CN103981486A - 金属遮罩制造方法以及金属遮罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属遮罩制造方法，包含(a)在基板的第一面设置具有第一镂空区的第一防蚀刻层；(b)在基板相对第一面的第二面上设置第二防蚀刻层；其中第二防蚀刻层上的第二镂空区与第一镂空区相对；(c)对第一面及第二面进行第一次蚀刻，使第一面为第一镂空区所曝露的区域形成第一凹陷部及使第二面为第二镂空区所曝露的区域形成第二凹陷部；其中第一凹陷部及第二凹陷部为基板的一部分所隔绝；(d)布设保护层填入第一凹陷部内；(e)自第二面进行第二次蚀刻，使第一凹陷部及第二凹陷部产生穿口；(f)去除第二防蚀刻层；以及(g)自第二面进行第三次蚀刻。

Description

金属遮罩制造方法以及金属遮罩
技术领域
本发明是关于一种金属遮罩制造方法以及用此方法制成的金属遮罩，特别是有关于供镀膜使用的金属遮罩的制造方法以及用此方法制成的镀膜用金属遮罩。
背景技术
金属遮罩是半导体及微机电等工艺中常使用的工具之一。在蒸镀、溅镀、网印及覆晶封装等程序中可利用金属遮罩形成所需的结构体。一般而言，金属遮罩是在金属基板的特定位置上制作需要的开口，镀膜材料可通过开口于基材上形成特定图案。
如图1A所示，常见的金属遮罩80受到工艺上的限制，其底面角度γ较大(约50～55度)且开口40较小，此结构容易对镀膜材料源600发出的镀膜材料造成阻碍，不利于薄膜厚度均匀性的控制以及镀膜材料源600的集中。另一方面若在相同大小开口40的前提下欲制作低角度，则会造成开口40密度较小。如图1B所示，金属遮罩80与金属遮罩80＇具有相同大小的开口40，但是金属遮罩80＇的开口40的密度明显小于金属遮罩80的开口40的密度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种金属遮罩制造方法以及用此方法制成的金属遮罩，以解决现有技术所遭遇到的上述问题。
金属遮罩制造方法，包含下列步骤：(a)在基板的第一面设置第一防蚀刻层；其中第一防蚀刻层上具有第一镂空区；(b)在基板相对第一面的第二面上设置第二防蚀刻层；其中第二防蚀刻层上的第二镂空区与第一镂空区相对；(c)对第一面及第二面进行第一次蚀刻，使第一面为第一镂空区所曝露的区域形成第一凹陷部及使第二面为第二镂空区所曝露的区域形成第二凹陷部；其中第一凹陷部及第二凹陷部为基板的一部分所隔绝；(d)布设保护层填入第一凹陷部内；(e)自第二面进行第二次蚀刻，使第一凹陷部及第二凹陷部产生穿口；(f)去除第二防蚀刻层；以及(g)自第二面进行第三次蚀刻。
步骤(b)包含使第二镂空区的横向宽度大于第一镂空区的横向宽度。步骤(e)包含于穿口横向宽度与第一凹陷部最大横向宽度相近时停止第二次蚀刻。步骤(g)中第三次蚀刻是采用朝向第二面方向的喷式蚀刻。步骤(g)中是蚀刻第二镂空区的内表面形成微结构壁面，当微结构壁面与第一面的夹角小于40度时，停止第三次蚀刻。步骤(g)中当微结构壁面的曲率半径大于500μm时，停止第三次蚀刻。
金属遮罩是以前述制造方法所制成，金属遮罩包含多个微结构，相邻微结构间夹有间隙；其中，每一微结构具有底面以及至少一微结构壁面。底面第一面的一部分。至少一微结构壁面与底面的夹角小于40度。微结构壁面与底面的夹角大于20度。微结构壁面的曲率半径大于500μm。间隙的横切宽度不小于底面的横切宽度的一半。
基于上述，本发明中的金属遮罩制造方法可制成具有较低角度及较大开口的金属遮罩，能提高后续镀膜工艺中对薄膜厚度均匀性的控制，并便利镀膜材料源的集中，从而得以解决先前技术所述及的问题。
本发明的另一目的在于提供一种金属遮罩，具有较低角度及较大开口，供后续镀膜工艺使用时可提高对薄膜厚度均匀性的控制，并便利镀膜材料源的集中。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
图1A及1B为习知技术示意图；
图2为本发明的较佳实施例流程图；
图3为在基板的第一面设置具有第一镂空区的第一防蚀刻层的实施例示意图；
图4为在基板的第二面设置具有第二镂空区的第二防蚀刻层的实施例示意图；
图5为形成第一凹陷部及第二凹陷部的实施例示意图；
图6A及6B为布设保护层填入第一凹陷部内的实施例示意图；
图7为形成穿口的实施例示意图；
图8为暴露出第二面及第二凹陷部的结构的实施例示意图；
图9为自第二面进行第三次蚀刻以形成微结构的实施例示意图；
图10为本发明金属遮罩的实施例示意图；以及
图11为在镀膜工艺中使用本发明金属遮罩的实施例示意图。
附图标记：
40  开口
80  金属遮罩
80＇  金属遮罩
100  基板
110  第一面
114  第一凹陷部
124  第二凹陷部
120  第二面
128  尖角部分
134  穿口
180  微结构
181  微结构壁面
182  底面
300  第一防蚀刻层
333  第一镂空区
500  第二防蚀刻层
555  第二镂空区
600  镀膜材料源
700  保护层
800  金属遮罩
d  厚度
W114  宽度
W134  宽度
W182  宽度
W333  宽度
W400  宽度
W555  宽度
θ  夹角
θ＇  夹角
具体实施方式
如图2所示的较佳实施例，本发明金属遮罩制造方法包含例如以下步骤。
步骤1010，在基板的第一面110设置第一防蚀刻层300；其中第一防蚀刻层300上具有第一镂空区333。具体而言，如图3所示，在基板100的第一面110设置具有第一镂空区333的第一防蚀刻层300。其中，基板100较佳选自金、银、铜、铝、镍或其合金，更佳为镍铁合金。第一防蚀刻层300较佳为光阻，可使用旋涂、喷涂或刮涂等方式设置于第一面110，并且透过曝光、显影等程序以形成第一镂空区333。其中，第一镂空区333可以视制造与设计需求呈现规则或不规则排列。
步骤1030，在基板相对第一面110的第二面120上设置第二防蚀刻层500；其中第二防蚀刻层500上的第二镂空区555与第一镂空区相对333。具体而言，如图4所示，在基板100的第二面120上设置具有第二镂空区555的第二防蚀刻层500。其中，第二防蚀刻层500上的第二镂空区555在第一面110的垂直投影与第一镂空区333重叠。第二防蚀刻层500较佳为光阻，可使用旋涂、喷涂或刮涂等方式设置于第二面120，并且透过曝光、显影等程序以形成第二镂空区555。在较佳实施例中，步骤1030包含使第二镂空区555的横向宽度W555大于第一镂空区333的横向宽度W333。
步骤1050，对第一面110及第二面120进行第一次蚀刻，使第一面110为第一镂空区333所曝露的区域形成第一凹陷部114及使第二面120为第二镂空区555所曝露的区域形成第二凹陷部124；其中第一凹陷部114及第二凹陷部124为基板100的一部分所隔绝。具体而言，将如图4所示相背两面分别设有第一防蚀刻层300及第二防蚀刻层500的基板100浸泡于蚀刻液中达一定时间。藉由刻意让第一面110的特定区域被第一镂空区333曝露而不受第一防蚀刻层300保护，蚀刻液可由此暴露区域侵蚀基板100而形成如图5所示的第一凹陷部114；同理，藉由刻意让第二面120的特定区域被第二镂空区555曝露而不受第二防蚀刻层500保护，可使基板100受蚀刻液侵蚀而形成第二凹陷部124。基板100浸泡于蚀刻液的时间可视所欲形成的第一凹陷部114与第二凹陷部124的深度与曲率的要求以及基板100供隔绝第一凹陷部114与第二凹陷部124的部分的厚度d的大小而增减。在不同实施例中，亦可采用喷式蚀刻或电浆蚀刻等方式分别对第一面110及第二面120进行蚀刻。
步骤1070，布设保护层700填入第一凹陷部114内。具体而言，如图6A所示，使用旋涂、喷涂或刮涂等方式将保护层700设于第一防蚀刻层300相对于基板100的另一面，并让其填入第一凹陷部114。然而在如图6B所示的不同实施例中，为了工艺上的需要(例如考虑到移除保护层700的难易或欲在第一防蚀刻层300上进行其它步骤)或是节省保护层700的材料成本，可进一步控制保护层700的设置位置以及填充量，令其可直接填入第一凹陷部114而不覆盖第一防蚀刻层300。
步骤1090，自第二面120进行第二次蚀刻，使第一凹陷部114及第二凹陷部124产生穿口134。具体而言，如图6A所示设有保护层700的基板100浸泡于蚀刻液中达一定时间。由于第二面120的第二镂空区555未受到保护层700保护而暴露于蚀刻液中，故基板100会继续受蚀刻液侵蚀，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110扩大，而后蚀刻液将侵蚀掉基板100隔绝第一凹陷部114与第二凹陷部124的部分，并如图7所示形成穿口134。此第二次蚀刻较佳停止在穿口134横向宽度W134与第一凹陷部114最大横向宽度W114相同或是穿口134横向宽度W134接近但略小于第一凹陷部114最大横向宽度W114时。亦即在较佳实施例中，当穿口134横向宽度W134与第一凹陷部114最大横向宽度W114相同或是穿口134横向宽度W134接近但略小于第一凹陷部114最大横向宽度W114时，可将基板100自蚀刻液中取出并清洗之，藉以停止蚀刻。在不同实施例中，亦可使用喷式蚀刻或电浆蚀刻方式自第二面进行第二次蚀刻。
步骤1110，去除第二防蚀刻层500。具体而言，可以机械力剥除图7中所示的第二防蚀刻层500，形成如图8所示暴露出第二面120及第二凹陷部124的结构。然而在不同实施例中，亦可透过曝光、显影等程序或使用电浆蚀刻方式以去除第二防蚀刻层500。
步骤1130，自第二面进行第三次蚀刻。具体而言，如图8所示设有保护层700的基板100，采用朝向第二面120方向的喷式蚀刻，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110扩大，并侵蚀第二面120，而后形成如图9所示的结构。然而在不同实施例中，亦可将如图8所示设有保护层700的基板100浸泡于蚀刻液中达一定时间。由于第二面120及第二凹陷部124未受到保护层700保护而暴露于蚀刻液中，故基板100会继续受蚀刻液侵蚀，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110扩大，第二面120亦会被蚀刻液逐渐侵蚀，而后形成如图9所示的微结构180。
以不同角度观之，在步骤1130中是蚀刻第二镂空区555(见图4)的内表面形成如图9所示的微结构180的微结构壁面181。在一具体实施例中，当微结构壁面181与第一面110相接处的夹角θ小于40度时，停止第三次蚀刻。在不同实施例中，当微结构壁面181的曲率半径大于500μm时，停止第三次蚀刻。第三次蚀刻停止后，可透过曝光显影等程序、机械力剥除或电浆蚀刻等方式移除保护层700及第一防蚀刻层300，以形成如图10所示包含多个微结构180的金属遮罩800。其中，相邻微结构180间夹有间隙400。每一微结构180具有底面182以及至少一微结构壁面181。底面182是第一面110(请见图9)的一部分。在较佳实施例中，微结构壁面181与底面182相接处的夹角θ＇介于20度到40度，曲率半径大于500μm，间隙400的横切宽度W400不小于底面182的横切宽度W182的一半。
进一步而言，在蚀刻过程中，凸出或尖角结构的蚀刻速度会快于平面或曲面结构的蚀刻速度。因此，在第三次蚀刻过程中，图8所示实施例中的尖角部分128的蚀刻速度会大于第二凹陷部124的蚀刻速度，而第二凹陷部124中的蚀刻速度又以靠近700处为较慢，远离700处较快。藉此，本发明的金属遮罩制造方法可形成例如图10所示的金属遮罩800，其具有较低角度(夹角θ＇介于20度到40度)及较大开口(间隙400的横切宽度W400不小于底面182的横切宽度W182的一半)，亦即能同时具有较低角度与较大开口的特性并且保持同样开口密度，或者在大开口的前题下做出低角度并且保持同样开口密度。如图11所示的实施例，具有较低角度及较大开口的金属遮罩800，因为在镀膜工艺中较不会对镀膜材料源600发出的镀膜材料造成阻碍，所以有利于薄膜厚度均匀性的控制，并便利镀膜材料源600的集中。
虽然前述的描述及图式已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附申请专利范围所界定的本发明原理的精神及范围。熟悉本发明所属技术领域的一般技术人员将可体会，本发明可使用于许多形式、结构、布置、比例、材料、组件和组件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由后附申请专利范围所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。

Claims (10)

1.一种金属遮罩制造方法，包含下列步骤：
(a)在一基板的一第一面设置一第一防蚀刻层；其中该第一防蚀刻层上具有一第一镂空区；
(b)在该基板相对该第一面的一第二面上设置一第二防蚀刻层；其中该第二防蚀刻层上的一第二镂空区与该第一镂空区相对；
(c)对该第一面及该第二面进行一第一次蚀刻，使该第一面为该第一镂空区所曝露的区域形成一第一凹陷部及使该第二面为该第二镂空区所曝露的区域形成一第二凹陷部；其中该第一凹陷部及该第二凹陷部为该基板的一部分所隔绝；
(d)布设一保护层填入该第一凹陷部内；
(e)自该第二面进行第二次蚀刻，使该第一凹陷部及该第二凹陷部产生一穿口；
(f)去除该第二防蚀刻层；以及
(g)自该第二面进行第三次蚀刻。
2.如权利要求1所述的金属遮罩制造方法，其特征在于，步骤(b)包含使该第二镂空区的横向宽度大于该第一镂空区的横向宽度。
3.如权利要求1所述的金属遮罩制造方法，其特征在于，步骤(e)包含于该穿口横向宽度与该第一凹陷部最大横向宽度相近时停止该第二次蚀刻。
4.如权利要求1所述的金属遮罩制造方法，其特征在于，步骤(g)中该第三次蚀刻是采用朝向该第二面方向的喷式蚀刻。
5.如权利要求1所述的金属遮罩制造方法，其特征在于，步骤(g)中是蚀刻该第二镂空区的内表面形成一微结构壁面，当该微结构壁面与该第一面的夹角小于40度时，停止该第三次蚀刻。
6.如权利要求5所述的金属遮罩制造方法，其特征在于，步骤(g)中当该微结构壁面的曲率半径大于500μm时，停止该第三次蚀刻。
7.一种金属遮罩，是以权利要求1至6中任一者所述的制造方法所制成，该金属遮罩包含多个微结构，相邻微结构间夹有一间隙；其中，每一微结构具有：
一底面，为该第一面的一部分；以及
至少一微结构壁面，与该底面的夹角小于40度。
8.如权利要求7所述的金属遮罩，其特征在于，该微结构壁面与该底面的夹角大于20度。
9.如权利要求7所述的金属遮罩，其特征在于，该微结构壁面的曲率半径大于500μm。
10.如权利要求7所述的金属遮罩，其特征在于，该间隙的横切宽度不小于该底面的横切宽度的一半。
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