KR20230125131A - Oled 메탈 마스크 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

OLED 증착용 메탈 마스크 제조시 변형이나 뒤틀어지는 것을 최소화시켜 재료 증착시 재료가 균일하게 증착됨에 따라 치수관리가 용이하고 신뢰성이 향상될 수 있는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법을 제공한다.
또한, OLED 증착용 메탈 마스크 제조시 트림 라인의 돌출부를 최소화시켜 기판에 스크레치를 발생시킬 확률을 현저하게 감소시킬 수 있어 기판 손상에 의한 공정 불량 감소로 공정 수율을 향상시킬 수 있는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법을 제공한다.

Description

OLED 메탈 마스크 및 이의 제조 방법{OLED metal mask and manufacturing method of the same}
본 발명은 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이의 일종인 유기전계발광소자 증착용 메탈 마스크에 관한 것이다.
현재까지 평판 디스플레이의 대부분을 액정 디스플레이가 차지하고 있으나, 보다 경제적이고 성능이 뛰어나면서 액정 디스플레이와 차별화된 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 차세대 평판 디스플레이로 각광을 받고 있는 유기전계발광소자(이하 OLED)는 액정 디스플레이에 비해 낮은 구동전압, 빠른 응답속도 및 광시야각 등의 장점을 가지고 있다.
OLED는 빛을 내는 층이 유기 화합물로 이루어진 박막 발광 다이오드이다. OLED의 구조는 기판, 애노드, 애노드에서 정공을 받아들이는 정공주입층, 정공을 수송하는 정공수송층, 발광층으로부터 정공수송층으로 전자의 진입을 저지하는 전자 저지층, 정공과 전자가 결합하여 빛을 내는 발광층, 발광층에서 전자 수송층으로 정공의 진입을 저지하는 정공 저지층, 캐소드에서 전자를 받아들여 발광층으로 수송하는 전자 수송층, 캐소드에서 전자를 받아들이는 전자 주입층 및 캐소드로 구성되어 있다. 경우에 따라서 별도의 발광층 없이 전자 수송층이나 정공수송층에 소량의 형광 또는 인광성 염료를 도핑하여 발광층을 구성할 수도 있다. OLED를 제조시 이러한 다수의 박막층을 적층하고 패터닝하는 박막 공정이 필요하다. 박막 공정은 각각 대응하는 패턴이 구비된 마스크 조립체를 이용하게 되며, 예컨대 화학적 기상증착(CVD, chemical vapor deposition), 스퍼터링(sputtering), 이온 플레이팅(ion plating), 진공 증착(evaporation) 등이 포함된다.
일반적으로 진공 증착 공정은 반도체 소자의 제조나 평판 디스플레이 소자의 제조에 널리 사용되고 있는 것으로, 진공챔버 상에서 유기물질이 들어있는 증착셀에 열을 인가하여 유기물질을 기화시켜 상부에 위치한 유리기판에 증착하는 방법이다.
이때, 유리기판 중 원하는 위치에 유기물질이 증착될 수 있도록 쉐도우 마스크(패턴 마스트)를 이용하게 되는데, 이러한 쉐도우 마스크(패턴 마스크)에는 목적한 패턴 셀이 형성되어 그 부분만 증착되도록 형성된다.
한편, 패턴이 형성된 마스크와 프레임을 로딩하고 다수의 클램프로 마스크를 클램핑한 뒤 인장 모터의 구동 값을 조절하여 바깥 방향으로 인장하고 상부에 위치한 CCD 카메라로 실제 패턴값과 인장되어 늘어난 마스크의 패턴값이 일치하는지 여부를 확인한 다음 하부에 위치한 업다운 스테이지에 의해 프레임을 상승시켜 얼라인 스테이지에 놓는다.
인장된 마스크와 프레임을 각각에 형성된 얼라인 마크를 통해 얼라인을 실시하고 위치 정도를 수 ㎛ 이내로 얼라인 한다.
이렇게 정렬된 마스크와 프레임을 밀착시켜서 프레임의 용접 돌기 영역을 상부에 위치한 레이저가 이동하면서 웰딩하여 일체화 시킨다.
실제로 유기EL 박막공정에서 풀칼라 디바이스를 제조하기 위해서는 패턴의 정밀도와 패턴 위치의 정확도가 수 ㎛ 이내이고 제조사의 기술수준에 따라 마스크제조 단가가 차별화되고 있다.
진공 코팅챔버에서 준비된 마스크와 유리기판을 얼라인하고 증착 셀의 상태가 증착 공정 조건에 맞을 때 메인셔터를 오픈하여 유기증기를 얼라인 된 기판에 증착한다.
이때 노출된 증착원의 복사열이 마스크의 온도를 상승하게 하여 마스크 시트가 열팽창 하여 늘어나고, 장시간 사용시 온도상승에 의한 마스크 시트의 열팽창으로 인해 패턴의 정확도와 패턴 위치의 정확성에 상당한 영향을 줘서 패널 불량의 원인이 되었다.
관련 선행 문헌으로는 마스크 시트의 패턴 셀 개구부 가공을 위한 에칭 공정시 개구홈을 관통하기 전 상단부에 미리 하프 홈을 반가공 형태로 에칭(투 스텝 에칭 방식)하도록 하되, 상기 하프 홈은 개구홈 대비 설정된 값에 따라 소폭 넓은 간격과 일정한 단차 깊이를 갖도록 함으로서, 패턴 셀에 대한 스펙 정밀화 에칭 가공성을 향상시키도록 하는 것으로, 이러한 단차식 하프 홈은 개구홈을 통해 유기물의 증착시 유리기판에 대하여 이물화(패턴 마스크 시트나 유리 기판 자체 및 챔버 내벽에서도 발생할 수 있음)를 최소화함은 물론 쉐도우(Shadow) 현상을 방지하도록 함으로서, 에칭 공정에서 발생되는 유리 기판과 마스크 시트 간의 버닝(열의 발원으로 인해 타는 현상) 현상을 방지하도록 하는 바, 이는 종전 대비 제품 불량을 현저하게 감소시켜 목적하는 유기물 증착성을 개선하고 최종 디스플레이 제품 성능이 크게 향상되도록 하는 것을 목적으로 하는 대한민국 등록특허 제 10-1984112호가 있다.
또한, OLED 마스크 제조 작업 시, 마스크 프레임에 장착된 마스크에 대한 라인 스캔을 실시하여 얻은 스캔영상물을 설계상의 도면 데이터와 비교하여 오차를 결정한 후, 이를 이용하여 생성한 가공 데이터에 기초하여 마스크를 가공함으로써 인장공정에서 OLED에 사용되는 마스크에 변형이 발생되어도, OLED 마스크의 오차를 해결할 수 있는 OLED 마스크 제조 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 대한민국 등록특허 제10-2230000호가 있다.
또한, 인바(Invar) 박판에 대한 정밀한 치수 측정을 통한 치수관리 후, 1차 포토 케미칼 에칭 전공정과 2차 포토 케미칼 전공정을 수행한 후 텐션을 가해 신장율 만큼 인장한 후 마스크 프레임에 레이저 용접으로 고정시켜 마스크 프레임 어셈블리 제작에 대한 대한민국 등록특허 제 10-2269904호가 있다.
또한, 마스크 시트에 복수개의 개구를 성형 시 개구의 내측에 랜드부 및 개구의 내측면과 연결되는 연결부를 형성한 후 마스크 시트를 인장하여 마스크 프레임에 접합하고, 마스크 프레임에 접합된 마스크 시트에서 개구의 내측면에 연결된 연결부를 절단함으로써 마스크 시트에 개구를 성형할 수 있어 개구를 성형 시 응력으로 인해 개구가 변형되는 것을 감소시킬 수 있는 기술에 관한 대한민국 등록특허 제 10-2186447호가 있다.
또한, 마스크 시트의 4면 외측단에 핑거 형태로 분할 돌출된 다수개의 인장립이 연장되도록 하되, 상기 인장립 마다에는 개별 클램프가 각각 대응 결합되면서 인장력이 부여되도록 하는 바, 이는 마스크 시트 중 서로 이웃한 직각측 단부에 대하여 수직(직교)방향으로 발생한 인장력의 분포(인장시 직각부 저항력)가 크게 분산(저밀도 구조)되도록 형성되어 종전 대비 패턴 셀의 피치조정 자유도가 월등히 높아 인장시 정밀하고 용이한 패턴 셀 피치(스팩) 조정이 가능한 것을 목적으로 하는 대한민국 등록특허 제10-2188656호가 있다.
하지만, 이러한 종래의 증착 마스크는 마스크 프레임에 용접하고 트림 라인을 따라 절단하게 되면, 메탈 마스크의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 메탈 마스크가 쳐지거나 뒤틀어질 수 있었다. 이때, 종래의 메탈 마스크가 자체 하중에 의해 휘어질 경우, 더미 영역에 배치되는 트림 라인에 존재하는 날카로운 돌출부가 기판과 접촉될 우려가 커진다.
또한, 노출된 증착원의 복사열이 마스크의 온도를 상승하게 하여 마스크 시트가 열팽창 하여 늘어나고, 장시간 사용시 온도상승에 의한 마스크 시트의 열팽창으로 인해 트림 라인에 존재하는 날카로운 돌출부가 기판에 스크래치를 주게 되어 수율 저하가 발생하다.
대한민국 등록특허 10-1984112호 대한민국 등록특허 10-2186447호 대한민국 등록특허 10-2188656호 대한민국 등록특허 10-2230000호 대한민국 등록특허 10-2269904호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
OLED 증착용 메탈 마스크 제조시 변형이나 뒤틀어지는 것을 최소화시켜 증착시 균일하게 증착됨에 따라 치수관리가 용이하고 신뢰성이 향상될 수 있는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법 및 그에 의해 제조된 OLED 증착용 메탈 마스크를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 OLED 증착용 메탈 마스크 제조시 트림 라인의 돌출부를 최소화시켜 기판에 스크레치를 발생시킬 확률을 현저하게 감소시킬 수 있어 기판 손상에 의한 공정 불량 감소로 공정 수율을 향상시킬 수 있는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법 및 그에 의해 제조된 OLED 증착용 메탈 마스크를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 트림 라인의 돌출부를 최소화시킨 OLED 증착용 메탈 마스크는 제1 면 및 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 가지며, 복수의 마스크 패턴이 배치된 마스크 셀 영역과, 상기 마스크 셀 영역의 외측에 배치된 더미 영역을 갖는 마스크 시트; 및 상기 더미 영역에 배치되며, 상기 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸는 트림 라인;을 포함하며, 상기 트림 라인은, 상기 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 일부 두께가 제거된 제1면 트림 라인과, 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거되거나 관통된 n개의 제2면 트림 라인을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크 시트는 상기 더미 영역에 배치되며, 플레이트 형태를 갖는 더미부; 상기 마스크 셀 영역에 배치되며, 상기 복수의 마스크 패턴을 둘러싸는 격자 구조로 배열되어 복수의 리브를 갖는 지지부; 및 상기 마스크 셀영역에 배치되며, 상기 마스크 시트의 제1면 및 제2면을 관통하는 상기 복수의 마스크 패턴;을 포함한다.
여기서, 상기 더미부는 제1 두께를 갖고, 상기 지지부는 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다.
상기 제1면 트림 라인과 제2면 트림 라인은 상기 더미 영역에 배치되며, 상기 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸도록 일정한 간격으로 이격 배치된다.
아울러, 상기 제1면 트림 라인 및 제2면 트림 라인은 상기 복수의 마스크 패턴과 함께 형성된다.
본 발명은 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 일부 두께가 제거된 제1면 트림 라인과, 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거되거나 관통된 n개의 제2면 트림 라인이 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸는 형태로 배치되고, 제1 및 제2 리브가 각각 위치하는 더미 영역에는 n번째 트림 라인이 배치된다.
이에 따라, 본 발명은 제1면 트림 라인 또는 제2면 트림 라인이 배치되는 부분에는 날카로운 돌출부가 형성되지 않고, 제1 및 제2 리브와 대응되는 위치에 배치되는 다른 트림 라인 부분에만 날카로운 돌출부가 형성되어, 트림 라인의 돌출부를 최소화할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명은 기판에 유기물을 증착하는 공정을 수행할 시, 트림 라인의 돌출부가 최소화되어 기판에 스크레치를 발생시킬 확률을 현저하게 감소시킬 수 있으므로, 기판 손상에 의한 공정 불량 감소로 공정 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 복수의 리브 및 n번째의 트림 라인과 대응되는 위치의 더미 영역에만 응력 완화 패턴을 더 배치하는 것에 의해, 복수의 리브 부분에 집중되는 인장력을 보다 더 완화시킬 수 있으므로, 마스크 시트의 제조시 마스크 시트의 변형이나 틀어짐을 원천적으로 보완할 수 있게 되는 OLED용 메탈 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크 평면도.
도 2는 도 1의 A-AA선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 4는 OLED 유기물 증착 장치를 나타낸 모식도.
도 5는 도 4의 C 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크 평면도.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 E-EE선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 일 변형예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크 평면도.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 H-HH선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트림 라인의 돌출부를 최소화시키고 트리밍 작업시 힘을 최소화시켜 마스크 시트 및 마스크의 변형을 최소화시킨 OLED 증착용 메탈 마스크에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-AA선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2의 B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 마스크 시트(110) 및 트림 라인(130)을 포함한다.
이때, 마스크 시트(110)는 제1 면(110a) 및 제1 면(110a)에 반대되는 제2 면(110b)을 갖는다. 이러한 마스크 시트(110)는 복수의 마스크 패턴(116)이 배치된 마스크 셀 영역(MC)과, 마스크 셀 영역(MC)의 외측에 배치된 더미 영역(DM)을 갖는다.
트림 라인(130)은 더미 영역(DM)에 배치되며, 마스크 셀 영역(MC)의 외측을 둘러싸도록 형성된다. 이러한 트림 라인(130)은 마스크 셀 영역(MC)과 인접한 더미 영역(DM)에 배치되어, 마스크 셀 영역(MC)과 더미 영역(DM)의 경계 역할을 하게 된다.
종래의 트림 라인(130)은 마스크 시트(110)의 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 관통하도록 형성된다.
전술한 구성을 갖는 OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 마스크 프레임에 용접하고 나서 트림 라인(130)을 따라 절단하게 된다.
그러나, 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 그 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 트리밍 작업시 힘에 의해 틀어지거나 변형이 되어 유기물 증착시 불량이 발생하여 공정 수율이 나빠지게 되며, 또한 하중에 의해 아래 방향으로 쳐지거나 뒤틀어질 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 트림 라인(130)에는 날카로운 돌출부(S)가 존재하게 된다. 트림 라인(130)은 마스크 셀 영역(MC)에 배치되는 복수의 마스크 패턴(116)과 동일 공정에서 동시에 형성될 수 있다.
즉, 트림 라인(130)은 화학적 에칭 방식인 포토리소그라피법에 의해 형성된다. 이러한 화학적 에칭, 특히 2-스텝 (two-step) 에칭에 의해 트림 라인(130)을 형성하게 되면, 에칭 공정 상의 이유로 트림 라인(130)의 측면에는 날카로운 돌출부(S)가 형성될 수 밖에 없다.
이러한 트림 라인(130)은 마스크 셀 영역(MC)의 네 측 가장자리를 둘러싸는 형태로 배치되기 때문에 날카로운 돌출부(S) 역시 더미 영역(DM)의 네 가장자리를 따라 배치되게 된다.
이때, OLED 증착용 메탈 마스크(100)가 자체 하중에 의해 휘어질 경우, 더미 영역(DM)에 배치되는 트림 라인(130)에 존재하는 날카로운 돌출부(S)가 기판과 접촉될 우려가 커진다.
도 4는 OLED 증착용 메탈 마스크를 포함하는 유기물 증착 장치를 나타낸 모식도이고, 도 5는 도 4의 C 부분을 확대하여 나타낸 단면도이고, 이러한 그림을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크를 포함하는 유기물 증착 장치(300)는 OLED증착용 메탈 마스크(100), 마스크 프레임(400), 유기물 증착 용기(310) 및 진공 챔버(320)를 포함할 수 있다.
OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 OLED 증착용 메탈 마스크가 이용될 수 있다.
이러한 OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 OMM(Open Metal Mask) 또는 FMM(Fine Metal Mask)일 수 있으며, 마스크 프레임(400) 상에 배치되어 고정될 수 있다. 예를 들어, OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 일정한 인장력으로 인장을 실시한 후, 마스크 프레임(400) 상에 용접에 의하여 고정될 수 있다.
이때, OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 마스크 프레임(400)에 의해 고정되고, OLED 증착용 메탈 마스크(100) 상부에는 글라스 또는 플렉서블 필름 재질의 기판(G)이 배치된다.
여기서, OLED 증착용 메탈 마스크(100)의 제1 면이 기판(G)과 마주보도록 장착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, OLED 증착용 메탈 마스크(100)의 제2 면이 기판(G)과 마주보도록 장착될 수도 있으며, 이 경우 트림 라인의 돌출부(S)도 OLED 증착용 메탈 마스크(100)의 제2 면에 배치되어 있을 수 있다.
유기물 증착 용기(310)는 마스크 프레임(400)과 이격된 하부에 장착된다. 이러한 유기물 증착 용기(310)의 내부에는 기판(G)에 증착하고자 하는 유기물이 채워진다. 이때, OLED 증착용 메탈 마스크(100), 마스크 프레임(400) 및 유기물 증착 용기(310)는 진공 챔버(320)의 내부에 각각 장착되어 있을 수 있다.
이에 따라, 유기물 증착 용기(310)에 채워진 유기물에 열을 가할 경우, 유기물 증착 용기(310)로부터 증발되는 유기물이 OLED 증착용 메탈 마스크(100)의 마스크 패턴을 통과하여 기판(G) 상의 원하는 위치에 증착시킬 수 있다.
그러나, 일반적인 OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 그 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 마스크(100) 제조시 트리밍 공정중 마스크 시트의 변형이나 틀어짐이 발생하여 유기물 증착공정중 불량을 발생시켜 공정 수율을 저하시키는 문제가 된다.
또한, OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 그 하중에 의해 아래 방향으로 쳐지거나 뒤틀어질 수 있다.
이와 같이, OLED 증착용 메탈 마스크(100)가 자체 하중에 의해 아래 방향으로 휘어질 경우, 가장자리 부분이 위로 볼록한 형태로 변형될 수 있다. 이에 따라, 유기물을 증착하는 과정 중 트림 라인(130)을 따라 절단된 OLED 증착용 메탈 마스크(100)의 절단면에 배치된 날카로운 돌출부(S)가 기판(G)에 스크레치를 입힐 수 있다.
이와 같이, OLED 증착용 메탈 마스크(100)는 트림 라인(130)을 따라 절단된 절단면에 전체적으로 날카로운 돌출부(S)가 존재하기 때문에 기판(G)에 스크레치를 발생시킬 가능성이 높아질 수 밖에 없다.
이에 따라, OLED 증착용 메탈 마스크(100)를 이용하여 기판(G)에 유기물을 증착하는 공정을 수행하게 되면, 기판(G)에 스크레치를 다량으로 발생시키게 되며 심각할 경우에는 글라스 재질의 기판(G)이 깨지는데 기인하여 공정 수율을 저하시키는 문제가 있었다.
(실시예)
이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 트리밍 작업시 작업의 용이성 및 힘에 의한 마스크의 변형을 개선하기 위해 상기 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 일부 두께가 제거된 제1면 트림 라인과, 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거되거나 관통된 n개의 제2면 트림 라인이 형성된 OLED 증착용 메탈 마스크를 제공한다.
또한, 트림 라인의 돌출부에 의한 기판의 손상으로 인해 공정 수율이 저하되는 것을 개선할 수 있는 트림 라인의 돌출부를 최소화시킨 OLED 증착용 메탈 마스크를 제공한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 7a와 7b는 도 6의 E-EE선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7a와 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크(200)는 마스크 시트(210), 특징적으로 제1면 트림 라인(230a)과 첫번째 제2면 트림 라인(230b)으로 구성된 제1 트림 라인(230)을 포함한다.
마스크 시트(210)는 제1 면(210a) 및 제1 면(210a)에 반대되는 제2 면(210b)을 갖는다. 이때, 마스크 시트(210)는 SUS 300계열, SUS 400계열, Ni 합금 등의 재질이 이용될 수 있는데, 이는 유기물을 증착하는 공정의 고온 환경에서 메탈 마스크(200)의 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있기 때문이다.
이러한 마스크 시트(210)는 복수의 마스크 패턴(216)이 배치된 마스크 셀 영역(MC)과, 마스크 셀 영역(MC)의 외측에 배치된 더미 영역(DM)을 갖는다.
여기서, 마스크 셀 영역(MC)에는 복수의 마스크 패턴(216)이 배치되고, 더미 영역(DM)에는 제1 트림 라인(230)이 배치된다.
상술한 마스크 시트(210)는 더미부(212), 지지부(214) 및 복수의 마스크 패턴(216)을 갖는다. 마스크 시트(210)의 더미부(212)는 더미 영역(DM)에 배치되며, 플레이트 형태를 갖는다. 마스크 시트(210)의 지지부(214)는 마스크 셀 영역(MC)에 배치되며, 복수의 마스크 패턴(216)을 둘러싸는 격자구조로 배열되어 복수의 리브(215)를 갖는다. 이때, 복수의 리브(215)는 제1 방향으로 배열되는 제1 리브(215a)와, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 제2 리브(215b)를 가질 수 있다. 여기서, 제1 방향은 가로 방향일 수 있고, 제2 방향은 세로 방향일 수있다. 복수의 마스크 패턴(216)은 마스크 셀 영역(MC)에 배치되며, 마스크 시트(210)의 제1 면(210a) 및 제2 면(210b)을 관통할 수 있다. 즉, 복수의 마스크 패턴(216)은 각 셀 별로 마스크 시트(210)의 제1 면(210a) 및 제2 면(210b)을 관통하도록 배치되어 있을 수 있다. 아울러, 복수의 마스크 패턴(216)은 각 셀 별로 마스크 시트(210)의 제1 면(210a) 및 제2 면(210b)의 일부만을 관통하도록 배치되어 있을 수도 있다.
제1 트림 라인(230)은 제1면 트림 라인(230a)과 첫번째 제2면 트림 라인(230b)으로 구성된다.
도 7a는 트리밍 공정 전 상태를 나타낸 것이고, 도 7b는 트리밍 공정 후 상태를 나타낸 것이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 트림 라인을 따라 트리밍 공정을 수행하기 전 상태가 나타나 있다. 이때, 제1면 트림 라인(230a)은 상기 마스크 시트의 제1면(210a)으로부터 제2면(210b) 방향으로 일부 두께가 제거되는 하프 식각 패턴 구조를 가지고, 제2면 트림 라인(230b)은 상기 마스크 시트의 제2 면(210b)으로부터 제1 면(210a) 방향으로 일부 두께만이 제거되는 하프 식각 패턴 구조를 갖는다. 이에 따라, 마스크 셀 영역의 네 측 가장자리를 둘러싸는 형태로 배치되는 제1 트림 라인(230)이 배치되는 부분에는 트림 라인의 돌출부가 존재하지 않는다.
이러한 제1면 트림 라인(230a)의 두께는 더미부(212) 두께의 10 ~ 49%의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 더미부 (212)는 제2 두께(T2)를 갖고, 지지부(214)는 제2 두께(T2)보다 두꺼운 제1 두께(T1)를 가지며, 제1면 트림 라인(230a)의 두께는 제2 두께(T2)보다 얇은 두께(D1)를 갖는다.
여기서, 제1면 트림 라인(230a)의 두께(D1)가 제2 두께(T2)의 10% 미만일 경우에는 과도한 두께 설계로 트림 라인을 따라 트리밍을 수행하는 과정 중 과도한 힘을 필요로 할 수 있고 반대로, 제1면 트림 라인(230a)의 두께(D1)가 제2 두께(T2)의 49%를 초과할 경우에는 그 두께가 너무 얇은 관계로 에칭 과정에서 오버에칭이 발생할 경우 마스크 시트의 제1 면(210a)이 외부로 노출되어 돌출부가 형성될 우려가 있거나, 트리밍 작업이 힘들거나 불가하여 바람직하지 못하다.
아울러, 도 7b에 도시된 바와 같이, 트림 라인을 따라 트리밍 공정을 수행한 후, 더미부(212)는 지지부(214)로부터 물리적으로 떨어져 나가 제거된다. 이때, 하프 식각 패턴 구조의 제1 트림 라인(230)은, 단면 상으로 볼때, 아치 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 아치 형상으로 제1 트림 라인(230)을 설계해야 트림 라인을 따라 트리밍 공정을 수행할 시, 제1 트림 라인(230)의 얇은 두께 부분에 응력이 집중되어 물리적으로 트림 라인을 손쉽게 떼어낼 수 있기 때문이다.
이 결과, 제1 트림 라인(230)은 물리적인 힘 또는 레이저 커팅에 의해 순간적으로 뜯어져 제거되기 때문에 에칭방식과 달리 제1 트림 라인(230)의 절단된 측면에는 돌출부가 존재하지 않게 된다. 이에 따라, 제1 트림 라인(230)의 절단면은 날카로운 돌출부 없이 매끄러운 단면을 가지므로, 유기물 증착 공정 시 기판 손상을 최소화할 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 변형예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 9a와 9b는 도 8의 H-HH선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도로, 도 6과 연계하여 설명하도록 한다.
도 8 및 도 9a, 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 변형예에 따른 OLED 증착용 메탈 마스크(300)는 두번째 제2면 트림 라인(390)이 관통된 패턴 구조를 갖는 것(도 9a)과 하프 식각 패턴 구조를 갖는 것(도 9b)을 제외하고는, 본 발명의 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하도록 한다.
이때, 두번째 제2면 트림라인(390)은 상기 마스크 시트(310)의 제2면(310b)으로부터 제1면(310a) 방향으로 일부 두께가 제거되거나 상기 마스크 시트(310)의 제1 면으로부터 제2면 방향으로 관통되도록 형성된다. 여기서, 두번째 제2면 트림라인(390)은 복수의 마스크 패턴(316) 및 제1면 트림 라인(330a) 및 첫번째 제2면 트림 라인(330b)과 함께 형성된다. 즉, 두번째 제2면 트림라인(390)은 화학적 에칭 방식인 포토리소그라피법에 의해 복수의 마스크 패턴(316) 및 제1면 트림 라인(330a) 및 첫번째 제2면 트림 라인(330b)과 동일 공정으로 형성될 수 있다.
이러한 두번째 제2면 트림라인(390)은, 평면상으로 볼 때, 사각형, 삼각형, 오각형 및 원형 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있으며, 이 중 사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 두번째 제2면 트림라인(390)은 제1 및 제2 리브(315a, 315b)의 폭과 대응되는 면적 내에 적어도 하나 이상을 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 리브(315) 및 첫벚째 제2면 트림 라인(330b)과 대응되는 위치의 더미 영역(DM)에만 두번째 제2면 트림라인(390)을 더 배치하는 것에 의해, 복수의 리브(315) 부분에 집중되는 인장력을 보다 더 완화시킬 수 있으므로, 마스크 시트(310)의 변형이나 틀어짐을 원천적으로 보완할 수 있게 된다.
아울러, 마스크 시트의 인장 및 트리밍 공정을 용이하게 하기 위해 2개이상의 제2면 트림라인을 형성시킬 수 있으며, 반드시 두번째 제2면 트림 라인(390)에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 두번째 제2면 트림라인(390)은 제1면 트림 라인(330a)과 첫번째 제2면 트림 라인(330b)으로 구성된 제1 트림 라인(330)을 따라 트리밍을 수행하는 과정시 복수의 마스크 패턴(316) 및 지지부(314)로부터 더미부(312)를 떼어내어 제거하는 것을 보다 수월하게 보조하는 역할을 한다.
본 발명의 다른 변형예에 따른 두번째 제2면 트림 라인(390)은 더미 영역(DM)에 배치되며, 제1 트림 라인(330)과 이격된 외측에 배치된다. 즉, 응력 완화 패턴(390)은 복수의 리브(315) 및 제1 트림 라인(330)과 대응되는 위치의 더미영역(DM)에 배치된다.
이때, 두번째 제2면 트림 라인(390)은 마스크 시트(310)의 제2 면(310b)으로부터 제1 면(310a) 방향으로 일부 두께가 제거된다. 여기서, 두번째 제2면 트림 라인(390)은 복수의 마스크 패턴(316) 및 제1면 트림 라인(330a) 및 첫번째 제2면 트림 라인(330b)과 함께 형성된다. 즉, 두번째 제2면 트림 라인(390)은 화학적 에칭 방식인 포토리소그라피법에 의해 복수의 마스크 패턴(316) 및 제1면 트림 라인(330a) 및 첫번째 제2면 트림 라인(330b)과 동일 공정으로 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 변형예에 따른 두번째 제2면 트림 라인(390)은 도 9a와 같이 복수의 리브(315) 및 제1 트림 라인(330)과 대응되는 위치의 더미 영역(DM)에만 마스크 시트(310)의 제1 면(310a)으로부터 제2 면(310b) 방향으로 관통된 패턴 구조를 가지게 되어 최소한의 날카로운 돌출부가 형성되게된다.
이때, 본 발명의 다른 변형예는 도 9b와 같이 복수의 리브(315) 및 제1 트림 라인(330)과 대응되는 위치의 더미 영역(DM)에만 하프 식각 패턴 구조의 두번째 제2면 트림 라인(390)이 더 배치된다. 이때, 더미 영역(DM)에 배치되는 두번째 제2면 트림 라인(390)이 마스크 시트(310)의 제1 면(310a) 및 제2 면(310b)을 관통하는 것이 아니라, 일부 두께만이 선택적으로 제거된 구조이므로, 일 실시예에 비하여, 더미부(312)의 강도 확보가 가능하여 트리밍 공정시 큰 힘을 필요로 하지 않는다.
이 결과, 본 발명의 다른 변형예는, 본 발명의 실시예에 비하여, 복수의 리브(315) 부분에 집중되는 인장력을 보다 더 완화시킬 수 있으므로, 마스크 시트(310)의 변형이나 틀어짐을 최소화할 수 있게 된다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명은 상기 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 일부 두께가 제거된 하프 식각 패턴 구조를 갖는 제1면 트림 라인과, 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거되거나 상기 마스크 시트의 제1 면으로부터 제2면 방향으로 관통된 n개의 제2면 트림이 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸는 형태로 배치되고, 여기서 n은 1 ~ 10의 정수이며, 더욱 바람직하게는 n은 1 ~ 5의 정수이며, 제1 및 제2 리브가 각각 위치하는 더미 영역에는 n번째의 제2면 트림 라인이 배치된다.
이에 따라, 본 발명은 제1면 트림 라인과 첫번째 제2면 트림 라인의 조합으로 구성된 제1 트림 라인으로 트리밍 공정시 용이하고, 제1 트림 라인이 배치되는 부분에는 날카로운 돌출부가 형성되지 않고, 제1 및 제2 리브와 대응되는 위치에 배치되는 n번째의 제2면 트림 라인 부분에만 상기 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 관통될 경우 최소한의 날카로운 돌출부가 형성되거나 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거된 하프 식각 패턴 구조로 외부로 노출되지 않는 평탄한 구조를 갖게 되어, 트림 라인의 돌출부를 최소화할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명은 마스크 시트의 트리밍 공정시 힘에 의한 마스크 시트의 변형이나 뒤틀어지는 것을 최소화할 수 있고, 기판에 유기물을 증착하는 공정을 수행할 시, 트림 라인의 돌출부가 최소화되어 기판에 스크레치를 발생시킬 확률을 현저하게 감소시킬 수 있으므로, 기판 손상에 의한 공정 불량 감소로 공정 수율을 향상시킬 수 있는 OLED 메탈 마스크를 제공할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 복수의 리브 및 제1 트림 라인과 대응되는 위치의 더미 영역에만 응력 완화 패턴을 더 배치하는 것에 의해, 복수의 리브 부분에 집중되는 인장력을 보다 더 완화시킬 수 있으므로, 마스크 시트의 변형이나 틀어짐을 원천적으로 보완될 수 있는 OLED 메탈 마스크를 제공할 수 있게 된다.
100, 200, 300 : OLED 증착용 메탈 마스크
110, 210, 310 : 마스크 시트
130 : 트림 라인
112, 212, 312 : 더미부
114, 214, 314 : 지지부
115, 215, 315 : 리브
116, 216, 316 : 마스크 패턴
230a, 330a : 제1면 트림 라인
230b, 330b : 첫번째 제2면 트림 라인
390 : 두번째 제2면 트림 라인
230, 330 : 제1 트림 라인
DM : 더미 영역
MC : 마스크 셀 영역
300 : 유기물 증착 장치
310 : 유기물 증착 용기
320 : 진공 챔버
400 : 마스크 프레임

Claims (6)

  1. OLED 증착용 금속판의 제1면 및 상기 제1면에 반대되는 제2면을 가지며, 복수의 마스크 패턴이 배치된 마스크 셀 영역과, 상기 마스크 셀 영역의 외측에 배치된 더미 영역을 갖는 마스크 시트;
    상기 더미 영역에 배치되며, 상기 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸고 제1 면에 대한 제1면 트림 라인과 제2 면에 대한 n개의 제2면 트림 라인을 포함하며,
    여기서 n은 1 ~ 5의 정수이며,
    상기 마스크 시트는 상기 더미 영역에 배치되며, 플레이트 형태를 갖는 더미부; 상기 마스크 셀 영역에 배치되며, 상기 복수의 마스크 패턴을 둘러싸는 격자 구조로 배열되어 복수의 리브를 갖는 지지부; 및 상기 마스크 셀영역에 배치되며, 상기 마스크 시트의 제1면 및 제2면을 관통하는 상기 복수의 마스크 패턴;을 포함하고,
    상기 트림 라인은, 상기 마스크 시트의 제1면으로부터 제2면 방향으로 일부 두께가 제거된 제1면 트림 라인과, 상기 마스크 시트의 제2면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거되거나 관통된 n개의 제2면 트림 라인을 가지며,
    상기 제1면 트림 라인과 제2면 트림 라인은 상기 더미 영역에 배치되며, 상기 마스크 셀 영역의 외측을 둘러싸도록 일정한 간격으로 이격 배치되고,
    상기 제1면 트림 라인과 제2면 트림 라인은 독립적으로 각각 0.5 ~ 5mm의 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법,
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2면 트림 라인은 n개로 구성되어 있으며, 여기서 n은 1 ~ 5의 정수이며, 첫번째 제2면 트림 라인의 중심부는 제1면 트림 라인의 중심부와 동축에 위치되지않는 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2면 트림 라인은 n개로 구성되어 있으며, 여기서 n은 1 ~ 5의 정수이며, 첫번째 제2면 트림 라인의 중심부는 제1면 트림 라인의 중심부와 동축에 위치되는 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2면 트림 라인은 n개로 구성되어 있으며, 여기서 n은 1 ~ 5의 정수이며, 두번째 제2면 트림 라인은 상기 마스크 시트의 제1 면으로부터 제2면 방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2면 트림 라인은 n개로 구성되어 있으며, 여기서 n은 1 ~ 5의 정수이며, 두번째 제2면 트림 라인은 상기 마스크 시트의 제2 면으로부터 제1면 방향으로 일부 두께가 제거된 하프 식각 패턴 구조인 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1면 트림 라인의 깊이는 더미부 두께의 10~49%인 것을 특징으로 하는 OLED 증착용 메탈 마스크 제조방법.
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