[发明专利]拉伸孔眼掩模和安装的方法

说明书

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，压缩或者拉伸， 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 (压缩)或者收缩(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缩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(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理想范围； (b)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；(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CTE_f和CTE_am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。