PHOTOMASK FOR MANUFACTURING LIGHT-TRANSMITTING CONDUCTOR HAVING NANOSTRUCTURED PATTERN AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME

29-10-2015 дата публикации
Номер:
WO2015163535A1
Автор: JUNG, Kyung Ho
Принадлежит: 인트리 주식회사
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Номер заявки: KR61-00-201436
Дата заявки: 09-07-2014

나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법
[1]

본 발명은 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

[2]

광투과성 도전체는 가시광 영역의 빛을 투과시키면서 동시에 전기 전도성을 갖는 얇은 도전막을 말한다. 광투과성 도전체는 다양한 전자기기에 폭넓게 널리 사용되고 있다. 예컨대, 평판 TV나 데스탑 PC의 액정 디스플레이와 같은 평판 표시 패널, 태블릿 PC나 스마트폰의 터치 패널, 전자 발광 장치 등에서 광투과성 도전체가 투명 전극으로 널리 사용되고 있다.

[3]

이러한 광투과성 도전체는 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 기존에는 광투과성이 높으면서도 도전성을 갖도록 하기 위하여 인듐 주석 산화물(indium tin oxide)과 같은 금속 산화물을 이용하여 광투과성 도전체를 제조하였으나, 이러한 금속 산화물은 광투과성을 높일수록 도전성이 떨어지는 문제점이 있었다.

[4]

다른 방법으로는, 카본 나노튜브(carbon nano-tube)나 실버 나노와이어(silver nano-wire)와 같은 나노구조체를 용액에 분산시킨 후 이를 기판에 도포하는 방법이 활발하게 연구되고 있다. 그러나 이러한 방법은 투명 전극을 형성하는 개별 나노구조체 단위들이 서로 접촉된 상태로 연결되어 있어서 저항값을 낮추는 데에 한계가 있고 도전성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 이러한 방법은 광투과성 도전체를 제조할 때마다 나노구조체의 분산 및 도포 과정을 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고, 개별 광투과성 도전체마다 나노구조체 패턴이 다르게 됨으로써 반복 재현성이 떨어져 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

[5]

최근에는 포토 리소그래피(photo lithography)에 의해 금속에 메쉬 패턴을 형성함으로써 광투과성 도전체를 제조하는 것에 관심이 집중되고 있다. 이러한 포토 리소그래피에서는 금속 메쉬 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하게 되며, 이러한 포토마스크의 패턴은 레이저를 사용하여 형성하게 된다. 이때 레이저 소스로 통상 크립톤-이온 레이저(krypton-ion laser)나 엔디 야그 레이저(Nd yag laser)를 사용하게 되는데, 이 경우 레이저의 파장은 413nm나 532nm가 된다. 따라서 이러한 레이저 파장을 이용할 경우 포토마스크에 형성되는 패턴의 화소 크기를 정밀하게 하는데에 한계가 있다. 또한, 경사진 선을 패턴화하는 경우에는 레이저가 수직선 및 수평선의 반복에 의해 경사진 선을 패턴화하기 때문에 그 선폭이 파장보다 더 크게 되는 문제점이 있다. 결과적으로 종래의 포토마스크에 의해서는 금속 메쉬 패턴을 고도로 미세하게 형성하기 어렵게 되므로 시거리에 따른 시인성 문제를 갖게 된다. 나아가 종래의 포토마스크에 의해 규칙적인 패턴을 갖는 금속 메쉬 전극을 형성할 경우에는 패턴구조로 인한 모아레 현상이 나타나는 문제점이 있다.

[6]

따라서 광투과성 및 도전성이 모두 뛰어나고 시인성을 향상시키며 모아레 현상을 방지할 수 있는 광투과성 도전체를 제조할 수 있음은 물론 이러한 광투과성 도전체를 반복해서 대량 생산할 수 있는 신뢰성 있는 제조방법을 개발할 필요성이 대두되고 있다.

[7]

본 발명은 나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[8]

청구항 1에 기재된 발명은, 포토마스크로서, 광투과성 기판; 및 기판 상의 차광층을 구비하고, 차광층은 외부로부터 기판으로 입사하는 광이 기판을 투과하지 못하도록 하는 차광성 물질을 포함하며, 차광층은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성하는 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 포함한다.

[9]

청구항 2에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 차광층이 실질적으로 일정한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

[10]

청구항 3에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 차광층이 하나의 일체로 형성된 단일체인 것을 특징으로 한다.

[11]

청구항 4에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 나노구조체가 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

[12]

청구항 5에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 패턴이 무정형(amorphous)인 것을 특징으로 한다.

[13]

청구항 6에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 패턴이, 나노구조체 네트워크를 구성하는 각각의 나노구조체에 상응하는 패턴을 구비하는 복수의 본체부들; 본체부들이 서로 교차하는 복수의 교차부들; 및 본체부들 사이의 개재부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[14]

청구항 7에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부들과 교차부들이 내부에 개재부를 포함하도록 연결되어 있는 적어도 하나의 폐쇄계를 형성하는 것을 특징으로 한다.

[15]

청구항 8에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부들과 교차부들이 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 적어도 하나의 개방계를 형성하는 것을 특징으로 한다.

[16]

청구항 9에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 개재부에 본체부의 단부가 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

[17]

청구항 10에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부의 폭 w가 1x102nm ≤ w ≤ 2.5x103nm의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.

[18]

청구항 11에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부의 폭이 w이고, 본체부의 길이가 d일 때에, 1x102 ≤ d/w ≤ 3x103의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.

[19]

청구항 12에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부의 폭이 w이고, 본체부의 길이가 d일 때에, 1x102 ≤ d/w ≤ 5x106의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.

[20]

청구항 13에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 교차부가 본체부와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

[21]

청구항 14에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부가 외부로부터 기판으로 입사하는 광이 기판을 투과하지 못하도록 형성되고, 개재부는 외부로부터 기판으로 입사하는 광이 기판을 투과하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

[22]

청구항 15에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 6에 기재된 본체부가 외부로부터 기판으로 입사하는 광이 기판을 투과하도록 형성되어 있고, 개재부는 외부로부터 기판으로 입사하는 광이 기판을 투과하지 못하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

[23]

청구항 16에 기재된 발명은, 포토마스크의 제조방법으로서, (1) 광투과성 기판 상에 차광성 물질을 도포하는 단계; (2) 상기 차광성 물질 상에 감광성 물질을 도포하는 단계; (3) 상기 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계; (4) 상기 나노구조체 네트워크를 통해 광을 조사하여 상기 감광성 물질에 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 감광성 물질의 형상에 따라 상기 차광성 물질에 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[24]

청구항 17에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 16에 기재된 (3) 단계의 나노구조체가 나노튜브, 나노와이어 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

[25]

청구항 18에 기재된 발명은, 포토마스크의 제조방법으로서, (1) 광투과성 기판 상에 차광성 물질을 도포하는 단계; (2) 차광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 나노구조체를 배열하는 단계; 및 (3) 나노구조체 네트워크를 통해 부식제를 접촉시켜 차광성 물질에 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[26]

청구항 19에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 (2) 단계의 나노구조체가 나노화이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[27]

청구항 20에 기재된 발명은, 포토마스크의 제조방법으로서, (1) 광투과성 기판 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 나노구조체를 배열하는 단계; (2) 나노구조체 네트워크를 덮도록 기판 상에 차광성 물질을 코팅하는 단계; 및 (3) 나노구조체 네트워크를 기판으로부터 분리함으로써 나노구조체 네트워크에 상응하는 개구부를 갖는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[28]

청구항 21에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 20에 기재된 (2) 단계의 나노구조체가 나노화이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[29]

본 발명은 나노구조의 패턴을 구비한 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

[30]

도 1은 실시례 1로서 포토마스크를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

[31]

도 2는 도 1의 포토마스크에서 차광층의 패턴을 나타내는 평면도이다.

[32]

도 3은 도 2의 차광층의 패턴의 일부를 나타내는 도면이다.

[33]

도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 단면도이다.

[34]

도 5는 실시례 2로서 포토마스크에서 차광층의 패턴을 나타내는 평면도이다.

[35]

도 6은 실시례 3으로서 포토마스크에서 차광층의 패턴을 나타내는 평면도이다.

[36]

도 7은 실시례 4로서 포토마스크에 제2 차광층이 구비된 모습을 나타내는 사시도이다.

[37]

도 8은 실시례 5로서 포토마스크에서 차광층의 패턴을 나타내는 평면도이다.

[38]

도 9는 도 8의 차광층의 패턴의 일부를 나타내는 도면이다.

[39]

도 10은 도 9의 X-X선을 따른 단면도이다.

[40]

도 11a 내지 도 11h는 실시례 6으로서 포토마스크의 제조방법을 나타내는 도면이다.

[41]

도 12a 내지 도 12d는 실시례 7로서 포토마스크의 제조방법을 나타내는 도면이다.

[42]

도 13a 내지 도 13c는 실시례 8로서 포토마스크의 제조방법을 나타내는 도면이다.

[43]

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시례에 기초하여 설명한다. 이러한 실시례는 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 실시하기 위해 구체적인 내용을 이해할 수 있도록 예시적으로 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명이 이하의 실시례에 의해 한정되는 것은 아니다.

[44]

(실시례 1)

[45]

본 실시례에서는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 포토마스크(100)가 기판(110) 및 차광층(120)을 포함한다.

[46]

포토마스크(100)는 노광시스템(exposure system)을 이용한 포토리소그래피(photo lithography) 공정에 의해 기판에 미세 전극 패턴을 형성하기 위하여 미세 전극 패턴에 상응하는 패턴을 형성한 것을 말한다. 여기서 포토마스크(100)는 나노구조체의 선폭에 대응되는 선폭을 갖는 미세 전극 패턴을 형성하기 위해 사용되는 것이다.

[47]

기판(110)은 그 상부에 차광층(120)이 코팅되거나 적층되는 것을 말한다. 기판(110)은 강성(rigid) 또는 연성(flexible)일 수 있다. 기판(110)은 광투과성을 갖는다. 예컨대, 기판(110)은 유리(glass)나 석영과 같은 물질로 형성되지만, 이에 한정되지는 않는다. 기판(110)은 광투과성을 갖는다. 예컨대, 기판(110)은 노광시스템에 의해 조사되는 광을 90%이상 투과시킬 수 있는 것일 수 있다.

[48]

차광층(120)은 기판(110) 상에 형성되는 것으로서 외부로부터 기판(110)으로 입사하는 광이 기판(110)을 투과하지 못하도록 차광하는 층을 말한다. 차광층(120)은 실질적으로 일정한 두께를 가질 수 있다. 이에 의해 포토마스크(120)를 통과하는 광을 정밀하게 제어할 수 있어서 정밀한 미세 전극 패턴을 형성할 수 있게 된다. 차광층(120)은 실질적으로 일정한 두께를 갖는 것이 바람직하지만 이에 한정되지는 않고 층을 형성하는 것이면 어떠한 두께라도 가질 수 있다. 차광층(120)은 또한 하나의 일체로 형성된 단일체일 수 있으나 이에 한정되지는 않고 광을 차단하는 층을 형성하는 것이면 단일체가 아닐 수 있다.

[49]

차광층(120)은 차광성 물질을 포함한다. 차광층(120)을 형성하는 차광성 물질은 금속을 포함할 수 있다. 예컨대, 차광층(120)은 크롬과 같은 금속으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 차광성 물질은 기판(110) 상에 다양한 방법으로 코팅될 수 있다. 예컨대, 차광성 물질은 스퍼터링에 의한 증착에 의해 기판(110) 상에 코팅될 수 있다. 예컨대, 차광층(120)은 50nm 내지 100nm의 두께를 갖는 크롬 증착막으로 형성될 수 있다.

[50]

차광층(120)은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함한다. 여기서 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 또는 그 혼합체일 수 있다. 나노구조체에 해당되면 어떠한 물질로 되어 있는 것이든 이에 포함된다. 예컨대, 카본나노튜브, 실버나노와이어, 카본나노화이버 등을 나노구조체로 사용할 수 있다. 이와 같이 차광층(120)이 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함하므로, 차광층(120)을 형성하는 각각의 나노구조체에 상응하는 부분의 폭을 고도로 좁게 형성할 수 있게 되어서 고도로 미세한 나노단위 크기의 차광성을 확보할 수 있게 된다. 따라서 차광층(120)은 높은 도전성을 갖는 도전성 물질로 형성되면서 동시에 고도의 광투과성을 확보할 수 있는 나노구조체 네트워크에 상응하는 미세 전극 패턴을 형성할 수 있게 된다.

[51]

나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크 자체가 아니라 그러한 네크워크에 상응하도록 형성되는 패턴을 말한다. 이러한 패턴은, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 본체부(121)들, 복수의 교차부(122)들 및 개재부(123)들을 구비한다. 본체부(121)들은 나노구조체 네트워크의 나노구조체에 상응하는 부분을 말하며, 교차부(122)들은 본체부(121)들이 교차하여 형성되는 부분을 말하고, 개재부(123)는 본체부(121)들 사이의 부분을 말한다. 본체부(121)와 교차부(122)는 차광층(120)이 외부로부터 기판(110)으로 입사하는 광이 기판(110)을 투과하지 못하도록 하는 요소들이며, 개재부(123)는 차광층(120)이 외부로부터 기판(110)으로 입사하는 광이 기판(110)을 투과하도록 하는 요소이다. 따라서 노광시스템에 의해 조사되는 광은 차광층(120)의 본체부(121)와 교차부(122)는 투과하지 못하고 차광층(120)의 개재부(123)는 투과하게 되므로, 이러한 차광층(120)을 구비한 포토마스크(100)는 포지티브(positive) 포토마스크(100)로서 본체부(121)와 교차부(122)에 상응되는 패턴을 갖는 미세 전극 패턴을 형성하게 된다.

[52]

본체부들(121a, 121b, 121c, 121d)과 교차부들(122a, 122b, 122c, 122d)은 내부에 개재부(123a)를 포함하도록 연결되어 있는 폐쇄계(closed system)(125)를 형성할 수 있다. 이에 의해 본체부(121)들이 서로 중복적으로 연결됨으로써 본체부(121)에 상응하는 미세 전극 패턴 부분들간의 전기적 연결의 신뢰성을 향상시켜 미세 전극 패턴의 제조공정상 또는 사용상 전기적 연결의 끊김을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 또한 다른 본체부들(121e, 121f, 121g)과 다른 교차부들(122e, 122f)은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 개방계(open system)(126)를 형성할 수 있다. 개재부(123)는 폐쇄계(125)에 의해 형성되는 폐쇄계 개재부(123a)와 개방계(126)에 의해 형성되는 개방계 개재부(123b)로 구분될 수 있다. 폐쇄계(125)와 개방계(126)는 서로 분리되어 독립적으로 위치할 수도 있고 인접하여 위치할 수도 있다. 또한 폐쇄계(125) 내부에 개방계(126)가 위치하거나 반대로 개방계(126) 내에 폐쇄계(125)가 위치할 수도 있다. 나노구조체가 나노튜브나 나노와이어와 같이 종횡비가 유한한 것인 경우 이러한 나노구조체에 의한 네크워크를 이용하여 형성된 본체부(121)는 단부(124)를 가질 수 있다. 이러한 본체부(121)의 단부(124)는 폐쇄계 개재부(123a)나 개방계 개재부(123b)로 돌출될 수 있다.

[53]

본체부(121)의 폭 w1은, 예시적으로 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 여기서, 본체부의 폭 w1은 본체부(121)의 실제 폭 또는 그 평균을 의미할 수 있다. 이러한 본체부(121)의 길이 w1은, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노튜브를 사용하는 경우, 나노와이어를 사용하는 경우, 또는 나노화이버를 사용하는 경우에 따라, 각각 다르게 형성될 수 있다. 나아가, 나노구조체 네트워크를 단일 종류의 나노구조체로 형성하는 경우에도 본체부(121)의 폭 w1을 다양하게 형성할 수 있다. 예컨대, 본체부(121) 폭 w1은 1x102nm < w1 ≤ 2.5x103nm의 범위에 속할 수 있다. 또한, 예컨대, 본체부(121)의 두께는 50nm 내지 100nm일 수 있다.

[54]

본체부(121)의 길이 d1은, 예시적으로 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 여기서, 본체부(121)의 길이 d1은 본체부(121)의 실제 길이 또는 그 평균을 의미할 수 있다. 이러한 본체부(121)의 길이 d1은, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노튜브를 사용하는 경우, 나노와이어를 사용하는 경우, 또는 나노화이버를 사용하는 경우에 따라 본체부(121)의 길이 d1이 다르게 형성될 수 있다. 나아가, 나노구조체 네트워크를 단일 종류의 나노구조체로 형성하는 경우에도 본체부(121)의 길이 d1을 다양하게 형성할 수 있다. 또한 본체부(121)의 길이 d1은 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 본체부의 폭 w1에 관련될 수 있다. 예컨대, 나노와이어로 나노구조체 네트워크를 구성하여 본체부(121)를 형성하는 경우, 본체부(121)의 폭이 w1이고, 본체부(121)의 길이가 d1일 때에, 1x102 ≤ d1/w1 ≤ 3x103의 범위에 속할 수 있다. 또한, 예컨대, 나노화이버로 나노구조체 네트워크를 구성하여 본체부(121)를 형성하는 경우, 본체부(121)의 폭이 w1이고, 본체부(121)의 길이가 d1일 때에, 1x102 ≤ d1/w1 ≤ 5x106의 범위에 속할 수 있다.

[55]

본체부(121)의 폭과 길이의 관계는 나노구조체 네트워크를 구성하는 나노구조체의 종횡비(aspect ratio) A(즉, 나노구조체의 길이를 나노구조체의 평균직경으로 나눈 비율)에 의해 실질적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노와이어를 사용할 때에는 나노구조체의 종횡비 A는 1x102 < A < 3x103일 수 있으며, 나노구조체로 나노화이버를 사용할 때에는 나노구조체의 종횡비 A는 1x102 < A일 수 있다. 다만, 본체부(121)의 폭과 길이의 관계는 이에 한정되지는 않는다.

[56]

한편, 교차부(122)는, 예시적으로 도 3 및 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 본체부(121)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 이에 의해 차광층(120)의 패턴을 단일체로 형성할 수 있으며, 교차부(122)에 상응하는 미세 전극 부분의 패턴을 본체부(121)에 상응하는 미세 전극 부분의 패턴과 동일한 두께로 형성할 수 있어서, 교차부(122)에 상응하는 미세 전극 부분의 패턴에서 저항 증가를 방지할 수 있게 된다.

[57]

개재부(123)의 영역의 크기 및 형상은 다양하게 형성할 수 있다. 예컨대, 개재부(123)의 영역의 크기 및 형상은 사실상 본체부(121) 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다. 이러한 개재부(123)의 영역의 크기는 나노구조체 네트워크를 어떻게 구성하느냐에 따라 조절될 수 있으며, 나노구조체 네트워크는 포토마스크(100)에 의해 형성하고자 하는 미세 전극 패턴이 갖는 개구율에 상응하도록 구성될 수 있다.

[58]

차광층(120)의 패턴은 무정형(amorphous)일 수 있다. 이와 같이 무정형의 패턴을 갖는 차광층(120)을 이용하여 미세 전극 패턴을 형성할 경우 무정형의 미세 전극 패턴을 형성할 수 있어서 정형화된 미세 전극 패턴의 반복으로 인해 줄무늬가 보이게 되는 모아레(moire) 현상을 방지할 수 있게 된다. 다만, 차광층의 패턴은 무정형으로 한정되지는 않으며 나노구조체가 교차하여 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 포함하는 것이면 어떠한 것도 가능하다.

[59]

(실시례 2)

[60]

본 실시례에서는, 예시적으로 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 포토마스크(200)의 기판(210) 상에 형성된 차광층(220)이, 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 구비함으로써 본체부(221)와 교차부(222)를 포함하는 패턴을 구비하지만, 본체부(221)가 차광층(220)의 일 가장자리에서 타 가장자리로 연속적으로 연장되어 있어서 패턴 내에 본체부(221)의 단부가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.

[61]

이에 의해 본체부(221)와 교차부(222)에 의한 차광층(220) 연결의 신뢰성을 더욱 확실히 할 수 있음은 물론 본체부(221)의 단부와 같은 단절된 부분이 존재하지 아니함으로써 차광층(220)에 상응하는 미세 전극 패턴의 연결의 신뢰성 확보 및 단부에서의 정전기 현상 방지를 구현할 수 있게 된다.

[62]

본 실시례의 차광층(220) 패턴은 나노구조체로 종횡비가 매우 큰 나노화이버를 사용함으로써 매우 용이하게 형성할 수 있게 된다.

[63]

(실시례 3)

[64]

본 실시례에서는, 예시적으로 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 포토마스크(300)의 기판(310) 상에 형성된 차광층(320)이, 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 구비함으로써 본체부(321), 교차부(322) 및 본체부(321)의 단부(324)를 구비하지만, 본체부(321)가 차광층(320)의 일 가장자리에서 타 가장자리로 연속적으로 연장되어 있지 않아서, 본체부들(321a, 321b, 321c)과 교차부들(322a, 322b)들은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 개방계(326)를 형성할 수 있으나, 본체부(321)들과 교차부(322)들은 내부에 개재부(323)를 포함하도록 연결되어 있는 폐쇄계를 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.

[65]

이에 의해 종횡비가 크지 않은 나노구조체를 이용하여서도 차광층 연결의 신뢰성을 확보할 수 있는 패턴을 형성할 수 있게 된다.

[66]

본 실시례의 차광층(320) 패턴은 나노구조체로 종횡비가 나노화이버에 비해 작은 나노튜브나 나노와이어를 사용함으로써 매우 용이하게 형성할 수 있게 된다.

[67]

(실시례 4)

[68]

본 실시례에서는, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 포토마스크(400)의 차광층(420)이 포토마스크(400)에 의해 형성되는 미세 전극 패턴에 연결되는 단자부 패턴을 형성하기 위한 단자부 차광층(430)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 단자부 차광층(430)은 차광층(420)과 마찬가지로 외부로부터 기판(410)으로 입사하는 광이 기판(410)을 투과하지 못하도록 하는 차광성 물질을 포함하며 단자부 패턴에 상응하는 패턴을 포함한다.

[69]

이에 의해 포토마스크(400)는 차광층(420)에 의해 형성되는 미세 전극 패턴과 단자부 차광층(430)에 의해 형성되는 단자부 패턴을 동시에 형성할 수 있게 된다.

[70]

단자부 차광층(430)의 패턴은 차광층(420)의 복수의 차광부(427)들과 각각 연결되는 복수의 본체부(431)들과 이들 사이의 제2 개재부(433)를 포함하며, 나아가, 복수의 차광부(427)들과 접속되는 복수의 접속부(432)들을 포함한다.

[71]

(실시례 5)

[72]

본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 8 내지 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 포토마스크(500)의 기판(510) 상에 형성된 차광층이 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성된 네트워크에 상응하는 패턴을 구비한다. 이러한 패턴은 복수의 본체부(521)들, 복수의 교차부(522)들 및 개재부(523)들을 구비한다. 본체부(521)들은 나노구조체 네트워크의 나노구조체에 상응하는 부분이고, 교차부(522)들은 본체부(521)들이 교차하여 형성되는 부분이며, 개재부(523)는 본체부(521)들 사이의 부분이다. 여기서, 본체부(521)와 교차부(522)는 외부로부터 기판(510)으로 입사하는 광이 기판(510)을 투과하도록 형성되고, 개재부(523)는 외부로부터 기판(510)으로 입사하는 광이 기판(510)을 투과하지 못하도록 형성된다. 따라서 노광시스템에 의해 조사되는 광은 차광층의 본체부(521)와 교차부(522)는 투과하고 차광층의 개재부(523)는 투과하지 못하게 된다. 그러므로 이러한 차광층을 구비한 포토마스크(500)는 네가티브(negative) 포토마스크(500)로서 본체부(521)와 교차부(522)에 상응되는 패턴을 갖는 미세 전극 패턴을 형성하게 된다.

[73]

본체부들(521a, 521b, 521c, 521d)과 교차부들(522a, 522b, 522c, 522d)은 내부에 개재부(523a)를 포함하도록 연결되어 있는 폐쇄계(closed system)(525)를 형성할 수 있다. 또한 다른 본체부들(521e, 521f, 521g)과 다른 교차부들(522e, 522f)은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 개방계(open system)(526)를 형성할 수 있다. 개재부(523)는 폐쇄계(525)에 의해 형성되는 폐쇄계 개재부(523a)와 개방계(526)에 의해 형성되는 개방계 개재부(523b)로 구분될 수 있다. 폐쇄계(525)와 개방계(526)는 서로 분리되어 독립적으로 위치할 수도 있고 인접하여 위치할 수도 있다. 또한 폐쇄계(525) 내부에 개방계(526)가 위치하거나 반대로 개방계(526) 내에 폐쇄계(525)가 위치할 수도 있다.

[74]

본체부(521)의 폭 w2는, 예시적으로 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 여기서, 본체부의 폭 w2는 본체부(521)의 실제 폭 또는 그 평균을 의미할 수 있다. 이러한 본체부(521)의 길이 w2는, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노튜브를 사용하는 경우, 나노와이어를 사용하는 경우, 또는 나노화이버를 사용하는 경우에 따라, 각각 다르게 형성될 수 있다. 나아가, 나노구조체 네트워크를 단일 종류의 나노구조체로 형성하는 경우에도 본체부(521)의 폭 w2를 다양하게 형성할 수 있다. 예컨대, 본체부(521) 폭 w2는 1x102nm < w2 ≤ 2.5x103nm의 범위에 속할 수 있다. 또한, 예컨대, 본체부(521)의 두께는 50nm 내지 100nm일 수 있다.

[75]

본체부(521)의 길이 d2는, 예시적으로 도 8 및 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 여기서, 본체부(521)의 길이 d2는 본체부(521)의 실제 길이 또는 그 평균을 의미할 수 있다. 이러한 본체부(521)의 길이 d2는, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노튜브를 사용하는 경우, 나노와이어를 사용하는 경우, 또는 나노화이버를 사용하는 경우에 따라, 각각 다르게 형성될 수 있다. 나아가, 나노구조체 네트워크를 단일 종류의 나노구조체로 형성하는 경우에도 본체부(521)의 길이 d2를 다양하게 형성할 수 있다. 또한 본체부(521)의 길이 d2는 나노구조체의 네트워크를 무엇으로 형성하느냐에 따라 본체부의 폭 w2에 관련될 수 있다. 예컨대, 나노와이어로 나노구조체 네트워크를 구성하여 본체부(521)를 형성하는 경우, 본체부(521)의 폭이 w2이고, 본체부(521)의 길이가 d2일 때에, 1x102 ≤ d2/w2 ≤ 3x103의 범위에 속할 수 있다. 또한, 예컨대, 나노화이버로 나노구조체 네트워크를 구성하여 본체부(521)를 형성하는 경우, 본체부(521)의 폭이 w2이고, 본체부(521)의 길이가 d2일 때에, 1x102 ≤ d2/w2 ≤ 5x106의 범위에 속할 수 있다.

[76]

본체부(521)의 폭과 길이의 관계는 나노구조체 네트워크를 구성하는 나노구조체의 종횡비(aspect ratio) A(즉, 나노구조체의 길이를 나노구조체의 평균직경으로 나눈 비율)에 의해 실질적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 나노구조체 네크워크를 구성하는 나노구조체로 나노와이어를 사용할 때에는 나노구조체의 종횡비 A는 1x102 < A < 3x103일 수 있으며, 나노구조체로 나노화이버를 사용할 때에는 나노구조체의 종횡비 A는 1x102 < A일 수 있다. 다만, 본체부(521)의 폭과 길이의 관계는 이에 한정되지는 않는다.

[77]

(실시례 6)

[78]

본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 11a 내지 도 11h에 나타나 있는 바와 같이, 감광성 물질을 사용하여 포지티브 포토마스크를 제조하는 방법이 나타나 있다.

[79]

본 실시례에서는, 먼저 광투과성 기판(610) 상에 차광성 물질(620)을 도포한다(도 11a). 여기서, 차광성 물질(620)은 크롬과 같은 차광성이 좋은 금속이 될 수 있다. 기판(620) 상에 차광성 물질(620)을 도포하는 것은 스핀코팅, 도금, 증착 등 다양한 방법에 의할 수 있다. 다음, 차광성 물질(620) 상에 감광성 물질(630)을 코팅한다(도 11b). 감광성 물질(630)은 감광성 폴리머를 포함하여 감광성을 갖는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 차광성 물질(620) 상에 감광성 물질(630)을 도포하는 것은 인쇄법 등 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 감광성 물질(630)을 도포한 후에는 그 상면에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크(640)를 형성하도록 나노구조체를 배열한다(도 11c). 나노구조체로는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 또는 그 혼합체를 사용할 수 있다. 다음, 나노구조체 네트워크(640)를 이용하여 감광성 물질(630)에 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 형상을 형성한다(도 11d). 이때, 나노구조체 네트워크(640)를 통해 감광성 물질(630)을 광원(650)으로 노광함으로써 감광성 물질(630)에 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 형상을 형성할 수 있다. 이후, 현상액을 노즐(660)과 같은 장치로 분사함으로써 감광성 물질(630)을 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 형상을 형성하도록 현상한다(도 11e). 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 형상을 갖도록 현상된 감광성 물질(630) 상부에서 에칭액을 노즐(670)과 같은 장치로 분사함으로써 차광성 물질(620)을 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 패턴을 갖도록 에칭한다(도 11f). 이때 패턴은 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 무정형의 패턴이 되도록 하는 것이 바람직하다. 다음, 나노구조체 네트워크(640)에 상응하는 패턴을 갖는 차광성 물질(620)의 상면에 남아 있는 감광성 물질(630)을 노즐(680)과 같은 장치를 이용하여 박리한다(도 11g). 이와 같은 과정을 거쳐 기판(610) 상에 차광층(650)이 형성된 포토마스크(600)를 완성한다(도 11h).

[80]

추가적으로, 기판(610) 상에, 예컨대, 차광층(650)의 가장자리 외부에 대응되는 기판(610) 상에 차광층(650)과 연결되는 단자부 차광층(미도시)을 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다. 여기서 단자부 차광층은 포토마스크(600)를 이용하여 미세 전극 패턴을 형성할 때에 미세 전극 패턴에 연결되는 단자부 패턴에 대응되는 부분이다.

[81]

(실시례 7)

[82]

본 실시례에서는, 예시적으로 도 12a 내지 도 12d에 나타나 있는 바와 같이, 감광성 물질을 사용하지 않고 포지티브 포토마스크를 제조하는 방법이 나타나 있다.

[83]

본 실시례에서는, 먼저 광투과성 기판(710) 위에 차광성 물질(720)을 도포한다(12a). 차광성 물질(720)은 크롬과 같이 노광시스템으로부터의 광을 차단할 수 있는 물질을 사용한다. 차광성 물질(720)의 도포는 스핀코팅, 인쇄, 증착 등의 다양한 방법으로 이루어진다. 다음, 차광성 물질(720) 위에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크(730)를 형성하도록 나노구조체를 배열한다(도 12b). 나노구조체로는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버 또는 그 혼합체 중 어느 하나를 사용한다. 감광성 물질을 사용하지 않는 점을 고려할 때에는 나노구조체로는 나노화이버를 사용하는 것이 바람직하다. 나노구조체로 나노화이버를 사용할 경우에는 나노화이버가 차광성 물질(720) 위에 안정적으로 배열되도록 리플로우(reflow) 공정을 거치도록 할 수 있다. 이후, 나노구조체 네트워크(730)를 통해 부식제를 접촉시켜 차광성 물질(720)에 나노구조체 네트워크(730)에 상응하는 패턴을 형성한다(도 12c). 부식제는 분사장치(770)로 나노구조체 네트워크(730) 위에서 기판(710) 쪽으로 분사된다. 차광성 물질(720)에 나노구조체 네트워크(730)에 상응하는 패턴이 형성된 후에는 나노구조체 네트워크(730)를 박리함으로써 차광층(740)을 형성하여 포지티브 포토마스크(700)를 완성하게 된다(도 12d).

[84]

(실시례 8)

[85]

본 실시례에 있어서는, 예시적으로 도 13a 내지 도 13c에 나타나 있는 바와 같이, 감광성 물질을 사용하지 않고 네가티브 포토마스크를 제조하는 방법이 나타나 있다.

[86]

본 실시례에 있어서는, 먼저 광투과성 기판(810) 위에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크(820)를 형성하도록 나노구조체를 배열한다(도 13a). 나노구조체로는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버 또는 그 혼합체 중 어느 하나를 사용한다. 감광성 물질을 사용하지 않는 점을 고려할 때에는 나노구조체로는 나노화이버를 사용하는 것이 바람직하다. 나노구조체로 나노화이버를 사용할 경우에는 나노화이버가 기판(810) 위에 안정적으로 배열되도록 리플로우(reflow) 공정을 거치도록 할 수 있다. 다음, 나노구조체 네트워크(820)를 덮도록 기판(810) 위에 차광성 물질(830)을 도포한다(도 13b). 차광성 물질(830)은 크롬과 같이 노광시스템으로부터의 광을 차단할 수 있는 물질을 사용한다. 차광성 물질(830)의 도포는 스핀코팅, 인쇄, 증착 등의 다양한 방법으로 이루어진다. 이후, 나노구조체 네트워크(820)를 기판(810)으로부터 분리함으로써 나노구조체 네크워크(820)에 상응하는 개구부를 갖는 패턴을 형성하여 차광층(840)을 형성하게 된다(도 13c). 이에 의해 네가티브 포토마스크(800)가 완성된다.

[87]

본 발명은 도면에 나타난 실시례들을 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 실시례들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해진다.

[88]

본 발명은 광투과성 도전체를 제조하기 위한 포토마스크 및 그 제조방법이 적용되는 분야에 이용할 수 있다.

[89]



[1]

The present invention provides a photomask and a method for manufacturing the same, the photomask comprising: a light-transmitting substrate; and a light-shielding layer on the substrate, wherein the light-shielding layer comprises a light-shielding material for preventing light, which is incident upon the substrate from the outside, from passing through the substrate, and the light-shielding layer comprises a pattern corresponding to a nanostructure network formed by arranging nanostructures so as to intersect with each other.

[2]



광투과성 기판; 및

상기 기판 상의 차광층을 구비하고,

상기 차광층은 외부로부터 상기 기판으로 입사하는 광이 상기 기판을 투과하지 못하도록 하는 차광성 물질을 포함하며,

상기 차광층은 나노구조체가 교차하도록 배열되어 형성하는 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 포함하는 포토마스크.

청구항 1에 있어서,

상기 차광층은 실질적으로 일정한 두께를 갖는 포토마스크.

청구항 1에 있어서,

상기 차광층은 하나의 일체로 형성된 단일체인 포토마스크.

청구항 1에 있어서,

상기 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어, 나노화이버(nano-fiber) 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 포토마스크.

청구항 1에 있어서,

상기 패턴은 무정형(amorphous)인 포토마스크.

청구항 1에 있어서, 상기 패턴은,

상기 나노구조체 네트워크를 구성하는 각각의 나노구조체에 상응하는 패턴을 구비하는 복수의 본체부들;

상기 본체부들이 서로 교차하는 복수의 교차부들; 및

상기 본체부들 사이의 개재부를 포함하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부들과 상기 교차부들은 내부에 상기 개재부를 포함하도록 연결되어 있는 적어도 하나의 폐쇄계를 형성하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부들과 상기 교차부들은 내부와 외부가 구별되지 않도록 연결되어 있는 적어도 하나의 개방계를 형성하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 개재부에는 상기 본체부의 단부가 돌출되어 있는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부의 폭 w는 1x102nm ≤ w ≤ 2.5x103nm의 범위에 속하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부의 폭이 w이고, 상기 본체부의 길이가 d일 때에, 1x102 ≤ d/w ≤ 3x103의 범위에 속하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부의 폭이 w이고, 상기 본체부의 길이가 d일 때에, 1x102 ≤ d/w ≤ 5x106의 범위에 속하는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 교차부는 상기 본체부와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부는 외부로부터 상기 기판으로 입사하는 광이 상기 기판을 투과하지 못하도록 형성되고, 상기 개재부는 외부로부터 상기 기판으로 입사하는 광이 상기 기판을 투과하도록 형성되어 있는 포토마스크.

청구항 6에 있어서,

상기 본체부는 외부로부터 상기 기판으로 입사하는 광이 상기 기판을 투과하도록 형성되어 있고, 상기 개재부는 외부로부터 상기 기판으로 입사하는 광이 상기 기판을 투과하지 못하도록 형성되어 있는 포토마스크.

(1) 광투과성 기판 상에 차광성 물질을 도포하는 단계;

(2) 상기 차광성 물질 상에 감광성 물질을 도포하는 단계;

(3) 상기 감광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계;

(4) 상기 나노구조체 네트워크를 통해 광을 조사하여 상기 감광성 물질에 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 형상을 형성하는 단계; 및

(5) 상기 감광성 물질의 형상에 따라 상기 차광성 물질에 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제조방법.

청구항 16에 있어서,

상기 (3) 단계의 상기 나노구조체는 나노튜브, 나노와이어 및 그 혼합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 포토마스크의 제조방법.

(1) 광투과성 기판 상에 차광성 물질을 도포하는 단계;

(2) 상기 차광성 물질 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계; 및

(3) 상기 나노구조체 네트워크를 통해 부식제를 접촉시켜 상기 차광성 물질에 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제조방법.

청구항 18에 있어서,

상기 (2) 단계의 상기 나노구조체는 나노화이버를 포함하는 포토마스크의 제조방법.

(1) 광투과성 기판 상에 나노구조체가 교차하도록 배열된 네트워크를 형성하도록 상기 나노구조체를 배열하는 단계;

(2) 상기 나노구조체 네트워크를 덮도록 상기 기판 상에 차광성 물질을 코팅하는 단계; 및

(3) 상기 나노구조체 네트워크를 상기 기판으로부터 분리함으로써 상기 나노구조체 네트워크에 상응하는 개구부를 갖는 패턴을 형성하여 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 제조방법.

청구항 20에 있어서,

상기 (2) 단계의 상기 나노구조체는 나노화이버를 포함하는 포토마스크의 제조방법.