KR20030039845A - 새도우 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그래파이트 물질의 기판을 초음파로 가공한 패턴을 형성하여 마스크의 평활도을 높이고 변형을 방지하는 새도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 그래파이트 기판과 그래파이트 기판내에 형성되는 복수의 천공 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

새도우 마스크 및 그의 제조 방법{Shadow mask and method of making the same}

본 발명은 새도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 그래파이트 물질의 기판을 초음파로 가공하여 천공 패턴을 형성함으로써 제조 방법을 단순화하고 마스크의 평활도을 높이며 변형을 방지하는 새도우 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 정보통신기술의 발달로, 다양화된 정보화 사회의 요구에 의해 전자 디스플레이의 수요가 증가되고 있고, 디스플레이의 종류 또한 다양해지고 있다. 이와 같이 다양화된 정보화 사회의 요구를 만족시키기 위하여, 전자 디스플레이 소자는 고정세화, 대형화, 저가격화, 고성능화, 박형화, 소형화 등의 특성을 가질 것이 요구되고 있다.

이러한 평판 디스플레이어를 형성하기 위해서는 증착 장비내에서 패턴을 형성하기 위한 새도우 마스크가 필수적이다. 그리고 새도우 마스크는 전자 디스플레이 소자가 대형화할수록 면적이 증가하고 균일성을 유지하여야 한다.

일반적으로 새도우 마스크는 SUS, 금속 또는 실리콘 기판을 이용하였다. 그러나 SUS는 평활도가 좋지 않고 변형이 되어 정밀도가 좋지 않으며, 실리콘 기판은 현재까지 나온 최대 웨이퍼의 크기가 300 mm 이므로, 300 mm 이상의 새도우 마스크 제작에는 한계가 있고, 또한 노광, 현상, 그리고 식각 공정이 필요하여 제조 공정이 복잡하여지는 문제가 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 금속을 사용하는 새도우 마스크 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술의 일부를 절단한 새도우 마스크의 사시도이다.

도 2는 종래 기술의 새도우 마스크의 제조 방법의 공정 단면도이다.

도 2a와 같이, 실리콘 기판(10)상에 후막의 감광막(11)을 도포한다. 감광막(11)의 두께는 약 50∼100㎛ 정도이다. 도 2b와 같이, 실리콘 기판(10)상에 도포된 감광막(11)을 노광 및 현상하여 약 50㎛ 이하의 선폭을 가지는 줄 무늬 형상의 감광막 패턴(12)을 형성한다. 도 2c와 같이, 감광막 패턴(12)을 포함한 실리콘 기판(10)상에 니켈층(13)을 적층한다. 니켈층(13)은 도금 방법을 이용하여 감광막 패턴(12) 사이와 감광막 패턴(12)상에 적층한다.

도 2d와 같이, 감광막 패턴(12)상의 니켈층(13)을 감광막 패턴(12)이 노출될때까지 연마하여 니켈층 패턴(14)을 형성한다. 연마 공정을 수행하고 나면 감광막 패턴(12)과 니켈층 패턴(14)이 교대로 나타난다. 실제 새도우 마스크를 이용하여, 패턴을 형성하는 부분은 감광막 패턴(12)이기 때문에 감광막 패턴(12)의 상면에 완전히 노출되도록 연마하여야 한다.

도 2e와 같이, 적층하고자 하는 물질들이 새도우 마스크를 통과하여 증착되도록, 실리콘 기판(10)상의 감광막 패턴(12)을 제거한다. 감광막 패턴(12)은 아세톤과 같은 감광막 제거액을 사용한다. 니켈층 패턴(14)과 니켈층 패턴(14)사이의 감광막 패턴(12)이 제거된 부분에 공극(15)이 형성된다.

도 2f와 같이, 새도우 마스크로 사용하기 위해서는, 실리콘 기판(10)을 제거한다. 실리콘 기판(10)은 습식 식각을 이용하여 제거한다. 실리콘 물질을 식각시킬 수 있는 식각 용액에 넣으면, 실리콘 기판(10)이 제거된다.

따라서 실리콘 기판(10)의 식각 후에는 최종적으로 감광막 패턴(12)이 형성되어 있던 부분에 공극(15)이 형성되고, 공극과 공극 사이에는 니켈층 패턴(14)이 남아 있는 새도우 마스크가 제작된다.

이와 같은 종래 기술에 따른 새도우 마스크 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

SUS, 금속, 또는 실리콘 기판을 사용하는 새도우 마스크는 대형화할수록 평활도가 좋지 않고, 변형이 쉽게되어 정밀도가 저하된다. 그리고 패턴을 형성하는 방법이 감광막의 도포, 감광막의 노광 및 현상, 그리고 식각 공정을 필요로 하여, 제조 공정이 복잡하여 지는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 새도우 마스크 및 그의 제조 방법에 대한 문제를 해결하기 위한 것으로 새도우 마스크의 재질로 평활도가 높고 변형이 잘되지 않는 그래파이크 물질의 기판을 사용하고, 초음파를 이용하여 패턴을 형성함으로써 대형화와 정밀도에서 유리한 새도우 마스크 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 새도우 마스크의 사시도

도 2는 종래 기술의 새도우 마스크의 제조 방법의 공정 단면도

도 3은 본 발명에 따른 새도우 마스크의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 제조 방법의 공정 단면도

도 5는 본 발명에 따른 초음파 가공기

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 그래파이트 기판 22 : 제 1공극

23: 제 2 공극 31 : 진동자

32 : 공구 33 : 유기 발광층

34 : 초음파 진동계 35 : 스테이지

36 : 피가공물 37 : 고주파 발진기

39 : 부하 검출 수단 40 : 부하 진폭 변환 회로

41 : 진폭 가산 회로 42 : 진폭 리미터 회로

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 새도우 마스크는 그래파이트 기판; 그래파이트 기판내에 형성되는 복수의 천공 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 새도우 마스크의 제조 방법은 그래파이트 기판을 준비하는 단계; 초음파 가공기를 이용하여, 상기 그래파이트 기판에 복수의 천공 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 새도우 마스크 및 그의 제조방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 새도우 마스크의 사시도이다.

도 4는 도 3을 A-A'로 절단한 새도우 마스크 제조 방법의 공정 단면도이다.

도 4a와 같이, 그래파이트 기판(21)을 준비하고, 도 5와 같은 초음파 가공기의 스테이지(35)에 그래파이트 기판(21)을 위치시킨다. 그래파이트 기판(21)의 크기는 새도우 마스크로 제조하는 디스플레이 표시 소자의 크기에 따라 달라진다.

도 4b와 같이 초음파 가공을 실시하여 그래파이트 기판(21)을 천공하여, 줄무늬 형상으로 복수개 배열되는 1 차 공극인 제 1 공극(22)을 형성한다.

도 4c와 같이 초음파 가공을 실시하여 제 1 공극(22)이 형성되어 있는 그래파이트 기판(21)의 기판의 후면에 경사면을 가지는 2 차 공극인 제 2 공극(23)을 형성한다. 제 2 공극(23)은 하부에 경사면을 가지고, 제 1 공극(22)보다 넓게 형성한다.

도 5는 초음파 가공기에 대한 개략도이다

초음파 진동계(34)는 초음파 가공기의 주축내에 장착되어 회전과 승강을 가능하게 하고, 가공기의 스테이지(35)상에 위치되는 피가공물(36)(본 발명에서는 그래파이트 기판)의 원하는 위치을 천공하여 패터닝하는 초음파 가공을 행한다. 초음파 진동계(34)을 구성하는 진동자(31)는 고주파 발진기(37)를 개재하여 고주파 진동 전압을 공급한다.

초음파 가공기의 스테이지(35)는 초음파 가공기 중에 피가공물(36)에 가해지는 부하를 전기적 신호로 변환하는 부하 검출 수단(39)이 설치되고, 부하 검출 수단(39)에 피가공물(36)이 안정적으로 위치되도록 한다.

부하 검출 수단(39)이 검출한 피가공물(36)에 가해진 하중은 공구(32)의 선단에 가해지는 부하와 동시에 얻어진다.

부하 진폭 변환 회로(40)는 부하 검출 수단(39)에 의해 검출되어진 부하 출력을 공구(32)의 선단에 가해지는 부하에 적당한 진폭 증감 변환치로 변환한다.

진폭 가산 회로(41)는 부하 진폭 변환 회로(40)로 부터 출력된 진폭 증감치를 무부하시의 진폭 설정치에 가산한다.

진폭 가산 회로(41)는 진폭 리미터(limter) 회로(42)를 개재하여 고주파 발진기(37)를 접속하고, 진폭 설정치의 상한을 규제하도록 한다. 또한 부하 진폭 변환회로(40)에는 게인(gain) 조정 장치(43)가 접속된다.

이와 같은 구성에 대한 동작은 다음과 같다.

초음파 가공기의 스테이지(35)에 부하 검출 수단(39)을 개재하여 피가공물(36)을 위치시키고, 가공기의 스위치를 온상태로 하여 가공 대기 상태로 만든다. 이때 진폭 가산 회로(41)에는 무부하에서의 설정 진폭(44)가 주어주고 진동계(34)가 초음파 가공을 시작한다.

공구(32)의 선단이 피가공물(36)에 접촉하면 공구(32)의 선단에 부하가 가해지지만 그 부하는 가공 상태에 따라 증가 또는 감소한다. 공구(32)의 선단에 가해지는 부하는 피가공물(36)에 가해지는 하중으로 부하 검출 수단(39)에 의해 검출된다.

부하 검출 수단(39)으로부터의 검출 출력은 부하 진폭 변환 회로(40)에 입력된다. 이것에 의해 하중 검출치는 그 부하 진폭 변환 회로(40)에 있어서, 공구(32)의 선단에 가해지는 부하에 적당한 진폭 증감치로 변환하고, 그 진폭 증감치을 진폭 가산 회로(41)에 출력한다. 진폭 가산 회로(41)는 무부하 설정 진폭(44)에 그의 진폭 증감치를 가산하고 그것을 새로운 설정 진폭치(45)로써, 고주파 발진기(37)에 입력한다. 따라서 고주파 발진기(37)는 새롭게 설정된 진폭치(45)을 진동자(31)에 고주파 전압을 주어, 진동계(34)의 진동은 증가 또는 감소한다. 새롭게 설정된 진폭치(45)는 초음파 가공시에 공구(32)의 선단에 가해지는 부하의 크기에 대응하기 때문에 가송시의 부하가 증가되면 진동계(34)의 진폭은 추종적으로 증대하고, 또한 가공부하가 감소되면 진동계(34)의 진폭은 추종적으로 감소하게 되는 것이다.

따라서 피가공물(36)에서의 절삭 저항도 저하 또는 증대되기도 하지만 적절한 절삭저항이 될 때 설정 진폭치(45)는 평형상태가 된다.

즉 진폭가산 회로(41)으로 부터의 진폭 가산치를 고주파 발진기(37)에 새로운 설정 진폭치(45)로 공급하는 것은 진폭 리미터 회로(42)를 개입해서 공급하는 것이 바람직하다. 그 진폭 리미터회로(42)는 과대한 설정 진폭치가 고주파 발진기(37)로부터 직접 출력되는 것을 방지하기 위해 설치된다.

이와 같은 본 발명에 따른 새도우 마스크 및 그의 제조 방법은 다음과 같은효과가 있다.

그래파이트 기판을 이용한 새도우 마스크는 평활도가 높고 변형이 잘되지 않으며, 초음파를 이용하여 패턴을 형성함으로써 대형화와 정밀도에서 유리하다. 또한 그래파이트 기판을 종래와 같이 감광막을 이용한 사진 식각 방법을 사용하지 않고, 초음파로 가공함으로써 제조 공정이 단순하여 지는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 그래파이트 기판;

   그래파이트 기판내에 형성되는 복수의 천공 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 새도우 막스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 천공 패턴의 하부는 경사면을 가지고, 상기 복수의 천공 패턴의 상부보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 천공 패턴은 줄 무늬 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크
4. 그래파이트 기판을 준비하는 단계;

   초음파 가공기를 이용하여, 상기 그래파이트 기판에 복수의 천공 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조 방법
5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 천공 패턴의 하부는 경사면을 가지고, 상기 복수의 천공 패턴의 상부보다 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조 방법.