KR20020028623A - Vacuum evaporation mask and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 증착마스크에 관한 것으로, 더 상세하게는 유기 EL 소자의 유기박막 및 전극를 형성하기 위한 증착마스크와 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition mask, and more particularly, to a deposition mask for forming an organic thin film and an electrode of an organic EL device and a method of manufacturing the same.
유기 EL 소자는 자발 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로써 주목받고 있다.The organic EL device is a spontaneous light emitting display device, and has attracted attention as a next generation display device because of its advantages of having a wide viewing angle, excellent contrast, and fast response speed.
EL 소자는 발광층(emitter layer) 형성용 물질에 따라 무기 EL 소자와 유기 EL 소자로 구분된다. 여기에서 유기 EL 소자는 무기 EL 소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.EL devices are classified into inorganic EL devices and organic EL devices according to materials for forming an emitter layer. Herein, the organic EL device has an advantage of excellent luminance, driving voltage, and response speed, and multicoloring, compared to the inorganic EL device.
도 1에는 일반적인 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 단면도이다. 이를 참조하면, 기판(11) 상부에 소정패턴의 양전극층(12)이 형성되어 있다. 그리고 이 양전극층(12) 상부에는 홀 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15)이 순차적으로 형성되고, 상기 전자수송층(15)의 상면에는 상기 양전극층(12)과 직교하는 방향으로 소정패턴의 음전극층(16)이 형성되어 있다. 여기에서 홀 수송층(13), 발광층 (14) 및 전자수송층(15)은 유기 화합물로 이루어진 유기박막들이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a general organic EL device. Referring to this, the positive electrode layer 12 having a predetermined pattern is formed on the substrate 11. The hole transport layer 13, the light emitting layer 14, and the electron transport layer 15 are sequentially formed on the positive electrode layer 12, and the upper surface of the electron transport layer 15 is perpendicular to the positive electrode layer 12. Thus, the negative electrode layer 16 of the predetermined pattern is formed. Here, the hole transport layer 13, the light emitting layer 14 and the electron transport layer 15 are organic thin films made of an organic compound.
상술한 바와 같이 구성된 유기 EL 소자는 제작시에 적, 청, 녹의 3색의 칼라를 구현하기 위해서 기판의 상면에 상술한 전극층과 유기 박막층을 별도로 금속으로 이루어진 증착마스크를 이용하여 증착하고 있다.In the organic EL device configured as described above, the electrode layer and the organic thin film layer are deposited on the upper surface of the substrate by using a deposition mask made of metal separately to realize three colors of red, blue, and green colors during fabrication.
그러나, 유기 EL 소자의 대형화 또는 미세한 화소를 증착하기 위해서는 금속마스크의 슬롯 패턴이 매우 정교하여야 하나 현 시점에서는 이러한 마스크의 구현이 매우 어렵다. 상기 금속으로 이루어진 마스크의 슬롯 패턴은 포토 리소그래피(photo lithography)에 의해 이루어지므로 에칭되는 슬롯의 정밀한 치수가 이루어지지 않게 된다. 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2에 도시된 바와 같이 마스크를 형성하기 위한 기판(21)의 상하면에 감광막(22)을 도포하고, 이 감광막(22)들중 상면에 도포된 감광막만을 노광 및 현상한 후 에칭하는 것으로, 기판(21)의 상면으로부터 하면측으로 에칭이 이루어지므로 에칭 시간의 길어지게 된다. 그러므로 에칭되어 기판(21)에 형성되는 슬롯(23)들의 내측면이 오버 에칭되어 설정된 규격의 슬롯(23)들을 형성할 수 없게 되다.However, in order to increase the size of the organic EL device or to deposit fine pixels, the slot pattern of the metal mask must be very precise, but at the present time, such a mask is very difficult to implement. Since the slot pattern of the mask made of metal is made by photo lithography, the precise dimension of the slot to be etched is not achieved. This will be described in more detail as follows. As shown in Fig. 2, the photosensitive film 22 is applied to the upper and lower surfaces of the substrate 21 for forming a mask, and only the photosensitive film applied to the upper surface of the photosensitive films 22 is exposed and developed and then etched. Since etching is performed from the upper surface of (21) to the lower surface side, etching time becomes long. Therefore, the inner surface of the slots 23 which are etched to be formed in the substrate 21 is overetched, so that the slots 23 of the set standard cannot be formed.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 증착마스크를 형성하기 위한 기판(25)의 상하면에 도포된 감광막(26)을 노광 및 현상한 후 에칭하는 경우에는 기판(25)의 상하면으로부터 에칭이 이루어지게 되므로 에칭되어 형성된 슬롯(27)들의 중앙부에 돌기(28)가 형성되는 문제점이 있으며, 이러한 돌기(28)는 슬롯들의 규격에 따른 산포를 심하게 하여 균일한 패턴의 슬롯(27)을 형성할 수 없는 문제점이 있다.In addition, as shown in FIG. 3, when the photosensitive film 26 coated on the upper and lower surfaces of the substrate 25 for forming the deposition mask is exposed and developed, etching is performed from the upper and lower surfaces of the substrate 25. There is a problem in that the protrusions 28 are formed in the center of the slots 27 formed by etching, and the protrusions 28 are not able to form the slots 27 having a uniform pattern by increasing the dispersion according to the specifications of the slots. There is this.
상술한 바와 같이 기판을 에칭하여 소정의 슬롯패턴을 형성하는 경우 기판이 소정의 두께를 가지고 있는 기판의 상면 또는 양면으로부터 에칭이 이루어지게 되므로 에칭에 의해 형성되는 슬롯의 내주면이 오버에칭됨으로써 정밀한 스롯의 패턴을 형성할 수 없다.As described above, when the substrate is etched to form a predetermined slot pattern, etching is performed from the upper surface or both surfaces of the substrate having the predetermined thickness, so that the inner circumferential surface of the slot formed by etching is overetched so that the precise slot You cannot form a pattern.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 증착을 위한 패턴으로 형성된 슬롯들의 치수 산포를 줄일 수 있으며, 고정세의 미세한 슬롯패턴의 형성이 가능한 증착 마스크와 이 증착 마스크의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, to reduce the dimensional dispersion of the slots formed in the pattern for the deposition, to provide a deposition mask capable of forming a high-definition fine slot pattern and a method of manufacturing the deposition mask There is this.
도 1는 유기 EL 소자의 단면도,1 is a cross-sectional view of an organic EL element,
도 2는 종래 증착마스크를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional deposition mask,
도 3은 종래 증착마스크의 다른 예를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing another example of a conventional deposition mask;
도 4는 본 발명에 따른 증착마스크의 사시도,4 is a perspective view of a deposition mask according to the present invention;
도 5는 도 4에 도시된 증착마스크의 단면도,5 is a cross-sectional view of the deposition mask shown in FIG.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 증착마스크 제조방법을 나타내 보인 단면도.6 to 11 are cross-sectional views showing a deposition mask manufacturing method according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 증착마스크는,In order to achieve the above object, the deposition mask of the present invention,
소정의 증착패턴으로 형성된 복수개의 제1슬롯들이 형성된 제1판부재와, 상기 제1판부재의 상하면의 적어도 일측에 설치되며 제1슬롯들과 대응되는 부위에 설정된 규격의 제2슬롯들이 형성된 제2판부재들을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.A first plate member having a plurality of first slots formed in a predetermined deposition pattern, and a second slot formed on at least one side of the upper and lower surfaces of the first plate member and having second slots having a standard set at a portion corresponding to the first slots. It is characterized by including two plate members.
본 발명에 있어서, 상기 제1판부재와 제2판부재는 식각율이 다른 금속으로 이루어지는데, 상기 제1판부재는 상기 제2판부재보다 식각율이 큰 금속으로 형성함이 바람직하다. 상기 제1판부재는 구리를 사용함이 바람직하고, 상기 제2판부재는 니켈을 사용함이 바람직하다.In the present invention, the first plate member and the second plate member is made of a metal having a different etching rate, the first plate member is preferably formed of a metal having a larger etching rate than the second plate member. Preferably, the first plate member uses copper, and the second plate member preferably uses nickel.
상기와 같이 구성된 마스크의 제조방법은,The manufacturing method of the mask comprised as mentioned above,
제1판부재의 적어도 일측에 상기 제1박판부재의 보다 식각율이 낮으며 제1박판부재보다 두께가 얇은 제2판부재로 이루어진 마스크 원판을 준비하는 제1단계와,A first step of preparing a mask disc made of a second plate member having a lower etch rate than the first thin plate member and having a thickness thinner than the first thin plate member on at least one side of the first plate member;
상기 마스크 원판의 제2박판부재 상면에 감광막을 형성하는 제2단계와,A second step of forming a photosensitive film on an upper surface of the second thin plate member of the mask disc;
상기 감광막을 형성하고자 하는 증착슬롯과 동일한 패턴을 가지도록 노광과 현상을 수행하는 제3단계와,A third step of performing exposure and development so as to have the same pattern as the deposition slot for forming the photosensitive film;
상기 현상된 마스크 원판을 에칭하여 상기 제2판부재들에 제2슬롯을 형성하는 제4단계와,A fourth step of forming a second slot in the second plate members by etching the developed mask disc;
상기 제2슬롯이 형성된 마스크 원판을 에칭하여 상기 제2슬롯들과 대응되는 부위의 제1판부재에 제1슬롯들을 형성하는 제5단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.And a fifth step of forming the first slots in the first plate member at the portion corresponding to the second slots by etching the mask disc on which the second slots are formed.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 및 도 5에는 본 발명에 따른 증착마스크의 일 실시예를 나타내 보였다.4 and 5 show an embodiment of a deposition mask according to the present invention.
도시된 바와 같이 증착마스크(30)는 소정의 증착패턴으로 형성된 복수개의 제1슬롯(31)들이 형성된 제1판부재(32)와, 상기 제1판부재(32)의 상하면의 적어도 일측에 설치되며 제1슬롯(31)들과 대응되는 부위에 설정된 규격의 제2슬롯(33)들이 형성된 제2판부재(34)들을 포함한다. 상기 제1판부재(32)와 제2판부재(34)는 식각율이 다른 금속으로 이루어지는데, 상기 제2판부재(34)의 두께(T2)는 제1판부재(32)의 두께(T1)에 비하여 상대적으로 매우 얇게 형성된다. 예컨데, 상기 제1판부재(32)는 상대적으로 시각율이 큰 구리가 이용되고, 상기 제2판부재(34)는 식각율이 낮은 니켈로 이루어지는데, 상기 제2판전극(34)에 형성된 제2슬롯(33)은 제1판부재(32)에 비하여 상대적으로 얇게 형성되어 있으므로 오버에칭에 따른 문제를 해결하여 정밀한 패턴의 형성이 가능하다.As shown in the drawing, the deposition mask 30 is installed on at least one side of the first plate member 32 having a plurality of first slots 31 formed in a predetermined deposition pattern, and the upper and lower surfaces of the first plate member 32. And second plate members 34 formed with second slots 33 having a size set at portions corresponding to the first slots 31. The first plate member 32 and the second plate member 34 are made of metal having different etching rates, and the thickness T2 of the second plate member 34 is the thickness of the first plate member 32. It is formed relatively thinly compared to T1). For example, the first plate member 32 is made of copper having a relatively high visual rate, and the second plate member 34 is made of nickel having a low etch rate, which is formed on the second plate electrode 34. Since the second slot 33 is formed relatively thinner than the first plate member 32, it is possible to form a precise pattern by solving the problem caused by overetching.
한편, 상기 제1판부재(32)의 외표면에 형성된 제2판부재(32)의 표면에는 증착마스크의 구조적 강성을 향상시키기 위한 프레임(40)이 설치된다. 상기 프레임(40)은 증착마스크의 가장자리를 지지하는 제1프레임(41)과, 상기 제1프레임으로 연장되어 슬롯들의 사이에 스트립상으로 위치되는 제2프레임(42)를 포함한다. 상기 프레임(40)과 증착마스크의 열팽창관계는 다음과 같다. 상기 제1프레임(41)을 이루는 재질의 열팽창계수는 제2프레임(42)를 이루는 재질의 열팽창계수보다 작고, 상기 제2프레임보다 증착마스크의 열팽창계수가 크다.On the other hand, the surface of the second plate member 32 formed on the outer surface of the first plate member 32 is provided with a frame 40 for improving the structural rigidity of the deposition mask. The frame 40 includes a first frame 41 supporting the edge of the deposition mask, and a second frame 42 extending into the first frame and positioned in a strip between slots. The thermal expansion relationship between the frame 40 and the deposition mask is as follows. The thermal expansion coefficient of the material constituting the first frame 41 is smaller than the thermal expansion coefficient of the material constituting the second frame 42, and the thermal expansion coefficient of the deposition mask is larger than the second frame.
상술한 바와 같이 구성된 증착마스크를 제조하기 위한 제조방법의 일 실시예를 도 6 내지 도 11에 나타내 보였다.6 to 11 show an embodiment of a manufacturing method for manufacturing a deposition mask configured as described above.
도시된 바와 같이 상기 증착마스크를 제조하기 위해서는 먼저 상대적으로 식각율이 좋은 구리로 일어진 제1판부재(32)을 준비하고 이의 상하면중 적어도 일측에 상기 제1판부재(32)보다 식각율이 낮은 니켈로 이루어진 제2판부재(34)가 설치된 마스크 원판을 준비하는 제1단계를 수행한다(도 6참조). 상기 제2판부재(34)는 제1판부재(32)의 두께보다 매우 얇게 형성된다. 상기 제2판부재(34)의 두께는 슬롯을 형성하기 위하여 에칭할 때에 슬롯의 내측면에 만곡된 오버 에칭부분이 생성되지 않도록 4 내지 6㎛로 형성함이 바람직하다. 여기에서 상기 제1,2판부재(32)(34)의 재질과 제2판부재의 두께는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 미세한 고정세의 슬롯 패턴을 형성할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 상술한 바와 같이 장착 마스크 원판의 준비가 완료되면 이의 상면에 감광막(50)을 형성하는 제2단계를 수행한다(도 7참조). 상기 감광막은 포지티브 타입과 네가 티브 타입이 있는데, 어느것을 사용하여도 무방한다.As shown in the drawing, first, a first plate member 32 made of copper having a relatively good etching rate is prepared, and at least one side of the upper and lower surfaces thereof has an etching rate higher than that of the first plate member 32. A first step of preparing a mask disc provided with a second plate member 34 made of low nickel is performed (see FIG. 6). The second plate member 34 is formed very thinner than the thickness of the first plate member 32. The thickness of the second plate member 34 is preferably formed in a range of 4 to 6 μm so that the curved over-etched portion is not formed on the inner surface of the slot when etching to form the slot. Herein, the material of the first and second plate members 32 and 34 and the thickness of the second plate member are not limited to the above-described embodiments, and may be any structure as long as the structure can form a fine slot pattern having a fine definition. Do. As described above, when the preparation of the mounting mask disc is completed, a second step of forming the photoresist film 50 on the upper surface thereof is performed (see FIG. 7). The photoresist film has a positive type and a negative type, and any may be used.
감광막(50)의 도포가 완료되면 노광마스크를 감광막(50)과 밀착 또는 근접시킨 상태에서 노광한 후 현상하여 감광막을 에칭하고자 하는 슬롯의 패턴과 동일한 패턴을 갖도록 하는 제3단계를 수행한다(도 8 및 도 9참조).When the application of the photoresist film 50 is completed, a third step of exposing and exposing the exposure mask in a state in which the photoresist film is in close or close contact with the photoresist film 50 is performed so that the photoresist film has the same pattern as that of the slot to be etched (FIG. 8 and FIG. 9).
제3단계의 수행으로 감광막의 현상이 완료되면 이를 1차적으로 제2판부재(34)를 에칭하여 제2판부재(34)에 제2슬롯(33)이 형성되도록 하는 제4단계를 수행한다(도 10 참조). 상기 제2판부재(34)에 형성된 제2슬롯(33)은 제2판부재(34)의 두께가 얇아 고정세로 패턴으로의 에칭이 가능하다. 즉, 제2판부재(34)가 매우 얇게 형성되어 있으므로 슬롯의 내측면이 오버에칭되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 슬롯의 규격이 설정치보다 넓어지는 것을 방지할 수 있으므로 정밀한 슬롯의 형성이 가능하게 된다. 본 발명인의 실험에 의하면, 제2판부재의 두께를 5㎛로 형성하는 경우 에칭에 의한 슬롯의 규격에 따른 정밀도를 1㎛ 로 높일 수 있다.When the development of the photoresist film is completed by performing the third step, the second plate member 34 is first etched to perform the fourth step of forming the second slot 33 on the second plate member 34. (See Figure 10). The second slot 33 formed on the second plate member 34 has a small thickness of the second plate member 34, so that the second slot 33 may be etched in a high-definition pattern. That is, since the second plate member 34 is formed very thin, the inner surface of the slot can be prevented from being overetched, and thus, the specification of the slot can be prevented from becoming wider than the set value. Done. According to the experiment of the present inventors, when forming the thickness of a 2nd board member at 5 micrometers, the precision according to the specification of the slot by an etching can be raised to 1 micrometer.
상기 제4단계로 인하여 제2박판부재(34)에 제2슬롯(33)이 형성된 원판소재를 2차 에칭하여 제1박판부재(32)에 제1슬롯(31)들이 형성되도록 제5단계를 수행한다(도 11참조). 이때에 상기 에칭액은 식각율이 상대적으로 큰 제2판부재(34)의 에칭력보다 상대적으로 낮은 에칭력을 갖는 에칭액을 사용함이 바람직하나 이에 한정되지 않고 제2판부재(34)를 에칭한 에칭액과 동일한 에칭액을 상용하여도 무방하다. 상기 제5단계에 의해 형성된 제1슬롯(31)들은 제1판부재(33)가 제2판부재(34)에 비하여 상대적으로 두껍게 형성되어 있으므로 제1슬롯(31)의 내주면은 오버 에칭된다. 그러나 제1슬롯(31)의 입구와 출구측은 제2판부재의 제2슬롯(33)과 강광막(50)에 의해 한정되어 있으므로 설정된 치수 이상으로 넓어지는 것을 방지할 수 있다.The fifth step is performed by second etching the raw material having the second slot 33 formed on the second thin plate member 34 by the fourth step so that the first slots 31 are formed on the first thin plate member 32. (See FIG. 11). In this case, the etching solution may be an etching solution having an etching force relatively lower than the etching force of the second plate member 34 having a relatively large etching rate. However, the etching solution is not limited thereto, and the etching solution may be used to etch the second plate member 34. The same etchant as may be used. Since the first plate members 33 formed by the fifth step are formed relatively thicker than the second plate member 34, the inner circumferential surface of the first slot 31 is over-etched. However, since the inlet and outlet sides of the first slot 31 are defined by the second slot 33 and the strong light film 50 of the second plate member, it can be prevented from widening beyond the set dimension.
상기와 같이 제1슬롯(31)의 에칭이 완료되면 이의 상면에 형성된 감광막을 제거하는 제6단계를 수행한 후 증착마스크를 프레임(도시되지 않음)에 고정하는 제7단계를 수행한다.When the etching of the first slot 31 is completed as described above, a sixth step of removing the photoresist film formed on the upper surface thereof is performed, and then a seventh step of fixing the deposition mask to a frame (not shown) is performed.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 증착마스크는 식각율이 서로 다른 제1,2판부재로 이루어져 있어 고정세의 슬롯패턴의 형성이 가능하여 지며, 이로 인한 유기 EL 소자의 전극층, 홀수송층, 전자수송층의 증착에 따른 정밀도를 향상시킬 수 있다. 상술한 바와 같은 증착마스크는 각종 평판표시소자 즉, 플라즈마 표시소자, 형광표시소자, 액정표시소자 등의 미세한 전극형성등에 널리 이용될 수 있다.As described above, the deposition mask according to the present invention is formed of first and second plate members having different etching rates, thereby enabling the formation of a high-definition slot pattern, and thus the electrode layer, hole transport layer, and electron of the organic EL device. The precision according to the deposition of the transport layer can be improved. The deposition mask as described above may be widely used for forming fine electrodes of various flat panel display devices, that is, plasma display devices, fluorescent display devices, and liquid crystal display devices.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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