掩膜板及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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?qǐng)D案。本發(fā)明還公開(kāi)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?qǐng)D案。
【專利說(shuō)明】掩膜板及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地涉及掩膜板及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting D1de，OLED)技術(shù)的發(fā)展，特別是有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(Active Matrix OLED，AMOLED)技術(shù)的出現(xiàn)，OLED產(chǎn)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(chǎn)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，F(xiàn)MM)的光刻工藝需要用到涂膠機(jī)、高精度曝光機(jī)、化學(xué)蝕刻機(jī)等設(shè)備，其中最好的開(kāi)口精度可以達(dá)到±3ym。但是，這樣的精度僅能夠在小尺寸基板上實(shí)現(xiàn)。隨著越來(lái)越大的AMOLED生產(chǎn)線投入使用，用于制作掩膜板的相關(guān)設(shè)備嚴(yán)重滯后，其主要原因在于相關(guān)設(shè)備的研發(fā)和制造成本高昂，投入過(guò)大。而且，采用光刻工藝制作掩膜板需要預(yù)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(chǎn)線，而且制作周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。
[0004]另一方面，如果對(duì)掩膜板的精度要求不高，則可以使用激光切割機(jī)來(lái)制作掩膜板。實(shí)際上，激光切割機(jī)本身加工精度很高，最好可以達(dá)到±2-3 μ m，但是由于激光熱切割金屬片時(shí)極易造成熱形變，導(dǎo)致在金屬中堆積的應(yīng)力不能釋放，因此金屬片在被拉伸成掩膜板時(shí)很容易翹曲和出現(xiàn)褶皺，使得掩膜板的平整度和直線度受到不良影響。結(jié)果，諸如G8.5之類的大尺寸基板實(shí)際上可以達(dá)到的精度往往大于50μπι，甚至更差。
[0005]可見(jiàn)，現(xiàn)有高精度成膜用掩膜板受限于其金屬材質(zhì)(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(chǎn)線；直接用激光切割容易發(fā)生熱形變，因而無(wú)法保證精度，很難符合高精度掩膜板的要求。
[0006]通常，在對(duì)掩膜板進(jìn)行加工之后，需要通過(guò)拉伸機(jī)對(duì)掩膜板進(jìn)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(guò)小可能不能達(dá)到所要求的直線度和平坦度，拉力過(guò)大可能損壞掩膜板，使掩膜板良品率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種成膜用掩膜板及其制作方法，其優(yōu)選地消除或至少緩解以上所提及的現(xiàn)有技術(shù)中的各種缺陷中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008] 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多非金屬材料具有熱膨脹系數(shù)低、抗拉伸力/楊氏模量高、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在性能上能夠替代常規(guī)的金屬材料作為掩膜板。同時(shí)，非金屬材料在激光切割中不會(huì)因?yàn)楦邷囟l(fā)生熱形變并且產(chǎn)生應(yīng)力，因此加工精度直接由激光切割機(jī)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(shù)低)的優(yōu)點(diǎn)，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代的增強(qiáng)纖維。與傳統(tǒng)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(jī)溶劑、酸、堿中均不溶不脹，耐蝕性非常優(yōu)異。此外，碳纖維布的厚度從30 μ m到1000 μ m不等，可應(yīng)用范圍廣。典型的碳纖維布(例如預(yù)氧化無(wú)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(shí)產(chǎn)生的形變小且不產(chǎn)生碎肩，因此相比于金屬材質(zhì)更適于激光切割。
[0010]在本發(fā)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?qǐng)D案。鏤空?qǐng)D案與成膜工藝所需圖案對(duì)應(yīng)。相比于現(xiàn)有Invar材質(zhì)，該非金屬材料熱膨脹系數(shù)低、抗拉伸力/楊氏模量高、化學(xué)性能穩(wěn)定，同時(shí)在激光切割時(shí)不會(huì)因?yàn)楦邷囟l(fā)生熱形變并且產(chǎn)生應(yīng)力，因此加工精度直接由激光切割機(jī)決定，即最好可以達(dá)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(dá)標(biāo)，從而提高拉伸良品率。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，非金屬層可以是預(yù)拉伸的。預(yù)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(jù)本發(fā)明的實(shí)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(shù)低)的優(yōu)點(diǎn)，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(tǒng)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(yōu)異。此外，碳纖維布的厚度可控，在被激光切割時(shí)產(chǎn)生的形變小且不產(chǎn)生碎肩。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，碳纖維布可以為預(yù)氧化無(wú)托碳纖維布。預(yù)氧化無(wú)托碳纖維布是常見(jiàn)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(jù)本發(fā)明的實(shí)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(nèi)可控，因此可應(yīng)用范圍廣。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，掩膜板還可以包括在非金屬層的至少一側(cè)上的涂層，鏤空?qǐng)D案同樣貫穿該涂層。涂層可以通過(guò)常規(guī)工藝手段制作在非金屬層上，諸如旋涂、濺射、蒸發(fā)等。涂層的存在可以提高非金屬層的平坦度，減小后續(xù)拉伸工藝的難度。可以根據(jù)需要在非金屬層的一側(cè)或兩側(cè)上制作涂層。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，非金屬層和涂層可以是預(yù)拉伸的。對(duì)非金屬層和涂層一起進(jìn)行預(yù)拉伸可以進(jìn)一步改善掩膜板的平坦度，大幅降低拉伸工藝的難度和對(duì)拉伸機(jī)的要求。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，涂層的厚度可以為1-20 μ m。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，涂層可以包括有機(jī)膠材。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，有機(jī)膠材可以包括光刻膠。光刻膠是非常常見(jiàn)的有機(jī)膠材，其種類繁多、工藝參數(shù)成熟并且厚度簡(jiǎn)單可控。光刻膠通常具有經(jīng)受住諸如蝕刻、離子注入之類的后續(xù)工藝的粘附性、耐熱穩(wěn)定性以及抗蝕刻能力，并且具有相對(duì)小的表面張力，使得光刻膠具有良好的流動(dòng)性和覆蓋。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鏤空?qǐng)D案可以通過(guò)激光切割形成。采用激光切割形成鏤空?qǐng)D案有利于簡(jiǎn)化工藝步驟，降低成本，同時(shí)通過(guò)使用高精度激光切割機(jī)可以保證良好的加工精度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)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?？梢蕴貏e地通過(guò)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(cè)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(fā)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?qǐng)D案。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法還可以包括在制作非金屬層的鏤空?qǐng)D案之前預(yù)拉伸非金屬層。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法還可以包括在非金屬層的至少一側(cè)上制作涂層，鏤空?qǐng)D案同樣貫穿涂層。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法還可以包括在預(yù)拉伸非金屬層之前在非金屬層的至少一側(cè)上制作涂層，鏤空?qǐng)D案同樣貫穿所述涂層。然后，可以對(duì)非金屬層和其上的涂層一起進(jìn)行預(yù)拉伸，以進(jìn)一步提高掩膜板的平坦度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(guò)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(cè)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(shuō)明】
[0027]本發(fā)明的其它目的和特征將從以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述變得顯而易見(jiàn)。然而，要理解，僅出于說(shuō)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(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的掩膜板的示意性截面視圖；
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(biāo)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(jié)構(gòu)；1:非金屬層；2:涂層；3:粘性材料；4:掩膜板框架；5:鏤空?qǐng)D案；6:夾具。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(cè)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(jiǎn)化起見(jiàn)，省略了貫穿非金屬層和涂層的鏤空?qǐng)D案，該鏤空?qǐng)D案通過(guò)激光切割形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)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(cè)上存在涂層或者不存在涂層。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，非金屬層I可以是預(yù)拉伸的。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，非金屬層I可以是碳纖維布，特別是預(yù)氧化無(wú)托碳纖維布，并且涂層2可以包括有機(jī)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(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(cè)上制作涂層2以形成結(jié)構(gòu)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(guò)濺射、旋涂、蒸發(fā)等常規(guī)工藝形成，并且可以具有1_20μπι的厚度。在步驟S102中，預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)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(guò)粘性材料3將預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)100的邊緣部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想到將預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)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(guò)高精度激光切割機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)100進(jìn)行激光切割以獲取與成膜工藝所需圖案對(duì)應(yīng)的鏤空?qǐng)D案5，如圖5所示。要注意，圖5中的鏤空?qǐng)D案5是示意性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照需要設(shè)計(jì)出各種鏤空?qǐng)D案。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以省略所述方法步驟中的一些。例如，在一些實(shí)施例中，可以省略預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)100的步驟。在另一些實(shí)施例中，可以僅在非金屬層的一側(cè)上制作涂層，或者可以省略制作涂層的步驟。在又一些實(shí)施例中，可以省略將結(jié)構(gòu)100固定在掩膜板框架上的步驟。
[0032]圖6圖示了將結(jié)構(gòu)100固定在掩膜板框架4上的過(guò)程。如圖6中所示，使用夾具6預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)100并且然后通過(guò)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(jiàn)粘合劑。然而，可以設(shè)想到，可以不提供掩膜板框架4，而是在使用中通過(guò)靜電吸附裝置將掩膜板固定在鍍膜裝置中，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N201410062742.7中所公開(kāi)的那樣。
[0033]雖然在附圖和前述描述中已經(jīng)詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說(shuō)明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的本發(fā)明中，通過(guò)研宄附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附的權(quán)利要求，能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例的變型。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施這一僅有事實(shí)不指示這些措施的組合不能被有利地使用。
【權(quán)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?qǐng)D案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掩膜板，其中所述非金屬層是預(yù)拉伸的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的掩膜板，其中所述非金屬層為碳纖維布。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1的掩膜板，還包括在所述非金屬層的至少一側(cè)上的涂層，所述鏤空?qǐng)D案同樣貫穿所述涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的掩膜板，其中所述非金屬層和所述涂層是預(yù)拉伸的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的掩膜板，其中所述涂層的厚度為1-20μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的掩膜板，其中所述涂層包括有機(jī)膠材。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的掩膜板，其中所述鏤空?qǐng)D案通過(guò)激光切割形成。
10.根據(jù)權(quán)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?qǐng)D案。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括在制作非金屬層的鏤空?qǐng)D案之前預(yù)拉伸所述非金屬層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括在所述非金屬層的至少一側(cè)上制作涂層，所述鏤空?qǐng)D案同樣貫穿所述涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括在預(yù)拉伸所述非金屬層之前在所述非金屬層的至少一側(cè)上制作涂層，所述鏤空?qǐng)D案同樣貫穿所述涂層。
15.根據(jù)權(quán)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(hào)】C23C14/04GK104451538SQ201410838256
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】潘晟愷 申請(qǐng)人:合肥鑫晟光電科技有限公司, 京東方科技集團(tuán)股份有限公司