KR102442666B1 - 파인 메탈 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

가) 기판상에 도금 레지스트를 패턴닝하여 형성하는 단계와, 나) 패터닝된 도금 레지스트 사이로 노출된 기판상에 금속 도금층을 형성하는 단계와, 다) 나)단계 이후 패터닝된 도금 레지스트를 제거하는 단계와, 라) 금속 도금층과 기판을 분리하는 단계를 포함하며, 가)단계에서는 노광을 위한 광의 포커스 심도를 제어하여 도금 레지스트의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법이 개시된다.

Description

파인 메탈 마스크 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING FINE METAL MASK}

본 발명은 파인 메탈 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OLED용 메탈 마스크 제조방법 중 전주 도금방식을 이용한 파인 메탈 마스크(FMM;Fine Metal Mask) 제조방법에 관한 것이다.

최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.

한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.

도 1을 참조하면, 도금을 이용한 기존의 마스크 제조 방법은, 기판(4)[도 1의 (a)]을 준비하고, 기판(4) 상에 소정의 패턴을 가지는 도금 레지스트(3)를 제조한다.

이어서, 도 1의 (b)와 같이, 기판(4) 상에 도금을 수행하여 금속 박판(2)을 형성한다. 이어서, 도금 레지스트(3)를 제거하고[도 1의 (c)], 기판(4)으로부터 패턴(P)이 형성된 마스크(3)[또는, 금속 박판(3)]을 분리한다[도 1의 (d)].

이어서, 레이저 트리밍(Laser Trimming) 공정을 거쳐서 금속박판(3)의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 가공한다.

위와 같은 종래의 FMM 제조 과정에서, 도금된 마스크(3)는 기판(4)[모판(mother plate)]과 소정의 접착력을 가지고 붙어있게 된다. 기판(4)으로부터 마스크(3)를 물리적인 힘을 가하여 분리하는 과정에서, 마스크(3)에 주름이 생기거나, 마스크 패턴(P)의 변형이 생기는 문제점이 있었다.

또한, 쉐도우 효과(Shadow effect)를 방지하기 위해서 레이저 트리밍(Laser Trimming) 공정을 추가하여 FMM의 모든 셀(cell)의 단면을 가공하고 있어 양산성이 떨어지며, 제조비용의 상승의 원인이 된다.

또한, 도금시 마스크(3)의 두께를 20㎛ 이하로 제작하여 쉐도우 효과를 최소화하려는 시도를 할 경우, 핸들링(handling)에 취약하여 양산성이 떨어지고 비용 상승의 원인되는 되는 문제점이 있다.

국내공개특허 10-2020-0034832

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 도금 레지스트의 단면 구조를 개선하여 기판과 도금층(마스크)의 분리가 용이하게 이루어질 수 있도록 개선된 파인 메탈 마스크 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파인 메탈 마스크 제조방법은, 가) 기판상에 도금 레지스트를 패턴닝하여 형성하는 단계; 나) 상기 패터닝된 도금 레지스트 사이로 노출된 기판상에 금속 도금층을 형성하는 단계; 다) 상기 나)단계 이후 패터닝된 도금 레지스트를 제거하는 단계; 라) 상기 금속 도금층과 상기 기판을 분리하는 단계;를 포함하며, 상기 가)단계에서는 노광을 위한 광의 포커스 심도를 제어하여 상기 도금 레지스트의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이로써, FMM을 기판으로부터 변형이 발생하지 않도록 안전하게 분리시킬 수 있다.

여기서, 상기 가)단계는, 상기 기판에 도금 레지스트를 증착하는 단계; 상기 증착된 도금 레지스트를 포토 레지스트를 이용하여 노광하는 단계; 및 상기 노광단계에서 노광된 부분 이외의 부분을 제거하여 도금 레지스트를 패터닝하는 단계;를 포함하며, 상기 노광하는 단계에서는 노광을 위한 광의 포커스 깊이를 상기 기판보다 낮은 위치로 조절하여 노광시 에너지분포가 상기 포토 레지스트에서 멀어질수록 넓어지도록 제어하는 것이 좋다.

이로써, 도금 레지스트의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 노광단계에서 사용되는 노광장비는 LDI(Laser Direct Image) 노광기인 것이 좋다.

이처럼, 노광을 위한 광의 포커스 깊이를 조절하여 노광시 에너지 분포를 확장시켜서 도금 레지스트의 측면방향으로도 노광되어 도금하고자 하는 위치(패턴)의 하부가 좁아지게 조절할 수 있다.

또한, 상기 라)단계는 상기 기판상에 형성된 시드층을 선택적으로 에칭하는 에칭공정을 이용하여 상기 금속 도금층을 상기 기판으로부터 분리하는 것이 좋다.

이로써, 기판으로부터 금속 도금층(FMM)을 손상을 최소화하면서 용이하게 분리할 수 있다.

또한, 상기 시드층은 상기 금속 도금층과 다른 금속으로 형성되는 것이 좋다.

이로써, 선택적 에칭방법으로 금속 도금층을 기판으로부터 용이하게 분리할 수 있다.

또한, 상기 금속 도금층은 INVAR를 포함하고, 상기 시드층은 Cu 또는 Al인 것이 좋다.

이로써, 금속 도금층의 손상 없이 시드층을 선택적으로 에칭하여 기판으로부터 금속 도금층을 안전하게 분리할 수 있다.

본 발명의 파인 메탈 마스크 제조방법에 의하면, 도금 레지스트의 패터닝을 위한 노광 광의 포커스 깊이를 조절하여 노광시 에너지 분포가 넓어지면서 이미지의 하부가 넓어지도록 하여 도금 레지스트의 단면을 사다리꼴로 형성할 수 있다.

이 경우 도금 후 금속 도금층 즉, FMM의 단면은 역 사다리꼴로 도금되므로, OLED 제작시 레이저 트리밍 공정을 진행하지 않아도 되고, FMM에 의한 쉐도우 효과를 줄일 수 있다.

또한, 레이저 트리밍 공정을 생략할 수 있으므로, 제조단가를 줄이고, 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 선택적 에칭방법에 의해서 기판으로부터 FMM을 분리할 수 있으므로, 종래기술에 비하여 FMM을 손상없이 안전하게 분리할 수 있다.

도 1은 종래의 파인 메탈 마스크 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도금 레지스트를 패터닝하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 선택적 에칭 공정을 이용하여 FMM을 기판으로부터 분리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 게시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법은, 기판(10)상에 도금 레지스트(20)를 패턴닝하여 형성하는 단계(S10)와, 상기 패터닝된 도금 레지스트(20') 사이로 노출된 기판(10)상에 금속 도금층(30)을 형성하는 단계(S11)와, 상기 단계(S11) 이후 패터닝된 도금 레지스트(20')를 제거하는 단계(S12)와, 상기 금속 도금층(30)과 상기 기판(10)을 분리하는 단계(S13)를 포함하며,

상기 단계(S10)에서는 노광을 위한 광의 포커스 심도를 제어하여 상기 도금 레지스트(20)의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 패터닝 하는 것에 특징이 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 단계(S10)에서는 도금 레지스트(20)의 단면을 노광 및 현상기술을 이용하여 역사다리꼴 모양으로 패터닝하여 제작할 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 우선 기판(10) 상에 도금 레지스트(20)를 증착한다.

이어서, 증착된 도금 레지스트(20)를 포토 레지스트(PR)를 이용하여 노광한다. 이때, 도 4의 (b)와 같이, 상기 기판(10)에서 노광을 위한 레이저 광을 조사하되 기판(10) 보다 낮은 위치에 포커스 깊이가 유지되도록 조절하게 되면, 도금 레지스트(20)의 노광부(21)의 노광면적을 깊이에 비례하여 넓게 증가시킬 수 있다.

즉, 노광부(21)가 깊어질수록 면적이 확장되도록 하기 위해서는, 노광에 사용되는 광원이 레이저 광을 사용하는 LDI(Laser Direct Image) 노광장비를 사용하게 되며, 레이저 광의 포커스 깊이가 기판(10) 보다 낮은 위치에 위치하도록 조절하게 된다. 그러면, 노광시의 에너지 분포가 넓어지면서 노광부 즉, 이미지(Image)의 하부가 넓어지게 된다.

다음으로, 상기 노광단계에서 노광된 노광부(21) 이외의 부분을 제거하여 도금 레지스트(20')를 패터닝한다[도 4의 (c)]. 그러면, 패터닝 된 도금 레지스트(20')의 패턴부(23)즉, 금속으로 도금하고자 하는 위치의 하부가 점진적으로 좁아지도록 형성할 수 있게 된다.

상기 LDI 노광장비를 이용하여 포커스 깊이를 조절할 때의 노광에너지의 분포상황은 도 5를 참조하면 쉽게 이해될 수 있다.

즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트(PR)를 기준으로 하여 레이저 광을 조사할 경우, 포토 레지스트(PR)의 패턴공의 폭(d)을 기준으로 하여 깊이가 증가할수록 노광에너지의 넓이(R)가 확장됨을 알 수 있다. 이는 도 6의 (b)와 같이, 포토 레지스트(P)에 대한 광의 강도는 일정하더라도 그 포커스 깊이(f)에 따라서 기판(10)의 표면에서의 강의 강도분포는 점진적으로 넓어지는 것을 통해 이해될 수 있다[도 5의 (c)].

한편, 상기와 같이 도금 레지스트(20')를 패터닝한 후에, 그 상부에 금속층을 전주도금 방식으로 증착하여 금속 도금층(30)을 형성한다. 그러면, 도 3의 (b)와 같이, 도금 레지스트(20')의 패턴부(23)에 금속 도금층(30)이 도금방법에 의해 증착되어 형성되며, 그 단면 형상은 역사다리꼴로 형성된다.

다음으로, 상기 도금 레지스트(20)를 제거하면, 도 3의 (c)와 같이, 기판(10) 상에 금속 도금층(30) 즉, FMM만 남게 된다.

이어서, 도 3의 (d)와 같이, 기판(10)과 금속 도금층(30)을 분리하여 원하는 형상의 FMM을 얻을 수 있게 된다.

이처럼, FMM(30)을 제조하는 과정에서 그 단면을 역사다리꼴로 기판(10) 상에 도금되도록 함으로써, OLED 제작시 레이저 트리밍(Laser Trimming) 공정을 진행하지 않아도 FMM에 의한 쉐도우 효과를 줄일 수 있다. 따라서 레이저 트리밍 공정을 생략할 수 있으므로, FMM 제조비용을 줄이고 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, FMM(30)을 기판(10)으로부터 분리함에 있어서, 종래와 같이 물리적인 분리방법이 아니고, 선택적 에칭공정에 의해 분리할 수 있다.

이를 위해서, 도 5의 (a)와 같이, 기판(10)의 표면에 시드층(11)을 형성하되, 금속 도금층(30)과는 다른 종류의 금속재질로 증착하여 형성하는 것이 좋다. 바람직하게는 상기 금속 도금층(30)은 INVAR 재질로 도금하여 형성하고, 시드층(11)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)으로 형성하는 것이 좋다.

이때, 시트 에칭 공정에서는 암모니아 알칼리 에칭을 이용하는 것이 좋다. 이 경우 Ni : Cu의 에칭비율은 0.1 : 99.1의 수준이 된다. 따라서 도 5의 (a) 내지 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 순차적으로 시드층(11)을 에칭하여 제거하는 공정 중에도 금속 도금층(30)의 에칭이 거의 발생하지 않고 시드층(11)만 선택적으로 에칭되어 제거되므로, 금속 도금층(30) 즉, FMM을 물리적인 힘이나 충격을 가하지 않고 에칭공정에 의해 안전하게 분리할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 기판(10) 상에 시드층(11)을 형성하여 FMM을 제조하는 경우에는 시드층(11)의 표면 거칠기를 조절하여 노광을 위한 광의 난반사를 유도하여 FMM을 단면이 역 사다리꼴이 되도록 제작할 수 있다.

발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10..기판 11..시드층
20..도금 레지스트 20'..패터닝딘 도금 레지스트
21..노광부 23..패턴부
30..금속 도금층(FMM)

Claims (6)

1. 가) 기판상에 도금 레지스트를 패터닝하여 형성하는 단계;
   나) 상기 패터닝된 도금 레지스트 사이로 노출된 기판상에 금속 도금층을 형성하는 단계;
   다) 상기 나)단계 이후 패터닝된 도금 레지스트를 제거하는 단계;
   라) 상기 금속 도금층과 상기 기판을 분리하는 단계;를 포함하며,
   상기 가)단계에서는 노광을 위한 광의 포커스 심도를 제어하여 상기 도금 레지스트의 단면형상을 사다리꼴 형상으로 형성하고,
   상기 가)단계는, 상기 기판에 도금 레지스트를 증착하는 단계; 상기 증착된 도금 레지스트를 포토 레지스트를 이용하여 노광하는 단계; 및 상기 노광단계에서 노광된 부분 이외의 부분을 제거하여 도금 레지스트를 패터닝하는 단계;를 포함하며, 상기 노광하는 단계에서는 노광을 위한 광의 포커스 깊이를 상기 기판보다 낮은 위치로 조절하여 노광시 에너지분포가 상기 포토 레지스트에서 멀어질수록 넓어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 노광단계에서 사용되는 노광장비는 LDI(Laser Direct Image) 노광기인 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 라)단계는 상기 기판상에 형성된 시드층을 선택적으로 에칭하는 에칭 공정을 이용하여 상기 금속 도금층을 상기 기판으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 시드층은 상기 금속 도금층과 다른 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 금속 도금층은 INVAR를 포함하고, 상기 시드층은 Cu 또는 Al인 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.

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