WO2020085701A1 - 마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 Download PDF

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WO2020085701A1
WO2020085701A1 PCT/KR2019/013468 KR2019013468W WO2020085701A1 WO 2020085701 A1 WO2020085701 A1 WO 2020085701A1 KR 2019013468 W KR2019013468 W KR 2019013468W WO 2020085701 A1 WO2020085701 A1 WO 2020085701A1
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WO
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mask
frame
metal film
manufacturing
template
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이병일
장택용
이유진
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주식회사 오럼머티리얼
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a mask, a method of manufacturing a mask support template, and a method of manufacturing a frame-integrated mask.
  • the mask pattern of the mask is clearly formed, the mask can be stably supported and moved without deformation, and when the mask is integrated with the frame, the adhesion between the mask and the frame can be improved, and between the masks
  • It relates to a method of manufacturing a mask capable of clearly aligning, a method of manufacturing a mask support template, and a method of manufacturing a frame-integrated mask.
  • a FMM (Fine Metal Mask) method is used, in which a thin metal mask is closely adhered to a substrate to deposit an organic material at a desired location.
  • the mask is manufactured in a stick form, a plate form, etc., and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame.
  • a plurality of cells corresponding to one display may be provided.
  • several masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame for large-area OLED manufacturing.
  • each mask is tensioned to be flat. Adjusting the tensile force so that the entire part of the mask is flat is a very difficult task.
  • the current QHD image quality is 500 to 600 pixel per inch (PPI), and the size of the pixel reaches about 30 to 50 ⁇ m. It has the resolution of.
  • the alignment error between each cell should be reduced to a few ⁇ m in consideration of the pixel size of the ultra-high quality OLED, and an error out of this may lead to product failure, so the yield may be very low. Therefore, there is a need to develop a technique that prevents deformation such as a mask being crushed or distorted, a technique for making alignment clear, and a technique for fixing a mask to a frame.
  • the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and when manufacturing the mask, it is possible to perform patterning on the mask metal film in a simple process, and to perform fine patterning of the mask.
  • the objective is to provide a manufacturing method and a manufacturing method of a mask support template.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a mask support template capable of stably supporting and moving a mask without deformation.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a mask support template that can improve the adhesion between the mask and the frame when the mask is attached to the frame.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a mask support template that can be repeatedly used after attaching the mask to the frame.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask in which the mask and the frame can form an integrated structure.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask capable of preventing deformation such as a mask being struck or twisted and making alignment clear.
  • the above object of the present invention is a method of manufacturing a mask for forming an OLED pixel, comprising: (a) preparing a mask metal film; And (b) forming a mask pattern by laser patterning on one surface of the mask metal film.
  • the laser may have a pulse width of any one of nanosecond, femtosecond, and picosecond.
  • laser patterning may be performed by irradiating a laser having a wide focus range to an upper portion of the mask metal layer based on the thickness direction of the mask metal layer, and irradiating a laser having a narrow focus range toward the bottom of the mask metal layer.
  • a mask pattern may be formed by laser patterning so that the mask metal film penetrates.
  • the above object of the present invention is a method of manufacturing a template supporting a frame for forming an OLED pixel and corresponding to a frame, comprising: (a) preparing a mask metal film; (b) adhering a mask metal film on a template on which a temporary adhesive portion is formed on one surface; And (c) forming a mask pattern by laser patterning on one surface of the mask metal film, thereby manufacturing the mask.
  • the laser may have a pulse width of any one of nanosecond, femtosecond, and picosecond.
  • laser patterning may be performed by irradiating a laser having a wide focus range to an upper portion of the mask metal film based on the thickness direction of the mask metal film, and irradiating a laser having a narrow focus range toward the bottom of the mask metal film.
  • a mask pattern may be formed by laser patterning to penetrate the mask metal film.
  • the temporary adhesive portion may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, or an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.
  • the above object of the present invention is a method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting a mask are integrally formed, (a) the method of manufacturing on a frame having at least one mask cell region Loading the template prepared by the step corresponding to the mask cell region of the mask frame; And (b) irradiating a laser to the welding portion of the mask to attach the mask to the frame, which is achieved by a method of manufacturing a frame-integrated mask.
  • the present invention configured as described above, when manufacturing the mask, it is possible to perform patterning on the mask metal film by a simple process, and has the effect of performing fine patterning.
  • the mask and the frame can achieve an integral structure.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional OLED pixel deposition mask.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a process of attaching a conventional mask to a frame.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing that an alignment error occurs between cells in the process of stretching a conventional mask.
  • FIG. 4 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a mask for forming a conventional high-resolution OLED.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a process of manufacturing a mask metal film according to an embodiment of the present invention by rolling.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a process of manufacturing a mask metal film according to another embodiment of the present invention by electroforming.
  • FIGS. 12 to 13 are schematic views showing a process of manufacturing a mask support template by adhering a mask metal film on a template according to an embodiment of the present invention and forming a mask.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional schematic diagram showing a temporary adhesive part according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic diagram showing a process of loading a mask support template on a frame according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic diagram showing a state in which a template is loaded on a frame according to an embodiment of the present invention to associate a mask with a cell region of the frame.
  • 17 is a schematic diagram showing a process of separating a mask and a template after attaching a mask to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which a mask according to an embodiment of the present invention is attached to a frame.
  • FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an OLED pixel deposition apparatus using an integrated frame mask according to an embodiment of the present invention.
  • UV UV applied
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional OLED pixel deposition mask 10.
  • the conventional mask 10 may be manufactured in a stick-type or plate-type.
  • the mask 10 shown in (a) of FIG. 1 is a stick-shaped mask and can be used by welding and fixing both sides of the stick to an OLED pixel deposition frame.
  • the mask 100 illustrated in FIG. 1B is a plate-type mask and may be used in a large area pixel formation process.
  • the body 10 of the mask 10 (or the mask film 11) is provided with a plurality of display cells C.
  • One cell C corresponds to one display such as a smartphone.
  • the pixel pattern P is formed in the cell C to correspond to each pixel of the display.
  • a plurality of pixel patterns P corresponding to R, G, and B appear.
  • the pixel pattern P is formed in the cell C to have a resolution of 70 X 140. That is, a number of pixel patterns P form a cluster to form one cell C, and a plurality of cells C may be formed on the mask 10.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a process of attaching the conventional mask 10 to the frame 20.
  • 3 is a schematic diagram showing that alignment errors between cells occur in the process of tensioning (F1 to F2) of the conventional mask 10.
  • the stick mask 10 having six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1A will be described as an example.
  • the stick mask 10 must be flattened.
  • the stick mask 10 is stretched as it is pulled by applying tensile force F1 to F2 in the long axis direction of the stick mask 10.
  • the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in the form of a square frame.
  • the cells C1 to C6 of the stick mask 10 are positioned in an empty area inside the frame of the frame 20.
  • the frame 20 may be sized such that cells C1 to C6 of one stick mask 10 are positioned in an empty area inside the frame, and cells C1 to C6 of the plurality of stick masks 10 are framed. It may be large enough to be located in the interior empty area.
  • Fig. 2 (c) shows a cross-section of a stick mask 10 and a frame connected to each other.
  • the alignment between the mask cells (C1 ⁇ C3) does not work well.
  • the distances D1 to D1 "and D2 to D2" between the patterns P of the cells C1 to C3 are different from each other, or the patterns P are skewed.
  • the stick mask 10 is a large area including a plurality of (for example, six) cells C1 to C6 and has a very thin thickness of several tens of ⁇ m, so it is easily struck or distorted by a load.
  • the fine error of the tensile force may cause an error in the degree of stretching or unfolding each cell (C1 ⁇ C3) of the stick mask 10, accordingly, the distance (D1) between the mask pattern (P) ⁇ D1 ", D2 ⁇ D2") causes a problem that is different.
  • the alignment error does not exceed 3 ⁇ m. It is desirable not to.
  • the alignment error between adjacent cells is referred to as pixel position accuracy (PPA).
  • the tensile forces F1 to F2 applied to the stick mask 10 may act on the frame 20 in reverse. That is, after the stick mask 10, which has been stretched tightly by the tensile forces F1 to F2, is connected to the frame 20, tension may be applied to the frame 20. Usually this tension is not large, so it may not have a significant effect on the frame 20, but if the size of the frame 20 is small and the rigidity is low, this tension can deform the frame 20 finely. This may cause a problem that the alignment state is wrong between the plurality of cells C to C6.
  • the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask that enable the mask 100 to form an integral structure with the frame 200.
  • the mask 100 integrally formed in the frame 200 is prevented from being deformed, such as being struck or twisted, and can be clearly aligned with the frame 200.
  • any tension is not applied to the mask 100, so that the tension of the frame 200 is not deformed after the mask 100 is connected to the frame 200.
  • the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 is significantly reduced, and the yield can be significantly increased.
  • Figure 4 is a front view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention [Fig. 4 (a)] and side cross-sectional view [Fig. 4 (b)], Figure 5 according to an embodiment of the present invention It is a front view (FIG. 5 (a)) and a side cross-sectional view (FIG. 5 (b)) showing the frame.
  • the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200.
  • a plurality of masks 100 are attached to the frame 200 one by one.
  • the mask 100 having a square shape will be described as an example, but the masks 100 may be in the form of a stick mask having protrusions clamped on both sides before being attached to the frame 200, and the frame 200 ), The protrusion can be removed.
  • a plurality of mask patterns P may be formed in each mask 100, and one cell C may be formed in one mask 100.
  • One mask cell C may correspond to one display such as a smartphone.
  • the mask 100 may be made of an invar having a coefficient of thermal expansion of about 1.0 X 10 -6 / ° C, and a super invar having a temperature of about 1.0 X 10 -7 / ° C. Since the mask 100 of this material has a very low coefficient of thermal expansion, it is less likely that the pattern shape of the mask is deformed by thermal energy, and thus can be used as a fine metal mask (FMM) or shadow mask in manufacturing a high-resolution OLED. In addition, considering that technologies for performing a pixel deposition process in a range in which the temperature change value is not large recently, the mask 100 has nickel (Ni), nickel-cobalt (Ni-Co) having a slightly higher thermal expansion coefficient than this. ). The mask 100 may use a metal sheet produced by a rolling process or electroforming. It will be described later in detail with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the frame 200 is formed to attach a plurality of masks 100.
  • the frame 200 may include various edges formed in a first direction (for example, a horizontal direction) and a second direction (for example, a vertical direction) including the outermost border. These various corners may partition the area to which the mask 100 is to be attached on the frame 200.
  • the frame 200 may include a frame frame 210 having a substantially square shape or a square frame shape.
  • the inside of the frame portion 210 may be hollow. That is, the border frame unit 210 may include a hollow region R.
  • the frame 200 may be made of a metal material such as invar, super invar, aluminum, titanium, etc., and is composed of invar, super invar, nickel, nickel-cobalt, etc. having the same thermal expansion coefficient as the mask in consideration of thermal deformation.
  • these materials can be applied to both the frame portion 210 of the frame 200, the mask cell sheet portion 220.
  • the frame 200 may include a plurality of mask cell regions CR, and may include a mask cell sheet portion 220 connected to the edge frame portion 210.
  • the mask cell sheet portion 220 may be formed by rolling like the mask 100 or may be formed using other film forming processes such as electroforming.
  • the mask cell sheet unit 220 may be connected to the edge frame unit 210 after forming a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like on a flat sheet.
  • the mask cell sheet unit 220 may form a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like after connecting a planar sheet to the edge frame unit 210.
  • a description will be mainly given of the formation of a plurality of mask cell regions CR in the mask cell sheet portion 220 and then connection to the frame portion 210.
  • the mask cell sheet unit 220 may include at least one of the edge sheet unit 221 and the first and second grid sheet units 223 and 225.
  • the border sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to portions divided in the same sheet, and they are integrally formed with each other.
  • the edge sheet portion 221 may be substantially connected to the edge frame portion 210. Therefore, the edge sheet portion 221 may have an approximately square shape and a square frame shape corresponding to the edge frame portion 210.
  • first grid sheet portion 223 may be formed to extend in the first direction (horizontal direction).
  • the first grid sheet portion 223 is formed in a straight shape so that both ends may be connected to the edge sheet portion 221.
  • the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of first grid sheet portions 223, it is preferable that each of the first grid sheet portions 223 has equal intervals.
  • the second grid sheet portion 225 may be formed to extend in the second direction (vertical direction).
  • the second grid sheet portion 225 may be formed in a straight line shape, and both ends may be connected to the edge sheet portion 221.
  • the first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 may cross each other vertically.
  • each second grid sheet portion 225 has an equal interval.
  • an interval between the first grid sheet parts 223 and an interval between the second grid sheet parts 225 may be the same or different depending on the size of the mask cell C.
  • the first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 have a thin thickness in the form of a thin film, but the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction may be a rectangle, a rectangular shape such as a trapezoid, a triangular shape, or the like. Sides and corners may be partially rounded.
  • the cross-sectional shape can be adjusted in processes such as laser scribing and etching.
  • the thickness of the frame portion 210 may be thicker than the thickness of the mask cell sheet portion 220.
  • the border frame portion 210 may be formed to a thickness of several mm to several cm because it is responsible for the overall rigidity of the frame 200.
  • the process of manufacturing a substantially thick sheet is difficult, and if it is too thick, the organic material source 600 (see FIG. 19) passes through the mask 100 in the OLED pixel deposition process. This can cause clogging problems. Conversely, if the thickness is too thin, it may be difficult to secure rigidity sufficient to support the mask 100. Accordingly, the mask cell sheet portion 220 is thinner than the thickness of the frame portion 210, but is preferably thicker than the mask 100. The thickness of the mask cell sheet portion 220 may be formed about 0.1 mm to 1 mm. In addition, the widths of the first and second grid sheet portions 223 and 225 may be formed about 1 to 5 mm.
  • a plurality of mask cell regions CR: CR11 to CR56 may be provided except for regions occupied by the border sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the planar sheet.
  • the mask cell region CR is an area occupied by the border sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the hollow region R of the border frame portion 210. Except for, it may mean an empty area.
  • the cell C of the mask 100 corresponds to the mask cell region CR, it can be used as a passage through which the pixels of the OLED are substantially deposited through the mask pattern P.
  • one mask cell C corresponds to one display such as a smartphone.
  • Mask patterns P constituting one cell C may be formed in one mask 100.
  • one mask 100 may include a plurality of cells C, and each cell C may correspond to each cell area CR of the frame 200, but the clear alignment of the mask 100 may be performed. For this, it is necessary to avoid the large area mask 100, and the small area mask 100 having one cell C is preferable.
  • one mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one cell region CR of the frame 200. In this case, for clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a small number of cells C of 2-3.
  • the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR, and each of the masks 100 may be attached such that one mask cell C corresponds to the mask cell region CR.
  • Each mask 100 may include a mask cell C on which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy around the mask cell C (corresponding to a portion of the mask film 110 excluding the cell C). have.
  • the dummy may include only the mask film 110 or may include the mask film 110 on which a predetermined dummy pattern having a shape similar to the mask pattern P is formed.
  • the mask cell C corresponds to the mask cell region CR of the frame 200, and a part or all of the dummy may be attached to the frame 200 (mask cell sheet portion 220). Accordingly, the mask 100 and the frame 200 can achieve an integral structure.
  • the frame is not manufactured by attaching the mask cell sheet portion 220 to the border frame portion 210, the border frame portion 210 in the hollow region (R) portion of the border frame portion 210 ) And a frame in which a grid frame (corresponding to the grid sheet portions 223 and 225) integrally formed directly may be used.
  • This type of frame also includes at least one mask cell region CR, and it is possible to manufacture a frame-integrated mask by matching the mask 100 to the mask cell region CR.
  • FIGS. 4 and 5 may be provided.
  • 6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the border frame part 210 may have a rectangular frame shape including the hollow region R.
  • a mask cell sheet portion 220 is manufactured.
  • the mask cell sheet portion 220 is manufactured by manufacturing a flat sheet using a rolling, electroplating, or other film forming process, and then removing the mask cell region CR through laser scribing, etching, or the like. can do.
  • description will be given taking an example in which 6 X 5 mask cell regions CR: CR11 to CR56 are formed.
  • Five first grid sheet portions 223 and four second grid sheet portions 225 may be present.
  • the mask cell sheet portion 220 may correspond to the border frame portion 210.
  • the mask cell sheet portion 220 is flattened and the border sheet portion 221 is attached to the border frame portion 210. You can respond.
  • One side can hold and hold the mask cell sheet portion 220 with several points (eg, 1 to 3 points in FIG. 6 (b), for example).
  • the mask cell sheet portion 220 may be tensioned (F1, F2) along some side directions rather than all sides.
  • the edge sheet portion 221 of the mask cell sheet portion 220 may be welded (W) and attached. It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet portion 220 can be firmly attached to the frame portion 220. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the edge frame portion 210 to reduce the excitation space between the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 as much as possible to increase adhesion.
  • the welding (W) portion may be generated in the form of a line or a spot, and has the same material as the mask cell sheet portion 220 and integrally forms the border frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220. It can be a medium to connect to.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
  • the mask cell sheet portion 220 having the mask cell region CR is first manufactured and attached to the border frame portion 210.
  • the flat sheet of the border frame portion After attaching to 210), a portion of the mask cell region CR is formed.
  • a border frame portion 210 including a hollow region R is provided.
  • a flat sheet (the flat mask cell sheet part 220 ′) may correspond to the border frame part 210.
  • the mask cell sheet portion 220 ′ is in a planar state in which the mask cell region CR is not yet formed.
  • all sides of the mask cell sheet portion 220 ' are tensioned (F1 to F4) so that the mask cell sheet portion 220' can be flattened to correspond to the frame frame portion 210.
  • One side can hold and hold the mask cell sheet portion 220 'with several points (for example, 1 to 3 points in FIG. 7 (a)).
  • the mask cell sheet portion 220 ' may be tensioned (F1, F2) along some side directions rather than all sides.
  • the edge portion of the mask cell sheet portion 220' can be attached by welding (W). It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet portion 220 ′ can be firmly attached to the frame portion 220.
  • the welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the edge frame portion 210 to minimize the excitation space between the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 'and increase adhesion.
  • the welding (W) portion may be generated in the form of a line or a spot, and has the same material as the mask cell sheet portion 220 ', and the frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220'. It can be a medium to integrally connect.
  • a mask cell region CR is formed on a planar sheet (planar mask cell sheet portion 220 ').
  • the mask cell region CR may be formed by removing the sheet of the mask cell region CR portion through laser scribing, etching, or the like.
  • description will be given taking an example in which 6 X 5 mask cell regions CR: CR11 to CR56 are formed.
  • the edge frame portion 210 and the welded (W) portion become the edge sheet portion 221, and the five first grid sheet portions 223 and the four second grids
  • the mask cell sheet portion 220 having the sheet portion 225 may be configured.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a mask for forming a conventional high-resolution OLED.
  • the size of the pattern is decreasing, and the thickness of the mask metal film used for this needs to be reduced.
  • the pixel spacing and pixel size in the mask 10 'must be reduced (PD-> PD').
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a mask 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the mask 100 may include a mask cell C on which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy DM around the mask cell C. It has been described above that the mask 100 may be manufactured from a metal sheet produced by a rolling process, electroplating, or the like, and that one cell C may be formed in the mask 100.
  • the dummy DM corresponds to a portion of the mask film 110 (the mask metal film 110) excluding the cell C, and includes only the mask film 110 or a predetermined dummy having a shape similar to the mask pattern P
  • the patterned mask layer 110 may be included.
  • the dummy DM may be attached to the frame 200 (the mask cell sheet unit 220) in part or all of the dummy DM in correspondence to the edge of the mask 100.
  • the width of the mask pattern P may be smaller than 40 ⁇ m, and the thickness of the mask 100 may be about 5-20 ⁇ m. Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions (CR: CR11 to CR56), a mask 100 having mask cells (C: C11 to C56) corresponding to each of the mask cell regions (CR: CR11 to CR56) ) Can also be provided in plural.
  • one surface 101 of the mask 100 is a surface to be attached in contact with the frame 200, it is preferable that it is flat. In a planarization process, which will be described later, one surface 101 may be flattened and mirrored. The other surface 102 of the mask 100 may face one surface of the template 50 to be described later.
  • the mask metal film 110 ′ is manufactured, and the mask 100 is supported by supporting the template 50, and the template 50 supported by the mask 100 is loaded on the frame 200.
  • the mask 100 is attached to the frame 200, a series of processes for manufacturing the frame-integrated mask will be described.
  • 10 is a schematic view showing a process of manufacturing a mask metal film according to an embodiment of the present invention by rolling.
  • 11 is a schematic view showing a process of manufacturing a mask metal film according to another embodiment of the present invention by electroforming.
  • the mask metal film 110 may be prepared.
  • the mask metal film 110 may be prepared by a rolling method.
  • a metal sheet produced by a rolling process may be used as the mask metal film 110 ′.
  • the metal sheet produced by the rolling process may have a thickness of tens to hundreds of ⁇ m in the manufacturing process.
  • a fine mask pattern can be used only by using a thin mask metal film 110 having a thickness of about 20 ⁇ m or less for high resolution of UHD level, and a thickness of about 10 ⁇ m for ultra high resolution of UHD or higher.
  • a thin mask metal film 110 having a must be used.
  • the mask metal film 110 ′ generated by the rolling process has a thickness of about 25 to 500 ⁇ m, it is necessary to make the thickness thinner.
  • planarization means that the one surface (upper surface) of the mask metal film 110 'is mirrored, and at the same time, the upper portion of the mask metal film 110' is partially removed to reduce the thickness.
  • Planarization (PS) may be performed by a chemical mechanical polishing (CMP) method, and a known CMP method may be used without limitation.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the thickness of the mask metal layer 110 ′ may be reduced by chemical wet etching or dry etching.
  • a process capable of flattening the thickness of the mask metal film 110 ′ can be used without limitation.
  • the surface roughness R a of the upper surface of the mask metal layer 110 ′ may be controlled.
  • mirroring may be performed in which the surface roughness is further reduced.
  • a surface roughness (R a ) may be reduced by adding a polishing process such as a separate CMP process.
  • the thickness of the mask metal film 110 ′ can be made thinner than about 50 ⁇ m. Accordingly, the thickness of the mask metal film 110 is preferably formed to about 2 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably, the thickness can be formed to about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. However, it is not necessarily limited thereto.
  • the mask metal film 110 may be manufactured by reducing the thickness of the mask metal film 110 ′ manufactured by the rolling process.
  • the mask metal film 110 ′ may be reduced in thickness by performing a planarization (PS) process in a state of being attached to the template 50 to be described later via a temporary adhesive portion 55.
  • PS planarization
  • the mask metal film 110 may be prepared by electroplating.
  • a conductive substrate 21 is prepared.
  • the base material 21 of the mother plate may be a conductive material.
  • the base plate can be used as a cathode electrode in electroplating.
  • a conductive material in the case of metal, metal oxides may be generated on the surface, impurities may be introduced in a metal manufacturing process, and in the case of a polycrystalline silicon substrate, inclusions or grain boundaries may exist, and a conductive polymer In the case of a substrate, there is a high likelihood that impurities are contained, and strength. Acid resistance may be vulnerable. Elements that prevent the electric field from being uniformly formed on the surface of the mother plate (or cathode body), such as metal oxides, impurities, inclusions, and grain boundaries, are referred to as "defects". Due to the defect, a uniform electric field is not applied to the cathode body of the above-described material, so that a part of the plating film 110 (or the mask metal film 110) may be formed non-uniformly.
  • the current QHD image quality is 500 to 600 PPI (pixel per inch), and the pixel size reaches about 30 to 50 ⁇ m, and for 4K UHD and 8K UHD high image quality, higher than ⁇ 860 PPI and ⁇ 1600 PPI It has the same resolution.
  • the pattern width of the FMM and shadow mask applied to it can be formed to a size of several to several tens of ⁇ m, preferably less than 30 ⁇ m, even a defect of several ⁇ m in size takes up a large portion of the pattern size of the mask. to be.
  • an additional process for removing metal oxide, impurities, etc. may be performed, and in this process, other defects such as etching of the cathode body material may be caused. have.
  • the present invention can use a single crystal base plate (or a cathode body).
  • a single crystal silicon material is preferably a single crystal silicon material.
  • a high concentration doping of 10 19 / cm 3 or more may be performed on the single crystal silicon base plate. Doping may be performed on the entire base plate, or may be performed only on the surface portion of the base plate.
  • the single crystal material metals such as Ti, Cu, Ag, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, semiconductors, carbon, graphite, graphene (graphene), etc. , CH 3 NH 3 PbCl 3, CH 3 NH 3 PbBr 3, CH 3 NH 3 PbI 3, SrTiO 3 , etc. page containing the perovskite (perovskite) superconductor single crystalline ceramic, aircraft single crystal second heat-resistant alloy for components for such structures Etc. can be used.
  • metal and carbon-based materials they are basically conductive materials.
  • doping with a high concentration of 10 19 / cm 3 or more may be performed to have conductivity.
  • conductivity may be formed by performing doping or by forming oxygen vacancy. Doping may be performed on the entire base plate, or may be performed only on the surface portion of the base plate.
  • a uniform plating film 110 can be generated due to the formation of a uniform electric field on all surfaces during electroforming.
  • the frame-integrated masks 100 and 200 manufactured through a uniform plating film can further improve the quality level of the OLED pixels.
  • there is no need to perform an additional process for removing and eliminating defects there is an advantage in that the process cost is reduced and productivity is improved.
  • a plating film 110 may be formed by electroplating.
  • the plating film 110 may be formed on the exposed top and side surfaces of the conductive substrate 21 facing the positive electrode body and having an electric field.
  • the plating film 110 may be formed even on a part of the lower surface of the conductive substrate 21.
  • the edge portion of the plated film 110 is cut (D) with a laser, or a photoresist layer is formed on the plated film 110 and the exposed portion of the plated film 110 is etched and removed (D). You can. Accordingly, as shown in (b) of FIG. 10, the plated film 110 can be separated from the conductive substrate 21.
  • heat treatment (H) may be performed before separating the plated film 110 from the conductive substrate 21, before separating the plated film 110 from the conductive substrate 21, heat treatment (H) may be performed.
  • the present invention is to reduce the thermal expansion coefficient of the mask 100 and at the same time to prevent deformation by the heat of the mask 100 and the mask pattern (P), the plating film from the conductive substrate 21 (or mother plate, cathode body) ( 110) is characterized in that heat treatment (H) is performed before separation.
  • the heat treatment may be performed at a temperature of 300 ° C to 800 ° C.
  • the thermal expansion coefficient of the invar thin plate produced by electroforming is higher than that of the inba thin plate produced by rolling.
  • the thermal expansion coefficient can be lowered by performing heat treatment on the thin film of Invar, and peeling, deformation, etc. may occur on the thin film of Invar during this heat treatment.
  • This is a phenomenon that occurs because only the Inba thin plate is heat treated or the Inba thin plate temporarily attached only to the upper surface of the conductive substrate 21 is heat treated.
  • the plating film 110 is formed not only on the upper surface of the conductive substrate 21 but also on a part of the side surface and the lower surface, peeling, deformation, or the like does not occur even when the heat treatment H is performed.
  • the heat treatment since the heat treatment is performed in a state where the conductive substrate 21 and the plating film 110 are closely attached, there is an advantage of preventing peeling, deformation, etc. due to heat treatment, and stably performing heat treatment.
  • the thickness of the mask metal film 110 generated by the electroplating process may be thinner than the rolling process. Accordingly, the planarization (PS) process of reducing the thickness may be omitted, but the etching characteristics may be different depending on the composition, crystal structure / fine structure of the surface layer of the plating mask metal film 110 ′, and thus planarization (PS) It is necessary to control the surface properties and thickness through.
  • PS planarization
  • FIGS. 12 to 13 are schematic diagrams showing a process of manufacturing a mask support template by adhering the mask metal film 110 on the template 50 and forming the mask 100 on the template 50 according to an embodiment of the present invention.
  • a template 50 may be provided.
  • the template 50 is a medium through which the mask 100 is attached on one surface and can be moved in a supported state.
  • One surface of the template 50 is preferably flat so as to support and move the flat mask 100.
  • the central portion 50a may correspond to the mask cell C of the mask metal film 110, and the edge portion 50b may correspond to the dummy DM of the mask metal film 110.
  • the size of the template 50 may be a flat plate having an area larger than that of the mask metal film 110 so that the mask metal film 110 is entirely supported.
  • the template 50 is preferably a transparent material to facilitate observation of vision and the like in the process of aligning and attaching the mask 100 to the frame 200.
  • the laser may penetrate through a transparent material.
  • a transparent material materials such as glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia can be used.
  • the template 50 may be a BOROFLOAT ® 33 material having excellent heat resistance, chemical durability, mechanical strength, transparency, etc. among borosilicate glass.
  • BOROFLOAT ® 33 has the advantage of ease of the control of the thermal expansion coefficient is less by about 3.3 Invar mask, the metal film 110 and the thermal expansion coefficient difference between the metal mask film 110.
  • the template 50 one surface in contact with the mask metal film 110 is a mirror surface so that an air gap does not occur between the interface with the mask metal film 110 (or the mask 100). You can.
  • the surface roughness (Ra) of one surface of the template 50 may be 100 nm or less.
  • the template 50 may use a wafer. The wafer has a surface roughness (Ra) of about 10 nm, and there are many commercial products and many surface treatment processes, so it can be used as a template 50.
  • the template 50 has a laser through hole 51 in the template 50 so that the laser L irradiated from the top of the template 50 can reach the welding part (area to be welded) of the mask 100. Can be formed.
  • the laser through hole 51 may be formed in the template 50 to correspond to the position and number of welds. Since a plurality of welding portions are disposed at predetermined intervals at the edge or dummy DM portion of the mask 100, a plurality of laser through holes 51 may also be formed at predetermined intervals to correspond thereto. As an example, since a plurality of welding parts are disposed at predetermined intervals on both sides (left / right) dummy DM portions of the mask 100, the laser through holes 51 also have templates 50 on both sides (left / right). A plurality may be formed along a predetermined interval.
  • the laser through-hole 51 does not necessarily correspond to the position and number of welds. For example, it is also possible to perform welding by irradiating the laser L only on a part of the laser through holes 51. In addition, some of the laser through holes 51 that do not correspond to the welding portion may be used in place of the alignment marks when aligning the mask 100 and the template 50. If the material of the template 50 is transparent to the laser (L) light, the laser through hole 51 may not be formed.
  • a temporary adhesive portion 55 may be formed on one surface of the template 50. Temporary adhesive portion 55, the mask 100 is attached to the frame 200, the mask 100 (or, the mask metal film 110) is temporarily attached to one surface of the template 50 on the template 50 It can be supported by.
  • the temporary adhesive 55 may use an adhesive or adhesive sheet (thermal release type) that can be separated by applying heat, or an adhesive or adhesive sheet (UV release type) that can be separated by UV irradiation.
  • the temporary adhesive 55 may use liquid wax.
  • the liquid wax may be the same as the wax used in the polishing step of a semiconductor wafer or the like, and the type is not particularly limited.
  • Liquid wax is a resin component for controlling adhesion, impact resistance, etc., mainly related to holding power, and may include materials and solvents such as acrylic, vinyl acetate, nylon, and various polymers.
  • the temporary adhesive portion 55 may be SKYLIQUID ABR-4016, which includes acrylonitrile butadiene rubber (ABR) as a resin component and n-propyl alcohol as a solvent component.
  • the liquid wax may be formed on the temporary adhesive portion 55 using spin coating.
  • the temporary adhesive portion 55 which is a liquid wax, has a low viscosity at a temperature higher than 85 ° C to 100 ° C, and a high viscosity at a temperature lower than 85 ° C, and can be partially hardened like a solid, thereby mask metal film 110 'and template 50 ) Can be fixed.
  • a mask metal film 110 ′ may be adhered to the template 50.
  • adhesion can be performed by passing the mask metal film 110 ′ and the template 50 between rollers. .
  • the template 50 is vaporized for about 120 ° C. for 60 seconds to vaporize the solvent of the temporary adhesive portion 55, and immediately, a mask metal film lamination process may be performed.
  • the lamination is performed by loading the mask metal film 110 'on the template 50 having the temporary adhesive portion 55 formed on one surface, and passing it between the upper roll at about 100 ° C and the lower roll at about 0 ° C. You can. As a result, the mask metal film 110 ′ may be contacted on the template 50 through the temporary adhesive portion 55.
  • the temporary adhesive 55 may use a thermal release tape.
  • the core film 56 such as a PET film, is disposed in the center of the heat release tape, and a heat release adhesive (thermal release adhesive) 57a, 57b is disposed on both sides of the core film 56, and the adhesion layer 57a , 57b), the release film / release film 58a, 58b may be disposed.
  • the adhesive layers 57a and 57b disposed on both sides of the core film 56 may have different temperatures from being peeled off from each other.
  • the lower surface of the heat release tape (second adhesive layer 57b) is adhered to the template 50, and the top of the heat release tape
  • the surface (first adhesive layer 57a) may be adhered to the mask metal film 110 '. Since the temperature at which the first adhesive layer 57a and the second adhesive layer 57b peel off each other is different, when separating the template 50 from the mask 100 in FIG. 17 to be described later, the first adhesive layer 57a The mask 100 may be separated from the template 50 and the temporary adhesive part 55 by applying the heat to be peeled off.
  • one surface of the mask metal layer 110 ′ may be planarized (PS).
  • the mask metal film 110 ′ manufactured by the rolling process may reduce the thickness (110 ′-> 110) by a planarization (PS) process.
  • the mask metal film 110 manufactured by the electroplating process may also be subjected to a planarization (PS) process to control surface characteristics and thickness.
  • the mask metal film 110 may have a thickness of about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. You can.
  • laser patterning may be performed on the mask metal layer 110.
  • the laser may be irradiated to pass through the template 50 at the top or bottom of the mask metal layer 110.
  • a mask pattern P may be formed on the mask metal layer 110, and in addition to the mask pattern P, an alignment pattern, a dummy pattern, and a wrinkle prevention pattern may also be formed. .
  • the mask pattern P may have an inverse taper shape by laser patterning LE, but is not limited thereto.
  • Laser patterning (LE) has the advantage of forming a mask pattern (P) in a simple process according to the desired size and resolution.
  • the laser may have pulse widths of nanoseconds, femtoseconds, and picoseconds.
  • a picosecond laser beam having a pulse width of a few picoseconds or more has a characteristic that enables high-precision processing since the photochemical reaction, which is a non-thermal reaction, is mainly used.
  • a femtosecond laser beam having a pulse width of a few femtoseconds or more can output terawatts corresponding to 10 12 when amplified, and has a characteristic of processing any material.
  • the femtosecond laser beam can achieve the effect of converging photon energy at one point without collecting the laser at only one point, and can perform processing with high precision.
  • one type of laser can be intermittently / continuously irradiated according to the thickness direction position of the mask metal film 110, and alternately different types of lasers You can also investigate.
  • a portion of the laser having a wide focus range is irradiated on the inside of the mask metal film 110 to remove a portion, and a laser having a narrow focus range is gradually removed from the mask metal film (110) It is possible to remove a portion by irradiating from the inside to the bottom.
  • a laser having a pulse width of nanoseconds is irradiated to an upper position of the mask metal film 110
  • a laser having a femtosecond pulse width is irradiated to an intermediate position of the mask metal film 110
  • a picosecond pulse is irradiated.
  • a laser having a width may be irradiated to a lower position of the mask metal layer 110.
  • the mask pattern (P) has an inverted or tapered shape as a whole.
  • the mask metal film 110 may be etched with a thin thickness to prevent penetration. Etching can be performed with a relatively wide width.
  • laser patterning (LE) may be performed to penetrate the mask metal layer 110 to penetrate the mask metal layer 110.
  • Laser patterning LE may be performed with a relatively narrow width than etching.
  • the mask pattern P can be formed as the portions removed by etching and laser patterning LE continue.
  • manufacturing of the template 50 supporting the mask 100 may be completed.
  • the laser patterned (LE) portion of the mask metal layer 110 constitutes the mask pattern P, and the mask 100 on which a plurality of mask patterns P are formed may be manufactured.
  • the frame 200 includes a plurality of mask cell regions (CR: CR11 to CR56), a mask 100 having mask cells (C: C11 to C56) corresponding to each of the mask cell regions (CR: CR11 to CR56) ) Can also be provided in plural.
  • a plurality of templates 50 supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
  • 15 is a schematic diagram showing a process of loading a mask support template on a frame according to an embodiment of the present invention.
  • the template 50 may be transported by a vacuum chuck (90).
  • the vacuum chuck 90 may adsorb and transfer the opposite side of the template 50 surface to which the mask 100 is adhered.
  • the vacuum chuck 90 may be connected to moving means (not shown) that is moved in the x, y, z, and ⁇ axes. Further, the vacuum chuck 90 may be connected to a flip means (not shown) capable of adsorbing and flipping the template 50. As shown in (b) of FIG. 15, after the vacuum chuck 90 adsorbs and flips the template 50, the process of transferring the template 50 onto the frame 200 is also performed. There is no effect on the adhesion state and alignment state.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a state in which a template is loaded on a frame according to an embodiment of the present invention to associate a mask with a cell region of the frame.
  • FIG. 16 it is exemplified to attach / attach one mask 100 to the cell region CR, but the mask 100 is framed 200 by simultaneously correlating the plurality of masks 100 to all the cell regions CR. ).
  • a plurality of templates 50 supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
  • the mask 100 may correspond to one mask cell area CR of the frame 200.
  • the mask 100 may correspond to the mask cell area CR.
  • the mask 100 While controlling the position of the template 50 / vacuum chuck 90, it can be seen whether the mask 100 corresponds to the mask cell region CR through a microscope. Since the template 50 compresses the mask 100, the mask 100 and the frame 200 can be in close contact.
  • the lower support 70 may be further disposed under the frame 200.
  • the lower support 70 may have a size sufficient to fit within the hollow region R of the frame edge portion 210 and may be flat.
  • a predetermined support groove (not shown) corresponding to the shape of the mask cell sheet portion 220 may be formed on the upper surface of the lower support 70. In this case, the edge sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 are fitted into the support grooves, so that the mask cell sheet portion 220 can be more secured.
  • the lower support 70 may compress the opposite surface of the mask cell region CR in contact with the mask 100. That is, the lower support 70 supports the mask cell sheet portion 220 in the upper direction, thereby preventing the mask cell sheet portion 220 from sagging in the downward direction during the attachment process of the mask 100. At the same time, since the lower support 70 and the template 50 compress the frame and the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) of the mask 100 in opposite directions, the mask 100 The alignment state of can be maintained without being disturbed.
  • the mask 100 is attached to the mask cell region CR of the frame 200 by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 on the frame 200. Since the process is complete, no tension may be applied to the mask 100 in this process.
  • the mask 100 may be attached to the frame 200 by laser welding the laser 100 to the mask 100.
  • a welding bead WB is generated in a welding portion of the laser-welded mask, and the welding bead WB may be integrally connected with the same material as the mask 100 / frame 200.
  • 17 is a schematic view showing a process of separating the mask 100 and the template 50 after attaching the mask 100 to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the mask 100 and the template 50 may be debonded. Separation of the mask 100 and the template 50 may be performed through at least one of heat application (ET), chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), and UV application (UV) to the temporary adhesive portion 55. have. Since the mask 100 remains attached to the frame 200, only the template 50 can be lifted. For example, when heat (ET) of a temperature higher than 85 ° C to 100 ° C is applied (ET), the viscosity of the temporary adhesive portion 55 is lowered, and the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is weakened, and thus the mask 100 ) And the template 50 may be separated.
  • E heat application
  • CM chemical treatment
  • US ultrasonic application
  • UV UV
  • the mask 100 and the template 50 may be separated by dissolving and removing the temporary adhesive portion 55 by immersing (CM) the temporary adhesive portion 55 in chemical substances such as IPA, acetone, and ethanol. have.
  • CM immersing
  • chemical substances such as IPA, acetone, and ethanol.
  • US ultrasonic waves
  • UV UV
  • the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is weakened, so that the mask 100 and the template 50 may be separated.
  • the temporary bonding portion 55 that mediates the adhesion between the mask 100 and the template 50 is a TBDB adhesive material, and thus various debonding methods can be used.
  • CM chemical treatment
  • Debonding may be performed as the temporary adhesive portion 55 is dissolved by the penetration of a solvent.
  • the solvent may penetrate through the mask pattern P and the interface between the mask 100 and the template 50.
  • Solvent debonding has the advantage of being relatively economical compared to other debonding methods because it can be debonded at room temperature and does not require a separate and complicated debonding facility.
  • a heat debonding method according to heat application may be used.
  • Decomposition of the temporary adhesive portion 55 is induced by using high-temperature heat, and when the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is reduced, debonding may be performed in the vertical direction or the horizontal direction.
  • a peelable adhesive debonding method according to heat application (ET) or UV application (UV) may be used.
  • debonding may be performed by a peeling adhesive debonding method, and this method does not require a high temperature heat treatment and expensive heat treatment equipment like the heat debonding method and the process of the process. Has a relatively simple advantage.
  • a room temperature debonding method according to chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), or UV application (UV) may be used. If a non-sticky treatment is performed on a part (center portion) of the mask 100 or the template 50, only the border portion may be adhered by the temporary adhesive portion 55. In addition, during debonding, the solvent penetrates into the edge portion, and debonding is performed by dissolving the entrance-adhesive portion 55.
  • This method has the advantage that during the bonding and debonding, the rest of the mask 100 and the template 50 except for the border areas are not directly lost or defects caused by adhesive material residues during debonding. There is this.
  • unlike the thermal debonding method there is an advantage in that the process cost can be relatively reduced because a high-temperature heat treatment process is not required during debonding.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which the mask 100 according to an embodiment of the present invention is attached to the frame 200.
  • one mask 100 may be attached on one cell area CR of the frame 200.
  • the mask cell sheet portion 220 of the frame 200 has a thin thickness, when attached to the mask cell sheet portion 220 with tensile force applied to the mask 100, the tensile force remaining in the mask 100 is masked.
  • the cell sheet portion 220 and the mask cell region CR may be actuated to deform them. Therefore, the mask 100 should be attached to the mask cell sheet portion 220 without applying a tensile force to the mask 100.
  • the present invention corresponds to the mask cell region CR of the frame 200 by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 on the frame 200. Since the process is completed, it is not possible to apply any tensile force to the mask 100 in this process. Thus, it is possible to prevent the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) from being deformed by the tension applied to the mask 100 acting as a tension on the frame 200.
  • the conventional mask 10 of FIG. 1 includes 6 cells (C1 to C6), and thus has a long length, whereas the mask 100 of the present invention includes a cell (C) and thus has a short length.
  • the degree to which the pixel position accuracy (PPA) is distorted may be reduced.
  • the length of the mask 10 including a plurality of cells C1 to C6, ... is 1 m, and a PPA error of 10 ⁇ m is generated in 1 m as a whole
  • the mask 100 of the present invention Can be 1 / n of the above error range depending on the relative length reduction (corresponding to the reduction in the number of cells (C)).
  • the length of the mask 100 of the present invention is 100 mm, since it has a length reduced from 1 m to 1/10 of the conventional mask 10, a PPA error of 1 ⁇ m occurs in the entire length of 100 mm. , It has the effect that the alignment error is significantly reduced.
  • the mask 100 includes a plurality of cells C, and each cell C corresponds to each cell region CR of the frame 200, within the range in which the alignment error is minimized,
  • the mask 100 may correspond to a plurality of mask cell areas CR of the frame 200.
  • the mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one mask cell area CR. Also in this case, considering the process time and productivity according to the alignment, it is preferable that the mask 100 has as few cells C as possible.
  • each cell C11 to C16 included in the six masks 100 corresponds to one cell region CR11 to CR16, respectively, and the alignment state is checked.
  • time can be significantly shortened compared to a conventional method in which six cells C1 to C6 are simultaneously mapped and all six cells C1 to C6 are aligned at the same time.
  • the product yield in 30 processes of 30 masks 100 corresponding to and aligned with 30 cell regions is 6 cells (C1). ⁇ C6), each of the five masks 10 (see FIG. 2 (a)), which correspond to and align the frame 20, may appear to be much higher than the conventional product yield in the five steps. Since the conventional method of arranging six cells C1 to C6 in a region corresponding to six cells C at a time is a much cumbersome and difficult operation, the product yield is low.
  • a temperature of about 100 ° C. may be applied to the mask metal film 110. . Thereby, it may be adhered to the template 50 in a state where some tensile tension is applied to the mask metal film 110. Thereafter, when the mask 100 is attached to the frame 200 and the template 50 is separated from the mask 100, the mask 100 may contract a predetermined amount.
  • the first grid sheet portion 223 between the mask 100 attached to the CR11 cell area and the mask 100 attached to the CR12 cell area is directed to the right side of the mask 100 attached to the CR11 cell area.
  • the acting tension and the tension acting in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell region may be canceled.
  • the deformation of the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) due to tension is minimized, so that an alignment error of the mask 100 (or the mask pattern P) can be minimized.
  • 19 is a schematic diagram illustrating an OLED pixel deposition apparatus 1000 using frame-integrated masks 100 and 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the OLED pixel deposition apparatus 1000 includes an organic material source 600 from a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated, a coolant line 350 is disposed, and a lower portion of the magnet plate 300. It includes a deposition source supply unit 500 for supplying.
  • a target substrate 900 such as glass on which the organic source 600 is deposited may be interposed.
  • the target substrate 900 may be disposed such that the frame-integrated masks 100 and 200 (or FMM) that allow the organic material source 600 to be deposited on a pixel-by-pixel basis are in close contact or very close.
  • the magnet 310 generates a magnetic field and can be in close contact with the target substrate 900 by the magnetic field.
  • the deposition source supply unit 500 may supply the organic material source 600 while reciprocating the left and right paths, and the organic material sources 600 supplied from the deposition source supply unit 500 may include patterns P formed in the frame-integrated masks 100 and 200. ) To be deposited on one side of the target substrate 900. The deposited organic source 600 that has passed through the pattern P of the frame-integrated masks 100 and 200 may act as the pixel 700 of the OLED.
  • the patterns of the frame-integrated masks 100 and 200 may be inclined (S) (or formed in a tapered shape (S)). . Since the organic material sources 600 passing through the pattern in the diagonal direction along the inclined surface may also contribute to the formation of the pixel 700, the pixel 700 may be uniformly deposited in thickness as a whole.
  • the mask 100 is fixedly attached to the frame 200 at a first temperature higher than the pixel deposition process temperature, even if it is raised to the process temperature for pixel deposition, the position of the mask pattern P is hardly affected.
  • the PPA between 100 and its neighboring mask 100 may be maintained so as not to exceed 3 ⁇ m.

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Abstract

본 발명은 마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크의 제조 방법은, OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막(110)을 준비하는 단계, 및 (b) 마스크 금속막(110)의 일면 상에서 레이저 패터닝(LE)으로 마스크 패턴(P)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법
본 발명은 마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크의 제조 마스크 패턴을 명확히 형성하고, 마스크의 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능하며, 마스크를 프레임과 일체를 이룰 시 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
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.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 불과한 마스크 패턴을 정렬하기 위해서는, 마스크의 각 측에 가하는 인장력을 미세하게 조절하면서, 정렬 상태를 실시간으로 확인하는 고도의 작업이 요구된다.
그럼에도 불구하고, 여러 개의 마스크를 하나의 프레임에 고정시키는 과정에서 마스크 상호간에, 그리고 마스크 셀들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 마스크를 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점, 용접 과정에서 용접 부분에 발생하는 주름, 번짐(burr) 등에 의해 마스크 셀의 정렬이 엇갈리게 되는 문제점 등이 있었다.
초고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다. 그러므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크를 제조할 때, 간단한 공정으로 마스크 금속막에 패터닝을 수행할 수 있고, 미세한 패터닝을 수행할 수 있는 마스크의 제조 방법, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 마스크 지지 템플릿의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 마스크 지지 템플릿의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 부착한 후에 반복 사용이 가능한 마스크 지지 템플릿의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계; 및 (b) 마스크 금속막의 일면 상에서 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
(b) 단계에서 레이저는 나노초, 펨토초, 피코초 중 어느 하나의 펄스폭을 가질 수 있다.
(b) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 초점 범위가 넓은 레이저를 마스크 금속막의 상부에 조사하고, 마스크 금속막의 하부로 갈수록 초점 범위가 좁은 레이저를 조사하여 레이저 패터닝을 수행할 수 있다.
(b) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 마스크 금속막이 관통되지 않은 정도로 에칭을 수행한 후, 마스크 금속막이 관통되도록 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계; (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; 및 (c) 마스크 금속막의 일면 상에서 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법에 의해 달성된다.
(c) 단계에서 레이저는 나노초, 펨토초, 피코초 중 어느 하나의 펄스폭을 가질 수 있다.
(c) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 초점 범위가 넓은 레이저를 마스크 금속막의 상부에 조사하고, 마스크 금속막의 하부로 갈수록 초점 범위가 좁은 레이저를 조사하여 레이저 패터닝을 수행할 수 있다.
(c) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 마스크 금속막이 관통되지 않은 정도로 에칭을 수행한 후, 마스크 금속막이 관통되도록 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임 상에 상기 제조 방법으로 제조한 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및 (b) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 부착하는 단계를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크를 제조할 때, 간단한 공정으로 마스크 금속막에 패터닝을 수행할 수 있고, 미세한 패터닝을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 부착한 후에 반복 사용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 종래의 고해상도 OLED 형성을 위한 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 금속막을 압연(rolling) 방식으로 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 금속막을 전주 도금(electroforming) 방식으로 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하고 마스크를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 임시접착부를 나타내는 확대 단면 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
50: 템플릿(template)
51: 레이저 통과공
55: 임시접착부
70: 하부 지지체
100: 마스크
110: 마스크 막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 마스크 셀 시트부
221: 테두리 시트부
223: 제1 그리드 시트부
225: 제2 그리드 시트부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CM: 화학적 처리
CR: 마스크 셀 영역
DM: 더미, 마스크 더미
ET: 열 인가
L: 레이저
LE: 레이저 패터닝
R: 테두리 프레임부의 중공 영역
P: 마스크 패턴
US: 초음파 인가
UV: UV 인가
W: 용접
WB: 용접 비드
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.
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.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 마스크(10)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 마스크(100)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.
마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 셀(C)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이 나타난다. 일 예로, 셀(C)에는 70 X 140의 해상도를 가지도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 즉, 수많은 화소 패턴(P)들은 군집을 이루어 셀(C) 하나를 구성하며, 복수의 셀(C)들이 마스크(10)에 형성될 수 있다.
도 2는 종래의 마스크(10)를 프레임(20)에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
한편, 스틱 마스크(10)를 프레임(20)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(10)에 가해졌던 인장력(F1~F2)이 프레임(20)에 역으로 작용할 수 있다. 즉, 인장력(F1~F2)에 의해 팽팽히 늘어났던 스틱 마스크(10)가 프레임(20)에 연결된 후에 프레임(20)에 장력(tension)을 작용할 수 있다. 보통 이 장력이 크지 않아서 프레임(20)에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 프레임(20)의 크기가 소형화되고 강성이 낮아지는 경우에는 이러한 장력이 프레임(20)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 그리하면 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태가 틀어지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 프레임(200)과 일체형 구조를 이룰 수 있게 하는 프레임(200) 및 프레임 일체형 마스크를 제안한다. 프레임(200)에 일체로 형성되는 마스크(100)는 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 방지되고, 프레임(200)에 명확히 정렬될 수 있다. 마스크(100)가 프레임(200)에 연결될 때 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않으므로, 마스크(100)가 프레임(200)에 연결된 후 프레임(200)이 변형될 정도의 장력을 가하지 않을 수 있다. 그리고, 마스크(100)를 프레임(200)에 일체로 연결하는 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 4의 (a)] 및 측단면도[도 4의 (b)]이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 부착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 부착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있으며, 프레임(200)에 부착된 후에 돌출부가 제거될 수 있다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응할 수 있다.
마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10 -6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10 -7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다. 마스크(100)는 압연(rolling) 공정 또는 전주 도금(electroforming)으로 생성한 금속 시트(sheet)를 사용할 수 있다. 도 9 및 도 10을 통해 구체적으로 후술한다.
프레임(200)은 복수의 마스크(100)를 부착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 최외곽 테두리를 포함해 제1 방향(예를 들어, 가로 방향), 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 형성되는 여러 모서리를 포함할 수 있다. 이러한 여러 모서리들은 프레임(200) 상에 마스크(100)가 부착될 구역을 구획할 수 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 수 있다. 즉, 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 이 재질들은 프레임(200)의 구성요소인 테두리 프레임부(210), 마스크 셀 시트부(220)에 모두 적용될 수 있다.
이에 더하여, 프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하며, 테두리 프레임부(210)에 연결되는 마스크 셀 시트부(220)를 포함할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)는 마스크(100)와 마찬가지로 압연으로 형성되거나, 전주도금과 같은 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 형성될 수도 있다. 또한, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트(sheet)에 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결할 수 있다. 또는, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 연결한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 마스크 셀 시트부(220)에 먼저 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결한 것을 주로 상정하여 설명한다.
마스크 셀 시트부(220)는 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)는 동일한 시트에서 구획된 각 부분을 지칭하며, 이들은 상호간에 일체로 형성된다.
테두리 시트부(221)가 실질적으로 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 테두리 시트부(221)는 테두리 프레임부(210)와 대응하는 대략 사각 형상, 사각틀 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 그리드 시트부(223)는 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제1 그리드 시트부(223)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 시트부(223)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 이에 더하여, 제2 그리드 시트부(225)가 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제2 그리드 시트부(225)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)와 제2 그리드 시트부(225)는 서로 수직 교차될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제2 그리드 시트부(225)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 시트부(225)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 제1 그리드 시트부(223)들 간의 간격과, 제2 그리드 시트부(225)들 간의 간격은 마스크 셀(C)의 크기에 따라서 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 그리드 시트부(223) 및 제2 그리드 시트부(225)는 박막 형태의 얇은 두께를 가지지만, 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 직사각형, 사다리꼴과 같은 사각형 형상, 삼각형 형상 등일 수 있고, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다. 단면 형상은 레이저 스크라이빙, 에칭 등의 과정에서 조절 가능하다.
테두리 프레임부(210)의 두께는 마스크 셀 시트부(220)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 테두리 프레임부(210)는 프레임(200)의 전체 강성을 담당하기 때문에 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)의 경우는, 실질적으로 두꺼운 시트를 제조하는 공정이 어렵고, 너무 두꺼우면 OLED 화소 증착 공정에서 유기물 소스(600)[도 19 참조]가 마스크(100)를 통과하는 경로를 막는 문제를 발생시킬 수 있다. 반대로, 두께가 너무 얇아지면 마스크(100)를 지지할 정도의 강성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라, 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 프레임부(210)의 두께보다는 얇지만, 마스크(100)보다는 두꺼운 것이 바람직하다. 마스크 셀 시트부(220)의 두께는, 약 0.1mm 내지 1mm 정도로 형성될 수 있다. 그리고, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭은 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있다.
평면의 시트에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외하여, 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)이 제공될 수 있다. 다른 관점에서, 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R)에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외한, 빈 영역을 의미할 수 있다.
이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있다. 이 경우, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것을 고려할 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)이 마스크 셀 영역(CR)에 대응되도록 부착될 수 있다. 각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 마스크 셀(C)은 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 프레임은 테두리 프레임부(210)에 마스크 셀 시트부(220)를 부착하여 제조하지 않고, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R) 부분에 테두리 프레임부(210)와 일체인 그리드 프레임[그리드 시트부(223, 225)에 대응]을 곧바로 형성한 프레임을 사용할 수도 있다. 이러한 형태의 프레임도 적어도 하나의 마스크 셀 영역(CR)을 포함하며, 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)를 대응시켜 프레임 일체형 마스크를 제조할 수 있게 된다.
이하에서는, 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)를 제공한다. 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함한 사각 틀 형상일 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 마스크 셀 시트부(220)를 제조한다. 마스크 셀 시트부(220)는 압연, 전주도금 또는 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 평면의 시트를 제조한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분을 제거함에 따라 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)가 존재할 수 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220)의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220)를 평평하게 편 상태로 테두리 시트부(221)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 6의 (b)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220)를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220)의 테두리 시트부(221)를 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220)와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220)를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 6의 실시예는 마스크 셀 영역(CR)을 구비한 마스크 셀 시트부(220)를 먼저 제조하고 테두리 프레임부(210)에 부착하였으나, 도 7의 실시예는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 부착한 후에, 마스크 셀 영역(CR) 부분을 형성한다.
먼저, 도 6의 (a)처럼, 중공 영역(R)을 포함한 테두리 프레임부(210)를 제공한다.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)에 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]를 대응할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')는 아직 마스크 셀 영역(CR)이 형성되지 않은 평면 상태이다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220')의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220')를 평평하게 편 상태로 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 7의 (a)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220')를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220')를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220')를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220')의 테두리 부분을 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220') 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220')와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220')를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]에 마스크 셀 영역(CR)을 형성한다. 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분의 시트를 제거함에 따라 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 마스크 셀 영역(CR)을 형성하게 되면, 테두리 프레임부(210)와 용접(W)된 부분이 테두리 시트부(221)가 되고, 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)를 구비하는 마스크 셀 시트부(220)가 구성될 수 있다.
도 8은 종래의 고해상도 OLED 형성을 위한 마스크를 나타내는 개략도이다.
고해상도의 OLED를 구현하기 위해 패턴의 크기가 줄어들고 있으며, 이를 위해 사용되는 마스크 금속막의 두께도 얇아질 필요가 있다. 도 8의 (a)와 같이, 고해상도의 OLED 화소(6)를 구현하려면, 마스크(10')에서 화소 간격 및 화소 크기 등을 줄여야 한다(PD -> PD'). 또한, 새도우 이펙트에 의한 OLED 화소(6)가 불균일하게 증착되는 것을 막기 위하여, 마스크(10')의 패턴을 경사지게 형성(14)할 필요가 있다. 하지만, 약 30~50 ㎛정도의 두께(T1)를 가져 두꺼운 마스크(10')에 패턴을 경사지게 형성(14)하는 과정에서, 미세한 화소 간격(PD') 및 화소 크기에 맞는 패터닝(13)을 하기 어렵기 때문에 가공 공정에서 수율이 나빠지는 원인이 된다. 다시 말해, 미세한 화소 간격(PD')을 가지고 경사지게 패턴을 형성(14)하기 위해서는 얇은 두께의 마스크(10')를 사용하여야 한다.
특히, UHD 수준의 고해상도를 위해서는, 도 8의 (b)와 같이, 20㎛ 이하 정도의 두께(T2)를 가지는 얇은 마스크(10')를 사용하여야 미세한 패터닝을 할 수 있게 된다. 또한, UHD 이상의 초고해상도를 위해서는 10㎛ 정도의 두께(T2)를 가지는 얇은 마스크(10')의 사용을 고려할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 나타내는 개략도이다.
마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 있다. 압연 공정, 전주 도금 등으로 생성한 금속 시트로 마스크(100)를 제조할 수 있고, 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있음은 상술한 바 있다. 더미(DM)는 셀(C)을 제외한 마스크 막(110)[마스크 금속막(110)] 부분에 대응하고, 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 더미(DM)는 마스크(100)의 테두리에 대응하여 더미(DM)의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다.
마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 5~20㎛로 형성될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다.
마스크(100)의 일면(101)은 프레임(200)에 접촉하여 부착될 면이기 때문에 평평한 것이 바람직하다. 후술할 평탄화 공정으로 일면(101)이 평평해지면서 경면화 될 수 있다. 마스크(100)의 타면(102)은 후술할 템플릿(50)의 일면과 대향할 수 있다.
이하에서는, 마스크 금속막(110')을 제조하고, 이를 템플릿(50)에 지지시켜 마스크(100)를 제조하며, 마스크(100)가 지지된 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하고 마스크(100)를 프레임(200)에 부착함에 따라 프레임 일체형 마스크를 제조하는 일련의 공정을 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 금속막을 압연(rolling) 방식으로 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 금속막을 전주 도금(electroforming) 방식으로 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
먼저, 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다. 일 실시예로서, 압연 방식으로 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다.
도 10의 (a)를 참조하면, 압연 공정으로 생성한 금속 시트를 마스크 금속막(110')으로 사용할 수 있다. 압연 공정으로 제조된 금속 시트는 제조 공정상 수십 내지 수백 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 도 8에서 전술한 바와 같이, UHD 수준의 고해상도를 위해서는 20㎛ 이하 정도의 두께를 가지는 얇은 마스크 금속막(110)을 사용하여야 미세한 패터닝을 할 수 있고, UHD 이상의 초고해상도를 위해서는 10㎛ 정도의 두께를 가지는 얇은 마스크 금속막(110)을 사용하여야 한다. 하지만, 압연(rolling) 공정으로 생성한 마스크 금속막(110')은 약 25~500㎛ 정도의 두께를 가지므로, 두께가 더 얇게 해야할 필요가 있다.
따라서, 마스크 금속막(110')의 일면을 평탄화(PS)하는 공정을 더 수행할 수 있다. 여기서 평탄화(PS)는 마스크 금속막(110')의 일면(상면)을 경면화 하면서 동시에 마스크 금속막(110')의 상부를 일부 제거하여 두께를 얇게 감축시키는 것을 의미한다. 평탄화(PS)는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법으로 수행할 수 있고, 공지의 CMP 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 화학적 습식 식각(chemical wet etching) 또는 건식 식각(dry etching) 방법으로 마스크 금속막(110')의 두께를 감축시킬 수 있다. 이 외에도 마스크 금속막(110')의 두께를 얇게 하는 평탄화가 가능한 공정을 제한없이 사용할 수 있다.
평탄화(PS)를 수행하는 과정에서, 일 예로 CMP 과정에서, 마스크 금속막(110') 상부면의 표면 조도(R a)가 제어될 수 있다. 바람직하게는, 표면 조도가 더 감소하는 경면화가 진행될 수 있다. 또는, 다른 예로, 화학적 습식 식각 또는 건식 식각 과정을 진행하여 평탄화(PS)를 수행한 후, 이후에 별개의 CMP 공정 등의 폴리싱 공정을 더하여 표면 조도(R a)를 감소시킬 수도 있다.
이처럼, 마스크 금속막(110')의 두께를 약 50㎛ 이하로 얇게 만들 수 있다. 이에 따라 마스크 금속막(110)의 두께는 약 2㎛ 내지 50㎛ 정도로 형성되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 두께는 약 5㎛ 내지 20㎛ 정도로 형성될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10의 (b)를 참조하면, 도 10의 (a)와 마찬가지로, 압연 공정으로 제조한 마스크 금속막(110')에 대해서 두께를 감축시켜 마스크 금속막(110)을 제조할 수 있다. 다만, 마스크 금속막(110')은 후술할 템플릿(50) 상에 임시접착부(55)를 개재하여 접착된 상태에서 평탄화(PS) 공정이 수행되어 두께가 감축될 수 있다.
다른 실시예로서, 전주 도금 방식으로 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다.
도 11의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 모판의 기재(21)는 전도성 재질일 수 있다. 모판은 전주 도금에서 음극체(cathode) 전극으로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(또는, 음극체)의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(110)[또는, 마스크 금속막(110)]의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막 및 도금막 패턴[마스크 패턴(P)]의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. 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. 이에 적용되는 FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수~수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다. 또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 재질의 모판(또는, 음극체)을 사용할 수 있다. 특히, 단결정 실리콘 재질인 것이 바람직하다. 전도성을 가지도록, 단결정 실리콘 재질의 모판에는 10 19/cm 3이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 모판의 전체에 수행될 수도 있으며, 모판의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
한편, 단결정 재질로는, Ti, Cu, Ag 등의 금속, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge 등의 반도체, 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 등의 탄소계 재질, CH 3NH 3PbCl 3, CH 3NH 3PbBr 3, CH 3NH 3PbI 3, SrTiO 3 등을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조 등의 초전도체용 단결정 세라믹, 항공기 부품용 단결정 초내열합금 등이 사용될 수 있다. 금속, 탄소계 재질의 경우는 기본적으로 전도성 재질이다. 반도체 재질의 경우에는, 전도성을 가지도록 10 19/cm 3 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 기타 재질의 경우에는 도핑을 수행하거나 산소 공공(oxygen vacancy) 등을 형성하여 전도성을 형성할 수 있다. 도핑은 모판의 전체에 수행될 수도 있으며, 모판의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
단결정 재질의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막(110) 이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막을 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
도 10의 (a)를 다시 참조하면, 다음으로, 전도성 기재(21)를 모판[음극체(Cathode Body)]로 사용하고, 양극체(미도시)를 이격되게 배치하여 전도성 기재(21) 상에 전주 도금으로 도금막(110)[또는, 마스크 금속막(110)]을 형성할 수 있다. 도금막(110)은 양극체와 대향하고 전기장이 작용할 수 있는 전도성 기재(21)의 노출된 상부면 및 측면 상에서 형성될 수 있다. 전도성 기재(21)의 측면에 더하여 전도성 기재(21)의 하부면의 일부에까지도 도금막(110)이 생성될 수도 있다.
다음으로, 도금막(110)의 테두리 부분을 레이저로 커팅(D)하거나, 도금막(110) 상부에 포토레지스트층을 형성하고 노출된 도금막(110)의 부분만을 식각하여 제거(D)할 수 있다. 이에 따라, 도 10의 (b)와 같이, 전도성 기재(21)로부터 도금막(110)을 분리할 수 있다.
한편, 도금막(110)을 전도성 기재(21)로부터 분리하기 전에, 열처리(H)를 수행할 수 있다. 본 발명은 마스크(100)의 열팽창계수를 낮춤과 동시에 마스크(100) 및 마스크 패턴(P)의 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 전도성 기재(21)[또는, 모판, 음극체]로부터 도금막(110)을 분리 전에 열처리(H)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다.
일반적으로 압연으로 생성한 인바 박판에 비해, 전주 도금으로 생성한 인바 박판이 열팽창계수가 높다. 그리하여 인바 박판에 열처리를 수행함으로써 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 박리, 변형 등이 생길 수 있다. 이는, 인바 박판만을 열처리 하거나, 전도성 기재(21)의 상부면에만 임시로 부착된 인바 박판을 열처리 하기 때문에 발생하는 현상이다. 하지만, 본 발명은 전도성 기재(21)의 상부면뿐만 아니라 측면 및 하부면 일부에까지 도금막(110)을 형성하기 때문에, 열처리(H)를 하여도 박리, 변형 등이 발생하지 않는다. 다시 말해, 전도성 기재(21)와 도금막(110)이 긴밀히 부착된 상태에서 열처리를 수행하므로, 열처리로 인한 박리, 변형 등을 방지하고 안정적으로 열처리를 할 수 있는 이점이 있다.
압연 공정보다 전주 도금 공정으로 생성한 마스크 금속막(110)의 두께가 얇을 수 있다. 이에 따라, 두께를 감축하는 평탄화(PS) 공정을 생략할 수도 있으나, 도금 마스크 금속막(110')의 표면층의 조성, 결정구조/미세구조에 따라 에칭 특성이 다를 수 있으므로, 평탄화(PS)를 통해 표면 특성, 두께를 제어할 필요가 있다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착하고 마스크(100)를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 12의 (a)를 참조하면, 템플릿(template; 50)을 제공할 수 있다. 템플릿(50)은 마스크(100)가 일면 상에 부착되어 지지된 상태로 이동시킬 수 있는 매개체이다. 템플릿(50)의 일면은 평평한 마스크(100)를 지지하여 이동시킬 수 있도록 평평한 것이 바람직하다. 중심부(50a)는 마스크 금속막(110)의 마스크 셀(C)에 대응하고, 테두리부(50b)는 마스크 금속막(110)의 더미(DM)에 대응할 수 있다. 마스크 금속막(110)이 전체적으로 지지될 수 있도록 템플릿(50)의 크기는 마스크 금속막(110)보다 면적이 큰 평판 형상일 수 있다.
템플릿(50)은 마스크(100)를 프레임(200)에 정렬시키고 부착하는 과정에서 비전(vision) 등을 관측하기 용이하도록 투명한 재질인 것이 바람직하다. 또한, 투명한 재질인 경우 레이저가 관통할 수도 있다. 투명한 재질로서 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al 2O 3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 등의 재질을 사용할 수 있다. 일 예로, 템플릿(50)은 붕규산유리 중 우수한 내열성, 화학적 내구성, 기계적 강도, 투명성 등을 가지는 BOROFLOAT ® 33 재질을 사용할 수 있다. 또한, BOROFLOAT ® 33은 열팽창계수가 약 3.3으로 인바 마스크 금속막(110)과 열팽창계수 차이가 적어 마스크 금속막(110)의 제어에 용이한 이점이 있다.
한편, 템플릿(50)은 마스크 금속막(110)[또는, 마스크(100)]과의 계면 사이에서 에어갭(air gap)이 발생하지 않도록, 마스크 금속막(110)과 접촉하는 일면이 경면일 수 있다. 이를 고려하여, 템플릿(50)의 일면의 표면 조도(Ra)가 100nm 이하일 수 있다. 표면 조도(Ra)가 100nm 이하인 템플릿(50)을 구현하기 위해, 템플릿(50)은 웨이퍼(wafer)를 사용할 수 있다. 웨이퍼(wafer)는 표면 조도(Ra)가 약 10nm 정도이고, 시중의 제품이 많고 표면처리 공정들이 많이 알려져 있으므로, 템플릿(50)으로 사용할 수 있다. 템플릿(50)의 표면 조도(Ra)가 nm 스케일이기 때문에 에어갭이 없거나, 거의 없는 수준으로, 레이저 용접에 의한 용접 비드(WB)의 생성이 용이하여 마스크 패턴(P)의 정렬 오차에 영향을 주지 않을 수 있다.
템플릿(50)은 템플릿(50)의 상부에서 조사하는 레이저(L)가 마스크(100)의 용접부(용접을 수행할 영역)에까지 도달할 수 있도록, 템플릿(50)에는 레이저 통과공(51)이 형성될 수 있다. 레이저 통과공(51)은 용접부의 위치 및 개수에 대응하도록 템플릿(50)에 형성될 수 있다. 용접부는 마스크(100)의 테두리 또는 더미(DM) 부분에서 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 이에 대응하도록 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다. 일 예로, 용접부는 마스크(100)의 양측(좌측/우측) 더미(DM) 부분에 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 템플릿(50)이 양측(좌측/우측)에 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다.
레이저 통과공(51)은 반드시 용접부의 위치 및 개수에 대응될 필요는 없다. 예를 들어, 레이저 통과공(51) 중 일부에 대해서만 레이저(L)를 조사하여 용접을 수행할 수도 있다. 또한, 용접부에 대응되지 않는 레이저 통과공(51) 중 일부는 마스크(100)와 템플릿(50)을 정렬할 때 얼라인 마크를 대신하여 사용할 수도 있다. 만약, 템플릿(50)의 재질이 레이저(L) 광에 투명하다면 레이저 통과공(51)을 형성하지 않을 수도 있다.
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되기 전까지 마스크(100)[또는, 마스크 금속막(110)]이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다.
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트(thermal release type), UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트(UV release type)를 사용할 수 있다.
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.
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(110')과 템플릿(50)을 고정 접착할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (b)를 참조하면, 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110')을 접착할 수 있다. 액체 왁스를 85℃이상으로 가열하고 마스크 금속막(110')을 템플릿(50)에 접촉시킨 후, 마스크 금속막(110') 및 템플릿(50)을 롤러 사이에 통과시켜 접착을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 템플릿(50)에 약 120℃, 60초 동안 베이킹(baking)을 수행하여 임시접착부(55)의 솔벤트를 기화시키고, 곧바로, 마스크 금속막 라미네이션(lamination) 공정을 진행할 수 있다. 라미네이션은 임시접착부(55)가 일면에 형성된 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110')을 로딩하고, 약 100℃의 상부 롤(roll)과 약 0℃의 하부 롤 사이에 통과시켜 수행할 수 있다. 그 결과로, 마스크 금속막(110')이 템플릿(50) 상에서 임시접착부(55)를 개재하여 접촉될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 임시접착부(55)를 나타내는 확대 단면 개략도이다. 또 다른 예로, 임시접착부(55)는 열박리 테이프(thermal release tape)를 사용할 수 있다. 열박리 테이프는 가운데에 PET 필름 등의 코어 필름(56)이 배치되고, 코어 필름(56)의 양면에 열박리가 가능한 점착층(thermal release adhesive; 57a, 57b)이 배치되며, 점착층(57a, 57b)의 외곽에 박리 필름/이형 필름(58a, 58b)이 배치된 형태일 수 있다. 여기서 코어 필름(56)의 양면에 배치되는 점착층(57a, 57b)은 상호 박리되는 온도가 상이할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 박리 필름/이형 필름(58a, 58b)을 제거한 상태에서, 열박리 테이프의 하부면[제2 점착층(57b)]은 템플릿(50)에 접착되고, 열박리 테이프의 상부면[제1 점착층(57a)]은 마스크 금속막(110')에 접착될 수 있다. 제1 점착층(57a)과 제2 점착층(57b)은 상호 박리되는 온도가 상이하므로, 후술할 도 17에서 마스크(100)로부터 템플릿(50)을 분리할 때, 제1 점착층(57a)이 열박리 되는 열을 가함에 따라 마스크(100)는 템플릿(50) 및 임시접착부(55)로부터 분리가 가능해질 수 있다.
이어서, 도 12의 (b)를 더 참조하면, 마스크 금속막(110')의 일면을 평탄화(PS) 할 수 있다. 도 10에서 상술한 바와 같이, 압연 공정으로 제조된 마스크 금속막(110')은 평탄화(PS) 공정으로 두께를 감축(110' -> 110)시킬 수 있다. 그리고, 전주 도금 공정으로 제조된 마스크 금속막(110)도 표면 특성, 두께의 제어를 위해 평탄화(PS) 공정이 수행될 수 있다.
이에 따라, 도 12의 (c)와 같이, 마스크 금속막(110')의 두께가 감축(110' -> 110)됨에 따라, 마스크 금속막(110)은 두께가 약 5㎛ 내지 20㎛가 될 수 있다.
다음으로, 도 13의 (d)를 참조하면, 마스크 금속막(110)의 상부에서 레이저 패터닝(LE)을 수행할 수 있다. 마스크 금속막(110)의 상부 또는 하부에서 템플릿(50)을 통과하도록 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 조사에 의한 레이저 패터닝(LE)의 결과 마스크 금속막(110)에 마스크 패턴(P)이 형성될 수 있고, 마스크 패턴(P) 외에 얼라인 패턴, 더미 패턴, 주름 방지 패턴 등도 형성할 수 있다.
레이저 패터닝(LE)에 의해 마스크 패턴(P)이 역테이퍼 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 레이저 패터닝(LE)은 원하는 사이즈 및 해상도에 따라 간단한 공정으로 마스크 패턴(P)을 형성하는 이점이 있다. 레이저는 나노초, 펨토초, 피코초의 펄스폭을 가질 수 있다.
수 피코초 이상의 펄스폭을 가지는 피코초 레이저 빔은 비열적 반응인 광화학 반응이 주가 되므로 고정밀 가공을 가능하게 하는 특성이 있다. 수 펨토초 이상의 펄스폭을 가지는 펨토초 레이저 빔은 증폭을 할 경우 10 12에 해당하는 테라와트의 출력을 낼 수 있어 어떠한 재질도 가공할 수 있는 특성이 있다. 또한, 펨토초 레이저 빔은 레이저를 오직 한 점에 모으지 않아도 광자 에너지가 한 점에 모이는 효과를 얻을 수 있고, 그만큼 정밀도가 높은 가공을 수행할 수 있다.
마스크 패턴(P)이 전체적으로 역테이퍼 또는 테이퍼 형상을 가지도록 하기 위해, 한 종류의 레이저를 마스크 금속막(110)의 두께 방향 위치에 따라 단속적/연속적으로 조사할 수 있으며, 여러 종류의 레이저를 번갈아 조사할 수도 있다. 일 예로, 역테이퍼 형상의 마스크 패턴(P)을 형성하기 위해, 초점 범위가 넓은 레이저를 마스크 금속막(110) 내부의 상부에 조사하여 일부분을 제거하고, 점차 초점 범위가 좁은 레이저를 마스크 금속막(110) 내부에서 하부로 조사해 가면서 일부분씩 제거하는 것이 가능하다. 또한, 일 예로, 나노초의 펄스폭을 가지는 레이저를 마스크 금속막(110)의 상부 위치에 조사하고, 펨토초의 펄스폭을 가지는 레이저를 마스크 금속막(110)의 중간 위치에 조사하고, 피코초의 펄스폭을 가지는 레이저를 마스크 금속막(110)의 하부 위치에 조사할 수 있다.
한편, 레이저 패터닝(LE)과 에칭을 조합하여 마스크 패턴(P)이 전체적으로 역테이퍼 또는 테이퍼 형상을 가지도록 할 수도 있다. 일 예로, 마스크 금속막(110) 상부에 포토레지스트 등으로 절연부(미도시)를 형성한 후, 마스크 금속막(110)이 관통되지는 않도록 얇은 두께로 에칭을 할 수 있다. 에칭은 상대적으로 넓은 폭으로 진행될 수 있다. 이어서, 마스크 금속막(110)이 관통되도록 레이저 패터닝(LE)을 수행하여 마스크 금속막(110)을 관통할 수 있다. 레이저 패터닝(LE)은 에칭보다 상대적으로 좁은 폭으로 진행될 수 있다. 그리하여, 에칭과 레이저 패터닝(LE)으로 제거된 부분이 이어짐에 따라 마스크 패턴(P)을 형성할 수 있게 된다.
다음으로, 도 13의 (e)를 참조하면, 마스크(100)를 지지하는 템플릿(50)의 제조를 완료할 수 있다. 마스크 금속막(110)의 레이저 패터닝(LE)된 부분은 마스크 패턴(P)을 구성하고, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)가 제조될 수 있다.
프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 15를 참조하면, 템플릿(50)은 진공 척(90)에 의해 이송될 수 있다. 진공 척(90)으로 마스크(100)가 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다. 진공 척(90)은 x, y, z, θ축으로 이동되는 이동 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 진공 척(90)은 템플릿(50)을 흡착하여 플립(flip)할 수 있는 플립 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 진공 척(90)이 템플릿(50)을 흡착하여 플립한 후, 프레임(200) 상으로 템플릿(50)을 이송하는 과정에서도, 마스크(100)의 접착 상태 및 정렬 상태에는 영향이 없게 된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다. 도 16에는 하나의 마스크(100)를 셀 영역(CR)에 대응/부착하는 것이 예시되나, 복수의 마스크(100)를 동시에 각각 모든 셀 영역(CR)에 대응시켜서 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 과정을 수행할 수도 있다. 이 경우, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하는 것으로 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있다. 템플릿(50)/진공 척(90)의 위치를 제어하면서, 현미경을 통해 마스크(100)가 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는지 살펴볼 수 있다. 템플릿(50)이 마스크(100)를 압착하므로, 마스크(100)와 프레임(200)은 긴밀히 맞닿을 수 있다.
한편, 하부 지지체(70)를 프레임(200) 하부에 더 배치할 수도 있다. 하부 지지체(70)는 프레임 테두리부(210)의 중공 영역(R) 내에 들어갈 정도의 크기를 가지고 평판 형상일 수 있다. 또한, 하부 지지체(70)의 상부면에는 마스크 셀 시트부(220)의 형상에 대응하는 소정의 지지홈(미도시)이 형성될 수도 있다. 이 경우 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 지지홈에 끼워지게 되어, 마스크 셀 시트부(220)가 더욱 잘 고정될 수 있다.
하부 지지체(70)는 마스크(100)가 접촉하는 마스크 셀 영역(CR)의 반대면을 압착할 수 있다. 즉, 하부 지지체(70)는 마스크 셀 시트부(220)를 상부 방향으로 지지하여 마스크(100)의 부착과정에서 마스크 셀 시트부(220)가 하부 방향으로 처지는 것을 방지할 수 있다. 이와 동시에, 하부 지지체(70)와 템플릿(50)이 상호 반대되는 방향으로 마스크(100)의 테두리 및 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]를 압착하게 되므로, 마스크(100)의 정렬 상태가 흐트러지지 않고 유지될 수 있게 된다.
이처럼, 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다.
이어서, 마스크(100)에 레이저(L)를 조사하여 레이저 용접에 의해 마스크(100)를 프레임(200)에 부착할 수 있다. 레이저 용접된 마스크의 용접부 부분에는 용접 비드(WB)가 생성되고, 용접 비드(WB)는 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 17을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후, 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리(debonding)할 수 있다. 마스크(100)와 템플릿(50)의 분리는 임시접착부(55)에 열 인가(ET), 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US), UV 인가(UV) 중 적어도 어느 하나를 통해 수행할 수 있다. 마스크(100)는 프레임(200)에 부착된 상태를 유지하므로, 템플릿(50)만을 들어올릴 수 있다. 일 예로, 85℃~100℃보다 높은 온도의 열을 인가(ET)하면 임시접착부(55)의 점성이 낮아지게 되고, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, IPA, 아세톤, 에탄올 등의 화학 물질에 임시접착부(55)를 침지(CM)함으로서 임시접착부(55)를 용해, 제거 등의 방식으로 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, 초음파를 인가(US)하거나, UV를 인가(UV)하면 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다.
더 설명하면, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착을 매개하는 임시접착부(55)는 TBDB 접착소재(temporary bonding&debonding adhesive)이므로, 여러가지 분리(debonding) 방법을 사용할 수 있다.
일 예로, 화학적 처리(CM)에 따른 용매 디본딩(Solvent Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 용매(solvent)의 침투에 의해 임시접착부(55)가 용해됨에 따라해 디본딩이 이루어질 수 있다. 이때, 마스크(100)에 패턴(P)이 형성되어 있으므로, 마스크 패턴(P) 및 마스크(100)와 템플릿(50)의 계면을 통해 용매가 침투될 수 있다. 용매 디본딩은 상온(room temperature)에서 디본딩이 가능하고 별도의 고안된 복잡한 디본딩 설비가 필요하지 않기 때문에 다른 디본딩 방법에 비해 상대적으로 경제적이라는 이점이 있다.
다른 예로, 열 인가(ET)에 따른 열 디본딩(Heat Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 고온의 열을 이용해 임시접착부(55)의 분해를 유도하고, 마스크(100)와 템플릿(50) 간의 접착력이 감소되면 상하 방향 또는 좌우 방향로 디본딩이 진행될 수 있다.
다른 예로, 열 인가(ET), UV 인가(UV) 등에 따른 박리 접착제 디본딩(Peelable Adhesive Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 임시접착부(55)가 열박리 테이프인 경우에 박리 접착제 디본딩 방법으로 디본딩을 수행할 수 있으며, 이 방법은 열 디본딩 방법처럼 고온의 열처리 및 고가의 열처리 장비가 필요하지 않다는 점과 진행 프로세스가 상대적으로 단순한 이점이 있다.
다른 예로, 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US), UV 인가(UV) 등에 따른 상온 디본딩(Room Temperature Debonding) 방법을 사용할 수 있다. 마스크(100) 또는 템플릿(50)의 일부(중심부)에 non-sticky 처리를 하면, 임시접착부(55)에 의해 테두리 부분만 접착이 될 수 있다. 그리고, 디본딩 시에는 테두리 부분에 용제가 침투하여 입시접착부(55)의 용해에 의해 디본딩이 이루어지게 된다. 이 방법은 본딩과 디본딩이 진행되는 동안 마스크(100), 템플릿(50)의 테두리 영역을 제외한 나머지 부분은 직접적인 손실이나 디본딩 시 접착소재 잔여물(residue)에 의한 결함 등이 발생하지 않는 이점이 있다. 또한 열 디본딩법과 달리 디본딩시 고온의 열처리 과정이 필요하지 않기 때문에 상대적으로 공정 비용을 감축할 수 있는 이점이 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 18을 참조하면, 하나의 마스크(100)는 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR) 상에 부착될 수 있다
프레임(200)의 마스크 셀 시트부(220)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 마스크(100)에 인장력이 가해진 채로 마스크 셀 시트부(220)에 부착이 되면, 마스크(100)에 잔존하는 인장력이 마스크 셀 시트부(220) 및 마스크 셀 영역(CR)에 작용하게 되어 이들을 변형시킬 수도 있다. 따라서, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로 마스크 셀 시트부(220)에 마스크(100)의 부착을 수행해야 한다. 본 발명은 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다. 그리하여, 마스크(100)에 가해진 인장력이 반대로 프레임(200)에 장력(tension)으로 작용하여 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]을 변형시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
종래의 도 1의 마스크(10)는 셀 6개(C1~C6)를 포함하므로 긴 길이를 가지는데 반해, 본 발명의 마스크(100)는 셀 1개(C)를 포함하여 짧은 길이를 가지므로 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100)는 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 도 12의 (b) 단계에서 상술한 바와 같이, 라미네이션 공정으로 템플릿(50)에 마스크 금속막(110)을 접착할 때, 약 100℃의 온도가 마스크 금속막(110)에 가해질 수 있다. 이에 의해 마스크 금속막(110)에 일부 인장 장력이 걸린 상태로 템플릿(50)에 접착될 수 있다. 그 후, 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되고, 템플릿(50)이 마스크(100)와 분리되면, 마스크(100)는 소정양 수축할 수 있다.
각각의 마스크(100)들이 모두 대응되는 마스크 셀 영역(CR) 상에 부착된 후에 템플릿(50)과 마스크(100)들이 분리되면, 복수의 마스크(100)들이 상호 반대방향으로 수축되는 장력을 인가하기 때문에, 그 힘이 상쇄되어 마스크 셀 시트부(220)에는 변형이 일어나지 않게 된다. 예를 들어, CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)와 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100) 사이의 제1 그리드 시트부(223)는 CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 우측 방향으로 작용하는 장력과 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 좌측 방향으로 작용하는 장력이 상쇄될 수 있다. 그리하여, 장력에 의한 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에는 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있는 이점이 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 19를 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)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.
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(100, 200)[또는, FMM]이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
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(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
마스크(100)는 화소 증착 공정 온도보다 높은 제1 온도 상에서 프레임(200)에 부착 고정되므로, 화소 증착을 위한 공정 온도로 상승시킨다고 하더라도, 마스크 패턴(P)의 위치에는 영향이 거의 없게 되며, 마스크(100)와 이에 이웃하는 마스크(100) 사이의 PPA는 3㎛를 초과하지 않도록 유지될 수 있다.
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.

Claims (10)

  1. OLED 화소 형성용 마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계; 및
    (b) 마스크 금속막의 일면 상에서 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는, 마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (b) 단계에서 레이저는 나노초, 펨토초, 피코초 중 어느 하나의 펄스폭을 가지는, 마스크의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    (b) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 초점 범위가 넓은 레이저를 마스크 금속막의 상부에 조사하고, 마스크 금속막의 하부로 갈수록 초점 범위가 좁은 레이저를 조사하여 레이저 패터닝을 수행하는, 마스크의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    (b) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 마스크 금속막이 관통되지 않은 정도로 에칭을 수행한 후, 마스크 금속막이 관통되도록 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하는, 마스크의 제조 방법.
  5. OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서,
    (a) 마스크 금속막을 준비하는 단계;
    (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; 및
    (c) 마스크 금속막의 일면 상에서 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계
    를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    (c) 단계에서 레이저는 나노초, 펨토초, 피코초 중 어느 하나의 펄스폭을 가지는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    (c) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 초점 범위가 넓은 레이저를 마스크 금속막의 상부에 조사하고, 마스크 금속막의 하부로 갈수록 초점 범위가 좁은 레이저를 조사하여 레이저 패터닝을 수행하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    (c) 단계에서, 마스크 금속막의 두께 방향을 기준으로, 마스크 금속막이 관통되지 않은 정도로 에칭을 수행한 후, 마스크 금속막이 관통되도록 레이저 패터닝으로 마스크 패턴을 형성하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  10. 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임 상에, 제5항의 제조 방법으로 제조한 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및
    (b) 마스크를 프레임에 부착하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
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