CN104213072A - 复合式遮罩及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式遮罩及其制造方法，所述复合式遮罩包含一遮罩本体与一耐腐蚀沉积层，遮罩本体以其蚀刻孔与耐腐蚀沉积层中的耐蚀镀膜孔结合而为该复合式遮罩的镀膜区孔位，所述复合式遮罩制造方法主要是于一基材两侧以光微影手段分别形成一具有反向对应图案特性的第一光刻胶图案层及第二光刻胶图案层，再于基材具有第一光刻胶图案层的一侧以沉积手段形成一耐腐蚀沉积层，另通过第二光刻胶图案层对基材单方向蚀刻，而使基材形成具有贯穿蚀刻孔的遮罩本体，再去除第一、第二光刻胶图案层，以制成一包含遮罩本体与耐腐蚀沉积层的复合式遮罩，借此结合蚀刻加工速度快与耐蚀沉积层镀膜孔的高尺寸精准度，而提供一种极具产业利用价值的复合式遮罩。

Description

复合式遮罩及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种遮罩，尤指一种应用于如溅镀工艺或蒸镀等镀膜沉积工艺领域的复合式遮罩及其制造方法的发明。

背景技术

目前显示器产品主要是朝向全彩化、高分辨率化以及大面积化等趋势发展，如使用小分子有机电激发光材料的OLED显示器，必须利用热蒸镀(thermalevaporation)等方式镀膜沉积于其基材预定位置形成多层特定图形的有机膜，并在其量产化的制造过程中，为了避免不同镀膜材料间的相互污染，必须使用多腔体的真空设备与应用不同图形的遮罩来进行不同材料的镀膜工艺。

前述显示器面板的镀膜工艺中，镀膜的质量受遮罩的图形、孔径尺寸以及定位精准度等影响大，因此，具有高精度的金属遮罩为其镀膜工艺中必要的对象。目前蒸镀用高精度金属遮罩的制造技术，概有精密蚀刻与精密电铸等两种，其中精密蚀刻成形的遮罩具有制造速度快以及精密蚀刻的遮罩本体强度佳等特点，但是，遮罩中蚀刻成形的镀膜区孔位的图形、孔径尺寸等精度控制不易；至于精密电铸成形的遮罩虽可达到镀膜区孔位图形、孔径尺寸等高精度的控制，但是需要相当厚度的精密电铸遮罩的制作耗时，且电铸遮罩易因其材质特性而易于张网作业时受拉伸而变形等，故目前精密电铸制作的遮罩与前述精密蚀刻制作的遮罩，各有其制造及使用优缺点，未能达到较佳的产业利用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式遮罩及制造方法，解决现有精密电铸遮罩尺寸精准度佳但本体强度不足的问题，以及精密蚀刻遮罩强度佳但尺寸不易精确控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种复合式遮罩，其包含：

一遮罩本体，其包含一被镀物面与一镀物面分别位于相对的两侧，且具有至少一自镀物面延伸至被镀物面的蚀刻孔；以及

一耐腐蚀沉积层，是固着于遮罩本体的被镀物面，所述耐腐蚀沉积层相应于蚀刻孔处形成耐蚀镀膜孔，以相连通的蚀刻孔与耐蚀镀膜孔结合为复合式遮罩的镀膜区孔位。

如上所述的复合式遮罩中，所述遮罩本体的材料为铁基合金。

如上所述的复合式遮罩中，所述耐腐蚀沉积层为化学镍镀层。

如上所述的复合式遮罩中，所述遮罩本体的材料为铁基合金，所述耐腐蚀沉积层为化学镍镀层。

如上所述的复合式遮罩中，所述遮罩本体的厚度为0.02mm～0.25mm，所述耐腐蚀沉积层的厚度为1μm～30μm。

本发明还提供一种复合式遮罩制造方法，其包含以下步骤：

提供一基材；

以光微影手段于基材相对的两侧表面分别形成图案化的第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层，成形于基材一侧的第一光刻胶图案层具有至少一图案化凸起区块，成形于基材另一侧的第二光刻胶图案层具有相应于图案化凸起区块的图案化孔位；

以沉积手段于基材具有第一光刻胶图案层的一侧表面形成一耐腐蚀沉积层，并使图案化凸起区块位于所述耐腐蚀沉积层中显露于外；

以精密蚀刻手段自基材一侧的第二光刻胶图案层的图案化孔位朝第一光刻胶图案层方向进行单方向的蚀刻，并通过第二光刻胶图案层上的图案化孔位处形成贯穿基材且相对于第一光刻胶图案层的图案化凸起区块位置的蚀刻孔，使位于耐腐蚀沉积层与第二光刻胶图案层之间的基材形成一遮罩本体；以及

去除遮罩本体两侧第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层，耐腐蚀沉积层于去除的第一光刻胶图案层的图案化凸起区块处形成连通蚀刻孔的耐蚀镀膜孔，借以制成包含有遮罩本体与耐腐蚀沉积层的复合式遮罩，遮罩本体的蚀刻孔与耐腐蚀沉积层的耐蚀镀膜孔结合，为该复合式遮罩的镀膜区孔位。

如上所述的复合式遮罩制造方法中，以光微影手段于基材相对的两侧表面分别形成图案化第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层步骤中，其是于基材两侧表面分别形成第一光刻胶膜与第二光刻胶膜，次以相异特定图案的第一光掩膜、第二光掩膜分别对第一光刻胶膜、第二光刻胶膜进行曝光与显影工艺，使显影后的第一光刻胶膜、第二光刻胶膜分别而形成所述图案化第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层。

如上所述的复合式遮罩制造方法中，所述基材选用铁基合金，所述以精密蚀刻手段自基材第二光刻胶图案层的一侧朝第一光刻胶图案层方向进行单方向的蚀刻步骤中，是选用氯化铁蚀刻液，于沉积手段于基材具有第一光刻胶图案层的一侧表面形成一耐腐蚀沉积层的步骤中，所述沉积手段是使用无电电镀沉积手段，于基材表面形成无电镀镍镀层作为耐腐蚀沉积层。

本发明可达成的有益功效是，利用遮罩本体中以单方向蚀刻手段形成蚀刻孔，另于遮罩本体另一侧事先形成一耐腐蚀沉积层，耐腐蚀沉积层中成形有耐蚀镀膜孔，以耐蚀镀膜孔与连通的蚀刻孔结合为该复合式遮罩的镀膜区孔位。由于耐腐蚀沉积层可承受基材蚀刻时所使用蚀刻液的长时间浸泡侵蚀，使该耐腐蚀沉积层的耐蚀镀膜孔并不会因后续蚀刻工艺而改变其孔位形状与尺寸，而且，利用光微影手段在基材被镀物面形成第一光刻胶图案层的过程后，由于该耐腐蚀沉积层具有近乎100%的表面覆盖率与反向表面复制性，因此，只要能完善设计与控制基材被镀物面形成第一光刻胶图案层的尺寸与精度，则可以确保该复合式遮罩的耐腐蚀沉积层的镀膜区孔位的形状与尺寸精度，另可确保该复合式遮罩应用于被镀物的镀膜沉积工艺中形成的镀膜品质与精度。

另一方面，本发明复合式遮罩的耐腐蚀沉积层是结合相异材质的遮罩本体，借由遮罩本体的强化，使该复合式遮罩能解决现有全电铸形成的遮罩易受拉伸而变形的问题，且一并解决全蚀刻遮罩镀膜区孔位的图形、孔径尺寸与定位精度不足的问题；再者，由于后续基材蚀刻时，无需非常精准地控制蚀刻孔位的尺寸精度，该遮罩本体蚀刻孔的蚀刻作业将变为相对简单，可大幅提升全蚀刻遮罩的生产良率，相较于全电铸遮罩亦具有大幅缩减工时的功效。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明复合式遮罩的一较佳实施例的立体示意图。

图2是图1所示复合式遮罩较佳实施例的剖面示意图。

图3是本发明复合式遮罩制造方法的一较佳实施例的流程示意图。

图4是图3中以蚀刻手段经由第二光刻胶图案层的对应孔使基材形成自镀物面延伸至被镀物面的蚀刻孔的剖面示意图。

图5是图2所示复合式遮罩实际应用于镀膜沉积设备中的剖面示意图。

其中，附图标记：

1遮罩本体

1A基材

10蚀刻孔

11被镀物面

12镀物面

2耐腐蚀沉积层

20耐蚀镀膜孔

3第一光刻胶图案层

3A第一光刻胶膜

30图案化凸起区块

4第二光刻胶图案层

4A第二光刻胶膜

40图案化孔位

5第一光掩膜

6第二光掩膜

7沉积材料源

8被镀物

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

本发明是包含一复合式遮罩以及一复合式遮罩制造方法，如图1及图2所示，是公开本发明复合式遮罩的一较佳实施例，该复合式遮罩是包含一遮罩本体1以及一耐腐蚀沉积层2。

如图1及图2所示，所述遮罩本体1是选用低膨胀系数的材料所制成为佳，如铁镍合金(Invar)等铁基合金材料，不易因实施的环境温度改变而产生变形，确保遮罩本体形状的稳定性，所述铁镍合金材质的遮罩本体1厚度以0.02mm～0.25mm为佳。若基于成本考虑或由于铁镍合金(Invar)板材不易获得的缘故，亦可采用膨胀系数较铁镍合金为高的不锈钢材料板材替换代之。

所述遮罩本体1包含有一被镀物面11与一镀物面12，该被镀物面11与镀物面12分别位于遮罩本体1相对的两侧，且该遮罩本体1中蚀刻形成至少一个自镀物面12延伸至被镀物面11的蚀刻孔10，该遮罩本体1于蚀刻孔10孔壁部位需具有足够的强度，而不易因实施环境的施加应力或温度改变而产生变形的功用，所述遮罩本体的蚀刻孔的数量、位置、图形以及尺寸等，是依被镀物镀膜沉积工艺的需求而决定。

如图1及图2所示，所述耐腐蚀沉积层2的材质需具备可承受遮罩本体1于蚀刻成形蚀刻孔10所使用蚀刻液的浸蚀，所述耐腐蚀沉积层2可以电镀、电铸、化学镀膜、物理溅镀或蒸镀等各种沉积手段成形于遮罩本体1的被镀物面11；当遮罩本体1为铁基合金材料时，如铁镍合金(INVAR)等，遮罩本体1蚀刻成形蚀刻孔10所使用的蚀刻液可选用氯化铁(FeCl₃)系列蚀刻液，此时，可以使用无电电镀镍(Electroless Nickel Plating)手段于遮罩本体1的被镀物面11上形成化学组成为Ni-P或Ni-B的化学镍镀层作为所述耐腐蚀沉积层2，所述耐腐蚀沉积层2可于氯化铁(FeCl₃)蚀刻液环境下，承受至少30分钟以上的浸蚀，而不影响其原有尺寸精确度；所述的耐腐蚀沉积层2不需要太厚，基本只要能完整复制出原第一光刻胶图案层3上的图案化凸起区块30的尺寸及精度即可，一般而言，所述耐腐蚀沉积层2的厚度为1μm～30μm皆可满足其尺寸稳定性的强度需求，可视配合使用的第一光刻胶图案层3的厚度来调整使用。前述中，成形于遮罩本体1上耐腐蚀沉积层2尚需与被镀物面11间具有较佳附着性，使耐腐蚀沉积层2不易自遮罩本体1的被镀物面11上剥离。

如图1及图2所示，所述耐腐蚀沉积层2中相应于蚀刻孔10处形成耐蚀镀膜孔20，以相连通的蚀刻孔10与耐蚀镀膜孔20结合为复合式遮罩的镀膜区孔位，如图2所示的镀膜区孔位的耐蚀镀膜孔20是相应于被镀物镀膜沉积工艺所预定的镀膜图形、位置及尺寸，而遮罩本体1的蚀刻孔10因蚀刻成形之故，而呈现大于且接近耐蚀镀膜孔20的形状。

为实现前述复合式遮罩，本发明进一步提出的复合式遮罩制造方法，如图3所示，所述复合式遮罩制造方法是包含以下步骤：

提供一基材1A，所述基材1A的材料可选用铁镍合金(Invar)，或以不锈钢材取代，该基材1A相对的两侧界定为一被镀物面11与一镀物面12；

以光微影手段于基材1A的被镀物面11、镀物面12分别形成已图案化第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4，其中，形成于基材1A被镀物面11的第一光刻胶图案层3具有至少一凸起状的图案化凸起区块30，而形成于基材1A镀物面12的第二光刻胶图案层4具有至少一凹陷状的图案化孔位40，所有第一光刻胶图案层3的图案化凸起区块30与第二光刻胶图案层4的图案化孔位40，皆呈现俩俩相互对应形态而具有反向对应图案的特性，也就是说，所有第一光刻胶图案层3上的每一图案化凸起区块30，皆具有其位于第二光刻胶图案层4上的相对应的图案化孔位40，反之亦然，所述第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4的光刻胶材料及其厚度是依基材1A使用的材料与基材厚度来决定，所述第一光刻胶图案层3与后续待成形的耐腐蚀沉积层2两者厚度越接近越好，其中以厚度相等最佳，于本较佳实施例中，所述第一光刻胶图案层3厚度约15μm；

以沉积手段于基材1A的被镀物面11形成一耐腐蚀沉积层2，并使第一光刻胶图案层3中的图案化凸起区块30位于耐腐蚀沉积层2中显露于外，亦即图案化凸起区块30位于耐腐蚀沉积层2中呈等高的型态，或者，图案化凸起区块30凸出于耐腐蚀沉积层2表面的型态，于本较佳实施例中，所述耐腐蚀沉积层2厚度约为2μm～15μm，而此时，由于基材1A的被镀物面11将完全地被第一光刻胶图案层3中的图案化凸起区块30，以及包围于其外的耐腐蚀沉积层2所遮护，二者皆可确保基材1A的被镀物面11在后续蚀刻过程中不受蚀刻液腐蚀，并形成厚度较厚(约15μm)的第一光刻胶图案层3中的图案化凸起区块30以凸起状位于耐腐蚀沉积层2中；在沉积过程开始前，基材1A的镀物面12需要简易的整面遮护处理，以保护在其上的第二光刻胶图案层4，并于沉积过程结束后立即将其解除复原；

以精密蚀刻手段经由第二光刻胶图案层4的图案化孔位40对基材1A单方向蚀刻，使基材1A中形成自镀物面12延伸至被镀物面11的蚀刻孔10，蚀刻孔10位于被镀物面11的一端对应于第一光刻胶图案层3图案化凸起区块30，使位于耐腐蚀沉积层2与第二光刻胶图案层4之间的基材1A形成遮罩本体1，如图4所示，所述蚀刻孔10因蚀刻成形不易控制之故，所述蚀刻孔10邻接第一光刻胶图案层3图案化凸起区块30的一端，可呈现稍大于第一光刻胶图案层3图案化凸起区块30的形态，而不会影响整体复合式遮罩的使用效能；以及

去除第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4，耐腐蚀沉积层2因第一光刻胶图案层3的去除而其中形成耐蚀镀膜孔20，借此，制成一包含有遮罩本体1与耐腐蚀沉积层2的复合式遮罩，所述复合式遮罩中，遮罩本体1的蚀刻孔10与耐腐蚀沉积层2的耐蚀镀膜孔20连通结合，为该复合式遮罩的镀膜区孔位，所述整体复合式遮罩在后续镀膜使用上的尺寸精度，则完全取决于耐腐蚀沉积层2上的耐蚀镀膜孔20的位置精度与尺寸公差精确度。

如图3所示，所述以光微影手段于基材1A的被镀物面11以及镀物面12分别形成已图案化第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4的步骤，所述光微影手段可为黄光微影手法，其中是于基材1A被镀物面11、镀物面12分别形成第一光刻胶膜3A、第二光刻胶膜4A，所述第一光刻胶膜3A与第二光刻胶膜4A的光刻胶材料可为正光刻胶或负光刻胶，其中，该第一光刻胶膜3A的厚度略大于或等于耐腐蚀沉积层2的预定厚度，且二者厚度越接近越好，如果两者的厚度能够相等最佳，一般而言，所述耐腐蚀沉积层2的厚度为1μm～30μm皆可满足其尺寸稳定性的强度需求，第一光刻胶膜3A厚度则依所述耐腐蚀沉积层2的厚度而调整，于本较佳实施例中，所述耐腐蚀沉积层2的厚度为2μm～15μm，第一光刻胶膜3A的厚度约15μm，其次，使用相异特定图案的第一光掩膜5、第二光掩膜6分别对第一光刻胶膜3A、第二光刻胶膜4A进行曝光、显影等工艺后，显影后的第一光刻胶膜3A、第二光刻胶膜4A分别形成所述已图案化第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4，其中成形于基材1A被镀物面11的第一光刻胶图案层3具有至少一相应于预定镀膜区孔位的图案化凸起区块30，基材1A被镀物面11相对于图案化凸起区块30外围部位显露于外，第二光刻胶图案层4覆盖于基材1A镀物面12且第二光刻胶图案层4中形成相应于图案化凸起区块30位置的图案化孔位40，亦即所有第一光刻胶图案层3的图案化凸起区块30与第二光刻胶图案层4的凹陷状图案化孔位40，皆呈现俩俩相互对应形态。

前述以沉积手段于基材1A的被镀物面11形成一耐腐蚀沉积层2的步骤中，所述的沉积手段可选用电镀、无电电镀、电铸等各种沉积手段，于基材1A的被镀物面11形成耐腐蚀沉积层2时，所述第一光刻胶图案层3的图案化凸起区块30是位于耐腐蚀沉积层2中；在沉积过程开始前，基材1A的镀物面12需要简易的整面遮护处理，以保护在其上的第二光刻胶图案层4，并于沉积过程结束后立即将其解除复原。之后，进行以精密蚀刻手段经由第二光刻胶图案层4的图案化孔位40对基材1A进行单方向蚀刻而成形具有蚀刻孔10的遮罩本体1的步骤，再进行后续去除第一光刻胶图案层3与第二光刻胶图案层4的步骤，使耐腐蚀沉积层2于原先图案化凸起区块30区域形成一相对形状的凹陷状耐蚀镀膜孔20，本发明于所述以沉积手段于基材1A的被镀物面11形成一耐腐蚀沉积层2的步骤中，基于材料特性选择一可以承受后续基材1A蚀刻时用蚀刻液腐蚀的特定沉积工艺手段，或是可调整沉积工艺参数，使所得的沉积层具有耐蚀刻液腐蚀的特性，即可在基材1A具有第一光刻胶图案层3的被镀物面11形成一耐腐蚀沉积层2；以最常见的铁(Fe)基金属遮罩为例，如镍基合金(Invar)、SUS系列不锈钢等，最常用的即为氯化铁(FeCl₃)蚀刻液，而实验证实，以无电电镀沉积法所得的Ni-P化学镍镀层所构成耐腐蚀沉积层2，即具有可在氯化铁(FeCl₃)蚀刻液中承受长达30分钟，而不损其孔位边缘平整性与尺寸精确度的耐蚀刻特性。

借由前公开的复合式遮罩应用于蒸镀或溅镀等镀膜沉积设备中，如图5及图2所示，是将该复合式遮罩设置于沉积材料源7与被镀物8之间，并使该复合式遮罩的耐腐蚀沉积层2朝向被镀物，遮罩本体1朝向沉积材料源7，当进行蒸镀或溅镀等镀膜沉积工艺时，沉积材料源7经由热蒸发或高能量离子撞击产生的沉积材料中原子或分子解离后，解离的沉积材料原子或分子中的一部分能通过该复合式遮罩中的镀膜区孔位，而于被镀物8表面预定位置形成镀膜，其中复合式遮罩的镀膜区孔位邻近被镀物8一侧为耐腐蚀沉积层2的耐蚀镀膜孔20，耐腐蚀沉积层2的耐蚀镀膜孔20具有高精密度图形、尺寸特性，被镀物8上的镀膜图案尺寸精度完全由本发明复合式遮罩中的耐蚀镀膜孔20来决定，故使通过复合式遮罩的镀膜区孔位而沉积于被镀物表面形成镀膜具有高精准度的图形与尺寸，使被镀物的镀膜沉积工艺具有良好质量。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合式遮罩，其特征在于，其包含：

一遮罩本体，其包含一被镀物面与一镀物面分别位于相对的两侧，且具有至少一自镀物面延伸至被镀物面的蚀刻孔；以及

一耐腐蚀沉积层，是固着于遮罩本体的被镀物面，所述耐腐蚀沉积层相应于蚀刻孔处形成耐蚀镀膜孔，以相连通的蚀刻孔与耐蚀镀膜孔结合为复合式遮罩的镀膜区孔位。

2.根据权利要求1所述的复合式遮罩，其特征在于，所述遮罩本体的材料为铁基合金。

3.根据权利要求1所述的复合式遮罩，其特征在于，所述耐腐蚀沉积层为化学镍镀层。

4.根据权利要求1所述的复合式遮罩，其特征在于，所述遮罩本体的材料为铁基合金，所述耐腐蚀沉积层为化学镍镀层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合式遮罩，其特征在于，所述遮罩本体的厚度为0.02mm～0.25mm，所述耐腐蚀沉积层的厚度为1μm～30μm。

6.一种复合式遮罩制造方法，其特征在于，其包含以下步骤：

提供一基材；

以光微影手段于基材相对的两侧表面分别形成图案化的第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层，成形于基材一侧的第一光刻胶图案层具有至少一图案化凸起区块，成形于基材另一侧的第二光刻胶图案层具有相应于图案化凸起区块的图案化孔位；

以沉积手段于基材具有第一光刻胶图案层的一侧表面形成一耐腐蚀沉积层，并使图案化凸起区块位于所述耐腐蚀沉积层中显露于外；

以精密蚀刻手段自基材一侧的第二光刻胶图案层的图案化孔位朝第一光刻胶图案层方向进行单方向的蚀刻，并通过第二光刻胶图案层上的图案化孔位处形成贯穿基材且相对于第一光刻胶图案层的图案化凸起区块位置的蚀刻孔，使位于耐腐蚀沉积层与第二光刻胶图案层之间的基材形成一遮罩本体；以及

去除遮罩本体两侧第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层，耐腐蚀沉积层于去除的第一光刻胶图案层的图案化凸起区块处形成连通蚀刻孔的耐蚀镀膜孔，借以制成包含有遮罩本体与耐腐蚀沉积层的复合式遮罩，遮罩本体的蚀刻孔与耐腐蚀沉积层的耐蚀镀膜孔结合，为该复合式遮罩的镀膜区孔位。

7.根据权利要求6所述的复合式遮罩制造方法，其特征在于，以光微影手段于基材相对的两侧表面分别形成图案化第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层步骤中，其是于基材两侧表面分别形成第一光刻胶膜与第二光刻胶膜，次以相异特定图案的第一光掩膜、第二光掩膜分别对第一光刻胶膜、第二光刻胶膜进行曝光与显影工艺，使显影后的第一光刻胶膜、第二光刻胶膜分别而形成所述图案化第一光刻胶图案层与第二光刻胶图案层。

8.根据权利要求6或7所述的复合式遮罩制造方法，其特征在于，所述基材选用铁基合金，所述以精密蚀刻手段自基材第二光刻胶图案层的一侧朝第一光刻胶图案层方向进行单方向的蚀刻步骤中，是选用氯化铁蚀刻液，于沉积手段于基材具有第一光刻胶图案层的一侧表面形成一耐腐蚀沉积层的步骤中，所述沉积手段是使用无电电镀沉积手段，于基材表面形成无电镀镍镀层作为耐腐蚀沉积层。