KR100490029B1

KR100490029B1 - 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법

Info

Publication number: KR100490029B1
Application number: KR10-2003-0030179A
Authority: KR
Inventors: 배강진
Original assignee: 엘지마이크론 주식회사
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-05-17
Also published as: KR20040098102A

Abstract

전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법이 개시된다. 상기 설계방법은 투명기재에 접착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필터용 금속박막의 상면에 감광막을 형성하고 포토리소그라피법 및 에칭으로 상기 금속박막을 메시형 금속박막을 형성하기 위한 패턴을 포토마스크에 설계하는 방법에 있어서, 상기 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 보정하기 위하여 상기 포토마스크의 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부에 돌기를 설계한다. 상기 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법은 포토마스크에 설계된 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부를 보정하여 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 0∼10㎛로 형성하므로, 메시형 금속박막의 개구율(開口率) 및 비시인성(非視認性)이 향상된다.

Description

전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법 {DESIGNING METHOD OF PHOTOMASK FOR FORMING MESH TYPE METAL THIN FILM FOR ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE FILTER}

본 발명은 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법에 관한 것이다.

다양한 방식의 디스플레이(Display)가 상용화되는 추세에 비례하여 디스플레이로부터 발생되는 전자기적인 노이즈(Noise)의 방해현상(Electromagnetic Interference:EMI)으로 인한 인체의 유해성 및 기기의 오작동 등이 큰 문제점으로 대두되고 있다. 도체를 타고 전파되는 노이즈는 필터를 이용하여 제거하고, 디스플레이의 전면을 통하여 복사되어 나오는 전자파는 디스플레이의 전면에 도전성 차폐(Shielding)막을 형성하여 전자파의 진행 방향을 왜곡시킨후, 접지하여 방출시킨다.

도전성 차폐막의 차폐효율 및 개구율은 도전성 소재의 종류와 형상에 따라 달라진다. 현재 사용되는 도전성 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전성 산화물계열과 동, 니켈 및 알루미늄 등과 같은 금속계열이 있다. ITO는 투명하므로 별도의 패터닝 공정이 필요 없는 장점이 있으나, 표면저항의 수치가 높아 차폐효율에서 금속계열 보다 낮은 단점이 있다. 금속계열은 개구율 확보를 위한 기하학적 형상의 패턴 형성 공정이 필수적으로 요구된다.

전자파를 차폐하기 위한 도전성 금속박막은 개구율 확보를 위하여 메시(Mesh)구조로 형성된다. 메시형 금속박막을 형성하는 종래의 방법은 패턴이 형성된 투명기재의 면에 금속을 진공증착시키는 증착법, 형성하고자 하는 메시구조의 역상을 레지스트를 이용하여 금속박막에 인쇄한 후 노출된 금속 부위를 에칭으로 제거하는 인쇄법, 패턴이 형성된 도전막을 전해액에 침적한 후 전류를 인가하여 제조하는 전해도금법, 패턴의 요철부가 형성된 금형을 이용하여 패턴을 찍어내는 금형법 및 금속 섬유를 직물 형태로 짜서 제조하는 직조법 등이 있다. 그러나, 상기 증착법, 인쇄법, 전해도금법, 금형법 및 직조법은 그 특성상 각각 단점을 가지고 있으므로 인하여, 포토리소그라피법(Photolithography) 및 에칭으로 금속박막을 메시구조로 형성하는데, 이를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 투명기재(10)의 상면에 흑화층(21)이 형성된 금속박막(20)을 접착하고 금속박막(20)의 상면에 감광막(30)을 형성한다. 그후, 메시구조의 패턴이 형성된 포토마스크(50)를 투명기재(10)의 상측에 놓고, 감광막(30)을 노광한 후 현상하고, 외부로 노출된 금속박막(20)을 에칭한 후 잔존하는 감광막(30)을 박리하면 스페이스(23)가 형성된 메시구조의 금속박막(20a)이 형성된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법은 포토마스크(50)의 패턴을 통과하여 감광막(30)에 조사되는 빛이 포토마스크(50)의 패턴이 교차하는 부위의 엣지부에서 특히 산란되므로 인하여, 감광필름(30)에 형성되는 잠상의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률(r1)이 10㎛을 초과한다. 이로인해, 메시형 금속박막(20a)의 메시라인(25)이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률(r2)이 10㎛을 초과한다. 이는 메시형 금속박막(20a)의 메시라인(25)이 교차하는 부위의 엣지부가 에칭되지 않은 것을 의미하는데, 이로인해 메시형 금속박막(20a)의 개구율(開口率) 및 비시인성(非視認性)이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 포토마스크에 설계된 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부에 다양한 기하학적 형상을 덧붙여 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 0∼10㎛로 제조하므로써 메시형 금속박막의 개구율(開口率) 및 비시인성(非視認性)을 향상시킬 수 있는 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법은 투명기재에 접착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필터용 금속박막의 상면에 감광막을 형성하고 포토리소그라피법 및 에칭으로 상기 금속박막을 메시형 금속박막으로 형성하기 위한 패턴을 포토마스크에 설계하는 방법에 있어서,

상기 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 보정하기 위하여 상기 포토마스크의 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부에 돌기를 설계한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법을 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐필터를 제조하는 공정을 보인 도이다.

도시된 바와 같이, 단계(S100)에서는 투명기재(110)의 상면에 접착제(120)를 도포하고, 단계(S110)에서는 접착제(120)를 매개로 도전성 금속박막(130)을 투명기재(110)에 압착하여 접착한다.

디스플레이(Display)용 전자파 차폐필터의 투명기재(110)는 금속박막(130)을 지지하는 기능을 하는데, 그 용도상 가시광의 투과성이 우수해야 하고 습식 에칭 공정에 대한 내약품성 및 취급성이 좋아야 한다. 이를 위하여, 투명기재(110)로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르계, 에틸비닐아세테이트, 폴리프로필렌 및 폴리스틸렌 등과 같은 폴리올레핀계, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등과 같은 비닐계, 그리고 폴리카보네이트, 아크릴수지, 트리아세틸 셀룰로오스 및 폴리이미드 등과 같은 고분자 필름 및 수지가 사용된다. 그리고, 취급성 및 가시광의 투과성을 고려할 때, 투명기재(110)의 두께는 10㎛∼250㎛이 바람직하다.

전자파를 차폐하는 기능을 하는 금속박막(130)으로는 동, 철, 니켈, 알루미늄, 금, 은 또는 백금 등과 같은 박막이 단독으로 사용되거나, 동-니켈합금, 스테인리스 등과 같은 2종 이상의 합금박이 사용된다. 전자파를 차폐하는 효율을 결정하는 주요 인자인 금속박막(130)의 표면저항 값, 금속박막(130)에 미세 패턴을 용이하게 구현할 수 있는 정도 및 디스플레이의 시야각의 면에서 볼때 금속박막(130)의 두께는 5㎛∼20㎛이 바람직하다. 금속박막(130)의 두께가 5㎛ 이하이면, 대체으로 금속박막(130)의 표면저항 값이 높아 전자파를 차폐하는 효율이 떨어진다. 그리고, 금속박막(130)의 두께가 20㎛ 이상이면, 금속박막(130)에 미세한 메시(Mesh)의 선폭을 구현하기가 어렵고, 높은 개구율 및 높은 비시인성을 얻기가 어려우며, 디스플레이의 시야각이 좁아진다.

투명기재(110)와 금속박막(130)을 접합하는 접착제(120)는 투명성을 가지고, 가시광의 투과율이 저하되지 않도록 투명기재(110)의 굴절율과 동일하여야 하며, 열과 압력 또는 적외선(UV)과 같은 외부 에너지원에 의해 물리화학적 변화가 일어나는 물성을 가진 수지가 바람직하다. 이러한 접착제(120)로는 아크릴계, 우레탄계, 폴리에스테르계 및 에폭시계 수지류 단독, 2종 이상을 혼용한 혼합물 또는 이들의 변성수지가 사용된다.

단계(S120)에서는 금속박막(130)이 접착된 투명기재(110)를 세정한 후, 금속박막(130)의 상면에 감광막(140)을 형성한다. 감광막(140)으로는 감광액과 감광필름이 있다. 상기 감광액은 침적, 분무, 스핀코팅(Spin Coating)방식에 의하여 금속박막(130)에 도포되는데, 그 종류로는 카세인, 폴리비닐알콜, 폴리메타아크릴산메틸 등과 같은 네거티브형 감광액과 아지드(Azide) 계열의 포지티브형 감광액이 있다. 상기 감광필름으로는 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist:DFR)가 사용되는데, 금속박막(130)과의 밀착력의 향상을 위하여 60℃∼100℃로 예열된 금속박막(130)에 상기 드라이 필름 레지스트가 접착된다.

단계(S130)∼단계(S150)에서는 포토리소그래피(photolithography)법과 에칭으로 메시(Mesh)형 금속박막(130)을 형성하는데, 이를 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시형 금속박막을 형성하는 방법을 보인 도이다.

단계(S130)에서는 금속박막(130)에 형성하고자 하는 메시구조와 대응되는 메시구조의 패턴이 형성된 포토마스크(Photomask)(200)(도 3참조)를 감광막(140)의 상측에 놓고 빛을 조사하여 감광막(140)을 노광한다. 단계(S140)에서는 빛에 의하여 경화된 감광막(140)의 부위를 제외한 나머지 부위를 현상액으로 현상하고, 단계(S150)에서는 감광막(140)의 외부로 노출된 금속박막(130)을 에칭하여 스페이스(131)를 형성한다. 그러면, 메시형 금속박막(130a)이 제조되는 것이다.

이때, 엣지 부분에서 산란되는 광의 특성상, 감광막(140)에는 포토마스크(200)의 패턴의 폭(D1) 보다 큰 노광 반응 부위가 형성된다. 특히, 포토마스크(200)의 패턴의 메시라인(210)이 교차하는 부위의 엣지부에서 가장 큰 산란이 발생되어 포토마스크(200)의 패턴의 메시라인(210)이 교차하는 부위의 엣지부와 대응하는 감광막(140)의 부위가 가장 큰 영향을 받는다. 이로인해, 메시형 금속박막(130a)의 메시라인(133)의 폭(D2)도 포토마스크(200)의 패턴의 폭(D1) 보다 넓게 형성된다. 이때, 메시형 금속박막(130a)의 메시라인(133)의 폭(D2) 부위는 에칭펙터(Etching Factor) 및 에칭속도(Etching Rate) 등을 조절하여 원하는 폭(D2)으로 형성할 수 있으나, 감광막(140) 및 메시형 금속박막(130a)의 메시라인(143,133)의 교차부위는 현상 및 에칭의 특성상 곡률(R1,R2)을 0∼10㎛로 만들기가 어렵다. 그러면, 형성된 곡률부의 크기에 비례하여 개구율이 저하되므로 비시인성이 저하된다. 이를 해소하기 위하여, 본 실시예에서는 포토마스크(200)의 패턴을 설계할 때, 패턴의 메시라인(210)이 교차하는 부위의 엣지부에 원형의 돌기(213)를 설계하여 보정한다. 그러면, 에칭에 의하여 제조된 메시형 금속박막(130a)의 메시라인(133)의 교차부위의 곡률(R2)은 메시라인(133)의 폭(D2)의 2배 이하로 형성된다. 더욱 바람직하게는 메시라인(133)의 교차부위의 곡률(R2)은 0∼10㎛로 형성된다.

감광막(140)을 제거하는 현상방식에는 분무식 및 침적식이 있고, 현상액으로는 순수 또는 1∼3wt%의 Na₂CO₃수용액 등이 주로 사용된다. 금속박막(130)을 에칭하기 위한 에칭액으로는 FeCl₃이 주로 사용되는데, 순수로 에칭액의 비중을 조절하고 염산으로 유리산도를 조절한다. 에칭시 FeCl₃의 비중을 42Be'∼50Be'로 관리하고, 유리산도는 0.1%∼2.0%로 관리하며, FeCl₃의 온도를 30℃∼100℃로 관리하는 것이 바람직하다.

단계(S160)에서는 잔존하는 감광막(140)을 제거하고, 단계(S170)에서는 메시형 금속박막(130a)의 적어도 일면에 콘트라스트(Contrast)를 향상시키기 위한 흑화층(135)을 형성한다. 흑화층(135)은 금속박막(130)을 투명기재(110)에 접착하기 전에 형성할 수 도 있는데, 금속박막(130)을 아염소산나트륨과 수산화나트륨 및 인산3나트륨의 혼합용액에 50℃∼130℃의 온도로 1∼10분 침적하면 흑화층(135)이 형성된다.

단계(S180)에서는 메시형 금속박막(130a)에 투명수지를 도포한 후 평탄화시켜 투명수지층(150)을 형성한다. 즉, 메시형 금속박막(130a)에 자외선(UV)에 의해 경화되는 롤(Roll) 또는 시트(Sheet)형 투명수지를 도포한 후 평탄화한다. 단계(S190)에서는 투명수지층(150)에 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 실리콘처리 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 왁스처리 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코팅종이, 실리콘처리 종이, 왁스함침 종이, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌+에틸비닐아세테이트, 폴리에틸렌+에틸렌비닐알콜 공중합체 및 폴리올레핀 필름 등과 같은 보호필름(160)이 형성된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크에 설계된 패턴을 보인 도로써, 도 4a는 포토마스크(200)의 패턴의 메시라인(210)이 교차하는 부위의 엣지부에 삼각형의 돌기(215)가 형성된 것을 보이고, 도 4b는 사각형의 돌기(217)가 형성된 것을 보인다. 이 외에, 상기 돌기는 타원형으로 형성될 수 도 있다.

이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 전자파 차폐필터용 메시형 금속박막을 형성하기 위한 포토마스크의 설계방법은 포토마스크에 설계된 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부를 보정하여 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 0∼10㎛로 형성하므로, 메시형 금속박막의 개구율(開口率) 및 비시인성(非視認性)이 향상된다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

도 1은 종래의 메시형 금속박막을 형성하는 방법을 보인 도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐필터를 제조하는 공정을 보인 도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시형 금속박막을 형성하는 방법을 보인 도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크에 설계된 패턴을 보인 도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 투명기재 130 : 금속박막

130a : 메시형 금속박막 131 : 스페이스

133 : 메시라인 140 : 감광막

150 : 투명수지층 200 : 포토마스크

Claims

투명기재에 접착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필터용 금속박막의 상면에 감광막을 형성하고 포토리소그라피법 및 에칭으로 상기 금속박막을 메시형 금속박막으로 형성하기 위한 패턴을 포토마스크에 설계하는 방법에 있어서,

상기 메시형 금속박막의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부의 곡률을 보정하기 위하여 상기 포토마스크의 패턴의 메시라인이 교차하는 부위의 엣지부에 돌기를 설계하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌기는 원형, 타원형, 삼각형 및 사각형 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계방법.