KR20230050709A - 새도우 마스크 제조 방법 - Google Patents

새도우 마스크 제조 방법 Download PDF

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KR20230050709A
KR20230050709A KR1020210133868A KR20210133868A KR20230050709A KR 20230050709 A KR20230050709 A KR 20230050709A KR 1020210133868 A KR1020210133868 A KR 1020210133868A KR 20210133868 A KR20210133868 A KR 20210133868A KR 20230050709 A KR20230050709 A KR 20230050709A
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forming
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황인호
김재만
이찬종
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주식회사 선익시스템
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 기판과, 인장응력이 유도되도록 상기 베이스 기판 표면에 적층되는 실리콘 질화막을 포함하며, 일면이 마크 형성 영역과 마스크 형성 영역으로 구획되는 웨이퍼 모듈을 준비하는 단계와; 상기 마크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막 상부에 광 반사성의 금속성 얼라인 마크를 형성하는 단계와; 상기 마스크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 마스크 시트를 형성하는 단계와; 상기 마스크 시트의 하부가 노출되도록 상기 웨이퍼 모듈 타면을 패터닝하여 마스크 프레임을 형성하는 단계를 포함하는, 새도우 마스크 제조 방법이 제공된다.

Description

새도우 마스크 제조 방법{Method for Manufacturing shadow mask}
본 발명은 새도우 마스크 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가공 과정에서 인장응력으로 인해 마스크 시트의 변형을 최소화할 수 있는, 새도우 마스크 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Luminescence Emitting Device: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다. 이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두되고 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착하게 된다.
진공열증착법은 진공의 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 새도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발원의 도가니를 가열하여 도가니에서 증발되는 증착입자를 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
최근 OLED 디스플레이가 고 해상도로 발전하면서 이를 구현하기 위한 새도우 마스크의 마스크 패턴도 마이크로미터 단위의 초소형으로 가공해야 하는 경우가 있다. 최근에는 실리콘 웨이퍼에 대해 반도체 공정을 통해 미세 패턴을 형성하여 실리콘으로 이루어진 새도우 마스크를 제조하는 연구가 진행되고 있다.
그런데, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 마이크로미터 단위의 마스크 패턴을 초소형으로 가공하는 과정에서 실리콘 웨이퍼의 내부응력으로 인해 마스크 시트의 우그러짐 또는 찢어짐 등의 변형이 발생하여 마스크 패턴의 제조하는 것이 어려운 경우가 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 마스크를 제조하는 과정에서 마스크에 얼라인 마크를 형성하여야 하는데, 실리콘 웨이퍼를 가공하여 마스크를 형성하는 과정에서 실리콘 웨이퍼에 형성된 얼라인 마크의 손상이 발생할 수 있어 이를 방지할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0070526호(2004년08월11일 공개)
본 발명은 인장응력이 유도되는 실리콘 질화막이 구비된 웨이퍼 모듈을 이용하여 마스크 시트를 가공함으로써 가공과정에서 인장응력으로 인해 마스크 시트의 변형을 최소화할 수 있는, 새도우 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 웨이퍼 모듈 가공 과정에서 금속성의 얼라인 마크의 손상을 방지할 수 있는 새도우 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 기판과, 인장응력이 유도되도록 상기 베이스 기판 표면에 적층되는 실리콘 질화막을 포함하며, 일면이 마크 형성 영역과 마스크 형성 영역으로 구획되는 웨이퍼 모듈을 준비하는 단계와; 상기 마크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막 상부에 광 반사성의 금속성 얼라인 마크를 형성하는 단계와; 상기 마스크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 마스크 시트를 형성하는 단계와; 상기 마스크 시트의 하부가 노출되도록 상기 웨이퍼 모듈 타면을 패터닝하여 마스크 프레임을 형성하는 단계를 포함하는, 새도우 마스크 제조 방법이 제공된다.
상기 새도우 마스크 제조 방법은, 상기 얼라인 마트를 형성하는 단계 이후에, 상기 금속성 얼라인 마크가 커버되도록 상기 실리콘 질화막 표면에 마크 보호용 실리콘 절연막을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 마스크 시트를 형성하는 단계는, 상기 마스크 형성 영역의 상기 마크 보호용 실리콘 절연막과 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 마스크 시트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 새도우 마스크 제조 방법, 상기 마스크 시트 표면에 자성체로 이루어진 마그넷 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마스크 시트를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 질화막에 에칭 레지스터를 패터닝하는 단계와; 상기 에칭 레지스터에 의해 노출된 상기 실리콘 질화막을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 질화막은, 낮은 인장응력이 형성되도록 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD)으로 형성될 수 있다.
상기 마크 보호용 실리콘 절연막은, 플라스마 강화 화학 기상 증착(Plaza enhanced Chemical Vapor Deposition)으로 형성될 수 있다.
상기 실리콘 질화막은 상기 베이스 기판의 양면에 형성되며, 이 경우, 상기 마스크 프레임을 형성하는 단계는, 상기 웨이퍼 모듈 타면에 에칭 레지스터를 패터닝하는 단계와; 상기 에칭 레지스터 층에 의해 노출되는 상기 실리콘 질화막을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하는 단계와; 상기 베이스 기판을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속성 얼라인 마크는, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 금속성 얼라인 마크는 스퍼터링 방식으로 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판은, 실리콘 기판, 유리 기판 및 수정 기판 중 어느 하나 일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인장응력이 유도되는 실리콘 질화막이 구비된 웨이퍼 모듈을 이용하여 마스크 시트를 가공함으로써 가공과정에서 인장응력으로 인해 마스크 시트의 변형을 최소화할 수 있다.
또한, 웨이퍼 모듈 가공 과정에서 금속성의 얼라인 마크의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크의 평면도.
도 3은 도 2의 A-A'에 따른 단면도.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크의 얼라인 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 순서도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'에 따른 단면도이다. 그리고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 흐름도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크의 얼라인 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5에는, 새도우 마스크(10), 베이스 기판(12), 실리콘 질화막(14), 웨이퍼 모듈(16), 얼라인 마크(18), 마크 보호용 실리콘 절연막(20), 에칭 레지스터(21, 23), 마스크 시트(22), 마스크 프레임(24), 마그넷 접착층(26), 더미 영역(27), 마크 형성 영역(28), 마스크 형성 영역(29), 증발원(30), 웨이퍼 기판(32), 마그넷 플레이트(34)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법은, 베이스 기판(12)과, 인장응력이 유도되도록 베이스 기판(12) 표면에 적층되는 실리콘 질화막(14)을 포함하며, 일면이 마크 형성 영역(28)과 마스크 형성 영역(29)으로 구획되는 웨이퍼 모듈(16)을 준비하는 단계와; 마크 형성 영역(28)의 실리콘 질화막(14) 상부에 광 반사성의 금속성 얼라인 마크(18)를 형성하는 단계와; 금속성 얼라인 마크(18)가 커버되도록 실리콘 질화막(14) 표면에 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 적층하는 단계와; 마스크 형성 영역(29)의 마크 보호용 실리콘 절연막(20)과 실리콘 질화막(14)을 패터닝하여 마스크 시트(22)를 형성하는 단계와; 마스크 시트(22)의 하부가 노출되도록 웨이퍼 모듈(16) 타면을 패터닝하여 마스크 프레임(24)을 형성하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따르면 마스크 시트(22) 제조 과정에서 실리콘 질화막(14)에 유도된 인장응력에 의해 마스크 시트(22)가 팽팽하게 유지되면서 변형이 최소화된다.
웨이퍼 모듈(16)은, 베이스 기판(12)과, 인장응력이 유도되도록 베이스 기판(12) 표면에 적층되는 실리콘 질화막(14)으로 구성된다. 본 실시예에서는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 베이스 기판(12)을 중심으로 양면에 실리콘 질화막(14)이 각각 형성된 형태의 웨이퍼 모듈(16)을 제시하고 있으나, 베이스 기판의 일면에만 실리콘 질화막을 형성한 형태의 웨이퍼 모듈을 사용하는 것도 가능한다. 웨이퍼 모듈(16)은 실리콘 웨이퍼 기판(32)을 다루는 전문적인 업체에서 모듈 형태로 납품받아 사용할 수 있다.
베이스 기판(12)은 웨이퍼 모듈(16)의 바디를 형성하는 기판으로서, 실리콘, 유리, 석영 등으로 제작될 수 있는데, 본 실시예에서는 베이스 기판(12)으로 고순도 실리콘으로 이루어진 실리콘 기판이 사용되었다. 베이스 기판(12)은, 마스크 가공 완료 후에는 마스크 시트(22)를 지지하는 마스크 프레임(24)의 뼈대를 형성하게 된다.
한편, 베이스 기판(12)으로 광 투과성의 유리 기판, 석영(quartz) 기판을 사용할 수 있는데, 베이스 기판(12)을 광 투과성의 유리 기판, 석영 기판으로 구성된 경우 새도우 마스크(10) 하부에서 레이저광의 조사 등이 가능하다.
실리콘 질화막(14)(SiNx)은, 베이스 기판(12)의 표면에 인장응력이 유도되도록 적층되는데, 실리콘 질화막(14)의 형성 과정에서 내부에 인장응력을 유도하면서 베이스 기판(12)에 적층될 수 있다.
실리콘 질화막(14)은 낮은 인장응력이 형성되도록 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD)으로 형성될 수 있는데, 저압 화학 기상 증착 방식으로 매우 낮은 증착율로 베이스 기판(12)의 표면에 차례로 증착되기 때문에 낮은 인장응력을 유도할 수 있다. 그리고, 실리콘 질화막(14)의 증착 시간을 조절함으로써 실리콘 질화막(14)의 두께를 조절할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 베이스 기판(12)으로 실리콘 기판 300~750㎛ 두께에, 실리콘 질화막(14)은 0.5 ~ 5.0㎛ 정도 두께로 형성하였다. 실리콘 질화막(14)에 유도되는 인장응력에 따라 실리콘 질화막(14)의 두께를 결정할 수 있다.
실리콘 질화막(14)에 인장응력을 유도함으로써 실리콘 질화막(14)을 마스크 시트(22)로 가공하는 과정에서 실리콘 질화막(14)의 인장응력에 의해 마스크 시트(22)가 구겨짐 없이 팽팽하게 유지될 수 있다.
이하에서는, 베이스 기판(12)이 실리콘 기판으로 구성된 웨이퍼 모듈(16)을 중심으로 새도우 마스크 제조 방법을 설명하기로 한다.
본 실시예의 경우, 웨이퍼 모듈(16) 한 판에 다수의 마스크 시트(22)를 형성한 형태로서, 도 2를 참조하면, 총 9개의 마스크 시트(22)가 더미 영역(27)(dummy area)에 의해 분할되며, 각 마스크 시트(22)에는 본 실시예의 방법에 따라 초미세의 마스크 패턴이 형성된다.
더미 영역(27)은, 마스크 형성 영역(29)에서 마스크 시트(22)가 형성되지 않은 영역으로서 도 2에 도시된 바와 같이, 각 마스크 시트(22) 사이에 격자상으로 형성될 수 있다. 그리고, 웨이퍼 모듈(16)의 외주를 따라 얼라인 마크(18)가 형성되는데, 상술한 바와 같이, 마스크 시트(22)가 형성되는 영역을 마스크 형성 영역(29), 얼라인 마크(18)가 형성되는 영역을 마크 형성 영역(28)이라 한다.
본 실시예에서는 웨이퍼 모듈(16) 일면의 외주를 따라 마크 형성 영역(28)으로, 마크 형성 영역(28) 내부에 마스크 형성 영역(29)을 구획한 형태를 제시하였으나, 웨이퍼 모듈(16) 내부에도 마크 형성 영역(28)이 형성될 수 있어 마크 형성 영역(28)의 위치는 한정되지 않는다. 마크 형성 영역(28)과 마스크 형성 영역(29)은 마스크 시트 크기, 개수 등에 따라 다르게 구획될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 마스크 시트(22) 하면의 더미 영역(27)에도 마스크 프레임(24)을 형성하여 처짐을 방지하도록 하였다.
이하 도 4를 참고하여 본 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 실시예에 따른 새도우 마스크 제조 방법의 흐름도로서, 웨이퍼 모듈을 이용하여 도 2 및 도 3에 도시된 새도우 마스크 형성 방법을 공정 중심으로 간략히 도시한 도면으로서, 이하에서는 도 4를 참조하여, 새도우 마스크(10)의 형성 공정을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(12)과, 인장응력이 유도되도록 베이스 기판(12) 표면에 적층되는 실리콘 질화막(14)을 포함하며, 일면이 마크 형성 영역(28)과 마스크 형성 영역(29)으로 구획되는 웨이퍼 모듈(16)을 준비한다(S100).
도 2를 참조하면, 하나의 웨이퍼 모듈(16)에는, 복수 개의 마스크 시트(22)가 형성될 수 있으며, 각 마스크 시트(22)의 내부에는 미세한 마스크 패턴이 형성된다. 그리고, 웨이퍼 모듈(16)의 외주를 따라 얼라인 마크(18)가 형성되는데, 설명의 편의를 위해 얼라인 마크(18)가 형성되는 웨이퍼 모듈(16)의 외주 부분을 마크 형성 영역(28)이라 하며, 마크 형성 영역(28) 내부의 마스크 시트(22)가 형성되는 영역을 마스크 형성 영역(29)이라 한다. 한편, 더미 영역(27)은 마스크 형성 영역(29) 중 마스크 시트(22)가 형성되지 않은 영역으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 마스크 시트(22) 사이에 격자상으로 형성될 수 있다.
다음에, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 마크 형성 영역(28)의 실리콘 질화막(14) 상부에 광 반사성의 금속성 얼라인 마크(18)를 형성한다(S200).
본 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크(10)를 웨이퍼 기판(32)에 얼라인하여 증착 공정을 수행하기 위해서는 미리 새도우 마스크(10)에 얼라인 마크(18)를 형성해 두어야 한다.
본 실시예에 따라 제조되는 새도우 마스크(10)의 경우, 마스크 시트(22)나 마스크 프레임(24) 등의 가공을 위해 웨이퍼 모듈(16)에 대해 건식 식각 또는 습식 식각을 진행하게 되는데, 이 과정에서 미리 형성된 얼라인 마크(18)에 손상이 발생할 수 있고 이에 따라 얼라인 마크(18)를 식각 등으로 보호하기 위해 얼라인 마크(18)를 커버하는 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 형성한다. 따라서, 얼라인 마크(18)는 마크 보호용 실리콘 절연막(25) 내부에 매립되면서 외부에서는 쉽지 인지하기 어려울 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 광 반사성의 금속성 얼라인 마크(18)를 매립하여 광 조사에 따라 얼라인 마크(18)를 인지할 수 있도록 구성하였다.
금속성 얼라인 마크(21)는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 금속성 얼라인 마크(21)는 스퍼터링 방식으로 마크 형성 영역(19)의 실리콘 질화막(16) 상부에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 금속성 얼라인 마크(21)로 광 반사성이 비교적 높은 알루미늄(Al)을 스퍼터링 방식으로 형성한 형태를 제시한다.
다음에, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 금속성 얼라인 마크(18)가 커버되도록 실리콘 질화막(14) 표면에 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 형성한다(S300).
실리콘 웨이퍼 기술에 있어서 절연막은 전자 이동을 막는 막으로서, 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 등의 실리콘 절연막을 마크 보호용 실리콘 절연막으로 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 마스크 시트(22), 마스크 프레임(24) 등의 형성 과정에서 재료에 대한 식각을 진행하게 되는데, 금속성의 얼라인 마크(18)가 식각에 의해 손상될 수 있어 이를 보호하기 위해 실리콘 질화막(14) 상부에 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 형성하는 것이다. 본 과정에 있어 마크 보호용 실리콘 절연막(20)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 실리콘 질화막(14) 상에 적층될 수 있다. 마크 보호용 실리콘 절연막(20)은 내부응력이 제어를 크게 필요로 하지 않으므로 통상의 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방식으로 증착이 이루어질 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 마크 보호용 실리콘 절연막(20)으로서 마스크 시트(22)를 형성하는 실리콘 질화막(14)과 동일한 재질의 마크 보호용 실리콘 질화막을 사용하였다.
본 실시예에서는 얼라인 마크(18)를 식각 등으로 보호하기 위해 얼라인 마크(18)를 커버하는 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 형성하였으나, 공정에 따라서는 본 단계를 실시하지 않고 바로 마스크 형성 영역(29)의 실리콘 질화막(14)을 패터닝하여 마스크 시트(22)를 형성할 수 있다.
다음에, 도 4의 (d) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 마스크 형성 영역(29)의 마크 보호용 실리콘 절연막(20)과 실리콘 질화막(14)을 패터닝하여 마스크 시트(22)를 형성한다(S400).
마스크 형성 영역(29)의 마크 보호용 실리콘 절연막(20)과 실리콘 질화막(14)의 일부를 식각(etching)하여 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트(22)를 형성하는데, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 에칭이 되지 않아야 하는 영역에 에칭 레지스터(21)를 형성한 후 마크 보호용 실리콘 절연막(20)과 실리콘 질화막(14)에 대한 식각을 수행하며 에칭 레지스터(21)가 형성된 영역 이외의 영역이 식각되면서 마스크 시트(22)가 형성된다.
본 실시예에서는 미세 패턴 형성이 가능한 건식 식각으로 마스크 패턴을 형성하게 되는데, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 실리콘 질화막(14)에 전자빔 리소그래피(E-beam Lithograpy)나 포토 리소그래피(Photolithograpy) 등으로 에칭 레지스터(21)를 패터닝하고, 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이 에칭 레지스터(21)에 의해 노출된 실리콘 질화막(14)을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하여 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트(22)를 형성한다. 전자빔 리소그래피법에 따르면 노광을 위한 마스크가 필요 없이 전자빔을 선택적으로 조사하여 미세한 에칭 레지스터(21)의 패터닝이 가능하다.
에칭 레지스터(21)의 패터닝 후에는 RIE 식각을 진행하는데, RIE 식각은 가스를 플라즈마 상태로 만들고 상하부 전극을 이용해 플라즈마 사태의 가스를 실리콘 질화막(14)에 충돌시켜 식각하는 건식 식각 방법으로 식각 균일도가 높다.
실리콘 질화막(14)에 대한 식각 공정이 완료되면, 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스터(21)를 제거하여 베이스 기판(12) 상부에 얇은 박판의 마스크 시트(22)를 형성한다. 에칭 레지스터(21)의 제거는 본 단계에서 수행되거나 베이스 기판(12)에 대한 패터닝 공정 이후에 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 마크 보호용 실리콘 절연막(20)을 형성하지 않은 경우, 바로 마스크 형성 영역(29)의 실리콘 질화막(14)을 패터닝하여 마스크 시트(22)를 형성할 수 있다.
다음에, 도 4의 (g) 내지 (i)에 도시된 바와 같이, 마스크 시트(22)의 하부가 노출되도록 웨이퍼 모듈(16) 타면을 패터닝하여 마스크 프레임(24)을 형성한다(S500).
본 실시예에 따르면 베이스 기판(12)의 양면에 실리콘 질화막(14)이 형성되는데, 웨이퍼 모듈(16) 일면의 실리콘 질화막(14)을 이용하여 마스크 시트(22)를 형성하는 경우 그 반대편의 실리콘 질화막(14) 및 베이스 기판(12)을 제거할 필요가 있다.
마스크 프레임(24)은 실리콘 질화막(14)으로 형성된 얇은 박판 형태의 마스크 시트(22)를 지지하기 위한 것으로서, 마스크 형성 영역(29)의 마스크 시트(22) 하부의 베이스 기판(12) 및 베이스 기판(12) 하부의 실리콘 질화막(14)을 제거하여 형성한다.
위의 실리콘 질화막(14)의 패터닝 방법과 마찬가지로, 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이, 마스크 프레임(24)의 형성 영역에 에칭 레지스터(23)를 형성하고, 도 2의 (h)에 도시된 바와 같이, 하부의 실리콘 질화막(14)과 베이스 기판(12)을 순차적으로 식각하여 마스크 프레임(24)을 형성한다.
본 과정을 보다 자세히 살펴보면, 웨이퍼 모듈(16) 타면에 에칭 레지스터(23)를 패터닝하는 단계와; 에칭 레지스터(23)에 의해 노출되는 실리콘 질화막(14)을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하는 단계와; 베이스 기판(12)을 식각하는 단계를 포함한다.
마스크 프레임(24)의 형성 영역에, 도 4의 (g)에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스터(23)를 형성하고 RIE 건식 식각으로 웨이퍼 모듈(16) 하면의 실리콘 질화막(14)을 식각한다. 다음에, 습식 식각이나 건식 식각을 수행하여 베이스 기판(12)을 이루는 실리콘 기판을 식각한다.
본 단계에 있어서, 마스크 시트(22)의 하부의 베이스 기판(12)을 이루는 실리콘 기판이 식각 됨에 따라 마스크 시트(22)에는 내부응력에 의해 찢어짐이나 구겨짐이 발생할 수 있는데, 마스크 시트(22)를 구성하는 실리콘 질화막(14)의 인장응력에 의해 마스크 시트(22)가 팽팽하게 유지되면서 변형이 최소화될 수 있다. 실리콘 질화막(14)에 대한 식각이 완료되면 기 설치된 에칭 레지스터(23)를 제거한다.
다음에, 도 4의 (j)에 도시된 바와 같이, 마스크 시트(22) 표면에 자성체로 이루어진 마그넷 접착층(26)을 형성한다(S600).
마그넷 접착층(26)은 자성체로 이루어져 기판 상부에 위치하는 마그넷 플레이트(34)(도 5의 34)에 부착될 수 있다. 마그넷 접착층(26)은 도 4의 (j)에 도시된 바와 같이, 마스크 시트(22)가 형성된 실리콘 질화막(14) 상면에 형성되거나, 실리콘 질화막(14)의 오픈된 하면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 마스크 시트(22)가 형성된 실리콘 질화막(14)의 상면에 자성체로 마그넷 접착층(26)을 형성한 형태를 제시한다.
자성체는, 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 본 실시예에 따른 마그넷 접착층(26)은 자성이 높은 니켈(Ni)-코발트(Co) 합금으로 형성되거나 자성체가 함유된 폴리머로 형성될 수 있다. 금속성의 마그넷 접착층(26)은 도 4의 (i) 단계 이후에 마스크 시트(22)의 상면에 스퍼터링 증착 방식으로 형성될 수 있다.
도 5은 본 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크(10)의 얼라인 방법을 설명하기 위한 도면이다. 물질 증착은 진공 챔버 내에서 이루어지는데, 증착이 이루어지는 웨이퍼 기판(32)에 대해 하부에는 본 실시예에 따라 제조된 새도우 마스크(10) 배치하고, 웨이퍼 기판(32) 상부에는 마그넷 플레이트(34)를 배치한 상태에서 웨이퍼 기판(32)을 사이에 두고 마그넷 플레이트(34)를 하강하고 새도우 마스크(10)를 상승시키면 마그넷 플레이트(34)의 마그넷과 새도우 마스크(10)의 마그넷 접착층(26)이 자력에 의해 접착되면서 새도우 마스크(10)의 처짐을 방지하게 된다.
마그넷 플레이트(34)에는 자성체의 마그넷 접착층(26)이 부착될 수 있도록 판 상으로 자력을 발생시키는 마그넷이 부착되어 있으며, 마그넷 플레이트(34)가 하강하여 웨이퍼 기판(32)에 가까워짐에 따라 마그넷의 자력이 마스크(30)의 마그넷 접착층(26)에 도달하여 웨이퍼 기판(32)을 사이에 두고 마그넷 플레이트(34)와 새도우 마스크(10)가 접착되면서 합착이 이루어진다.
웨이퍼 기판(32)과 본 실시예에 따른 새도우 마스크(10)가 접착되어 얼라인되면, 하부에 위치한 증발원(30)에서 토출되는 증착입자가 새도우 마스크(10)의 마스크 패턴을 통해 웨이퍼 기판(32)에 증착된다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
12: 새도우 마스크 12: 베이스 기판
14: 실리콘 질화막 16: 웨이퍼 모듈
18: 얼라인 마크 20: 마크 보호용 실리콘 절연막
21, 23: 에칭 레지스터 22: 마스크 시트
24: 마스크 프레임 26: 마그넷 접착층
27: 더미 영역 28: 마크 형성 영역
29: 마스크 형성 영역 30: 증발원
32: 웨이퍼 기판 34: 마그넷 플레이트

Claims (10)

  1. 베이스 기판과, 인장응력이 유도되도록 상기 베이스 기판 표면에 적층되는 실리콘 질화막을 포함하며, 일면이 마크 형성 영역과 마스크 형성 영역으로 구획되는 웨이퍼 모듈을 준비하는 단계와;
    상기 마크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막 상부에 광 반사성의 금속성 얼라인 마크를 형성하는 단계와;
    상기 마스크 형성 영역의 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 마스크 시트를 형성하는 단계와;
    상기 마스크 시트의 하부가 노출되도록 상기 웨이퍼 모듈 타면을 패터닝하여 마스크 프레임을 형성하는 단계를 포함하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 얼라인 마트를 형성하는 단계 이후에,
    상기 금속성 얼라인 마크가 커버되도록 상기 실리콘 질화막 표면에 마크 보호용 실리콘 절연막을 적층하는 단계를 더 포함하고,
    상기 마스크 시트를 형성하는 단계는,
    상기 마스크 형성 영역의 상기 마크 보호용 실리콘 절연막과 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 마스크 시트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 시트 표면에 자성체로 이루어진 마그넷 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 시트를 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 질화막에 에칭 레지스터를 패터닝하는 단계와;
    상기 에칭 레지스터에 의해 노출된 상기 실리콘 질화막을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 질화막은,
    낮은 인장응력이 형성되도록 저압 화학 기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 마크 보호용 실리콘 절연막은,
    플라스마 강화 화학 기상 증착(Plaza enhanced Chemical Vapor Deposition)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 질화막은 상기 베이스 기판의 양면에 형성되며,
    상기 마스크 프레임을 형성하는 단계는,
    상기 웨이퍼 모듈 타면에 에칭 레지스터를 패터닝하는 단계와;
    상기 에칭 레지스터 층에 의해 노출되는 상기 실리콘 질화막을 RIE(Reactive-Ion Etching)로 건식 식각하는 단계와;
    상기 베이스 기판을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속성 얼라인 마크는,
    알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속성 얼라인 마크는 스퍼터링 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은,
    실리콘 기판, 유리 기판 및 수정 기판 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는, 새도우 마스크 제조 방법.


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