KR20060106146A - 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 번의 식각과 한 번의 레이져 처리를 통해 공차 문제를 해결하고, 개구율이 향상된 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 마스크 및 그의 제조 방법은 소정의 간격으로 이격된 복수 개의 오픈 영역; 상기 오픈 영역을 감싸고 있는 제1오픈 마스크; 상기 제1오픈 마스크와 인접한 제2오픈 마스크 사이에 위치한 지지 마스크; 및 상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크와 지지 마스크를 둘러 쌓고 있는 프레임 마스크를 포함하며, 상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크의 두께는 상기 지지 마스크의 두께 보다 얇고, 상기 지지 마스크의 두께는 상기 프레임 마스크의 두께 보다 얇은 것을 포함하여 이루어진 마스크 및 그의 제조 방법에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 마스크 및 그의 제조 방법은 마스크의 공차 문제를 해결할 수 있고, 개구율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
마스크, 공차, 개구율

Description

마스크 및 그의 제조 방법{Mask and method for fabricating thereof}
도 1은 종래 기술에 의해 형성된 마스크의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시 예에 의해 제조된 마스크의 평면도 및 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시 예에 따른 마스크를 제조하는 공정의 단면도들.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201 : 마스크 202 : 오픈 영역
203 : 오픈 마스크 204 : 지지 마스크
205 : 프레임 마스크
본 발명은 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 두 번 의 식각과 한 번의 레이져 처리으로 공차 문제가 해결되고, 개구율이 향상된 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 박막 증착 시 사용되는 일반적인 파인 메탈 마스크는 통상적으로 포토리소그라피법(Photolithography)을 적용한 식각법(Etch)과 포토리소그라피법 및 전기 분해법을 이용한 전주법을 이용하여 제작된다. 이러한 파인 메탈 마스크는 증착 대상물 즉, 표시소자가 형성될 기판상에 정렬시키고, 파인 메탈 마스크를 통해 증착물을 기판에 제공하여 원하는 형태의 패턴을 기판 상에 증착한다. 이러한 파인 메탈 마스크는 아주 미세 패턴을 형성해야하는 평판 표시 소자에 일반적으로 적용되고, 평판 표시 소자의 개구율에 아주 중요한 영향을 미친다.
도 1은 종래 기술에 의해 형성된 마스크의 단면도이다.
도 1를 참조하면, 마스크 원판을 두 번 식각한 2단 마스크의 단면도로서, 원판 마스크를 식각법 또는 전주법을 이용하여 소정 깊이로 제1식각하여 개구부 영역(101)의 두께를 낮춘다.
이어서, 상기 개구부 영역(101)을 식각법 또는 전주법을 이용하여 오픈 영역(102)에 남아 있는 마스크 원판을 완전히 제거하고, 마스크 영역(103)은 식각하지 않고 남겨두어 마스크(104)를 완성한다.
이때, 상기 마스크 영역(103)의 두께는 최대한 얇게 형성하게 되는데, 이러한 경우, 개구부 영역(101)의 중앙부가 도에서 도시한 바와 같이 소정의 높이(h)만큼 처지는 현상이 발생하게 된다. 소정의 높이(h)만큼 개구부 영역(101)의 중앙부가 처지게 되면 개구부 영역(101)의 가장 자리의 오픈 영역의 너비(105)와 개구부 영역(101)의 중앙부의 오픈 영역의 너비(106)가 달라지는 문제점이 발생하여 오차가 발생하게 된다.
만일 상기와 같은 처지는 문제점을 해결하기 위해서는 상기 개구부 영역(101)의 패턴의 두께(107)를 두껍게 형성해야 마스크 자체의 장력으로 처지는 현상을 최소화 할 수 있다. 그러나 이러한 경우, 오픈 영역(102)의 너비는 일정하고, 두께(107)만이 증가하게 됨으로 종횡비(패턴의 두께/오픈 영역의 너비)가 커지게 되고, 이에 따라 상기 마스크(104)를 이용하여 증착물을 증착할 때, 상기 제조된 마스크(104)와 동일한 증착물이 형성되기가 어렵다. 또한, 상기 패턴의 두께(107)가 증가함에 따라, 패턴의 너비(108)(즉, 패턴간의 간격)가 넓어지게 되고 이에 다라 미세한 마스크를 제조하기가 어려워지는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 종래의 마스크는 공차 문제를 해결하기 어렵고 미세한 마스크를 제조하기가 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 번의 식각과 한 번의 레이져 처리으로 공차 문제가 해결되고, 개구율이 향상된 마스크 및 그의 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 소정의 간격으로 이격된 복수 개의 오픈 영역; 상기 오픈 영역을 감싸고 있는 제1오픈 마스크; 상기 제1오픈 마스크와 인접한 제2오픈 마스크 사이에 위치한 지지 마스크; 및 상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크와 지지 마스크를 둘러 쌓고 있는 프레임 마스크를 포함하며, 상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크의 두께는 상기 지지 마스크의 두께 보다 얇고, 상기 지지 마스크의 두께는 상기 프레임 마스크의 두께 보다 얇은 것으로 이루어진 마스크에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크의 두께는 5 내지 20㎛이고, 상기 지지 마스크의 두께는 15 내지 50㎛이고, 상기 프레임 마스크의 두께는 150 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 마스크에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 마스크 원판을 준비하는 단계; 상기 마스크 원판의 소정 영역을 제1식각하여 개구부 및 프레임 마스크를 형성하는 단계; 상기 개구부를 제2식각하여 오픈 영역, 오픈 마스크 및 지지 마스크의 일부를 형성하는 단계; 및 상기 개구부를 레이저 처리하여 오픈 영역, 오픈 마스크 및 지지 마스크를 완성하는 단계로 이루어진 마스크 제조 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 제1식각 또는 제2식각이 식각법 또는 전주법을 이용한 식각인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길 이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시 예에 의해 제조된 마스크의 평면도 및 단면도이다.(이때, 상기 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도이다.)
도 2a를 참조하면, 마스크(201) 내에는 소정의 간격을 두고 배열된 복수 개의 오픈 영역(202a, 202b), 상기 제1오픈 영역(202a)을 감싸고 있는 제1오픈 마스크(203), 상기 제1오픈 마스크(203a)와 인접한 제2오픈 마스크(203b) 사이에 위치한 지지 마스크(204) 및 상기 제1오픈 마스크(203a) 및 제2오픈 마스크(203b)와 지지 마스크(204)를 둘러 쌓고 있는 프레임 마스크(205)로 구성되어 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 오픈 마스크(203)의 두께(T1)는 상기 지지 마스크(204)의 두께(T2) 보다 얇고, 상기 지지 마스크(204)의 두께(T2)는 상기 프레임 마스크(205)의 두께(T3) 보다 얇다.
이때, 상기 오픈 마스크(203)의 두께(T1)는 5 내지 20㎛이고, 상기 지지 마스크(204)의 두께(T2)는 15 내지 50㎛이고, 상기 프레임 마스크(205)의 두께(T3)는 150 내지 250㎛인 것이 바람직하다.
이는 상기 오픈 마스크(203)가 상기 오픈 영역(202)을 감싸고 있어 오픈 마스크(203)의 두께(T1)가 두껍게 되면, 상기 마스크(201)를 이용하여 증착 공정을 진행하는 경우, 원하는 형태 및 크기의 증착물이 형성되기가 어렵게 된다. 이는 상기 오픈 마스크(203)의 두께(T1)가 두껍게 되면 마스크(201)의 형상이 정밀하게 투영된 증착물을 형성하는 것이 어렵게 될 뿐만 아니라 정밀한 마스크 제작도 어렵기 때문이다.
상기 지지 마스크(204)는 상기 오픈 마스크(203)가 얇음으로서 발생하기 쉬운 마스크(201)의 처짐 현상을 방지하기 위한 지지대 역할을 하게 된다. 즉, 상기 오픈 마스크(203)는 상기 마스크(201)의 정밀도를 위해 얇게 형성되는 것이 바람직하지만, 개구부(211) 전체가 오픈 마스크(203)로 이루어져 있는 경우, 두께가 너무 얇아 마스크(201)가 처지게 된다.
또한, 상기 오픈 마스크(203)의 최고점(즉, 가장 높이가 높은 곳)과 상기 지지 마스크(204)의 최고점(즉, 가장 높이가 높은 곳)을 잇는 직선과 상기 마스크(201)의 평면이 이루는 각이 45도 이하인 것이 바람직하다. 이는 상기 각이 45도 이상이 되면, 오픈 마스크(203)의 두께가 얇은 것이 아무런 의미가 없어지게 되기 때문이다. 즉, 상기 마스크의 오픈 영역(202)을 통과하는 증착물이 상기 지지 마스크(204)의 영향을 받아, 마스크(201)의 형상이 정밀하게 투영된 증착물을 증착할 수 없기 때문이다.
상기 제1오픈 영역(202a) 및 상기 제1오픈 영역(202a)과 인접한 제2오픈 영역(202b)의 사이 간격(W1)(즉, 오픈 영역(202)간의 갭(gap))은 10 내지 22㎛인 것이 바람직하다. 만일 상기 마스크(201)를 이용하여 유기 전계 발광 소자의 유기 발광층과 같은 유기막층을 형성하는 경우, 상기 오픈 영역(202)은 각각 단위 화소를 나타내는 것이고, 상기 간격(W1)은 단위 화소들간의 간격을 나타내게 된다. 따라서, 상기 간격(W1)이 넓다는 것은 유기 전계 발광 소자의 단위 화소간의 간격이 넓다는 것을 의미할 뿐만 아니라, 유기 전계 발광 소자의 개구율이 낮다는 것을 의미 한다. 따라서, 상기 간격(W1)은 최소화되는 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이 상기 간격(W1)을 줄일 수 있는 것은 상기 지지대 마스크(204)가 형성되어 있어 마스크(201)의 형상을 유지하고 처짐 현상과 같은 문제점을 제거할 수 있기 때문이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시 예에 따른 마스크를 제조하는 공정의 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 마스크를 제조하기 위한 마스크 원판(200)을 준비한다. 이때, 상기 마스크 원판(200)의 재질은 금속 또는 금속 합금이면 무방하나, 스텐레스 스틸(Stainless Steel)인 것이 바람직하다. 이는 상기 스텐레스 스틸이 부식성 환경에 강하고, 열에 의한 변형이 적기 때문이다.
이때, 상기 마스크 원판(200)의 두께는 150 내지 250㎛인 것이 바람직하다. 이는 상기 마스크 원판(200)의 두께가 너무 두꺼우면, 상기 마스크 원판(200)을 마스크(201)로 가공하기가 힘들고, 너무 얇게 되면, 마스크를 제조한 후, 마스크의 패턴, 즉, 형상을 유지하기 힘들기 때문이다.
도 3b를 참조하면, 상기 마스크 원판(200)의 소정 영역을 제1식각하여 개구부(211) 및 프레임 마스크(205)를 형성한다. 이때, 상기 개구부(211) 및 프레임 마스크(205)는 상기 제1식각으로 구분되어진다. 즉, 마스크 원판(200)에서 제1식각으로 식각되어지는 영역이 개구부(211)이고, 식각되지 않는 영역이 프레임 마스크(205)가 된다. 이때, 상기 식각된 개구부(211)의 깊이(E1)는 100 내지 200㎛이다.
이때, 상기 프레임 마스크(205)는 마스크(201)의 형상을 유지할 뿐만 아니라 외부힘으로부터 마스크(201) 전체를 보호하는 역할을 한다.
이때, 상기 제1식각은 식각법 또는 전주법을 이용한 식각이다. 이때, 상기 식각(Etching)법은 상기 개구부(211)상에 포토레지스트 패턴을 먼저 형성하고, 식각 용액으로 상기 마스크 원판(200)을 식각하는 방법이고, 상기 전주(Electroforming)법은 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 마스크 원판(200)에 전류를 흘려 전기분해로 상기 마스크 원판(200)을 식각하는 방법이다.
이때, 상기 식각법은 식각 용액을 이용함으로서, 원하는 부분만을 선택적으로 가공이 가능하고, 상기 전주법은 전기 분해를 이용함으로서, 복잡한 형상으로 식각이 가능하다는 장점이 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 제1식각된 개구부(211)를 제2식각하여 오픈 영역, 오픈 마스크(203) 및 지지 마스크(204)의 일부를 형성한다. 이때, 상기 "일부를 형성한다"라는 의미는 A 영역에서와 같이 오픈 영역이 될 영역이 완전히 식각되지는 않지만 어느 정도 원하는 형상의 마스크를 형성하는 것과 B 영역에서와 같이 원하는 형상의 오픈 영역(202), 오픈 마스크(203) 및 지지 마스크(204)를 완성한 것이 섞여 있어 완전히 형성되지 않는 것을 의미한다.
이때, 상기 제2식각은 식각법 또는 전주법을 이용할 수 있다. 또한, 상기 제2식각으로 식각되는 깊이는 45 내지 145㎛이다.
이때, 상기 제2식각에서 이용되는 포토레지스트 패턴은 하프톤 포토레지스트 패턴을 이용할 수 있는데, 이는 상기 지지 마스크(204)가 오픈 마스크(203) 보다 두껍게 형성하기 위해서 이용되는데, 하프톤 포토레지스트 패턴으로 식각되는 깊이 를 조절할 수 있기 때문이다.
도 3d를 참조하면, 상기 제2식각된 상기 개구부를 레이저 처리하여 오픈 영역, 오픈 마스크 및 지지 마스크를 완성한다. 즉, 상기 제2식각에 의해 일부 형성된 오픈 영역(202), 오픈 마스크(203) 및 지지 마스크(204)가 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같은 두께 및 형상을 갖도록 레이저 처리하는 공정이다. 이때, 상기 레이저 처리는 상기 마스크(201)의 형상, 즉, 패턴을 정밀하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 레이저 처리로 식각되는 깊이는 105㎛ 이하이다. 이때, 완성된 영역에는 레이저 처리를 할 필요가 없어 식각되지 않는 부분도 있을 수 있다.
이때, 상기 레이저 처리의 가장 중요한 역할은 상기 오픈 영역(202)를 정밀하게 제조하는 것이다. 즉, 본원 발명의 마스크 제조 방법은 상기 제1식각 및 제2식각으로 마스크(201)의 형상을 러프(rough)하게 형성한 후, 상기 레이저 처리로 상기 마스크(201)(특히,오픈 영역(202))을 정밀하게 다듬는 제조 방법을 실행하게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 마스크 및 그의 제조 방법은 마스크의 공차 문제를 해결할 수 있고, 개구율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 소정의 간격으로 이격된 복수 개의 오픈 영역;
    상기 오픈 영역을 감싸고 있는 제1오픈 마스크;
    상기 제1오픈 마스크와 인접한 제2오픈 마스크 사이에 위치한 지지 마스크; 및
    상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크와 지지 마스크를 둘러 쌓고 있는 프레임 마스크를 포함하며,
    상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크의 두께는 상기 지지 마스크의 두께 보다 얇고, 상기 지지 마스크의 두께는 상기 프레임 마스크의 두께 보다 얇은 것을 특징으로 하는 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 마스크는 상기 오픈 마스크를 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1오픈 마스크 및 제2오픈 마스크의 두께는 5 내지 20㎛인 것을 특징 으로 하는 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 마스크의 두께는 15 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 마스크의 두께는 150 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오픈 영역 중 어느 하나인 제1오픈 영역과 상기 제1오픈 영역과 인접하는 제2오픈 영역 간의 간격이 10 내지 22㎛인 것을 특징으로 하는 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오픈 마스크의 최고점 및 상기 지지 마스크의 최고점을 잇는 직선과 마스크의 평면이 이루는 각이 45도 이하인 것을 특징으로 하는 마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 재질은 금속 또는 금속 합금인 것을 특징으로 하는 마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 재질은 스텐레스 스틸인 것을 특징으로 하는 마스크.
  10. 마스크 원판을 준비하는 단계;
    상기 마스크 원판의 소정 영역을 제1식각하여 개구부 및 프레임 마스크를 형성하는 단계;
    상기 개구부를 제2식각하여 오픈 영역, 오픈 마스크 및 지지 마스크의 일부를 형성하는 단계; 및
    상기 개구부를 레이저 처리하여 오픈 영역, 오픈 마스크 및 지지 마스크를 완성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1식각은 식각법 또는 전주법을 이용한 식각인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2식각은 식각법 또는 전주법을 이용한 식각인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1식각으로 식각되는 깊이는 100 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2식각으로 식각되는 깊이는 45 내지 145㎛인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 레이저 처리로 식각되는 깊이는 105㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
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