KR101843035B1 - 모판 및 마스크의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모판, 모판의 제조 방법, 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모판은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 도금막(15)이 형성되는 도금부(21) 및 모판(20)의 일면 상에 형성되며, 음각 패턴(28)을 포함하는 복수의 절연부(25)를 포함하며, 음각 패턴(28)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상인 것을 특징으로 한다.

Description

모판 및 마스크의 제조 방법 {PRODUCING METHODS OF THE MOTHER PLATE AND MASK}
본 발명은 모판 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전주 도금 방식을 이용하여 도금막을 형성함과 동시에 도금막에 테이퍼 형상을 가지는 패턴을 형성할 수 있는 모판 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.
한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
도 1 및 도 2는 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 기존의 마스크 제조 방법은, 마스크로 사용될 금속 박판(1)을 마련하고[도 1의 (a)], 금속 박판(1) 상에 PR(Photoresist; 2) 코팅 후 패터닝을 하거나, 패턴을 가지도록 PR(2) 코팅한 후[도 1의 (b)], 식각을 통해 패턴(P)을 가지는 마스크(3)를 제조하였다.
도 2를 참조하면, 도금을 이용한 기존의 마스크 제조 방법은, 기판(4)[도 2의 (a)]을 준비하고, 기판(4) 상에 소정의 패턴을 가지는 PR(2)을 코팅한다[도 2의 (b)]. 이어서, 기판(4) 상에 도금을 수행하여 금속 박판(3)을 형성한다[도 2의 (c)]. 이어서, PR(2)을 제거하고[도 2의 (d)], 기판(4)으로부터 패턴(P)이 형성된 마스크(3)[또는, 금속 박판(3)]을 분리한다[도 2의 (e)].
위와 같은 종래의 FMM 제조 과정은, 매번 기판에 PR을 코팅하고, 식각하는 공정이 수반되므로, 공정 시간, 비용이 증가하고, 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.
도 3은 종래의 OLED 화소 형성 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, FMM 법을 사용하는 화소 형성 공정을 위해, 먼저, 대상 기판(9)과 패턴이 형성된 새도우 마스크(3)를 최대한 밀착시킨다. 그리고, 일정 경로를 왕복하는 소스 공급 수단(5)을 통해 유기물, 저분자 등의 소스(6)를 증착한다. 새도우 마스크(3)를 얼라인하면서 R, G, B 소스(6)를 순차적으로 증착하여 화소(8)를 형성한다. 하지만, 도 3의 (a)과 같이, 화소(8)가 화소 패턴(F)을 따라 균일한 두께를 가지지 않고 화소(8)의 양단으로 갈수록 두께가 얇아지는, 오차(E)가 발생하였다. 이는 직각 패턴으로 인해, 직진하는 소스(6)가 새도우 마스크(3) 패턴 모서리에 가려지게 되는, 이른바 새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 것이다.
그리하여, 도 3의 (b)와 같이, 화소(8)가 화소 패턴(F)을 따라 균일한 두께를 가지도록, 새도우 마스크(3) 패턴을 테이퍼(Taper) 형상으로 경사지게 형성(T)하여 오차(E)를 최소화 하는 방법이 제안되었다. 하지만, 테이퍼 형상(T)을 만들기 위한 만들기 위해 별도의 공정이 수반되므로, 공정 시간, 비용이 증가하고, 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는, 모판, 모판의 제조 방법, 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 공정 없이, 기울어진 형상, 테이퍼 형상을 가지는 마스크 패턴을 도금 공정만으로 형성할 수 있는, 모판, 모판의 제조 방법, 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 한번 제조하면, 이후 공정에서 반복적으로 재사용 할 수 있어, 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는, 모판, 모판의 제조 방법, 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 간단한 공정으로 제조할 수 있는, 모판, 모판의 제조 방법, 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 도금막이 형성되는 도금부; 및 모판의 일면 상에 형성되며, 음각 패턴을 포함하는 복수의 절연부;를 포함하며, 음각 패턴은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상인, 모판에 의해 달성된다.
음각 패턴 내에서 도금막이 형상되고, 절연부 상에서 도금막의 형성이 방지되어 도금막이 패턴을 가지게 될 수 있다.
절연부는 도금막의 패턴에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
모판은 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
음각 패턴의 측단면 형상은 역 테이퍼(Taper) 형상일 수 있다.
모판과 음각 패턴 측면과의 각도는 55° 내지 59°일 수 있다.
절연부의 두께는 10㎛일 수 있다.
도금부 및 음각 패턴 내에 도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용할 수 있다.
절연부는 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 재질일 수 있다.
패턴을 가지는 도금막은 FMM(Fine Metal Mask)으로 사용될 수 있다.
모판은 전주 도금에서 음극체(Cathode Body)로 사용될 수 있다.
전주 도금을 반복하여 수행해도 모판의 일면 상에 절연부가 잔존할 수 있다.
도금부와 도금막 사이의 접착력보다, 모판의 일면과 절연부 사이의 접착력이 더 강할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 모판의 일면은, 전도성을 가지는 제1 영역 및 비전도성을 가지도록 모판의 일면 상에 절연부를 배치한 제2 영역으로 구분되고, 제1 영역에서 도금막이 형성됨으로써 마스크가 제조되며, 절연부에 형성된 음각 패턴 내에는 도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용하는, 모판에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 모판의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 커지는 형상인 복수의 절연체가 형성되고, 모판의 절연체가 배치된 영역을 제외한 나머지 영역에서 도금막이 형성되는, 모판에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서, (a) 전도성 기재를 제공하는 단계; (b) 전도성 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (c) 전도성 기재 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계; (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계; 및 (e) 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는, 모판의 제조 방법에 의해 달성된다.
(b) 단계는, (b1) 전도성 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계; (b2) 포토레지스트 패턴의 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 소정 깊이만큼 광을 전달하는, 제1 노광을 수행하는 단계; (b3) 포토레지스트 패턴보다 작은 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 하부면까지 광을 전달하는 제2 노광을 수행하는 단계; 및 (b4) 제1 노광 및 제2 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 노광에 사용하는 노광 마스크의 패턴보다 제2 노광에 사용하는 노광 마스크의 패턴이 더 작을 수 있다.
제1 노광보다 제2 노광의 광의 세기가 더 클 수 있다.
(b) 단계는, (b1) 전도성 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계; (b2) 노광 마스크의 적어도 일면에 광산란부를 부착하는 단계; (b3) 노광 마스크의 패턴을 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
광산란부를 통과한 광이 산란되어 노광 마스크의 패턴보다 더 넓은 영역에 노광을 수행할 수 있다.
(b) 단계는, (b1) 전도성 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계; (b2) 제1 패턴 폭을 가지는 노광 마스크 및 제1 패턴 폭보다 작은 제2 패턴 폭을 가지며 노광 마스크보다 광투과성이 높은 톤 조절 마스크를 배치하는 단계; (b3) 톤 조절 마스크의 제2 패턴 및 톤 조절 마스크를 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
제2 패턴을 통과한 광의 세기보다 톤 조절 마스크를 통과한 광의 세기가 더 작을 수 있다.
전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
포토레지스트 패턴의 측단면 형상은 역 테이퍼(Taper) 형상일 수 있다.
포토레지스트는 네거티브 포토레지스트이고, 절연층은 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 재질일 수 있다.
포토레지스트 패턴의 두께는 10㎛로 형성하고, 절연층의 두께는 20㎛로 형성할 수 있다.
(e) 단계 후, 잔존한 절연층은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상의 절연체를 구성할 수 있다.
절연체의 측단면 형상은 테이퍼(Taper) 형상일 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서, 음극체(Cathode Body)의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상의 음각 패턴을 포함하는 복수의 절연부가 형성되고, 음극체의 절연부를 제외한 표면 및 음각 패턴 내에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연부가 형성된 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서, (a) 전도성 기재를 제공하는 단계; (b) 전도성 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (c) 전도성 기재 및 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계; (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계; (e) 포토레지스트 패턴을 제거하여 음극체(Cathode Body)를 제조하는 단계; 및 (f) 음극체 및 음극체에 이격되어 배치되는 양극체(Anode Body)의 적어도 일부를 도금액에 침지하고, 음극체 및 양극체 사이에 전기장을 인가하는 단계를 포함하며, 음극체의 절연층이 잔존한 부분을 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연층이 잔존한 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서, (a) 상기 모판, 또는 상기 모판의 제조방법으로 제조된 모판을 음극체(Cathode Body)로 배치하는 단계; 및 (b) 음극체 및 음극체에 이격되어 배치되는 양극체(Anode Body)의 적어도 일부를 도금액에 침지하고, 음극체 및 양극체 사이에 전기장을 인가하는 단계를 포함하며, 음극체의 절연층이 잔존한 부분을 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연층이 잔존한 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
도금막은 인바(Invar) 또는 수퍼 인바(Super Invar) 재질일 수 있다.
절연층이 잔존한 부분의 형상은 마스크 패턴에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
마스크 패턴의 폭은 적어도 30㎛보다 작을 수 있다.
마스크 패턴은 테이퍼(Taper) 형상일 수 있다.
마스크 패턴의 측면의 각도는 55° 내지 59°일 수 있다.
도금막은 절연층의 두께 이하로 형성할 수 있다.
전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
음극체의 일면과 도금막 사이의 접착력보다, 음극체의 일면과 절연부 사이의 접착력이 더 강할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 제조된 마스크를 사용하는OLED 화소 증착 방법으로서, (a) 상기 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조한 마스크를 대상 기판에 대응시키는 단계; (b) 대상 기판에 마스크를 통하여 유기물 소스를 공급하는 단계; 및 (c) 유기물 소스가 마스크의 패턴을 통과하여 대상 기판에 증착되는 단계를 포함하는, OLED 화소 증착 방법에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 또한, 본 발명은 별도의 공정 없이, 기울어진 형상, 테이퍼 형상을 가지는 마스크 패턴을 도금 공정만으로 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 한번 제조하면, 이후 공정에서 반복적으로 재사용 할 수 있어, 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 간단한 공정으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 OLED 화소 형성 공정을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM을 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판의 외면을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 기울어진 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 12 내지 도 14은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM(100)을 이용한 OLED 화소 증착 장치(200)를 나타내는 개략도이다.
도 4를 참조하면, OLED 화소 증착 장치(200)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 FMM(100)이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 FMM 마스크(100)에 형성된 패턴을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. FMM 마스크(100)의 패턴을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, FMM 마스크(100)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치(10)를 나타내는 개략도이다. 도 5에는 평면 전주 도금 장치(10)를 도시하였지만, 본 발명은 도 4에 도시된 형태에 제한되지는 않으며 평면 전주 도금 장치, 연속 전주 도금 장치 등 공지의 전주 도금 장치에 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치(10)는, 도금조(11), 음극체(Cathode Body; 20), 양극체(Anode Body; 30), 전원공급부(40)를 포함한다. 이 외에, 음극체(20)를 이동시키기 위한 수단, 마스크로 사용될 도금막(15)[또는, 금속 박판(15)]을 음극체(20)로부터 분리시키기 위한 수단, 커팅하기 위한 수단 등(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도금조(11) 내에는 도금액(12)이 수용된다. 도금액(12)은 전해액으로서, 마스크로 사용될 도금막(15)의 재료가 될 수 있다. 일 실시 예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 박판을 도금막(15)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액(12)으로 사용할 수 있다. 다른 실시 예로, 철니켈코발트합금인 슈퍼 인바(Super Invar) 박판을 도금막(15)으로 제조하는 경우, 일 예로, Ni 이온을 포함하는 용액, Fe 이온을 포함하는 용액 및 Co 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액(12)으로 사용할 수도 있다. 인바 박판, 슈퍼 인바 박판은 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용되며, 전자빔을 형광체에 정확하게 유도할 수 있는 역할을 한다. 그리고, 인바 박판은 열팽창계수가 약 약 1.0 X 10-6/℃, 슈퍼 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-7/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(15)에 대한 도금액(12)을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 박판(15)을 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명한다.
도금액(12)이 외부의 도금액 공급수단(미도시)으로부터 도금조(11)로 공급될 수 있으며, 도금조(11) 내에는 도금액(12)을 순환시키는 순환 펌프(미도시), 도금액(12)의 불순물을 제거하는 필터(미도시) 등이 더 구비될 수 있다.
음극체(20)는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(12) 내에 음극체(20)의 전부가 침지될 수 있다. 도 5에는 음극체(20) 및 양극체(30)가 수직으로 배치되는 형태가 도시되어 있으나, 수평으로 배치될 수도 있으며, 이 경우에는 도금액(12) 내에 음극체(20)의 적어도 일부 또는 전부가 침지될 수 있다.
음극체(20)는 도금액(12)과 반응하지 않는 티타늄(Ti), 스테인리스 스틸(SUS), 도핑된 실리콘, 기판 위에 코팅된 ITO 등과 같은 전도성 재료로 구성될 수 있다. 이 중에서 도핑된 실리콘, 특히, 도핑된 단결정 실리콘의 경우는 결함(Defect)이 없기 때문에 전주도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막(15)이 생성될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 메탈, 다결정 실리콘의 경우에는 메탈 옥사이드 같은 불순물, 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)와 같은 결함에 의해 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(15)의 일부가 불균일하게 형성될 수 있으므로, 이러한 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 수도 있다.
음극체(20)의 표면 상에 도금막(15)이 전착되고, 도금막(15)에 음극체(20)의 절연부(25)와 대응하는 패턴이 형성될 수 있다. 본 발명의 음극체(20)는 도금막(15)의 생성 과정에서 패턴까지 형성할 수 있으므로, 음극체(20)를 "모판"(Mother Plate; 20) 또는 "몰드"라고 표현하고 병기하여 사용한다. 모판(20)[또는, 음극체(20)] 표면의 구체적인 구성은 후술한다.
양극체(30)는 음극체(20)와 대향하도록 소정 간격 이격 설치되고, 음극체(20)에 대응하는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(12) 내에 양극체(30)의 전체가 침지될 수 있다. 양극체(30)는 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등과 같은 불용성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(20)와 양극체(30)는 수cm 정도로 이격 설치될 수 있다.
전원공급부(40)는 음극체(20)와 양극체(30)에 전기 도금에 필요한 전류를 공급할 수 있다. 전원공급부(40)의 (-) 단자는 음극체(20), (+) 단자는 양극체(30)에 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크(100: 100a, 100b)를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 포함하는 전주 도금 장치(10)를 사용하여 제조된 마스크(100: 100a, 100b)가 도시되어 있다. 도 6의 (a)에 도시된 마스크(100a)는 스틱형(Stick-Type) 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 6의 (b)에 도시된 마스크(100b)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다. 도 6의 (c)는 도 6의 (a) 및 (b)의 A-A' 확대 측단면도이다.
마스크(100: 100a, 100b)의 바디(Body)에는 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 형성될 수 있다. 디스플레이 패턴(DP)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응하는 패턴이다. 디스플레이 패턴(DP)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 확인할 수 있다. 화소 패턴(PP)들은 측부가 기울어진 형상, 테이퍼(Taper) 형상을 가질 수 있다[도 6의 (c) 참조]. 수많은 화소 패턴(PP)들은 군집을 이루어 디스플레이 패턴(DP) 하나를 구성하며, 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 마스크(100: 100a, 100b)에 형성될 수 있다.
즉, 본 명세서에서 디스플레이 패턴(DP)은 패턴 하나를 나타내는 개념은 아니며, 하나의 디스플레이에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)들이 군집된 개념으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 "디스플레이 패턴(DP)"과 "절연부(25)"는 같은 스케일에서 대응될 수 있고, "화소 패턴(PP)"과 "절연부(25)의 영역 내 패턴화된 단위 절연체(26)"는 같은 스케일에서 대응될 수 있다.
본 발명의 마스크(100)는 별도의 패터닝 공정을 거칠 필요 없이, 곧바로 복수의 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)을 가지며 제조되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 마스크(100)는 별도의 테이퍼 형성 공정을 거칠 필요 없이, 테이퍼 형상의 패턴[화소 패턴(PP)]을 가지며 제조되는 것을 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 전주 도금 장치에서 모판(20)[또는, 음극체(20)]의 표면에 전착되는 도금막(15)은 디스플레이 패턴(DP) 및 테이퍼 형상의 화소 패턴(PP)이 형성되면서 전착될 수 있다. 이하에서, 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)은 패턴으로 혼용되어 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판(20)의 외면을 나타내는 개략도이다. 도 7의 (a) 는 평판 전주 도금 장치(10)의 평판 형태 모판(20)을 나타내는 평면도이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 B-B' 확대 측단면도이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]의 외면(표면)은 도금부(21) 및 절연부(25)를 포함한다.
도금부(21)는 도금막(15)[또는, 마스크(100)]이 실질적으로 전착되어 생성되는 모판(20)의 표면 부분(제1 영역)을 지칭하며, 도전 특성을 가질 수 있다. 도금부(21)와 양극체(30) 사이에서는 도금에 필요한 전기장이 형성될 수 있으며, 도금부(21)와 양극체 사이에서 도금막(15)이 전착될 수 있다.
그리고, 절연부(25)는 도금막(15)의 생성을 방지하도록, 모판(20)의 일면 상에 돌출되도록(양각으로) 형성한 부분이다. 또는, 절연부(25)는 패턴화된 복수의 단위 절연체(26)들이 군집된 영역(제2 영역)을 지칭할 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 절연부(25)는 음각 패턴(28)을 포함하고, 음각 패턴(28)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 음각 패턴(28)의 측단면 형상은 역 테이퍼(Taper) 형상일 수 있으며, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지도록 음각 패턴(28)의 측면이 기울어진 형상(S)을 가질 수 있다. 또한, 음각 패턴(28)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 것을 만족한다면, 측면이 라운딩 지게 형성되거나, 단차가 형성될 수도 있다. 단위 절연체(26)는 음각 패턴(28)의 형태를 반전시킨 형태이므로, 음각 패턴(28)이 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상이라면, 단위 절연체(26)는 상부(26a)에서 하부(26b)로 갈수록 폭이 커지는 형상일 수 있다.
모판(20)과 음각 패턴(28)의 측면과의 각도, 즉, 음각 패턴(28)의 테이퍼 각도는 약 45°~70°일 수 있으며, 각도 형성의 용이성과 증착 화소 두께의 균일성 등을 고려할 때, 55~59°가 이상적일 수 있다. 절연부(25)[또는, 단위 절연체(26)]의 두께는 약 10㎛ 일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
절연부(25)[또는, 단위 절연체(26)]는 절연 특성을 가진 재질로 형성할 수 있다. 절연부(25)는 SOG(Spin On Glass), BPSG(Borophosphosilicate Glass), PSG(Phosphosilicate Glass)를 포함하는 재질일 수 있다. SOG 등을 사용할 때, 약 10㎛ 이상의 두께를 형성하기 유리하도록, SOG에 유무기 복합재를 혼합하여 사용할 수 있다.
전주 도금이 반복 수행되는 동안, 절연부(25)는 모판(20)의 일면 상에서 모판(20)과 일체화되어 잔존할 수 있다. 즉, 모판(20) 상에 도금막(15) 전착 후, 도금막(15)을 모판(20)과 분리, 모판(20) 세정 등의 일련의 과정에서도, 절연부(25)가 물리적 또는 화학적으로 제거, 손상, 분리됨이 없이 모판(20)의 일면 상에 잔존할 수 있다. 따라서, 절연부(25)까지 포함하여 모판, 몰드, 음극체 등으로 명명한다.
다른 관점에서, 모판(20)의 일면[또는, 도금부(21)]과 전착된 도금막(15) 사이의 접착력보다, 모판(20)의 일면과 절연부(25)와의 접착력이 더 강하다고 할 수 있다. 그리하여, 도금막(15)을 전착한 후에 모판(20)의 일면으로부터 분리하는 공정을 수행하여도, 도금막(15)과 같이 분리되거나 손상되지 않고, 모판(20)의 일면 상에 여전히 접착되어 잔존할 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 절연부(25)가 반복된 공정 내에서도 잔족할 수 있으므로, 도금부(21)와 절연부(25)를 포함하는 모판(20)[또는, 음극체(20), 몰드(20)]를 한번만 제조하면 계속적으로 재사용이 가능한 이점이 있다. 이는 공정 시간, 비용의 감축, 생산성의 향상에 직결될 수 있다.
도 6에서 상술한 디스플레이 패턴(DP)과 유사하게, 하나의 절연부(25)는 디스플레이 하나에 대응할 수 있다.
절연부(25)를 확대하면, 절연부(25)는 음각 패턴(28)을 포함하고 있으며, 음각 패턴(28)에 의해 패턴화 된 복수의 단위 절연체(26)들이 배열된 것을 확인할 수 있다. 복수의 단위 절연체(26)는, 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 통해 제조되는 마스크(100)의 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 형성하기 위한 것이다. 복수의 단위 절연체(26)들은 모판(20)의 표면에서 상부(26a)에서 하부(26b)로 갈수록 폭이 커지는 형상을 가지며 돌출 형성될 수 있다. 복수의 단위 절연체(26)들이 군집을 이루어 절연부(25)를 구성할 수 있다.
즉, 본 명세서에서 절연부(25)는 실선으로 표현되어 있으나, 실선으로 표현한 영역 전부가 절연된다는 의미는 아니고, 절연부(25)는 하나의 디스플레이에 대응하는 복수의 단위 절연체(26)들이 군집된 개념으로서, 단위 절연체(26)의 부분이 절연된다는 의미로 이해되어야 한다. 다시 말해, 모판(20)의 표면 상에 형성된 단위 절연체(26)들을 포괄하여 절연부(25)로 지칭하며, 단위 절연체(26)와 단위 절연체(26) 사이의 영역인 음각 패턴(28)을 포함한, 단위 절연체(26)가 형성되지 않은 모판(20)의 표면 상의 영역은 도금막이 생성될 수 있는 영역으로서, 도금부(21)로 지칭할 수 있다.
절연부(25)[또는, 절연체(26)]가 절연 특성을 가지므로, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]와 양극체(30) 사이에서는 전기장이 형성되지 않거나, 도금이 수행되기 어려운 정도의 미약한 전기장만이 형성된다. 따라서, 모판(20)에서 도금막(15)이 생성되지 않는, 절연부(25)[또는, 단위 절연체(26)]에 대응하는 부분은 도금막(15)의 패턴, 홀(Hole) 등을 구성할 수 있다.
구체적으로, 모판(20)에서 절연체(26)에 대응하는 부분은, 도금막(15)의 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다. 단위 절연체(26)는 상부(26a)에서 하부(26b)로 갈수록 폭이 커지는 형상, 테이퍼 형상 등이므로, 화소 패턴(PP)도 절연체(26)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 그리고, 단위 절연체(26)의 집합체인 절연부(25)에 대응하는 부분은, 도금막(15)의 화소 패턴(PP)의 집합체인 디스플레이 패턴(DP)을 구성할 수 있다. 다시 말해, 모판(20)에서 절연부(25)를 제외한 나머지 부분인 도금부(21)는 도금막(15) 바디를 구성하고, 절연부(25)[또는, 단위 절연체(26)]에 대응하는 부분은 도금막(15)의 패턴[디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)]을 형성할 수 있다.
디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)이 형성된 도금막(15)은 OLED 화소 공정에서 새도우 마스크, FMM(100: 100a, 100b)[도 6 참조]으로 사용될 수 있으므로, 화소 패턴(PP)의 폭은 고해상도 화소 증착에 적절하도록 30㎛보다 작게 형성될 수 있고, 절연부(25)의 패턴 폭도 화소 패턴(PP)과 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판(20)의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 모판의 제조 방법은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate; 20)의 제조 방법으로서, (a) 전도성 기재(21)를 제공하는 단계, (b) 전도성 기재(21)의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴(23)을 형성하는 단계, (c) 전도성 기재(21) 및 포토레지스트 패턴(23) 상에 절연층(27)을 형성하는 단계, (d) 절연층(27)을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴(23)을 노출시키는 단계, 및 (e) 포토레지스트 패턴(23)을 제거하는 단계를 포함한다. 모판(20)을 한번 제조하면, 이후 공정에서 반복적으로 재사용 할 수 있으며, 간단한 공정으로 모판(20)을 제조할 수 있으므로, 공정 시간, 비용을 감축시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.
구체적으로, 먼저, 도 8의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 전도성 기재(21)는 음극체(20)로 사용되는 재질로서, 티타늄(Ti), 스테인리스 스틸(SUS)과 같은 금속, 도핑된 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다. 전도성 기재(21)의 표면에서 절연부(25)가 형성된 부분을 제외하고는 도금막(15)이 생성될 수 있으므로, 이하에서는 전도성 기재(21)[절연부(25) 제외]와 도금부(21)를 혼용하여 사용한다.
다음으로, 전도성 기재(21)의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴(23)을 형성할 수 있다. 포토레지스트 패턴(23)은 측면을 경사지게 형성하거나, 역 테이퍼 형상을 가지도록 형성할 수 있다. 그리고, 포토레지스트 패턴(23)의 두께는 약 10㎛로 형성할 수 있다. 이하에서는, 포토레지스트 패턴(23)을 형성하는 다양한 실시 예를 살펴본다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 기울어진 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 개략도이다. 이하 실시 예에서, 포토레지스트는 네거티브 포토레지스트를 사용한 것을 상정하여 설명하나, 포지티브 포토레지스트를 사용할 수도 있다.
첫번째 실시 예로, 이중 노광을 실시하는 방법이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 일면 상에 포토레지스트 층(22)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (b)를 참조하면, 형성하려는 포토레지스트 패턴(23)의 폭에 해당되는 영역에 대하여 제1 노광(L1)을 수행할 수 있다. 즉, 포토레지스트 패턴(23)의 폭과 동일한 폭의 패턴을 가지는 제1 마스크(M1)를 사용하여 제1 노광(L1)을 수행할 수 있다.
제1 노광(L1)은 포토레지스트 층(22)의 상부면으로부터 소정 깊이만큼 광을 전달할 수 있도록, 적정 광량을 가지는 광을 사용할 수 있다. 소정 깊이만큼 광을 전달하는 것은, 포토레지스트의 하부면까지 도달하지는 않는 정도의 광의 세기, 또는 하부에 존재하는 네거티브 포토레지스트가 화학적 변화를 일으키지는 않을 정도의 광의 세기를 의미할 수 있다. 제1 노광(L1)에 의해 포토레지스트 층(22) 상부의 제1 영역(R1)이 노광될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (c)를 참조하면, 형성하려는 포토레지스트 패턴(23)의 폭보다 작은 폭에 해당되는 영역에 대하여 제2 노광(L2)을 수행할 수 있다. 즉, 포토레지스트 패턴(23)의 폭보다 작은 한 폭의 패턴을 가지는 제1 마스크(M2)를 사용하여 제2 노광(L2)을 수행할 수 있다. 제2 노광(l2)은 포토레지스트 층(22)의 상부면으로부터 하부면까지 광을 전달할 수 있도록, 제1 노광(L1)에 사용한 광보다 강한 세기의 광을 사용할 수 있다. 제2 노광(l1)에 의해 포토레지스트 층(22) 하부[제1 영역(R1)의 하부]의 제2 영역(R2)이 노광될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (d)를 참조하면, 제1 노광(L1) 및 제2 노광(L2)된 부분을 제외한 포토레지스트 층(22)의 부분을 제거할 수 있다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 포토레지스트는 제거되지 않고 남아, 포토레지스트 패턴(23: 23a)을 구성할 수 있다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 합에 의해, 역 테이퍼 형상과 실질적으로 동일하거나 유사한 포토레지스트 패턴(23)을 형성할 수 있다.
두번째 실시 예로, 광산란부(Diffuser: DF)를 사용하여 광을 산란시켜 노광을 실시하는 방법이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 일면 상에 포토레지스트 층(22)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 노광 마스크(M)의 적어도 일면에 광산란부(DF)를 부착할 수 있다. 광산란부(DF)는 투과하는 광이 산란되도록 하는 투명 필름으로서 공지의 디퓨저를 제한없이 사용할 수 있다.
다음으로, 노광(L)을 수행한다. 광산란부(DF)를 통과한 광(L)은 산란되어 방사형으로 퍼져 나감에 따라, 노광 마스크(M)의 패턴보다 더 넓은 영역에 노광(L')을 수행할 수 있다. 산란된 광을 통한 노광(L')에 의해 포토레지스트 층(22)의 상부면을 기준으로 반원 형상, 타원 형상과 유사한 영역(R)이 노광될 수 있다.
다음으로, 도 10의 (c)를 참조하면, 노광(L')된 부분을 제외한 포토레지스트 층(22)의 부분을 제거할 수 있다. 노광 영역(R)의 포토레지스트는 제거되지 않고 남아, 포토레지스트 패턴(23: 23b)을 구성할 수 있다. 역 테이퍼 형상과 실질적으로 동일하거나 유사한 포토레지스트 패턴(23)을 형성할 수 있다
세번째 실시 예로, 노광의 톤(Tone)을 조절하는 방법이다.
도 11의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 일면 상에 포토레지스트 층(22)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 11의 (b)를 참조하면, 노광 마스크(M3) 및 톤 조절 마스크(M4)를 배치할 수 있다. 톤 조절 마스크(M4)는 노광 마스크(M3)와 겹쳐서 배치할 수도 있고, 노광 마스크(M3)와 일체로 구성될 수도 있다.
노광 마스크(M3)는 크롬(Cr) 마스크와 같이 광 투과성이 매우 낮은 마스크를 사용할 수 있다. 그리고, 톤 조절 마스크(M4)는 노광 마스크(M3)에 비해 광 투과성이 높은 마스크로서, 광의 일부가 통과할 수 있는 반 투과성 마스크를 사용할 수 있다. 또한, 노광 마스크(M3)는 제1 패턴 폭을 가지며, 톤 조절 마스크(M4)는 제1 패턴 폭보다 작은 제2 패턴 폭을 가질 수 있다. 패턴 폭과 광 투과성의 차이를 이용하여 노광하는 영역을 구분할 수 있다.
노광(L)을 수행하면, 톤 조절 마스크(M4)의 제2 패턴을 통과한 광(L2)은 강한 세기를 가지고 포토레지스트 층(22)에 조사될 수 있다. 그리고, 노광 마스크(M3)의 제1 패턴을 통과하면서, 동시에 톤 조절 마스크를 통과한 광(L1)은 광(L2)보다는 약한 세기를 가지고 포토레지스트 층(22)에 조사될 수 있다.
광(L1)은 포토레지스트 층(22)의 상부면으로부터 소정 깊이만큼 광을 전달(R1)할 수 있고, 광(L2)은 포토레지스트의 하부면까지 도달하도록 광을 전달(R2)할 수 있다.
다음으로, 도 11의 (c)를 참조하면, 노광(L1, L2)된 부분을 제외한 포토레지스트 층(22)의 부분을 제거할 수 있다. 영역(R1, R2)의 포토레지스트는 제거되지 않고 남아, 포토레지스트 패턴(23: 23c)을 구성할 수 있다. 영역(R1, R2)의 합에 의해, 역 테이퍼 형상과 실질적으로 동일하거나 유사한 포토레지스트 패턴(23)을 형성할 수 있다.
다시, 도 8의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(21) 상에 포토레지스트 패턴(23)을 형성한 이후에, 전도성 기재(21) 및 포토레지스트 패턴(23) 상에 절연층(27)을 형성할 수 있다. 절연층(27)은 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 재질을 사용하여 약 20㎛의 두께를 가지도록 코팅될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 코팅은 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 닥터 블레이드 등을 사용할 수 있다.
이어서, 도 8의 (c)를 참조하면, 절연층(27)을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴(23)을 노출시킬 수 있다. 포토레지스트 패턴(23)은 약 10㎛, 절연층(27)은 약 20㎛ 두께로 형성되어 있으므로, 절연층(27)의 상부를 약 10㎛ 제거하면 포토레지스트 패턴(23)의 상부가 노출될 수 있다.
이어서, 도 8의 (d)를 참조하면, 포토레지스트 패턴(23)을 제거할 수 있다. 포토레지스트 패턴(23)만을 제거할 수 있는 공지의 식각액을 제한없이 사용할 수 있다. 그러면, 절연층(26)은 포토레지스트 패턴(23)의 형상과 반전된 형상을 가지며 전도성 기재(21) 상에 잔존할 수 있다. 즉, 잔존한 절연층(26)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 절연체(26)를 구성할 수 있다. 절연체(26)는 측면이 기울어진 형상(S), 테이퍼 형상 등일 수 있다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판(20)을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 12 내지 도 14에서는 일반적인 평면 전주 도금 방식에 사용하는 판 형상의 음극체(20) 및 양극체(30)를 상정하여 설명한다.
먼저, 도 12의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체(30)를 준비한다. 양극체(30)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(20)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다. 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체(30) 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막(15)이 모판(20)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 모판(20)의 도금부(21) 영역 및 음각 패턴(28) 내에서만 도금막(15)이 생성되고, 절연부(25)[또는, 단위 절연체(26)] 영역에서는 도금막(15)이 생성되지 않는다. 도 12의 (b)는 모판(20)의 평면도를 나타낸다. 단위 절연체(26)들의 집합체를 절연부(25)로 도시하고, 절연부(25) 이외의 영역을 도금부(21) 영역으로 나타낸다.
다음으로, 도 13의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 도금액 바깥에서, 도금막(15: 15a, 15b)은 도금부(21) 영역(15b) 및 음극 패턴(28) 내에(15a) 접착된 상태이고, 절연부(25)에는 도금막(15)이 생성되지 않고, 도금막(15)의 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성[도 13의 (b) 및 (c) 참조]할 수 있다. 도 13의 (b)는 도금막(15)의 평면도, 도 13의 (c)는 도금막(15)의 확대 측단면도를 나타낸다.
다음으로, 도 14의 (a)와 같이, 도금막(15)과 모판(20)를 분리하면, 도금막(15)이 생성된 부분은 마스크(100)[또는, 마스크 바디]를 구성하고, 도금막(15)이 생성되지 않은 부분은 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)[또는, 마스크 패턴]을 구성할 수 있다. 도 14의 (b)는 도금막(15)의 평면도, 도 14의 (c)는 도금막(15)의 확대 측단면도를 나타낸다.
위와 같이, 본 발명은 전주 도금 공정에서 도금막(15)을 형성하는 공정만으로 패턴을 가지는 마스크(100)를 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 별도의 공정 없이, 기울어진 형상(S), 테이퍼 형상을 가지는 마스크 패턴을 도금 공정만으로 형성할 수 있는 효과가 있다. 또한, 도금부(21)와 절연부(25)를 포함하는 모판(20)[또는, 음극체(20)]를 한번 제조하면, 이후에 반복적으로 재사용 할 수 있어 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 음극체(20)로 사용되는 모판(20)을 간단한 공정으로 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 모판(20)의 절연부(25) 패턴을 미세하게 형성할 수 있으므로, OLED의 FMM의 패턴을 미세하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 전주 도금 장치
11: 도금조
12: 도금액
15: 도금막
20: 음극체, 모판
21: 전도성 기재, 도금부
22: 포토레지스트 층
23: 포토레지스트 패턴
25: 절연부
26: 단위 절연체
28: 음극 패턴
30: 양극체
40: 전원공급부
100: 마스크, 새도우 마스크, FMM(Fine Metal Mask)
200: OLED 화소 증착 장치
DP: 디스플레이 패턴
PP: 화소 패턴

Claims (42)

  1. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계; 및
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 포토레지스트 패턴의 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 소정 깊이만큼 광을 전달하는, 제1 노광을 수행하는 단계;
    (b3) 포토레지스트 패턴보다 작은 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 하부면까지 광을 전달하는 제2 노광을 수행하는 단계; 및
    (b4) 제1 노광 및 제2 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  2. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계; 및
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 노광 마스크의 적어도 일면에 광산란부를 부착하는 단계;
    (b3) 노광 마스크의 패턴을 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; 및
    (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  3. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계; 및
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 제1 패턴 폭을 가지는 노광 마스크 및 제1 패턴 폭보다 작은 제2 패턴 폭을 가지며 노광 마스크보다 광투과성이 높은 톤 조절 마스크를 배치하는 단계;
    (b3) 톤 조절 마스크의 제2 패턴 및 톤 조절 마스크를 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; 및
    (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 노광에 사용하는 노광 마스크의 패턴보다 제2 노광에 사용하는 노광 마스크의 패턴이 더 작은, 모판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 노광보다 제2 노광의 광의 세기가 더 큰, 모판의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    광산란부를 통과한 광이 산란되어 노광 마스크의 패턴보다 더 넓은 영역에 노광을 수행하는, 모판의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    제2 패턴을 통과한 광의 세기보다 톤 조절 마스크를 통과한 광의 세기가 더 작은, 모판의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    포토레지스트 패턴의 측단면 형상은 역 테이퍼(Taper) 형상인, 모판의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    포토레지스트는 네거티브 포토레지스트이고, 절연층은 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 재질인, 모판의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    포토레지스트 패턴의 두께는 10㎛로 형성하고, 절연층의 두께는 20㎛로 형성하는, 모판의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    (e) 단계 후, 잔존한 절연층은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상의 절연체를 구성하는, 모판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    절연체의 측단면 형상은 테이퍼(Taper) 형상인, 모판의 제조 방법.
  13. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크를 제조하는 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계;
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하여 음극체(Cathode Body)를 제조하는 단계; 및
    (f) 음극체 및 음극체에 이격되어 배치되는 양극체(Anode Body)의 적어도 일부를 도금액에 침지하고, 음극체 및 양극체 사이에 전기장을 인가하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 포토레지스트 패턴의 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 소정 깊이만큼 광을 전달하는, 제1 노광을 수행하는 단계;
    (b3) 포토레지스트 패턴보다 작은 폭에 해당되는 영역에 대하여, 포토레지스트 층의 상부면으로부터 하부면까지 광을 전달하는 제2 노광을 수행하는 단계; 및
    (b4) 제1 노광 및 제2 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하며,
    음극체의 절연층이 잔존한 부분을 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연층이 잔존한 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
  14. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크를 제조하는 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계;
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하여 음극체(Cathode Body)를 제조하는 단계; 및
    (f) 음극체 및 음극체에 이격되어 배치되는 양극체(Anode Body)의 적어도 일부를 도금액에 침지하고, 음극체 및 양극체 사이에 전기장을 인가하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 노광 마스크의 적어도 일면에 광산란부를 부착하는 단계;
    (b3) 노광 마스크의 패턴을 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; 및
    (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하며,
    음극체의 절연층이 잔존한 부분을 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연층이 잔존한 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
  15. 전주 도금(Electroforming)으로 OLED 화소 형성용 마스크를 제조하는 방법으로서,
    (a) 도핑된 단결정 실리콘 재질의 기재를 제공하는 단계;
    (b) 기재의 일면 상에 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 기재 및 및 포토레지스트 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
    (d) 절연층을 소정 두께만큼 제거하여 포토레지스트 패턴을 노출시키는 단계;
    (e) 포토레지스트 패턴을 제거하여 음극체(Cathode Body)를 제조하는 단계; 및
    (f) 음극체 및 음극체에 이격되어 배치되는 양극체(Anode Body)의 적어도 일부를 도금액에 침지하고, 음극체 및 양극체 사이에 전기장을 인가하는 단계
    를 포함하고,
    (b) 단계는,
    (b1) 기재의 일면 상에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
    (b2) 제1 패턴 폭을 가지는 노광 마스크 및 제1 패턴 폭보다 작은 제2 패턴 폭을 가지며 노광 마스크보다 광투과성이 높은 톤 조절 마스크를 배치하는 단계;
    (b3) 톤 조절 마스크의 제2 패턴 및 톤 조절 마스크를 통과한 광이 포토레지스트 층을 노광하는 단계; 및
    (b4) 노광된 부분을 제외한 포토레지스트 층의 부분을 제거하는 단계
    를 포함하며,
    음극체의 절연층이 잔존한 부분을 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연층이 잔존한 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    도금막은 인바(Invar) 또는 수퍼 인바(Super Invar) 재질인, 마스크의 제조 방법.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    절연층이 잔존한 부분의 형상은 마스크 패턴에 대응하는 형상을 가지는, 마스크의 제조 방법.
  18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    마스크 패턴의 폭은 적어도 30㎛보다 작은, 마스크의 제조 방법.
  19. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    마스크 패턴은 테이퍼(Taper) 형상인, 마스크의 제조 방법.
  20. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    마스크 패턴의 측면의 각도는 55° 내지 59°인, 마스크의 제조 방법.
  21. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    도금막은 절연층의 두께 이하로 형성하는, 마스크의 제조 방법.
  22. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    음극체의 일면과 도금막 사이의 접착력보다, 음극체의 일면과 절연층 사이의 접착력이 더 강한, 마스크의 제조 방법.
  23. 전주 도금(Electroforming)으로 제조된 OLED 화소 형성용 마스크를 사용하는OLED 화소 증착 방법으로서,
    (a) 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조한 마스크를 대상 기판에 대응시키는 단계;
    (b) 대상 기판에 마스크를 통하여 유기물 소스를 공급하는 단계; 및
    (c) 유기물 소스가 마스크의 패턴을 통과하여 대상 기판에 증착되는 단계
    를 포함하는, OLED 화소 증착 방법.
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