KR101583821B1 - 쉐도우 마스크의 제작방법, 금속 쉐도우 마스크 및 컬러필터 제조방법 - Google Patents

쉐도우 마스크의 제작방법, 금속 쉐도우 마스크 및 컬러필터 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쉐도우 마스크의 제작방법에 관한 것으로, 베이스 기판 상에 메탈층을 증착하는 단계; 상기 메탈층 상에 금속을 도금하여 마스크 패턴을 형성시키는 단계 및 상기 베이스 기판과 상기 마스크 패턴이 형성된 메탈층을 분리시키는 단계를 포함한다.
쉐도우마스크, 분리, 마스크처짐

Description

쉐도우 마스크의 제작방법, 금속 쉐도우 마스크 및 컬러필터 제조방법{Method of Manufacturing Shadowmask, Metal Shadowmask and Method of Manufacturing a color filter}
본 발명은 쉐도우 마스크의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 진공상태에서 박막을 증착하는 진공증착법은 반도체 및 표시소자 분야 등에서 널리 사용된다. 이러한 진공증착법을 위해서는 증착이 이루어지는 기판 상에 특정한 패턴을 가지는 쉐도우 마스크(shadowmask)를 이용하여 상기 쉐도우 마스크에 의해 엄폐된 부분 이외에만 증착이 이루어지도록 하는 것이다.
그러나, 상기 쉐도우 마스크는 일정 두께를 가진 금속판 형태이므로 상기 기판에 정렬시 가장자리만을 지지하면서 상기 기판에 밀착하게 되는데, 이때 상기 쉐도우 마스크의 중앙부는 지지수단 없이 그 가장자리만 지지되므로 완전 밀착이 이루어지지 않게 된다.
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.
따라서, 쉐도우 마스크 자체를 더 얇고 가볍게 만드는 제작방법과 이를 이용하여 패터닝하는 방법에 대해 관심이 모아지게 되었다.
본 발명은 얇고 가벼운 쉐도우 마스크를 제작하기 위해 베이스 기판 상에 증착된 메탈층에 금속을 도금하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 베이스 기판은 분리시키는 쉐도우 마스크의 제작방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제작방법은, 베이스 기판 상에 메탈층을 증착하는 단계; 상기 메탈층 상에 금속을 도금하여 마스크 패턴을 형성시키는 단계 및 상기 베이스 기판과 상기 마스크 패턴이 형성된 메탈층을 분리시키는 단계를 포함한다. 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 제작방법은 베이스 기판 상에 포토 레지스트 막을 형성하는 단계; 상기 포토 레지스트 막 상에 메탈층을 증착하는 단계; 상기 메탈층 상에 금속 도금층을 형성 후, 상기 금속 도금층의 제1 영역과 상기 메탈층의 제1 영역을 제거하여 쉐도우 마스크 금속패턴을 형성시키는 단계; 및 상기 베이스 기판과 상기 메탈층을 분리시키는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 쉐도우 마스크 금속패턴을 형성시키는 단계는, 상기 메탈층의 제1 영역에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 영역 이외의 제2 영역의 메탈층과 상기 포토 레지스트 패턴 상에 도금을 진행하여 금속 도금층을 형성하는 단계; 상기 포토 레지스트 패턴을 제거하여 상기 제1 영역의 메탈층을 노출시키고, 상기 제2 영역 상의 메탈층 상에 금속 도금층 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속 도금층 패턴을 식각 마스크로하여 노출된 상기 제1 영역의 메탈층을 제거하여 메탈층 패턴을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 분리 단계는, 솔벤트를 이용하여 상기 베이스 기판과 상기 메탈층 사이의 포토 레지스트 막을 제거하여 상기 베이스 기판과 메탈층을 분리시킬 수 있다. 실시예에 따른 금속 쉐도우 마스크는 제1 영역이 오픈된 메탈층 패턴; 및 상기 메탈층 패턴 상에 상기 메탈층 패턴의 제1 영역의 대응영역이 오픈된 금속 도금층 패턴;을 포함할 수 있다. 상기 메탈층은 철, 니켈, 크롬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 도금층 패턴의 대응영역은 상기 메탈층 패턴의 제1 영역과 상하간에 중첩될 수 있다. 상기 금속 쉐도우 마스크는 블랙 매트릭스 쉐도우 마스크를 포함할 수 있다. 상기 금속 쉐도우 마스크는 레드(red) 쉐도우 마스크, 그린(green) 쉐도우 마스크, 블루(blue) 쉐도우 마스크 중 적어도 하나일 수 있다. 실시예에 따른 컬러필터 제조방법은 기판이 제공되는 단계; 상기 기판의 하부에 제6항 내지 제10항 중 어느 하나의 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계; 및 상기 금속 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시키는 단계;를 포함할 수 있다. 실시예에서 상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계는 상기 증착공정을 위해 제공된 상기 기판 상부에 자성체를 부착하고, 상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 자력에 의해 정렬할 수 있다. 상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계는 상기 자성체 외에, 상기 금속 쉐도우 마스크를 지지해주는 지지수단 없이 상기 금속 쉐도우 마스크가 상기 기판 하부에 밀착하여 정렬될 수 있다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판을 분리함으로서 더 얇고 가벼운 쉐도우 마스크를 제작할 수 있으며, 이로 인해 고해상(high resolution) 구현이 가능하며, 제작공정 및 설비가 간단하여 비용을 절감할 수 있다. 또한, 디스플레이의 대면적화를 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 쉐도우 마스크의 제작방법 및 이를 이용한 증착방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 쉐도우 마스크의 제작방법을 나타낸 도 면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 베이스 기판(10)이 제공된다. 베이스 기판(10) 상에 메탈층(20)을 증착시킨다.
상기 메탈층(20)은 철, 니켈, 크롬 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
실시예에 따라서는, 메탈층(20)을 증착하기 이전에, 베이스 기판(10)상에 포토 레지스트 막(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 포토 레지스트 막을 형성하는 이유는, 베이스 기판(10)과 메탈층(20)이 분리되는 것을 용이하게 하기 위함이다. 베이스 기판(10)과 메탈층(20)이 분리되는 것에 관해서는 후술한다. 포토 레지스트 막은 솔벤트에 의해 용해되므로, 도 1d에 도시된 바와 같이 최종적으로 베이스 기판(10)을 메탈층(20)으로부터 분리하기 위해 솔벤트에 디핑(dipping)할 수 있다.
도 1b 내지 도 1c를 보면, 상기 증착된 메탈층(20) 상에 금속(30)을 도금하여 마스크 패턴을 형성시킨다. 상기 마스크 패턴이 형성되는 과정에 대해서는 도 2에서 설명한다.
마스크 패턴을 형성하고 나면, 도 1d에 도시된 바와 같이 베이스 기판(10)과 마스크 패턴이 형성된 메탈층(20)을 분리시킬 수 있다.
본 발명에 따라 제작된 쉐도우 기판은 이격되어 배치된 다수의 마스크패턴을 포함한다. 즉, 다수의 마스크패턴이 서로 이격되어 배치된다.
상기 마스크패턴 사이에는 관통되어 오픈된 영역이 형성된다. 상기 오픈된 영역을 통해 쉐도우마스크의 하부에서 상부로 또는 상부에서 하부로 증착하고자 하는 물질이 통과될 수 있다.
상기와 같이 제작된 쉐도우 마스크는 베이스 기판(10)이 분리되므로 종래 쉐도우 마스크보다 더 얇고 가볍다.
따라서, 종래 쉐도우 마스크의 두꺼운 두께로 인해 증착시 정확한 영역에 증착이 되지 않는 쉐도우 효과(shadow effect)가 발생하여 고해상(high resolution)을 구현하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 최근에 요구되고 있는 대면적 디스플레이를 구현하기 위해서는 쉐도우 마스크의 사이즈 역시 커질 수 밖에 없다. 그러나 상기 쉐도우 마스크가 대면적으로 갈수록 쉐도우 마스크의 중량에 기인한 휘어짐 현상이 발생하여 쉐도우 마스크의 중앙부위로 갈수록 쉐도우 마스크와 기판과의 간격이 커지게 되어 패턴의 정확성을 확보하기가 어려운 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 쉐도우 마스크는 증착공정을 위해 제공된 기판 상부에 자성체를 부착하여 상기 기판 하부에 본 발명의 실시예에 따라 제작된 쉐도우 마스크를 정렬시킬 수 있다.
본 발명에 따른 쉐도우 마스크는 종래 쉐도우 마스크 보다 더 얇고 가벼우므로 종래 쉐도우 마스크를 지지해주는 지지수단 없이 상기 자성체 만으로도 기판 하부에 밀착시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 마스크 패턴이 형성되는 과정을 나타낸 도면이다.
상기 마스크 패턴을 형성하기 위해서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(10) 상에 증착된 메탈층(20) 상에 포토 레지스트 패턴(40)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(40)은 메탈층(20) 상에 포트 레지스트 막을 형성한 후, 노광 공정 및 현상 공정을 수행하여 포토 레지스트 패턴(40)을 형성한다.
도 2b 내지 도 2c를 보면, 포토 레지스트 패턴(40) 상에 금속(30)을 도금하고, 상기 포토 레지스트 패턴(40)을 제거하여 상기 메탈층(20) 상에 마스크 패턴을 형성한다. 이 때, 포토 레지스트 패턴(40)을 제거하기 위해서 전술한 바와 같이 포토 레지스트 패턴(40)을 용해시킬 수 있는 솔벤트에 디핑(dipping)시킬 수 있다.
포토 레지스트 패턴(40)을 제거함과 동시에, 그 제거된 영역 위에 도금된 금속(30) 역시 제거될 수 있다.
이 때, 도금된 금속의 높이(A)와 포트 레지스트 패턴(40)의 높이(B)는 서로 다르며, B가 A보다 더 높은 것이 바람직하다. 이는 상술한 바와 같이 포토 레지스트 패턴(40)을 솔벤트에 디핑(dipping)시켜 용해시키기 위해서는 B가 A보다 더 높아야 솔벤트가 'b'를 통해 스며들 수 있기 때문이다.
B가 A보다 더 낮다면, 도금된 금속(30)이 한 개의 층을 형성하게 되므로 포토 레지스트 패턴(40)을 솔벤트에 디핑(dipping)시켜 용해하기 어려울 수 있다.
도 2d를 보면, 상기 제거된 포토 레지스트 패턴(40)에 따라 메탈층(20)을 에칭한다.
본 발명에 따른 쉐도우 마스크를 이용하여 컬러필터를 제작할 수 있다.
컬러필터 제작을 위해 본 발명에 따른 쉐도우 마스크 제작방법에 따른 블랙 매트릭스 쉐도우 마스크, 레드(red) 쉐도우 마스크, 그린(green) 쉐도우 마스크, 블루(blue) 쉐도우 마스크를 제작한다.
먼저 컬러필터 제작을 위한 기판이 제공되며, 상기 기판의 하부에 본 발명에 따라 제작된 블랙 매트릭스 쉐도우 마스크를 정렬한다. 상기 블랙 매트릭스 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시킨다.
상기 증착된 블랙 매트릭스 상에 본 발명에 따라 제작된 레드(red) 쉐도우 마스크를 정렬한다. 상기 레드(red) 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시킨다.
상기 증착된 레드(red) 층 상에 본 발명에 따라 제작된 그린(green) 쉐도우 마스크를 정렬한다. 상기 그린(green) 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시킨다.
상기 증착된 그린(green) 층 상에 본 발명에 따라 제작된 블루(blue) 쉐도우 마스크를 정렬한다. 상기 블루(blue) 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시키면, 컬러필터가 완성된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 쉐도우 마스크의 제작방법을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 마스크 패턴이 형성되는 과정을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 베이스 기판 20 : 메탈층
30 : 금속 40 : 포토 레지스트 패턴

Claims (13)

  1. 기판이 제공되는 단계;
    상기 기판에 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계; 및
    상기 금속 쉐도우 마스크에 의해 증착물질을 선택적으로 통과시켜 상기 기판상에 증착시키는 단계;를 포함하고,
    상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계는,
    상기 증착공정을 위해 제공된 상기 기판 상부에 자성체를 부착하고, 상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 자력에 의해 정렬하는 특징이 있는 컬러필터 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 하부에 상기 금속 쉐도우 마스크를 정렬하는 단계는,
    상기 자성체 외에, 상기 금속 쉐도우 마스크를 지지해주는 지지수단 없이 상기 금속 쉐도우 마스크가 상기 기판 하부에 밀착하여 정렬되는 컬러필터 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 쉐도우 마스크는
    레드(red) 쉐도우 마스크, 그린(green) 쉐도우 마스크, 블루(blue) 쉐도우 마스크 중 적어도 하나인 컬러필터 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 쉐도우 마스크는,
    제1 영역이 오픈된 메탈층 패턴과 상기 메탈층 패턴 상에 위치하는 상기 제1 영역의 대응영역이 오픈된 금속 도금층 패턴을 포함하는 컬러필터 제조방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 메탈층은 철, 니켈, 크롬 중 적어도 하나를 포함하는 컬러필터 제조방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 금속 도금층 패턴의 대응영역은
    상기 메탈층 패턴의 상기 제1 영역과 상하간에 중첩되는 컬러필터 제조방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 쉐도우 마스크는
    블랙 매트릭스 쉐도우 마스크를 포함하는 컬러필터 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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