专利名称：掩模的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在淀积设备中在衬底上形成图案的掩模和使用该掩模来制造显示装置的方法，并且尤其涉及一种用于形成有机发光二极管(OLED)显示器的钝化层的应用于等离子体增强化学气相淀积(PECVD)的掩模。
背景技术：
通常，气相淀积主要分类成物理气相淀积(PVD)和化学气相淀积(CVD)。根据所淀积材料从气态变成固态时进行的处理，PVD与CVD之间存在差异。具体地，明显的差异在于PVD要求真空环境，而CVD甚至在数十至数百托的环境或者标准压力环境下也充分地进行。在这种情况下，CVD要求相比PVD的温度而言高得多的温度的环境。PVD的例子有溅射、电子束蒸发、热蒸发、激光分子束外延(L-MBE)和脉冲激光淀积(PLD)。这些工艺可以被包括在PVD中的原因是当要淀积的材料被淀积在衬底上时，从气态变成固态的操作伴随着物理变化。CVD的例子有金属有机化学气相淀积(MOCVD)和氢化物气相外延(HVPE)。CVD输送气态原材料，但是原材料在衬底的表面上具有化学反应。根据反应室的反应条件(例如，根据真空度)，CVD工艺主要分类成三种工艺。首先，常压化学气相淀积(APCVD)在反应器的真空度是大气压时利用源于热的能量来引起反应。其次，低压化学气相淀积(LPCVD)在反应器的真空度是低压时利用源于热的能量来引起反应。第三，PECVD在反应器的真空度是低压时利用源于热的能量和由射频(RF)功率产生的等离子体来引起反应。图1和图2是示出了在PECVD设备中衬底和掩模对准的状态的示意图。PECVD将包括了构成要形成的薄膜材料的元素的一种或多种化合物气体提供到衬底上，由此通过在气态下或衬底表面进行的化学反应来形成所期望的薄膜。这种PECVD设备包括进行化学反应的真空室(未示出)和水平设置在真空室中的用于支持衬底10的机台。PECVD设备通常在于衬底上形成薄膜时没有单独的掩模的情况下使用，但是例如在形成有机发光二极管(OLED)显示器的钝化层时，也可以使用图1中的掩模20。在PECVD设备中，如图IA中所示，在形成OLED显示器的钝化层时使用的掩模20 包括形成在框架21内部的掩模图案22。衬底10设置在掩模20下面且位于机台上，机台具有衬底10被形成在从上部到下部的方向上的形状。框架21的材料可以是陶瓷或者金属。当框架21的材料是金属时，掩模经伸展后的下垂可以最小化。然而，如图IB中所示，由于掩模20在框架21的边缘处形成为直角形状而没有任何阶梯，所以取决于原材料的厚度，在衬底上或者掩模图案区的附近可能出现阴影效应 (图IB中的虚线所示)。阴影的形状可能会变化。S卩，如图IB中所示，在掩模20的下部被伸展时，这种阴影效应可能会由于框架21 的厚度而严重地出现。如图2A和图2B中所示，在掩模20的上部被伸展时，当衬底20粘附到掩模20时
掩模20被改变，导致膜穿通。用在上述PECVD工艺中的掩模20具有局限性，即阴影效应可能严重地出现在框架 21与掩模图案22之间的边界上。另外，当掩模20由于机台抬升而升高时，可能会在掩模区域中出现膜穿通。
发明内容
据此，本发明针对一种基本避免了由于现有技术的限制和缺点造成的问题中的一个或多个问题的用于在淀积设备中在衬底上形成图案的掩模和使用该掩模制造显示装置的方法。本发明的优点是提供一种改进的显示装置，该显示装置包括通过具有框架的掩模而形成的薄膜的图案，该框架具有斜表面。本发明的附加特征及优点将在以下的描述中进行阐述，并且一部分根据本说明书将是清楚的，或者可以从本发明的实践获知。本发明的这些和其他优点可以通过在本书面描述及其权利要求书及附图中具体指出的结构来实现和获得。为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如本文具体化和广义描述的， 一种用于在衬底上形成薄膜图案的掩模可以包括掩模图案，该掩模图案限定了要在衬底上形成薄膜图案的位置；以及框架，该框架支持掩模图案，并且包括在设置掩模图案的内侧方向上渐缩(taper)的斜面。在本发明的另一方面中，一种用于制造显示装置的方法可以包括在淀积室中的机台上提供衬底；使用对准标记使掩模与衬底或机台对准，其中掩模包括框架和粘接到该框架的掩模图案，并且其中所述框架具有在朝着设置所述掩模图案的内侧方向上渐缩的斜表面；以及在淀积室中通过掩模来淀积薄膜，以在衬底上形成薄膜的图案。应当理解的是，前面的大体描述和后面的具体描述都是示例性和解释性的，并旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中而构成本申请的一部分，这些附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1和图2是示出根据现有技术的在PECVD设备中衬底和掩模对准的状态的示意图；图3是示出根据本发明的在PECVD设备中衬底和掩模对准的状态的示意图4是示出根据本发明的第一实施方式的掩模的示意图；图5是沿图4中A-A’线的剖面图，其示出了图4的掩模被设置在PECVD设备的机台上的状态；图6是示出了根据本发明的第二实施方式的掩模的示意图；以及图7是沿B-B’线的剖面图，其示出了图6的掩模被设置在PECVD设备的机台上的状态。
具体实施例方式下面将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中例示出了本发明的示例性实施方式的示例。在整个附图中使用相同的参考标号指代相同或类似部分。下面，将参照附图来详细地描述本发明的实施方式。图3是示出了根据本发明的在PECVD设备中衬底和掩模对准的状态的示意图。如上所述，PECVD将包括了构成要形成的薄膜材料的元素的一种或多种化合物气体提供到衬底上，由此通过在气态下或在衬底表面进行的化学反应形成期望的薄膜。此类 PECVD设备通常使用于在衬底上形成薄膜时不采用掩模的情况，但是例如在形成OLED显示器的钝化层时，可以使用根据本发明的图3的掩模200。即，在形成OLED显示器的钝化层或其他薄膜时，可以使用根据本发明的掩模。下文中，作为本发明的一个实施方式，将描述应用于PECVD设备且用于形成OLED 显示器的钝化层的掩模。然而，本发明并不限于这种应用。例如，本发明可以应用到在PVD 工艺、APCVD工艺、LPCVD工艺或者其他淀积工艺和技术中用于对衬底上的各种薄膜进行构图的掩模。本发明涉及一种用于在淀积设备中在衬底上形成图案的掩模，因此可不提供对于PECVD设备的详细描述。如图3所示，PECVD设备包括其上设置衬底100的机台300 ；设置在衬底100 之上的用于在衬底100上形成各种薄膜图案的掩模200 ；以及用于把源气体保形地 (conformally)提供到衬底100上的喷淋头400。根据本发明的掩模200包括用于在衬底100上形成将要形成的薄膜图案的掩模图案220 ；以及用于支持该掩模图案220的框架210。该框架210的内表面211具有在从该框架210的上端至该框架210的下端的方向上渐缩的斜面。使用掩模图案220可以形成用于OLED显示器的各种类型的薄膜图案。这里，掩模图案220可以使用具有低的热膨胀系数(例如，约5. Oppm/度)的金属(例如殷钢(Invar)、 科瓦铁镍钴合金(Kovar)或镍铬恒弹性钢(Elinvar))、陶瓷等。即，由于在淀积工艺期间产生热，所以有益的是，掩模图案220由具有低热膨胀的金属材料形成。框架210可以由陶瓷或者金属形成。当框架210由金属形成时，所述掩模经过伸展后的下垂可以最小化。同样有益的是，框架210由具有小热膨胀系数的材料形成，使得可以最小化框架210因热而出现的形状改变。这里，热膨胀系数可以等于或小于约10-7mm/°C至约 2. 0Xl(T6mm/°C。框架210可以包括绕着通过框架210的剖面所形成的内侧的内表面211 ；绕着框架210的外侧的外表面213 ；绕着在外表面213的上端和内表面211的上端之间的间隙的上表面212 ；以及绕着在外表面213的下端和内表面211的下端之间的间隙的下表面(未示出)。S卩，框架210具有与衬底100的形状类似的四边形形状。形成在框架210内侧的表面称为内表面211，并且形成在框架210上面的表面称为上表面212。形成在框架210外侧的表面称为外表面213，并且形成在框架210下面的表面称为下表面(未示出)。这里，掩模图案220可以粘接到框架210的下表面(未示出)。即，掩模图案220 被伸展，并且在与PECVD设备中的等离子体形成部分相反的方向上粘接到框架210。本发明的一个优点是最小化或者防止了在利用PECVD设备形成例如OLED显示器的薄膜期间框架210的阴影不利地影响设置在框架210内部的衬底100。为此，如图3所示，本发明的内表面211具有在从框架210的上表面212至框架210的下表面(未示出) 的方向上渐缩的斜面。因此，当源气体经由掩模200注入到衬底100中时，由于渐缩的内表面211，在衬底 100处可以不形成框架210的阴影。相对于与衬底100接触的下表面而言，内表面211的渐缩角(tapered angle)可以设置在15度到45度之间。图4是示出了根据本发明的第一实施方式的掩模的示意图。图5是沿A-A’线的剖面图，其示出了图4的掩模被设置在PECVD设备的机台上的状态。在根据本发明第一实施方式的掩模200中，如图4所示，以类似于衬底100的外形的四边形形状形成的框架210包括内表面211、上表面212、外表面213和下表面214。具体地，内表面211在从上表面212至下表面214的方向(即框架210的内侧方向)上渐缩，并且由此形成斜面。在根据本发明的掩模200中，如图4所示，对准部分215可以形成在掩模200的至少两个外侧部分中。即，该对准部分215包括用于使掩模200与机台300对准的对准标记216a和216b。 对准标记216a和216b可以形成为各种形状。对准标记216可以使用上表面212、外表面213、下表面214或者它们的组合来形成为各种形状。图4中，具有不同形状的对准标记被形成在掩模200的框架210中。然而，本发明不限于此，可以形成具有相同形状的对准标记。如图5所示，本发明形成了掩模200上的对准标记216a和21 以及机台300上的与对准标记216a和216b相对应的机台对准标记310，从而允许掩模200与机台300对准。即，不需要用于将掩模与PECVD设备的机台对准的单独的设备。在现有技术中，当框架由于热膨胀而改变时难以执行对准。然而，根据本发明的掩模包括在框架210的外侧的对准标记215，从而易于使掩模200与机台300对准。为了使用对准标记216，框架210的尺寸可以大于衬底100的尺寸，并且由此框架 210的对准标记216可以容易地与机台300上形成的机台对准标记310对准。可以利用相机使掩模200的对准标记216a和216b与机台对准标记310对准。另外，由于人眼可以从外部看见掩模200的对准标记216a和216b以及机台对准标记310，所以使用者可以在不采用单独的相机的情况下直接使对准标记对准。
由于对准部分215被形成在掩模200中，所以本发明甚至在不使用单独的视觉相机(例如摄像机等)的情况下也能够实现机械对准。图6是示出了根据本发明的第二实施方式的掩模的示意图。图7是沿B-B’线的剖面图，其示出了图7的掩模被设置在PECVD设备的机台上的状态。根据本发明第二实施方式的掩模执行的功能与图4和图5中示出的根据本发明第一实施方式的掩模执行的功能相同，并且具有外形进行了改变的框架210。在根据本发明第二实施方式的掩模200中，如图6和图7所示，以类似于衬底的外形的四边形形状形成的框架210包括内表面211、外表面213和下表面214。具体地，内表面211在从外表面213的上端至框架210的内部的方向上渐缩，由此形成斜面。在根据本发明第二实施方式的掩模200的框架210中，没有在内表面211与外表面213之间单独地形成上表面，内表面211由此具有在从内表面211与外表面213之间的边缘至内表面211的下端的方向上渐缩的斜面。由于上述结构，框架210的外部厚度减少，由此框架210可以变轻。甚至在本发明的第一实施例中，由于内表面211以渐缩的形状倾斜，所以相比于现有技术的框架，也可以降低框架210的厚度和重量。对准部分215可以形成在根据本发明第二实施方式的掩模200中，并且它的结构和功能与根据本发明第一实施方式的对准部分的结构和功能相同。如上所述，设计和制造框架210，使得根据本发明的掩模可以当例如在PECVD工艺中形成OLED显示器的钝化层时使掩模阴影最小化。即，本发明可以形成例如OLED显示器中具有改善的寿命和可靠性的钝化层的图案。在OLED显示装置中，在例如形成无机薄膜的钝化层时，由于掩模的框架的形状而出现阴影效应。该阴影效应减少了掩模区域处的钝化层的厚度，因此缩短了 OLED显示器的寿命。另外，上述阴影效应增大了边框(bezel)区域，并且由此增大了面板的尺寸。如果面板尺寸增大，则在一块玻璃衬底上制作的面板的数量受到限制，导致器材尺寸和器材成本的增加。为了解决此限制，本发明的掩模具有可以使阴影长度最小化的渐缩框架。根据本发明，该框架具有如下形状该框架的内表面在从该框架的上端至该框架的下端的方向上渐缩，由此可以减小在衬底上形成的阴影区。据此，可以提高OLED显示器的可靠性，以及可以延长OLED的寿命。本发明减小了在衬底上形成的阴影区，从而能够实现具有减小的边框区的窄边框技术。由于边框尺寸的减小，衬底的效率提高，由此可以降低产品成本。因此，还可以减小器材的尺寸，由此可以节省器材的成本。对于本领域技术人员而言，很明显，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物范围内的本发明的这些修改和变化。
权利要求
1. 一种用于在衬底上形成薄膜图案的掩模，该掩模包括掩模图案，该掩模图案限定了要形成在所述衬底上的所述薄膜图案；以及框架，该框架支持所述掩模图案，并且包括在设置所述掩模图案的内侧方向渐缩的斜
2.根据权利要求1所述的掩模，其中所述掩模图案由金属或者陶瓷材料形成，并且其中，所述掩模图案具有等于或小于约5. Oppm/度的热膨胀率。
3.根据权利要求1所述的掩模，其中所述框架由金属或者陶瓷材料形成。
4.根据权利要求3所述的掩模，其中所述框架具有等于或小于约10-7mm/°C至约 2.0X10_6mm/°C的热膨胀系数。
5.根据权利要求1所述的掩模，其中，所述淀积室是PECVD室，并且所述掩模图案在与所述PECVD室的等离子体形成部分相反的方向上被粘接到所述框架，并且其中所述掩模用于形成显示装置的钝化层的图案。
6.根据权利要求1所述的掩模，其中，所述框架包括绕着通过所述框架的剖面所形成的内侧的内表面；绕着所述框架的外侧的外表面；以及绕着在所述外表面的下端和所述内表面的下端之间的间隙的下表面。
7.根据权利要求6所述的掩模，其中所述内表面具有自所述外表面的上端在内侧方向上渐缩的渐缩形状。
8.根据权利要求1所述的掩模，其中所述斜面相对于所述衬底或者所述机台具有在约 15度到45度之间的角度。
9.根据权利要求1所述的掩模，其中所述掩模具有在所述框架的拐角区域中形成的至少两个对准标记。
10.根据权利要求1所述的掩模，其中所述框架的横剖面具有四边形或者三角形的形状。
11.一种用于制造显示装置的方法，该方法包括在淀积室中的机台上提供衬底；使用对准标记将掩模与所述衬底或所述机台对准，其中所述掩模包括框架和粘接到所述框架的掩模图案，并且其中所述框架具有在朝着设置所述掩模图案的内侧方向减缩的斜表面；以及在所述淀积室中通过所述掩模来淀积薄膜，以在所述衬底上形成所述薄膜的图案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述掩模图案由金属或者陶瓷材料形成，并且其中所述掩模图案具有等于或小于约5. Oppm/度的热膨胀率。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述框架由金属或者陶瓷材料形成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述框架具有等于或小于约10-7mm/°C至约 2.0X10_6mm/°C的热膨胀系数。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述淀积室是PECVD室，并且所述掩模图案在与所述PECVD室的等离子体形成部分相反的方向上被粘接到所述框架，并且其中所述薄膜的所述图案是显示装置的钝化层的图案。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述框架包括绕着通过所述框架的剖面所形成的内侧的内表面； 绕着所述框架的外侧的外表面；以及绕着在所述外表面的下端和所述内表面的下端之间的间隙的下表面。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述内表面具有自所述外表面的上端在内侧方向上渐缩的渐缩形状。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述斜表面相对于所述衬底或者所述机台具有在约15度到45度之间的角度。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述掩模具有在所述框架的拐角区域中形成的至少两个对准标记，并且其中所述两个对准标记配置成固定地附接在所述机台上。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述框架的横剖面具有四边形或者三角形的形状。
全文摘要
公开了一种可用于在淀积设备中在衬底上形成图案的掩模，以及使用该掩模来制造显示装置的方法。所述掩模包括掩模图案和框架。该掩模具有渐缩形状，其中该框架的内表面在从上端到下端的方向上渐缩。使用该掩模的掩模图案在衬底上形成薄膜图案。所述框架支持所述掩模图案的外部，并且包括在设置所述掩模图案的内侧方向渐缩的斜面。
文档编号C23C16/04GK102560409SQ20111044144
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2010年12月28日
发明者李宰赫, 申荣训 申请人:乐金显示有限公司