KR101869889B1 - 펨토초 레이저를 이용한 오픈 마스크 조립체 제조 방법, 이에 따라 제조된 오픈 마스크 조립체, 및 오픈 마스크 조립체 제조 장치 - Google Patents

펨토초 레이저를 이용한 오픈 마스크 조립체 제조 방법, 이에 따라 제조된 오픈 마스크 조립체, 및 오픈 마스크 조립체 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오픈 마스크 조립체 제조 방법, 이에 따라 제조된 오픈 마스크 조립체, 및 오픈 마스크 조립체 제조 장치에 관한 것이며, 이는 박막의 금속시트에 복수의 예비 개구부를 형성하는 제1단계; 복수의 예비 개구부가 형성된 상기 금속시트를 인장하여 마스크 프레임에 접합하는 제2단계; 상기 마스크 프레임에 접합된 상기 금속시트에서 상기 복수의 예비 개구부를 레이저를 이용하여 소정 설계 치수로 트리밍(trimming)하는 제3단계를 포함한다.

Description

펨토초 레이저를 이용한 오픈 마스크 조립체 제조 방법, 이에 따라 제조된 오픈 마스크 조립체, 및 오픈 마스크 조립체 제조 장치 {MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS FOR OPEN MASK ASSEMBLY USING FEMTO-SECOND LASER AND OPEN MASK ASSEMBLY RELATED}
본 발명은 박막 공정용 오픈 마스크 조립체에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소정 오픈 마스크 패턴을 구비하는 박막의 금속시트를 인장한 상태로 마스크 프레임에 접합한 형태의 오픈 마스크 조립체 제조 기술에 관한 것이다.
근래 널리 제조되고 있는 유기 발광 표시 장치(OLED, Organic Light-Emitting Diode)는, 텔레비젼, 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 스마트폰, 스마트워치 및 차량 계기판 등에 구비되는 디스플레이 장치로서 널리 이용되고 있다. OLED는 빛을 내는 층이 유기 화합물로 이루어진 박막 발광 다이오드이다. OLED 제조시 전극층, 유기 발광층, 절연막 등의 다수의 박막층을 적층하고 패터닝하는 박막 공정이 필요하다. 박막 공정은 각각 대응하는 패턴이 구비된 마스크 조립체를 이용하게 되며, 예컨대 화학적 기상증착(CVD, chemical vapor deposition), 스퍼터링(sputtering), 이온 플레이팅(ion plating), 진공 증착(evaporation) 등이 포함된다.
특히 OLED 제조 공정에서 사용되는 마스크 조립체 중 오픈 마스크 조립체는, 제조하고 있는 기판 상에서 개별 디스플레이 전체에 동일한 재질의 박막층을 적층하기 위해 사용되는 마스크이다. 이러한 오픈 마스크 조립체는 상대적으로 튼튼한 구조의 마스크 프레임 상에 상대적으로 얇은 박막의 금속시트를 인장한 상태로 접합한 구조를 가진다. 마스크 프레임의 경우 약 5 ~ 80 mm 정도의 두께를 가지는 창틀 또는 문틀 형태의 프레임 구조이며 마스크 조립체의 모양을 안정적으로 유지시키는 기능을 한다. 금속시트는 약 0.01 ~ 5.00 mm 정도의 두께를 가지는 박막 시트이며, 증착시 이용될 오픈 마스크 패턴이 형성된다.
실제 제조 과정에서, 하나의 오픈 마스크 패턴은 다수의 디스플레이를 한꺼번에 제조하는 공정에서 사용된다. 이 때문에, 하나의 오픈 마스크 패턴은 제조될 디스플레이 레이아웃 형상과 수에 대응하는 형상과 수의 단위 개구부들을 복수로 포함한다. 이들 단위 개구부들은 일반적으로 에칭 공정에 의해 형성된다. 금속시트 한 장에 형성되는 개구부의 개수는 예컨대 스마트폰 제품 제조 공정에 사용되는 오픈 마스크 조립체의 경우 약 100 ~ 200개일 수 있다. 일반적으로 금속시트 및 마스크 프레임은 예컨대 인바합금(Invar-36 Alloy)과 같이 온도 변화에 따른 열팽창계수가 매우 작은 금속을 이용하여 제조된다.
OLED 제조 공정에서, 일반적으로 하나의 오픈 마스크 조립체에 대해 적어도 수 천개 이상의 기판에 대한 박막 공정이 연속적으로 반복되기 때문에, 높은 정밀도의 오픈 마스크 조립체가 요구되고 있다. 나아가 근래에는 생산 효율을 높이기 위해서 그리고 보다 다양한 디자인을 가지는 디스플레이의 생산을 위해서, 오픈 마스크 조립체에 대해 요구되고 있는 정밀도의 수준이 점점 높아지고 있어, 예컨대 허용오차 40~50㎛ 수준까지의 정밀도를 요구한다. 하지만, 오픈 마스크 패턴을 형성하기 위해 사용하는 기존의 에칭 공정으로는 이러한 점점 높아지는 요구에 부응하는 정밀도를 구현하는데 한계기 있었다.
그러므로 종래에 마스크 패턴 제조시, 에칭 공정을 대체하여, 레이저를 이용하여 마스크용 개구부 패턴을 형성하려는 시도가 있었다. 예컨대 대한민국 공개특허 제10-2015-0029414호 (2015.03.18 공개)는 박판을 편평하게 배치하는 제1단계, 레이저를 이용하여 박판에 복수 개의 패턴을 형성하는 제2단계를 포함하고, 제2단계는 박판의 패턴 영역에, 예컨대 피코초 레이저(pico-second laser) 또는 펨토초 레이저(femto-second laser)와 같은, 극초단파레이저(ultra short pulsed laser)를 조사하여 단계적으로 홈을 형성하면서 박판을 관통시키는, 메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크를 기재하고 있다. 메탈 마스크는 일반적으로 디스플레이 내에 형성될 세밀한 RGB 픽셀을 형성하기 위해 사용하는 마스크이다. 이를 위해메탈 마스크의 경우, 상대적으로 작은 치수의 박막 금속 스트립 상에 각 OLED 디스플레이 내에 형성될 세밀한 RGB 픽셀의 형상과 수에 대응하는 개구부들을 포함하도록 제조된다.
그러나 이러한 레이저 이용 개구부 패턴 형성 방식을 상대적으로 큰 치수의 오픈 마스크 패턴에 그대로 적용하기 어려웠다. 왜냐하면, 첫째 오픈 마스크 조립체의 제조 과정에서 금속 박판을 편평하게 만들기 위해 큰 인장력이 금속 박판에 가해진다는 점; RGB 픽셀을 형성하기 위한 메탈 마스크용 개구부의 크기에 비하여 디스플레이 면적 전체에 동일 재질의 박막층을 형성하기 위한 오픈 마스크용 개구부의 크기가 상대적으로 매우 크다는 점; 및 그 결과, 개구부의 크기가 RGB 픽셀의 크기에 대응하는 메탈 마스크의 경우와는 달리, 개구부의 크기가 각 디스플레이의 크기에 대응하는 오픈 마스크의 경우에는 인장력에 의한 개구부 변형 위험이 매우 크기 때문이다.
이런 이유 때문에 오픈 마스크 조립체의 제조 과정에서, 금속 박판을 인장하여 편평하게 만든 상태에서 레이저로 오픈 마스크용 개구부를 형성한다면, 레이저로 개구부를 형성하는 도중에 또는 그 이후, 개구부의 치수가 인장력에 의해 변형될 가능성이 매우 크다는 문제가 있었다. 그러므로 오픈 마스크 조립체 제조시 레이저를 이용하여 원하는 치수의 개구부를 형성하는 것은 쉽지 않았다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0029414호 (2015.03.18 공개)
본 발명자는, 오픈 마스크 조립체에 있어서 오픈 마스크 패턴의 정밀도 수준을 예컨대 50㎛ 이하 수준으로 높이기 위한 기술을 찾는 과정에서, 기존 에칭 공정이 아니라 레이저를 이용하여 메탈 재질의 금속시트에 개구부를 형성하는 기술을 검토하는 중, 특히 기존에 금속시트가 일정한 장력을 유지하도록 인장된 후 마스크 프레임 상에 접합되어 있기 때문에, 금속시트에 레이저를 이용하여 개구부를 형성할 때, 인장력에 의해 발생하는 응력이 지속적으로 가해지는 것에 기인하여 개구부의 변형이 발생하게 되는 사실에 주목하였다. 그러므로 이러한 인장력에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 먼저 에칭 공정을 이용하여 금속시트에 대체적인 크기의 복수의 개구부를 예비적으로 형성한 다음에, 이를 인장하여 마스크 프레임에 접합하여 편평하게 만들면, 인장력이 가해져 변형된 개구부가 형성될 것이라는 점, 그리고 이렇게 인장력에 의해 변형이 된 이후의 개구부에 대해 레이저를 이용하여 트리밍(trimming)한다면, 원하는 높은 정밀도의 오픈 마스크 패턴의 형성이 가능할 것이라는 점을 깨달았다.
본 발명은 상술한 본 발명자의 깨달음에 기초한 것으로서, 박막 공정에서 사용되는 오픈 마스크 조립체 제조 방법에 있어서, 박막의 금속시트에 복수의 예비 개구부를 형성하고 인장함으로써, 인장력이 가해진 상태의 대략적인 크기의 개구부를 형성하고, 이후 레이저를 이용하여 소정 설계 치수에 따라 트리밍(trimming)하여 원하는 높은 정밀도의 오픈 마스크 패턴을 형성할 수 있도록 하는 오픈 마스크 조립체 제조 방법과 제조 방치 및 관련 오픈 마스크 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 제공되는 오픈 마스크 조립체 제조 방법, 이를 이용하여 제조한 오픈 마스크 조립체, 및 오픈 마스크 조립체 제조 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 오픈 마스크 조립체 제조 방법은, 박막 공정용 오픈 마스크 조립체의 제조 방법으로서, 박막의 금속시트에 복수의 예비 개구부를 형성하는 제1단계; 복수의 예비 개구부가 형성된 상기 금속시트를 인장하여 마스크 프레임에 접합하는 제2단계; 상기 마스크 프레임에 접합된 상기 금속시트에서 상기 복수의 예비 개구부를 레이저를 이용하여 소정 설계 치수로 트리밍(trimming)하는 제3단계를 포함한다.
상기 제1단계는 상기 금속시트에 복수의 예비 개구부를 에칭 공정으로 통해 형성할 수 있다.
상기 제3단계는 상기 레이저를 상기 개구부의 내부 가장자리를 깍아내는 방식으로 트리밍할 수 있다.
상기 레이저는 펨토초 레이저(femto-second laser)인 것이 바람직하다.
상기 금속시트의 두께는 0.01 ~ 5.00 mm 일 수 있다.
상기 오픈 마스크 조립체는 유기 발광 표시 장치(OLED, Organic Light-Emitting Diode)용 기판에서 개별 디스플레이 전체에 동일한 재질의 박막층을 적층하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따라 제공되는 오픈 마스크 조립체는 박막 공정용 오픈 마스크 조립체로서, 복수의 개구부가 형성된 금속시트가, 인장된 상태로 마스크 프레임에 그 가장자리가 접합되며, 상기 금속시트에 형성된 복수의 개구부는, 상기 금속시트가 상기 마스크 프레임에 접합되기 전에 인장되지 않은 상태에서 복수의 예비 개구부로서 형성되고, 이후 상기 금속시트가 인장되어 상기 마스크 프레임 상에 접합된 상태에서 레이저에 의해 트리밍됨으로써 형성된다.
또한 본 발명의 또 다른 양상에 따라 제공되는 오픈 마스크 조립체 제조 장치는 박막 공정용 오픈 마스크 조립체의 제조 장치로서, 박막의 금속시트 상에 복수의 예비 개구부를 형성하기 위한 에칭부; 복수의 예비 개구부가 형성된 금속시트의 가장자리를 서로 대향하는 양방향으로 인장하는 인장부; 상기 금속시트의 인장된 가장자리를 마스크 프레임에 접합하는 접합부; 및 상기 마스크 프레임에 접합된 상태에서 상기 금속시트의 상기 복수의 예비 개구부 중 적어도 일부의 내주면을 트리밍하는 트리밍부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 박막 공정에서 사용되는 오픈 마스크 조립체는, 먼저 예컨대 에칭 공정을 이용하여 금속시트에 대체적인 크기의 복수의 개구부를 원하는 치수보다 더 작은 크기로 형성한 다음에, 이를 인장하여 마스크 프레임에 접합하여 편평하게 함으로써 인장력이 가해져 변형된 개구부를 형성한다. 그리고 이렇게 인장력에 의해 변형된 개구부에 대해 레이저를 이용하여 최종적으로 원하는 치수로 트리밍한다.
이에 따라 본 발명은, 기존 에칭 공정만으로는 이루어낼 수 없었던 정밀도를 달성할 수 있는데, 예컨대 펨토초 레이저를 이용하여 트리밍할 경우 50㎛ 허용오차는 물로이고, 심지어 약 20㎛의 허용오차에 이르는 정밀도까지 달성할 수 있다.
다시 말해서 본 발명은, 기존 레이저 공정만으로는 원하는 정밀도로 제조할 수 없었던 오픈 마스크 조립체의 제조를 가능하게 한다. 인장력을 가하여 편평하게 만든 박막 금속시트를 레이저로 가공할 때, 기존에는 레이저 가공 중인 개구부가 전체적으로 인장력에 의해 변형이 발생하기 때문에, 원하는 정밀도를 제공하기 어려웠다. 이에 비하여, 본 발명에 따르면 금속시트에 예비적으로 대략적인 치수의 개구부를 형성한 다음에 인장하여 편평하게 만든 이후 레이저로 트리밍하기 때문에, 예비적으로 형성된 개구부가 전체적으로 인장력으로 변형된 이후에 레이저 가공이 이루어진다는 특징이 있다. 이에 따라 처음부터 레이저로만 개구부를 형성하는 경우에 비하여, 본 발명은 이미 인장력이 가해져 있는 상태에서 변형이 완료된 개구부 가장자리를 레이저로 트리밍하는 것이므로, 레이저로 가공 중인 부위가 인장력에 의해 변형되는 것이 최소화될 수 있어 원하는 높은 정밀도를 달성할 수 있게 한다는 현저한 장점이 제공된다.
도 1은 종래 오픈 마스크 조립체를 설명하기 위한 개략적인 평면도.
도 2는 종래 오픈 마스크 조립체에서 인장된 금속시트의 가장자리와 중앙부의 변형 상태를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 도시된 실시예에 따른 오픈 마스크 조립체 제조 방법을 예시하는 흐름도.
도 4는 도 3에 예시된 오픈 마스크 조립체 제조 방법에서, 예비 개구부가 형성된 금속시트를 마스크 프레임에 접합한 상태의 오픈 마스크 조립체를 보여주는 개략도.
도 5는 도 3에 예시된 오픈 마스크 조립체 제조 방법에서, 오픈 마스크 조립체의 금속시트의 예비 개구부를 레이저로 트리밍하는 과정을 설명하기 위한 도 4의 A부분의 확대도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오픈 마스크 조립체를 제조하는 장치의 전체적인 구성을 보여주는 블록도.
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 종래 오픈 마스크 조립체를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 마스크 프레임(14)에, 오픈 마스크 패턴 즉 복수의 개구부(16)를 구비한 금속시트(12)를 접합한 형태의 오픈 마스크 조립체(10)가 도시된다. 이러한 오픈 마스크 조립체(10)는 예컨대 스마트폰 또는 스마트 워치 등에 구비되는 디스플레이를 제조하기 위한 웨이퍼 기판 상에 절연층과 같이 개별 디스플레이 면적 전체에 동일한 재료의 박막을 적층하고 패턴화하기 위한 공정에서 사용된다. 박막 공정에서, 적층될 입자는 오픈 마스크 조립체(10)의 오픈 마스크 패턴 즉 개구부(16)들을 통과한 후, 오픈 마스크 조립체(10)와 접해 있는 기판 상에 적층될 수 있다.
도시된 예에서 개구부(16)의 형상은 원의 형상을 하고 있으나, 이는 단지 예시에 불과한 것이며, 개구부(16)의 형상이 다양하다는 점은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 예컨대, 기존 스마트폰용 디스플레이를 제조하는 기판의 경우, 개구부(16)는 직사각형의 형상을 할 수 있다. 나아가 홈버튼이 없거나, 에지가 없거나, 또는 구부러지는 폴딩형이거나 등과 같이 기존 직사각형에서 변형된 형상을 가지거나 비대칭적인 형상 등의 다양한 디스플레이를 제조하는 경우에, 개구부는 이에 따른 형상을 가질 수 있다.
정밀한 박막 패턴 형성을 위해 오픈 마스크 패턴은 기판에 균일하게 밀착되어야 하므로 편평하게 만들어져야 한다. 이를 위해, 오픈 마스크 패턴이 형성된 박막의 금속시트(12)의 가장자리를 보다 굵은 두께의 마스크 프레임(14) 상에 접합한다. 그러나 마스크 프레임(14)은 단지 금속시트(12)의 가장자리만을 지지한다. 그러므로 예컨대 한 변의 길이가 1000 ~ 1800mm 정도로 큰 금속시트(12)의 중심부가 하중에 의해 쳐지는 현상이 완전히 방지될 수 없다. 이러한 중심부 쳐짐 현상을 완화하기 위해, 금속시트(12)는 그 네 가장자리를 도시된 화살표 방향으로 각각 인장하여 팽팽하게 된 상태로 마스크 프레임(14) 상에, 예컨대 레이저 스폿 용접 방식으로, 접합되어 고정된다.
실제로 금속시트(12)에 가해질 수 있는 인장력의 크기도 한계가 있으므로 이러한 오픈 마스크 조립체(10)를 사용하는 박막 공정에서, 추가적으로 자력을 이용하여 금속시트(12)를 웨이퍼 기판 쪽으로 잡아당겨 더 밀착시키는 것이 일반적이다.
도 2는 종래 오픈 마스크 조립체에서 인장된 금속시트의 가장자리와 중앙부의 위치가 박막 공정 중 중력에 의해 변형된 상태를 보여주는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같은 형태의, 오픈 마스크 조립체에서 발생될 수 있는 변형 패턴(20)을 예시한다. 이 예에서, 오픈 마스크 조립체는 0.1~0.2 mm 두께의 인바 합금으로 제조한 금속시트와 스테인레스(SUS420)로 제조한 900 mm X 800 mm X 23 mm의 마스크 프레임을 가장자리를 따라 연속적으로 레이져 스폿 용접하여 접합한 것이다.
예시된 바와 같이, 변형 패턴(20)의 중앙 부분(24)은 중력에 의해 전체적으로 밑으로 처져 있는 형상을 보여준다. 이는 그 중앙 부분이 마스크 프레임에 의해 지지되지 않으므로 발생된다. 그리고 이외에도 전체적으로 아래위로 굽이쳐 울퉁불퉁하게 변형되고 있는 특이 패턴을 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 특이 패턴은, 금속시트를 편평하게 만들기 위해 가하는 인장력에 의해 발생한 변형 때문이다.
이와 같이, 중력 및 인장력이 가해지고 있는 금속시트에 레이저를 이용하여 개구부를 형성한다면, 레이저로 가공 중인 개구부가 중력 및 인장력에 의해 변형될 수 밖에 없어, 원하는 정밀도의 개구부를 형성하기 어렵게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 도시된 실시예에 따른 오픈 마스크 조립체 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오픈 마스크 조립체 제조 방법(300)은 예비 개구부 형성 단계(301), 인장 단계(303), 접합 단계(305), 및 트리밍 단계(307)를 포함한다.
먼저 예비 개구부 형성 단계(301)는 예컨대 인바 합금으로 된 박막의 금속시트를 준비하고, 금속시트 상에 복수의 예비 개구부를 에칭 공정을 이용하여 형성한다. 여기서, 예비 개구부는 원하는 크기의 최종 개구부보다 약간 작은 크기의 개구부일 수 있다. 최종적으로 원하는 개구부의 크기와 예비 개구부의 크기 사이의 차이는 금속시트의 크기, 개구부의 크기와 형상, 가해지는 인장력, 각 개구부에 가해지는 변형 상태 등을 고려하여 경험적으로 정해질 수 있다. 예비 개구부를 형성하기 위한 에칭 공정은 기존 오픈 마스크 패턴을 형성하기 위한 에칭 공정에 의해 이루어질 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 여기서 금속시트에 예비 개구부는 습식 식각을 이용하여 형성되는 것이 일반적이지만, 건식 식각 또는 레이저 가공 방식 등으로도 형성될 수 있다.
인장 단계(303) 및 접합 단계(305)는 예비 개구부가 형성된 금속시트의 가장자리를 인장하고(303), 이어서 인장된 금속시트를 마스크 프레임에 접합하는 단계이다(305). 이는, 예컨대 도 1에 예시된 바와 같이, 대체로 사각형의 금속시트를 서로 직교하는 두 개의 방향에서 잡아당겨 마스크 프레임 상에 접합함으로써, 금속시트의 표면이 중력에 대항하여 편평하게 되도록 하기 위한 것이며, 종래에 오픈 마스크 조립체 제조 과정의 금속시트 인장 및 접합 과정과 유사하게 이루어질 수 있다.
트리밍 단계(307)는 예컨대, 펨토초 레이저(femto-second laser)와 같은 극조단파 레이저를 이용하며, 복수의 예비 개구부들 중 적어도 한 개구부의 내주면 가장자리를 깍아내는 방식으로 트리밍할 수 있다.
일반적으로 펨토초 레이저는 펄스(pulse)의 지속시간이 펨토초(10-15second)로 매우 짧고, 순간 최대 에너지(peak energy)가 매우 크므로, 근래에 레이저 가공 장비 중 하나로서 디스플레이, 인쇄전자회로기판, 바이오 및 의료, 반도체, 태양 전지 등의 광범위한 분야서 적용하고 있어, 종래에 고가의 장비로 인식되던 것에서 점차 초정밀 가공 산업에서 사용할 수 있는 정도의 장비로 발전하고 있다. 이러한 펨토초 레이저를 금속시트의 트리밍 가공 작업에 사용하면, 가공물의 표면이 녹지 않고 바로 파티클 형태로 기화되며, 열이 주변에 전달되기 전에 가공이 완료되기 때문에, 가공물에 열을 거의 발생시키지 않는 방식으로 가공이 가능하다. 따라서 펨토초 레이저를 이용하는 경우, 트리밍 단계(307)에서 금속시트나 개구부에 별다른 원하지 않는 손상을 발생하지 않으면서 미세하고 정교한 트리밍 가공이 가능하다.
상술한 바와 같은 발명에 따르면, 예컨대 OLED 디스플레이용 기판 제조를 위한 박막 공정에서 사용되는 오픈 마스크 조립체는, 예컨대 에칭 공정을 이용하여 예비 개구부를 형성하고, 이를 인장하여 인장력에 의한 변형이 예비 개구부에 가해지게 한 다음에, 초정밀 가공용 레이저를 이용하여 예비 개구부를 트리밍하여 최종 개구부를 형성한다. 이에 따라 본 발명은, 기존 에칭 공정만으로는 이루어낼 수 없었던 정밀도, 예컨대 허용오차 20~50㎛ 정도의 높은 정밀도를 달성할 수 있다.
도 4는, 도 3에 예시된 오픈 마스크 조립체 제조 방법에서, 예비 개구부가 형성된 금속시트를 마스크 프레임에 접합한 상태의 오픈 마스크 조립체를 보여주는 개략도이다.
도 4를 참조하면, 도 3에 예시된 오픈 마스크 조립체 제조 방법 중 예비 개구부 형성 단계(301), 인장 단계(303) 및 접합 단계(305)를 수행한 결과, 오픈 마스크 조립체(40)는 예비 개구부(46)가 형성된 금속시트(42)가 마스크 프레임(44)에 접합한 상태로 제조된다. 여기서 예비 개구부(46)는 예비 개구부 형성 단계(301)에서 형성한 치수로부터 인장력에 의해 변형이 가해져 있는 상태이다.
도 5는 도 3에 예시된 오픈 마스크 조립체 제조 방법에서, 오픈 마스크 조립체의 금속시트의 예비 개구부를 레이저로 트리밍하는 과정을 설명하기 위한 도 4의 A부분의 확대도이다.
도 5를 참조하면, 오픈 마스크 조립체(50)는 마스크 프레임(44) 상에 접합되고 인장된 상태를 유지하는 금속시트(42)의 예비 개구부(46)에 대하여 그 가장자리(52)를 예컨대 펨토초 레이저와 같은 초정밀 레이저 가공 장비를 이용하여 트리밍함으로써, 최종적인 개구부를 형성하는 것이 도시된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오픈 마스크 조립체를 제조하는 장치의 전체적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 마스크 조립체 제조 장치(60)의 구성이 예시된다. 도시된 예에서, 오픈 마스크 조립체 제조 장치(60)는, 미리 제조되어 있는 금속시트 및 마스크 프레임을 이용하여 마스크 조립체를 제조하는 조립 장치로서, 제어부(61), 에칭부(63), 인장부(65), 접합부(67), 및 트리밍부(69)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(61)는 각부를 제어하는 제어 컴포넌트이다. 비록 도시되어 있지 않지만, 제어부(61)는 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.
에칭부(63)는 본 발명에 따라 준비된 금속시트에 예비적인 오픈 마스크 패턴 즉, 복수의 예비 개구부를 형성하는 컴포넌트이다. 에칭부(63)는 금속시트를 소정 에칭액으로 에칭하여 복수의 예비 개구부를 형성하는 습식 식각 장치, 또는 건식 식각 장치를 포함하여 구성될 수 있다.
인장부(65)는 복수의 예비 개구부가 형성된 금속시트를 그 가장자리를 따라 인장하는 컴포넌트이다. 인장부(65)는 종래 한 장의 마스크 시트의 가장자리를 인장할 때 사용하는 인장 장치를 이용하여 유사하게 구성될 수 있다.
접합부(67)는 마스크 프레임 상에 인장된 금속시트의 가장자리를 접합하는 컴포넌트로서, 예컨대 마스크 프레임 상에 금속시트를 레이저 스폿 용접하는 레이저 용접기를 포함할 수 있다. 접합부(67)는 종래 마스크 조립체를 제조할 때 사용하는 접합 장치를 이용하여 유사하게 구성될 수 있다.
트리밍부(69)는 마스크 프레임 상에 접합된 금속시트의 복수의 예비 개구부의 내주면 즉 가장자리를 깍아내어 트리밍하는 컴포넌트로서, 예컨대 펨토초 레이저와 같은 초정밀 레이저 가공 장비를 포함할 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 (10)

  1. 박막 공정용 오픈 마스크 조립체의 제조 방법으로서,
    박막의 금속시트에 복수의 예비 개구부를 형성하는 제1단계;
    복수의 예비 개구부가 형성된 상기 금속시트를 인장하여 마스크 프레임에 접합하는 제2단계; 및
    상기 마스크 프레임에 접합된 상기 금속시트에서 상기 복수의 예비 개구부를 레이저를 이용하여 소정 설계 치수로 트리밍(trimming)하는 제3단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 금속시트에 형성되는 상기 복수의 예비 개구부는 에칭 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 복수의 예비 개구부를 트리밍하는 상기 레이저는 펨토초 레이저(femto-second laser)인 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오픈 마스크 조립체는 유기 발광 표시 장치(OLED, Organic Light-Emitting Diode)용 웨이퍼 기판에서 개별 디스플레이 전체에 동일한 재질의 박막층을 적층하기 위한 것임을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체 제조 방법.
  5. 박막 공정용 오픈 마스크 조립체로서,
    복수의 개구부가 형성된 금속시트가, 인장된 상태로 마스크 프레임에 그 가장자리가 접합되며,
    상기 금속시트에 형성된 복수의 개구부는, 상기 금속시트가 상기 마스크 프레임에 접합되기 전에 인장되지 않은 상태에서 복수의 예비 개구부로서 형성되고, 이후 상기 금속시트가 인장되어 상기 마스크 프레임 상에 접합된 상태에서 레이저에 의해 트리밍됨으로써 형성된
    것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 예비 개구부는 에칭 공정에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 예비 개구부를 트리밍하는 상기 레이저는 펨토초 레이저(femto-second laser)인 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 오픈 마스크 조립체는 유기 발광 표시 장치(OLED, Organic Light-Emitting Diode)용 웨이퍼 기판에서 개별 디스플레이 전체에 동일한 재질의 박막층을 적층하기 위한 것임을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체.
  9. 박막 공정용 오픈 마스크 조립체의 제조 장치로서,
    박막의 금속시트 상에 복수의 예비 개구부를 형성하기 위한 에칭부;
    복수의 예비 개구부가 형성된 금속시트의 가장자리를 서로 대향하는 양방향으로 인장하는 인장부;
    상기 금속시트의 인장된 가장자리를 마스크 프레임에 접합하는 접합부; 및
    상기 마스크 프레임에 접합된 상태에서 상기 금속시트의 상기 복수의 예비 개구부 중 적어도 일부의 내주면을 트리밍하는 트리밍부를
    포함하는, 오픈 마스크 조립체 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 트리밍부는 펨토초 레이저를 이용하는 레이저 가공장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 마스크 조립체 제조 장치.
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