KR102637521B1 - 마스크의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크의 제조 방법은, OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계; (b) 마스크 금속막의 제1 면 상에 제1 절연부를 형성하는 단계; (c) 마스크 금속막의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 제2 절연부를 형성하는 단계; (d) 제1 절연부 및 제2 절연부가 복수의 패턴 사이 공간을 가지도록 패턴화하는 단계; (e) 마스크 금속막의 제1 면 상에서 제1 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 서브 마스크 패턴을 형성하는 단계; (f) 마스크 금속막의 제2 면 상에서 제2 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 메인 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 긴 스틱 마스크에서 마스크 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다.
고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다.
또한, OLED가 대면적이 되고 고해상도화 됨에 따라, 스틱 마스크의 두께가 점차 얇아지고 대면적이 되는 것이 요구되고 있다. 일반적으로 대면적의 스틱 마스크에 마스크 패턴을 형성하기 위해 롤링된 마스크 금속막에 대하여 식각을 수행하는 방법이 사용된 바 있다. 또는, 대면적의 스틱 마스크를 특정 지지판 상에 재치하고 일 방향으로만 식각을 수행하여 마스크 패턴을 형성하는 방법이 사용된 바 있다. 종래 방법으로는 대면적의 스틱 마스크의 전체 부분, 특히 각 셀들간에 마스크 패턴이 균일성을 가지고 형성하는 것은 쉽지 않고, 일 방향에서만 식각을 수행하므로 마스크 패턴의 폭, 깊이 등을 정밀 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
그러므로, 대면적의 화소 공정에 사용할 수 있으면서도, 고화질의 화소 공정을 수행할 수 있도록 미세한 마스크 패턴을 가지는 스틱 마스크의 제조 방법이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스틱 마스크를 제조할 때 안정적으로 마스크 패턴을 형성할 수 있는 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스틱 마스크 제조 과정에서 양 방향으로 식각을 수행하여 마스크 패턴의 폭, 깊이 등을 정밀 제어할 수 있는 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스틱 마스크 제조를 위한 생산 비용을 절감하고, 다양한 마스크 제품군에 유연한 대응이 가능한 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계; (b) 마스크 금속막의 제1 면 상에 제1 절연부를 형성하는 단계; (c) 마스크 금속막의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 제2 절연부를 형성하는 단계; (d) 제1 절연부 및 제2 절연부가 복수의 패턴 사이 공간을 가지도록 패턴화하는 단계; (e) 마스크 금속막의 제1 면 상에서 제1 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 서브 마스크 패턴을 형성하는 단계; (f) 마스크 금속막의 제2 면 상에서 제2 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 메인 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계;를 포함하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
(a) 단계는, 권취된 금속 시트를 하나 또는 복수의 셀에 대응하는 크기로 절단하여 마스크 금속막을 준비하는 단계일 수 있다.
(a) 단계와 (b) 단계 사이에, 마스크 금속막의 일면 또는 양면 상에 두께를 감축하는 공정을 수행하는, 마스크의 제조 방법.
(b) 단계에서, 지지 기판 상에 마스크 금속막을 접착하되, 제1 절연부를 지지 기판과 마스크 금속막 사이에 개재할 수 있다.
(b) 단계와 (c) 단계 사이에, 마스크 금속막의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에서 두께를 감축하는 공정을 수행할 수 있다.
두께 감축 공정은 마스크 금속막의 마스크 패턴이 형성될 영역인 마스크 셀 영역에 대해서만 수행하고, 마스크 셀 영역 외의 더미 영역에는 수행하지 않을 수 있다.
제1 절연부 및 제2 절연부는 DFR(dry film resist)일 수 있다.
제1 절연부 및 제2 절연부는 마스크 금속막보다 더 큰 크기를 가지고 마스크 금속막을 커버할 수 있다.
제1 절연부 및 제2 절연부 양측단에 바깥 방향으로 인장력을 작용하여 마스크 금속막을 팽팽하게 펼 수 있다.
(d) 단계에서, 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광은 마스크 금속막의 마스크 셀에 대응하는 단위 영역마다 단계적으로 수행할 수 있다.
하나 또는 두개의 마스크 셀에 대응하는 영역의 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광을 수행한 후, 절연부 및 마스크 금속막의 결합체를 이동하여 직전에 노광을 수행한 마스크 셀에 이웃하는 마스크 셀에 대응하는 영역의 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광을 수행할 수 있다.
제1 절연부의 패턴 간격은 제2 절연부의 패턴 간격보다 작을 수 있다.
(d) 단계와 (e) 단계 사이에, 제2 절연부 상부에 임시접착부를 개재하여 지지 기판을 접착하는 단계를 수행할 수 있다.
(e) 단계에서, 서브 마스크 패턴은 마스크 금속막을 관통하지 않게 형성할 수 있다.
(e) 단계와 (f) 단계 사이에, (1) 제1 절연부를 제거하는 단계; (2) 마스크 금속막의 제1 면 상에 임시접착부를 개재하여 지지 기판을 접착하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
(f) 단계에서, 메인 마스크 패턴은 마스크 금속막을 관통하게 형성하고, 메인 마스크 패턴과 서브 마스크 패턴의 합으로 마스크 패턴을 구성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 스틱 마스크를 제조할 때 안정적으로 마스크 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스틱 마스크 제조 과정에서 양 방향으로 식각을 수행하여 마스크 패턴의 폭, 깊이 등을 정밀 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스틱 마스크 제조를 위한 생산 비용을 절감하고, 다양한 마스크 제품군에 유연한 대응이 가능한 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 금속막의 준비 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 각 단계에서 상부의 도면은 개략 평면도, 하부의 도면은 개략 측단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 절연부의 노광 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 금속막의 준비 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 각 단계에서 상부의 도면은 개략 평면도, 하부의 도면은 개략 측단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 절연부의 노광 과정을 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 마스크(10)를 프레임(20)에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)이며, 도 1의 스틱형 마스크(10)는 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다.
도 1의 (a)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 편 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다.
도 1의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 1의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
복수의 스틱 마스크(10)와 프레임(20)이 상호 연결된 연결체를 OLED 화소 증착 장치의 OLED 화소 형성 대상 기판에 밀착시키거나 근접 배치한 후, 스틱 마스크(10)의 하부에서 유기물 소스를 증착할 수 있다. 마스크(10)의 화소 패턴(P)을 통과하여 OLED 화소 형성 대상 기판에 증착된 유기물 소스는 OLED의 화소로서 작용할 수 있다.
종래에는 대면적의 스틱 마스크에 마스크 패턴을 형성하기 위해, 롤링된 마스크 금속막에 대하여 식각을 수행하거나, 대면적의 스틱 마스크를 특정 지지판 상에 재치하고 일 방향으로만 식각을 수행하였다. 롤링된 마스크 금속막인 압연 금속막은 그 두께를 감축하는 과정을 적용하기 쉽지 않다. 이에, 마스크 패턴 형성 공정 이전에 별도로 두께 감축을 수행한 재료를 사용하거나, 마스크 패턴 형성 공정 후에 두께 감축을 수행하여야 하는 번거로움이 있다. 또한, 롤링된 마스크 금속막은 양단이 지지축에 말려있어 지지가 불안정하기 때문에 대면적 스틱 마스크의 각 셀들간에 마스크 패턴의 불균일성이 커지는 문제점도 있다. 일 방향으로만 식각을 수행하는 경우는 마스크 패턴의 폭, 깊이 등을 정밀 제어하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 양 방향으로 마스크 패턴의 식각 공정을 적용함과 동시에 대면적의 스틱 마스크를 지지 기판이 지지하여 마스크 패턴 형성 공정을 안정적으로 수행하고, 마스크 금속막의 두께 감축 공정도 안정적으로 수행할 수 있는 대면적 스틱 마스크의 제조 방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 금속막(110')의 준비 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 스틱 마스크 제조를 위한 마스크 금속막(110')을 준비할 수 있다. 본 발명의 스틱 마스크(100)[도 6 참조]에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 스틱 마스크(100)에는 마스크 패턴(P)이 군집된 단위인 셀(C)이 하나 또는 복수가 포함될 수 있다. 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응할 수 있다. 도 6에서는 5개의 마스크 셀(C: C1~C5)이 스틱 마스크(100)에 포함된 실시예를 도시한다.
마스크 금속막(110')[또는, 스틱 마스크(100)]는 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다. 마스크 금속막(110')[또는, 스틱 마스크(100)]은 압연(rolling) 공정 또는 전주 도금(electroforming)으로 생성한 금속 시트(sheet)를 사용할 수 있다.
마스크 금속막(110')의 원재료가 되는 금속 시트(30)는 권취 롤러(41)에 권취된 상태일 수 있다. 금속 시트(30)는 롤러(42)에 의해 평평한 상태로 이송되며 절단 수단(45)에 의해 적절한 크기로 절단되어 마스크 금속막(110')이 준비될 수 있다. 절단되는 마스크 금속막(110')의 크기는 스틱 마스크(100)의 크기에 대응하거나 약간 더 클 수 있다. 본 발명은 권취된 금속 시트(30)에서 절단되어 하나 또는 복수의 셀(C)이 포함될 크기의 마스크 금속막(110')을 사용하여 마스크 패턴(P)의 형성 공정을 수행하므로, 종래에 롤링된 마스크 금속막에 대하여 롤링 상태로 식각을 수행하는 공정보다 핸들링이 용이해지는 이점이 있다. 또한, 신규 제품, 개발 제품에 따라 셀(C) 크기 사양이 변경시에 유연하게 대응할 수 있는 이점이 있다. 또한, 롤링 상태로 식각을 수행하는 공정은 전체 롤에서 단일 제품만 생산할 수 있는 반면, 본 발명은 매엽식 방법으로 스틱 마스크(100)를 제조할 수 있으므로 다품종 소량 생산에 유리한 이점이 있다. 또한, 롤링 상태로 식각을 수행하는 공정은 연속적으로 수행되는 공정에서 금속 시트의 각 부분마다 특성에 편차가 발생할 수 있어 해당 부분을 통째로 버리고 공정을 수행하는 등, 금속 시트의 낭비가 커지는 반면, 본 발명은 매엽식 방법으로 마스크 금속막(110')을 절단하여 사용하기 때문에 낭비되는 금속 시트의 양을 현저히 감축할 수 있는 이점이 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 각 단계에서 상부의 도면은 개략 평면도, 하부의 도면은 개략 측단면도를 나타낸다.
도 3의 (a)를 참조하면, 도 2에서 준비한 마스크 금속막(110')을 지지 기판(50) 상에 접착할 수 있다. 이때 지지 기판(50)과 마스크 금속막(110') 사이에는 제1 절연부(60: 61)가 개재될 수 있다. 제1 절연부(61)는 포토레지스트인 것이 바람직하고, DFR(dry film resist)인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제1 절연부(60)와 지지 기판(50) 사이에는 추가로 접착력을 제공할 수 있는 액체 왁스(liquid wax), 알콜, 물 등의 접착 수단이 더 개재될 수도 있다. 추가 접착 수단은 후술할 마스크 금속막(110')의 두께 감축(PS)시 마스크 금속막(110')을 지지 기판(50)에 잘 고정시킬 수 있는 목적의 범위라면 재질에 있어서 제한은 없다.
이어서, 지지 기판(50)에 마스크 금속막(110')을 접착 지지시킨 상태에서 두께를 감축(PS)하는 공정을 수행할 수 있다. 두께 감축 공정(PS)[또는, 평탄화 공정]으로 마스크 금속막(110')의 일면(하부면)을 경면화 하면서 동시에 마스크 금속막(110')을 일부 제거하여 두께를 얇게 감축시킬 수 있다. 두께 감축(PS)은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법으로 수행할 수 있고, 공지의 CMP 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 화학적 습식 식각(chemical wet etching) 또는 건식 식각(dry etching) 방법으로 마스크 금속막(110')의 두께를 감축(PS)시킬 수도 있다. 이 외에도 마스크 금속막(110')의 두께를 얇게 하는 평탄화가 가능한 공정을 제한없이 사용할 수 있다.
압연 공정으로 제조된 마스크 금속막(110')은 수십 ㎛보다는 큰 두께를 가지므로, 높은 해상도를 가지는 마스크 제조를 위해 두께를 감축시킬 수 있다. 마스크 금속막(110')의 표면부보다 중심부의 입자들이 규칙적이므로 마스크 패턴(P)의 형성을 위한 식각에 유리하다. 그리고, 전주 도금 공정으로 제조된 마스크 금속막(110')도 표면 특성, 두께의 제어를 위해 두께 감축 또는 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 마스크 금속막(110')의 두께가 감축됨에 따라, 마스크 금속막(110' -> 110)은 두께가 약 5㎛ 내지 25㎛가 될 수 있다. 일 예로, 40㎛ 두께의 마스크 금속막(110')을 두께 감축(PS) 후 25㎛ 두께의 마스크 금속막(110)으로 만들 수 있다.
지지 기판(50)이 마스크 금속막(110')을 접착 지지하고 있으므로, 두께 감축(PS) 공정을 안정적으로 수행할 수 있는 이점이 있다. 두께 감축(PS)은 마스크 패턴(P)이 형성될 영역인 마스크 셀(C) 영역에 대해서만 수행할 수도 있으며, 그리하면 마스크 셀(C) 영역 외의 더미 영역은 용접부(미도시)가 상대적으로 두껍게 형성되어 스틱 마스크(100)를 프레임(미도시)에 용접할 때 용접이 잘 수행될 수 있는 이점이 있다.
한편, 지지 기판(50)에 접착 후 두께 감축(PS)을 수행하지 않고, 도 2의 마스크 금속막(110')의 절단 공정 수행 후 별도의 공정으로 마스크 금속막(110')의 일면 또는 양면에 대한 두께 감축(PS)을 수행하여 두께가 감축된 마스크 금속막(110)을 곧바로 사용할 수도 있다.
다음으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 마스크 금속막(110)을 지지 기판(50)으로부터 분리할 수 있다. 마스크 금속막(110)의 하부면(제1 면)은 제1 절연부(61)와 접착되어 있으므로, 제1 절연부(61)를 지지 기판(50)과 분리하는 것으로 제1 절연부(61) 및 마스크 금속막(110)의 결합체가 동시에 지지 기판(50)과 분리될 수 있다. 특히, 제1 절연부(61)가 DFR(dry film resist)인 경우 필름만 지지 기판(50)과 분리할 수 있기 때문에 공정이 간단해질 수 있는 이점이 있다.
이어서, 마스크 금속막(110)의 상부면(제2 면)에 제2 절연부(65)를 형성할 수 있다. 제2 절연부(65)는 제1 절연부(61)와 동일한 재질인 것이 바람직하고, DFR인 것이 더욱 바람직하다. 제1 절연부(61)와 제2 절연부(65)는 마스크 금속막(110)의 상부면 및 하부면을 감쌀 수 있다. 즉, 절연부(60)는 마스크 금속막(110)을 내부에 배치하도록 커버할 수 있다.
한편, 지지 기판(50)으로부터 마스크 금속막(110) 및 제1 절연부(61)를 분리하기 전에, 제2 절연부(65)를 마스크 금속막(110)의 상부면에 형성한 후, 지지 기판(50)으로부터 마스크 금속막(110) 및 절연부(60: 61, 65)를 분리할 수도 있다.
다음으로, 도 4의 (c)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 제1, 2 면(하부면, 상부면) 상에 패턴화된 제1, 2 절연부(61, 65)를 형성할 수 있다. 패턴화는 제1 절연부(61) 및 제2 절연부(65)에 동시에 수행할 수도 있고, 별개로 수행할 수도 있다. 또한, 도 7에서 후술하는 것처럼 제1 절연부(61), 제2 절연부(65)의 단위 영역별로 패턴화를 수행할 수도 있다. 제1 절연부(61)의 패턴 사이 공간(62) 및 제2 절연부(65)의 패턴 사이 공간(66)은 복수의 마스크 셀[일 실시예로, 5개의 마스크 셀(C1~C5)]에 대응하도록 마련될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 제1 절연부(61)는 서브 마스크 패턴(P2), 제2 절연부(65)는 메인 마스크 패턴(P1)을 형성하기 위한 패턴이므로, 제1 절연부(61)의 패턴 간격[패턴 사이 공간(62)의 폭]은 제2 절연부(65)의 패턴 간격[패턴 사이 공간(66)의 폭]보다 작은 것이 바람직하다. 또는, 패턴 사이 공간(62, 66)은 상호 동일하고, 식각 정도를 제어하여 메인 마스크 패턴(P1)과 서브 마스크 패턴(P2)의 크기를 다르게 할 수도 있다.
절연부(60)가 마스크 금속막(110)을 감싸고 있고, 절연부(60)와 마스크 금속막(110)은 동일한 평면 방향으로 형성되며, 절연부(60)가 마스크 금속막(110)보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 따라서, 절연부(60)의 양측단을 클램핑 수단(미도시)으로 클램핑하고, 바깥 방향으로 인장력을 작용하여 팽팽하게 하면, 마스크 금속막(110)도 절연부(60)를 따라 팽팽한 상태가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 절연부의 노광 과정을 나타내는 개략도이다.
절연부(60) 및 마스크 금속막(110)을 팽팽하게 한 상태로 노광(exposure; PE), 베이킹, 현상 과정을 거쳐 패턴화된 제1, 2 절연부(61, 65)를 형성할 수 있다. 이때, 도 7의 (a)처럼 마스크 금속막(110) 전체에 대하여 한번에 노광(PE)을 수행할 수 있다. 다만, 마스크 금속막(110)은 복수의 셀(C)이 형성될 정도로 긴 스틱 마스크(100)의 재료이므로, 긴 길이의 마스크 금속막(110)에 한번에 노광(PE)을 수행하기 위해서는 큰 규모의 노광 장비, 노광 마스크 등의 설비가 필요하게 된다.
따라서, 본 발명은 도 7의 (b)처럼, 마스크 금속막(110)의 일부분에 대해 단계적으로 노광(PE1 -> PE2 -> PE3)을 수행할 수 있다. 하나 또는 두개의 셀(C) 정도에 노광을 수행할 수 있는 작은 크기의 노광 장비(70)를 준비하고, 여러 단계(S1 -> S2 -> S3)에 걸쳐 마스크 금속막(110)에 대해 노광(PE)을 수행할 수 있다.
일 예로, 마스크 금속막(110)이 5개의 셀(C: C1~C5)을 포함할 경우의 크기일 때, 첫번째 단계(S1)에서 노광 장비(70)로 1, 2번째 셀(C1, C2)에 대해 노광(PE1)을 수행하고, 다음으로 노광 장비(70)를 이동하거나, 절연부(60)/마스크 금속막(110)의 결합체를 이동하여 두번째 단계(S2)에서 노광 장비(70)로 3, 4번?? 셀(C3, C4)에 대해 노광(PE2)을 수행하고, 다음으로 세번째 단계(S3)에서 노광 장비(70)로 5번째 셀(C5)에 대해 노광(PE3)을 수행할 수 있다.
이처럼, 절연부(60)/마스크 금속막(110)의 결합체에 대해 절연부(60)의 양단을 클램핑하여 고정한 상태에서 마스크 금속막(110)의 일부에 대해서 단계적으로 노광(PE)을 수행할 수 있으므로, 설비의 크기 및 비용의 감축이 가능한 이점이 있다.
다음으로, 도 4의 (d)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 제1 면(하부면) 상에 서브 마스크 패턴(P2)을 형성할 수 있다. 서브 마스크 패턴(P2)은 마스크 금속막(110)의 제1 면(하부면)에 형성된 제1 절연부(61)의 패턴 사이 공간(62)에 식각을 수행하여 형성할 수 있다. 서브 마스크 패턴(P2)은 마스크 금속막(110)의 각각의 마스크 셀(C) 영역에 형성할 수 있고, 식각은 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있다.
일 예로, 습식 식각을 사용하는 경우, 등방성 식각에 의한 언더컷(undercut)이 발생하므로, 제1 절연부(61)의 패턴 사이 공간(32) 폭보다 서브 마스크 패턴(P2)의 폭이 커질 수 있다. 이 때문에, 서브 마스크 패턴(P2)은 마스크 금속막(110)의 두께에 대해서 매우 적은 두께만큼만 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 마스크 금속막(110)이 관통되지 않도록 매우 적은 두께만큼만 식각을 수행하여 의도한 설정값인 마스크 패턴(P) 하부 폭에 근접하도록 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 약 20㎛ 두께의 마스크 금속막(110)을 기준으로 서브 마스크 패턴(P2)의 두께는 약 5㎛보다 적게, 바람직하게는 약 2㎛보다 적게 형성할 수 있다. 서브 마스크 패턴(P2)의 폭은 약 10~25㎛일 수 있다.
서브 마스크 패턴(P2)을 형성하기 위한 식각 전에, 절연부(60)의 상부면에 임시접착부(55)를 개재하여 지지 기판(51)을 접착할 수 있다. 즉, 지지 기판(51) 및 임시접착부(55)로 제2 절연부(65)의 패턴 사이 공간(66)을 막을 수 있다. 이에 따라 서브 마스크 패턴(P2)의 식각 공정에서 제2 절연부(65)의 패턴 사이 공간(66)으로 식각액이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 UV 조사에 의해 분리가 가능한 필름을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (e)를 참조하면, 제1 절연부(61)를 제거할 수 있다. 제1 절연부(61)가 DFR인 경우 필름을 박리하는 것으로 제1 절연부(61)를 제거할 수 있다. 제1 절연부(61)를 제거하면 마스크 금속막(110)의 하부면에 서브 마스크 패턴(P2)이 노출될 수 있다.
이어서, 제2 절연부(65) 상부의 지지 기판(51) 및 임시접착부(55)를 분리하고, 마스크 금속막(110)의 하부면에 임시접착부(56)를 개재하여 지지 기판(52)을 접착할 수 있다.
마스크 금속막(110)의 제1 면(하부면)과 지지 기판(52)은 임시접착부(56)를 개재하여 접착될 수 있다. 접착전 마스크 금속막(110)의 제1 면 및/또는 지지 기판(52)의 상면에 임시접착부(56)가 미리 형성될 수 있다. 임시접착부(56)도 임시접착부(55)와 동일한 재질일 수 있고, 바람직하게는 UV 조사에 의해 분리가 가능한 필름을 사용할 수 있다.
임시접착부(56)는 마스크 금속막(110)의 제1 면 상에 노출된 서브 마스크 패턴(P2) 내에 채워질 수 있다. 이에 따라 후술할 메인 마스크 패턴(P1)의 형성 과정에서 서브 마스크 패턴(P2)의 형태가 변하지 않도록 막는 역할을 할 수 있다. 임시접착부는 마스크 금속막(110)에 마스크 패턴(P) 공정이 완료되어 마스크(100)를 제조하기 전까지 마스크 금속막(110)이 지지 기판(50)의 일면에 더욱 잘 접착되어 지지되도록 할 수 있다.
한편, 임시접착부(56)와 마스크 금속막(110) 사이에 배리어 절연부(미도시)가 더 개재될 수 있다. 배리어 절연부는 후술할 메인 마스크 패턴(P1)을 형성하는 식각 공정에서, 식각액이 마스크 금속막(110)과 임시접착부(56)의 계면까지 진입하여 임시접착부(56)/지지 기판(52)을 손상시키고, 메인 마스크 패턴(P1)의 식각 오차를 발생시키는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 배리어 절연부는 식각액에 식각되지 않는 네거티브, 포지티브 포토레지스트 재질로 프린팅 방법 등을 사용할 수 있다. 또한, 습식 식각 공정에서 원형을 보존하기 위해서, 배리어 절연부는 경화성 네거티브 포토레지스트, 에폭시를 포함하는 네거티브 포토레지스트 등을 사용할 수도 있다. 일 예로, 에폭시 기반의 SU-8 포토레지스트, 블랙 매트릭스(black matrix) 포토레지스트를 사용하여 임시접착부의 베이킹 등의 과정에서 같이 경화가 되도록 할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (f)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 제1 면(하부면)에 대향하는 제2 면(상부면)에 메인 마스크 패턴(P1)을 형성할 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)은 마스크 금속막(110)의 제2 면(상부면)에 형성된 제2 절연부(65)의 패턴 사이 공간(66)에 식각을 수행하여 형성할 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)은 서브 마스크 패턴(P2)에 대응하도록 형성될 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)은 마스크 금속막(110)의 각각의 마스크 셀(C) 영역에 형성할 수 있고, 식각은 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있다.
일 예로, 습식 식각을 사용하는 경우, 등방성 식각에 의한 언더컷(undercut)이 발생하므로, 제2 절연부(65)의 패턴 사이 공간(66) 폭보다 메인 마스크 패턴(P1)의 폭이 커질 수 있다. 이를 고려하여 제2 절연부(65)의 패턴 사이폭을 설정하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면, 약 20㎛ 두께의 마스크 금속막(110)을 기준으로 메인 마스크 패턴(P1)의 두께는 약 15~18㎛두께 정도로 형성할 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)의 폭은 약 30~40㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
메인 마스크 패턴(P1)의 식각 공정은 서브 마스크 패턴(P2)이 형성된 계면, 즉, 임시접착부(56)[또는, 배리어 절연부]가 형성된 부분까지 수행될 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)은 서브 마스크 패턴(P2)까지 연통될 수 있다.
다음으로, 도 6의 (g)를 참조하면, 제2 절연부(66)를 제거할 수 있다. 메인 마스크 패턴(P1)의 형성으로 마스크 금속막(110)이 관통되고, 메인 마스크 패턴(P1) 및 서브 마스크 패턴(P2)의 합으로 마스크 패턴(P)이 구성될 수 있다. 복수의 마스크 패턴(P)이 형성됨에 따라 마스크 금속막(110)은 마스크(100)로서 작용할 수 있게 된다.
이어서, 지지 기판(52)으로부터 마스크(100)를 분리하는 단계를 더 수행할 수 있다. 임시접착부(56)에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 통해 분리를 수행할 수 있고, 지지 기판(50)과 마스크(100) 사이의 배리어 절연부가 개재된 경우라면 배리어 절연부를 제거하여 분리를 수행할 수도 있다. 이에 따라, 복수의 마스크 셀(C)을 포함하는 스틱 마스크(100)의 제조가 완료될 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 지지 기판(51, 52)을 사용하여 마스크 금속막(110)을 접착 지지한 상태에서 양 방향으로 마스크 패턴(P)의 식각 공정을 적용할 수 있으므로, 마스크 패턴(P)을 안정적으로 형성할 수 있고, 대면적의 스틱 마스크(100)에서 각각의 셀마다 균일한 마스크 패턴(P)을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 마스크 금속막(110)의 두께 감축 공정도 안정적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 롤링된 마스크 금속막에 대해 공정을 수행하지 않고, 절단하여 셀에 대응하는 크기의 마스크 금속막을 사용할 수 있으므로, 신규 제품, 개발 제품에 따라 셀(C) 크기 사양이 변경시에 유연하게 대응할 수 있으며, 매엽식 방법으로 스틱 마스크(100)를 제조할 수 있으므로 다품종 소량 생산에 유리한 이점이 있고, 작은 규모의 설비로도 공정이 수행가능하므로 필요에 따라 설비 라인의 셋업 및 증설을 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
50, 51, 52: 지지 기판
60, 61, 65: 절연부, 제1, 제2 절연부
62, 66: 제1, 제2 절연부 패턴의 사이 공간
100: 마스크
110: 마스크 금속막
C: 셀, 마스크 셀
P: 마스크 패턴
P1: 메인 마스크 패턴
P2: 서브 마스크 패턴
60, 61, 65: 절연부, 제1, 제2 절연부
62, 66: 제1, 제2 절연부 패턴의 사이 공간
100: 마스크
110: 마스크 금속막
C: 셀, 마스크 셀
P: 마스크 패턴
P1: 메인 마스크 패턴
P2: 서브 마스크 패턴
Claims (16)
- OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서,
(a) 마스크 금속막을 준비하는 단계;
(b) 마스크 금속막의 제1 면 상에 DFR(dry film resist)인 제1 절연부를 형성하는 단계;
(c) 마스크 금속막의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 DFR(dry film resist)인 제2 절연부를 형성하는 단계;
(d) 제1 절연부 및 제2 절연부가 복수의 패턴 사이 공간을 가지도록 패턴화하는 단계;
(e) 마스크 금속막의 제1 면 상에서 제1 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 서브 마스크 패턴을 형성하는 단계;
(f) 마스크 금속막의 제2 면 상에서 제2 절연부의 패턴 사이 공간을 통해 마스크 금속막에 메인 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계;
를 포함하고,
(c) 단계에서, 제1 절연부 및 제2 절연부는 마스크 금속막보다 더 큰 크기를 가지고 마스크 금속막을 커버하며, 제1 절연부 및 제2 절연부 양측단에 바깥 방향으로 인장력을 작용하여 마스크 금속막을 팽팽하게 펼 수 있는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(a) 단계는, 권취된 금속 시트를 하나 또는 복수의 셀에 대응하는 크기로 절단하여 마스크 금속막을 준비하는 단계인, 마스크의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
(a) 단계와 (b) 단계 사이에, 마스크 금속막의 일면 또는 양면 상에 두께를 감축하는 공정을 수행하는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(b) 단계에서, 지지 기판 상에 마스크 금속막을 접착하되, 제1 절연부를 지지 기판과 마스크 금속막 사이에 개재하는, 마스크의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
(b) 단계와 (c) 단계 사이에, 마스크 금속막의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에서 두께를 감축하는 공정을 수행하는, 마스크의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
두께 감축 공정은 마스크 금속막의 마스크 패턴이 형성될 영역인 마스크 셀 영역에 대해서만 수행하고, 마스크 셀 영역 외의 더미 영역에는 수행하지 않는, 마스크의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
(d) 단계에서, 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광은 마스크 금속막의 마스크 셀에 대응하는 단위 영역마다 단계적으로 수행하는, 마스크의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
하나 또는 두개의 마스크 셀에 대응하는 영역의 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광을 수행한 후, 절연부 및 마스크 금속막의 결합체를 이동하여 직전에 노광을 수행한 마스크 셀에 이웃하는 마스크 셀에 대응하는 영역의 제1 절연부 및 제2 절연부의 노광을 수행하는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
제1 절연부의 패턴 간격은 제2 절연부의 패턴 간격보다 작은, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(d) 단계와 (e) 단계 사이에, 제2 절연부 상부에 임시접착부를 개재하여 지지 기판을 접착하는 단계를 수행하는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(e) 단계에서, 서브 마스크 패턴은 마스크 금속막을 관통하지 않게 형성하는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(e) 단계와 (f) 단계 사이에,
(1) 제1 절연부를 제거하는 단계;
(2) 마스크 금속막의 제1 면 상에 임시접착부를 개재하여 지지 기판을 접착하는 단계;
를 더 포함하는, 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
(f) 단계에서, 메인 마스크 패턴은 마스크 금속막을 관통하게 형성하고, 메인 마스크 패턴과 서브 마스크 패턴의 합으로 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
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| JP2020152939A (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 蒸着マスクの製造方法 |
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