TW200905015A - Method for cleaning metal mask - Google Patents

Description

200905015 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種清洗金屬罩之方法，以及更特別的 是一種清洗已附著有機物及金屬的金屬罩之方法。 【先前技術】 如同發光元件，有機電致發光元件（以下在某些情況中 電致發光簡稱爲EL)近年來已引起關注。基本上，有機EL 元件係在已圖樣化於基板的陽極上，藉著連續積層有機EL 層以及陰極所形成。配置該有機EL元件之該層，其係藉由 像是真空沉積的乾法，使用陰影遮罩而圖樣化於基板上。 針對有機EL層的圖樣化，陰影遮罩被重複地使用。於 是，有機化合物累積在面對沉積源側的部分陰影遮罩上。 因此’發生下列的問題。亦即，陰影遮罩中所形成開口部 分的開口面積顯著地減少。又，開口部分周圍的部分陰影 遮罩厚度顯著地增加。因此，以一個角度朝該基板飛去以 及變成附著於基板之有機化合物的數量，其根據該陰影遮 罩所使用的次數而改變。此外，有機化合物所形成的粒子 累積於該陰影遮罩上，以及該粒子導致有機EL層的發光層 之缺陷。像是針對該有機EL層之陰影遮罩，重複地使用該 遮罩使得電極材料亦累積於用於圖樣化該陰極之該陰影遮 罩上。因此’針對陰極之陰影遮罩亦有如針對有機EL層之 陰影遮罩的相同問題。 爲了能夠使用針對有機EL層以及陰極之陰影遮罩重 複地完成高度準確性的圖案化，陰影遮罩需藉由某些方法 200905015 再生以便能如預期的圖案化。因此，一種清洗已累積化合 物及電極材料的陰影遮罩之方法已被提出，以便於再生陰 影遮罩。日本早期公開專利公開200 1 -203079號係揭露一種 使用有機溶劑清洗針對發光層之陰影遮罩的技術。例如一 具體實施例，其已揭露一種使用丙酮、二氯甲烷、或異丙 醇清洗針對發光層之陰影遮罩以及之後乾燥該陰影遮罩的 方法。該公開亦揭露一種清洗針對電極之陰影遮罩的技 術。該公開揭露當形成電極之金屬材料（例如：鋁）附著於 C 針對電極之陰影遮罩時’較佳爲使用酸性或鹼性溶液清洗 針對電極之陰影遮罩。例如一具體實施例，已揭露一種方 法，針對電極之陰影遮罩浸漬於〇 · 5當量苛性蘇打溶液。 於此狀態下攪拌該溶液之後’水洗及乾燥該陰影遮罩。 在最終清洗時，使用異丙醇、乙醇或類似物清洗已用 有機溶劑清洗過針對發光層之陰影遮罩’而不是使用水來 清洗。這是因爲該有機EL層易受水分及氧氣影響。然而， 在一個於最終清洗時使用醇清洗陰影遮罩的案例中，乾燥 ( 後醇的痕跡也許會殘留於陰影遮罩上。因此’醇並不是較 佳的。 在使用酸性或苛性鹼溶液清洗後’使用水清洗針對電 極之陰影遮罩。依據乾燥條件，已被水清洗過之針對電極 的陰影遮罩係容易變形 '扭曲、或水印的沾污（水分的污 點）。並且，由於針對電極之陰影遮罩通常爲金屬所製’生 鏽變爲一種問題。若陰影遮罩係爲®範鋼（invar)所形成， 針對電極之陰影遮罩特別容易受生鏽的影響’而該恆範鋼 200905015 (invar)係爲相較於玻璃基板在熱膨脹係數上只有很少的不 同之金屬。 然而，上述的公開並沒有提及關於解決清洗以及乾燥 陰影遮罩所導致之問題的任何方法。 【發明內容】 因此，本發明的目標係爲提供一種清洗金屬罩之方 法，而該方法沒有留下如污點的痕跡 '抑制該罩的變形及 扭曲、以及不容易導致生鏽。 爲了達到上述目標，本發明提供一種清洗金屬罩之方 法。而該方法包含使用溶解附著於金屬罩之有機物質的有 機溶劑清洗該金屬罩、使用純水清洗已移除該附著物質之 金屬罩、以及真空乾燥已用純水清洗過之金屬罩。 【實施方式】 一種根據本發明第一具體實施例之清洗金屬罩11的 方法，其現將參考第1至2B圖來敘述。該第一具體實施例 之金屬罩11爲在基板上沉積配置有機EL元件的有機EL 層之電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、或類似物的時候 所使用的陰影遮罩。 如第2A及2B圖所示，金屬罩11包含遮罩架12以及 遮罩主體13，該遮罩主體13提供開口 13a。遮罩主體13 係在適用於該遮罩主體13的張力之狀態下，藉由焊接而固 定於遮罩架12。遮罩主體13的厚度爲（例如）10至200微米。 金屬罩1 1係爲具有小的熱膨脹係數之金屬所形成，例 如：恆範鋼（invar)。恆範鋼係爲鎳（Ni)與鐵（Fe)的合金，以 200905015 及包含36重量％的鎳（Ni)。剩餘物主要爲鐵（Fe)。 金屬罩11被使用於製造有機EL元件之設備的沉積室 中。因此，隨者金屬罩U重複地使用，附著物質累積於面 向沉積室所提供沉積源之部分的遮罩主體13，該附著物質 係爲第一具體實施例中之有機物質（有機化合物）。當金屬 罩11被使用的次數（沉積程序的數量）達到預定的次數時’ 一種移除累積於金屬罩11上的有機物質之程序，亦即，進 行一種清洗金屬罩11之程序。預定次數之具體說明如下。 亦即，先完成實驗，根據金屬罩1 1上阻礙所設計的圖樣化 之累積有機物質的量，來決定金屬罩11被使用的次數。經 由該實驗所得到較低的次數之數値，其係設定爲預定次數。 一種藉由移除累積在金屬罩11上有機物質之清洗金 屬罩11的方法，其現將參考第1圖來敘述。 清洗方法包含移除程序、漂洗程序（ rinsing process)、 純水清洗程序、以及真空乾燥程序。 在步驟S1的移除程序中，使用有機溶劑溶解累積於金 屬罩11上的有機物質，該有機溶劑係爲有能力溶解該有機 物質之溶劑。如同一種溶解以及移除該有機物質之方法， 已知一種方法，其係在金屬罩11累積有機物質的部分面朝 下的狀態中，金屬罩11被浸漬於該有機溶劑中一個預定的 時間週期。此時，金屬罩11可簡單地維持浸漬在有機溶劑 中，或者可攪拌該有機溶劑。如果金屬罩11在使金屬罩11 累積有機物質的部分面朝上之狀態下浸漬於有機溶劑中， 已溶解之有機物質可能會再次附著於金屬罩11。因此，金 200905015 屬罩11較佳地係在使金屬罩11累積有機物質的部分面朝 下之狀態下浸漬於有機溶劑中。 在步驟S2的漂洗程序中，移除程序中已移除有機物質 之金屬罩1 1，浸漬於易與水混合之有機溶劑中，或者使用 該有機溶劑噴淋。關於易與水混合之有機溶劑，例如所使 用的異丙醇或乙醇。漂洗程序的目的係爲使附著於金屬罩 11之殘餘有機溶劑，即使在移除程序中所使用之該有機溶 劑具有不容易與水混合之性質，在連續純水清洗程序中， 該有機溶劑可容易地被純水沖走。即使在移除程序中使用 之有機溶劑具有不容易與水混合之性質，漂洗程序變更該 有機溶劑爲容易與水混合之有機溶劑。 在步驟S 3之純水清洗程序（最終清洗程序）中，純水被 噴灑到金屬罩1 1上以清洗該金屬罩1 1。純水的噴射壓力以 及清洗時間週期設定在遮罩主體13未變形之壓力以及時 間週期。例如：噴射壓力設定爲1至6公斤/平方公分，以 及清洗時間週期設定爲約5分鐘。 在步驟S4之真空乾燥程序中，金屬罩11放置於真空 乾燥器中，以及真空乾燥至移除在純水清洗程序之後附著 於該金屬罩11的純水。由於金屬罩11容易生鏽，水分較 佳地係在短時間內從金屬罩11移除，以防止生鏽的發生。 在真空乾燥期間中，假設真空乾燥器裡的溫度沒有改變， 該真空乾燥器內部的溫度（乾燥溫度）越高，乾燥所需時間 (乾燥時間週期）變得越短。然而，當加熱金屬罩1 1時，依 照加熱期間的溫度，遮罩主體1 3可能顯著地擴大或扭曲以 200905015 致於阻礙乾燥後之金屬罩11的圖樣化準確性。因此，乾燥 溫度須設定於適當的溫度範圍。乾燥時間週期亦與遮罩主 體1 3的扭曲有關。較佳的乾燥時間週期係爲短的。 然而’乾燥時間週期如果太短，水分的污點（水印）產 生於乾燥後的金屬罩11上，這不是所希望的。因此，較佳 的該乾燥溫度爲20至70°C的範圍中，以及較佳的乾燥時間 週期爲約5至60分鐘。亦即，真空乾燥器的較佳真空度設 定爲20至70°C範圍的乾燥溫度，以及5至60分鐘的乾燥 時間，以完成金屬罩1 1的乾燥。 當真空乾燥金屬罩11時，引導一乾燥氣體至真空乾燥 器，使得該真空乾燥器內部由減壓狀態（真空狀態）回到大 氣壓。 由於如針對經沉積形成配置有機EL層的層之陰影遮 罩，重複使用已藉由上述所提及之清洗程序而再生的金屬 罩11，進行高度精確的圖案化。 表1及表2顯示實驗結果，其係當於相同的真空度 (O.lkPa)下改變乾燥溫度及時間的時候，藉由在已經過純水 清洗程序之金屬罩11上進行真空乾燥而取得。 200905015 表1 測試號碼 真空度(kPa) 溫度(°c) 時間(分） 金屬罩的狀態 1 0.1 20 3 污點，殘餘水分 2 0.1 20 5 無異常 3 0.1 20 15 無異常 4 0.1 20 30 無異常 5 0.1 20 60 無異常 6 0.1 20 120 彎曲，污點 7 0.1 20 180 彎曲，污點 8 0.1 30 3 正常外觀，殘餘水分 9 0.1 30 5 無異常 10 0.1 30 15 無異常 11 0.1 30 30 無異常 12 0.1 30 60 無異常 13 0.1 30 120 彎曲，污點 14 0.1 30 180 彎曲，污點 15 0.1 50 3 正常外觀，殘餘水分 16 0.1 50 5 無異常 17 0.1 50 15 無異常 18 0.1 50 30 無異常 19 0.1 50 60 無異常 20 0.1 50 120 彎曲，污點 21 0.1 50 180 彎曲，污點 200905015 表2 測試號碼 真空度(kPa) 溫度rc) 時間(分） 金屬罩的狀態 22 0.1 70 3 正常外觀，殘餘水分 23 0.1 70 5 無異常 24 0.1 70 15 無異常 25 0.1 70 30 無異常 26 0.1 70 60 無異常 27 0.1 70 120 彎曲，污點 28 0.1 70 180 彎曲，污點 29 0.1 80 3 正常外觀，殘餘水分 30 0.1 80 5 無異常 31 0.1 80 15 無異常 32 0.1 80 30 正常外觀，加熱時膨脹及收縮 33 0.1 80 60 膨脹，污點 34 0.1 80 120 膨脹 35 0.1 80 180 膨脹 36 0.1 110 3 正常外觀，殘餘水分 37 0.1 110 5 正常外觀，加熱時膨脹及收縮 38 0.1 110 15 正常外觀，加熱時膨脹及收縮 39 0.1 110 30 正常外觀，加熱時膨脹及收縮 40 0.1 110 60 膨賬 41 0.1 110 120 膨脹 42 0.1 110 180 膨脹 200905015 表1及2中，術語「膨脹」意指金屬罩1 1係爲熱膨脹 及變形。在表1及2中，「污點」意指所產生的水印。「彎 曲」意指遮罩主體13的薄板部分被彎曲。又’「殘餘水分」 意指有高度的可能性水分殘餘在遮罩主體13以及遮罩架 1 2之間。再者’ 「加熱時膨脹及收縮」意指有高度的可能 性，在加熱過程中，遮罩架12以及遮罩主體13受熱膨脹。 如表1及2所示，在測試號數2-5'9-12、16-19' 23-26' 30及31中，乾燥後之金屬罩n發現無異狀，以及在其他 測試中’乾燥後之金屬罩丨丨發現異狀。因此’當乾燥溫度 設定爲20至70r以及乾燥時間週期設定爲5至60分鐘 時’金屬罩11被乾燥而沒有在遮罩主體13上導致扭曲或 者產生污點。 第一最佳實施例有下列優點： (1) 清洗金屬罩11之方法，其包括使用溶劑清洗金屬 罩11之移除程序，該溶劑溶解附著於金屬罩11之附著物 質，以及使用純水清洗已移除附著物質的金屬罩11之純水 清洗程序，以及真空乾燥已用純水清洗的金屬罩11之真空 乾燥程序。因此，清洗及乾燥後之金屬罩11沒有如污點的 痕跡、具有最低限度的變形與扭曲、以及不容易生鏽。由 於金屬罩11在維持高準確性的同時能夠重複地使用’與所 製造新金屬罩11的情況相比，其成本減少。又’與藉由使 用遮罩主體13重新覆蓋遮罩架12以重複使用金屬罩11的 情況相比，金屬罩11變得有用於短時間的重複使用。 (2) 在利用有機溶劑溶解附著於金屬罩1 1之有機物 -1 3 - 200905015 質後，使用純水清洗金屬罩11。因此，金屬罩11乾燥之後， 在該金屬罩11上不易形成痕跡。又，由於有機溶劑不使用 於最終清洗中，清洗之後處理廢溶劑的成本減少。 (3) 使用易與水混合的有機溶劑之漂洗程序，其係在 移除程序及純水清洗程序間進行。因此，即使移除程序中 所使用的有機溶劑是不易與水混合的溶劑，附著於金屬罩 11的該有機溶劑在純水清洗程序中被有效地沖走。 (4) 金屬罩1 1係爲恆範鋼（invar)所形成。恆範鋼適合 作爲金屬罩11的材料，因爲它的熱膨脹係數接近玻璃基 板，該玻璃基板係爲有機EL元件的基板，但是該恆範鋼易 受生鏽的影響。然而，藉由真空乾燥已用純水清洗之金屬 罩11，該金屬罩11上生鏽的形成被壓制。 (5) 由於真空乾燥程序中乾燥溫度設定爲20至70°C， 以及乾燥時間週期設定爲5至60分鐘，金屬罩11被乾燥 而沒有留下如汙點的痕跡、沒有導致該遮罩變形與扭曲、 或沒有形成生鏽。 根據本發明第二具體實施例的清洗金屬罩11之方 法，現將參見第3圖來敘述。第二具體實施例金屬罩11的 結構與第一具體實施例一樣，但是第二具體實施例係關於 一種清洗被使用於形成電極層之金屬罩11的方法。根據第 二具體實施例的清洗金屬罩之方法不包括第一具體實施例 之漂洗程序。 形成電極層之金屬（例如：鋁、銀、以及氟化鋰），其 如同附著物質附著至使用於電極層圖樣化的金屬罩11 -14- 200905015 中。根據第二具體實施例，在步驟S11之移除程序中，使 用溶解該金屬之溶液溶解以及移除附著於該金屬罩11的 金屬。作爲溶解金屬的溶液，例如：酸性水溶液，較佳地 係使用強酸性水溶液。移除附著於金屬罩11的金屬後，在 步驟S 1 2之純水清洗程序中，使用純水清洗該金屬罩1 1。 步驟S 1 2純水清洗程序之清洗條件，與根據第一具體實施 例步驟S 3純水清洗程序的清洗條件一樣。步驟S 1 3之真空 乾燥程序的乾燥條件，與根據第一具體實施例步驟S4之真 空乾燥程序的乾燥條件一樣。 除了第一具體實施例的（1)、（4)、及（5)優點外，第二 具體實施例具有下列優點。 (6)由於在移除程序中所使用的該溶液爲酸性水溶液 (較佳地，強酸性水溶液），在移除程序以及純水清洗程序 間’沒有必要提供使用易與水混合的有機溶劑之漂洗程序。 本發明不受上述具體實施例限制以及可如下做修飾。 第一具體實施例中，金屬罩11可使用藉由混合多種有 機溶劑所形成的混合溶液來清洗、或者金屬罩1 1可能連續 地浸漬於多種有機溶液中。由於多種有機物質附著於金屬 罩1 1 ’在某些情形下，很難使用單一種有機溶劑溶解所有 的有機物質。然而，藉由使用不同的溶劑，其針對不同的有 機物質’每一種都具有傑出的溶解力，附著於金屬罩11之 數種有機物質能有效地被溶解。 在第一具體實施例中，漂洗程序可被忽略。在移除程 序中使用的有機溶劑爲易與水混合之有機溶劑的情形下， -15- 200905015 忽略漂洗程序，在金屬罩1 1的清洗效率上沒有不利的影 響。 第一具體實施例中，若該電極爲鋁，使用於移除程序 之該溶液可爲弱酸性水溶液、或可爲鹼性水溶液。 第二具體實施例中，在溶解附著於金屬罩丨丨之金屬 時’可添加防腐劑至酸性水溶液，以防止金屬罩n被酸性 溶液腐蝕。 金屬罩11的材料不需要爲恒範鋼（invar)，但可爲如柯 華合金（kovar)、不鏽鋼（例如：SUS430)等等的其他金屬。 金屬罩11的遮罩架12與遮罩主體13可爲不同材料所 形成。 金屬罩11不限於遮罩主體13被固定在遮罩架12之組 態，該遮罩主體13爲一分離構件。遮罩架12與遮罩主體 1 3如完整物件配置。然而，遮罩主體1 3必須爲薄的以增加 圖案的準確度，但金屬架1 2不能做的太薄以獲得強度。因 此，藉由固定相互分開構成的遮罩架12與遮罩主體Π以 形成金屬罩11，很容易形成符合準確度以及強度的金屬罩 11° 關於金屬罩11，遮罩主體13不需要被固定於遮罩架 12 ° 在純水清洗程序以及真空乾燥程序間，可提供一鼓風 乾燥程序（air-blow drying process)。 純水清洗程序中，在使用純水清洗金屬罩1 1之後，可 提供一使用超純水清洗金屬罩I 1之方法。 -16- 200905015 在每一個上述具體實施例的移除程序中，可提供使用 溶h!1噴淋該金屬罩11’來替代於溶劑中浸漬金屬罩丨丨一個 預定時間週期。 真空乾燥程序中，真空度、乾燥溫度、以及乾燥時間 週期不限於上述具體實施例的條件，只要乾燥後在該遮罩 上沒有留下如污點的痕跡、該遮罩不易發生變形及扭曲、 以及該遮罩不易生鏽。例如：真空度可設爲其他超過〇 lkPa 的數値’或者真空度及乾燥時間在數個步驟中可爲不相同 的。在增加真空度的情形中’當乾燥溫度沒改變時，乾燥 時間週期被減少，以及當乾燥時間週期沒改變時，乾燥溫 度被減少。 【圖式簡單說明】 第1圖係爲一流程圖，其係顯示根據本發明第—最佳 具體實施例之清洗金屬罩之方法的步驟； 第2A圖係爲說明該金屬罩之分解圖式的透視圖； 第2B圖係爲說明第2A圖之該金屬罩的圖式透視圖； 以及 第3圖係爲一流程圖，其係顯示根據本發明第二最佳 具體實施例之清洗金屬罩之方法的步驟。 【主要元' 件符號說 明 ] 11 金 屬 罩 12 遮 罩 架 13 遮 罩 主體 13a 開 □

Claims (1)

1. 200905015 十、申請專利範圍： 1. 一種清洗金屬罩之方法，其包括： 使用有機溶劑清洗該金屬罩，該有機'溶劑溶解附著 於該金屬罩之有機物質； 使用純水清洗已移除該附著物質之該金屬罩；以及 真空乾燥被純水清洗過之該金屬罩。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該真空乾燥期間 中，該真空度係設定爲20至70°C範圍的乾燥溫度，以及 5至60分鐘的乾燥時間完成該金屬罩的乾燥。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法’其中該附著物質係爲有 機物質。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬罩係爲怪範 鋼所形成。 5 _如申請專利範圍第1至4項任一項之方法，其中該溶劑 係爲多種有機溶劑的混合溶液。 6 ·如申請專利範圍第1至4項任一項之方法，其中使用該 溶劑清洗該金屬罩，包括在多種有機溶劑中連續地浸漬 該金屬罩。