掩膜板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掩膜板，包括襯底和沉積在所述襯底的一側(cè)的薄膜層；所述襯底上設(shè)置有通孔，所述薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，所述薄膜層的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。上述掩膜板包括襯底和沉積在襯底一側(cè)的薄膜層，襯底上設(shè)置有通孔，并且薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，襯底的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。和傳統(tǒng)的掩膜板相比，這種掩膜板的襯底的材質(zhì)不局限于透明材質(zhì)，而是不透明材質(zhì)，消除了傳統(tǒng)的掩膜板對襯底的材質(zhì)選擇的限制。本發(fā)明還提供一種上述掩膜板的制備方法。
【專利說明】掩膜板及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微細(xì)加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種掩膜板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高，人們對高清晰度、大尺寸顯示設(shè)備的需求越來越高。其中，具有高分辨率的FED (field emission display,場發(fā)射顯示器)平板顯示器需求也逐漸增大。場發(fā)射顯示器是使發(fā)射電子的“電子槍”超小型化，每個像素都對應(yīng)一個(或多個)電子槍和熒光體，做成一體化結(jié)構(gòu)，并將這種一體化結(jié)構(gòu)按照矩陣排列而構(gòu)成的平板顯示器。密集排列的電子發(fā)射體作為冷陰極電子源是場發(fā)射光源的重要組成部分，其電子發(fā)射效率直接影響場發(fā)射光源的發(fā)光效率，而電子發(fā)射體的電子發(fā)射效率直接受其生長密度影響。因此，制備生長密度可控的電子發(fā)射體是制備高效場發(fā)射光源的重要保證。
[0003]光刻是制備生長密度可控的電子發(fā)射體必不可少的一個環(huán)節(jié)，光刻中需要利用掩膜板進(jìn)行曝光。在小尺寸、低分辨率的設(shè)備的制備過程中使用的掩膜板，一般使用對鐵鎳合金材料進(jìn)行刻蝕，或者電鑄鎳-鐵合金的方式進(jìn)行制造，但這種方法制備的掩膜板在大尺寸、高分辨率的設(shè)備的制作過程中不太適用。
[0004]傳統(tǒng)的制備場發(fā)射光源冷陰極采用的掩膜板一般是在高透過率的石英玻璃襯底上蒸鍍鉻金屬層，再對鉻金屬層進(jìn)行刻蝕而得到。因此，傳統(tǒng)的掩膜板的襯底的材質(zhì)為透明材質(zhì)，在一定程度上限制了襯底材質(zhì)的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種襯底材質(zhì)選擇性大的掩膜板及其制備方法。
`[0006]—種掩膜板，包括襯底和沉積在所述襯底的一側(cè)的薄膜層；
[0007]所述襯底上設(shè)置有通孔，所述薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，所述薄膜層的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。
[0008]在一個實施例中，所述襯底的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。
[0009]在一個實施例中，所述襯底的材質(zhì)為鎢鋼、鉻鋼、氧化鐵或氧化鉻。
[0010]在一個實施例中，所述襯底的材質(zhì)和所述薄膜層的材質(zhì)相同。
[0011]一種掩膜板的制備方法，包括以下步驟:
[0012]提供襯底，并在所述襯底上形成通孔；
[0013]在所述通孔內(nèi)填充金屬，接著在所述襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層；
[0014]在所述薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出掩膜圖案，并去除填充的所述金屬，得到所述掩膜板。
[0015]在一個實施例中，所述填充在所述通孔內(nèi)的金屬為Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一種。
[0016]在一個實施例中，還包括在所述通孔內(nèi)填充金屬后，對填充了金屬的襯底進(jìn)行拋光的操作。
[0017]在一個實施例中，通過磁控濺射法、真空蒸鍍法或化學(xué)氣相沉積法在所述襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層。
[0018]在一個實施例中，所述刻蝕出掩膜圖案的方法為為X射線刻蝕法或紫外線刻蝕法。
[0019]在一個實施例中，所述去除填充的金屬的方法為將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸沒在酸性溶液中并加熱，所述酸性溶液不與所述薄膜層和所述襯底反應(yīng)，且所述酸性溶液可以溶解所述通孔內(nèi)的金屬。
[0020]上述掩膜板包括襯底和沉積在襯底一側(cè)的薄膜層，襯底上設(shè)置有通孔，并且薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，襯底的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。和傳統(tǒng)的掩膜板相比，這種掩膜板的襯底的材質(zhì)不局限于透明材質(zhì)，而是不透明材質(zhì)，消除了傳統(tǒng)的掩膜板對襯底的材質(zhì)選擇的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為一實施方式的掩膜板的制備方法的流程圖；
[0022]圖2為實施例1制備掩膜板的工藝流程圖；
[0023]圖3為實施例2制備的掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為實施例3制備的掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為實施例4制備的掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0027]—實施方式的掩膜板，包括襯底和沉積在襯底一側(cè)的薄膜層。
[0028]襯底上設(shè)置有通孔，薄膜層與通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案。
[0029]薄膜層的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。具體的，薄膜層的材質(zhì)可以為鎢、鉻、氧化鐵或氧化鉻。
[0030]襯底的材質(zhì)可以為金屬或金屬氧化物。具體的，襯底的材質(zhì)可以為鎢鋼、鉻鋼、氧化鐵或氧化鉻。
[0031]在本實施方式中，襯底和薄膜層的材質(zhì)相同。當(dāng)薄膜層和襯底的材質(zhì)相同時，可以保證兩者之間有相同的物理性質(zhì)，如熱膨脹性質(zhì)等，從而保證襯底與薄膜的粘結(jié)程度，最大限度保證掩膜板的壽命。
[0032]襯底可以是圓形、正方形或長方形，在實際應(yīng)用，可以根據(jù)需要靈活選擇不同形狀的襯底。
[0033]襯底的厚度可以為100 μ π1~200 μ m，可以根據(jù)實際需要靈活選擇不同厚度的襯底。
[0034]襯底的表面平整度可以為0.3nnT0.6nm，襯底的表面較平整有利于在襯底表面沉
積薄膜層。[0035]薄膜層的厚度可以為10 μm-15 μ m，可以根據(jù)需要在襯底的一側(cè)沉積不同厚度的
薄膜層。
[0036]掩膜圖案可以為呈矩形排列的一系列方形孔洞、呈矩形排列的一系列圓形孔洞、呈圓形排列的一系列圓形孔洞、呈圓形排列的一系列方形孔洞，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要制備出不同的掩膜圖案。
[0037]上述掩膜板包括襯底和沉積在襯底一側(cè)的薄膜層，襯底上設(shè)置有通孔，并且薄膜層與通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，襯底的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。和傳統(tǒng)的掩膜板相比，這種掩膜板的襯底的材質(zhì)不局限于透明材質(zhì)，還可以是不透明材質(zhì)，消除了傳統(tǒng)的掩膜板對襯底的材質(zhì)選擇的限制。
[0038]如圖1所示的上述掩膜板的制備方法，包括以下步驟:
[0039]S110、提供襯底，并在襯底上形成通孔。
[0040]襯底的材質(zhì)可以為金屬或金屬氧化物。具體的，襯底的材質(zhì)可以為鎢鋼、鉻鋼、氧化鐵或氧化鉻。
[0041]襯底可以是圓形或方形，在實際應(yīng)用，可以根據(jù)需要靈活選擇不同形狀的襯底。
[0042]襯底的厚度可以為100 μm-200 μ m，可以根據(jù)實際需要靈活選擇不同厚度的襯底。
[0043]襯底的表面平整度可以為0.3nnT0.6nm，襯底的表面較平整有利于在襯底表面沉
積薄膜層。
[0044]在襯底上制備出通孔，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要制備出不同尺寸和不同形狀的通孔，具體的，通孔可以是圓形或正方形等形狀。通孔可以呈矩形排列，也可以呈圓形排列。
[0045]S120、在通孔內(nèi)填充金屬，接著在襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層。
[0046]通孔內(nèi)填充的金屬可以為可溶于酸的金屬。將金屬置于酸性溶液時，金屬會與酸性溶液反應(yīng)，并溶解。具體的，填充的金屬可以為Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一種。
[0047]填充的金屬要求能夠被簡單的除去，即能夠被酸溶解，以及具有較低的熔點。
[0048]薄膜層的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。具體的，薄膜層的材質(zhì)可以為鎢、鉻、氧化鐵或氧化鉻。
[0049]在本實施方式中，薄膜層和襯底的材質(zhì)相同，可以保證兩者之間有相同的物理性質(zhì)，如熱膨脹性質(zhì)等，從而保證襯底與薄膜的粘結(jié)程度，最大限度保證掩膜板的壽命。
[0050]S120還包括在通孔內(nèi)填充金屬后，對填充了金屬的襯底進(jìn)行拋光的操作。將填充了金屬的襯底進(jìn)行拋光，拋光后的填充了金屬的襯底的平整度為0.3nnT0.6nm，填充了金屬的襯底的表面較平整有利于在襯底表面沉積薄膜層。
[0051]可以通過磁控濺射法、真空蒸鍍法或化學(xué)氣相沉積法在襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層。
[0052]薄膜層的厚度可以為10 μm-15 μ m，可以根據(jù)需要在襯底的一側(cè)沉積不同厚度的
薄膜層。
[0053]S130、在薄膜層與通孔對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出掩膜圖案，并去除填充的金屬，得到掩膜板。
[0054]刻蝕出掩膜圖案的方法為X射線刻蝕法或紫外線刻蝕法。
[0055]掩膜圖案可以為矩形排列的一系列方形孔洞、矩形排列的一系列圓形孔洞、圓形排列的一系列圓形孔洞、圓形排列的一系列方形孔洞，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要制備出不同的掩膜圖案。
[0056]去除通孔內(nèi)填充的金屬的方法可以是將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入到酸性溶液中并加熱，去除刻蝕了掩膜圖案的襯底中填充的金屬。酸性溶液不與薄膜層和襯底反應(yīng)，且酸性溶液可以溶解通孔內(nèi)的金屬。具體的，酸性溶液可以是磷酸、鹽酸或硝酸溶液。在實際操作中，加熱的溫度可以靈活調(diào)整，在本實施方式中，加熱溫度可以為50°C。
[0057]選擇酸性溶液時應(yīng)當(dāng)注意,應(yīng)當(dāng)選擇能與填充的金屬反應(yīng),并將填充的金屬溶解的酸性溶液，但是該酸性溶液不會與襯底以及薄膜層反應(yīng)。例如，當(dāng)填充的金屬為金屬鋁，襯底和薄膜層為氧化鐵時，酸性溶液可以選擇磷酸溶液。這樣，當(dāng)把刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入到酸性溶液并加熱時，磷酸會和填充的金屬鋁反應(yīng)，并將金屬鋁溶解，但是不會和襯底以及薄膜層的氧化鐵反應(yīng)。
[0058]通過上述方法制備的掩膜板和傳統(tǒng)的掩膜板相比，上述方法制備掩膜板的襯底材質(zhì)不局限于透明材質(zhì)，還可以是不透明材質(zhì)，消除了傳統(tǒng)的掩膜板對襯底的材質(zhì)選擇的限制。
[0059]上述方法通過在襯底上制備出所需的通孔，并在襯底的通孔填充金屬后拋光，再在填充了金屬的襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層，并在薄膜層與通孔對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出掩膜圖案，最后去除填充的金屬得到掩膜板。這種方法制備掩膜板可以采用的襯底材質(zhì)為金屬或金屬氧化物，不局限于透明材質(zhì)，而是不透明材質(zhì)，消除了傳統(tǒng)的掩膜板對襯底的材質(zhì)選擇的限制。
[0060]下面為具體實施例部分。
[0061]實施例1
[0062]如圖2所示，在鎢鋼襯底上制備圓形排列的掩膜圖案的方法，包括以下具體步驟:
[0063]以厚度為ΙΟΟμπκ表面平整度為0.5nm以及半徑為IOcm的圓形鎢鋼作為襯底(210)，在襯底(210)上制備出半徑為Icm的圓形通孔(212)，圓形通孔(212)之間的間隔為2cm，并呈圓形分布，如圖2(a)所示。
[0064]然后，在圓形通孔(212)中填充金屬鉛。然后將填充了金屬鉛的襯底拋光，使填充了金屬鉛的襯底的平整度為0.4nm，如圖2(b)所示。
[0065]用磁控濺射法把鎢靶材濺射到填充了金屬鐵的襯底(210)的一側(cè)，沉積厚度為10 μ m的金屬鎢薄膜形成薄膜層(220)，如圖2 (c)所示。
[0066]在薄膜層(220)與圓形通孔對應(yīng)的區(qū)域(212)用10W/cnTl5W/cm2的電子束在薄膜層(220)上刻蝕出由直徑為60nm、周期為10 μ m且呈矩形排列的孔洞(230)組成的掩膜圖案，得到刻蝕了掩膜圖案的襯底。如圖2(d)所示。
[0067]將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入150mL硝酸中，加熱至50°C保持lh，使金屬鉛充分溶解，去除填充的金屬鉛。得到襯底為鎢鋼，掩膜圖案為圓形分布的圓形掩模板，如圖2(e)所示。
[0068]實施例2
[0069]如圖3所示，在鉻鋼襯底上制備矩形排列的掩膜圖案的方法，包括以下具體步驟:
[0070]以厚度為150 μ m、表面平整度為0.3nm以及邊長為IOcm的正方形的鉻鋼板作為襯底(310)，在襯底(310)上制備出邊長為Icm的正方形通孔(312)，正方形通孔(312)之間的間隔為1cm。制備的正方形通孔(312)成矩形排列。
[0071]在正方形通孔(312)中填充金屬鋅。然后將填充了金屬鋅的襯底拋光，使填充了金屬鋅的襯底的平整度為0.3nm。
[0072]用真空蒸鍍法在填充了金屬鋅的襯底(310)的一側(cè)沉積厚度為10 μ m的金屬鉻薄膜形成薄膜層(320)。
[0073]在薄膜層(320)與正方形通孔(312)對應(yīng)的區(qū)域用X射線刻蝕出由直徑為50nm、周期為I μ m并呈矩形排列的孔洞組成的掩膜圖案(330)，得到刻蝕了掩膜圖案的襯底。
[0074]將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入150mL鹽酸中，加熱至50°C保持lh，使金屬鋅充分溶解，去除填充的金屬鋅。得到襯底為金屬鉻鋼，掩膜圖案為矩形排列的正方形掩膜板。
[0075]實施例3
[0076]如圖4所示，在氧化鐵板上制備圓形排列的掩膜圖案的方法，包括以下具體步驟:
[0077]以厚度為100 μ m、表面平整度為0.6nm以及直徑為IOcm的圓形氧化鐵板作為襯底(410)，在襯底(410)上制備出直徑為Icm的圓形通孔(412)，圓形通孔(412)之間的間隔為Icm,并呈圓形排列。
[0078]在圓形通孔(412)中填充金屬鋁。然后將填充了金屬鋁的襯底拋光，使填充了金屬鋁的襯底的平整度為0.5nm。
[0079]用化學(xué)氣相沉積法在填充了金屬鋁的襯底(410)的一側(cè)，沉積厚度為15 μ m的氧化鐵薄膜形成薄膜層(420)。
[0080]在薄膜層(420)與圓形通孔(412)對應(yīng)的區(qū)域用紫外線刻蝕出直徑為200nm，周期為2μπι，且呈圓形排列的孔洞組成的掩膜圖案(430)，得到刻蝕了掩膜圖案(430)的襯底。
[0081]將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入200mL磷酸中，加熱至50°C保持lh，使金屬鋁充分溶解，去除填充的金屬鋁，得到襯底為氧化鐵，掩膜圖案為圓形分布的圓形掩膜板。
[0082]實施例4
[0083]如圖5所示，在氧化鉻板襯底上制備環(huán)形的掩膜圖案的方法，包括以下具體步驟:
[0084]以厚度為200 μ m、表面平整度為0.6nm以及直徑為IOcm的圓形氧化鉻板作為襯底510，在襯底上制備出帶狀環(huán)形的寬度為Icm的通孔512，通孔之間的間隔為1cm，并呈環(huán)形分布。
[0085]在通孔中填充金屬鋁。然后將填充了金屬鋁的襯底拋光，使填充了金屬鋁的襯底的平整度為0.6nm。
[0086]用化學(xué)氣相沉積法在填充了金屬鋁的襯底的一側(cè)，沉積厚度為15 μ m的氧化鉻薄膜形成薄膜層520。
[0087]在薄膜層與通孔對應(yīng)的區(qū)域，用紫外線刻蝕出直徑為500nm、周期為2μπι且呈圓形分布的掩膜圖案530，得到刻蝕了掩膜圖案的襯底。
[0088]將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸入200mL磷酸中，加熱至50°C保持lh，使金屬鋁充分溶解，去除填充的金屬鋁，得到襯底為氧化鉻，掩膜圖案為環(huán)形分布的圓形掩膜板。
[0089]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種掩膜板,其特征在于,包括襯底和沉積在所述襯底的一側(cè)的薄膜層； 所述襯底上設(shè)置有通孔，所述薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有掩膜圖案，所述薄膜層的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)為金屬或金屬氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)為鎢鋼、鉻鋼、氧化鐵或氧化鉻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)和所述薄膜層的材質(zhì)相同。
5.一種掩膜板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供襯底，并在所述襯底上形成通孔； 在所述通孔內(nèi)填充金屬，接著在所述襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層； 在所述薄膜層與所述通孔對應(yīng)的區(qū)域刻蝕出掩膜圖案，并去除填充的所述金屬，得到所述掩膜板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掩膜板的制備方法，其特征在于，所述填充在所述通孔內(nèi)的金屬為Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掩膜板的制備方法，其特征在于，還包括在所述通孔內(nèi)填充金屬后，對填充了金屬的襯底進(jìn)行拋光的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掩膜板的制備方法，其特征在于，通過磁控濺射法、真空蒸鍍法或化學(xué)氣相沉積法在所述襯底的一側(cè)沉積金屬或金屬氧化物形成薄膜層。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掩膜板的制備方法，其特征在于，所述刻蝕出掩膜圖案的方法為X射線刻蝕法或紫外線刻蝕法。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掩膜板的制備方法，其特征在于，所述去除填充的金屬的方法為將刻蝕了掩膜圖案的襯底浸沒在酸性溶液中并加熱，所述酸性溶液不與所述薄膜層和所述襯底反應(yīng)，且所述酸性溶液可以溶解所述通孔內(nèi)的金屬。
【文檔編號】G03F1/38GK103777461SQ201210401411
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】周明杰, 梁艷馨, 陳貴堂 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司