KR20150029414A

KR20150029414A - 메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크

Info

Publication number: KR20150029414A
Application number: KR20130108591A
Authority: KR
Inventors: 이충호; 박동진; 이도형; 윤성식; 정다희; 조준호
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-18
Also published as: US9656291B2; TW201513961A; CN104425219B; US20150068455A1; CN104425219A; TWI625187B; KR102134363B1

Abstract

메탈 마스크 제작 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법은, 박판을 편평하게 배치하는 제 1 단계; 및 레이저를 이용하여 박판에 복수 개의 패턴을 형성하는 제 2 단계를 포함하되, 제 2 단계는, 박판의 패턴 영역에 레이저를 조사하여 단계적으로 홈을 형성하면서 박판을 관통시킨다.

Description

메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크{METHOD FOR MANUFACTURING METAL MASK AND METAL MASK USING THE SAME}

본 발명은 메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크에 관한 것이다.

표시 장치는 이미지를 표시하는 장치로서, 최근 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)가 주목 받고 있다.

유기 발광 표시 장치는 자체 발광 특성을 가지며, 액정 표시 장치(liquid crystal display device)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낸다.

이와 같은 유기 발광 표시 장치의 제작 시에, 표시 장치의 기판 상에 red(R), green(G), blue(B) 색의 유기 발광층을 형성하기 위하여, 메탈 마스크(metal mask)를 이용할 수 있다.

이 때, 한 화소 크기를 갖는 개구부가 형성된 메탈 마스크를 이용하여, 한가지 색의 유기 발광 물질을 형성한 후, 메탈 마스크를 한 화소 셀 만큼 이동시키면서 다른 색의 유기 발광 물질을 형성할 수 있다.

일반적으로, 메탈 마스크의 제작 시에는 식각(etching) 방식을 통하여 메탈 마스크의 패턴(pattern), 즉, 유기 발광 물질을 형성하기 위한 개구부를 형성하였다.

그런데, 유기 발광 표시 장치의 사이즈가 커지고, 해상도가 높아짐에 따라, 식각 방식으로 메탈 마스크 제작하는 경우에, 메탈 마스크의 사이즈와 메탈 마스크에 형성된 개구부의 정밀도에 대한 한계가 발생한다.

본 발명의 일 실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형화되고 고해상도화된 표시 장치의 발광 물질 증착 공정에 적용이 가능한 메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크를 제공하고자 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 박판을 편평하게 배치하는 제 1 단계; 및 레이저를 이용하여 상기 박판에 복수 개의 패턴을 형성하는 제 2 단계를 포함하되, 상기 제 2 단계는, 상기 박판의 패턴 영역에 상기 레이저를 조사하여 단계적으로 홈을 형성하면서 상기 박판을 관통시키는, 메탈 마스크 제작 방법을 제공한다.

이 때, 상기 제 2 단계는, 상기 레이저를 조사하여 일정 깊이의 층을 중첩적으로 형성하면서 단계적으로 홈을 형성하는 홈 형성 단계; 및 상기 레이저를 조사하여 상기 박판을 관통하여 개구를 형성하는 개구 형성 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 홈 형성 단계는, 상기 레이저를 지그재그 형태의 경로를 따라 상기 박판의 패턴 영역에 조사하여 상기 층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 홈 형성 단계는, 상기 층이 편평한 형태로 형성되며, 상기 층이 중첩되면서 상기 홈이 단계적으로 깊어질 수 있다.

이 때, 상기 홈 형성 단계는, 상기 층의 면적을 단계적으로 작게 형성하여 상기 홈의 내측면을 경사지게 형성할 수 있다.

한편, 상기 개구 형성 단계는, 상기 레이저를 상기 개구의 가장자리를 따라서 상기 박판에 조사할 수 있다.

한편, 상기 제 1 단계는, 상기 박판을 편평한 형태로 만드는 평탄화 단계; 및 상기 박판을 레이저 조사 장치가 구비된 스테이지에 장착하는 장착 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 레이저는 극초단파 레이저(ultra short pulsed laser)일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 메탈 마스크 제작 방법을 이용하여 제작되는 메탈 마스크로서, 상기 패턴은 사각형 형태의 개구이며, 상기 복수 개의 패턴이 상기 박판에 격자 형태로 배열되는, 메탈 마스크를 제공한다.

이 때, 상기 패턴의 내측면은 경사면으로 형성되는 경사부를 포함하되, 상기 경사부는 평면으로 형성될 수 있다.

이 때, 상기 패턴의 내측면은 수직 방향으로 상기 경사부와 연결되는 마루부를 더 포함하되, 상기 마루부는, 수직 방향으로 편평한 형태이며, 수직 방향의 길이는 2μm 이하로 형성될 수 있다.

한편, 상기 박판의 두께는 10μm 내지 100μm로 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 패턴은, 서로 인접한 패턴 사이의 거리가 5μm 내지 50μm로 형성될 수 있다.

또한, 상기 메탈 마스크는 유기 발광 표시 장치용 기판에 유기 발광 물질을 증착하는데 사용될 수 있다.

상술한 본 발명의 과제 해결 수단의 일 실시예 중 하나에 의하면, 극초단파 레이저를 이용함으로써 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 메탈 마스크 제작 방법 및 이를 이용한 메탈 마스크가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크가 제작되는 모습을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ 부분의 확대도이다.
도 4는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ'을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 홈 형성 단계를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 홈 형성 단계를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 개구 형성 단계를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 개구 형성 단계를 도시한 평면도이다.
도 9는 종래의 방식으로 제작된 메탈 마스크의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크가 제작되는 모습을 간략하게 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 메탈 마스크(100)는 스테이지(20) 상에 장착되어 레이저(L)를 이용하여 제작될 수 있다.

이 때, 스테이지(20)에는 레이저 조사 장치(10)가 설치될 수 있다.

이 때, 레이저 조사 장치(10)는 레이저(L)를 발생시킬 수 있는 발생 유닛(11) 및 레이저(L)를 메탈 마스크(100)까지 전달할 수 있는 전달 유닛(12)을 포함할 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저(L)는 방출되는 빛의 파장이 매우 짧은 극초단파 레이저(ultra short pulsed laser)일 수 있다.

예를 들어, 레이저(L)는 피코초 레이저(pico-second laser) 또는 펨토초 레이저(femto-second laser) 레이저일 수 있다.

이에 따라, 레이저(L)를 이용하여 매우 정밀한 단위의 패턴 가공을 용이하게 수행할 수 있는데, 이에 관한 상세한 내용은 후술한다.

한편, 도 1에는 도시하지 않았지만, 스테이지(20)에는 메탈 마스크(10)를 고정시키기 위한 고정 수단이 구비될 수 있다.

또한, 레이저 조사 장치(10)는 레이저 조사 장치(10)를 스테이지(20) 상에서 이동시킬 수 있는 별도의 이동 유닛과 연결되어 스테이지(20) 상에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(100)의 소재가 되는 박판을 스테이지(20)에 편평한 상태로 고정한 후, 편평하게 배치한 박판 상에 레이저(L)를 조사하여 패턴을 형성하는 방식으로 이루어질 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법을 설명하기 전에, 이해의 편의를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법을 이용하여 제작되는 메탈 마스크(100)에 대하여 먼저 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ부분을 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ' 방향의 단면도이다.

한편, 본 명세서에서 '깊이' 및 '수직 방향'은 도 4를 기준으로 상하 방향으로 정의한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크(100)는 표시 장치용 기판에 발광 물질을 증착하는 과정에서 사용되는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 발광 표시 장치용 기판에 유기 발광 물질을 증착하는데 사용될 수 있다.

보다 상세히, 유기 발광 물질 증착 공정에서, 유기 발광 물질이 기판을 향하여 증착될 때 기판 상에 배치된 메탈 마스크(100)에 형성된 증착부, 즉, 개구를 통과하여 기판 상에 개구 형태의 패턴으로 증착될 수 있다,

도 2를 참조하면, 메탈 마스크(100)는 박판(110) 내부에 복수 개의 증착부(120)가 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 박판(110)은 invar 소재의 박판으로 이루어질 수 있다.

이 때, invar 소재는 Fe 64%, Ni 36%로 형성된 합금으로서, 열팽창 계수가 매우 작은 소재이다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박판(110)의 두께는 10μm 내지 100μm로 형성될 수 있다.

이는, 전술하였듯이, 극초단파 레이저를 이용하여 박판(110)을 가공하기 때문에, 10μm 정도의 얇은 두께의 박판에서도 충분히 개구를 형성시킬 수 있기 때문이다.

다만, 극초단파 레이저를 통한 가공 시에 가공하는 깊이는 1μm 내지 4μm 정도이기 때문에, 가공 공정의 효율을 위하여 박판(110)의 두께는 100μm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착부(120)는 유기 발광 표시 장치의 기판 상에 유기 발광 물질을 증착하기 위한 부분일 수 있다.

이 때, 도 3 및 도 4를 참조하면, 증착부(120)는 유기 발광 표시 장치의 화소셀 영역에 해당하는 크기를 갖는 복수 개의 패턴(150)을 포함할 수 있다.

이 때, 패턴(150)은 유기 발광 물질이 통과할 수 있도록 일정 형태의 개구로 형성되어야 한다.

이 때, 도 3에서는 패턴(150)을 직사각형 형태로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 유기 발광 물질을 효과적으로 증착할 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수 개의 패턴(150)은 일정 간격을 두고 격자 형태로 배열될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수 개의 패턴(150) 사이의 간격(G, 도 3 및 도 4 참조)은 5μm 내지 50μm로 형성될 수 있다.

이는, 전술하였듯이, 초단파 레이저를 이용하여 박판(110) 상에 패턴(150)을 형성시키기 때문에, 5μm 정도의 간격으로 배열된 복수 개의 패턴(150)을 충분히 가공할 수 있기 때문이다.

이 때, 복수 개의 패턴(150) 사이에 간격(G)이 작아질수록 보다 정밀하게 유기 발광 물질이 증착될 수 있으며, 유기 발광 물질의 해상도가 높아질 수 있다.

다만, 복수 개의 패턴(150) 사이에 간격(G)이 너무 작게 형성되면, 메탈 마스크(100)가 구조적으로 취약해 질 수 있으며, 구조적 취약성에 의하여 완성된 메탈 마스크(100)의 핸들링이 어려워 질 수 있기 때문에, 복수 개의 패턴(150) 사이에 간격(G)은 50μm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 단면을 기준으로, 패턴(150)은 박판(110)의 상부에 형성된 제 1 패턴(151)의 너비가 박판(110)의 하부에 형성된 제 2 패턴(152)의 너비보다 넓게 형성될 수 있다.

예를 들어, 패턴(150)은 유기 발광 물질이 증착될 기판 방향에서 먼 측의 개구가 가까운 측 개구보다 단면적이 넓게 형성될 수 있다.

이는, 패턴(150)을 통한 유기 발광 물질의 증착 과정에서, 입사각이 제한 되어 증착막이 균일하지 않게 형성되는 것을 방지하기 위함이다.

보다 상세히, 도 4를 참조하면, 박판(110)의 단면을 기준으로, 상측의 개구, 즉, 제 1 패턴(151)은 하측의 개구, 즉, 제 2 패턴(152)보다 단면적이 넓게 형성될 수 있다.

이 때, 도 4를 기준으로, 유기 발광 물질이 증착될 기판은 박판(110)의 하부에 위치될 수 있다.

한편, 패턴(150)은 박판(110)을 관통함으로써 형성되는데, 패턴(150)이 형성되는 과정에서 내측면(130)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 패턴(150)의 내측면(130)은 경사부(131) 및 마루부(132)를 포함할 수 있다.

경사부(131)는 제 1 패턴(151)과 제 2 패턴(152) 간의 단면적 차이에 의하여 형성되는 경사면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사부(131)는 평면으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 박판(110)의 단면을 기준으로, 경사부(131)는 직선으로 나타난다.

마루부(132)는 제 2 패턴(152)에 인접하여 형성되는 부분으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마루부(132)는 전술한 경사부(131)와 수직 방향으로 연결될 수 있다.

이에 따라, 패턴(150)의 내측면(130)은, 제 1 패턴(151)에서부터 제 2 패턴(152) 방향, 즉, 깊이 방향으로 평면으로 형성된 경사부(131)를 구성하며, 제 2 패턴(152)에 인접하여 경사 방향이 아닌 수직 방향으로 제 2 패턴(152)에 연결되는 마루부(132)를 구성할 수 있다.

이에 따라, 도 4를 참조하면, 마루부(132)는 수직 방향으로 편평한 형태로 형성될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마루부(132)의 수직 방향 길이(H)는 2μm 이하로 형성될 수 있다.

이와 같이, 패턴(150)의 내측면(130) 중 마루부(132)의 수직 방향 길이(H)가 작을수록, 유기 발광 물질의 증착 과정에서 유기 발광 물질의 입사각이 제한 되어 증착막이 불균일하게 되는 문제를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크(100)의 특징을 종래의 메탈 마스크와 비교할 수 있도록, 종래 방식으로 제작된 메탈 마스크를 도면을 참조하여 간략히 설명하면서 비교해 본다.

도 9는 종래의 방식으로 제작된 메탈 마스크의 단면도로서, 메탈 마스크의 두께 방향의 단면을 도시한 도면이다.

메탈 마스크는 박판에 개구 형태의 패턴을 가공한 것인데, 종래에는 식각(etching) 방식을 통하여 박판에 패턴을 형성하였다.

이 때, 도 9를 참조하면, 패턴은 상하측의 개구의 단면적이 상이하여, 이에 의하여, 패턴의 내측면에는 경사부(31)가 형성될 수 있다.

또한, 경사부(31)는 작은 개구 측과 마루부(32)로 연결될 수 있다.

일반적으로, 메탈 마스크의 패턴 형성 시에, 용액성 화학물질을 사용하여 제거가 필요한 부분만을 선택적으로 용해시켜서 식각하는 습식 식각(wet etching) 방식을 사용하는데, 습식 식각 방식은 등방성 식각이므로, 패턴의 내측면이 오목하게 패이는 형상으로 가공된다.

이에 따라, 도 9를 참조하면, 경사부(31)는 직선이 아닌 곡선으로 나타나며, 마루부(32)는 수직 방향이 아닌 경사지게 형성된다.

이 때, 마루부(32)의 수직 방향의 길이(h)는 식각 방식의 한계로 인하여 4μm 이상으로 형성된다.

이는, 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크(100)의 단면과의 비교를 통하여, 그 형태의 차이를 확인할 수 있다.

이에 따라, 종래의 방식, 즉, 식각 방식으로 제작된 메탈 마스크는, 유기 발광 물질의 증착 과정에서 입사각이 제한되는 문제가 발생하며, 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크(100), 즉, 레이저로 가공된 메탈 마스크에 비하여, 패턴 가공의 정밀도가 떨어지고, 증착막을 균일하게 형성하기 곤란하다.

또한, 종래의 식각 방식을 이용하여 제작한 메탈 마스크는, 패턴 크기의 소형화, 패턴 위치의 정밀성 등에도 한계가 존재하므로, 사이즈가 대형화되고 해상도가 높은 표시 장치를 제작하는데 한계가 존재한다.

이와 달리, 레이저를 이용한 제작한 메탈 마스크는 종래의 메탈 마스크에 의한 문제점을 해결할 수 있는 바, 이하, 도면을 달리하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 홈 형성 단계를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 홈 형성 단계를 도시한 평면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 개구 형성 단계를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크의 제작 방법 중 개구 형성 단계를 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법은, 박판(110)을 편평하게 배치하는 제 1 단계와, 박판(110)에 패턴(150)을 형성하는 제 2 단계를 포함할 수 있다.

제 1 단계는 메탈 마스크(100)의 재료가 되는 박판(110)에 패턴을 형성하기 위한 준비를 하는 단계로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박판(110)을 편평한 형태로 만드는 평탄화 단계 및 박판(110)을 레이저 조사 장치(10)가 구비된 스테이지(20)에 장착하는 장착 단계를 포함할 수 있다.

보다 상세히, 인바 소재의 박판(110)이 최초에 평판 형태가 아닌, 롤(roll) 형태로 공급되기 때문에, 박판(110)을 편평한 형태로 만드는 평탄화 단계가 필요하다.

이 때, 박판(110)의 적당한 크기로 절단하는 공정이 포함될 수 있으며, 전자기력을 이용하는 지그(jig)를 이용하여 박판(110)의 평탄화시킬 수 있다.

이어서, 편평한 형태로 가공된 박판(110)을 스테이지(20)에 장착하는 장착 단계가 필요하다.

이 때, 박판(110)은 수평 상태로 스테이지(20)에 장착될 수 있으며, 스테이지(20)에는 패턴(150) 가공 시에 박판(110)이 움직이지 않도록 박판(110)을 고정시킬 수 있는 고정 수단, 예를 들어, 진공 척(vacuum chuck)을 포함할 수 있다.

또한, 스테이지(20)에는 스테이지(20)를 이동시킬 수 있는 별도의 구동 수단이 포함될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이지(20)에는 스테이지(20)에 장착된 박판(110)에 레이저를 조사할 수 있는 레이저 조사 장치(10)가 구비될 수 있다.

이 때, 레이저 조사 장치(10)는 스테이지(20)의 상부에 배치될 수 있다.

전술한 제 1 단계를 통하여, 박판(110)에 패턴(150)을 형성하기 위한 준비가 완료되면, 박판(110)에 패턴(150)을 형성시키는 제 2 단계가 진행된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 단계는 레이저를 이용하여 박판(110)에 패턴(150)을 가공할 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박판(110)의 패턴 영역에 레이저(L)를 조사하여 단계적으로 홈(140)을 형성하는 방식으로 박판을 관통시킴으로써, 패턴(150)을 형성할 수 있다.

즉, 제 2 단계는 홈 형성 단계와 개구 형성 단계로 구분될 수 있으며, 두 단계는 연속적인 과정이다.

도 5를 참조하면, 박판(110) 상의 패턴 영역에 레이저(L)를 조사하여 일정 깊이의 층을 중첩적으로 형성하면서 단계적으로 홈(140)을 형성할 수 있다.

예를 들어, 두께가 20μm인 박판(110)에 대하여, 가공되는 깊이가 2μm로 조절되는 레이저(L)를 조사하는 경우, 총 10층을 중첩적으로 조사함으로써, 박판(110)을 관통하는 패턴(150)을 형성시킬 수 있다.

즉, 레이저(L)가 조사될 때 가공되는 깊이가 한 층의 깊이가 되고, 편평한 형태의 층을 중첩적으로 형성함으로써, 패턴 영역에는 단계적으로 홈(140)이 형성되게 되며, 홈(140)의 깊이가 단계적으로 깊어지다가 박판(110)을 관통하게 되면 패턴(150)의 가공이 완성된다.

이 때, 레이저(L)의 파워 등을 조절하여 가공되는 깊이를 조절할 수 있으며, 가공 시에 중첩되는 층 수를 많게 하면, 가공 시간은 많이 걸리지만, 가공 정밀도는 높아질 수 있다.

반면에, 레이저(L)로 가공되는 깊이를 크게 하여 중첩되는 층 수를 적게 하면, 가공 시간은 절약되지만, 가공 정밀도는 상대적으로 낮아질 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저(L)를 조사하는 층이 중첩될 때마다 레이저(L)가 조사되는 면적, 즉, 층의 면적을 작게 할 수 있다.

이에 따라, 도 5를 참조하면, 홈(140)의 내측면에는 경사부(131)가 형성될 수 있으며, 이 때, 층의 깊이가 충분히 작게 되면, 경사부(131)는 평면으로 형성될 수 있다.

한편, 도 5는 홈 형성 단계의 과정을 시간의 흐름에 따라 도시한 도면으로서, (A)는 홈(140)을 형성하기 위한 첫번째 층을 가공하는 모습이고, (B)는 홈(140)을 형성하는 중간 과정의 층을 가공하는 모습이며, (C)는 박판(110)이 관통되기 직전의 층을 가공하는 모습이다.

한편, 도 7을 참조하면, 레이저(L)를 조사하여 박판(110)이 관통되는 마지막 층을 가공하는 단계가 개구 형성 단계가 된다.

예를 들어, 전술하였듯이, 두께가 20μm인 박판(110)에 대하여, 가공되는 깊이가 2μm로 조절되는 레이저(L)를 조사하는 경우, 총 10층을 중첩적으로 조사함으로써, 박판(110)을 관통하는 패턴(150)을 형성시킬 수 있는데, 이 때, 9층까지의 가공 과정은 홈 형성 단계가 되고, 마지막 10층 가공 과정은 개구 형성 단계가 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 레이저(L)를 조사하는 마지막 층은 개구, 즉, 작은 개구인 제 2 패턴(152)을 형성하게 되는데, 이 때, 제 2 패턴(152)의 내측면에는 경사부(131)에서 연결되며 수직 방향으로 편평한 형태인 마루부(132)가 형성될 수 있다.

이 때, 마루부(132)의 수직 방향의 길이는, 마지막 층의 가공 깊이와 같은, 2μm로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 홈 형성 단계와 개구 형성 단계에서 레이저(L)를 조사하는 방식을 조절할 수 있다.

도 6을 참조하면, 홈 형성 단계에서는, 레이저(L)를 지그재그 형태의 경로(R1)를 따라 박판(110)의 패턴 영역에 조사함으로써, 효과적으로 편평한 형태의 층을 중첩적으로 형성시킬 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, 개구 형성 단계에서는, 레이저(L)를 개구(제 2 패턴(152))의 가장자리 형태로 이동하는 경로(R2)를 따라 조사하는 방식을 통하여, 박판(110) 패턴 영역의 마지막 층을 제거함으로써, 효율적으로 개구를 형성시킬 수 있다.

이와 같이, 레이저(L)를 이용하여 박판(110)에 정밀한 패턴(150)을 형성시킬 수 있는데, 전술하였듯이, 사용되는 레이저(L)로 극초단파 레이저를 적용함으로써, 패턴(150) 가공의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저를 이용할 경우, 냉절제(cold ablation) 과정을 통한 가공이 가능하다.

보다 상세히, 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저와 같은 극초단파 레이저는, 펄스(pulse)의 지속시간이 매우 짧고, 순간 최대 에너지(peak energy)가 매우 크므로, 가공 시에 가공물의 표면이 녹지 않고 바로 파티클 형태로 기화되며, 열이 주변에 전달되기 전에 가공이 완료되기 때문에, 가공물에 열을 거의 발생시키지 않고 가공이 가능하다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법은, 극초단파 레이저를 이용하여 패턴(150)을 가공하므로, 전술한 냉절제(cold ablation) 과정을 통하여 박판(110)에 손상 없이 미세하고 정교한 패턴(150)을 효과적으로 가공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법은, 극초단파 레이저를 이용함으로써, 정밀한 패턴을 효과적으로 가공할 수 있다.

이 때, 가공 깊이가 일정한 레이저를 반복적으로 조사하여, 일정 깊이의 편평한 층을 중첩적으로 형성하는 방식으로 정밀한 패턴을 형성시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 마스크 제작 방법을 이용하여 제작되는 메탈 마스크(100)는, 사이즈가 크고 두께가 얇은 박판(110) 상에 미세한 크기의 복수 개의 패턴(150)이 형성되며, 패턴(150)의 정밀도가 향상될 수 있으므로, 대형화되고 고해상도화된 표시 장치의 발광 물질 증착 공정에 적용이 가능하다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10 레이저 조사 장치 20 스테이지
100 메탈 마스크 110 박판
120 증착부 130 내측면
131 경사부 132 마루부
140 홈 150 패턴
151 제 1 패턴 152 제 2 패턴
L 레이저

Claims

박판을 편평하게 배치하는 제 1 단계; 및
레이저를 이용하여 상기 박판에 복수 개의 패턴을 형성하는 제 2 단계를 포함하되,
상기 제 2 단계는,
상기 박판의 패턴 영역에 상기 레이저를 조사하여 단계적으로 홈을 형성하면서 상기 박판을 관통시키는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 단계는,
상기 레이저를 조사하여 일정 깊이의 층을 중첩적으로 형성하면서 단계적으로 홈을 형성하는 홈 형성 단계; 및
상기 레이저를 조사하여 상기 박판을 관통하여 개구를 형성하는 개구 형성 단계를 포함하는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 홈 형성 단계는,
상기 레이저를 지그재그 형태의 경로를 따라 상기 박판의 패턴 영역에 조사하여 상기 층을 형성하는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 홈 형성 단계는,
상기 층이 편평한 형태로 형성되며,
상기 층이 중첩되면서 상기 홈이 단계적으로 깊어지는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 홈 형성 단계는,
상기 층의 면적을 단계적으로 작게 형성하여 상기 홈의 내측면을 경사지게 형성하는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 개구 형성 단계는,
상기 레이저를 상기 개구의 가장자리를 따라서 상기 박판에 조사하는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단계는,
상기 박판을 편평한 형태로 만드는 평탄화 단계; 및
상기 박판을 레이저 조사 장치가 구비된 스테이지에 장착하는 장착 단계를 포함하는, 메탈 마스크 제작 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저는 극초단파 레이저(ultra short pulsed laser)인, 메탈 마스크 제작 방법.
제 1 항 내지 제 8 항에 따른 메탈 마스크 제작 방법을 이용하여 제작되는 메탈 마스크로서,
상기 패턴은 사각형 형태의 개구이며,
상기 복수 개의 패턴이 상기 박판에 격자 형태로 배열되는, 메탈 마스크.
제 9 항에 있어서,
상기 패턴의 내측면은 경사면으로 형성되는 경사부를 포함하되,
상기 경사부는 평면으로 형성되는, 메탈 마스크.
제 10 항에 있어서,
상기 패턴의 내측면은 수직 방향으로 상기 경사부와 연결되는 마루부를 더 포함하되,
상기 마루부는,
수직 방향으로 편평한 형태이며,
수직 방향의 길이는 2μm 이하로 형성되는, 메탈 마스크.
제 9 항에 있어서,
상기 박판의 두께는 10μm 내지 100μm로 형성되는, 메탈 마스크.
제 9 항에 있어서,
상기 복수 개의 패턴은,
서로 인접한 패턴 사이의 거리가 5μm 내지 50μm로 형성되는, 메탈 마스크.
제 9 항에 있어서,
상기 메탈 마스크는 유기 발광 표시 장치용 기판에 유기 발광 물질을 증착하는데 사용되는, 메탈 마스크.