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WO2019203510A1 - 프레임 일체형 마스크의 제조 장치 - Google Patents

프레임 일체형 마스크의 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2019203510A1
WO2019203510A1 PCT/KR2019/004445 KR2019004445W WO2019203510A1 WO 2019203510 A1 WO2019203510 A1 WO 2019203510A1 KR 2019004445 W KR2019004445 W KR 2019004445W WO 2019203510 A1 WO2019203510 A1 WO 2019203510A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mask
frame
unit
grip
template
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/004445
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이병일
장택용
이유진
Original Assignee
주식회사 티지오테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티지오테크 filed Critical 주식회사 티지오테크
Publication of WO2019203510A1 publication Critical patent/WO2019203510A1/ko

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Classifications

    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • 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 an apparatus for manufacturing a frame-integrated mask. More specifically, in the apparatus for manufacturing a frame-integrated mask that can be stably supported and moved without deformation of the mask, the mask can be integrated with the frame, and the alignment between the masks can be made clear. It is about.
  • 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 a stick form, a plate form, 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 each cell should be reduced to several ⁇ m, and the error beyond this may 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 an apparatus for manufacturing a frame-integrated mask, which is conceived to solve the above-mentioned problems of the prior art and which can form an integral structure of a mask and a frame.
  • an object of this invention is to provide the manufacturing apparatus of the frame integrated mask which markedly reduced manufacturing time and raised the yield significantly.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a frame-integrated mask that can stably support and move the mask without deformation.
  • An object of the present invention is to provide a frame-integrated mask manufacturing apparatus, comprising: a stage portion on which a frame is seated and supported; A grip portion for gripping a template on which the mask is adhesively supported; A grip moving part which moves the grip part in at least one of X, Y, Z and ⁇ axes; A head unit for irradiating a laser to a welding portion of the mask and sensing an alignment state of the mask; And a head moving part moving the head part in at least one of the X, Y, and Z axes, wherein the grip part is achieved by an apparatus for manufacturing a frame-integrated mask, which absorbs and grips at least a part of the upper surface of the template. .
  • the stage unit may include a frame alignment unit to align the position of the frame.
  • the stage unit may include a heating unit for applying heat to the frame.
  • the grip portion includes a grip unit for gripping a template; A grip moving unit which moves the grip unit in at least one of X, Y, Z and ⁇ axes; And a connecting unit connecting the grip moving unit to the grip moving unit.
  • the grip unit may be formed with a plurality of adsorption units for applying pressure to the template at intervals from each other.
  • the plurality of adsorption units can be arranged so as not to overlap in the region on the Z axis with the welds of the mask.
  • the grip moving unit includes a base unit; A grip support unit disposed on the base unit to support the grip portion; And a grip rail unit for moving the base unit, wherein the base unit can move in an area spaced in the Z-axis direction with the stage part so that the grip part enters the upper part of the stage part.
  • the head unit may include a laser unit that irradiates a mask with a laser to weld the frame to the mask, or to irradiate the mask with a laser to perform laser trimming.
  • the pair of laser units are arranged to be spaced apart from each other, and each laser unit may irradiate a laser to one side of the mask and the other side of the welding unit.
  • the frame includes a border frame portion including a hollow area; It may include a plurality of mask cell areas, and may include a mask cell sheet part connected to an edge frame part.
  • the frame may include a plurality of mask cell regions in at least one of a first direction and a second direction perpendicular to the first direction.
  • a plurality of adsorption holes may be formed in a portion spaced apart from the edge of the mask cell sheet portion in which the mask cell region exists.
  • the stage unit may further include a lower support unit that generates a suction pressure in the lower portion of the frame.
  • At least one vacuum flow path of the lower support unit is formed, and the vacuum flow path can transfer the suction pressure generated by the external pressure generating means to the suction hole.
  • a mask pattern is formed on the mask, and the mask may be adhered onto the template via the temporary adhesive portion.
  • the mask and the frame can form an integrated structure.
  • 1 and 2 are schematic diagrams illustrating a process of adhering a conventional mask to a frame.
  • FIG. 3 is a schematic diagram 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.
  • FIGS. 8 and 9 are plan and schematic views showing an apparatus for manufacturing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partially enlarged schematic view of the apparatus for manufacturing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • 11 to 12 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.
  • Figure 13 is an enlarged cross-sectional schematic diagram showing a temporary adhesive portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask support template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic diagram illustrating a state in which a mask is mapped to a cell area of a frame by loading a template according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic diagram illustrating a process of adhering a mask to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a schematic diagram illustrating a state in which an adsorption force is applied to a mask through an adsorption hole according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 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.
  • 19 is a schematic view showing a state in which a mask is adhered to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus using a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams showing a process of adhering a conventional mask 1 to a frame 2.
  • 3 is a schematic diagram illustrating that an alignment error between cells C1 to C3 occurs in the process of tensioning the masks 1 to F1.
  • the conventional mask 1 may be manufactured in a stick type or a plate type.
  • the mask 1 shown in FIG. 1 is a stick type mask, and both sides of the stick can be used by welding and fixing the OLED pixel deposition frame 2.
  • a plurality of display cells C are provided in the body (or mask film 1a) of the mask 1.
  • 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 1.
  • the stick mask 1 provided with six cells C: C1 to C6 will be described as an example.
  • the stick mask 1 should be flattened.
  • a pair of clampers 3 facing each other with the frame 2 interposed therebetween clamps both sides of the mask 1, and pulls by applying tensile forces F1 to F2 in the long axis direction of the mask 1. Accordingly, the mask 1 is unfolded. Then, the clamper 3 moves to the position corresponding to the frame 2 along the y-axis moving rail 4 that occupies the outside of the frame 2.
  • the cells C1 to C6 of the mask 1 are positioned in the empty area of the frame 2 of the frame 2.
  • the frame 2 may have a size such that the cells C1 to C6 of one stick mask 1 are positioned in an empty area inside the frame, and the cells C1 to C6 of the plurality of stick masks 1 are framed. It may also be large enough to fit inside the empty area.
  • a pair of clampers 3 are lowered along the Z-axis moving rail 5 to tension the mask 1 on the frame 2 in a rectangular frame shape.
  • the cells C1 to C6 of the mask 1 are positioned in the empty area of the frame 2 of the frame 2.
  • the frame 2 may be large enough so that the cells C1 to C6 of one mask 1 are located in an empty area inside the frame, and the cells C1 to C6 of the plurality of masks 1 are empty inside the frame. It may be large enough to be located in an area.
  • FIGS. 1B and 2D after aligning while finely adjusting the tensile force F1 to F2 applied to each side of the mask 1, the side surface of the mask 1 is adjusted.
  • the mask 1 and the frame 2 are connected to each other by welding a portion of the portion W with the laser L or the like. Then, the clamper 3 releases the clamping of the mask 1.
  • FIG. 1C shows side cross-sections of the mask 1 and the frame 2 interconnected.
  • 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 1 is a large area including a plurality of (eg, six) cells C1 to C6, and has a very thin thickness of several tens of micrometers, so that it 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 1 is extended or unfolded, and thus the distance (D1) between the mask patterns (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 forces F1 to F2 applied to the stick mask 1 may act inversely to the frame 2. That is, after the stick mask 1 is stretched by the tension forces F1 to F2, the tension is applied to the frame 2 after the stick mask 1 is connected to the frame 2.
  • this tension is not large and may not have a great influence on the frame 2, but when the size of the frame 2 is miniaturized and the rigidity is low, such a tension may finely deform the frame 2.
  • 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-integrated mask and an apparatus for manufacturing the same, which enables 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 the mask 100 does not apply any tensile force 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.
  • the plurality of masks 100 are bonded to the frame 200 one by one.
  • 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 adhered to.
  • 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 of 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 generated by a rolling process or electroforming.
  • 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 or etching 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 formed in the mask cell sheet part 220, and then the connection to the edge frame part 210 is mainly assumed.
  • the mask cell sheet part 220 may include at least one of the edge sheet part 221 and the first and second grid sheet parts 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 portion 223 and the second grid sheet portion 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 part 220 is thinner than the thickness of the edge frame part 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 an area 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 constituting one cell C may be formed in one mask 100.
  • one mask 100 may include a plurality of cells C, and each cell C may correspond to each cell 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 clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a small number of 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 in 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 layer 110 or the mask layer 110 in which a predetermined dummy pattern having a similar shape to the mask pattern P is formed.
  • 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 attached 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 bonding the mask cell sheet portion 220 to the edge frame portion 210, the edge 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 one another can be used 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 will be given of an example in which a mask cell region CR: CR11 to CR56 of 6 ⁇ 5 is formed.
  • the mask cell sheet part 220 may correspond to the edge frame part 210.
  • all sides of the mask cell sheet part 220 are stretched (F1 to F4) so that the mask cell sheet part 220 is flattened to bring the edge sheet part 221 to the border frame part 210. It can respond.
  • the mask cell sheet portion 220 may be grasped and tensioned at several 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 directions.
  • the edge cell 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 weld (W) portion may be generated in a line or spot form, and may have the same material as the mask cell sheet portion 220 and integrate the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 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, a mask cell region CR is formed.
  • the edge frame part 210 including the hollow area R is provided.
  • a flat sheet (a flat mask cell sheet portion 220 ′) may correspond to the edge frame portion 210.
  • the mask cell sheet portion 220 ′ is in a planar state in which the mask cell region CR is not yet formed.
  • all sides of the mask cell sheet 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 various 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 weld (W) portion may be generated in a line or spot shape, and may have the same material as 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 will be given of an example in which a mask cell region CR: CR11 to CR56 of 6 ⁇ 5 is formed.
  • 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.
  • FIGS. 8 and 9 are plan and schematic views showing the apparatus 10 for manufacturing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a partially enlarged schematic view of the apparatus 10 for manufacturing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • the frame 200 has a mask cell area CR (CR11 to CR52) of 2 ⁇ 5 as an example.
  • the apparatus 10 for manufacturing a frame-integrated mask includes a table 15, a stage portion 20, a grip portion 30, a grip movement portion 40, a head portion 60, and head movement.
  • the part 70, the damping stand 80, etc. are included.
  • a table 15 called a gantry is installed on a structure that is firmly installed on the ground and can prevent external vibration or impact.
  • the upper surface of the table 15 is precisely horizontal to allow for a more reliable process.
  • the stage unit 20 may include a loading unit 21, a frame alignment unit 23, and a frame support unit 25.
  • a heating unit (not shown) and a backlight unit (not shown) may be further included.
  • the loading unit 21 may correspond to the body of the stage unit 20, and may have a wide plate shape to provide an area in which the frame 200 is loaded.
  • the stage 15 may further include a stage moving unit 27 on the table 15, and the stage moving unit 27 may include the stage unit 20 (or the loading unit 21) in at least one of X, Y, Z, and ⁇ axes. It can move in either direction.
  • the ⁇ -axis direction may mean an angle rotating on the XY plane, YZ plane, XZ plane. 8 and 9 illustrate that the stage moving unit 27 is in the form of a rail so that the loading unit 21 can be moved in the Y-axis direction.
  • a known moving / rotating means such as a rail form, a belt form, a chain form, a motor, a gear, and the like may be used to move / rotate in various directions.
  • the frame alignment unit 23 may be disposed at each side and each corner of the frame support 25 or the frame 200 to align the position of the frame 200.
  • the frame support unit 25 may have a rectangular rim shape similar to that of the frame 200 so that the frame 200 may be seated and supported, and may be disposed on the loading unit 21 or the frame alignment unit 23.
  • the frame support unit 25 may prevent the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 from being deformed by tension during the process of adhering the mask 100 to the frame 200.
  • the frame support unit 25 may be disposed to be in close contact with the frame 200 at the bottom of the frame 200. Grooves may be formed on the upper surface of the frame support unit 25 so that the edge frame portion 210 and the grid frame portion 220 fit snugly, and the frame 200 may be fitted into the grooves. Thus, deformation of the frame 200 may be prevented even when the mask 100 is bonded to the frame 200 to apply tension.
  • the frame support unit 25 may be integral with the lower support unit 90 which will be described later in FIG. 17.
  • the frame support unit 25 receives the frame 200 and receives deformation of the frame 200 during the mask 100 bonding process. It can prevent
  • the heating unit may control the process temperature or apply heat to the frame in the process of bonding the mask 100 to the frame 200.
  • the backlight unit may help the camera unit 65 of the head unit 60 to check the alignment pattern of the mask pattern P by emitting light in a vertical upper (Z-axis) direction.
  • the light emitted in the vertical upper direction may be a form of emitting light directly as a transmissive type, and a form in which light irradiated in the vertical lower direction is reflected and emits light in the upper direction as a reflective type.
  • the grip unit 30 may include a grip unit 31, a grip moving unit 35, and a connection unit 37.
  • the grip part 30 may grip the template 50 on which the mask 100 is adhesively supported. In this case, the gripping may be performed by absorbing at least a portion of the upper surface of the template 50. Alternatively, the gripping may include holding a portion of the template 50 within a range that does not affect the mask 100.
  • the grip unit 31 may absorb and grip the upper surface of the template 50.
  • the grip unit 31 may be formed in a horizontal shape on the XY plane, and a plurality of suction units 32 may be formed on the lower surface.
  • the suction unit 32 may be separately connected to the lower portion of the grip unit 31 or may be a portion formed in the shape of the suction hole in the grip unit 31.
  • the template 50 may be adsorbed to the lower surface of the grip unit 31 by applying a pressure to the upper surface of the template 50 through the adsorption unit 32.
  • the adsorption unit 32 it is preferable not to overlap in the area
  • the grip movement unit 35 may move the grip unit 31 in at least one of X, Y, Z, and ⁇ axes. In the present invention, since the grip moving unit 40 replaces the grip unit 31 in the X and Y axis directions, the grip moving unit 35 moves in the directions of the Z and ⁇ axes. .
  • the grip movement unit 35 can use any known movement / rotation means that can move / rotate in various directions without limitation. On the other hand, it may further include an auxiliary unit 33 for mediating the connection of the grip unit 31 and the grip moving unit 35.
  • connection unit 37 may mediate the grip movement unit 35 onto the grip movement portion 40 (or the grip support unit 43).
  • the grip moving part 40 may move the grip part 30 in at least one of X, Y, Z, and ⁇ axes.
  • the grip portion 30 is fixed to the grip movement portion 40 in which the grip movement portion 40 moves to at least one of the X, Y, Z, and ⁇ axes so that the grip portion 30 moves together.
  • the grip moving unit 40 may be understood to include a concept of moving only the grip unit 30 in a non-moving state.
  • the grip moving part 40 moves in the X and Y axis directions of the grip part 30, and the grip moving unit 35 or the grip support unit 45 moves in the Z, ⁇ axis of the grip part 30. It is assumed that the movement in the direction is performed.
  • the grip moving part 40 may include a base unit 41, a grip support unit 43, and a grip rail unit 45.
  • the base unit 41 has a wide plate shape, and may provide a space in which the grip support unit 43 is disposed. In addition, both side portions may be connected to the grip rail unit 45 to move along the forming direction of the grip rail unit 45.
  • the grip support unit 43 may be disposed on the base unit 41 to support the grip part 30.
  • the grip support unit 43 can move along the formation direction of the base rail unit 44 formed on the base unit 41.
  • the grip rail unit 45 is formed on both sides of the stage part 20 along the formation direction of the stage part 20 (or the loading part 21), and the base unit 41 on the grip rail unit 45. This can move.
  • the stage portion 20 is formed long along the X-axis direction
  • a pair of grip rail unit 45 may be formed along the X-axis direction on the long edge portion of the stage portion 20 have.
  • the base unit 41 extends in the Y-axis direction, and both ends thereof are connected to the pair of grip rail units 45 to move in the X-axis direction.
  • the base rail unit 44 is formed on the base unit 41 along the Y-axis direction, and the grip support unit 43 is connected to the base rail unit 44 to move in the Y-axis direction.
  • the frame 200 may be disposed on the left portion of the stage 20, and the grip portion 30 and the grip moving portion 40 may be disposed on the right portion.
  • the base unit 41 and the stage unit 20 are spaced apart from each other on the Z axis. Thus, even if the base unit 41 moves to the area where the frame 200 on the left side is disposed along the X axis direction by the grip rail unit 45, the frame 200 and the base unit 41 do not interfere with each other. You may not. Accordingly, the tray 50 gripped by the grip part 30 supported on the base unit 41 may correspond to the specific cell region CR on the frame 200.
  • the head part 60 is disposed above the stage part 20 and the grip part 30.
  • the head unit 60 may be provided with a laser unit 61 (61a, 61b), a camera unit 65, a gap sensor, a failure analysis unit 67 and the like.
  • the laser unit 61 may generate a laser L for welding the mask 100 and the frame 200. Alternatively, the laser unit 61 may generate a cutting laser for laser trimming by irradiating the mask 100.
  • the pair of laser units 61 (61a, 61b) are arranged to be spaced apart from each other, and can be installed to adjust the positions of the X and Y axes. The spaced distance may correspond to the distance between the left and right welds of the mask 100.
  • the laser (L) irradiation at a time without the need to irradiate the laser (L) to the left and right welds of the mask 100, respectively Welding can be performed. Accordingly, since both sides of the mask 100 are bonded to the frame 200 at the same time, the process time is shorter than the process of bonding one by one, and the mask 100 can be stably bonded to the frame 200 without deformation. There is this.
  • the camera unit 65 may photograph and sense an alignment state of the mask 100 and the mask pattern P.
  • the gap sensor unit may measure the Z-axis displacement of the mask 100 or sense a distance between the head part 60, the mask 100, the frame 200, and the like.
  • the failure analysis unit may inspect a failure state of the mask 100.
  • the head moving parts 70: 71 and 75 may move the head part 60 in at least one of X, Y, and Z axes.
  • the head moving unit 70 will be described assuming that the head unit 60 moves only on the X axis.
  • An upper portion of the head portion 60 is connected to the first head moving portion 71 to receive movement power, and a head portion is provided to the second head moving portion 75 spaced apart from the lower portion of the first head moving portion 71.
  • the main components of 60 may be connected and guided in the X-axis direction according to the X-axis guide 76.
  • the vibration damping table 70 can be installed to prevent vibration of the table 15.
  • the mask 100 may affect the alignment error PPA of the mask pattern P even in an environment in which very small vibration occurs. Accordingly, the vibration damping table 70 may be provided with a passive isolator below the table 15 to prevent vibration.
  • 11 to 12 are schematic diagrams 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 the mask 100 in a supported state attached to 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 of the mask metal film 110.
  • the template 50 may have 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 the 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 edges or dummy DM portions of the mask 100, a plurality of laser passing holes 51 may also be formed along the predetermined interval to correspond thereto.
  • the laser passing holes 51 are also disposed at both sides (left / right sides) of the template 50.
  • 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 through holes 51 which do not correspond to the welding part may be used instead 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 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. 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 prepared.
  • the mask metal film 110 may be prepared by a rolling method.
  • the metal sheet manufactured by the rolling process may have a thickness of several tens to several hundred micrometers in the manufacturing process.
  • a thin mask metal film 110 having a thickness of about 20 ⁇ m or less may be used for fine patterning, and a thin mask metal film 110 having a thickness of about 10 ⁇ m for ultra high resolution of UHD or higher may be used.
  • the mask metal film 110 ′ produced by the rolling process has a thickness of about 25 to 500 ⁇ m, the thickness of the mask metal film 110 ′ needs to be thinner.
  • planarization PS means that the thickness of the mask metal film 110 ′ is reduced by thinning one surface (upper surface) of the mask metal film 110 ′ and simultaneously removing a portion 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 process capable of flattening to thin 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 made thinner than about 50 ⁇ m. 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 prepared by electroplating.
  • the substrate of the mother plate may be a conductive material so as to perform electroforming.
  • the mother plate can be used as a cathode electrode in electroplating.
  • the conductive material in the case of metal, metal oxides may be formed 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 the 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)
  • the pixel size is about 30 ⁇ 50 ⁇ m
  • 4K UHD, 8K UHD high definition is ⁇ 860 PPI, ⁇ 1600 PPI Have the same resolution.
  • 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 can be formed in a size of several to several tens of micrometers, preferably smaller than 30 micrometers, even a defect of several micrometers is large enough to occupy a large proportion of the pattern size of the mask. 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.
  • metals such as Ti, Cu, Ag, carbon-based materials such as semiconductors such as GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, graphite, and 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.
  • a high concentration doping of 10 19 / cm 3 or more may be performed to have conductivity.
  • 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 all surfaces 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.
  • a conductive substrate is used as a mother plate (cathode body), and a cathode body (not shown) is disposed to be spaced apart to form a plating film 110 (or mask metal film 110) by electroplating on the conductive substrate. Can be formed.
  • the plating film 110 may be separated from the conductive substrate.
  • heat treatment may be performed before the plating film 110 is separated from the conductive substrate.
  • the heat treatment is performed before the plating film 110 is separated from the conductive substrate (or the mother plate and the cathode body). Can be performed. 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 heat treatment on the Invar thin plate, and deformation may occur in the Invar thin plate during the heat treatment process. Therefore, when the plating film 110 is formed not only on the upper surface of the conductive substrate but also on a part of the side surface and the lower surface in the state of being adhered to the conductive substrate, even if the heat treatment is performed, peeling and deformation do not occur and the heat treatment can be stably performed. have.
  • 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
  • the mask metal film 110 ′ may be adhered to the template 50.
  • adhesion may be performed by passing the mask metal film 110 ′ and the template 50 between the rollers. .
  • 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 part 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.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional schematic diagram showing a temporary bonding portion 55 according to an embodiment of the present invention.
  • 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 provided.
  • 57b) may be in a form in which release films / release films 58a and 58b are disposed.
  • the pressure-sensitive adhesive layers 57a and 57b disposed on both surfaces of the core film 56 may have different temperatures.
  • the bottom surface (second adhesive layer 57b) of the heat release tape 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. 18 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.
  • etching of the mask metal layer 110 may be performed. 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 film 110 forms 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 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.
  • FIG. 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.
  • FIG. The patterned mask layer 110 may be included.
  • the dummy DM may be attached to the frame 200 (mask cell sheet part 220) in part or in whole of the dummy DM in correspondence to the edge of the mask 100.
  • the width of the mask pattern P may be smaller than 40 ⁇ m, and the thickness of the mask 100 may be about 5 to 20 ⁇ m. Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR, a plurality of masks 100 having mask cells C corresponding to the mask cell regions CR may also be provided. In addition, a plurality of templates 50 supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a process of loading the mask support template 50 onto the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the template 50 may be transferred by the grip part 30.
  • the suction unit 32 of the grip unit 30 may absorb and transfer the opposite surface of the template 50 to which the mask 100 is attached. Since the grip part 30 adsorbs and transfers the template 50, and the mask 100 is adhesively supported to the template 50 via the temporary adhesive part 55, the template 50 is transferred onto the frame 200. Even in the process, the adhesion state and alignment state of the mask 100 are not affected.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a state in which a template 50 is loaded on a frame 200 according to an embodiment of the present invention so that the mask 100 corresponds to the cell regions CR11 to CR52 of the frame 200. to be.
  • the frame 200 has a mask cell area CR (CR 11 to CR 52) of 2 ⁇ 5 as an example.
  • 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.
  • the camera unit 65 of the head unit 60 may 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 support unit 90 may be further disposed below the frame 200.
  • the lower support unit 90 may be integral to the frame support unit 26.
  • the lower support unit 90 may have a size enough to fit within the hollow area 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 support unit 90. 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 support unit 90 may compress the opposite surface of the mask cell region CR that the mask 100 contacts. That is, the lower support unit 90 may support the mask cell sheet part 220 in the upward direction to prevent the mask cell sheet part 220 from sagging in the downward direction during the adhesion of the mask 100. At the same time, since the lower support unit 90 and the template 50 are pressed against each other in a direction opposite to each other, the edge of the mask 100 and the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) are pressed. ) Can be maintained without being disturbed.
  • the mask 100 may be attached to the template 50, and the mask 100 may correspond to the mask cell region CR of the frame 200 by simply 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.
  • 16 is a schematic diagram illustrating a process of bonding the mask 100 to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • 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.
  • a pair of laser units 61a and 61b spaced apart from each other may perform welding by simultaneously irradiating the laser L with the left and right welds of the mask 100.
  • 17 is a schematic diagram illustrating a state in which an adsorption force is applied to the mask 100 through the adsorption holes 229 according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of suction holes 229 may be formed near the edge of the frame 200 in which the mask cell region CR is present. Specifically, a plurality of suction holes 229 may be formed at a portion spaced apart from the edge of the mask cell sheet 220 by a predetermined distance, and more specifically, spaced apart from the inner edge of the edge sheet 221 by a predetermined distance. The portion may be formed at a portion spaced apart from a corner of the first and second grid sheet portions 223 and 225 by a predetermined distance.
  • the shape, size, and the like of the plurality of adsorption holes 229 are not limited in the range of the purpose for which the vacuum suction pressure can be applied. However, it is preferable that the position of the some adsorption hole 229 does not overlap with the welding part (welding object area
  • the plurality of adsorption holes 229 may be formed in a portion adjacent to the welded portion to further closely contact the welded portion of the mask 100 to the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220).
  • a portion of the lower surface of the mask 100 may be frame 200 (or the mask cell sheet unit). 220)] is in contact with the top.
  • the upper part of the suction hole 229 formed in the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) corresponds to the lower surface of the mask 100 and the suction force (absorption pressure) corresponding to the lower part of the suction hole 229.
  • the applying means may apply the adsorption force VS (or the adsorption pressure VS) to the mask 100 through the adsorption hole 229 to attract a portion of the mask 100 corresponding to the adsorption hole 229. Accordingly, the mask 100 may be in close contact with the frame 200, and the welding bead WB may be more stably generated when the laser welding is performed.
  • An adsorption part 95 may be formed on an upper portion of the lower support unit 90.
  • the adsorption part 95 is preferably disposed to correspond to the position of the adsorption holes 229 formed in the frame 200 (or the mask cell sheet part 220).
  • the suction unit 95 may be disposed on the lower support unit 90 at a position where the suction force VS (or the suction pressure VS) may be concentrated on the suction hole 229.
  • the adsorption part 95 may use a device capable of vacuum suction, and may be connected to an external pressure generating means.
  • a vacuum flow path 96 is formed inside the lower support unit 90 so that the other end is connected to an external pressure generating means (not shown) such as a pump, and one end may be connected to the adsorption unit 95.
  • the upper surface of the suction unit 95 connected to the vacuum passage 96 is formed with a plurality of holes, slits, etc., may be used as a passage through which the suction pressure is applied.
  • the external pressure generating means is connected to several vacuum flow paths 96 of the lower support unit 90 to individually control the pressure suction for each vacuum flow path 96, and the pressure absorption for all vacuum flow paths 96. You can also control at the same time.
  • the suction force 95 (or the suction pressure VS) is provided at the suction part 95 of the lower support unit 90, the suction force VS is applied to the mask 100 through the suction hole 229.
  • the mask 100 can be pulled toward the suction part 95 side (lower side).
  • an interface between the mask 100 and the frame 200 (or the mast cell sheet part 220) may be in close contact with each other.
  • FIG. 18 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, the viscosity of the temporary adhesive part 55 is lowered, and the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is weakened, and thus the mask 100 ) And the template 50 may be separated.
  • E heat application
  • CM chemical treatment
  • US ultrasonic application
  • UV UV
  • the mask 100 and the template 50 may be separated by dissolving and removing the temporary adhesive 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, devised complex debonding facility.
  • a heat debonding method according to heat application ET may be used. Debonding may be performed in the vertical direction or the left and right directions when the high temperature heat is induced to disassemble the temporary adhesive part 55 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, which does not require high temperature heat treatment and expensive heat treatment equipment as a thermal debonding method. 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) of the mask 100 or the template 50, only the edge portion may be adhered by the temporary adhesive portion 55. In addition, during the debonding, the solvent penetrates into the edge portion, and the 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 do not occur. There is this.
  • unlike the thermal debonding method since the high temperature heat treatment process is not required during debonding, there is an advantage in that the process cost can be relatively reduced.
  • 19 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 bonded onto 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, adhesion of the mask 100 to the mask cell sheet part 220 should be performed 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 misalignment of the pixel position accuracy (PPA) can be reduced.
  • the length of the mask 10 including the plurality of cells C1 to C6, ... is 1 m, and a PPA error of 10 ⁇ m occurs in the entire 1 m
  • the mask 100 of the present invention According to the reduction of the relative length (corresponding to the reduction of the number of cells (C)) may be 1 / n of the above error range.
  • the length of the mask 100 of the present invention is 100mm, it has a length reduced by 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.
  • each cell (C) corresponding to each cell region (CR) of the frame 200 is within a 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 has as few cells 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 simultaneously confirming the alignment of the six cells C1 to C6.
  • the product yield in 30 steps of matching and aligning 30 masks 100 with 30 cell areas CR: CR11 to CR56, respectively results in six cells (C1).
  • 5 masks 10 (see FIG. 1 (a)) 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 much more cumbersome and difficult, the product yield is low.
  • step (b) of FIG. 11 when the mask metal film 110 is attached 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 tension is minimized, so that the alignment error of the mask 100 (or the mask pattern P) can be minimized.
  • FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an OLED pixel deposition apparatus 1000 using frame integrated masks 100 and 200 according to an exemplary 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 material 600 to be deposited pixel by pixel may be closely attached 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 can act 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 a diagonal direction along the inclined surface may also contribute to the formation of the pixel 700, the pixel 700 may be uniformly deposited as a whole.

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Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 장치(10)는, 프레임(200)이 안착 지지되는 스테이지부(20), 마스크(100)가 접착 지지된 템플릿(50)을 그립핑(Gripping)하는 그립부(30), 그립부(30)를 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 그립 이동부(40), 마스크(100)의 용접부에 레이저를 조사하고, 마스크(100)의 정렬 상태를 센싱하는 헤드부(60), 및 헤드부(60)를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 헤드 이동부(70)를 포함하고, 그립부(30)는 템플릿(50)의 상부면의 적어도 일부를 흡착하여 그립핑하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레임 일체형 마스크의 제조 장치
본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크의 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능하고, 마스크를 프레임과 일체를 이루도록 할 수 있으며, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 장치에 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, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 일체형 마스크의 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 프레임 일체형 마스크의 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치로서, 프레임이 안착 지지되는 스테이지부; 마스크가 접착 지지된 템플릿을 그립핑(Gripping)하는 그립부; 그립부를 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 그립 이동부; 마스크의 용접부에 레이저를 조사하고, 마스크의 정렬 상태를 센싱하는 헤드부; 및 헤드부를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 헤드 이동부를 포함하고, 그립부는 템플릿의 상부면의 적어도 일부를 흡착하여 그립핑하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치에 의해 달성된다.
스테이지부는, 프레임의 위치를 정렬하는 프레임 정렬 유닛을 포함할 수 있다.
스테이지부는, 프레임에 열을 인가하는 히팅 유닛을 포함할 수 있다.
그립부는, 템플릿을 그립핑하는 그립 유닛; 그립 유닛을 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 그립 이동 유닛; 및 그립 이동 유닛을 그립 이동부에 연결하는 연결 유닛을 포함할 수 있다.
그립 유닛은 템플릿에 흡압을 가하는 복수의 흡착 유닛이 상호 간격을 이루며 형성될 수 있다.
복수의 흡착 유닛은 마스크의 용접부와 Z축 상의 영역에서 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
그립 이동부는, 베이스 유닛; 베이스 유닛 상에 배치되어 그립부를 지지하는 그립 지지 유닛; 및 베이스 유닛을 이동하는 그립 레일 유닛을 포함하며, 베이스 유닛은 스테이지부의 상부로 그립부가 진입하도록, 스테이지부와 Z축 방향으로 이격된 영역 내에서 이동할 수 있다.
헤드부는, 마스크에 레이저를 조사하여 프레임과 용접하거나, 마스크에 레이저를 조사하여 레이저 트리밍(trimming)하는 레이저 유닛을 포함할 수 있다.
한 쌍의 레이저 유닛은 상호 이격되도록 배치되고, 각각의 레이저 유닛은 마스크의 일측, 타측의 용접부에 각각 레이저를 조사할 수 있다.
프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함할 수 있다.
프레임은, 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비할 수 있다.
마스크 셀 영역이 존재하는 마스크 셀 시트부의 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공이 형성될 수 있다.
스테이지부는, 프레임의 하부에 흡압을 발생하는 하부 지지 유닛을 더 포함할 수 있다.
하부 지지 유닛의 적어도 하나의 진공 유로가 형성되고, 진공 유로는 외부의 흡압 발생 수단에서 생성한 흡압을 흡착공에 전달할 수 있다.
마스크에는 마스크 패턴이 형성되고, 마스크는 임시접착부를 개재하여 템플릿 상에 접착될 수 있다.
상기와 같이 구성된 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.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크를 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능한 효과가 있다.
도 1 및 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 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 장치를 나타내는 평면 개략도 및 정면 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 장치의 부분 확대 개략도이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿 상에 마스크 금속막을 접착하고 마스크를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 임시접착부를 나타내는 확대 단면 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착공을 통해 마스크에 흡착력을 인가하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
10: 프레임 일체형 마스크의 제조 장치
20: 스테이지부
30: 그립부
40: 그립 이동부
50: 템플릿(template)
51: 레이저 통과공
55: 임시접착부
60: 헤드부
70: 헤드 이동부
90: 하부 지지 유닛
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
CR: 마스크 셀 영역
DM: 더미, 마스크 더미
L: 레이저
P: 마스크 패턴
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 1 및 도 2는 종래의 마스크(1)를 프레임(2)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(1)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀(C1~C3)들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크(1)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1에 도시된 마스크(1)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임(2)에 용접 고정시켜 사용할 수 있다.
마스크(1)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(1a)]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(1)에 형성될 수 있다. 이하에서는, 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(1)를 예로 들어 설명한다.
도 1의 (a), 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(1)를 평평하게 펴야한다. 프레임(2)을 사이에 두고 상호 대향하는 한 쌍의 클램퍼(3)는 마스크(1)의 양측을 클램핑(clamping)하고, 마스크(1)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 마스크(1)가 펴지게 된다. 그리고, 프레임(2)의 외측을 점유하는 y축 이동 레일(4)을 따라 클램퍼(3)가 프레임(2)에 대응하는 위치로 이동하게 된다. 마스크(1)의 셀(C1~C6)들은 프레임(2)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(2)은 하나의 스틱 마스크(1)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(1)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
다음으로, 도 2의 (c)를 참조하면, 한 쌍의 클램퍼(3)가 Z축 이동 레일(5)을 따라 하강하여 마스크(1)를 인장한 상태로 사각틀 형태의 프레임(2) 상에 마스크(1)를 로딩한다. 마스크(1)의 셀(C1~C6)들은 프레임(2)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(2)은 하나의 마스크(1)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 마스크(1)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
다음으로, 도 1의 (b) 및 도 2의 (d)를 참조하면, 마스크(1)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 마스크(1) 측면의 일부를 레이저(L) 등으로 용접(W)함에 따라 마스크(1)와 프레임(2)을 상호 연결한다. 그리고, 클램퍼(3)는 마스크(1)의 클램핑을 해제한다. 도 1의 (c)는 상호 연결된 마스크(1)와 프레임(2)의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(1)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(1)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(1) 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(1)들을 프레임(2) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(1)들간에, 그리고 스틱 마스크(1)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(1)를 프레임(2)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(1)에 가해졌던 인장력(F1~F2)이 프레임(2)에 역으로 작용할 수 있다. 즉, 인장력(F1~F2)에 의해 팽팽히 늘어났던 스틱 마스크(1)가 프레임(2)에 연결된 후에 프레임(2)에 장력(tension)을 작용할 수 있다. 보통 이 장력이 크지 않아서 프레임(2)에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 프레임(2)의 크기가 소형화되고 강성이 낮아지는 경우에는 이러한 장력이 프레임(2)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 일체형 마스크 및 이를 제조하는 장치를 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.
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 20 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 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 장치(10)를 나타내는 평면 개략도 및 정면 개략도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 장치(10)의 부분 확대 개략도이다. 도 8 내지 10에서는 프레임(200)이 2 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR52)을 가지는 것을 예로 들어 설명한다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치(10)는 테이블(15), 스테이지부(20), 그립부(30), 그립 이동부(40), 헤드부(60), 헤드 이동부(70), 제진대(80) 등을 포함한다.
먼저, 일명 갠트리(gantry)라고 하는 테이블(15)은 지면에 대하여 견고하게 설치되어 외부의 진동이나 충격을 방지할 수 있는 구조물 상에 설치된다. 테이블(15)의 상부면은 보다 신뢰성 있는 공정을 진행하기 위해 정확하게 수평면이 되도록 한다.
테이블(15) 상에는 프레임(200)이 안착지지되는 스테이지부(20)가 설치된다. 스테이지부(20)는 로딩부(21), 프레임 정렬 유닛(23) 및 프레임 지지 유닛(25)을 포함할 수 있다. 또한, 히팅 유닛(미도시), 백라이트 유닛(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
로딩부(21)는 스테이지부(20)의 몸체에 대응할 수 있고, 프레임(200)이 로딩되는 영역을 제공할 수 있도록 넓은 판 형태를 가질 수 있다. 테이블(15) 상에는 스테이지 이동부(27)를 더 포함할 수 있고, 스테이지 이동부(27)는 스테이지부(20)[또는, 로딩부(21)]를 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동할 수 있다. θ축 방향은 XY평면, YZ평면, XZ 평면 상에서 회전하는 각도를 의미할 수 있다. 도 8 및 도 9에는 로딩부(21)를 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 스테이지 이동부(27)가 레일 형태인 것이 도시되어 있다. 하지만, 이에 제한되지 않고, 각종 방향으로 이동/회전할 수 있도록, 레일 형태, 벨트 형태, 체인 형태, 모터, 기어 등 공지의 이동/회전 수단을 사용할 수 있다.
프레임 정렬 유닛(23)은 프레임 지지부(25) 또는 프레임(200)의 각 측면, 각 모서리에 배치되어, 프레임(200)의 위치를 정렬할 수 있다.
프레임 지지 유닛(25)은 프레임(200)이 안착지지 될 수 있도록, 프레임(200)과 유사한 사각 테두리 형태를 가지고, 로딩부(21) 또는 프레임 정렬부(23) 상에 배치될 수 있다. 프레임 지지 유닛(25)은 마스크(100)가 프레임(200)에 접착되는 공정 중에 테두리 프레임부(210) 및 마스크 셀 시트부(220)가 장력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 프레임 지지 유닛(25)은 프레임(200)의 하부에서 프레임(200)에 밀착되도록 배치될 수 있다. 프레임 지지유닛(25) 상면에는 테두리 프레임부(210) 및 그리드 프레임부(220)가 꼭 맞게 끼워지도록 홈들이 형성될 수 있고, 홈들에 프레임(200)이 끼워져 안착될 수 있다. 그리하여, 마스크(100)가 프레임(200)에 접착되어 장력을 가하는 상태에서도 프레임(200)의 변형을 방지할 수 있다. 프레임 지지 유닛(25)은 도 17에서 후술할 하부 지지 유닛(90)과 일체인 구성일 수도 있다.
이 후, 이웃하는 셀(C)에 마스크(100)가 또 접착되면, 상호 이웃하는 마스크(100)들이 사이에 배치되는 프레임(200)에 상호 반대되는 힘을 작용하게 되므로, 결국, 프레임(200)에 가해지는 장력은 상쇄될 수 있다. 이렇게 장력이 상쇄되기 전, 즉, 하나의 마스크(100)만이 접착되었을 때, 프레임 지지 유닛(25)이 프레임(200)을 안착 수용함에 따라 마스크(100) 접착 공정 중에 프레임(200)의 변형을 방지할 수 있는 것이다
히팅 유닛(미도시)은 마스크(100)을 프레임(200)에 접착하는 공정에서 공정 온도를 제어하거나, 프레임에 열을 인가할 수 있다.
백라이트 유닛(미도시)은 수직 상부(Z축) 방향으로 빛을 방출함에 따라 헤드부(60)의 카메라 유닛(65)이 마스크 패턴(P)의 정렬 형태를 확인하는데 도움을 줄 수 있다. 수직 상부 방향으로의 빛의 방출은, 투과형으로서 곧바로 빛을 방출하는 형태와, 반사형으로서 수직 하부 방향으로 조사된 빛이 반사되어 상부 방향으로 빛을 방출하는 형태 등을 사용할 수 있다.
그립부(30)는 그립 유닛(31), 그립 이동 유닛(35), 연결 유닛(37)을 포함할 수 있다. 그립부(30)는 마스크(100)가 접착 지지된 템플릿(50)을 그립핑(Gripping)할 수 있다. 이때, 그립핑은 템플릿(50)의 상부면 적어도 일부를 흡착함에 따라 수행할 수 있다. 또는, 그립핑은 마스크(100)에 영향이 없는 범위 내에서 템플릿(50)의 일부를 붙잡아 수행하는 것을 포함할 수 있다.
그립 유닛(31)은 템플릿(50)의 상부면을 흡착하여 그립핑할 수 있다. 그립 유닛(31)은 XY평면에 수평한 형태로 형성될 수 있으며, 하부면에는 복수의 흡착 유닛(32)이 형성될 수 있다.
흡착 유닛(32)은 그립 유닛(31)의 하부에 별도로 연결되거나, 그립 유닛(31)에서 흡착공 형태로 형성된 부분일 수 있다. 흡착 유닛(32)을 통해 템플릿(50)의 상부면에 흡압을 가함에 따라 템플릿(50)이 그립 유닛(31)의 하부면에 흡착될 수 있다. 흡착 유닛(32)의 배치 형태에는 제한이 없으나, 레이저의 진입 경로를 막지 않도록, 마스크(100)의 용접부(레이저 용접이 수행될 영역)와는 Z 축 상의 영역에서 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
그립 이동 유닛(35)은 그립 유닛(31)을 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동할 수 있다. 본 발명에서는, 그립 유닛(31)의 X축 및 Y축 방향으로의 이동은 그립 이동부(40)가 대신하므로, 그립 이동 유닛(35)은 Z, θ축의 방향으로 이동하는 것을 상정하여 설명한다. 그립 이동 유닛(35)은 각종 방향으로 이동/회전할 수 있는 공지의 이동/회전 수단을 제한없이 사용할 수 있다. 한편, 그립 유닛(31)과 그립 이동 유닛(35)의 연결을 매개하기 위한 보조 유닛(33)를 더 포함할 수 있다.
연결 유닛(37)은 그립 이동 유닛(35)을 그립 이동부(40)[또는, 그립 지지 유닛(43)] 상에 연결을 매개할 수 있다.
그립 이동부(40)는 그립부(30)를 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동할 수 있다. 여기에서, 이동은 그립부(30)를 그립 이동부(40)에 고정시킨 상태에서 그립 이동부(40)가 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나로 이동하여 그립부(30)가 같이 이동하는 개념뿐만 아니라, 그립 이동부(40)는 이동하지 않는 상태에서 그립부(30)만을 이동시키는 개념까지 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 본 발명에서는, 그립 이동부(40)가 그립부(30)의 X, Y축 방향으로 이동을 수행하고, 그립 이동 유닛(35) 또는 그립 지지 유닛(45)이 그립부(30)의 Z, θ축 방향으로의 이동을 수행하는 것을 상정하여 설명한다.
그립 이동부(40)는 베이스 유닛(41), 그립 지지 유닛(43), 그립 레일 유닛(45)을 포함할 수 있다.
베이스 유닛(41)은 넓은 판 형태로서, 상부에는 그립 지지 유닛(43)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 그리고, 양측부가 그립 레일 유닛(45)에 연결되어 그립 레일 유닛(45)의 형성 방향을 따라 이동할 수 있다.
그립 지지 유닛(43)은 베이스 유닛(41) 상에 배치되어 그립부(30)를 지지할 수 있다. 그립 지지 유닛(43)은 베이스 유닛(41) 상에 형성된 베이스 레일 유닛(44)의 형성 방향을 따라 이동할 수 있다.
그립 레일 유닛(45)은 스테이지부(20)[또는, 로딩부(21)]의 형성 방향을 따라, 스테이지부(20)의 양측에 형성되고, 그립 레일 유닛(45) 상에서 베이스 유닛(41)이 이동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스테이지부(20)는 대략 X축 방향을 따라 길게 형성되고, 스테이지부(20)의 장변 모서리 부분에 한 쌍의 그립 레일 유닛(45)이 X축 방향을 따라 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 유닛(41)은 Y축 방향으로 연장 형성되며, 양단이 한 쌍의 그립 레일 유닛(45)에 각각 연결되어 X축 방향으로 이동할 수 있다. 그리고, 베이스 유닛(41) 상에는 Y축 방향을 따라 베이스 레일 유닛(44)이 형성되며, 그립 지지 유닛(43)은 베이스 레일 유닛(44)에 연결되어 Y축 방향으로 이동할 수 있다.
스테이지부(20)의 좌측 부분 상에는 프레임(200)이 배치되고, 우측 부분 상에는 그립부(30) 및 그립 이동부(40)가 배치될 수 있다. 베이스 유닛(41)과 스테이지부(20)는 Z축 상에서 상호 이격되어 있다. 그리하여, 베이스 유닛(41)이 그립 레일 유닛(45)에 의해 X축 방향을 따라 좌측의 프레임(200)이 배치된 영역으로 이동하여도, 프레임(200)과 베이스 유닛(41)은 서로 간섭되지 않을 수 있다. 이에 따라, 베이스 유닛(41) 상에 지지된 그립부(30)가 그립핑한 트레이(50)를 프레임(200) 상의 특정 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있게 된다.
헤드부(60)는 스테이지부(20), 그립부(30)의 상부에 배치된다. 헤드부(60)에는 레이저 유닛(61: 61a, 61b), 카메라 유닛(65), 갭 센서(gap sensor), 불량분석 유닛(67) 등이 설치될 수 있다.
레이저 유닛(61)은 마스크(100)와 프레임(200)을 용접하는 레이저(L)를 생성할 수 있다. 또는, 레이저 유닛(61)은 마스크(100)에 조사하여 레이저 트리밍(trimming)하는 커팅 레이저를 생성할 수도 있다. 한 쌍의 레이저 유닛(61: 61a, 61b)은 상호 이격되도록 배치되고, X, Y 축의 위치를 조정할 수 있게 설치될 수 있다. 이격된 거리는 마스크(100)의 좌측 용접부와 우측 용접부의 거리에 대응할 수 있다. 프레임(200)에 마스크(100)를 접착하기 위해 레이저(L)를 조사할 때, 마스크(100)의 좌측/우측 용접부에 각각 레이저(L)를 조사할 필요없이, 한번에 레이저(L) 조사로 용접을 수행할 수 있게 된다. 이에 따라, 마스크(100)의 양측이 동시에 프레임(200)에 접착되므로, 한측씩 접착하는 공정보다 공정 시간이 단축되고, 마스크(100)가 변형없이 안정적으로 프레임(200)에 접착될 수 있는 이점이 있다.
카메라 유닛(65)은 마스크(100), 마스크 패턴(P)의 정렬 상태를 촬영하고 센싱할 수 있다. 갭 센서(gap sensor) 유닛은 마스크(100)의 Z축 변위를 측정하거나, 헤드부(60)와 마스크(100), 프레임(200) 등과의 거리를 센싱할 수 있다. 불량분석 유닛은 마스크(100)의 불량상태를 검사할 수 있다.
헤드 이동부(70: 71, 75)는 헤드부(60)를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 발명에서는, 헤드 이동부(70)는 헤드부(60)를 X축으로만 이동시키는 것을 상정하여 설명한다. 제1 헤드 이동부(71)에는 헤드부(60)의 상부가 연결되어 이동 동력을 공급받고, 제1 헤드 이동부(71)의 하부에 이격 설치된 제2 헤드 이동부(75)에는 헤드부(60)의 주요 구성들이 연결되고, X축 가이드(76)에 따라 X축 방향으로의 이동을 가이드 받을 수 있다.
제진대(70)는 테이블(15)의 진동을 방지하기 위해서 설치할 수 있다. 마스크(100)를 프레임(200)에 접착할 때, 매우 작은 진동이 발생하는 환경에서도 마스크 패턴(P)의 정렬 오차(PPA)에 영향을 미치게 된다. 따라서, 제진대(70)는 바람직하게는 패시브 제진대(passive isolator)를 테이블(15)의 하부에 설치하여 진동을 방지할 수 있다.
도 11 내지 도 12는 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 11의 (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 더미에 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)의 양측(좌측/우측)에 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다.
레이저 통과공(51)은 반드시 용접부의 위치 및 개수에 대응될 필요는 없다. 예를 들어, 레이저 통과공(51) 중 일부에 대해서만 레이저(L)를 조사하여 용접을 수행할 수도 있다. 또한, 용접부에 대응되지 않는 레이저 통과공(51) 중 일부는 마스크(100)와 템플릿(50)을 정렬할 때 얼라인 마크를 대신하여 사용할 수도 있다. 만약, 템플릿(50)의 재질이 레이저(L) 광에 투명하다면 레이저 통과공(51)을 형성하지 않을 수도 있다.
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 접착되기 전까지 마스크(100)[또는, 마스크 금속막(110)]이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다.
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제 또는 접착 시트, 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.
템플릿(50)의 준비 전 또는 후에, 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다.
일 실시예로서, 압연 방식으로 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다. 압연 공정으로 제조된 금속 시트는 제조 공정상 수십 내지 수백 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 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)[도 11의 (b) 참조]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.
다른 실시예로서, 전주 도금 방식으로 마스크 금속막(110)을 준비할 수 있다.
전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 모판의 기재는 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.
전도성 기재를 모판[음극체(Cathode Body)]로 사용하고, 양극체(미도시)를 이격되게 배치하여 전도성 기재 상에 전주 도금으로 도금막(110)[또는, 마스크 금속막(110)]을 형성할 수 있다.
다음으로, 전도성 기재로부터 도금막(110)을 분리할 수 있다.
한편, 도금막(110)을 전도성 기재로부터 분리하기 전에, 열처리를 수행할 수 있다. 마스크(100)의 열팽창계수를 낮춤과 동시에 마스크(100) 및 마스크 패턴(P)의 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 전도성 기재[또는, 모판, 음극체]로부터 도금막(110)을 분리 전에 열처리를 수행할 수 있다. 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 변형 등이 생길 수 있다. 따라서, 전도성 기재에 접착된 상태에서, 전도성 기재의 상부면뿐만 아니라 측면 및 하부면 일부에까지 도금막(110)을 형성하면 열처리를 하여도 박리, 변형 등이 발생하지 않고, 안정적으로 열처리를 할 수 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.
다음으로, 도 11의 (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 13은 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 18에서 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 11의 (b)를 더 참조하면, 마스크 금속막(110')의 일면을 평탄화(PS) 할 수 있다. 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 11의 (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 12의 (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 12의 (e)를 참조하면, 절연부(25)를 제거하여 마스크(100)를 지지하는 템플릿(50)의 제조를 완료할 수 있다.
마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 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)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 마스크 셀(C)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 14를 참조하면, 템플릿(50)은 그립부(30)에 의해 이송될 수 있다. 그립부(30)의 흡착 유닛(32) 마스크(100)가 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다. 그립부(30)가 템플릿(50)을 흡착하여 이송하고, 마스크(100)는 임시접착부(55)를 매개로 템플릿(50)에 접착 지지되어 있으므로, 프레임(200) 상으로 템플릿(50)을 이송하는 과정에서도, 마스크(100)의 접착 상태 및 정렬 상태에는 영향이 없게 된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하여 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR: CR11~CR52)에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다. 이하에서는, 프레임(200)이 2 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR52)을 가지는 것을 예로 들어 설명한다.
다음으로, 도 15를 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. 그립부(30)의 위치를 제어하면서, 헤드부(60)의 카메라 유닛(65)을 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 지지 유닛(90)[도 17 참조]을 프레임(200) 하부에 더 배치할 수도 있다. 하부 지지 유닛(90)은 프레임 지지 유닛(26)에 일체인 구성일 수 있다. 하부 지지 유닛(90)은 프레임 테두리부(210)의 중공 영역 내에 들어갈 정도의 크기를 가지고 평판 형상일 수 있다. 또한, 하부 지지 유닛(90)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 지지 유닛(90)은 마스크(100)가 접촉하는 마스크 셀 영역(CR)의 반대면을 압착할 수 있다. 즉, 하부 지지 유닛(90)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 지지 유닛(90)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.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
다음으로, 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. 상호 이격된 한 쌍의 레이저 유닛(61a, 61b)이 마스크(100)의 좌측 용접부와 우측 용접부에 동시에 레이저(L)를 조사하여 용접을 수행할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착공(229)을 통해 마스크(100)에 흡착력을 인가하는 상태를 나타내는 개략도이다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 복수의 흡착공(229)이 마스크 셀 영역(CR)이 존재하는 프레임(200)의 모서리 부근에 형성될 수 있다. 구체적으로, 마스크 셀 시트부(220)의 모서리와 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공(229)이 형성될 수 있고, 더 구체적으로, 테두리 시트부(221)의 내측 모서리와 소정 거리 이격된 부분, 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 모서리와 소정 거리 이격된 부분에 형성될 수 있다.
복수의 흡착공(229)의 형태, 크기 등은 진공 흡압을 작용할 수 있는 목적의 범위에서는 제한이 없다. 다만, 복수의 흡착공(229)의 위치는 마스크(100)의 용접부(용접 대상 영역)와 중첩되는 않는 것이 바람직하다. 용접부와 흡착공(229)이 중첩되면, 마스크(100)와 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]가 긴밀히 접촉되지 않아 레이저 용접에 의한 용접 비드(WB)가 제대로 생성되지 못할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 흡착공(229)은 용접부에 인접한 부분에 형성되어 마스크(100)의 용접부 부분을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 더욱 밀착시킬 수 있다.
도 17과 같이, 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하면 마스크(100)의 하부면 일부가 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상부와 맞닿게 된다. 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 형성된 흡착공(229)의 상부는 마스크(100)의 하부면에 대응하고, 흡착공(229)의 하부에 대응되는 흡착력(흡압) 인가 수단이 흡착공(229)을 통해 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 마스크(100)에 인가하여 흡착공(229)에 대응하는 마스크(100) 부분을 끌어당길 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)는 프레임(200)에 더욱 밀착되고, 레이저 용접을 수행할 때 용접 비드(WB)가 더욱 안정적으로 생성될 수 있다.
하부 지지 유닛(90)의 상부에는 흡착부(95)가 형성될 수 있다. 흡착부(95)는 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 형성된 흡착공(229)의 위치에 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 흡착부(95)는 하부 지지 유닛(90) 상에서 흡착공(229)에 집중적으로 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 인가할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 흡착부(95)는 공지의 진공 흡입이 가능한 장치를 사용할 수 있고, 외부의 흡압 발생 수단과 연결될 수 있다. 일 예로, 하부 지지 유닛(90)의 내부에 진공 유로(96)가 형성되어 타단이 펌프 등의 외부 흡압 발생 수단(미도시)과 연결되고, 일단이 흡착부(95)와 연결될 수 있다. 진공 유로(96)와 연결되는 흡착부(95)의 상부면은 복수의 홀, 슬릿 등이 형성되어, 흡압이 인가되는 통로로 활용될 수 있다. 외부의 흡압 발생 수단은 하부 지지 유닛(90)의 여러 진공 유로(96)에 연결되어, 각각의 진공 유로(96)에 대한 흡압을 개별적으로 제어할 수 있고, 모든 진공 유로(96)에 대한 흡압을 동시에 제어할 수도 있다.
하부 지지 유닛(90)의 흡착부(95)에서 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 제공하고, 이 흡착력(VS)이 흡착공(229)을 통해 마스크(100)에 인가됨에 따라, 마스크(100)가 흡착부(95) 측(하부측)으로 당겨질 수 있다. 그러면서, 마스크(100)와 프레임(200)[또는, 마스트 셀 시트부(220)]의 계면이 긴밀히 맞닿게 될 수 있다.
흡착부(95)가 마스크(100)를 강하게 당기기 때문에, 마스크(100)와 프레임(200)의 계면 사이에는 미세한 에어갭 존재하지 않게 된다. 결국, 마스크(100)와 프레임(200)[도 13의 확대 도면에서, 제1 그리드 시트부(223)]이 밀착되므로, 용접부 어디에나 레이저(L)를 조사하더라도 마스크(100)와 프레임(200) 사이에서 용접 비드(WB)가 잘 생성될 수 있다. 용접 비드(WB)는 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하여, 결과적으로 용접이 안정적으로 잘 수행될 수 있는 이점이 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 접착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 18을 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 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 접착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 19를 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 1 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 1의 (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 11의 (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 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 20을 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.
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 (15)

  1. 프레임 일체형 마스크의 제조 장치로서,
    프레임이 안착 지지되는 스테이지부;
    마스크가 접착 지지된 템플릿을 그립핑(Gripping)하는 그립부;
    그립부를 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 그립 이동부;
    마스크의 용접부에 레이저를 조사하고, 마스크의 정렬 상태를 센싱하는 헤드부; 및
    헤드부를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 헤드 이동부
    를 포함하고,
    그립부는 템플릿의 상부면의 적어도 일부를 흡착하여 그립핑하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    스테이지부는, 프레임의 위치를 정렬하는 프레임 정렬 유닛을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    스테이지부는, 프레임에 열을 인가하는 히팅 유닛을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    그립부는,
    템플릿을 그립핑하는 그립 유닛;
    그립 유닛을 X, Y, Z, θ축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동하는 그립 이동 유닛; 및
    그립 이동 유닛을 그립 이동부에 연결하는 연결 유닛;
    을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    그립 유닛은 템플릿에 흡압을 가하는 복수의 흡착 유닛이 상호 간격을 이루며 형성되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    복수의 흡착 유닛은 마스크의 용접부와 Z축 상의 영역에서 중첩되지 않도록 배치되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    그립 이동부는,
    베이스 유닛;
    베이스 유닛 상에 배치되어 그립부를 지지하는 그립 지지 유닛; 및
    베이스 유닛을 이동하는 그립 레일 유닛을 포함하며,
    베이스 유닛은 스테이지부의 상부로 그립부가 진입하도록, 스테이지부와 Z축 방향으로 이격된 영역 내에서 이동하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    헤드부는,
    마스크에 레이저를 조사하여 프레임과 용접하거나, 마스크에 레이저를 조사하여 레이저 트리밍(trimming)하는 레이저 유닛을 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    한 쌍의 레이저 유닛은 상호 이격되도록 배치되고,
    각각의 레이저 유닛은 마스크의 일측, 타측의 용접부에 각각 레이저를 조사하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    프레임은,
    중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부;
    복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    프레임은, 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    마스크 셀 영역이 존재하는 마스크 셀 시트부의 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공이 형성되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방치.
  13. 제12항에 있어서,
    스테이지부는, 프레임의 하부에 흡압을 발생하는 하부 지지 유닛을 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    하부 지지 유닛의 적어도 하나의 진공 유로가 형성되고, 진공 유로는 외부의 흡압 발생 수단에서 생성한 흡압을 흡착공에 전달하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    마스크에는 마스크 패턴이 형성되고, 마스크는 임시접착부를 개재하여 템플릿 상에 접착되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 장치.
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