KR20200017204A - Preparation method of wire grid polarizer using oblique angle deposition and wire grid polarizer prepared thereby - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a linear polarizing element and a linear polarizing element manufactured thereby, the method can comprising: a substrate preparation step; a substrate installation step in which a substrate holder, formed at an upper portion on the inside of a thin film deposition device, is inclined by a predetermined inclination angle and the substrate is installed on the inclined substrate holder; and an oblique angle deposition step in which a rotary shaft, which is installed on the center of the substrate holder inclined by the predetermined inclination angle with the substrate installed thereon and is able to rotate around the center, is rotated by a predetermined rotation cycle, such that a deposition material may be deposited on the substrate to form a deposition thin film. Therefore, according to the method for manufacturing a linear polarizing element using oblique angle deposition and the linear polarizing element manufactured thereby, a linear polarizing element in the infrared light range can be manufactured only by means of deposition, rather than etching or other methods.

Description

경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 선형 편광자{PREPARATION METHOD OF WIRE GRID POLARIZER USING OBLIQUE ANGLE DEPOSITION AND WIRE GRID POLARIZER PREPARED THEREBY}FIELD OF THE INVENTION A method for manufacturing a linear polarizer using oblique incidence deposition and a linear polarizer manufactured thereby

본 발명은 선형 편광자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 선형 편광자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 기울임 정도, 기판의 회전 방법 및 증착 속도를 조절하여 증착하는 증착박막 두께와 너비를 조절할 수 있고, 증착 공정만으로 적외선영역의 선형 편광자를 제작할 수 있는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 선형 편광자에 관한 것이다.The present invention relates to a linear polarizer manufacturing method and a linear polarizer manufactured thereby, and more particularly, the thickness and width of the deposited thin film can be controlled by adjusting the degree of tilt of the substrate, the method of rotating the substrate, and the deposition rate. The present invention relates to a linear polarizer manufacturing method using oblique incidence deposition capable of producing a linear polarizer in an infrared region only by a process, and a linear polarizer manufactured thereby.

증착(Deposition) 공정은 웨이퍼와 같은 시료의 표면에 균일한 두께로 얇은 박막을 밀착하여 형성하는 기술로 일반적인 증착 공정은 증착 물질을 진공 속에서 가열하여 그 중기를 시료의 전면에 걸쳐서 박막 형태로 응착 또는 화학적 방법에 의해 피막을 형성시켜 부착한다. 만약 시료의 표면에 일정 부위에만 선택적으로 박막을 형성하고자 하면 도 1에 도시된 바와 같이, 기판에 금속층을 수직입사로 증착한 후 고분자 수지층을 위에 덮은 후 구조 원본을 찍어내거나(Imprint), 감광제(Photoresist, PR)가 없는 부분을 증착을 하거나, 증착 이후 감광제(PR)가 없는 부분을 식각 공정을 통해 깎아 내어서 선택적으로 증착한 부분을 남기는 리쏘그래피(Lithography)와 같은 방법을 이용하여 고분자 패턴 구조를 만든 다음 식각(etching) 과정을 거쳐 기판에 선형 금속구조를 전사하는 과정을 통해 형성할 수 있다. 하지만 이처럼 종래 수직입사증착-식각 방법을 통한 방식은 식각하는 과정이 까다롭고 복잡하며, 식각 과정 중 기판에 영향을 주기 때문에 리쏘그래피를 통한 선형 편광자 제작이 어려움이 있다.Deposition process is a technology that forms a thin film with a uniform thickness on the surface of a sample such as a wafer. In general, a deposition process heats a deposition material in a vacuum, and deposits the medium over the entire surface of the sample. Or a film is formed by chemical method and affixes. If it is desired to selectively form a thin film only on a certain portion of the surface of the sample, as shown in Figure 1, by depositing a metal layer on the substrate by vertical incidence and then covered with a polymer resin layer on top of the structure (Imprint) or a photosensitive agent Polymer pattern using a method such as lithography that deposits the part without (Photoresist, PR) or selectively removes the part without the photoresist (PR) after etching through the etching process After the structure is formed, it may be formed by transferring the linear metal structure to the substrate through an etching process. However, the conventional vertical incident deposition-etch method is difficult and complicated to etch, and it is difficult to manufacture a linear polarizer through lithography because it affects the substrate during the etching process.

한국공개특허 제10-2008-0040904호Korean Patent Publication No. 10-2008-0040904

상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 나노 구조가 기 패턴된 기판을 일정 경사각으로 기울이고, 이 기울어진 기판을 설정된 회전 주기에 따라 회전하여 증착 물질을 증착하는 경사 입사 증착 방법을 이용함으로써, 식각(etching) 등의 별도의 다른 과정을 사용하는 것이 아닌 증착 방법만으로 증착 물질의 증착 속도, 기판의 경사각 정도, 기판의 회전 방법을 조절하여 증착 박막의 두께와 너비를 조절할 수 있는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 선형 편광자를 제공하는데 목적이 있다.In view of the above, the present invention inclines the substrate having the nanostructure pre-patterned at a predetermined inclination angle, and uses the inclined incidence deposition method in which the inclined substrate is rotated according to a set rotation period to deposit a deposition material. Linear polarizer using inclined incidence deposition that can control the thickness and width of the deposited thin film by adjusting the deposition rate of the deposition material, the degree of inclination angle of the substrate, and the rotation method of the substrate using only a deposition method rather than using a separate process such as It is an object to provide a manufacturing method and a linear polarizer produced thereby.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법은 기판을 준비하는 단계, 박막 증착 장비 내부의 상부에 형성된 기판 거치대를 일정 경사각으로 기울이고, 기울어진 기판 거치대에 상기 기판을 설치하는 기판 설치 단계, 및 상기 경사각으로 일정 기울어진 기판이 설치된 기판 거치대의 중심에 설치되어 중심을 기준으로 회전가능한 회전축이 설정된 회전 주기에 따라 회전하여 기판에 증착 물질이 증착하여 증착 박막을 형성하는 경사 입사 증착 단계룰 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a linear polarizer using gradient incidence deposition of the present invention includes preparing a substrate, inclining the substrate holder formed on the inside of the thin film deposition apparatus at a predetermined inclination angle, and placing the substrate on the inclined substrate holder. A substrate installation step of installing a, and the substrate is installed in the center of the substrate holder in which the predetermined inclination at the inclination angle is installed, the rotation axis is rotated around the center is rotated according to the set rotation period to deposit the deposition material on the substrate to form a deposition thin film It may comprise a gradient incident deposition step.

상기 기판은 선형의 패턴이 형성된 선형패턴 기판을 사용하며, 여기서 선형패턴 기판은 기판 일측 면에 일정 간격으로 두 개 이상의 돌출부가 형성된 선형패턴을 갖는 요철면이 형성된 것으로, 바람직하게 돌출부의 폭이 50 내지 500nm이고, 요철 주기가 50 내지 500nm인 선형의 패턴이 형성된 것을 사용할 수 있으나, 이에 반드시 한정된 것은 아니다.The substrate may be a linear pattern substrate having a linear pattern formed thereon, wherein the linear pattern substrate is formed with an uneven surface having a linear pattern having two or more protrusions formed at regular intervals on one side of the substrate, and preferably has a width of 50 It may be used to form a linear pattern of 500 to 500nm, irregularities 50 to 500nm, but is not necessarily limited thereto.

상기 기판 설치 단계에서 상기 경사각은 0° 초과 내지 85° 미만으로 기판을 기울일 수 있으며, 기판의 경사각은 필요에 따라 제시된 경사각 범위에서 변경할 수 있다.In the substrate installation step, the inclination angle can be tilted the substrate to more than 0 ° to less than 85 °, the inclination angle of the substrate can be changed in the range of the inclination angle presented as necessary.

상기 경사 입사 증착 단계는 상기 기판을 기판의 중심축을 기준으로 45° 내지 180° 회전 각도로 회전하는 반주기 또는 360° 회전 각도로 회전하는 연속주기로 기판을 회전하며 기판에 증착 물질을 증착할 수 있다.The oblique incidence deposition step may deposit the deposition material on the substrate by rotating the substrate in a semi-cycle that rotates the substrate at a rotation angle of 45 ° to 180 ° or a continuous period of rotation at a 360 ° rotation angle with respect to the central axis of the substrate.

또한, 상기 경사 입사 증착 단계는 상기 기판을 0.5 내지 120rpm의 속도로 회전할 수 있으나, 반드시 이에 제한된 것은 아니다.In addition, the oblique incident deposition step may rotate the substrate at a speed of 0.5 to 120rpm, but is not necessarily limited thereto.

상기 경사 입사 증착 단계는 물리적 증착 방식(Physical Vapor Deposition)을 기반으로 한 전자-빔 증착 방법(E-beam evaporation), 스퍼터링 방법(sputtering) 및 열증착 방법(thermal evaporation) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 기판에 증착 물질을 증착할 수 있다.The oblique incidence deposition step may be any one selected from an e-beam evaporation method, a sputtering method, and a thermal evaporation method based on physical vapor deposition. The deposition material may be deposited on the substrate.

상기 증착 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 및 크롬(Cr) 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들 중 어느 둘 이상의 조합에 의한 합금이거나, SiO2, TiO2 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 산화물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The deposition material may be any one metal selected from aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), copper (Cu), and chromium (Cr). One or more metal oxides selected from the above alloys or SiO 2 , TiO 2, and Al 2 O 3 may be used, but is not limited thereto.

상기 경사 입사 증착 단계를 통해 형성된 상기 증착 박막의 두께는 선형패턴 기판의 돌출부 높이의 0.001 배 내지 10 배 사이이고, 바람직하게 0.001 내지 100 ㎛ 두께 일 수 있다. 또한, 증착 박막의 너비는 돌출부 폭의 1.2 배 내지 2 배로 형성될 수 있다.The thickness of the deposited thin film formed through the oblique incident deposition step may be between 0.001 times and 10 times the height of the protrusion of the linear pattern substrate, and may preferably be 0.001 to 100 μm thick. In addition, the width of the deposited thin film may be formed to be 1.2 to 2 times the width of the protrusion.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 상기와 같은 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법으로 제조된 선형 편광자는 선형 편광자의 파장이 3000 내지 15000nm 범위의 넓은 범위의 적외선 파장을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the linear polarizer manufactured by the linear polarizer manufacturing method using the above-mentioned oblique incidence deposition for achieving the above object is characterized in that the wavelength of the linear polarizer includes a wide range of infrared wavelengths in the range of 3000 to 15000 nm. .

본 발명의 종래의 증착 방식과는 다르게 경사입사 증착은 나노 구조가 기 패턴된 기판을 기울여서 증착하는 방법으로 구조가 있는 기판에서 증착속도, 기판의 각도, 기판의 회전 속도를 조정하여 원하는 부위에 선택적 증착을 할 수 있는 기술이다. 이 기술을 통하여 기존에는 하기 어려웠던 미세한 구조의 선택적 증착이 가능해 지고, 선형 편광자의 투과율을 향상시킬 수 있으며, 대면적 고성능 선형 편광자를 식각(etching)이나 다른 방법을 아닌 증착만으로 적외선영역의 선형 편광자를 보다 손쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.Unlike the conventional deposition method of the present invention, oblique incidence deposition is a method of tilting a substrate having a nanostructure pre-patterned to be deposited to adjust a deposition rate, an angle of the substrate, and a rotational speed of the substrate in a structured substrate to selectively select a desired portion. It is a technology that can be deposited. Through this technology, it is possible to selectively deposit fine structures, which have been difficult to do in the past, to improve the transmittance of linear polarizers, and to obtain linear polarizers in the infrared region by etching a large-area high performance linear polarizer only by etching or other methods. There is an effect that can be produced more easily.

도 1은 종래의 수직입사증착-식각 방법을 간략하게 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 경사 입사 증착 방법을 간략하게 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사증착 방법의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자의 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따라 연속 회전식 경사 입사 증착 방법의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 연속 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자의 측정치이다.1 is a schematic diagram schematically showing a conventional vertical incidence deposition-etching method.
2 is a flow chart of a linear polarizer manufacturing method using gradient incidence deposition of the present invention.
3 is a schematic diagram briefly showing the oblique incidence deposition method of the present invention.
4 is a schematic diagram of a semi-period rotary oblique incidence deposition method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a photograph of a polarizer manufactured by a semi-periodic rotary oblique incidence deposition method according to Example 1 of the present invention with a scanning electron microscope (SEM).
6 is a schematic cross-sectional view of a polarizer manufactured by the semi-periodic rotary oblique incidence deposition method according to Example 1 of the present invention.
7 is a schematic diagram of a continuous rotary oblique incidence deposition method according to Example 2 of the present invention.
FIG. 8 is a photograph of a polarizer manufactured by a continuous rotary oblique incidence deposition method according to Example 2 of the present invention with a scanning electron microscope (SEM).
9 is a measurement of the polarizer produced by the semi-periodic rotational oblique incidence deposition method according to Example 1 of the present invention.

이하 본 발명의 선형 편광자 제조 방법을 상세히 설명하며, 이는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명되는 것에 한정되지 않는다.Hereinafter, a method of manufacturing the linear polarizer of the present invention will be described in detail, and as an example, a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be embodied in various different forms, and is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법의 순서도이다.2 is a flow chart of a linear polarizer manufacturing method using oblique incidence deposition of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 선형 편광자 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계(S100), 박막 증착 장비 내부에 일정 경사각으로 기울여 기판을 설치하는 기판 설치 단계(S200), 및 설정된 회전 주기에 따라 회전하며 증착 박막을 형성하는 경사 입사 증착 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the method of manufacturing a linear polarizer of the present invention includes preparing a substrate (S100), installing a substrate by inclining a predetermined inclination angle inside a thin film deposition apparatus (S200), and in a set rotation period. It comprises a gradient incident deposition step (S300) to rotate along and form a deposited thin film.

상기 기판을 준비하는 단계(S100)에서 기판은 바람직하게 실리콘(Si) 웨이퍼, 게르마늄(Ge) 웨이퍼, 탄화규소(SiC) 웨이퍼, 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 유리, 용융실리카, 석영, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 플라스틱 또는 폴리디메틸실록산(PDMS) 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 이에 반드시 한정된 것은 아니다.In preparing the substrate (S100), the substrate is preferably a silicon (Si) wafer, germanium (Ge) wafer, silicon carbide (SiC) wafer, polystyrene (PS), glass, fused silica, quartz, polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), plastic or polydimethylsiloxane (PDMS) and the like may be used, but is not necessarily limited thereto.

또한 상기 기판은 나노 구조가 기 패턴된 기판으로 바람직하게 선형의 패턴이 형성된 선형패턴 기판을 사용하며, 상기 선형패턴 기판은 기판 일측 면에 일정 간격으로 두 개 이상의 돌출부가 형성된 선형패턴을 갖는 요철면이 형성된 것으로, 바람직하게 돌출부의 폭이 50 내지 500nm이고, 요철 주기가 50 내지 500nm인 선형의 패턴이 형성된 것을 사용할 수 있다.In addition, the substrate is a substrate having a nano-structure pre-pattern, preferably using a linear pattern substrate having a linear pattern, the linear pattern substrate is a concave-convex surface having a linear pattern formed with two or more protrusions at regular intervals on one side of the substrate In this case, preferably, a linear pattern having a width of the protrusions of 50 to 500 nm and an uneven period of 50 to 500 nm can be used.

본 발명에서 사용되는 용어 "선형패턴" 또는 "요철" 등은 두 개 이상의 요부와 돌출부가 형성된 스트라이프 형상의 패턴이 서로 평행하게 배열된 구조를 의미한다. As used herein, the term "linear pattern" or "concave-convex" or the like means a structure in which two or more recessed portions and a stripe-shaped pattern on which protrusions are formed are arranged in parallel with each other.

또한 상기 요철 주기는 요철면의 돌출부의 선폭과 하나의 홈부의 선폭을 요철의 주기로 정의할 수 있다.In addition, the uneven period may define the line width of the protrusion of the uneven surface and the line width of one groove part as the uneven period.

상기 기판 설치 단계(S200)는 박막 증착 장비 내부(증착 공간부)의 상부에 형성된 기판 거치대를 일정 경사각으로 기울이고, 기울어진 기판 거치대에 상기 준비된 기판을 설치하는 단계이다.The substrate installation step (S200) is a step of tilting the substrate holder formed on the inside of the thin film deposition apparatus (deposition space part) at a predetermined inclination angle, and installing the prepared substrate on the inclined substrate holder.

상기 기판 설치 단계에서 상기 경사각은 0° 초과 내지 90° 미만일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0° 초과 내지 85° 미만의 경사각으로 기판 거치대를 기울여 기판을 기울여서 고정시킬 수 있다. 이때 제시된 경사각 범위를 벗어나면 선형패턴 기판의 돌출부의 상면과 측면에 증착되는 증착 물질이 미세기둥 구조가 제대로 형성되지 못하므로 상기 제시된 경사각으로 기판을 기울여서 증착하는 것이 바람직하다.In the step of installing the substrate, the inclination angle may be greater than 0 ° to less than 90 °, and more preferably, the inclination angle of the substrate holder may be fixed to the substrate by tilting the inclination angle of greater than 0 ° to less than 85 °. In this case, the deposition material deposited on the upper and side surfaces of the protrusion of the linear pattern substrate may not be properly formed when the deviation of the inclination angle range is provided, and thus, it is preferable to tilt the substrate at the inclination angle as described above.

본 발명에서 사용되는 박막 증착 장비는 물리적 증착 방식(Physical Vapor Deposition)을 기반으로 한 전자-빔 증발기(E-beam evaporator), 열 증발기(Thermal evaporator) 및 스퍼터(Sputter) 장비 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이러한 박막 증착 장비는 도면에 도시되지 않았으나, 공통적으로 기판 거치대에 기판이 위치된 상태에서 기판에 증착 물질을 증착하도록 이루어진 증착 공간부, 상기 증착 공간부의 하부에 구비되어 상기 증착 공간부 상부에 위치된 기판에 증착 물질을 가열하여 공급하는 증착 물질 공급부를 포함하고, 상기 증착 공간부와 증착 물질 공급부가 설치된 공간 사이에는 두 공간 사이를 개폐하면서 기판에 증착 물질의 증착을 조절하는 셔텨(shutter)가 설치되어 있는 구성으로 이루어진다.The thin film deposition apparatus used in the present invention may be any one selected from an e-beam evaporator, a thermal evaporator, and a sputter equipment based on physical vapor deposition. Although not shown in the drawings, such a thin film deposition apparatus may be a deposition space portion configured to deposit a deposition material on a substrate in a state in which a substrate is placed on a substrate holder in common, and is provided below the deposition space portion to form the deposition space portion. And a deposition material supply unit for heating and supplying a deposition material to a substrate positioned above, and controlling the deposition of the deposition material on the substrate while opening and closing between two spaces between the deposition space unit and the space in which the deposition material supply unit is installed. shutter) is installed.

상기 증착 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 및 크롬(Cr) 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들 중 어느 둘 이상의 조합에 의한 합금이거나, SiO2, TiO2 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 산화물을 사용할 수 있다.The deposition material may be any one metal selected from aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), copper (Cu), and chromium (Cr). or alloys of the above combinations can be used for any one or more metal oxides selected from SiO 2, TiO 2 and Al 2 O 3.

경사 입사 증착 단계(S300)는 상기 기판 설치 단계(S200)에서 박막 증착 장비 내부에 일정 경사각으로 기울어진 기판이 설정된 회전 주기에 따라 회전하여 기판에 증착 물질이 증착하여 증착 박막을 형성하는 단계로, 설치된 기판 거치대의 중심 하부에 위치하며 상기 기판 거치대를 회전 가능하게 회전축이 구비되어 있어, 설정된 회전 주기에 따라 회전축이 회전하며 상기 일정 경사각으로 기울어진 기판이 설치된 기판 거치대도 회전하면서 기판에 증착 물질이 증착하여 증착 박막을 형성한다.The inclined incident deposition step (S300) is a step of forming a deposition thin film by depositing a deposition material on a substrate by rotating the substrate inclined at a predetermined inclination angle inside the thin film deposition equipment in the substrate installation step (S200). Located on the lower portion of the center of the substrate holder is installed is provided with a rotation axis to rotate the substrate holder, the rotation axis rotates according to a set rotation period and the substrate holder on which the substrate is inclined at a predetermined inclination angle is also rotated while depositing material on the substrate Deposition forms a deposited thin film.

구체적으로 경사 입사 증착 단계(S300)는 상기 기판을 기판의 중심축을 기준으로 45° 내지 180° 회전 각도로 회전하는 반주기 또는 360° 회전 각도로 회전하는 연속주기로 기판을 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 한 방향으로 회전하며 선형패턴 기판의 돌출부에 위쪽 및 옆면에 선택적으로 증착 물질이 미세기둥구조를 이루며 증착할 수 있다. 이때, 경사 입사 증착 진행 중에 기판의 회전 방향은 동일한 방향 및 동일한 속도로 회전하는 것이 바람직하다.Specifically, the oblique incidence deposition step (S300) may be performed in a clockwise or counterclockwise direction in which the substrate is rotated at a semi-period of rotating the substrate at a rotation angle of 45 ° to 180 ° with respect to the central axis of the substrate, or at a continuous period of rotation at a 360 ° rotation angle. In one direction, the deposition material may be deposited in a micropillar structure on upper and side surfaces of the protrusion of the linear pattern substrate. At this time, it is preferable that the direction of rotation of the substrate rotates at the same direction and at the same speed during the oblique incident deposition process.

도 3은 본 발명의 경사 입사 증착 방법에 대한 예시이다. 기존의 수직 증착법과는 달리 기판을 기울여서 증착을 하는 방법으로 증착하게 되면 기판 표면에 수직한 형태가 아닌 기울어진 형태의 기둥이 형성되게 된다. 이와 같은 경사 입사 증착 방법은 물질이 증착될 때 국지적 섬 형태를 이루면서 증착이 되는데, 입사 물질이 수직이 아닌 입사 각도를 가지면 미세기둥구조가 일정한 각도로 성장하게 된다. 이 과정 중 미세 기둥 사이에 빈 공간이 생기며, 이 공간으로 인한 그림자 효과를 증착 과정 중 적절히 증착 속도, 기판의 기울임 정도(경사각), 기판의 회전 방법 등을 제어하면 특이 구조의 증착패턴을 구현할 수 있다.3 is an illustration of the oblique incidence deposition method of the present invention. Unlike the conventional vertical deposition method, when depositing by tilting the substrate, the inclined pillars are formed rather than perpendicular to the surface of the substrate. Such an oblique incident deposition method is deposited while forming a local island shape when the material is deposited. If the incident material has an incident angle other than vertical, the micropillar structure grows at a constant angle. In this process, an empty space is formed between the micro-columns, and the shadow effect caused by this space can be properly controlled during the deposition process to control the deposition rate, the degree of inclination (tilt angle) of the substrate, and the method of rotating the substrate to realize a deposition pattern having a specific structure. have.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 4 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 7.

한편, 이하의 실시예에서는 증착 방법으로 전자-빔 증착 방법(E-beam evaporation)을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 전자-빔 증착 방법(E-beam evaporation)을 포함하는 다양한 기판의 물리적 증착 방식(Physical Vapor Deposition)을 기반으로 한 스퍼터링 방법(sputtering) 및 열증착 방법(thermal evaporation) 등이 응용될 수 있으며, 또한 실시예에서 설명하는 기판 외에 다양한 피처리물에도 응용될 수 있음은 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.Meanwhile, in the following embodiments, the e-beam evaporation method is described as an evaporation method, but the present invention physically deposits various substrates including the e-beam evaporation method. A sputtering method and a thermal evaporation method based on a physical vapor deposition may be applied, and the present invention may be applied to various targets in addition to the substrate described in the embodiment. I can understand.

도 4는 실시예 1로 반주기 회전식 경사 입사 증착방법을 나타낸 것이다. 실시예 1은 선형패턴 기판의 경사각도(O)를 45°로 하고 기판을 180°씩 반주기 회전식 경사 입사 증착법으로 4회 회전시켜 증착 물질로 알루미늄(Al)을 증착시켜 제작한 것이다. 이때, 증착 속도는 0.5nm/s로 한 회전당 15nm가 증착되도록 하였다. 증착의 시작온도는 25℃ 정도이다. 증착 장치는 셔터를 2개 사용하고, 하나의 셔터가 열린 후 증착 물질인 알루미늄(Al)이 안정적인 증착속도로 올라간 뒤에 또 다른 하나의 셔터를 열어 증착을 시작하여 증착하여 선형 편광자를 제작한다.Figure 4 shows a semi-periodic rotary oblique incidence deposition method in Example 1. In Example 1, the inclination angle (O) of the linear pattern substrate is 45 °, and the substrate is rotated four times by a semi-period rotational oblique incidence deposition method by 180 ° to deposit aluminum (Al) as a deposition material. At this time, the deposition rate was 0.5nm / s so that 15nm per rotation was deposited. The starting temperature of deposition is about 25 ° C. The deposition apparatus uses two shutters, and after one shutter is opened, aluminum (Al), which is a deposition material, rises to a stable deposition rate, and then another shutter is opened to start deposition to produce a linear polarizer.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자의 단면을 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰한 사진으로, 도 5에 도시된 바와 같이 선형패턴 기판의 돌출부 위쪽에 증착 물질인 금속 알루미늄(Al)이 증착됨을 확인할 수 있었다.FIG. 5 is a photograph of a cross section of a polarizer manufactured by a semi-periodic rotationally gradient incidence deposition method according to Example 1 of the present invention with a scanning electron microscope (SEM). As shown in FIG. 5, a linear pattern is illustrated. It was confirmed that metal aluminum (Al), which is a deposition material, was deposited on the protrusion of the substrate.

상기 도 5에서 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 편광자의 단면의 모습을 개략적으로 모식화한 도면인 도 6에서와 같이, 요철 주기가 100nm이고, 돌출부의 높이는 140nm인 선형패턴을 갖는 실리콘 기판의 돌출부 최상부 면에 증착 물질인 알루미늄(Al)이 증착되고, 이때 증착 물질인 알루미늄은 하나의 돌출부 최상부 면에 폭이 95nm, 높이는 44nm로 증착되었다.As shown in FIG. 6, which schematically illustrates the cross-sectional view of the polarizer observed by the scanning electron microscope (SEM) in FIG. 5, the silicon substrate having the linear pattern having the uneven period of 100 nm and the height of the protrusion is 140 nm. Aluminum (Al), which is a deposition material, is deposited on the top of the protrusions, and aluminum, which is a deposition material, is deposited on the top of one protrusion, having a width of 95 nm and a height of 44 nm.

도 7은 실시예 2로 연속 회전식 증착법을 나타낸 것이다. 실시예 2는 기판 경사각도(O)를 65°로 기울였으며, 60rpm의 회전속도로 증착동안 기판을 회전시켜 제작하였다. 이때, 증착 속도는 0.5nm/s이고, 증착의 시작온도는 25℃ 정도이다. 증착 장치는 셔터를 2개 사용하고, 하나의 셔터가 열린 후 증착 물질인 알루미늄(Al)이 안정적인 증착속도로 올라간 뒤에 또 다른 하나의 셔터를 열어 증착을 시작하여 증착하여 선형 편광자를 제작한다.Figure 7 shows a continuous rotary deposition method in Example 2. Example 2 was made by tilting the substrate tilt angle O at 65 ° and rotating the substrate during deposition at a rotation speed of 60 rpm. At this time, the deposition rate is 0.5nm / s, the deposition start temperature is about 25 ℃. The deposition apparatus uses two shutters, and after one shutter is opened, aluminum (Al), which is a deposition material, rises to a stable deposition rate, and then another shutter is opened to start deposition to produce a linear polarizer.

도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 2는 실시예 1과 달리 선형패턴 기판의 돌출부 위에 증착 물질이 마치 스프링 모양으로 증착된다. 따라서 상기 실시예 1의 반주기 회전식 증착 방법보다 선형패턴 기판 상에 더 넓은 범위로 증착을 하고자 할 때 유용함을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, in Embodiment 2, unlike Embodiment 1, a deposition material is deposited on a protrusion of a linear pattern substrate in a spring shape. Therefore, it can be seen that it is useful to deposit a wider range on the linear pattern substrate than the semi-period rotary deposition method of Example 1.

상기 실시예 1과 실시예 2에서 경사 입사 증착방법을 통해 상기 선형패턴 기판 상에 형성된 증착 박막의 두께는 선형패턴 기판의 돌출부 높이의 0.001 배 내지 10 배 사이이고, 바람직하게 0.001 내지 100 ㎛ 두께 일 수 있다. 또한, 연속 회전식 증착법을 통해 형성된 증착 박막의 너비는 돌출부 폭의 1.2 배 내지 2 배로 형성될 수 있다.In Example 1 and Example 2, the thickness of the deposited thin film formed on the linear pattern substrate through the oblique incidence deposition method is between 0.001 and 10 times the height of the protrusion of the linear pattern substrate, preferably 0.001 to 100 μm thick. Can be. In addition, the width of the deposited thin film formed through the continuous rotary deposition method may be formed to 1.2 to 2 times the width of the protrusion.

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 반주기 회전식 경사 입사 증착 방법을 통해 제작된 편광자의 측정치 그래프이다. 이 그래프에서 'TM'은 수직 평광(Transverse Magnetic Wave)이고, 'TE'는 수평 편광(Transverse Electric Wave)이며, 'PER'은 편광 소멸 비율(Polarization Extinction Ratio)를 의미한다.FIG. 9 is a graph of measured values of a polarizer manufactured by the semi-periodic rotary oblique incidence deposition method according to Example 1 of the present invention. In this graph, 'TM' is a transverse magnetic wave, 'TE' is a transverse electric wave, and 'PER' is a polarization extinction ratio.

도 9에 나타낸 바와 같이, 3000nm 내지 5000nm 파장에서 TM 편광의 평균 투과 값은 0.81 정도이고, TE 편광의 평균 투과 값은 0.001 정도이고, 평균 편광 소멸 비율(PER)은 약 29dB 정도인 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 9, it can be seen that the average transmission value of TM polarization at a wavelength of 3000 nm to 5000 nm is about 0.81, the average transmission value of TE polarization is about 0.001, and the average polarization extinction ratio (PER) is about 29 dB. .

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선형 편광자는 나노 구조가 기 패턴된 선형패턴 기판을 기울여서 기판의 경사각, 증착속도, 회전 속도 등을 조정하여 기판상에 증착 물질을 원하는 부위에 선택적으로 증착함으로써, 종래의 수직 입사 증착방법 및 식각 방법보다 미세 구조의 선택적 증착이 가능하고, 또한 대면적의 고성능 선형 편광자를 증착 방법만으로 간편하게 제작할 수 있다.As described above, the linear polarizer according to the present exemplary embodiment is capable of selectively depositing a deposition material on a desired portion on the substrate by adjusting the inclination angle, deposition rate, rotation speed, etc. of the substrate by tilting the linear pattern substrate having a nanostructure pre-patterned thereto. In addition, it is possible to selectively deposit a fine structure than the conventional vertical incident deposition method and the etching method, and also to manufacture a large area high performance linear polarizer simply by the deposition method.

Claims (11)

기판을 준비하는 단계;
박막 증착 장비 내부의 상부에 형성된 기판 거치대를 일정 경사각으로 기울이고, 기울어진 기판 거치대에 상기 기판을 설치하는 기판 설치 단계; 및
상기 경사각으로 일정 기울어진 기판이 설치된 기판 거치대의 중심에 설치되어 중심을 기준으로 회전가능한 회전축이 설정된 회전 주기에 따라 회전하여 기판에 증착 물질이 증착하여 증착 박막을 형성하는 경사 입사 증착 단계;룰 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.Preparing a substrate;
A substrate installation step of inclining the substrate holder formed on the inside of the thin film deposition apparatus at a predetermined inclination angle and installing the substrate on the inclined substrate holder; And
An oblique incidence deposition step of forming a deposition thin film by depositing a deposition material on the substrate by rotating the rotation axis around the center and installed in the center of the substrate holder on which the substrate is inclined at a predetermined inclination angle; A linear polarizer manufacturing method using gradient incident deposition, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 기판 설치 단계에서 상기 경사각은 0°초과 내지 85°미만인 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
In the substrate installation step, the inclination angle is a linear polarizer manufacturing method using inclined incident deposition, characterized in that more than 0 ° to less than 85 °. 제1항에 있어서,
상기 경사 입사 증착 단계는,
상기 기판을 기판의 중심축을 기준으로 45° 내지 180° 회전 각도로 회전하는 반주기 또는 360° 회전 각도로 회전하는 연속주기로 기판을 회전하며 기판에 증착 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The oblique incident deposition step,
Using the inclined incident deposition, the substrate is rotated at a half cycle or at a continuous cycle rotating at a 360 ° rotation angle with respect to the central axis of the substrate, and the deposition material is deposited on the substrate. Linear polarizer manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 경사 입사 증착 단계는,
상기 기판을 0.5 내지 120rpm의 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The oblique incident deposition step,
The method of manufacturing a linear polarizer using gradient incident deposition, characterized in that for rotating the substrate at a speed of 0.5 to 120rpm. 제1항에 있어서,
상기 경사 입사 증착 단계는,
물리적 증착 방식(Physical Vapor Deposition)을 기반으로 한 전자-빔 증착 방법(E-beam evaporation), 스퍼터링 방법(sputtering) 및 열증착 방법(thermal evaporation) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 기판에 증착 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The oblique incident deposition step,
The deposition material may be deposited on the substrate by any one selected from E-beam evaporation, sputtering, and thermal evaporation based on physical vapor deposition. A linear polarizer manufacturing method using gradient incident deposition, characterized in that for depositing. 제1항에 있어서,
상기 기판은 선형의 패턴이 형성된 선형패턴 기판인 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The substrate is a linear polarizer manufacturing method using a gradient incident deposition, characterized in that the linear pattern substrate with a linear pattern formed. 제6항에 있어서,
상기 선형패턴 기판은,
상기 기판 일측 면에 일전 간격으로 두 개 이상의 돌출부가 형성된 선형패턴을 갖는 요철면이 형성된 것이며,
상기 돌출부는 폭이 50 내지 500nm이고, 요철 주기가 50 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 6,
The linear pattern substrate,
On the one side of the substrate is formed a concave-convex surface having a linear pattern formed with two or more protrusions at intervals before,
The protrusions have a width of 50 to 500 nm, and a concave-convex period is 50 to 500 nm. 제1항에 있어서,
상기 증착 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 및 크롬(Cr) 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들 중 어느 둘 이상의 조합에 의한 합금이거나,
SiO2, TiO2 및 Al2O3 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The deposition material may be any one metal selected from aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), copper (Cu), and chromium (Cr). It is an alloy by the above combination,
A method for producing a linear polarizer using gradient incidence deposition, characterized in that at least one metal oxide selected from SiO 2 , TiO 2 and Al 2 O 3 . 제1항에 있어서,
상기 경사 입사 증착 단계를 통해 형성된 상기 증착 박막의 두께는 0.001 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법.The method of claim 1,
The thickness of the deposited thin film formed through the inclined incident deposition step is 0.001 to 100 ㎛ characterized in that the linear polarizer manufacturing method using the inclined incident deposition. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조된 선형 편광자.The linear polarizer manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-9. 제10항에 있어서,
상기 선형 편광자의 파장은 3000 내지 15000nm 범위의 적외선 파장인 것을 특징으로 하는 적외선 선형 편광자.The method of claim 10,
The wavelength of the linear polarizer is an infrared linear polarizer, characterized in that the infrared wavelength in the range of 3000 to 15000nm.
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