KR20230069406A - Producing method of mask integrated frame and mask integrated frame - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘 웨이퍼 상에 화소를 형성할 때 사용하고, 초고해상도의 마스크 패턴이 정밀하게 형성할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a frame-integrated mask and a frame-integrated mask. More specifically, it relates to a method for manufacturing a frame-integrated mask, which is used when forming pixels on a silicon wafer, and which can precisely form an ultra-high resolution mask pattern, and a frame-integrated mask.
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.As a technology for forming pixels in the OLED manufacturing process, the FMM (Fine Metal Mask) method, which deposits organic materials on a desired location by attaching a thin metal shadow mask to the substrate, is mainly used.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크 박막을 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용하는데, 고정시키는 과정에서 대면적 마스크의 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점이 있었다.In the existing OLED manufacturing process, after manufacturing a mask thin film, the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame for use, but there was a problem that the large area mask was not well aligned during the fixing process. In addition, in the process of welding fixing to the frame, the thickness of the mask film is too thin and the mask has a large area, so there is a problem that the mask is sagging or twisted by a load.
초고화질의 OLED 제조 공정에서는 수 ㎛의 미세한 정렬의 오차도 화소 증착의 실패로 이어질 수 있으므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.In the ultra-high-definition OLED manufacturing process, even a microscopic alignment error of several micrometers can lead to pixel deposition failure, so it is necessary to develop a technology that can prevent deformation such as sagging or twisting the mask and clarify alignment. am.
한편, 최근에는 VR(virtual reality) 기기에 적용되는 마이크로 디스플레이(micro display)가 주목받고 있다. 마이크로 디스플레이는 VR 기기에서 사용자의 바로 눈 앞에서 영상을 나타내기 위해, 기존의 디스플레이들보다 더욱 작은 화면 크기를 가지면서도, 작은 화면 내에서 고화질을 구현해야 한다. 따라서, 기존의 초고화질의 OLED 제조 공정에 사용되는 마스크보다 크기가 작은 마스크 패턴과, 화소 증착 공정 전에 마스크의 더욱 미세한 정렬이 필요한 실정이다.Meanwhile, recently, a micro display applied to a virtual reality (VR) device is attracting attention. In order to display an image right in front of a user's eyes in a VR device, the micro display must have a smaller screen size than existing displays and implement high definition within a small screen. Therefore, a mask pattern smaller in size than a mask used in a conventional ultra-high-definition OLED manufacturing process and finer alignment of the mask before a pixel deposition process are required.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마이크로 디스플레이(micro display)의 초고화질 화소를 구현할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the various problems of the prior art as described above, and to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask and a frame-integrated mask capable of implementing ultra-high-definition pixels of a micro display. The purpose.
또한, 본 발명은 마스크의 정렬을 명확하게 하여 화소 증착의 안정성을 향상시킬 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a frame-integrated mask and a frame-integrated mask capable of improving pixel deposition stability by clearly aligning the mask.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성 공정에 사용되며, 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막 및 템플릿이 접착된 마스크 지지 템플릿을 준비하는 단계 - 상기 마스크 금속막은 상기 템플릿과 접착된 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 소정의 깊이를 가지는 제1 마스크 패턴이 형성됨 -; (b) 상기 마스크 금속막의 상기 제2 면을 상기 프레임에 대응시키고, 상기 제1 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀부를 제외한 더미부의 적어도 일부를 프레임에 부착하는 단계; (c) 상기 템플릿을 마스크 금속막으로부터 분리하는 단계; (d) 상기 마스크 금속막의 제1 면 상에서 상기 마스크 셀부의 두께를 감축하여 상기 제1 마스크 패턴을 제1 면 상에 노출하는 단계;를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a method for manufacturing a frame-integrated mask used in an OLED pixel formation process, in which a mask and a frame supporting the mask are integrally formed, (a) a mask support template to which a mask metal film and a template are bonded. preparing, wherein a first mask pattern having a predetermined depth is formed on a second surface of the mask metal film opposite to the first surface bonded to the template; (b) making the second surface of the mask metal film correspond to the frame and attaching at least a portion of the dummy part to the frame except for the mask cell part where the first mask pattern is formed; (c) separating the template from the mask metal layer; (d) exposing the first mask pattern on the first surface by reducing the thickness of the mask cell portion on the first surface of the mask metal film;
상기 (b) 단계에서, 레이저 용접으로 상기 마스크 금속막의 상기 더미부의 적어도 일부를 상기 프레임에 부착할 수 있다.In step (b), at least a portion of the dummy portion of the mask metal layer may be attached to the frame by laser welding.
상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에, (c-2) 상기 제1 면 상의 상기 마스크 셀부를 제외한 상기 마스크 금속막의 표면 상에 절연부를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Between the step (c) and the step (d), (c-2) forming an insulating portion on a surface of the mask metal layer except for the mask cell portion on the first surface; may be further included.
상기 절연부는 스프레이 코팅 방법으로 형성하고, 상기 절연부는 상기 마스크 셀부를 제외한 상기 마스크 금속막의 표면 및 상기 프레임의 표면 상에 형성할 수 있다.The insulating part may be formed by a spray coating method, and the insulating part may be formed on a surface of the mask metal film and a surface of the frame except for the mask cell part.
상기 (c-2) 단계와 상기 (d) 단계 사이에, (c-3) 상기 제2 면 상의 상기 마스크 셀부 상에 감축지지부를 배치하는 단계;를 더 포함하고, 상기 감축지지부는, 상기 (d) 단계에서 상기 제1 면 상의 상기 마스크 셀부의 두께가 감축되는 공정을 수행 시, 상기 제2 면 상의 상기 마스크 셀부를 지지할 수 있다.Between the step (c-2) and the step (d), (c-3) disposing a reduction support portion on the mask cell portion on the second surface; further comprising the reduction support portion, wherein the ( In step d), when the process of reducing the thickness of the mask cell portion on the first surface is performed, the mask cell portion on the second surface may be supported.
(e) 상기 절연부를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.(e) removing the insulating part; may further include.
상기 (a) 단계에서, 상기 제1 마스크 패턴은 상기 마스크 금속막을 두께 방향으로 관통하지 않게 3㎛ 내지 15㎛의 깊이로 형성될 수 있다.In the step (a), the first mask pattern may be formed to a depth of 3 μm to 15 μm without penetrating the mask metal layer in a thickness direction.
상기 (d) 단계 이전의 상기 마스크 금속막의 두께는 20㎛ 내지 50㎛이고, 상기 (d) 단계 이후의 상기 마스크 금속막의 상기 마스크 셀부의 두께는 2㎛ 내지 12㎛일 수 있다.A thickness of the mask metal film before step (d) may be 20 μm to 50 μm, and a thickness of the mask cell portion of the mask metal film after step (d) may be 2 μm to 12 μm.
상기 (d) 단계에서 상기 마스크 셀부의 두께 감축은 습식 식각, 건식 식각 중 적어도 하나의 방법으로 수행할 수 있다.In step (d), the thickness of the mask cell portion may be reduced by at least one of wet etching and dry etching.
상기 마스크 셀부의 두께 감축은, 습식 식각을 이용한 1차 두께 감축 및 건식 식각을 이용한 2차 두께 감축을 포함할 수 있다.The thickness reduction of the mask cell portion may include a first thickness reduction using wet etching and a second thickness reduction using dry etching.
상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에, (c-a) 상기 마스크 금속막의 제1 면 상에서 상기 제1 마스크 패턴보다 폭이 크고 깊은 깊이를 가지는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 마스크 패턴과 제1 마스크 패턴이 연결되어 상기 마스크 금속막이 관통될 수 있다.Between the step (c) and the step (d), (c-a) forming a second mask pattern having a greater width and a greater depth than the first mask pattern on the first surface of the mask metal film; And, the second mask pattern and the first mask pattern are connected so that the mask metal layer may pass through.
상기 (d) 단계에서, 상기 마스크 금속막의 제1 면 상에서 상기 마스크 셀부의 두께를 감축하여 상기 제2 마스크 패턴의 두께가 감축될 수 있다.In step (d), the thickness of the second mask pattern may be reduced by reducing the thickness of the mask cell portion on the first surface of the mask metal layer.
상기 (d) 단계에서, 상기 마스크 셀부의 두께 감축은 상기 제2 마스크 패턴의 두께가 상기 제1 마스크 패턴의 두께보다 얇아질때까지 수행할 수 있다.In step (d), the thickness of the mask cell portion may be reduced until the thickness of the second mask pattern becomes smaller than the thickness of the first mask pattern.
상기 마스크 금속막의 형상은 원형이고, 상기 프레임은, 상기 마스크 금속막과 부착되는 링 형상의 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임의 하부에 일체로 연결되며 상기 마스크 금속막과 상기 연결 프레임을 지지하는 지지 프레임;을 포함할 수 있다.The mask metal film has a circular shape, and the frame includes: a ring-shaped connecting frame attached to the mask metal film; and a support frame integrally connected to a lower portion of the connection frame and supporting the mask metal film and the connection frame.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성 공정에 사용되며, 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서, 제1 마스크 패턴을 포함하는 마스크; 및 상기 제1 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀부를 제외한 더미부의 적어도 일부에 부착되는 프레임;을 포함하고, 상기 마스크 셀부는 상기 더미부보다 얇은 두께를 가지고, 상기 마스크 셀부가 상기 더미부와 동일한 두께에서부터 두께 감축에 의해 얇아지면서 상기 상기 제1 마스크 패턴이 상기 마스크 셀부를 두께 방향으로 관통한 형태가 된, 프레임 일체형 마스크에 의해 달성된다.And, the above object of the present invention, used in the OLED pixel forming process, a frame-integrated mask in which a mask and a frame supporting the mask are formed integrally, a mask including a first mask pattern; and a frame attached to at least a portion of the dummy portion excluding the mask cell portion where the first mask pattern is formed, wherein the mask cell portion has a thickness smaller than that of the dummy portion, and the mask cell portion has a thickness ranging from the same thickness as that of the dummy portion. This is achieved by a frame-integrated mask in which the first mask pattern passes through the mask cell portion in the thickness direction while being thinned by reduction.
상기 마스크 셀부의 면적은 OLED 화소 형성의 대상이 되는 대상 기판의 면적보다 크게 형성되고, 상기 더미부와 상기 마스크 셀부의 단차가 형성하는 공간이 상기 대상 기판의 수용 공간으로 제공될 수 있다.An area of the mask cell portion may be larger than an area of a target substrate on which an OLED pixel is formed, and a space formed by a step difference between the dummy portion and the mask cell portion may be provided as an accommodation space of the target substrate.
상기 마스크는 제1 마스크 패턴의 상부에 제1 마스크 패턴보다 폭 및 두께가 큰 제2 마스크 패턴을 포함하고, 상기 제2 마스크 패턴과 제1 마스크 패턴이 연결되어 상기 마스크 셀부를 두께 방향으로 관통한 형태가 될 수 있다.The mask includes a second mask pattern having a greater width and thickness than the first mask pattern on top of the first mask pattern, and the second mask pattern and the first mask pattern are connected to pass through the mask cell portion in the thickness direction. can be in the form
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마이크로 디스플레이(micro display)의 초고화질 화소를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, there is an effect of implementing ultra-high-definition pixels of a micro display.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크의 정렬을 명확하게 하여 화소 증착의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of improving the stability of pixel deposition by clearly aligning the mask.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크의 마스크 부분을 나타내는 개략도이다.
도 3은 마스크의 양면을 습식 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 공정 수행 시의 문제점을 나타내는 개략도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 화소 증착을 위해 프레임 일체형 마스크과 대상 기판을 접촉한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 프레임 일체형 마스크를 적용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a mask portion of a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a process of forming a mask pattern by wet etching both surfaces of a mask.
4 is a schematic diagram showing problems in performing the process of FIG. 3 .
5 and 6 are schematic views illustrating a process of manufacturing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a state in which a frame-integrated mask and a target substrate are in contact for OLED pixel deposition according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a frame-integrated mask according to another embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus to which the frame-integrated mask of the present invention is applied.
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Similar reference numerals in the drawings indicate the same or similar functions in various aspects, and the length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10)를 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10)의 마스크(20) 부분을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a frame-integrated
최근에 VR(virtual reality) 기기에 적용되는 마이크로 디스플레이(micro display)는 대면적의 기판이 아닌, 실리콘 웨이퍼와 같은 대상 기판(900)[도 9 참조]에 대하여 화소 증착 공정을 수행할 수 있다. 마이크로 디스플레이는 화면이 사용자의 눈 앞에 바로 위치하게 되므로, 대면적의 크기보다는 약 1 ~ 2인치 크기 정도로 작은 화면을 가지게 된다. 이에 더하여, 사용자의 눈 앞에 가까이 위치하기 때문에 해상도는 더욱 높게 구현될 필요가 있다.Recently, a micro display applied to a virtual reality (VR) device may perform a pixel deposition process on a target substrate 900 (see FIG. 9) such as a silicon wafer rather than a large-area substrate. Since the screen of the micro display is located right in front of the user's eyes, it has a small screen of about 1 to 2 inches rather than a large area. In addition to this, since it is located close to the user's eyes, it is necessary to implement a higher resolution.
따라서, 본 발명은 일변의 길이가 1,000m를 넘는 대면적의 대상 기판에 대한 화소 형성 공정에서 사용하기 보다는, 200mm, 300mm, 450mm 급의 실리콘 웨이퍼 대상 기판(900) 상에서 화소 형성 공정을 진행하되 초고화질로서 화소를 형성할 수 있는 프레임 일체형 마스크(10)의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크(10)를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention proceeds with a pixel formation process on a 200mm, 300mm, and 450mm silicon
예를 들어, 현재 QHD 화질의 경우는 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질의 경우는 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. VR 기기에 직접 적용되는 마이크로 디스플레이, 또는 VR 기기에 끼워서 사용되는 마이크로 디스플레이는 약 2,000 PPI 이상급의 초고화질을 목표로 하고 있고, 화소의 크기는 약 5~10㎛ 정도에 이르게 된다. 실리콘 웨이퍼의 경우, 반도체 공정에서 개발된 기술을 활용하여 유리기판에 비해 미세하고 정밀한 공정이 가능하므로 고해상도 마이크로 디스플레이의 기판으로 채용될 수 있다. 본 발명은 이러한 실리콘 웨이퍼 상에 화소를 형성할 수 있는 프레임 일체형 마스크(10)인 것을 특징으로 한다.For example, in the case of the current QHD picture quality, the pixel size reaches about 30 ~ 50㎛ with 500 ~ 600 PPI (pixel per inch), and in the case of 4K UHD and 8K UHD high-definition, ~860 PPI and ~1600 PPI are higher than this. resolution, etc. A micro-display applied directly to a VR device or a micro-display used by being inserted into a VR device aims for ultra-high resolution of about 2,000 PPI or higher, and the pixel size reaches about 5 to 10 μm. In the case of a silicon wafer, it can be used as a substrate for a high-resolution micro-display because a finer and more precise process is possible compared to a glass substrate by utilizing a technology developed in a semiconductor process. The present invention is characterized in that it is a frame-integrated
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 실리콘 웨이퍼를 대상 기판(900)[도 9 참조]으로 하여 화소 증착 공정을 수행하기 위해, 마스크(20)가 실리콘 웨이퍼에 대응하는 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 마스크(20)의 형상이 실리콘 웨이퍼에 대응한다는 의미는, 마스크(20)가 실리콘 웨이퍼와 동일한 크기 및 형상을 가지거나, 실리콘 웨이퍼와 크기 및 형상은 상이하지만 적어도 동축을 이루고 마스크 패턴(P)이 실리콘 웨이퍼의 형상 내에 배치되는 상태까지 포함하는 것임을 밝혀둔다. 또한, 실리콘 웨이퍼에 대응하는 형상을 가진 마스크(20)는 프레임(30)과 일체로 연결되어 마스크 정렬을 명확하게 하는 것을 특징으로 한다.1 and 2, in order to perform a pixel deposition process using a silicon wafer as a target substrate 900 (see FIG. 9), the
프레임 일체형 마스크(10)는 마스크(20) 및 프레임(30)을 포함하고, 프레임(30)의 일부 표면에 마스크(20)가 부착될 수 있다. 마스크(20) 중 프레임(30)에 부착되지 않고 마스크 패턴(P)이 형성된 부분을 마스크 셀부(20a), 프레임(30)에 일부 부착된 부분을 더미부(20b)로 나타낸다. 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)는 형성된 위치에 따라 명칭과 부호를 달리 기재하였지만, 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)는 분리된 영역이 아니며, 동일한 재질을 가지며 일체로 연결되는 구성이다. 다시 말해, 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)는 압연(rolling), 전주 도금(electroforming) 등의 공정에서 동시에 형성되는 마스크(20: 20a, 20b)의 각 부분이다. 이하의 설명에서 마스크 셀부(20a), 더미부(20b)는 마스크(20: 20a, 20b)와 혼용되어 사용될 수 있다.The frame-integrated
마스크(20)는 인바(invar) 또는 슈퍼 인바(super invar) 재질인 것이 바람직하고, 원형의 실리콘 웨이퍼에 대응하도록 원형의 형상일 수 있다. 마스크(20)는 200mm, 300mm, 450mm 등의 실리콘 웨이퍼에 상응하거나 큰 크기를 가질 수 있다.The
종래의 마스크는 대면적 기판에 대응하도록 사각, 다각형 등의 형태를 가진다. 그리고, 이 마스크에 대응하도록 프레임도 사각, 다각형 등의 형태를 가지게 되며, 마스크가 각진 모서리를 포함하므로, 모서리에 스트레스(stress)가 집중되는 문제점이 발생할 수 있다. 스트레스가 집중되면 마스크의 일부분에만 다른 힘이 작용하게 되므로, 마스크가 뒤틀리거나 일그러질 수 있고, 이는 화소 정렬의 실패로 이어질 수 있다. 특히나, 2,000 PPI 이상의 초고화질에서는 마스크의 모서리에 스트레스가 집중되는 것을 피해야 한다.A conventional mask has a shape such as a square or a polygon to correspond to a large-area substrate. In addition, the frame also has a shape such as a square or a polygon to correspond to the mask, and since the mask includes angled corners, a problem in which stress is concentrated at the corners may occur. When stress is concentrated, a different force is applied to only a portion of the mask, and thus the mask may be twisted or distorted, which may lead to pixel alignment failure. In particular, in ultra-high resolution of 2,000 PPI or higher, it is necessary to avoid concentrating stress on the edge of the mask.
따라서, 본 발명의 마스크(20)는 원형의 형상을 가짐에 따라, 모서리를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 모서리가 없으므로, 마스크(20)의 특정 부분에 다른 힘이 작용하게 되는 문제를 해소할 수 있고, 원형 테두리를 따라서 스트레스가 균일하게 분산될 수 있다. 이에 따라, 마스크(20)가 뒤틀리거나 일그러지지 않고, 화소 정렬을 명확히 하는데 기여할 수 있게 되며, 2,000 PPI 이상의 마스크 패턴(PP)을 구현할 수 있는 이점을 지닌다. 본 발명은 열팽창계수가 낮은 원형의 실리콘 웨이퍼와, 스트레스가 테두리를 따라 균일하게 분산되는 원형의 마스크(20)를 대응시켜 화소 증착 공정을 수행함에 따라, 약 5~10㎛ 정도에 이르는 화소를 증착할 수 있게 된다.Therefore, as the
도 2의 (a)를 참조하면, 마스크 셀부(20a)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성될 수 있다. 마스크 패턴(P)은 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이다. 마스크 패턴(P)들은 측부가 기울어진 형상, 테이퍼(Taper) 형상, 또는 상부에서 하부로 갈수록 패턴 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 수많은 마스크 패턴(P)들은 군집을 이루어 디스플레이 셀(C) 하나를 구성할 수 있다. 디스플레이 셀(C)은 대각선의 길이가 약 1~2인치 정도로, 하나의 디스플레이에 대응하는 영역이다.Referring to (a) of FIG. 2 , a plurality of mask patterns P may be formed in the
마스크 패턴(P)은 대략 테이퍼 형상을 가질 수 있고, 패턴 폭은 수 내지 십수㎛의 크기, 바람직하게는 약 5~10㎛의 크기(2,000 PPI 이상의 해상도)로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(P)은 PR을 통한 패터닝, 레이저 가공 등을 통해 형성될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The mask pattern P may have a substantially tapered shape, and may have a pattern width of several to several tens of μm, preferably about 5 to 10 μm (resolution of 2,000 PPI or more). The mask pattern P may be formed through PR patterning, laser processing, or the like, but is not limited thereto.
프레임(30)은 마스크(20)의 더미부(20b)의 적어도 일부에 부착될 수 있다. 더 상세하게는, 마스크(20)에서 마스크 패턴(P)이 형성된 영역인 마스크 셀부(20a)의 영역을 제외한 나머지 영역인 더미부(20b)의 적어도 일부가 프레임(30)에 부착될 수 있다.The
마스크(20)를 쳐지거나 뒤틀리지 않게 팽팽하게 지지할 수 있도록, 프레임(30)은 마스크(20)의 테두리를 둘러싸는 형상을 가지는 것이 바람직하다. It is preferable that the
더 살펴보면, 프레임(30)은 마스크(20)와 연결되는 연결 프레임(31) 및 연결 프레임(31)의 하부에서 연결 프레임(31)과 일체로 연결되며, 마스크(20) 및 연결 프레임(31)을 지지하는 지지 프레임(35)을 포함할 수 있다.Looking further, the
이 중에서, 연결 프레임(31)은 마스크(20)의 형상에 대응되면서도, 마스크(20)의 테두리[더미부(20b)]와 연결될 수 있고, 또한, 연결 프레임(31)이 마스크 셀부(20a)의 마스크 패턴(P)을 가리지 않도록, 중공 형태, 링 형태를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 연결 프레임(31)은 원형 링 형상을 가질 수 있다. 한편, 지지 프레임(35)은 연결 프레임(31)의 하부에서 일체로 연결되는 형상이라면, 원형 링 형상, 사각 링 형상 등 가운데 부분이 비어있는 범위 내에서 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명에서는 사각 링 형상의 지지 프레임(35)을 상정하여 도시한다.Among them, the
마스크(20)의 외주 방향을 따라, 연결 프레임(31)에 부착된 마스크(20)[더미부(20b)]의 폭은 일정할 수 있다. 즉, 원형 마스크(20)의 테두리[더미부(20b)] 모든 부분과 연결 프레임(31)이 부착되는 면적이 일정할 수 있다. 마스크(20) 테두리의 모든 부분에서 연결 프레임(31)과 부착되는 면적이 일정하게 되므로, 스트레스가 균일하게 분산되는 효과를 가지며, 마스크(20)를 원형으로 형성함에 따라 스트레스가 균일하게 분산되는 효과가 더욱 향상될 수 있다.Along the outer circumferential direction of the
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크(10)는, 마스크(20)가 프레임(30)과 일체로 연결되므로, 프레임(30)만을 OLED 화소 증착 장치(200)[도 9 참조]로 이동하고 설치하는 과정만으로 마스크(20)의 정렬이 완료될 수 있다.In addition, in the frame-integrated
도 3은 마스크(20)의 양면을 습식 식각하여 마스크 패턴(P)을 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 4는 도 3의 공정 수행 시의 문제점을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a process of forming a mask pattern P by wet etching both surfaces of the
마스크 패턴(P)의 해상도가 고해상도로 갈수록 마스크(20)의 두께는 얇아진다. 얇은 두께의 마스크(20)에서 고해상도의 마스크 패턴(P)을 형성하기 위해, 한쪽 면 상에서만 마스크 패턴(P)을 형성하지 않고, 도 3과 같이 양쪽 면 상에서 마스크 패턴(P)을 형성하는 공정이 이용될 수 있다.As the resolution of the mask pattern P increases, the thickness of the
도 3(a)를 참조하면, 제1 지지판(40) 상에 마스크(20)를 지지시키고 제1 패턴(P1)을 형성한다. 제1 패턴(P1)은 후술할 제2 패턴(P2)보다 작은 폭으로 마스크(20)를 관통하지 않을 정도로 얇게 형성한다. 이어서, 도 3(b)를 참조하면, 마스크(20)를 다른 제2 지지판(45)으로 전사한다. 제2 지지판(45) 상에는 PR과 같은 절연부(23)가 형성되고, 절연부(23)를 개재하여 제1 패턴(P1)이 형성된 마스크(20)의 면이 제2 지지판(45) 상에 접착된다. 절연부(23)는 제1 패턴(P1)에 채워진다. 이어서, 도 3(c)를 참조하면, 제2 패턴(P2)을 형성한다. 제2 패턴(P2)은 제1 패턴(P1)보다 큰 폭으로 형성되고, 제2 패턴(P2)은 제1 패턴(P1)에 닿는 깊이로 깊게 형성한다. 제1, 2 패턴(P1, P2)이 연결된 마스크 패턴(P)은 마스크(20)를 관통할 수 있다. 이어서, 도 3(d)를 참조하면 제2 지지판(45)과 절연부(23)를 제거하여 마스크 패턴(P: P1, P2)이 형성된 마스크(20)의 제조가 완료된다.Referring to FIG. 3(a) , a
위와 같이, 마스크(20)의 양면을 식각하여 마스크 패턴(P)을 형성하는 공정은 미세한 패턴을 형성할 수 있는 공정이다. 하지만, 약 2,000 PPI 급의 초고화질을 구현할 수 있는 마스크(20)는 두께가 약 12㎛보다 얇아지므로, 매우 얇은 마스크 막 자체에서 영역 별로 텐션(tension)이 달라지는 문제가 발생한다.As described above, the process of forming the mask pattern P by etching both sides of the
도 3(a), 도 3(b)의 공정을 수행한 후, 제2 지지판(45)에 전사하여 제2 패턴(P2)을 형성할 수 있다. 하지만, 두께가 약 12㎛보다 얇은 마스크 막은 제2 지지판(45) 상에서 영역 별로 텐션이 달라지므로 제1 패턴(P1)과 제2 패턴(P2)의 중심이 정확히 정렬되지 않는 문제가 나타날 수 있다. 제1 패턴(P1)과 동일한 중심에 맞추에 제2 패턴(P2)을 형성하여야 하나, 마스크 막의 전체에 걸쳐 균일한 텐션이 작용하지 않으므로, 제2 패턴(P2) 형성 시 제1 패턴(P1)들의 상호 간격이 제1 패턴(P1)을 형성한 도 3(a) 단계와 달라지는 것이다. 이에 따라, 도 4(a)처럼, 제1 패턴(P1)과 전혀 정렬이 맞지 않는 제2 패턴(P2')이 형성되거나, 제1 패턴(P1)과 일부는 연결되지만 중심이 정확히 정렬되지는 않는 제2 패턴(P2")들이 형성될 수 있다.After performing the processes of FIGS. 3(a) and 3(b), the second pattern P2 may be formed by transferring the pattern to the
결국, 도 4(b)처럼, 제2 패턴(P2') 자체가 마스크(20)를 관통한 형태, 제1 패턴(P1)과 제2 패턴(P2")이 연결되어 마스크(20)를 관통한 형태가 나오게 된다. 유기물(600)이 통과하는 마스크 패턴(P)의 하부는 제1 패턴(P1)의 폭에 좌우되는데, 제2 패턴(P2')만으로 마스크 패턴(P)의 하부 폭이 구성되거나, 제2 패턴(P2")과 제1 패턴(P1)이 합쳐져 보다 넓게 마스크 패턴(P)의 하부 폭이 구성되기 때문에, 화소의 크기가 정확하지 않고, 불량이 유발되는 문제가 발생한다.As a result, as shown in FIG. 4(b), the second pattern P2' itself passes through the
따라서, 본 발명은 얇은 두께의 마스크(20)를 사용할 때에도 마스크 패턴(P)의 개구 형태가 틀어지지 않고, 정렬이 명확하게 되는 프레임 일체형 마스크(10)를 제공하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the present invention is characterized by providing a frame-integrated
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10)를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.5 and 6 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing a frame-integrated
도 5 (a)를 참조하면, 템플릿(50) 상에 접착된 마스크 금속막(20)을 제공할 수 있다. 템플릿(50)은 마스크 금속막(20)이 일면 상에 부착되어 지지된 상태로 이동시킬 수 있는 매개체이다. 마스크 금속막(20)이 전체적으로 지지될 수 있도록 템플릿(50)의 크기는 마스크 금속막(110)보다 면적이 동일하거나 큰 평판 형상일 수 있고, 마스크 금속막(20)의 형상에 대응하는 원 형상인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5 (a) , a
템플릿(50)은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al2O3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 등의 재질을 사용할 수 있다.The
템플릿(50)의 상부에서 조사하는 레이저(L)가 마스크 금속막(20)의 더미부(20b) 일부에 도달할 수 있도록, 템플릿(50)에는 레이저 통과공(51)이 형성될 수 있다. 레이저 통과공(51)은 마스크 금속막(20)과 프레임(30) 사이에 형성할 용접비드(WP)의 위치 및 개수에 대응하도록 템플릿(50)에 형성될 수 있다.A laser pass-through
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크 금속막(20)이 프레임(30)에 부착되기 전까지 마스크 금속막(20)이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다.A
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트를 사용할 수 있다.The temporary
일 예로, 임시접착부(55)는 액체 왁스(liquid wax)를 사용할 수 있다. 액체 왁스는 반도체 웨이퍼의 폴리싱 단계 등에서 이용되는 왁스와 동일한 것을 사용할 수 있고, 그 유형이 특별히 한정되지는 않는다. 액체 왁스는 주로 유지력에 관한 접착력, 내충격성 등을 제어하기 위한 수지 성분으로 아크릴, 비닐아세테이트, 나일론 및 다양한 폴리머와 같은 물질 및 용매를 포함할 수 있다. 일 예로, 임시접착부(55)는 수지 성분으로 아크릴로나이트릴 뷰타디엔 고무(ABR, Acrylonitrile butadiene rubber), 용매 성분으로 n-프로필알코올을 포함하는 SKYLIQUID ABR-4016을 사용할 수 있다. 액체 왁스는 스핀 코팅을 사용하여 임시접착부(55) 상에 형성할 수 있다.For example, the temporary
액체 왁스인 임시접착부(55)는 85℃~100℃보다 높은 온도에서는 점성이 낮아지고, 85℃보다 낮은 온도에서 점성이 커지고 고체처럼 일부 굳을 수 있어, 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)을 고정 접착할 수 있다.The temporary
또 다른 예로, 임시접착부(55)는 열박리 테이프(thermal release tape)를 사용할 수 있다. 열박리 테이프는 가운데에 PET 필름 등의 코어 필름이 배치되고, 코어 필름의 양면에 열박리가 가능한 점착층(thermal release adhesive)이 배치되며, 점착층의 외곽에 박리 필름/이형 필름가 배치된 형태일 수 있다. 여기서 코어 필름의 양면에 배치되는 점착층은 상호 박리되는 온도가 상이할 수 있다.As another example, the temporary
마스크 금속막(20)은 일면 또는 양면에 표면 결함 제거 공정과 두께 감축 공정이 수행된 것을 사용할 수 있다. 도 5(a)처럼 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(20)을 접착한 후 표면 결함 제거 공정과 두께 감축 공정을 수행할 수도 있다. 표면 결함 제거 공정 및 두께 감축 공정에 의해 마스크 금속막(20' -> 20)의 두께가 감축될 수 있다. 또는, 도 6(d) 단계 이후 마스크 금속막(20)의 두께가 감축될 수도 있다.The
다음으로, 도 5(b)를 참조하면, 템플릿(50)과 접촉된 마스크 금속막(20)의 제1 면(하부면)에 대향하는 제2 면(상부면)에 제1 마스크 패턴(Pa)을 형성할 수 있다.Next, referring to FIG. 5( b ), a second surface (upper surface) opposite to the first surface (lower surface) of the
제1 마스크 패턴(Pa)은 마스크 금속막(20)의 제2 면(상부면)에 패턴화된 절연부(미도시)를 형성하고 절연부의 패턴 사이 공간에 식각을 수행하여 형성할 수 있다. 제1 마스크 패턴(Pa)은 마스크 금속막(20)의 마스크 셀부(20a) 영역에 형성할 수 있다. 절연부는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있고, 식각은 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있다.The first mask pattern Pa may be formed by forming a patterned insulating portion (not shown) on the second surface (upper surface) of the
일 예로, 습식 식각을 사용하는 경우, 등방성 식각에 의한 언더컷(undercut)이 발생하므로, 절연부의 패턴 사이 폭보다 제1 마스크 패턴(Pa)의 폭이 커질 수 있다. 이 때문에, 제1 마스크 패턴(Pa)은 마스크 금속막(20)의 두께에 대해서 적은 두께만큼만 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 마스크 금속막(20)이 관통되지 않도록 적은 두께만큼만 식각을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 마스크 패턴(Pa)은 마스크 금속막(20)을 관통하지 않는 범위, 즉, 마스크 금속막(20)보다 얇은 두께 범위 내에서 약 3㎛ 내지 15㎛의 두께로 형성될 수 있다. 후에, 제1 마스크 패턴(Pa)은 마스크 셀부(20a)의 두께 감축에 의해 같이 식각되어 그 형성된 두께가 더 얇아질 수 있다. 제1 마스크 패턴(Pa)들의 간격은 증착하려는 OLED 화소(700)[도 9 참조]의 간격에 실질적으로 대응할 수 있다.For example, when wet etching is used, the width of the first mask pattern Pa may be larger than the width between the patterns of the insulating part because undercut occurs due to isotropic etching. For this reason, it is preferable to form the first mask pattern Pa with a smaller thickness than the thickness of the
다음으로, 도 5(c)를 참조하면, 마스크 금속막(20)이 접착 지지된 템플릿(50)을 프레임(30) 상에 로딩할 수 있다. 템플릿(50)은 척에 의해 이동될 수 있다. 일 예로, 진공 척에 의해 마스크 금속막(20)이 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다.Next, referring to FIG. 5(c) , the
제1 마스크 패턴(Pa)이 형성된 마스크 금속막(20)의 제2 면이 프레임(30)[연결 프레임(31)]의 상면에 접촉 대응될 수 있다. 즉, 마스크 금속막(20)의 제2 면 상의 더미부(20b)가 프레임(30)의 상면에 접촉 대응될 수 있다.The second surface of the
이어서, 마스크 금속막(20)에 레이저(L)를 조사하여 레이저 용접에 의해 마스크 금속막(20)을 프레임(30)에 부착할 수 있다. 레이저 용접된 마스크 금속막(20)과 프레임(30) 사이에는 용접 비드(WB)가 생성되고, 용접 비드(WB)는 마스크 금속막(20)/프레임(30)을 일체로 연결할 수 있다.Then, the
다음으로, 도 6(d)를 참조하면, 마스크 금속막(20)을 프레임(30)에 부착한 후, 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)을 분리(debonding)할 수 있다. 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)의 분리는 임시접착부(55)에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 통해 수행할 수 있다. 일 예로, 85℃~100℃보다 높은 온도의 열을 인가하면 임시접착부(55)의 점성이 낮아지게 되고, 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, IPA, 아세톤, 에탄올 등의 화학 물질에 임시접착부(55)를 침지함으로서 임시접착부(55)를 용해, 제거 등의 방식으로 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, 초음파를 인가하거나, UV를 인가하면 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크 금속막(20)과 템플릿(50)이 분리될 수 있다.Next, referring to FIG. 6( d ), after attaching the
한편, 템플릿(50)을 마스크 금속막(20)으로부터 분리한 후, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 표면 결함 제거 공정과 두께 감축 공정을 수행할 수도 있다. 표면 결함 제거 공정과 두께 감축 공정 과정에서 마스크 금속막(20)은 프레임(30)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.Meanwhile, after the
다음으로, 도 6(e)를 참조하면, 마스크 금속막(20)의 표면 상에 절연부(60)를 형성할 수 있다. 절연부(60)는 마스크 금속막(20)의 제1 면의 마스크 셀부(20a)를 제외한 마스크 금속막(20)의 표면 상에 형성할 수 있다. 또한, 절연부(60)는 프레임(30)도 보호하기 위해 프레임(30)의 표면까지 포함하여 형성할 수 있다. 넓은 범위에 절연부(60)를 형성할 수 있도록, 절연부(60)는 스프레이 코팅 방법을 이용하여 포토레지스트, 식각액에 내성을 가지는 유기물 등으로 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되지는 않는다.Next, referring to FIG. 6(e) , an insulating
이어서, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 마스크 셀부(20a)의 두께를 감축(EC)할 수 있다. 마스크 셀부(20a)의 두께 감축(EC)은 습식 식각, 건식 식각 중 적어도 어느 하나의 방법으로 수행될 수 있다. 마스크 금속막(20)의 두께는 약 20㎛ 내지 50㎛이며, 두께 감축(EC) 후 마스크 금속막(20)의 두께는 약 2㎛ 내지 12㎛가 될 수 있다. 식각으로 많은 두께를 감축(EC)시켜야 하므로, 습식 식각을 수행하여 1차 두께 감축 후, 건식 식각을 수행하여 2차 두께 감축을 할 수도 있다. 습식 식각은 건식 식각보다 이용하여 빠른 속도로 더 큰 두께를 감축시킬 수 있으므로 먼저 습식 식각을 수행하고, 건식 식각으로 정밀하게 컨트롤하면 두께 감축(EC)할 수 있다.Subsequently, the thickness of the
식각으로 많은 두께를 감축(EC)시켜야 하므로 고압 식각 방법을 사용할 수 있다. 도 6(e)의 마스크 금속막(20)/프레임(30)을 플립(flip)한 후 하부에서 식각액을 고압 분사할 수 있다. 이때, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 식각액이 고압 분사되므로, 마스크 금속막(20)의 제2 면 상에 형성된 절연부(60)가 압력에 의해서 변형이 생기거나 결함이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제2 면의 마스크 셀부(20a) 상에 감축지지부(70)를 배치할 수 있다. 감축지지부(70)는 넓은 판상의 기구를 사용하거나, 절연부(60)를 커버하는 막 형태로 구성될 수 있다. 감축 지지부(70)는 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 두께 감축(EC)되는 공정에서 반대 면인 제2 면을 지지하여 절연부(60)의 형태를 보존할 수 있다.Since a lot of thickness must be reduced (EC) by etching, a high-pressure etching method can be used. After flipping the
다음으로, 도 6(f)를 참조하면, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 두께가 감축(EC)되어 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)와의 두께 차이가 나타날 수 있다. 도 6(e) 단계에서 두께 감축(EC)은 제1 마스크 패턴(Pa)이 노출되고, 일부가 식각되는 정도까지 수행될 수 있다. 제1 마스크 패턴(Pa)의 상부가 식각되면서 제1 마스크 패턴(Pa)은 개구(open)된 상태가 될 수 있다. 이 개구된 폭이 실질적으로 OLED 화소(700)의 형성 과정에서 마스크 패턴(P)의 폭으로 제공될 수 있다.Next, referring to FIG. 6(f) , a thickness difference between the
다음으로, 도 6(g)를 참조하면, 절연부(60)를 제거할 수 있다. 마스크 금속막(20)의 마스크 셀부(20a)에는 마스크 패턴(P)이 형성되어 있다. 마스크 패턴(P)은 상부가 식각되면서 개구된 제1 마스크 패턴(Pa)에 대응한다. 개구된 폭은 제1 마스크 패턴(Pa)의 하부폭보다 좁은 폭을 가지며, 실질적으로 도 3과 같이 양면 식각을 통해 형성한 마스크 패턴(P)의 개구 폭보다 더 좁고 세밀한 폭을 제공할 수 있다. 이에 따라, 약 2㎛ 내지 12㎛의 매우 얇은 마스크 금속막(20)에 대해 일면 식각 공정만으로 초고해상도의 마스크 패턴(P)을 형성할 수 있게 된다.Next, referring to FIG. 6(g) , the insulating
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 화소 증착을 위해 프레임 일체형 마스크(10)과 대상 기판(900)을 접촉한 상태를 나타내는 개략도이다.7 is a schematic diagram showing a state in which a frame-integrated
본 발명의 프레임 일체형 마스크(10)는 마스크 셀부(20a)의 두께가 약 2㎛ 내지 12㎛로 매우 얇고, 마스크 더미부(20b)는 상대적으로 두꺼울 수 있다. 즉, 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b) 사이의 높이 차이에 의해, 더미부(20b) 상에 대상 기판(900)이 접촉하게 된다면, 사이에 뜬 공간이 발생될 위험이 있다. 다시 말해, 마스크 셀부(20a)의 면과 대상 기판(900)과의 거리가 멀어져 OLED 화소(700)의 증착이 명확히 수행되지 않을 위험이 있게 된다.In the frame-integrated
따라서, 도 6(e) 단계에서 두께 감축(EC) 대상이 되는 마스크 셀부(20a)의 면적은 대상 기판(900)보다 넓을 필요가 있다. 즉, 실리콘 웨이퍼보다 두께 감축(EC)되는 마스크 셀부(20a)가 동일 형상을 가지거나 더 크게 형성되어야 한다. 도 7을 참조하면, 마스크 셀부(20a)의 폭/크기(W1)가 대상 기판(900)의 폭/크기(W2)보다 크게 형성된다. 대상 기판(900)은 더미부(20b) 상에 접촉되지 않고, 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)의 단차가 형성하는 수용 공간 내에 안착될 수 있다. 따라서, 대상 기판(900)과 마스크 셀부(20a) 사이에 뜬 공간이 없으며 OLED 화소(700)가 마스크 패턴(P)에 딱 맞게 증착될 수 있게 된다.Accordingly, the area of the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10')를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.8 is a schematic diagram showing a process of manufacturing a frame-integrated mask 10' according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(10')의 제조 과정은 도 5 내지 도 6에서 상술한 과정에서 일부만 변경되어 수행될 수 있다. (d2), (e2) 등으로 표시한 단계는 상술한 도 5 내지 도 6의 (d), (e) 단계 등에 대응하는 단계임을 의미한다.The manufacturing process of the frame-integrated mask 10' according to another embodiment of the present invention may be performed by partially changing the process described above with reference to FIGS. 5 and 6 . Steps indicated by (d2), (e2), etc. mean steps corresponding to steps (d) and (e) of FIGS. 5 to 6 described above.
먼저, 도 5(c) 단계처럼 제1 마스크 패턴(Pa)이 형성된 마스크 금속막(20)을 프레임(30)에 부착하고, 마스크 금속막(20)으로부터 템플릿(50)을 분리할 수 있다.First, the
이어서, 도 8(d2)를 참조하면, 제2 면[제1 마스크 패턴(Pa)이 형성된 마스크 금속막(20)의 면]의 반대 면(제1 면) 상에 제2 마스크 패턴(Pb)을 형성할 수 있다. 제2 마스크 패턴(Pb)은 제1 마스크 패턴(Pa)보다 큰 폭으로 형성되고, 제1 마스크 패턴(Pa)에 닿는 깊이로 깊게 형성할 수 있다. 제1, 2 마스크 패턴(Pa, Pb)이 연결된 마스크 패턴(P)은 마스크(20)를 관통할 수 있다.Next, referring to FIG. 8( d2 ), a second mask pattern Pb is formed on the opposite surface (first surface) of the second surface (the surface of the
도 8(d2)에서는 이미 마스크 금속막(20)이 프레임(30)에 단단히 부착된 상태이고, 마스크 금속막(20)의 두께가 약 12㎛보다 얇아진 상태는 아니다. 따라서, 도 3의 비교예와 다르게, 마스크 막 자체에서 영역 별로 텐션이 달라지는 문제가 발생하지는 않는다. 그리하여, 제1 마스크 패턴(Pa)이 형성된 면의 반대 면에서 제2 마스크 패턴(Pb)을 형성하더라도 제1, 2 마스크 패턴(Pa, Pb)의 중심의 정렬이 맞지 않게 되는 문제가 해결될 수 있다.In FIG. 8(d2), the
다음으로, 도 8(e2)를 참조하면, 마스크 금속막(20)의 제2 마스크 패턴(Pb)이 형성된 제1 면 상에서 마스크 셀부(20a)의 두께를 감축(EC)할 수 있다.Next, referring to FIG. 8(e2) , the thickness of the
다음으로, 도 8(f2)를 참조하면, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서 두께가 감축(EC)되어 마스크 셀부(20a)와 더미부(20b)와의 두께 차이가 나타날 수 있다. 도 8(e2) 단계에서 두께 감축(EC)은 제2 마스크 패턴(Pb)이 식각되고, 제1 마스크 패턴(Pa)은 식각되지 않는 정도까지 수행될 수 있다. 특히, 제1 마스크 패턴(Pa)의 제2 면으로부터 유기물(600)이 진입, 통과하여 증착됨에 따라 OLED 화소(700)를 형성하게 되므로, 제1 마스크 패턴(Pa)의 폭이 OLED 화소(700)의 폭을 규정하게 된다. 이에 따라, 제2 마스크 패턴(Pb)은 제1 마스크 패턴(Pa)에 최대한 영향을 주지 않는 크기인 것이 바람직하고, 제1 마스크 패턴(Pa)보다 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이를 고려하면, 마스크 금속막(20)의 제1 면 상에서의 두께 감축(EC)의 정도는 제2 마스크 패턴(Pb)의 두께가 제1 마스크 패턴(Pa)의 두께보다 적어도 얇게 되는 정도까지 수행할 수 있다.Next, referring to FIG. 8(f2) , a thickness difference between the
다음으로, 8(g2)를 참조하면, 절연부(60)를 제거할 수 있다. 마스크 패턴(P')은 제1 마스크 패턴(Pa) 및 일부가 식각된 제2 마스크 패턴(Pb)의 합에 대응한다. 마스크 패턴(P')의 유기물(600)이 통과하는 폭은 실질적으로 제1 마스크 패턴(Pa)과 제2 마스크 패턴(Pb)이 이어지는 부분의 폭에 대응할 수 있다. 이 폭은 제1 마스크 패턴(Pa)의 하부폭보다 좁은 폭을 가지며, 실질적으로 도 3과 같이 양면 식각을 통해 형성한 마스크 패턴(P)의 개구 폭보다 더 좁고 세밀한 폭을 제공할 수 있다.Next, referring to 8(g2), the insulating
도 9는 본 발명의 프레임 일체형 마스크(10)를 적용한 OLED 화소 증착 장치(200)를 나타내는 개략도이다.9 is a schematic diagram showing an OLED
도 9를 참조하면, 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.Referring to FIG. 9 , the OLED
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 프레임 일체형 마스크(10)가 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의한 인력으로 프레임 일체형 마스크(10)가 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.A
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 프레임 일체형 마스크(10)에 형성된 마스크 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(10)의 마스크 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.The deposition
마스크 패턴(P)은 측면이 경사지게 형성(테이퍼 형상으로 형성)되므로, 경사진 방향을 따라서 통과하는 유기물 소스(600)들에 의해 새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의해 OLED 화소(700)의 증착이 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.Since the mask pattern P is formed with an inclined side (formed in a tapered shape), the deposition of the
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.Although the present invention has been shown and described with preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments, and various variations can be made by those skilled in the art within the scope of not departing from the spirit of the present invention. Transformation and change are possible. Such modifications and variations are to be regarded as falling within the scope of this invention and the appended claims.
10, 10': 프레임 일체형 마스크
20: 마스크, 마스크 금속막
20a: 마스크 셀부
20b: 더미부
30: 프레임
31: 연결 프레임
35: 지지 프레임
50: 템플릿
60: 절연부
70: 감축지지부
200: OLED 화소 증착 장치
P: 마스크 패턴10, 10': Frame integrated mask
20: mask, mask metal film
20a: mask cell portion
20b: dummy part
30: frame
31: connection frame
35: support frame
50: template
60: insulation
70: reduction support
200: OLED pixel deposition device
P: mask pattern
Claims (17)
(a) 마스크 금속막 및 템플릿이 접착된 마스크 지지 템플릿을 준비하는 단계 - 상기 마스크 금속막은 상기 템플릿과 접착된 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 소정의 깊이를 가지는 제1 마스크 패턴이 형성됨 -;
(b) 상기 마스크 금속막의 상기 제2 면을 상기 프레임에 대응시키고, 상기 제1 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀부를 제외한 더미부의 적어도 일부를 프레임에 부착하는 단계;
(c) 상기 템플릿을 마스크 금속막으로부터 분리하는 단계;
(d) 상기 마스크 금속막의 상기 제1 면 상에서 상기 마스크 셀부의 두께를 감축하여 상기 제1 마스크 패턴을 상기 제1 면 측에 노출하는 단계;
를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a frame-integrated mask used in an OLED pixel formation process, in which a mask and a frame supporting the mask are integrally formed,
(a) preparing a mask support template to which a mask metal film and a template are bonded - forming a first mask pattern having a predetermined depth on a second surface of the mask metal film opposite to the first surface adhered to the template; -;
(b) making the second surface of the mask metal film correspond to the frame and attaching at least a portion of the dummy part to the frame except for the mask cell part where the first mask pattern is formed;
(c) separating the template from the mask metal layer;
(d) exposing the first mask pattern to the first surface side by reducing the thickness of the mask cell portion on the first surface of the mask metal layer;
A method of manufacturing a frame-integrated mask comprising a.
상기 (b) 단계에서, 레이저 용접으로 상기 마스크 금속막의 상기 더미부의 적어도 일부를 상기 프레임에 부착하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (b), at least a portion of the dummy portion of the mask metal film is attached to the frame by laser welding.
상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에,
(c-2) 상기 제1 면 상의 상기 마스크 셀부를 제외한 상기 마스크 금속막의 표면 상에 절연부를 형성하는 단계;
를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
Between the step (c) and the step (d),
(c-2) forming an insulating portion on a surface of the mask metal film except for the mask cell portion on the first surface;
Further comprising a method of manufacturing a frame integrated mask.
상기 절연부는 스프레이 코팅 방법으로 형성하고,
상기 절연부는 상기 마스크 셀부를 제외한 상기 마스크 금속막의 표면 및 상기 프레임의 표면 상에 형성하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 3,
The insulating part is formed by a spray coating method,
The insulating part is formed on a surface of the mask metal film and a surface of the frame except for the mask cell part.
상기 (c-2) 단계와 상기 (d) 단계 사이에,
(c-3) 상기 제2 면 상의 상기 마스크 셀부 상에 감축지지부를 배치하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 감축지지부는, 상기 (d) 단계에서 상기 제1 면 상의 상기 마스크 셀부의 두께가 감축되는 공정을 수행 시, 상기 제2 면 상의 상기 마스크 셀부를 지지하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 3,
Between the step (c-2) and the step (d),
(c-3) disposing a reduction support part on the mask cell part on the second surface;
Including more,
The reduction support part supports the mask cell part on the second surface when the process of reducing the thickness of the mask cell part on the first surface is performed in step (d).
(e) 상기 절연부를 제거하는 단계;
를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 3,
(e) removing the insulating part;
Further comprising a method of manufacturing a frame integrated mask.
상기 (a) 단계에서, 상기 제1 마스크 패턴은 상기 마스크 금속막을 두께 방향으로 관통하지 않게 3㎛ 내지 15㎛의 깊이로 형성되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (a), the first mask pattern is formed to a depth of 3 μm to 15 μm so as not to penetrate the mask metal film in the thickness direction.
상기 (d) 단계 이전의 상기 마스크 금속막의 두께는 20㎛ 내지 50㎛이고, 상기 (d) 단계 이후의 상기 마스크 금속막의 상기 마스크 셀부의 두께는 2㎛ 내지 12㎛인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
The thickness of the mask metal film before step (d) is 20 μm to 50 μm, and the thickness of the mask cell portion of the mask metal film after step (d) is 2 μm to 12 μm. .
상기 (d) 단계에서 상기 마스크 셀부의 두께 감축은 습식 식각, 건식 식각 중 적어도 하나의 방법으로 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (d), the thickness reduction of the mask cell portion is performed by at least one of wet etching and dry etching.
상기 마스크 셀부의 두께 감축은, 습식 식각을 이용한 1차 두께 감축 및 건식 식각을 이용한 2차 두께 감축을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 9,
The thickness reduction of the mask cell portion includes a first thickness reduction using wet etching and a second thickness reduction using dry etching.
상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에,
(c-a) 상기 마스크 금속막의 제1 면 상에서 상기 제1 마스크 패턴보다 폭이 크고 깊은 깊이를 가지는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 제2 마스크 패턴과 제1 마스크 패턴이 연결되어 상기 마스크 금속막이 관통되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
Between the step (c) and the step (d),
(ca) forming a second mask pattern having a greater width than the first mask pattern and a greater depth than the first mask pattern on the first surface of the mask metal layer;
Including more,
The method of manufacturing a frame-integrated mask, wherein the second mask pattern and the first mask pattern are connected to pass through the mask metal film.
상기 (d) 단계에서, 상기 마스크 금속막의 제1 면 상에서 상기 마스크 셀부의 두께를 감축하여 상기 제2 마스크 패턴의 두께가 감축되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 11,
In the step (d), the thickness of the second mask pattern is reduced by reducing the thickness of the mask cell portion on the first surface of the mask metal film.
상기 (d) 단계에서, 상기 마스크 셀부의 두께 감축은 상기 제2 마스크 패턴의 두께가 상기 제1 마스크 패턴의 두께보다 얇아질때까지 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 12,
In the step (d), the thickness reduction of the mask cell portion is performed until the thickness of the second mask pattern becomes smaller than the thickness of the first mask pattern.
상기 마스크 금속막의 형상은 원형이고,
상기 프레임은, 상기 마스크 금속막과 부착되는 링 형상의 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임의 하부에 일체로 연결되며 상기 마스크 금속막과 상기 연결 프레임을 지지하는 지지 프레임;을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.According to claim 1,
The shape of the mask metal film is circular,
The frame may include a ring-shaped connecting frame attached to the mask metal film; and a support frame integrally connected to a lower portion of the connection frame and supporting the mask metal film and the connection frame.
제1 마스크 패턴을 포함하는 마스크; 및
상기 제1 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀부를 제외한 더미부의 적어도 일부에 부착되는 프레임;
을 포함하고,
상기 마스크 셀부는 상기 더미부보다 얇은 두께를 가지고, 상기 마스크 셀부가 상기 더미부와 동일한 두께에서부터 두께 감축에 의해 얇아지면서 상기 상기 제1 마스크 패턴이 상기 마스크 셀부를 두께 방향으로 관통한 형태가 된, 프레임 일체형 마스크.A frame-integrated mask used in an OLED pixel formation process, in which a mask and a frame supporting the mask are integrally formed,
a mask including a first mask pattern; and
a frame attached to at least a part of the dummy part except for the mask cell part where the first mask pattern is formed;
including,
The mask cell portion has a thickness smaller than that of the dummy portion, and the first mask pattern penetrates the mask cell portion in a thickness direction as the mask cell portion becomes thinner by thickness reduction from the same thickness as the dummy portion. Frame all-in-one mask.
상기 마스크 셀부의 면적은 OLED 화소 형성의 대상이 되는 대상 기판의 면적보다 크게 형성되고,
상기 더미부와 상기 마스크 셀부의 단차가 형성하는 공간이 상기 대상 기판의 수용 공간으로 제공되는, 프레임 일체형 마스크.According to claim 15,
The area of the mask cell portion is formed larger than the area of the target substrate to be formed of the OLED pixel,
A frame-integrated mask, wherein a space formed by a step between the dummy part and the mask cell part is provided as a receiving space of the target substrate.
상기 마스크는 제1 마스크 패턴의 상부에 제1 마스크 패턴보다 폭 및 두께가 큰 제2 마스크 패턴을 포함하고,
상기 제2 마스크 패턴과 제1 마스크 패턴이 연결되어 상기 마스크 셀부를 두께 방향으로 관통한 형태가 된, 프레임 일체형 마스크.According to claim 15,
The mask includes a second mask pattern having a larger width and thickness than the first mask pattern on top of the first mask pattern,
The frame-integrated mask, wherein the second mask pattern and the first mask pattern are connected to pass through the mask cell portion in a thickness direction.
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KR1020210155412A KR20230069406A (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Producing method of mask integrated frame and mask integrated frame |
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