KR102479945B1 - 마스크 시트 및 이의 제조 방법 - Google Patents

마스크 시트 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

마스크 시트 및 이의 제조 방법을 제공한다. 마스크 시트는 1 이상의 개구부가 정의되고, 니켈과 철의 합금을 포함하며, 합금의 입자는 단결정의 결정구조를 갖는다. 마스크 시트의 제조 방법은 니켈과 철의 합금을 포함하는 모재 시트를 준비하는 단계, 모재 시트 전체를 열처리하는 단계, 및 열처리된 모재 시트에 1 이상의 개구부를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

마스크 시트 및 이의 제조 방법{MASK SHEET AND MANUFATURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 마스크 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 증착에 사용되는 마스크 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
고해상도 및 저전력을 갖는 표시 장치가 요구됨에 따라, 액정 표시 장치, 유기 전계 발광 표시 장치와 같은 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 유기 전계 발광 표시 장치는 저 소비 전력, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 등의 우수한 특성에 따라 차세대 표시 장치로 각광 받고 있다. 유기 전계 발광 표시 장치의 제조를 위해 유기 박막층을 증착할 때, 마스크 시트를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 마스크 시트는 유기 전계 발광 표시 장치의 품위와 전체 수율에 큰 영향을 미친다는 점에서 중요성이 더욱 높아지고 있다.
최근, 표시 장치의 고해상도 요구에 따라 마스크 시트의 두께가 얇으면서도 공정 산포를 최소화할 수 있는 양질의 마스크 시트 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 고해상도의 표시 장치의 제작이 가능한 마스크 시트 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 1 이상의 개구부가 정의되고, 니켈과 철의 합금을 포함하며, 합금의 입자는 단결정의 결정구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 시트를 제공한다.
단결정의 결정구조는 면심입방구조(FCC, Face Centered Cubic)만을 포함하는 것일 수 있다.
니켈과 철의 합금에서 니켈의 함량은 33wt% 내지 37wt%일 수 있다.
합금의 입자의 크기는 마이크로 스케일일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 열팽창 계수(CTE, Coefficient of Thermal Expansion)는 1ppm/℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 두께는 30㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트는 1 이상의 개구부가 정의된 패턴부, 및 패턴부와 연결되는 용접부를 포함하는 것일 수 있으며, 패턴부의 평균 두께는 용접부의 평균 두께보다 작은 것일 수 있다.
패턴부의 입자 및 용접부의 입자 각각은 단결정의 결정구조를 갖는 것일 수 있다.
패턴부의 입자 크기 및 용접부의 입자 크기는 각각 마이크로 스케일인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 니켈과 철의 합금을 포함하는 모재 시트를 준비하는 단계, 모재 시트 전체를 열처리하는 단계, 및 열처리된 모재 시트에 1 이상의 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 시트의 제조 방법을 제공한다.
열처리하는 단계는 질소 및 수소 분위기 하에서 수행되고, 질소 및 수소의 비율은 95:5 내지 99:1인 것일 수 있다.
열처리하는 단계는 520℃ 이상 580℃ 이하의 범위에서 1시간 이상 2시간 이하로 수행되는 것일 수 있다.
모재 시트를 준비하는 단계는 니켈과 철의 합금에서 니켈의 함량이 33wt% 내지 37wt%인 모재 시트를 준비하는 단계인 것일 수 있다.
모재 시트를 준비하는 단계는 모재 시트를 전주도금으로 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
개구부를 형성하는 단계는 레이저를 조사하여 수행되는 것일 수 있다.
모재 시트를 준비하는 단계는 30㎛ 이하의 두께를 갖는 모재 시트를 준비하는 단계인 것일 수 있다.
모재 시트를 준비하는 단계는 합금의 입자가 다결정의 결정구조를 갖는 모재 시트를 준비하는 단계인 것일 수 있다.
열처리 단계 이후 열처리된 모재 시트는 합금의 입자가 단결정의 결정구조를 갖는 것일 수 있다. 단결정의 결정구조는 면심입방구조(FCC, Face Centered Cubic)만을 포함하는 것일 수 있다.
열처리 단계 이후 열처리된 모재 시트는 입자의 크기가 마이크로 스케일인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트는 정밀한 패턴 및 정확한 패턴으로 기판에 증착물질을 증착하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 제조방법으로 제조된 마스크 시트는 고해상도의 표시 장치를 제조하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법에 포함되는 열처리 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법에 포함되는 개구부 형성 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8A는 열처리 단계 전 모재 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다.
도 8B는 열처리 단계 후 모재 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다.
도 9A는 모재 시트의 일부분만 차단한 후 질소 분위기 하에서 열처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9B는 도 9A에 따른 결과를 보여주는 사진이다.
도 10은 모재 시트에 포함되는 니켈의 함량에 따른 열처리 후 열팽창계수 값을 분석한 그래프이다.
도 11은 열처리 온도에 따른 열팽창계수 값을 분석한 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
먼저, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 사시도이다.
각 구성요소의 상면은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 각 구성요소의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 구성요소의 상측(또는 상부)과 하측(또는 하부)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)에는 1 이상의 개구부(OP)가 정의된다. 1 이상의 개구부(OP)는 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)으로 서로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
마스크 시트(MS)는 니켈과 철의 합금을 포함한다. 예를 들어, 마스크 시트(MS)는 니켈과 철의 합금으로 형성된 것일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 마스크 시트(MS)는 인바(invar)를 포함하는 것일 수 있다.
마스크 시트(MS)의 주 재료인 니켈과 철의 합금의 입자는 단결정의 결정구조를 갖는다. 예를 들어, 마스크 시트(MS)의 주 재료인 니켈과 철의 합금의 입자는 면심입방구조만을 포함하며, 체심입방구조(BCC, Body Centered Cubic)를 포함하지 않는 것일 수 있다. 면심입방구조를 갖는 입자의 열 전도도는 체심입방구조를 갖는 입자의 열 전도도보다 크기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)는 면심입방구조만을 포함함으로써 용접 특성이 개선될 수 있다. 또한, 면심입방구조만을 포함하게 하기 위해서 열처리가 요구되며 이로 인해 마스크 시트(MS)의 열팽창 계수가 낮아지게 되며, 결과적으로 반복적인 증착 공정에서도 마스크 시트(MS)의 팽창 문제 등도 개선할 수 있다.
니켈과 철의 합금에서 니켈의 함량은 33wt% 이상 37wt% 이하일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 니켈과 철의 합금에서 니켈의 함량은 약 36wt%인 것이 바람직하다.
니켈과 철의 합금의 입자의 크기는 마이크로 스케일(micro scale)일 수 있다. 마스크 시트(MS) 전체에 걸쳐 입자의 크기는 각각 마이크로 스케일일 수 있다. 입자의 크기가 나노 스케일(nano scale)일 경우, 열 전도도가 낮으며 국부적 가열 시 용융량이 커져 용접 불량이 발생할 수 있다. 나노 스케일 대비 비교적 입자의 크기가 크게 형성됨으로써 증착 공정을 수행하기 위해, 마스크 시트(MS)를 용접하여 고정해야 할 때, 용융량이 커져 용접이 어려워지는 문제를 개선할 수 있다.
고해상도가 요구됨에 따라 마스크 시트(MS)의 두께가 얇아지는 것이 요구되며, 마스크 시트(MS)의 두께가 얇을수록 입자 크기에 따른 열 전도도의 영향이 크다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)의 두께(D1)는 30㎛ 이하일 수 있다. 30㎛ 이하의 두께를 구현하기 위해 마스크 시트(MS)는 니켈과 철의 합금으로 형성된 모재 시트를 전주 도금으로 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)의 제조 방법에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
마스크 시트(MS)의 두께(D1)는 25㎛ 이하, 또는 20㎛ 이하일 수 있다. 마스크 시트(MS)의 두께(D1)는 개구부(OP)가 정의되지 않은 부분의 두께를 의미하며, 예를 들어 제3 방향(DR3)으로의 두께를 의미한다. 마스크 시트(MS)의 두께(D1)는 평균 두께를 의미하는 것일 수 있다.
고해상도 구현을 위해서는 마스크 시트(MS)의 두께(D1)가 얇을수록 유리하나, 내구성 확보 등의 차원에서 일정 수준 이상의 두께가 요구된다. 이에 한정되는 것은 아니나, 마스크 시트(MS)의 두께(D1)는 1㎛ 이상, 또는 5㎛ 이상인 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)의 열팽창 계수는 1ppm/℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 마스크 시트(MS)의 열팽창 계수는 0.1ppm/℃ 이상 0.8ppm/℃ 이하일 수 있다. 마스크 시트(MS)의 열팽창 계수가 1ppm/℃ 초과인 경우 마스크 시트(MS)를 이용하여 반복하여 증착 공정을 수행할 때, 마스크 시트(MS)가 팽창하여 목적하는 위치에 정확히 증착되지 않는 불량 등이 발생하게 된다. 즉, 마스크 시트(MS)의 두께가 30㎛ 이하이고, 열팽창 계수가 1ppm/℃ 이하인 경우 정확하고 정밀한 패턴으로 증착 물질을 증착할 수 있으며, 이는 마스크 시트(MS)의 입자가 단결정의 결정구조, 보다 구체적으로, 면심입방구조만을 포함함으로써 구현할 수 있다.
도 2는 도 1의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)는 패턴부(PT) 및 용접부(WP)를 포함할 수 있다. 패턴부(PT)에는 1 이상의 개구부(OP)가 정의된다. 개구부(OP)는 패턴부(PT) 전체에 걸쳐 정의될 수도 있다. 또 다른 예로는 패턴부(PT)에 정의되는 1 이상의 개구부(OP)는 복수 개의 그룹 형태로 정의될 수 있다. 패턴부(PT)는 마스크 시트(MS)를 이용하여 제조한 표시 장치의 표시부와 대응할 수 있다.
용접부(WP)는 패턴부(PT)와 연결되며, 개구부(OP)가 정의되지 않는다. 용접부(WP)와 패턴부(PT)는 일체일 수 있다. 용접부(WP)는 마스크 시트(MS)의 일부분에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 패턴부(PT)를 제외한 부분에 형성될 수 있다. 용접부(WP)는 패턴부(PT)의 양단에 배치되어 패턴부(PT)와 연결될 수 있으나, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
패턴부(PT)와 용접부(WP)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(PT)와 용접부(WP)는 각각 니켈과 철의 합금을 포함할 수 있다. 패턴부(PT)의 평균 두께(D2)는 용접부(WP)의 평균 두께(D3)보다 작을 수 있다. 패턴부(PT)에는 전술한 바와 같이 1 이상의 개구부(OP)가 정의되며, 레이저 드릴링 방법을 이용하여 개구부(OP)가 정의될 수 있다. 레이저가 조사될 경우, 개구부(OP)에 인접한 영역의 두께가 다소 얇아지는 바, 패턴부(PT)의 평균 두께(D2)는 개구부(OP)가 정의되지 않는 용접부(WP)의 평균 두께(D3) 보다 작게 될 수 있다.
두께가 얇을 경우, 열팽창 계수가 낮아 팽창되는 문제에 더욱 취약한 바, 패턴부(PT)의 열팽창 계수의 조절이 비교적 중요하다. 한편, 용접부(WP)의 평균 두께(D3)는 일체로 형성되는 패턴부(PT)의 평균 두께(D2)가 얇아짐에 따라 함께 얇아지게 되며, 용접 시 용융량이 커져 발생하는 용접 불량에 취약해지는 바, 용접부(WP)의 입자 크기의 조절이 비교적 중요하다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)는 패턴부(PT)와 용접부(WP) 구분 없이 마스크 시트(MS) 전체에 걸쳐 입자의 크기가 마이크로 스케일이며, 단결정의 결정구조를 갖는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 패턴부(PT)의 입자 및 용접부(WP)의 입자 각각은 면심입방구조만을 포함하는 결정구조를 포함하는 것일 수 있고, 패턴부(PT)의 입자 크기 및 용접부(WP)의 입자 크기 각각은 마이크로 스케일인 것일 수 있다.
도 3은 도 1의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 마스크 시트(MS)는 마스크 프레임(MF)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 마스크 시트(MS)는 인장된 상태로 마스크 프레임(MF)에 고정될 수 있으며, 마스크 시트(MS)를 제1 방향(DR1)으로 인장시킨 상태에서 용접부(WP)를 용접하여 마스크 프레임(MF)에 고정시킬 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 마스크 프레임(MF)에는 복수 개의 마스크 시트(MS)가 일정 간격으로 이격되어 고정될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 마스크 프레임(MF)에 지지부재가 설치될 수 있으며, 지지부재는 마스크 시트(MS)를 지지하여 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다.
도 4의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)는 면심입방구조만을 포함하는 입자를 포함하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)는 니켈 및 철의 합금을 포함하며, 합금의 입자가 면심입방구조만을 포함하는 단결정의 결정구조를 가짐으로써 열팽창 계수가 낮아지고, 입자의 크기가 비교적 커지게 된다. 이로 인해, 마스크 시트(MS)의 용접 특성이 개선되며, 증착 공정의 반복 수행에도 마스크 시트(MS)가 팽창하는 문제가 최소화되어 정확하게 정밀한 패턴을 증착하는 것을 가능하게 한다.
이하에서는 마스크 시트(MS)의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트(MS)와의 차이점을 위주로 구체적으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 내용에 따른다. 동일 또는 유사한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법의 개략적인 순서도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법에 포함되는 열처리 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법에 포함되는 개구부 형성 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법은 모재 시트(MO)를 준비하는 단계(S100), 모재 시트(MO) 전체를 열처리하는 단계(S200), 및 열처리된 모재 시트(HT-MO)에 1 이상의 개구부(OP)를 형성하는 단계(S300)를 포함한다.
모재 시트(MO)를 준비하는 단계(S100)는 니켈과 철의 합금을 포함하는 모재 시트(MO)를 준비하는 단계이며, 모재 시트(MO)는 니켈과 철의 합금으로 이루어진 것일 수 있다.
모재 시트(MO)의 두께(D4)는 30㎛ 이하 또는 25㎛ 이하인 것일 수 있다. 30㎛ 이하의 박형의 모재 시트(MO)를 준비하기 위해서, 모재 시트(MO)는 전주도금으로 형성될 수 있다. 즉, 모재 시트(MO)를 준비하는 단계(S100)는 모재 시트(MO)를 전주도금 공정으로 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 압연 공정으로 모재 시트를 형성하는 경우, 박형을 구현하는 데 한계가 있는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법은 전주도금을 이용하여 모재 시트(MO)를 준비하는 단계(S100)를 포함하는 것이 바람직하다.
모재 시트(MO)를 준비하는 단계(S100)는 니켈과 철의 합금을 포함하는 모재 시트(MO)를 시중에서 구입하는 것일 수도 있다.
모재 시트(MO)의 주 재료인 니켈과 철의 합금의 입자는 다결정의 결정구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 모재 시트(MO)의 주 재료인 니켈과 철의 합금의 입자는 체심입방구조 및 면심입방구조를 모두 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 체심입방구조만 포함하는 단결정의 결정구조를 갖는 것일 수도 있다.
모재 시트(MO)의 합금의 입자의 크기는 나노 스케일일 수 있다.
모재 시트(MO)가 준비되면 이어서 모재 시트(MO) 전체를 열처리하는 단계(S200)가 수행된다. 열처리하는 단계(S200)는 예를 들어, 챔버(CB) 내에 모재 시트(MO)를 안착시키고 챔버(CB) 내에 배치되어 있는 가열부(HT)를 동작시켜 수행되는 것일 수 있다. 가열부(HT)는 레이저 조사 장치 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 모재 시트(MO)는 챔버 내에서 지지부(SP) 상에 안착되어 고정될 수 있다.
열처리하는 단계(S200)는 질소 및 수소 분위기 하에서 수행될 수 있다. 다시 말해, 열처리하는 단계(S200)는 챔버(CB) 내부에 질소 가스와 수소 가스를 공급하면서 모재 시트(MO)에 레이저 등을 가하여 가열시키는 단계일 수 있으며, 모재 시트(MO)의 표면 전체를 열처리하는 단계일 수 있다.
열처리하는 단계(S200)는 진공 조건 또는 5 torr 이하의 저진공 조건 하에 수행되는 것일 수 있다. 압력조절부(PR)는 챔버(CB)에 연결되어 챔버(CB) 내부의 기체를 외부로 배출시킬 수 있다. 압력조절부(PR)는 연결배관(CN)을 통해 챔버(CB)와 연결될 수 있다. 압력조절부(PR)에 의해 챔버(CB) 내부의 압력을 예를 들어 진공 상태로 유지시킬 수 있다.
도 8A는 열처리 단계 전 모재 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다. 8B는 열처리 단계 후 모재 시트에 포함되는 합금의 입자의 결정구조를 분석한 XRD 분석 결과이다.
도 6, 도 7, 도 8A 및 도 8B를 참조하면, 열처리하는 단계(S200)를 수행하여 열처리된 모재 시트(HT-MO)는 합금의 입자의 결정구조가 변화되어 있다. 열처리하는 단계(S200) 전의 모재 시트(MO) 내의 합금의 입자는 전술한 바와 같이 다결정의 결정구조를 가지며, 구체적으로 면심입방구조 및 체심입방구조를 포함한다. 열처리하는 단계(S200) 후의 열처리된 모재 시트(HT-MO) 내의 합금의 입자는 단결정의 결정구조를 가지며, 구체적으로 면심입방구조만 포함한다. 이로 인해, 열처리된 모재 시트(HT-MO) 내의 합금의 입자의 크기는 마이크로 스케일로 커지며, 열 전도도가 높아지며, 결과적으로 용접 특성이 개선된다.
열처리하는 단계(S200) 전의 모재 시트(MO)의 열팽창 계수는 3ppm/℃ 이상이며, 예를 들어, 5ppm/℃ 이상 8ppm/℃ 이하일 수 있다. 한편, 열처리된 모재 시트(HT-MO)의 열팽창 계수는 1ppm/℃ 이하이며, 예를 들어, 0.3ppm/℃ 이상 0.8ppm/℃ 이하일 수 있다. 열처리하는 단계(S200)를 수행하여, 열팽창 계수를 낮춤으로써 후속 공정인 개구부(OP)를 형성하는 단계(S300)에서 레이저 드릴링 방법을 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 최종 형성된 마스크 시트(MS)도 반복적인 증착 공정에서 변형 없이 사용될 수 있도록 한다.
열처리하는 단계(S200) 이후에 열처리된 모재 시트(HT-MO)에 1 이상의 개구부(OP)를 형성하는 단계(S300)가 수행된다. 고해상도를 구현하기 위해서, 개구부(OP)를 형성하는 단계(S300)는 에칭 방법을 이용하는 종래와 달리 레이저(LZ)를 조사하여 수행되는 것이 바람직하다. 레이저(LZ)를 조사하여 개구부(OP)를 형성하는 경우, 개구부(OP)에 인접하는 부분의 두께가 레이저(LZ) 조사 전보다 얇아지게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트 제조 방법은 레이저 드릴링 방법으로 개구부(OP)를 형성하기 전에 열처리를 진행하여 모재 시트(MO)의 열팽창 계수를 낮춤으로써 두께가 얇음에 따라 열에 보다 취약해지는 문제를 방지할 수 있다. 다시 말해, 개구부(OP)를 형성하는 단계(S300) 이후에 열처리하는 단계(S200)가 수행되는 경우, 개구부(OP)가 형성된 부분의 낮은 열팽창 계수로 인해 모재 시트가 팽창하게 되며, 개구부(OP)가 목적하는 위치, 형상으로 형성되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 개구부(OP)를 형성하는 단계 전 또는 후에 열처리된 모재 시트(HT-MO)를 일정 단위로 커팅하는 단계가 수행될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 분할 마스크 시트가 형성될 수 있다.
열처리하는 단계(S200)는 전술한 바와 같이, 질소 및 수소 분위기 하에서 수행될 수 있다. 도 9A는 모재 시트의 일부분만 차단한 후 질소 분위기 하에서 열처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 9A는 모재 시트(MO)의 일부분을 유리 기판(GL)으로 차단한 후 질소 분위기 하에서 열처리하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 9B는 도 9A에 따른 결과를 보여주는 사진이다. 도 9B를 참조하면, 질소 분위기 하에서 열처리하는 단계(S200)가 수행될 경우, 모재 시트(도 6의 MO)의 산화, 변색 등이 일어남을 알 수 있다. 따라서, 산화 반응, 변색 등의 방지를 위해 수소가 소량 필요하며, 예를 들어, 질소 및 수소의 비율은 95:5 내지 99:1일 수 있다. 전체 가스 대비 수소의 비율은 예를 들어, 1% 내지 5% 또는 1% 내지 3%일 수 있다.
도 10은 모재 시트에 포함되는 니켈의 함량에 따른 열처리 후 열팽창 계수 값을 분석한 그래프이다.
모재 시트(도 6의 MO)를 열처리한 후의 열팽창 계수는 1ppm/℃ 이하인 것이 바람직하며, 도 10을 참조하면, 목적하는 열팽창 계수를 구현하기 위해 니켈의 함량은 33wt% 이상 37wt% 이하일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 니켈과 철의 합금 중 니켈의 함량은 약 36wt%인 것이 바람직하다.
도 11은 열처리 온도에 따른 열팽창계수 값을 분석한 그래프이다. 보다 구체적으로, 도 11은 니켈의 함량이 40wt%일 때의 결과 값이다.
도 11을 참조하면, 열처리하는 단계(도 5의 S200)는 520℃ 이상 580℃ 이하의 범위에서 수행되는 것일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 열처리 온도는 약 550℃인 것이 바람직하다.
도 10 및 도 11의 결과 값으로부터, 열처리하는 단계(도 5의 S200)는 모재 시트(도 6의 MO)의 합금 중 니켈의 함량이 33wt% 이상 37wt% 이하이고, 열처리 온도가 520℃ 이상 580℃ 이하인 것이 바람직하며, 이로 인해 열처리된 모재 시트(도 7의 HT-MO)의 열팽창 계수가 1ppm/℃ 이하로 낮아질 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 니켈의 함량이 약 36wt%이고, 열처리 온도가 약 550℃인 것이 바람직하다.
다시 도 5를 참조하면, 열처리하는 단계(S200)는 1시간 이상 2시간 이하로 수행되는 것일 수 있다. 1시간 미만으로 수행되는 경우 열처리 효과가 미비하며, 2시간을 초과할 경우 열처리 효과가 증가하는 정도가 미비하여 공정 경제성 측면에서 불리하다. 또한, 2시간을 초과할 경우, 모재 시트(도 6의 MO)의 외형 변형이 발생할 수 있다. 외형 변형, 공정 경제성 등을 고려할 때, 열처리 시간은 약 1시간인 것이 바람직하나, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
니켈의 함량이 40wt%이고, 두께가 20㎛인 모재 시트를 준비한 후, 열처리 온도와 열처리 시간을 변화시켜가며 열팽창 계수를 측정해보았다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
열처리 온도 및 열처리 시간 1회 측정
열팽창 계수 값
(ppm/℃)		 2회 측정
열팽창 계수 값
(ppm/℃)		 평균 값
미진행 5.5 5 5.3
500℃, 1시간 3.5 2.1 2.8
550℃, 0.5시간 2.1 2.5 2.3
550℃, 1시간 2.5 1.9 2.2
600℃, 0.5시간 3.1 2.6 2.9
600℃, 1시간 3.6 3.3 3.5
상기 표 1의 결과로부터, 열처리하는 단계(S200)는 520℃ 이상 580℃ 이하의 범위에서 1시간 이상 수행되는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 제조 방법은 당 기술분야에 알려진 일반적인 단계를 필요에 따라 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 개구부를 형성하는 단계(S300) 이후에 이물, 산화물 등을 제거하기 위한 세정 단계가 수행될 수 있다. 도 3을 참조하면, 또 다른 예로, 개구부를 형성하는 단계(S300) 이후에 마스크 시트(MS)를 마스크 프레임(MF)에 용접하여 고정시키는 단계가 수행될 수 있다.
표시 장치의 고해상도 요구에 따라 마스크의 두께도 상대적으로 얇아져야 하며 종래의 압연공정으로는 소정 두께 이상 얇아지는 것이 기술적으로 한계가 있다. 이에 전주도금 공정을 이용한 마스크 시트를 제조하는 것이 연구되고 있으나, 압연 공정 대비 열팽창 계수가 높고, 입자 크기가 작아 용접 불량, 반복 사용 시 마스크 팽창 등의 문제 등으로 상용화되지 못하고 있었다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트의 제조 방법은 개구부(OP)를 형성하기 전에 모재 시트(MO)를 열처리하여 모재 시트(MO)의 입자의 크기를 크게 하고, 입자의 결정구조를 모두 면심입방구조로 변화시켜 열팽창 계수를 낮추고, 열전도도를 높게 함에 따라, 용접 특성을 개선시키고, 마스크 시트(MS)의 열 팽창 문제를 개선시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 따라 제조된 마스크 시트는 정밀한 패턴 및 정확한 패턴으로 증착물질을 증착하는 것을 가능하게 하며, 결과적으로 고해상도의 양질의 표시 장치를 제조하는 것을 가능하게 한다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 시트를 이용하여 유기 전계 발광 표시 장치의 발광층을 정밀한 패턴으로 형성할 수 있으며, 발광층이 정확한 위치에 증착되어 형성됨으로써 정밀한 이미지 구현이 가능하다. 보다 구체적으로, 증착 공정이 반복적으로 진행되더라도 일정한 패턴을 형성할 수 있어 지속적인 생산에도 균일한 품질의 유기 전계 발광 표시 장치를 제조할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
MS: 마스크 시트 OP: 개구부
MF: 마스크 프레임 MO: 모재 시트
HT-MO: 열처리된 모재 시트

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  10. 니켈과 철의 합금을 포함하는 모재 시트를 준비하는 단계;
    상기 모재 시트 전체를 열처리하는 단계; 및
    상기 열처리된 모재 시트에 1 이상의 개구부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 모재 시트 전체를 열처리하는 단계는 520℃ 이상 580℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 2시간 이하로 수행되는 것을 특징으로 하는 마스크 시트의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는
    질소 및 수소 분위기 하에서 수행되고,
    상기 질소 및 상기 수소의 비율은 95:5 내지 99:1인 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 합금에서 니켈의 함량은 33wt% 내지 37wt%인 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 모재 시트를 준비하는 단계는
    상기 모재 시트를 전주도금으로 형성하는 단계를 포함하는 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 개구부를 형성하는 단계는 레이저를 조사하여 수행되는 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 모재 시트를 준비하는 단계는
    30㎛ 이하의 두께를 갖는 모재 시트를 준비하는 단계인 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 모재 시트를 준비하는 단계는
    상기 합금의 입자가 다결정의 결정구조를 갖는 모재 시트를 준비하는 단계인 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 열처리된 모재 시트는
    상기 합금의 입자가 단결정의 결정구조를 갖는 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 단결정의 결정구조는 면심입방구조(FCC, Face Centered Cubic)만을 포함하는 것인 마스크 시트의 제조 방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 열처리된 모재 시트는
    상기 합금의 입자의 크기가 마이크로 스케일인 것인 마스크 시트의 제조 방법.
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