掩膜板及其制作方法

掩膜板及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種掩膜板，其包括非金屬層和貫穿所述非金屬層的鏤空圖案。本發明還公開了一種制作掩膜板的方法，其包括制作貫穿非金屬層的鏤空圖案。
【專利說明】掩膜板及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體【技術領域】，特別地涉及掩膜板及其制作方法。

【背景技術】
[0002]隨著有機發光二極管(Organic Light Emitting D1de，OLED)技術的發展，特別是有源矩陣有機發光二極管(Active Matrix OLED，AMOLED)技術的出現，OLED產品的尺寸以及玻璃基板的尺寸都在不斷增大，因而要求不斷增大在制作OLED產品中使用的成膜用掩膜板的尺寸。
[0003]通常用于制作典型地用Invar材料制成的高精度金屬掩膜板(Fine Metal Mask，FMM)的光刻工藝需要用到涂膠機、高精度曝光機、化學蝕刻機等設備，其中最好的開口精度可以達到±3ym。但是，這樣的精度僅能夠在小尺寸基板上實現。隨著越來越大的AMOLED生產線投入使用，用于制作掩膜板的相關設備嚴重滯后，其主要原因在于相關設備的研發和制造成本高昂，投入過大。而且，采用光刻工藝制作掩膜板需要預先制作光罩，一旦基板布局改變，光罩也就隨之廢棄。因此，采用光刻工藝制作FMM掩膜板目前僅適用于小尺寸產線，而且制作周期長、生產成本高。
[0004]另一方面，如果對掩膜板的精度要求不高，則可以使用激光切割機來制作掩膜板。實際上，激光切割機本身加工精度很高，最好可以達到±2-3 μ m，但是由于激光熱切割金屬片時極易造成熱形變，導致在金屬中堆積的應力不能釋放，因此金屬片在被拉伸成掩膜板時很容易翹曲和出現褶皺，使得掩膜板的平整度和直線度受到不良影響。結果，諸如G8.5之類的大尺寸基板實際上可以達到的精度往往大于50μπι，甚至更差。
[0005]可見，現有高精度成膜用掩膜板受限于其金屬材質(例如Invar)，成本高昂，采用光刻工藝加工成本高，且不適用于大尺寸生產線；直接用激光切割容易發生熱形變，因而無法保證精度，很難符合高精度掩膜板的要求。
[0006]通常，在對掩膜板進行加工之后，需要通過拉伸機對掩膜板進行拉伸以保證掩膜板的直線度和平坦度。在加工精度有限的情況下，拉力過小可能不能達到所要求的直線度和平坦度，拉力過大可能損壞掩膜板，使掩膜板良品率降低。


【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種成膜用掩膜板及其制作方法，其優選地消除或至少緩解以上所提及的現有技術中的各種缺陷中的一個或多個。
[0008] 申請人:已經發現，許多非金屬材料具有熱膨脹系數低、抗拉伸力/楊氏模量高、化學性能穩定等優點，在性能上能夠替代常規的金屬材料作為掩膜板。同時，非金屬材料在激光切割中不會因為高溫而發生熱形變并且產生應力，因此加工精度直接由激光切割機決定。
[0009]特別地，碳纖維(聚丙烯腈碳化拉絲)布不僅具有碳材料的固有特性(例如，熱膨脹系數低)的優點，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代的增強纖維。與傳統的玻璃纖維(Glass Fiber，GF)相比，碳纖維布的楊氏模量是其3倍多；與凱芙拉纖維(KF-49)相比，碳纖維布不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、堿中均不溶不脹，耐蝕性非常優異。此外，碳纖維布的厚度從30 μ m到1000 μ m不等，可應用范圍廣。典型的碳纖維布(例如預氧化無托碳纖維布)可以耐200-300°C的高溫，因此完全可以承受成膜的工藝溫度(通常不高于80°C)。另外，由于碳纖維布在被激光切割時產生的形變小且不產生碎肩，因此相比于金屬材質更適于激光切割。
[0010]在本發明的第一方面中，提供了一種掩膜板，其可以包括非金屬層和貫穿非金屬層的鏤空圖案。鏤空圖案與成膜工藝所需圖案對應。相比于現有Invar材質，該非金屬材料熱膨脹系數低、抗拉伸力/楊氏模量高、化學性能穩定，同時在激光切割時不會因為高溫而發生熱形變并且產生應力，因此加工精度直接由激光切割機決定，即最好可以達到±2-3 μπι，這與光刻工藝的加工精度基本上相同。此外，掩膜板加工精度的提高可以極大減小拉伸的難度，即只要很小的拉力就可以保證掩膜板的直線度和平坦度達標，從而提高拉伸良品率。
[0011]根據本發明的實施例，非金屬層可以是預拉伸的。預拉伸的非金屬層的平坦度可以小于50 μ m或者更好。
[0012]根據本發明的實施例，非金屬層可以為碳纖維布。碳纖維布不僅具有碳材料的固有特性(例如，熱膨脹系數低)的優點，又具有紡織纖維的柔軟可加工性。碳纖維布的楊氏模量是傳統的玻璃纖維的3倍多，是凱芙拉纖維的2倍左右，而且耐蝕性非常優異。此外，碳纖維布的厚度可控，在被激光切割時產生的形變小且不產生碎肩。
[0013]根據本發明的實施例，碳纖維布可以為預氧化無托碳纖維布。預氧化無托碳纖維布是常見的碳纖維布類型，其可以耐200-300°C的高溫，因此完全可以承受成膜的工藝溫度。
[0014]根據本發明的實施例，非金屬層的厚度可以為30-1000 μm。非金屬層的厚度在該范圍內可控，因此可應用范圍廣。
[0015]根據本發明的另一實施例，掩膜板還可以包括在非金屬層的至少一側上的涂層，鏤空圖案同樣貫穿該涂層。涂層可以通過常規工藝手段制作在非金屬層上，諸如旋涂、濺射、蒸發等。涂層的存在可以提高非金屬層的平坦度，減小后續拉伸工藝的難度。可以根據需要在非金屬層的一側或兩側上制作涂層。
[0016]根據本發明的實施例，非金屬層和涂層可以是預拉伸的。對非金屬層和涂層一起進行預拉伸可以進一步改善掩膜板的平坦度，大幅降低拉伸工藝的難度和對拉伸機的要求。
[0017]根據本發明的實施例，涂層的厚度可以為1-20 μ m。
[0018]根據本發明的實施例，涂層可以包括有機膠材。
[0019]根據本發明的實施例，有機膠材可以包括光刻膠。光刻膠是非常常見的有機膠材，其種類繁多、工藝參數成熟并且厚度簡單可控。光刻膠通常具有經受住諸如蝕刻、離子注入之類的后續工藝的粘附性、耐熱穩定性以及抗蝕刻能力，并且具有相對小的表面張力，使得光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。
[0020]根據本發明的實施例，鏤空圖案可以通過激光切割形成。采用激光切割形成鏤空圖案有利于簡化工藝步驟，降低成本，同時通過使用高精度激光切割機可以保證良好的加工精度。
[0021]根據本發明的又一實施例，掩膜板還可以包括支撐所述非金屬層的掩膜板框架。掩膜板框架可以由不銹鋼材料制成。可以特別地通過使用粘性材料將非金屬層固定在掩膜板框架上。在非金屬層的至少一側上形成有涂層的情況下，掩膜板框架支撐非金屬層和涂層二者。
[0022]在本發明的第二方面中，提供了一種制作掩膜板的方法，該方法包括制作貫穿非金屬層的鏤空圖案。
[0023]根據本發明的實施例，該方法還可以包括在制作非金屬層的鏤空圖案之前預拉伸非金屬層。
[0024]根據本發明的實施例，該方法還可以包括在非金屬層的至少一側上制作涂層，鏤空圖案同樣貫穿涂層。
[0025]根據本發明的實施例，該方法還可以包括在預拉伸非金屬層之前在非金屬層的至少一側上制作涂層，鏤空圖案同樣貫穿所述涂層。然后，可以對非金屬層和其上的涂層一起進行預拉伸，以進一步提高掩膜板的平坦度。
[0026]根據本發明的實施例，該方法還可以包括將非金屬層固定在掩膜板框架上。特別地，通過粘性材料將非金屬層固定在掩膜板框架上。在非金屬層的至少一側上形成有涂層的情況下，可以將非金屬層和涂層一起固定在掩膜板框架上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發明的其它目的和特征將從以下結合附圖考慮的詳細描述變得顯而易見。然而，要理解，僅出于說明性而非限制性的目的示出各圖，并且各圖未必按照比例繪制。在圖中，
圖1圖示了根據本發明的一個實施例的掩膜板的示意性截面視圖；
圖2圖示了根據本發明的一個實施例的制作掩膜板的方法的流程圖；
圖3-5圖示了圖2中示出的方法的一些步驟的示意圖；以及
圖6為圖示了根據本發明的一個實施例的將非金屬層和涂層固定在掩膜板框架上的步驟的不意圖。
[0028]其中，貫穿各圖，相同的附圖標記表示相同的部件，具體為100:具有夾在涂層之間的非金屬層的結構；1:非金屬層；2:涂層；3:粘性材料；4:掩膜板框架；5:鏤空圖案；6:夾具。

【具體實施方式】
[0029]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]圖1示出根據本發明的一個實施例的掩膜板的示意性截面視圖。如圖1所示，掩膜板包括非金屬層1，以及在非金屬層I的上下兩側上的涂層2。非金屬層I的厚度可以為30-1000 μ m，并且涂層2的厚度可以為1-20μπι。為了清楚和簡化起見，省略了貫穿非金屬層和涂層的鏤空圖案，該鏤空圖案通過激光切割形成。本領域技術人員應當理解，圖1中的掩膜板形狀是示意性的，并且可以僅在非金屬層I的一側上存在涂層或者不存在涂層。在本發明的一些實施例中，非金屬層I可以是預拉伸的。在本發明的另一些實施例中，非金屬層I可以是碳纖維布，特別是預氧化無托碳纖維布，并且涂層2可以包括有機膠材，特別是光刻膠。在非金屬層I和涂層2下方可以提供掩膜板框架(在圖1中未示出)。
[0031]圖2圖示了根據本發明的一個實施例的制作掩膜板的方法的流程圖，并且圖3-5圖示了圖2中的方法中的一些步驟的示意圖。在步驟SlOO中，如圖3所示，在非金屬層I的兩側上制作涂層2以形成結構100，其中非金屬層I的厚度可以為30-1000 μ m。涂層2可以通過濺射、旋涂、蒸發等常規工藝形成，并且可以具有1_20μπι的厚度。在步驟S102中，預拉伸結構100，使其平坦度小于50 μ m或更好。在步驟S104中，如圖4a_4b所示，通過粘性材料3將預拉伸的結構100固定在中空的掩膜板框架4上。為了不影響之后的成膜工藝，粘性材料3和掩膜板框架4僅接觸結構100的邊緣部分。本領域技術人員可以設想到將預拉伸的結構100固定在掩膜板框架4上的許多其它方式。在步驟S106中，通過高精度激光切割機對結構100進行激光切割以獲取與成膜工藝所需圖案對應的鏤空圖案5，如圖5所示。要注意，圖5中的鏤空圖案5是示意性的，本領域技術人員可以按照需要設計出各種鏤空圖案。在本發明的一些實施例中，可以省略所述方法步驟中的一些。例如，在一些實施例中，可以省略預拉伸結構100的步驟。在另一些實施例中，可以僅在非金屬層的一側上制作涂層，或者可以省略制作涂層的步驟。在又一些實施例中，可以省略將結構100固定在掩膜板框架上的步驟。
[0032]圖6圖示了將結構100固定在掩膜板框架4上的過程。如圖6中所示，使用夾具6預拉伸結構100并且然后通過粘性材料3將其固定在掩膜板框架4上。粘性材料3可以是諸如雙面膠之類的常見粘合劑。然而，可以設想到，可以不提供掩膜板框架4，而是在使用中通過靜電吸附裝置將掩膜板固定在鍍膜裝置中，如中國發明專利申請號CN201410062742.7中所公開的那樣。
[0033]雖然在附圖和前述描述中已經詳細圖示和描述了本發明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說明性或示例性而非限制性的；本發明不限于所公開的實施例。
[0034]本領域技術人員在實踐所要求保護的本發明中，通過研宄附圖、公開內容和隨附的權利要求，能夠理解和實現所公開的實施例的變型。在相互不同的從屬權利要求中陳述某些措施這一僅有事實不指示這些措施的組合不能被有利地使用。
【權利要求】
1.一種掩膜板，包括非金屬層和貫穿所述非金屬層的鏤空圖案。
2.根據權利要求1的掩膜板，其中所述非金屬層是預拉伸的。
3.根據權利要求1的掩膜板，其中所述非金屬層為碳纖維布。
4.根據權利要求1的掩膜板，其中所述非金屬層的厚度為30-1000μ m。
5.根據權利要求1的掩膜板，還包括在所述非金屬層的至少一側上的涂層，所述鏤空圖案同樣貫穿所述涂層。
6.根據權利要求5的掩膜板，其中所述非金屬層和所述涂層是預拉伸的。
7.根據權利要求5的掩膜板，其中所述涂層的厚度為1-20μm。
8.根據權利要求5的掩膜板，其中所述涂層包括有機膠材。
9.根據權利要求1的掩膜板，其中所述鏤空圖案通過激光切割形成。
10.根據權利要求1的掩膜板，還包括支撐所述非金屬層的掩膜板框架。
11.一種制作掩膜板的方法，所述方法包括: 制作貫穿非金屬層的鏤空圖案。
12.根據權利要求11的方法，還包括在制作非金屬層的鏤空圖案之前預拉伸所述非金屬層。
13.根據權利要求11的方法，還包括在所述非金屬層的至少一側上制作涂層，所述鏤空圖案同樣貫穿所述涂層。
14.根據權利要求12的方法，還包括在預拉伸所述非金屬層之前在所述非金屬層的至少一側上制作涂層，所述鏤空圖案同樣貫穿所述涂層。
15.根據權利要求11的方法，還包括將所述非金屬層固定在掩膜板框架上。
【文檔編號】C23C14/04GK104451538SQ201410838256
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】潘晟愷 申請人:合肥鑫晟光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司