KR102501481B1 - Method for manufacturing fine metal mask for deposition of ultra high definition class - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고해상도의 화소 밀도 800 ~ 1500PPI(Pixel Per Inch)까지 가능한 초고해상도 급 증착용 FMM(Fine Metal Mask) 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an FMM for ultra-high resolution deposition, and more particularly, to a method for manufacturing a fine metal mask (FMM) for ultra-high resolution deposition capable of pixel density of 800 to 1500 PPI (Pixel Per Inch). .
평판 디스플레이는 최근 LCD(Liquid Crystal Display)에서 OLED(Organic Lighting Emitting Diodes)로 전환되고 있다.Flat panel displays are recently transitioning from LCD (Liquid Crystal Display) to OLED (Organic Lighting Emitting Diodes).
OLED는 자체 발광, 응답 속도, 시야각, 저전압, 저전력 소모, 명암비, 색 재현성, 해상도 등의 성능이 매우 우수하다.OLED has excellent performance such as self-luminescence, response speed, viewing angle, low voltage, low power consumption, contrast ratio, color reproducibility, and resolution.
이러한 OLED는 유기물 박막으로 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 결합하여 엑시톤(Exciton)을 형성하고, 형성된 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 전이되면서 특정 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용한 소자이다.OLED is an organic thin film device that uses a phenomenon in which electrons and holes injected through cathode and anode combine to form excitons, and when the formed excitons transition from an excited state to a ground state, light of a specific wavelength is generated. .
OLED의 구조는 유리 기판이나 투명 플라스틱 위에 빛이 통과하는 투명한 음극과 양극을 형성하고, 그 사이에 전자, 정공의 수송층 및 도전층과, 중앙에 발광층을 증착시킨 구조이다.The structure of the OLED is a structure in which a transparent cathode and anode through which light passes are formed on a glass substrate or transparent plastic, and an electron and hole transport layer and a conductive layer are formed therebetween, and a light emitting layer is deposited in the center.
도 1은 OLED 디스플레이의 기본 구조 및 발광 원리를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the basic structure and light emitting principle of an OLED display.
도 1을 참조하면, OLED 디스플레이의 기본 구조는 투명 유리 기판으로부터 양극(Anode), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL), 음극(Cathode)의 순서로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the basic structure of an OLED display includes an anode, a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), a light emitting layer (EML), an electron transport layer (ETL), and an electron injection layer (EIL) from a transparent glass substrate. ), followed by the cathode.
OLED 디스플레이 모듈 생산은 유리 기판(전극 공정) → 진공 증착(Evaporation) → 봉지(Encapsulation) → 셀(Cell) → 모듈(Module) 과정을 통해서 완성된다.OLED display module production is completed through the process of glass substrate (electrode process) → vacuum evaporation → encapsulation → cell → module.
유리 기판과 전극 공정은 스퍼터링 방법에 의해, 유리 기판 위에 ITO 박막을 형성한다.In the glass substrate and electrode process, an ITO thin film is formed on the glass substrate by a sputtering method.
이후, 고 진공하에서 유기물을 열 증발시켜 메탈 마스크를 통하여 유리 기판에 증착하는 VTE(Vacuum Thermal Evaporation) 기술을 이용하여 여러 층의 유기 박막과 금속 박막을 연속하여 형성한다.Thereafter, organic thin films and metal thin films of several layers are continuously formed using VTE (Vacuum Thermal Evaporation) technology in which organic materials are thermally evaporated under high vacuum and deposited on a glass substrate through a metal mask.
도 2는 유리 기판에 증착시키는 VTE 진공 챔버 내의 구조를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a structure in a VTE vacuum chamber deposited on a glass substrate.
도 2를 참조하면, 이러한 진공 챔버는 상향식 증착 방식으로 상단의 유리 기판과 하단의 메탈 마스크 프레임을 얼라인시키는 장치와, 박막 증착 두께 모니터 장비와, 유기물 증발원을 포함하고 있으며, 진공 펌프를 이용하여 챔버 내 10-7 Torr 초고 진공 상태를 유지하고, 유기 물질을 200 ~ 500 ℃ 범위 내에서 열 증발(Thermal Evaporation) 방식으로 승화 또는 증발시킨다.Referring to FIG. 2, this vacuum chamber includes a device for aligning the glass substrate at the top and the metal mask frame at the bottom in a bottom-up deposition method, thin film deposition thickness monitoring equipment, and an organic evaporation source, using a vacuum pump. A 10 -7 Torr ultra-high vacuum is maintained in the chamber, and the organic material is sublimated or evaporated by thermal evaporation within a range of 200 to 500 °C.
정밀한 증착이 이루어지기 위해서는 증착용 마스크가 유리 기판 하단에 정확하게 탑재되어야 한다.In order to achieve precise deposition, the deposition mask must be accurately mounted on the bottom of the glass substrate.
증발된 분자 단위의 작은 유기 물질은 메탈 마스크의 관통홀을 통해 유리 기판의 일정한 위치에, 일정한 사이즈와 두께로 미세한 패터닝 박막을 증착시킨다.The evaporated small organic material in molecular units deposits a fine patterning thin film with a certain size and thickness at a certain position on the glass substrate through the through hole of the metal mask.
OLED 유기 증착은 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 R(Red), 발광층 G(Green), 발광층 B(Blue), 전자 수송층, 전자 주입층, 음극 순서로 각기 다른 진공 챔버 내에서 각기 다른 메탈 마스크를 통해 증착된다.OLED organic deposition is carried out in different vacuum chambers in the order of anode, hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer R (Red), light emitting layer G (Green), light emitting layer B (Blue), electron transport layer, electron injection layer, and cathode. deposited through a mask.
증착된 유기 물질의 전체 두께는 200 ~ 300 ㎚ 정도이며, 0.7 ㎜ 의 유리 기판을 사용할 경우, 유기물의 두께는 유리 두께의 1/300 ~ 1/400 정도의 박막이다.The total thickness of the deposited organic material is about 200 to 300 nm, and when a 0.7 mm glass substrate is used, the thickness of the organic material is about 1/300 to 1/400 the thickness of the glass.
유기 증착 공정이 완료되면 곧바로 봉지 공정이 실행된다.An encapsulation process is performed immediately after the organic deposition process is completed.
봉지 공정은 OLED에서 빛을 내는 유기 물질과 전극이 산소와 수분에 매우 민감하게 반응하여 발광 특성을 잃기 때문에, 이를 차단하기 위한 공정으로 OLED 패널의 수명을 보존 또는 향상시키는 공정이다.The encapsulation process is a process for preserving or improving the lifespan of an OLED panel as a process for blocking organic materials and electrodes that emit light in OLEDs, which react very sensitively to oxygen and moisture and lose light emitting properties.
봉지 공정은 다수의 무기층이거나, 무기층과 유기층, 또는 무기층과 유기층을 반복하여 형성한다.The encapsulation process is formed by repeating a plurality of inorganic layers, or an inorganic layer and an organic layer, or an inorganic layer and an organic layer.
풀 컬러 디스플레이(Full Color Display)의 구현을 위해 빛의 3원색인 R, G, B의 기본 화소가 필요하다.To implement a full color display, basic pixels of R, G, and B, which are the three primary colors of light, are required.
FMM(Fine Metal Mask)은 발광층, R, G, B 화소를 증착시키는데 사용되는 메탈 마스크이고, OMM(Open Metal Mask)은 셀의 공동층의 증착 공정에 사용하는 메탈 마스크이다.A fine metal mask (FMM) is a metal mask used to deposit light emitting layers and R, G, and B pixels, and an open metal mask (OMM) is a metal mask used in a deposition process of a cavity layer of a cell.
하나의 모델 증착 공정에, FMM은 3개의 메탈 마스크가 필요하고, OMM은 통상 6 ~ 8개의 메탈 마스크가 필요하다.For one model deposition process, FMM requires 3 metal masks, and OMM usually requires 6 to 8 metal masks.
도 3은 OLED 증착 공정 및 이에 필요한 메탈마스크를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing an OLED deposition process and a metal mask required therefor.
도 3을 참조하면, FMM과 OMM 마스크 프레임은 모두 인바(Invar) 금속을 사용한다.Referring to FIG. 3, both the FMM and OMM mask frames use Invar metal.
인바 금속은 철과 니켈의 합금(Fe 64 %, Ni 36 %)으로, 열팽창 계수가 독보적으로 낮기 때문에 치수 안정성과 정밀함이 요구되는 용도에 사용된다.Invar metal is an alloy of iron and nickel (Fe 64%, Ni 36%) and has an exceptionally low coefficient of thermal expansion, so it is used for applications requiring dimensional stability and precision.
이러한 인바 금속의 열팽창 계수는 1.2 × 10-6 K-1 (1.2 ppm/℃)이다.The coefficient of thermal expansion of this invar metal is 1.2 × 10 -6 K -1 (1.2 ppm/°C).
발광층 증착용인 FMM은 인바 두께가 10 ~ 30 ㎛의 초박판을 사용하여 스틱(Stick) 형태의 분할 마스크로 제작이 가능하기 때문에, 다수 개의 분할 마스크를 위치 정밀도, 치수 정밀도, 패턴 정밀도 등을 확인하면서 마스크 프레임에 하나씩 용접하여 이어나가 대면적의 FMM 마스크 어셈블리를 완성할 수 있다.Since the FMM for the deposition of the light emitting layer can be manufactured as a stick-type division mask by using an ultra-thin plate with an invar thickness of 10 ~ 30 ㎛, a plurality of division masks can be used while checking the positional accuracy, dimensional accuracy, pattern accuracy, etc. It is possible to complete a large-area FMM mask assembly by welding and connecting them to the mask frame one by one.
공동층은 디스플레이 전면을 증착하기 때문에 증착용 메탈 마스크는 디스플레이 크기를 갖는 OMM을 사용하고 발광층은 빛을 내는 R, G, B 화소 별로 증착되어야 하기 때문에 미세한 화소 크기의 관통홀이 화소수만큼 형성되어 있는 FMM을 사용한다.Since the cavity layer deposits the entire surface of the display, the metal mask for evaporation uses an OMM having the size of the display, and since the light emitting layer must be deposited for each R, G, and B pixel that emits light, fine pixel-sized through-holes are formed as many as the number of pixels. use an FMM.
도 4는 픽셀 구조 및 FMM의 관통홀을 통해서 R, G, B 발광층의 증착 방법을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of depositing R, G, and B light emitting layers through a pixel structure and through-holes of an FMM.
도 4를 참조하면, 서브-픽셀(Sub-pixel)과 픽셀(Pixel)을 표시하고 있다.Referring to FIG. 4, sub-pixels and pixels are indicated.
여기서, R, G, B는 저분자 유기 EL(Electro Luminescence) 발광층이며, 진공 증착법에 의해 FMM 관통홀을 통해 유리 기판에 증착된다.Here, R, G, and B are low-molecular-weight organic EL (Electro Luminescence) light emitting layers, which are deposited on a glass substrate through FMM through-holes by a vacuum deposition method.
고해상도(QHD) OLED 제조의 핵심은 R, G, B 화소를 형성하는 증착 공정에 있으며, 고해상도를 제공하는 FMM의 제조가 필수적이다.The key to manufacturing high-resolution (QHD) OLED lies in the deposition process for forming R, G, and B pixels, and manufacturing of FMM that provides high resolution is essential.
FMM의 제조 방법으로는 3가지 방법이 연구되고 있으나, 아직까지 양산에 적용되고 있는 방법은 화학 에칭(Chemical Etching) 방법 뿐이다.Three methods are being studied as a manufacturing method of FMM, but the only method applied to mass production is the chemical etching method.
첫째, 전주 도금(Electro Forming) 방식은 도전성 기판에 포토 레지스트(Photo Resist)를 이용하여 작은 홀을 형성시킨 후 철(Fe)과 니켈(Ni)의 합금을 도금한 후에, 기판에서 분리하여 FMM을 제조하는 방법으로 고해상도 급이 가능하다.First, in the electroforming method, a small hole is formed on a conductive substrate using photoresist, then an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni) is plated, and then separated from the substrate to form an FMM. High resolution class is possible by manufacturing method.
그러나, 전주 도금의 경우 철과 니켈의 합금 비율을 일정하게 유지하기가 어렵고 또한 두께 편차로 인해 관통홀의 균일성 유지가 어렵다.However, in the case of electroforming plating, it is difficult to keep the alloy ratio of iron and nickel constant, and it is difficult to maintain uniformity of through holes due to thickness variation.
또한. 인바 금속 시트보다 전주 도금으로 형성된 철/니켈 합금 시트의 열팽창 계수가 높은 문제로, 실제로 진공 열증착 시에 FMM 처짐 현상이 발생하며 아직까지 양산에 적용되지 못하고 있는 실정이다.also. This is a problem in that the coefficient of thermal expansion of the iron/nickel alloy sheet formed by electroplating is higher than that of the invar metal sheet, and in fact, FMM sagging occurs during vacuum thermal evaporation, and it has not yet been applied to mass production.
둘째. 레이저 가공 방식은 극초단파 레이져(Ultrashort Pulse Laser)로 고해상도의 FMM을 제작할 수 있으나, 레이져 조사시 발생하는 열로 인해 홀 주변의 잔여물이 형성되어 증착시 불량 발생의 원인이 되며, 또한 FMM의 수많은 관통홀을 가공하는 경우에 생산성이 극히 저조하여 실제로 양산에 적용되지 못하고 있다.second. laser processing As for the method, a high-resolution FMM can be manufactured with an ultrashort pulse laser, but the heat generated during laser irradiation forms residues around the hole, which causes defects during deposition, and also processes numerous through-holes in the FMM. In the case of doing so, productivity is extremely low, so it is not actually applied to mass production.
셋째. 화학 에칭 방식은 OLED 증착에 사용되는 R, G, B 증착용 FMM 제조에 적용할 수 있는 유일한 방법이다.third. The chemical etching method is the only method applicable to manufacturing FMM for R, G, and B deposition used for OLED deposition.
하지만, 화학 에칭 방식으로 화소 밀도 500 ~ 600 PPI(Pixel Per Inch) 고해상도 급의 FMM을 제작하여 사용하고는 있으나, 그 이상의 화소 밀도의 경우는 관통홀의 불균일성 등 품질 문제로 실제 양산되지 못하고 있다.However, FMMs with a pixel density of 500 to 600 PPI (Pixel Per Inch) are manufactured and used by chemical etching method, but in the case of higher pixel densities, they are not actually mass-produced due to quality problems such as non-uniformity of through-holes.
인바 금속 양면에 포토 레지스트를 코팅, 노광, 현상하여 인바 금속 박판의 상단과 하단을 에칭시켜서 관통홀을 형성하게 된다.Through-holes are formed by coating, exposing, and developing photoresist on both sides of the invar metal and etching the top and bottom of the invar metal thin plate.
더욱 상세하게는 상단, 하단을 동시에 에칭시키거나 또는 2회에 나누어서 에칭시키는 방법이 사용된다.More specifically, a method of simultaneously etching the top and the bottom or etching in two separate steps is used.
하지만, 화학 에칭 시에 인바 금속 표면에 코팅된 포토 레지스트 경계면에 에칭액이 침투하는 문제와, 인바 금속 내부로 에칭되면서 관통홀이 형성되는 과정에 하향 에칭과 함께 옆면으로 사이드 에칭(Side Etching)이 동시에 발생하는 문제로 인해 에칭 방식으로는 초고해상도(UHD) 급 FMM 제조가 불가능하다.However, during chemical etching, the problem of penetration of the etchant into the interface of the photoresist coated on the surface of the invar metal and the side etching along with the downward etching in the process of forming through holes while being etched into the invar metal Due to the problems that occur, it is impossible to manufacture ultra-high resolution (UHD) class FMM with the etching method.
화학 에칭 방식으로 제조된 FMM의 관통홀의 상단, 하단의 형상은 도 5와 같다.The shape of the top and bottom of the through hole of the FMM manufactured by the chemical etching method is shown in FIG.
도 5는 화학 에칭 방식으로 제조된 FMM의 관통홀의 상단, 하단의 형상을 나타낸 사진이다.5 is a photograph showing the shape of the top and bottom of the through hole of the FMM manufactured by the chemical etching method.
도 5를 참조하면, 관통홀의 하단은 증발된 유기물 기체 분자의 원활한 유입을 위해 기판면의 상단 직경보다 1.5 ~ 2배 큰 직경으로 형성한다.Referring to FIG. 5 , the lower end of the through hole is formed to have a diameter 1.5 to 2 times greater than the diameter of the upper end of the substrate surface for smooth inflow of evaporated organic gas molecules.
에칭 공정에서 상단과 하단의 에칭으로 관통홀이 형성되는데, 이때 관통홀 내에 둔턱(Step Height)이 발생하게 된다.In the etching process, a through hole is formed by etching the upper and lower ends, and at this time, a step height is generated in the through hole.
도 6은 둔턱과 그림자 효과(Shadow Effect) 발생을 나타내는 도면이다.6 is a diagram showing the occurrence of a bump and a shadow effect.
도 6을 참조하면, 둔턱으로 인해 실제로 증착되어야 하는 패턴 이상으로 옆으로 퍼지는 그림자 거리(Shadow Distance)가 생성되어 그림자 효과가 발생한다.Referring to FIG. 6 , a shadow effect occurs because a shadow distance that spreads laterally beyond a pattern to be actually deposited is generated due to the bump.
진공 증착시 증착 박막이 옆으로 번지고, 이때 인접한 다른 색의 발광층에 영향을 주게되어 불량 발생의 원인이 된다.During vacuum deposition, the deposited thin film spreads to the side, and at this time, it affects adjacent light emitting layers of different colors, which causes defects.
고해상도의 미세 관통홀 제조시 홀의 형상이나 크기가 상당히 불균일해지고, 그림자 효과로 인해 화학 에칭 방식으로 화소 밀도 고해상도 급인 500 ~ 600 PPI(Pixel Per Inch)까지만 양산이 가능하다.When manufacturing high-resolution fine through-holes, the shape or size of the hole becomes quite non-uniform, and due to the shadow effect, it is possible to mass-produce only up to 500 ~ 600 PPI (Pixel Per Inch), which is a pixel density high resolution level, by chemical etching method.
즉, 화소 밀도 800 PPI 이상의 초고해상도 급의 FMM을 제조하기 위해서는 둔턱과, 그림자 거리가 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 2 ㎛ 미만이 요구되고 있으며, 미세 관통홀의 직경이 10 ㎛ 이하이고 형상이나 크기가 균일해야 한다.That is, in order to manufacture an ultra-high resolution FMM with a pixel density of 800 PPI or more, the distance between the bump and the shadow is required to be less than 2 μm, as shown in Table 1 below, and the diameter of the fine through hole is 10 μm or less and the shape or size is should be uniform
이러한 이유로 화소 밀도 800 PPI 이상의 FMM을 양산할 수 있는 제조 방법은 아직까지 완성되지 못한 실정이다.For this reason, a manufacturing method capable of mass-producing an FMM with a pixel density of 800 PPI or higher has not yet been completed.
[표 1][Table 1]
따라서, 화학 에칭 방식에 의한 FMM 제조 방법으로는 에칭시 포토 레지스트 경계면의 에칭액 침투 문제와, 관통홀 생성 과정에서 홀 내부의 둔턱 생성으로 인해 관통홀의 형상과 크기가 불균일한 문제와, 그림자 효과 문제 등으로 화소 밀도 500 ~ 600 PPI 이상의 FMM 제조가 어려운 실정이다.Therefore, in the FMM manufacturing method by the chemical etching method, the problem of penetration of the etchant at the interface of the photoresist during etching, the problem of uneven shape and size of the through hole due to the creation of the bump inside the hole during the process of creating the through hole, the problem of shadow effect, etc. As a result, it is difficult to manufacture FMMs with a pixel density of 500 to 600 PPI or more.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 10 ㎛ 이하의 초미세홀의 가공을 가능하게 하여, 관통홀의 형상과 크기의 균일성을 제공하고, 내부 둔턱 생성을 방지하여 그림자 효과가 없는 초고해상도 급의 800 PPI부터 1500 PPI까지 가능한 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the conventional problems as described above is to enable processing of ultra-fine holes of 10 μm or less, to provide uniformity in shape and size of through-holes, and to prevent the creation of internal barriers so that a shadow effect It is to provide a FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition that can range from 800 PPI to 1500 PPI of ultra-high resolution class without
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 인바 금속의 양면에 포토 레지스트를 코팅하고, 노광, 현상하여 UV 조사가 차단된 영역의 상기 포토 레지스트를 제거하여 에칭 영역만 노출시키는 제 1 단계; 노출된 상기 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링(O-Ring) 형태의 보호 댐을 형성하는 제 2 단계; 및 상기 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the FMM manufacturing method for ultra-high resolution grade deposition according to the present invention is coated with a photoresist on both sides of the invar metal, exposed and developed to remove the photoresist in the area where UV irradiation is blocked, and then etched A first step of exposing only the region; a second step of forming a protective dam in the form of an O-ring by performing electroplating on the exposed etching area; and a third step of generating a through hole by performing an etching process on the invar metal on which the protective dam is formed.
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에서, 상단 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for ultra-high resolution grade deposition according to the present invention, the upper protective dam is characterized in that it is electroplated with any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy.
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에서, 상기 보호 댐은 0.2 ~ 0.3 ㎛ 두께의 금도금 도금층으로 형성되며, 필요시 하지 니켈 도금은 1 ~ 5 ㎛ 두께의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for ultra-high-resolution deposition according to the present invention, the protective dam is formed of a gold-plated plating layer with a thickness of 0.2 to 0.3 μm, and if necessary, the base nickel plating is characterized by forming a plating layer with a thickness of 1 to 5 μm. to be
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에서, 상기 에칭액은 염화 제 2 철(FeCl3) 용액을 사용하며, 상기 에칭액의 비중은 1.40 ~ 1.43 이며, 온도는 50 ~ 55 ℃이고, 분사 압력은 2.5 ~ 3.0 ㎏ / ㎝ 인 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition according to the present invention, the etchant uses a ferric chloride (FeCl 3 ) solution, the specific gravity of the etchant is 1.40 to 1.43, and the temperature is 50 to 55 ° C, The injection pressure is characterized in that 2.5 ~ 3.0 kg / cm.
또한, 상기 목적을 달성하기위해, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 원하는 화소 생성에 맞는 두께의 인바 금속을 선택하여, 상기 인바 금속 표면에 액상 포토 레지스트를 3 ~ 4 ㎛ 두께로 코팅하고, 원하는 화소의 패턴이 형성되어 있는 글래스 마스크를 사용하여 상기 인바 금속을 노광 및 현상하고, UV 조사가 차단된 영역의 상기 액상 포토 레지스트를 제거하여 오링(O-Ring) 형태의 에칭 영역만 노출시킨다.In addition, in order to achieve the above object, the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition according to the present invention selects an invar metal having a thickness suitable for generating a desired pixel, and applies a liquid photoresist to a thickness of 3 to 4 μm on the surface of the invar metal. , and the invar metal is exposed and developed using a glass mask having a desired pixel pattern formed thereon, and the liquid photoresist is removed in an area where UV irradiation is blocked to form an O-Ring-shaped etching area. expose only
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 노출된 상기 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링 형태의 보호 댐을 형성하고, 상기 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for ultra-high-resolution deposition according to the present invention, electroplating is performed on the exposed etching region to form an O-ring-shaped protective dam, and an etching process is performed on the invar metal on which the protective dam is formed to penetrate the It is characterized by creating a hole.
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 상기 코팅 후 상기 노광 전 상기 인바 금속에 110 ℃, 90 초(sec)로 소프트 베이킹(Soft Baking)을 수행하고, 상기 노광 후 110 ℃, 60 초로 상기 인바 금속에 포스트 베이킹(Post Baking)을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition according to the present invention, soft baking is performed on the invar metal at 110 ° C. for 90 seconds after the coating and before the exposure, and after the exposure at 110 ° C. , characterized in that post baking is performed on the invar metal for 60 seconds.
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에서, 상기 인바 금속의 하단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴은 상단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴보다 큰 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition according to the present invention, the diameter pattern of holes formed in the glass mask stacked on the lower side of the invar metal is larger than the diameter pattern of the holes formed in the glass mask stacked on the upper side. do.
또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에서, 상단 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금되며, 상기 금 도금은 전해 금도금 또는 무전해 금도금을 통해 도금되고, 상기 전해 금도금은 시안화 금도금, 아황산 금도금, 비시안금도금 중 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the FMM manufacturing method for ultra-high-resolution deposition according to the present invention, the upper protective dam is electroplated with any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy, and the gold plating is electrolytic gold plating Alternatively, it is plated through electroless gold plating, and the electrolytic gold plating is characterized in that one of cyanide gold plating, sulfite gold plating, and non-cyanide gold plating is used.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 또한, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM은, 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above object, also, the FMM for ultra-high resolution class deposition according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the "specific details for carrying out the invention" and the accompanying "drawings".
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and the present invention It is provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.
본 발명에 의하면, 10 ㎛ 이하의 초미세홀의 가공을 가능하게 하여, 관통홀의 형상과 크기의 균일성을 제공하고, 내부 둔턱 생성을 방지하여 그림자 효과가 없는 초고해상도 급의 800 PPI부터 1500 PPI까지 가능한 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to process ultra-fine holes of 10 μm or less, to provide uniformity in shape and size of through-holes, and to prevent the creation of internal barriers, so that there is no shadow effect, from 800 PPI to 1500 PPI at ultra-high resolution. There is an effect of providing an FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition as possible.
또한, 10 ㎛ 이하의 초미세홀 가공이 가능하고 둔턱과 그림자 효과가 거의 발생하지 않으며, 화소 밀도 800 ~ 1500 PPI 초고해상도 급 FMM을 제조할 수 있어 스마트폰, 태블릿 PC, 랩톱(Lap Top), 데스크톱(Desktop) PC 등과 같이 휴대 운반이 가능한 디바이스에 사용되는 디스플레이는 물론 가상 현실(VR: Virtual Reality)이나 증강 현실(AR: Augmented Reality), 융합 현실(MR: Merged Reality) 기기 등 다양한 전자 기기에서 초고해상도의 디스플레이에 적용될 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to process ultra-fine holes of 10 ㎛ or less, and there is almost no bump and shadow effect, and it is possible to manufacture ultra-high resolution class FMM with pixel density of 800 ~ 1500 PPI, making it suitable for smartphones, tablet PCs, laptops, In various electronic devices such as Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), and Merged Reality (MR) devices, as well as displays used in portable devices such as desktop PCs, etc. There is an effect that can be applied to an ultra-high resolution display.
또한, 기존의 고해상도 급의 FMM 제조에도 응용 가능하기 때문에, 관통홀의 균일성이 향상되고 그림자 효과의 감소로 증착 효율 및 품질이 개선될 수 있어 공정 수율이 향상될 수 있는 효과가 있다.In addition, since it can be applied to the existing high-resolution FMM manufacturing, the uniformity of through-holes is improved and the deposition efficiency and quality can be improved by reducing the shadow effect, thereby improving the process yield.
도 1은 OLED 디스플레이의 기본 구조 및 발광 원리를 나타내는 도면.
도 2는 유리 기판에 증착시키는 진공 챔버 내의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 OLED 증착 공정 및 이에 필요한 메탈마스크를 나타내는 도면.
도 4는 픽셀 구조 및 FMM의 관통홀을 통해서 R, G, B 발광층의 증착 방법을 나타내는 도면.
도 5는 화학 에칭 방식으로 제조된 FMM의 관통홀 상단 및 하단의 형상을 나타내는 사진.
도 6은 둔턱과 그림자 효과 발생을 나타내는 도면.
도 7은 전기 도금(Electro Plating) 방법으로 상단 홀 보호 댐 역할의 오링 금도금층을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 구체적인 처리 과정(Process)을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 오링 페턴과 제조가능한 PPI를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명 실시예에 따라 생성된 관통홀을 나타내는 도면.1 is a diagram showing the basic structure and light emitting principle of an OLED display;
2 is a view showing a structure in a vacuum chamber deposited on a glass substrate.
3 is a view showing an OLED deposition process and a metal mask required therefor.
4 is a view showing a method of depositing R, G, and B light emitting layers through a pixel structure and through-holes of an FMM;
Figure 5 is a photograph showing the shape of the top and bottom of the through hole of the FMM manufactured by the chemical etching method.
6 is a diagram illustrating the occurrence of a barrier and a shadow effect.
7 is a view showing an O-ring gold plating layer serving as an upper hole protection dam by an electro plating method;
8 is a diagram showing a specific process of the present invention.
9 is a view showing the O-ring pattern of the present invention and producible PPI.
10 is a view showing a through hole created according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. .
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, when a component is described as “existing inside or connected to and installed” of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component, and a certain It may be installed at a distance, and when it is installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist, and now It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, the terms "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component It is used to be clearly distinguished from other components, and it should be noted that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such a term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "top", "bottom", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the drawing with respect to the corresponding component, Unless an absolute position is specified for these positions, these positional terms should not be understood as referring to an absolute position.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, in specifying the reference numerals for each component of each drawing, for the same component, even if the component is displayed in different drawings, it has the same reference numeral, that is, the same reference throughout the specification. Symbols indicate identical components.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to related drawings.
기존의 화학 에칭 방식은 인바 금속의 양면에 포토 레지스트를 코팅하고, 노광, 현상하여 UV 조사가 차단된 영역의 포토 레지스트를 제거하고 에칭 영역만 노출시킨 후, 노출된 영역에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성한다.In the conventional chemical etching method, photoresist is coated on both sides of the invar metal, exposed and developed to remove the photoresist in the area where UV irradiation is blocked, expose only the etched area, and then perform an etching process on the exposed area to penetrate the create a hole
이러한 기존의 화학 에칭 방식은 필연적으로 에칭시 포토 레지스트 경계면에 에칭액이 침투되고, 관통홀 에칭시 홀 내에 둔턱이 생성된다.In this conventional chemical etching method, an etchant inevitably permeates the photoresist interface during etching, and a barrier is created in the hole during through-hole etching.
FMM의 피증착 대상인 유리 기판과 밀착되는 상단 표면의 작은 홀은 유리 기판의 증착 위치와 사이즈 등을 제공하는 증발 유기물 기체 분자 출구에 해당하므로 형상과 크기가 균일하여야 하고, 편차가 없어야 한다.The small hole on the top surface that is in close contact with the glass substrate, which is the deposition target of the FMM, corresponds to the exit of evaporative organic gas molecules that provides the deposition location and size of the glass substrate, so the shape and size must be uniform and there must be no deviation.
또한, 관통홀 내의 둔턱이 없어서 그림자 현상 발생을 억제할 수 있어야 한다.In addition, since there is no barrier in the through hole, the shadow phenomenon should be suppressed.
단순한 화학 에칭 방식으로는 초고해상도 급의 제조가 불가능하므로, 본 발명에서는 기존 화학 에칭 방법에 전기 도금 방법을 접목시킨 새로운 개념의 방식을 제공한다.Since it is impossible to manufacture ultra-high resolution with a simple chemical etching method, the present invention provides a new concept method in which an electroplating method is grafted onto an existing chemical etching method.
전기 도금 방식으로는 기판에 밀착되는 인바 금속 상단의 작은 홀(증발된 유기물 기체 분자의 출구)을 도금 방식으로 오링 형태의 보호 댐을 형성하고, 그 이후에 화학 에칭을 수행한다.In the electroplating method, a protective dam in the form of an O-ring is formed by plating a small hole (the exit of evaporated organic gas molecules) on the top of the invar metal that is in close contact with the substrate, and then chemical etching is performed.
상단 홀의 오링 보호 댐은 도금 공정 후 에칭에 사용되는 염화 제 2 철(FeCl3) 에칭액에 의해 부식되지 않는 금속이어야 하며, 바람직하게는 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금을 사용한다.The O-ring protection dam of the upper hole must be a metal that is not corroded by the ferric chloride (FeCl 3 ) etchant used for etching after the plating process, and is preferably made of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy. use.
본 발명은 기존의 화학 에칭 방식의 한계를 극복할 수 있는 방법으로 선행적으로 전기 도금 방식으로 상단 출구홀을 형성시키는 하이브리드 방법을 제공한다.The present invention provides a hybrid method of forming an upper exit hole by electroplating in advance as a method capable of overcoming the limitations of the existing chemical etching method.
환언하면, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 인바 금속의 양면에 포토 레지스트를 코팅하고, 노광, 현상하여 UV 조사가 차단된 영역의 포토 레지스트를 제거하여 에칭 영역만 노출시키는 단계와, 노출된 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링 형태의 보호 댐을 형성하는 단계와, 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 단계를 포함한다.In other words, the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition according to the present invention includes the steps of coating photoresist on both sides of invar metal, exposing and developing to remove the photoresist in the area where UV irradiation is blocked to expose only the etched area and performing electroplating on the exposed etched region to form an O-ring-shaped protective dam, and performing an etching process on the invar metal on which the protective dam is formed to create a through hole.
여기서, 상단 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금될 수 있다.Here, the upper protective dam may be electroplated with any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy.
이러한 보호 댐은 0.2 ~ 0.3 ㎛ 두께의 도금층으로 형성된다.This protective dam is formed of a plating layer having a thickness of 0.2 to 0.3 μm.
한편, 에칭액은 염화 제 2 철(FeCl3) 용액을 사용하고, 에칭액의 비중은 1.40 ~ 1.43 이며, 온도는 50 ~ 55 ℃이고, 분사 압력은 2.5 ~ 3.0 ㎏ / ㎝ 일 수 있다.On the other hand, the etchant uses a ferric chloride (FeCl 3 ) solution, the specific gravity of the etchant is 1.40 to 1.43, the temperature is 50 to 55 ° C, and the spray pressure may be 2.5 to 3.0 kg / cm.
도 7은 전기 도금(Electro Plating) 방법으로 상단 홀 보호 댐 역할의 오링 금도금층을 나타내는 도면이다.7 is a view showing an O-ring gold plating layer serving as an upper hole protection dam by an electroplating method.
도 7을 참조하면, 본 발명은 OLED 진공 증착 공정에서 핵심 공정인 발광층 R, G, B 증착에 사용되는 FMM을 제조하는 방법에 관한 것으로 종래의 화학 에칭 방법에 의하면 화소 밀도 500 ~ 600 PPI 고해상도 급 FMM까지 제조 가능하며, 그 이상은 기술적인 난이도로 인해 한계가 있어 왔다.Referring to FIG. 7, the present invention relates to a method of manufacturing FMM used for deposition of light emitting layers R, G, and B, which are key processes in an OLED vacuum deposition process, and according to a conventional chemical etching method, a pixel density of 500 to 600 PPI high resolution class It is possible to manufacture up to FMM, and beyond that, there has been a limit due to technical difficulty.
본 발명은 화소 밀도 800 ~ 1500 PPI 초고해상도 급 FMM를 제조할 수 있는 새로운 개념의 제조 방법이다.The present invention is a manufacturing method of a new concept capable of manufacturing an ultra-high resolution class FMM with a pixel density of 800 to 1500 PPI.
유리 기판과 밀착되는 FMM 상단의 홀의 형상과 크기의 균일성이 유지되고, 둔턱 생성을 억제하여 그림자 효과를 방지함으로써 초고해상도 급 FMM를 제조 가능하게 할 수 있음을 확인할 수 있다.It can be seen that the uniformity of the shape and size of the hole at the top of the FMM that is in close contact with the glass substrate is maintained, and the shadow effect is prevented by suppressing the creation of a bump, making it possible to manufacture an ultra-high resolution class FMM.
즉, 유리 기판과 밀착되는 인바 금속의 상단 홀의 형상과 크기의 균일성을 형성하기 위해 인바 상단 표면에 금 전기 도금으로 오링 모양의 도금층을 두께 0.2 ~ 0.3 ㎛로 형성한 후, 에칭하는 경우에 생성된 오링의 금 도금층은 에칭 공정에서 전혀 영향을 받지 않는다.That is, in order to form uniformity in the shape and size of the upper hole of the invar metal that is in close contact with the glass substrate, an O-ring-shaped plating layer with a thickness of 0.2 ~ 0.3 ㎛ is formed on the upper surface of the invar by gold electroplating and then etched. The gold plating layer of the O-ring is not affected at all by the etching process.
인바 금속에 액상 포토 레지스트(Liquid Photo Resist)를 3 ~ 4 ㎛ 코팅하고, 제작을 원하는 화소 밀도 PPI에 해당하는 글래스 마스크(Glass Mask)를 이용하여, 노광, 현상 후, 금 도금을 실시하였으므로 생성된 홀은 원하는 형상과 칫수가 동일하여 편차가 거의 없는 홀을 형성할 수 있으며, 초고해상도 급인 10 ㎛ 이하의 관통홀이 형성될 수 있다.3 ~ 4 ㎛ of liquid photoresist was coated on the invar metal, and gold plating was performed after exposure and development using a glass mask corresponding to the pixel density PPI to be produced. Since the hole has the same desired shape and dimension, it is possible to form a hole with little deviation, and a through hole of 10 μm or less, which is an ultra-high resolution class, can be formed.
인바 금속 에칭은 염화 제 2 철(FeCl3) 용액을 사용하고 용액의 비중은 1.40 ~ 1.43 이며, 온도는 50 ~ 55 ℃이고, 에칭액의 분사 압력은 2.5 ~ 3.0 ㎏ / ㎝ 이다.Invar metal etching uses a ferric chloride (FeCl 3 ) solution, the specific gravity of the solution is 1.40 to 1.43, the temperature is 50 to 55 ° C, and the spray pressure of the etchant is 2.5 to 3.0 kg / cm.
도 8은 본 발명의 구체적인 처리 과정(Process)을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 오링 페턴과 제조가능한 PPI를 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing a specific process of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing the O-ring pattern of the present invention and PPI that can be manufactured.
여기서, 도 9는 선택한 금 도금이 오링의 패턴에 따라서 800 ~ 1500 PPI까지 제작 가능함을 보여준다. Here, FIG. 9 shows that the selected gold plating can be manufactured up to 800 to 1500 PPI according to the O-ring pattern.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 도 8과 같다.The present invention is described in more detail as shown in FIG. 8 .
도 8을 참조하면, 인바 금속 표면을 산세 또는 알카리 탈지 공정으로 세정한 후 건조한다.Referring to FIG. 8 , the surface of the invar metal is cleaned by pickling or an alkali degreasing process and then dried.
원하는 화소 생성에 맞는 두께의 인바 금속을 선택(도 8의 ①)한다.An invar metal having a thickness suitable for the desired pixel generation is selected (① in FIG. 8).
철 64 / 니켈 36 인바 금속은 물론 니켈 42 합금이나 니켈 32 / 코발트 5의 수퍼(Super) 인바 금속도 사용할 수 있다.Iron 64/Nickel 36 Invar metal as well as Nickel 42 alloy or
인바 금속 표면에 액상 포토 레지스트를 3 ~ 4 ㎛ 두께로 코팅(도 8의 ②)한다.A liquid photoresist is coated on the surface of the invar metal to a thickness of 3 to 4 μm (② in FIG. 8).
코팅 후 노광 전 110 ℃, 90 초(sec)로 소프트 베이킹(Soft Baking)을 수행한다.After coating and before exposure, soft baking is performed at 110° C. for 90 seconds.
음각(Negative)이나 양각(Positive)을 모두 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 Merck사 Negative LPR AZ2035를 사용하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 조건에 따라 다양한 액상 포토 레지스트를 사용할 수도 있다.Both negative and positive can be used, and in the present invention, Merck's Negative LPR AZ2035 was used, but is not limited thereto, and various liquid photoresists may be used depending on conditions.
원하는 화소의 패턴이 형성되어 있는 글래스 마스크를 사용하여 80 mj / ㎠ 의 광량으로 노광한다.80 mj /
상단 글래스 마스크는 인바 금속 박판의 기판면의 패턴용이고, 하단용 글래스 마스크는 증발원 면의 패턴으로 상단보다 홀의 직경을 크게 하는데, 이는 증착 시 관통홀 속으로 증발된 유기물 기체 분자의 유입을 용이하게 하기 위함이다.The upper glass mask is for the pattern of the substrate surface of the invar metal thin plate, and the lower glass mask is the pattern for the evaporation source surface and has a larger hole diameter than the upper glass mask, which facilitates the inflow of evaporated organic gas molecules into the through-hole during deposition. is to do
노광 후 110 ℃, 60 초로 포스트 베이킹(Post Baking)을 실시한다.Post-baking is performed at 110° C. for 60 seconds after exposure.
그 후, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 기반의 현상액으로 현상하면 오링 형태가 노출(도 8의 ③, ④를 통해 노출)된다.Then, when developed with a developer based on tetramethylammonium hydroxide (TMAH), the O-ring shape is exposed (exposed through ③ and ④ in FIG. 8).
상단 오링에 전기 도금을 수행한다.Electroplating is performed on the top O-ring.
에칭 공정에서 에칭액인 염화 제 2 철(FeCl3) 용액에서 부식되지 않는 금속을 사용해야 하며, 금(Au), 티탄(Ti), 금 합금 또는 티탄 합금 등이 해당한다.In the etching process, a metal that does not corrode in a ferric chloride (FeCl 3 ) solution, which is an etchant, must be used, and gold (Au), titanium (Ti), a gold alloy or a titanium alloy, and the like are applicable.
본 발명에서는 금 전기 도금을 수행한다.Gold electroplating is performed in the present invention.
금 도금은 전해 금도금 또는 무전해 금도금 모두 가능하고, 전해 금도금인 경우 시안화 금도금, 아황산 금도금, 기타 비시안금도금 모두 사용할 수 있다.Gold plating can be either electrolytic gold plating or non-electrolytic gold plating, and in the case of electrolytic gold plating, cyanide gold plating, sulfite gold plating, or other non-cyanide gold plating can be used.
본 발명은 시안화 금도금 용액을 사용한다.The present invention uses a cyanide gold plating solution.
시안화 금 칼륨(8g / L), 인산 칼륨(50g / L), 옥살산 칼륨(30G / L), 도금 용액의 전류 밀도는 1.0 ~ 3.0 A / d㎡, 온도는 50 ~ 70 ℃, pH는 5.5 ~ 7.5에서 2 ~ 3분 전기 도금을 실시하여 두께 0.2 ~ 0.3 ㎛의 금도금을 수행(도 8의 ⑤, ⑥)할 수 있다.Potassium gold cyanide (8 g / L), potassium phosphate (50 g / L), potassium oxalate (30 G / L), current density of plating solution is 1.0 ~ 3.0 A / d㎡, temperature is 50 ~ 70 ℃, pH is 5.5 ~ By performing electroplating at 7.5 for 2 to 3 minutes, gold plating with a thickness of 0.2 to 0.3 μm can be performed (⑤, ⑥ in FIG. 8).
오링의 도금 두께를 좀더 두꺼운 1 ~ 5 ㎛로 원하는 경우에는, 인바 금속 표면에 1차로 하지 니켈(Ni) 전기 도금을 1 ~ 5 ㎛ 실시한 후에 금 전기 도금을 0.2 ~ 0.3 ㎛ 실시할 수 있다.If the plating thickness of the O-ring is desired to be 1 to 5 μm thicker, the underlying nickel (Ni) electroplating is first performed on the surface of the invar metal to a thickness of 1 to 5 μm, followed by gold electroplating to a thickness of 0.2 to 0.3 μm.
금 전기 도금 후 인바 금속 표면의 상단과 하단을 동시 에칭 또는 2회 에칭 방법을 수행한다.After gold electroplating, the top and bottom surfaces of the invar metal are subjected to simultaneous etching or double etching.
본 발명에서는 2회 에칭 방법을 사용한다.In the present invention, a two-time etching method is used.
1차 인바 금속 표면의 상단(기판면) 에칭을 2 ~ 3 ㎛ 정도 수행한 후, 다시 2차로 하단(증발원 면) 에칭을 수행하며 에칭액은 염화 제 2 철(FeCl3)을 사용하고, 비중은 1.36 ~ 1.40, 온도는 50 ~ 55℃, 에칭액의 스프레이(Spray) 압력은 2 ~ 3 ㎏ / ㎠ 조건에서 수행한다.After performing the first etching of the top (substrate surface) of the invar metal surface by about 2 ~ 3 ㎛, the second etching is performed on the bottom (evaporation source surface) again. The etchant uses ferric chloride (FeCl 3 ), 1.36 ~ 1.40, the temperature is 50 ~ 55 ℃, spray (Spray) pressure of the etchant is carried out under the conditions of 2 ~ 3 kg / ㎠.
에칭시에 도금된 오링 금 도금층 하단에 정확히 관통되도록 하여야 하며 이 때 둔턱 발생을 최소화(도 8의 ⑦ ~ ⑬)하여야 한다.During etching, it must be precisely penetrated through the bottom of the plated O-ring gold plating layer, and at this time, the occurrence of bumps must be minimized (⑦ to ⑬ in FIG. 8).
환언하면, 본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법은, 원하는 화소 생성에 맞는 두께의 인바 금속을 선택하는 단계와, 인바 금속 표면에 액상 포토 레지스트를 3 ~ 4 ㎛ 두께로 코팅하는 단계와, 원하는 화소의 패턴이 형성되어 있는 글래스 마스크를 사용하여 인바 금속을 노광 및 현상하고, UV 조사가 차단된 영역의 액상 포토 레지스트를 제거하여 오링 형태의 에칭 영역만 노출시키는 단계와, 노출된 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링 형태의 보호 댐을 형성하는 단계와, 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 단계를 포함한다.In other words, the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition according to the present invention includes the steps of selecting an invar metal having a thickness suitable for generating a desired pixel, and coating a liquid photoresist on the surface of the invar metal to a thickness of 3 to 4 μm. Exposing and developing the invar metal using a glass mask having a desired pixel pattern formed thereon, exposing only the O-ring-shaped etched area by removing the liquid photoresist in the area where UV irradiation is blocked, and exposing the exposed etched area forming a protective dam in the form of an O-ring by performing electroplating, and forming a through hole by performing an etching process on the invar metal on which the protective dam is formed.
이때, 액상 포토 레지스트를 코팅 후 인바 금속을 노광하기 이전에 인바 금속에 110 ℃, 90 초(sec)로 소프트 베이킹(Soft Baking)을 수행하고, 노광 후 110 ℃, 60 초로 인바 금속에 포스트 베이킹(Post Baking)을 수행할 수 있다.At this time, after coating the liquid photoresist, soft baking is performed on the invar metal at 110 ° C. for 90 seconds before exposing the invar metal, and post-baking on the invar metal at 110 ° C. for 60 seconds after exposure ( Post Baking) can be performed.
또한, 인바 금속의 하단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴은 상단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴보다 큰 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the diameter pattern of holes formed in the glass mask stacked on the lower side of the invar metal is larger than the diameter pattern of holes formed in the glass mask stacked on the upper side.
한편, 상단 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금되며, 금 도금은 전해 금도금 또는 무전해 금도금을 통해 도금되고, 전해 금도금은 시안화 금도금, 아황산 금도금, 비시안금도금 중 하나를 사용할 수 있다.On the other hand, the upper protective dam is electroplated by any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy, gold plating is plated through electrolytic gold plating or electroless gold plating, electrolytic gold plating is cyanide gold plating, Either sulfite gold plating or non-cyanide gold plating can be used.
본 발명에 따른 초고해상도 급 증착용 FMM은 초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.The FMM for ultra-high resolution class deposition according to the present invention can be manufactured by the FMM manufacturing method for ultra-high resolution class deposition.
- 실시예 1 - 3 -- Example 1 - 3 -
본 발명은 화소 800 PPI 이상의 FMM을 제조하기 위해 화학 에칭 방법 수행 전에 전기 도금 방법으로 상단에 오링을 형성시키는 하이브리드 제조 방법이다.The present invention is a hybrid manufacturing method in which an O-ring is formed on the top by an electroplating method before performing a chemical etching method to manufacture an FMM of 800 PPI or more pixels.
상술한 바와 같이 본 발명의 핵심은 전기 도금으로 인바 금속 박판 상단 기판면의 유기물 기체 분자의 출구를 0.2 ~ 0.3 ㎛ 금 도금층을 구축하여 오링 형태의 보호 댐을 형성하는 것이다.As described above, the core of the present invention is to form a protective dam in the form of an O-ring by constructing a 0.2 to 0.3 μm gold plating layer at the outlet of organic gas molecules on the upper substrate surface of the thin invar metal plate by electroplating.
전기 도금은 후공정에서 사용하는 염화 제 2 철(FeCl3) 에칭액에 부식되지 않는 금속을 사용해야 하고 본 발명에서는 금을 사용한다.Electroplating requires the use of a metal that is not corroded by the ferric chloride (FeCl 3 ) etchant used in the subsequent process, and gold is used in the present invention.
금 도금 두께는 0.2 ~ 0.3 ㎛ 가 적당하다.A suitable gold plating thickness is 0.2 to 0.3 μm.
필요시에 먼저 하지 니켈 도금을 1 ~ 5 ㎛ 수행한 후, 금도금을 0.2 ~ 0.3 ㎛ 도금할 수 있다.If necessary, the underlying nickel plating may be first performed to a thickness of 1 to 5 μm, and then gold plating may be performed to a thickness of 0.2 to 0.3 μm.
도 9은 금 도금 패턴에 따른 FMM의 화소를 나타낸 것이다.9 shows pixels of an FMM according to a gold plating pattern.
본 발명의 제 1 실시예(1번), 제 2 실시예(2번), 제 3 실시예(3번)는 각각 도 9의 9, 4, 3의 패턴을 사용하였다.The first embodiment (No. 1), the second embodiment (No. 2), and the third embodiment (No. 3) of the present invention used
도 8에 따른 공정 순서에서와 같이 인바 금속 표면에 액상 포토 레지스트를 코팅한 후 노광, 현상 후에 도 9의 9번과, 4번과, 3번에 해당하는 글래스 마스크를 이용하여 노광, 현상 후 노출된 인바 표면에 오링의 금 전기 도금을 실시하고 이어서 화학 에칭으로 관통홀을 완성한다.As in the process sequence of FIG. 8, after exposure and development after coating the surface of the invar metal with a liquid photoresist, exposure using glass masks corresponding to Nos. 9, 4, and 3 in FIG. 9, exposure after development Gold electroplating of the O-ring is performed on the invar surface, followed by chemical etching to complete the through-hole.
제 1 실시예는 화소 밀도 1058 PPI, 제 2 실시예는 화소 밀도 847 PPI, 제 3 실시예는 화소 밀도 794 PPI 초고해상도 급의 증착용 FMM를 획득할 수 있었다.The first embodiment had a pixel density of 1058 PPI, the second embodiment had a pixel density of 847 PPI, and the third embodiment had a pixel density of 794 PPI.
도 10은 본 발명 실시예에 따라 생성된 관통홀을 나타내는 도면이다.10 is a view showing a through hole created according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 3개의 실시예에서는 도 10과 같이 균일한 관통홀이 형성되었으며, 초고해상도 급 FMM를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 10, in the three embodiments of the present invention, uniform through-holes are formed as shown in FIG. 10, and super-resolution class FMMs can be obtained.
도 10은 전자 현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)으로 1600배, 4000배 확대한 이미지이다.10 is an image magnified 1600 times and 4000 times with an electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope).
실시예의 PPI, SH(둔턱), SD(그림자 거리), HS(홀 크기)는 표 2와 같다.PPI, SH (hike), SD (shadow distance), and HS (hole size) of the embodiment are shown in Table 2.
[표 2][Table 2]
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, various preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.
Claims (10)
노출된 상기 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링(O-Ring) 형태의 보호 댐을 형성하는 제 2 단계; 및
상기 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 제 3 단계;를 포함하며,
상기 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금되는 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
A first step of coating both surfaces of the invar metal with photoresist, exposing and developing the photoresist to remove the photoresist in the area where UV irradiation is blocked to expose only the etched area;
a second step of forming a protective dam in the form of an O-ring by performing electroplating on the exposed etching area; and
A third step of creating a through hole by performing an etching process on the invar metal on which the protective dam is formed;
Characterized in that the protective dam is electroplated by any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy,
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 보호 댐은 0.2 ~ 0.3 ㎛ 두께의 금도금 도금층으로 형성되며, 필요시 하지 니켈 도금은 1 ~ 5 ㎛ 두께의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
According to claim 1,
The protective dam is formed of a gold plating layer having a thickness of 0.2 to 0.3 μm, and the base nickel plating forms a plating layer with a thickness of 1 to 5 μm when necessary.
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 에칭 공정에서 사용하는 에칭액은 염화 제 2 철(FeCl3) 용액을 사용하며, 상기 에칭액의 비중은 1.40 ~ 1.43 이며, 온도는 50 ~ 55 ℃이고, 분사 압력은 2.5 ~ 3.0 ㎏ / ㎝ 인 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
According to claim 1,
The etchant used in the etching process uses a ferric chloride (FeCl 3 ) solution, the specific gravity of the etchant is 1.40 ~ 1.43, the temperature is 50 ~ 55 ℃, and the spray pressure is 2.5 ~ 3.0 kg / cm characterized by,
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 인바 금속 표면에 액상 포토 레지스트를 3 ~ 4 ㎛ 두께로 코팅하는 제 2 단계;
원하는 화소의 패턴이 형성되어 있는 글래스 마스크를 사용하여 상기 인바 금속을 노광 및 현상하고, UV 조사가 차단된 영역의 상기 액상 포토 레지스트를 제거하여 오링(O-Ring) 형태의 에칭 영역만 노출시키는 제 3 단계;
노출된 상기 에칭 영역에 전기 도금을 수행하여 오링 형태의 보호 댐을 형성하는 제 4 단계; 및
상기 보호 댐이 형성된 인바 금속에 에칭 공정을 수행하여 관통홀을 생성하는 제 5 단계;를 포함하며,
상기 보호 댐은 금(Au), 티타늄(Ti), 금 합금 또는 티타늄 합금 중 어느 하나에 의해 전기 도금되는 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
A first step of selecting an invar metal having a thickness suitable for generating a desired pixel;
a second step of coating a liquid photoresist on the surface of the invar metal to a thickness of 3 to 4 μm;
Exposing and developing the invar metal using a glass mask having a desired pixel pattern formed thereon, and removing the liquid photoresist in an area where UV irradiation is blocked to expose only an etched area in the form of an O-ring. Step 3;
a fourth step of forming an O-ring-shaped protective dam by performing electroplating on the exposed etching area; and
A fifth step of creating a through hole by performing an etching process on the invar metal on which the protective dam is formed;
Characterized in that the protective dam is electroplated by any one of gold (Au), titanium (Ti), gold alloy or titanium alloy,
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 코팅 후 상기 노광 전 상기 인바 금속에 110 ℃, 90 초(sec)로 소프트 베이킹(Soft Baking)을 수행하고,
상기 노광 후 110 ℃, 60 초로 상기 인바 금속에 포스트 베이킹(Post Baking)을 수행하는 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
According to claim 5,
After the coating and before the exposure, soft baking is performed on the invar metal at 110 ° C. for 90 seconds,
Characterized in that post-baking is performed on the invar metal at 110 ° C. for 60 seconds after the exposure,
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 인바 금속의 하단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴은 상단에 적층되는 글래스 마스크에 형성되는 홀의 직경 패턴보다 큰 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
According to claim 5,
Characterized in that the diameter pattern of holes formed in the glass mask stacked on the lower end of the invar metal is larger than the diameter pattern of holes formed in the glass mask stacked on the top.
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
상기 전기 도금에 의해서 얻어지는 금 도금은 전해 금도금 또는 무전해 금도금을 통해 도금되고,
상기 전해 금도금은 시안화 금도금, 아황산 금도금, 비시안 금도금 중 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는,
초고해상도 급 증착용 FMM 제조 방법.
According to claim 5,
The gold plating obtained by the electroplating is plated through electrolytic gold plating or electroless gold plating,
The electrolytic gold plating is characterized in that one of cyanide gold plating, sulfite gold plating, and non-cyanide gold plating is used.
FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition.
초고해상도 급 증착용 FMM.Characterized in that it is manufactured by the FMM manufacturing method for super-resolution grade deposition according to any one of claims 1, 3 to 5, and 7 to 9,
FMM for super-resolution grade deposition.
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|---|---|---|---|
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