KR20180130319A - 마스크의 분리 방법 - Google Patents

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KR20180130319A
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황문식
이유진
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주식회사 티지오테크
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Abstract

본 발명은 마스크의 분리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 모판과 마스크를 분리하는 방법으로서, (a) 전도성 기재의 일면 상에 패턴화된 절연부를 형성하여 모판(Mother Plate)을 제조하는 단계, (b) 모판을 음극체(Cathode Body)로 사용하고, 전주 도금(Electroforming)으로 모판 상에 도금막 마스크를 형성하는 단계, (c) 도금막 마스크를 저온 액체에 침지하는 단계, 및 (d) 모판으로부터 도금막 마스크를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크의 분리 방법 {SEPARATING METHOD OF MASK}
본 발명은 마스크의 분리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 모판 상에 전주 도금된 마스크를 모판으로부터 변형없이 간단한 공정으로 분리할 수 있는 마스크의 분리 방법에 관한 것이다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.
한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
도 1을 참조하면, 도금을 이용한 기존의 마스크 제조 방법은, 기판(4)[도 1의 (a)]을 준비하고, 기판(4) 상에 소정의 패턴을 가지는 PR(2)을 코팅한다[도 1의 (b)]. 이어서, 기판(4) 상에 도금을 수행하여 금속 박판(3)을 형성한다[도 1의 (c)]. 이어서, PR(2)을 제거하고[도 1의 (d)], 기판(4)으로부터 패턴(P)이 형성된 마스크(3)[또는, 금속 박판(3)]을 분리한다[도 1의 (e)].
위와 같은 종래의 FMM 제조 과정에서, 도금된 마스크(3)는 기판(4)[모판(mother plate)]과 소정의 접착력을 가지고 붙어있게 된다. 기판(4)으로부터 마스크(3)를 물리적인 힘을 가하여 분리하는 과정에서, 마스크(3)에 주름이 생기거나, 마스크 패턴(P)의 변형이 생기는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전주 도금된 마스크를 모판으로부터 변형없이 간단한 공정으로 분리할 수 있는 마스크의 분리 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 모판과 마스크를 분리하는 방법으로서, (a) 전도성 기재의 일면 상에 패턴화된 절연부를 형성하여 모판(Mother Plate)을 제조하는 단계; (b) 모판을 음극체(Cathode Body)로 사용하고, 전주 도금(Electroforming)으로 모판 상에 도금막 마스크를 형성하는 단계; (c) 도금막 마스크를 저온 액체에 침지하는 단계; 및 (d) 모판으로부터 도금막 마스크를 분리하는 단계를 포함하는, 마스크의 분리 방법에 의해 달성된다.
저온 액체는 얼음물, 액체 질소, 액체 수소, 액체 헬륨 중 어느 하나일 수 있다.
(c) 단계에서, 모판과 도금막 마스크의 열팽창계수의 차이에 의해 모판과 도금막 마스크의 접착력이 약화될 수 있다.
전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 재질일 수 있다.
절연부는 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가질 수 있다.
열처리는 300℃ 내지 800℃로 수행할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 전주 도금된 마스크를 모판으로부터 변형없이 간단한 공정으로 분리할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM을 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 마스크의 제조 과정 및 마스크의 분리 과정을 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM(100)을 이용한 OLED 화소 증착 장치(200)를 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 OLED 화소 증착 장치(200)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 FMM(100)이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의한 인력으로 FMM(100)이 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
스틱형(Stick-Type) 마스크[도 4의 (a) 참조], 플레이트형(Plate-Type) 마스크[도 4의 (b) 참조]는 대상 기판(900)에 밀착되기 전에 얼라인(align)이 필요하다. 하나의 마스크 또는 복수의 마스크는 프레임(800)에 결합될 수 있다. 프레임(800)은 OLED 화소 증착 장치(200) 내에 고정 설치되고, 마스크는 별도의 부착, 용접 공정을 거쳐 프레임(800)에 결합될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 FMM 마스크(100)에 형성된 패턴(PP)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. FMM 마스크(100)의 패턴을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, FMM 마스크(100)의 패턴(PP)은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴(PP)을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치(10)를 나타내는 개략도이다. 도 3에는 평면 전주 도금 장치(10)를 도시하였지만, 본 발명은 도 4에 도시된 형태에 제한되지는 않으며 평면 전주 도금 장치, 연속 전주 도금 장치 등 공지의 전주 도금 장치에 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치(10)는, 도금조(11), 음극체(Cathode Body; 20), 양극체(Anode Body; 30), 전원공급부(40)를 포함한다. 이 외에, 음극체(20)를 이동시키기 위한 수단, 마스크(100)로 사용될 도금막(100)[또는, 금속 박판(100)]을 음극체(20)로부터 분리시키기 위한 수단, 커팅하기 위한 수단 등(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도금조(11) 내에는 도금액(12)이 수용된다. 도금액(12)은 전해액으로서, 마스크(100)로 사용될 도금막(100)의 재료가 될 수 있다. 일 실시 예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 박판을 도금막(100)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액(12)으로 사용할 수 있다. 다른 실시 예로, 철니켈코발트합금인 슈퍼 인바(Super Invar) 박판을 도금막(100)으로 제조하는 경우, 일 예로, Ni 이온을 포함하는 용액, Fe 이온을 포함하는 용액 및 Co 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액(12)으로 사용할 수도 있다. 인바 박판, 슈퍼 인바 박판은 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용되며, 전자빔을 형광체에 정확하게 유도할 수 있는 역할을 한다. 그리고, 인바 박판은 열팽창계수가 약 약 1.0 X 10-6/℃, 슈퍼 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-7/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(100)에 대한 도금액(12)을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 박판(100)[또는, 인바 마스크(100)]을 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명한다.
도금액(12)이 외부의 도금액 공급수단(미도시)으로부터 도금조(11)로 공급될 수 있으며, 도금조(11) 내에는 도금액(12)을 순환시키는 순환 펌프(미도시), 도금액(12)의 불순물을 제거하는 필터(미도시) 등이 더 구비될 수 있다.
음극체(20)는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(12) 내에 음극체(20)의 전부가 침지될 수 있다. 도 3에는 음극체(20) 및 양극체(30)가 수직으로 배치되는 형태가 도시되어 있으나, 수평으로 배치될 수도 있으며, 이 경우에는 도금액(12) 내에 음극체(20)의 적어도 일부 또는 전부가 침지될 수 있다.
음극체(20)의 표면 상에 도금막(100)이 전착되고, 도금막(100)에 음극체(20)의 절연부(25)와 대응하는 패턴이 형성될 수 있다. 본 발명의 음극체(20)는 도금막(100)의 생성 과정에서 패턴까지 형성할 수 있으므로, 음극체(20)를 "모판"(Mother Plate; 20) 또는 "몰드"라고 표현하고 병기하여 사용한다. 모판(20)[또는, 음극체(20)] 표면의 구체적인 구성은 후술한다.
양극체(30)는 음극체(20)와 대향하도록 소정 간격 이격 설치되고, 음극체(20)에 대응하는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(12) 내에 양극체(30)의 전체가 침지될 수 있다. 양극체(30)는 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등과 같은 불용성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(20)와 양극체(30)는 수cm 정도로 이격 설치될 수 있다.
전원공급부(40)는 음극체(20)와 양극체(30)에 전기 도금에 필요한 전류를 공급할 수 있다. 전원공급부(40)의 (-) 단자는 음극체(20), (+) 단자는 양극체(30)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크(100: 100a, 100b)를 나타내는 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 포함하는 전주 도금 장치(10)를 사용하여 제조된 마스크(100: 100a, 100b)가 도시되어 있다. 도 4의 (a)에 도시된 마스크(100a)는 스틱형(Stick-Type) 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임(800)에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 4의 (b)에 도시된 마스크(100b)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용할 수 있고, 플레이트의 테두리를 OLED 화소 증착 프레임(800)에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 4의 (c)는 도 4의 (a) 및 (b)의 A-A' 확대 측단면도이다.
마스크(100: 100a, 100b)의 바디(Body)에는 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 형성될 수 있다. 디스플레이 패턴(DP)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응하는 패턴이다. 디스플레이 패턴(DP)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 확인할 수 있다. 화소 패턴(PP)들은 측부가 기울어진 형상, 테이퍼(Taper) 형상 또는 역테이퍼 형상을 가질 수 있다[도 4의 (c) 참조]. 수많은 화소 패턴(PP)들은 군집을 이루어 디스플레이 패턴(DP) 하나를 구성하며, 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 마스크(100: 100a, 100b)에 형성될 수 있다.
본 발명의 마스크(100)는 별도의 패터닝 공정을 거칠 필요 없이, 곧바로 복수의 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)을 가지며 제조되는 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 전주 도금 장치에서 모판(20)[또는, 음극체(20)]의 표면에 전착되는 도금막(100)은 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)이 형성되면서 전착될 수 있다. 이하에서, 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)은 마스크 패턴으로 혼용되어 사용될 수 있다.
마스크 패턴(PP)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 넓어지거나, 점점 좁아지는 형상을 가지는, 대략 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하며, 마스크(100)의 상부면이 대상 기판(900)[도 2 참조]에 밀착되므로, 마스크 패턴(PP)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 넓어지는 형상인 것이 더 바람직하다.
패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(PP)은 절연부(25)에 의해 도금막(20)의 생성이 방지됨에 따라 형성될 수 있다. 구체적인 형성 과정은 도 6을 통해 후술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 모판(20)의 기재(21)는 전도성 재질일 수 있다. 모판(20)은 전주 도금에서 음극체(cathode) 전극으로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(20)[또는, 기재(21)]의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(100)의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다. 또한, 다결정 기판 소재의 경우에는 전주 도금막의 열팽창 계수를 감소시키기 위한 열처리 공정에 의해 결정립 간의 불균일한 특성으로 인해 마스크에 형성된 패턴의 위치가 달라질 수 있고, 이는 화소의 증착 위치의 변경으로 이어지는 문제가 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막(100) 및 도금막 패턴(PP)의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다.
또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 실리콘 재질의 기재(21)를 사용할 수 있다. 전도성을 가지도록, 기재(21)는 1019 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 기재(21)의 전체에 수행될 수도 있으며, 기재(21)의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
도핑된 단결정 실리콘의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막(100)[또는, 마스크(100)]이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막(100)을 통해 제조하는 FMM(100)은 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 실리콘 재질의 기재(21)를 사용함에 따라서, 필요에 따라 기재(21)의 표면을 산화(Oxidation), 질화(Nitridation)하는 과정만으로 절연부(25)를 형성할 수 있는 이점이 있다. 절연부(25)는 도금막(100)의 전착을 방지하는 역할을 하여 도금막(100)의 패턴(PP)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 적어도 일면 상에 패턴화(26)된 절연부(25)를 형성할 수 있다. 절연부(25)는 기재(21)의 일면 상에 돌출되도록(양각으로) 형성한 부분으로서, 도금막(100)의 생성을 방지하도록, 절연 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 절연부(25)는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 절연부(25)는 기재(21) 상에 증착 등의 방법으로 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 형성할 수 있고, 기재(21)를 베이스로 하여 산화(Thermal Oxidation), 열 질화(Thermal Nitiridation) 방법을 사용할 수도 있다. 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트를 형성할 수도 있다. 절연부(25)는 후술할 도금막(100)보다는 두껍도록 약 5㎛ ~ 20㎛의 두께를 가질 수 있다.
절연부(25)는 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 포토레지스트를 사용하여 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상의 패턴을 형성할 때에는 다중 노광 방법, 영역마다 노광 강도를 다르게 하는 방법 등을 사용할 수 있다.
후술할 전주 도금 과정에서 기재(21)의 노출된 표면으로부터 도금막(100)이 형성되고, 절연부(25)가 배치된 영역에서는 도금막(100)의 생성이 방지되어 패턴(PP)이 형성될 수 있다. 전도성 기재(21) 및 패턴화(26)된 절연부(25)를 포함하는 모판(20)은 도금막(100)의 생성 과정에서 패턴까지 형성할 수 있으므로, 몰드, 음극체로 병기될 수 있다.
다음으로, 도 5의 (c)를 참조하면, 모판(20) 상에 도금막(100)을 형성할 수 있다. 모판(20)을 음극체로서 사용하고, 이에 대향하는 양극체(미도시)를 준비한다. 양극체(미도시)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(20)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다.
절연부(25)가 절연 특성을 가지므로, 절연부(25)와 양극체 사이에서는 전기장이 형성되지 않거나, 도금이 수행되기 어려운 정도의 미약한 전기장만이 형성된다. 따라서, 모판(20)에서 도금막(100)이 생성되지 않는, 절연부(25)에 대응하는 부분은 도금막(100)의 패턴, 홀(Hole) 등을 구성한다. 다시 말해, 패턴화(26)된 절연부(25) 각각은 마스크(100)의 R, G, B에 대응하는 마스크 패턴(PP)을 형성할 수 있다.
기재(21)의 노출된 표면으로부터 도금막(100)이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 절연부(25)의 상단을 넘기 전까지만 도금막(100)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 절연부(25)의 두께보다 도금막(100)의 두께가 더 작을 수 있다. 도금막(100)은 절연부(25)의 패턴(26) 내의 공간에 채워지며 전착되므로, 마스크 패턴(PP)의 측단면의 형상은 대략 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상으로 기울어지게 형성될 수 있고, 기울어진 각도는 약 45° 내지 65°일 수 있다.
다음으로, 도 5의 (d)를 참조하면, 저온 액체(30)에 모판(20) 및 모판(20) 상에 전착 도금된 마스크(100)를 침지할 수 있다. 저온 액체(30)는 얼음물, 액체 질소, 액체 수소, 액체 헬륨 등에 해당할 수 있다. 일 예로 액체 질소는 -196℃ 정도의 초저온을 구현한다.
저온 액체(30)에 모판(20) 및 모판(20) 상에 전착 도금된 마스크(100)를 침지하면, 모판(20)과 마스크(100)는 저온 액체(30)에 의해 급속 냉각(C)될 수 있다. 냉각 과정에서 모판(20)과 마스크(100)의 열팽창계수 차이에 의해, 모판(20)과 마스크(100)의 냉각에 대한 수축 정도가 상이해지기 때문에, 두 접착면 사이에서 접착력이 다소 완화될 수 있다.
다음으로, 도 5의 (e)를 참조하면, 마스크(100)를 모판(20)으로부터 분리할 수 있다. 이때, 도 5의 (d)에서 이미 마스크(100)와 모판(20)의 접착력을 상당 부분 약화시키거나, 심지어 일부 영역에서는 이미 분리가 이루어졌으므로, 마스크(100)는 모판(20) 상에서 매우 쉽게 분리될 수 있다. 따라서, 마스크(100)는 모판(20)에 거의 접착력이 없거나, 약해진 상태에서 분리함에 따라 마스크(100)의 변형, 주름, 찢어짐 등의 손상 없이, 마스크 패턴(PP)의 위치를 그대로 유지할 수 있는 이점이 있다.
도금막(100)과 모판(20)을 분리하면, 도금막(100)이 생성된 부분은 마스크(100)[또는, 마스크 바디]를 구성하고, 도금막(100)이 생성되지 않은 부분은 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)[또는, 마스크 패턴]을 구성할 수 있다[도 4 참조].
한편, 도금막(100)[또는, 마스크(100)]을 모판(20)으로부터 분리하기 전에, 열처리를 수행할 수 있다. 본 발명은 마스크(100)의 열팽창계수를 낮춤과 동시에 마스크(100) 및 마스크 패턴(PP)의 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 모판(20)으로부터 분리 전에 열처리를 수행할 수 있다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다.
일반적으로 압연으로 생성한 인바 박판에 비해, 전주 도금으로 생성한 인바 박판이 열팽창계수가 높다. 그리하여 인바 박판에 열처리를 수행함으로써 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 약간의 변형이 생길 수 있다. 만약, 마스크(100)와 모판(20)을 분리한 후, 마스크 패턴(PP)을 가지는 마스크(100)에 열처리를 수행한다면 마스크 패턴(PP)에 일부 변형이 생길 수도 있다. 따라서, 모판(20)과 마스크(100)가 접착된 상태에서 열처리를 수행하면, 모판(20)의 절연부(25)가 차지하는 공간 부분에 형성된 마스크 패턴(PP)의 형태가 일정하게 유지되고, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 이하에서는, 도 5의 과정과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하고 차이점에 대해서만 설명한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 기재(21)는 단결정 실리콘 재질을 사용할 수 있고, 고농도 도핑이 수행될 수 있음은 상술한 바 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 일면(상부면)에 음각 패턴(28)을 형성할 수 있다. 음각 패턴(28)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 음각 패턴(28)의 측단면 형상은 역 테이퍼(Taper) 형상일 수 있으며, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지도록 음각 패턴(28)의 측면이 기울어진 형상을 가질 수 있다. 또한, 음각 패턴(28)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 것을 만족한다면, 측면이 라운딩지게 형성되거나, 단차가 형성될 수도 있다.
전도성 기재(21)의 형성 방향과 음각 패턴(28)의 측면과의 각도, 즉, 전도성 기재(21)에 평행한 방향과 음각 패턴(28) 측면 방향이 이루는 각도(테이퍼 각도)는 약 45° 내지 65°일 수 있다. 음각 패턴(28)이 형성되는 깊이는 약 5㎛ 내지 20㎛ 일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 음각 패턴(28)은 공지의 식각 방법을 사용하여 형성할 수 있으며, 습식 식각을 수행할 시 도핑된 단결정 실리콘 기재(21)에서 (111)면에 평행하게 식각이 수행될 수 있고, 건식 식각을 수행할 시 식각 각도에 따라서 음각 패턴(28)의 테이퍼 각도를 조절할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (c)를 참조하면, 전도성 기재(21)의 표면 상에 절연부(27: 27a, 27b)를 형성할 수 있다. 절연부(27)는 음각 패턴(28)이 형성된 기재(21)의 표면(상부면)(27a) 및 음각 패턴(28)의 측면(27b) 상에 형성될 수 있다. 즉, 음각 패턴(28)의 하부면(21a)을 제외한 나머지 부분에 절연부(27: 27a, 27b)가 형성될 수 있다. 음각 패턴(28)의 하부면(21a)에는 절연부(27)가 형성되지 않고, 기재(21)의 일부(21a)가 노출될 수 있다. 그리고, 도금막(100)이 형성될 필요가 있는, 디스플레이 패턴(DP)과 이웃하는 디스플레이 패턴(DP) 사이에는 절연부(27)가 형성되지 않고 기재(21)가 노출될 수 있다.
절연부(27)는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 절연부(27)는 기재(21) 상에 증착 등의 방법으로 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 형성할 수 있고, 기재(21)를 베이스로 하여 산화(Thermal Oxidation), 열 질화(Thermal Nitiridation) 방법을 사용할 수도 있다. 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트를 형성할 수도 있다. 음각 패턴(28)의 하부면(21a)[또는, 전도성 기재(21)의 노출면(21a)]만을 노출시키기 위해 소정의 식각 공정이 더 수행될 수도 있다.
후술할 전주 도금 과정에서 기재(21)의 노출된 표면(21a)으로부터 도금막(100)이 형성되고, 절연부(27)가 배치된 영역에서는 도금막(100)의 생성이 방지되어 패턴(PP)이 형성될 수 있다. 음각 패턴(28)이 형성된 전도성 기재(21) 및 절연부(27)를 포함하는 모판(20")은 도금막(100)의 생성 과정에서 패턴까지 형성할 수 있으므로, 몰드, 음극체로 병기될 수 있다.
다음으로, 도 6의 (d)를 참조하면, 모판(20") 상에 도금막(100)을 형성할 수 있다. 모판(20")을 음극체로서 사용하고, 이에 대향하는 양극체(미도시)를 준비한다. 양극체(미도시)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(20")은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다.
절연부(27)가 절연 특성을 가지므로, 절연부(27)와 양극체 사이에서는 전기장이 형성되지 않거나, 도금이 수행되기 어려운 정도의 미약한 전기장만이 형성된다. 모판(20")에서 절연부(27)에 대응하는 부분은, 도금막(100)의 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다. 그리고, 음각 패턴(28)의 하부면에 노출된 기재(21)의 표면(21a)으로부터 도금막(100)이 형성되어, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 형상, 역 테이퍼 형상 등을 가지도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6의 (e)를 참조하면, 저온 액체(30)에 모판(20") 및 모판(20") 상에 전착 도금된 마스크(100)를 침지할 수 있다. 저온 액체(30)는 얼음물, 액체 질소, 액체 수소, 액체 헬륨 등에 해당할 수 있다. 일 예로 액체 질소는 -196℃ 정도의 초저온을 구현한다.
저온 액체(30)에 모판(20") 및 모판(20") 상에 전착 도금된 마스크(100)를 침지하면, 모판(20")과 마스크(100)는 저온 액체(30)에 의해 급속 냉각(C)될 수 있다. 냉각 과정에서 모판(20")과 마스크(100)의 열팽창계수 차이에 의해, 모판(20")과 마스크(100)의 냉각에 대한 수축 정도가 상이해지기 때문에, 두 접착면 사이에서 접착력이 다소 완화될 수 있다.
다음으로, 도 6의 (f)를 참조하면, 마스크(100)를 모판(20")으로부터 분리할 수 있다. 이때, 도 6의 (e)에서 이미 마스크(100)와 모판(20")의 접착력을 상당 부분 약화시키거나, 심지어 일부 영역에서는 이미 분리가 이루어졌으므로, 마스크(100)는 모판(20) 상에서 매우 쉽게 분리될 수 있다. 따라서, 마스크(100)는 모판(20")에 거의 접착력이 없거나, 약해진 상태에서 분리함에 따라 마스크(100)의 변형, 주름, 찢어짐 등의 손상 없이, 마스크 패턴(PP)의 위치를 그대로 유지할 수 있는 이점이 있다.
도금막(100)과 모판(20")을 분리하면, 도금막(100)이 생성된 부분은 마스크(100)[또는, 마스크 바디]를 구성하고, 도금막(100)이 생성되지 않은 부분은 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)[또는, 마스크 패턴]을 구성할 수 있다[도 4 참조].
한편, 도금막(100)[또는, 마스크(100)]을 모판(20")으로부터 분리하기 전에, 열처리를 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 열처리를 수행하여 도금막(100)의 열팽창계수를 낮출 수 있고, 모판(20")과 마스크(100)가 접착된 상태에서 열처리를 수행하기 때문에, 모판(20")의 절연부(27)가 차지하는 공간 부분에 형성된 마스크 패턴(PP)의 형태가 일정하게 유지되고, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 전주 도금 장치
20, 20": 모판
21: 전도성 기재
25, 27: 절연부
28: 음각 패턴
30: 저온 액체
100: 마스크, 새도우 마스크, FMM(Fine Metal Mask)
200: OLED 화소 증착 장치
DP: 디스플레이 패턴
PP: 화소 패턴, 마스크 패턴

Claims (7)

  1. 모판과 마스크를 분리하는 방법으로서,
    (a) 전도성 기재의 일면 상에 패턴화된 절연부를 형성하여 모판(Mother Plate)을 제조하는 단계;
    (b) 모판을 음극체(Cathode Body)로 사용하고, 전주 도금(Electroforming)으로 모판 상에 도금막 마스크를 형성하는 단계;
    (c) 도금막 마스크를 저온 액체에 침지하는 단계; 및
    (d) 모판으로부터 도금막 마스크를 분리하는 단계
    를 포함하는, 마스크의 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    저온 액체는 얼음물, 액체 질소, 액체 수소, 액체 헬륨 중 어느 하나인, 마스크의 분리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    (c) 단계에서, 모판과 도금막 마스크의 열팽창계수의 차이에 의해 모판과 도금막 마스크의 접착력이 약화되는, 마스크의 분리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질인, 마스크의 분리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 재질인, 마스크의 분리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    절연부는 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가지는, 마스크의 분리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    열처리는 300℃ 내지 800℃로 수행하는, 마스크의 분리 방법.
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