KR20140087823A - Metal Mask for Thin Film Deposition and Thin Film Deposition Method Using the Same - Google Patents

Metal Mask for Thin Film Deposition and Thin Film Deposition Method Using the Same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a metal mask for thin film deposition, including a plurality of openings and having single or multiple exposed areas in which an opening ratio is determined by the number and size of the openings; and a thin film deposition method for forming a thin film by depositing deposition materials while the metal mask is positioned at a distance from the deposition surface of the substrate.

Description

박막증착용 금속마스크 및 이를 이용하는 박막증착방법 {Metal Mask for Thin Film Deposition and Thin Film Deposition Method Using the Same}Technical Field [0001] The present invention relates to a metal mask for thin film deposition and a thin film deposition method using the same,

본 발명은, 기판에 박막을 증착하는 공정에 사용되는 금속마스크 및 이를 이용하는 박막증착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal mask used in a process of depositing a thin film on a substrate and a thin film deposition method using the same.

일반적으로, LCD(액정 디스플레이 ; Liquid Crystal Display), PDP(플라즈마 디스플레이 패널 ; Plasma Display Panel), OLED(유기 발광 다이오드 ; Organic Light Emitting Diode), FED(전계 방출 디스플레이 ; Field Emission Display) 등을 제조하기 위하여 기판에 패턴을 형성하는 데에는 마스크가 사용된다.BACKGROUND ART [0002] In general, a liquid crystal display (LCD), a PDP (Plasma Display Panel), an OLED (Organic Light Emitting Diode), an FED (Field Emission Display) A mask is used to form the pattern on the substrate.

마스크로는, 빛을 이용하여 기판 상에 요구되는 패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정에 사용되는 식각용 마스크, 기판 상에 증착물질을 증착하여 기판 상에 요구되는 박막패턴을 형성하는 공정에 사용되는 박막증착용 마스크 등이 있다. 참고로, 식각용 마스크와 박막증착용 마스크는 그 용도가 서로 전혀 다르기 때문에, 일반적으로 서로의 공정에 대체될 수 없어 전용으로 사용된다.Examples of the mask include an etching mask used in a photolithography process for forming a desired pattern on a substrate using light, a process for depositing a deposition material on a substrate to form a thin film pattern required on the substrate And a mask for thin film deposition used. For reference, the etching mask and the thin film deposition mask are generally used exclusively because they are completely different from each other and can not be replaced with each other.

일반적인 박막증착용 마스크가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 박막증착용 마스크(10)는 박막증착공정 시 기판의 증착면(박막을 형성할 면)을 증착물질에 노출시키기 위한 복수의 노출영역(11) 및 이와 반대로 차단하기 위한 차단영역(12)을 가지는 마스크 플레이트로 구성된다.A typical thin film deposition mask is shown in Fig. In Fig. 1, (a) is a perspective view and (b) is a front view. 1, the thin film deposition mask 10 includes a plurality of exposure areas 11 for exposing the deposition surface (the surface on which the thin film is to be formed) of the substrate to the deposition material during the thin film deposition process, And a masking plate 12 having a masking area 12 for masking.

노출영역(11)들은 기판의 증착면에 형성할 박막패턴에 대응하는 패턴으로 마련된다. 각각의 노출영역(11)은 하나의 개구로 이루어져, 각각의 개구는 해당의 노출영역(11)에 대응하는 크기를 가진다. 마스크 플레이트에서 이들 개구(노출영역)를 제외한 나머지 부분은 차단영역(12)이 된다.The exposed regions 11 are provided in a pattern corresponding to the thin film pattern to be formed on the deposition surface of the substrate. Each of the exposed areas 11 is made up of one opening, and each of the openings has a size corresponding to the corresponding exposed area 11. The remaining portion of the mask plate excluding these openings (exposed regions) becomes the blocking region 12. [

이와 같은 박막증착용 마스크(10)는 그 각각의 노출영역(11)이 하나의 개구로 이루어지기 때문에, 박막증착공정 시 노출영역(11)들 중 일부에, 또는 노출영역(11) 내에서 부분별로 증착물질이 다른 증착율로 증착될 시 박막의 균일도가 크게 떨어질 수밖에 없다.Since the respective thin film deposition mask 10 is made up of one opening of each of the exposed regions 11, the thin film deposition mask 10 can be formed on a part of the exposed regions 11 in the thin film deposition process, The uniformity of the thin film is inevitably lowered when the deposition material is deposited at a different deposition rate.

예를 들면, 노출영역(11)의 전반에 증착물질이 균일하게 분포되지 않고 노출영역(11) 내에서 일정 범위에 증착물질이 집중되면서 박막의 균일도가 크게 저하될 수 있겠다.For example, the deposition material may not be uniformly distributed in the first half of the exposed region 11, and the deposition material may concentrate in a certain range within the exposed region 11, which may greatly reduce the uniformity of the thin film.

이와 같은 문제점은 증착물질을 균일하게 제공하는 것으로 해결할 수 있겠으나, 제공되는 증착물질의 양을 정밀하게 제어하는 과정이 손쉽지만은 않은 것이 현 실정이다.Such a problem can be solved by uniformly providing the deposition material, but it is difficult to precisely control the amount of the deposition material provided.

본 발명의 목적은, 기판에 증착되는 박막의 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 박막증착용 금속마스크 및 이를 이용하는 박막증착방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a metal mask for thin film deposition capable of further improving the uniformity of a thin film deposited on a substrate and a thin film deposition method using the same.

본 발명의 실시예에 따르면, 박막증착공정 시 기판의 증착면을 증착물질에 노출시키기 위한 복수 개의 노출영역을 가지되, 상기 복수 개의 노출영역 중 적어도 하나는 복수 개의 개구로 구성되어 상기 개구의 개수와 사이즈에 의하여 개구율이 결정된 박막증착용 금속마스크가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a thin film deposition process has a plurality of exposed regions for exposing a deposition surface of a substrate to a deposition material, wherein at least one of the plurality of exposed regions comprises a plurality of openings, And the opening ratio is determined by the size.

상기 노출영역의 개구는 그 일부 또는 전체가 서로 다른 사이즈를 가지도록 형성될 수 있다.The openings of the exposed regions may be formed so that some or all of the openings have different sizes.

상기 복수 개의 노출영역은 각각 복수 개의 개구로 구성되고 서로 다른 개구율을 가지도록 결정될 수 있다.The plurality of exposed regions may each be configured to have a plurality of openings and have different opening ratios.

상기 노출영역의 개구는 서로 간에 이격되는 간격이 동일하도록 배열되는 것이 바람직하다.The openings of the exposed regions are preferably arranged so that the spacing between them is the same.

본 발명의 실시예에 따르면, 박막증착공간에 기판 및 상기와 같은 금속마스크를 배치하되, 상기 금속마스크를 상기 기판의 증착면 측에 간극을 두고 위치시키는 준비단계와; 상기 기판 증착면에 증착물질을 제공, 증착시켜 박막을 형성하는 박막증착단계를 포함하는 박막증착방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate and a metal mask as described above in a thin film deposition space, wherein the metal mask is positioned on the deposition surface side of the substrate with a gap; And a thin film deposition step of forming a thin film by providing and depositing an evaporation material on the substrate deposition surface.

위 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예(발명을 실시하기 위한 구체적인 내용)나 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이고, 나아가서는 위 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단 이외에도 다양한 과제의 해결 수단이 이하에서 추가로 제시될 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: Means for solving various problems besides the means will be further presented below.

본 발명에 따르면, 금속마스크의 노출영역별로 미리 결정된 개구율에 의하여 기판의 증착면에 박막을 보다 균일하게 증착할 수 있고, 이에 따라 박막증착공정의 신뢰도를 보다 높일 수 있다.According to the present invention, the thin film can be more uniformly deposited on the deposition surface of the substrate by a predetermined opening ratio for each exposed region of the metal mask, thereby improving the reliability of the thin film deposition process.

도 1은 일반적인 박막증착용 마스크가 도시된 (a)사시도 및 (b)정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크의 일례가 도시된 정면도이다.
도 3, 도 4는 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크의 다른 예, 또 다른 예가 각각 도시된 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 박막증착방법에 사용하는 장비의 일례가 도시된 구성도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 나타내는 확대도이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막증착방법에 의하여 박막을 형성하는 예가 도시된 구성도이다.1 (a) is a perspective view and (b) is a front view showing a general thin film deposition mask.
2 is a front view showing an example of a thin film deposition metal mask according to the present invention.
FIGS. 3 and 4 are front views respectively showing another example of the thin film deposition metal mask according to the present invention and another example thereof.
FIG. 5 is a diagram showing an example of equipment used in the thin film deposition method according to the present invention.
6 is an enlarged view showing part A of Fig.
7 is a view illustrating an example of forming a thin film by the thin film deposition method according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For the sake of convenience, the size, line thickness, and the like of the components shown in the drawings referenced in the description of the present invention may be exaggerated somewhat. The terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may vary depending on the user, the intention of the operator, customs, and the like. Therefore, the definition of this term should be based on the contents of this specification as a whole.

도 2는 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크의 일례가 도시된 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크(100)는 일정한 두께를 가지는 마스크 플레이트로 구성된다.2 is a front view showing an example of a thin film deposition metal mask according to the present invention. As shown in FIG. 2, the thin film deposition metal mask 100 according to the present invention is formed of a mask plate having a constant thickness.

마스크 플레이트는 기판(도 5와 도 6의 도면부호 200 참조)의 증착면에 박막을 증착 시 기판의 증착면을 증착물질(유기물질)에 노출시키기 위한 복수 개의 노출영역(110)을 가진다. 그리고, 이러한 노출영역(110)들을 제외한 나머지 영역을 차단영역(120)으로 한다. 물론, 노출영역(110)들은 기판에 형성하고자 하는 박막패턴에 대응하도록 마련된다.The mask plate has a plurality of exposed regions 110 for exposing the deposition surface of the substrate to the deposition material (organic material) when the thin film is deposited on the deposition surface of the substrate (see reference numeral 200 in Figs. 5 and 6). The remaining regions except for the exposed regions 110 are referred to as a blocking region 120. Of course, the exposed regions 110 are provided so as to correspond to the thin film pattern to be formed on the substrate.

각각의 노출영역(110)은 영역 내에 위치하도록 마스크 플레이트에 관통된 복수의 개구(112)로 구성되어 개구(112)의 개수와 사이즈에 의하여 개구율이 결정된다.Each of the exposed areas 110 is composed of a plurality of openings 112 penetrating the mask plate so as to be located within the area, and the aperture ratio is determined by the number and size of the openings 112.

각 노출영역(110)의 개구(112)는 서로 간에 이격되는 간격이 동일하도록 배치된다. 즉, 노출영역(110)마다 개구(112)가 등간격으로 배치될 수 있는 것이다.The openings 112 of each exposure area 110 are arranged so that the spacing between them is the same. That is, the openings 112 may be arranged at regular intervals for each of the exposed regions 110.

도 2는 노출영역(110)의 개구(112)가 직사각형 형상으로 형성되고 한 방향으로 서로 이격되도록 동일 간격을 두고 배열될 수 있음을 예시한다.FIG. 2 illustrates that the openings 112 in the exposed areas 110 may be formed in a rectangular shape and arranged at equal intervals so as to be spaced apart from each other in one direction.

도 2에 도시된 바와 달리, 노출영역(110)들 중 일부는 도 1에서와 같이 하나의 개구로 이루어질 수도 있다.2, some of the exposed regions 110 may be formed with one opening as in FIG.

도 3, 도 4는 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크의 다른 예, 또 다른 예가 각각 도시된 정면도이다.FIGS. 3 and 4 are front views respectively showing another example of the thin film deposition metal mask according to the present invention and another example thereof.

도 3은 노출영역(110)을 도 2에 비하여 더 많은 개수의 개구(114)로 구성할 수 있고, 이에 따라 개구(114)의 사이즈가 더 작게 할 수 있으며, 개구(114)를 원형(타원형)으로 형성할 수 있음을 예시한다. 물론, 개구(114)는 다각형으로 형성될 수도 있다.3 shows that the exposed area 110 can be made up of a greater number of openings 114 than the one shown in FIG. 2, so that the size of the openings 114 can be made smaller and the openings 114 are circular ). ≪ / RTI > Of course, the opening 114 may be formed in a polygonal shape.

도 4는 노출영역(110)들을 서로 다른 사이즈의 개구(116A,116B)로 구성할 수 있음을 예시한다. 도 4에는 노출영역(110)들 중 일부는 상대적으로 사이즈가 큰 개구(116A)로 구성되고 나머지는 상대적으로 사이즈가 작은 개구(116B)로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 노출영역(110)들 모두를 다른 사이즈의 개구로 구성할 수도 있다. 물론, 서로 다른 사이즈의 개구(116A,116B)들을 서로 다른 형상으로 형성할 수도 있다.FIG. 4 illustrates that the exposed regions 110 can be composed of apertures 116A, 116B of different sizes. 4, some of the exposed regions 110 are shown as being composed of openings 116A having a relatively large size and the remainder are shown as being composed of openings 116B having a relatively small size. However, in all of the exposed regions 110 May be constituted by openings of different sizes. Of course, the openings 116A and 116B having different sizes may be formed in different shapes.

도 5는 본 발명에 따른 박막증착방법에 사용되는 장비의 일례를 나타내는 구성도이고, 도 6은 도 5의 A 부분을 나타내는 확대도이다.FIG. 5 is a structural view showing an example of equipment used in the thin film deposition method according to the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view showing part A of FIG.

도 5, 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막증착방법에 사용되는 장비는, 증착공간(222)을 가지는 증착챔버(220), 증착공간(222)의 상부에서 기판(200)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)을 지지하는 기판 지지수단(210), 증착공간(222)의 하부에 배치되며 기판 지지수단(210)에 의하여 지지된 기판에 증착물질을 제공하는 도가니장치(240)를 포함한다.5 and 6, the equipment used in the thin film deposition method according to the present invention includes a deposition chamber 220 having a deposition space 222, a substrate 200 (hereinafter referred to as " A substrate supporting means 210 for supporting the substrate supported by the substrate supporting means 210, a substrate supporting means 210 for supporting the substrate supporting means 210, 240).

도가니장치(240)에서 증발되고 방출되어 상승하는 유기물질은 기판 지지수단(210)에 의하여 지지된 기판에 도달, 증착되어 기판의 증착면에 박막을 형성한다. 이 때, 본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크(100)는 기판의 증착면 측에 배치되어, 노출영역(110)들을 통해서는 증착물질을 통과시키고, 차단영역(120)을 통해서는 증착물질을 차단한다.The organic material evaporated and emitted and raised in the crucible 240 reaches and is deposited on the substrate supported by the substrate support means 210 to form a thin film on the deposition surface of the substrate. At this time, the thin film deposition metal mask 100 according to the present invention is disposed on the deposition surface side of the substrate, allowing the deposition material to pass through the exposed regions 110, .

도 6에서와 같이, 박막증착용 금속마스크(100)는 기판의 증착면 측에 소정의 간극(G)을 두고 위치되어, 노출영역(110)들을 통과한 증착물질은 간극(G)을 통하여 노출영역(110) 전반에 증착되어 박막을 형성한다.6, the thin film deposition metal mask 100 is positioned with a predetermined gap G on the deposition surface side of the substrate, and the deposition material having passed through the exposure regions 110 is exposed through the gap G, Region 110 to form a thin film.

도 6에 도시된 박막증착용 금속마스크(100)는 마스크 플레이트에 노출영역(110)에 관계 없이 마스크 플레이트의 중앙부에서 가장자리 측으로 갈수록 점차 사이즈가 커지도록 형성된 개구(118)들이 형성된 것을 예시한다.The metal thin film deposition mask 100 shown in FIG. 6 illustrates formation of openings 118 formed in the mask plate so as to gradually increase in size from the central portion of the mask plate toward the edge side regardless of the exposed region 110.

살펴본 바와 같은 본 발명은 노출영역(110)이 복수 개의 개구로 구성되어 분할된 구조를 가지기 때문에, 박막증착공정 시 특정 부분에 증착물질이 집중되더라도 이에 증착물질이 과도하게 증착되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the exposed region 110 has a structure in which a plurality of openings are formed, the deposition material can be prevented from being excessively deposited even if the deposition material is concentrated at a specific portion in the thin film deposition process .

또한, 노출영역(110)이 하나의 개구로 이루어진 경우보다 작은 개구율을 가지기 때문에, 마스크 플레이트의 강도가 향상되는 이점이 있다. 마스크 플레이트의 강도 향상은 박막증착공정 시 박막증착용 금속마스크(100)가 자중으로 휘어지는 등 변형되는 현상을 방지할 수 있다.Further, since the exposed area 110 has a smaller aperture ratio than that of the single aperture, the strength of the mask plate is improved. The strength enhancement of the mask plate can prevent the thin film deposition metal mask 100 from being deformed such as warping due to its own weight during the thin film deposition process.

본 발명에 따른 박막증착용 금속마스크(100)는 증착율이 서로 다른 증착물질을 증착시켜 박막패턴을 형성하는 박막증착공정에 이용될 수도 있고, 이 공정의 경우에도 향상된 박막의 균일도를 기대할 수 있다.The thin film deposition metal mask 100 according to the present invention may be used in a thin film deposition process for depositing a deposition material having different deposition rates to form a thin film pattern, and the uniformity of the thin film can be expected even in this process.

또한, 박막증착공정 시 기판(200)의 중앙부가 자중에 인하여 하측으로 볼록하게 휘는 처짐현상으로 기판의 중앙부에 증착되는 박막의 두께와 기판의 주변부에 증착되는 박막의 두께가 다를 수 있는데, 이 경우에는 도 6에 도시된 바와 같은 개구(118)를 가지는 박막증착용 금속마스크(100)를 이용하여 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 도 6에 도시된 박막증착용 금속마스크(100)란 노출영역(110)별로 개구(118)를 일정하게 배열하되, 전체적으로 보았을 때, 마스크 플레이트의 중앙부에서 가장자리 측으로 갈수록 점차 큰 사이즈의 개구(118) 순으로 개구(118)들을 배치한 것을 말한다.Further, in the thin film deposition process, the central portion of the substrate 200 may be deflected downward due to its own weight, and the thickness of the thin film deposited on the central portion of the substrate may be different from the thickness of the thin film deposited on the peripheral portion of the substrate. The uniformity of the thin film can be improved by using the thin film deposition metal mask 100 having the opening 118 as shown in FIG. 6, the opening 118 is uniformly arranged for each of the exposed regions 110. When the opening 118 is formed to have a larger size from the central portion to the peripheral portion of the mask plate as a whole, And the openings 118 are arranged in this order.

도 7은 본 발명에 따른 박막증착방법에 의하여 박막을 형성하는 예가 도시된 구성도인바, 복수 개의 노출영역(110) 중 일부가 다른 개구율을 가지거나 노출영역(110)들 모두가 서로 다른 개구율을 가지도록 한 박막증착용 금속마스크(100)를 기판(200)에 박막을 증착하는 데 이용, 기판(200)에 두께가 다른 박막을 의도적으로 형성하는 등 다중화된 박막패턴을 구현할 수 있음을 예시한다.FIG. 7 is a view illustrating an example in which a thin film is formed by the thin film deposition method according to the present invention, in which a plurality of exposed regions 110 have different opening ratios or all of the exposed regions 110 have different opening ratios The thin film deposition metal mask 100 is used to deposit a thin film on the substrate 200 and a multiplexed thin film pattern can be realized by intentionally forming a thin film having a different thickness on the substrate 200 .

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

100 : 박막증착용 금속마스크
110 : 노출영역
120 : 차단영역
112, 114, 116A, 116B, 118 : 개구
200 : 기판
G : 간극100: Metal mask with thin film vapor deposition
110: Exposed area
120: Blocking area
112, 114, 116A, 116B, 118: openings
200: substrate
G: Clearance

Claims (5)

박막증착공정 시 기판의 증착면을 증착물질에 노출시키기 위한 복수 개의 노출영역을 가지되, 상기 복수 개의 노출영역 중 적어도 하나는 복수 개의 개구로 구성되어 상기 개구의 개수와 사이즈에 의하여 개구율이 결정된 박막증착용 금속마스크.A thin film deposition apparatus comprising: a substrate having a plurality of exposed regions for exposing a deposition surface of a substrate to a deposition material in a thin film deposition process, wherein at least one of the plurality of exposed regions comprises a plurality of openings, A vapor-wearing metal mask. 청구항 1에 있어서,
상기 노출영역의 개구는 그 일부 또는 전체가 서로 다른 사이즈를 가지는 박막증착용 금속마스크.The method according to claim 1,
Wherein the opening of the exposed region has a different size in part or in whole. 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 노출영역은 각각 복수 개의 개구로 구성되고 서로 다른 개구율을 가지도록 결정된 박막증착용 금속마스크.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of exposed regions are each configured to have a plurality of openings and have different opening ratios. 청구항 1에 있어서,
상기 노출영역의 개구는 서로 간에 이격되는 간격이 동일하도록 배열된 박막증착용 금속마스크.The method according to claim 1,
Wherein the openings of the exposed regions are arranged so that the gaps are spaced apart from each other. 박막증착공간에 기판 및 청구항 1에 기재된 금속마스크를 배치하되, 상기 금속마스크를 상기 기판의 증착면 측에 간극을 두고 위치시키는 준비단계와;
상기 기판 증착면에 증착물질을 제공, 증착시켜 박막을 형성하는 박막증착단계를 포함하는 박막증착방법.A preparation step of disposing a substrate and a metal mask according to claim 1 in a thin film deposition space, wherein the metal mask is placed on the deposition surface side of the substrate with a gap therebetween;
And a thin film deposition step of forming a thin film by providing and depositing a deposition material on the substrate deposition surface.
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