TWI696880B - 以混合製程製造陰影遮罩的方法及以該方法製造的陰影遮罩 - Google Patents

以混合製程製造陰影遮罩的方法及以該方法製造的陰影遮罩 Download PDF

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Abstract

本發明揭示了一種製造一陰影遮罩的方法，其中該方法係使用混合處 理以於該陰影遮罩形成一遮罩圖樣，該方法包括：藉由從一基底之上照射雷射光束形成一雷射處理圖樣；以及藉由從該基底之上或之下所形成的該雷射處理圖樣上執行濕蝕刻，以形成一延續該雷射處理圖樣的濕蝕刻圖樣。本發明使用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理以製造一陰影遮罩。本方法具有解決傳統雷射處理的產量衰退的功效，並使用濕蝕刻以提供一高品質的陰影遮罩。

Description

以混合製程製造陰影遮罩的方法及以該方法製造的陰影遮罩
本發明一般係關於一種製造一金屬陰影遮罩(metal shadow mask)的方法，以及利用該方法製造的一陰影遮罩。更特別地，本發明係關於一種製造一金屬陰影遮罩的方法，其中係使用包括濕蝕刻(wet etching)與雷射處理(laser processing)的混合處理以於該陰影遮罩上形成一包括一濕蝕刻圖樣與一雷射處理圖樣的遮罩圖樣，以及利用該方法製造的一陰影遮罩。
金屬遮罩(Metal mask)一般係用於真空沉積製程，用以製造有機電發光(organic electroluminescence，EL)裝置、有機半導體元件等。
此些金屬遮罩具有複數個圓孔或錐形結構的三維(3D)結構。半導體元件像是有機EL裝置在製造時是將金屬遮罩排列在基體上並將一具有所需圖樣的發光層沉積至基體的特定區域。
美國專利號5348825與5552662二案揭示了傳統使用濕蝕刻製造金屬遮罩的方法，方法中包括一製造一陰影遮罩的化學濕蝕刻方法。在目前在實際生產中，陰影遮罩是採用化學濕蝕刻類型。
以下將配合圖1簡要說明傳統濕蝕刻方法。
1.光阻塗層(Resist coating)：將光阻(photoresist)2塗布在一金屬薄膜(metal film)1的雙面。
2.圖樣塗層(Pattern coating)：使用一玻璃遮罩圖樣(glass mask pattern)3(或石英遮罩)對光阻2執行曝光過程。
3.顯影(Developed)：在光阻2的上表面上的玻璃遮罩圖樣3(或石英遮罩)轉印之後，移除用以形成圖樣的玻璃遮罩圖樣3，並藉由執行一顯影製程以選擇性地去除光阻2。
4.第一蝕刻(First etching)：在光阻2的上表面上執行濕蝕刻，藉由一蝕刻溶液以移除光阻2(光阻2上的開口)，從而移除金屬薄膜1的一部分以於其中形成圖樣。
5.填充(Filling)：在去除一部分的金屬薄膜1的上表面中填充抗蝕刻封裝材料。抗蝕刻封裝材料被填充以保護第一蝕刻步驟形成的金屬遮罩的上表面的形狀，同時對金屬薄膜1的下表面進行蝕刻。
6.第二蝕刻(Second etching)：蝕刻金屬薄膜1的下表面。
7.移除(Removing)：移除抗蝕刻封裝材料與光阻，最後完成金屬陰影遮罩。
上述製程列出使用濕蝕刻製造陰影遮罩的典型過程，上述製程可有各種改良。舉例來說，第5步驟「填充」可略過，或者可同時蝕刻金屬薄膜的雙面。然而，金屬遮罩一般是以圖1所述的濕蝕刻技術所製造的。
濕蝕刻具有如圖2所示的等向性特性，換句話說，金屬薄膜在被移除時，該金屬薄膜在所有方向都受到來自光阻的開口的蝕刻溶液的相同影響。因此，金屬薄膜的橫截面形狀係形成為半圓形，如圖3所示。因此，最終形成在金屬薄膜上的金屬遮罩具有一開口，其中開口的周圍(參見圖中的圓圈部分)非常薄。
因此，開口周圍的薄度可能對精確且穩定地確保開口的尺寸或形狀具 有不良影響。
為此，金屬遮罩的濕蝕刻通常不只是在金屬薄膜的一面(上表面或下表面)執行，而是如同圖3所示在金屬薄膜的雙面進行。在美國專利號5348825、5552662等案中揭示了在金屬薄膜的雙面進行濕蝕刻的各種方法。
使用傳統方法會形成交叉線(在橫截面圖中是交叉點)，也就是形成在上表面的遮罩和形成在下表面的遮罩會彼此相交。另外，在金屬遮罩的任一面以弱強度執行濕蝕刻，可產生包括小尺寸錐形結構(圖3的標號32)的金屬遮罩。此種錐形結構可確保開口的尺寸和形狀。因此，底切(undercut)的高度(圖3的t)在前案中通常是金屬遮罩的整體厚度T的30至40%。
然而，由於濕蝕刻的等向特性會形成此種錐形結構，因此，會形成具有底切的形狀。
使用具有此種底切形狀的金屬遮罩將一發光材料沉積至顯示裝置的一基體時會有限制。在經由金屬遮罩的開口沉積發光材料時，發光材料會因為底切形狀的關係，而不均勻地沉積在基體上。
換句話說，底切形狀會造成發光材料在基體對應底切形狀的位置上逐漸沉積的現象。所以，使用此種金屬遮罩所製造的顯示裝置會發生效能劣化的問題。
同時，目前已知濕蝕刻可應用到最高300ppi(每英吋像素)。然而，要製造具有QHD(Quad HD)(約500ppi)或UHD(Ultra HD)(約800ppi)解析度的顯示器裝置，就無法使用傳統濕蝕刻方法了。
圖4解釋傳統濕蝕刻的等向性形狀(公式(1)、(2)，以及(3)所示為形狀因數(A，B，D，E，T，間距(pitch)，以及蝕刻因數(Etch factor)之間的關聯性)，以及形狀因數對公式的影響。
由於顯示裝置使用濕蝕刻時的高解析度限制已可解釋，因此圖中並沒 有顯示出將濕蝕刻用於基底的雙面的情形。
一般來說，所需的解析度越高，圖4的間距之間的數值就越小，因此，寬度B的數值應該也會變小。根據公式(3)，為了要讓寬度B的數值變小，需要較小的光阻寬度A或深度D。
然而，光阻寬度A的數值不能無限變小，因此曝光過程的特性要求，所以很難維持很小的數值。而即使達到無限小的數值，也有可能造成蝕刻因數的衰減。
此外，深度D數值的設定也有其限制。這是因為在圖3中使用到蝕刻金屬遮罩的雙面的方法，當深度D的數值變小，底切就會變大。因此，發光材料就不會均勻地沉積在基體上。另外，金屬遮罩的厚度T不能減少，因為在濕蝕刻過程中有處理金屬片的最小厚度要求。
此外，只執行濕蝕刻也很難達到顯示裝置所需的高解析度。這只要看頂視圖所示的精細結構即可得知。
濕蝕刻的等向性特性不僅是可以在遮罩的橫截面形狀看到，同時從遮罩頂面也可看到。如圖5所示，實際上完成的遮罩3D形狀為碗狀。因此，遮罩的4個邊緣為圓滑而非尖銳的。此種特性不利於應用在要求要有銳角四邊形或多邊形沉積區域的顯示裝置。特別是，此種特性不利於應用在要求QHD或UHD等高解析度的顯示裝置上。
所以，由於上述限制與形狀因數之間的關聯，傳統的濕蝕刻很難應用在要求QHD(約500ppi)或UHD(約800ppi)解析度的顯示裝置上。
此外，由於傳統濕蝕刻的等向特性的原因，因此使用傳統濕蝕刻要實現一具有一濕蝕刻表面的給定曲率半徑(radius of curvature)之濕蝕刻圖樣是有限制的，所以，也很難實現具有各種形狀的開口(aperture)。
同時，近來也有利用超短脈衝雷射來製造金屬陰影遮罩的方法。韓國 專利申請號10-2013-0037482與10-2015-0029414二案為典型技術，而本發明的申請人同樣也有提出相關發明案的申請(韓國專利申請號10-2014-0182140與10-2015-0036810)。
圖6所示為使用雷射以製造一金屬陰影遮罩的基本流程。
一種利用雷射製造一金屬陰影遮罩的方法包括：
1.一第一照射步驟，其係沿著一對應遮罩孔的一形狀的第一環狀曲線(first looped curve)移動一雷射光束，用以將該雷射光束照射到一基體上；以及
2.一第二照射步驟，其係沿著一位於該第一環狀曲線內並具有較該第一環狀曲線要小的內區域第二環狀曲線移動該雷射光束，用以將該雷射光束照射到該基體上。
3.此外，另一種利用雷射製造一金屬陰影遮罩的方法包括：一第一照射步驟，將具有一第一能量的雷射光束照射到一在基體上形成的遮罩孔的位置；以及一第二照射步驟，將具有低於第一能量的第二能量之雷射光束照射到第一步驟中雷射光束所照射的同一位置。
利用此種雷射製造一金屬陰影遮罩的方法通常會使用一超短脈衝雷射(ultrashort pulse laser)，用以提升被處理的金屬遮罩的準確性，並藉由使用超短脈衝雷射累積各種低強度脈衝，將金屬基底逐漸移除。
此種使用雷射的方法具有藉由配置特定光學系統或改變雷射或脈衝調變的強度變化，來指定照射到金屬基底上的雷射光束的能量分布或強度的效果。
舉例來說，例如，配置具有特定能量分布的光學系統並控制雷射和基體的一相對運動，可以製造具有適當的錐形結構而不包括底切的金屬遮罩(參考圖7)。
然而，上述方法的最大限制是很難確保在工業現場使用時的生產量。
換句話說，使用雷射的金屬處理方法會持續以雷射脈衝串施加能量至金屬基底，並引發基底金屬材料逐漸從金屬基底的表面被移除。在此，照射到基底的雷射強度可增加處理速度(被移除材料的量)。然而，高能量施加在基底上所產生的熱無法充分排除，而會在金屬基底上累積。因此，累積的熱會造成製程品質的劣化。
此外，施加在金屬基底的一表面上的高能脈衝雷射會造成金屬基底的另一表面起毛邊(burr)。雷射的能量脈衝施加在金屬基底上，逐步地處理遮罩，並引發穿過基底的形狀。然而，當金屬基底大半被移除而金屬基底剩下非常薄的厚度時，在遮罩穿過金屬基底之前，高能脈衝會施加一力道突出至另一表面。以銦鋼材料的情況來說，毛邊的高度可以從遮罩的背表面突出幾微米到幾十微米不等。
當使用包括遮罩背表面有毛邊的陰影遮罩來沉積有機發光材料時，由於陰影遮罩並非完全貼合玻璃，所以可能會發生玻璃損壞的情形。因此，陰影遮罩會突出玻璃之外，而沉積效能也會被此陰影效果影響而衰減。
綜上所述，為了確保高品質的陰影遮罩，應該藉由施加具有處理所需的最小能量的多個雷射脈衝來逐步處理金屬材料。然而，採用這種方法很難確保足夠的生產量。
本發明係用以解決相關技藝中的問題，本發明的一目的係提供一種製造一金屬陰影遮罩的方法，其中係使用包括濕蝕刻與雷射處理的混合處理以於該陰影遮罩上形成一包括一濕蝕刻圖樣與一雷射處理圖樣的遮罩圖樣，以及利用該方法製造的一陰影遮罩。
為了達成上述的目的，根據本發明的一種型態，本發明係提供一種製造一陰影遮罩的方法，其係使用混合處理以於該陰影遮罩上形成一遮罩圖樣，該方法包含：藉由從一基底之上照射雷射光束形成一雷射處理圖樣；以及藉由從該基底之上或之下所形成的該雷射處理圖樣上執行濕蝕刻，以形成一延續該雷射處理圖樣的濕蝕刻圖樣。。
此外，該形成該雷射處理圖樣的步驟可包括：一在該基底上設定一單位處理區域之第一步驟；一第二步驟，其係沿著該單位處理區域的一第一邊界到一第二邊界的一第一掃描路徑移動該雷射光束時，執行雷射處理以於該單位處理區域內形成該雷射處理圖樣的一部分；一第三步驟，其將該雷射光束轉向至一下一方向，將該雷射光束移動一步距，以及沿著一第二掃描路徑移動該雷射光束時，執行雷射處理以於該單位處理區域內形成該雷射處理圖樣的另一部分；以及一第四步驟，其重覆該第二與第三步驟，直到沿著一第n個掃描路徑移動該雷射光束為止，藉此完成該單位處理區域的一整個區域的雷射處理。
另外，該形成該雷射處理圖樣的步驟更包含：設定每一個掃描路徑的一處理深度。
此外，該處理深度係藉由沿著該掃描路徑移動的該雷射光束的一重疊率[重疊率={(雷射光束的尺寸-掃描間距)/雷射光束的尺寸}×100，掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底之相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)，由該掃描路徑的一重疊數目，由設定每一掃描路徑的該雷射光束的強度，由設定在一個掃描路徑內的一雷射光束源的每一脈衝的能量強度，或兩者的一組合決定，或者該處理深度係由以下的二或以上的組合決定：該雷射光束的一重疊率[重疊率={(雷射光束的尺寸-掃描間距)/雷射光 束的尺寸}×100，掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底之相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)該掃描路徑的一重疊數目；以及每一掃描路徑的該雷射光束的強度之一設定，或一雷射光束源的每一脈衝的能量強度之一設定。
另外，該雷射處理圖樣係藉由設定該第一至第n個掃描路徑，以及第一至第m個掃描路徑而形成，其中該第一至第m個掃描路徑係與該第一至第n個掃描路徑垂直。
在此，該雷射處理圖樣係藉由根據該掃描路徑設定該雷射光束的強度的一序列的一累積能量分布而形成為錐形。
另外，該形成該雷射處理圖樣的步驟更包含：在該單位處理區域內的一雷射處理圖樣上設定複數個能量區；以及藉由根據該雷射光束的強度的一序列設定該些能量區的一累積能量分布，以設定該些能量區的每一個的一處理深度。
在此，該些能量區的累積能量分布係藉由設定該掃描路徑的一重疊數目，或者設定沿著該掃描路徑移動的一雷射光束源的每一脈衝的一能量強度變化而設定。
另外，該雷射處理圖像係藉由設定該些能量區域的累積能量分布，序列地設定該掃描路徑的一重疊數目，或者序列地設定沿著該掃描路徑移動的一雷射光束源的每一脈衝的能量強度而形成為錐形。
此外，該雷射光束從一第n-1個掃描路徑轉向至第n個掃描路徑的一步距係等於或小於該第n-1個掃描路徑的該雷射光束的一尺寸。
另外，該第n個掃描路徑的該雷射光束在一與該第n-1個掃描路徑的一方向相同或相反的方向上移動。
此外，一第n-1個掃描間距與一第n個掃描間距係根據該雷射處理圖樣 的一形狀而被設定為具有不同的數值(掃描間距=v/f，v：雷射光束和由操作元件操作的基底的相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)。
同時，該形成該濕蝕刻圖樣的步驟可包含：在該基底的一上表面形成一光阻圖樣以形成該濕蝕刻圖樣，以及沿著一光阻移除區域在該基底上執行濕蝕刻。
在此，在該形成該濕蝕刻圖樣的步驟中，在基底的一個表面上執行濕蝕刻的一方向係與一雷射處理方向相同或相反，或者是在該基底的雙表面序列地或同時地執行濕蝕刻。
另外，該藉由濕蝕刻形成的濕蝕刻圖樣係於與該雷射處理方向相同或相反的方向形成，以延續該雷射處理圖樣的一雷射處理表面。
此外，該形成於與該雷射處理方向相反的方向以延續該雷射處理圖樣的該雷射處理表面的濕蝕刻圖樣，係佔該基底的一整個厚度的最高40%或少於40%。
還有，該濕蝕刻圖樣具有該濕蝕刻圖樣的一濕蝕刻表面的一曲率半徑，該曲率半徑小於該濕蝕刻圖樣的一處理深度。
本發明使用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理以製造陰影遮罩。本方法具有解決傳統雷射處理的生產量衰減的功效，並以濕蝕刻提供高品質的陰影遮罩。所以，本發明用來製造陰影遮罩的方法是使用濕蝕刻和雷射處理以解決傳統雷射處理的生產量衰減問題，並且透過濕蝕刻來提供高品質的陰影遮罩。
此外，由於濕蝕刻的等向特性所造成的底切問題也可利用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理解決。如此一來可避免發光材料在基體上逐漸沉積的問題，而發光材料的邊界部分變得清楚。因此，顯示器的效能也會改進。
此外，本發明採用混合處理，由雷射處理形成大部分的開口形狀，並 藉由調整每個位置的雷射光束的能量等級，以實現讓濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的一曲率半徑值在濕蝕刻的限制值之下。另外濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的一曲率半徑值可被調整至低於該限制值下。因此，本發明有實現開口的各種形狀的功效。
同樣地，利用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理，對於形成遮罩圖樣的形狀的因數上，不會受到本身的限制。因此，本發明的陰影遮罩可用以製造具有QHD(約500ppi)或UHD(約800ppi)解析度的顯示器裝置。
1:金屬薄膜
2:光阻
3:玻璃遮罩圖樣
32:錐形結構
110:基座
120:雷射處理圖樣
130:濕蝕刻圖樣
A:光阻寬度
B:寬度
D:深度
d:處理深度
E:形狀因數
L:雷射光束
R:曲率半徑
T:厚度
t:底切的高度
圖1為根據傳統化學濕蝕刻以製造一陰影遮罩的方法之概要圖式；圖2為使用傳統化學濕蝕刻製造的陰影遮罩的概要圖式；圖3為使用傳統雙面濕蝕刻製造的陰影遮罩的概要圖式；圖4解釋傳統濕蝕刻的等向性形狀(公式(1)、(2)，以及(3)所示為形狀因數(A，B，D，E，T，間距(pitch)，以及蝕刻因數(Etch factor)之間的關聯性)的概要圖式；圖5為在傳統濕蝕刻的頂視圖中繪示的等向性形狀；圖6為使用傳統雷射處理製造一陰影遮罩的概要圖式；圖7所示為使用傳統雷射處理以形成一陰影遮罩的照片；圖8為根據本發明的一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式；圖9為根據本發明的另一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式；以及圖10至圖16為根據本發明的各種實施例的雷射處理方法的概要圖式。
本發明一般係關於一種製造一有機EL裝置或有機半導體的沉積製程中所用的金屬陰影遮罩(metal shadow mask)的方法。更特別地，本發明係關於一種製造一金屬陰影遮罩的方法，其中係使用包括濕蝕刻(wet etching)與雷射處理(laser processing)的混合處理以於該陰影遮罩上形成一包括一濕蝕刻圖樣與一雷射處理圖樣的遮罩圖樣。
因此，可解決傳統雷射處理的生產量衰減的問題，並藉由執行濕蝕刻以提供高品質的陰影遮罩。
以下將配合附屬圖表描述本發明的示範實施例。
圖8為根據本發明的一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式；圖9為根據本發明的另一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式；以及圖10至圖16為根據本發明的各種實施例的雷射處理方法的概要圖式。
如圖8與9所示，在根據本發明的製造一陰影遮罩的方法中，係使用混合處理(hybrid processing)在陰影遮罩上形成一遮罩圖樣。該方法包括：藉由從一基底(base)110之上照射雷射光束形成一雷射處理圖樣(laser-processed pattern)；以及藉由從基底110之上或之下所形成的該雷射處理圖樣120上執行濕蝕刻，以形成一延續該雷射處理圖樣120的濕蝕刻圖樣130。
換句話說，以本發明的方法製造的陰影遮罩包括具有濕蝕刻圖樣120與雷射處理圖樣130的遮罩圖樣。
在此，複數個形成在陰影遮罩上的遮罩圖樣具有一對應要被沉積在一基體(substrate)上的薄膜圖樣形狀的形狀。遮罩圖樣是讓沉積材料通過的區域，而基底110上除了複數個遮罩圖樣以外的區域係阻隔區域(blocking area)，讓沉積材料無法通過。
換句話說，陰影遮罩被配置為具有遮罩圖樣，遮罩圖樣中包括無法讓沉積材料通過的阻隔區域以及複數個彼此間和阻隔區域互相隔開的遮罩圖樣。 如上所述，陰影遮罩的遮罩圖樣是指複數個遮罩圖樣的排列形狀與排列配置。
本發明揭示一種製造具有此種遮罩圖樣的陰影遮罩的方法，並揭示了一種製造陰影遮罩的方法，其中使用混合處理以形成具有以雷射處理形成的雷射處理圖樣，以及利用濕蝕刻形成的濕蝕刻圖樣的遮罩圖樣。
圖8為根據本發明的一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式，其中藉由在基底110之上(基底110的上表面)照射雷射光束L，以形成雷射處理圖樣120，並藉由從形成雷射處理圖樣120的基底110(基底110的上表面)之上執行濕蝕刻以於基底110上形成延續雷射處理圖樣120的濕蝕刻圖樣130。
圖9為根據本發明的另一實施例的一製造陰影遮罩的方法之概要圖式，其中藉由在基底110之上(基底110的上表面)照射雷射光束L，以形成雷射處理圖樣120，並藉由從形成雷射處理圖樣120的基底110(基底110的下表面)之下執行濕蝕刻以於基底110上形成延續雷射處理圖樣120的濕蝕刻圖樣130。
在此，較佳為藉由雷射處理以形成雷射處理圖樣120，使得內徑逐漸地向基座110的下表面縮小。在完成此一雷射處理圖樣120後，藉由在與雷射處理方向相同或相反的方向以濕蝕刻形成濕蝕刻圖樣130。
藉由雷射處理在基底110上形成雷射處理圖樣120，因此陰影遮罩的精細結構的形狀處理會先執行。
在本發明中，與傳統雷射處理相較下較高強度的雷射光束係施加在基底上，因此會因為熱累積效應，金屬材料的表面的處理品質會有些許減損，但是精細結構的大致形狀卻是會很快在基底上形成。
在此，由於在開口下方的累積能量脈衝會變大，因此雷射處理圖樣120的品質會變差。所以會在雷射處理圖樣120的表面上以濕蝕刻形成濕蝕刻圖樣130，以達到表面光滑的光罩圖樣。如此一來，本發明可形成具有良好品質的金屬陰影遮罩。
一種藉由雷射處理形成雷射處理圖樣的方法包括：一在基底上設定一單位處理區域(unit processing area)之第一步驟；一第二步驟，其係沿著單位處理區域的一第一邊界到一第二邊界的一第一掃描路徑移動雷射光束時，執行雷射處理以於單位處理區域內形成雷射處理圖樣的一部分；一第三步驟，其將雷射光束轉向至一下一方向，將雷射光束移動一步距(step pitch)，以及沿著一第二掃描路徑移動雷射光束時，執行雷射處理以於單位處理區域內形成雷射處理圖樣的另一部分；以及一第四步驟，其重覆第二與第三步驟，直到沿著一第n掃描路徑移動該雷射光束為止，藉此完成單位處理區域的一整個區域的雷射處理。
雷射處理圖樣係從基底的表面上以凹版形狀形成，而單位處理區域是指在一區域中藉由一次性設定雷射處理而形成的雷射處理圖樣。替代地，使用者可隨意地指定基底上的特定區域來設定單位處理區域。此種單位處理區域可包括一或更多個雷射處理圖樣。較佳為考慮到處理速度，將設定單位處理區域的面積設定較大。
本發明可一次設定或數次設定此種單位處理區域。當完全處理好單位處理區域後，也完成了雷射處理圖樣。
如圖10所示，根據本發明的藉由雷射處理以形成雷射處理圖樣的方法，首先在基底上設定單位處理區域(第一步驟)。
單位處理區域可包括一或複數個雷射處理圖樣，並可設定為基底上的虛擬區域。
詳細地說，單位處理區域的長度所指為雷射光束能夠沿著掃描路徑移動而不會改變方向的長度。單位處理區域的寬度通常會設定為一步距，其中經過一步距，雷射光束會改變方向，以下將會敘述。
在設定單位處理區域時，藉由設定單位處理區域包含雷射處理圖樣的整個區域，不用切成多次處理單位處理區域。如此一來可去除傳統掃描裝置將 要處理的物件分成多次處理的拼接問題。
此外，藉由將單位處理區域設定為和大尺寸基底相同，可以去除處理基底時所遇到的拼接問題。
接著，沿著單位處理區域的一第一邊界到一第二邊界的一第一掃描路徑移動雷射光束時，執行雷射處理以於單位處理區域內形成雷射處理圖樣的一部分(第二步驟)。
換句話說，第一掃描路徑是設定為從單位處理區域的一個邊界到單位處理區域的另一邊界，而雷射光束在沿著第一掃描路徑移動時，會處理單位處理區域內的一部分或整個雷射處理圖樣。
當雷射光束藉由沿著第一掃描路徑移動而到達單位處理區域的另一邊界，接著雷射光束會轉向至下一步驟，移動一步距，以及沿著第二掃描路徑移動雷射光束時，執行雷射處理以於單位處理區域內形成雷射處理圖樣的另一部分(第三步驟)。
換句話說，當雷射光束到達單位處理區域的另一邊界時，雷射光束會被關閉，轉向至下一步驟，移動一步距。接著，設定第二掃描路徑，在此，雷射光束會被啟動。
步距所指為鄰近掃描路徑的距離，舉例來說，介於第一掃描路徑與第二掃描路徑的距離，也指沿著第一掃描路徑移動的雷射光束的中心，到沿著第二掃描路徑移動的雷射光束的中心之間的距離。
在此，如圖10所示，第一掃描路徑與第二掃描路徑可設定為具有相同方向，替代地，可設定為具有不同的方向。換句話說，雷射光束可被設定為向相反方向移動。換句話說，第n-1個掃描路徑和第n個掃描路徑可以設定為讓雷射光束行進方向相同或彼此相反。然而，本發明並不在此限，而數個掃描路徑可設定為一特定方向，或與特定方向相反，或二者的組合。
此外，雷射光束從第一掃描路徑轉向至第二掃描路徑的步距會被設定為等於或小於第一掃描路徑的雷射光束的尺寸，以實現一致的圖案。換句話說，雷射光束從第n-1個掃描路徑轉向至第n個掃描路徑的步距等於或小於第n-1個掃描路徑的雷射光束的尺寸。
另外，根據雷射處理圖樣的形狀，可設定第n-1個掃描間距(scan pitch)與第n個掃描間距彼此不同。在此，掃描間距可根據公式：掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底的相對速度，f：施加於基底的雷射光束的頻率)。掃描間距所指為連續雷射光束之間的距離，可用雷射光束和基底的相對速度，還有雷射光束源的脈衝頻率來決定。
掃描間距可作為設定雷射光束的重疊率(overlap rate)的參考，以下將會敘述，當掃描間距變窄，重疊率就會增加。重疊率對設定雷射處理圖樣的處理深度會有影響。
接著，重覆第二與第三步驟，直到沿著第n個掃描路徑移動雷射光束而完成雷射處理，藉此完成整個單位處理區域的雷射處理(第四步驟)。
如圖10所示，雷射光束沿著第一掃描路徑，從單位處理區域的第一邊界開始處理第一掃描路徑內的雷射處理圖樣的部分。當雷射光束到達單位處理區域的第二邊界，雷射光束改變其方向至下一步驟，移動一步距，沿著第二掃描路徑處理雷射處理圖樣的另一部分，然後回到單位處理區域的第一邊界。上述過程會重覆直到設定為第n個掃描路徑為止，然後雷射光束沿著第n個掃描路徑處理雷射處理圖樣，並到達單位處理區域的其中一個邊界，藉此完成整個單位處理區域的雷射處理。
因此，在雷射處理過程中雷射光束轉向的次數可大幅減少(沿著掃描路徑處理->轉向下個步驟並移動)。藉由重覆執行簡單的處理步驟，可處理雷射處理圖樣。因此，雷射處理圖樣的生產量會提升。
所以，本發明揭示了一種藉由使用雷射光束在基底上延續濕蝕刻圖樣形成雷射處理圖樣的方法。在基底上設定單位處理區域，並藉由設定掃描路徑，讓雷射光束沿著掃描路徑在單位處理區域上移動一特定掃描間距，對每一個單位處理區域執行雷射處理。因此，可保護基底並且在基底上形成精細的圖樣。
此外，在處理區域內的雷射處理圖樣包括數個掃描路徑。因此，為了要完成雷射處理圖樣的雷射處理，需要在雷射處理圖樣的所有掃描路徑上執行雷射處理。所以，藉由間歇地處理以及形成雷射處理圖樣讓雷射處理有暫停的時間，可避免在基底上累積熱能量。因此，可保護基底並且在基底上形成精細的圖樣。
同時，當雷射光束沿著掃描路徑移動，可設定每一掃描路徑的處理深度。換句話說，第一掃描路徑的處理深度可設定為一特定數值，第二掃描路徑的處理深度可設定為另一特定數值，而第n掃描路徑的處理深度可設定為又另一特定數值，或者是與主要被放置在處理區域中心的掃描路徑相對稱的數值。根據雷射處理圖樣的形狀，處理深度可有各種的設定，藉由控制雷射光束的累積能量分布(accumulated energy distribution)，也可設定處理深度。
首先，為了設定處理深度，可利用沿著掃描路徑移動的雷射光束的重疊率來控制處理深度[重疊率={(雷射光束的尺寸-掃描間距)/雷射光束的尺寸}×100，掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底的相對速度，f：施加於基底的雷射光束的頻率)。
根據雷射光束的重疊率的處理深度可藉由固定雷射光束源的脈衝頻率值，以及改變每一掃描路徑的雷射光束的相對速度來設定，或者可藉由固定雷射光束的相對速度，並改變每一掃描路徑的脈衝頻率數值來設定。
換句話說，根據雷射光束的尺寸來控制掃描間距，可設定雷射光束的重疊率。從公式：掃描間距=v/f，藉由調整雷射光束的相對速度和脈衝頻率， 可控制每一掃描路徑的雷射光束的重疊率程度。藉由控制重疊率的程度可設定處理深度。因此，處理深度設定得越深，雷射光束的重疊率會被設定得更大。
圖11為藉由雷射光束的重疊率的程度控制處理深度的概要圖式，並繪示藉由控制每一掃描路徑的雷射光束的重疊率，形成具有給定深度的雷射處理圖樣的方法。
其次，藉由控制掃描路徑的重疊次數，可設定處理深度。換句話說，藉由根據在同一掃描路徑內的雷射光束的動作次數控制累積能量分布，可設定雷射處理圖樣的處理深度。
詳細地說，每一掃描路徑的雷射光束的相對速度與脈衝頻率是固定的(換句話說，掃描間距是固定的)，而選擇性地設定在單位處理區域的掃描路徑的重疊數目，可設定處理深度。
圖12為藉由掃描路徑的重疊次數來控制處理深度的概要圖式，藉由控制每一掃描路徑的雷射光束的重疊次數，可形成雷射處理圖樣。
第三，藉由設定每一掃描路徑的雷射光束的強度、設定在同一掃描路徑內的雷射光束源的每一脈衝的雷射光束的強度，或是設定上述兩者的組合，可設定處理深度。換句話說，藉由調整在同一掃描路徑內的雷射光束的能量強度，用以控制累積能量分布，可設定雷射處理圖樣的處理深度。
詳細地說，每一掃描路徑的雷射光束的相對速度和脈衝頻率數值為固定的(換句話說，掃描間距是固定的)，而雷射光束沿著每一掃描路徑移動時，雷射光束源的能量強度是針對每一脈衝改變，或者雷射光束源的能量強度是針對每一掃描路徑改變。
圖13為藉由雷射光束沿著每一掃描路徑移動，改變雷射光束源的每一脈衝的能量強度，進而控制處理深度的概要圖式。藉由控制每一掃描路徑的雷射光束的能量強度，可形成具有給定深度的雷射處理圖樣。
為了設定處理深度，可藉由雷射光束沿著掃描路徑移動時的重疊率、掃描路徑的重疊次數，以及雷射光束沿著掃描路徑移動時的能量強度的其中之一，或其中兩者或以上的組合，來決定處理深度。
同時，藉由設定第一至第n個掃描路徑(第一方向)，以及第一至第m個掃描路徑(第二方向)，可形成雷射處理圖樣，其中第二方向與第一方向垂直。
為了形成此種雷射處理圖樣，藉由根據雷射光束的強度的序列，設定掃描路徑的累積能量分布，可形成錐形的雷射處理圖樣。換句話說，當掃描路徑係設定為兩個互相垂直的方向，根據雷射光束的強度的序列，設定掃描路徑的累積能量分布，可實現處理深度，以形成錐形的雷射處理圖樣。
詳細地說，如圖14所示，第一方向的第一掃描路徑、第一方向的第n個掃描路徑、第二方向的第一掃描路徑，以及第二方向的第m個掃描路徑的處理深度被設定為相同的。其他掃描路徑的處理深度也可利用同樣的方法設定。
舉例來說，第一方向的第二掃描路徑(=第一方向的第n-1個掃描路徑=第二方向的第二掃描路徑=第二方向的第m-1個掃描路徑)的處理深度係等於或大於第一方向的第一掃描路徑(=第一方向的第n個掃描路徑=第二方向的第一掃描路徑=第二方向的第m個掃描路徑)的處理深度。其他掃描路徑的處理深度也可利用同樣的方法設定。
此外，在形成另一錐形雷射處理圖樣的方法中，在複數個能量區被設定在單位處理區域中的一雷射處理圖樣內。藉由根據雷射光束的強度的序列，設定能量區的累積能量分布，可設定錐形雷射處理圖樣的處理深度。
詳細地說，指定給一第二能量區的累積能量分布係等於或大於指定給一第一能量區的累積能量分布，藉由根據雷射光束的強度的序列，可設定能量區的累積能量分布。
藉由設定掃描路徑的重疊次數，或者設定沿著掃描路徑移動的雷射光束的強度，可設定能量區的累積能量分布。
圖15為藉由掃描路徑的重疊次數控制能量區的累積能量分布的概要圖式。由於雷射光束的相對速度、脈衝頻率的數值，以及雷射光束的強度為固定的，因此針對不在介於第一能量區與第二能量區之間的一交叉區域(intersection area)之內的一第一能量區的一區域，設定掃描路徑的特定重疊次數。
針對不在介於第二能量區與第三能量區之間的一交叉區域之內的一第二能量區的一區域，其掃描路徑的重疊次數係設定為等於或大於掃描路徑的特定重疊次數。利用相同的方法，藉由控制剩下能量區的累積能量分布，可形成錐形雷射處理圖樣。
圖16所示為藉由沿著掃描路徑移動的雷射光束源的每一脈衝的能量強度變化，控制每一能量區的累積能量分布。每一能量區的能量脈衝的強度會被設定為同樣的數值，換句話說，第一掃描路徑與第n個掃描路徑係被設定具有相同的脈衝能量波。
如圖16所示，與第一掃描路徑(=第n個掃描路徑)的脈衝能量波相較，第二掃描路徑(=第n-1個掃描路徑)的脈衝能量波的每一脈衝的能量強度係分別由能量區決定。
在此，根據雷射光束的強度的序列設定該些能量區的一累積能量分布的步驟可藉由設定掃描路徑的重疊次數的序列，或是設定沿著掃描路徑移動的雷射光束源的脈衝強度的序列而設定。
因此，本發明揭示了一種可藉由設定掃描路徑的處理深度而簡易地形成雷射處理圖樣的方法，而藉由控制用於一特定掃描路徑或能量區的總累積能量分布，可輕易地形成錐形雷射處理圖樣。
同時，形成濕蝕刻圖樣的步驟包括在基底110的上或下表面形成一光 阻圖樣，以形成濕蝕刻圖樣130，並沿著一已移除光阻區域執行濕蝕刻。
在此，形成濕蝕刻圖樣並不需要額外的顯影過程，而是如第四實施例所示利用光阻作為遮蔽部分。
如圖8所示，可在與雷射處理相同方向形成濕蝕刻圖樣(基底的上表面→基底上表面)，或替代地，可如圖9在與雷射處理相反方向形成雷射處理圖樣(基底的上表面→基底下表面)。根據需求，濕蝕刻可在基底的雙面上序列地或同時地執行。
如圖8所示，由於濕蝕刻所形成的濕蝕刻圖樣130，可延續雷射處理所形成的雷射處理圖樣120。替代地，在與雷射處理相反的方向執行濕蝕刻，也可形成延續雷射處理圖樣120的濕蝕刻圖樣130，如圖9所示。
形成於與雷射處理方向相反的方向以延續該雷射處理圖樣的雷射處理表面之濕蝕刻圖樣130，係佔基底110的一整個厚度的最高40%或少於40%。濕蝕刻圖樣的厚度可確保陰影遮罩的開口的尺寸和形狀穩定性。
此外，濕蝕刻圖樣130的濕蝕刻表面的一曲率半徑，小於濕蝕刻圖樣130的一處理深度。
如圖5所示，藉由濕蝕刻形成遮罩圖樣時，根據濕蝕刻的等向特性，濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的一曲率半徑R係等於濕蝕刻的一橫截表面(cross sectional surface)的處理深度，換句話說，也就是濕蝕刻圖樣的處理深度d。然而，根據本發明，由於大部分的開口是由雷射處理形成，所以，藉由調整每一位置的雷射光束的能量等級，可實現讓濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的曲率半徑R小於濕蝕刻圖樣的的處理深度d，換句話說，R<d。此外，濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的曲率半徑R可被調整成一小於處理深度d的範圍內的給定數值。
本發明使用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理以製造陰影遮罩。本方法具有解決傳統雷射處理的生產量衰減的功效，並以濕蝕刻提供高品質的陰影 遮罩。所以，本發明用來製造陰影遮罩的方法是使用濕蝕刻和雷射處理以解決傳統雷射處理的生產量衰減問題，並且透過濕蝕刻來提供高品質的陰影遮罩。
此外，由於濕蝕刻的等向特性所造成的底切問題也可利用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理解決。如此一來可避免發光材料在基體上逐漸沉積的問題，而發光材料的邊界部分變得清楚。因此，顯示器的效能也會改進。
此外，本發明採用混合處理，由雷射處理形成大部分的開口形狀，並藉由調整每個位置的雷射光束的能量等級，以實現讓濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的一曲率半徑值在濕蝕刻的限制值之下。另外濕蝕刻圖樣的濕蝕刻表面的一曲率半徑值可被調整至低於該限制值下。因此，本發明有實現開口的各種形狀的功效。
同樣地，利用包括濕蝕刻和雷射處理的混合處理，對於形成遮罩圖樣的形狀的因數上，不會受到本身的限制。因此，本發明的陰影遮罩可用以製造具有QHD(約500ppi)或UHD(約800ppi)解析度的顯示器裝置。
110:基底
120:雷射處理圖樣
130:濕蝕刻圖樣

Claims (21)

  1. 一種製造一陰影遮罩的方法，其係使用混合處理以於該陰影遮罩上形成一遮罩圖樣，該方法包含：藉由從一基底之上照射雷射光束形成一雷射處理圖樣，其中，該雷射處理圖樣之橫截面為一錐形形狀，且該錐形形狀的一底部的深度小於該基底的厚度以使該基底於形成該雷射處理圖樣後可於該錐形形狀的該底部保持連接；以及藉由從該基底之上或之下所形成的該雷射處理圖樣上執行濕蝕刻，以形成一延續該雷射處理圖樣的濕蝕刻圖樣以生成穿過該基底的一開口。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該形成該雷射處理圖樣的步驟包含：一第一步驟，其係在該基底上設定一單位處理區域；一第二步驟，其係沿著該單位處理區域的一第一邊界到一第二邊界的一第一掃描路徑移動該雷射光束時，執行雷射處理以於該單位處理區域內形成該雷射處理圖樣的一部分；一第三步驟，其將該雷射光束轉向至一下一方向，將該雷射光束移動一步距，以及沿著一第二掃描路徑移動該雷射光束時，執行雷射處理以於該單位處理區域內形成該雷射處理圖樣的另一部分；以及一第四步驟，其重覆該第二與第三步驟，直到沿著一第n個掃描路徑移動該雷射光束為止，藉此完成該單位處理區域的一整個區域的雷射處理。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該形成該雷射處理圖樣的步驟更包含：設定每一個掃描路徑的一處理深度。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該處理深度係藉由沿著該掃描路徑移動的該雷射光束的一重疊率決定[重疊率={(雷射光束的尺寸-掃描間距)/雷射光束的尺寸}×100，掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底之相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)。
  5. 如請求項3所述之方法，其中該處理深度係由該掃描路徑的一重疊數目決定。
  6. 如請求項3所述之方法，其中該處理深度係由設定每一掃描路徑的該雷射光束的強度，設定在一個掃描路徑內的一雷射光束源的每一脈衝的能量強度，或兩者的一組合決定。
  7. 如請求項3所述之方法，其中該處理深度係由以下的二或以上的組合決定：該雷射光束的一重疊率[重疊率={(雷射光束的尺寸-掃描間距)/雷射光束的尺寸}×100，掃描間距=v/f(v：雷射光束和由操作元件操作的基底之相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)該掃描路徑的一重疊數目；以及每一掃描路徑的該雷射光束的強度之一設定，或一雷射光束源的每一脈衝的能量強度之一設定。
  8. 如請求項2所述之方法，其中該雷射處理圖樣係藉由設定該第一至第n個掃描路徑，以及第一至第m個掃描路徑而形成，其中該第一至第m個掃描路徑係與該第一至第n個掃描路徑垂直。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該雷射處理圖樣係藉由根據該掃描路徑設定該雷射光束的強度的一序列的一累積能量分布而形成為錐形。
  10. 如請求項2所述之方法，其中該形成該雷射處理圖樣的步驟更包含：在該單位處理區域內的一雷射處理圖樣上設定複數個能量區；以及藉由根據該雷射光束的強度的一序列設定該些能量區的一累積能量分布，以設定該些能量區的每一個的一處理深度。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該些能量區的累積能量分布係藉由 設定該掃描路徑的一重疊數目，或者設定沿著該掃描路徑移動的一雷射光束源的每一脈衝的一能量強度變化而設定。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該雷射處理圖像係藉由設定該些能量區域的累積能量分布，序列地設定該掃描路徑的一重疊數目，或者序列地設定沿著該掃描路徑移動的一雷射光束源的每一脈衝的能量強度而形成為錐形。
  13. 如請求項2所述之方法，其中該雷射光束從一第n-1個掃描路徑轉向至第n個掃描路徑的一步距係等於或小於該第n-1個掃描路徑的該雷射光束的一尺寸。
  14. 如請求項2所述之方法，其中該第n個掃描路徑的該雷射光束在一與該第n-1個掃描路徑的一方向相同或相反的方向上移動。
  15. 如請求項2所述之方法，其中一第n-1個掃描間距與一第n個掃描間距係根據該雷射處理圖樣的一形狀而被設定為具有不同的數值(掃描間距=v/f，v：雷射光束和由操作元件操作的基底的相對速度，f：施加於基底的雷射光束的脈衝頻率)。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該形成該濕蝕刻圖樣的步驟包含：在該基底的一上表面形成一光阻圖樣以形成該濕蝕刻圖樣，以及沿著一光阻移除區域在該基底上執行濕蝕刻。
  17. 如請求項16所述之方法，其中在該形成該濕蝕刻圖樣的步驟中，在基底的一個表面上執行濕蝕刻的一方向係與一雷射處理方向相同或相反，或者是在該基底的雙表面序列地或同時地執行濕蝕刻。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該藉由濕蝕刻形成的濕蝕刻圖樣係於與該雷射處理方向相同或相反的方向形成，以延續該雷射處理圖樣的一雷射處理表面。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該形成於與該雷射處理方向相反的 方向以延續該雷射處理圖樣的該雷射處理表面的濕蝕刻圖樣，係佔該基底的一整個厚度的最高40%或少於40%。
  20. 如請求項1所述之方法，其中該濕蝕刻圖樣具有該濕蝕刻圖樣的一濕蝕刻表面的一曲率半徑，該曲率半徑小於該濕蝕刻圖樣的一處理深度。
  21. 一種根據請求項1至20所述之方法所製造的陰影遮罩。
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