KR20230139566A - 증착 마스크, 그 제조 방법 및 그 제조용 금속판 - Google Patents
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Abstract
증착 마스크, 그 제조 방법 및 그 제조용 금속판이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는, 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 형성된 제 1 도금층; 및 상기 제 1 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 홀;을 포함하고, 상기 홀의 최소 내경부는 상기 제 1 도금층에 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 증착 마스크, 그 제조 방법 및 그 제조용 금속판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OLED 등과 같은 기판의 증착 공정에 사용되는 증착 마스크와 그 제조 방법 및 그것의 제조를 위한 금속판에 관한 것이다.
QHD(Quad HD)급 이상의 고해상도용 증착 마스크에서는 증착시 정밀도(accuracy) 확보를 위해 낮은 쉐도우 하이트(Shadow Height)와 높은 홀 균일도(Hole Uniformity)가 요구된다. 일반적으로 증착 마스크는 압연공정으로 제작된 인바(invar) 소재의 앙면에 포토 레지스트(Photo Resist)를 도포하고, 양면에서 에칭을 통해 홀을 형성하는 방식으로 제작된다. 그러나, 압연 방식으로 가공된 인바 소재의 내부에는 수㎛ 크기의 개재물(inclusion)이 불균일하게 분포되어 있다. 이로 인하여 에칭시 개재물에 의한 홀 불량이 발생될 가능성이 높다. 특히, 쉐도우 하이트를 낮게 할 필요가 있는 경우 증착 마스크의 일면 또는 양면에서의 식각량이 많아져야 하므로 홀 형성부의 높이가 낮아지면서 개재물 탈락에 의한 홀 불량 발생 확률이 더욱 높아진다. 이러한 문제로 인하여 에칭 공정에서 증착 마스크의 쉐도우 하이트를 낮게 가공하는 것이 쉽지 않은 실정이다.
한편, QHD급 이상에서는 에칭 균일도(uniformity) 확보를 위해 노광시 균일한 형상의 해상력이 요구된다. 해상력은 노광기 능력과 포토 레지스트의 감도 외에 증착 마스크 기재의 표면 상태에 의해서도 큰 영향을 받게 된다. 표면 상태가 불균일하면 노광시 UV 광산란에 의해 레지스트의 직진도가 크게 저하되어, 에칭시 홀이 균일하게 형성되기 어렵다. 압연으로 제작된 기재의 경우 압연과 열처리 공정을 거치기 때문에 결정립 크기의 편차가 크고, 롤(roll) 과 직접 접촉하는 가공 방식으로 인하여 표면에 압연 자국, 스크래치, 핀홀 등이 생성되고 표면의 조도가 높아지게 된다.
압연 소재로 이루어진 기재의 표면 조도(roughness)는 화학적 방법을 통한 식각을 통해서도 낮추기 어렵다. 결국, 압연 소재의 기재로 이루어진 증착 마스크는 노광 해상력 측면에서 균일한 형상을 구현하기 어렵고, 홀의 균일성을 정밀하게 제어하기 어렵다. 따라서 높은 홀 균일도가 요구되는 800ppi이상의 고해상도의 구현이 쉽지 않다. 상기 문제를 해결하기 위해서 압연이 아닌 도금 방식으로 제작된 기재가 제안된 바 있으나, 도금 방식의 기재는 일반적으로 증착 마스크에 요구되는 열팽창 계수, 인장 강도 등을 가지지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고해상도의 구현에 적합하도록 낮은 쉐도우 하이트(Shadow Height) 및 높은 홀 균일도(Hole Uniformity)를 가지는 증착 마스크와 그 제조 방법 및 그것의 제조를 위한 금속판을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 위에 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 형성된 제 1 도금층; 및 상기 제 1 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 홀;을 포함하고, 상기 홀의 최소 내경부는 상기 제 1 도금층에 형성된 증착 마스크가 제공된다.
이때, 상기 베이스층의 두께는 5~40㎛이고, 상기 제 1 도금층의 두께는 1~20㎛일 수 있다.
또한, 상기 베이스층과 상기 제 1 도금층은 인바(invar) 재질을 가질 수 있다.
또한, 상기 베이스층의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하이고, 상기 제 1 도금층의 열팽창계수는 2ppm/℃이하일 수 있다.
또한, 상기 증착 마스크는, 상기 베이스층의 타면에 형성된 제 2 도금층을 더 포함하고, 상기 홀은 상기 제 1 도금층, 상기 베이스층 및 상기 제 2 도금층을 관통할 수 있다.
또한, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 결정립의 크기가 상기 베이스층의 결정립의 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 홀은, 제 1 도금층에서 상기 베이스층으로 에칭되어 생성된 소공부; 및 상기 베이스층에서 상기 제 1 도금층으로 에칭되어 생성되고, 상기 소공부보다 넓게 형성된 대공부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 홀의 최소 내경부는 상기 소공부와 상기 대공부가 교차하는 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 압연 금속 재질의 베이스층을 준비하는 단계; 상기 베이스층의 일면 또는 양면에 도금층을 형성하는 단계; 상기 도금층을 열처리하는 단계; 및 상기 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 홀을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 홀을 형성하는 단계에서 상기 홀의 최소 내경부는 상기 도금층에 형성되는 증착 마스크 제조 방법이 제공된다.
이때, 상기 증착 마스크 제조 방법은, 상기 베이스층을 준비하는 단계와 상기 도금층을 형성하는 단계 사이에, 상기 베이스층의 일면 또는 양면을 화학 처리 방식으로 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열처리하는 단계는 상기 도금층의 결정립의 크기를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 홀을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 일면에 형성된 도금층에서 상기 베이스층을 향해 에칭된 소공부를 형성하는 단계; 및 상기 베이스층에서 상기 베이스층의 일면에 형성된 도금층을 향해 에칭되고, 상기 소공부보다 넓은 대공부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 홀의 최소 내경부는 상기 소공부와 상기 대공부가 교차하는 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 형성된 제 1 도금층; 및 상기 베이스층의 타면에 형성된 제 2 도금층;을 포함하는 증착 마스크 제조용 금속판이 제공된다.
이때, 상기 베이스층의 두께는 5~40㎛이고, 상기 제 1 도금층의 두께는 1~20㎛일 수 있다.
또한, 상기 베이스층, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 인바(invar) 재질을 가질 수 있다.
또한, 상기 베이스층의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하이고, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 열팽창계수는 4ppm/℃이하일 수 있다.
또한, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 결정립의 크기가 상기 베이스층의 결정립의 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 증착 마스크와 그 제조 방법 및 그것의 제조를 위한 금속판은 압연과 도금 방식의 장점이 조합된 구성을 통해 고해상도의 구현에 적합한 낮은 쉐도우 하이트(Shadow Height) 및 높은 홀 균일도(Hole Uniformity)를 제공한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 홀의 소공부와 대공부의 형성 시 에칭되는 부분을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법의 홀을 형성하는 단계의 세부 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 홀의 소공부와 대공부의 형성 시 에칭되는 부분을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법의 홀을 형성하는 단계의 세부 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는 OLED 기판의 증착 공정에 사용될 수 있다. 더욱 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는 고해상도(예를 들면, 550ppi 이상의 해상도)의 구현에 적합한 낮은 쉐도우 하이트(Shadow Height) 및 높은 홀 균일도(Hole Uniformity)를 제공할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는 FMM(Fine Metal Mask)이 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는 베이스층(10), 제 1 도금층(20), 제 2 도금층(30) 및 홀(40)을 포함한다.
베이스층(10)은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 몸체를 형성한다. 베이스층(10)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 베이스층(10)의 두께는 5~40㎛일 수 있다.
베이스층(10)은 금속 재질을 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 베이스층(10)은 인바(invar) 재질을 가질 수 있다. 인바는 철과 니켈의 합금이며, 낮은 열팽창계수(CTE)를 가진다. 더욱 상세하게, 베이스층(10)은 인바 재질을 압연 방식으로 가공하여 제조될 수 있다.
베이스층(10)이 압연 방식으로 제조될 경우 베이스층(10)의 표면에는 압연 자국, 스크래치, 핀홀 등이 생성된다. 이로 인하여 베이스층(10)의 표면은 상대적으로 큰 조도(roughness)를 가지게 된다. 이와 관련하여, 베이스층(10)은 에칭 처리된 것일 수 있다. 예를 들면, 베이스층(10)은 소프트 에칭(Soft Etching) 처리된 것일 수 있다. 소프트 에칭은 화학적 처리 방식으로 표면을 처리하는 방식을 의미한다. 소프트 에칭을 통해 베이스층(10)의 표면에서 불순물 및 이물질이 제거될 수 있고, 도금 밀착성이 향상될 수 있다. 이에 따라 베이스층(10)과 제 1 도금층(20) 사이에 높은 밀착성이 확보될 수 있다. 한편, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 두께가 고려되어 에칭을 통해 베이스층(10)의 두께가 조정될 수 있다. 예를 들면, 베이스층(10)은 5~30㎛으로 식각될 수 있다. 참고로, 증착용 마스크의 두께가 5㎛인 경우 2000ppi, 증착용 마스크의 두께가 30㎛인 경우 400pp까지 제조가 가능하며, 증착용 마스크의 두께가 10~25㎛인 경우 500~1200ppi의 제조가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 베이스층(10)의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하가 될 수 있다. 열팽창계수는 베이스층(10)의 길이 방향을 따라 측정될 수 있다. 베이스층(10)이 압연 방식으로 제조되었을 때, 길이 방향은 압연 방향을 의미한다.
제 1 도금층(20)은 베이스층(10)의 일면에 형성된다. 제 1 도금층(20)은 베이스층(10)의 일면에 도금을 통해 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 도금층(20)은 전주도금 방식으로 만들어질 수 있다. 또한, 제 1 도금층(20)의 1~20㎛의 두께로 형성될 수 있다. 쉐도우 하이트의 사양은 해상도별 차이가 있지만 대략 3.5㎛ 이하 수준으로 나타난다. 따라서 공정 마진을 감안한 바람직한 도금 두께는 3~5㎛일 수 있다.
제 1 도금층(20)은 금속 재질을 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 도금층(20)은 인바 재질을 가질 수 있다. 즉, 제 1 도금층(20)은 인바 재질이 도금되어 형성될 수 있다. 제 1 도금층(20)과 베이스층(10)이 동일한 재질로 이루어질 경우 제 1 도금층(20)과 베이스층(10) 사이의 열팽창계수의 차이를 최소화할 수 있게 되어 증착용 마스크의 정밀도가 향상될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 도금층(20)은 4ppm/℃이하의 열팽창계수를 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 도금층(20)은 2.7~3.7ppm/℃의 열팽창계수를 가질 수 있다. 이때, 열팽창계수는 베이스층(10)의 길이 방향을 따라 측정될 수 있다. 또한, 제 1 도금층(20)의 Rz와 Ra는 각각 1.0㎛, 0.1㎛이하가 될 수 있다.
제 2 도금층(30)은 베이스층(10)의 타면에 형성된다. 제 2 도금층(30)은 베이스층(10)의 타면에 도금을 통해 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 2 도금층(30)은 전주도금 방식으로 만들어질 수 있다. 또한, 제 2 도금층(30)의 1~20㎛의 두께로 형성될 수 있다. 쉐도우 하이트의 사양은 해상도별 차이가 있지만 대략 3.5㎛ 이하 수준으로 나타난다. 따라서 공정 마진을 감안한 바람직한 도금 두께는 3~5㎛일 수 있다.
한편, 제 2 도금층(30)은 제 1 도금층(20)과 비교하여 20~500% 사이의 두께 범위를 가질 수 있다. 이때, 잔류응력의 의한 휨을 방지하여 공정에서 치수 안정성을 확보하기 위해서는 제 2 도금층(30)의 두께는 제 1 도금층(20)의 두께와 동일한 것이 바람직하다.
제 2 도금층(30)은 금속 재질을 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 제 2 도금층(30)은 인바 재질을 가질 수 있다. 즉, 제 2 도금층(30)은 인바 재질이 도금되어 형성될 수 있다. 제 2 도금층(30), 제 1 도금층(20) 및 베이스층(10)이 동일한 재질로 이루어질 경우 제 2 도금층(30), 제 1 도금층(20) 및 베이스층(10) 사이의 열팽창계수의 차이를 최소화할 수 있게 되어 증착용 마스크의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 제 2 도금층(30)은 4ppm/℃이하의 열팽창계수를 가질 수 있다. 이때, 열팽창계수는 베이스층(10)의 길이 방향을 따라 측정될 수 있다. 또한, 제 2 도금층(30)의 Rz와 Ra는 각각 1.0㎛, 0.1㎛이하가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크에서 홀(40)은 에칭을 통해 형성될 수 있다. 에칭 전 노광 과정에서 동일 광량 적용시 압연면은 도금면에 비하여 해상력 측면에서 불리하다. 압연면의 경우 사각 에지(edge)부가 존재하고, 패턴 직진성이 상대적으로 낮은 문제를 가지고 있다. 본 발명에 의할 경우 압연으로 제조된 베이스층(10)의 일면 및 타면에 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)이 각각 배치됨으로써 노광 시 상대적으로 높은 해상도의 구현이 가능하게 되며, 에칭 시 홀 형상이 일정해지고 홀 균일도가 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 열처리된 것일 수 있다. 베이스층(10)이 압연으로 제조된 경우 베이스층(10)의 결정립은 ㎛ 수준의 크기를 가지며, 도금으로 형성된 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립은 ㎚ 수준의 크기를 가진다. 이와 같이 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립이 베이스층(10)의 결정립과 큰 차이를 가질 경우 응력의 잔류, 계면 신뢰성 저하, 에칭시 에칭 속도의 차이 등의 문제가 발생한다. 열처리는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 수행되는데, 열처리를 통해 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립 크기를 증가시킬 수 있다. 열처리된 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 압연된 베이스층(10)과 유사한 수준의 열팽창계수, 강도 등의 물성을 가지게 된다. 구체적으로, 열처리를 통해 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 열처리는 450~550℃의 온도에서 45~75분 수행될 수 있다. 시험 결과 열처리 전 도금층 결정립은 0.05~0.10㎛로 나타났는데, 열처리가 500℃의 온도에서 60분 수행된 경우 도금층 결정립은 0.43~1.84㎛로 확인되었다.
홀(40)은 제 1 도금층(20), 베이스층(10) 및 제 2 도금층(30)을 관통한다. 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 제 1 도금층(20)에 형성되어 있다, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 홀(40)의 형상을 규정하는 부분이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 홀의 소공부와 대공부의 형성 시 에칭되는 부분을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 홀(40)은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 양면을 에칭하여 형성될 수 있다. 더욱 상세하게, 홀(40)은 제 1 도금층(20)에서 베이스층(10)으로 에칭된 부분과 제 2 도금층(30)에서 베이스층(10)으로 에칭된 부분이 연통되어 형성될 수 있다. 즉, 홀(40)은 제 1 도금층(20)에서 베이스층(10)으로 에칭되어 생성된 소공부(41)와, 베이스층(10)에서 제 1 도금층(20)으로 에칭되어 생성되고, 소공부(41)보다 넓게 형성된 대공부(42)를 포함한다. 이때, 대공부(42)는 제 2 도금층(30)에서 베이스층(10)을 거쳐 제 1 도금층(20)을 향해 에칭되어 형성될 수 있다.
한편, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 소공부(41)와 대공부(42)가 교차하는 부분에 형성된다. 전술한 바와 같이, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 제 1 도금층(20)에 형성되므로 소공부(41)와 대공부(42)가 교차하는 부분은 제 1 도금층(20)에 형성된다. 즉, 소공부(41)와 대공부(42)는 제 1 도금층(20)에서 교차하며 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)를 형성한다.
본 발명에 의할 경우 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)가 개재물이 분포되지 않은 도금 영역에 위치한다. 따라서 홀(40)의 형성 과정에서 개재물 탈락으로 인한 최소 내경부(Rmin)의 테두리 형상의 불량이 발생하지 않으며, 홀(40)의 형성 시 의도된 최소 내경부(Rmin)의 형상 다시 말하면, 홀(40)의 형상이 유지될 수 있다. 만약, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)가 압연 방식으로 제조된 금속 재질의 베이스층(10)의 내부에 형성될 경우 개재물의 크기 및 분포는 무작위적이어서 홀(40)을 형성하는 공정에서 개재물로 인한 홀 불량의 제어가 어려운 문제가 있다. 그러나 본 발명에 의할 경우 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)가 개재물이 존재하지 않는 제 1 도금층(20)에 위치하게 되어 개재물 탈락에 의한 홀 불량의 발생이 원천적으로 방지될 수 있다.
한편, 쉐도우 하이트(SH)는 증착 마스크의 일면에서 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)까지의 거리로 정의될 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크는 제 1 도금층(20)이 증착의 대상이 되는 기판(G)에 인접하여 배치되고, 증착물 소스(S)에서 발산되는 증착물(O)(예를 들면, 유기물)은 제 2 도금층(30)에서 제 1 도금층(20) 방향으로 홀(40)을 가로질러 상기 기판에 도달할 수 있다. 홀(40)에 비스듬하게 입사된 증착물(O)은 기판(G) 상에 증착이 예정된 영역의 외측에 증착되며, 증착 영역에서 증착 예정 영역의 외측으로 증착물이 증착된 비유효 영역의 외측 경계까지의 거리가 쉐도우 디스턴스(Shadow Distance, SD)로 정의될 수 있다. 이때, 쉐도우 하이트(SH)가 작을수록 쉐도우 디스턴스(Shadow Distance)가 감소하여 증착 공정의 정밀도가 증가하게 된다.
만약, 제 1 도금층(20)이 없고 금속 재질의 베이스층(10) 내에서 쉐도우 하이트(SH)가 규정될 경우 쉐도우 하이트(SH)가 낮아질수록 단위 면적당 금속량이 부족해지는 문제가 있어 쉐도우 하이트(SH)를 축소시키는 데에 한계가 있다. 그러나 본 발명에 의할 경우 쉐도우 하이트(SH)가 개재물이 없고 단위 면적당 금속량이 일정한 제 1 도금층(20) 내에서 규정되므로 쉐도우 하이트(SH)를 충분히 작게할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 의할 경우 쉐도우 하이트(SH)를 2.5㎛이하로 만들 수 있다. 더 나아가 1.5㎛이하의 쉐도우 하이트(SH) 구현도 가능해진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법의 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법을 통해 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크가 제조될 수 있다. 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조 방법을 설명한다.
먼저, 압연 금속 재질의 베이스층을 준비한다(S10). 베이스층(10)은 압연 및 어닐링(annealing)이 수행된 금속 플레이트가 될 수 있다. 또한, 금속 재질은 철과 니켈의 합금인 인바 재질이 될 수 있다. 이때, 베이스층(10)의 두께는 5~40㎛일 수 있다.
다음으로, 베이스층(10)의 일면 또는 양면을 화학 처리 방식으로 에칭한다(S20). 예를 들면, 베이스층(10)의 양면이 소프트 에칭 처리 될 수 있다. 베이스층(10)이 압연 방식으로 제조될 경우 베이스층(10)의 표면에는 압연 자국, 스크래치, 핀홀 등이 존재하게 된다. 그러나 베이스층(10)의 양면을 소프트 에칭함으로써 베이스층(10)의 표면에서 불순물 및 이물질을 제거할 수 있고, 도금 밀착성이 향상될 수 있다. 또한, 도금층의 두께를 고려하여 에칭을 통해 베이스층(10)의 두께를 조정할 수 있다. 예를 들면, 베이스층(10)은 5㎛ 내지 30㎛으로 식각될 수 있다. 또한, 도금 전 금속의 표면처리를 통해 표면 접촉각이 65도 이하가 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 베이스층(10)의 접촉각은 45도 이상 65도 이하가 될 수 있다.
다음으로, 베이스층(10)의 일면 또는 양면에 도금층을 형성한다(S30). 도금층은 전주도금 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 도금층은 베이스층(10)과 동일한 금속 재질로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게, 도금층은 인바 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 베이스층(10)의 일면에 제 1 도금층(20)을 형성하고, 베이스층(10)의 타면에 제 2 도금층(30)을 형성할 수 있다. 이때, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 1~20㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 쉐도우 하이트의 사양은 해상도별 차이가 있지만 대략 3.5㎛ 이하 수준으로 나타난다. 따라서 공정 마진을 감안한 바람직한 도금 두께는 3~5㎛일 수 있다.
한편, 제 2 도금층(30)은 제 1 도금층(20)과 비교하여 20~500% 사이의 두께 범위를 가질 수 있다. 이때, 잔류응력의 의한 휨을 방지하여 공정에서 치수 안정성을 확보하기 위해서는 제 2 도금층(30)의 두께는 제 1 도금층(20)의 두께와 동일한 것이 바람직하다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 4ppm/℃이하의 열팽창계수를 가질 수 있다. 이때, 열팽창계수는 베이스층(10)의 길이 방향을 따라 측정될 수 있다. 또한, 제 1 도금층(20)의 Rz와 Ra는 각각 1.0㎛, 0.1㎛이하가 될 수 있다.
압연으로 제조된 베이스층(10)은 표면에 사각 에지(edge)부가 존재하고, 패턴 직진성이 상대적으로 낮은 문제를 가지고 있다. 그러나 본 발명에 의할 경우, 베이스층(10)의 일면 및 타면에 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)이 각각 배치됨으로써 노광 시 상대적으로 높은 해상도의 구현이 가능하게 되며, 홀(40)의 형성을 위한 에칭시 홀 형상이 일정해지고 홀 균일도가 향상될 수 있다.
다음으로, 도금층을 열처리한다(S40). 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)이 열처리될 수 있다. 열처리는 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립이 베이스층(10)의 결정립의 차이를 감소시킨다. 다시 말하면, 도금층의 결정립 크기를 열처리를 통해 증가시킬 수 있다. 도금층의 열처리를 통해 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립 크기가 증가될 수 있다. 열처리된 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 압연된 베이스층(10)과 유사한 수준의 열팽창계수, 강도 등의 물성을 가지게 된다. 구체적으로, 열처리를 통해 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 열처리는 450~550℃의 온도에서 45~75분 수행될 수 있다. 시험 결과 열처리 전 도금층 결정립은 0.05㎛ 내지 0.10㎛로 나타났는데, 열처리가 500℃의 온도에서 60분 수행된 경우 도금층 결정립은 0.43㎛ 내지 1.84㎛로 확인되었다. 도금층의 결정립 크기는 압연층과 동일하게 키울 수는 없다. 도금층의 열처리 시간이나 온도를 증가시키면 계면분리 현상이 발생하기 때문이다. 실험 결과 최적조건은 500℃에서 60분간 열처리인 것으로 나타났다.
마지막으로, 도금층 및 베이스층을 관통하는 홀을 형성한다(S50). 본 발명의 일 실시예에서, 홀(40)은 베이스층(10), 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)을 관통하여 형성된다. 이때, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 제 1 도금층(20)에 형성된다. 앞서 살펴본 바와 같이, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 홀(40)의 형상을 규정하는 부분이다.
도 5를 참조하면, 홀의 형성은 다음과 같이 수행될 수 있다. 우선, 베이스층(10)의 일면에 형성된 도금층에서 베이스층(10)을 향해 에칭된 소공부를 형성한다(S51). 제 1 도금층(20)에서 베이스층(10)을 향해 에칭이 이루어져 소공부(41)가 형성될 수 있다. 소공부(41)는 제 1 도금층(20)에서 베이스층(10)으로 갈수록 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 베이스층에서 베이스층의 일면에 형성된 도금층을 향해 에칭되고, 소공부보다 넓은 대공부를 형성한다(S52). 제 2 도금층(30)에서 베이스층(10)을 향해 에칭이 이루어져 대공부(42)가 형성될 수 있다. 대공부(42)는 소공부(41)에 비하여 넓게 형성되고, 제 2 도금층(30)에서 베이스층(10)으로 갈수록 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 이때, 소공부(41)의 생성과 대공부(42)의 생성은 동시에 진행될 수도 있고, 소공부(41)와 대공부(42) 중 어느 하나가 먼저 생성될 수도 있다.
소공부(41)와 대공부(42)는 연통되며 홀(40)을 형성하고, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 소공부(41)와 대공부(42)가 교차하는 부분에 형성된다. 전술한 바와 같이, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)는 제 1 도금층(20)에 형성되므로 소공부(41)와 대공부(42)가 교차하는 부분은 제 1 도금층(20)에 형성된다. 즉, 소공부(41)와 대공부(42)는 제 1 도금층(20)에서 교차하며, 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)를 형성한다.
이와 같이, 본 발명에 의할 경우 홀(40)의 최소 내경부(Rmin)가 개재물이 분포되지 않은 도금 영역에 위치함으로써 홀(40)의 형성 과정에서 개재물 탈락으로 인한 최소 내경부(Rmin)의 테두리 형상의 불량이 발생하지 않으며, 홀(40)의 형성 시 의도된 최소 내경부(Rmin)의 형상 다시 말하면, 홀(40)의 형상이 유지될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 도금층(20)은 단위 면적당 금속량이 균일하므로 쉐도우 하이트(SH)를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의할 경우 쉐도우 하이트(SH)를 2.5㎛이하로 만들 수 있다. 더 나아가 1.5㎛이하의 쉐도우 하이트(SH)의 구현도 가능해진다. 이와 같이 쉐도우 하이트(SH)를 낮춤으로써 증착 마스크의 정밀도가 높아질 수 있다.
한편, 홀(40)의 형성과 관련하여 베이스층(10)의 양면에 레지스트가 도포될 수 있다. 상기 레지스트는 포지티브형이거나 네거티브형이 될 수 있다. 또한, 상기 레지스트는 필름 형태 또는 액체 형태가 될 수 있다. 이때, 액상의 레지스트는 1~3㎛으로 도포하고, 필름 레지스트는 5~15㎛으로 도포될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크를 제조하기 위한 것이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판은 베이스층(10), 베이스층(10)의 일면에 형성된 제 1 도금층(20) 및 베이스층(10)의 타면에 형성된 제 2 도금층(30)을 포함한다.
이때, 베이스층(10)의 두께는 5~40㎛이고, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 두께는 1~20㎛가 될 수 있다. 또한, 베이스층(10), 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 인바(invar) 재질을 가질 수 있다. 또한, 베이스층(10)의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하이고, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 열팽창계수는 4ppm/℃이하일 수 있다.
한편, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)은 결정립의 크기가 베이스층(10)의 결정립의 크기보다 작을 수 있다. 구체적으로, 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크의 베이스층(10), 제 1 도금층(20) 및 제 2 도금층(30)과 관련하여 설명한 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 마스크 제조용 금속판에도 그대로 적용될 수 있다. 따라서 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니한다. 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 베이스층
20: 제 1 도금층
30: 제 2 도금층 40: 홀
30: 제 2 도금층 40: 홀
Claims (19)
- 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 형성된 제 1 도금층; 및
상기 제 1 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 홀;을 포함하고,
상기 홀의 최소 내경부는 상기 제 1 도금층에 형성된 증착 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층의 두께는 5~40㎛이고, 상기 제 1 도금층의 두께는 1~20㎛인 증착 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층과 상기 제 1 도금층은 인바(invar) 재질을 가지는 증착 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하이고, 상기 제 1 도금층의 열팽창계수는 2ppm/℃이하인 증착 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 베이스층의 타면에 형성된 제 2 도금층을 더 포함하고,
상기 홀은 상기 제 1 도금층, 상기 베이스층 및 상기 제 2 도금층을 관통하는 증착 마스크. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 결정립의 크기가 상기 베이스층의 결정립의 크기보다 작은 증착 마스크. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가지는 증착 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 홀은,
제 1 도금층에서 상기 베이스층으로 에칭되어 생성된 소공부; 및
상기 베이스층에서 상기 제 1 도금층으로 에칭되어 생성되고, 상기 소공부보다 넓게 형성된 대공부;를 포함하는 증착 마스크. - 제 8 항에 있어서,
상기 홀의 최소 내경부는 상기 소공부와 상기 대공부가 교차하는 부분에 형성된 증착 마스크. - 압연 금속 재질의 베이스층을 준비하는 단계;
상기 베이스층의 일면 또는 양면에 도금층을 형성하는 단계;
상기 도금층을 열처리하는 단계; 및
상기 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 홀을 형성하는 단계에서 상기 홀의 최소 내경부는 상기 도금층에 형성되는 증착 마스크 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스층을 준비하는 단계와 상기 도금층을 형성하는 단계 사이에,
상기 베이스층의 일면 또는 양면을 화학 처리 방식으로 에칭하는 단계를 더 포함하는 증착 마스크 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 상기 도금층의 결정립의 크기를 증가시키는 증착 마스크 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 홀을 형성하는 단계는,
상기 베이스층의 일면에 형성된 도금층에서 상기 베이스층을 향해 에칭된 소공부를 형성하는 단계; 및
상기 베이스층에서 상기 베이스층의 일면에 형성된 도금층을 향해 에칭되고, 상기 소공부보다 넓은 대공부를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 홀의 최소 내경부는 상기 소공부와 상기 대공부가 교차하는 부분에 형성되는 증착 마스크 제조 방법. - 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 형성된 제 1 도금층; 및
상기 베이스층의 타면에 형성된 제 2 도금층;을 포함하는 증착 마스크 제조용 금속판. - 제 14 항에 있어서,
상기 베이스층의 두께는 5~40㎛이고, 상기 제 1 도금층의 두께는 1~20㎛인 증착 마스크 제조용 금속판. - 제 14 항에 있어서,
상기 베이스층, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 인바(invar) 재질을 가지는 증착 마스크 제조용 금속판. - 제 14 항에 있어서,
상기 베이스층의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 1.5ppm/℃이하이고, 상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 열팽창계수는 4ppm/℃이하인 증착 마스크 제조용 금속판. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층은 결정립의 크기가 상기 베이스층의 결정립의 크기보다 작은 증착 마스크 제조용 금속판. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 도금층 및 상기 제 2 도금층의 결정립은 0.2~2.0㎛의 크기를 가지는 증착 마스크 제조용 금속판.
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