KR101199623B1 - 대면적 기판용 판 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 기판에 사용되는 마스크 구성에 관한 것으로 마스크에 형성되는 직사각형 개구부의 면취 가공의 한계로 인한 치수 정밀도의 불만과 고온의 증착 공정에서 마스크의 열팽창으로 인한 마스크 뒤틀림 현상을 해결하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 대면적 마스크는 가로 방향으로 배열되는 여러 개의 제1 판과 이와 직교하는 제2 판으로 구성하며, 두 개의 판이 교차하는 부분에서는 제1 판을 단편으로 구성하여 간격을 형성하고, 그 간격 사이로 제2 판이 통과하게 하며, 이때 제1 판 단편의 단부 배면에 제2 판을 지지할 수 있는 브리지를 부착시켜 두 개의 판이 중첩하여 두께가 달라지는 일이 없도록 하고, 제2 판과 제1 판의 단편의 단부는 서로 접하지 않고 이격되어, 열팽창 되어도 마스크 뒤틀림이 없다.

Description

대면적 기판용 판 마스크 {Strip Mask For Large Area Substrate}

본 발명은 반도체, 디스플레이 또는 조명 등의 제작에서 사용되는 마스크에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 대면적 기판에 사용되는 마스크 구성에 관한 것이다.

일반적으로 T.V., 모바일 디스플레이, 컴퓨터 모니터, OLED 조명 등을 제작하는 공정에 사용되는 기판은 점점 대면적화하고 있다. 일례로 8 세대 기판은 2200 mm × 2500 mm로 여기에 6 개, 8 개 또는 18 개의 디스플레이 제품을 제작한다. 대면적 기판은 이와 같이 한꺼번에 원하는 수의 디스플레이 패널제품을 제작할 수 있기 때문에 다양한 구성 자유도에 따라 더욱 선호되며, 전체적으로 생산비를 절감할 수 있는 장점도 있다. 그러나 대면적 기판에 여러 대의 디스플레이 패널제품을 하나의 증착 공정으로 제작하는 데에는 많은 기술적인 문제점을 해결하여야 한다. 그중 하나는 마스크의 대형화로 인해 발생하는 문제로, 도 1과 같이 하나의 몸체로 이루어진 일체형 마스크의 경우 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 마스크 제작의 정밀도를 구현하기 어렵다. 즉, 마스크의 정밀도는 ±3 내지 ±10 μ 이내의 공차를 허용할 뿐이나 실제의 면취 가공의 기계정밀도는 ±100 μ 수준으로 원하는 정밀도로 마스크를 가공하기 어렵다. 특히 이러한 정밀도 문제는 마스크의 코너 네 부분에서 문제된다.

둘째, 마스크의 두께로 인한 쉐도우 효과(shadow effect)를 예방하려면 마스크 단면을 경사지게 하여 증발물질이 입사하는 각도와 비슷하게 테이퍼 가공(tapering)된 마스크를 사용해야 하는데, 이 또한 가공 상의 어려움이 있다.

셋째, 물질을 증발시켜 증착하는 공정은 진공 챔버 내에서 고온을 유지하며 이루어지기 때문에 금속으로 된 마스크의 열 팽창이 가장 큰 문제가 된다.

즉, 열팽창은 ΔL=αL₀ΔT(ΔL; 팽창길이, α;열팽창계수, L₀;팽창전 원래 길이, ΔT; 온도 증가)에 따라 일어나므로 마스크의 길이가 긴 변 방향이 짧은 변 방향보다 더 많이 팽창하여 결과적으로 마스크의 정형이 뒤틀어지고 그에 따라 증착되어야 할 면적의 사각 형상이 일그러지는 문제가 생긴다.

따라서 사용되어오는 마스크의 기존 구성으로는 대면적 기판에 그대로 적용하기 어렵다

따라서 본 발명의 목적은 대면적 기판에 사용하는 마스크의 구성을 새롭게 하여 사각형 면적의 치수 정밀도 및 고온 공정으로 인한 마스크 열 팽창에 따른 마스크 정형 변형 문제를 해결하고자 하는 것이다.

본 발명은, 여러 개의 판형 단편이 간격을 두고 이격되게 배열되고, 상기 단편의 단부 배면에 브리지가 부착된 제1 판; 및

상기 제1 판과 직교하는 방향으로 배열되며, 상기 제1 판과 교차하는 지점에서는 상기 브리지 위에 놓여지는 제2 판;을 포함하고,

상기 제1 판과 제2 판의 교차지점에서 제2 판과 제1 판의 단편의 단부는 서로 접하지 않고 이격되게 배치되며,

상기 제1 판과 제2 판이 다수의 직사각형 개구부를 형성하도록 배열되어 마스크를 구성하는 것을 특징으로 하는 대면적용 마스크를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 브리지는 상기 마스크의 코너가 아닌 내부에서 상기 제1 판과 제2 판이 교차하는 지점에 위치하는 경우,

상기 제1 판을 구성하는 단편들이 이어지도록 일체로 형성되거나,

상기 제2 판을 지지하되 간격을 두고 위치하여 제1 판을 구성하는 단편들이 일체가 아닌 각각 별개로 존재하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대면적용 마스크를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 제1 판을 구성하는 각각의 단편과 제2 판은 얼라인 키를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판용 마스크를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 제1 판의 배면에 처짐 현상을 방지하는 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판용 마스크를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 판(Strip)으로 구성된 마스크로 가로방향의 제1 판과 세로 방향의 제2 판이 교차하는 지점에서 소정의 간격을 확보하였으므로 긴 변 방향으로 판이 열 팽창하여도 직사각형 개구부의 정형을 변형시키지 않으며, 면취 가공에서 형상 및 치수제어가 어려운 사각코너 부분의 형상 및 치수 정밀도를 확보할 수 있고 비정형인 개구부를 교정하기 편하며, 판 형태로 만드는 마스크이므로 판의 두께를 비교적 두꺼운 0.05 내지 0.2 mm로 구성할 수 있어 테이퍼링(Tapering) 또한 용이하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 일체로 된 마스크 구성을 나타내는 평면도와 사시도 이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 구성을 나타내는 배면도, 평면도, 사시도 및 주요부 확대도 이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마스크의 구성을 나타내는 배면도, 평면도, 사시도 및 주요부 확대도 이다.
도 4는 본 발명의 마스크를 구성하는 판 구성을 나타내는 평면도, 측면도 및 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마스크의 구성을 나타내는 배면도, 평면도, 사시도 및 주요부 확대도 이다.
도 6은 본 발명의 마스크를 구성하는 판에 형성되는 얼라인 키를 보여주는 판의 평면도, 측면도 및 사시도 이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.

본 발명의 마스크는 대면적 기판에 사용되는 것을 주목적으로 하므로 고온의 증착 공정에서 마스크를 구성하는 변이 길이가 긴 쪽으로 열팽창이 더 많이 진행되어 마스크가 뒤 틀어지는 문제가 발생하지 않도록 긴 판들을 배열하여 마스크를 구성한다.

도 2를 보면, 본 발명의 마스크(100)는 여러 개의 판들을 배열하여 구성된다. 도 2에서 가로 방향으로 배열되는 제1 판(110)과 세로 방향으로 배열되는 제2 판(200)은 증착되어야 할 직사각형 개구부를 형성하며, 이러한 직사각형 개구부의 형성은 종래 일체형 마스크에서 면취 가공의 코너 정밀도가 ±100 μ 수준에 머물러 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 제1 판(110)은 하나의 직사각형의 한 변에 해당하는 길이에 상당하는 길이를 갖는 단편으로 구성하며, 제2 판(200)과 교차하는 곳에서 판 두 개가 중첩되어 두께가 두꺼워지지 않도록 제1 판(110)의 단편 사이로 제2 판(200)이 통과하는 식으로 놓고, 제1 판(110) 단부의 배면에 브리지(120)를 용접 등으로 부착하여 제2 판(200)을 상기 브리지(120)로 지지한다. 마스크 전체의 코너를 형성하는 지점에서는 하나의 브리지 위에 제2 판이 지지 되고 마스크 내부 교차지점에서는 두 개의 브리지 위에 제2 판이 지지 된다. 교차지점에서 제2 판(200)과 제1 판(110)의 단부는 서로 접하지 않고 약간의 간격을 두고 이격된 상태로 배치하여, 고온의 증착 공정에서 제1 판(110)이 가로 방향(도 2의 경우)으로 열 팽창하여도 세로 방향의 제2 판(200)에 대해 압력을 가하지 않아 마스크의 직사각형 개구부를 변형시키지 않는다.

도 3에서는 브리지(120)의 구성을 변형한 실시 예를 보여주며, 마스크 내부 교차지점에 부착 설치되는 브리지(120)는 제1 판(110)의 양 단편을 완전히 잇도록 구성하여 제1 판(110)을 마스크 전체 가로 길이를 하나의 몸체로 커버 할 수 있게 한다. 이러한 구성은 기판과 마스크의 얼라인 공정을 좀 더 용이하게 하고 마스크 제작을 간소화할 수 있다. 이와 같이 일체형으로 구성된 제1 판(110)은 도 4에 도시되어 있다. 또한, 도 3 및 4에서 보듯이 길이가 긴 제2 판(200)의 중력에 의한 처짐 현상을 방지하기 위해 제1 판(110) 배면의 중간마다(즉, 제2 판이 놓여 지는 곳) 보강재(210)를 부착할 수 있다.

도 5는 제1 판(110)과 제2 판(200)을 모두 단편으로 구성한 것을 나타낸다. 즉, 각각의 직사각형 개구부마다 각각의 단편들로 구성한 것이다. 여기에서도 브리지는 도 2에서와 같이 구성한다.

도 6은 상술한 제1 및 제2 판을 기판에 대해 얼라인 할 수 있도록 얼라인 키(300, 310)를 구비하게 한 것을 보여주며, 얼라인 키의 구성에 대한 예를 두 가지 제시하고 있으나 이에 제한되지는 않는다.

마스크를 구성하는 제1 및 제2 판은 모두 자석에 붙는 재질로 구성하며, 예를 들면 Ni-Cr 합금, 강철 또는 인바(Invar) 등으로 할 수 있다. 판 두께는 0.05 내지 수 mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 mm로 하여 테이퍼링(Tapering) 가공을 비롯한 제작의 용이성과 증착 공정에서의 형태 안정성을 유지하게 한다.

브리지(120) 및 보강재(210)의 부착은 용접으로 함이 바람직하나 이에 한하는 것은 아니다.

기판과 본 발명의 마스크를 얼라인(Align) 하는 얼라인 공정에서는 판을 구성하는 단편별로 형성되어 있는 상기 얼라인 키(300, 310)를 통해 기판에 마킹되어 있는 마크를 비젼(Vision)으로 보면서 자석으로 척(chuck)을 진행한다. 즉, 각각의 판들을 척 공정으로 기판에 부착하여 궁극적으로 마스크를 완성함과 동시에 척 공정이 완성된다. 마스크와 기판의 얼라인은 x-y-θ-z 순서로 액츄에이터(actuator) 등을 사용하여 진행할 수 있다.

이와 같이 하여 디스플레이 패널 등으로 제작될 직사각형 개구부의 치수 정밀도, 고온 공정에서의 마스크 열팽창으로 인한 형태 변형의 문제를 모두 해결한 대면적용 마스크를 제작할 수 있다.

본 실시 예에서 제1 판이 가로 방향으로 배열되고 제2 판이 세로 방향으로 배열된다 함은 설명의 편의성을 위한 것일 뿐 상호 변화되어도 동일한 효과를 얻을 수 있는 구성임은 명백히 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 마스크 110: 제1 판
120: 브리지 150: 간격
200: 제2 판 210: 보강재
300, 310: 얼라인 키

Claims (4)

1. 여러 개의 판형 단편이 간격을 두고 이격되게 배열되고, 상기 단편의 단부 배면에 브리지가 부착된 제1 판; 및
   상기 제1 판과 직교하는 방향으로 배열되며, 상기 제1 판과 교차하는 지점에서는 상기 브리지 위에 놓여 지는 제2 판을 포함하고,
   상기 제1 판과 제2 판의 교차지점에서 제2 판과 제1 판의 단편의 단부는 서로 접하지 않고 이격되게 배치되며,
   상기 제1 판과 제2 판이 다수의 개구부를 형성하도록 배열되어 마스크를 구성하는 것을 특징으로 하는 대면적용 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 브리지는, 상기 마스크의 코너가 아닌 내부에서 상기 제1 판과 제2 판이 교차하는 지점에 위치하는 경우,
   상기 제1 판을 구성하는 단편들이 이어지도록 일체로 형성되거나,
   상기 제2 판을 지지하되 간격을 두고 위치하여 제1 판을 구성하는 단편들이 일체가 아닌 각각 별개로 존재하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대면적용 마스크.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 판을 구성하는 각각의 단편과 제2 판은 얼라인 키를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판용 마스크.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 판의 배면에 처짐 현상을 방지하는 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판용 마스크.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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