TW201523127A - 金屬遮罩製造方法以及金屬遮罩 - Google Patents

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Abstract

一種金屬遮罩製造方法，包含(a)在基板之第一面設置具有第一鏤空區之第一防蝕刻層；(b)在基板相對第一面之第二面上設置第二防蝕刻層；其中第二防蝕刻層上之第二鏤空區與第一鏤空區相對；(c)對第一面及第二面進行第一次蝕刻，使第一面為第一鏤空區所曝露之區域形成第一凹陷部及使第二面為第二鏤空區所曝露之區域形成第二凹陷部；其中第一凹陷部及第二凹陷部為基板之一部分所隔絕；(d)佈設保護層填入第一凹陷部內；(e)自第二面進行第二次蝕刻，使第一凹陷部及第二凹陷部產生穿口；(f)去除第二防蝕刻層；以及(g)自第二面進行第三次蝕刻。

Description

金屬遮罩製造方法以及金屬遮罩
本發明係關於一種金屬遮罩製造方法以及用此方法製成的金屬遮罩，特別是有關於供鍍膜使用之金屬遮罩之製造方法以及用此方法製成的鍍膜用金屬遮罩。
金屬遮罩是半導體及微機電等製程中常使用的工具之一。在蒸鍍、濺鍍、網印及覆晶封裝等程序中可利用金屬遮罩形成所需之結構體。一般而言，金屬遮罩是在金屬基板之特定位置上製作需要的開口，鍍膜材料可通過開口於基材上形成特定圖案。
如圖1A所示，常見的金屬遮罩80受到製程上的限制，其底面角度γ較大(約50~55度)且開口40較小，此結構容易對鍍膜材料源600發出的鍍膜材料造成阻礙，不利於薄膜厚度均勻性的控制以及鍍膜材料源600的集中。另一方面若在相同大小開口40的前提下欲製作低角度，則會造成開口40密度較小。如圖1B所示，金屬遮罩80與金屬遮罩80’具有相同大小的開口40，但是金屬遮罩80’的開口40的密度明顯小於金屬遮罩80的開口40的密度。
本發明之主要目的在於提供一種金屬遮罩製造方法以及用此方法製成的金屬遮罩，以解決先前技術所遭遇到之上述問題。
金屬遮罩製造方法，包含下列步驟：(a)在基板之第一面設置第一防蝕刻層；其中第一防蝕刻層上具有第一鏤空區；(b)在基板相對第一面之第二面上設置第二防蝕刻層；其中第二防蝕刻層上之第二鏤空區與第一鏤空區相對；(c)對第一面及第二面進行第一次蝕刻，使第一面為第一鏤空區所曝露之區域形成第一凹陷部及使第二面為第二鏤空區所曝露之區 域形成第二凹陷部；其中第一凹陷部及第二凹陷部為基板之一部分所隔絕；(d)佈設保護層填入第一凹陷部內；(e)自第二面進行第二次蝕刻，使第一凹陷部及第二凹陷部產生穿口；(f)去除第二防蝕刻層；以及(g)自第二面進行第三次蝕刻。
步驟(b)包含使第二鏤空區之橫向寬度大於第一鏤空區之橫向寬度。步驟(e)包含於穿口橫向寬度與第一凹陷部最大橫向寬度相近時停止第二次蝕刻。步驟(g)中第三次蝕刻係採朝向第二面方向之噴式蝕刻。步驟(g)中係蝕刻第二鏤空區之內表面形成微結構壁面，當微結構壁面與第一面之夾角小於40度時，停止第三次蝕刻。步驟(g)中當微結構壁面之曲率半徑大於500μm時，停止第三次蝕刻。
金屬遮罩係以前述製造方法所製成，金屬遮罩包含複數個微結構，相鄰微結構間係夾有間隙；其中，每一微結構具有底面以及至少一微結構壁面。底面係第一面之一部分。至少一微結構壁面與底面之夾角小於40度。微結構壁面與底面之夾角大於20度。微結構壁面之曲率半徑大於500μm。間隙之橫切寬度不小於底面之橫切寬度之一半。
基於上述，本發明中的金屬遮罩製造方法可製成具有較低角度及較大開口的金屬遮罩，能提高後續鍍膜製程中對薄膜厚度均勻性的控制，並便利鍍膜材料源的集中，從而得以解決先前技術所述及的問題。
本發明之另一目的在於提供一種金屬遮罩，具有較低角度及較大開口，供後續鍍膜製程使用時可提高對薄膜厚度均勻性的控制，並便利鍍膜材料源的集中。
應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的，其並不能限制本發明所欲主張的範圍。
40‧‧‧開口
80‧‧‧金屬遮罩
80’‧‧‧金屬遮罩
100‧‧‧基板
110‧‧‧第一面
114‧‧‧第一凹陷部
124‧‧‧第二凹陷部
120‧‧‧第二面
128‧‧‧尖角部分
134‧‧‧穿口
180‧‧‧微結構
181‧‧‧微結構壁面
182‧‧‧底面
300‧‧‧第一防蝕刻層
333‧‧‧第一鏤空區
500‧‧‧第二防蝕刻層
555‧‧‧第二鏤空區
600‧‧‧鍍膜材料源
700‧‧‧保護層
800‧‧‧金屬遮罩
d‧‧‧厚度
W114‧‧‧寬度
W134‧‧‧寬度
W182‧‧‧寬度
W333‧‧‧寬度
W400‧‧‧寬度
W555‧‧‧寬度
θ‧‧‧夾角
θ’‧‧‧夾角
圖1A及1B為習知技術示意圖；圖2為本發明之較佳實施例流程圖；圖3為在基板之第一面設置具有第一鏤空區之第一防蝕刻層的實施例示意圖； 圖4為在基板之第二面設置具有第二鏤空區之第二防蝕刻層之實施例示意圖；圖5為形成第一凹陷部及第二凹陷部之實施例示意圖；圖6A及6B為佈設保護層填入第一凹陷部內之實施例示意圖；圖7為形成穿口之實施例示意圖；圖8為暴露出第二面及第二凹陷部的結構之實施例示意圖；圖9為自第二面進行第三次蝕刻以形成微結構之實施例示意圖；圖10為本發明金屬遮罩之實施例示意圖；以及圖11為在鍍膜製程中使用本發明金屬遮罩之實施例示意圖。
如圖2所示之較佳實施例，本發明金屬遮罩製造方法包含例如以下步驟。
步驟1010，在基板之第一面110設置第一防蝕刻層300；其中第一防蝕刻層300上具有第一鏤空區333。具體而言，係如圖3所示，在基板100之第一面110設置具有第一鏤空區333之第一防蝕刻層300。其中，基板100較佳係選自金、銀、銅、鋁、鎳或其合金，更佳為鎳鐵合金。第一防蝕刻層300較佳為光阻，可使用旋塗、噴塗或刮塗等方式設置於第一面110，並且透過曝光、顯影等程序以形成第一鏤空區333。其中，第一鏤空區333可以視製造與設計需求呈現規則或不規則排列。
步驟1030，在基板相對第一面110之第二面120上設置第二防蝕刻層500；其中第二防蝕刻層500上之第二鏤空區555與第一鏤空區相對333。具體而言，係如圖4所示，在基板100之第二面120上設置具有第二鏤空區555之第二防蝕刻層500。其中，第二防蝕刻層500上之第二鏤空區555在第一面110的垂直投影與第一鏤空區333重疊。第二防蝕刻層500較佳為光阻，可使用旋塗、噴塗或刮塗等方式設置於第二面120，並且透過曝光、顯影等程序以形成第二鏤空區555。在較佳實施例中，步驟1030 包含使第二鏤空區555之橫向寬度W555大於第一鏤空區333之橫向寬度W333。
步驟1050，對第一面110及第二面120進行第一次蝕刻，使第一面110為第一鏤空區333所曝露之區域形成第一凹陷部114及使第二面120為第二鏤空區555所曝露之區域形成第二凹陷部124；其中第一凹陷部114及第二凹陷部124為基板100之一部分所隔絕。具體而言，將如圖4所示相背兩面分別設有第一防蝕刻層300及第二防蝕刻層500之基板100浸泡於蝕刻液中達一定時間。藉由刻意讓第一面110之特定區域被第一鏤空區333曝露而不受第一防蝕刻層300保護，蝕刻液可由此暴露區域侵蝕基板100而形成如圖5所示之第一凹陷部114；同理，藉由刻意讓第二面120之特定區域被第二鏤空區555曝露而不受第二防蝕刻層500保護，可使基板100受蝕刻液侵蝕而形成第二凹陷部124。基板100浸泡於蝕刻液的時間可視所欲形成之第一凹陷部114與第二凹陷部124之深度與曲率的要求以及基板100供隔絕第一凹陷部114與第二凹陷部124的部分的厚度d的大小而增減。在不同實施例中，亦可採用噴式蝕刻或電漿蝕刻等方式分別對第一面110及第二面120進行蝕刻。
步驟1070，佈設保護層700填入第一凹陷部114內。具體而言，如圖6A所示，使用旋塗、噴塗或刮塗等方式將保護層700設於第一防蝕刻層300相對於基板100之另一面，並讓其填入第一凹陷部114。然而在如圖6B所示之不同實施例中，為了製程上的需要(例如考慮到移除保護層700的難易或欲在第一防蝕刻層300上進行其他步驟)或是節省保護層700的材料成本，可進一步控制保護層700之設置位置以及填充量，令其可直接填入第一凹陷部114而不覆蓋第一防蝕刻層300。
步驟1090，自第二面120進行第二次蝕刻，使第一凹陷部114及第二凹陷部124產生穿口134。具體而言，如圖6A所示設有保護層700之基板100浸泡於蝕刻液中達一定時間。由於第二面120之第二鏤空區555未受到保護層700保護而暴露於蝕刻液中，故基板100會繼續受蝕刻液侵蝕，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110擴大，而後蝕刻液將侵蝕掉基板100隔絕第一凹陷部114與第二凹陷部124的部分，並如圖7 所示形成穿口134。此第二次蝕刻較佳停止在穿口134橫向寬度W134與第一凹陷部114最大橫向寬度W114相同或是穿口134橫向寬度W134接近但略小於第一凹陷部114最大橫向寬度W114時。亦即在較佳實施例中，當穿口134橫向寬度W134與第一凹陷部114最大橫向寬度W114相同或是穿口134橫向寬度W134接近但略小於第一凹陷部114最大橫向寬度W114時，可將基板100自蝕刻液中取出並清洗之，藉以停止蝕刻。在不同實施例中，亦可使用噴式蝕刻或電漿蝕刻方式自第二面進行第二次蝕刻。
步驟1110，去除第二防蝕刻層500。具體而言，可以機械力剝除圖7中所示的第二防蝕刻層500，形成如圖8所示暴露出第二面120及第二凹陷部124的結構。然而在不同實施例中，亦可透過曝光、顯影等程序或使用電漿蝕刻方式以去除第二防蝕刻層500。
步驟1130，自第二面進行第三次蝕刻。具體而言，如圖8所示設有保護層700之基板100，採用朝向第二面120方向之噴式蝕刻，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110擴大，並侵蝕第二面120，而後形成如圖9所示之結構。然而在不同實施例中，亦可將如圖8所示設有保護層700之基板100浸泡於蝕刻液中達一定時間。由於第二面120及第二凹陷部124未受到保護層700保護而暴露於蝕刻液中，故基板100會繼續受蝕刻液侵蝕，使得第二凹陷部124自第二面120往第一面110擴大，第二面120亦會被蝕刻液逐漸侵蝕，而後形成如圖9所示之微結構180。
以不同角度觀之，在步驟1130中係蝕刻第二鏤空區555(見圖4)之內表面形成如圖9所示之微結構180之微結構壁面181。在一具體實施例中，當微結構壁面181與第一面110相接處之夾角θ小於40度時，停止第三次蝕刻。在不同實施例中，當微結構壁面181之曲率半徑大於500μm時，停止第三次蝕刻。第三次蝕刻停止後，可透過曝光顯影等程序、機械力剝除或電漿蝕刻等方式移除保護層700及第一防蝕刻層300，以形成如圖10所示包含複數個微結構180的金屬遮罩800。其中，相鄰微結構180間係夾有間隙400。每一微結構180具有底面182以及至少一微結構壁面181。底面182係第一面110(請見圖9)之一部分。在較佳實施例中，微結構壁面181與底面182相接處之夾角θ’介於20度到40度，曲率半徑大 於500μm，間隙400之橫切寬度W400不小於底面182之橫切寬度W182之一半。
進一步而言，在蝕刻過程中，凸出或尖角結構的蝕刻速度會快於平面或曲面結構的蝕刻速度。因此，在第三次蝕刻過程中，圖8所示實施例中的尖角部分128的蝕刻速度會大於第二凹陷部124的蝕刻速度，而第二凹陷部124中的蝕刻速度又以靠近700處為較慢，遠離700處較快。藉此，本發明之金屬遮罩製造方法可形成例如圖10所示的金屬遮罩800，其具有較低角度(夾角θ’介於20度到40度)及較大開口(間隙400之橫切寬度W400不小於底面182之橫切寬度W182之一半)，亦即能同時具有較低角度與較大開口的特性並且保持同樣開口密度，或者在大開口的前題下做出低角度並且保持同樣開口密度。如圖11所示之實施例，具有較低角度及較大開口的金屬遮罩800，因為在鍍膜製程中較不會對鍍膜材料源600發出的鍍膜材料造成阻礙，所以有利於薄膜厚度均勻性的控制，並便利鍍膜材料源600的集中。
雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

Claims (10)

  1. 一種金屬遮罩製造方法，包含下列步驟：(a)在一基板之一第一面設置一第一防蝕刻層；其中該第一防蝕刻層上具有一第一鏤空區；(b)在該基板相對該第一面之一第二面上設置一第二防蝕刻層；其中該第二防蝕刻層上之一第二鏤空區與該第一鏤空區相對；(c)對該第一面及該第二面進行一第一次蝕刻，使該第一面為該第一鏤空區所曝露之區域形成一第一凹陷部及使該第二面為該第二鏤空區所曝露之區域形成一第二凹陷部；其中該第一凹陷部及該第二凹陷部為該基板之一部分所隔絕；(d)佈設一保護層填入該第一凹陷部內；(e)自該第二面進行第二次蝕刻，使該第一凹陷部及該第二凹陷部產生一穿口；(f)去除該第二防蝕刻層；以及(g)自該第二面進行第三次蝕刻。
  2. 如請求項1所述之金屬遮罩製造方法，其中步驟(b)包含使該第二鏤空區之橫向寬度大於該第一鏤空區之橫向寬度。
  3. 如請求項1所述之金屬遮罩製造方法，其中步驟(e)包含於該穿口橫向寬度與該第一凹陷部最大橫向寬度相近時停止該第二次蝕刻。
  4. 如請求項1所述之金屬遮罩製造方法，其中步驟(g)中該第三次蝕刻係採朝向該第二面方向之噴式蝕刻。
  5. 如請求項1所述之金屬遮罩製造方法，其中步驟(g)中係蝕刻該第二鏤空區之內表面形成一微結構壁面，當該微結構壁面與該第一面之夾角小於40度時，停止該第三次蝕刻。
  6. 如請求項5所述之金屬遮罩製造方法，其中步驟(g)中當該微結構壁面之曲率半徑大於500μm時，停止該第三次蝕刻。
  7. 一種金屬遮罩，係以請求項1至6中任一者之製造方法所製成，該金屬遮罩包含複 數個微結構，相鄰微結構間係夾有一間隙；其中，每一微結構具有：一底面，係為該第一面之一部分；以及至少一微結構壁面，與該底面之夾角小於40度。
  8. 如請求項7所述之金屬遮罩，其中該微結構壁面與該底面之夾角大於20度。
  9. 如請求項7所述之金屬遮罩，其中該微結構壁面之曲率半徑大於500μm。
  10. 如請求項7所述之金屬遮罩，其中該間隙之橫切寬度不小於該底面之橫切寬度之一半。
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