KR102196796B1 - Template for supporting mask and producing methoe thereof and producing method of mask integrated frame - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크 지지 템플릿의 제조 방법은, OLED 화소 형성용 마스크(100)를 지지하여 프레임(200)에 대응시키는 템플릿(template; 50)의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막(110)을 제공하는 단계, (b) 일면에 임시접착부(55)가 형성된 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착하는 단계, 및 (c) 마스크 금속막(110)에 마스크 패턴(P)을 형성하여 마스크(100)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a mask supporting template, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a frame-integrated mask. The manufacturing method of the mask supporting template according to the present invention is a manufacturing method of a template 50 corresponding to the frame 200 by supporting the mask 100 for forming an OLED pixel, comprising: (a) the mask metal film 110 Providing a step, (b) adhering the mask metal layer 110 on the template 50 on which the temporary bonding portion 55 is formed, and (c) the mask pattern P to the mask metal layer 110 It characterized in that it comprises the step of manufacturing the mask 100 by forming.

Description

마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 {TEMPLATE FOR SUPPORTING MASK AND PRODUCING METHOE THEREOF AND PRODUCING METHOD OF MASK INTEGRATED FRAME}A mask supporting template, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a frame-integrated mask {TEMPLATE FOR SUPPORTING MASK AND PRODUCING METHOE THEREOF AND PRODUCING METHOD OF MASK INTEGRATED FRAME}

본 발명은 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크의 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능하고, 마스크를 프레임과 일체를 이룰 시 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있고, 마스크를 프레임에 용접할 때 안정적으로 부착될 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mask supporting template, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a frame-integrated mask. More specifically, it is possible to stably support and move without deformation of the mask, and when the mask is integrated with the frame, the adhesion between the mask and the frame can be improved, and alignment between each mask can be made clear. And a mask support template that can be stably attached when welding a mask to a frame, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a frame-integrated mask.

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.As a technology for forming pixels in the OLED manufacturing process, the Fine Metal Mask (FMM) method is mainly used in which an organic material is deposited at a desired location by attaching a thin metal mask to a substrate.

기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 불과한 마스크 패턴을 정렬하기 위해서는, 마스크의 각 측에 가하는 인장력을 미세하게 조절하면서, 정렬 상태를 실시간으로 확인하는 고도의 작업이 요구된다.In the existing OLED manufacturing process, the mask is manufactured in the form of a stick or plate, and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame. One mask may include several cells corresponding to one display. In addition, in order to manufacture a large area OLED, several masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame. In the process of fixing to the frame, each mask is stretched so that it is flat. It is a very difficult task to adjust the tension so that the entire part of the mask is flat. In particular, in order to align a mask pattern with a size of only a few to tens of μm while making all the cells flat, a high level of work is required to check the alignment in real time while finely adjusting the tension applied to each side of the mask. do.

그럼에도 불구하고, 여러 개의 마스크를 하나의 프레임에 고정시키는 과정에서 마스크 상호간에, 그리고 마스크 셀들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 마스크를 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점, 용접 과정에서 용접 부분에 발생하는 주름, 번짐(burr) 등에 의해 마스크 셀의 정렬이 엇갈리게 되는 문제점 등이 있었다.Nevertheless, in the process of fixing several masks to one frame, there is a problem in that the alignment between the masks and the mask cells is not good. In addition, in the process of welding and fixing the mask to the frame, the thickness of the mask film is too thin and large area, so the mask is struck or distorted by the load, and wrinkles and burrs occur in the welding part during the welding process. There were problems such as misalignment.

초고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다. 그러므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.In the case of ultra-high-definition OLED, the current QHD quality is 500-600 PPI (pixel per inch), and the pixel size reaches about 30-50 μm, and 4K UHD, 8K UHD high-definition is higher than this -860 PPI, ~1600 PPI Will have a resolution of. In this way, in consideration of the pixel size of the ultra-high-definition OLED, the alignment error between cells should be reduced to about several µm, and the error beyond this leads to product failure, so the yield may be very low. Therefore, there is a need to develop a technique for preventing deformation such as a mask being struck or distorted, a technique for clarifying alignment, a technique for fixing a mask to a frame, and the like.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a mask support template capable of stably supporting and moving a mask without deformation, and a method of manufacturing the same, as conceived to solve the problems of the prior art as described above.

또한, 본 발명은, 마스크를 제조할 때, 마스크 금속막과 절연부의 접착력을 개선하여 보다 명확한 마스크 패턴을 형성할 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a mask support template capable of forming a more clear mask pattern by improving adhesion between a mask metal film and an insulating portion when manufacturing a mask, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a mask supporting template capable of improving the adhesion between the mask and the frame when attaching the mask to the frame, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 용접 시 용접 비드가 충분히 생성되어 부착이 안정적으로 수행될 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a mask support template, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a frame-integrated mask in which a welding bead is sufficiently generated when welding a mask to a frame so that attachment can be stably performed.

또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 부착한 후에 반복 사용이 가능한 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a mask support template that can be repeatedly used after attaching a mask to a frame, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask in which a mask and a frame can form an integral structure.

또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask capable of preventing deformation such as being struck or distorted and clarifying alignment.

또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a frame-integrated mask in which the manufacturing time is remarkably reduced and the yield is remarkably increased.

본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계; (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; (c) 템플릿에 접착된 마스크 금속막의 마스크 셀부의 두께를 감축하는 단계; 및 (d) 마스크 셀부에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a method of manufacturing a template corresponding to a frame by supporting a mask for forming an OLED pixel, comprising the steps of: (a) providing a mask metal film; (b) adhering a mask metal film on the template in which the temporary adhesive part is formed on one surface; (c) reducing the thickness of the mask cell portion of the mask metal film adhered to the template; And (d) forming a mask pattern in the mask cell portion to manufacture a mask.

마스크 금속막은 압연(rolling) 공정을 이용하여 형성될 수 있다.The mask metal film may be formed using a rolling process.

임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.The temporary bonding unit may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, and an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.

임시접착부는 액체 왁스(liquid wax) 또는 열박리 테이프(thermal release tape)일 수 있다.The temporary adhesive may be a liquid wax or a thermal release tape.

액체 왁스는 85℃보다 낮은 온도에서 마스크 금속막과 템플릿을 고정 접착할 수 있다.The liquid wax can fix the mask metal film and the template at a temperature lower than 85°C.

(b) 단계에서, 액체 왁스를 85℃이상으로 가열하고 마스크 금속막을 템플릿에 접촉시킨 후, 마스크 금속막 및 템플릿을 롤러 사이에 통과시켜 접착을 수행할 수 있다.In step (b), the liquid wax is heated to 85° C. or higher and the mask metal film is brought into contact with the template, and then the mask metal film and the template are passed between rollers to perform adhesion.

(c) 단계는, (c1) 마스크 금속막의 마스크 셀부를 제외한 나머지 영역, 또는 마스크 금속막의 용접부 영역 상에 제1 절연부를 형성하는 단계; 및 (c2) 마스크 금속막의 마스크 셀부를 식각하여 두께를 감축하는 단계를 포함할 수 있다.The step (c) includes: (c1) forming a first insulating portion on the remaining area of the mask metal layer except for the mask cell portion, or on the weld area of the mask metal layer; And (c2) reducing the thickness by etching the mask cell portion of the mask metal layer.

두께가 감축된 마스크 셀부 상에 조도 감축 처리를 더 수행할 수 있다.An illuminance reduction treatment may be further performed on the mask cell portion having a reduced thickness.

조도 감축 처리는 마스크 셀부 상에 터치 폴리싱(touch polishing)을 수행하는 처리일 수 있다.The illuminance reduction treatment may be a treatment of performing touch polishing on the mask cell portion.

마스크 셀부와 더미의 두께 차이는 2㎛ 내지 25㎛이고, 마스크 셀부와 더미의 경계로부터 용접부의 모서리 단부까지의 임의의 직선이 수평선과 이루는 각도는 0.057° 내지 1.432°일 수 있다.The thickness difference between the mask cell portion and the dummy may be 2 μm to 25 μm, and an angle formed by a horizontal line from the boundary between the mask cell portion and the dummy to the edge of the welding portion may be 0.057° to 1.432°.

조도 감축 처리 후 마스크 셀부의 표면 조도(Ra)는 0.1㎛보다 작을(0 초과) 수 있다.After the roughness reduction treatment, the surface roughness Ra of the mask cell may be less than 0.1 μm (more than 0).

조도 감축 처리에서, 마스크 셀부 상에 광택층을 형성하는 처리를 더 수행할 수 있다.In the illuminance reduction treatment, a treatment of forming a gloss layer on the mask cell portion may be further performed.

(b) 단계와 (c) 단계 사이에, 마스크 금속막의 전체 두께를 감축하는 단계를 더 수행할 수 있다.Between steps (b) and (c), a step of reducing the total thickness of the mask metal layer may be further performed.

CMP(Chemical Mechanical Polishing), 화학적 습식 식각(chemical wet etching), 건식 식각(dry etching) 중 어느 하나의 방법으로 마스크 금속막의 전체 두께를 감축하는 단계를 수행할 수 있다.A step of reducing the total thickness of the mask metal layer may be performed by any one of chemical mechanical polishing (CMP), chemical wet etching, and dry etching.

마스크는 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀, 및 마스크 셀 주변의 더미를 포함하고, 더미의 적어도 일부에 복수의 용접부가 간격을 이루어 형성될 수 있다.The mask may include a mask cell on which a plurality of mask patterns are formed, and a dummy around the mask cell, and a plurality of welding portions may be formed with an interval on at least a portion of the dummy.

더미 또는 용접부는 적어도 10㎛보다 두껍고, 마스크 셀은 더미 또는 용접부보다는 얇은 두께를 가질 수 있다.The dummy or welded portion may be thicker than at least 10 μm, and the mask cell may have a thinner thickness than the dummy or welded portion.

(d) 단계는, (d1) 마스크 셀부 상에 패턴화된 제2 절연부를 형성하는 단계; (d2) 제2 절연부 사이로 노출된 마스크 금속막의 부분을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 (d3) 제2 절연부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Step (d) includes: (d1) forming a patterned second insulating portion on the mask cell portion; (d2) forming a mask pattern by etching a portion of the mask metal layer exposed between the second insulating portions; And (d3) removing the second insulating part.

(c) 단계와 (d) 단계 사이에, 마스크 금속막을 템플릿으로부터 분리하고, 일면에 임시접착부가 형성된 제2 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다.Between steps (c) and (d), the step of separating the mask metal film from the template and bonding the mask metal film on the second template having a temporary adhesive portion formed on one surface thereof may be further included.

마스크 금속막과 제2 템플릿 상의 임시접착부 사이에 제3 절연부가 개재될 수 있다.A third insulating portion may be interposed between the mask metal layer and the temporary adhesive portion on the second template.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿으로서, 템플릿; 및 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀, 및 마스크 셀 주변의 더미를 포함하며, 더미의 적어도 일부에 복수의 용접부가 간격을 이루어 형성되는 마스크를 포함하고, 마스크 셀은 더미 또는 용접부보다는 얇은 두께를 가지는, 마스크 지지 템플릿에 의해 달성된다.Further, the above object of the present invention is to provide a template for supporting an OLED pixel forming mask to correspond to a frame, comprising: a template; And a mask cell having a plurality of mask patterns formed thereon, and a dummy surrounding the mask cell, and including a mask in which a plurality of welds are spaced apart on at least part of the dummy, and the mask cell has a thickness thinner than that of the dummy or weld , Achieved by the mask support template.

마스크는 임시접착부를 개재하여 템플릿 상에 접착될 수 있다.The mask may be adhered to the template through the temporary bonding portion.

마스크 금속막은 압연(rolling) 공정을 이용하여 형성될 수 있다.The mask metal film may be formed using a rolling process.

임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.The temporary bonding unit may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, and an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.

임시접착부는 액체 왁스(liquid wax) 또는 열박리 테이프(thermal release tape)일 수 있다.The temporary adhesive may be a liquid wax or a thermal release tape.

더미 또는 용접부는 적어도 10㎛보다 두껍고, 마스크 셀은 더미 또는 용접부의 두께보다는 얇은 범위에서 두께 차이가 2㎛ 내지 25㎛일 수 있다.The dummy or welding portion may be thicker than at least 10 μm, and the mask cell may have a thickness difference of 2 μm to 25 μm in a range that is thinner than the thickness of the dummy or welding portion.

마스크 셀의 표면 조도(Ra)는 0.1㎛보다 작을(0 초과) 수 있다.The surface roughness Ra of the mask cell may be less than 0.1 μm (more than 0).

마스크의 용접부에 대응하는 템플릿의 부분에 레이저 통과공이 형성될 수 있다.A laser through hole may be formed in a portion of the template corresponding to the welding portion of the mask.

템플릿은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al2O3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.The template may include any one material of wafer, glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia. have.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계; (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; (c) 템플릿에 접착된 마스크 금속막의 마스크 셀부의 두께를 감축하는 단계; (d) 마스크 셀부에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계; (e) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계; (f) 프레임 상에 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및 (g) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.The object of the present invention is to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting the mask are integrally formed, comprising the steps of: (a) providing a mask metal film; (b) adhering a mask metal film on the template in which the temporary adhesive part is formed on one surface; (c) reducing the thickness of the mask cell portion of the mask metal film adhered to the template; (d) manufacturing a mask by forming a mask pattern in the mask cell portion; (e) providing a frame having at least one mask cell area; (f) loading the template onto the frame to correspond the mask to the mask cell area of the frame; And (g) attaching the mask to the frame by irradiating a laser to the welding portion of the mask.

레이저가 조사된 용접부의 부분에 용접 비드(bead)가 형성되고, 용접 비드는 마스크와 프레임이 일체로 연결되도록 매개할 수 있다.A welding bead is formed on a portion of the welding portion irradiated with the laser, and the welding bead may be mediated so that the mask and the frame are integrally connected.

(g) 단계 이후, 임시접착부에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 수행하여, 마스크와 템플릿을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. After step (g), it may further include the step of separating the mask and the template by performing at least one of applying heat, chemical treatment, ultrasonic application, and UV application to the temporary adhesive.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, there is an effect that the mask can be stably supported and moved without deformation.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 용접 시 용접 비드가 충분히 생성되어 부착이 안정적으로 수행될 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when welding the mask to the frame, a welding bead is sufficiently generated so that attachment can be stably performed.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 제조할 때, 마스크 금속막과 절연부의 접착력을 개선하여 보다 명확한 마스크 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when manufacturing a mask, there is an effect of improving the adhesion between the mask metal layer and the insulating portion to form a more clear mask pattern.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, when attaching the mask to the frame, there is an effect of improving the adhesion between the mask and the frame.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 부착한 후에 반복 사용이 가능한 효과가 있다. Further, according to the present invention, there is an effect that the mask can be repeatedly used after attaching it to the frame.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that the mask and the frame can form an integral structure.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of preventing deformation, such as being struck or distorted, of the mask, and enabling clear alignment.

또한, 본 발명에 따르면, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is an effect of remarkably reducing the manufacturing time and increasing the yield remarkably.

도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 종래의 고해상도 OLED 형성을 위한 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하고 마스크를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 임시접착부를 나타내는 확대 단면 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 일부를 확대한 단면 개략도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional OLED pixel deposition mask.
2 is a schematic diagram showing a process of attaching a conventional mask to a frame.
3 is a schematic diagram showing that an alignment error between cells occurs in a process of tensioning a conventional mask.
4 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram showing a conventional mask for forming a high-resolution OLED.
9 is a schematic diagram showing a mask according to an embodiment of the present invention.
10 to 12 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing a mask supporting template by attaching a mask metal film on a template according to an embodiment of the present invention and forming a mask.
13 is an enlarged cross-sectional schematic view showing a temporary bonding unit according to an embodiment of the present invention.
14 is an enlarged cross-sectional schematic view of a part of a mask according to an embodiment of the present invention.
15 is a schematic diagram showing a process of manufacturing a mask supporting template according to another embodiment of the present invention.
16 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask supporting template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
17 is a schematic diagram illustrating a state in which a template is loaded onto a frame and a mask is associated with a cell area of the frame according to an embodiment of the present invention.
18 is a schematic diagram illustrating a process of separating a mask from a template after attaching a mask to a frame according to an embodiment of the present invention.
19 is a schematic diagram showing a state in which a mask is attached to a frame according to an embodiment of the present invention.
20 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus using a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 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 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 마스크(10)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 마스크(100)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.
마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 셀(C)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이 나타난다. 일 예로, 셀(C)에는 70 X 140의 해상도를 가지도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 즉, 수많은 화소 패턴(P)들은 군집을 이루어 셀(C) 하나를 구성하며, 복수의 셀(C)들이 마스크(10)에 형성될 수 있다.
도 2는 종래의 마스크(10)를 프레임(20)에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
한편, 스틱 마스크(10)를 프레임(20)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(10)에 가해졌던 인장력(F1~F2)이 프레임(20)에 역으로 작용할 수 있다. 즉, 인장력(F1~F2)에 의해 팽팽히 늘어났던 스틱 마스크(10)가 프레임(20)에 연결된 후에 프레임(20)에 장력(tension)을 작용할 수 있다. 보통 이 장력이 크지 않아서 프레임(20)에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 프레임(20)의 크기가 소형화되고 강성이 낮아지는 경우에는 이러한 장력이 프레임(20)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 그리하면 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태가 틀어지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 프레임(200)과 일체형 구조를 이룰 수 있게 하는 프레임(200) 및 프레임 일체형 마스크를 제안한다. 프레임(200)에 일체로 형성되는 마스크(100)는 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 방지되고, 프레임(200)에 명확히 정렬될 수 있다. 마스크(100)가 프레임(200)에 연결될 때 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않으므로, 마스크(100)가 프레임(200)에 연결된 후 프레임(200)이 변형될 정도의 장력을 가하지 않을 수 있다. 그리고, 마스크(100)를 프레임(200)에 일체로 연결하는 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 4의 (a)] 및 측단면도[도 4의 (b)]이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 부착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 부착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있으며, 프레임(200)에 부착된 후에 돌출부가 제거될 수 있다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응할 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크(100)를 부착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 최외곽 테두리를 포함해 제1 방향(예를 들어, 가로 방향), 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 형성되는 여러 모서리를 포함할 수 있다. 이러한 여러 모서리들은 프레임(200) 상에 마스크(100)가 부착될 구역을 구획할 수 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 수 있다. 즉, 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 이 재질들은 프레임(200)의 구성요소인 테두리 프레임부(210), 마스크 셀 시트부(220)에 모두 적용될 수 있다.
이에 더하여, 프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하며, 테두리 프레임부(210)에 연결되는 마스크 셀 시트부(220)를 포함할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)는 마스크(100)와 마찬가지로 압연으로 형성되거나, 전주도금과 같은 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 형성될 수도 있다. 또한, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트(sheet)에 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결할 수 있다. 또는, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 연결한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 마스크 셀 시트부(220)에 먼저 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결한 것을 주로 상정하여 설명한다.
마스크 셀 시트부(220)는 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)는 동일한 시트에서 구획된 각 부분을 지칭하며, 이들은 상호간에 일체로 형성된다.
테두리 시트부(221)가 실질적으로 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 테두리 시트부(221)는 테두리 프레임부(210)와 대응하는 대략 사각 형상, 사각틀 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 그리드 시트부(223)는 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제1 그리드 시트부(223)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 시트부(223)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 이에 더하여, 제2 그리드 시트부(225)가 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제2 그리드 시트부(225)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)와 제2 그리드 시트부(225)는 서로 수직 교차될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제2 그리드 시트부(225)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 시트부(225)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 제1 그리드 시트부(223)들 간의 간격과, 제2 그리드 시트부(225)들 간의 간격은 마스크 셀(C)의 크기에 따라서 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 그리드 시트부(223) 및 제2 그리드 시트부(225)는 박막 형태의 얇은 두께를 가지지만, 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 직사각형, 사다리꼴과 같은 사각형 형상, 삼각형 형상 등일 수 있고, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다. 단면 형상은 레이저 스크라이빙, 에칭 등의 과정에서 조절 가능하다.
테두리 프레임부(210)의 두께는 마스크 셀 시트부(220)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 테두리 프레임부(210)는 프레임(200)의 전체 강성을 담당하기 때문에 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)의 경우는, 실질적으로 두꺼운 시트를 제조하는 공정이 어렵고, 너무 두꺼우면 OLED 화소 증착 공정에서 유기물 소스(600)[도 20 참조]가 마스크(100)를 통과하는 경로를 막는 문제를 발생시킬 수 있다. 반대로, 두께가 너무 얇아지면 마스크(100)를 지지할 정도의 강성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라, 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 프레임부(210)의 두께보다는 얇지만, 마스크(100)보다는 두꺼운 것이 바람직하다. 마스크 셀 시트부(220)의 두께는, 약 0.1mm 내지 1mm 정도로 형성될 수 있다. 그리고, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭은 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있다.
평면의 시트에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외하여, 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)이 제공될 수 있다. 다른 관점에서, 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R)에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외한, 빈 영역을 의미할 수 있다.
이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있다. 이 경우, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것을 고려할 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)이 마스크 셀 영역(CR)에 대응되도록 부착될 수 있다. 각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 마스크 셀(C)은 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 프레임은 테두리 프레임부(210)에 마스크 셀 시트부(220)를 부착하여 제조하지 않고, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R) 부분에 테두리 프레임부(210)와 일체인 그리드 프레임[그리드 시트부(223, 225)에 대응]을 곧바로 형성한 프레임을 사용할 수도 있다. 이러한 형태의 프레임도 적어도 하나의 마스크 셀 영역(CR)을 포함하며, 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)를 대응시켜 프레임 일체형 마스크를 제조할 수 있게 된다.
이하에서는, 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)를 제공한다. 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함한 사각 틀 형상일 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 마스크 셀 시트부(220)를 제조한다. 마스크 셀 시트부(220)는 압연, 전주도금 또는 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 평면의 시트를 제조한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분을 제거함에 따라 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)가 존재할 수 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220)의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220)를 평평하게 편 상태로 테두리 시트부(221)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 6의 (b)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220)를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220)의 테두리 시트부(221)를 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220)와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220)를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 6의 실시예는 마스크 셀 영역(CR)을 구비한 마스크 셀 시트부(220)를 먼저 제조하고 테두리 프레임부(210)에 부착하였으나, 도 7의 실시예는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 부착한 후에, 마스크 셀 영역(CR) 부분을 형성한다.
먼저, 도 6의 (a)처럼, 중공 영역(R)을 포함한 테두리 프레임부(210)를 제공한다.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)에 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]를 대응할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')는 아직 마스크 셀 영역(CR)이 형성되지 않은 평면 상태이다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220')의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220')를 평평하게 편 상태로 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 7의 (a)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220')를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220')를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220')를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220')의 테두리 부분을 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220') 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220')와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220')를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]에 마스크 셀 영역(CR)을 형성한다. 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분의 시트를 제거함에 따라 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 마스크 셀 영역(CR)을 형성하게 되면, 테두리 프레임부(210)와 용접(W)된 부분이 테두리 시트부(221)가 되고, 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)를 구비하는 마스크 셀 시트부(220)가 구성될 수 있다.
도 8은 종래의 고해상도 OLED 형성을 위한 마스크를 나타내는 개략도이다.
고해상도의 OLED를 구현하기 위해 패턴의 크기가 줄어들고 있으며, 이를 위해 사용되는 마스크 금속막의 두께도 얇아질 필요가 있다. 도 8의 (a)와 같이, 고해상도의 OLED 화소(6)를 구현하려면, 마스크(10')에서 화소 간격 및 화소 크기 등을 줄여야 한다(PD -> PD'). 또한, 새도우 이펙트에 의한 OLED 화소(6)가 불균일하게 증착되는 것을 막기 위하여, 마스크(10')의 패턴을 경사지게 형성(14)할 필요가 있다. 하지만, 약 30~50 ㎛정도의 두께(T1)를 가져 두꺼운 마스크(10')에 패턴을 경사지게 형성(14)하는 과정에서, 미세한 화소 간격(PD') 및 화소 크기에 맞는 패터닝(13)을 하기 어렵기 때문에 가공 공정에서 수율이 나빠지는 원인이 된다. 다시 말해, 미세한 화소 간격(PD')을 가지고 경사지게 패턴을 형성(14)하기 위해서는 얇은 두께의 마스크(10')를 사용하여야 한다.
특히, UHD 수준의 고해상도를 위해서는, 도 8의 (b)와 같이, 20㎛ 이하 정도의 두께(T2)를 가지는 얇은 마스크(10')를 사용하여야 미세한 패터닝을 할 수 있게 된다. 또한, UHD 이상의 초고해상도를 위해서는 10㎛ 정도의 두께(T2)를 가지는 얇은 마스크(10')의 사용을 고려할 수 있다.
하지만, 마스크(10')의 두께가 너무 얇아지면 마스크(10')를 프레임(200)에 용접할 때, 용접의 매개체가 되는 용접 비드가 충분히 생성되지 않는 문제점이 있다. 용접 비드가 불충분하게 생성되면 마스크(10')와 프레임(200)의 부착 강도가 낮아지거나 심지어 부착에 실패하는 경우도 발생한다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 용접 비드가 충분히 생성될 수 있는 마스크(100)를 포함하는 마스크 지지 템플릿을 제안한다. 마스크(100)의 용접 타겟인 더미(DM) 또는 용접부(WP)의 부분은 마스크 패턴(P)이 형성되는 마스크 셀(C) 또는 마스크 셀부(CG)보다 두꺼울 수 있다. 그리하여 두꺼운 부분에서 충분한 양의 용접 비드의 생성을 제공하므로, 용접 강도, 부착 강도가 확보될 수 있게 된다. 이하에서 구체적으로 살펴본다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 나타내는 개략도이다.
마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 있다. 압연 공정, 전주 도금 등으로 생성한 금속 시트로 마스크(100)를 제조할 수 있고, 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있음은 상술한 바 있다. 더미(DM)는 셀(C)을 제외한 마스크 막(110)[마스크 금속막(110)] 부분에 대응하고, 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 더미(DM)는 마스크(100)의 테두리에 대응하여 더미(DM)의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다.
마스크(100)는 압연(rolling) 공정으로 생성한 금속 시트(sheet)를 사용할 수 있다. 마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10-7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다.
압연 공정으로 제조된 금속 시트는 제조 공정상 수십 내지 수백 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 이 정도로 비교적 두꺼운 금속 시트는, 후술할 마스크 패턴(P)을 미세하게 형성하기 위해, 더 얇게 만들어질 필요가 있다. 금속 시트에 CMP 등의 방법을 사용하여 두께를 약 50㎛ 이하로, 예를 들어, 20~50㎛ 정도로 얇게 만드는 공정을 더 수행할 수 있다.
압연 공정으로 제조된 금속 시트를 사용하는 경우에는, 전주도금으로 형성한 도금막보다 두께면에서는 두꺼운 문제가 있지만, 열팽창계수(CTE)가 낮기 때문에 별도의 열처리 공정을 수행할 필요가 없으며, 내부식성이 강한 이점이 있다.
한편, 압연 공정으로 생성한 금속 시트를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지는 않고, 전주 도금(electroforming)으로 생성한 금속 시트를 사용할 수도 있다. 이때, 열처리 공정을 더 수행하여 전주 도금 시트의 열팽창계수를 낮출 수 있다. 전주 도금의 음극체(cathode) 전극으로 사용되는 기재는 전도성 재질일 수 있다. 특히, 메탈의 경우 메탈 옥사이드, 다결정의 경우 개재물, 결정립계로 인해 음극체에 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금 금속 시트의 일부가 불균일하게 형성될 수 있으므로, 단결정 재질의 모판(또는, 음극체)을 사용할 수 있다. 특히, 단결정 실리콘 재질일 수 있고, Ti, Cu, Ag 등의 금속, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge 등의 반도체, 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 등의 탄소계 재질, CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbBr3, CH3NH3PbI3, SrTiO3 등을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조 등의 초전도체용 단결정 세라믹, 항공기 부품용 단결정 초내열합금 등이 사용될 수도 있다. 전도성을 가지도록 도핑이 일부, 전체에 수행될 수 있다. 단결정 재질의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 금속 시트를 생성하고, 이를 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다.
압연, 전주도금, 그 밖의 막 형성 공정을 사용하여 제조된 금속 시트에 마스크 패턴(P)을 형성할 수 있다. 금속 시트 상에 포토리소그래피를 이용한 식각 공정을 적용하여 마스크 패턴(P)을 형성할 수 있다. 이 외에, 레이저 식각 공정 등의 패턴 형성 공정을 더 사용할 수 있다. 마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있다.
마스크(100)는 용접부(WP)를 구비할 수 있다. 용접부(WP)는 레이저(L)의 조사에 의해 용접 비드(WB)를 형성할 수 있는 타겟 영역을 의미할 수 있다. 용접부(WP)는 마스크(100)의 테두리 또는 더미(DM) 부분에서 적어도 일부 영역에 해당할 수 있다. 용접부(WP)는 마스크(100)의 네개의 테두리 부분, 대향하는 두개의 테두리 부분 등에 위치할 수 있다. 이하에서는 복수의 용접부(WP)가 마스크(100)의 더미(DM) 영역에 일정한 간격을 가지고 배치되고, 용접부(WP)의 형태는 대략 원 형상인 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이에 제한되지는 않음을 밝혀둔다.
본 발명의 마스크(100)에서 용접 타겟인 더미(DM) 또는 용접부(WP)의 부분은 마스크 패턴(P)이 형성되는 마스크 셀(C)보다 두꺼울 수 있다. 더미(DM) 또는 용접부(WP) 부분의 두께는 바랍직하게는 약 10㎛ 이상일 수 있고, 일 예로 약 10~30㎛일 수 있다. 그리고, 마스크 셀(C) 부분의 두께는 더미(DM) 또는 용접부(WP) 부분의 두께보다는 얇은 범위에서 약 5~18㎛일 수 있다.
프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다.
마스크(100)의 일면(101)은 OLED 화소 증착 공정에서 대상 기판(900)[도 20 참조]에 접촉할 면이기 때문에 평평한 것이 바람직하다. 그리고, 마스크(100)의 타면에서 더미(DM)의 면(102)과 마스크 셀(C)의 면(103)은 더미(DM)와 마스크 셀(C)의 두께 차이에 따른 단차 또는 라운딩이 형성될 수 있다. 마스크(100)의 일면(101)은 후술할 템플릿(50)의 일면과 대향하는 면이다.
이하에서는, 제조한 마스크 금속막(110)을 템플릿(50)에 지지시켜 마스크(100)를 제조하며, 마스크(100)가 지지된 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하고 마스크(100)를 프레임(200)에 부착함에 따라 프레임 일체형 마스크를 제조하는 일련의 공정을 설명한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착하고 마스크(100)를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
먼저, 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다. 일 실시예로서, 압연 방식으로 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (a)를 참조하면, 템플릿(template; 50)을 제공할 수 있다. 템플릿(50)은 마스크(100)가 일면 상에 부착되어 지지된 상태로 이동시킬 수 있는 매개체이다. 템플릿(50)의 일면은 평평한 마스크(100)를 지지하여 이동시킬 수 있도록 평평한 것이 바람직하다. 중심부(50a)는 마스크 금속막(110)의 마스크 셀(C)에 대응하고, 테두리부(50b)는 마스크 금속막(110)의 더미(DM)에 대응할 수 있다. 마스크 금속막(110)이 전체적으로 지지될 수 있도록 템플릿(50)의 크기는 마스크 금속막(110)보다 면적이 큰 평판 형상일 수 있다.
템플릿(50)은 마스크(100)를 프레임(200)에 정렬시키고 접착하는 과정에서 비전(vision) 등을 관측하기 용이하도록 투명한 재질인 것이 바람직하다. 또한, 투명한 재질인 경우 레이저가 관통할 수도 있다. 투명한 재질로서 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al2O3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 등의 재질을 사용할 수 있다. 일 예로, 템플릿(50)은 붕규산유리 중 우수한 내열성, 화학적 내구성, 기계적 강도, 투명성 등을 가지는 BOROFLOAT® 33 재질을 사용할 수 있다. 또한, BOROFLOAT® 33은 열팽창계수가 약 3.3으로 인바 마스크 금속막(110)과 열팽창계수 차이가 적어 마스크 금속막(110)의 제어에 용이한 이점이 있다.
한편, 템플릿(50)은 마스크 금속막(110)[또는, 마스크(100)]과의 계면 사이에서 에어갭(air gap)이 발생하지 않도록, 마스크 금속막(110)과 접촉하는 일면이 경면일 수 있다. 이를 고려하여, 템플릿(50)의 일면의 표면 조도(Ra)가 100nm 이하일 수 있다. 표면 조도(Ra)가 100nm 이하인 템플릿(50)을 구현하기 위해, 템플릿(50)은 웨이퍼(wafer)를 사용할 수 있다. 웨이퍼(wafer)는 표면 조도(Ra)가 약 10nm 정도이고, 시중의 제품이 많고 표면처리 공정들이 많이 알려져 있으므로, 템플릿(50)으로 사용할 수 있다. 템플릿(50)의 표면 조도(Ra)가 nm 스케일이기 때문에 에어갭이 없거나, 거의 없는 수준으로, 레이저 용접에 의한 용접 비드(WB)의 생성이 용이하여 마스크 패턴(P)의 정렬 오차에 영향을 주지 않을 수 있다.
템플릿(50)은 템플릿(50)의 상부에서 조사하는 레이저(L)가 마스크(100)의 용접부(WP; 용접을 수행할 영역)에까지 도달할 수 있도록, 템플릿(50)에는 레이저 통과공(51)이 형성될 수 있다. 레이저 통과공(51)은 용접부(WP)의 위치 및 개수에 대응하도록 템플릿(50)에 형성될 수 있다. 용접부(WP)는 마스크(100)의 테두리 또는 더미(DM) 부분에서 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 이에 대응하도록 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다. 일 예로, 용접부(WP)는 마스크(100)의 양측(좌측/우측) 더미(DM) 부분에 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 템플릿(50)의 양측(좌측/우측)에 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다.
레이저 통과공(51)은 반드시 용접부(WP)의 위치 및 개수에 대응될 필요는 없다. 예를 들어, 레이저 통과공(51) 중 일부에 대해서만 레이저(L)를 조사하여 용접을 수행할 수도 있다. 또한, 용접부(WP)에 대응되지 않는 레이저 통과공(51) 중 일부는 마스크(100)와 템플릿(50)을 정렬할 때 얼라인 마크를 대신하여 사용할 수도 있다. 만약, 템플릿(50)의 재질이 레이저(L) 광에 투명하다면 레이저 통과공(51)을 형성하지 않을 수도 있다.
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되기 전까지 마스크(100)[또는, 마스크 금속막(110)]이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다. 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 임시접착부(55)는 템플릿(50) 일면 상에서 면 전체에 형성될 수 있다.
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트(thermal release type), UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트(UV release type)를 사용할 수 있다.
일 예로, 임시접착부(55)는 액체 왁스(liquid wax)를 사용할 수 있다. 액체 왁스는 반도체 웨이퍼의 폴리싱 단계 등에서 이용되는 왁스와 동일한 것을 사용할 수 있고, 그 유형이 특별히 한정되지는 않는다. 액체 왁스는 주로 유지력에 관한 접착력, 내충격성 등을 제어하기 위한 수지 성분으로 아크릴, 비닐아세테이트, 나일론 및 다양한 폴리머와 같은 물질 및 용매를 포함할 수 있다. 일 예로, 임시접착부(55)는 수지 성분으로 아크릴로나이트릴 뷰타디엔 고무(ABR, Acrylonitrile butadiene rubber), 용매 성분으로 n-프로필알코올을 포함하는 SKYLIQUID ABR-4016을 사용할 수 있다. 액체 왁스는 스핀 코팅을 사용하여 임시접착부(55) 상에 형성할 수 있다.
액체 왁스인 임시접착부(55)는 85℃~100℃보다 높은 온도에서는 점성이 낮아지고, 85℃보다 낮은 온도에서 점성이 커지고 고체처럼 일부 굳을 수 있어, 마스크 금속막(110)과 템플릿(50)을 고정 접착할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착할 수 있다. 액체 왁스를 85℃이상으로 가열하고 마스크 금속막(110)을 템플릿(50)에 접촉시킨 후, 마스크 금속막(110) 및 템플릿(50)을 롤러 사이에 통과시켜 접착을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 템플릿(50)에 약 120℃, 60초 동안 베이킹(baking)을 수행하여 임시접착부(55)의 솔벤트를 기화시키고, 곧바로, 마스크 금속막 라미네이션(lamination) 공정을 진행할 수 있다. 라미네이션은 임시접착부(55)가 일면에 형성된 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 로딩하고, 약 100℃의 상부 롤(roll)과 약 0℃의 하부 롤 사이에 통과시켜 수행할 수 있다. 그 결과로, 마스크 금속막(110)이 템플릿(50) 상에서 임시접착부(55)를 개재하여 접촉될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 임시접착부(55)를 나타내는 확대 단면 개략도이다. 또 다른 예로, 임시접착부(55)는 열박리 테이프(thermal release tape)를 사용할 수 있다. 열박리 테이프는 가운데에 PET 필름 등의 코어 필름(56)이 배치되고, 코어 필름(56)의 양면에 열박리가 가능한 점착층(thermal release adhesive; 57a, 57b)이 배치되며, 점착층(57a, 57b)의 외곽에 박리 필름/이형 필름(58a, 58b)이 배치된 형태일 수 있다. 여기서 코어 필름(56)의 양면에 배치되는 점착층(57a, 57b)은 상호 박리되는 온도가 상이할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 박리 필름/이형 필름(58a, 58b)을 제거한 상태에서, 열박리 테이프의 하부면[제2 점착층(57b)]은 템플릿(50)에 접착되고, 열박리 테이프의 상부면[제1 점착층(57a)]은 마스크 금속막(110)에 접착될 수 있다. 제1 점착층(57a)과 제2 점착층(57b)은 상호 박리되는 온도가 상이하므로, 후술할 도 18에서 마스크(100)로부터 템플릿(50)을 분리할 때, 제1 점착층(57a)이 열박리 되는 열을 가함에 따라 마스크(100)는 템플릿(50) 및 임시접착부(55)로부터 분리가 가능해질 수 있다.
한편, 압연 공정으로 제조된 금속 시트는 제조 공정상 수십 내지 수백 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 도 8에서 전술한 바와 같이, UHD 수준의 고해상도를 위해서는 20㎛ 이하 정도의 두께를 가지는 얇은 마스크 금속막(110)을 사용하여야 미세한 패터닝을 할 수 있고, UHD 이상의 초고해상도를 위해서는 10㎛ 정도의 두께를 가지는 얇은 마스크 금속막(110)을 사용하여야 한다. 하지만, 압연(rolling) 공정으로 생성한 마스크 금속막(110')은 약 25~500㎛ 정도의 두께를 가지므로, 두께가 더 얇게 해야할 필요가 있다.
따라서, 도 10의 (b')와 같이, 다른 실시예로서, 마스크 금속막(110')의 일면을 평탄화(PS)하는 공정을 더 수행할 수 있다. 여기서 평탄화(PS)는 마스크 금속막(110')의 일면(상면)을 경면화 하면서 동시에 마스크 금속막(110')의 상부를 일부 제거하여 두께를 얇게 감축시키는 것을 의미한다. 평탄화(PS)는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법으로 수행할 수 있고, 공지의 CMP 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 화학적 습식 식각(chemical wet etching) 또는 건식 식각(dry etching) 방법으로 마스크 금속막(110')의 두께를 감축시킬 수 있다. 이 외에도 마스크 금속막(110')의 두께를 얇게 하는 평탄화가 가능한 공정을 제한없이 사용할 수 있다.
평탄화(PS)를 수행하는 과정에서, 일 예로 CMP 과정에서, 마스크 금속막(110') 상부면의 표면 조도(Ra)가 제어될 수 있다. 바람직하게는, 표면 조도가 더 감소하는 경면화가 진행될 수 있다. 또는, 다른 예로, 화학적 습식 식각 또는 건식 식각 과정을 진행하여 평탄화(PS)를 수행한 후, 이후에 별개의 CMP 공정 등의 폴리싱 공정을 더하여 표면 조도(Ra)를 감소시킬 수도 있다.
이처럼, 마스크 금속막(110')의 두께를 약 50㎛ 이하로 얇게 만들 수 있다. 이에 따라 마스크 금속막(110)의 두께는 약 20㎛ 내지 50㎛ 정도로 형성될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
전주 도금 공정으로 생성한 마스크 금속막(110)의 경우, 압연 공정으로 생성한 마스크 금속막(110)보다 두께가 얇을 수 있다. 이에 따라, 두께를 감축하는 평탄화(PS) 공정을 생략할 수도 있으나, 도금 마스크 금속막(110)의 표면층의 조성, 결정구조/미세구조에 따라 에칭 특성이 다를 수 있으므로, 평탄화(PS)를 더 수행하여 표면 특성, 두께를 제어할 수도 있다.
다음으로, 도 11의 (c)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 테두리 상에 제1 절연부(23)를 형성할 수 있다. 제1 절연부(23)는 도 9에서 상술한 마스크(100)의 더미(DM) 영역이 될 부분에 형성하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 마스크 금속막(110)의 마스크 셀부(CG)를 제외한 나머지 영역 상에 제1 절연부(23)를 형성할 수 있다. 여기에서, 마스크 셀부(CG)는 마스크 패턴(P)이 형성되면 마스크 셀(C)이 될 수 있는 영역으로, 프레임(200)에 마련되는 마스크 셀 영역(CR)과는 구분되는 개념으로 이해될 수 있다. 또는, 제1 절연부(23)는 마스크 금속막(110)의 용접부(WP)에 대응하는 영역 상에 형성할 수도 있다. 제1 절연부(23)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 11의 (d)를 참조하면, 제1 절연부(23)가 형성된 부분을 제외한 마스크 금속막(110)의 노출된 부분[또는, 마스크 셀부(CG)]에 식각(EC)을 수행할 수 있다. 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있고, 식각 결과 마스크 금속막(110)의 노출된 부분[또는, 마스크 셀부(CG)]이 식각되어, 두께가 감축될 수 있다.
다음으로, 도 11의 (e)를 참조하면, 제1 절연부(23)를 제거할 수 있다. 마스크 셀부(CG)가 식각되어 두께가 감축됨에 따라, 더미(DM)의 면(102)[또는, 용접부(WP)의 면]과 마스크 셀부(CG)의 면(103)의 두께 차이에 따른 단차 또는 라운딩이 나타날 수 있다.
다음으로, 도 12의 (f)를 참조하면, 두께가 감축된 마스크 셀부(CG) 상에 조도 감축 처리(TP)를 더 수행할 수 있다. 조도 감축 처리(TP)는 마스크 셀부(CG) 상에 터치 폴리싱(touch polishing)을 수행하는 처리일 수 있다. 두께가 감축된 마스크 셀부(CG)의 표면은 식각으로 인해 미세한 요철들이 형성되어 형태로 조도(거칠기)가 높은 상태일 수 있다. 여기에, 터치 폴리싱(TP)을 수행하면, 마스크 셀부(CG)의 표면 조도(Ra)가 0.1㎛보다 작게되는 것이 바람직하다. 표면 조도(Rz) 기준으로는 1.0㎛보다 작을 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 일부를 확대한 단면 개략도이다. 도 14를 참조하여 도 12의 (f) 단계에서 터치 폴리싱(TP)이 가능한 이유를 설명한다.
마스크 셀부(CG)는 마스크 금속막(110)의 중심에 위치하고 마스크 셀부(CG)의 외곽 부분이 더미(DM)일 수 있다. 더미(DM)에서 용접부(WP)가 위치하는 부분은 두께 T1으로 형성되고, 마스크 셀부(CG)는 두께가 감축되어 두께 T2로 형성될 수 있다. 마스크 셀부(CG)와 더미(DM) 또는 용접부(WP)와의 두께 차이는 (T1 - T2)의 값을 가질 수 있다. 그리고, 용접부(WP)의 폭이 W1, 용접부(WP)를 제외한 더미(DM) 부분의 폭이 W2라고 하면, W1과 W2의 경계에서는 도 11(d)의 식각(EC)에 따른 라운딩 된 부분이 나타난다. W2의 폭을 가지는 더미(DM) 부분과 마스크 셀부(CG)는 거의 평형하게 연결될 수 있다.
여기에서, 마스크 셀부(CG)와 더미(DM)의 경계로부터 용접부(WP)의 모서리 단부까지의 임의의 직선이, 수평선과 이루는 각도(a1)을 계산하면, 각도(a1)은 약 0.057° 내지 1.432°정도이다. 일 예로, 용접부(WP)의 두께(T1)가 15㎛, 마스크 셀부(CG)의 두께(T2)가 13㎛일때 두께 차이는 최소이며, 용접부(WP)를 제외한 더미(DM) 부분의 폭(W2)이 2,000㎛일때, 각도(a1)은 [a1(°) = arctan(2/2000) = 0.057] 에 따라 가장 낮은 값이 도출된다. 그리고, 용접부(WP)의 두께(T1)가 30㎛, 마스크 셀부(CG)의 두께(T2)가 5㎛일때 두께 차이는 최대이며, 용접부(WP)를 제외한 더미(DM) 부분의 폭(W2)이 1,000㎛일때, 각도(a1)은 [a1(°) = arctan(25/1000) = 1.432] 에 따라 가장 큰 값이 도출된다.
각도(a1)가 약 0.057° 내지 1.432°정도 범위의 매우 작은 각도이기 때문에, 연성(softness)를 고려하면 용접부(WP)[또는, 더미(DM)와 마스크 셀부(CG) 사이에 단차가 있어도 완만하게 터치 폴리싱(TP)이 가능하다. 따라서, 터치 폴리싱(TP)으로 마스크 셀부(CG) 상의 조도가 감축됨에 따라, 보다 경면화된 마스크 셀부(CG) 상에서 제2 절연부(25)의 패턴화가 명확히 될 수 있다. 다시 말해, 제2 절연부(25)가 마스크 셀부(CG) 상에서 깔끔하게 형성될 수 있는 이점이 있다.
이에 더하여, 조도 감축 처리로서, 마스크 셀부(CG) 상에 광택층(미도시)을 형성하는 처리를 더 수행할 수 있다. 광택층을 형성하면, 미세 요철의 함몰된 부분에 광택제가 채워져 조도가 감축될 수 있다. 광택제는 과수불산 등을 포함할 수 있다. 마스크 셀부(CG) 상의 조도를 더욱 감축시킴에 따라, 더욱 더 경면화된 마스크 셀부(CG) 상에서 제2 절연부(25)의 패턴화가 명확히 될 수 있다.
다음으로, 도 12의 (g)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 마스크 셀부(CG) 상에 패턴화된 제2 절연부(25)를 형성할 수 있다. 제2 절연부(25)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있다.
이어서, 마스크 금속막(110)[또는, 마스크 셀부(CG)]의 식각을 수행할 수 있다. 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있고, 식각 결과 절연부(25) 사이의 빈 공간(26)으로 노출된 마스크 금속막(110)의 부분이 식각될 수 있다. 마스크 금속막(110)의 식각된 부분은 마스크 패턴(P)을 구성하고, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C)을 포함하는 마스크(100)가 제조될 수 있다.
다음으로, 도 12의 (h)를 참조하면, 제2 절연부(25)를 제거하여 마스크(100)를 지지하는 템플릿(50)의 제조를 완료할 수 있다.
프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
한편, 도 11의 (e) 단계 이후 곧바로 제2 절연부(25)를 형성하지 않고, 마스크 셀부(CG)의 두께가 감축된 마스크 금속막(110)을 템플릿(50)으로부터 분리할 수 있다. 분리한 마스크 금속막(110)을 별도의 제2 템플릿(60)에 로딩하여 마스크 지지 템플릿을 제조할 수도 있다.
도 15의 (a)를 참조하면, 도 11의 (e) 단계 이후, 임시접착부(55)에 열(ET), 초음파(US), UV(UV)를 인가하거나, 화학적 처리(CM)를 수행할 수 있다. 이에 따라, 임시접착부(55)의 점성, 접착력 등이 낮아질 수 있다.
이어서, 도 15의 (b)를 참조하면, 마스크 금속막(110)을 템플릿(50)으로부터 분리할 수 있다.
이어서, 도 15의 (c)를 참조하면, 일면에 임시접착부(65)가 형성된 제2 템플릿(60) 상에 마스크 금속막(110)을 접착할 수 있다. 제2 템플릿(60), 레이저 통과공(61), 임시접착부(65)는 템플릿(50), 레이저 통과공(51), 임시접착부(55)와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
제2 템플릿(60) 상에 마스크 금속막(110)을 접착하기 전에, 마스크 금속막(110)의 일면(101), 즉, 제2 템플릿(60)과 접촉할 면 상에 제3 절연부(27)를 형성할 수 있다. 제3 절연부(27)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있다.
이어서, 도 15의 (d)를 참조하면, 마스크 금속막(110)을 제2 템플릿(60) 상에 접착할 수 있다. 마스크 금속막(110)의 일면(101)에는 제3 절연부(27)가 형성되므로, 마스크 금속막(110)과 제2 템플릿(60) 사이에 제3 절연부(27)가 개재될 수 있다.
도 15의 (d) 단계 이후, 도 12의 (f) 및 (g) 단계와 같이 마스크 패턴(P)을 형성하여 마스크(100)를 제조하는 단계를 수행할 수 있다. 마스크 패턴(P)을 형성하는 식각을 수행할 때, 식각액이 마스크 금속막(110)의 일면(일 예로, 상면)으로만 진입하여 절연부(25) 사이의 빈 공간(26)을 통하여 한쪽 방향을 기준으로만 식각하는 것이 유리할 수 있다. 양면에서 동시에 식각이 되면 원하는 마스크 패턴(P)의 형태를 구현하기 어려울 수 있다. 따라서, 마스크 금속막(110)의 타면(일 예로, 하면)에서의 식각을 방지하는 것이 매우 중요하게 취급된다. 도 15의 실시예에서는 마스크 금속막(110)의 하면에 제3 절연부(27)가 위치한다. 이에 따라, 식각액이 마스크 금속막(110)의 타면(후면)에 진입하는 것이 방지되고, 마스크 금속막(110)의 일면(상면)에서만 마스크 패턴(P)을 형성하는 식각 공정을 진행할 수 있는 이점이 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 16을 참조하면, 템플릿(50)은 진공 척(90)에 의해 이송될 수 있다. 진공 척(90)으로 마스크(100)가 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다. 진공 척(90)은 x, y, z, θ축으로 이동되는 이동 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 진공 척(90)은 템플릿(50)을 흡착하여 플립(flip)할 수 있는 플립 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 진공 척(90)이 템플릿(50)을 흡착하여 플립한 후, 프레임(200) 상으로 템플릿(50)을 이송하는 과정에서도, 마스크(100)의 접착 상태 및 정렬 상태에는 영향이 없게 된다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다. 도 17에는 하나의 마스크(100)를 셀 영역(CR)에 대응/부착하는 것이 예시되나, 복수의 마스크(100)를 동시에 각각 모든 셀 영역(CR)에 대응시켜서 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 과정을 수행할 수도 있다. 이 경우, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
다음으로, 도 17을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하는 것으로 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있다. 템플릿(50)/진공 척(90)의 위치를 제어하면서, 현미경을 통해 마스크(100)가 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는지 살펴볼 수 있다. 템플릿(50)이 마스크(100)를 압착하므로, 마스크(100)와 프레임(200)은 긴밀히 맞닿을 수 있다.
한편, 하부 지지체(70)를 프레임(200) 하부에 더 배치할 수도 있다. 하부 지지체(70)는 프레임 테두리부(210)의 중공 영역(R) 내에 들어갈 정도의 크기를 가지고 평판 형상일 수 있다. 또한, 하부 지지체(70)의 상부면에는 마스크 셀 시트부(220)의 형상에 대응하는 소정의 지지홈(미도시)이 형성될 수도 있다. 이 경우 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 지지홈에 끼워지게 되어, 마스크 셀 시트부(220)가 더욱 잘 고정될 수 있다.
하부 지지체(70)는 마스크(100)가 접촉하는 마스크 셀 영역(CR)의 반대면을 압착할 수 있다. 즉, 하부 지지체(70)는 마스크 셀 시트부(220)를 상부 방향으로 지지하여 마스크(100)의 부착과정에서 마스크 셀 시트부(220)가 하부 방향으로 처지는 것을 방지할 수 있다. 이와 동시에, 하부 지지체(70)와 템플릿(50)이 상호 반대되는 방향으로 마스크(100)의 테두리 및 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]를 압착하게 되므로, 마스크(100)의 정렬 상태가 흐트러지지 않고 유지될 수 있게 된다.
이처럼, 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다.
이어서, 마스크(100)에 레이저(L)를 조사하여 레이저 용접에 의해 마스크(100)를 프레임(200)에 부착할 수 있다. 레이저 용접된 마스크의 용접부(WP) 부분에는 용접 비드(WB)가 생성되고, 용접 비드(WB)는 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다. 이때, 본 발명의 마스크(100)는 용접부(WP)[또는, 더미(DM)] 부분이 마스크 셀(C)보다 두껍게 형성되므로, 용접부(WP)로부터 충분한 용접 비드(WB)가 생성될 수 있다. 충분한 용접 비드(WB)는 마스크(100)와 프레임(200)이 보다 강하고 안정적으로 부착될 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 프레임 일체형 마스크의 제조 수율이 향상될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 18을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후, 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리(debonding)할 수 있다. 마스크(100)와 템플릿(50)의 분리는 임시접착부(55)에 열 인가(ET), 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US), UV 인가(UV) 중 적어도 어느 하나를 통해 수행할 수 있다. 마스크(100)는 프레임(200)에 부착된 상태를 유지하므로, 템플릿(50)만을 들어올릴 수 있다. 일 예로, 85℃~100℃보다 높은 온도의 열을 인가(ET)하면 임시접착부(55)의 점성이 낮아지게 되고, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, IPA, 아세톤, 에탄올 등의 화학 물질에 임시접착부(55)를 침지(CM)함으로서 임시접착부(55)를 용해, 제거 등의 방식으로 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, 초음파를 인가(US)하거나, UV를 인가(UV)하면 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다.
더 설명하면, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착을 매개하는 임시접착부(55)는 TBDB 접착소재(temporary bonding&debonding adhesive)이므로, 여러가지 분리(debonding) 방법을 사용할 수 있다.
일 예로, 화학적 처리(CM)에 따른 용매 디본딩(Solvent Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 용매(solvent)의 침투에 의해 임시접착부(55)가 용해됨에 따라해 디본딩이 이루어질 수 있다. 이때, 마스크(100)에 패턴(P)이 형성되어 있으므로, 마스크 패턴(P) 및 마스크(100)와 템플릿(50)의 계면을 통해 용매가 침투될 수 있다. 용매 디본딩은 상온(room temperature)에서 디본딩이 가능하고 별도의 고안된 복잡한 디본딩 설비가 필요하지 않기 때문에 다른 디본딩 방법에 비해 상대적으로 경제적이라는 이점이 있다.
다른 예로, 열 인가(ET)에 따른 열 디본딩(Heat Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 고온의 열을 이용해 임시접착부(55)의 분해를 유도하고, 마스크(100)와 템플릿(50) 간의 접착력이 감소되면 상하 방향 또는 좌우 방향로 디본딩이 진행될 수 있다.
다른 예로, 열 인가(ET), UV 인가(UV) 등에 따른 박리 접착제 디본딩(Peelable Adhesive Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 임시접착부(55)가 열박리 테이프인 경우에 박리 접착제 디본딩 방법으로 디본딩을 수행할 수 있으며, 이 방법은 열 디본딩 방법처럼 고온의 열처리 및 고가의 열처리 장비가 필요하지 않다는 점과 진행 프로세스가 상대적으로 단순한 이점이 있다.
다른 예로, 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US), UV 인가(UV) 등에 따른 상온 디본딩(Room Temperature Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 마스크(100) 또는 템플릿(50)의 일부(중심부)에 non-sticky 처리를 하면, 임시접착부(55)에 의해 테두리 부분만 접착이 될 수 있다. 그리고, 디본딩 시에는 테두리 부분에 용제가 침투하여 입시접착부(55)의 용해에 의해 디본딩이 이루어지게 된다. 이 방법은 본딩과 디본딩이 진행되는 동안 마스크(100), 템플릿(50)의 테두리 영역을 제외한 나머지 부분은 직접적인 손실이나 디본딩 시 접착소재 잔여물(residue)에 의한 결함 등이 발생하지 않는 이점이 있다. 또한 열 디본딩법과 달리 디본딩시 고온의 열처리 과정이 필요하지 않기 때문에 상대적으로 공정 비용을 감축할 수 있는 이점이 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 19를 참조하면, 하나의 마스크(100)는 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR) 상에 부착될 수 있다.
프레임(200)의 마스크 셀 시트부(220)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 마스크(100)에 인장력이 가해진 채로 마스크 셀 시트부(220)에 부착이 되면, 마스크(100)에 잔존하는 인장력이 마스크 셀 시트부(220) 및 마스크 셀 영역(CR)에 작용하게 되어 이들을 변형시킬 수도 있다. 따라서, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로 마스크 셀 시트부(220)에 마스크(100)의 부착을 수행해야 한다. 본 발명은 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다. 그리하여, 마스크(100)에 가해진 인장력이 반대로 프레임(200)에 장력(tension)으로 작용하여 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]을 변형시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
종래의 도 1의 마스크(10)는 셀 6개(C1~C6)를 포함하므로 긴 길이를 가지는데 반해, 본 발명의 마스크(100)는 셀 1개(C)를 포함하여 짧은 길이를 가지므로 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100)는 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 도 10의 (b) 단계에서 상술한 바와 같이, 라미네이션 공정으로 템플릿(50)에 마스크 금속막(110)을 접착할 때, 약 100℃의 온도가 마스크 금속막(110)에 가해질 수 있다. 이에 의해 마스크 금속막(110)에 일부 인장 장력이 걸린 상태로 템플릿(50)에 접착될 수 있다. 그 후, 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되고, 템플릿(50)이 마스크(100)와 분리되면, 마스크(100)는 소정양 수축할 수 있다.
각각의 마스크(100)들이 모두 대응되는 마스크 셀 영역(CR) 상에 부착된 후에 템플릿(50)과 마스크(100)들이 분리되면, 복수의 마스크(100)들이 상호 반대방향으로 수축되는 장력을 인가하기 때문에, 그 힘이 상쇄되어 마스크 셀 시트부(220)에는 변형이 일어나지 않게 된다. 예를 들어, CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)와 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100) 사이의 제1 그리드 시트부(223)는 CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 우측 방향으로 작용하는 장력과 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 좌측 방향으로 작용하는 장력이 상쇄될 수 있다. 그리하여, 장력에 의한 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에는 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있는 이점이 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 20을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)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 프레임 일체형 마스크(100, 200)[또는, FMM]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 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 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, 프레임 일체형 마스크(100, 200)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.
마스크(100)는 화소 증착 공정 온도보다 높은 제1 온도 상에서 프레임(200)에 부착 고정되므로, 화소 증착을 위한 공정 온도로 상승시킨다고 하더라도, 마스크 패턴(P)의 위치에는 영향이 거의 없게 되며, 마스크(100)와 이에 이웃하는 마스크(100) 사이의 PPA는 3㎛를 초과하지 않도록 유지될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 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.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The detailed description of the present invention to be described later refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It is to be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in relation to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description to be described below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions over several aspects, and the length, area, thickness, and the like may be exaggerated and expressed for convenience.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily implement the present invention.
1 is a schematic diagram showing a conventional OLED pixel deposition mask 10.
Referring to FIG. 1, a conventional mask 10 may be manufactured in a stick-type or plate-type. The mask 10 shown in (a) of FIG. 1 is a stick-type mask, and both sides of the stick can be welded and fixed to an OLED pixel deposition frame. The mask 100 shown in (b) of FIG. 1 is a plate-type mask and may be used in a process of forming a pixel having a large area.
A plurality of display cells C are provided on the body of the mask 10 (or the mask layer 11). One cell C corresponds to one display such as a smartphone. A pixel pattern P is formed in the cell C to correspond to each pixel of the display. When the cell C is enlarged, a plurality of pixel patterns P corresponding to R, G, and B appear. For example, a pixel pattern P is formed in the cell C to have a resolution of 70 X 140. That is, a number of pixel patterns P are clustered to form one cell C, and a plurality of cells C may be formed on the mask 10.
2 is a schematic diagram showing a process of attaching the conventional mask 10 to the frame 20. 3 is a schematic diagram showing that an alignment error occurs between cells in a process of stretching the conventional mask 10 (F1 to F2). A stick mask 10 including six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1A will be described as an example.
Referring to FIG. 2A, first, the stick mask 10 must be flattened. The stick mask 10 is unfolded as it is pulled by applying a tensile force F1 to F2 in the long axis direction of the stick mask 10. In that state, the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in the form of a square frame. Cells C1 to C6 of the stick mask 10 are located in a blank area inside the frame of the frame 20. The frame 20 may have a size such that cells C1 to C6 of one stick mask 10 are located in an empty area inside the frame, and cells C1 to C6 of a plurality of stick masks 10 are It may be large enough to be located in an internal empty area.
Referring to FIG. 2(b), after aligning while finely adjusting the tensile forces (F1 to F2) applied to each side of the stick mask 10, a part of the side of the stick mask 10 is welded (W). Accordingly, the stick mask 10 and the frame 20 are interconnected. 2C shows a cross-sectional side view of the frame and the stick mask 10 connected to each other.
Referring to FIG. 3, although the tensile forces F1 to F2 applied to each side of the stick mask 10 are finely adjusted, there is a problem in that the mask cells C1 to C3 are not well aligned with each other. For example, the distances D1 to D1" and D2 to D2" between the patterns P of the cells C1 to C3 are different from each other, or the patterns P are skewed. Since the stick mask 10 has a large area including a plurality (for example, 6) of cells C1 to C6 and has a very thin thickness of several tens of µm, it is easily struck or distorted by a load. In addition, it is a very difficult task to check the alignment between each cell (C1 to C6) in real time through a microscope while adjusting the tensile force (F1 to F2) to flatten all of the cells (C1 to C6).
Therefore, a minute error in the tensile force (F1 to F2) may cause an error in the extent to which each of the cells (C1 to C3) of the stick mask 10 is stretched or unfolded, and accordingly, the distance D1 between the mask patterns (P) ~D1", D2 ~ D2") causes a problem that becomes different. Of course, it is difficult to completely align the error to be 0, but in order to prevent the mask pattern (P) having a size of several to tens of µm from adversely affecting the pixel process of an ultra-high-definition OLED, the alignment error should not exceed 3 µm. It is desirable not to. This alignment error between adjacent cells is referred to as PPA (pixel position accuracy).
In addition, a plurality of stick masks 10 of about 6 to 20 are connected to one frame 20, respectively, between a plurality of stick masks 10, and a plurality of cells C of the stick mask 10 It is also a very difficult task to clarify the alignment state between ~C6), and the process time according to the alignment is inevitably increased, which is a significant reason for reducing productivity.
On the other hand, after the stick mask 10 is connected and fixed to the frame 20, the tensile forces F1 to F2 applied to the stick mask 10 may act in reverse to the frame 20. That is, after the stick mask 10, which was stretched by the tensile force F1 to F2, is connected to the frame 20, a tension may be applied to the frame 20. Usually, this tension is not large and may not have a large effect on the frame 20, but when the size of the frame 20 is reduced in size and the rigidity is lowered, this tension may finely deform the frame 20. As a result, there may be a problem of misalignment between the plurality of cells C to C6.
Accordingly, the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask that enables the mask 100 to form an integral structure with the frame 200. The mask 100 integrally formed in the frame 200 is prevented from being struck or warped, and may be clearly aligned with the frame 200. Since no tensile force is applied to the mask 100 when the mask 100 is connected to the frame 200, the frame 200 may not be deformed after the mask 100 is connected to the frame 200. . In addition, the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 can be significantly reduced, and the yield can be remarkably increased.
Figure 4 is a front view [Fig. 4 (a)] and a side cross-sectional view [Fig. 4 (b)] showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is according to an embodiment of the present invention It is a front view [FIG. 5(a)] and a side cross-sectional view [FIG. 5(b)] showing the frame.
4 and 5, the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200. In other words, a plurality of masks 100 are attached to the frame 200, one by one. Hereinafter, for convenience of explanation, a square-shaped mask 100 will be described as an example, but the mask 100 may be in the form of a stick mask having protrusions clamped on both sides before being attached to the frame 200, and the frame 200 ), the protrusion can be removed after being attached.
A plurality of mask patterns P may be formed on each mask 100, and one cell C may be formed on one mask 100. One mask cell C may correspond to one display such as a smartphone.
The frame 200 is formed to attach a plurality of masks 100. The frame 200 may include several corners formed in a first direction (eg, horizontal direction) and a second direction (eg, vertical direction) including an outermost edge. These various corners may partition a region on the frame 200 to which the mask 100 is to be attached.
The frame 200 may include a frame portion 210 having a substantially square shape or a square frame shape. The inside of the frame frame 210 may have a hollow shape. That is, the frame frame unit 210 may include a hollow region R. The frame 200 may be made of metal materials such as Invar, Super Invar, aluminum, titanium, etc., and in consideration of thermal deformation, it is composed of materials such as Invar, Super Invar, nickel, nickel-cobalt, etc., which have the same coefficient of thermal expansion as the mask. Preferably, these materials may be applied to both the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 which are components of the frame 200.
In addition, the frame 200 may include a plurality of mask cell regions CR, and may include a mask cell sheet part 220 connected to the frame frame part 210. Like the mask 100, the mask cell sheet part 220 may be formed by rolling, or may be formed using another film forming process such as electroplating. In addition, the mask cell sheet part 220 may form a plurality of mask cell regions CR on a planar sheet through laser scribing, etching, or the like, and then connect to the frame frame part 210. Alternatively, the mask cell sheet part 220 may form a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like after connecting the planar sheet to the frame frame part 210. In the present specification, it is assumed that a plurality of mask cell regions CR are first formed in the mask cell sheet part 220 and then connected to the frame frame part 210.
The mask cell sheet part 220 may be configured to include at least one of an edge sheet part 221 and first and second grid sheet parts 223 and 225. The frame sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to respective portions partitioned in the same sheet, and they are integrally formed with each other.
The frame sheet part 221 may be substantially connected to the frame frame part 210. Accordingly, the frame sheet part 221 may have a substantially square shape and a square frame shape corresponding to the frame frame part 210.
In addition, the first grid sheet portion 223 may be formed to extend in a first direction (horizontal direction). The first grid sheet portion 223 may be formed in a linear shape so that both ends may be connected to the edge sheet portion 221. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of first grid sheet portions 223, it is preferable that each of the first grid sheet portions 223 form equal intervals.
Further, in addition to this, the second grid sheet portion 225 may be formed to extend in a second direction (vertical direction). The second grid sheet portion 225 may be formed in a linear shape so that both ends may be connected to the edge sheet portion 221. The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 may vertically cross each other. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of second grid sheet portions 225, each of the second grid sheet portions 225 is preferably formed at an equal interval.
Meanwhile, the spacing between the first grid sheet parts 223 and the spacing between the second grid sheet parts 225 may be the same or different according to the size of the mask cell C.
The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 have a thin thickness in the form of a thin film, but the shape of a cross-section perpendicular to the length direction may be a rectangle, a square shape such as a trapezoid, a triangle shape, etc., Some of the sides and corners may be rounded. The cross-sectional shape can be adjusted in the process of laser scribing and etching.
The thickness of the frame frame part 210 may be thicker than the thickness of the mask cell sheet part 220. Since the frame frame portion 210 is responsible for the overall rigidity of the frame 200, it may be formed to a thickness of several mm to several cm.
In the case of the mask cell sheet part 220, it is difficult to manufacture a substantially thick sheet, and if it is too thick, the organic material source 600 (see FIG. 20) passes through the mask 100 in the OLED pixel deposition process. It can cause clogging problems. Conversely, if the thickness is too thin, it may be difficult to secure enough rigidity to support the mask 100. Accordingly, the mask cell sheet portion 220 is thinner than the thickness of the frame frame portion 210, but is preferably thicker than the mask 100. The thickness of the mask cell sheet part 220 may be about 0.1 mm to 1 mm. In addition, the first and second grid sheet portions 223 and 225 may have a width of about 1 to 5 mm.
A plurality of mask cell areas CR (CR11 to CR56) may be provided except for the area occupied by the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in a flat sheet. In another aspect, the mask cell area CR is an area occupied by the frame sheet part 221 and the first and second grid sheet parts 223 and 225 in the hollow area R of the frame frame part 210. Except for, it may mean an empty area.
As the cell C of the mask 100 corresponds to the mask cell region CR, it can be used as a passage through which the pixel of the OLED is deposited substantially through the mask pattern P. As described above, one mask cell C corresponds to one display such as a smartphone. Mask patterns P constituting one cell C may be formed on one mask 100. Alternatively, one mask 100 may include a plurality of cells C, and each cell C may correspond to each cell area CR of the frame 200, but clear alignment of the mask 100 is achieved. In order to do so, it is necessary to avoid the large-area mask 100, and a small-area mask 100 having one cell C is preferable. Alternatively, one mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one cell area CR of the frame 200. In this case, for clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a small number of cells C of about 2-3.
The frame 200 includes a plurality of mask cell areas CR, and each mask 100 may be attached such that one mask cell C corresponds to the mask cell area CR. Each mask 100 may include a mask cell C having a plurality of mask patterns P formed thereon, and a dummy around the mask cell C (corresponding to a portion of the mask layer 110 excluding the cell C). have. The dummy may include only the mask layer 110 or may include the mask layer 110 in which a predetermined dummy pattern similar to the mask pattern P is formed. The mask cell C corresponds to the mask cell area CR of the frame 200, and a part or all of the dummy may be attached to the frame 200 (mask cell sheet part 220). Accordingly, the mask 100 and the frame 200 can form an integral structure.
Meanwhile, according to another embodiment, the frame is not manufactured by attaching the mask cell sheet part 220 to the frame frame part 210, but the frame frame part 210 is formed in the hollow region R part of the frame frame part 210. ) And an integral grid frame (corresponding to the grid seat portions 223 and 225) may be directly formed. This type of frame also includes at least one mask cell area CR, and a frame-integrated mask can be manufactured by matching the mask 100 to the mask cell area CR.
Hereinafter, a process of manufacturing a frame-integrated mask will be described.
First, the frame 200 described above in FIGS. 4 and 5 may be provided. 6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6A, a frame frame part 210 is provided. The frame frame part 210 may have a rectangular frame shape including a hollow region R.
Next, referring to FIG. 6B, a mask cell sheet part 220 is manufactured. The mask cell sheet part 220 is manufactured by manufacturing a flat sheet using rolling, electroplating, or other film forming processes, and then removing the mask cell area CR through laser scribing and etching. can do. In this specification, an example in which a 6 X 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56) is formed will be described. Five first grid sheet portions 223 and four second grid sheet portions 225 may be present.
Next, the mask cell sheet part 220 may correspond to the frame frame part 210. In the process of correspondence, all sides of the mask cell sheet part 220 are stretched (F1 to F4) to flatten the mask cell sheet part 220 and the frame sheet part 221 is attached to the frame frame part 210. Can respond. In one side, it is possible to hold the mask cell sheet portion 220 at several points (for example, 1 to 3 points in FIG. 6 (b)) and stretch it. On the other hand, the mask cell sheet portion 220 may be stretched (F1, F2) along some side directions instead of all sides.
Next, when the mask cell sheet part 220 corresponds to the frame frame part 210, the frame sheet part 221 of the mask cell sheet part 220 may be attached by welding (W). It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet part 220 can be firmly attached to the frame frame part 220, but is not limited thereto. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the frame frame part 210 to reduce the excitement space between the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 and increase adhesion. The welding (W) part may be created in a line or spot shape, and the frame frame part 210 and the mask cell sheet part 220 are integrally made of the same material as the mask cell sheet part 220. It can be a medium to connect with.
7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 6, the mask cell sheet part 220 having the mask cell area CR is first manufactured and attached to the frame frame part 210. However, in the embodiment of FIG. 210), a mask cell region CR is formed.
First, as shown in (a) of FIG. 6, a frame part 210 including a hollow region R is provided.
Next, referring to FIG. 7A, a flat sheet (a flat mask cell sheet 220 ′) may correspond to the frame frame 210. The mask cell sheet part 220 ′ is in a planar state in which the mask cell area CR has not yet been formed. In the matching process, all sides of the mask cell sheet part 220 ′ are stretched (F1 to F4) to correspond to the frame frame part 210 with the mask cell sheet part 220 ′ flattened. One side can also hold the mask cell sheet portion 220 ′ at several points (eg, 1 to 3 points in FIG. 7 (a)) and tension. On the other hand, the mask cell sheet portion 220 ′ may be stretched (F1, F2) along some side directions instead of all sides.
Next, when the mask cell sheet part 220 ′ corresponds to the frame frame part 210, the rim part of the mask cell sheet part 220 ′ may be attached by welding (W). It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet part 220 ′ can be firmly attached to the frame part 220, but is not limited thereto. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the frame frame part 210 to reduce the excitement space between the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 ′ and increase adhesion. The welding (W) portion may be generated in a line or spot shape, and has the same material as the mask cell sheet portion 220 ′, and the frame frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 ′ It can be a medium that connects all together.
Next, referring to FIG. 7B, a mask cell region CR is formed on a planar sheet (a planar mask cell sheet portion 220'). The mask cell area CR may be formed by removing the sheet in the mask cell area CR through laser scribing or etching. In this specification, an example in which a 6 X 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56) is formed will be described. When the mask cell area CR is formed, the edge frame portion 210 and the welded (W) portion become the edge sheet portion 221, and the five first grid sheet portions 223 and the four second grids A mask cell sheet portion 220 having a sheet portion 225 may be configured.
8 is a schematic diagram showing a conventional mask for forming a high-resolution OLED.
In order to implement a high-resolution OLED, the size of the pattern is decreasing, and the thickness of the mask metal film used for this is also required to be thin. As shown in (a) of FIG. 8, in order to implement the high-resolution OLED pixel 6, it is necessary to reduce the pixel spacing and pixel size in the mask 10' (PD ->PD'). In addition, in order to prevent the OLED pixel 6 from being unevenly deposited due to the shadow effect, it is necessary to form the mask 10' in an oblique manner (14). However, in the process of forming (14) a pattern on a thick mask (10') having a thickness (T1) of about 30 to 50 µm in an inclined manner, patterning 13 suitable for a fine pixel gap PD' and a pixel size is performed. Because it is difficult to do, it causes the yield to deteriorate in the processing process. In other words, in order to form an inclined pattern 14 with a fine pixel gap PD', a thin mask 10' should be used.
In particular, for high resolution at the UHD level, fine patterning can be performed only when a thin mask 10 ′ having a thickness T2 of about 20 μm or less is used as shown in FIG. 8B. In addition, for ultra-high resolution of UHD or higher, use of a thin mask 10' having a thickness T2 of about 10 μm may be considered.
However, when the thickness of the mask 10 ′ is too thin, when welding the mask 10 ′ to the frame 200, there is a problem in that a welding bead serving as a welding medium is not sufficiently generated. If the welding bead is insufficiently generated, the adhesion strength between the mask 10 ′ and the frame 200 decreases, or even adhesion failure occurs.
Accordingly, the present invention proposes a mask supporting template including a mask 100 in which welding beads can be sufficiently generated in order to solve the above problem. A portion of the welding target dummy DM or the welding portion WP of the mask 100 may be thicker than the mask cell C or the mask cell portion CG in which the mask pattern P is formed. Thus, the generation of a sufficient amount of weld beads is provided in the thick portion, so that the weld strength and the adhesion strength can be ensured. It looks at in detail below.
9 is a schematic diagram showing a mask 100 according to an embodiment of the present invention.
The mask 100 may include a mask cell C on which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy DM surrounding the mask cell C. It has been described above that the mask 100 may be manufactured from a metal sheet produced by a rolling process or electroplating, and one cell C may be formed in the mask 100. The dummy DM corresponds to a portion of the mask layer 110 (mask metal layer 110) excluding the cell C, and includes only the mask layer 110, or a predetermined dummy having a shape similar to the mask pattern P A patterned mask layer 110 may be included. In the dummy DM, part or all of the dummy DM may be attached to the frame 200 (mask cell sheet part 220) corresponding to the edge of the mask 100.
The mask 100 may use a metal sheet produced by a rolling process. Mask 100 may be a coefficient of thermal expansion of about 1.0 X 10 -6 / ℃ of invar (invar), about 1.0 X 10 -7 / ℃ Super Invar (super invar) material. Since the mask 100 made of this material has a very low coefficient of thermal expansion, it is less likely that the pattern shape of the mask may be deformed by thermal energy, so it can be used as a Fine Metal Mask (FMM) or a shadow mask in high-resolution OLED manufacturing. In addition, considering the recent development of technologies for performing a pixel deposition process in a range where the temperature change value is not large, the mask 100 is made of nickel (Ni) and nickel-cobalt (Ni-Co) having a slightly larger coefficient of thermal expansion than this. ), etc.
The metal sheet manufactured by the rolling process may have a thickness of several tens to several hundred μm in the manufacturing process. The relatively thick metal sheet needs to be made thinner in order to finely form the mask pattern P, which will be described later. A process of making the metal sheet as thin as about 50 μm or less, for example, 20 to 50 μm, using a method such as CMP, may be further performed.
In the case of using the metal sheet manufactured by the rolling process, there is a problem in terms of thickness than the plated film formed by electroplating, but since the coefficient of thermal expansion (CTE) is low, there is no need to perform a separate heat treatment process, and corrosion resistance There is this strong advantage.
Meanwhile, although it is preferable to use a metal sheet produced by a rolling process, the present invention is not limited thereto, and a metal sheet produced by electroforming may be used. In this case, a heat treatment process may be further performed to lower the coefficient of thermal expansion of the electroplated sheet. The substrate used as a cathode electrode for electroplating may be a conductive material. In particular, metal oxides in the case of metal, inclusions in the case of polycrystals, and a part of the plated metal sheet may be unevenly formed due to the inability to apply a uniform electric field to the cathode body due to grain boundaries, so a single crystal base plate (or cathode body) Can be used. In particular, it may be a single crystal silicon material, and metals such as Ti, Cu, Ag, semiconductors such as GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, graphite, graphene, and other carbon based material, CH 3 NH 3 PbCl 3, CH 3 NH 3 PbBr 3, CH 3 NH 3 PbI 3, page containing SrTiO 3, such as perovskite (perovskite) single crystal seconds for single-crystal ceramic, aircraft parts for superconductors such as architecture Heat-resistant alloys or the like may be used. Doping may be performed partially or entirely to have conductivity. Since there are no defects in the case of a single crystal material, a uniform metal sheet is generated due to the formation of a uniform electric field on the entire surface during electroplating, and the frame-integrated masks 100 and 200 manufactured through this create the quality level of OLED pixels. It can be further improved.
The mask pattern P can be formed on a metal sheet manufactured by rolling, electroplating, or other film forming processes. The mask pattern P may be formed on the metal sheet by applying an etching process using photolithography. In addition to this, a pattern formation process such as a laser etching process may be further used. The width of the mask pattern P may be formed to be smaller than 40 μm.
The mask 100 may include a welding part WP. The welding part WP may mean a target area in which the welding bead WB can be formed by irradiation of the laser L. The welding part WP may correspond to at least a partial area of the edge of the mask 100 or a portion of the dummy DM. The welding part WP may be located at four edge portions of the mask 100, two edge portions that face each other, or the like. Hereinafter, it is assumed that a plurality of welding portions WP are arranged at a constant interval in the dummy DM region of the mask 100, and the shape of the welding portion WP is approximately circular, but is not limited thereto. Reveal.
In the mask 100 of the present invention, a portion of the dummy DM or the welding portion WP, which is a welding target, may be thicker than the mask cell C in which the mask pattern P is formed. The thickness of the dummy DM or the welding part WP may preferably be about 10 μm or more, for example, about 10 to 30 μm. In addition, the thickness of the mask cell C may be about 5 to 18 μm in a range that is thinner than that of the dummy DM or the weld WP.
Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR: CR11 to CR56, the mask 100 having mask cells C: C11 to C56 corresponding to respective mask cell regions CR: CR11 to CR56 ) Can also be provided.
Since one surface 101 of the mask 100 is a surface that will contact the target substrate 900 (see FIG. 20) in the OLED pixel deposition process, it is preferable to be flat. In addition, on the other surface of the mask 100, the surface 102 of the dummy DM and the surface 103 of the mask cell C form a step or rounding according to the thickness difference between the dummy DM and the mask cell C. Can be. One surface 101 of the mask 100 is a surface facing one surface of the template 50 to be described later.
Hereinafter, the mask 100 is manufactured by supporting the manufactured mask metal layer 110 on the template 50, and the template 50 on which the mask 100 is supported is loaded on the frame 200 and the mask 100 A series of processes for manufacturing a frame-integrated mask by attaching) to the frame 200 will be described.
10 to 12 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing a mask supporting template by bonding the mask metal layer 110 on the template 50 and forming the mask 100 according to an embodiment of the present invention.
First, a mask metal layer 110 may be prepared. As an embodiment, the mask metal layer 110 may be prepared by a rolling method.
Next, referring to FIG. 10A, a template 50 may be provided. The template 50 is a medium that can be moved while the mask 100 is attached and supported on one surface. It is preferable that one surface of the template 50 is flat so that it can be moved by supporting the flat mask 100. The central portion 50a may correspond to the mask cell C of the mask metal layer 110, and the edge portion 50b may correspond to the dummy DM of the mask metal layer 110. The size of the template 50 may be a flat plate shape having a larger area than that of the mask metal layer 110 so that the mask metal layer 110 can be entirely supported.
The template 50 is preferably made of a transparent material so that it is easy to observe vision or the like in the process of aligning and bonding the mask 100 to the frame 200. In addition, in the case of a transparent material, the laser may penetrate. As a transparent material, materials such as glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia can be used. For example, the template 50 may be made of a BOROFLOAT ® 33 material having excellent heat resistance, chemical durability, mechanical strength, transparency, etc. among borosilicate glass. In addition, BOROFLOAT ® 33 has a coefficient of thermal expansion of about 3.3, which has a small difference in coefficient of thermal expansion from the Invar mask metal layer 110, so that it is easy to control the mask metal layer 110.
Meanwhile, in the template 50, one surface in contact with the mask metal layer 110 is a mirror surface so that an air gap does not occur between the interface with the mask metal layer 110 (or the mask 100). I can. In consideration of this, the surface roughness Ra of one surface of the template 50 may be 100 nm or less. In order to implement the template 50 having a surface roughness Ra of 100 nm or less, the template 50 may use a wafer. The wafer (wafer) has a surface roughness (Ra) of about 10 nm, there are many commercially available products, and many surface treatment processes are known, so it can be used as the template 50. Since the surface roughness (Ra) of the template 50 is in nm scale, there is no or almost no air gap, and it is easy to generate the weld bead (WB) by laser welding, which affects the alignment error of the mask pattern (P). I can not give it.
The template 50 includes a laser through hole 51 in the template 50 so that the laser L irradiated from the top of the template 50 can reach the welding portion WP of the mask 100 (a region to be welded). ) Can be formed. The laser through-hole 51 may be formed in the template 50 to correspond to the position and number of the welding portions WP. Since a plurality of welding portions WP are disposed along a predetermined interval in the edge or dummy DM portion of the mask 100, a plurality of laser through holes 51 may be formed along a predetermined interval to correspond thereto. As an example, since a plurality of welding portions WP are disposed along a predetermined distance on both sides (left/right) dummy DM portions of the mask 100, the laser through holes 51 are also on both sides (left/right) of the template 50. The right side) may be formed in a plurality along a predetermined interval.
The laser through-hole 51 need not necessarily correspond to the position and number of the welding portions WP. For example, it is also possible to perform welding by irradiating the laser (L) to only a part of the laser through hole (51). In addition, some of the laser through-holes 51 that do not correspond to the welding part WP may be used instead of the alignment mark when aligning the mask 100 and the template 50. If the material of the template 50 is transparent to the laser (L) light, the laser through hole 51 may not be formed.
A temporary adhesive portion 55 may be formed on one surface of the template 50. Temporary bonding portion 55 is temporarily adhered to one surface of the template 50 until the mask 100 (or the mask metal film 110) is attached to the frame 200 Can be supported by As shown in (a) of FIG. 10, the temporary bonding portion 55 may be formed on the entire surface of the template 50.
The temporary adhesive part 55 may be an adhesive or adhesive sheet (thermal release type) that can be separated by applying heat, an adhesive or adhesive sheet (UV release type) that can be separated by UV irradiation.
As an example, the temporary bonding portion 55 may be formed of liquid wax. The liquid wax may be the same as the wax used in the polishing step of a semiconductor wafer, and the like, and the type is not particularly limited. The liquid wax is mainly a resin component for controlling adhesion, impact resistance, and the like with respect to holding power, and may include materials and solvents such as acrylic, vinyl acetate, nylon, and various polymers. As an example, the temporary adhesive part 55 may use SKYLIQUID ABR-4016 including acrylonitrile butadiene rubber (ABR) as a resin component and n-propyl alcohol as a solvent component. The liquid wax may be formed on the temporary bonding portion 55 using spin coating.
The temporary adhesive part 55, which is a liquid wax, has a lower viscosity at a temperature higher than 85°C to 100°C, and becomes more viscous at a temperature lower than 85°C, and may be partially hardened like a solid. Can be fixed and bonded.
Next, referring to FIG. 10B, the mask metal layer 110 may be adhered on the template 50. After the liquid wax is heated to 85° C. or higher and the mask metal film 110 is brought into contact with the template 50, the mask metal film 110 and the template 50 may be passed between rollers to perform adhesion.
According to an embodiment, baking is performed on the template 50 at about 120° C. for 60 seconds to vaporize the solvent of the temporary bonding portion 55, and immediately, a mask metal film lamination process may be performed. . Lamination can be performed by loading the mask metal film 110 on the template 50 on which the temporary bonding part 55 is formed, and passing it between an upper roll of about 100°C and a lower roll of about 0°C. have. As a result, the mask metal layer 110 may be in contact with the template 50 through the temporary bonding portion 55.
13 is an enlarged cross-sectional schematic view showing a temporary bonding portion 55 according to an embodiment of the present invention. As another example, the temporary adhesive part 55 may use a thermal release tape. In the thermal release tape, a core film 56 such as a PET film is disposed in the center, and thermal release adhesives 57a and 57b are disposed on both sides of the core film 56, and an adhesive layer 57a , 57b) may have a form in which the release film/release film 58a, 58b is disposed. Here, the adhesive layers 57a and 57b disposed on both sides of the core film 56 may have different temperatures at which they are separated from each other.
According to an embodiment, in the state where the release film/release film 58a, 58b is removed, the lower surface of the thermal release tape (the second adhesive layer 57b) is adhered to the template 50, and the upper part of the thermal release tape The surface (first adhesive layer 57a) may be adhered to the mask metal layer 110. Since the first adhesive layer 57a and the second adhesive layer 57b are separated from each other at different temperatures, when separating the template 50 from the mask 100 in FIG. 18 to be described later, the first adhesive layer 57a By applying the heat to be thermally separated, the mask 100 may be separated from the template 50 and the temporary bonding portion 55.
On the other hand, the metal sheet manufactured by the rolling process may have a thickness of several tens to several hundred μm in the manufacturing process. As described above in FIG. 8, fine patterning can be performed by using a thin mask metal film 110 having a thickness of about 20 μm or less for a high resolution of UHD level, and a thickness of about 10 μm for ultra high resolution of UHD or higher. A thin mask metal layer 110 having a should be used. However, since the mask metal layer 110 ′ produced by the rolling process has a thickness of about 25 to 500 μm, it is necessary to have a thinner thickness.
Accordingly, as another embodiment, as shown in FIG. 10B', a process of flattening (PS) one surface of the mask metal layer 110' may be further performed. Here, planarization (PS) refers to reducing the thickness of one surface (upper surface) of the mask metal layer 110 ′ to a thinner surface by removing a part of the upper surface of the mask metal layer 110 ′. Planarization (PS) may be performed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and a known CMP method may be used without limitation. In addition, the thickness of the mask metal layer 110 ′ may be reduced by a chemical wet etching method or a dry etching method. In addition, a process capable of flattening the mask metal layer 110 ′ may be used without limitation.
In the process of performing the planarization (PS), for example, in the CMP process, the surface roughness R a of the upper surface of the mask metal layer 110 ′ may be controlled. Preferably, mirroring can be performed in which the surface roughness is further reduced. Alternatively, as another example, after performing a chemical wet etching or dry etching process to perform planarization (PS), a polishing process such as a separate CMP process may be added thereafter to reduce the surface roughness R a .
In this way, the thickness of the mask metal layer 110 ′ can be made thin to about 50 μm or less. Accordingly, the thickness of the mask metal layer 110 may be about 20 μm to 50 μm. However, it is not necessarily limited thereto.
In the case of the mask metal film 110 produced by the electroplating process, the thickness may be thinner than the mask metal film 110 produced by the rolling process. Accordingly, the planarization (PS) process for reducing the thickness may be omitted, but since the etching characteristics may be different depending on the composition of the surface layer of the plating mask metal layer 110 and the crystal structure/fine structure, planarization (PS) is further performed. Can also be performed to control the surface properties and thickness.
Next, referring to FIG. 11C, a first insulating portion 23 may be formed on the edge of the mask metal layer 110. It is preferable to form the first insulating part 23 in a portion to be a dummy DM area of the mask 100 described above in FIG. 9. In other words, the first insulating portion 23 may be formed on the remaining areas of the mask metal layer 110 except for the mask cell portion CG. Here, the mask cell portion CG is an area that can become a mask cell C when the mask pattern P is formed, and it will be understood as a concept that is distinguished from the mask cell area CR provided in the frame 200. I can. Alternatively, the first insulating portion 23 may be formed on a region corresponding to the welding portion WP of the mask metal layer 110. The first insulating part 23 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like.
Next, referring to (d) of FIG. 11, an etching (EC) is performed on the exposed portion (or mask cell portion CG) of the mask metal layer 110 except for the portion in which the first insulating portion 23 is formed. Can be done. A method such as dry etching or wet etching may be used without limitation, and as a result of the etching, the exposed portion (or mask cell portion CG) of the mask metal layer 110 may be etched, thereby reducing the thickness.
Next, referring to (e) of FIG. 11, the first insulating part 23 may be removed. As the thickness of the mask cell portion (CG) is etched to reduce the thickness, the step difference according to the thickness difference between the surface 102 of the dummy DM (or the surface of the welding portion WP) and the surface 103 of the mask cell portion CG Or, rounding may appear.
Next, referring to FIG. 12F, an illuminance reduction treatment TP may be further performed on the mask cell portion CG having a reduced thickness. The illuminance reduction treatment TP may be a treatment of performing touch polishing on the mask cell portion CG. The surface of the mask cell portion CG having a reduced thickness may be in a state of high roughness (roughness) in a shape as fine irregularities are formed due to etching. Here, when touch polishing (TP) is performed, it is preferable that the surface roughness (Ra) of the mask cell portion CG is less than 0.1 μm. It may be less than 1.0㎛ based on the surface roughness (Rz).
14 is an enlarged cross-sectional schematic view of a part of a mask according to an embodiment of the present invention. The reason why touch polishing (TP) is possible in step (f) of FIG. 12 will be described with reference to FIG. 14.
The mask cell portion CG may be located at the center of the mask metal layer 110 and an outer portion of the mask cell portion CG may be a dummy DM. A portion of the dummy DM where the welding portion WP is located may be formed to have a thickness T1, and the mask cell portion CG may be formed to have a thickness T2 by reducing the thickness. The thickness difference between the mask cell portion CG and the dummy DM or the welding portion WP may have a value of (T1-T2). And, assuming that the width of the weld WP is W1 and the width of the dummy DM excluding the weld WP is W2, at the boundary between W1 and W2, the rounded part according to the etching (EC) of FIG. 11(d) Appears. A portion of the dummy DM having a width of W2 and the mask cell portion CG may be substantially connected in parallel.
Here, when the angle (a1) formed by a straight line from the boundary between the mask cell part (CG) and the dummy (DM) to the edge of the welding part (WP) is calculated, the angle (a1) is about 0.057° to It is about 1.432°. For example, when the thickness T1 of the weld WP is 15 μm and the thickness T2 of the mask cell CG is 13 μm, the difference in thickness is minimum, and the width of the dummy DM excluding the weld WP ( When W2) is 2,000㎛, the lowest value is derived for the angle (a1) according to [a1(°) = arctan(2/2000) = 0.057]. In addition, when the thickness T1 of the weld WP is 30 μm and the thickness T2 of the mask cell CG is 5 μm, the difference in thickness is maximum, and the width W2 of the dummy DM excluding the weld WP When) is 1,000㎛, the largest value is derived for the angle (a1) according to [a1(°) = arctan(25/1000) = 1.432].
Since the angle (a1) is a very small angle in the range of about 0.057° to 1.432°, considering the softness, the welding part WP (or even if there is a step difference between the dummy DM and the mask cell part CG) Touch polishing (TP) is possible. Accordingly, as the illuminance on the mask cell portion CG is reduced by the touch polishing (TP), patterning of the second insulating portion 25 on the more mirrored mask cell portion CG can be made clear. In other words, there is an advantage that the second insulating portion 25 may be neatly formed on the mask cell portion CG.
In addition, as the illuminance reduction treatment, a treatment of forming a gloss layer (not shown) on the mask cell portion CG may be further performed. When the gloss layer is formed, the gloss agent is filled in the recessed portions of the fine irregularities, so that the roughness may be reduced. The brightening agent may include perhydrofluoric acid and the like. As the illuminance on the mask cell portion CG is further reduced, patterning of the second insulating portion 25 on the mask cell portion CG that has been further mirrored can be clarified.
Next, referring to FIG. 12G, a patterned second insulating portion 25 may be formed on the mask cell portion CG of the mask metal layer 110. The second insulating part 25 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like.
Subsequently, the mask metal layer 110 (or the mask cell portion CG) may be etched. A method such as dry etching or wet etching may be used without limitation, and as a result of the etching, a portion of the mask metal layer 110 exposed to the empty space 26 between the insulating portions 25 may be etched. The etched portion of the mask metal layer 110 constitutes a mask pattern P, and a mask 100 including a mask cell C on which a plurality of mask patterns P is formed may be manufactured.
Next, referring to (h) of FIG. 12, manufacturing of the template 50 supporting the mask 100 may be completed by removing the second insulating part 25.
Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR: CR11 to CR56, the mask 100 having mask cells C: C11 to C56 corresponding to respective mask cell regions CR: CR11 to CR56 ) Can also be provided. In addition, a plurality of templates 50 for supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
15 is a schematic diagram showing a process of manufacturing a mask supporting template according to another embodiment of the present invention.
Meanwhile, the mask metal layer 110 having a reduced thickness of the mask cell portion CG may be separated from the template 50 without immediately forming the second insulating portion 25 after step (e) of FIG. 11. The separated mask metal layer 110 may be loaded onto a separate second template 60 to manufacture a mask supporting template.
Referring to (a) of FIG. 15, after step (e) of FIG. 11, heat (ET), ultrasound (US), and UV (UV) are applied to the temporary bonding part 55, or chemical treatment (CM) is performed. can do. Accordingly, the viscosity and adhesion of the temporary bonding portion 55 may be lowered.
Subsequently, referring to FIG. 15B, the mask metal layer 110 may be separated from the template 50.
Subsequently, referring to (c) of FIG. 15, the mask metal layer 110 may be adhered on the second template 60 on which the temporary bonding portion 65 is formed on one surface. Since the second template 60, the laser through hole 61, and the temporary bonding portion 65 are the same as the template 50, the laser through hole 51, and the temporary bonding portion 55, detailed descriptions are omitted.
Before adhering the mask metal film 110 on the second template 60, a third insulating portion ( 27) can be formed. The third insulating part 27 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like.
Subsequently, referring to FIG. 15D, the mask metal layer 110 may be adhered to the second template 60. Since the third insulating portion 27 is formed on one surface 101 of the mask metal layer 110, the third insulating portion 27 may be interposed between the mask metal layer 110 and the second template 60. .
After step (d) of FIG. 15, a step of manufacturing the mask 100 by forming the mask pattern P as in steps (f) and (g) of FIG. 12 may be performed. When etching to form the mask pattern P is performed, the etchant enters only one surface (for example, the upper surface) of the mask metal layer 110 in one direction through the empty space 26 between the insulating parts 25. It may be advantageous to etch only on the basis of. When etching is performed on both sides at the same time, it may be difficult to implement the desired shape of the mask pattern P. Therefore, it is very important to prevent etching on the other surface (for example, the lower surface) of the mask metal layer 110. In the embodiment of FIG. 15, the third insulating portion 27 is positioned on the lower surface of the mask metal layer 110. Accordingly, the etchant is prevented from entering the other surface (rear surface) of the mask metal layer 110, and the advantage of performing an etching process of forming the mask pattern P only on one surface (upper surface) of the mask metal layer 110 There is this.
16 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask supporting template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, the template 50 may be transferred by the vacuum chuck 90. The vacuum chuck 90 may adsorb and transport the surface opposite to the surface of the template 50 to which the mask 100 is adhered. The vacuum chuck 90 may be connected to a moving means (not shown) that moves in the x, y, z, and θ axes. In addition, the vacuum chuck 90 may be connected to a flip means (not shown) capable of adsorbing and flipping the template 50. As shown in (b) of FIG. 16, after the vacuum chuck 90 adsorbs and flips the template 50, in the process of transferring the template 50 onto the frame 200, the mask 100 There is no effect on the adhesion and alignment.
17 is a schematic diagram illustrating a state in which a template is loaded onto a frame and a mask is associated with a cell area of the frame according to an embodiment of the present invention. In FIG. 17, one mask 100 is exemplified to correspond to/attach to the cell area CR. However, a plurality of masks 100 are simultaneously corresponded to all the cell areas CR so that the mask 100 is frame 200 ) Can also be performed. In this case, a plurality of templates 50 for supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
Next, referring to FIG. 17, the mask 100 may correspond to one mask cell area CR of the frame 200. By loading the template 50 onto the frame 200 (or the mask cell sheet part 220), the mask 100 may correspond to the mask cell area CR. While controlling the position of the template 50/vacuum chuck 90, it is possible to examine whether the mask 100 corresponds to the mask cell area CR through a microscope. Since the template 50 compresses the mask 100, the mask 100 and the frame 200 can be in close contact with each other.
Meanwhile, the lower support 70 may be further disposed under the frame 200. The lower support 70 may have a size such that it fits into the hollow region R of the frame rim 210 and may have a flat plate shape. Further, a predetermined support groove (not shown) corresponding to the shape of the mask cell sheet portion 220 may be formed on the upper surface of the lower support body 70. In this case, the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 are fitted into the support grooves, so that the mask cell sheet portion 220 may be better fixed.
The lower support 70 may press the opposite surface of the mask cell area CR to which the mask 100 contacts. That is, the lower support 70 may support the mask cell sheet part 220 in an upward direction to prevent the mask cell sheet part 220 from sagging downward during the attaching process of the mask 100. At the same time, the lower support 70 and the template 50 are pressed against the edge and frame 200 (or mask cell sheet part 220) of the mask 100 in opposite directions, so that the mask 100 Can be maintained without being disturbed.
In this way, just by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 on the frame 200, the mask 100 corresponds to the mask cell area CR of the frame 200. Since the process is completed, no tensile force may be applied to the mask 100 during this process.
Subsequently, the mask 100 may be attached to the frame 200 by irradiating the laser L to the mask 100 by laser welding. A welding bead WB is generated in the welding part WP of the laser-welded mask, and the welding bead WB may be integrally connected with the mask 100 / frame 200 and having the same material. At this time, in the mask 100 of the present invention, since the welding part WP (or dummy DM) is formed thicker than the mask cell C, sufficient welding beads WB can be generated from the welding part WP. . Sufficient welding bead WB may allow the mask 100 and the frame 200 to be attached more strongly and stably. Accordingly, the manufacturing yield of the frame-integrated mask can be improved.
18 is a schematic diagram showing a process of separating the mask 100 and the template 50 after attaching the mask 100 to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 18, after attaching the mask 100 to the frame 200, the mask 100 and the template 50 may be separated (debonded). Separation of the mask 100 and the template 50 can be performed through at least one of heat application (ET), chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), and UV application (UV) to the temporary bonding part 55. have. Since the mask 100 remains attached to the frame 200, only the template 50 can be lifted. For example, when heat at a temperature higher than 85°C to 100°C is applied (ET), the viscosity of the temporary bonding portion 55 decreases, and the adhesion between the mask 100 and the template 50 is weakened, and thus the mask 100 ) And the template 50 may be separated. As another example, the mask 100 and the template 50 may be separated by dissolving or removing the temporary bonding portion 55 by immersing (CM) the temporary bonding portion 55 in a chemical substance such as IPA, acetone, and ethanol. have. As another example, when ultrasound is applied (US) or UV is applied (UV), the adhesion between the mask 100 and the template 50 is weakened, so that the mask 100 and the template 50 may be separated.
In more detail, since the temporary bonding portion 55 that mediates the adhesion between the mask 100 and the template 50 is a TBDB adhesive material (temporary bonding&debonding adhesive), various debonding methods can be used.
As an example, a solvent debonding method according to a chemical treatment (CM) may be used. Debonding may be performed as the temporary bonding portion 55 is dissolved by the penetration of the solvent. At this time, since the pattern P is formed on the mask 100, the solvent may penetrate through the mask pattern P and the interface between the mask 100 and the template 50. Solvent debonding has an advantage of being relatively economical compared to other debonding methods because debonding is possible at room temperature and does not require a complex debonding facility designed separately.
As another example, a heat debonding method according to heat application (ET) may be used. When the temporary bonding portion 55 is decomposed using high temperature heat, and the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is reduced, debonding may proceed in the vertical direction or the left and right directions.
As another example, a peelable adhesive debonding method based on heat application (ET), UV application (UV), or the like may be used. When the temporary bonding part 55 is a thermal peeling tape, debonding can be performed using a peeling adhesive debonding method, and this method does not require high-temperature heat treatment and expensive heat treatment equipment like the thermal debonding method. It has a relatively simple advantage.
As another example, a room temperature debonding method according to chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), and UV application (UV) may be used. When a non-sticky treatment is performed on a part (center) of the mask 100 or the template 50, only the edge portion may be adhered by the temporary bonding portion 55. In addition, during the debonding, the solvent penetrates into the edge portion and the debonding is performed by dissolving the entrance examination bonding portion 55. This method has the advantage of not causing direct loss or defects due to adhesive material residues during debonding, except for the edge area of the mask 100 and the template 50 during bonding and debonding. There is this. In addition, unlike the thermal debonding method, since a high-temperature heat treatment process is not required during debonding, there is an advantage of relatively reducing the process cost.
19 is a schematic diagram showing a state in which the mask 100 is attached to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 19, one mask 100 may be attached on one cell area CR of the frame 200.
Since the mask cell sheet portion 220 of the frame 200 has a thin thickness, when a tensile force is applied to the mask 100 and attached to the mask cell sheet portion 220, the tensile force remaining in the mask 100 is masked. It acts on the cell sheet part 220 and the mask cell area CR, and thus, they may be deformed. Therefore, it is necessary to attach the mask 100 to the mask cell sheet part 220 without applying a tensile force to the mask 100. In the present invention, by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 on the frame 200, the mask 100 corresponds to the mask cell area CR of the frame 200 Since the process is completed, no tensile force may be applied to the mask 100 during this process. Thus, it is possible to prevent deformation of the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) by acting as a tension on the frame 200 as opposed to the tensile force applied to the mask 100.
The conventional mask 10 of FIG. 1 has a long length because it includes 6 cells (C1 to C6), whereas the mask 100 of the present invention has a short length including one cell (C). The degree to which the pixel position accuracy (PPA) is distorted can be reduced. For example, assuming that the length of the mask 10 including a plurality of cells (C1 to C6, ...) is 1 m and a PPA error of 10 μm occurs in the entire 1 m, the mask 100 of the present invention The above error range can be 1/n according to the reduction of the relative length (corresponding to the reduction in the number of cells C). For example, if the length of the mask 100 of the present invention is 100 mm, since it has a length reduced from 1 m to 1/10 of the conventional mask 10, a PPA error of 1 μm occurs in the entire 100 mm length. , There is an effect that the alignment error is significantly reduced.
On the other hand, if the mask 100 includes a plurality of cells C, and each cell C corresponds to each cell area CR of the frame 200 within a range in which the alignment error is minimized, The mask 100 may correspond to a plurality of mask cell regions CR of the frame 200. Alternatively, the mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one mask cell area CR. Even in this case, in consideration of the process time and productivity according to the alignment, it is preferable that the mask 100 has as few cells (C) as possible.
In the case of the present invention, it is only necessary to match one cell (C) of the mask 100 and check the alignment state, so that a plurality of cells (C: C1 to C6) must be matched at the same time and check all alignment states. Compared to the conventional method [see Fig. 2], the manufacturing time can be significantly reduced.
That is, in the method of manufacturing a frame-integrated mask of the present invention, each of the cells C11 to C16 included in the six masks 100 correspond to each of the cell regions CR11 to CR16 and check the alignment state. Through a single process, the time can be much shorter than that of a conventional method in which the six cells C1 to C6 are simultaneously matched and the alignment state of the six cells C1 to C6 is checked at the same time.
In addition, in the method of manufacturing a frame-integrated mask of the present invention, the product yield in the process of 30 times of matching and aligning 30 masks 100 to 30 cell regions (CR: CR11 to CR56), respectively, is 6 cells (C1 The five masks 10 each including ~C6) (see Fig. 2 (a)) may appear much higher than the conventional product yield in the five processes of matching and aligning the frame 20. Since the conventional method of arranging six cells (C1 to C6) in a region corresponding to six cells (C) at a time is much cumbersome and difficult operation, the product yield is low.
Meanwhile, as described above in step (b) of FIG. 10, when the mask metal layer 110 is adhered to the template 50 through a lamination process, a temperature of about 100° C. may be applied to the mask metal layer 110. . Accordingly, the mask metal layer 110 may be adhered to the template 50 in a state where some tensile tension is applied. Thereafter, when the mask 100 is attached to the frame 200 and the template 50 is separated from the mask 100, the mask 100 may contract a predetermined amount.
When the template 50 and the mask 100 are separated after each of the masks 100 are attached to the corresponding mask cell area CR, a tension that contracts the plurality of masks 100 in opposite directions is applied. Therefore, the force is canceled, so that deformation does not occur in the mask cell sheet portion 220. For example, the first grid sheet portion 223 between the mask 100 attached to the CR11 cell area and the mask 100 attached to the CR12 cell area is in the right direction of the mask 100 attached to the CR11 cell area. The applied tension and the tension acting in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell area may be canceled out. Thus, deformation of the frame 200 (or mask cell sheet part 220) due to tension is minimized, so that an alignment error of the mask 100 (or mask pattern P) can be minimized.
20 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus 1000 using the frame-integrated masks 100 and 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 20, the OLED pixel deposition apparatus 1000 includes a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated and a cooling water line 350 is disposed, and an organic material source 600 from a lower portion of the magnet plate 300. ) And a deposition source supply unit 500 to supply.
A target substrate 900 such as glass on which the organic material source 600 is deposited may be interposed between the magnet plate 300 and the source deposition unit 500. The frame-integrated masks 100 and 200 (or FMM) for allowing the organic material source 600 to be deposited for each pixel may be disposed on the target substrate 900 in close contact or very close proximity. The magnet 310 generates a magnetic field and may be in close contact with the target substrate 900 by the magnetic field.
The deposition source supply unit 500 may reciprocate the left and right path to supply the organic material source 600, and the organic material sources 600 supplied from the deposition source supply unit 500 are pattern P formed on the frame-integrated masks 100 and 200. ) May be deposited on one side of the target substrate 900. The deposited organic material source 600 passing through the pattern P of the frame-integrated masks 100 and 200 may function as the pixel 700 of the OLED.
In order to prevent non-uniform deposition of the pixel 700 due to a shadow effect, the pattern of the frame-integrated masks 100 and 200 may be formed to be inclined (S) (or formed in a tapered shape (S)). . Since the organic material sources 600 passing through the pattern in a diagonal direction along the inclined surface may also contribute to the formation of the pixel 700, the overall thickness of the pixel 700 may be uniformly deposited.
Since the mask 100 is attached and fixed to the frame 200 at a first temperature higher than the pixel deposition process temperature, even if it is raised to the process temperature for pixel deposition, the position of the mask pattern P is hardly affected. The PPA between 100 and the mask 100 adjacent thereto may be maintained not to exceed 3 μm.
Although the present invention has been shown and described with reference to a preferred embodiment as described above, it is not limited to the above embodiment, and within the scope not departing from the spirit of the present invention, various Transformation and change are possible. Such modifications and variations should be viewed as falling within the scope of the present invention and the appended claims.

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23: 제1 절연부
25: 제2 절연부
27: 제3 절연부
50: 템플릿(template)
51: 레이저 통과공
55: 임시접착부
70: 하부 지지체
100: 마스크
110: 마스크 막, 마스크 금속막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 마스크 셀 시트부
221: 테두리 시트부
223: 제1 그리드 시트부
225: 제2 그리드 시트부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CG: 마스크 셀부
CM: 화학적 처리
CR: 마스크 셀 영역
DM: 더미, 마스크 더미
EC: 마스크 셀부 두께 감축, 식각
ET: 열 인가
L: 레이저
P: 마스크 패턴
R: 테두리 프레임부의 중공 영역
TP: 터치 폴리싱(touch polishing)
US: 초음파 인가
UV: UV 인가
W: 용접
WB: 용접 비드
WP: 용접부23: first insulating part
25: second insulating part
27: third insulation part
50: template
51: laser through hole
55: temporary bonding part
70: lower support
100: mask
110: mask film, mask metal film
200: frame
210: frame frame portion
220: mask cell sheet portion
221: border sheet portion
223: first grid seat portion
225: second grid seat portion
1000: OLED pixel deposition device
C: cell, mask cell
CG: Mask cell part
CM: chemical treatment
CR: Mask cell area
DM: dummy, mask dummy
EC: Mask cell thickness reduction, etching
ET: heat application
L: laser
P: mask pattern
R: hollow area of the frame part
TP: touch polishing
US: Ultrasonic approval
UV: UV applied
W: welding
WB: welding bead
WP: weld

Claims (31)

OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서,
(a) 마스크 금속막을 준비하는 단계;
(b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계;
(c) 템플릿에 접착된 마스크 금속막의 마스크 셀부의 두께를 감축하는 단계; 및
(d) 마스크 셀부에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계
를 포함하고,
(c) 단계는,
(c1) 마스크 금속막의 마스크 셀부를 제외한 나머지 영역, 또는 마스크 금속막의 용접부 영역 상에 제1 절연부를 형성하는 단계; 및
(c2) 마스크 금속막의 마스크 셀부를 식각하여 두께를 감축하는 단계
를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.As a manufacturing method of a template corresponding to a frame by supporting an OLED pixel forming mask,
(a) preparing a mask metal film;
(b) adhering a mask metal film on the template in which the temporary adhesive part is formed on one surface;
(c) reducing the thickness of the mask cell portion of the mask metal film adhered to the template; And
(d) manufacturing a mask by forming a mask pattern on the mask cell portion
Including,
Step (c),
(c1) forming a first insulating portion on the remaining area of the mask metal layer except for the mask cell portion or on the weld area of the mask metal layer; And
(c2) reducing the thickness by etching the mask cell portion of the mask metal layer
Containing, the manufacturing method of the mask support template. 제1항에 있어서,
마스크 금속막은 압연(rolling) 공정을 이용하여 형성된, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
The mask metal film is formed using a rolling process, a method of manufacturing a mask supporting template. 제1항에 있어서,
임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
The temporary adhesive portion is an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation, a method of manufacturing a mask supporting template. 제3항에 있어서,
임시접착부는 액체 왁스(liquid wax) 또는 열박리 테이프(thermal release tape)인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 3,
The temporary adhesive portion is liquid wax or thermal release tape, a method of manufacturing a mask support template. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
두께가 감축된 마스크 셀부 상에 조도 감축 처리를 더 수행하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
A method of manufacturing a mask supporting template, further performing an illuminance reduction treatment on a mask cell portion having a reduced thickness. 제8항에 있어서,
조도 감축 처리는 마스크 셀부 상에 터치 폴리싱(touch polishing)을 수행하는 처리인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 8,
The illuminance reduction treatment is a process of performing touch polishing on a mask cell portion, a method of manufacturing a mask supporting template. 제9항에 있어서,
마스크 셀부와 더미의 두께 차이는 2㎛ 내지 25㎛이고,
마스크 셀부와 더미의 경계로부터 용접부의 모서리 단부까지의 임의의 직선이 수평선과 이루는 각도는 0.057° 내지 1.432°인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 9,
The thickness difference between the mask cell portion and the dummy is 2 μm to 25 μm,
An angle formed by a horizontal line from the boundary between the mask cell portion and the dummy to the edge end of the welding portion is 0.057° to 1.432°. 제8항에 있어서,
조도 감축 처리 후 마스크 셀부의 표면 조도(Ra)는 0.1㎛보다 작은(0 초과), 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 8,
After the roughness reduction treatment, the surface roughness (Ra) of the mask cell portion is less than 0.1 μm (more than 0), a method of manufacturing a mask supporting template. 제8항에 있어서,
조도 감축 처리에서, 마스크 셀부 상에 광택층을 형성하는 처리를 더 수행하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 8,
In the illuminance reduction treatment, a method of manufacturing a mask supporting template further performing a treatment of forming a gloss layer on the mask cell portion. 제1항에 있어서,
(b) 단계와 (c) 단계 사이에, 마스크 금속막의 전체 두께를 감축하는 단계를 더 수행하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
Between (b) and (c), further performing the step of reducing the total thickness of the mask metal film, a method of manufacturing a mask supporting template. 제13항에 있어서,
CMP(Chemical Mechanical Polishing), 화학적 습식 식각(chemical wet etching), 건식 식각(dry etching) 중 어느 하나의 방법으로 마스크 금속막의 전체 두께를 감축하는 단계를 수행하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 13,
A method of manufacturing a mask support template, wherein the entire thickness of the mask metal layer is reduced by any one of CMP (Chemical Mechanical Polishing), chemical wet etching, and dry etching. 제1항에 있어서,
마스크는 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀, 및 마스크 셀 주변의 더미를 포함하고, 더미의 적어도 일부에 복수의 용접부가 간격을 이루어 형성되는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
The mask includes a mask cell on which a plurality of mask patterns are formed, and a dummy around the mask cell, and a plurality of welding portions are formed at intervals in at least a portion of the dummy. 제15항에 있어서,
더미 또는 용접부의 두께는 10㎛ 내지 30㎛이고, 마스크 셀은 더미 또는 용접부보다는 얇은 두께를 가지는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 15,
The thickness of the dummy or welded portion is 10 μm to 30 μm, and the mask cell has a thickness thinner than that of the dummy or welded portion. 제1항에 있어서,
(d) 단계는,
(d1) 마스크 셀부 상에 패턴화된 제2 절연부를 형성하는 단계;
(d2) 제2 절연부 사이로 노출된 마스크 금속막의 부분을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
(d3) 제2 절연부를 제거하는 단계
를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
Step (d) is,
(d1) forming a patterned second insulating portion on the mask cell portion;
(d2) forming a mask pattern by etching a portion of the mask metal layer exposed between the second insulating portions; And
(d3) removing the second insulating part
Containing, the manufacturing method of the mask support template. 제1항에 있어서,
(c) 단계와 (d) 단계 사이에,
마스크 금속막을 템플릿으로부터 분리하고, 일면에 임시접착부가 형성된 제2 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계
를 더 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 1,
Between step (c) and step (d),
Separating the mask metal film from the template, and adhering the mask metal film on the second template in which the temporary adhesive part is formed on one side
A method of manufacturing a mask supporting template further comprising a. 제18항에 있어서,
마스크 금속막과 제2 템플릿 상의 임시접착부 사이에 제3 절연부가 개재되는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.The method of claim 18,
A method of manufacturing a mask supporting template, wherein a third insulating portion is interposed between the mask metal film and the temporary bonding portion on the second template. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
(a) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임 상에, 제1항의 제조 방법으로 제조한 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및
(b) 마스크를 프레임에 부착하는 단계
를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting the mask are integrally formed,
(a) loading the template manufactured by the manufacturing method of claim 1 onto a frame having at least one mask cell area to correspond the mask to the mask cell area of the frame; And
(b) attaching the mask to the frame
Containing, the manufacturing method of the frame-integrated mask. 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
(a) 마스크 금속막을 준비하는 단계;
(b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계;
(c) 템플릿에 접착된 마스크 금속막의 마스크 셀부의 두께를 감축하는 단계;
(d) 마스크 셀부에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계;
(e) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 준비하는 단계;
(f) 프레임 상에 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및
(g) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 부착하는 단계
를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting the mask are integrally formed,
(a) preparing a mask metal film;
(b) adhering a mask metal film on the template in which the temporary adhesive part is formed on one surface;
(c) reducing the thickness of the mask cell portion of the mask metal film adhered to the template;
(d) manufacturing a mask by forming a mask pattern in the mask cell portion;
(e) preparing a frame having at least one mask cell area;
(f) loading the template onto the frame to correspond the mask to the mask cell area of the frame; And
(g) attaching the mask to the frame by irradiating a laser to the welding portion of the mask
Containing, the manufacturing method of the frame-integrated mask. 제29항에 있어서,
레이저가 조사된 용접부의 부분에 용접 비드(bead)가 형성되고, 용접 비드는 마스크와 프레임이 일체로 연결되도록 매개하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.The method of claim 29,
A method of manufacturing a frame-integrated mask, wherein a welding bead is formed on a portion of the welding portion irradiated with a laser, and the welding bead is mediated so that the mask and the frame are integrally connected. 제29항에 있어서,
(g) 단계 이후, 임시접착부에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 수행하여, 마스크와 템플릿을 분리하는 단계
를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.The method of claim 29,
After step (g), separating the mask and the template by performing at least one of applying heat, chemical treatment, ultrasonic application, and UV application to the temporary adhesive portion.
A method of manufacturing a frame-integrated mask further comprising a.
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