 경우 패턴을 구현하기 어렵다.
나뭇잎을 이용하여 형성된 거친 표면에 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 패턴을 형성하였다(b, c, d, e, f, g). 본 명세서의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용한 결과, 나뭇잎의 표면이 거침에도 불구하고 패턴이 성공적으로 형성되는 것을 알 수 있다.
또한, 컬(Curl), 스텝(Step) 및 킹크(Kink)와 같은 결점을 갖는 영역에도 패턴이 형성되었다(k, l, m).
따라서, 본 명세서의 실시예들에 따른 포토마스크를 사용할 경우 포토마스크가 포토레지스트층의 표면 형상을 따라 밀착할 수 있으므로, 거친 표면이나 결점이 있는 영역에도 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 제작한 반사형 디스플레이에 대한 자료이다.
가로 0.96mm, 세로 1.2mm 크기로 플라스모닉 나노 패턴을 이용하여 기재 상에 이미지를 구현하였다(b). 은(Ag) 기재에 본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 패터닝을 수행하여, 각기 다른 색상이 요구되는 부분에는 다른 크기를 가지는 플라즈모닉 나노 패턴을 형성하였다(c 내지 k).
본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하면 크기가 다양한 플라즈모닉 나노 패턴을 형성할 수 있으므로, 나노 크기의 패턴에서 반사되는 빛의 공명현상을 이용하여 반사형 디스플레이를 구현할 수 있다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 제작한 반사형 디스플레이에 대한 자료이다.
본 명세서의 실시예에 따른 포토마스크를 이용하면 플라즈모닉 나노 패턴을 형성하여 다양한 색상을 구현한 반사형 디스플레이를 제조할 수 있다. 금속 기재의 종류 및 포토 레지스트의 두께에 따라 구현되는 컬러를 변화시킬 수 있으므로, 동일한 포토마스크를 이용하여도 금속 기재의 종류 및 포토 레지스트의 두께를 다르게 하여 다양한 컬러가 구현된 반사형 디스플레이를 제조할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 포토마스크
110: 기재층
111: 오목부
120: 패턴층
130: 접촉면
131: 패턴영역
132: 기재영역
140: 기판
150: 포토레지스트층

Claims (14)

  1. 구조
    일면에 오목부가 위치하는 가요성 기재층; 및
    상기 오목부를 충진하고, 일면이 노출된 패턴층을 포함하며,
    상기 오목부의 최대 깊이와 상기 패턴층의 최대 두께가 서로 대응되는 포토마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴층의 일면이 노출된 패턴영역 및 상기 가요성 기재층이 노출된 기재영역으로 구분되는 접촉면을 포함하는 포토마스크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴층은 상기 오목부를 충진하여 상기 접촉면을 평탄화하는 포토마스크.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴영역 및 상기 기재영역은 각각 평면 형상인 포토마스크.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 접촉면은 평면 형상인 포토마스크.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴영역 및 상기 기재영역은 동일 평면 상에 위치하는 포토마스크.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가요성 기재층은 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 80% 내지 99% 인 포토마스크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴층은 파장이 10nm 내지 600nm인 광에 대한 투과율이 0% 내지 10% 인 포토마스크.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가요성 기재층은 폴리디메틸실록산을 포함하는 포토마스크.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴층은 크롬을 포함하는 포토마스크.
  11. 기판 상에 돌출된 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 위치하고, 상기 돌출된 패턴층을 덮는 가요성 기재층을 형성하는 단계; 및
    상기 가요성 기재층을 상기 기판으로부터 박리하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 기판 상에 돌출된 패턴층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 포토레지스트층 상에 패턴층을 증착하는 단계; 및
    상기 포토레지스트층을 스트립하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 가요성 기재층을 박리하는 단계는 상기 기판 상에 형성된 돌출된 패턴층 및 상기 가요성 기재층을 박리하는 단계인 포토마스크 제조방법.
  14. 기판 상에 위치하는 포토레지스트층에 제 1항의 포토마스크의 패턴층을 접촉시킨 상태에서 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
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