KR20190011099A

KR20190011099A - 전주 도금 마스크 제조용 모판

Info

Publication number: KR20190011099A
Application number: KR1020170093636A
Authority: KR
Inventors: 이유진
Original assignee: 주식회사 티지오테크
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-02-01

Abstract

본 발명은 전주 도금 마스크 제조용 모판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모판(20)는, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate; 20)으로서, 전도성 기재(21)를 포함하며, 전도성 기재(21)의 열팽창계수는 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인 것을 특징으로 한다.

Description

전주 도금 마스크 제조용 모판 {MOTHERPLATE FOR PRODUCING ELECTROFORMING MASK}

본 발명은 전주 도금 마스크 제조용 모판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되고, 제조된 마스크의 변형을 방지함에 따라 고해상도를 구현할 수 있는 전주 도금 마스크 제조용 모판에 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 1은 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.

도 1를 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 분리하여 제조를 완료한다.

기판(4)은 도금을 수행하기 위해 전도성 금속을 사용한다. 일반적으로 알루미늄 금속을 사용하는데, 알루미늄의 열팽창계수는 약 23.0 X 10^-6/℃에 해당하며, 도금으로 생성한 금속 박판(3), 일반적으로 인바(Invar) 박판은 열팽창계수가 약 5.0 X 10^-6/℃ ~ 6.0 X 10^-6/℃ (전주 도금 인바), 약 2.0 X 10^-6/℃ (압연 인바)이기 때문에, 기판(4)과의 열팽창계수의 차이가 컸다. 그리하여, 도 1의 (e)와 같이, 공정 중에서 온도가 승강(H)하는 과정에서, 기판(4)과 금속 박판(3)과의 열팽창계수의 차이에 따라, 금속 박판(3)이 박리(3')되거나, 주름이 생기거나, 심지어 잘게 부서지거나 하는 문제점이 있었다. 이 경우, 패턴(P') 형태가 불명확해지며, 제품으로 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

초고화질의 OLED 제조 공정에서는 수 ㎛의 미세한 정렬의 오차도 화소 증착의 실패로 이어 질 수 있으므로, 제조 공정에서 마스크의 변형을 방지할 수 있는 모판이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전주 도금 과정에서 생성되는 마스크의 변형을 방지할 수 있는 전주 도금 마스크 제조용 모판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 마스크의 변형을 방지함에 따라 고해상도의 OLED 화소를 구현할 수 있는 전주 도금 마스크 제조용 모판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 전도성 기재를 포함하며, 전도성 기재의 열팽창계수는 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인, 모판에 의해 달성된다.

전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.

도핑은 적어도 10¹⁹ cm^-3 이상 수행될 수 있다.

전도성 기재 상에 패턴을 가지는 절연부가 형성될 수 있다.

절연부의 측단면은 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가질 수 있다.

모판은 전주 도금에서 음극체(Cathode Body)로 사용되며, 모판 상에 전주 도금된 도금막의 열팽창계수는 전도성 기재의 열팽창계수와의 차이가 4.0 X 10^-6/℃을 넘지 않을 수 있다.

도금막은 인바(Invar) 재질일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 전주 도금 과정에서 생성되는 마스크의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크의 변형을 방지함에 따라 고해상도의 OLED 화소를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 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 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크를 제조하는 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 위하여 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 3은 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) 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. 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.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크(100)를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.

도 5의 (a)를 참조하면, 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 전도성 기재(21)를 준비한다. 전도성 기재(21)를 포함하는 모판(mother plate; 20)은 전주 도금에서 음극체(cathode)로 사용될 수 있다.

본 발명은 전도성 기재(21)의 열팽창계수가 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인 것을 특징으로 한다. 일 예로, 전주 도금으로 인바(Invar) 재질의 마스크(100)를 제조하게 되는데, 일반적으로 전주 도금으로 생성된 인바 도금막(15)[도 5의 (b) 참조]는 열팽창계수가 약 5.0 X 10^-6/℃ ~ 6.0 X 10^-6/℃ 이다. 인바 도금막(15)이 전도성 기재(21) 상에서 전주 도금된 후, 공정 중에서 온도가 승강하는 과정에서 전도성 기재(21)와의 열팽창계수의 차이에 따라 박리되거나, 주름이 생기거나, 잘게 부서지는 등의 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해, 도금막(15)이 전착되는 전도성 기재(21)는 열팽창계수가 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

각종 재질의 열팽창계수는 아래 표와 같다

재질	열팽창계수 (/℃)
알루미늄(Al)	23.03 × 10^-6
실리콘(Si)	4.2 × 10^-6
타이타늄(Ti)	8.35 × 10^-6
크롬(Cr)	6.2 × 10^-6
망간(Mn)	22.0 × 10^-6
철(Fe)	12.3 × 10^-6
코발트(Co)	13.36 × 10^-6
니켈(Ni)	13.3 × 10^-6
구리(Cu)	16.5 × 10^-6
아연(Zn)	25.0 × 10^-6
몰리브덴(Mo)	5.43 × 10^-6
은(Ag)	19.2 × 10^-6
주석(Sn)	21.2 × 10^-6
텅스텐(W)	4.59 × 10^-6
백금(Pt)	9.0 × 10^-6
금(Au)	14.16 × 10^-6

인바 도금막(15)의 열팽창계수와 큰 차이가 없으며, 비용, 가공 용이성, 전도성, 전주 도금 여부 등을 고려하면, 실리콘 재질의 전도성 기재(21)를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 도금막(15)의 균일성을 고려하면 단결정 실리콘 재질의 전도성 기재(21)를 사용할 수 있다.

한편, 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)의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(15)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(15) 및 도금막 패턴(PP)의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수 내지 십수㎛의 크기, 바람직하게는 약 5~10㎛의 크기(2,000 PPI 이상의 해상도)로 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 표면결함 없이 표면 상태가 균일한 도금막(15)[또는, 마스크(15)]이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 마스크(15)는 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(20)의 전착을 방지하는 역할을 하여 도금막(15)의 패턴(PP)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 5의 (b)를 참조하면, 기재(21)의 적어도 일면 상에 절연부(25)를 형성할 수 있다. 절연부(25)는 패턴을 가지고 형성될 수 있고, 테이퍼 또는 역테이퍼 형상의 음각 패턴(26)에 의해 패턴을 가질 수 있다. 절연부(25)는 기재(41)의 일면 상에 돌출되도록(양각으로) 형성한 부분으로서, 도금막(15)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 방법 등을 이용하여 포토레지스트를 형성할 수도 있다. 포토레지스트를 사용하여 패턴을 형성할 때에는 다중 노광 방법, 영역마다 노광 강도를 다르게 하는 방법 등을 사용할 수 있다. 절연부(25)는 후술할 도금막(15)보다는 두껍도록 약 5㎛ ~ 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 모판(20)이 제조될 수 있다.

다음으로, 도 5의 (c)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 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. 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막(15)이 모판(20)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 기재(21)의 노출된 표면에서만 도금막(15)이 생성되고, 절연부(25) 표면에서는 도금막(15)이 생성되지 않으므로, 도금막(15)에 패턴(PP)이 형성될 수 있다.

기재(21) 표면으로부터 도금막(15)이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 절연부(25)의 상단을 넘기 전까지만 도금막(15)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 절연부(25)의 두께보다 도금막(15)의 두께가 더 작을 수 있다. 도금막(15)은 절연부(25)의 패턴 공간에 채워지며 전착되므로, 절연부(25)의 패턴과 역상을 가지는 테이퍼 형상을 가지며 생성될 수 있다.

도금막(15)의 열팽창계수는 약 5.0 X 10^-6/℃ ~ 6.0 X 10^-6/℃로서, 열팽창계수가 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인 전도성 기재(21)와 동일하거나 유사한 정도이기 때문에, 도금막(15)이 생성된 이후에 공정 온도가 변하여도 도금막(15)과 전도성 기재(21)와의 열팽창계수 차이로 인한 도금막(15)의 변형은 발생하지 않는다. 즉, 모판(20) 상에 전주 도금된 도금막(15)의 열팽창계수는 전도성 기재(21)의 열팽창계수와의 차이가 4.0 X 10^-6/℃을 넘지 않으므로, 도금막(15)이 변형되지 않고, 도금막(15) 내부에 발생하는 응력이 감소될 수 있다. 그리하여, 도금막(15)의 마스크 패턴(PP)의 위치가 변화하지 않고 정렬을 명확히 유지할 수 있게 된다.

다음으로, 절연부(25)를 제거하는 공정을 선택적으로 수행하고, 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 도금액 바깥에서, 도금막(15)과 모판(20)를 분리하면, 도금막(15)이 생성된 부분은 마스크(100)[또는, 마스크 바디]를 구성하고, 도금막(15)이 생성되지 않은 부분은 화소 패턴(PP), 디스플레이 패턴(DP)[또는, 마스크 패턴]을 구성할 수 있다.

다른 실시예로, 도 6의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 도 5의 (a)와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(21) 자체를 모판(20)으로 사용하여 전주 도금을 수행한다. 전도성 기재(21)의 전 표면 상에 도금막(15)이 생성될 수 있다. 전주 도금 과정은 도 5의 (c)와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음으로, 도 6의 (c)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]으로부터 도금막(15)을 분리한다. 도금막(15)은 별도의 마스크 패턴이 형성되지 않은 상태이다.

다음으로, 도 6의 (d)를 참조하면, 도금막(15)에 마스크 패턴(PP)을 형성할 수 있다. 마스크 패턴(PP)은 포토레지스트를 이용한 리소그래피 공정, 식각 공정, 레이저 식각 공정 등을 사용할 수 있다. 마스크 패턴(PP)은 직각 형상, 테이퍼 형상, 역테이퍼 형상 등을 가질 수 있다.

한편, 도 5의 (c) 또는 도 6의 (b) 단계의 모판(20) 상에 도금막(15)을 형성한 후, 도금막(15)에 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 약 2.0 X 10^-6/℃ 정도로 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 약간의 변형이 생길 수 있다. 따라서, 음극체(20))[또는, 기재(21)]와 도금막(15)이 접착된 상태에서 열처리를 수행하면, 도금막(15)의 형태가 일정하게 유지되고, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있으며, 열팽창계수를 낮출 수 있는 이점이 있다. 게다가, 본 발명에서 기재(21)의 열팽창계수가 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃이기 때문에, 도금막(15)이 열처리에 의해 열팽창계수가 약 5.0 X 10^-6/℃ ~ 6.0 X 10^-6/℃에서 약 2.0 X 10^-6/℃ 정도로 낮아져도, 동일하거나 유사한 정도에 해당할 수 있다. 그리하여, 열처리 과정 중, 또는 열처리 과정 후에도 도금막(15)의 변형은 발생하지 않는 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
11: 도금조
12: 도금액
15: 도금막
20: 모판, 음극체
21: 전도성 기재
25: 절연부
26: 절연부 음극 패턴
30: 양극체
40: 전원공급부
100: 마스크, 새도우 마스크, FMM(Fine Metal Mask)
200: OLED 화소 증착 장치
DP: 디스플레이 패턴
PP: 화소 패턴, 마스크 패턴

Claims

전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서,
전도성 기재를 포함하며, 전도성 기재의 열팽창계수는 2.0 X 10^-6/℃ 내지 5.0 X 10^-6/℃인, 모판.
제1항에 있어서,
전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질인, 모판.
제2항에 있어서,
도핑은 적어도 10¹⁹ cm^-3 이상 수행된, 모판.
제1항에 있어서,
전도성 기재 상에 패턴을 가지는 절연부가 형성된, 모판.
제4항에 있어서,
절연부의 측단면은 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 가지는, 모판.
제1항에 있어서,
모판은 전주 도금에서 음극체(Cathode Body)로 사용되며,
모판 상에 전주 도금된 도금막의 열팽창계수는 전도성 기재의 열팽창계수와의 차이가 4.0 X 10^-6/℃을 넘지 않는, 모판.
제6항에 있어서,
도금막은 인바(Invar) 재질인, 모판.