WO2020032513A1 - 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 Download PDF

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WO2020032513A1
WO2020032513A1 PCT/KR2019/009744 KR2019009744W WO2020032513A1 WO 2020032513 A1 WO2020032513 A1 WO 2020032513A1 KR 2019009744 W KR2019009744 W KR 2019009744W WO 2020032513 A1 WO2020032513 A1 WO 2020032513A1
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WO
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mask
frame
template
metal film
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/009744
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English (en)
French (fr)
Inventor
이병일
이유진
Original Assignee
주식회사 티지오테크
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    • 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 mask support template, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the frame-integrated mask. More specifically, it is possible to stably support and move without deformation of the mask, improve the adhesion between the mask and the frame when the mask is integrated with the frame, and align between the masks clearly.
  • a mask support template a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the frame-integrated mask.
  • a fine metal mask (FMM) method is used in which a thin metal mask is adhered to a substrate to deposit an organic material at a desired position.
  • the mask is manufactured in the form of a stick, a plate, and the like, and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame.
  • Each mask may include a plurality of cells corresponding to one display.
  • several masks may be fixed to the OLED pixel deposition frame. In the process of fixing to the frame, each mask is tensioned to be flat. Adjusting the tension to make the entire part of the mask flat is a very difficult task.
  • QHD image quality is 500 ⁇ 600 pixel per inch (PPI), and the pixel size is about 30 ⁇ 50 ⁇ m, and 4K UHD, 8K UHD high definition is higher than 860 PPI, ⁇ 1600 PPI, etc. It has a resolution of.
  • the alignment error between the cells must be reduced to several micrometers, and the error beyond this can lead to product failure, resulting in very low yield. Therefore, there is a need for development of a technique for preventing deformation, such as knocking or twisting of a mask and making alignment clear, a technique for fixing a mask to a frame, and the like.
  • an object of the present invention is to provide a mask support template capable of stably supporting and moving a mask without deformation, and to provide a method of manufacturing the same.
  • an object of this invention is to provide the mask support template which can improve the adhesive force of a mask and a frame, and its manufacturing method when adhering a mask to a frame.
  • an object of this invention is to provide the manufacturing method of the frame-integrated mask which markedly reduced manufacturing time and raised the yield significantly.
  • the above object of the present invention is to provide a method of manufacturing a template for supporting an OLED pixel forming mask to correspond to a frame, comprising the steps of: (a) providing a mask metal film; (b) adhering a mask metal film on a template having a temporary adhesive portion formed on one surface thereof; And (c) forming a mask pattern on the mask metal film to produce a mask.
  • the method may further include reducing the thickness of the mask metal film adhered to the template.
  • the step (a) may include: (a1) forming a mask metal film on at least one surface of the conductive single crystal substrate; And (a2) separating the mask metal film from the conductive single crystal substrate.
  • the temporary adhesive part may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, and an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.
  • Step (c) includes: (c1) forming a patterned insulating portion on the mask metal film; (c2) etching a portion of the mask metal film exposed between the insulating parts to form a mask pattern; And (c3) removing the insulation.
  • the temporary adhesive part may be formed on the entire surface of the template, and the mask metal film may be adhered to the entire surface of the temporary adhesive part.
  • the template may include a material of any one of a wafer, glass, silica, heat resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia. have.
  • the above object of the present invention is a template for supporting an OLED pixel forming mask and corresponding to a frame, comprising: a template; A temporary adhesive portion formed on the template; And a mask adhered onto the template via the temporary adhesive portion, the mask including the mask pattern having a mask pattern formed thereon.
  • the temporary adhesive part may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, and an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.
  • a laser through hole may be formed in the portion of the template corresponding to the welded portion of the mask.
  • the temporary adhesive part may be formed on the entire surface of the template, and the mask metal film may be adhered to the entire surface of the temporary adhesive part.
  • the template may include a material of any one of a wafer, glass, silica, heat resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia. have.
  • the mask may include a mask cell in which a plurality of mask patterns are formed, and a dummy around the mask cell.
  • a method of manufacturing a frame-integrated mask integrally formed with at least one mask and a frame for supporting the mask comprising: (a) providing a mask metal film; (b) adhering a mask metal film on a template having a temporary adhesive portion formed on one surface thereof; (c) forming a mask pattern on the mask metal film to manufacture a mask; (d) providing a frame having at least one mask cell area; (e) loading the template onto the frame to correspond to the mask cell area of the frame; And (f) irradiating the welded portion of the mask with a laser to adhere the mask to the frame.
  • Step (d) may include: (d1) providing an edge frame portion including the hollow area; (d2) connecting the planar mask cell sheet portion to the edge frame portion; And (d3) forming a plurality of mask cell regions in the mask cell sheet part to manufacture a frame.
  • Step (d) may include: (d1) providing an edge frame portion including the hollow area; And (d2) manufacturing a frame by connecting a mask cell sheet part including a plurality of mask cell areas to an edge frame part.
  • the temporary adhesive part may be an adhesive or adhesive sheet that can be separated by applying heat, and an adhesive or adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.
  • the laser irradiated from the upper part of the template may pass through the laser through hole and may be irradiated to the welding part of the mask.
  • the method may further include separating the mask and the template by performing at least one of heat application, chemical treatment, ultrasonic application, and UV application to the temporary bonding unit.
  • the mask and frame may be made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt.
  • the mask and the frame can form an integrated structure.
  • 1 is a schematic view showing a conventional mask for OLED pixel deposition.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of adhering a conventional mask to a frame.
  • 3 is a schematic view showing that alignment errors between cells occur in the process of tensioning a conventional mask.
  • FIG. 4 is a front and side cross-sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front and side cross-sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a mask for forming a conventional high resolution OLED.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a mask metal film by a rolling method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a mask metal film according to another embodiment of the present invention by electroforming.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating 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 illustrating a process of manufacturing a mask support template by adhering a mask metal film on a template and forming a mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional schematic view showing a temporary adhesive part according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask support template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic diagram illustrating a state in which a template is loaded onto a frame and the mask corresponds to a cell area of the frame according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic diagram illustrating 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 illustrating a state in which a mask is adhered to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a schematic view showing an OLED pixel deposition apparatus using a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • UV UV is applied
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional mask for OLED pixel deposition 10.
  • the mask 10 may be manufactured in a stick type or a plate type.
  • the mask 10 shown in FIG. 1A is a stick type mask, and both sides of the stick may be welded and fixed to the 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 forming process.
  • a plurality of display cells C are provided in the body (or mask film 11) of the mask 10.
  • One cell C corresponds to one display such as a smartphone.
  • a pixel pattern P is formed to correspond to each pixel of the display.
  • the pixel pattern P is formed in the cell C to have a resolution of 70 ⁇ 140. That is, a large number of pixel patterns P may be clustered to form one cell C, and a plurality of cells C may be formed in the mask 10.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of adhering the mask 10 to the frame 20.
  • 3 is a schematic view showing that alignment errors between cells occur in the process of tensioning the mask 10 (F1 to F2).
  • a stick mask 10 having six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1A will be described as an example.
  • the stick mask 10 should be flattened.
  • the stick mask 10 is unfolded as the tensile force F1 to F2 is applied in the major axis direction of the stick mask 10 and pulled.
  • the stick mask 10 is loaded onto the frame 20 having a rectangular frame shape.
  • the cells C1 to C6 of the stick mask 10 are positioned in the empty area of the frame 20 of the frame 20.
  • the frame 20 may be large enough so that the cells C1 to C6 of one stick mask 10 are located in an empty area inside the frame, and the cells C1 to C6 of the plurality of stick masks 10 are framed. It may also be large enough to fit inside the empty area.
  • the distances D1 to D1 ′′ and D2 to D2 ′′ may be different from each other or the patterns P may be skewed between the patterns P of the cells C1 to C3.
  • the stick mask 10 is a large area including a plurality of (eg, six) cells C1 to C6 and has a very thin thickness on the order of tens of micrometers, and thus is easily struck or warped by a load.
  • the minute error of the tensile force may cause an error in the extent that the cells (C1 ⁇ C3) of the stick mask 10 is extended or unfolded, and thus the distance (D1) between the mask pattern (P) ⁇ D1 ", D2-D2") cause a problem that becomes different.
  • the alignment error does not exceed 3 micrometers. It is preferable not to.
  • This alignment error between adjacent cells is referred to as pixel position accuracy (PPA).
  • the tensile force (F1 ⁇ F2) applied to the stick mask 10 may act inversely to the frame 20. That is, after the stick mask 10 is stretched by the tension force (F1 ⁇ F2) is connected to the frame 20 can be applied to the tension (tension) to the frame 20.
  • the tension may not be large and may not have a large influence on the frame 20.
  • the tension may slightly change the frame 20. Thus, a problem may arise in that the alignment state is changed between the plurality of cells C to C6.
  • the present invention proposes a frame 200 and a frame integrated mask that allow the mask 100 to form an integrated structure with the frame 200.
  • the mask 100 integrally formed in the frame 200 may be prevented from being deformed or warped, and may be clearly aligned with the frame 200. Since no tensile force is applied to the mask 100 when the mask 100 is connected to the frame 200, the tension may not be applied to the frame 200 after the mask 100 is connected to the frame 200. .
  • the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 may be significantly reduced, and the yield may be significantly increased.
  • FIG. 4 is a front view (FIG. 4 (a)) and a side cross-sectional view (FIG. 4 (b)) showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is 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)) which show a frame.
  • the frame integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200.
  • each of the plurality of masks 100 is bonded to the frame 200.
  • the rectangular mask 100 will be described as an example, but the masks 100 may be in the form of a stick mask having protrusions clamped at both sides before being bonded to the frame 200, and the frame 200. The protrusions can be removed after they have been glued to them.
  • 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 an invar having a thermal expansion coefficient of about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. and a super invar material having about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. Since the mask 100 of this material has a very low coefficient of thermal expansion, there is little possibility that the pattern shape of the mask is deformed by thermal energy, and thus, the mask 100 may be used as a fine metal mask (FMM) or a shadow mask in high-resolution OLED manufacturing. In addition, in consideration of the recent development of techniques for performing the pixel deposition process in a range where the temperature change is not large, the mask 100 has a slightly larger thermal expansion coefficient than that of nickel (Ni) and nickel-cobalt (Ni-Co). It may be a material such as). The mask 100 may use a metal sheet produced by a rolling process or electroforming. 9 and 10 will be described in detail later.
  • the frame 200 is formed to bond the plurality of masks 100.
  • the frame 200 may include various edges formed in a first direction (eg, a horizontal direction) and a second direction (eg, a vertical direction) including an outermost edge. These various corners may define the area to which the mask 100 is to be bonded on the frame 200.
  • the frame 200 may include an edge frame portion 210 having a substantially rectangular shape and a rectangular frame shape.
  • the inside of the frame frame 210 may be hollow. That is, the frame frame 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 may be made of Inbar, Super Invar, Nickel, or Nickel-Cobalt having the same thermal expansion coefficient as a mask in consideration of thermal deformation.
  • the materials may be applied to both the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 which are components of the frame 200.
  • 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 part 220 may be formed by rolling, or may be formed using another film forming process such as electroplating.
  • the mask cell sheet part 220 may be connected to the edge frame part 210 after forming a plurality of mask cell areas CR through laser scribing, etching, etc. on a flat sheet.
  • the mask cell sheet unit 220 may form a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, etc. after connecting the planar sheet to the edge frame unit 210.
  • a plurality of mask cell regions CR are first formed in the mask cell sheet 220 and then mainly connected to the edge 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 edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to respective portions partitioned from the same sheet, which are integrally formed with each other.
  • the edge sheet portion 221 may be substantially connected to the edge frame portion 210. Accordingly, the edge sheet part 221 may have a substantially rectangular shape and a rectangular frame shape corresponding to the edge frame part 210.
  • first grid sheet part 223 may extend in a first direction (horizontal direction).
  • the first grid sheet part 223 may be formed in a straight line shape and both ends thereof may be connected to the edge sheet part 221.
  • each of the first grid sheet portions 223 may be equally spaced apart.
  • the second grid sheet part 225 may be formed to extend in a second direction (vertical direction).
  • the second grid sheet part 225 may be formed in a straight line shape and both ends thereof may be connected to the edge sheet part 221.
  • the first grid sheet part 223 and the second grid sheet part 225 may vertically cross each other.
  • each of the second grid sheet portions 225 may be equally spaced apart.
  • the spacing between the first grid sheet portions 223 and the spacing between the second grid sheet portions 225 may be the same or different according to 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 square shape such as a parallelogram, a triangular shape, or the like. The edges, edges and corners may be partially rounded.
  • the cross-sectional shape is adjustable in the process of laser scribing, etching and the like.
  • the thickness of the edge frame portion 210 may be thicker than the thickness of the mask cell sheet portion 220.
  • the edge frame part 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 mask cell sheet portion 220 In the case of the mask cell sheet portion 220, a process of manufacturing a substantially thick sheet is difficult, and if the thickness is too thick, a path through which the organic source 600 (see FIG. 19) passes through the mask 100 in the OLED pixel deposition process. This can cause problems. On the contrary, if the thickness is too thin, it may be difficult to secure rigidity enough to support the mask 100. Accordingly, the mask cell sheet portion 220 is thinner than the thickness of the edge frame portion 210, but preferably thicker than the mask 100.
  • the mask cell sheet part 220 may have a thickness of about 0.1 mm to about 1 mm.
  • the widths of the first and second grid sheet parts 223 and 225 may be formed to about 1 to 5 mm.
  • a plurality of mask cell areas CR: CR11 to CR56 may be provided except for an area occupied by the edge sheet part 221 and the first and second grid sheet parts 223 and 225 in the planar sheet.
  • the mask cell region CR is a region occupied by the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the hollow region R of the edge frame portion 210. Except for, it may mean an empty area.
  • the mask C may be used as a passage through which the pixels of the OLED are deposited through the mask pattern P.
  • FIG. As described above, one mask cell C corresponds to one display such as a smartphone.
  • Mask patterns P that form 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 region CR of the frame 200. It is necessary to avoid the large area mask 100, and the small area mask 100 provided with 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 the sake of clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a few cells C of about 2-3.
  • the frame 200 may include a plurality of mask cell regions CR, and each mask 100 may be bonded 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 (corresponding to a portion of the mask film 110 except for the cell C) around the mask cell C. have.
  • the dummy may include only the mask film 110 or the mask film 110 having a predetermined dummy pattern having a similar shape to the mask pattern P.
  • the mask cell C may correspond to the mask cell region CR of the frame 200, and part or all of the dummy may be adhered to the frame 200 (mask cell sheet portion 220). Accordingly, the mask 100 and the frame 200 may form an integrated structure.
  • the frame is not manufactured by adhering the mask cell sheet portion 220 to the edge frame portion 210, the frame frame portion 210 in the hollow region (R) portion of the edge frame portion 210 ), A frame in which a grid frame (corresponding to the grid sheet portions 223 and 225) which is integral with the frame) is formed immediately.
  • the frame of this type also includes at least one mask cell region CR, and the mask integrated region may be manufactured by corresponding the mask 100 to the mask cell region CR.
  • FIGS. 4 and 5 may be provided.
  • 6 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • an edge frame unit 210 is provided.
  • the edge frame portion 210 may have a rectangular frame shape including the hollow area R.
  • a mask cell sheet part 220 is manufactured.
  • the mask cell sheet part 220 is manufactured by manufacturing a flat sheet using a rolling, pre-plating or other film forming process, and then removing the mask cell region CR through laser scribing or etching. can do.
  • a description is given taking an example of forming a 6 ⁇ 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56).
  • the mask cell sheet part 220 may correspond to the edge frame part 210.
  • all the sides of the mask cell sheet part 220 are stretched (F1 to F4), and the edge sheet part 221 is connected to the edge frame part 210 while the mask cell sheet part 220 is flattened. It can respond.
  • the mask cell sheet part 220 may be grasped and tensioned at various points (for example, 1 to 3 points in FIG. 6B).
  • the mask cell sheet portion 220 may be stretched (F1, F2) not in all sides but in some lateral direction.
  • the edge sheet part 221 of the mask cell sheet part 220 may be welded (W) and bonded. It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet portion 220 can be firmly adhered to the edge frame portion 220. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the edge frame portion 210 as much as possible to reduce the excited space between the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 as much as possible to increase the adhesion.
  • the welding (W) part may be generated in a line or spot shape, and may have the same material as the mask cell sheet part 220 and integrate the edge frame part 210 and the mask cell sheet part 220. It can be a medium to connect to.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
  • the mask cell sheet part 220 having the mask cell area CR is first manufactured and adhered to the edge frame part 210.
  • the embodiment of FIG. After adhesion to 210, the mask cell region CR is formed.
  • the edge frame part 210 including the hollow area R is provided.
  • the edge frame portion 210 may correspond to a planar sheet (the plane mask cell sheet portion 220 ′).
  • 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 part 220 ' may be stretched (F1 to F4) to correspond to the edge frame part 210 in a state where the mask cell sheet part 220' is flattened.
  • the mask cell sheet portion 220 ' may be grasped and tensioned at several points (for example, 1 to 3 points in FIG. 7A).
  • the mask cell sheet portion 220 ' may be stretched (F1, F2) not in all sides but in some lateral direction.
  • the edge portion of the mask cell sheet portion 220' may be welded (W) and bonded. It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet portion 220 ′ can be firmly adhered to the edge frame portion 220. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the edge frame portion 210 as much as possible to reduce the excited space between the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 'as much as possible to increase the adhesion.
  • the welded W portion may be formed in a line or spot shape, and may have the same material as that of the mask cell sheet portion 220 ′ and have an edge frame portion 210 and a mask cell sheet portion 220 ′. It can be a medium to connect the integrally.
  • a mask cell region CR is formed in 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 through laser scribing or etching.
  • a description is given taking an example of forming a 6 ⁇ 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56).
  • a portion welded to the edge frame portion 210 becomes the edge sheet portion 221, and five first grid sheet portions 223 and four second grids are formed.
  • the mask cell sheet part 220 having the sheet part 225 may be configured.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating 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 thinned.
  • the pixel spacing, the pixel size, and the like must be reduced in the mask 10 '(PD-> PD').
  • the patterning 13 suitable for the minute pixel spacing PD' and pixel size is formed. Since it is difficult to do this, it becomes a cause of a bad yield in a machining process.
  • a thin mask 10' must be used.
  • fine patterning may be performed only by using a thin mask 10 'having a thickness T2 of about 20 ⁇ m or less.
  • the use of a thin mask 10 ′ having a thickness T2 of about 10 ⁇ m may be considered for ultra high resolution of UHD or higher.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating 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.
  • the mask 100 may be manufactured from a metal sheet generated by a rolling process, electroplating, or the like, and one cell C may be formed in the mask 100.
  • the dummy DM corresponds to a portion of the mask film 110 (mask metal film 110) except for the cell C, includes only the mask film 110, or a predetermined dummy in a form similar to the mask pattern P.
  • the patterned mask layer 110 may be included.
  • a part or all of the dummy DM may be attached to the frame 200 (the mask cell sheet 220) in correspondence with 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 to 20 ⁇ m. Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR11 to CR56, the mask 100 having mask cells C11 to C56 corresponding to the respective mask cell regions CR11 to CR56. ) Can also be provided in plurality.
  • one surface 101 of the mask 100 is a surface to be bonded to the frame 200 to be bonded, it is preferable to be flat.
  • One surface 101 may be mirrored while being flattened by a planarization process to be described later.
  • 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, the mask 50 is supported by the template 50, and the template 50 on which the mask 100 is supported is loaded on the frame 200.
  • a series of processes for manufacturing the frame-integrated mask as the mask 100 is adhered to the frame 200 will be described.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a mask metal film by a rolling method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a mask metal film according to another embodiment of the present invention by electroforming.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a process of manufacturing a mask metal film by a rolling method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating 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.
  • the metal sheet generated by the rolling process may be used as the mask metal film 110 ′.
  • the metal sheet manufactured by the rolling process may have a thickness of several tens to hundreds of micrometers in the manufacturing process. As described above in FIG. 8, fine patterning may be performed only by using a thin mask metal film 110 having a thickness of about 20 ⁇ m or less for UHD high resolution, and about 10 ⁇ m thick for ultra high resolution of UHD or more. A thin mask metal film 110 having a must be used. However, since the mask metal film 110 ′ produced by the rolling process has a thickness of about 25 ⁇ m to 500 ⁇ m, it is necessary to make the thickness thinner.
  • planarizing (PS) one surface of the mask metal film 110 ′ may be further performed.
  • the planarization PS means that the surface of the mask metal film 110 'is mirrored while the upper portion of the mask metal film 110' is partially removed to reduce the thickness of the mask metal film 110 '.
  • Planarization (PS) may be performed by a chemical mechanical polishing (CMP) method, and known CMP methods 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 flattening process of thinning the thickness of the mask metal film 110 ′ may be used without limitation.
  • the surface roughness of the top surface (R a) can be controlled.
  • mirroring may proceed with further reduction in surface roughness.
  • another example may be after performing a chemical wet etch or dry etch planarization process (PS) advances to, in addition to the polishing process, such as a separate CMP process after reducing the surface roughness (R a).
  • PS chemical wet etch or dry etch planarization process
  • the thickness of the mask metal film 110 ′ may be reduced to about 50 ⁇ m or less. Accordingly, the thickness of the mask metal film 110 may be about 2 ⁇ m to about 50 ⁇ m, and more preferably about 5 ⁇ m to about 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 thickness of the mask metal film 110 ′ may be reduced by performing a planarization (PS) process in a state in which the mask metal film 110 ′ is bonded to the template 50 to be described later via the temporary adhesive part 55.
  • PS planarization
  • the mask metal film 110 may be prepared by electroplating.
  • the conductive substrate 21 is prepared.
  • the substrate 21 of the mother plate may be a conductive material.
  • the mother plate can be used as a cathode electrode in electroplating.
  • the conductive material in the case of metal, metal oxides may be generated on the surface, impurities may be introduced during the metal manufacturing process, and in the case of the polycrystalline silicon substrate, inclusions or grain boundaries may exist, and the conductive polymer may be present.
  • a base material it is highly likely to contain an impurity, and strength. Acid resistance may be weak.
  • defects Elements that interfere with the uniform formation of an electric field on the surface of the substrate (or negative electrode body), such as metal oxides, impurities, inclusions, grain boundaries, etc., are referred to as "defects.” Due to a defect, a uniform electric field may not be 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 unevenly formed.
  • Non-uniformity of the plating film and the plating film pattern may adversely affect the formation of the pixel in implementing a UHD-class or higher definition pixel.
  • QHD image quality is 500 ⁇ 600 pixel per inch (PPI), and the size of pixel is about 30 ⁇ 50 ⁇ m.
  • PPI pixel per inch
  • 4K UHD and 8K UHD high definition it is higher than 860 PPI and ⁇ 1600 PPI.
  • the micro display applied directly to the VR device, or the micro display used in the VR device aims at an ultra-high quality of about 2,000 PPI or more, and the size of the pixel reaches about 5 to 10 ⁇ m.
  • the pattern width of the FMM and shadow mask applied to this may be formed in a size of several to several tens of micrometers, preferably smaller than 30 micrometers. to be.
  • an additional process for removing metal oxides, impurities, and the like may be performed to remove the defects in the cathode material of the material described above, and another defect such as etching of the anode material may be caused in this process. have.
  • the present invention can use a mother plate (or a negative electrode body) of a single crystal material.
  • a mother plate or a negative electrode body of a single crystal material.
  • it is preferable that it is 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 entirety of the mother plate, or only on the surface portion of the mother plate.
  • the single crystal material is a metal such as Ti, Cu, Ag, carbon-based materials such as semiconductors such as GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, graphite, graphene , 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 And the like can be used.
  • Metal and carbon-based materials are basically conductive materials. In the case of a semiconductor material, a high concentration doping of 10 19 / cm 3 or more may be performed to have conductivity. In the case of other materials, the conductivity may be formed by performing doping or forming oxygen vacancies. Doping may be performed on the entirety of the mother plate, or only on the surface portion of the mother plate.
  • a uniform plating film 110 may be generated due to the formation of a uniform electric field on the entire surface during electroplating.
  • the frame-integrated masks 100 and 200 manufactured through the uniform plating layer may further improve the image quality level of the OLED pixel.
  • process costs are reduced and productivity is improved.
  • the conductive substrate 21 is used as a mother plate (cathode body), and the anode body (not shown) is spaced apart on the conductive substrate 21.
  • the plating film 110 (or the mask metal film 110) can be formed in the electroplating.
  • the plating film 110 may be formed on the exposed top and side surfaces of the conductive substrate 21 facing the anode and capable of acting on 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 plating film 110 may be cut (D) with a laser, or a photoresist layer may be formed on the plating film 110, and only a portion of the exposed plating film 110 may be etched and removed (D). Can be. Accordingly, as shown in FIG. 10B, the plating film 110 can be separated from the conductive substrate 21.
  • heat treatment may be performed before the plating film 110 is separated from the conductive substrate 21, heat treatment (H) may be performed.
  • the plating film (or substrate) may be formed from the conductive substrate 21 (or the mother plate and the cathode body). 110 is characterized in that the heat treatment (H) is performed before separation. Heat treatment may be carried out at a temperature of 300 °C to 800 °C.
  • the Invar thin plate produced by electroplating has a higher coefficient of thermal expansion as compared to the Invar thin plate produced by rolling.
  • the thermal expansion coefficient can be lowered by performing a heat treatment on the Invar thin plate.
  • peeling, deformation, or the like may occur on the Invar thin plate.
  • This is a phenomenon that occurs because only the Inba thin plate heat treatment or the Inba thin plate temporarily bonded only to the upper surface of the conductive substrate 21.
  • the plating film 110 is formed not only on the upper surface of the conductive substrate 21 but also on part of the side surface and the lower surface, no peeling or deformation occurs even when the heat treatment (H) is performed.
  • the heat treatment is performed in a state in which the conductive substrate 21 and the plating film 110 are closely adhered to each other, there is an advantage in that the heat treatment can be stably prevented from being peeled and deformed due to the heat treatment.
  • the thickness of the mask metal film 110 generated by the electroplating process may be thinner than the rolling process. Accordingly, although the planarization (PS) process of reducing the thickness may be omitted, the etching characteristics may vary depending on the composition of the surface layer of the plating mask metal film 110 ′ and the crystal structure / fine structure. It is necessary to control the surface characteristics and thickness through.
  • PS planarization
  • FIGS. 12 to 13 are schematic views illustrating a process of manufacturing a mask support template by adhering a mask metal film 110 on a template 50 and forming a mask 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a template 50 may be provided.
  • the template 50 is a medium capable of moving in a state in which the mask 100 is attached and supported on one surface.
  • 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 shape having a larger area than the mask metal film 110 so that the mask metal film 110 may be entirely supported.
  • the template 50 is preferably made of a transparent material so that the vision is easily observed in the process of aligning and bonding the mask 100 to the frame 200.
  • the laser may penetrate the transparent material.
  • a transparent material materials such as glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, and zirconia may be used.
  • the template 50 may use a BOROFLOAT ® 33 material having excellent heat resistance, chemical durability, mechanical strength, transparency, and the like in borosilicate glass.
  • BOROFLOAT ® 33 has a thermal expansion coefficient of about 3.3, which is advantageous in controlling the mask metal film 110 because the difference between the Invar mask metal film 110 and the thermal expansion coefficient is small.
  • the template 50 is one surface which is in contact with the mask metal film 110 so as not to generate an air gap between the interface with the mask metal film 110 (or the mask 100).
  • the surface roughness Ra of one surface of the template 50 may be 100 nm or less.
  • the template 50 may use a wafer. Since a wafer has a surface roughness Ra of about 10 nm, many products on the market, and many surface treatment processes are known, the wafer can be used as the template 50. Since the surface roughness Ra of the template 50 is nm scale, there is no or almost no air gap, and thus it is easy to generate welding beads WB by laser welding, thereby affecting the alignment error of the mask pattern P. Can not give.
  • the template 50 has a laser passing hole 51 in the template 50 so that the laser L irradiated from the upper portion of the template 50 can reach the welding part (region to be welded) of the mask 100. Can be formed.
  • the laser through hole 51 may be formed in the template 50 so as to correspond to the position and the number of welds. Since a plurality of welding parts are disposed along a predetermined interval at the edge or dummy DM portion of the mask 100, a plurality of laser passing holes 51 may also be formed along the predetermined interval to correspond thereto.
  • the laser penetrating holes 51 also have the template 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 the number of welds. For example, welding may be performed by irradiating the laser L only to a part of the laser passing holes 51. In addition, some of the laser passing holes 51 that do not correspond to the welding part may be used in place of the alignment mark when the mask 100 and the template 50 are aligned. If the material of the template 50 is transparent to the laser light, the laser through hole 51 may not be formed.
  • the temporary adhesive part 55 may be formed on one surface of the template 50.
  • the temporary adhesive part 55 may be formed on the entire surface of the template 50.
  • the mask 100 (mask metal film 110) may be adhered to the entire surface of the temporary bonding portion 55.
  • the mask 100 or the mask metal film 110 is temporarily adhered to one surface of the template 50 until the mask 100 is adhered to the frame 200, thereby forming the temporary adhesive on the template 50. To be supported.
  • the temporary adhesive part 55 may use an adhesive or an adhesive sheet that can be separated by applying heat, an adhesive or an adhesive sheet that can be separated by UV irradiation.
  • the temporary adhesive part 55 may use liquid wax.
  • the liquid wax can use the same thing as the wax used in the polishing step of a semiconductor wafer, etc.,
  • the type is not specifically limited.
  • Liquid waxes may mainly include solvents and materials such as acrylic, vinyl acetate, nylon and various polymers as resin components for controlling adhesion, impact resistance, and the like regarding holding force.
  • the temporary adhesive part 55 may use acrylonitrile butadiene rubber (ABR) as a resin component and SKYLIQUID ABR-4016 including n-propyl alcohol as a solvent component.
  • ABR acrylonitrile butadiene rubber
  • SKYLIQUID ABR-4016 including n-propyl alcohol
  • the temporary adhesive portion 55 which is a liquid wax, has a low viscosity at temperatures higher than 85 ° C to 100 ° C, and may become viscous at a temperature lower than 85 ° C and partially harden as a solid, thereby forming the mask metal film 110 'and the template 50. ) Can be fixed and bonded.
  • the mask metal film 110 ′ may be adhered to the template 50. After the liquid wax is heated to 85 ° C. or higher and the mask metal film 110 ′ is brought into contact with the template 50, the mask metal film 110 ′ and the template 50 may be passed between the rollers to perform adhesion. .
  • the template 50 may be baked at about 120 ° C. for 60 seconds to vaporize the solvent of the temporary adhesive part 55, and immediately proceed to a mask metal film lamination process.
  • Lamination is performed by loading the mask metal film 110 ′ on the template 50 having the temporary adhesive portion 55 formed on one surface thereof, and passing it between an upper roll of about 100 ° C. and a lower roll of about 0 ° C. Can be. As a result, the mask metal film 110 ′ may be contacted on the template 50 via the temporary adhesive part 55.
  • the temporary adhesive part 55 may use a thermal release tape.
  • a core film 56 such as a PET film is disposed in the center, and thermal release adhesives 57a and 57b are arranged on both surfaces of the core film 56, and the adhesive layer 57a is disposed.
  • the release film / release film 58a and 58b may be disposed outside the 57b.
  • the pressure-sensitive adhesive layers 57a and 57b disposed on both surfaces of the core film 56 may have different temperatures.
  • the bottom 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 are separated from each other is different, when the template 50 is separated from the mask 100 in FIG. 17 to be described later, the first adhesive layer 57a is used.
  • the mask 100 may be separated from the template 50 and the temporary adhesive part 55 by applying the heat-peeled heat.
  • one surface of the mask metal film 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 be performed with 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. Can be.
  • a patterned insulating portion 25 may be formed on the mask metal film 110.
  • the insulating portion 25 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like.
  • the mask metal layer 110 may be etched. Methods such as dry etching and wet etching may be used without limitation, and a portion of the mask metal film 110 exposed to the empty space 26 between the insulating portions 25 may be etched as a result of the etching. An etched portion of the mask metal layer 110 may form a mask pattern P, and a mask 100 having a plurality of mask patterns P may be manufactured.
  • the manufacturing of the template 50 supporting the mask 100 may be completed by removing the insulating portion 25.
  • the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR11 to CR56, the mask 100 having mask cells C11 to C56 corresponding to the respective mask cell regions CR11 to CR56.
  • the mask 100 having mask cells C11 to C56 corresponding to the respective mask cell regions CR11 to CR56.
  • a plurality of templates 50 supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
  • 15 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask support template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
  • the template 50 may be conveyed by the vacuum chuck 90.
  • the vacuum chuck 90 may absorb and transfer the opposite surface of the template 50 to which the mask 100 is adhered.
  • the vacuum chuck 90 may be connected to a moving means (not shown) which is moved along the x, y, z and ⁇ axes.
  • the vacuum chuck 90 may be connected to flip means (not shown) capable of attracting and flipping the template 50. As shown in FIG. 15B, the vacuum chuck 90 sucks and flips the template 50, and then transfers the template 50 onto the frame 200. There is no effect on the adhesion state and the alignment state.
  • FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a state in which a template is loaded onto a frame and the mask corresponds to a cell area of the frame according to an embodiment of the present invention.
  • one mask 100 is corresponded / adhered to the cell region CR.
  • the mask 100 may be frame 200 by simultaneously matching the plurality of masks 100 to all the cell regions CR. ) May be adhered to.
  • 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 region CR of the frame 200.
  • the mask 100 may correspond to the mask cell region CR.
  • a microscope may be used to determine whether the mask 100 corresponds to the mask cell region CR. Since the template 50 compresses the mask 100, the mask 100 and the frame 200 may closely contact each other.
  • the lower supporter 70 may be further disposed below the frame 200.
  • the lower supporter 70 may have a size enough to fit into the hollow region R of the frame rim 210 and may have a flat plate shape.
  • a predetermined support groove (not shown) corresponding to the shape of the mask cell sheet part 220 may be formed on the upper surface of the lower supporter 70. In this case, the edge sheet part 221 and the first and second grid sheet parts 223 and 225 are fitted into the support groove, so that the mask cell sheet part 220 may be more securely fixed.
  • the lower supporter 70 may compress the opposite surface of the mask cell region CR that the mask 100 contacts. That is, the lower supporter 70 may support the mask cell sheet part 220 in the upper direction to prevent the mask cell sheet part 220 from sagging in the lower direction during the bonding process of the mask 100. At the same time, since the lower support 70 and the template 50 are pressed against each other in a direction opposite to each other, the edge and the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) of the mask 100 are compressed, so that the mask 100 is pressed. The alignment state of the can be maintained without being disturbed.
  • the mask 100 may be attached to the mask cell region CR of the frame 200 by simply attaching the mask 100 to the template 50 and loading the template 50 onto the frame 200. Since the process is completed, no tensile force may be applied to the mask 100 in this process.
  • the mask 100 may be irradiated with the laser L to bond the mask 100 to the frame 200 by laser welding.
  • a weld bead WB is generated in the welded portion of the laser welded mask, and the weld bead WB may be integrally connected with the same material as that of the mask 100 / frame 200.
  • 17 is a schematic diagram illustrating 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 part 55. have. Since the mask 100 remains attached to the frame 200, only the template 50 may be lifted. For example, when heat (ET) at a temperature higher than 85 ° C to 100 ° C is applied (ET), the viscosity of the temporary adhesive part 55 is lowered, and 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.
  • 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 part 55 by dipping (CM) the temporary adhesive part 55 in chemical substances such as IPA, acetone, and ethanol. have.
  • CM dipping
  • chemical substances such as IPA, acetone, and ethanol.
  • the temporary bonding part 55 which mediates the adhesion between the mask 100 and the template 50 is a TBDB adhesive material (temporary bonding & debonding adhesive), various debonding methods can be used.
  • CM chemical treatment
  • debonding may be performed.
  • the solvent since the pattern P is formed in the mask 100, 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 as compared to other debonding methods because it can be debonded at room temperature and does not require a separate, complex debonding facility designed.
  • a heat debonding method according to heat application ET may be used. Debonding may proceed in the vertical direction or the left and right directions when the decomposition of the temporary adhesive part 55 is induced using high temperature heat and the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is reduced.
  • a peelable adhesive debonding method according to heat application (ET), UV application (UV), or the like may be used.
  • debonding may be performed by a peeling adhesive debonding method. This method does not require high temperature heat treatment and expensive heat treatment equipment as the thermal debonding method and the process of progressing. Has a relatively simple advantage.
  • a room temperature debonding method according to chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), UV application (UV), or the like may be used. If a non-sticky treatment is applied to a portion (center portion) of the mask 100 or the template 50, only the edge portion may be adhered by the temporary adhesive portion 55. In addition, during debonding, a solvent penetrates into the edge portion and debonding is performed by dissolution of the entrance-adhesion part 55.
  • This method is advantageous in that the remaining portions of the mask 100 and the template 50 except for the edges of the mask 100 and the template 50 are not directly lost during bonding and debonding, or defects caused by adhesive residue during debonding are not generated. There is this.
  • unlike the thermal debonding method since the high temperature heat treatment process is not required when debonding, there is an advantage in that the process cost can be relatively reduced.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a state in which the mask 100 is adhered to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • one mask 100 may be adhered to one cell region CR of the frame 200.
  • the mask cell sheet portion 220 of the frame 200 has a thin thickness, when the mask cell sheet portion 220 is bonded to the mask cell sheet portion 220 while the tensile force is applied to the mask 100, the tensile force remaining in the mask 100 is masked.
  • the cell sheet 220 and the mask cell region CR may act on the cell sheet 220 and may be modified. Therefore, the mask 100 should be adhered to the mask cell sheet part 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 simply attaching the mask 100 to the template 50 and loading the template 50 onto the frame 200. Since the process is completed, no tensile force may be applied to the mask 100 in this process. Thus, it is possible to prevent the tensile force applied to the mask 100 from acting as a tension on the frame 200 to deform the frame 200 (or the mask cell sheet part 220).
  • the mask 10 of FIG. 1 includes six cells C1 to C6, the mask 10 has a long length, whereas the mask 100 of the present invention has a short length including one cell C.
  • the degree of distortion of the pixel position accuracy (PPA) can be reduced.
  • the mask 100 of the present invention May reduce the above error range by 1 / n according to the reduction of the relative length (corresponding to the reduction of the number of cells C).
  • the length of the mask 100 of the present invention is 100mm, it has a length reduced to 1/10 at 1m of the conventional mask 10, the PPA error of 1 ⁇ m occurs in the entire 100mm length As a result, the alignment error is significantly reduced.
  • the mask 100 is provided with a plurality of cells (C), each cell (C) corresponding to each cell region (CR) of the frame 200 within the range that the alignment error is minimized,
  • the mask 100 may correspond to the plurality of mask cell regions CR of the frame 200.
  • the mask 100 having the plurality of cells C may correspond to one mask cell region CR.
  • the mask 100 preferably has as few cells C as possible.
  • the production time can be significantly reduced.
  • each cell C11 to C16 included in the six masks 100 corresponds to one cell region CR11 to CR16, respectively, and checks the alignment state.
  • the time can be much shorter than the conventional method of simultaneously matching six cells C1 to C6 and confirming the alignment of all six cells C1 to C6 at the same time.
  • the product yield in 30 processes of matching and aligning 30 masks 100 with 30 cell areas CR: CR11 to CR56 respectively is 6 cells (C1).
  • 5 masks 10 (see FIG. 2A), each comprising ⁇ C6), may appear much higher than the conventional product yield in 5 steps of matching and aligning the frame 20. Since the conventional method of aligning six cells C1 to C6 in a region corresponding to six cells C at a time is a much more cumbersome and difficult task, product yield is low.
  • step (b) of FIG. 12 when the mask metal film 110 is adhered to the template 50 by the lamination process, a temperature of about 100 ° C. may be applied to the mask metal film 110. . As a result, the mask metal layer 110 may be adhered to the template 50 in a state in which some tensile tension is applied. Thereafter, when the mask 100 is adhered to the frame 200 and the template 50 is separated from the mask 100, the mask 100 may contract a predetermined amount.
  • the template 50 and the masks 100 are separated, and a plurality of masks 100 are applied in tension in opposite directions. Therefore, the force is canceled so that deformation does not occur in the mask cell sheet portion 220.
  • the first grid sheet portion 223 between the mask 100 attached to the CR11 cell region and the mask 100 attached to the CR12 cell region may move in the right direction of the mask 100 attached to the CR11 cell region.
  • the tension acting and the tension acting in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell region may be offset. Therefore, the deformation of the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) due to the tension is minimized, so that the 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 a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated and a coolant line 350 is disposed, and an organic material source 600 from a lower portion of the magnet plate 300. And 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 between the magnet plate 300 and the source deposition unit 500.
  • the frame integrated masks 100 and 200 (or FMMs) for allowing the organic source 600 to be deposited pixel by pixel may be disposed on the target substrate 900 to be in close contact with or very close to each other.
  • the magnet 310 may generate a magnetic field and may be in close contact with the target substrate 900 by the magnetic field.
  • the deposition source supply unit 500 may supply the organic source 600 while reciprocating the left and right paths, and the organic source 600 supplied from the deposition source supply unit 500 may have patterns P formed in the frame integrated masks 100 and 200. ) May be deposited on one side of the target substrate 900. The deposited organic source 600 passing through the pattern P of the frame-integrated masks 100 and 200 may serve as the pixel 700 of the OLED.
  • the pattern of the frame-integrated masks 100 and 200 may be formed to be inclined S (or formed into a tapered shape S). . Since the organic 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 overall thickness.
  • the mask 100 is adhesively fixed to the frame 200 at a first temperature higher than the pixel deposition process temperature, even if the mask 100 is raised to the process temperature for pixel deposition, the position of the mask pattern P is hardly affected.
  • the PPA between the 100 and the neighboring mask 100 may be maintained not to exceed 3 ⁇ m.

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Abstract

본 발명은 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크 지지 템플릿의 제조 방법은, OLED 화소 형성용 마스크(100)를 지지하여 프레임(200)에 대응시키는 템플릿(template; 50)의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막(110)을 제공하는 단계, (b) 일면에 임시접착부(55)가 형성된 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착하는 단계, 및 (c) 마스크 금속막(110)에 마스크 패턴(P)을 형성하여 마스크(100)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법
본 발명은 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법 및 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크의 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능하고, 마스크를 프레임과 일체를 이룰 시 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 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 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 접착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 마스크 지지 템플릿과 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 프레임에 접착한 후에 반복 사용이 가능한 마스크 지지 템플릿과 그의 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 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계; (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; 및 (c) 마스크 금속막에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법에 의해 달성된다.
(b) 단계와 (c) 단계 사이에, 템플릿에 접착된 마스크 금속막의 두께를 감축하는 단계를 더 포함할 수 있다.
마스크 금속막을 전주 도금으로 생성한 경우, (a) 단계는, (a1) 전도성 단결정 기재의 적어도 일면에 마스크 금속막을 형성하는 단계; 및 (a2) 전도성 단결정 기재로부터 마스크 금속막을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.
(c) 단계는, (c1) 마스크 금속막 상에 패턴화된 절연부를 형성하는 단계; (c2) 절연부 사이로 노출된 마스크 금속막의 부분을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 (c3) 절연부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
임시접착부는 템플릿의 일면 전체에 형성되고, 임시접착부의 전면(全面)에 마스크 금속막이 접착될 수 있다.
템플릿은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al 2O 3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿으로서, 템플릿; 템플릿 상에 형성된 임시접착부; 및 임시접착부를 개재하여 템플릿 상에 접착되고, 마스크 패턴이 형성된 마스크를 포함하는, 마스크 지지 템플릿에 의해 달성된다.
임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.
마스크의 용접부에 대응하는 템플릿의 부분에 레이저 통과공이 형성될 수 있다.
임시접착부는 템플릿의 일면 전체에 형성되고, 임시접착부의 전면(全面)에 마스크 금속막이 접착될 수 있다.
템플릿은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al 2O 3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
마스크는 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀, 및 마스크 셀 주변의 더미를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계; (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; (c) 마스크 금속막에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계; (d) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계; (e) 프레임 상에 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및 (f) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 접착하는 단계를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
(d) 단계는, (d1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계; (d2) 평면의 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하는 단계; 및 (d3) 마스크 셀 시트부에 복수의 마스크 셀 영역을 형성하여 프레임을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
(d) 단계는, (d1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계; 및 (d2) 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하여 프레임을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트일 수 있다.
템플릿 상부에서 조사된 레이저는 레이저 통과공을 통과하여 마스크의 용접부에 조사될 수 있다.
(f) 단계 이후, 임시접착부에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 수행하여, 마스크와 템플릿을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
마스크 및 프레임은 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 접착할 때, 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 접착한 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 접착하는 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 접착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착한 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
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 접착하는 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 접착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 접착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있으며, 프레임(200)에 접착된 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 접착시킬 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 접착될 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, 평행사변형과 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 접착될 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 접착될 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 접착하여 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 접착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 접착될 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 접착하였으나, 도 7의 실시예는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 접착한 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 접착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 접착될 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 접착될 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 접착될 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 접착함에 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 접착된 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 접착된 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 접착하는 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 템플릿(50)의 일면 전체에 형성될 수 있다. 임시접착부(55)의 전면(全面)에 마스크(100)[마스크 금속막(110)]가 접착될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 접착되기 전까지 마스크(100)[또는, 마스크 금속막(110)]가 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, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트를 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) 상에 패턴화된 절연부(25)를 형성할 수 있다. 절연부(25)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있다.
이어서, 마스크 금속막(110)의 식각을 수행할 수 있다. 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있고, 식각 결과 절연부(25) 사이의 빈 공간(26)으로 노출된 마스크 금속막(110)의 부분이 식각될 수 있다. 마스크 금속막(110)의 식각된 부분은 마스크 패턴(P)을 구성하고, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)가 제조될 수 있다.
다음으로, 도 13의 (e)를 참조하면, 절연부(25)를 제거하여 마스크(100)를 지지하는 템플릿(50)의 제조를 완료할 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/접착하는 것이 예시되나, 복수의 마스크(100)를 동시에 각각 모든 셀 영역(CR)에 대응시켜서 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 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 접착과정에서 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 접착할 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 접착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 17을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)에 접착한 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 접착된 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 접착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 18을 참조하면, 하나의 마스크(100)는 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR) 상에 접착될 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 접착이 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 접착을 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 접착되고, 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 접착된 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 접착 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 (20)

  1. OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿(template)의 제조 방법으로서,
    (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계;
    (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계; 및
    (c) 마스크 금속막에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계
    를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (b) 단계와 (c) 단계 사이에,
    템플릿에 접착된 마스크 금속막의 두께를 감축하는 단계를 더 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    마스크 금속막을 전주 도금으로 생성한 경우, (a) 단계는,
    (a1) 전도성 단결정 기재의 적어도 일면에 마스크 금속막을 형성하는 단계; 및
    (a2) 전도성 단결정 기재로부터 마스크 금속막을 분리하는 단계
    를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트인, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (c) 단계는,
    (c1) 마스크 금속막 상에 패턴화된 절연부를 형성하는 단계;
    (c2) 절연부 사이로 노출된 마스크 금속막의 부분을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
    (c3) 절연부를 제거하는 단계
    를 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    임시접착부는 템플릿의 일면 전체에 형성되고, 임시접착부의 전면(全面)에 마스크 금속막이 접착되는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    템플릿은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al 2O 3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 중 어느 하나의 재질을 포함하는, 마스크 지지 템플릿의 제조 방법.
  8. OLED 화소 형성용 마스크를 지지하여 프레임에 대응시키는 템플릿으로서,
    템플릿;
    템플릿 상에 형성된 임시접착부; 및
    임시접착부를 개재하여 템플릿 상에 접착되고, 마스크 패턴이 형성된 마스크
    를 포함하는, 마스크 지지 템플릿.
  9. 제8항에 있어서,
    임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트인, 마스크 지지 템플릿.
  10. 제8항에 있어서,
    마스크의 용접부에 대응하는 템플릿의 부분에 레이저 통과공이 형성되는, 마스크 지지 템플릿.
  11. 제8항에 있어서,
    임시접착부는 템플릿의 일면 전체에 형성되고, 임시접착부의 전면(全面)에 마스크 금속막이 접착되는, 마스크 지지 템플릿.
  12. 제8항에 있어서,
    템플릿은 웨이퍼, 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al 2O 3), 붕규산유리(borosilicate glass), 지르코니아(zirconia) 중 어느 하나의 재질을 포함하는, 마스크 지지 템플릿.
  13. 제8항에 있어서,
    마스크는 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 셀, 및 마스크 셀 주변의 더미를 포함하는, 마스크 지지 템플릿.
  14. 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 마스크 금속막을 제공하는 단계;
    (b) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하는 단계;
    (c) 마스크 금속막에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계;
    (d) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계;
    (e) 프레임 상에 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및
    (f) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 접착하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    (d) 단계는,
    (d1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계;
    (d2) 평면의 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하는 단계; 및
    (d3) 마스크 셀 시트부에 복수의 마스크 셀 영역을 형성하여 프레임을 제조하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    (d) 단계는,
    (d1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계; 및
    (d2) 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하여 프레임을 제조하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    임시접착부는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제 또는 접착시트인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    템플릿 상부에서 조사된 레이저는 레이저 통과공을 통과하여 마스크의 용접부에 조사되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    (f) 단계 이후, 임시접착부에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가, UV 인가 중 적어도 어느 하나를 수행하여, 마스크와 템플릿을 분리하는 단계
    를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    마스크 및 프레임은 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
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