KR20080082116A - Method for fabricating wire grid polarizer - Google Patents

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KR20080082116A
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홍성훈
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Abstract

A method for manufacturing wire grid polarizers is provided to enhance capability of wire grid polarizers by easily manufacturing large wire grid patterns with a great aspect ratio using NIL(Nano Imprint Lithography) and electroplating. A conductive layer(20) is formed on a substrate(10). A resin layer is formed on the conductive layer. A second pattern(32) is formed on the resin layer using a stamp having a first pattern. A metal layer(50) is formed on the conductive layer. Then the second pattern is removed. The substrate is a transparent substrate having glass and polymer. The conductive layer includes ITO(Indium Tin Oxide), Cr, and Au. The resin layer includes thermoplastic resins and ultraviolet curing resins.

Description

선격자 편광판 제조방법{Method for fabricating wire grid polarizer}Method for manufacturing a grid polarizer {Method for fabricating wire grid polarizer}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선격자 편광판의 제조 단계를 나타내는 도면.1 is a view showing a step of manufacturing a grid polarizer according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10: 기판 20: 도전층10: substrate 20: conductive layer

30: 수지층 32: 제2 패턴30: resin layer 32: second pattern

34: 잔여층 40: 스탬프34: remaining layer 40: stamp

42: 제1 패턴 50: 금속층42: first pattern 50: metal layer

52: 선격자 패턴 60: 보호층52: grid pattern 60: protective layer

100: 선격자 편광판100: grid polarizer

본 발명은 나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용한 선격자 편광판의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 나노 스케일 구조의 스탬프를 사용하는 나노 임프린트 리소그래피 공정과 전기도금 공정을 이용하여 종횡비가 큰 선격자 패턴 형성이 용이하고 대면적의 선격자 편광판 제조가 가능한 선격자 편광판 제조 방 법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a lattice polarizer using a nanoimprint lithography process. More specifically, a method of manufacturing a lattice polarizer, which is capable of forming a lattice pattern having a high aspect ratio and manufacturing a lattice polarizer having a large area, by using a nanoimprint lithography process using an nanoscale stamp and an electroplating process. will be.

일반적으로 선격자 편광판(wire grid polarizer)은 디스플레이 장치의 선명한 화질을 구현하기 위해 필요한 장치로서, 그 성능은 선격자의 주기와 입사하는 파의 파장에 따라 주로 결정된다. 즉, 선격자 주기가 입사하는 파의 파장보다 짧게 되어야만 선격자는 편광판으로 작용하게 되어 격자에 평행하게 편광된 파장은 반사되고 격자에 수직으로 편광된 파장은 투과하게 된다.In general, a wire grid polarizer is a device necessary for realizing a clear picture quality of a display device, and its performance is mainly determined by the period of the wire grid and the wavelength of the incident wave. That is, when the grating period is shorter than the wavelength of the incident wave, the grating acts as a polarizing plate such that the wavelength polarized parallel to the grating is reflected and the wavelength perpendicular to the grating is transmitted.

프로젝션 TV 등에 적용될 수 있도록 선격자 편광판이 적색, 녹색, 청색으로 구성되는 3원색에 대해 높은 편광 효율을 가지기 위해서는 약 0.1㎛(100nm) 이하의 선격자 주기를 가져야 한다. 따라서, 100nm 이하의 격자 주기를 갖는 선격자 패턴을 형성하기 위하여 다양한 리소그래피(lithography) 기술이 연구되어 왔다.In order to have high polarization efficiency for three primary colors consisting of red, green, and blue, the grid polarizer should have a grid period of about 0.1 μm (100 nm) or less to be applied to a projection TV. Therefore, various lithography techniques have been studied to form a grid pattern having a lattice period of 100 nm or less.

그러나, 통상적인 광학 리소그래피(photolithography) 방법으로는 100nm 이하의 주기를 갖는 선격자 패턴을 형성하는 것은 매우 어려운 실정이다. 예를 들어, ArF 레이저 또는 F2 레이저 등의 광원을 사용한다고 하더라도 70nm 이하의 선폭을 갖는 패턴은 제조하기가 사실상 불가능하다(100nm 격자 주기를 가지기 위해서는 격자의 선폭이 50nm가 되어야 한다). However, in the conventional optical lithography method, it is very difficult to form a grid pattern having a cycle of 100 nm or less. For example, even if a light source such as an ArF laser or an F2 laser is used, a pattern having a line width of 70 nm or less is virtually impossible to manufacture (the grating line width must be 50 nm to have a 100 nm grating period).

이러한 광학 리소그래피의 한계를 극복하고 더욱 해상도 높은 패턴을 형성하기 위하여 개발된 것이 DUV(Deep Ultra Violet), EUV(Extreme Ultra Violet), 레이저 간섭, 전자빔, X-선 등을 이용한 리소그래피이다. Lithography using deep ultra violet (DUV), extreme ultra violet (EUV), laser interference, electron beams, and X-rays has been developed to overcome the limitations of optical lithography and form higher resolution patterns.

DUV 또는 EUV 리소그래피는 기존에 사용되고 있던 리소그래피 장비를 크게 바꾸지 않고도 해상도를 업그레이드 할 수 있다는 장점은 있으나 마스크의 제조가 용이하지 않는 등의 많은 기술적 난점이 있다. DUV or EUV lithography has the advantage that the resolution can be upgraded without significantly changing the lithography equipment used in the past, but there are many technical difficulties such as difficulty in manufacturing the mask.

레이저 간섭을 이용한 리소그래피는 공정 시간이 너무 많이 소요되고 대면적 적용이 어렵다는 단점이 있다.Lithography using laser interference has the disadvantage that it takes too much time and is difficult to apply a large area.

전자빔을 이용한 리소그래피는 상대적으로 저렴한 비용으로 초극미세 패턴을 형성할 수는 있으나 시간당 처리량이 작아 실제 대량 생산에 사용되기에는 한계를 갖고 있다.Lithography using electron beams can form ultra-fine patterns at a relatively low cost, but has a limitation in that they can not be used for actual mass production because of their low throughput per hour.

X-선 리소그래피는 25nm의 초극미세 패턴의 형성이 가능하나 마스크를 만들때 1:1로 만들 수 밖에 없어 공정 비용이 많이 소모될 뿐만 아니라 X-선에 견딜 수 있는 광학 시스템 및 마스크의 제조가 어렵다.X-ray lithography is capable of forming ultra-fine patterns of 25 nm, but it is difficult to manufacture optical masks and masks that can withstand X-rays, as the process costs are high because the masks can be made 1: 1. .

또한, 상술한 바와 같은 DUV, EUV, 전자빔, X-선 리소그래피는 노광 장비 자체의 초기 투자 비용이 막대하여 공정 단가가 높아지고, 레이저 파워의 불균일성과 주위의 진동, 잡음, 반사와 같은 환경 요소의 영향으로 인해 균일한 선격자 패턴을 형성하기가 어렵다는 단점이 있다. In addition, DUV, EUV, electron beam, and X-ray lithography, as described above, have a high initial investment cost of the exposure equipment itself, which increases the cost of the process, and the influence of environmental factors such as laser power non-uniformity and ambient vibration, noise, and reflection. As a result, it is difficult to form a uniform grid pattern.

이러한 상황에서 새롭게 각광받고 있는 것이 나노 임프린트 리소그래피(nano imprint lithography, NIL)이다. In this situation, what is emerging is nano imprint lithography (NIL).

1990년대 중반 미국 프린스턴 대학교의 Stephen Y. Chou 교수에 의해 최초 제안된 나노 임프린트 리소그래피는 컴팩 디스크(CD)와 같은 마이크로 스케일의 패턴을 갖는 고분자 소재 제품의 대량 생산에 사용되는 엠보싱/몰딩 기술을 리소그래피에 적용한 것으로서, 나노 구조물이 형성된 스탬프를 기판 상에 코팅된 레지스트 표면에 눌러 나노 구조물의 패턴을 전사하는 기술이다. Nanoimprint lithography, first proposed by Professor Stephen Y. Chou of Princeton University in the mid-1990s, incorporates embossing / molding technology for lithography, which is used for mass production of polymer materials with microscale patterns, such as compact discs (CDs). As an application, a technique of transferring a pattern of a nanostructure by pressing a stamp on which a nanostructure is formed on a resist surface coated on a substrate.

이 기술은 낮은 생산성을 갖는 전자빔 리소그래피나 고가의 광학 및 X-선 리소그래피를 보완할 기술로 주목 받고 있다. This technology is drawing attention as a complementary technology to low-productivity electron beam lithography or expensive optical and X-ray lithography.

Chou 교수가 제안한 나노 임프린트 리소그래피 기술을 이용한 선격자 패턴 형성 방법의 개요는 다음과 같다. The outline of the grid pattern formation method using nano imprint lithography technique proposed by Professor Chou is as follows.

먼저, 나노 크기의 패턴이 요철 형태로 형성되어 있는 스탬프(stamp)를 준비한다. First, a stamp in which a nano-sized pattern is formed in an uneven form is prepared.

다음으로, 스탬프와 PMMA(Poly methyl-methacrylate) 재질의 레지스트가 코팅되어 있는 기판을 맞댄 후에 유리 전이 온도 이상(대개 140 내지 180℃의 온도)에서 고압으로 스탬프를 누른다. 다음으로, 기판을 냉각시킨 후 스탬프와 기판을 분리시킨다. Next, the stamp is pressed to a substrate coated with a resist of poly methyl-methacrylate (PMMA) material, and the stamp is pressed at a high pressure at a glass transition temperature or higher (typically 140 to 180 ° C.). Next, after the substrate is cooled, the stamp and the substrate are separated.

이에 따라, 레지스트 상에는 스탬프의 나노 패턴이 반대 형상으로 전사된다. 그 후, 이방성 식각 방법으로 스탬프에 의해 레지스트 표면으로부터 눌려진 부분 즉, 레지스트 잔여층을 제거한다. As a result, the nano pattern of the stamp is transferred to the opposite shape on the resist. Thereafter, the portion pressed from the resist surface by the stamp by the anisotropic etching method, that is, the resist remaining layer is removed.

그 후, 선격자 패턴을 이루는 금속층, 예를 들어, Ti 또는 Au를 기판 전체 면적에 균일하게 증착한다. 이때, 금속층은 기판 및 레지스트 상에 형성된다. 마지막으로, 리프트 오프(lift off) 공정을 통해 레지스트 및 레지스트 상에 증착된 금속층을 제거하면 최종적으로 기판 상에 선격자 패턴이 완성된다.Thereafter, a metal layer constituting a grid pattern, for example, Ti or Au, is uniformly deposited on the entire substrate area. At this time, the metal layer is formed on the substrate and the resist. Finally, removing the resist and the metal layer deposited on the resist through a lift off process finally completes the grid pattern on the substrate.

그러나, 상술한 방법으로는 리프트 오프 공정의 한계로 인하여 일정 두께 이상으로는 금속층을 증착할 수 없기 때문에 근본적으로 소정의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 선격자 패턴을 제조할 수 없다는 치명적인 단점이 있다. 즉, 기판 상에 증착되는 금속층의 두께가 소정의 두께 이상이 되면 레지스트의 측면에도 금속층이 증착되어서 리프트 오프 공정으로는 레지스트 및 레지스트 상에 형성된 금속층을 제거할 수 없게 된다. 따라서, 나노 임프린트 리소그래피 공정으로는 선격자 편광판에서 요구되는 선폭 100nm 이하, 높이 100nm 이상의 선격자 패턴을 형성하는 데에는 한계가 있다.However, the above-described method has a fatal disadvantage in that it is impossible to manufacture a grid pattern having a predetermined aspect ratio since the metal layer cannot be deposited more than a predetermined thickness due to the limitation of the lift-off process. That is, when the thickness of the metal layer deposited on the substrate is greater than or equal to the predetermined thickness, the metal layer is also deposited on the side surfaces of the resist, and thus the lift-off process cannot remove the resist and the metal layer formed on the resist. Therefore, in the nanoimprint lithography process, there is a limit in forming a grid pattern of 100 nm or less in line width and 100 nm or more in height required in the grid polarizer.

한편, 상술한 리프트 오프 공정의 문제점을 해결하기 위하여, 먼저 기판 상에 선격자 패턴용 금속층을 형성하고 그 위에 임프린트용 레지스트를 도포하여 나노 임프린트 공정을 수행한 후에 금속층을 식각하여 선격자 패턴을 제조하는 방법도 가능하다. 그러나, 이러한 방식 역시 임프린트용 레지스트의 식각 저항성(etch resistance)의 한계로 인하여 일정 두께 이상으로 금속층을 증착할 수 없어서 종횡비가 큰 선격자 패턴의 형성이 매우 어렵다.On the other hand, in order to solve the above problems of the lift-off process, first to form a metal layer for the wire grid pattern on the substrate and to apply a resist for imprint thereon to perform a nano imprint process, and then to etch the metal layer to produce a wire grid pattern You can also do it. However, such a method is also difficult to form a grid pattern having a high aspect ratio because the metal layer cannot be deposited more than a predetermined thickness due to the limitation of the etch resistance of the imprint resist.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 나노 임프린트 리소그래피 공정과 전기도금 공정을 이용하여 선폭 100nm 이하, 높이 100nm 이상의 격자 패턴을 갖는 선격자 편광판의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide a method for manufacturing a lattice polarizing plate having a lattice pattern of less than 100nm line width, 100nm or more height using a nanoimprint lithography process and an electroplating process. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선격자 편광판 제조 방법은 기판 상에 도전층을 형성하는 제1 단계; 상기 도전층 상에 임프린트(imprint)용 수지(resin)를 도포하여 수지층을 형성하는 제2 단계; 제1 패턴을 갖는 스탬프를 이 용하여 상기 수지층에 제2 패턴을 형성하는 제3 단계; 제2 패턴을 갖는 도전층 상에 금속층을 형성하는 제4 단계; 및 상기 제2 패턴을 제거 하는 제5 단계를 포함한다. Method for manufacturing a lattice polarizer according to the present invention for achieving the above object comprises a first step of forming a conductive layer on a substrate; A second step of forming a resin layer by applying an imprint resin on the conductive layer; A third step of forming a second pattern on the resin layer by using a stamp having a first pattern; Forming a metal layer on the conductive layer having the second pattern; And a fifth step of removing the second pattern.

상기 기판은 유리, 폴리머를 포함하는 투명 기판일 수 있다.The substrate may be a transparent substrate including glass and a polymer.

상기 도전층은 ITO(Indium Tin Oxide), Cr, Au를 포함할 수 있다.The conductive layer may include indium tin oxide (ITO), Cr, and Au.

상기 수지층은 열가소성 수지, 자외선 경화 수지를 포함할 수 있다.The resin layer may include a thermoplastic resin and an ultraviolet curable resin.

상기 제1 패턴은 선격자 패턴과 실질적으로 동일하며, 상기 제1 패턴이 반전되어 상기 제2 패턴이 형성될 수 있다.The first pattern is substantially the same as the wire grid pattern, and the first pattern is inverted to form the second pattern.

상기 제2 패턴을 형성하는 방법은 핫 엠보싱(hot embossing)법, 자외선 나노임프린트(UV nanoimprint)법을 포함할 수 있다.The method of forming the second pattern may include a hot embossing method or an ultraviolet nanoimprint method.

상기 제3 단계 후에 잔여 수지층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include removing the residual resin layer after the third step.

상기 잔여 수지층을 제거하는 방법은 산소 플라즈마를 이용하는 반응성 이온 식각법을 포함할 수 있다.The method of removing the residual resin layer may include a reactive ion etching method using an oxygen plasma.

상기 금속층을 형성하는 방법은 전기도금법을 포함할 수 있다.The method of forming the metal layer may include an electroplating method.

상기 전기도금법을 이용하여 상기 금속층을 형성하는 경우 상기 도전층은 전극으로 사용될 수 있다.When the metal layer is formed using the electroplating method, the conductive layer may be used as an electrode.

상기 제4 단계 후에 상기 금속층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include etching the metal layer after the fourth step.

상기 금속층을 식각하는 방법은 CMP(chemical mechanical polishing)법을 포함할 수 있다.The method of etching the metal layer may include a chemical mechanical polishing (CMP) method.

상기 제2 패턴을 제거하는 방법은 유기 용매를 사용하는 화학 식각법을 포함 할 수 있다.The method of removing the second pattern may include a chemical etching method using an organic solvent.

상기 도전층의 재질이 불투명 물질인 경우 상기 제5 단계 후에 상기 도전층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.When the material of the conductive layer is an opaque material, the method may further include etching the conductive layer after the fifth step.

상기 제5 단계 후에 완성된 선격자 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a protective layer on the completed grid after the fifth step.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1(a)는 나노 임프린트 리소그래피 공정을 위한 준비 단계를 나타내는 도면이다.Figure 1 (a) is a diagram illustrating a preparation step for a nanoimprint lithography process.

먼저, 선격자 편광판용 기판(10)을 준비한다. 여기서, 기판(10)은 유리, 폴리머 등을 포함하는 투명 기판이다. First, the board | substrate 10 for linear grating polarizing plates is prepared. Here, the substrate 10 is a transparent substrate containing glass, a polymer, or the like.

다음으로, 기판(10) 상에 도전층(20)을 형성한다. 여기서, 도전층(20)의 재질은 ITO(Indium Tin Oxide), Cr, Au 등의 전도성 물질을 포함한다. 도전층(20)은 통상적인 스퍼터링법, 전자빔 증착법 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 도전층(20)은 선격자 패턴을 이루는 금속층을 전기도금법으로 형성시 도금용 씨드(seed), 즉 도금용 전극의 역할을 한다.Next, the conductive layer 20 is formed on the substrate 10. Here, the material of the conductive layer 20 includes a conductive material such as indium tin oxide (ITO), Cr, Au, or the like. The conductive layer 20 is preferably formed using a conventional sputtering method, an electron beam vapor deposition method, or the like. In the present invention, the conductive layer 20 serves as a plating seed, that is, a plating electrode when the metal layer forming the grid pattern is formed by an electroplating method.

다음으로, 도전층(20) 상에 나노 임프린트 리소그래피를 위한 수지층(30)을 형성한다. 수지층(30)의 재질은 나노 임프린트 방법에 따라 적절하게 선택되며, 열가소성 수지 또는 자외선 경화 수지를 포함한다. 나노 임프린트 방법에 따른 수지의 선택과 관련된 내용에 대해서는 후술한다. 수지층(30)은 통상적인 스핀 코팅법, 디스펜싱(dispensing)법 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.Next, a resin layer 30 for nanoimprint lithography is formed on the conductive layer 20. The material of the resin layer 30 is appropriately selected according to the nanoimprint method, and includes a thermoplastic resin or an ultraviolet curable resin. Details related to the selection of the resin according to the nanoimprint method will be described later. The resin layer 30 is preferably formed using a conventional spin coating method, a dispensing method, or the like.

다음으로, 최종 제조하고자 하는 선격자 패턴과 실질적으로 동일한 패턴(제1 패턴, 42)이 형성되어 있는 스탬프(40)를 준비한다. 스탬프 제조 과정은 다음과 같은 통상적인 방법을 따르면 된다.Next, a stamp 40 having a pattern (first pattern 42) substantially the same as the grid pattern to be finally manufactured is prepared. The stamp manufacturing process may be carried out according to the following conventional method.

일반적으로 스탬프는 가공이 용이한 실리콘 기판을 사용되는데, 경우에 따라 투명한 스탬프가 필요한 경우에는 유리 기판이 사용되기도 한다. 이러한 실리콘 기판 상에 감광성 수지층을 도포한 후 전자빔 리소그래피나 레이저 간섭 리소그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 제1 패턴을 형성한다. 한편, 실리콘 기판 상에 바로 제1 패턴을 형성하는 상기 방식 대신에, 실리콘 기판 상에 실리콘 산화막을 증착하고 이 실리콘 산화막 상에 제1 패턴을 형성하여 스탬프를 제조할 수도 있다.Generally, a stamp is used for a silicon substrate that is easy to process. In some cases, a glass substrate is used when a transparent stamp is required. After applying the photosensitive resin layer on the silicon substrate, the first pattern is formed by performing an electron beam lithography, a laser interference lithography process, and an etching process. Instead of forming the first pattern directly on the silicon substrate, a stamp may be manufactured by depositing a silicon oxide film on the silicon substrate and forming a first pattern on the silicon oxide film.

이로써 나노 임프린트 리소그래피 공정을 수행하기 위한 선격자 편광판용 기판(10)과 스탬프(40)의 준비가 완성된다.This completes the preparation of the grid 10 for the lattice polarizer plate 10 and the stamp 40 to perform the nanoimprint lithography process.

도 1(b)는 실제 나노 임프린트 리소그래피 과정을 나타내는 도면이다.Figure 1 (b) is a diagram illustrating the actual nanoimprint lithography process.

도시한 바와 같이, 제1 패턴(42)이 형성된 스탬프(40)와 수지층(30)이 형성된 기판(10)을 서로 대응시킨다. 이때, 나노 임프린트 리소그래피에 의해 정확한 패턴의 전사가 이루어지기 위해서는 소정의 정렬(alignment)이 필요하다.As illustrated, the stamp 40 on which the first pattern 42 is formed and the substrate 10 on which the resin layer 30 is formed correspond to each other. In this case, a predetermined alignment is required for accurate pattern transfer by nanoimprint lithography.

다음으로, 기판(10)과 스탬프(40)에 소정의 압력(예를 들어, 1,000 psi 정도)을 인가하여 양자를 압착한다. 이러한 압착 과정을 통해 스탬프에 형성된 제1 패턴(42)이 수지층(30)에 임프린트된다. Next, a predetermined pressure (for example, about 1,000 psi) is applied to the substrate 10 and the stamp 40 to compress both. Through this pressing process, the first pattern 42 formed on the stamp is imprinted on the resin layer 30.

임프린트 과정에서는 소정의 온도가 필요하다. 임프린트 온도는 사용되는 수지층에 따라 달라진다. PMMA(polymethylmethacrylate)로 대표되는 열가소성 수 지로 수지층을 형성하는 경우에는 180℃ 이상의 고온이 필요하다. 이와 같이 열가소성 수지를 사용하여 고온 고압 하에서 임프린트 과정을 수행하는 방법을 핫 엠보싱(hot embossing)법이라고 한다.The imprint process requires a predetermined temperature. The imprint temperature depends on the resin layer used. When the resin layer is formed of a thermoplastic resin represented by PMMA (polymethylmethacrylate), a high temperature of 180 ° C. or higher is required. As such, a method of performing an imprint process under high temperature and high pressure using a thermoplastic resin is called hot embossing.

그러나, 핫 엠보싱법은 고온 고압의 조건에서 임프린트를 수행함으로써 스탬프의 양각 부분이 PMMA와 접촉시 변형되거나 파손되는 문제점이 있다. 또한, 기판과 스탬프의 열팽창 계수의 차이로 인하여 양자의 오정렬의 문제점도 고려해야 한다.However, the hot embossing method has a problem in that the embossed portion of the stamp is deformed or broken upon contact with the PMMA by performing imprinting under high temperature and high pressure. In addition, due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the stamp, the problem of misalignment of both must also be considered.

이와 같은 핫 엠보싱법의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이 자외선 나노 임프린트(UV nano imprint)법이다. 자외선 나노 임프린트법은 열가소성 수지 대신에 자외선으로 경화되는 자외선 경화 수지를 시용함으로써 상온 또는 극히 낮은 온도에서 임프린트가 가능한 방법이다. 물론 자외선 나노 임프린트법의 사용을 위해서는 기판 및 스탬프는 자외선이 투과할 수 있도록 유리 또는 폴리머와 같은 투명 재질을 사용하여야 한다.The UV nano imprint method has been developed to solve the problem of the hot embossing method. The ultraviolet nanoimprint method is a method capable of imprinting at room temperature or extremely low temperature by applying an ultraviolet curable resin that is cured with ultraviolet light instead of a thermoplastic resin. Of course, in order to use the UV nanoimprint method, the substrate and the stamp must be made of a transparent material such as glass or polymer so that ultraviolet rays can transmit.

이러한 임프린트 과정을 통하여 수지층(30)에 스탬프(40)의 제1 패턴(42)이 반전된 제2 패턴(32)이 형성된다. 다시 말하여, 제1 패턴의 양각은 제2 패턴에서 음각이 되고 제1 패턴의 음각은 제2 패턴에서 양각이 된다. Through this imprint process, the second pattern 32 in which the first pattern 42 of the stamp 40 is inverted is formed on the resin layer 30. In other words, the relief of the first pattern is intaglio in the second pattern and the relief of the first pattern is embossed in the second pattern.

한편, 임프린트 수행시 제1 패턴의 높이와 수지층의 두께의 차이에 따라 수지층(30) 상에는 잔여층(34)이 남게 된다. 수지층(30)의 두께를 정확하게 조절하기가 용이하지 않기 때문에, 수지층(30)의 두께가 제1 패턴(42)의 높이보다 두꺼운 경우에는 잔여층(34)이 생기게 마련이다. 잔여층(34)은 선격자 패턴의 형성을 방 해하므로 반드시 제거해야 하며, 물론 잔여층(34)은 스탬프(40)를 분리한 후에 제거할 수 있다. 잔여층 제거 방법으로는 이방성 식각이 가능한 반응성 이온 식각(reactive ion etching)법을 사용하는 것이 바람직하다. 잔여층의 재질은 수지이므로 식각 가스로는 산소를 사용하면 된다.Meanwhile, when the imprint is performed, the remaining layer 34 remains on the resin layer 30 according to the difference between the height of the first pattern and the thickness of the resin layer. Since it is not easy to accurately adjust the thickness of the resin layer 30, when the thickness of the resin layer 30 is thicker than the height of the first pattern 42, the remaining layer 34 is formed. Since the residual layer 34 prevents the formation of the grid pattern, the residual layer 34 must be removed. Of course, the residual layer 34 may be removed after the stamp 40 is separated. As a method of removing the residual layer, it is preferable to use a reactive ion etching method capable of anisotropic etching. Since the remaining layer is made of resin, oxygen may be used as an etching gas.

도 1(c)는 나노 임프린트 과정을 마치고 스탬프(40)를 기판(10)으로 제거된 상태를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 기판(10)의 도전층(20) 상에 스탬프(40)의 제1 패턴(42)과 반대되는 제2 패턴(32)이 형성되어 있다.FIG. 1C is a view illustrating a state in which the stamp 40 is removed from the substrate 10 after the nanoimprint process is completed. As shown, a second pattern 32 opposite to the first pattern 42 of the stamp 40 is formed on the conductive layer 20 of the substrate 10.

도 1(d)는 선격자 패턴을 형성하기 위하여 금속층(50)을 도전층(20) 상에 형성하는 단계를 나타내는 도면이다.FIG. 1D illustrates a step of forming the metal layer 50 on the conductive layer 20 to form a wire grid pattern.

본 발명의 특징적 구성에 해당하는 단계가 도 1(d)의 단계로서, 본 발명에서는 선격자 패턴을 이루는 금속층(50)을 전기도금법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상술한 바와 같이, 도전층(20)은 전기도금 과정에서 전극의 역할을 한다. 전기도금법은 이미 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 내용은 생략하기로 한다.A step corresponding to the characteristic configuration of the present invention is the step of FIG. 1 (d), and the present invention is characterized in that the metal layer 50 forming the grid pattern is formed by using an electroplating method. At this time, as described above, the conductive layer 20 serves as an electrode in the electroplating process. Since the electroplating method is already known technology, details thereof will be omitted.

전기도금법에 의해 제2 패턴 사이의 도전층(20)이 노출된 영역에만 금속층(50)이 형성되며, 이렇게 형성된 금속층(50)이 자연스럽게 선격자 패턴이 된다. 이러한 전기도금 방식은 종래의 리프트 오프 방식이나 식각 방식에 의한 선격자 패턴 제조 방법과 비교할 때 금속층(50)의 두께, 즉 선격자 패턴의 높이를 더 크게 할 수 있기 때문에 종횡비가 큰 선격자 패턴을 제조할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전기도금 방식은 큰 문제없이 대면적 적용이 가능하다는 장점도 있다.The metal layer 50 is formed only in an area where the conductive layer 20 between the second patterns is exposed by the electroplating method, and the metal layer 50 thus formed becomes a grid pattern naturally. Since the electroplating method can increase the thickness of the metal layer 50, that is, the height of the wire grid pattern, compared with the conventional lift-off method or etching method, the wire grid pattern having a large aspect ratio can be obtained. There is an advantage that it can be manufactured. In addition, the electroplating method has the advantage that large area can be applied without a big problem.

한편, 도 1(d)에서 금속층(50)의 두께는 제2 패턴(32)의 높이보다 낮아야 한다. 만일 도 1(e)와 같이 금속층(50)의 두께가 제2 패턴(32)의 높이보다 크게 되면 금속층(50) 때문에 제2 패턴(32)을 제거할 수 없게 된다.Meanwhile, in FIG. 1D, the thickness of the metal layer 50 should be lower than the height of the second pattern 32. If the thickness of the metal layer 50 is greater than the height of the second pattern 32 as shown in FIG. 1E, the second pattern 32 may not be removed due to the metal layer 50.

따라서, 도 1(e)와 같이 금속층(50)이 형성된 경우에는 제2 패턴(32)이 노출되도록 금속층(50)을 소정의 두께만큼 식각하여야 한다[도 1(f) 참조]. 금속층(50) 식각 방법으로는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)법을 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, when the metal layer 50 is formed as shown in FIG. 1 (e), the metal layer 50 must be etched by a predetermined thickness so that the second pattern 32 is exposed (see FIG. 1 (f)). As the etching method of the metal layer 50, it is preferable to use CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

도 1(g)는 제2 패턴(32)을 제거함으로써 나노 스케일의 일정한 선폭과 주기를 갖는 선격자 패턴(52)이 형성된 선격자 편광판(100)을 완성하는 단계를 나타내는 도면이다. 제2 패턴(32)을 제거하는 방법으로는 유기 용매로 제2 패턴을 용해시켜 제거하는 화학 식각법을 사용하는 것이 바람직하다. 도 1(a)와 도 1(g)를 참조하면 제1 패턴(42)과 선격자 패턴(52)은 실질적으로 동일하다. FIG. 1G is a view illustrating a step of completing the lattice polarizer 100 having the lattice pattern 52 having a constant line width and period of nanoscale by removing the second pattern 32. As a method of removing the second pattern 32, it is preferable to use a chemical etching method that dissolves and removes the second pattern with an organic solvent. Referring to FIGS. 1A and 1G, the first pattern 42 and the wire grid pattern 52 are substantially the same.

만일 도전층(20)의 재질이 투명 재질이 아닌 경우(예를 들어, Cr, Au)에는, 편광판의 역할을 수행하기 위해 선격자 패턴(52) 사이에 있는 도전층(20)은 제거되어야 한다[도 1(h) 참조]. 도전층(20) 식각 과정에서 선격자 패턴(52)에 영향을 최소화할 수 있는, 예를 들어 도전층(20)에 대한 식각 선택비가 큰 식각법을 사용하는 것이 바람직하다. 식각 방법으로는 반응성 이온 식각법, 이온 밀링법 등을 포함할 수 있다. If the material of the conductive layer 20 is not a transparent material (for example, Cr and Au), the conductive layer 20 between the grid patterns 52 must be removed to serve as a polarizer. (See FIG. 1 (h)). In the etching of the conductive layer 20, an etching method having a large etching selectivity with respect to the conductive layer 20 may be used, for example, to minimize the influence on the grid pattern 52. Etching methods may include reactive ion etching, ion milling, and the like.

한편, 나노 스케일의 선격자 패턴을 보호하기 위하여 선격자 패턴(52) 상에 보호층(60)을 형성할 수 있다[도 1(i) 참조]. 보호층(60)의 재질은 폴리머가 적당 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in order to protect the nanoscale grid pattern, the protective layer 60 may be formed on the grid pattern 52 (see FIG. 1 (i)). The material of the protective layer 60 is a polymer, but is not necessarily limited thereto.

이와 같이, 나노 임프린트 리소그래피 공정과 전기도금 공정을 이용하여 선폭 100nm 이하, 높이 100nm 이상의 우수한 성능을 갖는 대면적 선격자 편광판을 용이하게 제조할 수 있게 된다.As described above, the large-area lattice polarizer having excellent performances having a line width of 100 nm or less and a height of 100 nm or more can be easily manufactured by using a nanoimprint lithography process and an electroplating process.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Modifications and variations are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.

본 발명에 따른 선격자 편광판 제조 방법은 선격자 패턴을 형성함에 있어서 나노 임프린트 리소그래피 공정과 전기도금 공정을 이용함으로써 종횡비가 큰 선격자 패턴(선폭 100nm 이하, 높이 100nm 이상) 형성이 용이하여 편광판의 성능을 향상시키는 효과가 있다.The method for manufacturing a lattice polarizing plate according to the present invention facilitates the formation of a lattice pattern having a high aspect ratio (line width of 100 nm or less and height of 100 nm or more) by using a nanoimprint lithography process and an electroplating process in forming a grid pattern. Has the effect of improving.

또한, 본 발명에 따른 선격자 편광판 제조 방법은 저렴한 공정으로 대면적의 선격자 편광판을 용이하게 제조할 수 있어 선격자 편광판의 제조 단가를 낮추는 효과가 있다.In addition, the method for manufacturing a lattice polarizer according to the present invention can easily produce a large-area lattice polarizer in an inexpensive process, thereby reducing the manufacturing cost of the lattice polarizer.

또한, 본 발명에 따른 선격자 편광판 제조 방법은 폴리머 기판에도 적용할 수 있는 효과가 있다. 폴리머 기판에 제작된 선격자 편광판은 무게가 가볍고 플렉시블하기 때문에 다양한 분야에 응용이 가능하다.In addition, the wire lattice polarizing plate manufacturing method according to the present invention has an effect that can be applied to a polymer substrate. The grating polarizers manufactured on polymer substrates are light and flexible and can be applied to various fields.

Claims (16)

선격자 편광판을 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a grid polarizer, 기판 상에 도전층을 형성하는 제1 단계;Forming a conductive layer on the substrate; 상기 도전층 상에 수지층을 형성하는 제2 단계;A second step of forming a resin layer on the conductive layer; 제1 패턴을 갖는 스탬프를 이용하여 상기 수지층에 제2 패턴을 형성하는 제3 단계;A third step of forming a second pattern on the resin layer by using a stamp having a first pattern; 상기 도전층 상에 금속층을 형성하는 제4 단계; 및Forming a metal layer on the conductive layer; And 상기 제2 패턴을 제거하는 제5 단계A fifth step of removing the second pattern 를 포함하는 방법.How to include. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 유리, 폴리머를 포함하는 투명 기판인 방법.The substrate is a transparent substrate comprising glass, a polymer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전층은 ITO(Indium Tin Oxide), Cr, Au를 포함하는 방법.The conductive layer comprises indium tin oxide (ITO), Cr, Au. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수지층은 열가소성 수지, 자외선 경화 수지를 포함하는 방법.The said resin layer contains a thermoplastic resin and an ultraviolet curable resin. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 패턴은 선격자 패턴과 실질적으로 동일하며, 상기 제1 패턴이 반전되어 상기 제2 패턴이 형성되는 방법.The first pattern is substantially the same as the wire grid pattern, and the first pattern is inverted to form the second pattern. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 패턴을 형성하는 방법은 핫 엠보싱(hot embossing)법, 자외선 나노임프린트(UV nanoimprint)법을 포함하는 방법.The method of forming the second pattern includes a hot embossing method and an ultraviolet nanoimprint method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제3 단계 후에 잔여 수지층을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.Removing the residual resin layer after the third step. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 잔여 수지층을 제거하는 방법은 산소 플라즈마를 이용하는 반응성 이온 식각법을 포함하는 방법.The method of removing the residual resin layer includes a reactive ion etching method using an oxygen plasma. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속층을 형성하는 방법은 전기도금법을 포함하는 방법.The method of forming the metal layer includes an electroplating method. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전기도금법을 이용하여 상기 금속층을 형성하는 경우 상기 도전층은 전 극으로 사용되는 방법.The conductive layer is used as an electrode when the metal layer is formed using the electroplating method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 단계 후에 상기 금속층을 식각하는 단계를 더 포함하는 방법.Etching the metal layer after the fourth step. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 금속층을 식각하는 방법은 CMP(chemical mechanical polishing)법을 포함하는 방법.The method of etching the metal layer comprises a chemical mechanical polishing (CMP) method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 패턴을 제거하는 방법은 유기 용매를 사용하는 화학 식각법을 포함하는 방법.The method of removing the second pattern includes a chemical etching method using an organic solvent. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전층의 재질이 불투명 물질인 경우 상기 제5 단계 후에 상기 도전층을 식각하는 단계를 더 포함하는 방법.Etching the conductive layer after the fifth step if the material of the conductive layer is an opaque material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제5 단계 후에 완성된 선격자 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.Forming a protective layer on the completed grid after the fifth step. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 선격자 편광판.A lattice polarizer produced by the method of any one of claims 1 to 15.
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