KR100975890B1 - 섀도우 마스크 및 그 제조방법과 그것을 이용한 박막형성방법 및 이온 도핑 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 증착, 이온 도핑(ion doping) 등의 공정을 진행하기 위해 사용되는 섀도우 마스크(shadow mask)에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 섀도우 마스크와 기판면이 밀착되어 공정이 진행됨으로써 기판면에 발생하는 손상을 방지할 수 있는 섀도우 마스크 및 그 제조방법을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 섀도우 마스크를 사용하여 기판에 박막 증착 및 이온 도핑을 진행할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 개구부를 가지는 기저층과; 기저층에 형성된 유기막을 포함하며, 개구부를 통해 기판 상에 박막 증착, 이온 도핑이 진행되고, 유기막은 박막 증착, 이온 도핑이 진행되는 기판면과 마주보는 기저층면에 형성되는 섀도우 마스크 및 그 제조방법과 그것을 이용한 박막 제조 방법 및 이온 도핑 방법를 제공한다.

본 발명은, 유기막이 형성된 섀도우 마스크를 사용함으로써, 섀도우 마스크와 기판을 밀착하여 박막 증착, 이온 도핑 공정을 진행하는 경우에 기판에 발생하는 스크래치 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

섀도우 마스크 및 그 제조방법과 그것을 이용한 박막 형성방법 및 이온 도핑 방법{Shadow mask and manufacturing method of the same and thin film manufacturing method and ion doping method using the same}

도 1a와 1b는 각각, 포토리소그라피 방법으로 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도.

도 2a와 2b는 각각, 종래의 섀도우 마스크를 사용하여 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도.

도 3a와 3b는 각각, 종래의 섀도우 마스크를 사용하고, 섀도우 마스크를 기판과 밀착하여 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 도시한 단면도.

도 5a와 5b는 각각, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 박막 증착 공정을 도시한 단면도.

도 6a와 6b는 각각, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 이온 도핑 공정 과정을 도시한 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

350 : 섀도우 마스크 351 : 기저층

352 : 유기막 355 : 개구부

본 발명은 박막 증착, 이온 도핑(ion doping) 등의 공정을 진행하기 위해 사용되는 섀도우 마스크(shadow mask)에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기 전계 발광 소자(ogranic light emitting diode), 반도체(semiconductor) 등은 그 제조 과정에 있어서 박막 증착 공정, 이온 도핑 공정 등을 진행하게 된다.

일반적으로, 박막 증착 공정, 이온 도핑 등은 포토리소그라피(photo lithography) 방법을 통해 진행된다. 포토리소그라피 공정은 감광성 물질인 포토레지스트(photoresist)를 도포하고 일정한 패턴을 가진 마스크를 사용하여 노광(exposure)한 후, 현상(develop), 식각(etching), 스트립(strip) 과정으로 진행된다.

이하, 도면을 참조하여 포토리소그라피 방법을 통한 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 설명한다.

도 1a와 1b는 각각, 포토리소그라피 방법으로 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 기판(10a) 상에 패터닝될 박막(15a)이 형성되어 있고, 박막(15a) 상에는 노광 및 현상 공정이 진행된 포토레지스트 패턴(20a)이 형성되어 있다. 박막(15a)에 일정한 패턴을 형성하기 위해 식각 공정을 진행하게 되면, 포토레지스트 패턴(20a) 하부의 박막(15a)은 제거되지 않고 남게 되며, 포토레지스트 패턴(20a)이 형성되지 않은 부분의 박막(15a)은 제거되어, 박막 패턴이 기판(10a) 상에 형성된다. 에칭 공정을 진행한 후에, 포토레지스트 패턴(20a)을 스트립하게 된다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 기판(10b) 상에 이온 도핑될 박막(15b)이 형성되어 있고, 박막(15b) 상에는 노광 및 현상 공정이 진행된 포토레지스트 패턴(20b)이 형성되어 있다. 이온 빔(ion beam)을 조사하게 되면, 포토레지스트 패턴(20b)이 형성되지 않은 박막(15b)에는 이온이 도핑되어 이온 도핑부(25)가 형성되고, 포토레지스트 패턴(20b)이 형성된 부분의 박막(15b)에는 이온이 도핑되지 않게 된다. 이온 도핑 공정 후에, 포토레지스트 패턴(20b)을 스트립 하게 된다.

전술한 바와 같이, 포토리소그라피 공정은 다수의 세부 공정을 거쳐 이루어지게 됨으로써, 박막 형성, 이온 도핑 등을 위해 비용이 증가하고 공정 시간이 많이 소요된다.

한편, 박막 형성, 이온 도핑 등의 공정을 섀도우 마스크를 사용하여 진행하게 되면, 포토리소그라피 공정에 따른 비용 및 공정 시간 소요를 절감할 수 있게 된다.

도 2a와 2b는 각각, 종래의 섀도우 마스크를 사용한 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 섀도우 마스크(150a, 150b)는 기판(110a, 110b)과 일정 간격 이격되어 위치하여 박막 증착, 이온 도핑 공정이 진행된다. 박막 증착 및 이온 도핑을 위해서 직접적으로 박막 증착 물질 및 이온이 방출되고, 방출된 박막 증착 물질 및 이온은 섀도우 마스크(150a, 150b)의 개구부(155a, 155b)를 통해 기판(110a, 110b)에 도달하여 박막 증착 및 이온 도핑된다.

그런데, 섀도우 마스크(150a, 150b)와 기판(110a, 110b)이 일정간격 이격되어 공정이 진행됨으로써 원하는 박막 패턴이나 이온 도핑이 형성되지 않게 된다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 박막 증착 물질은 개구부(155a)에 대응하여 기판(110a) 상의 A 영역에 형성되어야 하나, 섀도우 마스크(150a)가 기판(110a)과 이격되어 위치하게 됨으로써 개구부(155a)에 대응되지 않는 B 영역에도 박막이 형성된다.

그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 이온 도핑부(125)는 개구부(155b)에 대응되는 C 영역에 형성되어야 하나, C 내부의 D 영역에만 이온 도핑 된다.

전술한 바와 같이, 섀도우 마스크와 기판이 이격되어 박막 증착, 이온 도핑이 공정이 진행됨으로써, 바람직하게 박막 증착, 이온 도핑이 진행되지 않게 된다. 특히, 기판이 대형화되는 경우에 그와 같은 문제는 더욱 발생하게 된다.

따라서, 기판과 섀도우 마스크를 밀착시켜 공정을 진행하게 된다. 그와 같이 하면, 섀도우 마스크와 기판의 이격에 따른 문제를 방지할 수 있게 된다.

도 3a와 3b는 각각, 종래의 섀도우 마스크를 사용한 박막 증착 공정과 이온 도핑 공정을 도시한 단면도로서, 섀도우 마스크와 기판은 밀착되어 공정이 진행된다.

도시한 바와 같이, 섀도우 마스크(250a, 250b)는 기판(210a, 210b)과 밀착되어 박막 증착 및 이온 도핑 공정이 진행된다. 섀도우 마스크(250a, 250b)가 기판(210a, 210b)과 밀착됨으로써 개구부(255a, 255b)에 대응하여 원하는 부분에 박막 및 이온 도핑부(215a, 225)가 형성된다.

그런데, 섀도우 마스크와 기판이 밀착되어 공정이 진행됨으로써, 섀도우 마스크와 밀착되는 기판면에 스크래치(scratch) 등의 손상이 발생하게 된다. 따라서, 제품 불량이 발생하게 된다.

전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 섀도우 마스크와 기판면이 밀착되어 공정이 진행됨으로써 기판면에 발생하는 손상을 방지할 수 있는 섀도우 마스크 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 섀도우 마스크를 사용하여 기판에 박막 증착 및 이온 도핑 방법을 제공함에 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 다수의 개구부를 가지는 기저층과;
상기 다수의 개구부를 제외한 상기 기저층에 형성된 감광성 유기막을 포함하며, 상기 다수의 개구부를 통해 기판 상에 박막 증착, 이온 도핑이 진행되고, 상기 감광성 유기막은 박막 증착, 이온 도핑이 진행되는 상기 기판면과 마주보는 상기 기저층 저면에 형성되는 섀도우 마스크를 제공한다.

여기서, 상기 기저층은 금속 물질로 이루어질 수 있다.

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또다른 측면에서, 본 발명은, 박막 증착, 이온 도핑을 진행하기 위한 섀도우 마스크를 제조하는 방법으로서, 기저층에 다수의 개구를 형성하는 단계와; 상기 다수의 개구를 갖는 기저층 일면에 감광특성을 갖는 유기물질을 전면에 도포하여 감광성 유기막을 형성하는 단계와; 상기 감광성 유기막이 형성된 상기 기저층의 일면 이외의 타면 전면에 빛을 조사함으로써 상기 다수의 개구로 노출된 상기 감광성 유기막을 노광하는 단계와; 상기 다수의 개구를 통해 빛이 조사된 상기 감광성 유기막을 현상하여 패터닝하는 단계를 포함하는 섀도우 마스크 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 기저층은 금속 물질로 이루어질 수 있다.

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또다른 측면에서, 본 발명은, 제 5 항 또는 제 6 항 기재의 발명에 의해 제조된 섀도우 마스크를 사용하여 기판 상에 이온을 도핑하는 방법으로서, 감광성의 유기막과 개구부를 가지는 기저층으로 이루어진 상기 섀도우 마스크와 상기 기판을 밀착하는 단계와; 상기 섀도우 마스크의 개구부를 통해 이온을 도핑하는 단계를 포함하며, 상기 감광성의 유기막과 상기 기판이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 섀도우 마스크와 상기 기판을 밀착한 상태에서 이온 도핑을 실시하는 것이 특징인 이온 도핑 방법을 제공한다.

여기서, 상기 기저층은 금속 물질로 이루어질 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크는 박막 증착, 이온 도핑 공정이 진행될 기판과 밀착하는 면에 유기막이 형성됨으로써, 기판에 스크래치 등의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크(350)는 일정한 패턴이 형성된 기저층(351)과, 기저층(351)의 일면에 형성된 유기막(352)으로 이루어진다.

기저층(351)의 개구부(355)를 통해 박막 증착, 이온 도핑 공정이 진행된다. 기저층(351)은 금속물질로 이루어진다.

유기막(352)은 기저층(351)의 일면, 즉 박막 증착, 이온 도핑 공정이 진행될 기판면과 마주보는 면에 형성된다. 유기막(351)은 수지(resin) 계열의 물질로 이루어지게 된다.

유기막(352)은 기저층(351)의 열팽창 정도에 대응할 수 있는 열팽창 특성을 가지게 된다. 즉, 박막 증착, 이온 도핑 등의 공정을 통해 금속물질로 이루어진 기저층(351)은 열팽창이 발생하게 되는데, 유기막(352)은 그와 같은 기저층(351)의 열팽창 정도에 대응할 수 있는 열팽창 특성을 가지게 되며, 그에 따라 박막 증착, 이온 도핑 등의 공정이 바람직하게 진행될 수 있게 된다.

그리고, 유기막(352)은 박막 증착, 이온 도핑 등의 공정시 발생하는 열에 대해 내구성을 가지고, 박막 증착, 이온 도핑 등의 공정이 진행되는 기판면과 물리적, 화학적으로 상호 작용이 없는 특성을 가진다.

전술한 바와 같은 특성을 가지는 유기막은, 포토리소그라피 방법을 통해 섀도우 마스크에 형성될 수 있다.

예를 들면, 기저층 제조 과정에서 유기물질을 기저층 일면에 도포한 후에, 섀도우 마스크 패터닝 과정을 거쳐, 유기막이 형성된다. 다른 예를 들면, 기저층을 제조한 후에 기저층 일면에 유기물질을 도포하고 패터닝하여, 유기막이 형성된다.

전술한 바와 같은 유기막 제조 방법에 있어서, 유기막으로 감광성 물질을 사용할 수 있다. 감광성 물질로 이루어진 유기막은, 유기막이 제거될 부분은 빛을 조사함으로써 패터닝할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 박막 증착, 이온 도핑 공정을 진행하는 과정을 설명한다.

도 5a와 5b는 각각, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 박막 증착 공정 과정을 도시한 단면도이다.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(310a)과 유기막(352a)이 형성된 섀도우 마스크(350a)를 밀착시킨다. 박막 증착이 될 기판면과 유기막(352a)이 형성된 섀도우 마스크 면이 서로 마주보도록 기판(310a)과 섀도우 마스크(350a)를 밀착시킨다.

다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 박막 증착을 진행하게 된다. 박막 증착을 위해 증착 물질이 방출되고, 방출된 증착 물질은 섀도우 마스크(350a)의 개구부(355a)를 통해 기판(310a) 상에 증착된다.

한편, 방출된 증착 물질 중 증착되지 않은 것은 기저층(351a) 상에 적층되고, 그와 같이 기저층(351a) 상에 적층된 증착 물질은 이후의 공정에서 제거된다.

여기서, 기판 상에 박막 증착을 위해서는 스퍼터링(sputtering), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등의 방법을 사용하여 박막 증착 공정을 진행하게 된다.

도 6a와 6b는 각각, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 이온 도핑 공정 과정을 도시한 단면도이다.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 이온 도핑될 박막(315b)이 형성된 기판(310b)과 유기막(352b)이 형성된 섀도우 마스크(350b)를 밀착시킨다. 이온 도 핑될 박막면과 유기막(352b)이 형성된 섀도우 마스크 면이 서로 마주보도록 박막(315b)과 섀도우 마스크(350b)를 밀착시킨다.

다음으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 이온 도핑 공정을 진행하게 된다. 이온 도핑을 위해 이온이 방출되고, 방출된 이온은 섀도우 마스크(350b)의 개구부(355b)를 통해 박막(315b)에 도핑되어 이온 도핑부(325)가 형성된다.

한편, 방출된 이온 중 박막(315b)에 도핑되지 않은 것은 기저층(351b) 상에 적층되고, 그와 같이 기저층(351b) 상에 적층된 이온은 이후의 공정에서 제거된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용하여 박막 증착, 이온 도핑 공정을 진행할 수 있으며, 유기막에 의해 박막 증착, 이온 도핑 등이 진행되는 기판에 스크래치 등의 기판 손상을 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 유기막이 형성된 섀도우 마스크를 사용함으로써, 섀도우 마스크와 기판을 밀착하여 박막 증착, 이온 도핑 공정을 진행하는 경우에 기판에 발생하는 스크래치 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 박막 증착, 이온 도핑을 진행하기 위한 섀도우 마스크를 제조하는 방법으로서,

   기저층에 다수의 개구를 형성하는 단계와;

   상기 다수의 개구를 갖는 기저층 일면에 감광특성을 갖는 유기물질을 전면에 도포하여 감광성 유기막을 형성하는 단계와;

   상기 감광성 유기막이 형성된 상기 기저층의 일면 이외의 타면 전면에 빛을 조사함으로써 상기 다수의 개구로 노출된 상기 감광성 유기막을 노광하는 단계와;

   상기 다수의 개구를 통해 빛이 조사된 상기 감광성 유기막을 현상하여 패터닝하는 단계

   를 포함하는 섀도우 마스크 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 기저층은 금속 물질로 이루어진 섀도우 마스크 제조방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 5 항 또는 제 6 항 기재의 발명에 의해 제조된 섀도우 마스크를 사용하여 기판 상에 이온을 도핑하는 방법으로서,

   감광성의 유기막과 개구부를 가지는 기저층으로 이루어진 상기 섀도우 마스크와 상기 기판을 밀착하는 단계와;

   상기 섀도우 마스크의 개구부를 통해 이온을 도핑하는 단계를 포함하며,

   상기 감광성의 유기막과 상기 기판이 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 섀도우 마스크와 상기 기판을 밀착한 상태에서 이온 도핑을 실시하는 것이 특징인 이온 도핑 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 기저층은 금속 물질로 이루어진 이온 도핑 방법.

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