TW201739939A - 具有由使用正/負光阻劑的雙電鑄所形成的錐形開口的陰影遮罩 - Google Patents

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Abstract

本揭示案之實施例提供用於陰影遮罩的方法及設備。在一個實施例中，提供陰影遮罩，該陰影遮罩包含由金屬材料製成的框架及耦接至該框架的一或更多個遮罩圖案，該一或更多個遮罩圖案包括金屬，該金屬具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數且具有形成在該金屬中的複數個開口，該金屬具有約5微米至約50微米的厚度且具有形成在該金屬中的數個邊界，各邊界界定精細開口，該精細開口具有形成在該金屬之基板接觸表面上的凹陷的表面。

Description

具有由使用正/負光阻劑的雙電鑄所形成的錐形開口的陰影遮罩
本揭示案之實施例有關於利用精細圖案化陰影遮罩在基板上形成電子裝置。特定而言，本文揭示的實施例有關於在有機發光二極體(OLED)之製造中所利用的精細圖案化金屬遮罩的方法及設備。
在用於電視螢幕、手機顯示器、電腦顯示器及類似者的平面顯示器之製造中，OLED已經引起關注。OLED為一種特殊類型的發光二極體，其中光發射層包括某些有機化合物的複數個薄膜。OLED亦可用於一般空間照明。OLED顯示器可達到的色彩、亮度及視角之範圍比習知顯示器之色彩、亮度及視角之範圍更大，因為OLED畫素直接發光，而不需要背光。因此，OLED顯示器之能量消耗比習知顯示器之能量消耗少得多。此外，可將OLED製造在可撓性基板上的事實開啟新的應用的大門，例如捲式顯示器(roll-up display)或甚至嵌入可撓性介質的顯示器。
當前OLED製造要求有機材料之蒸鍍及利用複數個圖案化陰影遮罩在基板上金屬之沉積。在蒸鍍及/或沉積期間的溫度要求遮罩之材料由具有低熱膨脹係數(CTE)的材料所製成。低CTE避免或使相對於基板的遮罩移動最小化。因此，遮罩可由具有低CTE的金屬材料所製成。通常，遮罩是藉由將具有約200微米(µm)至約1毫米的厚度的金屬片軋製至期望的厚度（舉例而言，約20 µm至約50 µm）所製成。將光阻劑以期望的圖案形成在軋製的金屬片上並且在光微影製程中曝光。隨後，將具有由光微影所形成的該圖案的軋製的金屬片進行化學蝕刻，以在該軋製的金屬片中產生精細開口。
然而，習知遮罩形成製程具有限制條件。舉例而言，隨著解析度要求增加，蝕刻精確度變得更加困難。此外，基板表面積不斷增加，用以增加產量及/或製作更大的顯示器，且遮罩可能不夠大而足以覆蓋基板。如此是由於對於低CTE材料的片材尺寸取得(availability)有限，並且，即使在軋製後，仍未具有足夠的表面積。此外，精細圖案之增加的解析度要求更薄的片材。然而，滾動及搬運厚度小於30 µm的片材是困難的。
因此，需要改良的精細金屬陰影遮罩及製作該精細金屬陰影遮罩的方法。
本揭示案之實施例提供用於有機發光二極體製造的精細圖案化陰影遮罩的方法及設備。
在一個實施例中，提供陰影遮罩，該陰影遮罩包含由金屬材料製成的框架及耦接至該框架的一或更多個遮罩圖案，該一或更多個遮罩圖案包括金屬，該金屬具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數且具有形成在該金屬中的複數個開口，該金屬具有約5微米至約50微米的厚度且具有形成在該金屬中的數個邊界，各邊界界定精細開口，該精細開口具有形成在該金屬之基板接觸表面上的凹陷的表面。
在另一個實施例中，提供遮罩圖案，該遮罩圖案包含心軸及光阻劑材料，該心軸包括具有小於或等於約7微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數的材料且具有形成在該材料上的導電材料，該光阻劑材料具有形成在該光阻劑材料中的複數個開口，從而曝露該導電材料之至少一部分，該光阻劑材料包括數個材積之圖案，該等材積中之各者具有約5微米至約20微米的主要尺寸。
在另一個實施例中，提供電鑄遮罩。該電鑄遮罩是由準備心軸的步驟所形成，該心軸包括金屬材料或是玻璃材料且具有形成在該玻璃材料上的金屬層。將第一光阻劑材料施加至該金屬材料或層且將該第一光阻劑材料圖案化以形成第一圖案區域，該第一圖案區域具有形成在該第一圖案區域中的第一開口，從而曝露出該金屬材料或層之部分。將第二光阻劑材料施加至留在該圖案區域中的第一光阻劑材料上方，且將第二光阻劑材料圖案化以形成第二圖案區域，第二圖案區域具有形成在該第二圖案區域中的第二開口，從而曝露出該金屬材料或層之部分。然後在第二開口中之各者中電沉積第一金屬結構。然後可移除第二光阻劑材料，且將第二金屬結構電沉積至第一金屬結構上。然後可將第一金屬結構及第二金屬結構從心軸分離且在遮罩中形成數個精細開口之數個邊界，其中將有機材料圖案化至基板上以形成子畫素主動區域。第一金屬結構及第二金屬結構可具有小於或等於約13微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數。
在另一個實施例中，提供電鑄遮罩。該電鑄遮罩是由以下步驟所形成：準備心軸，該心軸包括金屬材料或是玻璃材料且具有形成在該玻璃材料上的金屬層；將該心軸曝露於電解浴，以在第一電沉積製程中在開口中形成複數個第一金屬結構；將該心軸曝露於電解浴，以在第二電沉積製程中形成複數個第二金屬結構，該等第二金屬結構環繞在該等開口中的該等第一金屬結構；及從該心軸分離該遮罩。
在另一個實施例中，提供形成陰影遮罩的方法，且該方法包含以下步驟：準備心軸，該心軸包括導電材料且具有小於或等於約7微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數；將光阻劑材料以具有複數個開口形成在圖案中的該圖案沉積至該心軸上，從而曝露該導電材料之至少一部分，其中該圖案包含複數個材積，該等材積中之各者具有約5微米至約20微米的主要尺寸；將該心軸放置於電解浴中，該電解浴包括具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數的材料；及在該心軸之開口中電鑄複數個邊界。
本揭示案之實施例提供精細金屬遮罩的方法及設備，該精細金屬遮罩可用作為在有機發光二極體(OLED)製造中的陰影遮罩。舉例而言，在真空蒸鍍或沉積製程中利用精細金屬遮罩，其中將多層薄膜沉積於基板上。作為實例，該等薄膜可在包括OLED的基板上形成一或多個顯示器之一部分。該等薄膜可自OLED顯示器之製造中利用的有機材料獲得。基板可由玻璃、塑膠、金屬箔或其他適用於電子裝置形成的材料所製成。可在可自AKT公司購得的腔室及/或系統中實踐本文揭示的實施例，AKT公司為加州聖克拉拉之應用材料公司的子公司。亦可在來自其他製造商的腔室及/或系統中實踐本文揭示的實施例。
第1圖為OLED裝置100之等角分解圖。可將OLED裝置100形成於基板115上。基板115可由玻璃、透明塑膠或其他適用於電子裝置形成的透明材料所製成。在一些OLED裝置中，基板115可為金屬箔。OLED裝置100包含夾在兩個電極125與130之間的一或更多個有機材料層120。電極125可為透明材料，例如氧化銦錫(ITO)或銀(Ag)，且電極125可用作為陽極或陰極。在一些OLED裝置中，亦可將電晶體（未圖示）設置於電極125與基板115之間。電極130可為金屬材料且用作為陰極或陽極。當功率施加至電極125及電極130時即在有機材料層120中產生光。光可為從有機材料層120之對應的RGB膜所產生的紅R、綠G及藍B中之一者或組合。紅R、綠G及藍B有機膜中之各者可包括OLED裝置100之子畫素主動區域135。陰極與陽極之材料及位置之變異取決於其中利用OLED裝置的顯示器之類型。舉例而言，在「頂部照明式(top illumination)」顯示器中，經由裝置之陰極側發光，而在「底部照明式(bottom illumination)」裝置中，經由陽極側發光。
儘管未圖示，OLED裝置100亦可包含設置於電極125及電極130與有機材料層120之間的一或更多個電洞注入層以及一或更多個電子傳輸層。此外，儘管未圖示，OLED裝置100可包含用於產生白光的膜層。用於產生白光的膜層可為在有機材料層120中的膜及/或夾在OLED裝置100內的濾光片。如本領域所熟知的，OLED裝置100可形成單一畫素。可使用本文所述的精細金屬遮罩形成有機材料層120、用於產生白光的膜層（當使用時），以及電極125及電極130。
第2圖為精細金屬遮罩200之一個實施例之示意平面圖。精細金屬遮罩200包含耦接至框架210的複數個圖案區域205。利用圖案區域205來控制於基板上材料之沉積。舉例而言，在如第1圖中所示且描述的OLED裝置100之形成中，可利用圖案區域205來控制有機材料及/或金屬材料之蒸鍍。圖案區域205具有一系列的精細開口215，精細開口215阻擋所沉積的材料附著至基板之不期望的區域或在先前沉積的層上。因此，精細開口215提供在基板之指定區域上或在先前沉積的層上的沉積。精細開口215可為圓形、橢圓形或矩形。精細開口215可包含約5微米(µm)至約20 µm或更大的主要尺寸（例如，直徑或其他內部尺寸）。圖案區域205通常包含約5 µm至約100 µm等級的剖面厚度，例如約10 µm至約50 µm。可藉由焊接或緊固件（未圖示）將圖案區域205耦接至框架210。在一個實例中，可將具有多個圖案區域205設置於單一遮罩片上的該單一遮罩片拉緊且焊接至框架210。在另一個實例中，可將複數個條帶拉緊且焊接至框架210，該複數個條帶中之各者具有多個圖案區域205，該等圖案區域205具有與待製造的顯示器相似的寬度。框架210可具有約10毫米(mm)或更小的剖面厚度，用以提供精細金屬遮罩200的穩定性。
圖案區域205以及框架210可由具有低熱膨脹係數(CTE)的材料所製成，該材料在溫度改變期間抵抗精細開口215之移動。具有低熱膨脹係數的材料之實例包含鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、釩(V)、上述之合金及上述之組合，以及鐵(Fe)及鎳(Ni)之合金，以及其他低熱膨脹係數材料。低熱膨脹係數材料維持精細金屬遮罩200的尺寸穩定性，該尺寸穩定性提供所沉積的材料之精確度。本文所述的低熱膨脹係數材料或金屬可具有小於或等於約15微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數，例如小於或等於約14微米/公尺/攝氏度，舉例而言，小於或等於約13微米/公尺/攝氏度。
第3A圖~第3K圖為繪示針對精細金屬遮罩300之另一個實施例的形成方法的示意部分剖面圖。精細金屬遮罩300之一部分圖示於第3J圖中。方法包含遮罩圖案302，遮罩圖案302用以形成精細金屬遮罩300（圖示於第3C圖中）。遮罩圖案302包含塗佈有第一介電質材料310的心軸305，第一介電質材料310可為有機光阻劑。在一些實施例中，第一介電質材料310可包含負光阻劑材料，例如可從麻薩諸塞州Westborough之Microchem公司購得的商品名SU-8的光阻劑，及均可購自盧森堡之安智電子材料(AZ Electronic Materials)的商品名AZ® 5510及AZ® 125nXT的光阻劑。
心軸305可為具有小於或等於約7微米/公尺/攝氏度的熱膨脹係數的金屬材料。實例包含鎳、鎳合金、鎳：鈷合金以及其他金屬。在一些實施例中，心軸305可為超低熱膨脹係數材料，包含Fe：Ni合金及Fe：Ni：Co合金，該材料可包含以商品名INVAR® (Fe:Ni 36)、SUPER INVAR 32-5® 以及其他商品名市售的金屬。或者，心軸305可為在待形成精細金屬遮罩300的側上塗佈有薄導電金屬層（例如銅(Cu)）的玻璃材料。
心軸305之厚度312可為約0.1毫米(mm)至約10 mm。第一介電質材料310之厚度313可為約0.1微米(µm)至約2 µm。在一些實施例中，第一介電質材料310之厚度313是用以形成精細金屬遮罩300中精細開口215之結構。可藉由各種手段沉積第一介電質材料310，例如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、噴墨印刷、蒸鍍、旋塗、狹縫塗佈(slot-die coating)、刮刀塗佈(blade coating)、轉印印刷(transfer printing)或其組合以及其他沉積方法。
可利用熟知的光微影技術將第一介電質材料310圖案化。舉例而言，可將第一介電質材料310曝露於電磁能量315（第3B圖中所示），以在遮罩圖案302上提供負圖案316（第3C圖中所示）。可將遮罩（未圖示）放置在第一介電質材料310的上方，以在第一介電質材料310中提供期望的第一開口318之圖案，從而如第3C圖中所示曝露心軸305之部分。
在第3D圖中，將具有形成在遮罩圖案302上的負圖案316的遮罩圖案302塗佈第二介電質材料325。第二介電質材料325可為正光阻劑材料，例如可從盧森堡之安智電子材料公司購得的AZ® 9260、可從陶氏化學公司(Dow Chemical Company)購得的SPR® 220或可從日本神奈川縣川崎市之東京應化工業株式會社(Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD)購得的以商品名PMER-P-WE300市售的光阻劑材料。第二介電質材料325可實質上覆蓋負圖案316且填充第一介電質材料310中的開口318。
在第3E圖中，將正圖案320形成在負圖案316中或在負圖案316上。可將正圖案320曝露於電磁能量315，以在遮罩圖案302上提供正圖案320。可將遮罩（未圖示）放置在遮罩圖案302的上方，以提供期望的第二開口335之圖案，其中心軸305之部分被曝露出。第二開口335可具有內部尺寸，該內部尺寸小於第一開口318之內部尺寸且可與第一開口318同心。
在形成正圖案320之後，可將心軸305上的遮罩圖案302放置於電解浴中（未圖示）。該浴包含具有溶解於該浴中的低熱膨脹係數金屬的材料。具有低熱膨脹係數的材料之實例包含鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、釩(V)、該等之合金及該等之組合，以及鐵(Fe)及鎳(Ni)之合金，鐵(Fe)、鎳(Ni)及鈷(Co)之合金，以及其他低熱膨脹係數材料。Fe:Ni合金及Fe:Ni:Co合金之實例可包含商品名INVAR® (Fe:Ni 36)、SUPER INVAR 32-5® 的市售金屬以及其他市售金屬。根據電鑄技術，在心軸305與浴中的低熱膨脹係數金屬之間提供電偏壓。如第3F圖中所示，將第二開口335及第一開口318之一部分填充低熱膨脹係數金屬以藉由正圖案320在心軸305上提供第一金屬結構340。
在第3G圖中，藉由本領域中熟知的技術移除第二介電質材料325，例如藉由電磁能量315顯影或其他移除技術。第二介電質材料325之移除留下完整的第一介電質材料310（類似於第3C圖中所示的負圖案316），及在第一開口318之剩餘部分中的第一金屬結構340，此舉形成第3H圖中所示的圖案327。圖案327使在第一開口318內曝露出心軸305之部分，且可用於第二電鑄製程中。
在第3I圖中，可將心軸305上的圖案327放置於電解浴中（未圖示）。該浴包含在用以形成第一金屬結構340（第3F圖）的第一電鑄製程中上述的材料中之一或更多者。該浴中的金屬可與第一電鑄製程之浴中的金屬相同或不同。如第3I圖中所示，將第二金屬結構350形成在第一開口318之剩餘部分上。第二金屬結構350亦繞第一金屬結構340及/或環繞第一金屬結構340而形成。在一些實施例中，第二金屬結構350至少部分地覆蓋第一介電質材料310。
第3J圖圖示由第3C圖~第3H圖之遮罩圖案302所產生的精細金屬遮罩300。第一金屬結構340（第3F圖中所示）及第二金屬結構350形成精細金屬遮罩300中精細開口215之邊界355。邊界355中的至少一部分包括圖案區域357，圖案區域357類似於第2圖之精細金屬遮罩200之圖案區域205之一部分。邊界355與精細金屬遮罩300一體成形，且精細金屬遮罩300可從心軸305及剩餘的第一介電質材料310剝離或是分離。可藉由剝離或其他方法從心軸305移除精細金屬遮罩300，該等方法使邊界355完整且處於所形成的位置(as-formed positions)。
邊界355之側壁360可形成約45度至約55度的角度α，例如約50度。用語「約」可界定為+/- 3度至+/- 5度。材積365亦可形成在精細開口215中，精細開口215由邊界355所界定。在一些實施例中，邊界355之錐角α亦藉由以特定角度遮蔽有機材料（沉積在第1圖之OLED裝置100之子畫素主動區域135中）來影響沉積的均勻性。為了解決陰影效應，在邊界355之間所形成的材積365可顯著地大於第1圖之OLED裝置100之子畫素主動區域135。在一個實施例中，材積365可界定比子畫素主動區域之表面積大了約4倍的開口面積。在一些實施例中，邊界355通常在每側比子畫素主動區域135大了12 um。作為一個實例，每吋畫素數(pixels per inch; ppi)為470的子畫素主動區域135可包含約6 um x 約36 um的長度x寬度，且精細開口將為約18 um x 約48 um。然而，由於一個子畫素之有機材料不應沉積在另一個子畫素上方（例如，紅色上沒有藍色或綠色，綠色或藍色上沒有紅色等），因此開口尺寸是受限的。
在一些實施例中，如第3J圖中所示，凹陷區域370形成在精細金屬遮罩300之基板接觸表面375上（例如，在基板接觸側）。凹陷區域370可形成在由第一介電質材料310（第3A圖中所示）之厚度313所提供的深度處。凹陷區域370亦可包含實質上等於第一介電質材料310（第3C圖中所示）之表面積的長度X寬度尺寸（例如，表面積）。可藉由改變第一介電質材料310之尺寸來提供凹陷區域370之表面積及/或深度的變化。
第3K圖圖示在精細金屬遮罩300移除之後的遮罩圖案302。遮罩圖案302與第3C圖中所示的具有形成在該設備上的負圖案316的設備類似，且因此可被再次使用以藉由第3D圖~第3J圖中所述的製程來形成另一個精細金屬遮罩。
第4圖示意繪示用於在基板405上形成OLED裝置的設備400之一個實施例。設備400包含沉積腔室410，其中以實質上垂直定向支撐基板405。基板405可藉由鄰近沉積源420的載具415所支撐。使精細金屬遮罩425與基板405接觸，且將精細金屬遮罩425放置於沉積源420與基板405之間。精細金屬遮罩425可為如本文所述的精細金屬遮罩200或300中之任一者。藉由緊固件（未圖示）、焊接或其他適合的連接方法，可將精細金屬遮罩425拉緊且耦接至框架430。在一個實施例中，沉積源420可為有機材料，該有機材料被蒸鍍至基板405之精確區域上。根據本文所述的形成方法，將有機材料沉積通過形成在精細金屬遮罩425中邊界440之間的精細開口435。如本文所述的精細金屬遮罩200或300可包括單一片材，且該單一片材具有精細開口435之一個圖案或多個圖案。或者，如本文所述的精細金屬遮罩200或300可為一系列的片材，且該等片材具有形成在該等片材中的精細開口435之一個圖案或多個圖案，該等片材被拉緊且耦接至框架430，用以容納不同尺寸的基板。
第5圖為根據一個實施例之製造系統500之示意平面圖。系統500可用以製造電子裝置，特定而言，其中包含有機材料的電子裝置。舉例而言，該等裝置可為電子裝置或半導體裝置，例如光電裝置及特定而言顯示器。
本文所述的實施例特定而言有關於材料之沉積，舉例而言，用於在大面積基板上製造顯示器。可將製造系統500中的基板在載具上於製造系統500各處移動，該等載具可於該等基板之邊緣處藉由靜電吸附或上述之組合支撐一或更多個基板。根據一些實施例，支撐一或更多個基板的大面積基板或載具，舉例而言大面積載具，可具有至少0.174 m2 的尺寸。通常，載具之尺寸可為約0.6平方公尺至約8平方公尺，更通常約2平方公尺至約9平方公尺或甚至達12平方公尺。通常，載具為具有針對本文所述的大面積基板的尺寸的矩形面積，其中基板支撐在該載具中，且該載具提供根據本文所述的實施例的夾持配置、設備及方法。舉例而言，將對應至單一大面積基板之面積的大面積載具可為5代廠(GEN 5)，5代廠對應至約1.4平方公尺基板（1.1 m x 1.3 m），可為7.5代廠(GEN 7.5)，7.5代廠對應至約4.29平方公尺基板（1.95 m x 2.2 m），可為8.5代廠(GEN 8.5)，8.5代廠對應至約5.7平方公尺基板（2.2 m x 2.5 m），或甚至可為10代廠(GEN 10)，10代廠對應至約8.7平方公尺基板（2.85 m × 3.05 m）。相似地可實施甚至更大的代廠（例如11代廠及12代廠）及對應的基板面積。因此可設計如本文所述的精細金屬遮罩200或300的尺寸。
根據一般實施例，基板可由任何適合材料沉積的材料所製成。舉例而言，基板可由選自由下列所組成的群組的材料所製成：玻璃（舉例而言，鈉鈣(soda-lime)玻璃、硼矽酸鹽玻璃等）、金屬、聚合物、陶瓷、複合材料、碳纖維材料或可藉由沉積製程塗佈的任何其他材料或材料之組合。
第5圖中所示的製造系統500包含裝載閘室(load lock chamber)502，裝載閘室502連接至水平基板處理腔室504。可將基板405（以虛線繪出）（例如上述的大面積基板）從基板處理腔室504傳送至真空變壓模組(vacuum swing module)508。真空變壓模組508將基板405以水平位置裝載於載具415上。在以水平位置將基板405裝載於載具415上之後，真空變壓模組508將載具415旋轉呈垂直或實質上垂直定向，該載具415上提供有該基板405。隨後將於載具415上提供有基板405的載具415傳送通過垂直定向的第一傳送腔室512A及至少一個後續傳送腔室（512B~512F）。可將一或更多個沉積設備514連接至傳送腔室。此外，可將其他基板處理腔室或其他真空腔室連接至該等傳送腔室中之一或更多者。在處理基板405之後，將於載具上有基板405的該載具從傳送腔室512F傳送進入垂直定向的出口真空變壓模組(exit vacuum swing module)516。出口真空變壓模組516將於載具上有基板405的該載具從垂直定向旋轉至水平定向。此後，可將基板405卸載進入出口水平玻璃處理腔室518。舉例而言，在於薄膜封裝腔室522A或522B中之一者中將所製造的裝置封裝之後，可經由裝載閘室520將經處理的基板405從製造系統500卸載。
在第5圖中，提供第一傳送腔室512A、第二傳送腔室512B、第三傳送腔室512C、第四傳送腔室512D、第五傳送腔室512E及第六傳送腔室512F。根據本文所述的實施例，至少兩個傳送腔室被包含在製造系統500中。在一些實施例中，2至8個傳送腔室可被包含在製造系統500中。提供數個沉積設備，舉例而言在第5圖中9個沉積設備514，各沉積設備514具有沉積腔室524且各示例性地連接至該等傳送腔室中之一者。根據一些實施例，將沉積設備之一或更多個沉積腔室經由閘閥526連接至傳送腔室。
沉積腔室524之至少一部分包含如本文所述的精細金屬遮罩200或300中之一或更多者（未圖示）。沉積腔室524中之各者亦包含沉積源420（僅圖示一個），以將膜層沉積在至少一個基板405上。在一些實施例中，沉積源420包括蒸鍍膜組及坩堝。在進一步實施例中，沉積源420可在由箭頭所指示的方向中移動，用以將膜層沉積在被支撐在各自的載具（未圖示）上的兩個基板405上。當基板405處於垂直定向或實質上垂直定向且具有在沉積源420與各基板405之間的各自的圖案化遮罩時，在基板405上實行沉積。該等圖案化遮罩中之各者包含如上所述的至少第一開口。如上所詳述可利用第一開口以在圖案化遮罩之圖案區域之外側沉積膜層之一部分。
可於沉積腔室524處提供對準單元528，用以相對於各自的圖案化遮罩對準基板。根據又進一步實施例，舉例而言經由閘閥532，可將真空維護腔室530連接至沉積腔室524。真空維護腔室530允許在製造系統500中維護沉積源。
如第5圖中所示，沿線提供該一或更多個傳送腔室512A~512F，用以提供串聯(in-line)傳輸系統。根據一些實施例，提供雙軌傳輸系統。雙軌傳輸系統在傳送腔室512A~512F中之各者中包含第一軌道534及第二軌道536。可利用雙軌傳輸系統沿著第一軌道534及第二軌道536中之至少一者傳送支撐基板的載具415。
根據又進一步實施例，提供傳送腔室512A~512F中之一或更多者作為真空旋轉模組。可將第一軌道534及第二軌道536旋轉至少90度，舉例而言90度、180度或360度。載具例如載具415在軌道534及軌道536上線性地移動。可將載具旋轉至待傳送進入沉積設備514之沉積腔室524中之一者或以下所述的其他真空腔室中之一者的位置。傳送腔室512A~512F經配置以旋轉垂直定向的載具及/或基板，其中，舉例而言，將傳送腔室中的軌道繞垂直旋轉軸旋轉。此在第5圖之傳送腔室512A~512F中藉由箭頭指出。
根據一些實施例，傳送腔室為真空旋轉模組，用於在低於10毫巴的壓力下旋轉基板。根據又進一步實施例，在該兩個或多於兩個的傳送腔室（512A~512F）內提供另一個軌道，其中提供載具返回軌道540。根據一般實施例，可在第一軌道534與第二軌道536之間提供載具返回軌道540。載具返回軌道540允許在真空條件下將空載具從進一步出口真空變壓模組516返回真空變壓模組508。在真空條件下且任選地在受控的惰性氛圍（例如，Ar、N2 或該等之組合）下將載具返回減少載具曝露至周圍空氣。因此可減少或避免與溼氣接觸。因此，在製造系統500中製造裝置期間可減少載具之排氣。此舉可改良所製造的裝置之品質及/或對於載具在無需清潔的情況下進行操作可有延伸的時間週期。
第5圖進一步圖示第一預處理腔室542及第二預處理腔室544。在基板處理腔室504中可提供機器人（未圖示）或另一個適合的基板處理系統。機器人或其他基板處理系統可將來自裝載閘室502的基板405裝載於基板處理腔室504中且將基板405傳送進入預處理腔室（542、544）中之一或更多者。舉例而言，預處理腔室可包含選自由下列所組成的群組的預處理工具：基板之電漿預處理、基板之清潔、基板之UV及/或臭氧處理、基板之離子源處理、基板之RF或微波電漿處理及該等之組合。在基板預處理之後，機器人或其他處理系統將基板傳送出預處理腔室經由基板處理腔室504進入真空變壓模組508。為了允許裝載閘室502排氣用以裝載基板及/或在大氣條件下於基板處理腔室504中處理基板，在基板處理腔室504與真空變壓模組508之間提供閘閥526。因此，在打開閘閥526之前，可將基板處理腔室504及若需要則裝載閘室502、第一預處理腔室542及第二預處理腔室544中之一或更多者抽真空，且將基板傳送進入真空變壓模組508。因此，在將基板裝載進入真空變壓模組508之前可在大氣條件下進行基板之裝載、處理(treatment)及處理(processing)。
根據本文所述的實施例，當基板為水平定向或實質上水平定向時，進行可在將基板裝載進入真空變壓模組508之前進行的基板之裝載、處理(treatment)及處理(processing)。如第5圖中所示的製造系統500，且根據本文所述的又進一步實施例，結合在水平定向中處理基板、旋轉基板至垂直定向、在垂直定向中將材料沉積至基板上、在材料沉積之後旋轉基板至水平定向，以及在水平定向中卸載基板。
如第5圖中所示的製造系統500，以及本文所述的其他製造系統，包含至少一個薄膜封裝腔室。第5圖圖示第一薄膜封裝腔室522A及第二薄膜封裝腔室522B。該一或更多個薄膜封裝腔室包含封裝設備，其中將經沉積的及/或經處理的層特別是OLED材料封裝在經處理的基板與另一個基板之間，亦即夾在經處理的基板與另一個基板之間，用以保護經沉積的及/或經處理的材料以免曝露於周圍空氣及/或大氣條件。通常，可藉由將材料夾在兩個基板，舉例而言玻璃基板之間來提供薄膜封裝。然而，藉由薄膜封裝腔室中之一者中提供的封裝設備可替代地應用其他封裝方法，如玻璃、聚合物或金屬片之層壓，或是蓋板玻璃之雷射熔接。特定而言，OLED材料層可能遭受曝露於周圍空氣及/或氧氣及濕氣。因此，舉例而言，如第5圖中所示的製造系統500可在將經處理的基板經由出口裝載閘室520卸載之前將薄膜層封裝。
根據又進一步實施例，製造系統可包含載具緩衝器(carrier buffer)548。舉例而言，載具緩衝器548可連接至第一傳送腔室512A及/或最後的傳送腔室，亦即，第六傳送腔室512F，第一傳送腔室512A連接至真空變壓模組508。舉例而言，載具緩衝器548可連接至傳送腔室中之一者，該傳送腔室連接至真空變壓模組中之一者。由於在真空變壓模組中裝載及卸載基板，若靠近真空變壓模組提供載具緩衝器548則是有利的。載具緩衝器548經配置以提供一或更多個，舉例而言5至30個載具的儲存。在製造系統500之操作期間如果另一個載具需要被更換時，舉例而言，為了維修例如清潔，則可使用在緩衝器中的載具。
根據又進一步實施例，製造系統可進一步包含遮罩架(shelf)550，亦即，遮罩緩衝器(mask buffer)。遮罩架550經配置以提供用於更換圖案化的遮罩及/或遮罩之儲存，該等遮罩需要被儲存用於特定沉積步驟。根據操作製造系統500之方法，經由具有第一軌道534及第二軌道536的雙軌傳輸配置，可將遮罩從遮罩架550傳送至沉積設備514。因此，在不將沉積腔室524排氣的情況下、在不將傳送腔室512A~512F排氣的情況下及/或在不將遮罩曝露於大氣條件的情況下，可將沉積設備中的遮罩交換用於維修，例如清潔，或是用於沉積圖案之變異。
第5圖進一步圖示遮罩清潔腔室552。遮罩清潔腔室552經由閘閥526連接至遮罩架550。因此，可在遮罩架550與遮罩清潔腔室552之間提供真空緊密密封用於遮罩之清潔。根據不同實施例，藉由清潔工具例如電漿清潔工具，可在製造系統500內清潔如本文所述的精細金屬遮罩200或300。在遮罩清潔腔室552中可提供電漿清潔工具。額外地或替代地，如第5圖中所示，於遮罩清潔腔室552處可提供另一個閘閥554。因此，可將遮罩從製造系統500卸載，同時僅遮罩清潔腔室552需要被排氣。藉由將遮罩從製造系統卸載，可提供外部遮罩清潔同時製造系統持續完全地操作。第5圖繪示鄰近遮罩架550的遮罩清潔腔室552。鄰近載具緩衝器548亦可提供對應的或類似的清潔腔室（未圖示）。藉由提供鄰近載具緩衝器548的清潔腔室，可在製造系統500內清潔載具或經由連接至清潔腔室的閘閥可從製造系統將載具卸載。
如本文所述的精細金屬遮罩200或300之實施例可用於高解析度顯示器之製造中。根據一個實施例的如本文所述的精細金屬遮罩200或300可包含約750 mm x 650 mm的尺寸。此尺寸之精細金屬遮罩可為以二維張緊的全片材(full sheet)（750 mm x 650 mm）。替代地，此尺寸之精細金屬遮罩可為以一維張緊的一系列條帶，以覆蓋750 mm x 650 mm面積。更大的精細金屬遮罩尺寸包含約920 mm x 約730 mm、六代廠半切(half-cut)（約1500 mm x 約900 mm）、六代廠（約1500 mm x 約1800 mm）、8.5代廠（約2200 mm x 約2500 mm）及10代廠（約2800 mm x 約3200 mm）。在至少較小的尺寸中，如本文所述的精細金屬遮罩200或300之精細開口之間的間距公差可為每160 mm長度約+/-3 µm。
如本文所述的精細金屬遮罩200或300之製造中利用電鑄技術相較於習知形成製程具有相當的優勢。在習知遮罩中標準開口尺寸可具有約+/-2 um至5 um的變異，此變異是由於當形成遮罩中的精細開口時化學蝕刻製程之變異。反之，藉由光微影技術形成如本文所述的遮罩圖案302。因此，精細開口之尺寸的變異小於約0.2 um。隨解析度增加上述提供優點。因此，如本文所述的精細金屬遮罩200或300可具有更均勻的開口尺寸（由於藉由光微影技術更佳的控制）。如本文所述的精細金屬遮罩200或300亦可具有非常一致的遮罩對遮罩均勻性。不僅在開口尺寸上可改善均勻性，還可改善間距精確性以及其他性質。
如本文所述的精細金屬遮罩200或300可用以形成具有高精確度的第1圖中所示的OLED裝置100之子畫素主動區域135。舉例而言，OLED裝置100之有機材料層120之RGB層中之各者之均勻性高，例如大於約95%，舉例而言，大於98%。如本文所述的精細金屬遮罩200或300符合該等精確度公差。
儘管前述是針對本揭示案之實施例，在不脫離本揭示案之基本範疇下，可設計本揭示案之其他及進一步實施例。因此，本揭示案之範疇由以下的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧OLED裝置
115‧‧‧基板
120‧‧‧有機材料層
125‧‧‧電極
130‧‧‧電極
135‧‧‧子畫素主動區域
200‧‧‧精細金屬遮罩
205‧‧‧圖案區域
210‧‧‧框架
215‧‧‧精細開口
300‧‧‧精細金屬遮罩
302‧‧‧遮罩圖案
305‧‧‧心軸
310‧‧‧第一介電質材料
312‧‧‧心軸之厚度
313‧‧‧第一介電質材料之厚度
315‧‧‧電磁能量
316‧‧‧負圖案
318‧‧‧第一開口
320‧‧‧正圖案
325‧‧‧第二介電質材料
327‧‧‧圖案
335‧‧‧第二開口
340‧‧‧第一金屬結構
350‧‧‧第二金屬結構
355‧‧‧邊界
357‧‧‧圖案區域
360‧‧‧側壁
365‧‧‧材積
370‧‧‧凹陷區域
375‧‧‧基板接觸表面
400‧‧‧設備
405‧‧‧基板
410‧‧‧沉積腔室
415‧‧‧載具
420‧‧‧沉積源
425‧‧‧精細金屬遮罩
430‧‧‧框架
435‧‧‧精細開口
440‧‧‧邊界
500‧‧‧製造系統
502‧‧‧裝載閘室
504‧‧‧基板處理腔室
508‧‧‧真空變壓模組
512A‧‧‧第一傳送腔室
512B‧‧‧第二傳送腔室
512C‧‧‧第三傳送腔室
512D‧‧‧第四傳送腔室
512E‧‧‧第五傳送腔室
512F‧‧‧第六傳送腔室
514‧‧‧沉積設備
516‧‧‧出口真空變壓模組
518‧‧‧出口水平玻璃處理腔室
520‧‧‧裝載閘室
522A‧‧‧第一薄膜封裝腔室
522B‧‧‧第二薄膜封裝腔室
524‧‧‧沉積腔室
526‧‧‧閘閥
528‧‧‧對準單元
530‧‧‧真空維護腔室
532‧‧‧閘閥
534‧‧‧第一軌道
536‧‧‧第二軌道
540‧‧‧載具返回軌道
542‧‧‧第一預處理腔室
544‧‧‧第二預處理腔室
548‧‧‧載具緩衝器
550‧‧‧遮罩架
552‧‧‧遮罩清潔腔室
554‧‧‧閘閥
α‧‧‧角度/錐角
可藉由參照實施例，該等實施例中之一些實施例繪示於附圖中，可得到以上簡要總結的本揭示案之更具體敘述，如此可得到詳細地瞭解本揭示案之上述特徵的方式。然而，應注意到，附圖僅繪示本揭示案之典型實施例，且因此不應被視為限制本揭示案之範疇，因為本揭示案可容許其他等效實施例。
第1圖為可利用本文所述的實施例製造的OLED裝置之等角分解圖。
第2圖為精細金屬遮罩之一個實施例之示意平面圖。
第3A圖~第3K圖為繪示針對精細金屬遮罩之另一個實施例的形成方法的示意部分剖面圖。
第4圖示意繪示用於在基板上形成OLED裝置的設備之一個實施例。
第5圖為根據一個實施例之製造系統之示意平面圖。
為了促進瞭解，已儘可能使用相同的元件符號來指稱圖式中共用的相同元件。可以預期一個實施例之元件及/或製程步驟在沒有額外敘述的情況下可有益地併入其他實施例中。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
(請換頁單獨記載) 無
215‧‧‧精細開口
300‧‧‧精細金屬遮罩
355‧‧‧邊界
357‧‧‧圖案區域
360‧‧‧邊界之側壁
365‧‧‧材積
370‧‧‧凹陷區域
375‧‧‧基板接觸表面
α‧‧‧角度/錐角

Claims (20)

  1. 一種陰影遮罩，包括： 一框架，該框架由一金屬材料製成；及一或更多個遮罩圖案，該一或更多個遮罩圖案耦接至該框架，該一或更多個遮罩圖案包括一金屬，該金屬具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的一熱膨脹係數且具有形成在該金屬中的複數個開口，該金屬具有約5微米至約50微米的一厚度且具有形成在該金屬中的數個邊界，各該邊界界定一精細開口，該精細開口具有一凹陷的表面，該凹陷的表面形成在該金屬之一基板接觸表面上。
  2. 如請求項1所述之陰影遮罩，其中該凹陷的表面包含約0.1微米至約2微米的一厚度。
  3. 如請求項1所述之陰影遮罩，其中各精細開口包含約5微米至約20微米的一主要尺寸。
  4. 如請求項1所述之陰影遮罩，其中各精細開口包含錐形(tapered)側壁。
  5. 如請求項4所述之陰影遮罩，其中各精細開口包含一開口面積，該開口面積比由對應的開口所形成的一子畫素主動區域大了約4倍。
  6. 如請求項1所述之陰影遮罩，其中該等邊界包括一第一金屬結構，該第一金屬結構由一第二金屬結構所環繞。
  7. 一種遮罩圖案，包括： 一心軸，該心軸包括一材料，該材料具有小於或等於約7微米/公尺/攝氏度的一熱膨脹係數且具有形成在該材料上的一導電材料；及一光阻劑材料，該光阻劑材料具有形成在該光阻劑材料中的複數個開口，從而曝露該導電材料之至少一部分，該光阻劑材料包括數個材積之一圖案，該等材積中之各材積具有約5微米至約20微米的一主要尺寸。
  8. 如請求項7所述之遮罩圖案，其中該光阻劑材料為一負光阻劑或一正光阻劑。
  9. 如請求項8所述之遮罩圖案，其中該光阻劑材料包括一負光阻劑材料。
  10. 如請求項7所述之遮罩圖案，其中在該等材積中之各材積中提供一金屬。
  11. 如請求項10所述之遮罩圖案，其中該金屬具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的一熱膨脹係數。
  12. 如請求項7所述之遮罩圖案，其中該心軸包括一玻璃材料且具有形成在該玻璃材料上的一金屬層。
  13. 如請求項7所述之遮罩圖案，其中該等材積用以在一電鑄製程中形成數個邊界。
  14. 如請求項13所述之遮罩圖案，其中該等邊界包含一凹陷區域，該凹陷區域在該等邊界之一基板接觸表面上。
  15. 一種電鑄遮罩，該電鑄遮罩是由以下步驟所形成： 準備一心軸及一圖案區域，該心軸包括一金屬層，該圖案區域具有形成在該圖案區域中的數個開口，從而曝露出該金屬層之一部分，該心軸具有小於或等於約7微米/公尺/攝氏度的一熱膨脹係數；將該心軸曝露於一電解浴，以在一第一電沉積製程中在該等開口中形成複數個第一金屬結構；將該心軸曝露於一電解浴，以在一第二電沉積製程中形成複數個第二金屬結構，該複數個第二金屬結構環繞在該等開口中的該等第一金屬結構；及從該心軸分離該遮罩。
  16. 如請求項15所述之電鑄遮罩，其中在該等開口中該等第一金屬結構及該等第二金屬結構包括一金屬材料，該金屬材料具有小於或等於約14微米/公尺/攝氏度的一熱膨脹係數。
  17. 如請求項15所述之電鑄遮罩，其中該圖案區域包括一光阻劑材料，該光阻劑材料是由光微影所圖案化。
  18. 如請求項17所述之電鑄遮罩，其中該光阻劑材料包括一負光阻劑材料或一正光阻劑材料。
  19. 如請求項17所述之電鑄遮罩，其中該光阻劑材料為一負光阻劑或一正光阻劑。
  20. 如請求項15所述之電鑄遮罩，其中該圖案區域包括： 一第一光阻劑材料，該第一光阻劑材料是在該第一電沉積製程之前由光微影所圖案化；及一第二光阻劑材料，該第二光阻劑材料是在該第一電沉積製程之後且在該第二電沉積製程之前被顯影。
TW106103607A 2016-02-03 2017-02-03 具有由使用正/負光阻劑的雙電鑄所形成的錐形開口的陰影遮罩 TW201739939A (zh)

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