KR100700839B1

KR100700839B1 - 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법

Info

Publication number: KR100700839B1
Application number: KR1020050000958A
Authority: KR
Inventors: 한상진; 강희철; 강유진; 김진규
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2007-03-27
Also published as: CN1800970A; KR20060080476A; CN1800970B; JP2006188748A; JP4508979B2

Abstract

본 발명은 섀도우마스크 패턴 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 마스크를 인장력을 가한 상태에서 수직으로 배치된 마스크 프레임에 용접을 하고 레이저를 이용하여 증착패턴을 형성함으로써, 대면적 마스크 제작이 용이하고 가공공정 및 설비가 간단하며 가공시간을 절감할 수 있도록 된 섀도우마스크 패턴 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 섀도우마스크 패턴 제조방법은 마스크 프레임을 수직으로 배치하는 단계; 섀도우마스크를 마스크 프레임 전면에 수직으로 인접하여 배치하는 단계; 상기 프레임에 인접되어 수직으로 배치된 섀도우 마스크에 전단방향으로 인장력을 부가하는 단계; 상기 섀도우마스크를 인장된 상태로 다수의 고정부재를 이용하여 상기 마스크 프레임에 고정하는 단계; 상기 섀도우마스크를 상기 마스크 프레임의 지지영역에 용접하는 단계; 상기 섀도우 마스크에 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.

수직증착용 섀도우마스크, 마스크 프레임, 패턴 형성, 레이저-워터젯 가공

Description

수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법{Method for forming pattern on shadow-mask of perpendicularity}

도 1은 일반적인 섀도우마스크가 도시된 도면,

도 2는 일반적인 섀도우마스크를 이용하여 금속배선이 형성된 표시소자 기판에 증착물질을 증착하는 과정이 도시된 도면,

도 3은 금속배선이 형성된 기판의 상부에 자성체를 배치하고 섀도우마스크를 통하여 기판에 증착물질을 증착하는 과정이 도시된 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크가 마스크 프레임에 인접되는 단계가 도시된 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크 상에 인장력이 작용되는 단계가 도시된 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크가 마스크 프레임 상에 용접되는 단계가 도시된 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크 상에 레이저-워터젯 가공으로 패턴이 형성되는 단계가 도시된 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 연직배치된 마스크 프레임 상에서 패턴이 형성되는 것이 도시된 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10... 섀도우마스크, 11... 차단영역,

12... 투과영역, 20... 마스크 프레임,

30... 기판, 50... 자석,

70... 인장시스템, 72... 고정부재,

90... 용접기, L/W...레이저-워터젯,

W... 용접부.

본 발명은 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 마스크를 인장력을 가한 상태에서 수직으로 배치된 마스크 프레임에 용접을 하고 레이저를 이용하여 증착패턴을 형성함으로써, 대면적 마스크 제작이 용이하고 가공공정 및 설비가 간단하며 가공시간을 절감할 수 있도록 된 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 진공상태에서 박막을 증착하는 진공증착법은 반도체 및 표시소자 분야 등에서 널리 사용된다.

이러한 진공증착법을 위해서는 증착이 이루어지는 기판 상에 특정한 패턴을 가지는 섀도우마스크(shadow-mask)를 이용하여 상기 섀도우마스크에 의해 엄폐된 부분 이외에만 증착이 이루어지도록 하는 것이다.

그러나, 상기 섀도우마스크는 얇은 두께를 가진 금속판 형태이므로 상기 기판에 정렬시 가장자리만을 지지하면서 상기 기판에 밀착하게 되는데, 이때 상기 섀도우마스크의 중앙부는 지지수단없이 그 가장자리만으로 지지되므로 완전밀착이 이루어지지 않게된다. 특히, 기판을 연직방향으로 지지시에는 중앙부 자체의 중량에 의하여 하방으로 처지는 현상이 발생하여 증착공정시 패턴 오차가 발생하는 문제가 발생한다. 이러한 문제점은 대면적의 기판 증착시에 더욱 부각되게 된다.

도 1은 일반적인 섀도우마스크가 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 섀도우마스크(10)는 차단영역(11)과, 기판(미도시)의 증착영역과 대응되는 투과영역(12)의 패턴을 형성하여 구성된다.

도 2는 일반적인 섀도우마스크를 이용하여 금속배선이 형성된 표시소자 기판에 증착물질을 증착하는 과정이 도시된 도면이다.

도 2를 참조하면, 표시소자는 상호 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선(32) 및 데이터 배선(31)과, 게이트 배선(32) 및 데이터 배선(31)의 교차지점에 위치된 박막트랜지스터로 구성된다.

각 화소영역(33)에는 증착물질이 증착되는데, 도시된 바와 같이 상기 어레이 배선과 구동소자가 구성된 기판(30)의 일면이 하향되도록 하고 기판(30)의 하부에 섀도우마스크(10)를 위치시킨다. 이러한 상태에서 증착공정을 통하여 각 화소영역(33)에 박막을 형성하게 된다.

그러나, 최근에 요구되고 있는 대면적의 표시소자에서는 상기 섀도우마스크가 대면적으로 갈수록 상기 섀도우마스크의 중량에 기인한 휘어짐 현상이 발생하여 상기 섀도우마스크의 중앙부위로 갈수록 상기 섀도우마스크와 상기 기판과의 간격이 커지게 되어 패턴의 정확성을 확보하기가 어려운 문제점이 발생되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 기판의 상부에 자성체를 배치하여 마스크 패턴의 정확성을 개선하려는 방법이 제안되었다.

도 3은 금속배선이 형성된 기판의 상부에 자성체를 배치하고 섀도우마스크를 통하여 기판에 증착물질을 증착하는 과정이 도시된 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 섀도우마스크(10)가 금속재라는 것을 이용하여 기판(30)을 사이에 두고 각각의 맞은편에 섀도우마스크(10)와 자석(50)이 배치되어, 자석(50)의 인력을 이용하여 섀도우마스크(10)의 처짐을 방지하고자 한 방법이다. 그러나 이 경우에는, 섀도우마스크(10)의 처지는 정도가 그 전면적에 걸쳐 구배를 이루고 자기장의 세기가 증가하면 섀도우마스크(10)를 필요이상으로 잡아당겨 기판(30)의 표면에 손상을 주는 문제가 발생한다.

또한, 상술된 상기 섀도우마스크의 제작시에는 식각방법이나 전주(electroforming)방법으로 제작을 하여왔다. 그러나 두 방법 모두가 상기 섀도우마스크의 투과영역의 집적화와 상기 섀도우마스크 두께에 대한 한계성을 지니고 있었다. 식각에 의한 방법은 상기 투과영역 사이의 간격이 30 ㎛ 이하는 거의 불가능하며 또한 사각형의 모양이 구현되지 못하여 직각을 이루는 부분이 라운드 처리되는 단점을 가지고 있었다. 전주방법은 니켈이 주성분이라 열에 약한 단점이 있으며, 상기 투과영역 사이의 간격이 상기 섀도우마스크 두께의 90% 밖에 되지 못하므로 상기 투과영역의 집적화에 어려움이 있고, 제작기간이 약 5일 정도 소요되어 생산 일정에 대응하기가 쉽지 아니한 단점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마스크를 인장력을 가한 상태에서 수직으로 증착된 마스크 프레임에 용접을 하고 레이저를 이용하여 증착패턴을 형성함으로써, 대면적 마스크 제작이 용이하고 가공공정 및 설비가 간단하며 가공시간을 절감할 수 있도록 된 섀도우마스크 패턴 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 섀도우마스크 패턴 제조방법은 마스크 프레임을 수직으로 배치하는 단계; 섀도우마스크를 마스크 프레임 전면에 수직으로 인접하여 배치하는 단계; 상기 프레임에 인접되어 수직으로 배치된 섀도우 마스크에 전단방향으로 인장력을 부가하는 단계; 상기 섀도우마스크를 인장된 상태로 다수의 고정부재를 이용하여 상기 마스크 프레임에 고정하는 단계; 상기 섀도우마스크를 상기 마스크 프레임의 지지영역에 용접하는 단계; 상기 섀도우 마스크에 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 섀도우마스크 패턴 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크가 마스크 프레임에 인접되는 단계가 도시된 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크 상에 인장력이 작용되는 단계가 도시된 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크가 마스크 프레임 상에 용접되는 단계가 도시된 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 섀도우마스크 상에 레이저-워터젯 가공으로 패턴이 형성되는 단계가 도시된 도면이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 섀도우마스크(10)는 가공되기 전에 마스크 프레임(20)에 인접되게 된다. 마스크 프레임(20)은 프레임 본체를 이루는 지지영역(21)과 지지영역(21)에 둘러싸여 빈공간을 형성하는 가공영역(22)으로 구성된다. 마스크 프레임(20)에 인접된 섀도우마스크(10)에는 그 전단방향으로 외력 즉 , 인장력(F)이 작용하게 된다. 이 인장력(F)에 의하여 전단방향으로 인장된 섀도우마스크(10)는 인장된 상태로 마스크 프레임(20)에 부착된다. 이때, 섀도우마스크(10)는 마스크 프레임(20)에 용접방법으로 부착되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 마스크 프레임(20)의 지지영역(21)과 섀도우마스크(10)가 접하는 면이 다수의 점용접(W)으로 부착된다.

이후, 외력에 의해 인장된 상태로 점용접(W)으로 마스크 프레임(20) 상에 부착된 섀도우마스크(10)에는 일정한 형상을 갖춘 투과영역(12) 즉, 패턴이 형성되게 된다. 섀도우마스크(10) 상에 패턴을 형성하기 위하여 레이저 가공이 적용된다. 레이저는 그 속성상 재질이 얇을수록 가공성이 뛰어나며, 레이저 가공시 투과영역(12) 사이 간격이 10 ㎛ 이하의 가공도 가능하고, 투과영역(12) 크기도 10 ㎛ 이하가 가능하여 투과영역(12)의 집적화가 가능하다는 장점이 있다.

바람직하게는, 레이저의 광특성을 개선하고 레이저 가공시 발생되는 고온의 열로 인한 피가공재의 열적손상을 방지하도록 하기 위하여 레이저-워터젯 가공(L/W)으로 이루어진다. 레이저-워터젯 가공(L/W)은 기 공지된 기술이며 고압으로 물을 분사시에 그 심부에 레이저가 같이 분사되도록 하는 기술로써, 고압의 물분사로 인하여 레이저의 광특성이 개선되도록 하며, 레이저로 인하여 발생되는 고열을 물로써 냉각시켜주는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 다른 실시예를 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 섀도우마스크 패턴 형성방법의 연직배치된 마스크 프레임 상에서 패턴이 형성되는 것이 도시된 도면이다.

도 8을 참조하면, 섀도우마스크(10)는 연직상태로 배치된 마스크 프레임(20) 상에 부착된다. 대면적 기판 증착 및 대량 양산을 위한 인라인 형태의 설비에 있어서 연직증착시스템은 장비면적 최소화 측면에서 효율적인 방식 중의 하나이다. 그러나, 이러한 인라인 공정설비에 대면적 기판 및 이에 대응되는 섀도우마스크(10)를 연직으로 장착시, 섀도우마스크(10)는 그 자체의 중량으로 인하여 섀도우마스크(10)의 중간부분은 하향으로 처지는 현상이 발생하게 된다. 따라서 섀도우마스크(10) 상에 형성된 패턴 또한 하향으로 처지게 되면서 패턴 왜곡현상이 발생하게되어 증착시 패턴의 불량을 야기하게 된다.

그러므로 본 발명의 다른 실시예에서는 연직상태로 배치된 마스크 프레임(20) 상에 섀도우마스크(10)를 부착함으로써 섀도우마스크(10) 중량에 의한 처짐현상을 미리 반영하여 정렬정밀도가 향상된 섀도우마스크(10)의 패턴을 형성할 수 있다.

먼저, 연직으로 배치된 마스크 프레임(20) 상에 섀도우마스크(10)가 인접되게 된다. 마스크 프레임(20)은 프레임 본체를 이루는 지지영역(미도시)과 상기 지지영역에 둘러싸여 빈공간을 형성하는 가공영역(미도시)으로 구성된다. 마스크 프레임(20)에 인접된 섀도우마스크(10)에는 인장시스템(70)에 의하여 섀도우마스크(10) 상의 전단방향으로 균일한 인장력(F)이 작용하게 된다. 이 인장력(F)에 의하여 전단방향으로 인장된 섀도우마스크(10)는 인장된 상태로 인장시스템(70)의 다수 의 고정부재(72)에 의하여 마스크 프레임(20) 상에 고정된다. 이후, 고정부재(72)에 의하여 인장상태로 고정된 섀도우마스크(10)는 마스크 프레임(20) 상에 부착된다. 이때, 섀도우마스크(10)는 마스크 프레임(20) 상에 용접기(90)에 의하여 용접방법으로 부착되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 마스크 프레임(20)의 상기 지지영역과 섀도우마스크(10)가 접하는 면에 다수의 점용접(W)으로 부착된다. 외력에 의해 인장된 상태로 점용접(W)으로 마스크 프레임(20) 상에 부착된 섀도우마스크(10)에는 일정한 형상을 갖춘 투과영역(12) 즉, 패턴이 형성되게 된다. 바람직하게는, 섀도우마스크(10) 상에 패턴을 형성하기 위하여 레이저-워터젯 가공(L/W)이 적용된다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제작방법에 의하여, 인장력을 가한 상태에서 수직으로 배치된 마스크 프레임에 용접을 하고 레이저를 이용하여 증착패턴을 형성함으로써, 대면적 마스크 제작이 용이하고 가공공정 및 설비가 간단하며 가공시간을 절감할 수 있다.

Claims

마스크 프레임을 수직으로 배치하는 단계;

섀도우마스크를 마스크 프레임 전면에 수직으로 인접하여 배치하는 단계;

상기 프레임에 인접되어 수직으로 배치된 섀도우 마스크에 전단방향으로 인장력을 부가하는 단계;

상기 섀도우마스크를 인장된 상태로 다수의 고정부재를 이용하여 상기 마스크 프레임에 고정하는 단계;

상기 섀도우마스크를 상기 마스크 프레임의 지지영역에 용접하는 단계;

상기 섀도우 마스크에 패턴을 형성하는 단계;

로 이루어지는 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법.
삭제
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삭제
제1항에 있어서,

상기 용접은 다수의 점용접인 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 섀도우마스크에 형성되는 패턴은 레이저 가공으로 이루어지는 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 섀도우마스크에 패턴을 형성하는 레이저 가공은 레이저-워터젯 가공으로 이루어지는 수직증착용 섀도우마스크 패턴 제조방법.