掩模的制造方法与工艺

本申请涉及一种掩模、制造掩模的方法、光照射器件、发射光的方法，以及制造取向有序的光配向层的方法。

背景技术：
用于在特定方向上排列液晶分子的液晶的配向层可用于多个领域。作为配向层，存在光配向层，其表面通过光照处理以排列相邻的液晶分子。常规地，该光配向层可以通过用光(如线性偏振光)照射光敏材料层以便使该光敏材料取向有序来制造。例如，专利文献1和2公开了用于形成光配向层的器件。为了更有效地形成光配向层，必须用具有均匀照度的准直光或近准直光照射待照射的目标。形成具有均匀照度的准直光或近准直光的技术可以广泛应用于多个领域，包括形成光配向层的方法和用于光刻法的曝光。相关技术文献专利文献[专利文献1]韩国专利公开号2006-0053117[专利文献2]韩国专利公开号2009-0112546

技术实现要素：
技术问题本申请提供一种掩模、制造掩模的方法、光照射器件、发射光的方法，以及制造取向有序的光配向层的方法。技术方案一种示例性掩模可以包括透明支承结构和在该透明支承结构的一个表面上的金属层。在所述金属层中可以形成至少一个能够引导光到待照射对象的开口。图1显示了包括透明支承结构101和金属层102(通过该金属层形成开口1021)的掩模的一个示例性实施方案的示意图。透明支承结构可以是例如使用由开口引导的光能够通过的材料制备的结构。该结构可以是刚性的，因此可以保持其上形成的金属层的形状。由此形成该结构的透明材料可以是但不特别限于透明陶瓷如氧化锆、氧化铝、二氧化钛或石英。所述金属层可以在透明支承结构的至少一个表面上形成，以及至少一个能够引导光朝向待照射对象的表面的开口。本文中所用术语“能够引导光至待照射对象表面的开口”指的是形成的开口，使得照射在掩模的透明结构相邻一侧上或照射在掩模的透明结构相邻一侧的相对一侧上的光可以穿过开口由该掩模的另一侧发射，并随后入射到待照射对象的表面上。穿过开口并入射在待照射对象的表面上的光可以是准直光或近准直光。本文中所用的术语“准直光或近准直光”指的是一种光，通过这种光能够防止或最小化以下现象——其中当来自掩模的光入射在待照射对象的表面上时，光扩散或光的方向改变至本不应该被所述光照射的位置被该光照射的程度。例如，本文中所用的术语“准直光或近准直光”指的是当光由掩模发射时其发散角为大约±10度、±5度或±3.5度的光。术语“发散角”指的是在掩模表面的法线与开口引导的光传播的方向之间形成的角。开口引导的光可以是例如线性偏振光。在待照射对象是光配向层的情况下，可以使用线性偏振光，以便通过使该光配向层的光敏材料取向有序来实现配向性质。金属层开口的尺寸如厚度、宽度或宽厚比可以根据引导的光照射在其上的待照射对象的表面与掩模之间的距离来选择。例如，可以选择开口的厚度、宽度或宽厚比，以满足与掩模和待照射对象的表面之间距离的特定函数关系。图2和3显示了示例性实施方案的示意图，显示了具有开口42的金属层40。在图2中，金属层40具有在相同方向上延伸并彼此平行的多个开口42。尽管在图中并未显示，所述掩模的金属层可以仅具有一个开口，并可以以各种方式设计而不限于图2和3中显示的开口布置。金属层40中开口42的数量和布置可以根据待照射对象的类型适宜地控制，但不特别限于此。例如，当待照射对象50是光致抗蚀剂时，金属层40中开口42的数量和布置可以根据待曝光的部件的数量或形状来选择，或者当待照射对象50是光配向层时，金属层40中开口的数量和布置可以考虑要具有配向性质的部件的数量或形状来选择。可以根据待照射对象50的表面与掩模之间的距离来控制开口42的尺寸如厚度(t)、宽度(w)或宽厚比(w/t)。这里，掩模与待照射对象的表面之间的距离指的是，例如在金属层的表面与待照射对象的表面之间的距离。也就是说，即使当掩模的透明支承结构面对待照射对象时，该距离也可以定义为金属层的表面与待照射对象的表面之间的距离。开口42的厚度(t)指的是由掩模的一个表面照射的光穿过金属层40的开口42的最短路径的长度，例如指的是垂直连接金属层40的一个表面与其相对表面的直线的长度。开口42的宽度(w)指的是垂直连接开口42两侧的直线的长度。根据距待照射对象的表面的距离控制的开口尺寸可以是例如开口42的厚度(t)。可以控制开口42的尺寸以改善光的直度。图3显示了在图2的I-I方向上切割的金属层40的表面的示例性实施方案的示意图，提供该图以说明根据距待照射对象50的表面的距离来控制金属层40中开口42的尺寸。在图3中，记号“L2”是指在通过开口42引导的光中发散角为零度的光，记号“L1”指的是在通过开口42引导的光中发散角为θ度的光。如在图3中，发散角(θ)指的是在垂直于金属层40平面的法线与开口42引导的光传播的方向之间形成的角度。可以配置金属层40中的开口42以使得可以产生准直光或近准直光，由此只有应当被光照射的对象50的一个区域——如只有图3中由记号“S”表示的区域——被光照射。例如，即使在存在高发散角的光的情况下，可以根据对象50的表面与掩模之间的距离(例如图3中的记号“a”)来控制开口42的尺寸，以使得光不会入射在除区域S之外的区域上，例如不会入射在由图中记号“b”表示的距离(下文中称为“离去距离”)所限定的区域上，或使得离去距离最小化或不存在。例如，参照图2，可以选择开口的尺寸，以使得对象50与掩模之间的距离(a)，以及开口42的厚度(t)和宽度(w)满足下面的等式1。[等式1]b＝(a/t)×w在图3中，可以根据使用掩模时的情况控制离去距离的范围。例如，当掩模图案具有大的宽度时，可能需要长的离去距离，当需要具有均匀图案的掩模时，可能需要最小化的离去距离。所述离去距离可能小于开口42的宽度(w)的1/5或更小，由此可以设计开口的尺寸以使得开口的厚度(t)和掩模与对象50的表面之间的距离(a)满足等式2。[等式2]5a≤t参照图3，可以将开口42的厚度(t)控制为对象50的表面与掩模之间距离(a)的大约5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍或更高倍数。可以根据所需离去区域的程度控制开口42的厚度的上限，但是没有特殊限制。当厚度提高时，可以改善光的直度，也就是说，发散角可能降低，但是入射在对象50上的光的照度可能降低。因此，可以将该厚度(t)控制为距离(a)的30倍、20倍或15倍或更小倍数。金属层中的开口可以具有各种形状，只要其成形为能够引导入射光。例如，如图3中所示，开口42可以具有彼此面对面平行形成的内壁。在这种情况下，取决于金属层40的厚度，开口42可以具有正方形或矩形横截面。如果必要的话，可以形成开口以使得入射光的入射侧，例如朝向透明薄膜的一侧可以比光的射出侧，例如与朝向透明薄膜的一侧相对的一侧更宽，因此面积由光的入射侧向光的射出侧变窄。在上文中，该面积可以规则或不规则地变得越来越窄。如果必要的话，可以形成开口，以使得其宽度依厚度方向规则或不规则地降低并随后升高，或升高并随后降低。所述金属层可以是在透明支承结构上的金属沉积层或金属薄膜层。此类金属层可以通过在支承结构上沉积金属或粘附金属薄膜来形成。形成该金属层的材料没有特殊限制。例如，该金属层可以是包括能够阻挡、传输或反射光的金属的层。此类金属可以是金、银、铬、铝、铜、钛、镍、钼或钨。对待被掩模的开口引导的光照射的对象的类型没有特殊限制。在待照射的对象的类型方面，可以包括需要用具有均匀照度的准直光或近准直光照射的所有类型的对象。例如，待照射对象可以是待曝光的光致抗蚀剂，或待光配向的光配向层。该掩模可以保持为弯曲形状。例如，当通过开口引导的光入射于其上的表面保持为弯曲形状时，要求该掩模也保持具有弯曲表面。弯曲形状的对象可以是在所谓卷对卷法过程中光入射于其上的对象。本文中所用的术语“卷对卷法”可以涵盖任何包括通过辊如引导辊、输送辊或卷绕辊连续移动待照射对象并用光照射该对象的方法。在卷对卷法中，可以在所述对象围绕所述辊卷绕的状态下用光照射待照射对象。如果用光照射卷绕在所述辊上的对象，光可以在该对象被有效固定的状态下入射在该对象上。图4显示了在卷对卷法过程中用穿过掩模40的光照射待照射对象50的方法的一个示例性实施方案的示意图。如图4中所示，待照射对象50可以围绕辊60卷绕以形成弯曲的表面，并可以用光照射。可以根据距离待照射对象50的距离(a)，这里还可能考虑该表面的曲率半径来控制掩模40的开口42的厚度(t)。当掩模40包括多个开口42时，开口42的厚度可以控制为相同，或控制为彼此不同。例如，当光入射在如图4中的弯曲表面上时，掩模40与待照射对象50之间的距离(a)可以随开口42的位置而不同，在这种情况下，各开口42的厚度可以不同地控制，但是不限于此。保持掩模为弯曲形状的方法没有特殊限制。例如，弯曲掩模可以通过以下方法制造：将透明支承结构的表面成形为弯曲表面，并随后在该弯曲表面上形成金属层以具有依循该透明支承结构的弯曲表面的弯曲表面。图5显示了掩模的一个示例性实施方案的示意图，所述掩模包括其一个表面是弯曲表面的透明支承结构501以及在该结构501的弯曲表面上成形为具有弯曲形状的金属层102。保持为弯曲形状的掩模的形状，例如该掩模的曲率半径，没有特殊限制，但是选择该形状以便用光适宜地照射待照射对象。例如，该掩模的曲率半径可以控制为与保持弯曲形状的待照射对象的曲率半径一致。例如，当掩模保持为弯曲表面时，该掩模的透明支承结构的弯曲表面可以具有大约10至500毫米的曲率半径。在一个实施方案中，该掩模可以通过以下方法制造：在透明支承结构的表面上形成金属层，并在该金属层中形成至少一个开口。在透明支承结构上形成金属层的方法没有特殊限制。例如，该金属层可以通过溅射或物理或化学沉积在该透明支承结构上形成，或者可以通过在透明支承结构上层压金属薄膜来形成。上面形成的金属层的厚度没有特殊限制，并可以考虑所需开口厚度来控制。在形成所述金属层之后，所述开口可以通过处理该金属层来形成。可以通过处理该透明支承结构上的金属层来形成开口，或者在粘附金属膜的情况下，可以在将所述膜粘附到支承结构上之前或之后通过处理该膜来进行开口的形成。开口可以通过使用例如丝网印刷、防染印刷、光刻法或激光照射来形成。在制造所述掩模的过程中，在其上形成金属层的支承结构表面可以是弯曲表面，并且可以根据该弯曲表面将金属层成形为弯曲形状，并由此可以制备弯曲形状的掩模。本申请还涉及包括所述掩模的器件，例如光照射器件。一种示例性器件可以包括掩模、以及待照射对象置于其上的设备。在上文中，可以安装所述掩模以使得该掩模与将要放置于设备上的对象的表面之间的距离为大约50毫米以下。该距离可以为例如大于0毫米，或0.001毫米以上、0.01毫米以上、0.1毫米以上、或1毫米以上。该距离可以为40毫米以下、30毫米以下、20毫米以下、或10毫米以下。所述对象的表面与掩模之间的距离可以通过选择上述上限与下限的至少一种以不同组合设计。如上所述，该器件中的掩模中开口厚度可以是所述对象表面与掩模之间的距离的大约5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍或更大倍数。所述开口的厚度可以是距该对象表面的距离的大约30倍、25倍或20倍或更小倍数。待照射对象置于其上的设备的类型没有特殊限制，由此可以包括设计为在光照射过程中稳定保持对象的所有类型的设备。待照射对象置于其上的设备可以是能够以该对象表面保持为弯曲形状的状态放置该对象的设备。此类设备可以是所谓卷对卷法过程中使用的辊，但是不限于此。当待照射对象置于其上的设备是能够放置该对象以使其表面保持为弯曲形状的设备时，该掩模也可以保持为弯曲形状。在这种情况下，该掩模的弯曲表面可以对应于待照射对象置于其上的设备的弯曲表面。例如，当具有如图5中所示形状的掩模用在包括设备60(如图4中所示待照射对象置于该设备上)和如图4中所示的掩模40的器件中时，弯曲掩模的凹面可以对应于设备60。也就是说，在具有如图5中所示形状的掩模中，金属层102可以安置为朝向设备60。可以将弯曲掩模的曲率半径控制在与所述设备保持的对象的曲率半径一致的水平上。例如，当该对象的表面的曲率半径为大约10至500毫米时，弯曲掩模的曲率半径可以控制为大约10至500毫米。所述器件可以进一步包括能够用光照射掩...