KR102609073B1 - 증착용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 증착용 마스크 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 증착용 마스크 및 그 제조방법은 복수의 증착용 패턴을 포함하는 증착부, 증착부의 외측을 둘러싸는 테두리부, 증착부와 테두리부 경계에 구비되는 적어도 1 개의 걸림부를 포함하고, 걸림부의 두께는 상기 테두리부의 두께보다 얇게 이루어진다. 이를 통해, 증착용 마스크의 테두리부와 증착부 경계의 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

증착용 마스크 및 그 제조방법{MASK FOR DEPOSITION, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 실시예들은 증착용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라, 종래의 CRT(Cathode Ray Tube)가 가지는 무거운 중량과 큰 부피와 같은 단점들을 개선한 새로운 영상 표시 장치의 개발이 요구되고 있으며, 이에 따라, LCD (Liquid Crystal Display Device, 액정 표시 장치), 유기 발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device), PDP(Plasma Panel Display Device), SED(Surface-conduction Electronemitter Display Device)등과 같은 여러 가지 평판 표시 장치들이 주목 받고 있다.
이러한 표시장치는 적어도 1 개의 기판을 구비하며, 기판 상에는 복수의 미세 패턴들이 배치된다. 이러한 미세 패턴을 형성하기 위해서는 마스크를 이용한 증착 공정이 필요하다.
일반적으로, 증착 공정에 사용되는 마스크는 마스크와 마스크 일면에 용접된 마스크 프레임을 포함한 마스크 조립체로 이용된다. 이러한 마스크는 얇은 두께(10㎛)로 인해, 마스크와 마스크 프레임을 용접하는 과정에서 마스크가 터지게 되고, 이로 인해 마스크를 마스크 프레임에 접합하는데 어려움이 있다,
또한, 마스크의 얇은 두께로 인해, 레이저를 이용하여 마스크와 마스크 프레임을 용접하는 과정 중 레이저가 조사되는 영역에서 마스크의 열변형이 발생할 수 있다. 마스크의 열변형으로 인해, 마스크의 증착부 및 증착용 패턴부의 변형으로 증착 성막 정밀도가 저하될 수 있다. 또한, 마스크의 열변형으로 인해, 마스크와 증착용 기판 사이에 갭(gap)이 발생하여 쉐도우 현상(shadow effect)이 유발될 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 마스크가 필요한 실정이다.
본 실시예들은 마스크와 마스크 프레임을 용접하는 과정에서 발생하는 마스크 터짐, 마스크 열변형 등의 문제를 해결할 수 있는 증착용 마스크 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 복수의 증착용 패턴을 포함하는 증착부를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 증착부의 외측을 둘러싸는 테두리부를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 증착부와 테두리부 경계에 구비되는 적어도 1 개의 걸림부를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 테두리부에 구비된 웰딩라인(welding line)을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법의 걸림부의 두께는 상기 테두리부의 두께보다 ?貂? 이루어질 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 기판 상에 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 복수의 패터닝 전극이 미 배치된 기판 상에 역테이퍼 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 기판의 외곽에 배치된 제 1 패터닝 전극 상에만 마스크 물질을 1차 도금하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극 상에 마스크 물질을 2차 도금하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 제 1 패터닝 전극 상에 형성된 마스크 물질의 일면에 마스크 프레임을 용접하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 기판 및 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극을 전극을 제거하는 단계를 포함한다.
본 실시예들에 따른 증착용 마스크 및 그 제조방법은 마스크 테두리부의 두께가 마스크 증착부의 두께보다 두껍게 이루어짐으로써, 마스크와 마스크 프레임 용접 시 마스크가 열변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 마스크 및 마스크 프레임을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 6은 제 4 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 13은 제 1 실시예에 따른 마스크의 형성 과정 및 마스크에 마스크에 마스크 프레임을 접합하는 과정을 도시한 도면이다.
도 14는 마스크와 마스크 프레임이 구비된 증착장치를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 마스크 및 마스크 프레임을 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 마스크(100)는 테두리부(110) 및 증착부(120)를 포함한다. 이 때, 테두리부(110)는 증착부(120)의 외곽을 둘러싸도록 배치된다. 또한, 테두리부(110)의 일부 영역에는 웰딩라인(welding line, 300)을 포함한다. 웰딩라인(300)은 마스크(100)와 마스크 프레임(200)을 접합하는 과정에서 레이저가 웰딩라인(300)을 따라 조사될 수 있다. 한편, 웰딩라인(300)에 레이저가 조사하는 구성을 일례로 들었으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 웰딩라인(300)을 따라 가압처리(pressurization), 플라즈마처리(plasma treatment), 가열방식의 웰딩 처리 등 다양한 방법이 이용될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 마스크(100)와 마스크 프레임(200)을 접합하는 과정에서 웰딩라인(300)을 따라 레이저가 조사되는 방식을 중심으로 설명한다.
그리고, 증착부(120)는 복수의 증착용 패턴부(121)를 포함한다. 복수의 증착용 패턴부(121)는 증착부(120) 내에서 서로 이격하여 배치될 수 있다.
이러한 마스크(100)의 외측에는 마스크 프레임(200)이 구비된다. 마스크 프레임(200)은 마스크(100)와 결합하고, 마스크(100)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 마스크 프레임(200)은 금속 또는 합성수지 등으로 제조될 수 있다. 그리고, 마스크 프레임(200)은 사각 형상으로 하나 이상의 개구부를 구비할 수 있다.
다만, 도 1에서는 마스크 프레임(200)이 사각 형상인 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예들에 따른 마스크 프레임(200)의 형상은 이에 국한되지 않으며, 원형 또는 육각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
한편 마스크 프레임(200)의 개구부와 대응되는 영역에는 마스크(100)의 증착부(120)가 대응되도록 배치될 수 있다. 마스크 프레임(200)의 개구부를 통과한 증착물질은 마스크(100)의 증착용 패턴부(121)를 통과하여 기판에 증착될 수 있다.
도 1에서는 증착용 패턴부(121)는 복수개의 슬릿이 구비된 마스킹 패턴을 구비하는 구성을 개시하고 있다. 다만, 본 실시예들에 따른 증착용 패턴부(121)는 이에 국한되지 않으며, 당업자라면 다양한 변형예가 가능함을 알 것이다. 즉, 증착용 패턴부(121)에는 전면 개방된 상태를 유지하는 마스킹 패턴이 구비되거나, 도트 형상의 마스킹 패턴이 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 증착용 패턴부(121)의 개수나 배치 위치 및 형상은 일례로서, 본 실시예들이 이에 국한되지 않는다.
일반적으로 금속 마스크(100)는 전주도금(electroforming)법을 이용하여 제작된다. 전주도금법을 이용한 마스크 제작 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 기판 상에 패터닝된 전극을 형성한다. 그리고, 전극이 형성되지 않은 영역에 포토레지스트(photoresist)를 형성한다.
이 후, 금속 전극(anode)과 패터닝된 전극(cathode)이 구비된 기판을 전해액 투입한 후 전류를 인가한다. 이를 통해, 금속이 기판 상의 패터닝된 전극 상에 도금되어 금속 마스크가 제작 될 수 있다. 제작된 금속 마스크를 레이저를 이용하여 마스크 프레임과 용접한다. 이 후, 기판을 제거하여 마스크 프레임에 용접된 마스크를 형성할 수 있다.
한편, 상술한 방법으로 형성된 마스크의 얇은 두께(10㎛)로 인해, 레이저를 이용하여 마스크와 마스크 프레임을 용접하는 과정에서 마스크가 터지게 되고, 이로 인해 마스크를 마스크 프레임에 접합하는데 어려움이 있다, 또한, 마스크의 얇은 두께로 인해, 레이저를 이용하여 마스크와 마스크 프레임을 용접하는 과정 중 레이저가 조사되는 영역에서 마스크의 열변형이 발생할 수 있다. 마스크의 열변형으로 인해, 마스크의 증착부 및 증착용 패턴부의 변형으로 증착 성막 정밀도가 저하될 수 있다.
또한, 마스크의 열변형으로 인해, 마스크와 증착용 기판 사이에 갭(gap)이 발생하여 쉐도우 현상(shadow effect)이 유발될 수 있다. 쉐도우 현상은 마스크(100)와 마스크(100)를 통해 물질이 증착되는 기판 사이의 간격이 증가하여, 물질이 원하는 영역이 아닌 다른 영역까지 증착되는 현상을 의미한다.
본 실시예들에 따른 마스크(100)는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스크(100)에 레이저가 조사되는 영역인 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계에서 적어도 1 개의 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 구성을 도 2를 참조하여 검토하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 A-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크(100)는 테두리부(110)와 증착부(120)를 포함한다.
마스크(100)의 테두리부(110)의 두께(H1)는 증착부(120)의 두께(H2)와 상이할 수 있다. 수 있다. 구체적으로는, 마스크(100)의 테두리부(110)의 두께는(H1)는 증착부(120)의 두께(H2)보다 두꺼울 수 있다. 한편, 테두리부(110)는 증착부(120)를 둘러싸도록 배치되는 영역으로써, 마스크 프레임(200)과 용접 시 마스크 프레임(200)과 용접 시 레이저가 조사되는 웰딩라인을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레이저가 조사되는 영역을 포함하는 테두리부(110)의 두께(H1)가 증착부(120)의 두께(H2)보다 두껍게 이루어짐으로써, 테두리부(110)에 레이저가 조사되더라도, 마스크가 터지거나, 마스크의 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 마스크(100) 및 마스크 프레임(200)은 레이저 용접을 통해 서로 용접될 수 있다. 구체적으로는, 마스크 프레임(200)의 일면은 마스크(100)의 테두리부(110)의 제 2 영역(112)의 일부와 접합될 수 있다. 이와 같이, 마스크(100)의 테두리부(110)에 마스크 프레임(200)이 접합됨으로써, 마스크 프레임(200)은 마스크(100)를 지지할 수 있다.
한편, 본 실시예들의 마스크(100)의 일면에는 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계에서 걸림부가 구비될 수 있다. 이 때, 걸림부는 마스크(100)와 마스크 프레임(200) 용접 시 마스크(100)의 테두리부(1000와 증착부(120)의 강도를 향상시킬 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 검토하면 다음과 같다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다. 한편, 도 3은 도 1의 X 영역과 대응되는 영역이다.
도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 걸림부(400)는 마스크(100)의 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계에 구비될 수 있다. 걸림부(400)는 마스크(100)의 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계에서 적어도 1 개가 구비될 수 있다.
한편, 걸림부(400)는 증착부(120)로부터 테두리부(110)가 위치한 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 이 때, 걸림부(400)의 두께는 증착부(120)의 두께와 동일할 수 있다. 즉, 걸림부(400)의 두께는 테두리부(110)의 두께보다 얇을 수 있다. 이로 인해, 마스크(100)와 마스크 프레임 용접 시, 두께가 얇은 걸림부(400)가 두께가 두꺼운 테두리부(110)에 걸려 마스크(100) 증착부(120)가 움직이지 않도록 할 수 있다.
구체적으로는, 마스크(100)와 마스크 프레임 용접 시, 마스크(100)를 두께에 수직한 방향으로 당기면서 레이저로 용접한다. 이 때, 마스크(100)에 가해지는 레이저로 인해 마스크(100)의 테두리부(110) 및 증착부(120)의 일부 영역에 열변형이 발생할 수 있다.
이러한 열변형으로 인해, 마스크(100)의 테두리부(110) 및 증착부(120)의 일부 영역에 휨(warpage)이 유발될 수 있다. 마스크(100)의 테두리부(110) 및 증착부(120)에서 발생하는 휨은 마스크(100)를 이용한 증착 과정에서 증착 정밀도를 저하시키는 문제가 발생한다.
따라서, 마스크(100)의 테두리부(110) 및 증착부(120)의 일부 영역의 휨 발생을 방지할 필요가 있으며, 본 실시예들에 따른 마스크(100)는 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계에 적어도 1 개의 걸림부(400)가 구비됨으로써, 걸림부가(400)와 테두리부(110)에 걸려 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계 영역에서 마스크(100)의 강도를 향상시킬 수 있다. 다시 설명하면, 걸림부(400)는 테두리부(110)에 비해 두께가 얇게 이루어지므로, 두께가 얇은 걸림부(400)가 두께가 두꺼운 테두리부(110)에 걸려 움직이지 못하게 된다.
한편, 제 1 실시예에 따른 걸림부(400)의 형상은 제 1 방향으로 연장된 제 1 패턴(401)을 적어도 1 개 포함하고, 제 1 방향과 교차하는 방향인 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(402)을 포함한다. 이 때, 제 1 패턴(401)과 제 2 패턴(402)은 바(bar) 형상일 수 있다.
구체적으로는, 제 1 방향으로 연장된 복수의 제 1 패턴(401)들, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 4 개의 제 1 패턴(401)들은 서로 이격하여 배치되고, 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(402)이 제 1 패턴(401)들과 중첩하도록 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제 1 패턴(401)들은 제 2 패턴(402)을 통해 연결될 수 있다.
이 때, 제 1 패턴(401)이 연장된 방향인 제 1 방향은 웰딩라인(300)이 연장된 방향과 동일할 수 있다. 웰딩라인(300)이 연장된 방향을 기준으로 제 1 패턴(401)의 폭(L1)은 제 2 패턴(402)의 폭(L2)보다 넓을 수 있다. 즉, 제 1 패턴(401) 및 제 2 패턴(402)을 포함하는 걸림부(400)는 넓은 폭을 갖는 부분이 웰딩라인(300)과 가깝게 배치될 수 있다.
다시 설명하면, 웰딩라인(300)이 연장된 방향을 기준으로 걸림부(400)의 제 1 패턴(401)의 폭(L1)이 걸림부(400)의 제 2 패턴(402)의 폭(L2)보다 넓게 이루어 지므로, 걸림부(400)의 제 1 패턴(401) 부분이 웰딩라인(300)과 가깝게 위치할 수 있다.
한편, 마스크(100)는 웰딩라인(300)을 따라 레이저를 통해 마스크 프레임과 용접되므로, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크(100)의 열변형이 가장 심하게 일어날 수 있다. 제 1 실시예에 따른 마스크(100)는 걸림부(400)의 구성 중 폭이 넓은(웰딩라인이 연장된 방향을 기준으로 할 때) 제 1 패턴(401)이 웰딩라인(100)과 인접하도록 배치됨으로써, 마스크(100)의 테두리부(110)와 증착부(120)의 경계부의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 마스크(100)와 마스크 프레임 용접 시, 마스크(100)를 마스크(100) 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하면서 용접한다. 마스크(100)와 마스크 프레임 용접 시 가해지는 레이저로 인해 마스크(100)에는 열변형이 발생할 수 있고, 이와 동시에 마스크(100) 두께방향과 수직한 방향으로 응력이 더 가해지게 된다.
한편, 제 1 실시예에 따른 마스크(100)는 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 걸림부(400)의 폭이 넓게 이루어짐으로써, 마스크(100)에 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하더라도 열변형이 가장 크게 일어날 수 있는 영역에서 마스크(100)에 가해지는 응력과 수직한 방향으로 걸림부(400)가 테두리부(110)에 걸리는 표면적이 넓게 설정되므로, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크의 강도를 향상시킬 수 있다.
상술한 걸림부(400)의 형상은 이에 국한되지 않으며, 도 4 내지 도 6과 같이 구성될 수 도 있다. 도 4는 제 2 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 걸림부(450)는 마스크(101)의 테두리부(111)와 증착부(121)의 경계에 구비될 수 있다. 걸림부(450)는 마스크(101)의 테두리부(111)와 증착부(121)의 경계에서 적어도 1 개가 구비될 수 있다.
걸림부(450)는 증착부(121)로부터 테두리부(111)가 위치한 영역까지 연장되어 배치될 수 있다. 이 때, 걸림부(450)의 두께는 증착부(121)의 두께와 동일할 수 있다. 즉, 걸림부(450)의 두께는 테두리부(111)의 두께보다 얇을 수 있다.
한편, 제 2 실시예에 따른 걸림부(450)의 형상은 제 1 방향으로 연장된 제 1 패턴(401)을 적어도 1 개 포함하고, 제 1 방향과 교차하는 방향인 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(402)을 포함한다. 그리고, 제 1 패턴(401)의 적어도 일 끝 단에는 제 2 방향으로 연장되는 적어도 1 개의 돌기부(403)를 포함한다.
구체적으로는, 제 1 방향으로 연장되고, 일 끝 단에 적어도 1 개의 돌기부(403)를 구비하는 복수의 제 1 패턴(401)들, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 3 개의 제 1 패턴(401)들은 서로 이격하여 배치되고, 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(402)이 제 1 패턴(401)들의 중심에 위치할 수 있다. 즉, 복수의 제 1 패턴(401)들은 제 2 패턴(402)을 통해 연결될 수 있다.
이 때, 웰딩라인(300)이 연장된 방향을 기준으로 걸림부(450)의 제 1 패턴(401)의 폭(L1)이 걸림부(450)의 제 2 패턴(402)의 폭(L2)보다 넓게 이루어 지므로, 걸림부(450)의 제 1 패턴(401) 부분이 웰딩라인(300)과 가깝게 위치할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 걸림부(450)는 제 1 패턴(401)의 적어도 일 끝 단에 적어도 1 개의 돌기부(403)를 구비함으로써, 마스크(101)와 마스크 프레임의 용접 시, 마스크(101)에 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하더라도 마스크(101)에 걸림부(450)가 테두리부(111)에 걸리는 표면적이 넓게 설정되므로, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 걸림부(500)는 마스크(102)의 테두리부(112)와 증착부(122)의 경계에 적어도 1 개 구비될 수 있다. 제 3 실시예에 따른 걸림부(500)의 형상은 제 1 방향으로 연장된 제 1 패턴(501)을 적어도 1 개 포함하고, 제 1 방향과 교차하는 방향인 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(502)을 포함한다.
구체적으로는, 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 패턴(501)들, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 3 개의 제 1 패턴(501)들은 서로 이격하여 배치되고, 제 2 방향으로 연장된 제 2 패턴(502)이 제 1 패턴(501)들의 중심에 위치할 수 있다. 즉, 복수의 제 1 패턴(501)들은 제 2 패턴(502)을 통해 연결될 수 있다.
이 때, 제 1 패턴(501)은 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제 1 패턴(501)의 최대폭을 갖는 면(501a)이 웰딩라인(300)과 대면하도록 배치될 수 있다. 제 1 패턴(501)의 최대폭을 갖는 면(501a)이 웰딩라인(300)과 대면하도록 배치됨으로써, 마스크(102)에 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하더라도 열변형이 가장 크게 일어날 수 있는 영역에서 마스크(102)에 가해지는 응력과 수직한 방향으로 걸림부(500)가 테두리부(112)에 걸리는 표면적이 넓게 설정되므로, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크의 강도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에서는 걸림부의 제 1 패턴및 제 2 패턴의 형상이 바 또는 사다리꼴 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지는 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예들에 따른 걸림부의 제 1 패턴 및 제 2 패턴의 형상은 이에 국한되지 않으며, 제 1 패턴 및 제 2 패턴의 형상은 바 형상 또는 다각형 형상 등 다양하게 이루어지는 구성이면 충분하다. 여기서, 제 1 패턴 및 제 2 패턴을 포함하는 걸림부의 폭이 가장 넓은 면이 웰딩라인에 인접하도록 배치되어, 마스크의 테두리부와 증착부 경계 영역의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 제 4 실시예에 따른 걸림부를 포함하는 마스크의 테두리부와 증착부의 경계를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제 4 실시예에 따른 걸림부(550)는 마스크(103)의 테두리부(113)와 증착부(123)의 경계에 적어도 1 개 구비될 수 있다. 제 3 실시예에 따른 걸림부(550)의 형상은 평면상으로 사다리꼴 형상일 수 있다.
이 때, 걸림부(550)의 최대폭을 갖는 면(551)이 웰딩라인(300)과 대면하도록 배치될 수 있다. 걸림부(550)가 상술한 바와 같이 배치됨으로써, 마스크(103)에 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하더라도 열변형이 가장 크게 일어날 수 있는 영역에서 마스크(103)에 가해지는 응력과 수직한 방향으로 걸림부(550)가 테두리부(113)에 걸리는 표면적이 넓게 설정되므로, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 걸림부(400, 450, 500, 550)는 마스크(100, 101, 102, 103)의 테두리부(110, 111, 112, 113)와 증착부(120, 121, 122, 123)의 경계에 구비될 수 있다. 그리고, 걸림부(400, 450, 500, 550)은 형상은 다양하게 이루어질 수 있다.
다만, 웰딩라인(300)과 가장 가깝게 위치한 걸림부(400, 450, 500, 550)의 면의 폭은 웰딩라인(300)과 가장 멀리 위치한 걸림부(400, 450, 500, 550)의 면의 폭보다 클 수 있다. 이를 통해. 마스크(100, 101, 102, 103)와 마스크 프레임의 용접 시, 마스크(100, 101, 102, 103)에 두께방향과 수직한 방향으로 응력을 가하더라도 마스크(100, 101, 102, 103)에 걸림부(400, 450, 500, 550)가 테두리부(110, 111, 112, 113)에 걸리는 표면적이 넓게 설정될 수 있다. 따라서, 웰딩라인(300)과 인접한 영역에서 마스크(100, 101, 102, 103)의 강도를 향상시켜 용접 시, 마스크(100, 101, 102, 103)의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이어서, 본 실시예들에 따른 마스크 및 마스크 프레임을 형성하는 방법을 검토하면 다음과 같다. 도 7 내지 도 13은 제 1 실시예에 따른 마스크의 형성 과정 및 마스크에 마스크에 마스크 프레임을 접합하는 과정을 도시한 도면이다.
먼저 도 7을 참조하면, 기판(1000) 상에 전극물질층을 형성한 후, 전극물질층을 패터닝(patterning)한다. 패터닝 전극(600, 650)들 중 기판(1000)의 외곽에 배치되는 패터닝 전극(600)(이하, 제 1 패터닝 전극으로 명명함)은 추후, 마스크의 테두리부와 대응되는 영역일 수 있고, 기판(1000)의 외곽에 배치된 패터닝 전극(600)을 제외한 나머지 패터닝 전극(650)(이하, 제 2 패터닝 전극으로 명명함)은 추후 마스크의 증착부에 해당되는 영역일 수 있다.
이 후, 기판(1000) 상에 포토레지스트를 도포한다. 그리고, 제 1 및 제 2 패터닝 전극(600, 650)이 미 패치된 영역에 포토레지스트 패턴(700)을 남긴다. 이 때, 유기 기판(1000) 상에 구비된 포토레지스트 패턴(700)은 역테이퍼 형상일 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 전주도금법을 활용(이하, 1차 전주도금으로 명명함)하여 제 1 패터닝 전극(600) 상에 마스크의 일부를 형성한다. 이 때, 형성된 마스크의 일부는 추후 형성되는 마스크 테두리부의 제 1 영역의 일부(111a)와 대응되는 영역일 수 있다. 즉, 1차 전주도금 과정에서는 추후 형성되는 마스크 테두리부의 일부만을 형성하고, 마스크의 증착부에 해당되는 영역은 형성하지 않는다.
이후, 도 9를 참조하면, 전주도금법을 활용(이하, 2차 전주도금으로 명명함)하여 추후 형성되는 마스크의 테두리부(110)의 나머지 부분, 구체적으로는, 마스크 테두리부의 제 1 영역(111)의 나머지 일부 및 마스크 테두리부의 제 2 영역(112)을 형성하고, 마스크 증착부(120)를 형성한다.
또한, 마스크의 테두리부(110)의 제 1 영역(111)과 마스크의 증착부(120)는 적어도 일 측이 기울기를 갖는다. 이는 마스크의 테두리부(110)의 제 1 영역(111)과 마스크의 증착부(120)의 적어도 일 측이 역테이퍼 형상의 포토레지스트 패턴(700)과 접하도록 배치됨으로써, 포토레지스트 패턴(700)과 접하도록 배치되는 마스크의 테두리부(110)의 제 1 영역(111)과 마스크의 증착부(120)의 측면(역테이퍼 형상의 포토레지스트 패턴의 측면과 접촉한 영역)이 기울기를 갖도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 증착물질이 통과하는 마스크 주입구의 크기를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 마스크의 테두리부는 1차 전주도금 및 2차 전주도금 과정을 거쳐 형성되고, 마스크의 증착부(120)는 2차 전주도금 과정만으로 형성될 수 있다. 즉, 1차 전주도금 과정에서는 마스크 증착부(120)와 대응되는 영역에서 제 2 패터닝 전극(650) 상에 금속이 도금되지 않아야 하므로 마스크 증착부(120)와 마스크의 테두리부(110)가 형성되는 영역 각각에 전류를 인가하는 장치를 형성해야 한다.
이러한 구성을 도 10을 참조하여 검토하면 다음과 같다. 도 10을 참조하면, 제 1 패터닝 금속(cathode, 600)은 제 1 금속(anode, 119)을 통해 도금된다. 그리고, 제 2 패터닝 금속(cathode, 650)은 제 2 금속(anode, 129)을 통해 도금된다. 또한, 마스크의 증착부(120)와 테두리부(110)의 경계에 구비되는 걸림부(400)는 2차 전주도금 과정에서 형성될 수 있다.
즉, 걸림부(400)는 증착부(120)와 동일한 전류 장치와 연결되며, 1차 전주도금 과정에서는 걸림부(400)와 대응되는 영역에는 도금되지 않는다. 따라서, 걸림부(400)의 두께는 증착부(120)의 두께와 동일할 수 있으며, 테두리부(110)의 두께보다 얇을 수 있다.
이 때, 제 1 금속(119) 및 제 2 금속(129)은 철, 니켈, 구리, 주석, 금, 스테인리스스틸(SUS), 인바 합금(Incar alloy), 인코넬 합금 (Inconel alloy), 코바 합금(Covar alloy), 철 합금, 니켈 합금, 니켈-인 합금(NI-P), 니켈-인-폴리테트라 플루오로에틸렌(Nickel-Phosphorous- Polytetrafluoroethylene,NI-P-PTFE) 합금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
이에 따라, 마스크 역시 철, 니켈, 구리, 주석, 금, 스테인리스스틸(SUS), 인바 합금(Incar alloy), 인코넬 합금 (Inconel alloy), 코바 합금(Covar alloy), 철 합금, 니켈 합금, 니켈-인 합금(NI-P), 니켈-인-폴리테트라 플루오로에틸렌(Nickel-Phosphorous- Polytetrafluoroethylene,NI-P-PTFE) 합금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
이어서, 도 11을 참조하면, 기판(1000) 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 제거한다. 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 기판(1000)은 상면의 일부가 노출될 수 있다. 이 때, 기판(1000)의 상면이 노출된 영역은 추후 형성된 마스크의 주입구와 대응되는 영역일 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 레이저(800)를 이용하여, 마스크(100)와 마스크 프레임(200)을 용접한다. 이 때, 레이저(800)는 마스크(100)의 제 2 영역(도 11에서 112)의 상면에 형성된 레이저 용접 라인을 따라 조사될 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 마스크(100)와 마스크 프레임(200)이 용접된 후, 기판과 기판 상에 배치된 제 1 및 제 2 패터닝 전극을 제거하여 최종적으로 마스크(100)와 마스크 프레임(200)을 형성한다.
최종적으로 형성된 마스크(100)는 증착부(120)의 최대폭(L2)을 갖는 영역의 위치와 테두리부(110)의 제 1 영역(111)의 최대폭(L1)을 갖는 위치가 동일한 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 증착부(120)의 최대폭(L2)은 증착용 패턴부와 인접하여 배치되는 다른 증착용 패턴부 사이의 증착부(120)의 최대폭(L2)을 의미하거나, 증착용 패턴부와 테두리부(110) 사이의 증착부(120)의 최대폭(L2)을 의미한다. 한편, 마스크 테두리부(110)의 제 1 영역(111)의 최대폭(L1)을 갖는 영역과 증착부(120)의 최대폭(L2)을 갖는 영역 사이는 증착물질 주입구(150)로써, 주입구(150)를 통해 증착물질이 기판(예를 들면, TFT 기판 또는 컬러필터 기판) 상에 증착될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(1000) 상에 역테이퍼 형상의 포토레지스트 패턴(700)이 마스크(100)의 주입구(150)와 대응되는 영역에 배치되는데, 포토레지스트 패턴(700)의 역테이퍼 각을 조절하여 최종적으로 마스크(100)의 주입구(150) 크기를 크게 형성하거나 작게 형성할 수 있으며, 주입구(150)의 크기를 작게 형성할 시, 미세 패턴 형성에도 유리한 효과가 있다. 또한, 제 1 패터닝 전극(600)과 제 2 패터닝 전극(650) 각각에 서로 다른 전류 장치를 연결하여, 마스크(100)의 걸림부의 두께와 테두리부(110)의 두께를 상이하게 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 마스크(100) 및 마스크 프레임(200)은 이용하여 기판(예를 들면, TFT 기판 또는 컬러필터 기판)상에 물질을 증착하는 과정을 검토하면 다음과 같다. 도 14는 마스크와 마스크 프레임이 구비된 증착장치를 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 증착장치는 기판(910)에 대한 증착 작업 공간을 제공하는 챔버(950), 챔버(950) 내에 설치된 증착물질(900), 기판(910)의 일 면에 배치되는 마스크(100) 및 마스크(100)의 일면에 용접된 마스크 프레임(200)을 포함한다.
한편, 고해상도의 표시장치를 제작하기 위해서는 증착공정시에 발생하는 쉐도우 현상(shadow effect)를 줄이거나 없애는 것이 중요하다. 이는 서로 접촉하는 기판(910)과 마스크(100) 사이의 간격을 최소화 하여서, 마스크(100)가 기판(910)에서 들뜨지 않도록 해야 한다. 즉, 기판(910)과 마스크(100) 사이의 밀착도가 향상되어야 한다.
본 실시예들에 따른 마스크(100)는 마스크 프레임(200)과 용접되는 테두리부의 두께가 증착부의 두께보다 두껍게 이루어짐으로써, 용접시 발생하는 마스크 열변형 현상을 방지하여 마스크(100)와 기판(910) 사이의 들뜸 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 마스크(100) 열변형을 최소화 함으로써, 마스크 상의 증착용 패턴부의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 마스크(100)를 이용한 증착공정시 마스크 상의 증착용 패턴부의 위치가 변경되는 것을 방지함으로써, 증착물질이 정확하게 기판(910) 상에 증착될 수 있는 효과가 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 마스크
110: 테두리부
120: 증착부
121: 증착용 패턴부
200: 마스크 프레임
300: 웰딩라인

Claims (16)

  1. 마스크 프레임에 접합되는 증착용 마스크에 있어서,
    복수의 증착용 패턴부를 포함하는 증착부;
    상기 증착부의 외측을 둘러싸는 테두리부;
    상기 증착부와 상기 테두리부 경계에서 상기 증착부로부터 연장되는 적어도 1 개의 걸림부; 및
    상기 테두리부에 구비되고, 상기 마스크 프레임과 용접을 위한 웰딩라인;을 포함하고,
    상기 걸림부의 두께는 상기 테두리부의 두께보다 얇고,
    상기 테두리부의 두께는 상기 증착부의 두께보다 두꺼우며,
    상기 웰딩라인이 연장되는 방향을 기준으로 상기 걸림부는 최대폭을 갖는 면이 상기 웰딩라인과 인접하여 구비되고,
    상기 걸림부는 상기 증착부로부터 상기 웰딩라인 이전까지 연장되는 증착용 마스크.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림부의 두께는 상기 증착부의 두께와 동일한 증착용 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착용 패턴부와 인접하여 배치되는 다른 증착용 패턴부 사이의 증착부 또는 상기 증착용 패턴부와 상기 테두리부 사이의 증착부의 최대폭을 갖는 영역은 상기 테두리부의 최대폭을 갖는 영역과 동일한 위치에 위치된 증착용 마스크.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림부는 제 1 방향으로 배치되는 제 1 패턴 및 상기 제 1 방향과 교차하는 방향인 제 2 방향으로 배치되고, 상기 제 1 패턴과 중첩하는 제 2 패턴을 각각 적어도 1 개 포함하는 증착용 마스크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴의 적어도 일 끝 단에 구비된 적어도 1 개의 돌기부를 포함하는 증착용 마스크.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴 및 제 2 패턴은 바(bar) 또는 다각형 형상인 증착용 마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림부는 사다리꼴 형상인 증착용 마스크.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 테두리부의 일면에 상기 마스크 프레임이 접합된 증착용 마스크.
  11. 기판 상에 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 패터닝 전극이 미 배치된 상기 기판 상에 역테이퍼 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판의 외곽에 배치된 상기 제 1 패터닝 전극 상에만 제 1 금속을 이용하여 마스크 물질을 1차 도금하는 단계;
    상기 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극 상에 제 2 금속을 이용하여 마스크 물질을 2차 도금하는 단계;
    상기 제 1 패터닝 전극 상에 형성된 마스크 물질의 일면에 마스크 프레임을 용접하는 단계; 및
    상기 기판 및 제 1 패터닝 전극 및 제 2 패터닝 전극을 전극을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 1차 도금하는 단계에서 마스크 테두리부의 일부가 형성되고,
    상기 2차 도금하는 단계에서 상기 마스크 테두리부의 나머지와, 증착부 및 상기 테두리부와 상기 증착부의 경계에 구비되는 걸림부가 형성되는 증착용 마스크 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패터닝 전극과 제 2 패터닝 전극은 서로 다른 전류 장치와 연결되는 증착용 마스크 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 패터닝 전극과 상기 제 2 패터닝 전극의 경계에서,
    상기 제 2 패터닝 전극은 제 1 방향으로 배치되는 제 1 패턴 및 상기 제 1 방향과 교차하는 방향인 제 2 방향으로 배치되고, 상기 제 1 패턴과 중첩하는 제 2 패턴을 각각 적어도 1 개 포함하는 증착용 마스크 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴의 적어도 일 끝 단에 구비된 적어도 1 개의 돌기부를 포함하는 증착용 마스크 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴 및 제 2 패턴은 바(bar) 또는 다각형 형상인 증착용 마스크 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 패터닝 전극과 상기 제 2 패터닝 전극의 경계에서,
    상기 제 2 패터닝 전극은 적어도 1 개의 사다리꼴 형상으로 이루어지는 증착용 마스크 제조방법.
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