KR102314854B1 - 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

프레임 일체형 마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 일체형 마스크(10)의 제조 방법은, 마스크(20)와 마스크(20)를 지지하는 프레임(30)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크(10)의 제조 방법으로서, (a) 일면 상에 패턴화된 제1 절연부(45)가 형성된 전도성 기판(41) 상에 전주 도금으로 제1 도금막(20': 20a, 20b)을 형성하는 단계. (b) 제1 도금막(20')의 테두리 영역(48)을 제외한 나머지 영역 상에 제2 절연부(47)를 형성하는 단계, (c) 프레임(30) 상부의 적어도 일부에 접착부(50)를 형성하고, 노출된 제1 도금막(20') 중 적어도 일부를 접착부(50)에 접착하는 단계, (d) 접착부(50)와 제2 절연부(47) 사이에 노출된 제1 도금막(20') 및 프레임(30)의 내측면 상에 전주 도금으로 제2 도금막(20c)을 형성하는 단계, (e) 제1 절연부(45) 및 제2 절연부(47)를 제거하는 단계, (f) 전도성 기판(41)을 제1 도금막(20')으로부터 분리하는 단계, (g) 접착부(50)에 대응하는 제1 도금막(20')의 박리막(20d) 경계에 레이저(L)를 조사하고, 접착부(50)를 세정(C)하는 단계, 및 (h) 제1 도금막(20')의 박리막(20d)을 제거(P)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레임 일체형 마스크의 제조 방법{PRODUCING METHOD OF MASK INTEGRATED FRAME}
본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 프레임과 마스크가 일체를 이루어 마스크의 변형을 방지하고 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있으며, 접착제에 의한 마스크의 변형, 오염 등을 방지하는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.
한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 마스크끼리의 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 프레임에 용접 고정하는 과정에서, 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점이 있었다.
초고화질의 OLED 제조 공정에서는 수 ㎛의 미세한 정렬의 오차도 화소 증착의 실패로 이어 질 수 있으므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크와 프레임을 일체로 형성함에 따라, 마스크의 정렬을 명확하게 하여 화소 증착의 안정성을 향상시킬 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 일면 상에 패턴화된 제1 절연부가 형성된 전도성 기판 상에 전주 도금으로 제1 도금막을 형성하는 단계; (b) 제1 도금막의 테두리 영역을 제외한 나머지 영역 상에 제2 절연부를 형성하는 단계; (c) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 노출된 제1 도금막 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계; (d) 접착부와 제2 절연부 사이에 노출된 제1 도금막 및 프레임의 내측면 상에 전주 도금으로 제2 도금막을 형성하는 단계; (e) 제1 절연부 및 제2 절연부를 제거하는 단계; (f) 전도성 기판을 제1 도금막으로부터 분리하는 단계; (g) 접착부에 대응하는 제1 도금막의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및 (h) 제1 도금막의 박리막을 제거하는 단계를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
모판은 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
제1 절연부 또는 제2 절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 재질 중 어느 하나일 수 있다.
프레임은 제1 도금막 및 제2 도금막을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
제2 도금막은 제1 도금막의 일면 테두리에 연결되어 제1 도금막과 일체화 될 수 있다.
제2 도금막은 제1 도금막의 외측으로 인장력을 가하는 상태로, 프레임 내측면 상에 형성될 수 있다.
프레임 내측면은 프레임 상부면과 예각을 이룰 수 있다.
(b) 단계에서, 제1 절연부 상에서 제1 도금막의 형성이 방지되어 제1 도금막이 패턴을 가지게 될 수 있다.
(d) 단계 이후, 제1 도금막 및 제2 도금막을 열처리하는 단계를 더 수행할 수 있다.
열처리는 300℃ 내지 800℃로 수행할 수 있다.
(d) 단계와 (e) 단계 사이에, 제1 절연부 및 제2 절연부를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크의 정렬을 명확하게 하여 화소 증착의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 접착부를 완전히 제거하는 효과가 있다.
도 1은 FMM을 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 3의 프레임 일체형 마스크를 적용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
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 하여 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 FMM(100)을 이용한 OLED 화소 증착 장치(200)를 나타내는 개략도이다. 도 2는 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 OLED 화소 증착 장치(200)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 FMM(100)이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의한 인력으로 FMM(100)이 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
스틱형(Stick-Type) 마스크[도 2의 (a) 참조], 플레이트형(Plate-Type) 마스크[도 2의 (b) 참조]는 대상 기판(900)에 밀착되기 전에 얼라인(align)이 필요하다. 하나의 마스크 또는 복수의 마스크는 프레임(800)에 결합될 수 있다. 프레임(800)은 OLED 화소 증착 장치(200) 내에 고정 설치되고, 마스크는 별도의 부착, 용접 공정을 거쳐 프레임(800)에 결합될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 FMM 마스크(100)에 형성된 패턴(PP)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. FMM 마스크(100)의 패턴을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, FMM 마스크(100)의 패턴(PP)은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴(PP)을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 마스크(100a)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임(800)에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 2의 (b)에 도시된 마스크(100b)는 플레이트형 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용할 수 있고, 플레이트의 테두리를 OLED 화소 증착 프레임(800)에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 2의 (c)는 도 2의 (a) 및 (b)의 A-A' 확대 측단면도이다.
마스크(100: 100a, 100b)의 바디(Body)에는 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 형성될 수 있다. 디스플레이 패턴(DP)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응하는 패턴이다. 디스플레이 패턴(DP)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 확인할 수 있다. 화소 패턴(PP)들은 측부가 기울어진 형상, 테이퍼(Taper) 형상을 가질 수 있다[도 2의 (c) 참조]. 수많은 화소 패턴(PP)들은 군집을 이루어 디스플레이 패턴(DP) 하나를 구성하며, 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 마스크(100: 100a, 100b)에 형성될 수 있다.
즉, 본 명세서에서 디스플레이 패턴(DP)은 패턴 하나를 나타내는 개념은 아니며, 하나의 디스플레이에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)들이 군집된 개념으로 이해되어야 한다. 이하에서는 화소 패턴(PP)을 마스크 패턴(PP)과 혼용한다.
도 1 및 도 2에 도시된 마스크(100)는 복수개의 마스크를 각각 프레임(800)에 용접 고정하는 과정에서 마스크들간의 정렬 오차가 발생할 수 있고, 특정 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 발생하면 전체 마스크들의 정렬 오차를 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명은 마스크와 프레임에 일체형으로 구성함에 따라, 마스크의 변형을 방지하여 정렬을 명확하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10)를 나타내는 개략도이다. 도 3의 (a)는 프레임 일체형 마스크(10)의 사시도, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 B-B' 확대 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 프레임 일체형 마스크(10)는 마스크(20) 및 프레임(30)을 포함한다. 마스크(20)는 복수의 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)을 포함하는 제1 도금막(20': 20a, 20b) 및 제1 도금막 테두리(20b)의 적어도 일부에 연결되고, 프레임(30)의 내측면에 프레임(30)과 연결되어 제1 도금막(20': 20a, 20b)을 지지하는 제2 도금막(20c)을 포함할 수 있다. 제1 도금막(20a, 20b) 및 제2 도금막(20c)은 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있고, 프레임(30)도 도금막과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다. 제1 도금막(20')은 형성된 위치에 따라 20a, 20b로 부호를 달리 기재하였지만, 실제 전주 도금(Electroforming) 공정에서 전착 도금되는 제1 도금막(20': 20a, 20b)[도 4 참조]의 각 부분으로, 전주 도금 공정에서 동시에 형성되는 구성이다.
마스크(10)에는 마스크 패턴(PP)이 형성될 수 있다. 마스크 패턴(PP)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 넓어지거나, 점점 좁아지는 형상을 가지는, 대략 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하며, 마스크(10)의 상부면이 대상 기판(900)[도 6 참조]에 밀착되므로, 마스크 패턴(PP)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 넓어지는 형상인 것이 더 바람직하다.
패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(PP)은 절연부(45)에 의해 도금막(20')의 생성이 방지됨에 따라 형성될 수 있다. 구체적인 형성 과정은 도 4를 통해 후술한다. 마스크 패턴(PP)은 도 2에서 상술한 화소 패턴(PP)/디스플레이 패턴(DP)의 구성과 동일하다.
제2 도금막(20c)은 프레임(30)의 적어도 내측면에 접합될 수 있다. 더 상세하게는, 마스크(20)에서 마스크 패턴(PP)이 형성된 영역인 제1 도금막(20')의 영역을 제외한 나머지 영역인 제2 도금막(20c)과 프레임(30)이 접합될 수 있다.
마스크(20)를 쳐지거나 뒤틀리지 않게 팽팽하게 지지할 수 있도록, 프레임(30)은 마스크(20)의 테두리를 둘러싸는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 다시 말해, 프레임(30)은 제1 도금막(20a, 20b) 및 제2 도금막(20c)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 도 3에는 사각형의 프레임(30)이 도시되어 있으나, 폐쇄 형태인 원형, 다각형 등의 형태도 가능하다. 프레임(30)의 재질은 마스크(20)와 동일한 인바, 슈퍼 인바 등인 것이 바람직하다.
한편, 프레임(30)의 내측면은 프레임(30)의 상부면과 수직을 이루지 않고, 예각을 이룰 수 있다. 즉, 프레임(30)은 상부에서 하부로 갈수록 내측 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 프레임(30)의 내측면 상에는 제2 도금막(20c)이 형성되고, 수평한 방향으로 제2 도금막(20c)과 일체의 제1 도금막 테두리(20b)이 연결된다. 제1 도금막 테두리(20b)와 제2 도금막(20c)이 수직한 방향으로 연결되지 않고 기울어져 연결되어 있으므로, 프레임(30)과의 접착성이 좋아질 수 있다. 즉, 제2 도금막(20c)이 기울어진 프레임(30)의 내측면에 전착 형성되는 경우, 프레임(30)에 접합되는 도금막의 면적이 넓어지게 되므로, 접착성이 좋아질 수 있다. 또한, 프레임(30)의 내측면 및 제1 도금막 테두리(20b)의 사이에 개재된 제2 도금막(20c)이 둔각을 이루는 형태이므로, 제2 도금막(20c)의 모서리에 작용하는 스트레스가 감소되고, 프레임(30) 방향[프레임(30) 내측 방향], 또는 외측으로 제1 도금막(20a, 20b)에 인장력을 가하는 상태로 제1 도금막(20a, 20b)을 지지할 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 프레임 일체형 마스크(10)는, 마스크(20)가 프레임(30)과 일체로 연결되므로, 프레임(30)만을 OLED 화소 증착 장치(200)로 이동하고 설치하는 과정만으로 마스크 정렬을 수행할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 프레임 일체형 마스크(100)를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 전도성 기재(41)를 준비한다. 전도성 기재(41)를 포함하는 모판(mother plate; 40)은 전주 도금에서 음극체(cathode)로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(40)[또는, 기재(41)]의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막[제1 도금막(20')]의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막 및 도금막 패턴(PP)의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다.
또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 실리콘 재질의 기재(41)를 사용할 수 있다. 전도성을 가지도록, 기재(41)는 1019 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 기재(41)의 전체에 수행될 수도 있으며, 기재(41)의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
도핑된 단결정 실리콘의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막[제1 도금막(20')]이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막(20')을 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(10)[또는, FMM]은 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 실리콘 재질의 기재(41)를 사용함에 따라서, 필요에 따라 기재(41)의 표면을 산화(Oxidation), 질화(Nitridation)하는 과정만으로 절연부(45)를 형성할 수 있는 이점이 있다. 절연부(45)는 제1 도금막(20')의 전착을 방지하는 역할을 하여 제1 도금막(20')에 패턴(PP)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 4의 (b)를 참조하면, 기재(41)의 적어도 일면 상에 제1 절연부(45)를 형성할 수 있다. 제1 절연부(45)는 패턴을 가지고 형성될 수 있고, 테이퍼 형상의 패턴을 가지는 것이 바람직하다. 제1 절연부(45)는 전도성 기재(41)를 베이스로 하는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등일 수 있고, 포토레지스트를 사용할 수도 있다. 포토레지스트를 사용하여 테이퍼 형상의 패턴을 형성할 때에는 다중 노광 방법, 영역마다 노광 강도를 다르게 하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이에 따라, 모판(40)이 제조될 수 있다.
다음으로, 도 4의 (c)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체(미도시)를 준비한다. 양극체(미도시)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(40)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다. 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체 사이에 형성된 전기장으로 인해 제1 도금막(20': 20a, 20b)이 모판(40)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 전도성 기재(21)의 노출된 표면에서만 제1 도금막(20')이 생성되며, 제1 절연부(45) 표면에서는 제1 도금막(20')이 생성되지 않으므로, 제1 도금막(20')에 패턴(PP)[도 3의 (b) 참조]이 형성될 수 있다.
도금액은 전해액으로서, 마스크(20)를 구성할 도금막(20)의 재료가 될 수 있다. 일 실시예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 박판을 도금막(20)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수 있다. 다른 실시예로, 철니켈코발트합금인 슈퍼 인바(Super Invar) 박판을 도금막(20)으로 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액, Fe 이온을 포함하는 용액 및 Co 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수도 있다. 인바 박판, 슈퍼 인바 박판은 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 그리고, 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃, 슈퍼 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-7/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(20)에 대한 도금액을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 박판(20)을 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명한다.
기재(41) 표면으로부터 제1 도금막(20')이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 제1 절연부(45)의 상단을 넘기 전까지만 제1 도금막(20')을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 절연부(45)의 두께보다 제1 도금막(20')의 두께가 더 작을 수 있다. 제1 도금막(20')은 제1 절연부(45)의 패턴 공간에 채워지며 전착되므로, 제1 절연부(45)의 패턴과 역상을 가지는 테이퍼 형상을 가지며 생성될 수 있다.
다음으로, 도 4의 (d)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 그리고, 제2 절연부(47)를 형성할 수 있다. 제2 절연부(47)는 제1 절연부(45)와 동일한 재질인 것이 바람직하다. 제2 절연부(47)는 제1 도금막(20')의 테두리 영역(48)을 제외한 나머지 영역 상에 형성할 수 있다. 즉, 제2 절연부(47)는 제1 절연부(45)와 제1 도금막(20a)을 전부 커버하고, 제1 도금막 테두리(20b)의 일부를 커버할 수 있다. 제1 도금막(20')의 테두리 영역(48)은 노출될 수 있다.
다음으로 도 5의 (a)를 참조하면, 프레임(30)의 상부에 도 4의 (d)의 구조물을 뒤집어서 배치한다. 반대로, 도 4의 (d) 구조물에 프레임(30)을 뒤집어서 배치할 수도 있다. 프레임(30)은 제1 도금막(20')을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 프레임(30)은 제1 도금막(20')의 노출 영역(49)을 제외한 나머지 테두리 영역(48)에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
제1 도금막(20')이 접촉하는 프레임(30) 상부에는 접착부(50)가 형성될 수 있다. 접착부(50)의 접착제는 에폭시 수지계 접착제 등을 사용할 수 있다. 접착부(50)에 의해, 제1 도금막(20')의 테두리가 프레임(30) 상부에 접착 고정될 수 있다. 접착부(50)와 접착되는 제1 도금막(20')의 테두리 부분은 추후에 제거되므로, 박리막(20d)[도 5의 (e) 참고]이라고 지칭한다. 또한, 설명의 편의를 위해 접착부(50)와 박리막(20d)의 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀둔다. 접착부(50)는 제2 도금막(20c)을 형성하기 전에 제1 도금막(20')을 프레임(30)에 임시로 접착 고정할 정도의 범위에 코팅하면 충분하다.
다음으로, 도 5의 (b)를 참조하면, 전주 도금을 수행하여, 제2 도금막(20c)을 전착할 수 있다. 제2 도금막(20c)은 제2 절연부(47)와 접착부(50) 사이에 노출된 제1 도금막(20')의 표면(49) 및 프레임(30)의 내측면 상에서 전착될 수 있다. 제1 도금막(20')의 노출된 표면(49)으로부터 제2 도금막(20c)이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 제2 절연부(47)의 상단을 넘기 전까지만 제2 도금막(20c)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 절연부(47)의 두께보다 제2 도금막(20c)의 두께가 더 작을 수 있다. 제2 도금막(20c)이 제1 도금막(20')의 노출된 표면(49) 및 프레임(30)의 내측면 상에서 전착되면서, 제1 도금막(20')과 프레임(30)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다. 이때, 제2 도금막(20c)은 제1 도금막(20')의 테두리(20b)에 일체로 연결되며 전착되므로, 프레임(30) 방향[프레임(30) 내측 방향], 또는 외측 방향으로 인장력을 가하는 상태를 가지며 제1 도금막(20')을 지지할 수 있다. 그리하여, 별도로 마스크를 인장하고 정렬하는 과정을 수행할 필요없이, 팽팽하게 프레임(30) 측으로 당겨진 마스크(20)를 프레임(30)과 일체로 형성할 수 있게 된다.
한편, 제1 도금막(20a, 20b) 및 제2 도금막(20c)을 형성한 후에, 제1 도금막(20a, 20b) 및 제2 도금막(20c)에 열처리를 수행할 수 있다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다. 일반적으로 압연으로 생성한 인바 박판에 비해, 전주 도금으로 생성한 인바 박판이 열팽창계수가 높다. 그리하여 인바 박판에 열처리를 수행함으로써 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 약간의 변형이 생길 수 있다. 따라서, 모판(40)[또는, 기재(41)]과 마스크(20)가 접착된 상태에서 열처리를 수행하면, 모판(40)의 절연부(45, 47)가 차지하는 공간 부분에 형성된 마스크 패턴(PP)의 형태가 일정하게 유지되고, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제1 도금막(20a, 20b)으로부터 모판(40)[또는, 기재(41)]을 분리한 후, 마스크 패턴(PP)을 가지는 마스크(20)에 열처리를 수행하여도 인바 박판의 열팽창계수를 낮추는 효과가 있다.
다음으로, 도 5의 (c)를 참조하면, 제1 절연부(45) 및 제2 절연부(47)를 제거할 수 있다. 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 제1 절연부(45) 및 제2 절연부(47)만을 제거하고, 나머지 구성에는 영향을 주지 않는 공지의 기술을 제한없이 사용할 수 있다. 한편, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물로 절연부가 구성된 경우에는 이들을 제거하는 단계를 생략하고, 아래의 도 5의 (d) 공정을 곧바로 수행할 수도 있다. 전도성 기판(41)에 일체화되어 형성된 실리콘 산화물, 실리콘 질화물은 도 5의 (d)의 기판 분리 공정을 통해 같이 분리/제거 될 수 있다.
다음으로, 도 5의 (d)를 참조하면, 제1 도금막(20')으로부터 전도성 기판(41)을 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)은 마스크(20) 및 프레임(30)의 상부 방향으로 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)이 분리되면, 마스크(20)와 마스크(20)를 지지하는 프레임(30)이 일체로 형성된 형태가 나타난다.
한편, 도 5의 (d) 단계까지 수행한 프레임 일체형 마스크에는 접착부(50)가 잔존하게 된다. 접착부(50)의 접착제는 마스크(20)를 임시로 고정하는 효과는 있으나, 접착제와 인바 마스크(20)의 열팽창 계수가 상이하여, 화소 형성 공정에서 온도변화에 따라 접착제가 마스크(20)를 뒤틀리게 하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 접착제가 공정 가스와 반응하여 생성된 오염물질이 OLED의 화소에 악영향을 줄 수 있고, 접착제 자체에 포함된 유기 솔벤트 등의 아웃 가스가 화소 공정 챔버를 오염시키거나 불순물로서 OLED 화소에 증착되는 악영향을 유발할 수 있다. 또한, 접착제가 점차 제거됨에 따라 마스크(20)가 프레임(30)에서 이탈하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 접착부(50)를 세정할 필요가 있으나, 접착부(50)와 제1 도금막(20b)이 접착되어 있어 외부에서 접착부(50)를 세정하기 어렵고, 무리하게 접착부(50)를 세정하는 중에 도금막(20)에 변형이 발생할 가능성도 존재한다.
따라서, 본 발명은 도 5의 (e) 및 (f)와 같은 공정을 수행하여, 도금막(20)에 영향을 주지 않고, 접착부(50)만을 완전히 제거하는 것을 특징으로 한다.
도 5의 (e)를 참조하면, 접착부(50)에 대응하는 제1 도금막(20')의 영역 경계에 레이저(L)를 조사하여 제1 도금막(20')과 박리막(20d) 사이에 분리 선을 형성할 수 있다. 즉, 제1 도금막(20')에서 박리막(20d)의 경계에 레이저(L)를 조사하여 레이저 트리밍(laser trimming) 함에 따라 제1 도금막(20')으로부터 박리막(20d)을 분리할 수 있다. 하지만, 박리막(20d)이 곧바로 떼어져 나가는 것은 아니며 접착부(50)와 접착된 상태를 유지한다.
다음으로, 도 5의 (f)를 참조하면, 접착부(50)를 세정(C)할 수 있다. 접착제에 따라 공지의 세정 물질을 제한없이 사용할 수 있고, 도금막(20)의 측면으로부터 세정액이 침투하여 접착부(50)를 세정(C)할 수 있다. 이에 따라 접착부(50)를 완전히 제거할 수 있다.
이어서, 제1 도금막(20')에서 분리된 박리막(20d)을 박리(P)한다. 박리막(20d)은 접착부(50)가 제거되어 프레임(30)과 접착된 상태가 아니고, 제1 도금막(20')과 분리되어 있으므로, 곧바로 떼어질 수 있다.
다음으로, 도 5의 (g)를 참조하면, 마스크(20)와 프레임(30)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크(10)가 완성된다. 본 발명의 프레임 일체형 마스크(10)는 접착부(50)가 없고, 접착부(50)의 제거를 위해서 제1 도금막(20')의 테두리(20b) 일부[박리막(20d)]만을 제거하므로, 화소 공정에 기여하는 제1 도금막(20a, 20b) 및 제2 도금막(20c)에는 전혀 영향이 없게 된다.
도 6은 도 3의 프레임 일체형 마스크(10)를 적용한 OLED 화소 증착 장치(200)를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 프레임 일체형 마스크(10)를 대상 기판(900)과 밀착시키고, 프레임(30) 부분만을 OLED 화소 증착 장치(200)에 내부에 고정시키는 것만으로 마스크(10)의 정렬이 완료될 수 있다. 마스크(20)의 제1 도금막(20': 20a, 20b)는 제2 도금막(20c)과 일체로 연결되어 그 테두리가 팽팽하게 지지되고, 프레임(30)에 제2 도금막(20c)이 결합되어 있으므로, 마스크(20)가 하중에 의해 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 방지될 수 있다. 이에 따라, 화소 증착에 필요한 마스크(10)의 정렬을 명확하게 할 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.
10: 프레임 일체형 마스크
20: 마스크, 도금막
20', 20a, 20b: 제1 도금막
20c: 제2 도금막
20d: 박리막
30: 프레임
40: 모판
41: 전도성 기재
45: 제1 절연부
47: 제2 절연부
50: 접착부
100: 마스크, 새도우 마스크, FMM(Fine Metal Mask)
200: OLED 화소 증착 장치
DP: 디스플레이 패턴
PP: 화소 패턴, 마스크 패턴

Claims (11)

  1. 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 일면 상에 패턴화된 제1 절연부가 형성된 전도성 기판 상에 전주 도금으로 제1 도금막을 형성하는 단계;
    (b) 제1 도금막의 테두리 영역을 제외한 나머지 영역 상에 제2 절연부를 형성하는 단계;
    (c) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 노출된 제1 도금막 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계;
    (d) 접착부와 제2 절연부 사이에 노출된 제1 도금막 및 프레임의 내측면 상에 전주 도금으로 제2 도금막을 형성하는 단계;
    (e) 전도성 기판을 제1 도금막으로부터 분리하는 단계;
    (f) 접착부에 대응하는 제1 도금막의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및
    (g) 제1 도금막의 박리막을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    전도성 기판은 단결정 실리콘 재질이고,
    (a) 단계에서, 제1 절연부가 형성된 표면을 제외한 노출된 단결정 실리콘의 표면 전부에서 균일한 전기장이 형성되어 제1 도금막이 형성되고, 제1 절연부 상에서 제1 도금막의 형성이 방지되어 제1 도금막이 패턴을 가지게 되며, 패턴을 가지는 제1 도금막은 FMM(Fine Metal Mask)이 되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1 절연부 또는 제2 절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 재질 중 어느 하나인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    프레임은 제1 도금막 및 제2 도금막을 둘러싸는 형상을 가지는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 도금막은 제1 도금막의 일면 테두리에 연결되어 제1 도금막과 일체화되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제2 도금막은 제1 도금막의 외측으로 인장력을 가하는 상태로, 프레임 내측면 상에 형성되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    프레임 내측면은 프레임 상부면과 예각을 이루는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    (a) 단계에서,
    제1 절연부 상에서 제1 도금막의 형성이 방지되어 제1 도금막이 패턴을 가지게 되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    (d) 단계 이후, 제1 도금막 및 제2 도금막을 열처리하는 단계를 더 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    열처리는 300℃ 내지 800℃로 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    (d) 단계와 (e) 단계 사이에, 제1 절연부 및 제2 절연부를 제거하는 단계를 더 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
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