KR100534580B1 - 표시장치용 증착 마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

표시장치용 증착 마스크 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위치정밀도 및 패턴크기 정밀도의 확보가 용이하며, 고정세의 표시장치에 적합한 박막증착용 마스크 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 증착 마스크는 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나이상의 패턴 마스크와; 적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 포함하며, 상기 패턴 마스크는 개구부에 대응하여 상기 프레임 마스크에 개별적으로 고정된다.
본 발명의 증착 마스크의 제조방법은 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나 이상의 패턴 마스크와, 적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 준비하는 단계와; 상기 패턴마스크를 상기 프레임 마스크의 개구부에 얼라인시키는 단계와; 상기 개구부에 얼라인된 상기 패턴 마스크를 상기 프레임 마스크에 고정시키는 단계와; 상기 얼라인 단계 및 고정단계를 반복하여 상기 개구부마다 상기 패턴 마스크를 개별적으로 고정시키는 단계를 포함한다.

Description

표시장치용 증착 마스크 및 그의 제조방법{Deposition mask for display device and Method for fabricating the same}
본 발명은 평판표시장치에 사용되는 박막 증착용 마스크에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 위치 정밀도 및 패턴 크기 정밀도를 향상시킨, 고정세에 적합한 증착 마스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재 표시장치의 박막을 증착하는데 사용되는 증착 마스크는, 통상적으로 포토리소그라피법을 적용한 에칭법과 포토리소그라피법과 전기분해법을 적용한 전주법을 이용하여 제작된다. 이러한 증착 마스크는 증착 대상물 즉, 표시소자가 형성될 기판에 미세 얼라인먼트시키고, 증착 마스크를 통해 증착물을 기판에 제공하여 원하는 형태의 패턴을 기판상에 증착한다. 이러한 증착 마스크는 기본적으로 미세형상 마스크로서, 마스크의 크기와 고정세도(高精細度)에 따라 마스크제작의 난이도가 높아진다.
통상의 증착 마스크는 금속박판의 두께가 얇을수록 증착공정후의 표시장치의 품위가 향상되기 때문에, 증착 마스크의 금속박판의 두께는 얇을수록 좋다. 하지만, 금속박막의 두께가 얇으면, 위치정밀도 및 패턴크기 정밀도가 확보된 경우에도 증착 마스크의 증착공정 또는 증착준비과정중 증착마스크가 손상되는 경우가 발생된다.
그러므로, 통상의 증착 마스크는 박막증착장치내에 수용가능한 크기로 제작되며, 증착 마스크의 위치 정밀도 및 패턴 크기 정밀도 뿐만 아니라 위치결정을 위한 마스크의 얼라인먼트 및 접촉을 위한 기계적 처리동작 등은 유리기판에 제작되는 표시소자의 품위을 결정하는 데 중요한 요소로 작용한다. 이러한 증착 마스크는 제작과정이 간단하고 제작에 소요되는 시간이 짧고 가격이 저렴한 것이 바람직하다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 표시장치의 박막을 증착하는 데 사용되는 증착 마스크의 평면 및 단면구조를 도시한 것으로서, 도 1b는 도 1a의 1A-1A' 선에 따른 단면구조를 도시한 것이다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 증착마스크는 하나의 기판상에 복수개의 표시장치를 제작하는 경우에 사용되는 마스크로서, 표시장치의 크기가 증착대상물, 즉 기판보다 작은 경우에 사용된다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 증착 마스크(100)는 프레임(120)과, 상기 프레임(120)에 의해 지지되는 미세형상 마스크(110)를 구비한다. 상기 프레임(120)은 도 1c와 같이 가장자리부분(121)을 제외한 중앙부에 개구부(125)를 구비하며, 상기 미세형상 마스크(110)를 지지한다. 상기 미세형상 마스크(110)는 도 1d와 같이 기판상에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 다수의 패턴마스크(112)를 구비한다. 상기 미세형상 마스크(110)는 다수의 패턴마스크(112)가 상기 프레임(120)의 개구부(125)에 대응하여 배열된다. 도면중 부호 116은 미세형상 마스크(110)의 가장자리부분을 나타내고, 117 및 118은 미세형상 마스크(110)의 패턴 마스크(112)사이의 부분을 나타낸다.
상기 다수의 패턴마스크(112) 각각은 기판, 예를 들어 절연기판상에 형성될 표시장치에 대응하며, 기판상에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 형태를 갖는 개구부(114)를 구비한다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 종래의 증착 마스크의 제작방법을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 포토리소그라피법 또는 전주법 등을 이용한 통상적인 방법으로 다수의 패턴마스크(112)를 구비한 미세형상 마스크(110)를 일체형으로 제작한다. 상기 미세형상 마스크(110)를 상기 프레임(120)의 개구부(125)에 대응하여 얼라인시키고, 이상태에서 용접 또는 점착법을 이용하여 미세형상 마스크(110)를 프레임(120)에 고정시킨다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 표시장치의 박막을 증착하는데 사용되는 증착 마스크의 평면 및 단면구조를 도시한 것으로서, 도 2b는 도 2a의 2A-2A' 선에 따른 단면구조를 도시한 것이다. 도 2a 및 도 2b는 기판상에 하나의 표시장치를 제작하는 경우에 사용되는 마스크로서, 표시장치의 크기가 증착 대상물 즉, 기판과 유사한 크기를 갖는 경우에 사용된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래의 증착 마스크(200)는 프레임(220)과, 미세형상 마스크(210)를 구비한다. 상기 프레임(220)은 도 1c와 마찬가지로, 가장자리부분(221)을 제외한 중앙부에 개구부(225)를 구비한다. 상기 미세형상 마스크(210)는 증착대상물인 기판과 유사한 크기를 갖는 하나의 패턴 마스크(212)를 구비한다. 상기 미세형상 마스크(210)의 패턴마스크(212)는 기판상에 형성될 표시장치와 동일한 패턴을 갖는 개구부(214)를 구비한다.
종래의 증착 마스크(200)도 마찬가지로 상기 미세형상 마스크(210)를 포토리소그라피법 또는 전기분해법을 이용한 통상적인 방법으로 일체형으로 제작한 다음, 상기 프레임(220)의 개구부(225)에 대응하여 얼라인시키고, 이상태에서 용접 또는 점착법으로 미세형상 마스크(210)를 프레임(220)에 고정시켜 제작하였다.
상기한 바와같이 종래의 표시장치의 박막을 증착하는데 사용되는 증착 마스크는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 상기 미세형상 마스크가 포토리소그라피법을 이용한 에칭공정 또는 포토리소그라피법 및 전기분해법을 이용한 전주법을 통하여 금속박판에 패턴 마스크를 형성하여 일체형으로 제작되므로, 대면적의 미세형상 마스크를 패턴불량과 같은 결함없이 제작하는 것이 매우 어려우며, 패턴크기의 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 미세형상 마스크를 프레임에 정렬시켜 고정시키는 것이 어려울 뿐만 아니라 패턴 마스크가 일체형으로 형성되므로 원하는 위치정밀도를 얻는 것이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위치정밀도 및 패턴크기 정밀도를 향상시킬 수 있는 증착마스크 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 제작이 용이하며, 고정세 표시소자에 적합한 증착마스크 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나이상의 패턴마스크와; 적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 포함하며, 상기 패턴마스크는 상기 개구부에 대응하여 상기 프레임 마스크에 개별적으로 고정된 증착마스크를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 증착마스크는 상기 프레임 마스크를 지지하기 위한 프레임을 더 구비하며, 프레임 마스크는 자성이 있은 금속계열의 물질로 이루어지며, 프레임과 패턴 마스크는 금속, 금속 합금 또는 고분자 합성수지로 이루어진다.
또한, 본 발명은 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나 이상의 패턴마스크와, 적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 준비하는 단계와; 상기 패턴 마스크를 상기 프레임 마스크의 개구부에 얼라인시키는 단계와; 상기 개구부에 얼라인된 상기 패턴 마스크를 상기 프레임 마스크에 고정시키는 단계와; 상기 얼라인 단계 및 고정단계를 반복하여 상기 개구부마다 상기 패턴 마스크를 개별적으로 고정시키는 단계를 포함하는 증착 마스크의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴마스크와 상기 프레임 마스크의 준비 단계후, 상기 프레임 마스크를 프레임에 고정시켜 주는 단계를 더 포함하며, 상기 프레임 마스크에 패턴 마스크를 고정시키는 단계 및 상기 프레임 마스크를 프레임에 고정시키는 단계는 용접 또는 점착법을 이용하여 수행된다.
상기 패턴 마스크는 포토리소그라피법을 이용한 식각법 또는 포토리소그라피법 또는 전기분해법을 이용한 전주법을 통해 제작된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예예 따른 평판표시장치에 사용되는 박막 증착용 마스크의 평면 및 단면구조를 도시한 것으로서, 도 3b는 도 3a의 3A-3A' 선에 따른 단면구조를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크(300)는 하나의 기판상에 복수개의 표시장치를 제작하는 경우에 사용되는 마스크로서, 표시장치의 크기가 증착 대상물 즉, 기판의 크기보다 작은 경우에 사용되는 마스크이다.
본 발명의 증착 마스크(300)는 프레임 마스크(330)와, 상기 프레임 마스크(330)에 고정된 다수의 미세형상의 패턴 마스크(310)를 구비한다. 상기 프레임 마스크(330)는 상기 미세형상의 패턴 마스크(310)를 지지하는 역할을 하며, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 미세형상의 패턴 마스크(310)가 고정될 위치에 대응되는 다수의 개구부(335)와, 상기 프레임 마스크(330)를 지지하기 위한 프레임부분으로 이루어진다.
상기 프레임 마스크(330)의 개구부(335)는 증착 대상물인 기판의 유효면적을 확보하기 위한 것으로서, 기판상에 형성될 표시장치의 크기 즉, 미세형상의 패턴 마스크의 크기에 대응하는 크기를 갖는다. 상기 프레임 마스크(330)의 프레임부분은 상기 다수의 개구부(335)를 둘러싸는 가장자리부분(336)과, 상기 다수의 개구부(336)사이에 스트라이프형태로 교차되는 부분(336, 337)으로 이루어진다.
상기 다수의 미세형상의 패턴 마스크(310)는 각각 상기 프레임 마스크(330)의 개구부(335)에 하나씩 배열되어 고정되며, 기판상에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 형태를 갖는 개구부(314)를 구비한다.
본 발명의 증착 마스크(300)를 제작하는 공정은, 다수의 미세형상의 패턴 마스크(310)와 다수의 개구부(335)를 구비한 프레임 마스크(320)를 각각 제작한다. 상기 미세형상의 패턴 마스크(310)는 통상적인 포토리소그라피공정을 이용한 식각법 또는 포토리소그라피법과 전기분해법을 이용한 전주법 및 레이저의 직접 조사에 의한 컷팅법에 의해 제작되며, 기판에 형성하고자 하는 표시장치의 패턴과 동일한 형태를 갖는 개구부(314)를 구비한다.
이어서, 프레임 마스크(330)의 다수의 개구부(335)에 다수의 미세형상의 패턴 마스크(310)를 일대일로 위치정렬시킨 다음 용접 또는 점착법을 이용하여 고정시킨다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 프레임 마스크(330)의 다수의 개구부(335-1 ~ 335-5)중 해당하는 하나의 개구부(335-1)에 하나의 미세형상의 패턴 마스크(310-1)를 얼라인시킨 다음 고정시키고, 이어서 개구부(335-2)에 미세형상의 패턴 마스크(310-2)를 얼라인시킨 다음 고정시킨다. 이와 같은 동작을 반복하여 다수의 개구부(335)에 다수의 미세형상의 패턴 마스크(310)를 각각 고정시켜 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3a와 같은 증착 마스크(300)를 제작한다.
이때, 상기 프레임 마스크(330)의 개구부(335)에 미세형상의 패턴마스크(310)간의 위치정밀도를 확보하기 위한 방법은 미세형상의 패턴 마스크(310)와 프레임 마스크(330)의 소정위치에 이들간의 얼라인먼트정도를 확인할 수 있는 얼라인마크(도면상에는 도시되지 않음)를 형성하고, 카메라를 구비하는 비젼 시스템(vision system, 도면상에는 도시되지 않음)을 이용하여 패턴마스크(310)와 프레임 마스크(330)간의 위치를 확인하며, 확인결과 위치정밀도가 허용범위내에 존재하게 되면 상기 패턴마스크(310)를 프레임 마스크(330)에 고정시킨다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 다수의 패턴마스크를 일체형으로 제작하여 증착 마스크를 제작하는 것이 아니라, 다수의 패턴 마스크를 개별적으로 제작하고 프레임 마스크의 개구부에 패턴 마스크를 각각 얼라인시킨 다음 개별적으로 고정시키는 방식으로 증착마스크를 제작하므로써, 위치정밀도와 패턴크기 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 또한 마스크의 크기를 축소할 수 있을 뿐만 아니라 마스크의 제작이 용이하며, 제조단가를 감소시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판표시장치에 사용되는 박막 증착용 마스크의 평면 및 단면구조를 도시한 것으로서, 도 4b는 도 4a의 4A-4A' 선에 따른 단면구조를 도시한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 마스크(400)는 하나의 기판상에 복수개의 표시장치를 제작하는 경우에 사용되는 마스크로서, 표시장치의 크기가 증착 대상물 즉, 기판의 크기보다 작은 경우에 사용되는 마스크이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 마스크(400)는 상기 프레임 마스크(430)를 프레임(420)으로 지지하여 미세형상의 패턴 마스크(410)를 보다 강하게 지지해준다. 상기 프레임(420)은 상기 프레임 마스크(430)를 지지하는 역할을 하는 것이므로, 도 1c에 도시된 바와같은 가장자리(421)를 제외한 중앙부에 개구부(425)를 구비하는 구조를 가질 수도 있으며, 상기 미세형상의 패턴 마스크가 고정된 프레임 마스크를 이용하여 기판상에 박막을 증착할 수 있도록 기판의 유효면적을 확보할 수 있는 구조는 모두가 가능하다.
본 발명의 실시예에서, 프레임과 미세형상의 패턴마스크는 순수 금속재질 또는 금속합금재질로 이루어지거나, 또는 고분자 합성수지 등으로 이루어진다. 상기 프레임 마스크는 프레임과 미세형상의 패턴마스크와의 접착력이 우수하고 휘어짐을 방지할 수 있는 정도의 강도 및 자성을 갖는 금속계열의 물질을 사용한다.
본 발명의 실시예에서는 하나의 기판상에 다수의 표시장치를 제작하는 경우에 사용되는 증착마스크에 대하여 한정 설명하였으나, 하나의 기판상에 하나의 표시장치를 제작하는데 사용되는 증착 마스크를 비롯한 다양한 증착 마스크 등에 적용가능하다.
상기한 바와같은 본 발명의 실시예에 따르면, 미세형상 패턴마스크를 일체형으로 제작하는 종래의 증착 마스크에 비하여 미세형상 패턴마스크를 개별적으로 제작하여 얼라인시켜 줌으로써, 위치정밀도 및 패턴크기 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 공정의 용이함을 제공할 수 있는 이점이 있다. 또한, 고정세에 적합한 증착마스크를 제공할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 표시장치의 기판보다 증착 대상물의 크기가 작은 경우에 사용되는 종래의 표시장치용 증착 마스크의 평면 및 단면구조도,
도 2a 및 도 2b는 종래의 표시장치의 기판과 증착대상물의 크기가 유사한 경우에 사용되는 표시장치용 증착 마스크의 평면구조 및 단면구조도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치용 증착 마스크의 평면구조 및 단면구조도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치용 증착 마스크의 평면구조 및 단면구조도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치용 증착마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도,
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200, 300 : 증착 마스크 210, 310 : 미세형상의 패턴 마스크
230, 330 : 프레임 마스크 320 : 프레임
214, 314, 235, 335 : 개구부

Claims (9)

  1. 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나이상의 패턴마스크와;
    적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 포함하며,
    상기 패턴마스크는 상기 개구부에 대응하여 상기 프레임 마스크에 개별적으로 고정된 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 마스크를 지지하기 위한 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 프레임 마스크는 자성이 있은 금속계열의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 프레임과 패턴마스크는 금속, 금속 합금 또는 고분자 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  5. 기판상에 형성될 패턴과 동일한 패턴을 갖는 적어도 하나 이상의 패턴마스크와, 적어도 하나이상의 개구부를 구비하는 프레임 마스크를 준비하는 단계와;
    상기 패턴마스크를 상기 프레임 마스크의 개구부에 얼라인시키는 단계와;
    상기 개구부에 얼라인된 상기 패턴마스크를 상기 프레임 마스크에 고정시키는 단계와;
    상기 얼라인 단계 및 고정단계를 반복하여 상기 개구부마다 상기 패턴마스크를 개별적으로 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프레임 마스크에 상기 패턴마스크를 고정시키는 단계는 용접 또는 점착법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 패턴마스크는 포토리소그라피법을 이용한 식각법 또는 포토리소그라피법 또는 전기분해법을 이용한 전주법을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 패턴마스크와 상기 프레임 마스크의 준비 단계후, 상기 프레임 마스크를 프레임에 고정시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프레임 마스크를 상기 프레임에 고정시키는 단계는 용접 또는 점착법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조방법.
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