专利名称：蒸镀遮罩的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种于镀膜加工过程使用到的遮罩，尤指一种具备形成高精密度镀膜图案效能的蒸镀遮罩。
背景技术：
已知蒸镀制程被广泛应用于电子元件的生产过程，例如一种具备自发光、广视角’高对比及解析度佳等优点的有机发光显示器(Organic LightEmitting Display，OLED)，而在这种有机发光显示器各象素所采用作为发光元件的就是以蒸镀制程所生产的有机EL元件(electroluminescentdevices)；如所知的，前述有机EL元件的构成，通常是在一基板上(例如是玻璃)设置由氧化锡铟(indium tin oxide，ITO)等透明电极所构成的阳极，以及铝、镁或钙合金等低功函数的金属电极所构成的阴极之间，并在该阳极与阴极之间层积一有机材料的发光层；其中，该有机发光层与金属电极即是采用蒸镀方法以形成的。在蒸镀时，利用在蒸镀遮罩设置具有与各层所要求的预定图案相对应的蒸镀孔隙，以限定蒸镀区域，从而在基板上层积成所需的图案。
通常蒸镀制程是在真空室内，以基板的底面作为蒸镀面，而将蒸镀遮罩配置于基板的蒸镀面与蒸发源之间，进行蒸镀时，是将蒸发源加热使蒸镀材料蒸发，并经由遮罩上的蒸镀孔隙使其附著于基板的蒸镀面。
在蒸镀的制程中，为了在基板上形成精准的镀膜图案，除了在该蒸镀遮罩上必须具备有与预定图案相对应的高精密度蒸镀孔隙之外，而且由于蒸镀遮罩是配置于较靠近被加热的蒸发源之处且蒸发物质会以较高温状态下飘过来，故遮蔽蒸镀物的蒸镀遮罩须承受该等蒸发物质温度，所以蒸镀遮罩亦必须具有耐热性及低热变形的特性。
为具备前述需求，已知目前的蒸镀遮罩大都是采用由镍所构成的金属遮罩；然而在实际蒸镀制程中发现，由于镍遮罩的热变形，会导致预设的蒸镀孔隙位置偏移，造成无法高精密度的形成图案的缺点，尤其，在一些要求高精细度形成图案的元件中，例如各象素面积很小的有机发光显示器，遮罩热变形而造成有机层的图案偏移，将会成为非常大的问题；另外，在显示面板的大型化，以及采行使用大面积的母基板以形成多个显示面板等所谓多面取向的制造方式中，其蒸镀面较宽，且采用大型遮罩作为蒸镀遮罩，当蒸镀遮罩的面积较大时，由于遮罩产生热变形量增大故位置偏移问题变得显著；此外，这种较大面积的金属遮罩，由于罩板厚度非常薄再加上遮罩本身重量，不但不易服贴地设置在蒸镀面上，也常会因为重力的作用造成的变形，因此使得厚度非常薄的遮罩在安装时必须要利用到张网与点焊的技术，导致遮罩安装到支持框架上的施作变得困难。
发明内容
本发明的主要目的是在蒸镀技术领域中提供一种可以高精密度形成镀膜图案的蒸镀遮罩；其是利用玻璃或石英来取代金属或金属合金材料作为镀膜制程的遮罩，由玻璃或石英的具备低膨胀系数的材料特性，以避免在蒸镀制程中的高温所导致遮罩的大量热变形，造成镀膜图案的位置偏移，由此获得高精密度的镀膜图案。
根据本发明，该蒸镀遮罩是采用具有热膨胀系数与被加工元件基板相同或在其的下的材料为遮罩基板，例如是玻璃或石英，并在该遮罩基板上配置一个或一个以上呈矩阵型态配置的遮罩工作单元，而该遮罩工作单元具一向内凹设于遮罩基板的遮蔽层，令该遮蔽层形成约在50～500μm的厚度，并于该遮蔽层上设有与所要求的预定图案相对应的贯穿孔槽作为蒸镀孔隙，而相对于该较薄的遮蔽层，在遮罩工作单元的周缘形成具有较大厚度的肋部，因而对该遮罩基板具有补强及防止变形的功能，尤其在配置有多个遮罩工作单元的遮罩基板上，整体遮罩由以矩阵型态配置的各个遮罩工作单元的肋部彼此相连以形成经纬向交错设置补强肋，可达增加遮罩基板强度防止变形的效用。
其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈 等结构形或该蒸镀孔隙具有锯齿状的孔表面的结构形，据此以达提升蒸镀效率及蒸镀精密度的效果。
此外，根据本发明，该蒸镀遮罩的各个遮蔽层与肋部是彼此相连一体成形，因此该等具有较高强度的肋部在此可兼作为增进遮罩强度的支撑框架，并使遮罩较容易地安装到支持机构上，以省却已知遮罩安装在支持框架的困难施作制程；又因该遮罩的工作单元(即遮蔽层)与支撑框架(即肋部)为同一材料，具有相同的热膨胀系数，因此在蒸镀制程中所导致的温度上升，不会在该遮罩的工作单元与支撑框架之间产生过大的热应力造成变形，以致减损镀膜图案形成的精密度，甚或遮罩构件的损坏。
又，本发明的蒸镀遮罩除了可采用前述的玻璃或石英为遮罩基板的材料之外，氟化镁(MgF2)及氟化钙(CaF2)等材料亦可应用在此范围中。
为进一步说明本发明的技术内容，将紧接于后以一具体实施例及附图继续说明如后，其中图1显示一种呈矩阵型态配置多个遮罩工作单元的蒸镀遮罩平面构造的部分视图；图2显示蒸镀遮罩配置在被加工元件基板下方进行蒸镀的剖面示意图；图3是图2W部放大的剖面图，显示在该遮罩工作单元的遮蔽层上设有为蒸镀孔隙；图4A是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；图4B是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；图4C是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；图4D是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；以及图4E是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；图4F是图3M部放大的剖面图，显示一种蒸镀孔隙的截面略呈 结构形；图4G是图3M部放大的剖面图，显示一种倒圆锥形蒸镀孔隙是具有锯齿状的孔表面结构形；图4H是图3M部放大的剖面图，显示一种圆锥形蒸镀孔隙是具有锯齿状的孔表面结构形。
具体实施例方式
如同已知的多种蒸镀制程方式中，在图2显示一种蒸镀遮罩面朝下的蒸镀制程，被加工元件基板2安装在真空蒸镀装置的蒸镀室内，于该基板2的蒸镀面下方设置一组由支持机构3所固定的蒸镀遮罩1，并使该基板2的蒸镀面与该蒸镀遮罩1之间以几乎是毫无间隙地配置成整面接触；另在蒸镀遮罩1的下方配置有蒸发单元4，该蒸发单元4可沿设置位置的水平面作前后左右的位移，并对蒸发材料加热使材料蒸发，以便蒸发单元4于移动的同时进行蒸镀作业，从该蒸发单元4蒸发的材料可通过该蒸镀遮罩1上的蒸镀孔隙13，使蒸发材料附著于被加工元件基板2的蒸镀面上，因此在该蒸镀面上形成与该蒸镀孔隙13图案相对应的蒸镀层。
再从图1的蒸镀遮罩的平面构造图例，以及图2、图3的蒸镀遮罩侧面剖示图中，显示本发明实施例在该遮罩基板上以矩阵型态配置多个遮罩工作单元11，于个别的遮罩工作单元11中，以向遮罩基板内部凹设的型态形成一厚度约在50-500μm的遮蔽层12，并于该遮蔽层12上镂刻有与所要求的预定图案相对应的贯穿孔槽作为蒸镀孔隙13，且相对于该较薄的遮蔽层12，在该遮罩工作单元11的周缘形成具有较大厚度约在50μm-数公分(cm)的肋部14，而利用该等以矩阵型态配置的各个遮罩工作单元的肋部14彼此相连以形成经纬向交错设置补强肋，以构成遮罩1的支撑框架功能，达防止遮罩本体变形的目的。
在这个实施例中，该蒸镀遮罩1是采用玻璃为遮罩材料；如所知的，玻璃是一种非金属无机材料，在结构上是一种无机的热塑性聚合物，在高于650℃时可以成形，冷却后具有透明、耐腐蚀、耐磨、抗压等特性，且玻璃是电和热的不良导体，亦是一种活脆的非晶物，其比重2.64～2.5，直线胀系数9-10×10-6/℃(～350℃)，比热0.2(0～50℃)，实用表面抗拉强度；约500kg/cm2，更重要的是，玻璃具有此现有用作遮罩的金属或合金材料更低的热膨胀系数，例如硼硅酸玻璃的热膨胀系数约3×10-6/℃、石英的热膨胀系数更是低于5×10-7/℃而现有作为遮罩材料的镍或镍合金的热膨胀系数范围从30×10-7/℃～300×10-7/℃皆有，例如YEF42(52Ni合金，Fe+42％Ni的合金)的热膨胀系数是48×10-7/℃，此材料已经是属于己知应用于遮罩材料的合金中热膨胀系数较小的材料了，其馀象是YEF426(426合金，Fe+42％Ni+6％Cr的合金)的热膨胀系数是90×10-7/℃，YEF 52(52Ni合金，Fe+52％Ni的合金)的热膨胀系数是102×10-7/℃；相对而言，玻璃的热膨胀系数较低于已知遮罩的镍或镍合金材料，甚至只有低达1/3左右。
因此，本实施例所采用的遮罩材料的热膨胀率与被蒸镀加工元件的基板2(通常是玻璃)的热膨胀率几乎是相同或更低，于蒸镀制程中，该蒸镀遮罩1只有产生非常微小的热变形量，而几乎可以忽略蒸镀孔隙位置偏移的问题，故可正确的在该被加工元件的玻璃基板2上形成镀膜图案。
又，从另一观点来看，在蒸镀制程的热量将使该蒸镀遮罩l的热膨胀与被加工元件的玻璃基板2的热膨胀达到同样程度，因此该蒸镀遮罩l的变形量因受到该被加工元件的玻璃基板2相同程度的变形而抵销，据此可达更加提高图案精密度的目的。
此外，于本实施例中，为了使该蒸镀遮罩的遮蔽层12具有适度的强度，以免易于损坏，因此该遮蔽层12的厚度被设定在大约50-500μm之间，此与一般厚度约0.7mm左右的被加工元件基板2相比较，虽然已经是非常薄了，但是，从蒸镀制程的实务上发现，当蒸镀遮罩的遮蔽层12较厚时，那么从倾斜方向飘来的蒸镀物质将无法穿越该遮蔽层上蒸镀孔隙13以附著于被加工元件基板2的蒸镀面上，这结果将导致蒸镀效率及蒸镀精密度的下降；为了避免前述不利特征，本发明乃将该遮蔽层的蒸镀孔隙13开设成截面略呈 等结构形(如图4A～图4F所示)或该蒸镀孔隙13具有锯齿状的孔表面的结构形(如图4G～图4H所示)，据此使该蒸镀孔隙13可容许从倾斜方向飘来的蒸镀物质穿越，并附著到被加工元件基板2的蒸镀面上，以达既能使该蒸镀遮罩的遮蔽层12保持适宜厚度(强度)，又可避免该遮蔽层12的厚度所衍生的降低蒸镀效率及蒸镀精密度的缺点。
在上述实施例中，虽以玻璃/石英来作为遮罩12的材料，但只要是热膨胀率接近或低于该选用的被加工元件基板2，并具有充分耐热性的材料皆可使用，例如，氟化镁(MgF2，热膨胀系数8.48～13.7×10-6/K)，氟化钙(CaF2，热膨胀系数18.85×10-6/K)也极为理想。
此外，根据本发明，该蒸镀遮罩1可采用厚度约在50μm～数公分的基板，然后利用蚀刻、激光加工，热压，化学气相沉积或物理气相沉积等制作方法，以便在该蒸镀遮罩的基板上形成各个所需的遮罩工作单元11，因此该蒸镀遮罩1上的各个遮蔽层12与肋部14是彼此相连一体成形，且该等肋部14的厚度约在50μm～数公分(cm)，故具有较高强度，在此亦可充作增进遮罩强度的支撑框架，并使该遮罩1较容易地安装到支持机构3上，以省却已知遮罩安装在支持框架的困难施作制程；又因该遮罩的工作单元11(即遮蔽层12)与支撑框架(即肋部14)为同一材料，具有相同的热膨胀系数，因此在蒸镀制程中所导致的温度上升，不会在该遮罩的工作单元与支撑框架之间的产生过大的热应力造成变形，以致减损镀膜图案形成的精密度，甚或遮罩构件的损坏。
总此，由本发明的蒸镀遮罩1改进，即可在被加工元件基板2上获得高精密度的蒸镀图案。又，本发明并非倔限于以上所述形式，很明显地，就熟习此项技术的人士而言，在参考上述说明后，能有更多的改良与变化，是以，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴，并予陈明。
权利要求
1.一种蒸镀遮罩，是采用具有热膨胀系数与被加工元件基板相同或在其下的材料为遮罩基板，并在该遮罩基板上配置一个或一个以上呈矩阵型态配置的遮罩工作单元，其特征在于该遮罩工作单元具一向内凹设于遮罩基板的遮蔽层，并于该遮蔽层上设有与所要求的预定图案相对应的贯穿孔槽作为蒸镀孔隙，而相对于该较薄的遮蔽层，在遮罩工作单元的周缘形成具有较大厚度的肋部。
2.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，该遮罩基板的材料是为玻璃或石英。
3.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，该遮罩基板的材料是为氟化镁或氟化钙。
4.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，该遮罩基板的厚度约在50μm-数公分。
5.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，该遮蔽层形成约在50～500μm的厚度。
6.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈/\结构形。
7.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈><结构形。
8.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈 结构形。
9.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈 结构形。
10.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈<>结构形。
11.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙的截面是略呈 结构形。
12.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在该遮蔽层所形成的蒸镀孔隙是具有锯齿状的孔表面。
13.如权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于，其中，在配置有多个遮罩工作单元的遮罩基板上，该等以矩阵型态配置的各个遮罩工作单元的肋部是彼此相连以形成经纬向交错设置补强肋。
全文摘要
一种蒸镀遮罩，是采用玻璃，石英，氟化镁或氟化钙等具有热膨胀系数与被加工元件基板相同或在其的下的材料为遮罩基板，并在该遮罩基板上配置一个或一个以上呈矩阵型态配置的遮罩工作单元，而该遮罩工作单元具一向内凹设于遮罩基板的遮蔽层，令该遮蔽层形成约在50～500μm的厚度，并于该遮蔽层上设有与所要求的预定图案相对应的贯穿孔槽作为蒸镀孔隙，而相对于该较薄的遮蔽层，在遮罩工作单元的周缘形成具有较大厚度的肋部，因而对该遮罩基板具有补强及防止变形的功能，由蒸镀遮罩所具备的高强度结构及低膨胀系数材料特性，以避免在蒸镀制程中的温度变化所导致遮罩的大量变形，造成镀膜图案的位置偏移，以便可在被加工元件基板上获得高精密度的蒸镀图案。
文档编号C23C14/04GK1763239SQ20041008695
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月20日 优先权日2004年10月20日
发明者叶德郎 申请人:悦城科技股份有限公司