KR102411536B1 - 증착 마스크 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 광원에서 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 스플릿단계와, 복수개의 레이저빔을 마스크 기판 상에 동시에 주사하는 스캐닝단계 및, 상기 패턴홀의 형상에 대응하여 상기 스캔 중에 상기 복수개의 레이저빔의 조사 상태를 미세하게 변화시키는 튜닝단계를 포함하는 증착 마스크 제조방법을 개시한다.

Description

증착 마스크 제조방법 및 제조장치{Deposition mask manufacturing method and manufacturing apparatus thereof}
본 발명은 증착에 사용되는 마스크의 패턴홀을 형성하는 과정이 개선된 증착 마스크 제조방법과 그 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 애노드인 화소전극과 캐소드인 대향전극 사이에 발광층이 삽입된 적층형 구조로 화소들이 이루어져 있다.
상기 각 화소들은 예컨대 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 중 어느 하나의 서브 화소(sub pixel)가 될 수 있으며, 이들 3색 서브 화소의 색상 조합에 의해 원하는 컬러가 표현될 수 있다. 즉, 각 서브 화소마다 두 전극 사이에 적색과 녹색 및 청색 중 어느 한 색상의 빛을 발하는 발광층이 개재된 구조를 가지며, 이 3색광의 적절한 조합에 의해 한 단위 화소의 색상이 표현되는 것이다.
한편, 상기와 같은 유기 발광 표시 장치의 전극들과 발광층 등은 증착을 통해 형성될 수 있다. 즉, 형성하고자 하는 박막층의 패턴과 동일한 패턴홀을 가지는 마스크를 기판 위에 정렬하고, 그 마스크의 패턴홀을 통해 기판에 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성하는 것이다. 상기 마스크는 그 단부를 지지하는 프레임과 함께 마스크 프레임 조립체의 형태로 많이 사용되며, 상기 패턴홀은 주로 포토레지스트를 이용한 에칭 과정을 통해 형성하게 된다.
그런데, 이와 같이 마스크의 패턴홀을 에칭으로 형성하게 되면, 아주 정밀한 규격의 패턴홀은 뚫기가 어려울 뿐만 아니라, 통상 마스크의 양쪽 표면에서부터 안쪽으로 에칭을 차례로 진행하여 중간 두께 부근에서 양측이 만나 관통되며 패턴홀이 만들어지도록 에칭 과정이 진행되기 때문에, 작업 속도도 매우 느리고, 또 이렇게 양측이 만나는 중간 두께 부근에 불연속한 돌출면이 형성되어 나중에 증착 시 정확한 패터닝을 방해하는 일명 섀도우(shadow) 현상의 요인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 에칭 방식을 쓰지 않고 마스크의 패턴홀을 정밀하고도 신속하게 형성할 수 있도록 개선된 증착 마스크 제조방법과 그 제조장치를 제공한다.
본 발명의 실시예는 스테이지에 마스크 기판을 배치하는 준비단계 및, 상기 마스크 기판에 레이저빔을 조사하여 패턴홀을 뚫는 홀가공단계를 포함하며, 상기 홀가공단계는, 광원에서 레이저빔을 출사하는 출광단계와, 상기 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 스플릿단계와, 상기 복수개의 레이저빔을 상기 마스크 기판 상에 동시에 주사하는 스캐닝단계 및, 상기 패턴홀의 형상에 대응하여 상기 스캔 중에 상기 복수개의 레이저빔의 조사 상태를 미세하게 변화시키는 튜닝단계를 포함하는 증착 마스크 제조방법을 제공한다.
상기 튜닝단계는 상기 레이저빔이 상기 패턴홀 영역 내를 선회하고 지나가도록 그 이동 경로를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 튜닝단계에서 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 조사 횟수를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 튜닝단계에서 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 파워를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스캐닝단계는 한 패턴홀의 영역을 상기 레이저빔이 복수 회 지나가도록 하여 상기 패턴홀이 점진적으로 형성되게 하며, 상기 튜닝단계는 한 패턴홀에 대한 스캔 횟수의 증가에 맞춰 상기 패턴홀 영역 안에 상기 레이저빔이 조사되는 면적을 점차 줄여나갈 수 있다.
상기 각 패턴홀이 상기 레이저빔이 조사되는 쪽에서부터 반대쪽으로 갈수록 점차 개구 면적이 좁아지는 테이퍼 형상을 갖게 할 수 있다.
상기 스플릿단계는 상기 복수개의 레이저빔 중 일부를 차단하여 상기 마스크 기판에 조사되는 레이저빔의 개수를 줄이는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스캐닝단계는 상기 복수개의 레이저빔이 상기 마스크 기판에 모두 수직으로 입사하도록 레이저빔 입사각을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저빔 입사각 조정은 상기 복수개의 레이저빔을 텔레센트릭 에프 세타 렌즈로 통과시켜서 수행될 수 있다.
상기 스테이지가 상기 마스크 기판을 상기 레이저빔의 스캔 방향과 수직 방향으로 일정 피치 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마스크 기판은 INVAR재질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 마스크 기판이 안착되는 스테이지; 레이저빔을 출사하는 광원; 상기 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔스플리터; 상기 복수개의 레이저빔을 상기 마스크 기판 상에 동시에 주사하는 스캐너; 및, 상기 패턴홀의 형상에 대응하여 상기 스캔 중에 상기 복수개의 레이저빔의 조사 상태를 미세하게 변화시키는 튜너를 포함하는 증착 마스크 제조장치를 제공한다.
상기 튜너는 음향광학변조기를 포함할 수 있다.
상기 튜너는 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 이동 경로와 조사 횟수 및 파워 중 어느 하나를 조정할 수 있다.
상기 스캐너는 한 패턴홀의 영역을 상기 레이저빔이 복수 회 지나가도록 하여 상기 패턴홀이 점진적으로 형성되게 하며, 상기 튜너는 한 패턴홀에 대한 스캔 횟수의 증가에 맞춰 상기 패턴홀 영역 안에 상기 레이저빔이 조사되는 면적을 점차 줄여나갈 수 있다.
상기 각 패턴홀은 상기 레이저빔이 조사되는 쪽에서부터 반대쪽으로 갈수록 점차 개구 면적이 좁아지는 테이퍼 형상이 될 수 있다.
상기 복수개의 레이저빔 중 일부를 차단하여 상기 마스크 기판에 조사되는 레이저빔의 개수를 줄이는 빔클리퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 레이저빔이 상기 마스크 기판에 모두 수직으로 입사하도록 레이저빔 입사각을 조정하는 텔레센트릭 에프 세타 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 스테이지는 상기 마스크 기판을 상기 레이저빔의 스캔 방향과 수직 방향으로 일정 피치 이동시킬 수 있다.
상기 스캐너는 갈바노미러와 폴리곤미러 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 제조방법과 제조장치에 의하면, 에칭 과정을 쓰지 않고 레이저빔을 조사하여 직접 패턴홀을 형성하기 때문에 매우 정밀한 패턴홀의 형성이 가능해지며, 또한 다수개로 분할된 레이저빔을 멈춤 없이 스캐닝하면서도 각 패턴홀의 형상에 맞게 빠르고 미세한 위치 조정이 가능하여 다양한 형상의 패턴홀을 신속하고 안정적으로 형성할 수 있게 해준다. 따라서, 생산성 향상과 함께 제품의 안정적인 품질이 확보될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 증착 마스크를 사용하는 증착 과정을 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 마스크가 포함된 마스크 프레임 조립체의 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 제조장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광학계의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 3의 증착 마스크 제조장치에서 복수개의 레이저빔을 주사하는 과정을 묘사한 평면도이다.
도 6은 도 5의 스캔 과정 중 각 패턴홀에서 레이저빔의 이동 경로를 도시한 평면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 제조과정을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 대상 기판의 세부 구조를 보인 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(120)가 채용된 박막 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 상기 박막 증착 장치는 대상 기판(300) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 증착 마스크(120)와, 챔버(400) 내에서 상기 대상 기판(300)을 향해 증착가스를 분출하는 증착원(200) 등을 구비하고 있다.
따라서, 챔버(400) 내에서 증착원(200)이 증착가스를 분출하면 해당 증착가스가 증착 마스크(120)의 패턴홀(121;도 2 참조)를 통과하여 기판(300)에 달라붙으면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
여기서 상기 증착 마스크(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 그 증착 마스크(120)의 양단을 지지하는 프레임(130) 및, 상기 프레임(130)에 증착 마스크(120)와 교차하며 지지된 장변스틱(110)을 포함하는 마스크 프레임 조립체(100)의 형태로 사용된다.
즉, 상기 마스크 프레임 조립체(100)는 프레임(130)과, 프레임(130)에 양단부가 고정된 복수의 장변스틱(110) 및, 그 장변스틱(110)과 수직으로 교차하며 프레임(130)에 양단부가 고정된 복수의 증착 마스크(120)를 구비하고 있다.
프레임(130)은 마스크 프레임 조립체(100)의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 개구부(132)가 형성된 사각형 모양을 하고 있다. 이 프레임(130)의 서로 마주보는 한 쌍의 변에 장변스틱(110)의 양단부가 용접으로 고정되며, 증착 마스크(100)의 양단부는 상기 장변스틱(110)이 용접되는 변과 수직인 한 쌍의 변에 용접으로 고정된다.
상기 증착 마스크(120)는 길쭉한 스틱 형상의 부재들로서, 상기 개구부(132) 안에 위치되는 다수의 패턴홀(121)들이 형성되어 있으며 그 양단부는 상기한 바와 같이 프레임(300)에 용접된다. 참조부호 122는 클램핑부로서, 증착 마스크(120)를 프레임(130)에 용접할 때 이 클램핑부(122)를 잡고 길이방향으로 인장시킨 상태에서 용접하게 되며, 용접 후에는 커팅으로 제거된다. 이 증착 마스크(120)를 큰 부재 하나로 만들 수도 있지만, 그럴 경우 자중에 의한 처짐 현상이 심해질 수 있으므로, 도면과 같이 다수개의 스틱 형상으로 분할해서 만든다. 상기 증착 마스크(120)의 재질로는 철-니켈 합금인 INVAR 등이 사용될 수 있다.
상기 패턴홀(121)은 증착 공정 시 증착 증기가 통과하는 구멍으로, 이 패턴홀(121)을 통과한 증착 증기가 상기 대상 기판(300;도 1 참조)에 달라붙으며 박막층을 형성하게 된다.
여기서 상기 패턴홀(121)들의 영역은 일정한 규격의 셀 단위로 나눠져 있지 않고 하나로 길게 연결되어 있는데, 이것을 셀 단위로 구획해주는 것이 상기 장변스틱(110)이다. 즉, 도면과 같이 증착 마스크(120)와 장변스틱(110)은 프레임(130)에 수직으로 교차하면서 서로 밀착되게 설치되며, 이에 따라 각 증착 마스크(120)의 패턴홀(121) 영역을 장변스틱(110)이 가로지르면서 셀 단위로 나눠주는 것이다. 그러니까 장변스틱(110)이 단위 셀들 사이의 경계선을 그어주는 셈이 된다.
한편, 상기 증착 마스크(120)의 패턴홀(121)들은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 장치로 제조될 수 있다. 여기서는 개략적인 구성을 예시한 것으로, 예시된 것과 같은 배치 구조에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예시된 요소들 외에 예컨대 각종 미러나 렌즈 또는 보정광학계 등의 다른 요소들이 부가적으로 추가될 수도 있으며, 이하에 설명될 기능을 수행할 수 있으면 그 선후 배치는 다양하게 변형해서 사용해도 무방하다.
우선, 스테이지(30)은 패턴홀(121)을 형성할 마스크 기판(120; 패턴홀(121)이 형성되면 바로 증착 마스크가 되는 것이므로 같은 번호 사용함)이 안착되는 것으로, 가공 중 마스크 기판(120)을 받쳐서 지지해주며, Y축 방향을 따라 마스크 기판(120)을 일정 피치씩 이동시켜 준다.
그리고, 광원(20)은 패턴홀을 형성할 펄스 레이저빔을 출사하며, 광학계(10)는 그 출사된 레이저빔을 패턴홀(121) 형성에 최적의 조건이 되도록 조정해준다.
이 광학계(10)의 내부 요소들을 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저빔의 위치와 파워 및 조사횟수를 미세하게 조정하는 튜너(11)와, 광원(20)에서 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔스플리터(12), 분할된 복수개의 레이저빔 중 일부를 선택적으로 가려서 사용 레이저빔의 수를 조절하는 빔클리퍼(13), 복수개의 레이저빔을 마스크 기판(120) 상에 도 3의 X축 방향을 따라 주사시키는 스캐너(14) 및, 복수개의 레이저빔이 모두 마스크 기판(120)에 수직으로 입사되도록 입사각을 조정하는 텔레센트릭 에프 세타 렌즈(15) 등이 구비되어 있다.
이중에서 먼저, 빔스프리터(12)의 기능에 대해 먼저 설명한다. 빔스플리터(12)는 전술한 바대로 광원(20)에서 출사된 광을 복수개로 분할시킨다. 즉, 하나의 레이저빔이 아닌 복수개의 레이저빔을 마스크 기판(120)에 동시에 조사할 수 있도록 그 개수를 늘여주는 것이다.
이렇게 늘어난 복수개의 레이저빔이 스캐너(14)에 의해 주사되면, 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 레이저빔(L1~Ln)이 동시에 마스크 기판(120) 표면을 X축 방향으로 지나가게 된다. 그러니까 한 번에 여러 열의 패턴홀(121)을 형성할 수 있게 된다.
그리고, 상기 빔클림퍼(13)는 앞에서 늘어난 레이저빔의 개수를 필요에 따라 반대로 줄여주는 역할을 한다. 예를 들어, 빔스플리터(12)에 의해 레이저빔이 10개로 분할되었고 마스크 기판(12) 위에 형성할 패턴홀(121)은 총 17열이라고 가정하면, 제1~10열에 대해서는 10개의 레이저빔을 다 조사하면서 가공하면 되지만, 스테이지(30)가 일정 피치 이동하여 그 다음 제11~17열에 대해 가공할 때에는 7개의 레이저빔만 사용해야 한다. 이때 상기 빔클림퍼(13)가 여분의 3개의 레이저빔을 가려서 차단해주는 역할을 한다.
스캐너(14)는 예컨대 갈마노미러나 폴리곤미러를 구비하여 레이저빔을 마스크 기판(120) 상에서 X축 방향으로 주사시키는 역할을 하며, 텔레센트릭 에프 세타 렌즈(15)는 복수개의 레이저빔이 출사될 때 중앙부의 레이저빔이든 가장자리의 레이저빔이든 모두 마스크 기판(120) 위에 수직으로 입사될 수 있도록 입사각을 조정해준다.
그리고, 상기 튜너(11)는 음향광학변조기(Acousto-Optic Deflector)를 사용하며, 레이저빔의 위치, 파워, 조사횟수 등 미세한 상태를 빠르게 변화시키는 역할을 한다. 튜너(11)는 빔스플리터(12) 보다 앞에 있기 때문에, 광원(20)에서 출사된 광에 대해 이 미세 조정을 수행하게 되며, 그러면 빔스플리터(12)에 의해 분할된 레이저빔들도 모두 이 미세 조정된 상태를 따라 움직이게 된다.
첫 번째 미세 조정의 대상은 패턴홀(121)의 영역 내에서 레이저빔의 이동 경로이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 스캐너(14)에 의해 레이저빔들(L1~Ln)은 X축 방향을 따라 멈춤 없이 일정하게 이동한다. 그리고, 그 이동하는 중에 패턴홀(121)의 영역을 지나게 되는데, 도 6에 도시된 것처럼 각 패턴홀(121)의 영역에서는 레이저빔(L1)이 1지점에서 9지점까지 나선형으로 한 바퀴 선회한 다음에 통과하게 한다. 이 미세하고 빠른 위치 조정을 튜너(11)가 수행한다. 즉, 레이저빔(L1)의 스캔방향으로의 상대적으로 느린 이동은 스캐너(14)가 수행하고, 각 패턴홀(121) 영역 내에서의 몇 십배 빠른 이동은 튜너(11)가 조정하게 된다. 여기서는 패턴홀(121)이 마름모 형상인 경우를 예시하였는데, 튜너(11)는 레이저빔(L1)이 마름모 형상의 패턴홀(121) 전체 영역에 잘 조사되도록 미세한 경로를 조정해준다.
두 번째 미세 조정 대상은 조사 횟수이다. 레이저빔은 도 5와 같이 스캔하는 동안 계속 “on” 상태를 유지하는 것이 아니라, 당연히 가공해야 할 패턴홀(121) 영역 안에서만 “on” 상태를 유지한다. 그리고 패턴홀(121) 영역 안에서도 연속으로 “on” 상태를 유지하는 것이 아니라, 도 6에 예시된 바와 같이 1지점에서 9지점까지 9개 지점에서만 “on” 상태가 된다. 9회가 절대적인 것은 아니고, 이 마름모 형상의 패턴홀(121)을 형성하기에 9회의 조사로 전체 영역이 커버되는 경우에 9회로 조정할 수 있음을 예시한 것이다. 상기 튜너(11)는 이와 같이 미세 경로와 함께 레이저빔이 “on”되는 타이밍을 조정해서, 레이저빔(L1)이 마름모 형상의 패턴홀(121)을 선회하며 9개 지점에서 “on” 된 후 지나가도록 컨트롤한다. 이 레이저빔(L1)의 조사횟수는 패턴홀(121)의 크기가 작아지면 따라서 작게 조정되는데, 이 공정에 대해서는 뒤에서 테이퍼를 형성하는 과정과 함께 다시 설명하기로 한다.
세 번째 미세 조정 대상은 레이저빔의 파워인데, 본 실시예에서는 일정한 파워를 유지하도록 조정한다. 즉, 패턴홀(121)의 크기가 작아지면 같은 횟수로 조사하면서 파워를 줄이는 방법도 있지만, 여기서는 파워를 일정하게 유지하고 조사 횟수를 줄인다.
이렇게 튜너(11)는 레이저빔의 미세 이동 경로와 조사횟수 및 파워를 조정해주는 기능을 수행한다.
이와 같은 증착 마스크 제조장치를 이용한 증착 마스크(120) 제조과정에 대해서는 후술하기로 하고, 그 전에 이 증착 마스크(120)로 증착할 수 있는 대상 기판(300)의 예를 간략히 소개하기로 한다.
상기 증착 마스크(120)는 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있는데, 예컨대 유기 발광 표시 장치의 발광층 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 증착 마스크(120)를 이용하여 박막을 증착할 수 있는 대상 기판(300)의 예로서 상기 유기 발광 표시 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 베이스판(320)상에 버퍼층(330)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(330) 상부로 박막트랜지스터(TFT)가 구비된다.
박막트랜지스터(TFT)는 활성층(331)과, 이 활성층(331)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(332)과, 게이트 절연막(332) 상부의 게이트 전극(333)을 갖는다.
게이트 전극(333)을 덮도록 층간 절연막(334)이 형성되며, 층간 절연막(334)의 상부에 소스전극(335a) 및 드레인 전극(335b)이 형성된다.
소스전극(335a) 및 드레인 전극(335b)은 게이트 절연막(332) 및 층간 절연막(334)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(331)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉된다.
그리고, 상기 드레인 전극(335b)에 유기 발광 소자(OLED)의 화소전극(321)이 연결된다. 화소전극(321)은 평탄화막(337) 상부에 형성되어 있으며, 이 화소전극(321) 위에 서브화소 영역을 구획하는 화소정의막(Pixel defining layer: 338)이 형성된다. 참조부호 339는 증착 시 마스크(100)와의 간격을 유지하여 마스크(100) 접촉에 의한 기판(300)측 부재들의 손상을 막기 위한 스페이서를 나타내며, 스페이서(339)는 화소정의막(338)의 일부가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 이 화소정의막(338)의 개구부에 유기 발광 소자(OLED)의 발광층(326)이 형성되고, 이들 상부에 대향전극(327)이 증착된다. 즉, 화소정의막(338)으로 둘러싸인 개구부가 적색화소(R), 녹색화소(G), 및 청색화소(B)와 같은 한 서브화소의 영역이 되며, 그 안에 해당 색상의 발광층(326)이 형성되는 것이다.
따라서, 예컨대 패턴홀(121)이 이 발광층(326)에 대응하도록 증착 마스크(120)를 준비하면, 도 1에서 설명한 바와 같은 증착 과정을 통해 원하는 패턴의 발광층(326)을 형성할 수 있다. 그리고, 상기한 단위 셀은 한 유기발광표시장치의 디스플레이 영역에 해당될 수 있다.
이제 이와 같은 유기발광표시장치를 만들 수 있는 상기 증착 마스크(120)의 패턴홀(121) 형성과정을 도 3과 도 4 및, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한다. 여기서 패턴홀(121)을 도 7d에 도시된 바와 같이 일면 즉, 레이저빔이 조사되는 쪽의 면에서 반대면으로 갈수록 면적이 연속적으로 점차 줄어드는 테이퍼 형상으로 만드는 경우를 예시한다.
우선, 도 3과 같이 스테이지(10) 위에 마스크 기판(120)을 안착시켜서 준비가 되면, 이어서 광원(20)에서 레이저빔을 출사하고 광학계(10)로 전술한 바와 같이 레이저빔을 조정하면서 홀가공단계를 진행한다.
도 7a 내지 도 7c는 복수개의 레이저빔(L1~Ln) 중 하나의 레이저빔(L1)이 지나가는 과정을 도시한 것으로, 나머지 레이저빔들(L2~Ln)도 이와 동일한 경로로 지나가게 된다.
먼저, 도 7a는 첫 번째 스캔 과정을 묘사한 것으로, 레이저빔(L1)이 스캔 경로를 따라 X축 방향으로 이동하게 되고, 각 패턴홀(121) 영역에서는 튜너(11)의 제어에 따라 나선형으로 선회하면서 9회 레이저빔을 조사하며 마름모 형상의 홀(121a)을 만들게 된다. 이 홀(121a)이 곧바로 완전히 관통된 패턴홀(121)이 되는 것이 아니라, 이때에는 표층의 일부 깊이까지만 홀(121a)이 파이게 된다. 물론, 레이저빔의 파워를 더 증가시키면 한번에 패턴홀(121)이 뚫릴 수도 있겠지만, 여기서는 테이퍼 형상을 만들어야 하기 때문에, 표층부터 점진적으로 가공해가는 것이다.
이어서, 도 7b와 같이 두 번째 스캔을 진행하는데, 이때에는 첫 번째 스캔 때보다 목표로 하는 홀(121b)의 크기가 작아진다. 앞에서 언급한 바와 같이 테이퍼 형상을 만들기 위해 점차 작아지는 홀(121b)을 만드는 것이며, 홀(121b)이 작아진 만큼 튜너(11)는 각 패턴홀(121) 영역에서의 레이저빔(L1)의 조사 횟수를 7회로 줄인다. 즉, 면적이 줄어든 만큼 조사횟수를 줄여도 충분히 커버가 되므로 조사 횟수를 줄여서 좁은 면적에 에너지가 과잉 투입되지 않게 한다.
그리고, 도 7c의 세 번째 스캔에서는 두 번째 보다 더 작은 홀(121c)을 목표로 해서 레이저빔(L1)을 조사하며, 조사횟수도 5회로 줄인다.
이런 식으로 가공하는 목표 홀의 크기를 점차 줄이고, 그에 맞춰서 레이저빔의 조사횟수도 줄이면서 스캔을 반복하면, 결국 도 7d에 도시된 바와 같은 테이퍼 형상의 패턴홀(121)이 형성된다.
이후 예컨대 앞에서 예시한 바와 같이 10개의 레이저빔으로 마스크 기판(120) 상의 제1~10열의 패턴홀(121)을 이렇게 형성했다면, 이어서 스테이지(30)가 일정 피치 이동하여 다음 제11~20열에 대해 가공을 진행하게 되며, 만일 17열까지만 형성하는 경우라면 상기한 빔클리퍼(13)가 여분의 3개 레이저빔을 차단한 상태로 제11~17열에 대한 패턴홀(121) 형성을 진행한다.
이렇게 하면, 에칭 작업처럼 마스크 기판(120)의 양면에서 파 들어가 중간에서 만나는 것이 아니라 한쪽 면에서부터 점진적으로 파 들어가기 때문에 패턴홀(121) 중간 깊이 지점에 돌출면이 생기지도 않고, 또 복수개의 레이저빔을 컨트롤하여 직접 마스크 기판(120)에 조사하며 한 번에 복수 열의 패턴홀(121)을 만들기 때문에 정밀하면서도 신속한 가공이 가능해진다.
결론적으로, 상기한 방식으로 증착 마스크(120)의 패턴홀(121)을 형성하면, 에칭 방식에서의 섀도우를 일으키는 돌출부 문제도 해소할 수 있고, 또한 어떤 형상의 패턴홀(121)이든 레이저빔의 미세 경로를 조정하여 빠르고 정밀하게 형성할 수 있어서 제품의 생산성과 품질 모두를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 스틱 형상의 복수 개로 분할된 증착 마스크(120)에 패턴홀(121)을 형성하는 경우를 예시하였는데, 한 부재로 프레임(130)의 개구(132) 전체를 덮는 일체형 마스크인 경우나, 장변스틱(110) 없이 증착 마스크(120) 자체에 패턴홀(121) 들이 셀 단위로 구획되어 있는 마스크인 경우의 제조에도 다 적용할 수 있다. 즉, 레이저를 직접 조사하여 패턴홀(121)을 형성하는 경우라면 마스크의 종류에 상관없이 본 실시예의 제조장치와 제조방법을 적용할 수 있음은 물론이다.
그러므로, 이상에서 설명한 바와 같은 증착 마스크 제조방법과 제조장치에 의하면, 에칭 과정을 쓰지 않고 레이저빔을 조사하여 직접 패턴홀을 형성하기 때문에 매우 정밀한 패턴홀의 형성이 가능해지며, 또한 다수개로 분할된 레이저빔을 멈춤 없이 스캐닝하면서도 각 패턴홀의 형상에 맞게 빠르고 미세한 위치 조정이 가능하여 다양한 형상의 패턴홀을 신속하고 안정적으로 형성할 수 있게 해준다. 결과적으로 생산성 향상과 함께 제품의 안정적인 품질이 확보될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 광학계 11: 튜너(음향광학변조기)
12: 빔스플리터 13: 빔클리퍼
14: 스캐너 15: 텔레센트릭 에프 세타 렌즈
20: 광원 30: 스테이지
100: 마스크 프레임 조립체 110: 장변스틱
120: 증착 마스크(마스크 기판) 121: 패턴홀
130: 프레임 L1~Ln: 레이저빔

Claims (20)

  1. 스테이지에 마스크 기판을 배치하는 준비단계; 및
    상기 마스크 기판에 레이저빔을 조사하여 복수의 패턴홀을 뚫는 홀가공단계;를 포함하되,
    상기 홀가공단계는,
    광원에서 레이저빔을 출사하는 출광단계;
    상기 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 스플릿단계;
    상기 복수개의 레이저빔을 상기 마스크 기판 상에 동시에 주사하는 스캔단계; 및
    상기 패턴홀의 형상에 대응하여 상기 스캔 중에 상기 복수개의 레이저빔의 조사 상태를 미세하게 변화시키는 튜닝단계;를 포함하며,
    상기 스캔단계는 하나의 패턴홀의 영역을 상기 레이저빔이 복수회 지나가도록 하여 상기 패턴홀이 점진적으로 형성되게 하며,
    상기 튜닝단계는 상기 하나의 패턴홀에 대한 스캔 횟수의 증가에 대응하여 상기 패턴홀의 영역 안에 상기 레이저빔이 조사되는 면적을 점차 줄여나가는 증착 마스크 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝단계는 상기 레이저빔이 상기 패턴홀 영역 내를 선회하고 지나가도록 그 이동 경로를 조정하는 단계를 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜닝단계에서 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 조사 횟수를 조정하는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜닝단계에서 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 파워를 조정하는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 패턴홀이 상기 레이저빔이 조사되는 쪽에서부터 반대쪽으로 갈수록 점차 개구 면적이 좁아지는 테이퍼 형상을 갖게 하는 증착 마스크 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스플릿단계는 상기 복수개의 레이저빔 중 일부를 차단하여 상기 마스크 기판에 조사되는 레이저빔의 개수를 줄이는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔단계는 상기 복수개의 레이저빔이 상기 마스크 기판에 모두 수직으로 입사하도록 레이저빔 입사각을 조정하는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저빔 입사각 조정은 상기 복수개의 레이저빔을 텔레센트릭 에프 세타 렌즈로 통과시켜서 수행되는 증착 마스크 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지가 상기 마스크 기판을 상기 레이저빔의 스캔 방향과 수직 방향으로 일정 피치 이동시키는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 기판은 INVAR재질을 포함하는 증착 마스크 제조방법.
  12. 마스크 기판이 안착되는 스테이지;
    레이저빔을 출사하는 광원;
    상기 출사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔스플리터;
    상기 복수개의 레이저빔을 상기 마스크 기판 상에 동시에 주사하는 스캐너; 및
    상기 마스크 기판에 형성되는 복수의 패턴홀의 형상에 대응하여 스캔 중에 상기 복수개의 레이저빔의 조사 상태를 미세하게 변화시키는 튜너;를 포함하되,
    상기 스캐너는 하나의 패턴홀의 영역을 상기 레이저빔이 복수회 지나가도록 하여 상기 패턴홀이 점진적으로 형성되게 하며,
    상기 튜너는 상기 하나의 패턴홀에 대한 스캔 횟수의 증가에 대응하여 상기 패턴홀의 영역 안에 상기 레이저빔이 조사되는 면적을 점차 줄여나가는 증착 마스크 제조장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 튜너는 음향광학변조기를 포함하는 증착 마스크 제조장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 튜너는 상기 패턴홀 영역 내에서의 상기 레이저빔의 이동 경로와 조사 횟수 및 파워 중 어느 하나를 조정하는 증착 마스크 제조장치.
  15. 삭제
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 각 패턴홀은 상기 레이저빔이 조사되는 쪽에서부터 반대쪽으로 갈수록 점차 개구 면적이 좁아지는 테이퍼 형상이 되는 증착 마스크 제조장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수개의 레이저빔 중 일부를 차단하여 상기 마스크 기판에 조사되는 레이저빔의 개수를 줄이는 빔클리퍼를 더 포함하는 증착 마스크 제조장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수개의 레이저빔이 상기 마스크 기판에 모두 수직으로 입사하도록 레이저빔 입사각을 조정하는 텔레센트릭 에프 세타 렌즈를 더 포함하는 증착 마스크 제조장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 마스크 기판을 상기 레이저빔의 스캔 방향과 수직 방향으로 일정 피치 이동시키는 증착 마스크 제조장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 스캐너는 갈바노미러와 폴리곤미러 중 어느 하나를 포함하는 증착 마스크 제조장치.
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