KR20160069078A

KR20160069078A - 증착용 마스크 제조 방법

Info

Publication number: KR20160069078A
Application number: KR1020140174272A
Authority: KR
Inventors: 한정원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-16
Also published as: KR102235602B1; US20160160339A1; US9719163B2

Abstract

본 발명의 일 실시예는 기판에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계와, 제1 포토레지스트층에 제1 포토마스크를 정렬하고, 포토리소그래피(photolithography)법을 이용하여 상기 제1 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 측면이 기판측으로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성되는 복수개의 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 복수개의 제1 포토레지스트 패턴과 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 기판의 일부분에 금속층을 형성하는 단계와, 금속층에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계와, 제2 포토레지스트층에 제2 포토마스크를 정렬하고, 포토리소그래피법을 이용하여 제2 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 각 제1 포토레지스트 패턴 사이에 배치되는 복수개의 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 금속층을 습식 식각(wet etching)하여 패턴홀을 형성하는 단계와, 제1 포토레지스트 패턴 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 기판을 금속층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 증착용 마스크 제조 방법을 개시한다.

Description

증착용 마스크 제조 방법{Method of manufacturing mask for deposition}

본 발명의 실시예들은 증착용 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 평판 디스크플레이 중의 하나인 유기 발광 표시 장치는 능동 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 저전압으로 구동이 가능하며, 경량의 박형이면서 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시 소자로서 주목을 받고 있다.

이러한 발광 소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라 무기 발광 소자와 유기 발광 소자로 구분되는데, 유기 발광 소자는 무기 발광 소자에 비해 휘도, 응답속도 등의 특성이 우수하고, 컬러 디스플레이가 가능하다는 장점을 가지고 있어 최근 그 개발이 활발하게 진행되고 있다.

유기 발광 표시 장치는 유기막 및/또는 전극을 진공 증착법에 의해 형성한다. 그러나 유기 발광 표시 장치가 점차 고해상도화 함에 따라 증착 공정시 사용되는 마스크의 오픈슬릿(open slit)의 폭이 점점 좁아지고 있으며 그 산포 또한 점점 더 감소될 것이 요구되어지고 있다.

또한, 고해상도 유기 발광 표시 장치를 제작하기 위해서는 쉐도우 현상(shadow effect)을 줄이거나 없애는 것이 필요하다. 그에 따라, 기판과 마스크를 밀착시킨 상태에서 증착 공정을 진행하고 있으며, 기판과 마스크의 밀착도를 향상시키기 위한 기술의 개발이 대두되고 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 실시예들은 증착용 마스크 제조 방법을 제공한다.

본 실시예에 있어서, 기판에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계는 제1 포토레지스트층이 도포되는 기판의 일면을 연마(polishing)하는 단계와, 기판의 일면에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 금속층에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계는 제2 포토레지스트층이 도포되는 금속층의 일면을 연마(polishing)하는 단계와, 금속층의 일면에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 기판은 전도성(conductivity) 물질로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 금속층을 형성하는 단계는, 전주도금법(electroforming)을 통해 금속층을 복수개의 제1 포토레지스트 패턴 및 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 기판의 일부분에 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 기판은 비전도성(non-conductive) 물질로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 금속층을 형성하는 단계는, 무전해도금법(electroless plating)을 통해 금속층을 복수개의 제1 포토레지스트 패턴 및 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 기판의 일부분에 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 기판을 마스크로부터 분리하는 단계 이후에, 마스크를 세척 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 기판과 접촉하도록 배치되는 제1 포토레지스트 패턴의 일면의 반대측인 타면의 폭은 각 제2 포토레지스트 패턴 사이의 간격보다 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 패턴홀의 형상은 금속층과 기판이 접촉하는 면의 방향으로 점차적으로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착용 마스크 제조 방법은 둔턱이 제거된 마스크를 제작함으로써 증착 시 쉐도우 현상(shadow effect)를 최소화할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법을 단계적으로 나타낸 단면도들이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저 도 1을 참조하면, 증착용 마스크(도 8의 300' 참조)의 제조 방법은 후술할 여러가지 구조물을 적층할 수 있는 기판(100)을 마련함으로 시작된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 기판(100)에는 제1 포토레지스트층(200)이 도포된다. 제1 포토레지스트층(200)은 포지티브(positive) 및 네거티브(negative)형 중 어느 하나로 선택되어 기판(100)에 도포될 수 있다. 상세히, 포지티브형은 노광(light exposure)된 영역이 이후 식각되며, 반대로 네거티브형은 노광된 영역을 제외한 나머지 부분이 식각되는 특성이 있다.

제1 포토레지스트층(200)은 포토레지스트액(미도시)을 기판(100)에 스핀 코팅(spincoating), 스프레이 또는 담금 등의 다양한 방법으로 도포함으로써 형성될 수 있으나, 바람직하게는 대형 기판에 대해서도 포토레지스트액을 고르게 도포할 수 있는 스핀코팅 방법이 사용될 수 있다.

한편, 제1 포토레지스트층(200)을 기판(100)에 도포하기 이전에, 제1 포토레지스트층(200)이 도포될 기판(100)의 일면을 연마(polishing)하는 공정을 실시할 수 있다. 이를 통해, 기판(100)의 일면이 매끄럽게 가공되어 제1 포토레지스트층(200)을 기판(100)에 고르게 도포할 수 있을 뿐만 아니라, 연마된 기판(100)에 도금될 금속층(도 4의 300 참조)의 표면 또한 매끄럽게 형성될 수 있어, 이후 증착 공정에서 증착용 마스크(도 8의 300')참조)와 증착 물질이 증착되는 디스플레이 기판(미도시)과의 밀착도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 기판(100)에 제1 포토레지스트층(200)을 도포한 이후, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 수행한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 포토리소그래피 공정은 우선 제1 포토레지스트층(200)에 형성될 제1 포토레지스트 패턴(200')에 대응하는 형상을 갖는 복수개의 제1 개구부(미도시)가 형성된 제1 포토마스크(미도시)를 정렬함으로써 시작된다.

제1 포토레지스트층(200)에 제1 포토마스크를 정렬한 후, 제1 포토마스크에 의해 차단된 제1 포토레지스트층(200)의 일부분을 빛에 노출하는 노광(light exposure) 공정을 거쳐, 제1 포토레지스트층(200)을 선택적으로 현상하여 복수개의 제1 포토레지스트 패턴(200')을 기판(100)에 의 일면에 형성한다.

이때, 각 제1 포토레지스트 패턴(200')의 측면은 기판(100) 측으로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성된다. 이는, 기판(100)에 접촉하는 제1 포토레지스트 패턴(200')의 일면(200a')의 폭(D₁)은 일면(200a')의 반대측에 형성되는 타면(200b')의 폭(D₂)보다 작은 것을 의미한다.

이렇게 각 제1 포토레지스트 패턴(200')의 측면을 테이퍼(taper)지도록 형성하기 위하여, 상기 노광 공정에서 제1 포토레지스트층(200)으로 조사되는 광의 각도를 제1 포토레지스트 패턴(200')의 측면과 기판(100)이 이루는 각도에 대응하도록 조절할 수 있다.

또한, 제1 포토레지스트층(200)으로 조사되는 광의 각도를 조절함과 동시에, 광을 조사하는 발진부(미도시)와 기판(100)을 지지하는 작업대(미도시) 중 적어도 하나가 제1 포토레지스트 패턴(200')의 형상에 대응하는 경로로 이동함으로써 형성하고자 하는 제1 포토레지스트 패턴(200')의 측면의 경계면을 따라 광을 조사할 수도 있다.

다음으로, 도 4를 참조하면, 기판(100)에 제1 포토레지스트 패턴(200')을 형성한 이후, 복수개의 제1 포토레지스트 패턴(200')과 복수개의 제1 포토레지스트 패턴(200')에 의해 노출되는 기판(100)의 일부분에 금속층(300)을 형성한다.

이때, 금속층(300)은 전주도금법(electroforming) 및 무전해도금법(electroless plating) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 만일 기판(100)이 전도성(conductivity) 물질로 형성될 경우에는 금속층(300)은 전주도금법으로 형성될 수 있으며, 한편 기판이 비전도성(non-conductive) 물질로 형성될 경우에는 금속층(300)은 무전해도금법으로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(200')과 제1 포토레지스트 패턴(200')에 의해 일부분이 노출된 기판(100)에 금속층(300)을 형성한 이후, 금속층(300)에 제2 포토레지스트층(400)을 도포한다.

이때, 제2 포토레지스트층(400)을 금속층(300)에 도포하기 이전에, 제2 포토레지스트층(400)이 도포될 금속층(300)의 면을 연마(polishing)하는 공정을 추가로 실시할 수 있다. 이러한 공정을 실시하면, 제2 포토레지스트층(400)이 도포될 금속층(300)의 면이 매끄럽게 가공되어 제2 포토레지스트층(400)을 금속층(300)에 고르게 도포할 수 있다.

한편, 제2 포토레지스트층(400)의 특성과 형성 방법에 대해서는 제1 포토레지스트층(200)의 특성과 형성 방법과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 금속층(300)에 제2 포토레지스트층(400)을 도포한 이후 포토리소그래피 공정을 한번 더 수행한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 포토리소그래피 공정은 우선 제2 포토레지스트층(400)에 형성될 제2 포토레지스트 패턴(400')에 대응하는 형상을 갖는 복수개의 제2 개구부(미도시)가 형성된 제2 포토마스크(미도시)를 정렬함으로써 시작된다.

제2 포토레지스트층(400)에 제2 포토마스크를 정렬한 후, 제2 포토마스크에 의해 일부분이 차단된 제2 포토레지스트층(400)을 빛에 노출하는 노광 공정을 거쳐, 제2 포토레지스트층(400)을 선택적으로 현상하여 복수개의 제2 포토레지스트 패턴(400')을 금속층(300)에 형성한다. 이때, 각 제2 포토레지스트 패턴(400')은 각 제1 포토레지스트 패턴(200') 사이에 배치될 수 있다.

상세히, 제2 포토레지스트 패턴(400')을 형성하는데 있어서, 기판(100)과 접촉하도록 배치되는 제1 포토레지스트 패턴(200')의 일면(200a')의 반대측인 타면(200b')의 폭(D₂)은, 제2 포토레지스트 패턴(400') 사이의 간격(D₃)보다 작게 형성될 수 있다. 그리고 전술한 바대로, 제1 포토레지스트 패턴(200')의 일면(200a')의 폭(D₁)은 타면(200b')의 폭(D₂)보다 작게 형성되므로, 결과적으로 제2 포토레지스트 패턴(400') 사이의 간격(D₃)과 제1 포토레지스트 패턴(200')의 타면(200b')의 폭(D₂), 그리고 제1 포토레지스트 패턴(200')의 일면(200a')의 폭(D₁)이 순차적으로 좁아지도록 형성될 수 있다.

이러한 구조로 제1 포토레지스트 패턴(200')과 금속층(300) 및 제2 포토레지스트 패턴(400')이 형성되면, 도 6 및 7에 나타난 바와 같이, 기판(100)을 향하는 방향으로 점차적으로 좁아지도록 형성되는 패턴홀(310')을 얻을 수 있다. 여기서, 패턴홀(310')은 금속층(300)에 제2 포토레지스트 패턴(400')을 형성한 후, 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching) 중 적어도 하나의 방법으로 금속층(300)을 식각하여 형성될 수 있다.

상세히, 금속층(300)의 식각은 제2 포토레지스트 패턴(400')과 인접한 곳에 위치하는 금속층(300)의 일면(300a)에서부터 시작된다. 전술한 바와 같이, 제2 포토레지스트 패턴(400')에 의해 차단된 영역을 제외한 금속층(300)의 일면(300a)의 폭(D₃)은 제1 포토레지스트 패턴(200')의 타면(200b')의 폭(D₂) 및 일면(200a')의 폭(D₁)보다 크게 형성된다.

따라서, 금속층(300)을 식각하게 되면 가장 먼저 노출되는 금속층(300)의 일면(300a)측의 일부분이 패턴홀(310')을 형성하기 시작하고, 식각 공정이 계속될수록 패턴홀(310')은 제1 포토레지스트 패턴(200')의 타면(200b') 방향으로 식각된다. 이렇게 식각된 부분은 모두 패턴홀(310')의 일부가 될 수 있다.

도 8을 참조하면, 이렇게 금속층(300)을 식각하여 패턴홀(310')을 형성한 후, 제1 포토레지스트 패턴(200') 및 제2 포토레지스트 패턴(400')을 기판(100)과 증착용 마스크(300')로부터 제거하고, 또한 증착용 마스크(300')로부터 기판(100)을 분리해내면, 패턴홀(310')이 형성된 증착용 마스크(300')를 얻을 수 있다.

여기서, 제1 포토레지스트 패턴(200')이 위치하고 있는 패턴홀(310')의 일면측은 측면이 테이퍼진 제1 포토레지스트 패턴(200')의 형상에 따라 테이퍼지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 패턴홀(310')의 측면 전체가 테이퍼지도록 형성될 수 있으며, 패턴홀(310')의 측면에서 돌출되어 형성되는 둔턱이 형성되지 않은 증착용 마스크(300')를 제조할 수 있다.

이렇게 둔턱이 제거된 증착용 마스크(300')를 증착 공정에 이용하게 되면, 종래 패턴홀(310')의 둔턱으로 인해 발생하던 쉐도우 현상을 방지할 수 있게 되어 증착 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 나아가 디스플레이 불량을 줄일 수 있게 된다.

한편, 제1 포토레지스트 패턴(200')과 제2 포토레지스트 패턴(400') 및 기판(100)을 증착용 마스크(300')로부터 분리한 이후에는, 증착용 마스크(300')를 세척 및 건조하는 단계를 추가적으로 수행하여 증착용 마스크(300')에 남아있는 잔여물을 제거할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 기판 300' 증착용 마스크
200: 제1 포토레지스트층 400: 제2 포토레지스트층
200' 제1 포토레지스트 패턴 400' 제2 포토레지스트 패턴
300: 금속층

Claims

기판에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계;
상기 제1 포토레지스트층에 제1 포토마스크를 정렬하고, 포토리소그래피(photolithography)법을 이용하여 상기 제1 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 측면이 상기 기판 측으로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성되는 복수개의 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴과 상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 기판의 일부분에 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계;
상기 제2 포토레지스트층에 제2 포토마스크를 정렬하고, 포토리소그래피법을 이용하여 상기 제2 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 상기 각 제1 포토레지스트 패턴 사이에 배치되는 복수개의 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 금속층을 식각(etching)하여 패턴홀을 형성하는 단계;
상기 제1 포토레지스트 패턴 및 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
상기 기판을 마스크로부터 분리하는 단계;를 포함하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기판에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계는,
상기 제1 포토레지스트층이 도포되는 상기 기판의 일면을 연마(polishing)하는 단계와,
상기 기판의 상기 일면에 상기 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계를 포함하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 금속층에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계는,
상기 제2 포토레지스트층이 도포되는 상기 금속층의 일면을 연마(polishing)하는 단계와,
상기 금속층의 상기 일면에 상기 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계를 포함하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기판은 전도성(conductivity) 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제4 항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계는,
전주도금법(electroforming)을 통해 상기 금속층을 상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴 및 상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 기판의 일부분에 형성하는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기판은 비전도성(non-conductive) 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제6 항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계는,
무전해도금법(electroless plating)을 통해 상기 금속층을 상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴 및 상기 복수개의 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 기판의 일부분에 형성하는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기판을 마스크로부터 분리하는 단계 이후에,
상기 마스크를 세척 및 건조하는 단계를 더 포함하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기판과 접촉하도록 배치되는 상기 제1 포토레지스트 패턴의 일면의 반대측인 타면의 폭은 상기 각 제2 포토레지스트 패턴 사이의 간격보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제9 항에 있어서,
상기 패턴홀의 형상은 제2 포토레지스트 패턴과 접촉하는 상기 금속층의 일면에서 상기 금속층과 상기 기판이 접촉하는 상기 금속층의 타면의 방향으로 점차적으로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 금속층을 식각하는 방법에는,
건식 식각(dry etching) 및 습식 식각(wet etching) 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는, 증착용 마스크 제조 방법.