KR100623419B1 - 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • H01L21/0274Photolithographic processes

Abstract

본 발명은 마스크 기판의 식각 공정에서 측면 식각을 줄임으로써, 패턴 정밀도 내지 패턴 해상도를 높일 수 있는 미세 슬릿이 구현된 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 마스크 기판, 마스크 기판 상에서 상하가 관통된 슬릿이 형성된 슬릿 영역, 마스크 기판 상에서 슬릿 영역을 제외한 영역에 형성되는 쉐도우 영역으로 구성되며, 슬릿 영역의 양측은 단위 두께를 갖는 복수 개의 언더컷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
쉐도우 마스크, 금속 마스크, 슬릿

Description

쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법{Shadow mask and method for manufacturing of the same}
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 쉐도우 마스크의 일부 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ι-Ι`면을 나타낸 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8 내지 도 14는 도 7의 각 단계를 나타낸 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 마스크 기판 110: 금속 패턴
R2: 쉐도우(Shadow) 영역 R3: 슬릿(Slit) 영역
PR: 포토 레지스트
본 발명은 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴 정밀도를 높이는 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도로서, 이와 같이 제조된 쉐도우 마스크는 액정 표시 장치나 유기 발광 다이오드 등에 적용되어 인쇄 패턴을 형성하는데 쓰인다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 쉐도우 마스크의 제조 방법은 마스크 기판(10) 상에 포토 레지스트 패턴(PR)을 형성하는 단계, 포토 레지스트 패턴(PR)을 마스크로 두고 습식 식각(Wet etch)을 통하여 마스크 기판(10)을 식각하는 단계, 마스크 기판(10) 상에서 포토 레지스트 패턴(PR)을 제거하여 쉐도우 마스크의 제작을 완료하는 단계로 이루어진다.
도 4는 종래 기술에 따른 쉐도우 마스크의 일부 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ι-Ι`면을 나타낸 일부 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 종래의 쉐도우 마스크는 마스크 두께(R1), 쉐도우 영역(R2), 슬릿(Slit)이 형성되어 있어 최종적으로 형성하고자 하는 인쇄 패턴의 증착(Depositon) 영역이 되는 슬릿 영역(R3), 마스크 상부 길이(R4), 피치(Pitch)(R5) 등의 수치로 특성화된다. 일반적으로, 마스크 두께(R1)는 40㎛나 50㎛, 쉐도우 영역(R2)은 120㎛나 100㎛, 슬릿 영역(R3)은 40㎛, 마스크 상부 길이(R4)는 20㎛ 정도의 수치를 갖도록 제조된다.
그런데, 이와 같은 방법으로 쉐도우 마스크를 제작하는 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 포토 레지스트 패턴(PR)의 하부에서 측면 식각(Side etch)이 매 우 크게 발생하게 되어(일반적으로, 쉐도우 마스크의 두께는 최소 40㎛이고, 이때, 측면 식각은 40㎛ 이상 발생함), 정밀한 슬릿(Slit) 또는 슬롯(Slot)이 구현된 쉐도우 마스크를 제작하기 어렵다는 문제점이 있었다.
예를 들어, 피치(R5)의 길이는 `마스크 두께(R1)*2 + 슬릿 영역(R3)`의 길이 이하로 설계하는 것이 불가능하므로, 마스크 두께(R1)가 50㎛이고, 슬릿 영역(R3)의 길이가 40㎛이면, 피치(R5)의 길이는 140㎛ 이상이 되어야 한다. 이때, 측면 식각이 양측으로 2㎛씩 발생한다면, 슬릿 영역(R3)의 길이는 44㎛ 이상이 되는 것이다. 또한, 쉐도우 마스크 제작 공정에서는 오차가 심한 편이므로, 이러한 종래 기술을 통해서 미세 피치나 미세 패턴을 갖는 쉐도우 마스크를 설계하는 것에 한계가 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크 기판의 식각 공정에서 측면 식각을 줄임으로써, 패턴 정밀도 내지 패턴 해상도를 높일 수 있는 미세 슬릿이 구현된 쉐도우 마스크를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기된 쉐도우 마스크를 효율적으로 제조할 수 있는 쉐도우 마스크의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크는 마스크 기판과, 상기 마스크 기판 상에서 상하가 관통된 슬릿이 형성된 슬릿 영역과, 상기 마스크 기판 상에서 상기 슬릿 영역을 제외한 영역에 형성되는 쉐도우 영역으로 구성되며, 상기 슬릿 영역의 양측은 단위 두께를 갖는 복수 개의 언더컷으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크에서, 상기 마스크 기판은 철이나 철-니켈 합금으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크에서, 상기 마스크 기판은 마스크 두께가 30㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크에서, 상기 언더컷의 단위 두께는 2㎛ 내지 15㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법은 쉐도우 영역과 슬릿 영역으로 이루어지는 마스크 기판 상의 상기 쉐도우 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계와, 상기 금속 패턴을 마스크로 하여 상기 마스크 기판의 상기 슬릿 영역을 단위 두께만큼 식각하는 단계와, 상기 마스크 기판의 전면에 포토 레지스트를 코팅하는 단계와, 상기 포토 레지스트가 코팅된 상기 마스크 기판을 노광 및 현상하여 상기 슬릿 영역 양측의 언더컷 부분에 상기 포토 레지스트를 충진하는 단계와, 상기 슬릿 영역을 상기 단위 두께만큼 다시 식각하고, 상기 포토 레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상을 통하여 상기 슬릿 영역 양측의 언더컷 부분에 상기 포토 레지스트를 충진하는 단계를 소정의 횟수만큼 반복하여 상기 슬릿 영역에 상하가 관통된 슬릿을 형성하는 단계와, 상기 금속 패턴을 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 쉐도우 영역과 슬릿 영역으로 이루어지는 마스크 기판 상의 상기 쉐도우 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계는, 상기 마스크 기판의 전면에 금속 물질을 증착하는 단계와, 상기 금속 물질 상에 상기 포토 레지스트를 코팅하는 단계와, 상기 포토 레지스트를 노광 및 현상하여, 상기 금속 물질 상에 상기 금속 패턴에 대응하는 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 상기 금속 물질을 식각하여 상기 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 슬릿 영역은 습식 식각에 의하여 식각되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 소정의 횟수는 상기 금속 패턴의 패턴 정밀도에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 마스크 기판은 철이나 철-니켈 합금으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 패턴은 크롬으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 마스크 기판은 마스크 두께가 30㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 언더컷의 단위 두께는 2㎛ 내지 15㎛이고, 상기 언더컷은 수평 방향 및 수직 방향이 등방 식각되어 형성되는 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쉐도우 마스크 및 그의 제조 방법에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 일부 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크는 철(Fe)이나 철-니켈(Fe-Ni) 합금 등으로 이루어진 마스크 기판(100)과, 마스크 기판(100) 상의 슬릿 영역(R3) 및 쉐도우 영역(R2)으로 구성된다.
슬릿 영역(R3)은 마스크 기판(100) 상에서 상하가 관통된 슬릿(Slit)이 형성되어 있는 영역이고, 쉐도우 영역(R2)은 슬릿 영역(R3)을 제외한 영역으로서, 쉐도우 마스크의 제조 시 슬릿 영역(R3)은 식각이 이루어지는 부분이고, 쉐도우 영역(R2)은 식각이 이루어지지 않는 부분이다.
여기에서, 슬릿 영역(R3)의 양측은 단위 두께를 갖는 복수 개의 언더컷으로 이루어지게 되며, 마스크 기판(100)의 마스크 두께는 30㎛ 내지 300㎛의 범위에 있는 것이 바람직하고, 언더컷의 단위 두께는 2㎛ 내지 15㎛인 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 8 내지 도 14는 도 7의 각 단계를 나타낸 단면도이다.
먼저, S100 단계에서, 도 8에 도시된 것처럼, 쉐도우 영역(R2)과 슬릿 영역(R3)으로 이루어지는 마스크 기판(100) 상의 쉐도우 영역(R2)에 금속 패턴(110)을 형성한다. 마스크 기판(100)은 철(Fe)이나 철-니켈(Fe-Ni) 합금 등으로 이루어진다. 마스크 기판(100)의 마스크 두께는 30㎛ 내지 300㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다.
여기서, S100 단계는 마스크 기판(100)의 전면에 크롬(Cr) 등의 금속 물질을 약 1000Å 두께로 증착하고, 증착된 금속 물질 상에 포토 레지스트를 코팅한 후, 포토 레지스트를 노광 및 현상하여 금속 물질 상에 금속 패턴(110)에 대응하는 포토 레지스트 패턴을 형성하며, 형성된 포토 레지스트 패턴을 마스크로 금속 물질을 식각하여 금속 패턴(110)을 형성하는 단계로 세분화될 수 있다.
다음으로, S110 단계에서, 도 9에 도시된 것처럼, 금속 패턴(110)을 마스크로 두고 습식 식각(Wet etch) 등을 수행하여 마스크 기판(100)의 슬릿 영역(R3)을 단위 두께만큼 약간만 식각하여 측면 식각되는 폭을 제한한다. 언더컷의 단위 두께는 2㎛ 내지 15㎛인 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 각 언더컷은 수평 방향 및 수직 방향이 등방 식각 isotropic etching)되어 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, S120 단계에서, 도 10에 도시된 것처럼, 마스크 기판(100)의 전면에 포토 레지스트(PR)를 코팅한다.
다음으로, S130 단계에서, 도 11에 도시된 것처럼, 포토 레지스트(PR)가 코 팅된 마스크 기판(100)을 노광 및 현상하여 슬릿 영역(R3) 양측의 언더컷 부분에 포토 레지스트(PR)를 충진한다.
다음으로, S140 단계에서, 도 12 및 도 13에 도시된 것처럼, 슬릿 영역(R3)을 단위 두께만큼 다시 식각하고, 포토 레지스트(PR)를 코팅한 후, 노광 및 현상을 통하여 슬릿 영역(R3) 양측의 언더컷 부분에 포토 레지스트(PR)를 충진하는 단계를 수 회 내지 수십 회에 이르는 소정의 횟수만큼 반복하여 슬릿 영역(R3)에 상하가 관통된 슬릿을 형성한다. S140 단계에서 반복 회수는 금속 패턴(110)의 패턴 정밀도에 따라 결정된다.
다음으로, S150 단계에서, 도 14에 도시된 것처럼, 금속 패턴(110)을 식각하여 제거함으로써, 도 14와 같이 슬릿 영역(R3)의 양측에 복수 개의 언더컷이 형성된 쉐도우 마스크를 완성한다.
이와 같이, 철(Fe)이나 철-니켈(Fe-Ni) 합금 등으로 이루어진 금속 재질의 마스크 기판(100) 위에 크롬(Cr) 등의 금속 물질을 성막하고, 이를 식각하여 금속 패턴(110)으로 패터닝한 후, 금속 패턴(110)을 마스크로 하여 마스크 기판(100)을 약간 식각하고, 포토 레지스트(PR)를 코팅/노광/형상하는 공정을 통해서 식각에 의해서 생긴 마스크 기판(100)의 언더컷에 포토 레지스트(PR)를 충진해 가면서, 마스크 기판(100)의 식각을 반복하는 것이다. 단위 두께가 작아지고, 반복 횟수가 많아질수록 슬릿 영역(R3)의 양측은 수직 라인에 가까워지게 된다.
이러한 공정을 통하여, 마스크 기판(100) 상에서 슬릿 영역(R3) 양측의 언더컷에 포토 레지스트(PR)가 충진된 상태에서 식각이 반복되도록 함으로써, 측면 식 각을 최소화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크는 마스크 기판의 식각 공정에서 측면 식각을 줄임으로써, 패턴 정밀도 내지 패턴 해상도를 높일 수 있는 미세 슬릿을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제조 방법은 이와 같은 쉐도우 마스크를 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 마스크 기판;
    상기 마스크 기판 상에서 상하가 관통된 슬릿이 형성된 슬릿 영역; 및
    상기 마스크 기판 상에서 상기 슬릿 영역을 제외한 영역에 형성되는 쉐도우 영역으로 구성되며,
    상기 슬릿 영역의 양측은 단위 두께를 갖는 복수 개의 언더컷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 기판은,
    철이나 철-니켈 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 기판은,
    마스크 두께가 30㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 언더컷의 단위 두께는,
    2㎛ 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  5. 쉐도우 영역과 슬릿 영역으로 이루어지는 마스크 기판 상의 상기 쉐도우 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속 패턴을 마스크로 하여 상기 마스크 기판의 상기 슬릿 영역을 단위 두께만큼 식각하는 단계;
    상기 마스크 기판의 전면에 포토 레지스트를 코팅하는 단계;
    상기 포토 레지스트가 코팅된 상기 마스크 기판을 노광 및 현상하여 상기 슬릿 영역 양측의 언더컷 부분에 상기 포토 레지스트를 충진하는 단계;
    상기 슬릿 영역을 상기 단위 두께만큼 다시 식각하고, 상기 포토 레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상을 통하여 상기 슬릿 영역 양측의 언더컷 부분에 상기 포토 레지스트를 충진하는 단계를 소정의 횟수만큼 반복하여 상기 슬릿 영역에 상하가 관통된 슬릿을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 패턴을 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 쉐도우 영역과 슬릿 영역으로 이루어지는 마스크 기판 상의 상기 쉐도우 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 마스크 기판의 전면에 금속 물질을 증착하는 단계;
    상기 금속 물질 상에 상기 포토 레지스트를 코팅하는 단계;
    상기 포토 레지스트를 노광 및 현상하여, 상기 금속 물질 상에 상기 금속 패턴에 대응하는 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 상기 금속 물질을 식각하여 상기 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 슬릿 영역은 습식 식각에 의하여 식각되는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 소정의 횟수는,
    상기 금속 패턴의 패턴 정밀도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 마스크 기판은,
    철이나 철-니켈 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 금속 패턴은,
    크롬으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 마스크 기판은,
    마스크 두께가 30㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 언더컷의 단위 두께는 2㎛ 내지 15㎛이고, 상기 언더컷은 수평 방향 및 수직 방향이 등방 식각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
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