KR20230141650A - 금속판과 이를 활용한 증착 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20230141650A
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Abstract

본 발명은 고해상도 증착 마스크를 제조하기 위해 사용되는 금속판의 개재물을 관리하는 것을 목적으로 하며, 이에 따라 개재물의 관리 기준에 적합한 금속판을 선별하는 금속판 선별 방법과 그 방법에 따른 금속판, 및 금속판을 이용하여 증착 마스크를 제조하는 증착 마스크 제조 방법과 그 방법에 따라 제조되는 증착 마스크를 제공한다.

Description

금속판과 이를 활용한 증착 마스크 및 그 제조 방법 {Metal plate, deposition mask using metal plate and manufacturing method thereof}
본 발명은 OLED 디스플레이를 제조하는 데에 사용될 수 있도록 선별되는 금속판과, 상기 금속판을 이용하여 증착 마스크를 제조하는 방법과, 그 방법에 따라 제조되는 증착 마스크에 관한 것이다.
OLED(유기 발광 다이오드; Organic Light Emitting Diodes)는 전계 발광 현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기 물질로서, 얇은 두께의 평판 디스플레이를 생산하는 것을 가능하게 하며, 구부리거나 휠 수 있는 디스플레이에도 적용될 수 있기 때문에, 오늘날 디스플레이 시장에서 크게 각광을 받고 있다. 특히, 최근에는 소형화 및 고정밀화의 요구에 따라 500ppi(pixels per inch) 이상의 화소 밀도를 가지는 디스플레이 또는 800ppi 이상의 화소 밀도를 가지는 디스플레이가 각광을 받고 있다.
상기 OLED를 활용하여 디스플레이의 화소를 형성하는 경우, 원하는 패턴으로 배열된 관통 구멍을 포함하는 메탈 마스크를 사용하여 원하는 패턴으로 화소를 형성하는 방법이 알려져 있다. 구체적으로는, 우선, OLED 디스플레이용의 기판에 대하여 메탈 마스크를 밀착시키고, 이어서 밀착시킨 메탈 마스크 및 기판을 모두 증착 장치에 투입하여, 유기 재료 등의 증착을 행한다. 메탈 마스크는 일반적으로, 포토리소그래피 기술을 사용한 에칭에 의해 금속판에 관통 구멍을 형성함으로써 제조될 수 있다.
일반적으로 메탈 마스크용 금속판은 전주 도금 또는 압연 방식으로 제조될 수 있으며, 이중 압연 방식을 채용하는 경우 전주 도금 방식 대비 기계적 특성이 우수한 메탈 마스크용 금속판을 제조할 수 있다. 그러나, 금속판의 표면에 압연 시 눌림 또는 긁힘 자국이 생기거나 내부에 다양한 크기의 개재물을 포함하고 있어, 금속판의 에칭 시, 관통 구멍의 형상이 훼손되는 문제점이 있다. 그 결과, 관통 구멍 간 간격이 좁은 고해상도 제품 또는 소형 제품에 사용되는 메탈 마스크용으로 압연 방식으로 제조된 금속판을 적용하는 데 어려움이 있었다.
본 발명에서는 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 고해상도 증착 마스크를 제조하기 위해 사용되는 금속판의 개재물을 관리하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기 개재물의 관리 기준에 적합한 금속판을 선별하며, 이와 같이 선별된 금속판을 이용하여 증착 마스크를 제조하는 증착 마스크 제조 방법과 그 방법에 따라 제조되는 증착 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 금속판의 일 면(Aspect)은, 복수의 관통 구멍을 형성하여 증착 마스크를 제조하기 위해 사용되는 금속판이며, 상기 금속판은 두께 t0가 50㎛ 이하이고, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하여 형성되며, 상기 금속판이 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하이다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 20,000개 이상 ~ 25,000개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 0개 이상 ~ 1,000개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 10~300개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 16,000개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 13,000 ~ 16,000개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 1,000개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 3~5㎛ 크기의 제3 개재물의 수가 200개 이상 300개 이하일 수 있다.
상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 5㎛ 초과 크기의 제4 개재물을 포함하지 않을 수 있다.
상기 금속판은 제 1면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 상위층, 제 2면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 하위층 및 상기 상위층과 하위층 사이의 내부를 구성하는, 두께 t0의 35~60%를 구성하고 있는 중간층을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 금속판의 중간층의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 상기 금속판의 상위층 또는 하위층에 포함되는 제1 개재물의 수보다 많을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 증착 마스크의 제조 방법의 일 면은, 복수의 관통 구멍이 형성된 유효 영역과, 상기 유효 영역의 주위에 위치하는 주위 영역을 구비하는 증착 마스크를 제조하는 방법이며, 두께 t0가 50㎛ 이하이고, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하여 형성되는 금속판을 준비하는 공정과, 상기 금속판 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 해서 상기 금속판을 에칭하여, 상기 유효 영역을 이루게 되는 상기 금속판의 영역 내에, 상기 관통 구멍을 형성하는 에칭 공정을 구비하고, 상기 금속판이 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하이다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 20,000개 이상 ~ 25,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 0개 이상 ~ 1,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 10~300개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 16,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 13,000 ~ 16,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 1,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 3~5㎛ 크기의 제3 개재물의 수가 200개 이상 300개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 5㎛ 초과 크기의 제4 개재물을 포함하지 않을 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판은 제 1면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 상위층, 제 2면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 하위층 및 상기 상위층과 하위층 사이의 내부를 구성하는, 두께 t0의 35~60%를 구성하고 있는 중간층을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 중간층의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 상기 금속판의 상위층 또는 하위층에 포함되는 제1 개재물의 수보다 많을 수 있다.
상기 증착 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 금속판의 중간층을 상기 유효 영역으로 사용할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 증착 마스크의 일 면은, 복수의 관통 구멍이 형성된 유효 영역과, 상기 유효 영역의 주위에 위치하는 주위 영역을 구비하는 증착 마스크이며, 상기 증착 마스크의 유효 영역과 주위 영역은, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 금속판에 형성되고, 상기 금속판은 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하이다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 20,000개 이상 ~ 25,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 0개 이상 ~ 1,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 10~300개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 16,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 13,000 ~ 16,000개 이하일 수 있다.
상기 증착 마스크에 있어서, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 1,000개 이하일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 원 소재의 내부에 포함되는 개재물을 분석하고, 그 개재물의 분석 결과에 따라 금속판을 선별 및 제조하고, 이와 같이 제조된 금속판을 활용하여 증착 마스크를 제조함으로써, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 금속판의 특성 수준에 따라 증착 마스크의 불량 여부를 사전에 예측할 수 있으므로, 불량 증착 마스크의 제조에 소요되는 불필요한 시간 및 자원의 낭비를 절감할 수 있다.
둘째, 결과적으로 양품의 증착 마스크 제조 수율을 향상시킴으로써, OLED 디스플레이 제품의 불량 발생도 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 메탈 마스크를 제조하기에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 개재물 분석 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 2의 개재물 분석 시스템을 구성하는 여과 장치의 개략적인 구조를 보여주는 개념도이다.
도 4는 개재물 분석 시스템을 구성하는 개재물 측정 장치의 개재물 측정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 개재물 분석 시스템과 제어 유닛의 관계를 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 표면 처리 방법을 부연 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 메탈 마스크를 제조하기에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
도 8은 금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
도 9는 제1 실시예에 따라 금속판 내에 포함되는 개재물에 대한 관리 수준을 설정하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 제2 실시예에 따라 금속판 내에 포함되는 개재물에 대한 관리 수준을 설정하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 금속판 내에 포함되는 개재물(介在物; Inclusion)을 분석하여 증착 마스크를 제조하는 데에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하며, 상기와 같이 선별된 금속판을 이용하여 고해상도용 디스플레이를 제조하는 데에 사용되는 증착 마스크를 제조하는 것을 특징으로 한다. 상기에서, 개재물 분석에 사용되는 금속판은 압연 방식에 따라 제조된 것일 수 있다. 그리고, 고해상도용 디스플레이는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이일 수 있으며, 예를 들어 500ppi(pixels per inch) 이상의 화소 밀도를 가지는 디스플레이이거나, 800ppi 이상의 화소 밀도를 가지는 디스플레이일 수 있다. 이하에서는 증착 마스크의 한 예시로 메탈 마스크를 설명하기로 한다.
먼저, 금속판 내에 포함되는 개재물에 대하여 설명한다.
메탈 마스크를 제조하는 데에 이용되는 금속판은 철과 니켈을 포함하는 철 합금제로 이루어질 수 있다. 그런데 금속판의 모재를 제작하는 용해 공정에서 불순물을 제거하기 위해 첨가되는 첨가물(예를 들어, 알루미늄, 실리콘 등) 등에 의해 금속판은 철, 니켈, 코발트 등 외에 다른 입자를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 금속판 내에 포함되는 철, 니켈, 코발트 등 외의 다른 입자를 개재물로 정의하기로 한다.
금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 경우, 금속판 내에 포함되는 개재물이 메탈 마스크의 제조 공정에 영향을 끼칠 수 있다. 구체적으로 설명하면, 개재물의 크기가 메탈 마스크의 제조 공정에 영향을 끼칠 수 있으며, 개재물의 수량도 메탈 마스크의 제조 공정에 영향을 끼칠 수 있다.
금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 경우, 금속판을 에칭하여 복수의 관통 구멍을 형성함으로써 메탈 마스크를 제조할 수 있다. 관통 구멍은 디스플레이에 원하는 패턴으로 화소를 형성하는 데에 사용될 수 있다.
그런데 개재물의 크기가 적정 크기보다 크거나, 개재물의 수량이 적정 수량보다 많게 되면, 관통 구멍을 에칭 방식으로 형성하는 경우, 에칭 후 금속판 내부가 관통 구멍에 의해 노출되었을 때 또는 표면이 에칭되면서 상기 금속판 내부에 잔여하던 개재물이 금속판으로부터 이탈되어 움푹 패인 결함이 발생함에 따라, 금속판에 관통 구멍을 형성할 때에 관통 구멍의 형상이 설계된 값으로부터 어긋나게 되며, 이에 따라 원하는 형상의 관통 구멍 또는 관통 구멍이 형성된 금속판의 내구성 적정 수준(메탈 마스크의 인장 단계에서 금속판이 해당 인장력을 견딜 수 있는 정도의 수준)을 형성할 수 없게 되고, 디스플레이에 원하는 패턴으로 화소를 형성할 수 없게 된다.
따라서 본 발명에서는 금속판 내에 포함되는 개재물의 크기와 수량을 분석하여 메탈 마스크를 제조하기에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하고, 이와 같이 선별된 금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조할 수 있다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
먼저, 금속판을 선별하기까지의 과정에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 메탈 마스크를 제조하기에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 복수의 금속판을 준비한다(S110). 여기서, 각각의 금속판은 철 성분, 니켈 성분, 코발트 성분 등을 포함하는 합금으로 제조된 것일 수 있으며, 압연 방식에 따라 제조된 것일 수 있다. 또한, 각각의 금속판은 롤(Roll)에 권취된 상태로 제공될 수 있다.
각각의 금속판은 소정의 두께를 가질 수 있는데, 바람직하게는 각각의 금속판은 50㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다(0㎛ < 금속판의 두께 ≤ 50㎛). 더욱 바람직하게는, 각각의 금속판은 30㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다(0㎛ < 금속판의 두께 ≤ 30㎛).
이때 금속판의 두께가 50㎛를 초과할 경우, 해상도가 높은 디스플레이에 적용되는 메탈 마스크에서 요구되는 관통 구멍의 스펙 또는 형상의 구현이 어려울 수 있다. 보다 상세하게는, 해상도가 높은 디스플레이의 경우, 메탈 마스크에 형성되는 복수의 관통 구멍들 간의 이격되는 간격을 좁게 형성하거나 또는 상기 관통 구멍의 사이즈가 저해상도의 디스플레이에 적용되는 메탈 마스크 대비 작게 형성되어야 한다.
그런데, 금속판의 일면 또는 양면을 에칭하여 오목한 영역(대공 또는 소공)의 형성시, 금속판의 두께 방향으로 상기 오목한 영역이 에칭될 뿐만 아니라 폭 방향으로의 에칭이 동시에 실시되므로, 해상도가 높은 디스플레이에 적용되는 메탈 마스크인 경우, 오히려 인접하는 오목한 영역 또는 관통 구멍의 일부가 서로 중첩하여 형성됨에 따라 바람직한 관통 구멍의 이격 간격 또는 형상을 형성할 수 없다는 문제가 따른다.
복수의 금속판이 준비되면, 각각의 금속판에서 샘플을 채취하고(S120), 샘플 내에 포함되어 있는 개재물을 분석하여 개재물의 크기와 수량을 측정한다(S130).
본 실시예에서는 샘플 내에 포함되어 있는 다양한 성분들 중에서 철 성분과 니켈 성분을 제외한 나머지 성분들을 개재물로 정의할 수 있다. 또는, 철 성분과 니켈 성분과 코발트 성분을 제외한 나머지 성분들을 개재물로 정의할 수도 있다. 개재물은 예를 들어, 알루미늄 성분, 마그네슘 성분, 실리콘 성분, 인 성분, 황 성분, 크롬 성분, 지르코늄 성분 등일 수 있으며, 복수의 성분을 포함하는 화합물일 수도 있다. 여기서, 화합물은 산화물, 황화물, 탄화물, 질화물, 금속 간 화합물 등을 포함하는 개념으로 정의한다.
개재물을 분석하는 경우, 샘플로부터 개재물의 크기와 수량을 측정할 수 있는 개재물 분석 시스템이 활용될 수 있다. 이하에서는 개재물 분석 시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 개재물 분석 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 개념도이다.
이하 설명에서는 개재물 분석 시스템(200)의 일 실시예로서 약액(220)을 이용하여 복수의 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 필터링하는 시스템(Filtering System)에 대하여 설명한다. 도 2에 따르면, 상기 개재물 분석 시스템(200)은 약액(220), 혼합 용기(230), 여과 장치(240) 및 개재물 측정 장치(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
약액(220)은 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 용해시키는 데에 사용되는 물질이다. 구체적으로, 약액(220)은 철 성분과 니켈 성분을 용해시키고, 그 외의 성분을 포함하는 개재물을 용해시키지 않을 수 있다. 또는, 약액(220)은 철 성분과 니켈 성분 및 코발트 성분을 용해시키고, 그 외의 성분을 포함하는 개재물을 용해시키지 않을 수 있다. 개재물은 약액(220)에 대해 난용성을 가지는 입자이며, 약액(220)은 예를 들어, 질산 성분을 포함하는 용액으로 마련될 수 있다. 또는, 황산이나 과산화수소수 성분을 포함하는 용액일 수도 있다. 약액(220)은 철 성분과 니켈 성분을 용해시킬 수 있는 성분을 포함한 용액이라면 그 외 다른 성분을 포함한 용액을 적용하여도 무관하다.
약액(220)은 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 함께 혼합 용기(230) 내에 투입되며, 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 용해시켜 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 약액(220)이 혼합된 혼합물을 생성할 수 있다. 약액(220)을 이용하여 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 용해시키는 경우, 자성체가 사용될 수 있다. 자성체는 예를 들어, 마그네틱 플레이트(Magnetic Plate)로 마련될 수 있다.
여과 장치(240)는 혼합물을 여과시켜 혼합물 내에서 개재물을 추출하는 역할을 한다. 여과 장치(240)는 진공 여과(Vacuum Filtration)를 이용하여 혼합물 내에서 개재물을 추출할 수 있으나, 본 실시예가 반드시 이 방법에 한정되는 것은 아니며, 혼합물 내에서 개재물을 유효하게 추출해낼 수 있다면 진공 여과 외에 다른 방법이 본 실시예에서 활용되어도 무방하다.
여과 장치(240)는 진공 여과를 이용하여 혼합물을 여과하는 장치인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 용기(310), 필터(320), 제2 용기(330) 및 가압 모듈(340)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 도 2의 개재물 분석 시스템을 구성하는 여과 장치의 개략적인 구조를 보여주는 개념도이다.
제1 용기(310)는 혼합물이 투입되는 용기이다. 제1 용기(310)는 혼합물을 여과시키기 위해 그 내부 저면에 필터(320)를 포함할 수 있으며, 필터(320)에 의해 개재물과 분리된 액체를 수용할 수 있도록 그 하부에 위치하는 제2 용기(330)와 연결될 수 있다. 제1 용기(310)는 예를 들어, 깔때기(Funnel)로 마련될 수 있으며, 제2 용기(330) 상에 제1 용기(310)를 고정시키기 위해 클램프(Clamp)가 사용될 수 있다.
필터(320)는 혼합물을 여과시키기 위해 막에 균일한 크기의 미세 구멍이 형성될 수 있다. 필터(320)는 금속 망에 장착된 상태로 제1 용기(310)의 내부에 설치될 수 있으며, 메쉬(Mesh) 형상을 가지는 멤브레인 필터(Membrane Filter)로 마련될 수 있다. 필터(320) 및 미세 구멍은 샘플(210a, 210b, …, 210n)의 크기에 따라 적정한 크기로 구비된 것을 선정하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 필터(320)는 30mm ~ 40mm의 크기를 가질 수 있다. 또는, 필터(320)는 40mm ~ 50mm의 크기를 가질 수 있다. 또한, 미세 구멍은 0.2㎛ 또는 그 이하의 크기(0㎛ < 미세 구멍의 크기 ≤ 0.2㎛)를 가질 수 있다. 또는, 미세 구멍은 0.1㎛ 또는 그 이하의 크기(0㎛ < 미세 구멍의 크기 ≤ 0.1㎛)를 가질 수 있다.
제2 용기(330)는 수용 가능한 최대 용량이 제1 용기(310)보다 클 수 있다. 제2 용기(330)는 예를 들어, 수용 가능한 최대 용량이 1000ml일 수 있으며, 제1 용기(310)는 예를 들어, 수용 가능한 최대 용량이 300ml일 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 용기(310)와 제2 용기(330)는 수용 가능한 최대 용량이 동일할 수 있으며, 제1 용기(310)가 제2 용기(330)보다 수용 가능한 최대 용량이 더 클 수도 있다.
제2 용기(330)는 필터(320)에 의해 혼합물이 여과되는 동안, 그 내부가 진공 상태를 형성할 수 있다. 제2 용기(330)의 내부는 이를 위해 가압 모듈(340)과 연결될 수 있으며, 예를 들어 보틀(Bottle) 즉, 여과병(濾過甁)으로 마련될 수 있다.
가압 모듈(340)은 제2 용기(330)의 내부를 가압하는 역할을 한다. 가압 모듈(340)은 이를 위해 압력계(壓力計)로 마련될 수 있으며, 소정 길이의 튜브(Tube)를 통해 제2 용기(330)의 내부에 연결될 수 있다. 가압 모듈(340)은 제2 용기(330)의 내부를 진공 상태로 형성시키기 위해 예를 들어, 진공 펌프(Vacuum Pump)로 마련될 수 있다.
다시 도 2를 참조하여 설명한다.
개재물 측정 장치(250)는 필터(320) 상에 잔여하는 개재물을 측정하는 역할을 한다. 필터(320)는 혼합물을 여과시킨 후에 수분을 제거하기 위해 건조될 수 있다. 개재물 측정 장치(250)는 필터(320)가 건조 완료되면, 필터(320)의 표면을 관찰하여 개재물의 크기와 수량을 측정할 수 있다. 개재물 측정 장치(250)는 예를 들어, 주사 전자 현미경(SEM; Scanning Electron Microscope)이나 광학 현미경 등으로 마련될 수 있다. 개재물 측정 장치(250)는 주사 전자 현미경으로 마련되는 경우, 배율이 400배 ~ 500배인 현미경을 그 대상으로 할 수 있다. 또는, 그 이상의 배율로 피측정물을 관측할 수 있는 현미경을 적용하더라도 무관하다.
상기에서, 필터(320)는 수분을 제거하기 위해 자연 건조 방법을 이용하여 건조될 수 있으나, 제한된 시간 내에 건조를 완료하기 위해 건조 장치를 이용하여 건조될 수도 있다. 필터(320)는 예를 들어, 열풍(Hot Air)을 공급하는 건조 장치를 이용하여 건조될 수도 있다.
개재물 측정 장치(250)는 필터(320)를 복수의 영역으로 분할한 후, 각각의 영역에 대한 측정 결과를 바탕으로 필터(320)의 전체 면적에 대해 개재물의 크기와 수량을 계산할 수 있다.
예를 들어, 필터(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 영역(410), 제2 영역(420), 제3 영역(430), 제4 영역(440), 제5 영역(450), 제6 영역(460), 제7 영역(470), 제8 영역(480), 제9 영역(490) 등 아홉 개의 영역(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490)으로 분할될 수 있다. 이 경우, 개재물 측정 장치(250)는 아홉 개의 영역(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490) 각각을 개별 측정하고, 그 측정 결과를 바탕으로 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 계산할 수 있다.
예를 들어, 각각의 영역별로 5개 ~ 50개의 포인트(Point)를 지정하고, 주사 전자 현미경으로 각각의 포인트에 대해 검사하여 영역별 개재물의 크기와 수량을 측정하고, 그로부터 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 계산할 수 있다. 포인트는 개재물 측정 장치(250)에 의해 관측되는 화상 단위를 말한다. 예를 들어, 개재물 측정 장치(250)가 주사 전자 현미경으로 마련되는 경우, 포인트는 주사 전자 현미경의 배율에 의해 관측되는 화상 단위일 수 있다. 포인트는 예를 들어, 0.2mm2 ~ 1.0mm2의 크기를 가질 수 있다. 포인트의 크기는 상기 범위에 한정되지 않고, 필터의 크기나 금속판으로부터 추출한 샘플의 수준에 따라 용이하게 변경하여 적용할 수도 있다. 도 4는 개재물 분석 시스템을 구성하는 개재물 측정 장치의 개재물 측정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
그러나 이에 한정되지 않고, 개재물 측정 장치(250)는 필터(320)를 복수의 영역으로 분할한 후, 그 중에서 몇몇의 영역을 선택하고, 선택된 영역에 대해서 개재물의 크기와 수량을 측정하고, 그로부터 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 추정 또는 환산하는 것도 가능하다.
예를 들어, 필터(320)의 전체 면적에서 5% ~ 10%의 면적에 해당하는 적어도 하나의 영역을 선택하고, 선택된 영역에 대해 5개 ~ 50개의 포인트를 지정하고, 주사 전자 현미경으로 각각의 포인트에 대해 검사하여 선택된 영역에 대한 개재물의 크기와 수량을 측정하고, 그로부터 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 추정할 수 있다. 단, 상기의 방법을 실시할 경우, 개재물 측정 장치(250)는 개재물이 필터(320)의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 분포되는 경우를 전제로 하여 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 추정할 수 있다.
개재물 측정 장치(250)는 필터(320)를 복수의 영역으로 분할하지 않고, 필터(320)의 전체 면적에 대해 개재물의 크기와 수량을 계산하는 것도 가능하다. 예를 들어, 필터(320)의 전체 면적에서 수십개 내지 수백개의 포인트를 지정하고, 주사 전자 현미경으로 각각의 포인트에 대해 검사하여 필터(320)의 전체 면적에 대해 개재물의 크기와 수량을 계산할 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 개재물 측정 장치(250)는 필터(320)의 전체 면적에서 일부의 영역을 선택하고, 선택된 영역에 대해서 개재물의 크기와 수량을 측정하고, 그로부터 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 추정하는 것도 가능하다. 이 경우 역시, 개재물 측정 장치(250)는 개재물이 필터(320)의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 분포되어 있다는 전제 조건 하에 필터(320)의 전체 면적에 대한 개재물의 크기와 수량을 추정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 분석하여 개재물의 크기와 수량을 측정한 후(S130), 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)에 대한 분석 결과를 토대로 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별한다(S140).
각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)에 대한 분석 결과를 기초로 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별하는 경우(S140), 개재물의 크기와 개재물의 수량을 모두 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별할 수 있다. 또는, 개재물의 크기만을 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별할 수 있다. 또는, 개재물의 수량만을 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별할 수 있다.
개재물의 크기와 개재물의 수량을 모두 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별하는 경우, 개재물의 크기가 기준 크기 이하이고 각각의 크기를 가지는 개재물의 수량이 기준 수량 이하이면 해당 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
개재물의 크기만을 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별하는 경우, 개재물의 크기가 기준 크기 이하이면 해당 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
개재물의 수량만을 고려하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별하는 경우, 개재물의 수량이 기준 수량 이하이면 해당 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별하는 것은 제어 유닛에 의해 수행될 수 있다. 제어 유닛(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 개재물 분석 시스템(200)과 연결되며, 개재물 측정 장치(250)로부터 각각의 샘플(210a, 210b, …, 210n)에 대한 분석 결과를 제공받아 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별할 수 있다. 제어 유닛(500)은 이와 같이 연산 작업을 수행하기 위해 컴퓨터나 서버 등으로 마련될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 개재물 분석 시스템과 제어 유닛의 관계를 보여주는 개념도이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 개재물 측정 장치(250)로부터 제공된 분석 결과를 토대로 금속판을 양품/불량품으로 선별하는 작업은 제어 유닛(500)을 적용하지 않고, 다른 수단을 활용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 금속판의 양품/불량품 선별은 작업자에 의해 수행되는 것도 가능하다. 작업자는 개재물 측정 장치(250)로부터 제공된 분석 결과를 토대로 수동으로 후술하는 개재물 기준과 대비하여 그 기준을 만족하는 샘플을 취출한 금속판 권취체를 양품으로서 메탈 마스크의 제조에 사용 가능하다고 판정하여, 이후 공정에 적용하는 것도 가능하다.
각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별한 후(S140), 양품으로 선별된 금속판의 양면을 표면 처리한다(S150). 이 경우, 슬리밍(Slimming) 작업을 통해 금속판의 양면을 표면 처리할 수 있으며, 중간층을 유효 영역으로 사용할 수 있도록 금속판에서 상위층과 하위층이 제거될 수 있다. 본 실시예에서는 상위층과 하위층 중 어느 하나의 계층만을 금속판에서 제거하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 최종 메탈 마스크 두께 수준의 금속판이 준비된 경우, 상기 슬리밍 작업을 생략할 수도 있다.
금속판에 포함되는 개재물은 그 크기(Size)에 따라 1㎛ 이하(개재물의 크기 ≤ 1㎛), 1㎛ 초과 3㎛ 이하(1㎛ < 개재물의 크기 ≤ 3㎛), 3㎛ 초과 10㎛ 이하(3㎛ < 개재물의 크기 ≤ 10㎛), 10㎛ 초과(개재물의 크기 > 10㎛) 등으로 분류될 수 있다. 금속판을 높이 방향(즉, 제3 방향(30))으로 도 6에 도시된 바와 같이 상부 표면을 구성하는 상위층(H Layer), 하부 표면을 구성하는 하위층(L Layer), 상부 표면과 하부 표면 사이의 내부를 구성하는 중간층(M Layer) 등 세 개의 계층으로 분할하여 보면, 고해상도 디스플레이 장치를 생산하는 데에 불량을 야기하는 1㎛ 초과 3㎛ 이하의 크기를 가지는 제2 개재물(620), 3㎛ 초과 10㎛ 이하의 크기를 가지는 제3 개재물(630), 10㎛ 초과의 크기를 가지는 제4 개재물(640) 등은 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)에 편중되어 분포하며, 중간층(M Layer)에는 대체로 1㎛ 이하의 크기를 가지는 제1 개재물(610)이 분포한다.
따라서 본 실시예에서는 금속판의 이러한 측면을 참작하여 각각의 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)를 제거할 수 있다(S150). 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 제거하는 경우, 에칭 방법(Etching Method)이 사용될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 효과적으로 제거할 수 있다면 에칭 방법 외에 그 어떠한 방법이 사용되어도 무방하다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 선별 방법에 적용되는 표면 처리 방법을 부연 설명하기 위한 참고도이다.
금속판의 양면을 표면 처리하는 경우(S150), 상부 표면으로부터 전체 두께의 0% ~ 35%가 상위층(H Layer)으로 제거될 수 있다. 마찬가지로, 하부 표면으로부터 전체 두께의 0% ~ 35%가 하위층(L Layer)으로 제거될 수 있다. 이와 같은 경우, 중간층(M Layer)으로는 전체 두께의 35% ~ 60%가 잔여할 수 있다.
금속판의 두께는 앞서 설명한 바와 같이 30㎛ 이하로 마련될 수 있다. 또는, 금속판의 두께는 50㎛ 이하로 마련될 수 있다. 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)이 각각 제거되면, 중간층(M Layer)의 두께는 20㎛로 형성될 수 있다(0㎛ < 중간층(M Layer)의 두께 ≤ 20㎛).
금속판의 양면을 표면 처리하는 경우(S150), 상부 및 하부 균일 에칭 또는 상부 및 하부 비대칭 에칭을 통해 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 각각 제거할 수 있다. 또한, 유효 영역(즉, 중간층(M Layer))의 위치 및 두께에 대한 선택적 조절에 따라 상위층(H Layer)의 높이 방향 두께(t1), 중간층(M Layer)의 높이 방향 두께(t2) 및 하위층(L Layer)의 높이 방향 두께(t3)는 변동될 수 있다. 유효 영역의 선택적 조절은 개재물 측정 장치(250)의 측정 결과에 기인할 수 있다.
일 실시예로써, 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer) 중 후술하는 메탈 마스크 제조시, 유리 기판(디스플레이에 해당함)에 대응되는 관통 구멍(소공)이 형성되는 측면에 해당하는 층을 더 많이 에칭할 수 있다. 이는 금속판의 내측으로 갈수록 사이즈가 작은 개재물의 분포 밀도가 높은 바, 다수 회의 실험 및 그 관측 결과에 따르면, 소공에 해당하는 관통 구멍이 개재물 사이즈에 의해 에칭시 구멍의 형상에 더 많은 영향을 미치기 때문이다.
제어 유닛(500)은 앞서 설명한 바와 같이 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별할 수 있다(S140). 제어 유닛(500)은 개재물 측정 장치(250)의 측정 결과를 기초로 일정 조건에 부합하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 엔지니어가 금속판 샘플을 채취하여, 개재물 필터 및 분석을 실시한 후, 샘플을 채취한 금속판의 양/불 여부를 직접 판정하는 것도 가능하다.
제어 유닛(500)은 개재물의 크기를 고려하여 금속판을 양품 또는 불량품으로 판별할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(500)은 기준 크기 이하의 개재물만을 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(500)은 제1 개재물(610)만을 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 또는, 제어 유닛(500)은 제1 개재물(610)과 제2 개재물(620)만을 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 또는, 제어 유닛(500)은 제1 개재물(610)과 제2 개재물(620) 및 제3 개재물(630)만을 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 즉, 제어 유닛(500)은 제4 개재물(640)을 포함하지 않는 금속판을 양품으로 판별할 수도 있다.
금속판의 선별 공정에서, 제어 유닛(500)은 개재물의 크기 및 수량을 모두 고려하여 금속판을 양품 또는 불량품으로 판별할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(500)은 기준 크기 미만 또는 이하의 개재물을 기준 개수 이하로 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
한편, 약액과 관련하여 상술한 바와 같이, 약액(220)은 철 성분과 니켈 성분 및 코발트 성분을 용해시키고, 그 외의 성분을 포함하는 개재물을 용해시키지 않는 것을 선택적으로 적용할 수 있다. 그러나 상기 약액의 종류에 따라 동일한 금속판이더라도 개재물의 측정 결과가 상이할 수 있으므로, 약액의 종류에 따라 해당 금속판의 양품 또는 불량 여부를 판단하는 최적화된 조건을 선정하여 적용해야 한다.
하기에서 일 예로서 제시하는 약액의 종류와 상기 약액의 종류에 따른 최적하된 조건들은 본 발명의 발명자가 실험을 거듭하며 도출한 결과를 바탕으로 선정된 것이다.
예를 들어, 제1 약액이 황산 또는 과산화수소 성분을 포함하는 약액인 경우, 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 혼합시, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)만을 1mm3당 25,000개 이하, 바람직하게는 20,000개 ~ 25,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 또는, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 20,000개 ~ 25,000개 이하로 포함하고 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)을 1mm3당 13,000개 ~ 16,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 또는, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 20,000개 ~ 25,000개 이하로 포함하고 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)을 1mm3당 13,000개 ~ 16,000개 이하로 포함하고 3㎛ ~ 5㎛ 범위의 제3 개재물(630)을 1mm3당 200개 ~ 300개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 또는, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 20,000개 ~ 25,000개 이하로 포함하고 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)을 1mm3당 13,000개 ~ 16,000개 이하로 포함하고 3㎛ ~ 5㎛ 범위의 제3 개재물(630)을 1mm3당 200개 ~ 300개 이하로 포함하고 5㎛를 초과하는 제4 개재물(640)을 포함하지 않는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
반면, 제1 약액과 다른 제2 약액(예를 들어, 질산 성분을 포함하는 약액)을 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 혼합한 경우, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 1,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 500개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 더욱 바람직하게는, 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)을 1mm3당 10개 이상 300개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
또는, 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)을 1mm3당 1,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)을 1mm3당 800개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
또는, 2㎛ 미만의 제2 개재물(620)을 1mm3당 500개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 1㎛ 이상 2㎛ 미만의 제2 개재물(620)을 1mm3당 500개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
또는, 3㎛ ~ 5㎛ 범위의 제3 개재물(630)을 1mm3당 600개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
또는, 4㎛ 미만의 제3 개재물(630)을 1mm3당 300개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 3㎛ 이상 4㎛ 미만의 제3 개재물(630)을 1mm3당 300개 이하로 포함하는 금속판을 양품을 판별하는 조건으로 선정하는 것이 적합하다.
그러나 이에 한정되지 않고, 상기 1㎛ 미만의 제1 개재물(610)에 대한 조건, 상기 1㎛ ~ 3㎛ 범위의 제2 개재물(620)에 대한 조건, 상기 2㎛ 미만의 제2 개재물(620)에 대한 조건, 상기 1㎛ 이상 2㎛ 미만의 제2 개재물(620)에 대한 조건, 상기 3㎛ ~ 5㎛ 범위의 제3 개재물(630)에 대한 조건, 상기 4㎛ 미만의 제3 개재물(630)에 대한 조건, 및 상기 3㎛ 이상 4㎛ 미만의 제3 개재물(630)에 대한 조건 중에서 선택되는 복수의 조건을 동시에 만족하는 경우, 해당 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
한편, 제어 유닛(500)은 개재물의 수량을 고려하여 금속판을 양품 또는 불량품으로 판별할 수도 있다. 이 경우, 제어 유닛(500)은 특정 크기의 개재물을 기준 개수 이하로 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(500)은 제1 개재물(610)을 1mm3당 20,000개 ~ 25,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 또는, 제어 유닛(500)은 제2 개재물(620)을 1mm3당 13,000개 ~ 16,000개 이하로 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다. 또는, 제어 유닛(500)은 제3 개재물(630)을 1mm3당 200개 ~ 300개 이하로 포함하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 금속판의 선별 방법에서는 금속판을 양품과 불량품 중 어느 하나로 판별한 후, 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 제거하고 중간층(M Layer)을 추출하였다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서는 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 제거하고 중간층(M Layer)을 추출한 후, 그 중간층(M Layer)에서 샘플을 채취하여 금속판을 양품과 불량품 중 어느 하나로 판별하는 것도 가능하다.
한편, 상기 실시 예에서는 중간층(M Layer)를 추출하는 것을 예로서 설명하였으나, 중간층(M Layer)의 상부와 하부에 각각 상위층(H Layer)와 하위층(L Layer)의 일부가 잔류하는 구조에서 샘플을 채취하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 메탈 마스크를 제조하기에 적합한 개재물 조건을 가지는 금속판을 선별하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 복수의 금속판을 준비한다(S710).
이후, 각각의 금속판에서 그 중간층(M Layer)을 유효 영역으로 사용하기 위해 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 제거한다(S720). 이때 상기에서 설명한 바와 같이 유효 영역(즉, 중간층(M Layer))의 위치 및 두께에 대한 선택적 조절에 따라 상위층(H Layer)의 높이 방향 두께(t1), 중간층(M Layer)의 높이 방향 두께(t2) 및 하위층(L Layer)의 높이 방향 두께(t3)는 변동될 수 있다. 물론, 제거되는 상위층과 하위층의 제거 수준이 상이한 비대칭 에칭을 적용하는 것도 가능하다.
이후, 각각의 금속판의 중간층(M Layer)에서 샘플(210a, 210b, …, 210n)을 채취하며, 개재물 분석 시스템(100)을 이용하여 그 샘플(210a, 210b, …, 210n)에 대해 개재물을 분석하고, 개재물의 크기와 수량 등을 측정한다(S730).
이후, 제어 유닛(500)을 이용하여 각각의 금속판을 양품과 불량품으로 선별한다(S740). 제어 유닛(500)은 개재물 측정 장치(250)의 측정 결과를 기초로 일정 조건에 부합하는 금속판을 양품으로 판별할 수 있다.
본 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이 금속판의 양품/불량품 선별을 제어 유닛(500)에 의해 수행하는 것에 한정되지 않고, 예를 들어 작업자에 의해 수동적으로 수행되는 것도 가능하다. 즉, 작업자는 개재물 측정 장치(250)로부터 제공된 분석 결과를 토대로 기 마련된 개재물 기준과 대비하여 그 기준을 만족하는 샘플을 취출한 금속판 권취체를 양품으로서 메탈 마스크의 제조에 사용 가능하다고 판정하여, 이후 공정에 적용할 수 있다.
또한, 앞서 설명하였지만, 금속판에 대해 개재물의 크기와 수량 등을 측정하기 전에, 양면 에칭을 통해 금속판에서 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer)을 제거할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 단면 에칭을 통해 상위층(H Layer)과 하위층(L Layer) 중에서 어느 하나의 계층만을 제거한 후에, 각각의 금속판에 대해 개재물의 크기와 수량 등을 측정하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의해 선별된 양품의 금속판은 단면 에칭이 보다 많이 진행된 일면 측에 크기가 작은 개재물의 분포 밀도가 높게 형성될 수 있다. 특히, 메탈 마스크의 소공이 형성되는 방향의 일면 측에 1㎛ 미만의 개재물의 분포 밀도가 높게 형성될 수 있다.
다음으로, 금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다. 이하 설명은 도 8을 참조한다.
먼저, 금속판을 준비한다(S810). 금속판은 도 5를 참조하여 설명한 방법에 따라 제조되어 마련될 수 있으며, 도 7을 참조하여 설명한 방법에 따라 제조되어 마련될 수도 있다.
이후, 금속판을 주조하여(Casting) 마스크 형상의 금속박(Metal Foil or Metal Leaf)을 제조한다(S820). 본 실시예에서는 금속박을 얇은 두께의 박막으로 제조하는 것이 가능해지며, 예를 들어, 금속박의 두께는 50㎛ 또는 그 이하일 수 있다. 바람직하게는, 금속박의 두께는 30㎛ 또는 그 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 금속박의 두께는 10㎛ ~ 18㎛ 또는 그 이하일 수 있다.
이후, 마스크 형상의 금속박에 복수의 관통 홀을 형성하여 메탈 마스크를 제조한다(S830).
본 발명은 메탈 마스크용 금속판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 OLED 디스플레이 기기용 메탈 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 500ppi 이상 또는 800ppi의 고해상도 디스플레이 제품을 생산하는 데에 적용하기 위해 원 소재의 개재물을 분포도, 즉 표면에서부터 내부까지 개재물의 크기 및 수량을 측정하여 가용 영역(유효 영역)을 도출하고, 상기 가용 영역을 토대로 메탈 마스크용 금속판과 OLED 디스플레이용 메탈 마스크를 차례대로 제조할 수 있다.
고해상도 디스플레이 제품에서는 개재물의 크기가 커질수록 메탈 마스크에 관통 홀이 정상적으로 형성될 수 없으며, 개재물의 크기가 작더라도 그 수량이 많다면 이 역시 제품 양산에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에 따르면, 금속판이 압연 방식으로 제조되는 경우 금속판의 두께별로 개재물의 크기와 분포를 분석하여 패턴 형성을 위한 금속판을 선별할 수 있으며, 이에 따라 선별된 금속판을 활용하여 메탈 마스크도 제조할 수 있다.
도 9는 제1 실시예에 따라 금속판 내에 포함되는 개재물에 대한 관리 수준을 설정하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 10은 제2 실시예에 따라 금속판 내에 포함되는 개재물에 대한 관리 수준을 설정하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 도 9는 제1 약액을 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 혼합한 경우, 금속판을 양품으로 판별하기 위한 기준을 예시적으로 나타낸 것이고, 도 10은 제1 약액과 다른 제2 약액을 샘플(210a, 210b, …, 210n)과 혼합한 경우, 금속판을 양품으로 판별하기 위한 기준을 예시적으로 나타낸 것이다.
본 실험은 상기에서 서술한 개재물 분석 시스템 및 측정 장치를 적용하여 실시하였다. 1g의 철을 포함하는 합금 금속판 SPL(size 7.6mm * 2.6mm * 30㎛)을 약액(220)에 용해하여 개재물 분석 결과를 1㎣로 환산하였으며, 도 9 또는 도 10의 실험 결과에 따라 양품으로 판별된 금속판을 이용하여 메탈 마스크를 제조하는 경우, 800ppi 이상 고해상도 제품 제조 시 개재물에 의한 불량을 개선하는 효과를 얻을 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
200: 개재물 분석 시스템 210a, 210b, ..., 210n: 샘플
220: 약액 230: 혼합 용기
240: 여과 장치 250: 개재물 측정 장치
310: 제1 용기 320: 필터
330: 제2 용기 340: 가압 모듈
500: 제어 유닛 610: 제1 개재물
620: 제2 개재물 630: 제3 개재물
640: 제4 개재물 H Layer: 상위층
M Layer: 중간층 L Layer: 하위층

Claims (18)

  1. 복수의 관통 구멍을 형성하여 증착 마스크를 제조하기 위해 사용되는 금속판이며,
    상기 금속판은 두께 t0가 50㎛ 이하이고, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하여 형성되며,
    상기 금속판이 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하인 금속판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 20,000개 이상 ~ 25,000개 이하인 금속판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 0개 이상 ~ 1,000개 이하인 금속판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수는 10~300개 이하인 금속판.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 16,000개 이하인 금속판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 13,000 ~ 16,000개 이하인 금속판.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1~3㎛ 미만 크기의 제2 개재물의 수는 1,000개 이하인 금속판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 3~5㎛ 크기의 제3 개재물의 수가 200개 이상 300개 이하인 금속판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 5㎛ 초과 크기의 제4 개재물을 포함하지 않는 금속판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판은 제 1면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 상위층, 제 2면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 하위층 및 상기 상위층과 하위층 사이의 내부를 구성하는, 두께 t0의 35~60%를 구성하고 있는 중간층을 포함하여 형성되는 금속판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속판의 중간층의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 상기 금속판의 상위층 또는 하위층에 포함되는 제1 개재물의 수보다 많은 금속판.
  12. 복수의 관통 구멍이 형성된 유효 영역과, 상기 유효 영역의 주위에 위치하는 주위 영역을 구비하는 증착 마스크를 제조하는 방법이며,
    두께 t0가 50㎛ 이하이고, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하여 형성되는 금속판을 준비하는 공정과,
    상기 금속판 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 해서 상기 금속판을 에칭하여, 상기 유효 영역을 이루게 되는 상기 금속판의 영역 내에, 상기 관통 구멍을 형성하는 에칭 공정을 구비하고,
    상기 금속판이 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하인 증착 마스크의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 3~5㎛ 크기의 제3 개재물의 수가 200개 이상 300개 이하인 증착 마스크의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 5㎛ 초과 크기의 제4 개재물을 포함하지 않는 증착 마스크의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속판은 제 1면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 상위층, 제 2면으로부터 두께 방향으로 두께 t0의 0~35%를 구성하고 있는 하위층 및 상기 상위층과 하위층 사이의 내부를 구성하는, 두께 t0의 35~60%를 구성하고 있는 중간층을 포함하여 형성되는 증착 마스크의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속판의 중간층의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 상기 금속판의 상위층 또는 하위층에 포함되는 제1 개재물의 수보다 많은 증착 마스크의 제조 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 금속판의 중간층을 상기 유효 영역으로 사용하는 증착 마스크의 제조 방법.
  18. 복수의 관통 구멍이 형성된 유효 영역과, 상기 유효 영역의 주위에 위치하는 주위 영역을 구비하는 증착 마스크이며,
    상기 증착 마스크의 유효 영역과 주위 영역은, 그 두께 방향에 대하여 서로 대향하는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 금속판에 형성되고,
    상기 금속판은 철과 니켈을 포함하는 합금과 상기 철과 니켈 이외의 복수의 개재물을 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 금속판의 단위 면적 1㎣당 포함되는 1㎛ 미만 크기의 제1 개재물의 수가 25,000개 이하인 증착 마스크.
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