KR102661470B1 - 증착 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 베이스층의 일면 전체에 도금층을 형성하는 단계와, 도금층의 결정립이 커지도록 열처리하는 단계 및, 도금층 위로 레이저를 조사하여 베이스층까지 관통하는 패턴홀을 뚫는 단계를 포함하는 증착 마스크 제조방법을 개시한다.

Description

증착 마스크 및 그 제조방법 {Deposition mask and manufacturing method thereof}
본 발명은 증착 작업에 사용되는 증착 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 애노드인 화소전극과 캐소드인 대향전극 사이에 발광층이 삽입된 적층형 구조로 화소들이 이루어져 있다.
상기 각 화소들은 예컨대 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 중 어느 하나의 서브 화소(sub pixel)가 될 수 있으며, 이들 3색 서브 화소의 색상 조합에 의해 원하는 컬러가 표현될 수 있다. 즉, 각 서브 화소마다 두 전극 사이에 적색과 녹색 및 청색 중 어느 한 색상의 빛을 발하는 발광층이 개재된 구조를 가지며, 이 3색광의 적절한 조합에 의해 한 단위 화소의 색상이 표현되는 것이다.
한편, 상기와 같은 유기 발광 표시 장치의 전극들과 발광층 등은 증착을 통해 형성될 수 있다. 즉, 형성하고자 하는 박막층의 패턴과 동일한 패턴홀을 가지는 마스크를 기판 위에 정렬하고, 그 마스크의 패턴홀을 통해 기판에 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성하는 것이다.
상기 마스크는 그 단부를 지지하는 프레임과 함께 마스크 프레임 조립체의 형태로 많이 사용되며, 상기 패턴홀은 레이저를 마스크 본체에 조사하여 구멍을 뚫는 레이저 가공을 통해 형성될 수 있다.
그런데, 상기 레이저로 패턴홀을 뚫을 때, 해당 패턴홀 둘레에 돌기가 형성되어 패턴홀의 정확한 형상이 갖춰지지 않는 문제가 빈발하고 있어서, 이를 억제할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 통상 마스크는 압연 가공된 단단한 금속 재질이 사용되는데, 이러한 단단한 금속 재질을 레이저로 뚫기 시작하는 초기 단계에서 이런 돌기들이 형성되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 그렇다고 해서 마스크를 너무 무른 재질로 만들면 자중에 의한 처짐 변형이 생기기 쉬울 뿐 아니라, 열에 의한 비틀림 변형도 잘 생기는 또 다른 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 레이저에 의한 패턴홀 가공 시 돌기 발생에 의한 미가공홀 발생 위험을 줄일 수 있으면서, 자중이나 열에 의한 변형도 잘 일어나지 않을 수 있도록 개선된 증착 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 베이스층과, 상기 베이스층의 일면 전체를 덮는 도금층을 포함하는 마스크 본체를 구비하고, 상기 마스크 본체는 상기 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 다수의 패턴홀이 형성된 패턴부와, 상기 패턴부 외측의 지지부를 포함하는 증착 마스크를 제공한다.
상기 베이스층은 상기 패턴부의 두께가 상기 지지부의 두께 보다 얇을 수 있다.
상기 패턴부의 두께는 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 10 ~ 15㎛ 범위일 수 있다.
상기 지지부의 두께는 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 20 ~ 50㎛ 범위일 수 있다.
상기 베이스층과 도금층은 모두 INVAR재질을 포함할 수 있다.
상기 도금층은 전주도금(electro plating)층을 포함할 수 있다.
상기 베이스층과 상기 도금층은 열팽창계수가 서로 겹치는 범위가 있을 수 있다.
상기 베이스층과 상기 도금층은 결정립 크기가 모두 1 ~ 10㎛ 범위일 수 있다.
상기 지지부는 프레임에 용접될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 베이스층의 일면 전체에 도금층을 형성하는 단계; 상기 도금층의 결정립이 커지도록 열처리하는 단계; 및 상기 도금층 위로 레이저를 조사하여 상기 베이스층까지 관통하는 패턴홀을 뚫는 단계;를 포함하는 증착 마스크의 제조방법을 제공한다.
상기 베이스층의 일면에 상대적으로 얇은 패턴부와 상대적으로 두꺼운 지지부를 형성하는 단차 형성 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 패턴홀은 상기 패턴부에 형성할 수 있다.
상기 단차 형성 단계는 습식 에칭으로 진행할 수 있다.
상기 패턴부의 두께를 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 10 ~ 15㎛ 범위가 되게 할 수 있다.
상기 지지부의 두께를 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 20 ~ 50㎛ 범위가 되게 할 수 있다.
상기 패턴부의 상기 도금층 두께를 줄이는 보정단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보정단계는 상기 패턴부의 도금층에 대한 폴리싱 공정과 압연 공정 중 어느 한 공정을 포함할 수 있다.
상기 베이스층과 도금층은 모두 INVAR재질을 포함할 수 있다.
상기 도금층 형성 단계는 전주도금(electro plating) 공정으로 진행할 수 있다.
상기 열처리 단계 후에 상기 베이스층과 상기 도금층은 열팽창계수가 서로 겹치는 범위가 생길 수 있다.
상기 열처리 단계 후에 상기 베이스층과 상기 도금층은 결정립 크기가 모두 1 ~ 10㎛ 범위가 될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 및 그 제조방법에 의하면, 가공성이 좋은 도금층을 통해 레이저로 패턴홀을 형성하기 시작하므로 돌기에 의한 미가공홀 발생의 위험을 대폭 줄일 수 있고, 또한 증착 마스크의 강성을 적절히 유지할 수 있어서 변형에 대한 우려도 해소할 수 있게 된다. 따라서, 제품의 안정적인 품질 확보를 보장할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 증착 마스크를 사용하는 증착 과정을 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 마스크가 포함된 마스크 프레임 조립체의 분리사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도이다 (도 4c는 도 4b의 평면도임).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크 제조과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 1에 도시된 대상 기판의 세부 구조를 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 마스크 제조과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 마스크 제조과정을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(120)가 채용된 박막 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 상기 박막 증착 장치는 대상 기판(300) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 증착 마스크(120)와, 챔버(400) 내에서 상기 대상 기판(300)을 향해 증착가스를 분출하는 증착원(200) 등을 구비하고 있다.
따라서, 챔버(400) 내에서 증착원(200)이 증착가스를 분출하면 해당 증착가스가 증착 마스크(120)의 패턴홀(121a;도 2 참조)를 통과하여 기판(300)에 달라붙으면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
여기서 상기 증착 마스크(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 그 증착 마스크(120)의 양단을 지지하는 프레임(130) 및, 상기 프레임(130)에 증착 마스크(120)와 교차하며 지지된 장변스틱(110)을 포함하는 마스크 프레임 조립체(100)의 형태로 사용된다.
즉, 상기 마스크 프레임 조립체(100)는 프레임(130)과, 프레임(130)에 양단부가 고정된 복수의 장변스틱(110) 및, 그 장변스틱(110)과 수직으로 교차하며 프레임(130)에 양단부가 고정된 복수의 증착 마스크(120)를 구비하고 있다.
프레임(130)은 마스크 프레임 조립체(100)의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 개구부(132)가 형성된 사각형 모양을 하고 있다. 이 프레임(130)의 서로 마주보는 한 쌍의 변에 장변스틱(110)의 양단부가 용접으로 고정되며, 증착 마스크(100)의 양단부는 상기 장변스틱(110)이 용접되는 변과 수직인 한 쌍의 변에 용접으로 고정된다.
상기 증착 마스크(120)는 길쭉한 스틱 형상의 부재들로서, 상기 개구부(132) 안에 위치되는 패턴부(121)에 다수의 패턴홀(121a)들이 형성되어 있으며, 그 양단부는 상기한 바와 같이 프레임(300)에 용접된다. 참조부호 122는 지지부로서, 증착 마스크(120)를 프레임(130)에 용접할 때 이 지지부(122)를 잡고 길이방향으로 인장시킨 상태에서 용접하게 되며, 용접 후에는 프레임(300) 밖으로 돌출된 부분을 커팅으로 제거한다. 이 증착 마스크(120)를 큰 부재 하나로 만들 수도 있지만, 그럴 경우 자중에 의한 처짐 현상이 심해질 수 있으므로, 도면과 같이 다수개의 스틱 형상으로 분할해서 만든다. 상기 증착 마스크(120)의 재질로는 철-니켈 합금인 INVAR 등이 사용될 수 있는데, 그 자세한 구조는 후술하기로 한다.
상기 패턴홀(121a)은 증착 공정 시 증착 증기가 통과하는 구멍으로, 이 패턴홀(121a)을 통과한 증착 증기가 상기 대상 기판(300;도 1 참조)에 달라붙으며 박막층을 형성하게 된다.
여기서 상기 패턴부(121)는 일정한 규격의 셀 단위로 나눠져 있지 않고 하나로 길게 연결되어 있는데, 이것을 셀 단위로 구획해주는 것이 상기 장변스틱(110)이다. 즉, 도면과 같이 증착 마스크(120)와 장변스틱(110)은 프레임(130)에 수직으로 교차하면서 서로 밀착되게 설치되며, 이에 따라 각 증착 마스크(120)의 패턴부(121)를 장변스틱(110)이 가로지르면서 셀 단위로 나눠주는 것이다. 그러니까 장변스틱(110)이 단위 셀들 사이의 경계선을 그어주는 셈이 된다.
한편, 상기 증착 마스크(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 2층 구조로 이루어져 있다. 즉, 압연과 같은 단조 공정으로 제조된 베이스층(120a) 위를 전기주조(electro plating) 공정으로 형성된 도금층(120b)이 덮고 있는 2층 구조로 본체가 이루어져 있으며, 도금층(120b)은 패턴부(121)와 지지부(122)를 포함하여 베이스층(120a)의 일면 전체를 다 덮고 있다. 그리고, 패턴부(121)의 패턴홀(121a)은 상기 도금층(120b)과 베이스층(120a)을 관통하며 형성되어 있다.
이와 같이 증착 마스크(120)를 베이스층(120a)과 도금층(120b)의 2층 구조로 하는 이유는, 레이저에 의해 패턴홀(120a)이 원활하게 뚫리는 가공성과, 자중이나 열에 의한 변형이 잘 일어나지 않기 위한 강성을 모두 확보할 수 있기 때문이다. 즉, 기본적인 강성은 압연으로 제조된 베이스층(120a)이 주로 담당하고, 레이저에 의한 가공성은 전기주조로 형성된 도금층(120b)이 주로 담당하게 함으로써, 두 가지의 특성을 겸비하도록 한 것이다. 그러니까, 레이저로 패턴홀(121a)을 형성할 때에는 가공성이 좋은 도금층(120b)에 레이저를 조사하여 천공이 원활하게 진행되게 함과 동시에, 적절한 강성도 유지하게 하여 변형에 대한 우려도 해소시킨 것이다.
그리고, 패턴부(121)의 두께(D2)가 지지부(122)의 두께(D1) 보다 더 얇게 형성되어 있는데, 이렇게 양측 간에 단차가 생기게 한 것은 패턴홀(121a) 형성 시 분진 발생을 줄이기 위해서이다. 즉, 패턴부(121) 두께가 두꺼우면 패턴홀(121a)을 뚫을 때 비산되는 분진의 양도 그만큼 많아져서 레이저가 정확한 위치에 조사되는 것을 분진이 방해할 수도 있으므로, 패턴부(121) 두께를 상대적으로 줄여서 분진이 조금 발생하게 하는 것이다.
또한, 상기 베이스층(120a)와 도금층(120b)은 강성과 가공성에는 차이가 있지만, 결정립 크기나 열팽창계수와 같은 물성은 거의 유사한 수준이 된다. 이것은 전주도금 후에 고온 열처리에 의해 도금층(120b)의 결정립을 성장시킴으로써 구현된다.
이와 같은 단차 형성과 전주도금 및 열처리를 포함한 증착 마스크(120)의 자세한 제조과정에 대해서는 후술하기로 하고, 그 전에 이 증착 마스크(120)로 증착할 수 있는 대상 기판(300)의 예를 도 6을 참조하여 간략히 소개하기로 한다.
상기 증착 마스크(120)는 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있는데, 예컨대 유기 발광 표시 장치의 발광층 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 증착 마스크(120)를 이용하여 박막을 증착할 수 있는 대상 기판(300)의 예로서 상기 유기 발광 표시 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 베이스판(320)상에 버퍼층(330)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(330) 상부로 박막트랜지스터(TFT)가 구비된다.
박막트랜지스터(TFT)는 활성층(331)과, 이 활성층(331)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(332)과, 게이트 절연막(332) 상부의 게이트 전극(333)을 갖는다.
게이트 전극(333)을 덮도록 층간 절연막(334)이 형성되며, 층간 절연막(334)의 상부에 소스전극(335a) 및 드레인 전극(335b)이 형성된다.
소스전극(335a) 및 드레인 전극(335b)은 게이트 절연막(332) 및 층간 절연막(334)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(331)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉된다.
그리고, 상기 드레인 전극(335b)에 유기 발광 소자(OLED)의 화소전극(321)이 연결된다. 화소전극(321)은 평탄화막(337) 상부에 형성되어 있으며, 이 화소전극(321) 위에 서브화소 영역을 구획하는 화소정의막(Pixel defining layer: 338)이 형성된다. 참조부호 339는 증착 시 마스크(100)와의 간격을 유지하여 마스크(100) 접촉에 의한 기판(300)측 부재들의 손상을 막기 위한 스페이서를 나타내며, 스페이서(339)는 화소정의막(338)의 일부가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 이 화소정의막(338)의 개구부에 유기 발광 소자(OLED)의 발광층(326)이 형성되고, 이들 상부에 대향전극(327)이 증착된다. 즉, 화소정의막(338)으로 둘러싸인 개구부가 적색화소(R), 녹색화소(G), 및 청색화소(B)와 같은 한 서브화소의 영역이 되며, 그 안에 해당 색상의 발광층(326)이 형성되는 것이다.
따라서, 예컨대 패턴홀(121)이 이 발광층(326)에 대응하도록 증착 마스크(120)를 준비하면, 도 1에서 설명한 바와 같은 증착 과정을 통해 원하는 패턴의 발광층(326)을 형성할 수 있다. 그리고, 상기한 단위 셀은 한 유기발광표시장치의 디스플레이 영역에 해당될 수 있다.
이제 이와 같은 유기발광표시장치를 만들 수 있는 상기 증착 마스크(120)의 형성과정을 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 압연으로 제조된 단단한 베이스층(120a)을 준비하여 작업대(10) 위에 올려놓는다. 베이스층(120a)의 재질은 Fe-Ni합금인 INVAR 재질이고, 열팽창계수는 -3.0 ~ -0.1ppm/℃, 결정립 크기는 1~10㎛ 정도가 된다.
이어서, 도 4b 및 도 4c와 같이 습식 에칭(wet etching)을 진행하여 패턴부(121)를 지지부(122)에 비해 더 얇게 만든다. 이 과정을 단차 형성 단계라고 칭하기로 한다. 이것은 전술한 대로 패턴홀(121a) 형성 시 분진 발생량을 줄이기 위해 수행되는 공정이다.
다음으로, 도 4d와 같이 단차가 형성된 베이스층(120a)의 일면 전체를 덮는 도금층(120b)을 형성한다. 이 도금층(120b) 역시 INVAR재질이며, 전주도금에 의해 형성된다. 즉, 전해액 중 애노드에 INVAR 재료를 설치하고 캐소드에 상기 일면이 노출되도록 베이스층(120a)을 설치한 후 통전하면, 그 베이스층(120a)의 일면에 INVAR 재료가 달라붙으면서 패턴부(121)와 지지부(122)를 모두 덮는 도금층(120b)이 형성된다. 도금층(120b)은 약 5~10㎛의 두께로 형성되며, 이렇게 2층이 형성된 후에 지지부(122) 두께(D1)는 20~50㎛, 패턴부(121)의 두께(D2)는 10~15㎛ 정도가 된다. 그리고, 이때 형성된 도금층(120b)은 결정립 크기가 수십nm 수준이고, 열팽창계수는 5.0 ~ 7.0ppm/℃ 수준으로 열에 매우 민감한 상태가 된다. 따라서, 이렇게 베이스층(120a)과 도금층(120b)으로 형성된 2층 구조의 마스크 본체를 그대로 사용하면 레이저 조사에 대한 가공성은 좋지만 열에 의한 변형이 너무 잘 돼서 조립을 위한 용접 작업이나 실제 증착 작업 중에 심한 변형이 일어나기가 쉽다.
따라서, 이를 방지하기 위해 도 4e와 같은 열처리 단계를 이어서 수행한다. 열처리는 상기 베이스층(120a)과 도금층(120b)이 형성된 증착 마스크(120)를 수소 및 질소 가스 분위기의 가열로 내에 장입해서 1시간 가량 550℃ 정도로 가열하는 방식으로 진행된다. 이렇게 하면, 상기 베이스층(120a)의 결정립은 별 차이가 안 생기지만, 상기 도금층(120b)에서는 결정립이 급속히 성장하여 베이스층(120a)과 거의 같은 수준이 된다. 즉, 열처리 후에 베이스층(120a)과 도금층(120b) 모두 결정립의 크기가 1~10㎛ 정도가 된다. 이렇게 결정립 크기가 비슷해지면, 열팽창계수의 범위도 비슷해진다. 베이스층(120a)의 열팽창계수는 -3.0 ~ -0.1ppm/℃로 열처리 후에도 거의 변화가 없는데, 도금층(120b)은 열처리 전에 5.0 ~ 7.0ppm/℃ 수준이었다가 열처리 후에는 -1.0 ~ 1.0ppm/℃ 수준으로 떨어진다. 그러니까 베이스층(120a)과 도금층(120b) 각각의 열팽창계수 범위가 열처리 전에는 서로 완전히 동떨어져 있는 범위였다가, 열처리 후에는 겹치는 범위가 생길 정도로 유사해지는 것이다. 이렇게 되면, 도금층(120b) 자체의 열에 대한 민감도도 낮아질 뿐 아니라, 베이스층(120a)과의 차이도 줄어들어서, 용접이나 증착 시에 높은 열이 가해져도 변형이 잘 일어나지 않게 된다.
이후, 도 4f에 도시된 바와 같이 레이저조사기(20)를 가동하여 원하는 위치에 도금층(120b)을 통해 400~600nm 파장대의 레이저를 조사하며 패턴홀(121a)을 뚫어준다. 이때 레이저가 조사된 부위에 도금층(120b)과 베이스층(120a)이 함께 제거되면서 패턴홀(121a)이 형성되며, 그 패턴홀(121) 자리에 원래 있다가 레이저에 의해 제거되면서 비산된 분진들은 흡입기(미도시)에 의해 흡입되어 외부로 배출된다. 앞서 패턴부(121)의 두께(D2)를 줄여놨기 때문에, 분진의 발생량은 상대적으로 줄어들게 되며, 따라서 분진에 의해 레이저 패터닝이 방해받는 현상은 거의 발생하지 않게 된다. 그리고, 레이저에 의한 가공성이 좋은 도금층(120b)에 레이저를 조사하여 패턴홀(121a)을 뚫기 시작하므로, 패턴홀(121a) 둘레를 따라 돌기가 형성되는 현상도 거의 발생하지 않는다. 즉, 만일 상대적으로 가공성이 좋지 않은 베이스층(120a)에 레이저를 조사해서 패턴홀(121a)을 뚫는다면, 레이저가 조사되는 표면 쪽에 패턴홀(121a) 둘레를 따라 돌기들이 삐죽삐죽 형성되는 현상이 빈발한다. 이렇게 되면 정밀한 패턴홀(121a) 형성이 어려워진다. 그러나, 본 실시예에서는 레이저에 대한 가공성이 좋은 도금층(120b)에 레이저를 조사하여 패턴홀(121a)을 뚫기 시작하므로, 레이저 조사면에 잘 생기던 돌기는 거의 발생하지 않게 되며, 따라서 정밀한 패턴홀(121a) 형성이 가능해진다.
이렇게 형성된 증착 마스크(120)를 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(130)에 용접하여 고정시키면 마스크 프레임 조립체(100)가 완성된다. 이때에는 지지부(122)의 베이스층(120a)이 프레임(130)에 용접되며, 열과 자중에 의한 변형에 잘 견딜 수 있도록 이미 열처리가 된 상태이므로, 이 용접 과정 중 또는 나중에 조립 완료 후 실제 증착 공정에 사용될 때 변형이 생기는 문제도 충분히 억제될 수 있다.
도 5는 이상에서 설명한 증착 마스크(120) 제조 과정을 정리하여 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하여 제조 과정을 다시 정리하면, 먼저 압연으로 제조된 INVAR 재질의 베이스층(120a)을 준비한다(S1).
그리고, 습식 에칭을 통해 패턴부(121)과 지지부(122) 간의 두께 차이 즉, 단차를 형성한다(S2).
이어서, 전주도금으로 베이스층(120a) 일면에 역시 같은 INVAR재질의 도금층(120b)을 형성한다(S3).
다음으로, 베이스층(120a)과 도금층(120b)이 형성된 증착 마스크(120)를 가열로에 장입해서 도금층(120b)의 결정립 크기와 열팽창계수 범위가 베이스층(120a)과 유사해지도록 열처리한다(S4).
그리고는 레이저로 패턴부(121)에 패턴홀(121a)을 형성하며(S5), 패턴홀(121a)까지 형성된 증착 마스크(120)를 프레임(130)에 용접하여 마스크 프레임 조립체(100)를 조립한다(S6).
그러므로, 이와 같은 방식으로 증착 마스크(120)를 제조하면, 가공성이 좋은 도금층(120b)을 통해 레이저로 패턴홀(121a)을 형성하기 시작하므로 돌기에 의한 미가공홀 발생의 위험을 대폭 줄일 수 있고, 또한 증착 마스크(120)의 강성을 적절히 유지할 수 있어서 변형에 대한 우려도 해소할 수 있게 된다.
한편, 도 7 및 도 8은 전술한 증착 마스크(120) 제조방법에서 변형 가능한 방식을 예시한 것이다.
먼저, 도 7은 전술한 실시예에서 단차 형성 단계(S2)를 생략한 것이다. 즉, 단차 형성은 전술한 대로 레이저로 패턴홀(121a)을 뚫을 때 발생하는 분진의 양을 줄이기 위한 것인데, 만일 이 분진을 흡입하여 제거하는 흡입기(미도시)의 성능을 충분히 증가시킬 수 있다면 이 단차 형성 단계(S2)는 생략할 수도 있다. 그러면, 제조과정이 조금 더 간소화될 수 있고, 패턴부(121)와 지지부(122)는 같은 두께가 된다.
반대로 패턴부(121)의 두께를 전술한 실시예보다 더 얇게 하려는 경우에는, 도 8과 같이 패턴부(121)의 두께 보정 단계(S4-1)를 추가할 수도 있다. 즉, 열처리 후에 패턴부(121)의 도금층(120b)을 습식 폴리싱(wet polishing)이나 압연(rolling)으로 더 얇게 만드는 것이다. 이것은 도금층(120b)의 두께도 더 얇게 하여 분진 발생을 더 줄이려는 경우나, 여러 증착 마스크(120) 간의 두께 편차를 일정한 규격 이내로 더 정밀하게 맞추려는 경우에 활용될 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는 스틱 형상의 복수 개로 분할된 증착 마스크(120)에 패턴홀(121a)을 형성하는 경우를 예시하였는데, 한 부재로 프레임(130)의 개구(132) 전체를 덮는 일체형 마스크인 경우나, 장변스틱(110) 없이 증착 마스크(120) 자체에 패턴홀(121a) 들이 셀 단위로 구획되어 있는 마스크인 경우의 제조에도 다 적용할 수 있다. 즉, 레이저를 직접 조사하여 패턴홀(121a)을 형성하는 경우라면 마스크 프레임 조립체의 종류에 상관없이 본 실시예의 제조방법을 적용할 수 있음은 물론이다.
그러므로, 이상에서 설명한 바와 같은 증착 마스크와 제조방법에 의하면, 가공성이 좋은 도금층을 통해 레이저로 패턴홀을 형성하기 시작하므로 돌기에 의한 미가공홀 발생의 위험을 대폭 줄일 수 있고, 또한 증착 마스크의 강성을 적절히 유지할 수 있어서 변형에 대한 우려도 해소할 수 있게 된다. 따라서, 제품의 안정적인 품질 확보를 보장할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 작업대 20: 레이저조사기
100: 마스크 프레임 조립체 110: 장변스틱
120: 증착 마스크 120a: 베이스층
120b: 도금층 121: 패턴부
121a: 패턴홀 122: 지지부
130: 프레임

Claims (20)

  1. 압연공정으로 제조된 베이스층과, 상기 베이스층의 일면 전체를 덮는 도금층을 포함하는 마스크 본체를 구비하고,
    상기 마스크 본체는 상기 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 다수의 패턴홀이 형성된 패턴부와, 상기 패턴부 외측의 지지부를 포함하며,
    상기 베이스층은 상기 패턴부의 두께가 상기 지지부의 두께보다 얇은 증착 마스크.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴부의 두께는 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 10 ~ 15㎛ 범위인 증착 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 두께는 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 20 ~ 50㎛ 범위인 증착 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스층과 도금층은 모두 INVAR재질을 포함하는 증착 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금층은 전주도금(electro plating)층을 포함하는 증착 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스층과 상기 도금층은 열팽창계수가 서로 겹치는 범위가 있는 증착 마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스층과 상기 도금층은 결정립 크기가 모두 1 ~ 10㎛ 범위인 증착 마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 프레임에 용접되는 증착 마스크.
  10. 압연공정으로 제조되는 베이스층의 일면 전체에 도금층을 형성하는 단계;
    상기 도금층의 결정립이 커지도록 열처리하는 단계; 및
    상기 도금층 위로 레이저를 조사하여 상기 도금층 및 상기 베이스층을 관통하는 패턴홀을 뚫는 단계;를 포함하되,
    상기 베이스층의 일면에 서로 다른 두께를 가지는 패턴부 및 상기 패턴부 외측의 지지부를 형성하는 단차 형성 단계를 더 포함하며,
    상기 패턴부의 두께는 상기 지지부의 두께보다 얇으며,
    상기 패턴홀은 상기 패턴부에 형성하는 증착 마스크의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 단차 형성 단계는 습식 에칭으로 진행하는 증착 마스크의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 패턴부의 두께를 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 10 ~ 15㎛ 범위가 되게 하는 증착 마스크의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부의 두께를 상기 베이스층과 상기 도금층을 합해서 20 ~ 50㎛ 범위가 되게 하는 증착 마스크의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 패턴부의 상기 도금층 두께를 줄이는 보정단계를 더 포함하는 증착 마스크의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보정단계는 상기 패턴부의 도금층에 대한 폴리싱 공정과 압연 공정 중 어느 한 공정을 포함하는 증착 마스크의 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 베이스층과 도금층은 모두 INVAR재질을 포함하는 증착 마스크의 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 도금층 형성 단계는 전주도금(electro plating) 공정으로 진행하는 증착 마스크의 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 열처리 단계 후에 상기 베이스층과 상기 도금층은 열팽창계수가 서로 겹치는 범위가 생기는 증착 마스크의 제조방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 열처리 단계 후에 상기 베이스층과 상기 도금층은 결정립 크기가 모두 1 ~ 10㎛ 범위가 되는 증착 마스크의 제조방법.
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