CN114086114A - 金属遮罩及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种金属遮罩及其制造方法，所述金属遮罩包括压延金属材料，以形成金属遮罩基材，其中金属遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多条沟槽，而这些沟槽皆朝向一方向延伸。表面具有至少一取样区域，而多条沟槽分布于取样区域中，其中取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积之间的平均面积比值介于45％与68％之间。

Description

金属遮罩及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种应用于图案化制程的工具以及此工具制造方法，且特别是有关于一种金属遮罩及其检测方法。
背景技术
现今已有一些显示面板采用蒸镀(evaporation)并搭配使用金属遮罩的方式来制造，其中上述金属遮罩具有多个开口。在蒸镀的过程中，镀料能通过这些开口而沉积在被镀基板(例如玻璃板)上，以形成图案化膜层。现有的金属遮罩通常是采用光刻(photolithography)制程制造，所以这些开口通常是由显影后的光阻图案所定义。
目前的显示面板已朝向高分辨率的趋势而发展，所以金属遮罩的这些开口之间的间距(pitch)须要缩小，以使金属遮罩可以用来制造高分辨率的显示面板。然而。一旦这些开口之间的间距缩小，光阻图案覆盖相邻两开口之间区域的部分也会跟着缩小，以至于在进行蚀刻的过程中，光阻图案可能没有确实覆盖上述相邻两开口之间的区域而导致后续形成一些不合规格的大尺寸开口，甚至形成多个彼此相连的开口，造成制造完成的金属遮罩不适合或无法用于制造高分辨率的显示面板。
发明内容
本发明至少一实施例提出一种金属遮罩，其可应用于制造显示面板。
本发明另一实施例提出一种金属遮罩的制造方法，以制造上述金属遮罩。
在本发明至少一实施例所提出的金属遮罩的制造方法中，首先，压延金属材料，以形成金属遮罩基材，其中金属遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多条沟槽，而这些沟槽皆朝向一方向延伸。表面具有至少一取样区域，而多条沟槽分布于取样区域中，其中取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积之间的平均面积比值介于45％与68％之间。
在本发明至少一实施例中，上述制造方法还包括对金属遮罩基材进行光刻制程。
在本发明至少一实施例中，上述表面具有多个取样区域。在同一个取样区域中，根据位于取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积定义面积比值，而平均面积比值等于这些取样区域的面积比值的平均值。
在本发明至少一实施例中，上述金属遮罩基材还包括一对彼此相对的长边与一对彼此相对的短边，而这些长边连接这些短边。这些取样区域沿着这些长边而分布，而上述方向平行于这些长边的延伸方向。
本发明至少一实施例所提出的金属遮罩包括表面、多条沟槽以及多个开口。表面具有至少一取样区域。这些沟槽与这些开口皆形成在表面上，而这些沟槽皆朝向同一方向延伸，其中取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积之间的平均面积比值介于45％与68％之间。
在本发明至少一实施例中，各个沟槽的宽度介于7微米至23微米。
在本发明至少一实施例中，上述金属遮罩还包括一对彼此相对的长边与一对彼此相对的短边，其中这些长边连接这些短边，而上述沟槽延伸的方向平行于这些长边的延伸方向。
在本发明至少一实施例中，上述表面具有多个取样区域，而这些取样区域沿着这些长边而分布。
在本发明另一实施例所提出的金属遮罩的制造方法中，首先，压延金属材料，以形成金属遮罩基材，其中金属遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多条沟槽，而这些沟槽皆朝向同一方向延伸。之后，于表面选取至少一取样区域。量测并取得取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积之间的平均面积比值。当平均面积比值介于45％与68％之间时，对金属遮罩基材进行光刻制程。
在本发明至少一实施例中，于上述表面选取多个取样区域，而量测并取得平均面积比值的步骤包括量测并取得在同一个取样区域中，位于取样区域中的这些沟槽的面积与取样区域的面积所定义的面积比值。之后，计算这些取样区域的面积比值的平均值。
当上述平均面积比值介于45％与68％之间时，金属遮罩基材的表面可具有合适的粗糙度，而此合适的粗糙度有助于形成具有合格开口的金属遮罩，以使金属遮罩能应用于制造显示面板。
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1A是本发明至少一实施例之金属遮罩的制造方法所采用的压延制程的示意图。
图1B是图1A中的压延滚轮表面的局部放大示意图。
图2A是经过图1A的压延制程而形成的金属遮罩基材的俯视示意图。
图2B是图2A中的金属遮罩基材在其中一个取样区域内的俯视示意图。
图3A与图3B是图2A中的金属遮罩基材在进行光刻制程时的剖面示意图。
图3C是由图3B中的金属遮罩的俯视示意图。
其中，附图标记：
10：金属材料
30：初始光阻层
31：光阻图案
31a、31b：孔洞
101：金属遮罩基材
100：金属遮罩
110、111：表面
130：沟槽
131、211r：宽度
150：取样区域
151：边长
170：开口
191：长边
192：短边
200：压延机
210：压延滚轮
211：压延层
211p：凸点
212：滚轮
290：传输滚轮
D1：第一方向
D2：第二方向
具体实施方式
以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，图式中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大。因此，下文实施例的说明与解释不受限于图式中的元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际制程及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，图式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而图式所示的锐角可以是圆的。所以，本案图式所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本案的申请专利范围。
其次，本案内容中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量系统或制程条件两者的限制。此外，「约」可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如±30％、±20％、±10％或±5％内。本案文中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。
图1A是本发明至少一实施例之金属遮罩的制造方法所采用的压延制程的示意图。请参阅图1A，在本实施例的金属遮罩的制造方法中，首先，压延金属材料10，以形成金属遮罩基材101。具体而言，金属材料10可以送入至压延机(calendering machine)200内进行压延，其中压延机200包括多个压延滚轮(calendering roller)210以及多个传输滚轮290。
金属材料10可以是可挠性的(flexible)金属带或刚性的(rigid)金属板，其中一些传输滚轮290能将金属材料10输入至这些压延滚轮210之间，以使相邻两个转动的压延滚轮210能压延金属材料10，以形成金属遮罩基材101。其他传输滚轮290能传输压延好的金属遮罩基材101，以使金属遮罩基材101离开这些压延滚轮210，并且从压延机200输出。
值得一提的是，图1A所示的压延机200可以包括四个压延滚轮210，其中这四个压延滚轮210可同时压延同一个金属材料10。另外，在本实施例中，这些压延滚轮210其中至少两个的尺寸可以不同。以图1A为例，左边两个压延滚轮210的尺寸明显大于右边两个压延滚轮210的尺寸。不过，在其他实施例中，这些压延滚轮210的尺寸实质上也可以彼此相同，所以图1A不限制这些压延滚轮210的尺寸。
图1B是图1A中的压延滚轮表面的局部放大示意图。请参阅图1A与图1B，各个压延滚轮210可以包括压延层211与滚轮212。在同一个压延滚轮210中，压延层211覆盖滚轮212的外表面，以使压延层211包围滚轮212，其中压延层211可以利用胶黏的方式固定在滚轮212，而压延层211的材料可以是钛。
压延层211的表面可以具有多个能压迫金属材料10的凸点211p，以在金属材料10的表面上形成多道沟槽。这些凸点211p具有多种不同的尺寸，而凸点211p的宽度211r实质上可以介于7微米与23微米之间。此外，在本实施例中，这些凸点211p可以呈非规则排列，如图1B所示。不过，在其他实施例中，这些凸点211p也可以呈规则排列，例如矩阵排列。
须说明的是，这些凸点211p实际上是密集分布。然而，图1B是压延滚轮210表面的局部放大示意图，且图1B简化绘示压延滚轮210的表面，例如减少压延滚轮210的数量，以使图1B能简洁且清晰地呈现这些凸点211p，从而有利于标示凸点211p与宽度211r。因此，图1B仅供举例说明，而非旨在精准地描绘压延滚轮210表面的实际外貌。
图2A是经过图1A的压延制程而形成的金属遮罩基材的俯视示意图。请参阅图2A，金属遮罩基材101包括表面110以及形成在表面110上的多条沟槽130，其中这些沟槽130是由这些压延滚轮210压迫金属材料10而形成。因此，这些沟槽130皆朝向同一方向延伸。以图2A为例，这些沟槽130可以彼此并列，并且皆沿着第一方向D1而延伸。
金属遮罩基材101还包括一对彼此相对的长边191以及一对彼此相对的短边192，其中这些长边191连接这些短边192。在本实施例中，这些长边191的延伸方向可实质上平行于第一方向D1，而这些短边192的延伸方向可实质上平行于第二方向D2，其中第一方向D1可实质上垂直于第二方向D2。
须说明的是，从图2A所示的实施例来看，各个沟槽130的长度基本上等于长边191的长度。然而，在其他实施例中，至少一沟槽130的长度可以小于长边191的长度。例如，在上述压延的过程中，多个凸点211p能压出至少两条不连接，但共直线(collinear)的沟槽130。因此，图2A所示的一条沟槽130的长度可以小于长边191的长度，不一定要等于长边191的长度。
此外，由于同一个压延滚轮210的这些凸点211p实际上是密集分布，所以这些并列的沟槽130也会密集分布。然而，图2A简化绘示这些沟槽130，例如减少沟槽130的数量，以简洁且清晰地呈现这些沟槽130。因此，图2A仅供举例说明，而非旨在精准地描绘这些沟槽130的实际的外貌与真实的分布情形。
接着，于金属遮罩基材101的表面110选取至少一个取样区域150，以使表面110具有至少一个取样区域150。取样区域150可标记在表面110上，即取样区域150是可见的。或者，取样区域150也可以未标记在表面110上，即取样区域150是不可见的。
例如，取样区域150可以是由仪器来选取，其中此仪器可以是光学量测仪器，例如光学显微镜或光学尺寸量测仪。上述光学量测仪可以不使用标记，直接在金属遮罩基材101的表面110上选取至少一个取样区域150，所以取样区域150可以是人眼所看不到的。
在图2A所示的实施例中，于金属遮罩基材101的表面110选取多个取样区域150，以使表面110具有多个取样区域150，其中这些取样区域150可以沿着这些长边191而分布，即这些取样区域150可沿着第一方向D1而分布。然而，在其他实施例中，可以于表面110只选取一个取样区域150，即表面110仅具有单一个取样区域150。因此，表面110所具有的取样区域150的数量可以仅为一个，不受图2A的限制。
图2B是图2A中的金属遮罩基材在其中一个取样区域内的俯视示意图。请参阅图2A与图2B，多条沟槽130可以分布于各个取样区域150内，因此单一个取样区域150内会形成至少两条彼此并列且不共直线(noncollinear)的沟槽130，如图2B所示。
在本实施例中，取样区域150的形状实质上可为正方形，其中取样区域150的边长151例如可约为5公厘。换句话说，取样区域150的形状实质上可以是5公厘×5公厘的正方形。这些沟槽130可由这些凸点211p压迫金属材料10而形成，所以各条沟槽130的宽度131基本上会等于凸点211p的宽度211r(请参阅图1B)。因此，各条沟槽130的宽度131可介于7微米至23微米。
须说明的是，各条沟槽130的宽度131可介于7微米至23微米，而取样区域150的边长151可约为5公厘，所以图2A与图2B显然不是依据真实尺寸而等比例绘制取样区域150与沟槽130。其次，图2B所示的沟槽130也不是以等比例的方式放大图2A而绘制。因此，图2A与图2B并非旨在精准地描绘沟槽130与取样区域150，而图2A与图2B所示的沟槽130与取样区域150仅用于示意，以帮助说明沟槽130与取样区域150
此外，由于压延滚轮210的这些凸点211p实际上是密集分布，所以同一条沟槽130可由多个凸点211p压延金属材料10而形成。因此，单一条沟槽130的形状虽然是条状，但不一定是矩形。例如，沟槽130可以是由多个排列成一线的圆形孔及/或椭圆形孔相连而成，以至于沟槽130可具有类似于波浪状的边缘，并具有明显不均匀的宽度。因此，图2B所示的这些沟槽130仅供举例说明，以帮助说明本实施例的结构特征，并非旨在精准地描绘沟槽130。
在选取一个或多个取样区域150之后，量测并取得各个取样区域150中的这些沟槽130面积以及取样区域150面积两者之间的平均面积比值。在量测及取得上述平均面积比值的过程中，可以先量测并取得在同一个取样区域150中，位于取样区域150中的这些沟槽130的面积以及取样区域150的面积，其中这些沟槽130的面积等于同一个取样区域150内的这些沟槽130的面积总和。
以图2B为例，可以先量测出图2B所示的取样区域150的面积(即边长151×边长151)以及取样区域150内所有沟槽130的面积。接着，计算出取样区域150内所有沟槽130的面积与此取样区域150面积之间所定义的面积比值。例如，在图2B中，取样区域150的面积为A，而取样区域150内所有沟槽130的面积为T，其中上述面积比值等于T/A。
根据以上位于取样区域150中的这些沟槽130的面积以及取样区域150面积所定义的面积比值，可以得知上述平均面积比值。详细而言，根据上述面积比值的定义，量测并取得这些取样区域150的面积比值。之后，计算这些取样区域150面积比值的平均值，其中此平均值等于上述平均面积比值，并且可以是算术平均值。
之后，判断此平均面积比值是否落在合格范围内，以决定金属遮罩基材101是否可以进行后续制程，其中上述合格范围例如是在45％与68％之间。当平均面积比值落在合格范围内，例如介于45％与68％之间时，代表目前金属遮罩基材101的表面110具有合适的粗糙度，有利于进行后续制程，例如光刻制程。
图3A与图3B是图2A中的金属遮罩基材在进行光刻制程时的剖面示意图。请参阅图3A，在进行光刻制程时，可先在金属遮罩基材101的表面110上形成初始光阻层30。由于表面110具有合适的粗糙度，因此覆盖表面110的初始光阻层30能紧密地附着在表面110上。
请参阅图1A与图3A，特别一提的是，在本实施例中，金属材料10可以被两个彼此相邻且转动的压延滚轮210所压延，其中各个压延滚轮210具有多个凸点211p，因此金属遮罩基材101的相对两表面(包括表面110)皆具有多条沟槽130。以图3A为例，金属遮罩基材101还具有表面111，其相对于表面110，其中多条沟槽130也形成于表面111。
与表面110相同的是，表面111也具有至少一个取样区域，其中表面111的取样区域与上述取样区域150可以具有相同的尺寸与形状。其次，从表面111量测并取得平均面积比值的方法也相同于前述从表面110量测并取得平均面积比值的方法，故不再重复叙述。
在从表面111取得平均面积比值之后，也会判断此平均面积比值是否落在合格范围内，其中此合格范围也可介于45％与68％之间。当表面110与111两者的平均面积比值例如介于45％与68％之间时，代表表面110与111皆具有合适的粗糙度，所以两层初始光阻层30能分别紧密地覆盖及附着在表面110与111上。
请参阅图3B，之后，显影这些初始光阻层30，以形成两层光阻图案31，其中这些光阻图案31具有多个孔洞31a与31b(图3B仅绘示一个孔洞31a与一个孔洞31b)。在图3B所示的实施例中，上方的光阻图案31具有多个暴露表面110的孔洞31a，而下方的光阻图案31具有多个暴露表面111孔洞31b，其中孔洞31a的尺寸明显小于孔洞31b的尺寸。
在形成这些光阻图案31之后，以这些光阻图案31作为屏蔽，蚀刻金属遮罩基材101，以使多个开口170(图3B绘示一个开口170)形成在金属遮罩基材101的表面110与111上，从而形成金属遮罩100，其中各个开口170从表面110延伸至表面111。也就是说，开口170是贯穿金属遮罩基材101而形成。
由于表面110与111皆具有合适的粗糙度，所以不仅这些初始光阻层30能分别紧密地覆盖及附着在表面110与111上，而且这些光阻图案31也能分别紧密地覆盖及附着在表面110与111上。因此，在蚀刻金属遮罩基材101的过程中，这些光阻图案31能有效地阻碍蚀刻液进入这些光阻图案31孔洞31a与31b以外的区域，以使开口170两端的形状与尺寸能实质上分别相同于这些孔洞31a与31b的形状与尺寸。
图3C是由图3B中的金属遮罩的俯视示意图。请参阅图3B与图3C，之后，移除这些光阻图案31，以使表面110与111两者皆能裸露出来。至此，一种包括表面110与111、一对长边191、一对短边192、多条沟槽130与多个开口170的金属遮罩100基本上已制造完成。
由于在蚀刻金属遮罩基材101的过程中，表面110与111一直被这些光阻图案31所覆盖，所以金属遮罩100与金属遮罩基材101两者所包括的这些沟槽130基本上皆具有相同的宽度(例如图2B所示的宽度131)，而且从金属遮罩100表面110与111所量测得到的平均面积比值也落在合格范围内，例如介于45％与68％之间。
值得一提的是，在图3A与图3B所示的实施例中，这些初始光阻层30皆被显影而形成光阻图案31。然而，图1A中的其中一个压延滚轮210可以不具有任何凸点211p，以使金属材料10只有其中一面会被凸点211p压迫，另一面不被凸点211p压迫。如此，这些沟槽130仅形成在金属遮罩基材101的其中一面上，例如仅形成在表面110上，不形成在表面111上。
当沟槽130仅形成在表面110上时，覆盖表面111的初始光阻层30可以不被显影，以使在蚀刻金属遮罩基材101的过程中，初始光阻层30能一直覆盖表面111，从而防止蚀刻液接触表面111。因此，图3B所示的孔洞31b可以省略，而开口170可以只从金属遮罩基材101的其中一面(例如表面110)蚀刻而成。
综上所述，当根据上述取样区域所取得的平均面积比值落在合格范围内(例如介于45％与68％)时，金属遮罩基材的表面具有合适的粗糙度，以使在进行光刻制程中，光阻图案能紧密地覆盖及附着在金属遮罩基材的表面上。如此，金属遮罩的多个开口基本上能完全依照光阻图案的孔洞而形成，以减少或避免不合规格的开口，从而让金属遮罩适合用来制造显示面板，特别是制造高分辨率的显示面板。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
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 (10)

1.一种金属遮罩的制造方法，其特征在于，包括：
压延一金属材料，以形成一金属遮罩基材，其中该金属遮罩基材包括一表面以及形成在该表面上的多条沟槽，而所述沟槽皆朝向一方向延伸，该表面具有至少一取样区域，而多条该沟槽分布于该至少一取样区域中，其中该至少一取样区域中的所述沟槽的面积与该至少一取样区域的面积之间的一平均面积比值介于45％与68％之间。
2.根据权利要求1所述的金属遮罩的制造方法，其特征在于，还包括：
对该金属遮罩基材进行一光刻制程。
3.根据权利要求1所述的金属遮罩的制造方法，其特征在于，该表面具有多个该取样区域，在同一该取样区域中，根据位于该取样区域中的所述沟槽的面积与该取样区域的面积定义一面积比值，而该平均面积比值等于所述取样区域的该面积比值的平均值。
4.根据权利要求3所述的金属遮罩的制造方法，其特征在于，该金属遮罩基材还包括一对彼此相对的长边与一对彼此相对的短边，而所述长边连接所述短边，所述取样区域沿着所述长边而分布，而该方向平行于所述长边的延伸方向。
5.一种金属遮罩，其特征在于，包括：
一表面，具有至少一取样区域；
多条形成在该表面上的沟槽，皆朝向一方向延伸，其中该至少一取样区域中的所述沟槽的面积与该至少一取样区域的面积之间的一平均面积比值介于45％与68％之间；以及
多个开口，形成于该表面。
6.根据权利要求5所述的金属遮罩，其特征在于，各该沟槽的宽度介于7微米至23微米。
7.根据权利要求5所述的金属遮罩，其特征在于，还包括一对彼此相对的长边与一对彼此相对的短边，而所述长边连接所述短边，该方向平行于所述长边的延伸方向。
8.根据权利要求6所述的金属遮罩，其特征在于，该表面具有多个该取样区域，而所述取样区域沿着所述长边而分布。
9.一种金属遮罩的制造方法，其特征在于，包括：
压延一金属材料，以形成一金属遮罩基材，其中该金属遮罩基材包括一表面以及形成在该表面上的多条沟槽，而所述沟槽皆朝向一方向延伸；
于该表面选取至少一取样区域；
量测并取得该至少一取样区域中的所述沟槽的面积与该至少一取样区域的面积之间的一平均面积比值；以及
当该平均面积比值介于45％与68％之间时，对该金属遮罩基材进行一光刻制程。
10.根据权利要求9所述的金属遮罩的制造方法，其特征在于，于该表面选取多个该取样区域，而量测并取得该平均面积比值的步骤包括：
量测并取得在同一该取样区域中，位于该取样区域中的所述沟槽的面积与该取样区域的面积所定义的一面积比值；以及
计算所述取样区域的该面积比值的平均值。
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