WO2017131498A1 - 필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 패턴 - Google Patents

필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 패턴 Download PDF

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WO2017131498A1
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pattern
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dark light
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황지영
서한민
배남석
이승헌
오동현
유정선
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주식회사 엘지화학
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    • H01L2224/95115—Supplying the plurality of semiconductor or solid-state bodies using a roll-to-roll transfer technique

Definitions

  • the present application relates to a film mask, a manufacturing method thereof, a pattern forming method using the same, and a pattern formed using the same.
  • a patterning technique using a dry film resist has recently been attempted, which raises the dry film resist temperature, which is a film state at room temperature, to about 100, and laminates the substrate. Then, after laminating the film mask again, a process of proceeding UV exposure is performed.
  • the dry film resist it is difficult to control the thickness of the film as desired, and due to the disadvantage that it is difficult to overcome the resolution problem of the DFR during the actual patterning, it is difficult to implement a high resolution pattern.
  • 1 illustrates a problem of pattern implementation ability and adhesion according to resolution when patterning using DFR. Specifically, when the DFR is used, the adhesion of the isolated pattern of 15 micrometers or less is problematic, and there is a problem in the pattern implementation ability of the pattern of the 10 micrometer range.
  • the material and shape of the rubber roll may be a defect of the form as shown in FIG.
  • the load application position is generally located at the edge of the roll, as shown in Fig. 4 (b) the deformation of the center portion is raised or the center portion Thickening will occur.
  • a mechanical reinforcement of a form that overcomes this problem is made by using a crown roll or by polishing the edge of the roll as shown in FIG.
  • the local deformation of the roll is basically generated by the fluid characteristics of the photosensitive resin, and due to such local deformation, a step difference in position pattern as shown in FIG. Observed by the observation.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Publication No. 1992-0007912
  • the present application is a film mask that can improve the Mura of MD (Machine Direction) and TD (Transverse Direction), the driving direction of the roll when patterning with a liquid or fluid photosensitive resin, a manufacturing method thereof, pattern formation using the same It is intended to provide a method, and a pattern produced using the same.
  • a dark light shielding pattern layer provided on the transparent substrate
  • It provides a film mask including an embossed pattern portion provided on a surface with the dark light shielding pattern layer of the transparent substrate.
  • the relief pattern portion includes two or more relief patterns formed at regular intervals.
  • the embossed pattern portion includes two or more embossed patterns having the same thickness and formed at regular intervals.
  • the dark light blocking pattern layer preferably exhibits blocking characteristics of the UV region, and is not particularly limited as long as the reflectance of the UV region is about 30% or less.
  • the dark light blocking pattern layer may include a black matrix material, a carbon black material, a resin in which a die is mixed, and AlOxNy (0 ⁇ x ⁇ 1.5, 0 ⁇ y ⁇ 1, x and y are Al 1 Ratio of the number of atoms of each O and N to the atoms).
  • a metal layer may be further included between the transparent substrate and the dark light blocking pattern layer.
  • the metal layer is for example an aluminum layer.
  • a metal layer provided between the transparent substrate and the dark light shielding pattern layer is provided, and the film mask includes two or more regions having different thicknesses of the metal layer, or the dark light shielding
  • the thickness of the pattern layer includes two or more regions different from each other, or the film mask includes a region in which a metal layer is provided between the transparent substrate and the dark shielding pattern layer, and a region in which the transparent substrate and the dark shielding pattern layer directly contact each other. It includes.
  • the dark shading pattern layer and a release force reinforcing layer provided on the embossed pattern portion further include.
  • an adhesion layer provided between the dark light shielding pattern layer and the transparent substrate, or between the dark light shielding pattern layer and the embossed pattern portion.
  • the light blocking pattern layer includes a metal layer provided between the transparent substrate, and further includes an adhesion layer between the metal layer and the transparent substrate.
  • It provides a method of manufacturing a film mask comprising the step of forming an embossed pattern portion on the surface provided with a dark light shielding pattern layer of the transparent substrate.
  • Another embodiment of the present application provides a method of forming a pattern using a film mask according to the above-described embodiments.
  • Another embodiment of the present application is a laminate comprising two substrates, a photosensitive resin composition provided between the two substrates, and a sealing portion for sealing the two substrates so that the photosensitive resin composition does not flow out of the two substrates Pressing one side of the sieve so that the relief pattern portion of the film mask according to the above-described embodiments is in contact with the laminate;
  • It provides a method of forming a pattern comprising the step of developing the uncured resin composition inside the two substrates.
  • Another embodiment of the present application provides a pattern formed using a film mask according to the above-described embodiments.
  • Another embodiment of the present application is described; And a pattern formed by using the photosensitive resin composition provided on the substrate, wherein the pattern includes a pattern missing portion provided at a predetermined interval.
  • Film mask according to the embodiments described in the present application can improve the mura (Machine Direction) and the transverse direction (Mura) of the roll direction during patterning using the roll, and when applied to the roll-to-roll process Even when there is a mechanical failure caused by local deformation of the gap roll and the steel roll, the overall thickness uniformity can be maintained under a constant pressure condition, so that a pattern having a uniform thickness can be formed.
  • mura Machine Direction
  • Mura transverse direction
  • 1 is a photograph of a state of a pattern formed using a conventional DFR method.
  • FIG. 2 is a schematic view of a process of exposing in a roll-to-roll process using a film mask.
  • FIG. 5 is a photograph showing a residual film problem when forming a pattern using a conventional film mask.
  • FIG. 6 is a perspective view of a film mask according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a film mask according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a film mask according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG 9 illustrates a state observed from an upper surface of the film mask according to one embodiment of the present application.
  • FIG. 10 shows a photograph of the form of a film mask and a pattern produced thereby according to the embodiment.
  • FIG. 11 illustrates reflectance, transmittance, and absorbance according to a wavelength of a material of a dark light shielding pattern layer according to an exemplary embodiment of the present application.
  • Film mask according to an embodiment of the present application is a transparent substrate; A dark light shielding pattern layer provided on the transparent substrate; And an embossed pattern part provided on a surface on which the dark light shielding pattern layer of the transparent substrate is provided.
  • MD Machine Direction
  • TD Transverse Direction
  • I can solve it.
  • the overall thickness uniformity can be maintained between the rolls under a constant pressure condition, so that a pattern having a uniform thickness can be formed.
  • the embossed pattern portion includes two or more embossed patterns formed at regular intervals.
  • the thickness uniformity can be maintained as a whole between the rolls by the relief patterns arranged at regular intervals. If necessary, the embossed pattern portion includes two or more embossed patterns having the same thickness and formed at regular intervals.
  • FIG. 6 and 7 illustrate the structure of a film mask having an embossed pattern portion.
  • the film mask of FIG. 7 further includes an adhesion layer, a metal layer, a surface protective layer, and a release force reinforcing layer in addition to the dark light blocking pattern layer, but some of them may be omitted as necessary.
  • the embossed pattern portion When manufacturing a film mask having a structure as shown in FIGS. 6 and 7 to form a pattern, when using a negative type resin (UV curable type), the embossed pattern portion may be located in the light shielding area.
  • the embossed pattern part serves to maintain a gap between the film mask and the material to be patterned during exposure, and an area where the embossed pattern part and the dark light shielding pattern layer overlap is an area to be developed after exposure. There is no big impact on the product.
  • the embossed pattern portion when the film mask including the dark light shielding pattern layer is manufactured, and additionally forming the embossed pattern portion, the embossed pattern portion may be located at a portion which does not overlap with the light shielding region unless a special alignment is performed. , The pattern may be lost.
  • the embossed pattern portion In order to minimize the loss of patterns, it is desirable to design as large as possible the lowest common multiple between the periodicity of the pattern of the dark shading pattern layer and the periodicity of the embossed pattern portion at the time of regular pattern formation. For example, when the periodicity (pitch) of the pattern of the dark shading pattern layer is 115 micrometers, when the embossed pattern portion having the periodicity (pitch) corresponding to an integer multiple of 115 micrometers is introduced, the embossed pattern portion and the dark shading pattern layer Pattern overlap occurs. For example, if the position of the relief pattern portion is defined at pitches such as 230, 345, 460, 575, 690, 805, which are integer multiples of 115 micrometers, the loss of the pattern is likely to occur.
  • the pitch of the pattern of the embossed pattern part is designed to be the pitch of the pattern of the dark shading pattern layer, for example, a (N + 0.1) multiple of 115 micrometers to a (N + 0.9) multiple, such as (N + 0.5) multiple. It is preferable. Where N is an integer.
  • an opening of the dark light shielding pattern layer that is, a diameter of a dot pattern in which the dark light shielding pattern layer does not exist is 15 micrometers
  • dots The pitch of the pattern is designed to 115 micrometers
  • the diameter of the region in contact with the surface on which the dark light shielding pattern layer of the transparent substrate of each pattern of the embossed pattern portion located thereon is formed is 50 micrometers
  • the pitch of the embossed pattern portion is 750.
  • the dark shading pattern layer is not particularly limited as long as it exhibits blocking characteristics of the UV region.
  • a material having a reflectance of about 30% or less in the UV region may be used.
  • the dark light blocking pattern layer may include a black matrix material, a carbon black material, a resin in which a die is mixed, and AlOxNy (0 ⁇ x ⁇ 1.5, 0 ⁇ y ⁇ 1, x and y are Al 1 Ratio of the number of atoms of each O and N to the atoms).
  • the range of x and y is x> 0, or y> 0, or x> 0 and y> 0.
  • the dark light shielding pattern layer is made of AlOxNy, it is preferable that 0 ⁇ x ⁇ 1.5 or 0 ⁇ y ⁇ 1.
  • the dark shading pattern layer is based on the black shading pattern layer.
  • it can be applied to the production of halftone masks used for the purpose of multilayer patterning.
  • the material and thickness of the dark light blocking pattern layer may be determined according to the size and shape of the material and pattern to be patterned using a film mask, and the thickness may be determined according to the required UV light transmittance.
  • the dark light blocking pattern layer may have a thickness of 5 nm to 200 nm, and any thickness may be used as long as it blocks light.
  • the dark light blocking pattern layer may have a pattern shape having a shape of a pattern to be implemented by UV exposure as an opening region.
  • the dark pattern light blocking layer may have a pattern having circular openings.
  • the dark shading pattern layer is formed of AlOxNy as described above, it is easy to form the size of the opening to a desired size, for example, a circular opening having a diameter of 1 to 30 micrometers or a linear opening having a line width of 1 to 30 micrometers. It can have In particular, when the dark light shielding pattern layer is formed of AlOxNy described above, not only a high resolution pattern of 15 micrometers or less may be formed, but a problem of scanning mura due to an exposure method may be minimized.
  • various methods using photolithography or printing techniques such as offset and inkjet may be applied in addition to a direct exposure process using a laser which is commonly used.
  • the present inventors measured the reflection and absorption wavelengths of the UV layer (100 nm to 400 nm) of each of the Al layer and the Al-based nitride oxide and the laminated (AlOxNy / Al) structure. It was confirmed that it has a reflectance of less than 30%, it was confirmed that it can be used as a mask material as a whole by absorbing the remaining light (Fig. 11). In other words, since the AlOxNy layer alone exhibits transflective and antireflective properties with respect to UV wavelengths, it has been confirmed that the AlOxNy layer can serve as an antireflection film in a conventional mask structure.
  • the transparent substrate is not particularly limited as long as it has a light transmittance of a degree necessary to perform an exposure process using the film mask described above.
  • the transparent substrate may be determined according to the size or material of a pattern to be patterned using a film mask. For example, a transparent substrate having a visible light transmittance of 50% or more is preferably used.
  • the transparent substrate is preferably a flexible substrate, for example, a plastic film, specifically, a polyethylene terephthalate (PET) film may be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the thickness of the said transparent base material is enough as long as it can support a film mask, and is not specifically limited.
  • the thickness of the transparent substrate may be 10 nm to 1 mm, specifically 10 micrometers to 500 micrometers.
  • the embossed pattern portion may be made of a resin known in the art, preferably made of a photosensitive resin.
  • the thickness of the embossed pattern portion or the size of each pattern in contact with the dark light blocking pattern layer may be determined as necessary.
  • the thickness of the relief pattern portion may be determined at 100 nm to 1 mm, such as 1 micrometer to 10 micrometers.
  • Each pattern of the embossed pattern portion may be in contact with the dark shading pattern layer may have a diameter or a longest length of 1 micrometer to 100 micrometers.
  • the pattern in which each pattern of the embossed pattern part contacts the dark light blocking pattern layer may be circular or polygonal, but is not particularly limited.
  • a metal layer may be further included between the transparent substrate and the dark light blocking pattern layer.
  • the metal layer may complement the light shielding property of the dark light shielding pattern layer, and may facilitate formation or patterning of the dark light shielding pattern layer.
  • the metal layer may be made of a material that can compensate for the light blocking property or a material that is easy to form the dark light blocking pattern layer.
  • aluminum Al
  • Al aluminum
  • aluminum is easy to form a dark light shielding pattern layer made of aluminum oxide, aluminum nitride or aluminum oxynitride thereon.
  • aluminum is easy to pattern simultaneously with a dark shading layer made of aluminum oxide, nitride or oxynitride.
  • the thickness of the metal layer may be determined in consideration of light blocking property, processability, or flexibility, and may be determined, for example, within 1 nm to 10 micrometers.
  • an adhesion layer is further provided below the dark light shielding pattern layer, or a surface protective layer on the dark light shielding pattern layer, depending on the durability and adhesion characteristics of the material acting as the light shielding in the film mask.
  • a release force reinforcing layer provided on the dark shading pattern layer and the embossed pattern portion may be further introduced.
  • the adhesion layer may be provided between the dark light shielding pattern layer and the transparent substrate or between the dark light shielding pattern layer and the embossed pattern portion.
  • the adhesion layer may be provided between the metal layer and the transparent substrate.
  • the adhesion layer may be used to enhance the adhesion between the transparent substrate or the embossed pattern portion and the dark shading pattern layer or the metal layer, and does not adversely affect the patterning using the film mask.
  • an adhesion layer material such as acrylic, epoxy or urethane may be used.
  • the surface protective layer may be introduced as a surface protective layer of the urethane acrylic lake, as an example, but also when the hardness is more than the HB level was confirmed that it is large.
  • a layer having a form including fluorine-based, silicon-based, or a mixture thereof may be introduced, and a thickness of 100 nm or less was preferable at the time of introduction.
  • the release force reinforcing layer may be formed to a thickness of 1 nm to 100 nm.
  • the method of forming the layer includes a wet coating method and a vapor deposition method, and a vapor deposition method is more advantageous.
  • the film mask produced for the purpose of increasing the thickness can be used by reinforcing through the additional substrate and the adhesive layer.
  • the release force reinforcing layer is effective in a general release process and a molding process in the case of having a surface energy of less than or equal to surface energy, such as 30 dynes / cm, of a substrate to be patterned, such as a plastic film such as PET or an ITO film.
  • the surface energy of the release force reinforcing layer is preferably 22 dynes / cm or less, more preferably 15 dynes / cm or less may exhibit good performance.
  • the lower the surface energy of the release force-enhancing layer is better, it may be more than 0 dynes / cm 30 dynes / cm or less.
  • the material for the release force enhancing layer is not particularly limited as long as it has the surface energy, and a fluorine material, a silicon material, or a mixture thereof may be used.
  • a fluorine-based material having a perfluoroether chain, an alkoxy silane or a silicon-based material having a silanol, or a mixture thereof can be used.
  • Silicone-based materials such as alkoxy silanes or silanols can improve adhesion to other substrates.
  • the release force reinforcing layer may further include a SiO 2 layer or a TiO 2 layer to reinforce the durability of the release force reinforcing layer.
  • -OH of silanol undergoes a dehydration condensation reaction at room temperature to induce a complete bond with the surface of the adjacent layer. can do.
  • a metal layer provided between the transparent substrate and the dark light shielding pattern layer is provided, and the film mask includes two or more regions having different thicknesses of the metal layer, or the dark light shielding
  • the thickness of the pattern layer includes two or more regions different from each other, or the film mask includes a region in which a metal layer is provided between the transparent substrate and the dark shielding pattern layer, and a region in which the transparent substrate and the dark shielding pattern layer directly contact each other.
  • It includes. 8 illustrates a structure of a film mask including a region with a metal layer and a region without a metal layer.
  • a half tone region may be manufactured by forming a portion having a different light transmittance in the film mask depending on the thickness of the metal layer or the dark light shielding pattern layer or the presence or absence of the metal layer.
  • the thickness of the pattern formed by the halftone region in which the dark shielding pattern layer which passes only a part of UV light exists is thinner than the pattern formed by the dark shielding pattern and the general mask region without the metal layer.
  • It provides a method of manufacturing a film mask comprising the step of forming an embossed pattern portion on the surface provided with a dark light shielding pattern layer of the transparent substrate.
  • the forming of the dark shading pattern layer may include forming a dark shading layer as a material for forming a dark shading pattern layer on a transparent substrate, followed by photoresist coating, UV exposure, development, It may be performed through etching and stripping processes. If necessary, an inspection and repair process may be performed.
  • Forming the embossed pattern portion may be carried out through a process of coating the adhesive resin and UV exposure, then coating the resin composition for forming the embossed pattern portion and UV exposure. If necessary, an inspection and repair process may be performed.
  • the layer formed by coating the adhesive resin and exposing UV may correspond to the adhesive layer described above.
  • Another embodiment of the present application provides a method of forming a pattern using a film mask according to the above-described embodiments.
  • a photosensitive resin composition provided between the two substrates, and a sealing portion for sealing the two substrates so that the photosensitive resin composition does not flow out of the two substrates Pressing the relief pattern portion of the film mask according to the above-described embodiments to contact the laminate; Exposing to the laminate through the film mask; And developing the uncured resin composition inside the two substrates.
  • Another embodiment of the present application provides a pattern formed using a film mask according to the above-described embodiments.
  • Another embodiment of the present application is described; And it relates to a pattern structure comprising a pattern formed using the photosensitive resin composition provided on the substrate, the pattern includes a pattern deletion portion at regular intervals. Additional substrates may be provided on the provided side of the pattern of the substrate. That is, the pattern may be provided between two substrates.
  • the two substrates are not particularly limited as long as they have flexibility.
  • a plastic film specifically, a PET film, may be used.
  • An adhesion layer was formed on the PET substrate having a thickness of 250 micrometers using a urethane-based material, and after plasma pretreatment, an Al layer having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method. Nitrogen, which is a reactive gas, was added onto the Al layer to form an AlOxNy layer (x> 0, 0.3 ⁇ y ⁇ 1) by reactive sputtering. Subsequently, a positive type photoresist (Dongjin Semichem Co., N200) was coated, fixed on a stage and subjected to UV exposure using a UV laser 365 nm. It was then developed using TMAH 1.38% solution to form a photoresist pattern.
  • Nitrogen which is a reactive gas
  • the Al layer and the AlOxNy layer were etched using an acid solution using the photoresist pattern, and a pattern was formed by stripping using an stripping solution (LG Chemical, LG202).
  • the opening of the AlOxNy layer was designed to have a dot pattern of 15 micrometers in diameter and a pitch of 115 micrometers.
  • an adhesive layer was coated on the AlOxNy layer, and the embossed pattern forming resin composition (UV curable urethane acrylate resin) was applied, followed by imprinting using a glass cliché having an etching depth of 7.5 micrometers as a master mold.
  • the pattern portion was formed.
  • the Cliché proceeded with Si-based release treatment in the gas phase to maximize the release force with the embossed pattern portion after imprinting and UV curing, and the film mask having the embossed pattern portion was made to remove residues generated during the process through the release treatment. Induced for easy removal.
  • UV-curable urethane acrylate resin was patterned using the film mask prepared as above.
  • FIG. 10 illustrates an example of a pattern loss due to overlap of an opening and an embossed pattern part of a dark light shielding pattern layer in a pattern formed using the film mask manufactured as described above.
  • FIG. 9A is a shape of a film mask having an embossed pattern portion
  • FIG. 9B is a photograph showing a pattern formed using the film mask.
  • a bright circle in the region corresponding to FIG. 10A represents a dot which is an opening of the dark light shielding pattern layer in the film mask, and a circle with a black outline marks the embossed pattern portion.
  • a liquid crystal cell was manufactured by using a substrate having a dot spacer on one side and a general flat substrate on one side.
  • the dot spacer film was manufactured by exposing UV resin (Resin) between substrates using a mask film having an embossed gap pattern.
  • the base film was used as an ITO film, and a mask film having an embossed gap pattern was prepared in the same manner as described above.
  • Size refers to the diameter of the portion exposed through the circular (dot) pattern (opening) of the film mask. If the gap of the circular pattern is not uniform, a pattern is formed in the shape of a cone, thereby decreasing the uniformity of the size.
  • Example 2 It carried out similarly to Example 1 except not having an embossed pattern part.
  • a dot spacer film having a dot pattern manufactured using the manufactured film mask and having a dot pattern formed as a spacer between two substrates was manufactured.
  • a solution in which a die is mixed is applied to the resin and then laminated through a PET film, and the height uniformity of the 9 point position within 55 inches is observed, and the results are shown in Table 2 below. It was.
  • Example 1 has a very good thickness uniformity.

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Abstract

본 출원은 투명 기재; 상기 투명 기재 상에 구비된 암색 차광 패턴층; 및 상기 투명 기재의 상기 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 구비된 양각 패턴부를 포함하는 필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴 형성 방법, 및 이를 이용하여 형성된 패턴에 관한 것이다.

Description

필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 패턴
본 출원은 2016년 1월 27일에 제출된 한국 특허출원 제10-2016-0010240호의 우선일의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 패턴에 관한 것이다.
일반적인 필름 마스크 기반의 롤투롤(Roll to Roll) 포토리소그래피 기술은 패터닝을 진행하고자 하는 기재와의 밀착력 확보가 되지 않는 경우에는 패턴의 해상도 저하 및 위치별 편차가 발생한다. 이러한 위치별 패터닝 편차의 극복을 위해서는 패턴 공정간 UV 노광 영역의 필름 마스크와 기재를 최대한 밀착시키기 위하여 라미네이트 공정이 도입된다. 그러나, 이러한 라미네이트 공정은 라미네이트를 위한 닙 롤(Nip Roll)의 가공 공차, 일반적으로 3/100mm 이상의 공차 및 압력에 따른 변형 등의 특성으로 인하여, 정확한 공차를 유지하기 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 최근 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist, 이하 DFR)를 이용한 패터닝 기술이 시도되고 있으며, 이는 상온에서 필름 상태인 드라이 필름 레지스트 온도를 약 100 근방으로 승온시키고, 이를 기재에 라미네이팅하고, 이후에 다시 필름 마스크를 라미네이팅한 후 UV 노광을 진행하는 공정을 수행한다. 그러나 이러한 드라이 필름 레지스트의 경우 필름의 두께를 원하는 대로 조절하기 어렵다는 단점과 함께 실제 패터닝시 DFR이 지니는 해상도 문제의 극복이 어렵다는 단점으로 인하여, 고해상도의 패턴을 구현하기에는 어려움이 따르게 된다. 도 1은 DFR을 이용한 패터닝시 해상도에 따른 패턴 구현 능력 및 부착력의 문제점을 나타낸다. 구체적으로 DFR의 이용시, 15 마이크로미터 이하의 고립형 패턴의 부착력이 문제되고, 10 마이크로미터 영역대 패턴의 패턴 구현능에 문제가 있다.
또한, 일반적으로 필름 마스크를 이용한 롤투롤 노광시에는 도 2와 같은 형태의 A 롤과 B롤에 의한 라미네이션이 도입되며, 이때 A 롤과 B 롤의 간격(gap)의 균일성 및 B 롤의 진직도에 의하여 UV 노광시 패터닝된 감광성 수지의 단차 및 균일성이 결정된다. 이때 A 롤과 B 롤은 통상적으로 한쪽 롤로서 딱딱한(Hard) 스틸 롤(Steel Roll)을 적용하며, 나머지 롤은 수지의 특성 및 기타 공정 특성에 따라 결정되며, 예컨대 RTV Si 롤이 주로 사용된다. 이 때 롤과 롤의 접촉시 발생할 수 있는 여러 기구적 불량은 도 3에 나타내었다. 도 3은 고무 롤과 스틸 롤의 축이 비틀려, 이들이 접촉되었을 때 기구적 불량이 발생한 예를 도시한 것이다.
이 외에도 고무 롤의 재질 및 형상에 따라 도 4와 같은 형태의 불량이 발생할 수 있다. 구체적으로, 도 4 (a)의 이상적인 접촉형상과는 달리, 하중을 가하는 위치가 일반적으로 롤의 가장자리에 위치해 있게 됨에 따라, 도 4 (b)와 같이 가운데 부분이 들뜨는 형태의 변형이 발생하거나 중앙부가 두꺼워지는 현상이 나타나게 된다. 이러한 문제점의 해결을 위하여 도 4 (c)와 같이 크라운 롤(Crown Roll)을 사용하거나 롤의 가장자리를 연마함으로써 이러한 문제점을 극복하는 형태의 기구적 보강이 이루어지고 있다.
그러나 이러한 기구적인 보강을 하더라도 기본적으로 감광성 수지의 유체 특성에 의하여 롤의 국부적인 변형은 발생하게 되며, 이러한 국부적인 변형에 기인하여, 도 5와 같은 위치별 패턴의 단차가 발생하고 이로 인하여 얼룩이 육안으로 관찰 시인되게 된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 출원 공개 제1992-0007912호
본 출원은 액상 또는 유동성인 감광성 수지를 이용한 패터닝 시 롤의 주행방향인 MD(Machine Direction) 및 TD(Transverse Direction)의 무라(Mura)를 개선할 수 있는 필름 마스크, 이의 제조방법, 이를 이용한 패턴형성방법, 및 이를 이용하여 제조된 패턴을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는
투명 기재;
상기 투명 기재 상에 구비된 암색 차광 패턴층; 및
상기 투명 기재의 상기 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 구비된 양각 패턴부를 포함하는 필름 마스크를 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 양각 패턴부는 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 양각 패턴부는 동일한 두께를 가지고 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층은 UV 영역의 차단 특성을 나타내는 것이 바람직하며, 예컨대 UV 영역대의 반사율이 약 30% 이하라면 특별히 한정되지 않는다. 일 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층은 블랙매트릭스 재료, 카본 블랙계 재료, 다이(dye)가 혼합된 수지 및 AlOxNy(0 ≤ x ≤ 1.5, 0 ≤ y ≤ 1, x 및 y는 Al 1 원자에 대한 각각의 O 및 N의 원자 수의 비) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 금속층은 예컨대 알루미늄 층이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 구비된 금속층이 구비되고, 상기 필름 마스크는 상기 금속층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 상기 암색 차광 패턴층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 또는 상기 필름 마스크는 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층이 구비된 영역과, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층이 직접 접하는 영역을 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층 상에 구비된 표면 보호층을 추가로 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층 및 상기 양각 패턴부 상에 구비된 이형력 강화층을 추가로 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층과 투명 기재 사이에, 또는 상기 암색 차광 패턴층과 상기 양각 패턴부 사이에 구비된 부착층을 더 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층과 투명 기재 사이에 구비된 금속층을 포함하고, 상기 금속층과 상기 투명 기재 사이에 부착층을 더 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는
투명 기재 상에 암색 차광 패턴층을 형성하는 단계; 및
상기 투명 기재의 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 양각 패턴부를 형성하는 단계를 포함하는 필름 마스크의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크를 이용한 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시 상태는 2장의 기재, 상기 2 장의 기재 사이에 구비된 감광성 수지 조성물, 및 상기 감광성 수지 조성물이 2장의 기재 외부로 유출되지 않도록 2장의 기재를 밀봉하는 밀봉부를 포함하는 적층체의 일면에, 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크의 양각 패턴부가 적층체에 접하도록 가압하는 단계;
상기 필름 마스크를 통하여 상기 적층체를 노광하는 단계; 및
상기 2장의 기재 내부에 경화되지 않은 수지 조성물을 현상하는 단계를 포함하는 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크를 이용하여 형성된 패턴을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시 상태는 기재; 및 상기 기재 상에 구비된 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 일정 간격으로 구비된 패턴 유실 부분을 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 2장의 기재; 및 상기 2 장의 기재 사이에서 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되고, 양 말단이 각각 2장의 기재에 접하는 패턴을 포함하고, 상기 패턴의 양 말단 간의 길이는 균일한 패턴 구조체를 제공한다.
본 출원에 기재된 실시상태들에 따른 필름 마스크는 롤을 이용한 패터닝 시 롤의 주행방향인 MD(Machine Direction) 및 TD(Transverse Direction)의 무라(Mura)를 개선할 수 있고, 롤투롤 공정에 적용시에도 간격 롤(gap roll)과 지지 롤(steel roll)의 국부적인 변형에 의한 기구 불량이 있는 경우에도 일정 압력 조건에서 전체적인 두께 균일성을 유지할 수 있으므로, 균일한 두께의 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 종래의 DFR 방법을 이용하여 형성된 패턴의 상태의 사진이다.
도 2는 필름 마스크를 이용하여 롤투롤 공정으로 노광하는 과정의 모식도이다.
도 3은 롤투롤 공정에서의 기구적 불량을 예시한 것이다.
도 4는 고무 롤의 형태 불량을 예시한 것이다.
도 5는 종래의 필름 마스크를 이용한 패턴 형성시 잔막 문제를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 출원의 일 실시상태에 따른 필름 마스크의 투과 사시도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시상태에 따른 필름 마스크의 수직 단면도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시상태에 따른 필름 마스크의 수직 단면도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시상태들에 따른 필름 마스크의 상면에서 관찰한 상태를 예시한 것이다.
도 10은 실시예에 따라 제조된 필름 마스크 및 이에 의하여 제조된 패턴의 형태의 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 본 출원의 일 실시상태에 따른 암색 차광 패턴층의 재료의 파장에 따른 반사율, 투과율, 흡수율을 나타낸 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 필름 마스크는 투명 기재; 상기 투명 기재 상에 구비된 암색 차광 패턴층; 및 상기 투명 기재의 상기 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 구비된 양각 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
암색 차광 패턴층을 갖는 필름 마스크에 추가로 양각 패턴부를 형성함으로써, 액상 또는 유동상인 감광성 수지를 이용한 패터닝시 나타나는 롤의 주행 방향인 MD (Machine Direction) 및 TD (Transverse Direction)의 무라(Mura)를 해결할 수 있다. 또한, 간격 롤(gap roll)과 지지 롤(steel roll)의 국부적인 변형에 의한 기구 불량이 있거나, 롤 사이에 액상 또는 유동상인 감광성 수지 조성물이 존재하여 두께 조절이 어려운 경우에도, 상기 양각 패턴부에 의하여 롤 사이에서 일정 압력 조건에서 전체적인 두께 균일성을 유지할 수 있으므로 균일한 두께의 패턴을 형성할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 양각 패턴부는 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함한다. 일정한 간격으로 배치된 양각 패턴에 의하여 롤 사이에서 전체적으로 두께 균일성을 유지할 수 있다. 필요에 따라, 상기 양각 패턴부는 동일한 두께를 가지고 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함한다.
도 6 및 도 7에 양각 패턴부를 갖는 필름 마스크의 구조를 예시하였다. 도 7의 필름 마스크는 암색 차광 패턴층 이외에 부착층, 금속층, 표면 보호층 및 이형력 강화층이 추가로 구비되어 있으나, 이들 중 일부는 필요에 따라 생략될 수 있다.
도 6 및 도 7과 같은 구조의 필름 마스크를 제조하여 패턴을 성형할 때, 네거티브 타입 수지(UV 경화형)을 이용하는 경우, 차광 영역에 양각 패턴부가 위치하도록 할 수 있다. 상기 양각 패턴부는 노광시 필름 마스크와 패터닝 하고자 하는 재료 사이의 간격(Gap)을 유지해 주는 역할을 하는 동시에, 해당 양각 패턴부와 암색 차광 패턴층이 중첩되는 영역은 노광 후 현상되는 영역에 해당 되므로 실제 제품에 큰 영향을 미치지 않게 된다. 그러나, 암색 차광 패턴층을 포함하는 필름 마스크를 제조한 후, 추가적으로 양각 패턴부를 형성하는 경우, 특별한 얼라인(Align)을 진행하지 않으면, 양각 패턴부가 차광 영역과 중복되지 않는 부분에 위치할 수 있으므로, 패턴이 유실될 수 있다.
패턴 유실을 최소화하기 위하여, 규칙적인 패턴 형성시에는 암색 차광 패턴층의 패턴의 주기성과 양각 패턴부의 주기성이 이루는 최소공배수가 가능한 크게 설계하는 것이 바람직하다. 일 예로 암색 차광 패턴층의 패턴의 주기성(피치)이 115 마이크로미터인 경우, 115 마이크로미터의 정수배에 해당되는 주기성(피치)을 갖는 양각 패턴부를 도입하는 경우에는 양각 패턴부와 암색 차광 패턴층의 패턴의 중첩이 발생하게 된다. 예컨대, 115 마이크로미터의 정수배인 230, 345, 460, 575, 690, 805 등의 피치로 양각 패턴부의 위치를 정의하게 되는 경우 패턴의 유실이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 이를 최소화 하기 위해서는 암색 차광 패턴층의 패턴의 피치, 예컨대 115 마이크로미터의 (N+0.1) 배수 내지 (N+0.9) 배수, 예컨대 (N+0.5) 배수로 양각 패턴부의 패턴의 피치를 설계하는 것이 바람직하다. 여기서 N은 정수이다.
일 예로 필름 마스크가 도트 패턴을 형성하기 위한 형태의 암색 차광 패턴층이 형성되어 있는 경우, 암색 차광 패턴층의 개구부, 즉 암색 차광 패턴층이 존재하지 않는 도트 패턴 형태의 직경을 15 마이크로미터, 도트 패턴의 피치를 115 마이크로미터로 설계하고, 그 위에 위치한 양각 패턴부의 각 패턴의 상기 투명 기재의 암색 차광 패턴층이 형성된 면에 접하는 영역의 직경을 50 마이크로미터로 설계하고, 양각 패턴부의 피치를 750 마이크로미터로 설계하는 경우 도 8과 같이 형성될 수 있다. 도 8에는 흰색 원으로 표시한 영역과 같이 패턴을 형성하고자 하는 부분과 양각 패턴부의 중첩이 일어나 있음을 알 수 있다.
일 실시상태에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층은 UV 영역의 차단 특성을 나타내는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 UV 영역대(100 nm 내지 400 nm)의 반사율이 약 30% 이하인 재료가 사용될 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 암색 차광 패턴층은 블랙매트릭스 재료, 카본 블랙계 재료, 다이(dye)가 혼합된 수지 및 AlOxNy(0 ≤ x ≤ 1.5, 0 ≤ y ≤ 1, x 및 y는 Al 1 원자에 대한 각각의 O 및 N의 원자 수의 비) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 x 및 y의 범위는 x > 0, 또는 y > 0, 또는 x > 0 및 y > 0인 것이 바람직하다.
상기 암색 차광 패턴층이 AlOxNy로 이루어지는 경우 0 < x ≤ 1.5 또는 0 < y ≤ 1인 것이 바람직하다. 상기 암색 차광 패턴층으로 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산질화물을 사용하는 경우, 암색 차광 패턴층 단독으로도 UV 파장에 대한 반투과 특성 및 반사방지특성을 나타낼 수 있으므로, 이를 기초로 암색 차광 패턴층의 두께에 따라, 또는 금속층과의 적층구조를 도입함으로써 다층 패터닝의 목적으로 사용되는 하프톤 마스크의 제조에 적용될 수 있다.
상기 암색 차광 패턴층의 재료 및 두께는 필름 마스크를 이용하여 패턴화하고자 하는 재료 및 패턴의 크기나 형태에 따라 결정될 수 있으며, 특히 요구되는 UV 광 투과도에 따라 그 두께가 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 암색 차광 패턴층은 5 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있으며, 빛을 차단하는 두께이면 어느 두께든지 무방하다.
상기 암색 차광 패턴층은 UV 노광에 의하여 구현하고자 하는 패턴의 형태를 개구 영역으로 갖는 패턴 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 원기둥 형태 또는 도트 형태의 패턴을 형성하고자 하는 경우, 상기 암색 패턴 차광층은 원형의 개구들을 갖는 패턴을 가질 수 있다. 상기 암색 차광 패턴층을 전술한 AlOxNy로 형성하는 경우, 개구의 크기를 원하는 크기로 형성하기에 용이하며, 예컨대 직경이 1 내지 30 마이크로미터인 원형, 또는 선폭이 1 내지 30 마이크로미터인 선형의 개구를 가질 수 있다. 특히, 상기 암색 차광 패턴층을 전술한 AlOxNy로 형성하는 경우, 15 마이크로미터 이하의 고해상도 패턴을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 방식에 의한 스캔 무라 문제가 최소화될 수 있다.
상기 암색 차광 패턴층의 패턴을 구현하기 위해서는 통상적으로 사용되는 레이져를 이용한 직접(Direct) 노광 공정 외 포토리소 그라피를 활용하거나 오프셋 및 잉크젯 등 인쇄 기법을 이용하는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
본 발명자들은 Al층 및 Al계 질산화물 각각의 단일 층 및 적층 (AlOxNy/Al)구조의 UV 영역 (100nm~400nm)에 대한 반사 및 흡수 파장을 측정한 결과, 적층 구조의 경우 UV 영역대에 대해서는 약 30% 이하의 반사율을 지니고 있음을 확인하였으며, 나머지 빛은 흡수함으로써 전체적으로 마스크 소재로 사용할 수 있음을 확인하였다(도 11). 다시 말하면, AlOxNy층 단독으로도 UV 파장에 대한 반투과특성 및 반사방지특성을 나타내므로, 종래의 마스크 구조에서 반사방지막의 역할을 할 수 있음을 확인하였다.
상기 투명 기재는 전술한 필름 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는데 필요한 정도의 광 투과율이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 투명 기재는 필름 마스크를 이용하여 패턴화하고자 하는 패턴의 크기나 재료에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 가시광선 투과율이 50% 이상인 투명 기재가 사용되는 것이 바람직하다. 필름 마스크를 이용한 패턴 형성시 롤을 이용하기 위하여, 상기 투명 기재는 플렉서블 기재를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 플라스틱 필름, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용될 수 있다. 상기 투명 기재의 두께는 필름 마스크를 지지할 수 있는 정도면 충분하며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 투명 기재의 두께는 10 nm 내지 1 mm, 구체적으로 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터일 수 있다.
상기 양각 패턴부는 당기술분야에 알려져 있는 수지로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 감광성 수지로 이루어질 수 있다. 상기 양각 패턴부의 두께나 상기 암색 차광 패턴층과 접하는 각 패턴의 크기는 필요에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 양각 패턴부의 두께는 100 nm 내지 1mm, 예컨대 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터에서 결정될 수 있다. 상기 양각 패턴부의 각 패턴이 상기 암색 차광 패턴층과 접하는 패턴의 크기는 직경 또는 최장 길이가 1 마이크로미터 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 상기 양각 패턴부의 각 패턴이 상기 암색 차광 패턴층과 접하는 패턴의 형태는 원형 또는 다각형일 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다.
일 실시상태에 따르면, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 금속층은 상기 암색 차광 패턴층의 차광성을 보완할 수 있고, 상기 암색 차광 패턴층의 형성 또는 패턴화가 용이하도록 할 수 있다. 상기 금속층은 차광성을 보완할 수 있는 재료 또는 상기 암색 차광 패턴층을 형성하기에 용이한 재료가 사용될 수 있다. 예컨대, 알루미늄(Al)이 사용될 수 있으며, 이 경우 그 위에 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산질화물로 이루어진 암색 차광 패턴층을 형성하기에 용이하다. 또한, 알루미늄은 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물로 이루어진 암색 차광층과 동시에 패턴화하기에 용이하다. 상기 금속층의 두께는 차광성, 공정성 또는 플렉서블성을 고려하여 결정될 수 있으며, 예컨대 1 nm 내지 10 마이크로미터 내에서 결정될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 필름 마스크에서 차광 역할을 하는 소재의 내구성 및 부착 특성 등에 따라, 암색 차광 패턴층 하부에 부착층이 추가로 구비되거나, 암색 차광 패턴층 상에 표면 보호층이 구비되거나, 암색 차광 패턴층 및 양각 패턴부 상에 구비된 이형력 강화층을 추가로 도입할 수 있다.
상기 부착층은 상기 암색 차광 패턴층과 상기 투명 기재 사이 또는 상기 암색 차광 패턴층과 상기 양각 패턴부 사이에 구비될 수 있다. 또한, 상기 부착층은 상기 금속층과 상기 투명 기재 사이에 구비될 수 있다. 상기 부착층으로는 상기 투명기재 또는 상기 양각 패턴부와 상기 암색 차광 패턴층 또는 금속층 사이의 부착력을 강화하면서, 필름 마스크를 이용한 패턴화에 부정적인 영향을 미치지 않는 것이 사용될 수 있다. 예컨대, 아크릴계, 에폭시계 혹은 우레탄계와 같은 부착층 재료가 사용될 수 있다.
상기 표면보호층의 경우에는 일 예로서 우레탄 아크릴레이크 계열의 표면 보호층을 도입할 수 있으나, 이 또한 경도 HB 수준 이상인 경우에는 크게 무방함을 확인하였다. 다만, 필름 마스크를 통한 제품의 잔막 및 해상도 증대 등을 고려하는 경우 가급적이면 기재 혹은 부착층보다 굴절률이 높으면서 UV 광에 대한 흡수가 없는 층을 표면 보호층으로 사용하는 것이 바람직하다.
이후 최 외각층에 해당되는 이형력 강화층의 경우 불소계, 실리콘계, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 형태의 층을 도입할 수 있으며, 도입시 두께는 100nm 이하의 층이 바람직함을 확인하였다. 예컨대, 상기 이형력 강화층은 1 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. 해당 층을 구성하는 방법은 웻코팅(wet Coating) 방법 및 기상 증착 방법이 있으며, 기상증착 방법이 좀더 유리하다.
아울러 사용자의 공정에 따라, 두께 증대를 목적으로 제작된 필름 마스크를 추가의 기재 및 접착층을 통하여 보강하여 사용할 수 있다. 상기 이형력 강화층은 패터닝하고자 하는 기재, 예컨대 PET와 같은 플라스틱 필름, ITO 필름 등의 표면에너지 이하의 표면에너지, 예컨대 30 dynes/cm 이하를 갖는 경우 일반적인 이형 공정 및 성형 공정에 효과가 있다. 상기 이형력 강화층의 표면에너지는 바람직하게는 22 dynes/cm 이하, 더욱 바람직하게는 15 dynes/cm 이하인 것이 좋은 성능을 나타낼 수 있다. 상기 이형력 강화층의 표면에너지는 낮을수록 좋으며, 0 dynes/cm 초과 30 dynes/cm 이하일 수 있다.
상기 이형력 강화층의 재료로는 상기 표면에너지를 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 불소계 물질, 실리콘계 물질 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로서, 퍼플루오로에테르체인을 갖는 불소계 물질, 알콕시 실란 또는 실라놀을 갖는 실리콘계 물질, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 알콕시 실란 또는 실라놀과 같은 실리콘계 물질은 다른 기재와의 부착성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 상기 이형력 강화층은 이형력 강화층의 내구성을 보강하기 위하여 SiO2층 또는 TiO2층을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2층 또는 TiO2층을 먼저 증착한 후, 실라놀을 포함하는 층을 형성하는 경우, 상온에서 실라놀의 -OH가 탈수축합반응을 진행하여 이에 접하는 층의 표면과 완전 결합되도록 유도할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 구비된 금속층이 구비되고, 상기 필름 마스크는 상기 금속층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 상기 암색 차광 패턴층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 또는 상기 필름 마스크는 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층이 구비된 영역과, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층이 직접 접하는 영역을 포함한다. 도 8에 금속층이 구비된 영역과 금속층이 구비되지 않은 영역을 포함하는 필름 마스크의 구조를 예시하였다. 이와 같이 금속층 또는 암색 차광 패턴층의 두께 또는 금속층의 유무에 따라 필름 마스크 내에 광투과도가 상이한 부분을 만들어 하프톤(half tone) 영역을 제작할 수 있다. 도 8에 있어서, 암색 차광 패턴 및 금속층이 없는 일반 마스크 영역에 의하여 형성되는 패턴에 비하여, UV 광의 일부만을 통과시키는 암색 차광 패턴층이 존재하는 하프톤 영역에 의하여 형성된 패턴의 두께가 더 얇게 형성된다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는
투명 기재 상에 암색 차광 패턴층을 형성하는 단계; 및
상기 투명 기재의 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 양각 패턴부를 형성하는 단계를 포함하는 필름 마스크의 제조방법을 제공한다.
상기 암색 차광 패턴층을 형성하는 단계는 투명 기재 상에 암색 차광 패턴층 형성용 재료로 암색 차광층을 형성한 후, 포토레지스트 코팅(PR coating), UV 노광(UV exposure), 현상(develop), 에칭(etching) 및 스티리핑(stripping) 공정을 통하여 수행할 수 있다. 필요에 따라, 검사 및 수리(inspection & repair) 과정을 거칠 수 있다.
상기 양각 패턴부를 형성하는 단계는 접착 수지를 코팅하고 UV 노광한 후, 양각 패턴부 형성용 수지 조성물을 코팅하고 UV 노광하는 공정을 통하여 수행할 수 있다. 필요에 따라, 검사 및 수리(inspection & repair) 과정을 거칠 수 있다. 상기 접착 수지를 코팅하여 UV을 노광하여 형성된 층은 전술한 부착층에 대응할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크를 이용한 패턴의 형성 방법을 제공한다. 일 예에 따르면, 2장의 기재, 상기 2 장의 기재 사이에 구비된 감광성 수지 조성물, 및 상기 감광성 수지 조성물이 2장의 기재 외부로 유출되지 않도록 2장의 기재를 밀봉하는 밀봉부를 포함하는 적층체의 일면에, 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크의 양각 패턴부가 적층체에 접하도록 가압하는 단계; 상기 필름 마스크를 통하여 상기 적층체에 노광하는 단계; 및 상기 2장의 기재 내부에 경화되지 않은 수지 조성물을 현상하는 단계를 포함하는 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 필름 마스크를 이용하여 형성된 패턴을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시 상태는 기재; 및 상기 기재 상에 구비된 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 포함하는 패턴 구조체에 관한 것으로서, 상기 패턴은 일정 간격으로 패턴 결실 부분을 포함한다. 상기 기재의 패턴의 구비된 면에는 추가의 기재가 구비될 수 있다. 즉, 상기 패턴은 2장의 기재 사이에 구비될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 2장의 기재; 및 상기 2 장의 기재 사이에서 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되고, 양 말단이 각각 2장의 기재에 접하는 패턴을 포함하는 패턴 구조체에 관한 것으로서, 상기 패턴의 양 말단 간의 길이는 균일하다. 여기서, 상기 패턴의 양 말단 간의 길이는 전술한 설명에서 패턴의 두께에 대응하는 표현이다. 상기 2장의 기재는 플렉서블성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 플라스틱 필름, 구체적으로 PET 필름이 사용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다.
실시예 1
두께 250 마이크로미터의 PET 기재 위에 우레탄계 재료를 이용하여 부착층을 형성하고, 플라즈마 전처리를 수행한 후, 두께 100 nm의 Al층을 스퍼터링 방법으로 형성하였다. Al 층 위에 반응성 가스인 질소를 첨가하여 반응성 스퍼터링법(reactive sputtering)에 의하여 AlOxNy층(x>0, 0.3 ≤ y ≤ 1) 층을 형성하였다. 이어서, 포지티브 타입 포토레지스트(동진세미켐사, N200)를 코팅하고, 스테이지(stage) 상에 고정하고 UV 레이저 365 nm를 이용하여 UV 노광(UV exposure)하였다. 이어서 TMAH 1.38% 용액을 이용하여 현상(develop)하여 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 Al층 및 AlOxNy층을 산용액을 이용하여 에칭(etching)하고, 박리액(LG화학, LG202)을 이용하여 스티리핑(stripping)하여 패턴을 형성하였다. 이때, AlOxNy층의 개구부는 직경 15 마이크로미터의 도트 패턴을 115 마이크로미터의 피치를 갖도록 설계되었다.
이어서, AlOxNy층 상에 접착층을 코팅하고, 양각 패턴부 형성용 수지 조성물(UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 수지)을 도포한 후, 식각 깊이가 7.5 마이크로미터인 유리 클리셰를 마스터 몰드로 이용하여 임프린팅함으로써 양각 패턴부를 형성하였다. 이 때, 클리셰는 기상으로 Si계 이형처리를 진행하여 임프린팅 및 UV 경화후 양각 패턴부와의 이형력을 극대화하였으며, 만들어진 양각 패턴부를 갖는 필름 마스크는 이형처리를 통하여 공정간 발생하는 잔류물을 쉽게 제거할 수 있게 유도하였다.
상기와 같이 제조된 필름 마스크를 이용하여 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 수지를 패터닝하였다.
도 10은 상기와 같이 제조된 필름 마스크를 이용하여 형성한 패턴에 있어서, 암색 차광 패턴층의 개구부와 양각 패턴부가 중첩됨에 따른 패턴 유실의 예를 나타낸 것이다. 도 9의 (A)는 양각 패턴부를 갖는 필름 마스크의 형상이고, 도 9의 (B)는 상기 필름 마스크를 이용하여 형성된 패턴을 나타낸 사진이다.
도 10의 (A)에 해당되는 영역의 밝은색 원이 필름 마스크에 있는 암색 차광 패턴층의 개구부인 도트를 나타내고 있으며, 검은색 외곽선이 있는 원이 양각 패턴부를 표시한다. 단차를 측정한 결과 양각 패턴부 영역에 해당되는 부분만 모두 동일하게 7.3 마이크로미터의 단차가 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
이러한 양각 패턴부를 갖는 필름 마스크를 이용하여 도 2와 같은 공정을 이용하여 롤투롤 노광 및 현상을 실시한 후에 형성된 도트 패턴의 형상을 관찰한 결과 도 10의 (B)와 패턴을 얻었다. 도 10의 (B)에 따르면, 양각 패턴부의 영역에 해당되는 부분의 도트 패턴이 유실되었으며, 이는 필름 마스크와 패턴화하고자 하는 필름 기재를 이용한 롤투롤 공정 도중 필름 사이에서 나타나는 슬립(Slip) 현상에 의한 것으로 추정되며, 슬립이 일어나는 규모(Dimension)은 100 마이크로미터 내외 수준으로 판단된다. 더불어 주위의 도트 패턴의 단차 측정 결과, 모두 양각 패턴부의 단차와 동일한 7.3 마이크로미터 내외로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 단차의 균일성을 보다 거시적으로 확인하기 위하여, 일 면은 도트 스페이서(spacer)가 형성된 기재와 일 면은 일반 평면 기재를 이용하여 액정셀을 제조하였다.
이때 도트 스페이서 필름은 양각의 갭(Gap) 패턴이 형성된 마스크 필름을 이용하여 기재 사이에 UV 레진(Resin)을 충진한 후 노광을 통하여 제조하였다. 이때 기재 필름은 ITO 필름을 이용하였으며, 양각의 갭 패턴이 형성된 마스크 필름은 상기 기재한 방식과 동일하게 제조하였다.
상기 필름 상에, 수지에 다이(Dye)가 혼합되어 있는 용액을 도포한 후 PET 필름을 통하여 라미네이션하고, 55인치 내 9 Point 위치에 대한 높이 균일성을 관찰하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
좌측 중앙 우측
Size (μm) 15.3 15.9 16.2
17.1 16.5 15.7
17.2 16.4 15.7
두께(μm) 5.1 5.1 5.3
5.0 5.4 5.3
5.1 5.2 5.3
상기 표 1에서 Size는 필름 마스크의 원형(도트) 패턴(개구)을 통하여 노광된 부분의 지름을 의미한다. 상기 원형 패턴의 갭이 균일하지 않으면 원뿔 형태로 패턴이 형성되어 Size의 균일성이 저하된다.
비교예 1
양각 패턴부를 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 실시예 1과 마찬가지로, 제조된 필름마스크를 이용하여 제조된 도트 패턴을 가지고, 2장의 기재 사이에 도트 패턴이 스페이서로 형성된 도트 스페이서 필름(dot spacer film)을 제조하였다. 상기 필름 상에, 수지에 다이(Dye)가 혼합되어 있는 용액을 도포한 후 PET 필름을 통하여 라미네이션하고, 55인치 내 9 Point 위치에 대한 높이 균일성을 관찰하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
좌측 중앙 우측
Size (μm) 13.8 15.5 14.7
15.6 15.8 15.2
15.6 14.9 14.7
두께(μm) 9.2 10.6 8.0
7.8 7.2 10.4
8.4 9.1 7.5
비교예 1에서 얻어진 9 point 위치에서의 두께 균일성에 비하여 실시예 1이 두께 균일성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
표 1 및 표 2의 결과에 따르면, 양각 패턴부가 형성되지 않은 마스크의 경우 노광시 필름 간 갭(gap)이 균일하지 않아 필름 마스크에 존재하는 패턴이 노광된 후 나타나는 사이즈 및 높이의 편차가 크게 발생하는 반면, 양각 패턴부(Gap spacer)가 있는 경우 균일성이 확보됨을 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. 투명 기재;
    상기 투명 기재 상에 구비된 암색 차광 패턴층; 및
    상기 투명 기재의 상기 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 구비된 양각 패턴부를 포함하는 필름 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 양각 패턴부는 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함하는 것인 필름 마스크.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 양각 패턴부는 동일한 두께를 가지고 일정한 간격으로 형성된 2 이상의 양각 패턴을 포함하는 것인 필름 마스크.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층은 UV 영역대의 반사율이 약 30% 이하인 것인 필름 마스크.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 구비된 금속층을 추가로 포함하는 것인 필름 마스크.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층이 구비되고, 상기 필름 마스크는 상기 금속층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 상기 암색 차광 패턴층의 두께가 서로 상이한 2 이상의 영역을 포함하거나, 또는 상기 필름 마스크는 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층 사이에 금속층이 구비된 영역과, 상기 투명 기재와 상기 암색 차광 패턴층이 직접 접하는 영역을 포함하는 것인 필름 마스크.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층 상에 구비된 표면 보호층을 추가로 포함하는 필름 마스크.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층 및 상기 양각 패턴부 상에 구비된 이형력 강화층을 추가로 포함하는 필름 마스크.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층과 투명 기재 사이에 구비된 부착층을 더 포함하는 필름 마스크.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층과 투명 기재 사이에 구비된 금속층을 포함하고, 상기 금속층과 상기 투명 기재 사이에 부착층을 더 포함하는 필름 마스크.
  11. 투명 기재 상에 암색 차광 패턴층을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 기재의 암색 차광 패턴층이 구비된 면 상에 양각 패턴부를 형성하는 단계를 포함하는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 필름 마스크의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 암색 차광 패턴층을 형성하는 단계는 투명 기재 상에 암색 차광 패턴층 형성용 재료로 암색 차광층을 형성한 후, 포토레지스트 코팅(PR coating), UV 노광(UV exposure), 현상(develop), 에칭(etching) 및 스티리핑(stripping) 공정을 통하여 수행되는 것인 필름 마스크의 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 양각 패턴부를 형성하는 단계는 접착 수지를 코팅하고 UV 노광한 후, 양각 패턴부 형성용 수지 조성물을 코팅하고 UV 노광하는 공정을 통하여 수행되는 것인 필름 마스크의 제조방법.
  14. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 필름 마스크를 이용한 패턴의 형성 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 2장의 기재, 상기 2 장의 기재 사이에 구비된 감광성 수지 조성물, 및 상기 감광성 수지 조성물이 2장의 기재 외부로 유출되지 않도록 2장의 기재를 밀봉하는 밀봉부를 포함하는 적층체의 일면에, 상기 필름 마스크의 양각 패턴부가 적층체에 접하도록 가압하는 단계;
    상기 필름 마스크를 통하여 상기 적층체에 노광하는 단계; 및
    상기 2장의 기재 내부에 경화되지 않은 수지 조성물을 현상하는 단계를 포함하는 패턴의 형성 방법.
  16. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 필름 마스크를 이용하여 형성된 패턴.
  17. 기재; 및 상기 기재 상에 구비된 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성된 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 일정 간격으로 패턴 유실 부분을 포함하는 것인 패턴 구조체.
  18. 2장의 기재; 및 상기 2 장의 기재 사이에서 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되고, 양 말단이 각각 2장의 기재에 접하는 패턴을 포함하고, 상기 패턴의 양 말단 간의 길이는 균일한 것인 패턴 구조체.
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