TW202248740A - 金屬遮罩及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種金屬遮罩的製造方法，包括壓延金屬材料，以形成金屬遮罩基材，其中金屬遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多條溝槽，而這些溝槽皆朝向一方向延伸。表面具有至少一取樣區域，而多條溝槽分布於取樣區域中，其中取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積之間的平均面積比值介於45％與68％之間。

Description

金屬遮罩及其製造方法
本發明是有關於一種應用於圖案化製程的工具以及此工具製造方法，且特別是有關於一種金屬遮罩及其檢測方法。
現今已有一些顯示面板採用蒸鍍（evaporation）並搭配使用金屬遮罩的方式來製造，其中上述金屬遮罩具有多個開口。在蒸鍍的過程中，鍍料能通過這些開口而沉積在被鍍基板（例如玻璃板）上，以形成圖案化膜層。現有的金屬遮罩通常是採用光刻（photolithography）製程製造，所以這些開口通常是由顯影後的光阻圖案所定義。
目前的顯示面板已朝向高解析度的趨勢而發展，所以金屬遮罩的這些開口之間的間距（pitch）須要縮小，以使金屬遮罩可以用來製造高解析度的顯示面板。然而。一旦這些開口之間的間距縮小，光阻圖案覆蓋相鄰兩開口之間區域的部分也會跟著縮小，以至於在進行蝕刻的過程中，光阻圖案可能沒有確實覆蓋上述相鄰兩開口之間的區域而導致後續形成一些不合規格的大尺寸開口，甚至形成多個彼此相連的開口，造成製造完成的金屬遮罩不適合或無法用於製造高解析度的顯示面板。
本發明至少一實施例提出一種金屬遮罩，其可應用於製造顯示面板。
本發明另一實施例提出一種金屬遮罩的製造方法，以製造上述金屬遮罩。
在本發明至少一實施例所提出的金屬遮罩的製造方法中，首先，壓延金屬材料，以形成金屬遮罩基材，其中金屬遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多條溝槽，而這些溝槽皆朝向一方向延伸。表面具有至少一取樣區域，而多條溝槽分布於取樣區域中，其中取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積之間的平均面積比值介於45％與68％之間。
在本發明至少一實施例中，上述製造方法還包括對金屬遮罩基材進行光刻製程。
在本發明至少一實施例中，上述表面具有多個取樣區域。在同一個取樣區域中，根據位於取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積定義面積比值，而平均面積比值等於這些取樣區域的面積比值的平均值。
在本發明至少一實施例中，上述金屬遮罩基材還包括一對彼此相對的長邊與一對彼此相對的短邊，而這些長邊連接這些短邊。這些取樣區域沿著這些長邊而分布，而上述方向平行於這些長邊的延伸方向。
本發明至少一實施例所提出的金屬遮罩包括表面、多條溝槽以及多個開口。表面具有至少一取樣區域。這些溝槽與這些開口皆形成在表面上，而這些溝槽皆朝向同一方向延伸，其中取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積之間的平均面積比值介於45％與68％之間。
在本發明至少一實施例中，各個溝槽的寬度介於7微米至23微米。
在本發明至少一實施例中，上述金屬遮罩還包括一對彼此相對的長邊與一對彼此相對的短邊，其中這些長邊連接這些短邊，而上述溝槽延伸的方向平行於這些長邊的延伸方向。
在本發明至少一實施例中，上述表面具有多個取樣區域，而這些取樣區域沿著這些長邊而分布。
在本發明另一實施例所提出的金屬遮罩的製造方法中，首先，壓延金屬材料，以形成金屬遮罩基材，其中金屬遮罩基材包括表面以及形成在此表面上的多條溝槽，而這些溝槽皆朝向同一方向延伸。之後，於表面選取至少一取樣區域。量測並取得取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積之間的平均面積比值。當平均面積比值介於45％與68％之間時，對金屬遮罩基材進行光刻製程。
在本發明至少一實施例中，於上述表面選取多個取樣區域，而量測並取得平均面積比值的步驟包括量測並取得在同一個取樣區域中，位於取樣區域中的這些溝槽的面積與取樣區域的面積所定義的面積比值。之後，計算這些取樣區域的面積比值的平均值。
當上述平均面積比值介於45％與68％之間時，金屬遮罩基材的表面可具有合適的粗糙度，而此合適的粗糙度有助於形成具有合格開口的金屬遮罩，以使金屬遮罩能應用於製造顯示面板。
以下的內文中，為了清楚呈現本案的技術特徵，圖式中的元件（例如層、膜、基板以及區域等）的尺寸（例如長度、寬度、厚度與深度）會以不等比例的方式放大。因此，下文實施例的說明與解釋不受限於圖式中的元件所呈現的尺寸與形狀，而應涵蓋如實際製程及/或公差所導致的尺寸、形狀以及兩者的偏差。例如，圖式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非線性的特徵，而圖式所示的銳角可以是圓的。所以，本案圖式所呈示的元件主要是用於示意，並非旨在精準地描繪出元件的實際形狀，也非用於限制本案的申請專利範圍。
其次，本案內容中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字不僅涵蓋明確記載的數值與數值範圍，而且也涵蓋發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解的可允許偏差範圍，其中此偏差範圍可由測量時所產生的誤差來決定，而此誤差例如是起因於測量系統或製程條件兩者的限制。此外，「約」可表示在上述數值的一個或多個標準偏差內，例如±30％、±20％、±10％或±5％內。本案文中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字可依光學性質、蝕刻性質、機械性質或其他性質來選擇可以接受的偏差範圍或標準偏差，並非單以一個標準偏差來套用以上光學性質、蝕刻性質、機械性質以及其他性質等所有性質。
圖1A是本發明至少一實施例之金屬遮罩的製造方法所採用的壓延製程的示意圖。請參閱圖1A，在本實施例的金屬遮罩的製造方法中，首先，壓延金屬材料10，以形成金屬遮罩基材101。具體而言，金屬材料10可以送入至壓延機（calendering machine）200內進行壓延，其中壓延機200包括多個壓延滾輪（calendering roller）210以及多個傳輸滾輪290。
金屬材料10可以是可撓性的（flexible）金屬帶或剛性的（rigid）金屬板，其中一些傳輸滾輪290能將金屬材料10輸入至這些壓延滾輪210之間，以使相鄰兩個轉動的壓延滾輪210能壓延金屬材料10，以形成金屬遮罩基材101。其他傳輸滾輪290能傳輸壓延好的金屬遮罩基材101，以使金屬遮罩基材101離開這些壓延滾輪210，並且從壓延機200輸出。
值得一提的是，圖1A所示的壓延機200可以包括四個壓延滾輪210，其中這四個壓延滾輪210可同時壓延同一個金屬材料10。另外，在本實施例中，這些壓延滾輪210其中至少兩個的尺寸可以不同。以圖1A為例，左邊兩個壓延滾輪210的尺寸明顯大於右邊兩個壓延滾輪210的尺寸。不過，在其他實施例中，這些壓延滾輪210的尺寸實質上也可以彼此相同，所以圖1A不限制這些壓延滾輪210的尺寸。
圖1B是圖1A中的壓延滾輪表面的局部放大示意圖。請參閱圖1A與圖1B，各個壓延滾輪210可以包括壓延層211與滾輪212。在同一個壓延滾輪210中，壓延層211覆蓋滾輪212的外表面，以使壓延層211包圍滾輪212，其中壓延層211可以利用膠黏的方式固定在滾輪212，而壓延層211的材料可以是鈦。
壓延層211的表面可以具有多個能壓迫金屬材料10的凸點211p，以在金屬材料10的表面上形成多道溝槽。這些凸點211p具有多種不同的尺寸，而凸點211p的寬度211r實質上可以介於7微米與23微米之間。此外，在本實施例中，這些凸點211p可以呈非規則排列，如圖1B所示。不過，在其他實施例中，這些凸點211p也可以呈規則排列，例如矩陣排列。
須說明的是，這些凸點211p實際上是密集分布。然而，圖1B是壓延滾輪210表面的局部放大示意圖，且圖1B簡化繪示壓延滾輪210的表面，例如減少壓延滾輪210的數量，以使圖1B能簡潔且清晰地呈現這些凸點211p，從而有利於標示凸點211p與寬度211r。因此，圖1B僅供舉例說明，而非旨在精準地描繪壓延滾輪210表面的實際外貌。
圖2A是經過圖1A的壓延製程而形成的金屬遮罩基材的俯視示意圖。請參閱圖2A，金屬遮罩基材101包括表面110以及形成在表面110上的多條溝槽130，其中這些溝槽130是由這些壓延滾輪210壓迫金屬材料10而形成。因此，這些溝槽130皆朝向同一方向延伸。以圖2A為例，這些溝槽130可以彼此並列，並且皆沿著第一方向D1而延伸。
金屬遮罩基材101還包括一對彼此相對的長邊191以及一對彼此相對的短邊192，其中這些長邊191連接這些短邊192。在本實施例中，這些長邊191的延伸方向可實質上平行於第一方向D1，而這些短邊192的延伸方向可實質上平行於第二方向D2，其中第一方向D1可實質上垂直於第二方向D2。
須說明的是，從圖2A所示的實施例來看，各個溝槽130的長度基本上等於長邊191的長度。然而，在其他實施例中，至少一溝槽130的長度可以小於長邊191的長度。例如，在上述壓延的過程中，多個凸點211p能壓出至少兩條不連接，但共直線（collinear）的溝槽130。因此，圖2A所示的一條溝槽130的長度可以小於長邊191的長度，不一定要等於長邊191的長度。
此外，由於同一個壓延滾輪210的這些凸點211p實際上是密集分布，所以這些並列的溝槽130也會密集分布。然而，圖2A簡化繪示這些溝槽130，例如減少溝槽130的數量，以簡潔且清晰地呈現這些溝槽130。因此，圖2A僅供舉例說明，而非旨在精準地描繪這些溝槽130的實際的外貌與真實的分布情形。
接著，於金屬遮罩基材101的表面110選取至少一個取樣區域150，以使表面110具有至少一個取樣區域150。取樣區域150可標記在表面110上，即取樣區域150是可見的。或者，取樣區域150也可以未標記在表面110上，即取樣區域150是不可見的。
例如，取樣區域150可以是由儀器來選取，其中此儀器可以是光學量測儀器，例如光學顯微鏡或光學尺寸量測儀。上述光學量測儀可以不使用標記，直接在金屬遮罩基材101的表面110上選取至少一個取樣區域150，所以取樣區域150可以是人眼所看不到的。
在圖2A所示的實施例中，於金屬遮罩基材101的表面110選取多個取樣區域150，以使表面110具有多個取樣區域150，其中這些取樣區域150可以沿著這些長邊191而分布，即這些取樣區域150可沿著第一方向D1而分布。然而，在其他實施例中，可以於表面110只選取一個取樣區域150，即表面110僅具有單一個取樣區域150。因此，表面110所具有的取樣區域150的數量可以僅為一個，不受圖2A的限制。
圖2B是圖2A中的金屬遮罩基材在其中一個取樣區域內的俯視示意圖。請參閱圖2A與圖2B，多條溝槽130可以分布於各個取樣區域150內，因此單一個取樣區域150內會形成至少兩條彼此並列且不共直線（noncollinear）的溝槽130，如圖2B所示。
在本實施例中，取樣區域150的形狀實質上可為正方形，其中取樣區域150的邊長151例如可約為5公厘。換句話說，取樣區域150的形狀實質上可以是5公厘×5公厘的正方形。這些溝槽130可由這些凸點211p壓迫金屬材料10而形成，所以各條溝槽130的寬度131基本上會等於凸點211p的寬度211r（請參閱圖1B）。因此，各條溝槽130的寬度131可介於7微米至23微米。
須說明的是，各條溝槽130的寬度131可介於7微米至23微米，而取樣區域150的邊長151可約為5公厘，所以圖2A與圖2B顯然不是依據真實尺寸而等比例繪製取樣區域150與溝槽130。其次，圖2B所示的溝槽130也不是以等比例的方式放大圖2A而繪製。因此，圖2A與圖2B並非旨在精準地描繪溝槽130與取樣區域150，而圖2A與圖2B所示的溝槽130與取樣區域150僅用於示意，以幫助說明溝槽130與取樣區域150
此外，由於壓延滾輪210的這些凸點211p實際上是密集分布，所以同一條溝槽130可由多個凸點211p壓延金屬材料10而形成。因此，單一條溝槽130的形狀雖然是條狀，但不一定是矩形。例如，溝槽130可以是由多個排列成一線的圓形孔及/或橢圓形孔相連而成，以至於溝槽130可具有類似於波浪狀的邊緣，並具有明顯不均勻的寬度。因此，圖2B所示的這些溝槽130僅供舉例說明，以幫助說明本實施例的結構特徵，並非旨在精準地描繪溝槽130。
在選取一個或多個取樣區域150之後，量測並取得各個取樣區域150中的這些溝槽130面積以及取樣區域150面積兩者之間的平均面積比值。在量測及取得上述平均面積比值的過程中，可以先量測並取得在同一個取樣區域150中，位於取樣區域150中的這些溝槽130的面積以及取樣區域150的面積，其中這些溝槽130的面積等於同一個取樣區域150內的這些溝槽130的面積總和。
以圖2B為例，可以先量測出圖2B所示的取樣區域150的面積（即邊長151×邊長151）以及取樣區域150內所有溝槽130的面積。接著，計算出取樣區域150內所有溝槽130的面積與此取樣區域150面積之間所定義的面積比值。例如，在圖2B中，取樣區域150的面積為A，而取樣區域150內所有溝槽130的面積為T，其中上述面積比值等於T/A。
根據以上位於取樣區域150中的這些溝槽130的面積以及取樣區域150面積所定義的面積比值，可以得知上述平均面積比值。詳細而言，根據上述面積比值的定義，量測並取得這些取樣區域150的面積比值。之後，計算這些取樣區域150面積比值的平均值，其中此平均值等於上述平均面積比值，並且可以是算術平均值。
之後，判斷此平均面積比值是否落在合格範圍內，以決定金屬遮罩基材101是否可以進行後續製程，其中上述合格範圍例如是在45％與68％之間。當平均面積比值落在合格範圍內，例如介於45％與68％之間時，代表目前金屬遮罩基材101的表面110具有合適的粗糙度，有利於進行後續製程，例如光刻製程。
圖3A與圖3B是圖2A中的金屬遮罩基材在進行光刻製程時的剖面示意圖。請參閱圖3A，在進行光刻製程時，可先在金屬遮罩基材101的表面110上形成初始光阻層30。由於表面110具有合適的粗糙度，因此覆蓋表面110的初始光阻層30能緊密地附著在表面110上。
請參閱圖1A與圖3A，特別一提的是，在本實施例中，金屬材料10可以被兩個彼此相鄰且轉動的壓延滾輪210所壓延，其中各個壓延滾輪210具有多個凸點211p，因此金屬遮罩基材101的相對兩表面（包括表面110）皆具有多條溝槽130。以圖3A為例，金屬遮罩基材101還具有表面111，其相對於表面110，其中多條溝槽130也形成於表面111。
與表面110相同的是，表面111也具有至少一個取樣區域，其中表面111的取樣區域與上述取樣區域150可以具有相同的尺寸與形狀。其次，從表面111量測並取得平均面積比值的方法也相同於前述從表面110量測並取得平均面積比值的方法，故不再重複敘述。
在從表面111取得平均面積比值之後，也會判斷此平均面積比值是否落在合格範圍內，其中此合格範圍也可介於45％與68％之間。當表面110與111兩者的平均面積比值例如介於45％與68％之間時，代表表面110與111皆具有合適的粗糙度，所以兩層初始光阻層30能分別緊密地覆蓋及附著在表面110與111上。
請參閱圖3B，之後，顯影這些初始光阻層30，以形成兩層光阻圖案31，其中這些光阻圖案31具有多個孔洞31a與31b（圖3B僅繪示一個孔洞31a與一個孔洞31b）。在圖3B所示的實施例中，上方的光阻圖案31具有多個暴露表面110的孔洞31a，而下方的光阻圖案31具有多個暴露表面111孔洞31b，其中孔洞31a的尺寸明顯小於孔洞31b的尺寸。
在形成這些光阻圖案31之後，以這些光阻圖案31作為遮罩，蝕刻金屬遮罩基材101，以使多個開口170（圖3B繪示一個開口170）形成在金屬遮罩基材101的表面110與111上，從而形成金屬遮罩100，其中各個開口170從表面110延伸至表面111。也就是說，開口170是貫穿金屬遮罩基材101而形成。
由於表面110與111皆具有合適的粗糙度，所以不僅這些初始光阻層30能分別緊密地覆蓋及附著在表面110與111上，而且這些光阻圖案31也能分別緊密地覆蓋及附著在表面110與111上。因此，在蝕刻金屬遮罩基材101的過程中，這些光阻圖案31能有效地阻礙蝕刻液進入這些光阻圖案31孔洞31a與31b以外的區域，以使開口170兩端的形狀與尺寸能實質上分別相同於這些孔洞31a與31b的形狀與尺寸。
圖3C是由圖3B中的金屬遮罩的俯視示意圖。請參閱圖3B與圖3C，之後，移除這些光阻圖案31，以使表面110與111兩者皆能裸露出來。至此，一種包括表面110與111、一對長邊191、一對短邊192、多條溝槽130與多個開口170的金屬遮罩100基本上已製造完成。
由於在蝕刻金屬遮罩基材101的過程中，表面110與111一直被這些光阻圖案31所覆蓋，所以金屬遮罩100與金屬遮罩基材101兩者所包括的這些溝槽130基本上皆具有相同的寬度（例如圖2B所示的寬度131），而且從金屬遮罩100表面110與111所量測得到的平均面積比值也落在合格範圍內，例如介於45％與68％之間。
值得一提的是，在圖3A與圖3B所示的實施例中，這些初始光阻層30皆被顯影而形成光阻圖案31。然而，圖1A中的其中一個壓延滾輪210可以不具有任何凸點211p，以使金屬材料10只有其中一面會被凸點211p壓迫，另一面不被凸點211p壓迫。如此，這些溝槽130僅形成在金屬遮罩基材101的其中一面上，例如僅形成在表面110上，不形成在表面111上。
當溝槽130僅形成在表面110上時，覆蓋表面111的初始光阻層30可以不被顯影，以使在蝕刻金屬遮罩基材101的過程中，初始光阻層30能一直覆蓋表面111，從而防止蝕刻液接觸表面111。因此，圖3B所示的孔洞31b可以省略，而開口170可以只從金屬遮罩基材101的其中一面（例如表面110）蝕刻而成。
綜上所述，當根據上述取樣區域所取得的平均面積比值落在合格範圍內（例如介於45％與68％）時，金屬遮罩基材的表面具有合適的粗糙度，以使在進行光刻製程中，光阻圖案能緊密地覆蓋及附著在金屬遮罩基材的表面上。如此，金屬遮罩的多個開口基本上能完全依照光阻圖案的孔洞而形成，以減少或避免不合規格的開口，從而讓金屬遮罩適合用來製造顯示面板，特別是製造高解析度的顯示面板。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:金屬材料 30:初始光阻層 31:光阻圖案 31a、31b:孔洞 101:金屬遮罩基材 100:金屬遮罩 110、111:表面 130:溝槽 131、211r:寬度 150:取樣區域 151:邊長 170:開口 191:長邊 192:短邊 200:壓延機 210:壓延滾輪 211:壓延層 211p:凸點 212:滾輪 290:傳輸滾輪 D1:第一方向 D2:第二方向
圖1A是本發明至少一實施例之金屬遮罩的製造方法所採用的壓延製程的示意圖。 圖1B是圖1A中的壓延滾輪表面的局部放大示意圖。 圖2A是經過圖1A的壓延製程而形成的金屬遮罩基材的俯視示意圖。 圖2B是圖2A中的金屬遮罩基材在其中一個取樣區域內的俯視示意圖。 圖3A與圖3B是圖2A中的金屬遮罩基材在進行光刻製程時的剖面示意圖。 圖3C是由圖3B中的金屬遮罩的俯視示意圖。
100:金屬遮罩
110:表面
130:溝槽
150:取樣區域
170:開口
191:長邊
192:短邊
D1:第一方向
D2:第二方向

Claims (10)

  1. 一種金屬遮罩的製造方法，包括： 壓延一金屬材料，以形成一金屬遮罩基材，其中該金屬遮罩基材包括一表面以及形成在該表面上的多條溝槽，而該些溝槽皆朝向一方向延伸，該表面具有至少一取樣區域，而多條該溝槽分布於該至少一取樣區域中，其中該至少一取樣區域中的該些溝槽的面積與該至少一取樣區域的面積之間的一平均面積比值介於45％與68％之間。
  2. 如請求項1所述的金屬遮罩的製造方法，還包括： 對該金屬遮罩基材進行一光刻製程。
  3. 如請求項1所述的金屬遮罩的製造方法，其中該表面具有多個該取樣區域，在同一該取樣區域中，根據位於該取樣區域中的該些溝槽的面積與該取樣區域的面積定義一面積比值，而該平均面積比值等於該些取樣區域的該面積比值的平均值。
  4. 如請求項3所述的金屬遮罩的製造方法，其中該金屬遮罩基材還包括一對彼此相對的長邊與一對彼此相對的短邊，而該些長邊連接該些短邊，該些取樣區域沿著該些長邊而分布，而該方向平行於該些長邊的延伸方向。
  5. 一種金屬遮罩，包括： 一表面，具有至少一取樣區域； 多條形成在該表面上的溝槽，皆朝向一方向延伸，其中該至少一取樣區域中的該些溝槽的面積與該至少一取樣區域的面積之間的一平均面積比值介於45％與68％之間；以及 多個開口，形成於該表面。
  6. 如請求項5所述的金屬遮罩，其中各該溝槽的寬度介於7微米至23微米。
  7. 如請求項5所述的金屬遮罩，還包括一對彼此相對的長邊與一對彼此相對的短邊，而該些長邊連接該些短邊，該方向平行於該些長邊的延伸方向。
  8. 如請求項6所述的金屬遮罩，其中該表面具有多個該取樣區域，而該些取樣區域沿著該些長邊而分布。
  9. 一種金屬遮罩的製造方法，包括： 壓延一金屬材料，以形成一金屬遮罩基材，其中該金屬遮罩基材包括一表面以及形成在該表面上的多條溝槽，而該些溝槽皆朝向一方向延伸； 於該表面選取至少一取樣區域； 量測並取得該至少一取樣區域中的該些溝槽的面積與該至少一取樣區域的面積之間的一平均面積比值；以及 當該平均面積比值介於45％與68％之間時，對該金屬遮罩基材進行一光刻製程。
  10. 如請求項9所述的金屬遮罩的製造方法，其中於該表面選取多個該取樣區域，而量測並取得該平均面積比值的步驟包括： 量測並取得在同一該取樣區域中，位於該取樣區域中的該些溝槽的面積與該取樣區域的面積所定義的一面積比值；以及 計算該些取樣區域的該面積比值的平均值。
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