精细金属掩模的制法及其制造系统的制作方法

本发明涉及一种精细金属掩模的制法及其制造系统。

背景技术：

有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)因具有自发光、广视角、省电、高效率、反应时间及轻薄等优点，而被广泛的应用于电子书、手机及显示器等商品中。oled包括玻璃基板、有机发光材料层及电极层，有机发光材料层配置于玻璃基板上，电极层配置于有机发光材料层上。其中，有机发光材料层是以蒸镀的方式形成于玻璃基板上，而蒸镀时使用的精细金属掩模的掩模图案不仅决定了有机发光材料层于玻璃基板上的配置位置，还决定了有机发光材料层的尺寸、精细度等，进而影响到oled显示器的像素高低。

为提高oled显示器的像素，习知技术于蒸镀制程中使用精细金属掩模(finemetalmask,fmm)形成有机发光材料层。习知技术的精细金属掩模的制造工艺分为蚀刻法及电铸法。蚀刻法需选用可腐蚀的金属材料作为掩模材料，掩模图案的孔径尺寸须注意不可小于掩模厚度，孔径精度仅能达到约10μm至20μm且形状难以控制，掩模厚度须配合孔径尺寸而不可过薄，掩模图案的蒸镀侧开口部可具有较大的斜率但精度不佳(难以准确控制斜率)，且材料成本价格受限于少数供应商而昂贵。相较于蚀刻法而言，电铸法不受限于使用可腐蚀的金属材料作为掩模材料，掩模图案的孔径尺寸也可依需求调整而可达到奈米等级，孔径精度亦可达到约1μm至2μm，掩模厚度不受限于孔径尺寸而可依需求选择，且材料成本价格不受限于供应商而较为便宜，但掩模图案的蒸镀侧开口部根本无法具有较大的斜率。

由上述可见，就掩模图案的孔径尺寸、孔径精度、掩模厚度及材料成本等方面之考量下，电铸法虽然较蚀刻法较具有优势，但就掩模图案的蒸镀侧开口部的斜率而言，电铸法与蚀刻法两者尚无法兼顾大斜率与精度。

技术实现要素：

本发明提供了一种精细金属掩模的制法及其制造系统，目的在于同时达到于掩模图案的孔径尺寸、掩模厚度的选择上较有弹性、孔径精度高、材料成本低，以及兼顾蒸镀侧开口部的大斜率与高精度的特点。

本发明所提供的精细金属掩模的制法包括：溅镀形成金属层于玻璃基板上；形成第一图案化光阻层于金属层上，第一图案化光阻层暴露出金属层的第一金属表面；电铸形成电铸层于第一金属表面上，电铸层具有第一电铸表面、第二电铸表面及第三电铸表面，第二电铸表面连接第一电铸表面与第三电铸表面，第三电铸表面与第一金属表面相接；移除第一图案化光阻层；形成第二图案化光阻层于第一电铸表面及金属层的第二金属表面上，第二图案化光阻层暴露出第二电铸表面及金属层的第三金属表面，第三金属表面连接第一金属表面及第二金属表面，且邻接于第二电铸表面；蚀刻第二电铸表面，以得到经蚀刻的第二电铸表面；以及移除第二图案化光阻层、金属层及玻璃基板，以获得精细金属掩模，精细金属掩模包括第一电铸表面、经蚀刻的第二电铸表面、第三电铸表面以及掩模图案，经蚀刻的第二电铸表面连接掩模图案，且掩模图案具有邻接于第一电铸表面的第一开口部以及邻接于第三电铸表面的第二开口部。

本发明所提供的精细金属掩模的制造系统包括溅镀设备、第一图案化光阻成形设备、电铸设备、第一去光阻机、第二图案化光阻成形设备、蚀刻机以及末端处理设备。溅镀设备适于对玻璃基板溅镀以形成金属层于玻璃基板上。第一图案化光阻成形设备邻接于溅镀设备，适于在金属层上形成第一图案化光阻。电铸设备邻接于该第一图案化光阻成形设备，适于对第一金属表面电铸并形成电铸层于第一金属表面上。第一去光阻机邻接于电铸设备，适于从金属层上移除第一图案化光阻层。第二图案化光阻成形设备邻接于第一去光阻机，适于在第一电铸表面及金属层的第二金属表面上形成第二图案化光阻层。蚀刻机邻接于第二图案化光阻成形设备，适于对第二电铸表面蚀刻，并得到经蚀刻的第二电铸表面。末端处理设备邻接于蚀刻机，适于由电铸层及金属层上移除第二图案化光阻层，并将金属层及玻璃基板移除，而获得精细金属掩模。

本发明的精细金属掩模的制法及制造系统中，由于是先形成电铸层，再蚀刻电铸层，来得到精细金属掩模，故本发明的精细金属掩模的制法及制造系统可同时达到于掩模图案的孔径尺寸、掩模厚度的选择上较有弹性、孔径精度高、材料成本低，以及兼顾蒸镀侧开口部(第一开口部)的大斜率与高精度的特点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的精细金属掩模的制法的流程图；

图2a为对应图1中步骤s100的示意图；

图2b为对应图1中步骤s110的示意图；

图2c为对应图1中步骤s120的示意图；

图2d为对应图1中步骤s130的示意图；

图2e为对应图1中步骤s140的示意图；

图2f为对应图1中步骤s150的示意图；

图2g为对应图1中步骤s160的示意图；

图3为图1的精细金属掩模的制法的步骤s110的流程图；

图4a为对应图3中步骤s111的示意图；

图4b为对应图3中步骤s112的示意图；

图5为图1的精细金属掩模的制法的步骤s140的流程图；

图6a为对应图5中步骤s141的示意图；

图6b为对应图5中步骤s142的示意图；以及

图7为本发明一实施例的精细金属掩模的制造系统的方块示意图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的精细金属掩模的制法的流程图。请参考图1，本实施例的精细金属掩模的制法包括：步骤s100：溅镀形成金属层于玻璃基板上；步骤s110：形成第一图案化光阻层于金属层上；步骤s120：电铸形成电铸层于金属层的第一金属表面上；步骤s130：移除第一图案化光阻层；步骤s140：形成第二图案化光阻层于电铸层的第一电铸表面及金属层的第二金属表面上；步骤s150：蚀刻电铸层的第二电铸表面，以得到经蚀刻的第二电铸表面；以及步骤s160：移除第二图案化光阻层、金属层及玻璃基板，以获得精细金属掩模。

图2a至2g为对应图1中步骤s100至s160的示意图。请参考图1及图2a，在步骤s100中，金属层100以溅镀工艺形成于玻璃基板200上，金属层100的材料例如可为但不限于铜、铂、金及银等导电金属，玻璃基板200之材料例如可为但不限于氟氧化锡、氧化铟锡或硅。其中，金属层100可藉由直流溅镀、射频溅镀或三极溅镀等溅镀方式形成于玻璃基板200上，本发明对溅镀工艺的种类不予以限制。

请参考图1及图2b，在步骤s110中，第一图案化光阻层300形成于金属层100上，且第一图案化光阻层300暴露出金属层100的第一金属表面110；在本实施例中，第一图案化光阻层300为干膜光阻，但不以此为限；在其他实施例中，第一图案化光阻层300亦可为湿膜光阻。此外，在本实施例中，第一图案化光阻层300为正光阻，但不以此为限，在其他实施例中，第一图案化光阻层300也可以是负光阻。

请参考图1及图2c，在步骤s120中，电铸层400以电铸工艺形成于第一金属表面110上，电铸层400具有第一电铸表面410、第二电铸表面420及第三电铸表面430，第二电铸表面420连接第一电铸表面410与第三电铸表面430，且第三电铸表面430与第一金属表面110相接。电铸层400的材料例如可为铁、钴、镍或上述至少两者的合金。

请参考图1及图2d，在步骤s130中，可使用相应的第一去光阻剂将第一图案化光阻层300由金属层100上移除。

请参考图1及图2e，在步骤s140中，第二图案化光阻层500形成于第一电铸表面410及金属层100的第二金属表面120上。第二图案化光阻层500暴露出第二电铸表面420及金属层100的第三金属表面130，第三金属表面130连接第一金属表面110及第二金属表面120，且第三金属表面130邻接于第二电铸表面420。在本实施例中，第二图案化光阻层500为干膜光阻，但不以此为限；在其他实施例中，第二图案化光阻层500亦可为湿膜光阻。此外，在本实施例中，第二图案化光阻层500为正光阻，但不以此为限，在其他实施例中，第二图案化光阻层500也可以是负光阻。

请参考图1及图2f，在步骤s150中，第二电铸表面420被蚀刻，并得到经蚀刻的第二电铸表面420a。在本实施例中，可对第二电铸表面420进行湿式蚀刻，但不以此为限；在其他实施例中，也可对第二电铸表面420进行干式蚀刻以得到经蚀刻的第二电铸表面420a。

请参考图1及图2g，在步骤s160中，将第二图案化光阻层500、金属层100及玻璃基板200移除后，即获得精细金属掩模600。精细金属掩模600包括第一电铸表面410、经蚀刻的第二电铸表面420a、第三电铸表面430以及掩模图案610，掩模图案610之位置即对应第二金属表面120及第三金属表面130(请进一步参考图2e)，经蚀刻的第二电铸表面420a连接掩模图案610，掩模图案610具有邻接于第一电铸表面410的第一开口部611以及邻接于第三电铸表面430的第二开口部612。掩模图案610例如可为矩形、菱形、圆形、多边形等规则形状，但也可以为不规则形状。

图3为图1的精细金属掩模的制法的步骤s110的流程图。请参考图1及3，步骤s110包括：步骤s111：配置第一光阻层于金属层上；步骤s112：以微影技术将第一光罩的第一掩模图案转移至第一光阻层上，以获得第一图案化光阻层。

图4a至4b为对应图3中步骤s111至s112的示意图。请参考图3及图4a，在步骤s111中，第一光阻层300a被配置于金属层100上，第一光阻层300a为干膜光阻，且第一光阻层300a为正光阻。但在其他实施例中，第一光阻层300a亦可为湿膜光阻，也可以是负光阻。请参考图3及图4b，在步骤s112中，具有第一光罩图案710的第一光罩700被配置于第一光阻层300a上，第一曝光光束720由第一光罩700远离第一光阻层300a的一侧照射于第一光罩700上，且第一曝光光束720经由第一光罩图案710照射于第一光阻层300a上；然后，将第一曝光光束720及第一光罩700移除并令经照射的第一光阻层300a显影，而获得如图2b中所示的第一图案化光阻层300。

图5为图1的精细金属掩模的制法的步骤s140的流程图。请参考图1及5，步骤s140包括：步骤s141：配置第二光阻层于第一电铸表面及金属层的第二金属表面上；步骤s142：以微影技术将第二光罩的第二掩模图案转移至第二光阻层上，以获得第二图案化光阻层。

图6a至6b为对应图5中步骤s141至s142的示意图。请参考图5及图6a，在步骤s141中，第二光阻层500a覆盖于第一电铸表面410、第二电铸表面420、金属层100的第二金属表面120及金属层100的第三金属表面130上，第二光阻层500a为干膜光阻，且第二光阻层500a为正光阻。但在其他实施例中，第二光阻层500a亦可为湿膜光阻，也可以是负光阻。请参考图5及图6b，在步骤s112中，具有第二光罩图案810的第二光罩800被配置于第二光阻层500a上，第二曝光光束820由第二光罩800远离第二光阻层500a的一侧照射于第二光罩800上，且第二曝光光束820经由第二光罩图案810照射于第二光阻层500a上；然后，将第二曝光光束820及第二光罩800移除并令经照射的第二光阻层500a显影，而获得如图2e中所示的第二图案化光阻层500。

请参考图1、2e、2f及2g，在步骤s140中，第二图案化光阻层500还可同时暴露出第一电铸表面410的端部411、第二电铸表面420及金属层100的第三金属表面130，其中，端部411连接第二电铸表面420；在步骤s150中，端部411及第二电铸表面420被蚀刻，得到经蚀刻的第一电铸表面410a及经蚀刻的第二电铸表面420a；在步骤s160中，精细金属掩模600包括经蚀刻的第一电铸表面410a、经蚀刻的第二电铸表面420a、第三电铸表面430以及掩模图案610，且掩模图案610的第一开口部611是邻接于经蚀刻的第一电铸表面410a，且第一开口部611大于第二开口部612。

在本实施例的精细金属掩模的制法中，由于是先以s120形成电铸层400，再配合步骤s150蚀刻电铸层400，来得到本实施例的精细金属掩模600，即先以电铸工艺获得本实施例的精细金属掩模的雏形(电铸层400)，再以步骤s150的蚀刻对所述雏形进行修饰，故本实施例的精细金属掩模的制法所得到的精细金属掩模600，其掩模图案610的第一开口部611不但能够依需求具有大斜率还可具有高精度的特点。同时，本实施例的精细金属掩模的制法中，不但掩模图案610的孔径尺寸及厚度可依需求调整而较有弹性，孔径精度亦可达到约1μm至2μm，且材料成本价格不受限于供应商而较为便宜。

图7为本发明一实施例的精细金属掩模的制造系统的方块示意图。请参考图7，本实施例的精细金属掩模的制造系统900包括溅镀设备910、第一图案化光阻成形设备920、电铸设备930、第一去光阻机940、第二图案化光阻成形设备950、蚀刻机960，以及末端处理设备。请参考图1、2a至2f及7，溅镀设备910适于对玻璃基板200溅镀以形成金属层100于玻璃基板200上。第一图案化光阻成形设备920邻接于溅镀设备910，适于在金属层100上形成第一图案化光阻层300。电铸设备930邻接于该第一图案化光阻成形设备920，适于对第一金属表面110电铸并形成电铸层400于第一金属表面110上。第一去光阻机940邻接于电铸设备930，适于从金属层100上移除第一图案化光阻层300。第二图案化光阻成形设备950邻接于第一去光阻机940，适于在第一电铸表面410及金属层100的第二金属表面120上形成第二图案化光阻层500。蚀刻机960邻接于第二图案化光阻成形设备950，适于对第二电铸表面420蚀刻，并得到经蚀刻的第二电铸表面420a。末端处理设备邻接于蚀刻机960，适于由电铸层400及金属层100上移除第二图案化光阻层500，并将金属层100及玻璃基板200移除，而获得精细金属掩模600。

请参考图1、3、4a、4b及7，上述的第一图案化光阻成形设备920可包括第一光阻涂布机921及第一微影设备922。第一光阻涂布机921适于配置一第一光阻层300a于金属层100上。第一微影设备922邻接于第一光阻涂布机921，适于移转第一光罩700的第一光罩图案710至第一光阻层300a上，而获得图2b中所示的第一图案化光阻层300。在本实施例中，第一微影设备922可将具有第一光罩图案710的第一光罩700配置于第一光阻层300a上，且可令第一曝光光束720由第一光罩700远离第一光阻层300a的一侧照射于第一光罩700上且经由第一光罩图案710照射于第一光阻层300a上；然后，第一微影设备922可将第一曝光光束720及第一光罩700移除并令经照射的第一光阻层300a显影，而获得第一图案化光阻层300。此外，电铸设备930邻接于第一微影设备922。

请参考图1、5、6a、6b及7，上述的第二图案化光阻成形设备950可包括第二光阻涂布机951及第二微影设备952。第二光阻涂布机951适于配置第二光阻层500a于第一电铸表面410、第二电铸表面420、第二金属表面120及第三金属表面130上。第二微影设备952邻接于第二光阻涂布机951，适于转移第二光罩800的第二光罩图案810至第二光阻层500a上，而获得第二图案化光阻层500。在本实施例中，第二微影设备952可将具有第二光罩图案810的第二光罩800被配置于第二光阻层500a上，且可令第二曝光光束820由第二光罩800远离第二光阻层500a的一侧照射于第二光罩800上并经由第二光罩图案810照射于第二光阻层500a上；然后，第二微影设备952可将第二曝光光束820及第二光罩800移除并令经照射的第二光阻层500a显影，而获得图2e中所示的第二图案化光阻层500。此外，蚀刻设备邻接于第二微影设备952。

请参考图1、2e、2f、2g及7，第二图案化光阻层500可暴露出第一电铸表面410的端部411、第二电铸表面420及金属层100的第三金属表面130，且端部411连接该第二电铸表面420。上述的蚀刻机960可适于蚀刻端部411及第二电铸表面420，并得到经蚀刻的第一电铸表面410a及经蚀刻的第二电铸表面420a。精细金属掩模包括经蚀刻的第一电铸表面410a、经蚀刻的第二电铸表面420a、第三电铸表面430以及掩模图案610，且掩模图案610的第一开口部611是邻接于经蚀刻的第一电铸表面410a，且第一开口部611大于第二开口部612。

综上所述，本发明实施例的精细金属掩模的制法及制造系统中，由于是先形成电铸层，再蚀刻电铸层，来得到精细金属掩模，故所得到的精细金属掩模的掩模图案的第一开口部不但能够依需求具有大斜率还可具有高精度的特点。此外，精细金属掩模的掩模图案的孔径尺寸及厚度也可依需求调整而较有弹性、孔径精度更可达到约1μm至2μm且精细金属掩模的材料成本价格可不受限于供应商而较为便宜。因此，本发明实施例的精细金属掩模的制法及制造系统可同时达到于掩模图案的孔径尺寸、掩模厚度的选择上较有弹性、孔径精度高、材料成本低，以及兼顾蒸镀侧开口部(第一开口部)的大斜率与高精度的特点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。此外，本发明中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。