CN109790628A - 用作沉积掩模的合金金属箔、沉积掩模及其制造方法以及利用该沉积掩模的有机发光元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在金属箔形成多个微细的通孔的沉积掩模、用于该沉积掩模的金属箔及其制造方法以及利用所述沉积掩模制造有机EL元件的方法，提供一种用作沉积掩模的Fe‑Ni合金金属箔，其包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质，所述金属箔在至少一面上包括图案形成区域和未涂覆区域，相比所述未涂覆区域，所述图案形成区域的厚度薄、表面粗糙度值小，所述未涂覆区域位于金属箔的边缘并包围图案形成区域。

Description

用作沉积掩模的合金金属箔、沉积掩模及其制造方法以及利 用该沉积掩模的有机发光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在金属箔形成多个微细的通孔的沉积掩模、用于该沉积掩模的金属箔及其制作方法。另外，涉及一种利用所述沉积掩模制造有机电致发光(EL)元件的方法。
背景技术
近年来，随着智能设备的大众化，对虚拟现实(VR)设备的要求逐渐提高，同时，响应速度快、视角广、对比度优异且电力消耗低的有机EL显示器装置受到瞩目。尤其，VR的分辨率越高，提供更大的现实感，因此未来更加需要提高VR设备的画质。
为了制造高画质的有机EL显示器，需要显示器装置的像素的微细化。作为形成这种有机EL显示器装置的像素的方法，众所周知的有使用以所要形成的图案的排列形成通孔的沉积掩模来形成所需图案的像素的方法。具体地，将包括通孔的排列的沉积掩模紧贴于有机EL显示器基板，以形成通过真空沉积方式沉积的有机材料的像素。
一般来说，在金属箔涂覆光致抗蚀剂膜，并使用光刻技术形成光致抗蚀剂图案，然后通过湿式或干式蚀刻在金属箔形成贯穿的孔(通孔)，从而可以制造沉积掩模。
但是，由于需要显示器装置的像素微细化，作为沉积掩模的原材料的金属箔的粗糙度凸显为更重要的特性。在粗糙度高的金属箔上形成图案时，图案的形状变得不精确、均匀度降低，因此可能不适合用于高分辨率的沉积掩模。
此外，在需要像素微细化的情况下，利用约50μm至100μm程度的较厚的金属箔来形成高分辨率的图案的方面上，存在技术困难。例如，在厚度较厚的金属箔上形成通孔图案时，由于厚度较厚，在蚀刻过程中发生相邻图案之间的干涉，从而可能无法形成精确的图案。
作为解决如上所述的问题的方案，可以利用以较薄的厚度制造的方法。但是当厚度薄至20μm以下的程度而过于薄时，强度降低，并且在制造沉积掩模时，可能会发生基板变形以及伴随操作困难的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的各实施例是为了解决上述的问题而提出的，尤其，可以提供一种在蚀刻金属箔时能够精确地形成微细图案以制造沉积掩模的金属箔及包括微细的图案的沉积掩模。
另外，可以提供一种在以这种金属箔为基础制造具有多个通孔的沉积掩模时能够保持沉积掩模的强度的金属箔及沉积掩模。
(二)技术方案
本发明的一个方面，提供一种用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，根据一个实施例的金属箔包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质，所述金属箔在至少一面上包括图案形成区域和未涂覆区域，相比所述未涂覆区域，所述图案形成区域的厚度薄、表面粗糙度值小，所述未涂覆区域位于所述金属箔的边缘并包围图案形成区域。
所述图案形成区域的厚度可以为未涂覆区域的厚度的25％至88％，所述图案形成区域的厚度可以具有5μm至15μm的范围。
所述Fe-Ni合金金属箔通过电铸而制造，所述图案形成区域的粗糙度值小于所述未涂覆区域的粗糙度。例如，所述图案形成区域的表面粗糙度值可以为未涂覆区域的表面粗糙度值的30％以上且80％以下。
本发明的另一方面，提供一种用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔的制造方法，其特征在于，对所述Fe-Ni合金金属箔的一面中除了边缘以外的图案形成区域实施化学研磨，以使所述图案形成区域的厚度变薄，所述Fe-Ni合金金属箔包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质。
还可以包括以下步骤：对所述Fe-Ni合金金属箔的相反面的整个区域实施化学研磨，以形成薄的厚度。
本发明的又一方面，提供一种沉积掩模，其在Fe-Ni合金金属箔形成预定图案的通孔，所述Fe-Ni合金金属箔包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质，所述沉积掩模在一面上包括图案形成区域和未涂覆区域，在所述图案形成区域形成有所述预定图案的通孔，并且相比所述图案形成区域，所述未涂覆区域的厚度较厚且不包括通孔。
所述图案形成区域的厚度可以为未涂覆区域的厚度的25％至88％。例如，所述图案形成区域的厚度可以具有5μm至15μm的范围。
所述通孔的内部壁面倾斜，以使得间距从包括图案形成区域和未涂覆区域的一面朝向相反面变宽。
所述Fe-Ni合金金属箔通过电铸而制造，所述图案形成区域的粗糙度值可以小于所述未涂覆区域的粗糙度值。
所述图案形成区域的表面粗糙度值可以为未涂覆区域的表面粗糙度值的30％以上且80％以下。
所述通孔的内部壁面可以在平行于所述沉积掩模表面的方向上包括多个条纹。
所述沉积掩模的包括图案形成区域和未涂覆区域的一面的相反面的表面粗糙度值小于所述未涂覆区域的表面粗糙度值。
本发明的又一方面，提供一种制造沉积掩模的方法，在所述制造的用作掩模的Fe-Ni合金金属箔的所述内部区域内形成光致抗蚀剂图案之后执行蚀刻，以形成通孔。
在所述合金箔的相反面可以形成与所述光致抗蚀剂图案对应的光致抗蚀剂图案并执行蚀刻，以形成所述通孔。
另外，本发明的另一方面，提供一种有机电致发光(EL)元件的制造方法，包括以下步骤：在有机EL显示器基板上层叠所述提供的沉积掩模，并对沉积对象有机物执行真空沉积，以转印掩模图案。
(三)有益效果
根据本发明的实施例，通过控制作为沉积掩模的原材料的金属箔的粗糙度，可以提供一种具有图案的超精确微细化和图案之间的高均匀度的金属箔及沉积掩模。
另外，根据本发明的一个实施例的作为沉积掩模原材料的金属箔和沉积掩模的制造方法，可以提供一种保持强度的同时伴随所述特征的沉积掩模。
附图说明
图1是示出制造沉积掩模的工艺图的例示图。
图2是概略地示出基于化学研磨的时间的金属箔的表面粗糙度的变化的图表。
图3是基于化学研磨的时间的金属箔表面的三维轮廓(3-D profile)的平面图图像。
图4是基于化学研磨的时间的金属箔表面的3-D轮廓的立体图图像。
图5是以化学研磨前后的金属箔为对象，通过蚀刻形成图案时，拍摄形成在金属箔的通孔的光学图像。
最佳实施方式
近年来，随着像素的微细化的需求，在利用约50μm至100μm程度的较厚的金属箔作为沉积掩模时，由于在形成通孔图案时金属箔的厚度厚，在蚀刻过程中发生相邻图案之间的干涉，因此无法形成精确的图案等，在得到高分辨率的图案的方面上存在技术性困难，另外，在使用20μm以下程度的厚度薄的金属箔时，强度降低，由此在制造沉积掩模时发生基板变形等，在操作和处理中伴随着困难。
因此，本发明的目的在于，提供一种利用厚度厚的金属箔的同时能够形成精确的图案的沉积掩模的制造方法及其掩模。下面，通过附图对本发明进行详细说明。
本发明中，将Fe-Ni合金作为沉积掩模来使用。在所述Fe-Ni合金中，只要是包含34～46重量％的Ni，且余量为铁和不可避免的杂质，则可以不做特别限定。
作为所述Fe-Ni金属箔不仅可以使用通过轧制法(Rolling)得到的金属箔，而且还可以使用通过电铸法(Electroforming)得到的金属箔。
所述轧制法是将Fe和Ni铸造成钢锭(Ingot)之后反复实施轧制和退火从而制造金属箔的方法，通过这种轧制法制造的Fe-Ni系合金金属箔的伸长率高、表面平滑，因此具有不易发生裂纹的优点。但是，由于制造时的机械性限制，难以制造宽度为1m以上的金属箔，并且在超薄(50μm以下)的情况下，存在需要过高的制造成本的缺点。另外，即使接受这种制造成本方面的不利因素而通过轧制法制造金属箔，由于组织的平均晶粒尺寸粗大而机械物理性质变差。
另一方面，电铸法是通过供液喷嘴将电解液供应到由面向设置在电解槽内而旋转的圆柱形阴极辊的一对圆弧形状的阳极围绕的间隙以通电流，从而在所述阴极辊的表面电沉积金属，并取下该金属之后进行收卷以制造金属箔的方法。对于通过这种电铸法制造的金属箔来说，其平均晶粒尺寸微细，从而具有机械物理性质优异的优点，并且还可以以低制造成本制造，从而具有制造成本低的优点。
通过所述电铸法制造的金属箔基本上具有高粗糙度，但是如果表面粗糙度高，则在形成微细的图案的通孔时存在很多问题。例如，在粗糙度高的平面上形成光致抗蚀剂图案时，由于图案被压瘪而无法形成正常的形状，并且在这种图案上进行蚀刻时形成图案的最外廓线形成为非线性。结果通孔被压瘪，并且利用该通孔沉积的有机物的形状脱离了起初要制造的形状，另外，这种形状的不均匀性向整体扩散。
因此，本发明中，针对通过轧制法制造的金属箔以及通过电铸法制造的金属箔，为了作业上的处理便利性等，即便使用厚度厚的金属箔，也有必要形成准确的图案，尤其在通过电铸法制造金属箔时保持低表面粗糙度，以形成微细的图案的通孔。
因此，本发明包括对金属箔的一个表面执行化学研磨的步骤。其中，优选地，对所述金属箔执行的化学研磨并不是针对整个面执行的，而是对形成通孔的区域，即对图案形成区域执行部分化学研磨。如果对整个面执行研磨，则使用具有预定厚度的金属箔就足以，但是在此情况下，由于厚度薄而难以精确地形成通孔。
更具体地，对所述金属箔的一面中除了金属箔的边缘的通过通孔形成图案的图案形成区域执行化学研磨。通过这种化学研磨，可以将图案形成区域形成为适于精确地形成通孔的程度的厚度。
另外，如通过电铸法得到的金属箔的情况，当金属箔具有高表面粗糙度时，可以通过这种化学研磨来降低表面粗糙度，通过此可以防止在通过蚀刻形成图案时最外廓线形成为非线性的情况。
另一方面，没有对所述金属箔的边缘执行化学研磨而将其保持为未涂覆区域，从而能够向金属箔提供整体的机械强度，因此能够确保作业时的处理容易性。更具体地，在处理掩模时，可以通过未涂覆区域来防止压瘪，另外，在制造有机EL显示器时将沉积掩模固定在殷钢框架，此时边缘未涂覆区域提供刚性，从而能够抑制掩模的下垂，因此能够更精确地转印图案。
为了所述部分化学研磨，如示出本发明的制造沉积掩模的工艺流程的图1中的(a)步骤，可以在形成能够保护金属表面的保护层之后执行化学研磨，以使金属箔的边缘免受化学研磨液的影响而存在为未涂覆区域。
作为所述保护层可以使用光致抗蚀剂(Photoresist)，在金属箔的整个区域进行涂覆之后可以利用光刻工艺区分图案形成区域和未涂覆区域，作为光致抗蚀剂的种类，液态型和膜型均可以被使用。
根据需要，对所述金属箔的一面执行部分研磨的同时，还可以对所述金属箔的相反面执行化学研磨。此时，针对所述相反面的化学研磨，可以对与所述一面的图案形成区域对应的部分执行部分研磨，而且还可以对整个面执行研磨。通过对所述相反面执行研磨，还可以降低相反面的表面粗糙度，因此在基板层叠时提高紧贴性，从而可以有助于图案的精确转印。
因此，如图1的(b)中示出的例子，可以制造用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔。从图1的(b)可知，通过此得到的金属箔的未涂覆区域和图案形成区域的厚度不同。即，图案形成区域通过化学研磨而被研磨，从而图案形成区域的厚度比未涂覆区域的厚度薄，因此可以形成更精确的通孔图案。
此时，对所述图案形成区域执行化学研磨以具有能够精确地形成通孔图案的程度的厚度，并且可以调节图案形成区域的厚度，因此不作特别限制，例如，可以执行化学研磨以具有5μm至40μm的厚度，优选具有5μm至20μm的厚度。只要具有所述范围内的厚度，则可以将通孔更容易地实现为高精确度。
可以将通过这种化学研磨形成的图案形成区域的厚度控制为作为基材提供的金属箔的厚度即未涂覆区域的厚度的约25％至88％。当图案形成区域的厚度大于所述厚度时，通过化学研磨减少的图案形成区域的厚度小，由此在形成通孔图案时得到的益处少，当所述图案形成区域的厚度小于所述厚度时，虽然对形成精确的通孔图案来说优选，但是在化学研磨时相对消耗大量的时间，并且在降低表面粗糙度的方面上，对进一步使表面平坦化的帮助较小。
另外，通过这种化学研磨使图案形成区域的表面平坦化，从而相比未涂覆区域，所述图案形成区域具有显著低的表面粗糙度值。随着执行化学研磨的时间增加，表面粗糙度值降低，并且有助于表面平坦化，但是表面平坦化的程度显示逐渐减少的倾向。
图2概略地示出基于化学研磨的时间的金属箔的表面粗糙度的变化的图表。如从所述图2可知，随着化学研磨时间的增加，示出Ra和Rz均减少的倾向。这种表面粗糙度的减少可以相比在通过电铸法得到的金属箔中得到更好的效果，本发明中，优选地，对图案形成区域执行化学研磨以使图案形成区域的表面粗糙度值为未涂覆区域的表面粗糙值的30％至80％。
针对通过如上所述的方法得到的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，如图1的(c)所示，在所述图案形成区域形成预定的光致抗蚀剂图案。所述光致抗蚀剂可以采用一般执行的方法，根据所要得到的通孔图案，在所述图案形成区域形成光致抗蚀剂图案。此时，还在所述金属箔的相反面的与形成所述图案形成区域的通孔的部分对应的部分形成光致抗蚀剂图案。
接着，如图1的(d)所示，使用蚀刻液在没有形成光致抗蚀剂图案的部分进行蚀刻并形成通孔。所述蚀刻是针对图案形成区域进行的，从而不仅可以形成通孔，而且将图案形成区域蚀刻至预定的厚度，接着，可以在相反面使用蚀刻液进行蚀刻以形成通孔。
如上所述，在包括图案形成区域的面上蚀刻至预定深度且在相反面蚀刻并贯穿来形成通孔的情况下，如从图1的(d)和(e)可知，可以得到具有以下结构的通孔，即所述通孔的内部壁面形成为从一面到另一面通孔的宽度逐渐变窄，并且通孔的宽度最窄的部分存在于金属箔的截面中间区域。
在形成所需图案的通孔的情况下，去除形成在金属箔的表面上的光致抗蚀剂，从而可以得到如图1的(e)的沉积掩模。
当所述Fe-Ni合金金属箔为通过电铸法得到的金属箔的情况下，可以确认在所述通孔的内部壁面形成多个条纹。沿着所述平面方向形成的多个条纹是在先前进行的化学研磨中逐层研磨表面层时起到得到美丽的表面的重要作用的部分，并且可以在通过电铸制造的金属箔的内部形成。
如上得到的掩模层叠在有机EL显示器基板上，并且以与掩模的图案相同的图案，将沉积对象有机物真空沉积，从而可以制造有机EL元件。
例如，在利用根据本发明的沉积掩模来沉积有机物时，将所述沉积掩模粘贴在所要沉积的基板来使用，为此，将沉积掩模固定在厚的殷钢框架。在经过所述多个工艺时，强度低的沉积掩模会发生不良或无法再次使用，但是根据本发明的沉积掩模的图案形成区域具有非常薄的厚度，从而不仅能够精确地形成通孔图案，而且未涂覆区域存在于边缘，从而能够提高掩模的整体强度，因此在制造时可以减少不良率并提高操作效率。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进行更详细说明。但是，下面的实施例仅示出本发明的一个实施例，本发明并不限定于此。
使用研磨液(13.5重量％的硫酸、1.5重量％的过氧化氢以及85重量％的纯水)对通过电铸法制造的包含34～46重量％的Ni的Fe-Ni合金金属箔(厚度为15μm)执行化学研磨。化学研磨以0.2μm/秒的表面蚀刻速度进行，并且将化学研磨的执行时间调节为如下表1所示。
分别测量由此得到的金属箔的表面粗糙度Ra和Rz，并将其结果表示在表1中。另外，将其结果以图表形式示出在图2中。
[表1]
研磨时间(秒) Ra(μm) Rz(μm)
比较例1 0 0.302 3.832
发明例1 5 0.150 1.242
发明例2 10 0.115 0.905
发明例3 15 0.105 0.736
发明例4 20 0.090 0.649
从所述表1和表2可知，可以根据研磨时间显著降低表面粗糙度。
另外，将分别得到的金属箔的表面形状的3-D轮廓图像示出在图3和图4中。图3是表面的3-D轮廓的平面图图像，图4是表面的3-D轮廓的立体图图像。
通过图3和图4可知，表面的形态(morphology)根据研磨时间变光滑(smooth)。
对于从比较例1和发明例3得到的金属箔，通过表面光刻技术形成光致抗蚀剂图案之后执行蚀刻以形成通孔。
利用电子显微镜拍摄由此得到的通孔，并将其照片示出在图5中。
从图5中可知，在实施化学研磨的发明例3的金属箔中形成的通孔没有发生压瘪而形成为非常均匀。另外，可以知道形成的通孔图案的线性度很清楚。
然而，可以知道比较例1的通孔的边界不清楚，从而通孔图案的线性度显著低。另外，可以观察到所形成的通孔由于表面的粗糙度而被压瘪的形状。

Claims (18)

1.一种用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，其包括34～46重量％的Ni、余量的Fe及不可避免的杂质，
所述金属箔在至少一个面上包括图案形成区域和未涂覆区域，
相比所述未涂覆区域，所述图案形成区域的厚度薄、表面粗糙度值小，
所述未涂覆区域位于所述金属箔的边缘并包围图案形成区域。
2.根据权利要求1所述的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，其中，所述图案形成区域的厚度为未涂覆区域的厚度的25％至88％。
3.根据权利要求1所述的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，其中，所述图案形成区域的厚度具有5μm至20μm的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，其中，所述Fe-Ni合金金属箔通过电铸而制造，所述图案形成区域的粗糙度值小于所述未涂覆区域的粗糙度值。
5.根据权利要求4所述的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔，其中，所述图案形成区域的表面粗糙度值为未涂覆区域的表面粗糙度值的30％以上且80％以下。
6.一种用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔的制造方法，其特征在于，对所述Fe-Ni合金金属箔的一面中除了边缘以外的图案形成区域实施化学研磨，以使所述图案形成区域的厚度变薄，其中，所述Fe-Ni合金金属箔包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求6所述的用作沉积掩模的Fe-Ni合金金属箔的制造方法，还包括以下步骤：对所述金属箔的相反面的整个区域实施化学研磨，以形成薄的厚度。
8.一种沉积掩模，其在Fe-Ni合金金属箔形成预定图案的通孔，所述Fe-Ni合金金属箔包括：Ni：34～46重量％、余量的Fe及不可避免的杂质，
所述沉积掩模在一面上包括图案形成区域和未涂覆区域，在所述图案形成区域形成有所述预定图案的通孔，并且相比所述图案形成区域，所述未涂覆区域的厚度较厚且不包括通孔。
9.根据权利要求8所述的沉积掩模，其中，所述图案形成区域的厚度为未涂覆区域的厚度的25％至88％。
10.根据权利要求8所述的沉积掩模，其中，所述图案形成区域的厚度具有5μm至15μm的范围。
11.根据权利要求8所述的沉积掩模，其中，所述通孔的内部壁面倾斜，以使得间距从包括图案形成区域和未涂覆区域的一面朝向相反面变宽。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的沉积掩模，其中，所述Fe-Ni合金金属箔通过电铸而制造，所述图案形成区域的粗糙度值小于所述未涂覆区域的粗糙度值。
13.根据权利要求12所述的沉积掩模，其中，所述图案形成区域的表面粗糙度值为未涂覆区域的表面粗糙度值的30％以上且80％以下。
14.根据权利要求12所述的沉积掩模，其中，所述通孔的内部壁面在平行于所述沉积掩模表面的方向上包括多个条纹。
15.根据权利要求12所述的沉积掩模，其中，所述沉积掩模的包括图案形成区域和未涂覆区域的一面的相反面的表面粗糙度值小于所述未涂覆区域的表面粗糙度值。
16.一种制造沉积掩模的方法，在通过权利要求6或7的方法制造的用作掩模的Fe-Ni合金金属箔的所述图案形成区域内形成光致抗蚀剂图案之后执行蚀刻，以形成通孔。
17.根据权利要求16所述的制造沉积掩模的方法，其中，在所述合金箔的相反面形成与所述光致抗蚀剂图案对应的光致抗蚀剂图案并执行蚀刻，以形成所述通孔。
18.一种有机电致发光元件的制造方法，包括以下步骤：在有机电致发光显示器基板上层叠权利要求8至11中任一项的沉积掩模，并对沉积对象有机物执行真空沉积，以转印掩模图案。
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