KR101579907B1 - 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법, 제조 장치 및 마스크 조립체 - Google Patents

박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법, 제조 장치 및 마스크 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법, 마스크 조립체 제조 장치, 및 마스크 조립체에 관한 것이다. 이는 마스크 프레임 및 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱으로 구성된 마스크 시트를 제작하는 단계; 상기 마스크 시트의 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하는 단계; 상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 상기 마스크 프레임에 각각 접합하여 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계; 상기 마스크 프레임에 접합된 복수의 마스크 스틱에 의해 형성된 상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법, 제조 장치 및 마스크 조립체{MANUFACTURING METHOD OF MASK ASSEMBLY FOR THIN FILM DEPOSITION, MANUFACTURING APPARATUS OF MASK ASSEMBLY, AND MASK ASSEMBLY THEREFROM}
본 발명은 박막 증착용 마스크 조립체 제조 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 여러 장의 증착 패턴 마스크 스틱을 인장시켜 마스크 프레임에 접합하는 박막 증착용 마스크 조립체의 제조 기술에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 장치로서 액정 표시 장치(LCD, Liquid-Crystal Display)와 유기 발광 표시 장치(OLED, Organic Light-Emitting Diode)가 알려져 있다. OLED는 빛을 내는 층이 유기 화합물로 이루어진 박막 발광 다이오드이다. OLED 제조시 전극층, 유기 발광층, 절연막 등의 박막층을 적층하고 패터닝할 때 각각 대응하는 패턴이 구비된 마스크 조립체를 이용한 증착(evaporation) 공정을 이용하게 된다.
증착 공정에 이용되는 마스크 조립체는, 상대적으로 튼튼한 구조의 마스크 프레임 상에 상대적으로 얇은 박막의 마스크 시트를 접착한 구조를 가진다. 특히 RGB 발광층을 패턴화하기 위한 FMM(fine metal mask) 조립체의 경우, 마스크 시트는 여러 장의 스틱 형태로 분할하여 각각 인장한 상태로 접합한다. 마스크 프레임이나 마스크 스틱은 예컨대 인바합금(Invar-36Alloy)과 같이 온도 변화에 따른 열팽창계수가 매우 작은 금속을 이용하여 제조된다. 마스크 프레임의 경우 약 15 ~ 35 mm 정도의 두께를 가지는 창틀 또는 문틀 형태의 프레임 구조이며 마스크 조립체의 모양을 안정적으로 유지시키기 위한 기능을 한다. 마스크 스틱은 약 0.02 ~ 0.2 mm 정도의 두께를 가지는 박막 금속 스트립 상에, 증착시 이용될 소정 패턴 또는 증착시 기판과 마스크를 정렬시키는 기준이 되는 정렬 마크(aline marks) 등을, 습식 식각 또는 레이저 식각 등의 방식으로 형성한 것이다.
통상적으로 마스크 조립체 제조시, 예컨대 대한민국 공개특허 제10-2012-0079725호에 기재된 바와 같이, 박판인 마스크 스틱이 쳐지는 현상을 방지하기 위해 마스크 스틱을 인장시켜 마스크 프레임 상에 예컨대 레이저 스폿 용접 방식으로 접합시킨다. 마스크 스틱에 인장력을 가하면, 마스크 스틱이 전체적으로 늘어나기 때문에, 마스크 스틱 상에 형성되어 있는 증착 패턴이나 정렬 마크도 늘어나 설계시의 위치에서 벗어나게 되는 문제가 있었다. 이 문제를 해소하기 위해 미리 인장력이 가해질 때 변화되는 치수를 감안하여 마스크 스틱을 축소된 형태로 제작한 후, 마스크 프레임에 인장 접합하는 방식이 이용된다.
하지만, 종래 마스크 시트를 여러 장의 스틱으로 분할한 후 각 스틱을 인장시켜 마스크 프레임에 접합하는 방식으로 제조된 마스크 조립체에는 다양한 오차가 발생하는 것이 불가피하다. 다시 말해서, 첫째 마스크 스틱 제조시에 발생하는 제조 오차, 둘째 마스크 스틱 인장시에 발생하는 인장 오차, 셋째 마스크 스틱을 마스크 프레임에 접합할 때 인장력에 의한 프레임 변형에 의한 변형 오차 등의 다양한 오차들이 중첩 발생한다. OLED 제조 공정에서 OLED 제조용 기판 각각에 대응하여 수십 개의 마스크 조립체가 사용되므로, 각 마스크 조립체의 오차는 OLED 제조시 발생하는 오차에 주요한 원인을 제공한다. 근래에는 OLED의 해상도가 증가함에 따라, 마스크 조립체의 정밀도를 향상시켜야 할 필요가 제기되고 있으며, 이에 따라 마스크 조립체의 오차를 감소시켜야 한다는 절실한 기술적 요구가 있다.
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대한민국 공개특허 제10-2015-0071321호 (2015.06.26 공개) 대한민국 공개특허 제10-2014-0000737호 (2014.01.06 공개) 대한민국 공개특허 제10-2012-0079725호 (2012.07.13 공개) 대한민국 공개특허 제10-2011-0069466호 (2011.06.23 공개) 대한민국 등록특허 제10-0658762호 (2006.12.11 등록)
본 발명자는 마스크 조립체의 제조 과정에서, 특히 기존에 증착 패턴을 형성한 마스크 스틱 및 정렬 마크가 형성된 마스크 스틱을 여러 장 제조한 후 이들 스틱을 각각 인장시켜 마스크 프레임 상에 접합시킨다는 점에 주목하였다.
종래 FMM 조립체 제조시, 안정적 구조의 마스크 프레임 상에 기준 마크(base mark)를 형성하고, 특정 마스크 스틱 상에 형성된 정렬 마크(aline mark)가 마스크 프레임 상의 기준 마크에 대응할 때까지 인장시켜 접합한다. 만약 정렬 마크와 증착 패턴이 하나의 마스크 스틱 상에 형성되어 있다면, 마스크 스틱의 인장 과정에서, 정렬 마크가 기준 마크와 대응하고 있는데도 불구하고, 증착 패턴은 원하는 만큼 늘어나지 않는 경우와 같이, 증착 패턴과 정렬 마크의 상대적 위치의 인장 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 최소화시키기 위해, 통상 마스크 시트를 여러 장의 마스크 스틱으로 분할하는 FMM 조립체에 있어서는, 정렬 마크만을 형성한 스틱과 증착 패턴만을 형성한 스틱을 별도로 제작하며, 따라서 제조 과정이 복잡하다.
이에 본 발명자는 특히 '증착 패턴과 정렬 마크의 상대적 위치의 인장 오차'를 해결하기 위해서, 만약 정렬 마크가 형성되지 않고 증착 패턴만이 형성된 마스크 스틱을 인장하여 접합한 다음, 인장할 필요가 없는 마스크 스틱 상에서 설계시 위치에 정렬 마크를 마킹한다면, 마스크 스틱의 인장에 따른 마스크 조립체 제조 오차를 크게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 정렬 마크용 스틱을 제작할 필요가 없어 제조 공정상 이점이 크다는 점을 깨달았다.
본 발명은 상술한 본 발명자의 깨달음에 기초한 것으로서, 특히 별도의 정렬 마크를 포함하지 않은 상태에서 증착 패턴을 형성한 여러 장의 마스크 스틱을 인장시켜 각각 마스크 프레임에 접합한 후, 마스크 프레임에 접합된 상태의 마스크 스틱 상에 설계시의 위치에 정렬 마크를 마킹하는 방식으로 제조함으로써, 마스크 조립체의 제조 오차를 크게 감소시킬 수 있는 새로운 마스크 조립체의 제조 방법, 제조 장치, 및 이를 이용하여 제조한 마스크 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 제공되는 마스크 조립체의 제조 방법, 제조 장치, 및 이를 이용하여 제조한 마스크 조립체에 의해 달성된다.
본 발명의 일 양상에 따른 마스크 조립체의 제조 방법은, 마스크 프레임 및 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱으로 구성된 마스크 시트를 제작하는 단계; 상기 마스크 시트의 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하는 단계; 상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 상기 마스크 프레임에 각각 접합하여 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계; 상기 마스크 프레임에 접합된 복수의 마스크 스틱에 의해 형성된 상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 정렬 마크가 형성되는 위치는, 설계시 위치 또는 상기 설계시 위치에 상기 인장된 마스크 시트 상의 증착 패턴의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 포함한 보상된 위치일 수 있다.
상기 마스크 스틱에 형성되는 증착 패턴은, 건식 식각, 습식 식각, 레이저 가공 중 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다.
상기 정렬 마크는, 레이저 마킹기를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 정렬 마크는, 상기 마스크 시트를 완전히 관통한 통공 형태일 수 있다.
상기 정렬 마크는, 상기 마스크 시트의 두께를 일부 깎아낸 형태로서 양각 또는 음각의 마크일 수 있다.
상기 마스크 스틱을 인장하는 단계는, 상기 마스크 스틱의 대향하는 2개의 방향에서 각각 인장시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 마스크 조립체의 제조 장치는, 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하는 인장부; 마스크 프레임 상에, 상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 접합하여 마스크 시트를 형성하는 접합부; 상기 마스크 프레임 상의 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하는 마킹부; 및 상기 마킹부에 의해 형성될 상기 정렬 마크의 위치를 결정하고, 각부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 마킹부에 의해 상기 정렬 마크가 형성될 위치를, 설계시 위치 또는 상기 설계시 위치에 상기 마스크 시트 상의 증착 패턴의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 포함한 보상된 위치로 결정하도록 동작할 수 있다.
상기 마킹부는, 상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트에 형성하는 레이저 마킹기를 포함할 수 있다. 상기 마킹부는, 상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트를 완전히 관통한 통공 형태로 형성할 수 있다. 상기 마킹부는, 상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트의 두께를 일부 깎아낸 형태로서 양각 또는 음각의 마크 형태로 형성할 수 있다.
상기 인장부는, 상기 마스크 시트의 대향하는 2개의 방향 또는 4개의 방향에서 각각 인장시킬 수 있다.
상기 접합부는, 상기 마스크 프레임 상에 상기 마스크 시트를 레이저 스폿 용접하는 레이저 용접기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 마스크 조립체는, 상술한 마스크 조립체 제조 방법들 중 어느 하나에 의해 제조된 것일 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 마스크 조립체는, 마스크 프레임 및 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱을 제작하고, 상기 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하여 상기 마스크 프레임에 레이저 스폿 용접 방식으로 접합함으로써, 상기 마스크 프레임에 접합된 형태의 인장된 마스크 시트를 형성한 후, 그 다음에 상기 마스크 프레임 상의 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크를 형성함으로써 제작될 수 있다.
본 발명에 따르면, 별도의 정렬 마크를 포함하지 않은 상태에서 증착 패턴을 형성한 복수의 마스크 스틱을 각각 인장시켜 마스크 프레임에 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성한 후, 마스크 프레임에 접합된 상태의 인장된 마스크 시트 상에 설계시의 위치에 정렬 마크를 마킹하는 방식으로 제조함으로써, FMM(fine metal mask) 조립체의 제조 오차를 크게 감소시키고, 정렬 마크를 위한 스틱을 별도로 제작할 필요가 없어, 단순한 공정에 의해 경제적으로 효율적이면서도 정밀한 마스크 조립체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 정렬 마크가 형성되지 않고 증착 패턴만이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하여 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성한 다음, 마스크 프레임에 접합되어 있어 인장할 필요가 없는 마스크 시트 상에서 설계시 위치에 정렬 마크를, 예컨대 레이저 마킹기를 이용하여 마킹함으로써, 마스크 조립체 상에 정렬 마크를 정밀하게 배치할 수 있다.
나아가 본 발명에 따르면 정렬 마크가 형성되지 않고 증착 패턴만이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하여 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성한 다음, 마스크 프레임에 접합되어 있어 인장할 필요가 없는 마스크 시트 상에서 인장에 의해 발생된 증착 패턴의 오차를 보정하는 방식으로 정렬 마크의 위치를 결정하여 마킹할 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따르면, 증착 패턴만이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하여 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 방식으로 마스크 조립체를 제조함으로써, 마스크 시트의 인장시 정렬 마크의 위치와 상관없이 증착 패턴의 인장을 수행하므로 증착 패턴의 인장 정밀도가 향상될 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따르면, 증착 패턴만이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하여 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 방식으로 마스크 조립체를 제조함으로써, 마스크 시트의 정렬 마크의 위치를 결정할 기준 마크를 마스크 프레임 상에 형성할 필요가 없으므로 마스크 프레임이 단순한 공정에 의해 저렴하게 제조될 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따르면, 증착 패턴만이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하여 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 방식으로 마스크 조립체를 제조함으로써, 마스크 시트의 정렬 마크의 형태를 증착용 기판과 정렬되는 형태인 것을 조건으로 통공, 하프 홀, 양각, 음각 등 다양한 형태로 결정할 수 있다.
도 1은 종래 마스크 조립체를 이용한 박막 증착 공정을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 종래 OLED 제조 공정에서 사용되는 RGB 패턴을 형성하기 위한 FMM(Fine Metal Mask) 조립체를 예시하는 개략도.
도 3은 종래 OLED 제조 공정에서 사용되는 오픈 마스크 조립체를 예시하는 개략도.
도 4는 종래 마스크 조립체 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체 제조 방법을 예시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체 제조 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체의 제조 방법에서, 마스크 프레임, 마스크 시트를 구성하는 복수의 마스크 시트, 인장 및 접합 과정, 마스크 프레임과 마스크 시트가 접합된 마스크 조립체, 및 정렬 마크가 표시된 마스크 조립체를 예시하는 개략도들.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 조립체의 제조 방법에서, 마스크 프레임, 마스크 시트를 구성하는 복수의 마스크 시트, 인장 및 접합 과정, 마스크 프레임과 마스크 시트가 접합된 마스크 조립체, 및 정렬 마크가 표시된 마스크 조립체를 예시하는 개략도들.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명한다. 참고로 이하의 기재사항 및 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 발명의 기술범위를 한정하는 것이 아니다. 다시 말해, 아래에서 설명되는 실시예들은 현장에서 구현할 때 다양한 변형이 가능하며, 이들 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명에 속한다고 해야 할 것인 바, 본 발명의 기술사상은 이하의 설명을 통해 해상 기술 분야의 지식을 가진 자에게 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 종래의 마스크 조립체를 이용한 박막 증착 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 예컨대 스마트폰 또는 스마트 워치에 구비되는 OLED 디스플레이를 제조하기 위한 기판(B) 상에 전극층, 발광층, 절연층 등의 박막을 적층하고 패턴화하기 위한 증착 공정이 예시된다. 증착 공정에서, 증착원(A)으로부터 발산되는 금속, 유기물, 또는 절연물 등의 입자는 마스크 조립체(10)를 통과한 후, 마스크 조립체(10)와 접해 있는 기판(B) 상에 증착될 수 있다. 마스크 조립체(10)는 증착 패턴이 형성되어 있는 마스크 시트(12)와 마스크 시트(12)를 고정하는 마스크 프레임(16)으로 구성된다. 마스크 조립체(10) 상의 증착 패턴은 기판(B) 상에 증착될 패턴 위치와 정밀하게 정렬되어야 한다. 이는 마스크 조립체(10) 상의 정렬 마크(14)와 기판(B) 상의 매칭 마크(M)를 서로 정렬시킴으로써 이루어진다.
통상 기판(B) 하나는 약 30 ~ 250개의 OLED 디스플레이에 대응하는 증착면을 가지는데, 이를 위해 하나의 마스크 조립체(10)도 약 30 ~ 250개의 OLED 디스플레이에 대응하는 증착 패턴을 가져야 한다. 정밀한 증착을 위해 마스크 조립체(10)는 기판(B)에 균일하게 밀착되어야 한다. 마스크 프레임(16)은 단지 마스크 시트(12)의 가장자리만을 지지하기 때문에, 마스크 시트(12)의 중심부가 하중에 의해 쳐지는 현상이 방지되도록 하기 위해, 마스크 시트(12)는 인장된 상태로 마스크 프레임(16)에 접합 고정된다.
도 2는 종래 OLED 제조 공정에서 사용되는 RGB 패턴을 형성하기 위한 FMM(Fine Metal Mask) 조립체를 예시하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, FMM 조립체(20)가 도시된다. 하나의 FMM 조립체(20)는 다수의 OLED 디스플레이에 대응하여, 각 OLED 디스플레이 상의 RGB 셀을 위한 세밀한 증착 패턴(29)을 구비한다. 통상적으로 FMM 조립체(20)의 마스크 시트는 하나의 시트가 아니라 복수의 스틱(26, 27)으로 분할된다. 분할된 스틱(26, 27)은 정렬 마크(28)가 형성된 정렬 스틱(26), RGB 셀 형성을 위한 증착 패턴(29)이 형성된 RGB 스틱(27)을 포함한다.
RGB 스틱(27)에 형성되는 증착 패턴(29)은, 다양한 방식으로 형성될 수 있으며, 예컨대 건식 식각, 습식 식각, 또는 레이저 가공에 의해 형성된다.
FMM 조립체(20)의 제조시, 각 스틱(26, 27)은 길이 방향으로 2개의 방향(도 2에서 화살표로 표시)에서 인장된 후 마스크 프레임(22) 상에 접합 고정된다. 이때 마스크 프레임(22) 상에는 정렬 스틱(26)에 형성된 정렬 마크(28)의 위치를 정하기 위한 기준 마크(24)가 구비된다. 정렬 마크(28)는 통상 정렬 스틱(26)을 완전히 관통하는 통공의 형태이며, 예컨대 카메라 센서를 이용하여, 정렬 마크(28)와 기준 마크(24)를 정렬시킬 수 있다.
이와 같이 FMM 조립체(20)는 증착 패턴이 다수의 스틱(26, 27)으로 분할된 후 인장되어 접합되기 때문에, 인장 오차가 작아서 정밀하게 제조할 수 있다는 장점을 가진다. 하지만, 여러 장의 스틱을 제작하여 각각 인장하여 접합하여야 하고, 증착 패턴(29)을 위한 RGB 스틱(27) 뿐만 아니라 정렬 마크(28)를 형성한 스틱(26)을 별도로 제작하여야 하므로, 제작 과정이 복잡하다.
도 3은 종래 OLED 제조 공정에서 사용되는 오픈 마스크 조립체를 예시하는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 오픈 마스크 조립체(30)가 도시된다. 오픈 마스크 조립체(30)는 하나의 마스크 시트(36)를 인장하여 접합하여 제조된다. 마스크 시트(36)에는 각 OLED 디스플레이에 대응하여 하나의 개구부를 가지는 상대적으로 단순한 증착 패턴(39)을 구비한다. 마스크 시트(36)에 형성되는 증착 패턴(39)은, 다양한 방식으로 형성될 수 있으며, 예컨대 건식 식각, 습식 식각, 또는 레이저 가공에 의해 형성된다.
일반적으로 오픈 마스크 조립체(30)는 마스크 프레임(32)에 마스크 시트(36)를 4개의 면에서 즉 4개의 방향(도 3에서 화살표로 표시)에서 인장한 후 접합 고정함으로써 제조된다. 이때 마스크 프레임(32) 상에는 마스크 시트(36) 상에 형성된 정렬 마크(38)의 위치를 정하기 위한 기준 마크(34)가 구비된다. 정렬 마크(38)는 통상 마스크 시트(36)를 완전히 관통하는 통공의 형태이며, 예컨대 카메라 센서를 이용하여, 정렬 마크(38)와 기준 마크(34)를 정렬시킬 수 있다.
이와 같이 오픈 마스크 조립체(30)는 증착 패턴(39) 뿐만 아니라 정렬 마크(38)를 함께 형성한 마스크 시트(36)를 4개의 방향에서 인장하여 접합되기 때문에, 인장 오차가 상대적으로 크다는 단점이 있다.
도 4는 종래 마스크 조립체 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 도 2에 예시된 종래 FMM 프레임을 제조하는 과정(400)이 도시된다. 종래 FMM 프레임 제조 과정(400)에서, 마스크 프레임을 제작하는 단계(402)와 복수의 마스크 스틱을 제작하는 단계(404)가 각각 또는 동시에 이루어질 수 있다. 복수의 마스크 스틱은 정렬 마크만이 형성된 정렬 스틱과 증착 패턴만이 형성된 패턴 스틱을 포함한다. 그런 다음, 복수의 정렬 스틱과 복수의 패턴 스틱을 포함하는 복수의 마스크 스틱을 각각 인장시켜 마스크 프레임 상에 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계(406)가 진행될 수 있다. 마스크 프레임 제작 단계(402)에서, 마스크 프레임은 기준 마크가 형성된 상태로 제작된다. 한편, 마스크 스틱 제작 단계(404)에서, 마스크 스틱은, 적어도 2개의 정렬 마크만이 형성된 정렬 스틱, 및 정렬 마크가 없이 증착 패턴이 형성된 상태의 패턴 스틱 여러 장을 포함하여 제작된다. 이들 복수의 마스크 스틱은 마스크 프레임 상에서 한 장의 마스크 시트를 형성한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 종래의 제조 방법과 비교할 때, 정렬 마크의 제조 단계가 상이한 본 발명에 따른 마스크 조립체 제조 방법(500)이 예시된다.
본 발명의 실시예에 따른 마스크 프레임 제조 방법(500)에서, 마스크 프레임 제작 단계(502)와 복수의 마스크 스틱 제작 단계(504)가 각각 또는 동시에 이루어질 수 있다. 그런 다음, 복수의 마스크 스틱을 인장시켜 마스크 프레임 상에 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계(506)가 진행된다. 이후 정렬 마크를 형성하는 단계(508)가 진행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 정렬 마크가 가장 나중에 형성된다. 이 때문에 본 발명의 제조 방법은 기존에 비하여 다양한 차이점을 가진다.
먼저, 마스크 프레임을 제작하는 단계(502)에서, 마스크 프레임에는 기준 마크가 형성되지 않아도 된다. 왜냐하면, 마스크 시트 또는 마스크 스틱 상의 정렬 마크를 인장시키는 단계가 없기 때문에, 인장에 의해 위치가 변동될 정렬 마크의 위치를 정하는 기준 마크가 필요 없기 때문이다. 따라서 마스크 프레임 제작 과정이 단순해질 수 있으며 제조 비용이 낮아질 수 있다.
또한, 마스크 스틱을 제작하는 단계(504)에서는 하나의 마스크 시트를 구성하는 복수의 마스크 스틱이 제작된다. 각 마스크 스틱에는, 정렬 마크가 형성되지 않으며, 증착 패턴과 기타 인장 및 접합에 필요에 따른 보조적인 구조가 형성된 상태로 제작된다. 이때 정렬 마크만이 형성된 정렬 스틱을 별도로 제작하지 않기 때문에 단순한 제작 과정에 의해 마스크 스틱을 제조하는 것이 가능해진다. 다만, 마스크 프레임 상에서 최외각 위치에 접합될 2개의 마스크 스틱은 증착 패턴 이외에 여분의 영역이 추가되도록, 마스크 프레임 상에서 중심부에 접합될 나머지 마스크 스틱들에 비하여, 상대적으로 큰 면적을 가지고 제작될 수 있다.
나아가, 복수의 마스크 스틱을 각각 인장시켜 마스크 프레임 상에 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계(506)에서는, 정렬 마크의 위치를 고려하지 않고, 오직 증착 패턴의 정밀한 배열만을 고려하면 되므로, 증착 패턴의 정밀도가 증가될 수 있다.
복수의 마스크 스틱을 인장할 때, 각 마스크 스틱의 대향하는 2개의 방향에서 각각 인장시킬 수 있다.
더 나아가, 정렬 마크를 형성하는 단계(508)에서는 정렬 마크의 위치를 설계시 위치(예컨대, 마스크 시트 상의 증착 패턴 중심부를 기준으로)에 정확하게 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 정렬 마크의 위치는 마스크 스틱의 인장에 의해 이동되지 않기 때문에, 인장 오차가 없는 상태의 정밀도를 제공한다. 또한, 정렬 마크의 위치를 결정할 때, 설계시의 위치가 아닌 보정된 위치로 결정할 수 있다. 즉, 선행하는 단계인 마스크 스틱을 인장시켜 마스크 프레임 상에 접합하는 단계(506)에서 발생된 증착 패턴의 오차를 고려하여, 즉 증착 패턴의 위치와 상대적인 설계상의 위치를 고려하여, 정렬 마크의 위치를 보정할 수 있다. 이 경우, 정렬 마크의 보정된 위치는 오히려 증착 패턴의 오차를 보정하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따라 정렬 마크는 가장 나중에 형성될 뿐만 아니라 마스크 프레임에 형성되는 기준 마크의 형태와 대응할 필요가 없기 때문에, 차후 후속 증착 공정에서, 기판(B)(도 1 참조)의 마크(M)와 정렬될 수 있는 형태라면 제한 없이 채용될 수 있다. 예컨대, 마스크 시트를 관통한 형태의 통공, 일부만 깎아낸 하프 홀, 양각 또는 음각 등 다양한 형태로 결정할 수 있다. 이 경우 정렬 마크는, 예컨대 인바합금인 마스크 시트의 두께를 부분적으로 깎아 소정 모양을 표시할 수 있는 레이저 마킹기를 이용하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체 제조 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체 제조 장치(60)의 구성이 예시된다. 도시된 예에서, 마스크 조립체의 제조 장치(60)는, 미리 제조되어 있는 복수의 마스크 스틱을 인장하여 마스크 프레임 상에 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성한 후, 정렬 마크를 마킹하는 장치이다. 이를 위하여, 제어부(62), 인장부(64), 접합부(66), 및 마킹부(68)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(62)는 정렬 마크의 위치를 결정하고, 각부를 제어하는 컴포넌트이다. 비록 도시되어 있지 않지만, 제어부(62)는 정렬 마크의 위치를 결정하고 각부를 제어하는 프로세싱 디바이스 뿐만 아니라, 사용자가 장치를 조작하고 필요한 명령 또는 설계 데이터를 입력하기 위한 입출력 디바이스와, 각부의 제어 동작에 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 저장 디바이스, 및 정렬 마크의 위치를 결정하기 위하여 마스크 조립체의 적어도 일부를 센싱하는 센서(예컨대, 카메라 모듈 등) 등 부가적인 디바이스를 더 포함할 수 있다.
예컨대 제어부(62)는, 정렬 마크가 형성될 위치를 결정할 때 미리 저장되어 있는 설계 데이터에 기초하여 설계시 위치로 결정할 수 있다. 또는 제어부(62)는 마스크 프레임의 제작시 마스크 시트를 인장한 결과 이미 발생한 증착 패턴의 오차를 센싱하고, 센싱된 오차와 설계시 위치에 기초하여, 정렬 마크의 설계시 위치에 인장된 마스크 시트 상의 증착 패턴의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 계산할 수 있다. 그 결과 증착 패턴의 오차를 고려한 보상된 위치로 정렬 마크의 위치를 결정할 수 있다.
인장부(64)는 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하는 컴포넌트이다. 인장부(64)는 종래 FMM 조립체를 제조할 때 사용하는 인장 장치를 이용하여 유사하게 구성될 수 있다. 인장부(64)는, 예컨대 도 2에 화살표로 예시한 바와 같이, 마스크 스틱의 대향하는 2개의 방향에서 각각 인장시킬 수 있다.
접합부(66)는 마스크 프레임 상에, 인장된 복수의 마스크 스틱을 접합함으로써 인장된 마스크 시트를 형성하는 컴포넌트이며, 예컨대 마스크 프레임 상에 마스크 스틱을 레이저 스폿 용접하는 레이저 용접기를 포함할 수 있다. 접합부(66)는 종래 마스크 조립체를 제조할 때 사용하는 접합 장치를 이용하여 유사하게 구성될 수 있다.
마킹부(68)는 마스크 프레임에 접합된 상태의 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크를 형성하는 컴포넌트이다. 마킹부(68)에서 정렬 마크를 마킹할 소정 위치는 제어부(62)에 의해 결정된다. 마킹부(68)는 예컨대 레이저 마킹기를 포함할 수 있다. 마킹부(68)는 마스크 시트를 완전히 관통한 통공 형태, 또는 마스크 시트의 두께를 일부 깎아낸 형태로서 양각 또는 음각의 마크 형태로 정렬 마크를 형성할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 조립체의 제조 방법에서, 마스크 프레임, 마스크 시트를 구성하는 복수의 마스크 시트, 인장 및 접합 과정, 마스크 프레임과 마스크 시트가 접합된 마스크 조립체, 및 정렬 마크가 표시된 마스크 조립체를 예시하는 개략도들이다.
도 7a를 참조하면, 마스크 프레임 제조 단계에서 제조된 마스크 프레임(72)이 도시된다. 마스크 프레임(72)은 대체로 직사각형의 틀 프레임(721)과 틀 프레임(721)에 의해 둘러싸인 개구부(725)를 포함한다. 틀 프레임(721) 중 개구부(725) 측에 위치하는 영역은 마스크 시트 접합 영역(723)이다. 마스크 프레임(72)은 예컨대 약 15 ~ 35 mm의 두께를 가진 인바합금에 의해 제조될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 마스크 스틱 제조 단계에서 제조된, 한 장의 마스크 시트(76)를 형성하기 위한 복수의 마스크 스틱(760, 770)을 예시하는 개략도이다. 도시된 예에서 복수의 마스크 스틱(760, 770)은, 얇은 금속 시트(761, 771) 상에 예컨대 스마트 폰의 직사각형의 디스플레이를 형성하는 RGB에 대응하는 세밀한 패턴의 개구부가 규칙적으로 배열된 증착 패턴(763, 773)을 구비하는 FMM을 구성한다. 증착 패턴(763, 773)은 습식 식각, 건식 식각, 또는 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.
이 예에서, 종래와 달리 마스크 스틱(760, 770)에는 정렬 마크가 형성되어 있는 정렬 스틱이 포함되지 않는다. 도시된 예에서, 마스크 프레임 상에 접합될 때 최외각 위치에 배열될 2개의 마스크 스틱(760)은, 금속 시트(761) 상에 증착 패턴(763) 및 인장시 필요한 영역(765) 이외에 정렬 마크를 형성하기 위한 여분 영역(767)이 추가되어 있어 상대적으로 큰 면적을 가진다. 한편, 마스크 프레임 상에서 중심부에 접합될 나머지 마스크 스틱(770)은, 금속 시트(771) 상에 증착 패턴(773) 및 인장시 필요한 영역(775) 이외에 정렬 마크를 형성하기 위한 여분 영역이 불필요하므로, 상대적으로 작은 면적을 가지고 제작될 수 있다. 비록 도시되어 있지 않지만, 마스크 스틱(760, 770) 상에는 인장 및 접합시 이용되는 추가적인 구조가 더 형성될 수 있다. 마스크 스틱(760, 770)은 마스크 프레임(72)과 동일한 금속으로 형성될 수 있지만, 두께는 약 0.02 ~ 0.2 mm의 얇은 시트일 수 있다.
도 7c를 참조하면, 도 7a의 마스크 프레임에 도7b의 마스크 스틱을 각각 2방향에서 인장하여 접합하는 과정이 예시된다. 먼저, 마스크 스틱(760, 770)들은 길이 방향 즉 각각 굵은 화살표로 표시된 2개의 방향에서 각각 인장력이 가해짐으로써 인장된다.
각각의 마스크 스틱(760, 770)이 인장된 다음, 인장된 마스크 스틱(760, 770)의 가장자리가 대응하는 마스크 프레임(72)의 마스크 시트 접합 영역(723)에 접합됨으로써 틀 프레임(721)에 고정되고, 결과적으로 하나의 인장된 상태의 마스크 시트(76)를 형성한다. 접합은 예컨대 레이저 스폿 용접에 의해 이루어질 수 있다.
도 7d를 참조하면, 도 7c의 인장 접합 과정의 결과 제조된 마스크 조립체(70)가 예시된다. 예시된 마스크 조립체(70)는 마스크 프레임(72) 상에 2방향에서 인장된 복수의 마스크 스틱(760, 770)에 의해 구성되는 하나의 마스크 시트(76)의 4개의 측면이 각각 마스크 프레임(72)에 고정된 구조를 가진다. 마스크 시트(76)는 인장된 상태이므로, 마스크 프레임(72)에 직접 고정되어 있지 않은 증착 패턴 부분에는 팽팽한 인장력이 가해져서 쳐지는 현상이 방지된다. 도시된 예에서 마스크 시트(76) 상에는 아직 정렬 마크가 형성되어 있지 않다.
최종적으로, 도 7e을 참조하면, 도 7d의 마스크 조립체 상의 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크를 형성한 마스크 조립체(70)가 예시된다. 도시된 예에서, 정렬 마크(78)는 예컨대 레이저 마킹기를 이용하여 마스크 시트(76)를 구성하는 가장자리 마스크 스틱(760) 중 여분 영역(767)(도 7b 참조)의 소정 위치의 두께를 일부분 깎아냄으로써 표시될 수 있다. 정렬 마크(78)는 차후 증착 공정에서 기판과 정렬하는 기능을 담당하면 충분하므로, 통공, 하프, 양각, 음각 등의 다양한 형태가 가능하며, 또한 2차원적으로 보았을 때 원형, 삼각형, 사각형, 또는 기타 다른 형상 등 제한 없이 다양한 형상을 가질 수 있다.
위에서 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명한 실시예에서, 마스크 스틱(760, 770)은 정렬마크(78)를 형성하는 마스크 스틱(760)의 면적과 다른 마스크 스틱(770)의 면적이 상이하다. 하지만, 정렬마크는 상대적으로 소형 구조이기 때문에 정렬마크를 형성하기 위해 추가의 여분 영역없이 기존 인장을 위해 필요한 영역 내에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 마스크 프레임과 마스크 스틱을 제작하기 위한 재료가 절감되고, 서로 동일한 형태의 마스크 스틱만을 제작하면 되므로, 마스크 스틱의 제조 공정이 단순화된다는 장점이 제공될 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 마스크 시트를 형성하는 복수의 마스크 스틱을 모두 동일한 형태로 제작하고, 인장 및 접합 공정 후, 특정 마스크 스틱에 정렬 마크를 표시하는 변형예를 제공한다. 이 변형예는 아래에서 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 마스크 조립체의 제조 방법에서, 마스크 프레임, 마스크 시트를 구성하는 복수의 마스크 시트, 인장 및 접합 과정, 마스크 프레임과 마스크 시트가 접합된 마스크 조립체, 및 정렬 마크가 표시된 마스크 조립체를 예시하는 개략도들이다.
도 8a를 참조하면, 마스크 프레임 제조 단계에서 제조된 마스크 프레임(82)이 도시된다. 마스크 프레임(82)은 대체로 직사각형의 틀 프레임(821)과 틀 프레임(821)에 의해 둘러싸인 개구부(825)를 포함한다. 틀 프레임(821) 중 개구부(825) 측에 위치하는 영역은 마스크 시트 접합 영역(823)이다. 마스크 프레임(82)은 예컨대 약 15 ~ 35 mm의 두께를 가진 인바합금에 의해 제조될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 마스크 스틱 제조 단계에서 제조된, 한 장의 마스크 시트(86)를 형성하기 위한 복수의 마스크 스틱(860)을 예시하는 개략도이다. 도시된 예에서 복수의 마스크 스틱(860)은, 얇은 금속 시트(861) 상에 예컨대 스마트 폰의 직사각형의 디스플레이를 형성하는 RGB에 대응하는 세밀한 패턴의 개구부가 규칙적으로 배열된 증착 패턴(863)을 구비하는 FMM을 구성한다. 증착 패턴(863)은 습식 식각, 건식 식각, 또는 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.
이 예에서, 종래와 달리 마스크 스틱(860)에는 정렬 마크가 형성되어 있는 정렬 스틱이 포함되지 않는다. 나아가 복수의 마스크 스틱(860)은 정렬 마크를 위해 필요한 추가 영역이 없는 형태로 동일하게 제작된다. 각 마스크 스틱(860)은, 금속 시트(861) 상에 증착 패턴(863) 및 인장시 필요한 영역(865) 이외에 정렬 마크를 형성하기 위한 여분 영역이 추가되어 있지 않다. 이 예에서 정렬 마크는 인장시 필요한 영역(865) 상에 형성된다. 마스크 스틱(860)은 마스크 프레임(82)과 동일한 금속으로 형성될 수 있지만, 두께는 약 0.02 ~ 0.2 mm의 얇은 시트일 수 있다.
도 8c를 참조하면, 도 8a의 마스크 프레임에 도 8b의 마스크 스틱을 각각 2방향에서 인장하여 접합하는 과정이 예시된다. 먼저, 마스크 스틱(860)들은 길이 방향 즉 각각 굵은 화살표로 표시된 2개의 방향에서 각각 인장력이 가해짐으로써 인장된다.
각각의 마스크 스틱(860)이 인장된 다음, 인장된 마스크 스틱(860)의 가장자리가 대응하는 마스크 프레임(82)의 마스크 시트 접합 영역(823)에 접합됨으로써 틀 프레임(821)에 고정되고, 결과적으로 하나의 인장된 상태의 마스크 시트(86)를 형성한다. 접합은 예컨대 레이저 스폿 용접에 의해 이루어질 수 있다.
도 8d를 참조하면, 도 8c의 인장 접합 과정의 결과 제조된 마스크 조립체(80)가 예시된다. 예시된 마스크 조립체(80)는 마스크 프레임(82) 상에 2방향에서 인장된 복수의 마스크 스틱(860)에 의해 구성되는 하나의 마스크 시트(86)의 4개의 측면이 각각 마스크 프레임(82)에 고정된 구조를 가진다. 마스크 시트(86)는 인장된 상태이므로, 마스크 프레임(82)에 직접 고정되어 있지 않은 증착 패턴 부분에는 팽팽한 인장력이 가해져서 쳐지는 현상이 방지된다. 도시된 예에서 마스크 시트(86) 상에는 아직 정렬 마크가 형성되어 있지 않다.
최종적으로, 도 8e을 참조하면, 도 8d의 마스크 조립체 상의 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크를 형성한 마스크 조립체(80)가 예시된다. 도시된 예에서, 정렬 마크(88)는 예컨대 레이저 마킹기를 이용하여 마스크 시트(86)를 구성하는 마스크 스틱(860)들 중에서 가장자리에 위치하는 마스크 스틱(860) 중 인장을 위해 필요한 영역(865)(도 8b 참조)의 소정 위치의 두께를 일부분 깎아냄으로써 표시될 수 있다. 정렬 마크(88)는 차후 증착 공정에서 기판과 정렬하는 기능을 담당하면 충분하므로, 통공, 하프, 양각, 음각 등의 다양한 형태가 가능하며, 또한 2차원적으로 보았을 때 원형, 삼각형, 사각형, 또는 기타 다른 형상 등 제한 없이 다양한 형상을 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있고, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 마스크 프레임 및 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱으로 구성된 마스크 시트를 제작하는 단계;
    상기 마스크 시트의 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하는 단계;
    상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 상기 마스크 프레임에 각각 접합하여 인장된 마스크 시트를 형성하는 단계;
    상기 마스크 프레임에 접합된 복수의 마스크 스틱에 의해 형성된 상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하는 단계를
    포함하는 마스크 조립체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 마크가 형성되는 위치는,
    설계시 위치 또는 상기 설계시 위치에 상기 인장된 마스크 시트 상의 증착 패턴의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 포함한 보상된 위치인 마스크 조립체 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 스틱에 형성되는 증착 패턴은,
    건식 식각, 습식 식각, 레이저 가공 중 어느 하나의 방식으로 형성되는 마스크 조립체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 마크는,
    레이저 마킹기를 이용하여 형성되는 마스크 조립체 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 마크는,
    상기 마스크 시트를 완전히 관통한 통공 형태인 마스크 조립체 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 마크는,
    상기 마스크 시트의 두께를 일부 깍아낸 형태로서 양각 또는 음각의 마크인 마스크 조립체 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 스틱을 인장하는 단계는,
    상기 마스크 스틱의 대향하는 2개의 방향에서 각각 인장시키는 마스크 조립체 제조 방법.
  8. 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱을 인장하는 인장부;
    마스크 프레임 상에, 상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 접합하여 인장된 마스크 시트를 형성하는 접합부;
    상기 마스크 프레임에 접합된 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하는 마킹부; 및
    상기 마킹부에 의해 형성될 상기 정렬 마크의 위치를 결정하고, 각부를 제어하는 제어부를
    포함하고,
    상기 제어부는, 상기 증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱을 각각 인장하도록 상기 인장부를 제어하고, 상기 인장된 복수의 마스크 스틱을 상기 마스크 프레임에 각각 접합하여 인장된 마스크 시트를 형성하도록 상기 접합부를 제어하며, 그 다음 상기 마스크 프레임에 접합된 복수의 마스크 스틱에 의해 형성된 상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 정렬 마크(aline mark)를 형성하도록 상기 마킹부를 제어하는, 마스크 조립체 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 마킹부에 의해 상기 정렬 마크가 형성될 위치를, 설계시 위치 또는 상기 설계시 위치에 상기 인장된 마스크 시트 상의 증착 패턴의 오차를 보상하기 위한 보상 값을 포함한 보상된 위치로 결정하도록 동작하는 마스크 조립체 제조 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마킹부는,
    상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트에 형성하는 레이저 마킹기를 포함하는 마스크 조립체 제조 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 마킹부는,
    상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트를 완전히 관통한 통공 형태로 형성하는 마스크 조립체 제조 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 마킹부는,
    상기 정렬 마크를 상기 마스크 시트의 두께를 일부 깎아낸 형태로서 양각 또는 음각의 마크 형태로 형성하는 마스크 조립체 제조 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 인장부는,
    상기 마스크 스틱의 대향하는 2개의 방향에서 각각 인장시키는 마스크 조립체 제조 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 접합부는,
    상기 마스크 프레임 상에 상기 마스크 스틱을 레이저 스폿 용접하는 레이저 용접기를 포함하는 마스크 조립체 제조 장치.
  15. 마스크 프레임;
    증착 패턴이 형성된 복수의 마스크 스틱의 형태로 제조된 후, 각각 인장되어 상기 마스크 프레임 상에 각각 접합됨으로써 형성된 인장된 마스크 시트; 및
    상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 형성된 정렬 마크(aline mark)
    를 포함하고,
    상기 정렬 마크는, 상기 복수의 마스크 스틱이 각각 인장되어 상기 마스크 프레임 상에 접합됨으로써 상기 인장된 마스크 시트가 형성된 이후에, 상기 인장된 마스크 시트의 소정 위치에 형성된
    마스크 조립체.
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