拉伸孔眼掩模和安装的方法

专利名称：拉伸孔眼掩模和安装的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在基底上沉积材料的孔眼掩模，更特别地， 涉及一种形成和使用孔眼掩模的方法，使得孔眼掩模在沉积过程中具 有想要的尺寸。
背景技术：
孔眼掩模，也称为影孔掩模，是通常用于在基底上沉积出理想图 案材料的装置。孔眼掩模可以用于通过本领域已知的汽相沉淀工艺在 真空沉积腔中在基底上沉积出薄膜图案的材料，或者可以用于通过本 领域已知的丝网印刷工艺在基底上沉积出厚膜图案的材料，例如焊膏。
理想地是希望制造出的孔眼掩模的尺寸公差可以很严格地控制， 从而确保其特征，例如孔眼，具有正确的大小和/或在理想的位置。另 外，希望孔眼掩模为平的，从而确保与要形成材料图案的基底紧密接 触，避免喷射不足。还希望孔眼掩模热稳定，从而在沉积温度下不会 改变尺寸公差或平整度。最后，希望孔眼掩模的厚度很小，从而可以 获得最小的特征尺寸和最小的沉积遮蔽。
具有非常细微特征的孔眼掩模通常是电铸成形而不是靠蚀刻，从 而制造出不仅细小，而且其间距离也细小的孔眼。在这种工艺中，通 过在非导电光致抗蚀剂区域形成了图案的导电心轴上选择性地电镀金 属从而产生孔眼的结构。形成图案的电镀材料，或者孔眼掩模，随后 从心轴移除。因此孔眼掩模的溶解只受到非导电光致抗蚀剂溶解能力 的限制。
在电铸工艺中，光致抗蚀剂可以在心轴上形成适合准确度和精度的图案。然而，电镀金属通常具有一定程度的应力，压縮或者拉伸， 取决于电镀条件。当从心轴移除之后，内部应力会使得孔眼掩模膨胀
(压縮)或者收縮(拉伸)，从而造成特征位置的尺寸误差。因此， 如果不可以增加溶解度和整体的区域，很难通过电铸制造具有非常精 确特征位置的影孔掩模并且其成本很高。
为了通过孔眼掩模进行汽相沉积，孔眼掩模必须保持为平的并且 与基底紧密接触，从而避免汽相材料渗出到掩模之后到基底上的非预 计区域中。为了实现这点，常常通过各种已公知方法中的一种将细小 的孔眼掩模粘到刚性框架上，并且通常在一个方向，X或者Y，的拉伸 下安装，从而保证平整度。然而此前没有已知的装置在孔眼掩模的多 个方向上，例如X和Y上产生拉伸，因为这种多方向拉伸会在孔眼掩
模中产生撕裂或者起皱，通常是在角落处。
现有技术的孔眼掩模安装系统设计为可适应孔眼掩模由于从汽相 沉积工艺吸收热量而产生的膨胀。已经研究出了弹簧负载安装系统， 但是发现其均不适用，这是因为在孔眼掩模中会形成撕裂和角部褶皱， 并且在任何情况下孔眼掩模的膨胀都会造成不可接受的位置误差。
已经使用具有很低热膨胀系数(CTE)的影孔掩模材料，例如 Invar ,以控制孔眼掩模的膨胀。然而，即使很轻微的膨胀也会造成喷 射不足和尺寸移位。
因此，需要一种准备孔眼掩模的方法，从而保证使用孔眼掩模的 时候，在孔眼用于在基底上沉积材料图案的温度下，孔眼掩模的尺寸 在理想的范围内(长度、宽度、厚度等)。

发明内容
根据本发明，依靠孔眼掩模材料的热收縮而在框架上伸展孔眼掩 模。更特别的，CTE相对较高的孔眼掩模安装在CTE相对较低的框架上，且它们都处于理想的升高的温度下。随着框架安装孔眼掩模的冷
却，孔眼掩模和框架之间的CTE的差别使得孔眼掩模在至少X和Y方
向上被拉伸，因为它被固定在具有较低膨胀的框架上，不能根据其自
己的CTE膨胀。在使用时，如果温度不超过安装温度，则孔眼掩模被 拉伸保持，而并不根据其自身的CTE进行膨胀。
本发明涉及一种准备和使用孔眼掩模的方法。该方法包括(a)使 得孔眼掩模的温度升高到第一安装温度(Tl)，从而使孔眼掩模的尺 寸根据其热膨胀系数(CTEam)增大，直到其至少一个尺寸为理想范围； (b)将框架的温度增加到Tl，从而使框架的大小根据其低于CTEam 的热膨胀系数(CTEf)长大；(c)在温度Tl将孔眼掩模固定安装在 框架上；以及(d)使得安装有框架的孔眼掩模的温度从Tl降低，因
此CTEf和CTEam之间的差别使得框架在多于一个的尺寸上保持孔眼掩
模被拉伸，并且不会使孔眼掩模变形。
该方法还可以包括(e)在步骤(d)之后，将安装有框架的孔 眼掩模装到沉积真空容器中；(f)在步骤(e)之后，将沉积真空容器 排空到理想的沉积压力；以及(g)在步骤(f)之后，在理想的沉积压 力下，将材料从沉积真空容器中的材料沉积源通过框架安装孔眼掩模 沉积到沉积真空容器中的基底上，其中沉积过程使得孔眼掩模和框架 的温度增加到小于T1的第二沉积温度(T2)，因此CTEf和CTE^使 得框架以小于步骤(d)中的拉伸在多于一个的尺寸上保持孔眼掩模被 拉伸，并且不会使孔眼掩模变形。可选地，在步骤(g)的过程中可以 给框架的冷却套提供冷却流体。
可选地，本发明还可以包括(e)在步骤(d)之后，与基底有 效相关地定位框架安装孔眼掩模；以及(f)在步骤(e)之后，通过框 架安装孔眼掩模将材料沉积到基底上，其中在沉积过程中孔眼掩模和 框架的温度为小于T1的第二环境沉积温度(T2)。沉积材料可以是焊膏。
Tl可以作为在使用中孔眼掩模的CTE，和第二沉积温度(T2)相 结合的函数。T2可以小于T1。
Tl可以等于T2十(Xt —Xa) / (Xt*CTEam)，其中&=孔眼掩模 在温度Tl下的目标尺寸；而Xa二孔眼掩模在低于T2的初始温度TO (例如室温或环境温度)下的实际测量尺寸。
或者，Tl可以等于T2+ ( (Xt—Xa) / (Xt*CTEam) ) + ( (CTEf* (T1一T2) ) /CTEam)，其中X产孔眼掩模在温度Tl下的目标尺寸； 而Xa二孔眼掩模在低于T2的初始温度TO (例如室温或环境温度)下 的实际测量尺寸。
可以预先确定拉伸力。
本发明还涉及一种准备和使用孔眼掩模的方法。该方法包括(a) 在低于安装温度的沉积温度下将材料沉积到基底上的过程中，提供在 多于一个尺寸上靠框架保持为拉伸的孔眼掩模，其中在安装温度下孔 眼掩模没有被热膨胀系数(CTE)比孔眼掩模更低的框架保持为拉伸； (b)与基底有效相关地定位框架安装孔眼掩模；以及(c)当框架和孔 眼掩模在沉积温度的时候，通过靠框架在多于一个方向上保持为拉伸 的孔眼掩模在基底上沉积材料。
在步骤(b)中，框架安装孔眼掩模也可以定位在真空沉积容器中； 并且该方法还可以包括在步骤(c)之前将真空沉积容器排空为理想的 沉积压力。
框架安装孔眼掩模的温度可以对应于用于在理想沉积压力通过孔 眼掩模将材料沉积到基底上的过程而变化为沉积温度。或者，沉积温度可以为环境温度。
该方法还可以包括在孔眼掩模中电铸形成图案，其中电铸成形 的孔眼掩模没有被框架保持为拉伸，电铸成形的孔眼掩模在沉积温度 下具有至少一个尺寸小于理想的范围；以及在安装温度下将电铸成形 的孔眼掩模安装到框架上，其中在沉积温度下，框架将电铸成形的孔 眼掩模保持为拉伸，有一个尺寸在理想的范围。
最后本发明涉及一种框架安装孔眼掩模，包括在沉积温度下在多 于一个尺寸上被框架保持为拉伸的孔眼掩模，其中该框架安装孔眼掩 模用于在基底上沉积材料。
制成该框架的材料理想地具有比制成孔眼掩模的材料更低的热膨 胀系数(CTE)。依据该要求，框架可以由invar 、陶瓷/玻璃、kova,、 钨、铁/钢、镍或金制成，而孔眼掩模可以由陶瓷/玻璃、kovar，钨、 铁/钢、镍、金、铜、银或铝制成。
可以电铸形成孔眼掩模，当在沉积温度下孔眼掩模没有被框架保 持为拉伸的时候，至少有一个尺寸不是理想的范围。电铸成形的孔眼 掩模可以在大于沉积温度的安装温度下安装在框架上，其中在沉积温 度下框架将电铸形成的孔眼掩模保持为拉伸，有一个尺寸在理想的范 围。


图1为准备根据本发明的拉伸孔眼掩模的系统的分解示意图； 图2为根据本发明制造的框架安装拉伸孔眼掩模的单独的示意图3为根据本发明的框架安装拉伸孔眼掩模的示意图，其与材料
沉积源和基底有效相关地布置在沉积真空容器中，其中材料从材料沉
积源通过框架安装拉伸孔眼掩模沉积到基底上；图4为根据本发明的用于丝网印刷过程的框架安装拉伸孔眼掩模 的示意图；以及
图5为框架材料和孔眼掩模材料的矩阵，示出了可以用于形成根 据本发明的拉伸孔眼掩模的可能的结合方式。
具体实施例方式
将参考附图叙述本发明，其中相同的数字标记对应于相同的元件。
参考图1，在建立拉伸状态下孔眼掩模2的方法中，孔眼掩模2 通过任何适合的或者理想的装置被加热到第一安装温度(Tl)。 一种 将孔眼掩模2的温度升高到Tl温度的此类装置是加热块4和加热元件 6的结合。然而，这并不构成对本发明的限制。
加热块4由任何适合和/或理想的材料制成，其保持着与加热块4 接触的加热元件6所产生的热量。可以布置与加热块4有效相关的温 度传感元件8。温度传感元件8可以与温度控制器10的输入端相连， 温度控制器10的输出端与加热元件6相连接，从而形成闭合的环路加 热控制系统，用于控制加热块4的温度。温度控制器IO可以是本领域 普通技术人员选择的任何适合的和/或理想的类型。
在适合的时间，与加热块4相接触的孔眼掩模2通过加热块4和 加热元件6进行加热，而从起始温度(T0)，例如室温或环境温度， 加热到温度Tl，随之孔眼掩模2的大小根据其热膨胀系数(CTEam) 增大到使其至少一个尺寸增大到理想的程度，例如长度。
在将孔眼掩模2加热到温度Tl的同时，在加热块4上与孔眼掩模 2相接触的框架12也被加热到温度Tl，随之框架12的大小根据其热 膨胀系数(CTEf)而长大。根据本发明，CTEf小于CTE^。
当加热块4用于将孔眼掩模2和框架12加热到温度T1时，框架
1112与孔眼掩模2的邻近其外围或周边的侧面相接触，从而使得孔眼掩
模2的孔眼14与框架12中的开口 16对准。
在图1中，示出了孔眼掩模2与加热块4的与加热元件6相反的 表面相接触，而所示框架12与孔眼掩模2的与加热块4相反的侧面相 接触。然而，这并不构成对本发明的限制，因为如果需要，孔眼掩模2 和框架12的位置可以颠倒。然而，为了本发明叙述的目的，将假定孔 眼掩模2和框架12在加热块4上的位置如图1所示，然而，这并不构 成对本发明的限定。
在加热孔眼掩模2和框架12的过程中，理想的是，但并不是要求， 使得平面块18通过框架12中的开口 16位于孔眼掩模2的孔眼14的 部分上。平面块18有助于在其加热到Tl温度的过程中将孔眼掩模2 的孔眼部分14保持为平面。
现在将参考下面的几个示例叙述确定将孔眼掩模2安装到框架12 上实际温度T1的过程。
假定孔眼掩模2在初始温度T0下，例如在室温或环境温度下，其 尺寸Xa等于99.980mm，并且孔眼掩模2在预计沉积温度T2下，例如 85°F (29.45°C)，目标掩模尺寸Xt为100.000mm，差别为0.020mm。 85°F (29.45°C)的温度T2并不是对本发明的限定，因为可以想象到， 可以在任何适合的和/或想要的温度T2下，包括室温或者环境温度TO， 使用孔眼掩模2和框架12的结合。
在如前面信息所述并且CTEam的值等于7.5 X 10—6mm/mm。F( 13.39 X10—6mm/mm°C)的情况下，使用下面的公式EQ1推算出孔眼掩模2 安装在框架12上的温度T1应当为9S.33。F (36.85°C)。
EQ1: T1=T2+ (Xt —Xa) / ( (Xt) (CTEam))
12其中
CTE^二孔眼掩模的热膨胀系数，例如7.5 Xl(T6mm/mm°F (13.39 X 10—6mm/mm°C );
Xt二孔眼掩模在温度Tl下的目标安装尺寸，例如100.000mm; Xa二孔眼掩模在初始温度TO下的实际测量尺寸，例如99.980mm;
以及
T2二预计沉积温度，例如85°F (29.45°C)。
由公式EQ1确定的温度Tl是为了形成根据本发明的拉伸孔眼掩 模，孔眼掩模2和框架12都必须处于的温度估算值。然而，为了确定 孔眼掩模2安装到框架12上的实际温度Tl，必须要确定加入到EQ1 估算温度T1中或者从EQ1估算温度T1中减去的矫正温度(Tc)，从 而算出CTEf对于所述估算温度的影响。
温度Tc可以用下面的公式2确定
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中
CTEf二框架的热膨胀系数； CTEam =孔眼掩模的热膨胀系数； T1二由上述EQ1确定；以及 T2二预定沉积温度，例如85。F (29.45°C)。
其中CTE咖和CTEf的值分别为7.5X 10—6mm/mm°F (13.39X10— 6mm/mm°C)以及0.9 X 10—6mm/mm°F ( 1.607 X 10—6mm/mm°C ),并且 温度Tl禾CI T2的值分别为98.33°F (36.85°C)和85°F (29.45°C)，将 这些值代入EQ2并用这些值求解最终得到相关的温度Tc的值为1.6°F (0.89°C)。一旦确定了温度Tc，可以使用下面的公式3确定温度Tl的实际
矫正值
EQ3: T1二T1 (由EQ1得出)+Tc
分别将上述确定的Tl值98.33°F (36.85°C)(由EQ1得出)和 Tc值1.6°F (0.89°C)代入EQ3的由右侧，并用这些值求解得到实际温 度Tl的值为99.93°F (37.74°C)。该温度为孔眼掩模2安装到框架12 上的实际温度。
下面的公式EQ4可以用于确定在温度Tl和T2之间框架12的至 少一个尺寸范围的差别，例如长度
EQ4: AXf= (Xt) (CTEf) (Tl—T2)
其中
AXf二在温度Tl和T2之间框架12的尺寸范围(长度)的变化； Xf二在沉积温度T2时框架12的目标尺寸； CTEf二框架12的热膨胀系数；
Tl (由EQ3得出)=孔眼掩模2安装在框架12上的实际温度；
以及
丁2 =预定沉积温度，例如85。F (29.45°C)。
在EQ4中代入100.00mm作为Xt; 0.9 X 10—6mm/mm。F (1.607 X 10—6mm/mm°C )作为CTEf; 99.93。F(37.74。C )作为Tl;以及85。F(29.45 °C)作为T2，并且用这些值求解EQ4得出的AXf值为0.001344mm。
在使用公式EQ3确定了矫正的安装温度Tl后，可以使用下面的 公式EQ5确定当从EQ3确定的温度Tl冷却到沉积温度T2时，用于计 算由于框架12对于安装在框架12上的孔眼掩模2尺寸产生影响而造 成的矫正孔眼掩模安装尺寸
EQ5: Xt = Xt (EQ1所使用的)+AXf在EQ5的右侧代入100.000mm作为Xt以及0.0001344mm作为A Xt，并且用这些值求解EQ5得出EQ5左侧的矫正的孔眼掩模安装尺寸 Xt为100.001344mm。因此，在前面的示例中，在99.93°F (由EQ3确 定的温度Tl) ( 37.74°C)时孔眼掩模2的矫正安装尺寸Xt为 100.001344mm。
在确定公式EQ1 — EQ5中任何一个的求解之前，首先必须预先确 定CTE^、 CTEf和温度T2的值，以及用在EQ1中的Xt的值。另外， 也希望建立在初始或环境温度TO下由框架12作用给孔眼掩模2的理 想的最小拉伸(Tmm)，以及在初始或环境温度TO下由框架12作用给 孔眼掩模2的理想的最大拉伸(Tmax)。
例如，假定预先确定在温度TO时孔眼掩模2的TmajP Tmin分别
等于20，000psi (137，900kPa)和2，000psi (13，790kPa)，形成孔眼掩模 2的材料的杨氏模量(E)为20Xl()6psi (137.9X10—6kPa)。给出这些 值和在温度Tl下的孔眼掩模2的目标尺寸Xt (例如100.000mm)，孔 眼掩模2在温度TO下的最大尺寸X皿和最小尺寸X,可以使用下面 白勺公式EQ6和EQ7确定。
EQ6: XMX = Xt—[[Tmm][Xt]]/E
EQ7: X咖^Xt —[[T訓][XJ]/E
用Xt=100.00mm; Tmin = 2，000psi ( 13，7嫩Pa) ; Tmax = 20，000psi (137,卯0kPa);以及E = 20X 106psi (137.9X 10—6kPa)求解EQ6和 EQ7得出在温度TO下X隱和Xmin的值分别为99.990mm和99.950mm。
可以靠经验或者通过理论选择T,和Tmm的值。不管如何选择Tmax和 Tm,n， T皿和Tmin的值要使得安装到框架12上时诱发孔眼掩模2产生 的应变低于产生塑性变形的点。由此确定的Xmh^P X^J勺值表示在温度TO下要避免孔眼掩模2
发生塑性变形而孔眼掩模2应当具有的最小和最大尺寸Xa。然而，由
于在制造孔眼掩模时的制造公差，必须考虑该公差制造尺寸而生产具
有在X^x禾B X目之间尺寸的孔眼掩模2。例如，如果孔眼掩模2的制
造者可以控制任何尺寸公差为+/ — 0.005111111，则制造者可以制造孔眼
掩模2从而确保尺寸Xa落在为所述尺寸建立的Xmn和Xmin的值之间。
在上述与EQ1—EQ5相关的示例中，在温度T0下的尺寸Xa为 99.980mm，其在Xmax = 99.950mm禾口 Xmin = 99，0mm的+/ —0.005mm之间。
现在再回头参考加热孔眼掩模2、框架12以及理想地，平面块18， 一旦孔眼掩模2、框架12和平面块18可以沉浸在EQ3确定的矫正温 度Tl中，则测量孔眼掩模2的尺寸Xt，从而确保它是由EQ5确定的 矫正孔眼掩模安装尺寸，例如100.001344mm。如果不是，根据需要调 整孔眼掩模2、框架12和平面块18的实际温度Tl，升高或者降低， 直到孔眼掩模2的尺寸为EQ5确定的矫正孔眼掩模安装尺寸。
一旦确定孔眼掩模2的尺寸Xt为EQ5确定的矫正孔眼掩模安装尺 寸，就将孔眼掩模2安装在框架12上，即孔眼掩模2和框架12接合 在一起，可以使用任何适合的和/或理想的技术，例如粘结、焊接或者 机械夹持。环氧粘合剂，例如Loctite Corporarion的E-20HP或者 E-120HP都已成功使用。如果使用焊接，必须注意确保孔眼掩模2和 框架12的热偏移和最终膨胀在公差范围之内。
例如，使用粘结将孔眼掩模2和框架12接合在一起，孔眼掩模2 和框架12放在加热块4上，而平面块18通过框架12中的开口 16位 于孔眼掩模2的孔眼14的部分上。
之后，孔眼掩模2、框架12和平面块18被加热到由EQ3确定的 实际温度T1，并且在所述温度下沉浸足够的时间段，从而使得温度梯
16度稳定并且最小。
随后测量由EQ5确定的孔眼掩模2的尺寸Xt的矫正范围(长度)。 如果测量的该尺寸Xt的范围不符合EQ5确定的尺寸Xt的矫正范围， 借助于温度控制器10、加热元件6和加热块4以现有技术已知的方式 调整实际温度Tl。重复该过程直到测量的尺寸Xt的范围等于EQ5确 定的尺寸Xt的矫正范围。
一旦测量的尺寸Xt的范围稳定在EQ5确定的矫正范围，则在框架 12和孔眼掩模2之间引入粘合剂20。为了便于引入粘合剂20，把与孔 眼掩模2接触的框架12移开，将粘合剂20用于孔眼掩模2，随后将框 架12重新定位在孔眼掩模2上，使得框架12和孔眼掩模2都与粘合 剂20接触。
接下来，使用任何适合的和或理想的方式将框架12和孔眼掩模2 夹持在一起，将孔眼掩模2和框架12保持在实际温度T1，其中在粘合 剂20凝固的过程中，尺寸Xt的测量范围等于EQ5确定的矫正的尺寸 范围。例如，在孔眼掩模2与加热块4相接触并且框架12位于孔眼掩 模2的与加热块4相反侧面的示例中，可以在框架12的与孔眼掩模2 相反的侧面以及加热块4的与加热元件6相邻的侧面之间使用一个或 多个C形夹(未示出)。然而，这并不构成对本发明的限制。
参考图2， 一旦粘合剂20凝固了理想的凝固时间间隔，将装配的 孔眼掩模2和框架12 (或者是安装有框架12的孔眼掩模2)从加热块 4上移走并且可以冷却。
因为框架12的热膨胀系数(CTEf)小于孔眼掩模的热膨胀系数 (CTEam)，对应于该组件的冷却，孔眼掩模2的尺寸将会比框架12 的尺寸在更大的范围变化。然而，在比EQ3确定的实际安装温度Tl 低的温度下，框架12将使得孔眼掩模2在X和Y方向上都保持拉伸。注意选择形成孔眼掩模2和框架12的材料，从而可以确保在预定沉积
温度T2下孔眼掩模2的实际尺寸，如果不够精确，则保证在合理的公 差之内。
参考图3，在使用的一个示例中，包括安装有孔眼掩模2的框架 12的该组件包括在与基底22和材料沉积源24有效相关的沉积真空容 器中，在存在适合真空度的情况下用于与适当的真空沉积过程有关的 应用，例如喷射、汽相沉积等。在该示例性应用中，材料沉积过程本 身将会使得组件的温度从环境温度T0增加到低于实际安装温度Tl的 沉积温度T2。因此，在沉积温度T2，孔眼掩模2将会靠框架12在X 和Y方向上保持拉伸，虽然比材料沉积过程之前的拉伸更小。例如， 在真空沉积过程中使用之前，该组件可以在环境温度T0下，框架12 以第一拉伸力(Tmax)固持着孔眼掩模2，该第一拉伸力大于在真空沉 积过程中于沉淀温度T2下框架12作用于孔眼掩模2的第二拉伸力 (Tmin)。对形成孔眼掩模2的材料进行选择，从而在框架12以第一 拉伸力或者第二拉伸力固持着孔眼掩模2的时候，孔眼掩模2不会因 此发生塑性变形。
为了便于正确安装有孔眼掩模2的控制框架12在从材料沉积源24 到基底22上的材料沉积过程中的沉积温度T2，框架可以选择包括连接 到适合冷却流体源上从而使得冷却流体通过的冷却套25，例如冷却液 体，如水、冷却气体，如氮气等。冷却套25使得对于框架12和孔眼 掩模2的沉积温度T2的控制比使用没有冷却套25的安装孔眼掩模2 的框架12更精确。
在EQ3确定的实际温度将孔眼掩模2安装到框架12上，可以确 保在沉积温度T2下孔眼掩模2的尺寸在合理的公差之内。因此，孔眼 掩模2的各特征或孔眼14将会在理想的位置，理想的是在可接受的公 差内，没有或者有很小的错位误差(run-on error)。参考图4，巳经对在升高的沉积温度T2下上述包括安装有框架12 的孔眼掩模2的组件以及真空沉积过程进行了说明，应当注意的是该 组件也可以设计为在环境沉积温度T2下使用，即温度T2等于温度T0， 在丝网印刷过程中，安装有框架12的孔眼掩模2的位置与基底22有 效相关，通过刮板28和孔眼掩模2在基底22上使用焊膏26。在这种 情况下，通过上述的与公式EQ1 — EQ3相关的方式，EQ3确定的实际 安装温度将会被确定为较低的沉积温度T2的函数。因此，将孔眼掩模 2安装到框架12上的其用于环境温度的详细叙述在本文中将不再叙述， 以避免不必要的重复。
可以看出，本发明是通过形成孔眼掩模2的材料的热收縮而在框 架12上伸展孔眼掩模2。更特别的，相对较高CTE的孔眼掩模2附着 在相对较低CTE的框架上，它们都处于理想的实际安装温度Tl下。 随着包括安装有框架12的孔眼掩模2的组件冷却，框架12和孔眼掩 模2之间的CTE的差别使得孔眼掩模2被拉伸，因为它被固定在具有 较低CTE的框架12上，因此孔眼掩模2不能根据其CTE收縮。在使 用中，因为孔眼掩模2在理想的沉积温度T2下被框架12固持拉伸， 孔眼掩模2的尺寸可以保证在可接受的公差内，因此在沉积温度T2下 孔眼掩模2的特征或孔眼14将会在理想的位置，可以避免由于孔眼掩 模2的不可控制膨胀而造成的所谓的错位误差。
参考图5，示出了孔眼掩模2和框架12材料的可能结合方式的矩 阵。然而，该矩阵中包括的材料并不构成对本发明的限制，因为可以 想到，孔眼掩模2、框架12或二者都可以使用任何适合的和/或理想的 材料。
在图5中， 一个示例性结合方式可包括，框架12由Inva,制成而 孔眼掩模2由Kovar⑧制成。Invar 是Imphy S.A.Corporation of Pairs,France在美国的注册商标(注册号No.0,063,970) 。 Ko酉⑧是 Westinghouse Electric & Manufacturing Company Corporation of
19Pittsburgh, Pennsylvania, USA在美国的注册商标(注册号 No.0,337，962)。
可以看到，本发明是一种用于安装和使用孔眼掩模的新颖的并且 非显而易见的方法，确保在理想沉积温度下进行沉积的过程中，孔眼 掩模中的孔眼位于理想的位置。本发明消除或者避免了根据现有技术 制造和使用的孔眼掩模2的特征位置不正的问题。
已经参考优选的实施例叙述了本发明。 一旦阅读和理解了前面的 详细叙述，其它人就可以进行明显的改进和变化。例如，上面的叙述 中冷却套25与孔眼掩模2安装框架12相连接位于沉积真空容器中， 可以想到，要用于图4所示丝网印刷过程的孔眼掩模2安装框架12也 可以包括冷却套25，从而便于更精确地控制其沉积温度T2。希望将本 发明构造为包括在所附权利要求范围内的或者其等价的所有这样的改 进和变化。
权利要求
1. 一种准备和使用孔眼掩模的方法，包括(a)使孔眼掩模的温度升高到第一安装温度(T1)，从而使孔眼掩模的尺寸根据其热膨胀系数(CTEam)增大，直到其至少一个尺寸为理想的范围；(b)将框架的温度升高到T1，从而使框架的大小根据其低于CTEam的热膨胀系数(CTEf)长大；(c)在温度T1将孔眼掩模固定安装在框架上；以及(d)使得安装有框架的孔眼掩模的温度从T1降低，因此CTEf和CTEam之间的差别使得框架在多于一个的尺寸上保持孔眼掩模被拉伸，并且不会使孔眼掩模变形。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括(e) 在步骤(d)之后，将安装有框架的孔眼掩模装到沉积真空 容器中；(f) 在步骤(e)之后，将沉积真空容器排空到理想的沉积压力；以及(g) 在步骤(f)之后，在理想的沉积压力下，将材料从沉积真 空容器中的材料沉积源通过安装有框架的孔眼掩模沉积到沉积真空容器中的基底上，其中沉积过程使得孔眼掩模和框架的温度增加到小于 Tl的第二沉积温度(T2)，因此CTEf和CTE^使得框架以小于步骤 (d)中的拉伸力在多于一个的尺寸上保持孔眼掩模被拉伸，并且不会 使孔眼掩模变形。
3. 如权利要求2所述的方法，还包括在步骤(g)的过程中给框 架的冷却套提供冷却流体。
4. 如权利要求l所述的方法，还包括(e)在步骤(d)之后，与基底有效相关地定位安装有框架的孔眼掩模；以及(f)在步骤(e)之后，通过安装有框架的孔眼掩模将材料沉积 到基底上，其中在沉积过程中孔眼掩模和框架的温度为小于T1的第二 环境沉积温度(T2)。
5. 如权利要求4所述的方法，其中沉积材料是焊膏。
6. 如权利要求l所述的方法，其中Tl确定为在使用中孔眼掩模的CTE^和第二沉积温度(Tl)相结 合的函数；并且 T2小于Tl。
7. 如权利要求6所述的方法，其中T1 = T2+ (Xt — Xa) / ( (Xt) (CTEam)) 其中Xt二孔眼掩模在温度Tl下的目标尺寸；并且 &=孔眼掩模在低于T2的初始温度T0下，例如在室温或环境温 度下的实际测量尺寸。
8. 如权利要求6所述的方法，其中T1=T2+ ( (X「Xa) / ( (Xt) (CTEam) ) + ( (CTEf (Tl — T2) ) /CTEam)， 其中Xt二孔眼掩模在温度Tl下的目标尺寸；并且 Xa二孔眼掩模在低于T2的初始温度TO下，例如在室温或环境温 度下的实际测量尺寸。
9. 如权利要求2所述的方法，其中拉伸力是预先确定的。
10. —种准备和使用孔眼掩模的方法，包括(a) 在低于安装温度的沉积温度下将材料沉积到基底上的过程中，提供在多于一个尺寸上靠框架保持为拉伸的孔眼掩模，其中在安装温度下孔眼掩模没有被热膨胀系数(CTE)低于孔眼掩模的框架保持 为拉伸；(b) 与基底有效相关地定位框架安装孔眼掩模；以及(c) 当框架和孔眼掩模处于沉积温度时，通过靠框架在多于一个 方向上保持为拉伸的孔眼掩模在基底上沉积材料。
11. 如权利要求IO所述的方法，其特征在于其中 在步骤(b)中，还将安装有框架孔眼掩模定位在真空沉积容器中；以及该方法还包括在步骤(C)之前，将真空沉积容器排空为理想的沉 积压力。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于响应用于在理想沉积压力下通过孔眼掩模将材料沉积到基底上的过程，安装有框架的孔眼 掩模的温度变化为的沉积温度。
13. 如权利要求IO所述的方法，其特征在于沉积温度为环境温度， 或者为在步骤(c)的过程中由通过框架冷却套的冷却流体所控制的温度。
14. 如权利要求IO所述的方法，还包括在孔眼掩模中电铸形成图案，其中在电铸成形的孔眼掩模没有被框架保持为拉伸的情况下，电铸成形的孔眼掩模在沉积温度下具有至 少一个尺寸小于理想的范围；以及在安装温度下将电铸成形的孔眼掩模安装到框架上，其中在沉积 温度下，框架将电铸成形的孔眼掩模保持为拉伸，该一个尺寸处于理 想的范围。
15. —种安装有框架的孔眼掩模，包括在沉积温度下在多个尺寸 上被框架保持为拉伸的孔眼掩模，其中该安装有框架的孔眼掩模用于在基底上沉积材料o
16. 如权利要求15所述的安装有框架的孔眼掩模，其中制成该框 架的材料具有比制成孔眼掩模的材料更低的热膨胀系数(CTE)。
17. 如权利要求16所述的安装有框架的孔眼掩模，其中 电铸形成孔眼掩模，当在沉积温度下孔眼掩模没有被框架保持为拉伸的时候，至少有一个尺寸不是理想的范围；以及电铸成形的孔眼掩模在大于沉积温度的安装温度下安装在框架 上，从而在沉积温度下，在该一个尺寸处于理想范围的情况下框架将 电铸形成的孔眼掩模保持为拉伸。
18. 如权利要求16所述的安装有框架的孔眼掩模，其中框架由 invar 、陶瓷/玻璃、kovar 、鸨、铁/钢、镍或金制成。
19. 如权利要求16所述的安装有框架的孔眼掩模，其中孔眼掩模 由陶瓷/玻璃、kovar 、钨、铁/钢、镍、金、铜、银或铝制成。
全文摘要
一种准备和使用孔眼掩模的方法，将孔眼掩模的温度升高到第一安装温度(T1)，从而使孔眼掩模的尺寸根据其热膨胀系数(CTE_am)增大，直到其至少一个尺寸为第一理想范围。也将框架的温度增加到T1，从而使框架的大小根据其低于CTE_am的热膨胀系数(CTE_f)长大。在温度T1将孔眼掩模固定安装在框架上。随后安装有框架的孔眼掩模用于在低于T1的温度T2下将材料沉积到基底上，因此框架将影孔掩模保持为拉伸，有一个尺寸在第二理想范围。
文档编号B05D1/32GK101547749SQ200680000641
公开日2009年9月30日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年5月10日
发明者杰弗里·W·康拉德, 约瑟夫·A·马尔卡尼奥 申请人:阿德文泰克全球有限公司