KR20200061116A - 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크를 개시한다.
본 발명에 따른 세라믹 마스크 제조 방법은 a) 기재 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층을 형성하는 단계; b) 상기 기재 상에 코팅된 상기 세라믹층을 건조 및 경화하는 단계; c) 상기 세라믹층 상에 마스크 패턴을 형성하여 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재를 생성하는 단계; d) 상기 세라믹 마스크 기재에 형성된 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 금속층을 증착하여 세라믹 마스크를 생성하는 단계; 및 e) 상기 세라믹 마스크를 상기 기재로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 마스크 제조 방법은 a) 기재 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층을 형성하는 단계; b) 상기 기재 상에 코팅된 상기 세라믹층을 건조 및 경화하는 단계; c) 상기 세라믹층 상에 마스크 패턴을 형성하여 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재를 생성하는 단계; d) 상기 세라믹 마스크 기재에 형성된 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 금속층을 증착하여 세라믹 마스크를 생성하는 단계; 및 e) 상기 세라믹 마스크를 상기 기재로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기재 상에 코팅 공정을 이용하여 세라믹층을 코팅한 후 건조 및 경화하고, 경화된 세라믹층 상에 레이저 등에 의한 마스크 패터닝을 실시하여 세라믹 마스크 기재를 형성하며, 형성된 세라믹 마스크 기재 상의 마스크 패턴 상에 금속 증착을 실시하여 세라믹 마스크를 제조한 후 세라믹 마스크를 기재로부터 분리함으로써, 마스크 패턴의 형상 유지가 가능하고, 세라믹 마스크를 글래스 기판과 밀착시키기 위한 별도의 장치가 불필요하며, 세라믹 마스크의 세정 시 손상 발생이 방지되는, 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크에 관한 것이다.
OLED를 제조하는 공정을 위해 사용되는 메탈 마스크(metal mask)에서는 아킹현상이 발생하지 않아야 하고, 메탈 마스크 표면의 식각이 최소화되도록 하여 임의의 절연저항이 일정하게 유지되고 임의의 일정 시간동안 공정이 유지될 수 있도록 하는 기능이 요구된다. 현재 OLED 제조공정에서는 메탈기재에 테플론(teflon)이 코팅되어 있는 메탈 마스크(metal mask)가 사용되고 있다. 통상적인 테플론 코팅 메탈 마스크는 약 40㎛ 두께 메탈기재의 평면과 측면에 테플론이 덮여 있는데, OLED 제조공정 중 테플론 코팅층이 식각되면서 파티클(particle)이 발생한다. 특히 메탈 마스크 측면에서 테플론 코팅층이 쉽게 식각되고, 그 식각된 영역에서 아킹이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 아킹 현상이 발생하기 전에 테플론 코팅 메탈 마스크를 전체적으로 교체하여야 하며, 그 교체 주기는 약 1~2주 정도이다. 즉, 상기 테플론 코팅 메탈 마스크를 교체하기 위하여 OLED 공정장비를 1~2주에 한번씩 가동을 중지하여야 하므로 번거로울 뿐만 아니라, 생산성에도 지대한 영향을 미치게 된다.
한편, 메탈기재의 평면과 측면을 바인더(binder)와 세라믹의 혼합물로 덮은 메탈 마스크의 경우, OLED 제조공정 중에 발생하는 플라즈마(plasma) 및 고온으로 인하여 메탈 마스크의 내부식성을 확보할 수 없는 문제점이 있기 때문에 OLED 제조공정에서 상기 메탈 마스크 적용은 불가하다.
따라서, 얇은 두께의 측면부에서도 최소의 식각율을 갖고, 절연성이 유지되어 OLED 제조공정에 효율적으로 적용할 수 있는 메탈 마스크가 필요하다.
상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나가 김옥민 등에 의해 2013년 5월 13일자로“무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크”라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2013-0053620호로 출원되어 2014년 10월 23일자로 등록된 대한민국 특허 제10-1456099호(이하 “099 특허”라 합니다)에 상세히 개시되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 1은 종래 기술의 099 특허에 따른 메탈기재를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면부가 오목하게 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 099 특허에 사용되는 메탈기재(110)는 상하 양면의 평면부(111)와 4측의 측면부(112)로 이루어져 있고, 측면부(112)의 두께는 10~2,000㎛ 범위로 이루어진 것이다. 메탈기재(110)로는 니켈(Ni) 합금을 적용할 수 있는데, 통상적인 메탈마스크의 메탈기재로는 열팽창계수가 작은 인바(Invar, 철 63.5%에 니켈 36.5%를 첨가한 합금)가 쓰인다. 또한, 일정한 형태와 길이의 메탈마스크를 제작하기 위해서 에칭(etching), 슬리팅(sliting), 레이저 절단 등의 방법을 사용한다.
또한, 도 2 내지 도 4를 도 1과 함께 참조하면, 도 2 및 도 3에는 종래 기술의 099 특허에 사용되는 메탈기재(110)는 평면부(111) 및 측면부(112)에 각각 세라믹층(121,122: 이하 통칭하여 세라믹층(120)으로 지칭될 수 있음)이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)가 도시되어 있고, 도 4는 도 3에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)의 측면부(112)가 오목하게 형성된 메탈기재(110)에 형성된 세라믹층(122)을 확대하여 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 099 특허에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)는 측면부(112)에 형성된 세라믹층(122)의 두께(Ds)가 5~30㎛로 분포되고, 평면부(111)에 형성된 세라믹층(121)의 두께(Dp)는 5~110㎛로 분포된다.
상술한 종래 기술의 099 특허에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)는 평면부(111)의 세라믹층(121)의 경우 1,000V 인가시 저항이 30~2,000㏁이고, 측면부(112)의 세라믹층(122)의 경우 1,000V 인가시 저항이 5~2,000㏁이다. 또한, 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)를 임의의 프레임에 고정시키기 위하여 0.2% 미만의 변형률로 인장하여 고정시킬 필요가 있는데, 이때 상기 세라믹층(120)에 균열이 발생하지 않는다.
한편, 상기 메탈기재(110)에 세라믹층(120)을 코팅하기 위한 방법으로 용사(thermal spray) 방법을 적용할 경우 코팅시 메탈기재(110)가 휘어져 망가지기 때문에 이 방법의 적용은 불가능하다. 또한, 물리증착(PVD) 방법 및 화학기상(CVD) 증착방법은 3차원 코팅에 적용하기 어렵고, 대형 사이즈의 메탈기재에 적용하기도 어렵다. 따라서, 3차원 코팅이 가능하고, 코팅과정에서 메탈기재(110)가 휘어지거나 망가지지 않고, 얇은 두께의 측면부(112)나 요철 표면에서도 세라믹층(120)이 탈리되지 않도록 종래 기술의 099 특허에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)의 코팅 방법으로 (a) 공기를 흡입, 저장하는 공정; (b) 흡입된 공기를 필터링 및 건조처리하여 일정량으로 이송하는 공정; (c) 세라믹파우더를 상기 (b)공정을 거친 공기에 정량공급하여 밀도, 속도, 유량을 일정하게 통제한 상태로 연속적으로 수송하는 공정; 및 (d) 상기 (c)공정을 거친 세라믹파우더를 슬릿노즐을 통해 진공상태의 코팅챔버 내부의 기재에 분사하는 공정을 포함하는 고상파우더 연속코팅방법이 사용될 수 있다. 이러한 고상파우더 연속코팅방법을 사용하면, 세라믹파우더의 입자크기, 입자형태 및 비중에 관계없이 적용할 수 있고, 메탈기재(110)에 고상의 세라믹파우더를 연속적으로 코팅할 수 있으며, 특히 세라믹 분말을 바인더 없이, 대면적의 메탈기재(110)에 연속적으로 코팅할 수 있다.
그러나, 상술한 종래 기술의 099 특허에 개시된 고상파우더 연속코팅방법을 사용하여, 고상 파우더를 분사 방식으로 메탈기재(110)에 분사하여 세라믹층을 코팅할 경우, 평면부(121) 및 측면부(122) 상에서의 세라믹층(120)의 코팅 두께가 균일하게 형성되지 못한다는 문제점, 및 특히 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100) 상에 마스크 패턴을 패터닝하는 경우, 1) 고상 파우더 형태의 세라믹층(120) 및 메탈기재(110)를 관통하도록 세라믹층(121)/메탈기재(110)/세라믹층(121)의 순서로 패턴닝을 수행하여야 하므로, 패턴닝 공정이 복잡하거나 어렵고, 2) 고상 파우더 형태의 세라믹층(120) 상에 마스크 패턴을 패터닝하는 경우, 패턴 형상의 유지가 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술의 099 특허에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크(100)에서는, 메탈마스크(100)를 제조하기 위해 메탈기재(110)의 사용이 필수적으로 요구되며, 이러한 메탈기재(110)의 사용 없이 단순히 세라믹 재료만을 사용하여 박박 형태의 마스크를 제조하는 것은 기술적으로 상당히 어렵다는 문제가 있었다.
한편, 예를 들어, 일반적인 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask: FFM)를 사용하여 OLED 제조 공정을 수행하는 경우, 증착 공정 후 세정 시 유기용제/유기산에 의하여 미세 금속 마스크가 손상되어 주기적 교체가 필요하고, 그에 따라 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 증가한다는 문제가 있었다.
또한, 고해상도를 달성하기 위해서는 미세한 패터닝 공정이 요구되고, 이를 위해 미세 금속 마스크(FMM)의 두께가 얇아져야만 한다. 그러나, 미세 금속 마스크(FMM)를 얇은 두께가 제조하는 것은 상당히 어렵고, 특히 얇은 두께의 미세 금속 마스크(FMM)를 사용하는 경우 유기물 증착 공정 시 아래 방향으로 휨이 발생하여 그림자 효과(shadow effect)가 발생한다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기재 상에 코팅 공정을 이용하여 세라믹층을 코팅한 후 건조 및 경화하고, 경화된 세라믹층 상에 레이저 등에 의한 마스크 패터닝을 실시하여 세라믹 마스크 기재를 형성하며, 형성된 세라믹 마스크 기재 상의 마스크 패턴 상에 금속 증착을 실시하여 세라믹 마스크를 제조한 후 세라믹 마스크를 기재로부터 분리함으로써, 마스크 패턴의 형상 유지가 가능하고, 세라믹 마스크를 글래스 기판과 밀착시키기 위한 별도의 장치가 불필요하며, 세라믹 마스크의 세정 시 손상 발생이 방지되는, 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 세라믹 마스크 제조 방법은 a) 기재 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층을 형성하는 단계; b) 상기 기재 상에 코팅된 상기 세라믹층을 건조 및 경화하는 단계; c) 상기 세라믹층 상에 마스크 패턴을 형성하여 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재를 생성하는 단계; d) 상기 세라믹 마스크 기재에 형성된 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 금속층을 증착하여 세라믹 마스크를 생성하는 단계; 및 e) 상기 세라믹 마스크를 상기 기재로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 세라믹 마스크는 마스크 패턴이 형성된 세라믹층; 및 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 증착된 금속층을 포함하되, 상기 세라믹 마스크는 기재 상에 세라믹 재질을 코팅하여 형성된 상기 세라믹층이 건조 및 경화되고, 상기 세라믹층 상에 상기 마스크 패턴이 형성되어 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재가 생성되며, 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 상기 금속층이 증착된 후 상기 기재로부터 분리되어 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 인바(Invar: 철 63.5%에 니켈 36.5%를 첨가한 합금) 수준의 저열팽창계수를 갖는 세라믹 마스크 기재를 얇은 두께(10~20㎛)로 형성하는 것이 가능하므로, 예를 들어 OLED 제조용 마스크로 사용하기에 적합한 세라믹 마스크의 제작이 가능해진다.
2. 본 발명의 세라믹 마스크를 사용하는 경우, 세정 시 유기용제/유기산의 사용에 의한 손상이 발생하지 않으며, 그에 따라 세라믹 마스크의 교체가 불필요하고 또한 OLED 제조 공정 수행의 중단 없이 장시간 사용이 가능하여 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 현저하게 감소된다.
3. 마스크 패턴 상에 금속층이 증착되므로, 마스크 패턴 형상의 유지성이 증가한다.
4. 세라믹 마스크가 세라믹 재질로 구현되므로, 하방향 휨 발생이 최소화되어, 예를 들어, OLED 제조용 글래스 기판과의 밀착을 위한 별도 장치의 사용이 불필요하므로, 전체 구성이 단순해지고, 그에 따른 추가적인 비용 절감 효과가 달성된다.
5. 세라믹 마스크의 하방향 휨 발생의 최소화에 따른 그림자 효과(shadow effect)의 발생도 최소화되어, 최종 제품(예를 들어, OLED)의 품질이 크게 향상되고, 불량 발생률이 현저하게 감소된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 099 특허에 따른 메탈기재를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면부가 오목하게 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법에 의해 제조된 세라믹 마스크의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면부가 오목하게 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법에 의해 제조된 세라믹 마스크의 사시도를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법의 플로우차트를 도시한 도면이고, 도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5를 도 6a 내지 도 6f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 a) 기재(610) 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층(620)을 형성하는 단계(510); b) 상기 기재(610) 상에 코팅된 상기 세라믹층(620)을 건조 및 경화하는 단계(520); c) 상기 세라믹층(620) 상에 마스크 패턴(622)을 형성하여 상기 기재(610) 상에 세라믹 마스크 기재(630)를 생성하는 단계(530); d) 상기 세라믹 마스크 기재(630)에 형성된 상기 마스크 패턴(622)의 일측면 상에 금속층(640)을 증착하여 세라믹 마스크(650)를 생성하는 단계(540); 및 e) 상기 세라믹 마스크(650)를 상기 기재(610)로부터 분리하는 단계(550)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 5를 도 6a 내지 도 6f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 a) 기재(610) 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층(620)을 형성하는 단계(510)를 포함한다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 후술하는 단계(550)에서, 세라믹 마스크(650)를 기재(610)로부터 용이하게 분리하기 위해, 상기 단계(510)를 수행하기 전에, 예를 들어, 상기 기재(610) 상에 a1) 자기조립단분자(Self Assembled Monolayer) 박막을 형성하는 이형처리를 하거나, 또는 a2) 온도에 따라 접착력이 가변될 수 있는 접착층(미도시)(이하 “온도 가변형 접착층”이라 함)을 형성하는 전처리가 수행될 수 있다. 그에 따라, 기재(610)와 세라믹층(620) 간의 접착력 자체를 감소시키거나(a1)의 경우) 또는 온도 상승에 따른 접착층(미도시)의 접착력을 감소시켜(a2)의 경우), 단계(550)에서 상대적으로 약한 물리력을 인가하더라도 세라믹 마스크(650)를 기재(610)로부터 용이하게 분리할 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)에 사용되는 세라믹 분말로는, 예를 들어, 낮은 열팽창계수(0.1x10-6)를 갖는 LAS(lithium aluminum silicate)계 세라믹스가 사용될 수 있고, 폴리머로는, 예를 들어, 폴리이미드(Polyimide)가 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 기재(610)로는, 예를 들어, 글래스 기판 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
또한, 상기 a) 단계에서 상기 세라믹 재질을 코팅하는 방법은, 예를 들어, 도 6a에 도시된 바(615)를 이용하여 코팅을 수행하는 바 코팅(bar coating) 방법 또는 슬릿 다이(미도시)를 이용한 슬릿 코팅 방법 등이 사용될 수 있다. 이러한 코팅 방법 중 바 코팅 방법은, 예를 들어, 노용영에 의해 2011년 6월 7일자로“바코팅을 이용한 유기반도체 박막의 제조방법”이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2011-0054411호로 출원되어 2012년 12월 17일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2012-0135603호에 상세히 개시되어 있으므로, 본 명세서에서는 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 b) 상기 기재(610) 상에 코팅된 상기 세라믹층(620)을 건조 및 경화하는 단계(520)를 포함한다. 단계(520)의 건조 및 경화에 사용되는 장치로는, 예를 들어, 적외선 건조기(IR Convection Oven), 핫 플레이트(Hot Plate), 자외선 경화기(UV curing device) 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 c) 상기 세라믹층(620) 상에 마스크 패턴(622)을 형성하여 상기 기재(610) 상에 세라믹 마스크 기재(630)를 생성하는 단계(530)를 포함할 수 있다. 단계(530)에서, 마스크 패턴(622)의 형성은, 예를 들어, 레이저(625)를 이용하여 세라믹층(620) 상에 마스크 패터닝 공정을 통해 이루어질 수 있다(도 6c 참조). 단계(530)에 의해 세라믹층(620) 상에 형성된 마스크 패턴(622)을 구비한 세라믹 마스크 기재(630)가 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 d) 상기 세라믹 마스크 기재(630)에 형성된 상기 마스크 패턴(622)의 일측면 상에 금속층(640)을 증착하여 세라믹 마스크(650)를 생성하는 단계(540)를 포함할 수 있다. 여기서, 금속층(640)의 증착에 사용되는 금속으로는, 예를 들어, 티타늄 또는 인바(Invar: 철 63.5%에 니켈 36.5%를 첨가한 합금) 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)은 e) 상기 세라믹 마스크(650)를 상기 기재(610)로부터 분리하는 단계(550)를 포함한다. 단계(550)에서, 상기 세라믹 마스크(650)의 분리는, 예를 들어, 레이저(625)를 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 공정을 사용하여 수행될 수 있다(도 6e 참조). 이 때, 상술한 단계(510)의 수행 전에, 상기 기재(610) 상에 자기조립단분자 박막을 형성하는 이형처리를 수행하거나, 또는 온도 가변형 접착층을 형성하는 전처리를 수행할 경우, 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 공정을 사용하지 않고도 약간의 외력을 인가하여 상기 단계(550)를 수행하는 것이 가능하다는 점에 유의하여야 한다. 이 경우, 분리된 세라믹 마스크(650)의 세라믹층(620)은 후술하는 바와 같이 대략 10~20㎛ 범위의 두께(D)를 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500)에 의해 제조된 세라믹 마스크(650)는 도 6f에 도시된 바와 같은 OLED 기판(660)(예를 들어, OLED 제조용 글래스 기판) 상에 부착되어, 마스크 패턴(622)에 대응되는 패턴을 OLED 기판(660)의 표면 상에 형성하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 세라믹 마스크(650)는 하방향 휨 발생이 최소화되거나 방지된 상태로 OLED 기판(660)에 밀착된 상태로 부착되어야 한다. 이를 위해, 도 6f 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(622) 상에 형성된 금속층(640)은, 예를 들어, OLED 기판(660)의 상부에 배치된 자성 부재(미도시)를 이용하여 OLED 기판(660)과의 평탄한 밀착이 가능하다. 이 경우, 자성 부재(미도시)는, 예를 들어, 자석 또는 전자석으로 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법에 의해 제조된 세라믹 마스크의 사시도를 도시한 도면이다.
도 7을 도 5 내지 도 6f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크(650)는 마스크 패턴(622)이 형성된 세라믹층(620); 및 상기 마스크 패턴(622)의 일측면 상에 증착된 금속층(640)을 포함하되, 상기 세라믹 마스크(650)는 기재(610) 상에 세라믹 재질을 코팅하여 형성된 상기 세라믹층(620)이 건조 및 경화되고, 상기 세라믹층(620) 상에 상기 마스크 패턴(622)이 형성되어 상기 기재(610) 상에 세라믹 마스크 기재(630)가 생성되며, 상기 마스크 패턴(622)의 일측면 상에 상기 금속층(640)이 증착된 후 상기 기재(610)로부터 분리되어 얻어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크(650)에서, 상기 세라믹층(620)은 기재(610) 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 형성될 수 있다. 이 경우, 세라믹 분말로는, 예를 들어, 낮은 열팽창계수(0.1x10-6)를 갖는 LAS(lithium aluminum silicate)계 세라믹스가 사용될 수 있고, 폴리머로는, 예를 들어, 폴리이미드(Polyimide) 또는 PEN(polyethylene naphthalate)가 사용될 수 있으며, 기재(610)로는, 예를 들어, 글래스 기판 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 세라믹 재질은, 예를 들어, 바 코팅(bar coating) 방법 또는 슬릿 코팅 방법에 의해 상기 기재(610) 상에 코팅될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
또한, 상기 세라믹 마스크(650)는, 예를 들어, 레이저(625)를 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 공정에 의해 기재(610)로부터 분리될 수 있으며, 분리된 세라믹 마스크(650)의 세라믹층(620)은 대략 10~20㎛ 범위의 두께(D)를 가질 수 있다. 이 때, 기재(610) 상에 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층(620)을 형성하기 전에, 상술한 바와 같이 상기 기재(610) 상에 자기조립단분자 박막을 형성하는 이형처리를 하거나, 또는 온도 가변형 접착층을 형성하는 경우, 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 공정을 사용하지 않고도 약간의 외력을 인가하여 세라믹 마스크(650)를 기재(610)로부터 분리하는 것이 가능하다.
또한, 마스크 패턴(622)은, 예를 들어, 레이저(625)를 이용하여 상기 분리된 세라믹층(620) 상에 마스크 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있으며, 그에 따라 세라믹층(620) 상에 형성된 마스크 패턴(622)을 구비한 세라믹 마스크 기재(630)가 생성될 수 있다.
또한, 금속층(640)은 증착 공정을 이용하여 상기 세라믹 마스크 기재(630)에 형성된 상기 마스크 패턴(622)의 일측면 상에 착될 수 있다. 이 경우, 금속층(640)의 증착에 사용되는 금속으로는, 예를 들어, 티타늄 또는 인바 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 마스크 제조 방법(500) 및 그 방법에 의해 제조된 세라믹 마스크(650)를 사용하면 1) 인바 수준의 저열팽창계수를 갖는 세라믹 마스크 기재(630)를 얇은 두께(10~20㎛)로 형성하는 것이 가능하므로, 예를 들어 OLED 제조용 마스크로 사용하기에 적합한 세라믹 마스크(650)의 제작이 가능해지고, 2) 본 발명의 세라믹 마스크(650)를 사용하는 경우, 세정 시 유기용제/유기산의 사용에 의한 손상이 발생하지 않으며, 그에 따라 세라믹 마스크(650)의 교체가 불필요하고 또한 OLED 제조 공정 수행의 중단 없이 장시간 사용이 가능하여 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 현저하게 감소되며, 3) 마스크 패턴(622) 상에 금속층(640)이 증착되므로, 마스크 패턴(622) 형상의 유지성이 증가하고, 4) 세라믹 마스크(650)가 세라믹 재질로 구현되므로, 하방향 휨 발생이 최소화되어, 예를 들어, OLED 제조용 글래스 기판과의 밀착을 위한 별도 장치의 사용이 불필요하므로, 전체 구성이 단순해지고, 그에 따른 추가적인 비용이 절감될 수 있으며, 5) 세라믹 마스크(650)의 하방향 휨 발생의 최소화에 따른 그림자 효과(shadow effect)의 발생도 최소화되어, 최종 제품(예를 들어, OLED)의 품질이 크게 향상되고, 불량 발생률이 현저하게 감소된다는 효과가 달성된다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
100: 메탈마스크
110: 메탈기재
111: 평면부
112: 측면부 120,121,122: 세라믹층 610: 기재
615: 바 620: 세라믹층 622: 마스크 패턴
625: 레이저 630: 세라믹 마스크 기재 640: 금속층
650: 세라믹 마스크 660: OLED 기판
112: 측면부 120,121,122: 세라믹층 610: 기재
615: 바 620: 세라믹층 622: 마스크 패턴
625: 레이저 630: 세라믹 마스크 기재 640: 금속층
650: 세라믹 마스크 660: OLED 기판
Claims (15)
- 세라믹 마스크 제조 방법에 있어서,
a) 기재 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 세라믹층을 형성하는 단계;
b) 상기 기재 상에 코팅된 상기 세라믹층을 건조 및 경화하는 단계;
c) 상기 세라믹층 상에 마스크 패턴을 형성하여 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재를 생성하는 단계;
d) 상기 세라믹 마스크 기재에 형성된 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 금속층을 증착하여 세라믹 마스크를 생성하는 단계; 및
e) 상기 세라믹 마스크를 상기 기재로부터 분리하는 단계
를 포함하는 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 세라믹 분말은 LAS(lithium aluminum silicate)계 세라믹스이고, 상기 폴리머는 폴리이미드(Polyimide) 또는 PEN(polyethylene naphthalate)인 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 a) 단계에서 상기 세라믹 재질의 코팅은 바 코팅(bar coating) 방법 또는 슬릿 코팅 방법에 의해 수행되는 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 a) 단계를 수행하기 전에, 상기 기재 상에 a1) 자기조립단분자(Self Assembled Monolayer) 박막을 형성하는 이형처리를 하거나, 또는 a2) 온도에 따라 접착력이 가변될 수 있는 접착층을 형성하는 전처리가 수행되는 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 c) 단계에서, 상기 마스크 패턴의 형성은 레이저를 이용한 마스크 패터닝 공정에 의해 수행되는 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 d) 단계에서, 상기 금속층의 증착에 사용되는 금속은 티타늄 또는 인바(Invar)인 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 e) 단계에서, 상기 세라믹 마스크의 분리는 레이저를 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 공정으로 수행되는 세라믹 마스크 제조 방법. - 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 c) 단계에서, 상기 세라믹층은 10~20㎛ 범위의 두께를 가지는 세라믹 마스크 제조 방법. - 세라믹 마스크에 있어서,
마스크 패턴이 형성된 세라믹층; 및
상기 마스크 패턴의 일측면 상에 증착된 금속층
을 포함하되,
상기 세라믹 마스크는 기재 상에 세라믹 재질을 코팅하여 형성된 상기 세라믹층이 건조 및 경화되고, 상기 세라믹층 상에 상기 마스크 패턴이 형성되어 상기 기재 상에 세라믹 마스크 기재가 생성되며, 상기 마스크 패턴의 일측면 상에 상기 금속층이 증착된 후 상기 기재로부터 분리되어 얻어지는
세라믹 마스크. - 제 9항에 있어서,
상기 세라믹층은 상기 기재 상에 세라믹 분말과 폴리머(Polymer)를 혼합한 세라믹 재질을 코팅하여 형성되는 세라믹 마스크. - 제 10항에 있어서,
상기 세라믹 분말은 LAS(lithium aluminum silicate)계 세라믹스이고, 상기 폴리머는 폴리이미드(Polyimide) 또는 PEN(polyethylene naphthalate)인 세라믹 마스크. - 제 9항에 있어서,
상기 세라믹 재질은 바 코팅(bar coating) 방법 또는 슬릿 코팅 방법에 의해 상기 기재 상에 코팅되는 세라믹 마스크. - 제 9항에 있어서,
상기 세라믹 마스크는 레이저를 이용하여 상기 기재로부터 분리되는 세라믹 마스크. - 제 9항에 있어서,
상기 마스크 패턴은 레이저를 이용한 마스크 패터닝에 의해 형성되는 세라믹 마스크. - 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹층은 10~20㎛ 범위의 두께를 가지는 세라믹 마스크.
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| KR20200061116A true KR20200061116A (ko) | 2020-06-02 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20120135603A (ko) | 2011-06-07 | 2012-12-17 | 한밭대학교 산학협력단 | 바코팅을 이용한 유기반도체 박막의 제조방법 |
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| KR101456099B1 (ko) | 2013-05-13 | 2014-11-03 | 주식회사 펨빅스 | 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크 |
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