TW201421150A - 高強度精密金屬遮罩及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種高強度精密金屬遮罩及其製造方法，包含以黃光製程在一製模基板平坦表面上形成一具有對應預定圖案的第一光阻母模；進行電鑄製程使第一金屬材料沉積於第一光阻母模的鏤空部之內以形成第一金屬沉積層；然後剝除第一光阻母模以在該製模基板表面上形成一具有預定圖案的金屬遮罩本體；再以黃光製程在該製模基板與第一金屬沉積層的表面上形成一具有對應預定補強肋圖案的第二光阻母模；並進行電鑄製程使第二金屬材料沉積於第二光阻母模內的鏤空部之內以形成一厚層的第二金屬沉積層，且使第二金屬沉積層與前述金屬遮罩本體的交疊部位係彼此鑄合成一體；剝除第二光阻母模以及分離該製模基板，因此獲得一具有凸肋補強結構的高精密度金屬遮罩。

Description

高強度精密金屬遮罩及其製造方法

本發明涉及一種金屬遮罩(Mask)及其製造方法，尤指一種高強度精密金屬遮罩的一體成型技術，其製成之金屬遮罩可供使用於作為有機發光二極體(OLED)、液晶顯示器(LCD)等光蝕刻技術製程中使用的精密金屬光罩，金屬網版印刷或海水淡化過濾、生醫過濾使用的過濾網材。

按，具有特殊圖形的精密遮罩元件已被廣泛應用於有機發光顯示器(OLED)、液晶顯示器(LCD)等電子元件的生產製程，另外，具有微米級網孔的遮罩亦常被應用作為生醫或是海水淡化的過濾材料；所述遮罩係在其罩面部位設有多數貫穿罩體的孔隙，並由這些孔隙佈列形成所需的圖案(Pattren)，由於罩面部位的孔隙必須貫穿罩體，所以遮罩本體大多為厚度100μm以下的薄型化板體，導致遮罩本體的機械強度不佳，因此必須先固定在一框架上才能配置於相關機具上使用，這結果不僅安裝操作過程複雜化，也會額外地增加設備成本，而且薄型化的遮罩本體很容易在反覆的組裝與拆卸過程中造成損壞而無法使用；此外，有些金屬材質的遮罩為了安裝、置換的方便性，所以其遮罩的固定框架是採用磁性材料製成，然而利用磁力固定遮罩的方式，卻有安裝穩固性不良、容易產生位移或脫落，以及遮罩架置張力不均，導致罩體變形等問題。

有鑑於此，本發明提供一種快速量產高強度精密金屬遮罩的製造方法，其可一體成型製成具有凸肋補強結構的高強度金屬遮罩，並可在金屬遮罩上刻設高精度、複雜形狀的鏤空圖案(Pattren)。

本發明亦提供一種便於安裝使用的高強度精密金屬遮罩，其在金屬遮罩的四周邊緣部位及/或該罩面部位設有凸肋補強結構，可大幅提高罩體結構的機械強度，防止遮罩之變形或損壞，且設置在遮罩四周邊緣的凸肋補強結構可充作框架，直接配置於相關機具上使用，以節省外加框架構件的設置成本，並達簡化遮罩安裝操作，以及促進安裝精密度及穩固性之目的。

為了達成上述目的，本發明所提供之金屬遮罩的製造方法，其實施步驟為：首先，提供一具有實質平坦表面的製模基板，以黃光製程在該製模基板平坦表面上形成一具有對應預定圖案的第一光阻母模，進行電鑄製程使第一金屬材料沉積於第一光阻母模的鏤空部之內，以在前述製模基板的表面上形成薄層的第一金屬沉積層，然後剝除第一光阻母模，因此停留於前述製模基板表面上的第一金屬沉積層即形成一具有預定圖案的金屬遮罩本體；接續再以黃光製程在該製模基板與第一金屬沉積層的表面上形成一具有對應預定補強肋圖案的第二光阻母模，並進行電鑄製程使第二金屬材料沉積於第二光阻母模內的鏤空部之內，以形成一厚層的第二金屬沉積層，且使第二金屬沉積層與前述金屬遮罩本體的交疊部位係彼此鑄合成一體，然後剝除第二光阻母模以及分離該 製模基板，因此獲得一具有凸肋補強結構的高精密度金屬遮罩。

所述製模基板可選用具有耐酸蝕性、耐熱性及高強度的平板材料，例如玻璃、陶瓷、金屬或高分子聚合物所製成之平板，當然實施的材料範圍並不以此為限。

最好，第一光阻母模的厚度約為45~75μm，第二光阻母模的厚度約為70~100μm；第一金屬沉積層厚度約為35~65μm，第二金屬沉積層厚度約為1.8~2.2mm。

所述第一金屬材料與第二金屬材料是選自於過渡金屬族的鐵、鈷、鎳、錫、銅、鋁、鎂、銀、鈦或彼等之合金之一，惟實施的材料範圍並不以此為限；較佳的，所述第一金屬材料與第二金屬材料為同一金屬材料。

特別是，所述第一光阻母模的對應預定圖案具有多數以規則或不規則排列的鏤空部，且各個相鄰的鏤空部之間至少有一部分是彼此相連接的。

特別是，所述第二光阻母模的對應預定補強肋圖案具有複數道交疊於前述金屬遮罩本體的溝槽狀鏤空部；該對應預定補強肋圖案包含設置在該金屬遮罩本體四周邊緣的溝槽狀鏤空部，且令該鏤空部恰可交疊於該金屬遮罩本體的外側邊緣，以及該對應預定補強肋圖案更進一步包含設置於該金屬遮罩本體之中的一道或一道以上的溝槽狀鏤空部，且令該鏤空部恰可交疊於該金屬遮罩本體上的非鏤空部。

又依本發明前述製造方法所製成的高強度精密金屬遮罩，在 其薄型化罩面部位刻設有所欲的鏤空圖案，以及在其四周邊緣部位設置凸肋補強結構，在該罩面部位設有一道或一道以上的凸肋補強結構；較佳的，該罩面部位的厚度約為35~65μm，而凸肋補強結構的厚度約為1.8~2.2mm。

本發明之金屬遮罩可藉設置凸肋補強結構提高罩體結構的機械強度，而有效降低遮罩的尺寸與圖案之變異性(Variability)，防止遮罩之變形或損壞，且組裝時可利用遮罩四周邊緣的凸肋補強結構當作框架而直接配置於相關機具上使用，因此不但能省略外加框架構件的設置成本，更可簡化遮罩安裝操作，並提升組裝精密度及穩固性。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現；該等實施例係用於例示本發明，不能被解釋為限定本發明的專利權利範圍。

請參閱后附各圖所示，在一較佳實施例中本發明所提供之金屬遮罩的製造方法，其步驟如下：首先，選擇一厚度約為1.1mm玻璃板作為製模基板，且另該製模基板100至少具一平坦表面110；然後在製模基板100進行黃光製程以便在該平坦表面110上形成第一光阻母模200；按，黃光製程為一般習知的加工技術，其略係包含塗佈光阻、預烤、光阻的曝光以及顯影等步驟，具體實施方式為：

(1)塗佈光阻：使用光阻塗佈手段以便在該製模基板的平坦表 面110上覆設一層光阻薄膜201(如圖1所示)；所述的光阻塗佈手段，例如是旋轉塗佈法、狹縫式塗佈法或是毛細管塗佈法等，但實施方式並不以上述光阻塗佈手段為限；在本實施例中，所述的光阻是採用負型光阻，例如聚異戊二烯(polyisoprene)，令其塗佈形成光阻薄膜的厚度約60μm。

(2)進行預烤：將製模基板100放置於熱風烤箱中，提供約110℃熱風對該光阻薄膜201實施約20分鐘(min.)的烘烤時程，然後徐徐降溫至常溫(約25℃左右)，藉以增加該光阻薄膜201在製模基板表面110的附著力。

(3)進行曝光：將完成預烤的製模基板送入曝光機中，並將一具有預定圖案的模型光罩800安裝在光源與光阻薄膜201之間，然後提供曝光能量約100 MW/cm²的紫外線光源對該光阻薄膜201進行10sec的曝光時間(如圖2所示)，使光阻薄膜的曝光部分產生聚合反應形成阻劑效果。

(4)進行顯影：於曝光製程後再以顯影劑(例如：二甲苯或碳酸鈉)噴灑該光阻薄膜201，以固化光阻薄膜的曝光部分，再以洗滌液(例如：乙酸丁脂或清水)對該光阻薄膜的未曝光部分施予噴壓清洗，藉此將該光阻薄膜未曝光處之負型光阻材料層去除以形成鏤空部202，而在製模基板100表面上形成一具有預定圖案之固化的第一光阻母模200(如圖3所示)。

接續前述黃光製程之後，將該製模基板100移到一電鑄槽內 進行電鑄製程(Electroforming Process)，令製模基板100安裝在電鑄槽內的陰極上，利用電鍍原理使鎳鐵合金材料沉積於第一光阻母模200的鏤空部202之中，以形成一厚度約為50μm的鎳鐵合金沉積層300a(如圖4所示)。

隨後再以剝膜劑噴灑至該製模基板100的表面，用以剝除第一光阻母模200，並以洗滌液施予清洗，因此在該製模基板100上形成一具有預設圖案的金屬遮罩本體300(如圖5所示)。

當完成前述金屬遮罩本體300的加工製程之後，接續再進行在該金屬遮罩本體設置凸肋補強結構的製程；下述說明中將以在金屬遮罩本體的四周緣設置凸肋補強結構為實施範例，其包含如下實施步驟：對設置有金屬遮罩本體300的製模基板100之表面進行黃光製程，在該表面上形成第二光阻母模400，且令其光阻薄膜的厚度約90μm；所述第二光阻母模400可覆蓋該製模基板100之全部表面，包含設置有金屬遮罩本體300的部位，僅在該金屬遮罩本體300的四周邊緣部位呈鏤空部402(如圖6所示)；由於形成第二光阻母模400黃光製程與前述形成第一光阻罩模200的黃光製程之塗佈光阻、預烤、光阻的曝光以及顯影等實施步驟技藝雷同，故在此不再贅述。

接續，再將設有第二光阻母模的製模基板100安裝在一電鑄槽內進行電鑄製程，使鎳鐵合金材料沉積於第二光阻母模的鏤空部402之中，形成一厚度約為2mm的鎳鐵合金沉積層500a，並令 該鎳鐵合金沉積層500a與該金屬遮罩本體300的四周邊緣部位係彼此鑄合成一體(如圖7所示)；由於此電鑄製程與前段所述的電鑄製程之實施方式相同，故在此不再重複贅述。

最後再以剝膜劑噴灑至該製模基板100上，以剝離去除第二光阻母模400，並以洗滌液施予清洗，因此在該製模基板100上製成一金屬遮罩成品，而該金屬遮罩在其四周邊緣形成凸肋補強結構500(如圖8、圖9所示)。

在其他可行實施例中，亦可同時在金屬遮罩本體之內及四周邊緣設置凸肋補強結構500(如圖10、圖11所示)，此併予陳明。

本發明並非侷限於以上所述形式，很明顯參考上述說明後，能有更多技術均等性的改良與變化，例如：在前述實施例的黃光製程中，係以採用負型光阻材料的條件下做說明，但可以理解，上述步驟亦可使用正型光阻材料，其相應之光罩設計及製程中曝光處材料係留下或去除具有差異外，並不影響本發明之實施；是以，舉凡熟悉本案技藝之人士，有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

100‧‧‧製模基板

110‧‧‧平坦表面

200‧‧‧第一光阻母模

201‧‧‧光阻薄膜

202‧‧‧鏤空部

300a‧‧‧鎳鐵合金沉積層

300‧‧‧金屬遮罩本體

400‧‧‧第二光阻母模

402‧‧‧鏤空部

500a‧‧‧鎳鐵合金沉積層

500‧‧‧凸肋補強結構

800‧‧‧模型光罩

圖1係製模基板的側面剖視示意圖，顯示在製模基板表面上塗佈一層光阻薄膜；圖2係製模基板的側面剖視示意圖，顯示以光罩對光阻薄膜進行曝光；圖3係製模基板的側面剖視示意圖，顯示在製模基板表面上 設有固化的第一光阻母模；圖4係製模基板的側面剖視示意圖，顯示在第一光阻母模的鏤空部之中形成一金屬沉積層；圖5係製模基板的側面剖視示意圖，顯示已剝除第一光阻母模後，在製模基板表面上形成一具有預設圖案的金屬遮罩本體；圖6係製模基板的側面剖視示意圖，顯示在製模基板表面上設有固化的第二光阻母模；圖7係製模基板的側面剖視示意圖，顯示在製模基板表面上形成一外側邊緣具有凸肋補強結構的金屬遮罩；圖8係金屬遮罩成品的側面剖視示意圖，顯示在金屬遮罩的外側邊緣具有凸肋補強結構；圖9係圖8的俯視平面圖；圖10係另一實施例之金屬遮罩的側面剖視示意圖，顯示在該金屬遮罩本體之內及其外側邊緣設有凸肋補強結構；以及圖11係圖10的俯視平面圖。

300‧‧‧金屬遮罩本體

500‧‧‧凸肋補強結構

Claims (10)

1. 一種金屬遮罩的製造方法，包括以下步驟：a、提供一製模基板，該製模基板具一實質平坦表面；b、進行第一黃光製程，以在前述製模基板的平坦表面上形成一具有對應預定圖案的第一光阻母模，第一光阻母模的厚度約為45~75μm，而所述對應預定圖案具有多數以規則或不規則排列的鏤空部，且各個相鄰的鏤空部之間至少有一部分是彼此相連接的；c、進行第一電鑄製程，使第一金屬材料沉積於第一光阻母模的鏤空部之內，以在前述製模基板的表面上形成一厚度約為35~65μm的第一金屬沉積層；d、剝除第一光阻母模，因此停留於前述製模基板表面上的第一金屬沉積層即形成一具有預定圖案的金屬遮罩本體；e、進行第二黃光製程，在前述製模基板與金屬遮罩本體的表面上形成一具有對應預定補強肋圖案的第二光阻母模，第二光阻母模厚度約為85~115μm，而所述對應預定補強肋圖案具有複數道交疊於前述金屬遮罩本體的溝槽狀鏤空部；f、進行第二電鑄製程，使第二金屬材料沉積於第二光阻母模內的鏤空部之內，以形成一厚度約為1.8~2.2mm的第二金屬沉積層，且第二金屬沉積層與該金屬遮罩本體的交疊部位係彼此鑄合成一體； g、剝除第二光阻母模，並分離該製模基板，因此獲得一具有凸肋補強結構的金屬遮罩。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述製模基板的材料是選自於玻璃、陶瓷、金屬或高分子聚合物之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述第二光阻母模的對應預定補強肋圖案包含設置在該金屬遮罩本體四周邊緣的溝槽狀鏤空部，且令該鏤空部恰可交疊於該金屬遮罩本體的外側邊緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述第二光阻母模的對應預定補強肋圖案還包含設置於該金屬遮罩本體之中的一道或一道以上的溝槽狀鏤空部，且令該鏤空部恰可交疊於該金屬遮罩本體上的非鏤空部。
5. 如申請專利範圍第3項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述第二光阻母模的對應預定補強肋圖案還包含設置於該金屬遮罩本體之中的一道或一道以上的溝槽狀鏤空部，且令該鏤空部恰可交疊於該金屬遮罩本體上的非鏤空部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述第一金屬材料是選自於所述金屬基板之材料是選自於過渡金屬族的鐵、鈷、鎳、錫、銅、鋁、鎂、銀、鈦或彼等之合金之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中， 所述第二金屬材料是選自於所述金屬基板之材料是選自於過渡金屬族的鐵、鈷、鎳、錫、銅、鋁、鎂、銀、鈦或彼等之合金之一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩的製造方法，其中，所述第一金屬材料與第二金屬材料為同一金屬材料者。
9. 一種金屬遮罩，其特徵為：在其薄型化罩面部位刻設有所欲的鏤空圖案，以及在其四周邊緣部位設有凸肋補強結構，而該罩面部位的厚度約為35~65μm，該凸肋補強結構的厚度約為1.8~2.2mm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之金屬遮罩，其中，還包含在該罩面部位設有一道或一道以上的凸肋補強結構，該凸肋補強結構的厚度約為1.8~2.2mm。