CN103451598A - 一种oled显示面板生产用新型精细金属掩膜版及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版及制作方法，其中装置包括在金属基板上设置多个通孔形成的边框，在边框的上表面电铸有一层精细掩膜从而使精细掩膜与边框结合为一体，所述精细掩膜划分有精细结构部分形成的图形区域和边框区域，所述图形区域与边框上的通孔相对应。而且制作方法步骤如下：A.准备金属基板：将因瓦合金板或不锈钢板开料，使之符合设计尺寸，形成金属基板。B.制作精细掩膜：在金属基板上涂覆光阻层，将需要的图案显影在金属基板上的光阻层，再依次电铸上金属衬底层和热膨胀系数低的金属层，形成掩膜版的精细掩膜。C.腐蚀基板：在精细掩膜上划有图形区域，通过化学刻蚀的方法将图形区域背部对应片区的金属基板腐蚀掉，形成通孔，留下外部边框和内部分隔框，使外部边框和内部分隔框共同支撑起精细掩膜。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版及制作方法。
【背景技术】
当前高像素密度的OLED（有机发光二极管，又称为有机电激光显示，具有自发光的特性）显示面板的生产需要采用厚度很薄、热膨胀系数小的精细金属掩膜版（Fine Metal Mask，FMM）来作为掩膜版（或称荫罩板），用来蒸镀OLED面板像元内的有机发光体（三基色）。
OLED用精细金属掩膜版通常使用因瓦合金（INVAR，又称殷钢）通过化学刻蚀的方法来制备，首先在因瓦合金表面涂覆光刻胶或感光干膜，通过曝光的方式将掩膜板的精细图案转移在感光膜上，再通过显影和化学刻蚀的方式最后制成精细金属掩膜版。
通常精细金属掩膜版的厚度只有30-200um，既薄又脆，将精细金属掩膜版贴在蒸镀有机发光体像元的基板（玻璃片或柔性的基材）表面，并保持很高的位置精度是非常困难的。需要将精细金属掩膜版采用激光焊接在金属框架上才能使用。在焊接过程中，由于要对金属掩膜版施加的张力不均匀或热效应等因素，很容易产生移位或损坏这张很薄的金属掩膜版。
另外，由于OLED的制备过程，每隔一段时间就必须通过清洁来阻止精细金属掩膜版中的图案因残留物质引起的缺陷，非常容易导致精细金属掩膜版中某些图像单元的损坏，因此精细金属掩膜版大约每两个月就必须进行更换。由于以上各因素使得OLED显示面板生产过程中，用于精细金属掩膜版的成本相当昂贵。
【发明内容】
本发明的目的是克服了现有技术中的不足而提供一种效果好、成本低的新型精细金属掩膜版。
本发明的另一目的是克服了现有技术中的不足而提供一种效果好、成本低的新型精细金属掩膜版的制作方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用以下的技术方案：
一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：包括有在金属基板上设置多个通孔2形成的边框1，在边框1的上表面电铸有一层精细掩膜4从而使精细掩膜4与边框1结合为一体，所述精细掩膜4划分有精细结构部分形成的图形区域41和边框区域42，所述图形区域41与边框上的通孔2相对应。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述边框1包括有四周支撑精细掩膜4的外部边框11及内部支撑精细掩膜4的内部分隔框12。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述边框1上还设有多个定位掩膜版的对位孔(13)；所述边框1的材质为因瓦合金或不锈钢板。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述精细掩膜4包括有热膨胀系数低的金属层和金属衬底层3。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述金属层由镍、钼、铬、铂、锡中的两组分或两组分以上组成的镍铁合金制成。
一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于包括有如下步骤：
A.准备金属基板：将因瓦合金板或不锈钢板开料，使之符合设计尺寸，形成金属基板101；
B.制作精细掩膜：在金属基板101上涂覆光阻层202，将需要的图案显影在金属基板101上的光阻层，再依次电铸上金属衬底层3和热膨胀系数低的金属层，形成掩膜版的精细掩膜4；
C.腐蚀基板：在精细掩膜上划有图形区域41，通过化学刻蚀的方法将图形区域41背部对应片区的金属基板101腐蚀掉，形成通孔2，留下外部边框11和内部分隔框12，使外部边框11和内部分隔框12共同支撑起精细掩膜(4)。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：
上述B步骤包括有如下小步骤：
B1、清洗：将金属基板101通过酸洗，有机溶剂及去离子水超声波清洗干净5-15min，并放置到洁净干燥箱中烘干；
B2、金属基板加光阻：在金属基板101的上、下层分别涂覆光阻层202，在下层光阻层202的下底面粘贴有光阻保护膜203；
B3、曝光机成像到光阻：将步骤B2的金属基板101上、下表面分别贴曝光用的带有图形的菲林或掩膜版9，使用传统曝光机对金属基板上、下表面，单独或同时采用可以使光阻202曝光的平行光束6进行曝光，将上、下层的菲林或掩膜版9上的图形分别成像到上、下层的光阻202上；或者是在金属基板101上、下表面，使用激光动态直写曝光机，将要曝光的图案输入到电脑中，通过扫描，可直接将要制备的图形转移到光阻202上，对金属基板上、下表面，单独或同时采用可以使光阻202曝光的平行光束6进行曝光，将上、下层所需要制备的图形分别成像到上、下层的光阻202上；
B4、显影：对步骤B3所形成的部件的上层光刻胶进行显影，光阻202的可溶解部分被洗掉，露出所述图形区域41、边框区域42的金属基板101表面；
B5、电铸金属衬底层：在步骤B4所述露出的金属基板101表面电铸一薄层导电性能优良、化学性能稳定的金属作为电镀生长的金属衬底层3；
B6、电铸掩膜金属：继续在步骤B5所述的金属衬底层3上电铸热膨胀系数小的金属层，最终形成精细掩膜4；
B7、去除光阻：去除步骤B6未溶解的光阻202。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制
作方法，其特征在于：
上述步骤C包括有如下小步骤：
C1、加保护层：对步骤B7所得到的组件，即实现将精细掩膜覆盖到基板上的半成品，在露出的金属基板101上表面加保护层5;
C2、基板下侧光阻显影：去除金属基板101下表面的光阻保护膜203，对光阻202进行显影，露出所述的精细金属掩膜版图形区域41位置处的金属基板101;
C3、刻蚀金属基板：对步骤C2所得到的组件，将露出的精细金属掩膜版图形区域41位置处的金属基板101刻蚀掉，直至露出所述的金属衬底3，该金属衬底3保护上层精细图形区域，避免刻蚀掉;
C4、除去未溶解光阻：去除步骤C3未溶解的光阻202；
C5、除去保护层：去除步骤C4所得到的组件的保护层5。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：所述金属基板101的厚度为0.5-2mm；所述光阻202的厚度为30-200um；所述金属衬底层3的厚度为0.1um-4um；所述精细掩膜4的厚度为10um-200um。
如上所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：所述金属衬底层3的材质为铜或银或铂或金；所述保护层5为石蜡、光阻、塑料贴膜、金属或非金属保护罩。
本发明的有益效果是：精细掩膜和边框是结合紧密的、一体化结构，增加精密金属掩膜版的强度，省去了将精细金属掩膜版焊接到边框上的过程，简化制作过程，降低制作成本。
精细掩膜电铸到边框（包括外部边框和内部分隔框）表面，不需 要采用激光焊接组装的方法，避免对金属掩膜版施加的张力不均匀或热效应等因素，产生移位或损坏这张很薄的金属掩膜版。
【附图说明】
图1是本发明的精细金属掩膜版正面图（正面覆盖精细掩膜）。
图2是本发明的精细金属掩膜版背面图（背面为金属基板）。
图3是以一个通孔及周边区域结构表示本发明的剖视图。
图4是本发明金属基板示意图。
图5是本发明金属基板加光阻步骤示意图。
图6是本发明传统曝光机成像到光阻步骤示意图。
图7是本发明激光动态直写曝光机成像到光阻步骤示意图。
图8是本发明基板上侧光阻显影步骤示意图。
图9是本发明电铸金属衬底层步骤示意图。
图10是本发明电铸掩膜金属步骤示意图。
图11是本发明基板上侧去除光阻步骤示意图。
图12是本发明加保护层步骤示意图。
图13是本发明基板下侧光阻显影步骤示意图。
图14是本发明刻蚀金属基板步骤示意图。
图15是本发明除去未溶解光阻步骤示意图。
图16是本发明去除保护层步骤示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行详细描述：
如图1、图2所示，一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，包括有由外部边框11与内部分隔框12组成的边框1，该边框 1是由在金属基板上设置多个通孔2形成的。在边框1上电铸形成有一层精细掩膜4，从而使精细掩膜4与边框1结合为一体。精细掩膜4上划分有图形区域（精细结构部分）41和边框区域42两部分，在边框1的外框11上还设有定位掩膜版的对位孔13，对位孔的数量为两个或两个以上，本处设有4个。所述图形区域41与边框上的通孔2面积大小相同、位置相对应。
如图3-图15所示，以一个通孔2及周边区域为单元的剖视图表示。制作过程为，首先电铸一层金属掩膜4到金属基板101上表面，通过化学刻蚀的方法将图形区域41背部对应片区的金属基板101腐蚀掉，形成通孔2，留下外部边框11和内部分隔框12，使外部边框11和内部分隔框12共同支撑起精细掩膜4，边框1与精细掩膜4结构一体化，不需要采用激光焊接组装的方法。
所述边框1的材质为因瓦合金或不锈钢板，所述精细掩膜4的材质为热膨胀系数低的金属，例如镍、钼、铬、铂、锡中的两组分或两组分以上组成的镍铁合金。
以下列举本发明制作方法的三个具体优选实方法：
本发明制作方法的优选具体实施方式之一，OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其步骤包括：
1.将厚度为1mm±5um的因瓦合金板分别经酸洗、有机溶剂和去离子水进行超声波清洗15min后，将其放入洁净的干燥箱中进行烘干。
2.在因瓦合金板101上层粘贴上干膜光阻202，在因瓦合金板 101的下表面层粘贴带光阻保护膜203的干膜光阻202，其厚度为55um。
3.将因瓦合金板101上、下表面同时采用激光动态直写曝光机（需要曝光的图案已经输入主控电脑）发出的平行光双面同时进行曝光，即激光动态直写曝光机同时对因瓦合金板101上、下两个表面进行曝光。
4.显影：对步骤（3）所形成部件的上层所述的干膜光阻202进行显影，所述干膜光阻202的可溶解部分被清洗掉，露出所需要的图形区域、边框区域（包括外框和内部分隔框）的因瓦合金板101的表面。
5.在步骤（4）所述露出的因瓦合金板101表面是进行电铸金属铂作为电铸衬底层3，其厚度约为1um。
6.继续在所述的电铸衬底层3上进行电铸热膨胀系数小的金属4镍铁合金，该镍铁合金层所要求的厚度为40um。
7.去除因瓦合金板上层未溶解的干膜光阻202。
8.对步骤（7）所得到的组件，在露出的因瓦合金101上表面涂覆熔融的固态石蜡。
9.去除金属基板101下表面的光阻保护膜203，对干膜光阻202进行显影，露出所述的精细金属掩膜版图形区域7位置处的金属基板101。
10.对上述步骤（9）所得到的组件，将露出的精细金属掩膜版图形区域7位置处的金属基板101刻蚀掉，直至全部露出所述的金属 衬底3。
11.去除步骤（10）未溶解的干膜光阻202。
12.去除步骤（11）所得到的组件的保护层5，即是去除固态石蜡层。
最终得到的产品为基板是因瓦合金，精密图形区域为电铸的热膨胀系数小的镍铁合金，电铸出来镍铁合金的边框区域（包括外框和内部分隔框）与因瓦合金板是结合紧密的、一体化结构的精细金属掩膜版。
本发明制作方法的优选具体实施方式之二，OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其步骤包括：
1.将厚度为1.2mm±5um的不锈钢板分别经酸洗、有机溶剂和去离子水进行超声波清洗15min后，并放入洁净干燥箱中烘干，使不锈钢板保持清洁。
2.在所述的不锈钢板101的上层粘贴干膜光阻202，在不锈钢板101的下表面层粘贴带光阻保护膜203的干膜光阻202，其厚度为45um。
3.将上述的不锈钢板101的上表面覆盖上层曝光用的菲林（或掩膜版），采用传统曝光机发出的平行光对上层的干膜光阻202进行曝光。
4.将不锈钢板101下表面覆盖下层曝光用的菲林（或掩膜版），采用传统曝光机发出的平行光对下层干膜光阻进行曝光。
5.显影：对步骤（4）所形成部件的上层光刻胶进行显影，干 膜光阻202的可溶解部分被洗掉，露出所述的图形区域、边框区域（包括外框和内部分隔框）处的不锈钢板101表面。
6.在步骤（5）所述露出的不锈钢板101表面电铸金属金作为电铸衬底层3，其厚度约为0.5um。
7.继续所述的电铸衬底层3（采用金的金属材料）上电铸热膨胀系数小的金属4镍，所要求的厚度为35um。
8.去除不锈钢板上层未溶解的干膜光阻202。
9.对步骤（8）所得到的组件，在露出的不锈钢板101上表面粘贴密封良好的塑料保护膜5。
10.去除不锈钢板101下表面的光阻保护膜203，对干膜光阻202进行显影，露出所述的精细金属掩膜版图形区域7位置处的不锈钢板101。
11.对步骤（10）所得到的组件，将露出的精细金属掩膜版图形区域7位置处的不锈钢板101刻蚀掉，直至露出所述的电铸衬底3（采用金的金属材料）。
12.去除步骤（11）未溶解的干膜光阻202。
13.去除步骤（12）所得到的组件的保护层5（塑料保护膜）。
最终得到的产品为基板是不锈钢板，精密图形区域为电铸的热膨胀系数小的镍，电铸出来的镍边框区域与不锈钢板是结合紧密的、一体化结构的精细金属掩膜版。
本发明制作方法的优选具体实施方式之三，OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其步骤包括：
1.将厚度为1.5mm±5um的因瓦合金板分别经酸洗、有机溶剂和去离子水进行超声波清洗15min，并放入洁净干燥箱中烘干，使因瓦合金板保持清洁。
2.在因瓦合金板101上层粘贴干膜光阻202，下表面层粘贴带光阻保护膜203的干膜光阻202，其厚度为50um。
3.将因瓦合金板101上表面采用激光动态直写曝光机（需要曝光的图案已经输入主控电脑）发出的平行光进行曝光。
4.将因瓦合金板101下表面采用激光动态直写曝光机（需要曝光的图案已经输入主控电脑）发出的平行光进行曝光。
5.显影：对步骤（4）所形成部件的上层光刻胶进行显影，干膜光阻202的可溶解部分被洗掉，露出所述的图形区域、边框区域（包括外框和内部分隔框）处的因瓦合金板101表面。
6.在步骤（5）所述露出的因瓦合金板101表面电铸金属银作为电铸衬底层3，厚度约为1.5um。
7.继续在所述的电铸衬底层（采用银的金属材料）3上电铸热膨胀系数小的金属钼4，所要求的厚度为35um。
8.去除因瓦合金板上层未溶解的干膜光阻202。
9.对步骤（8）所得到的组件，在露出的因瓦合金101上表面加盖密封性能良好的金属保护罩。
10.去除金属基板101下表面的光阻保护膜203，对干膜光阻202进行显影，露出所述的精细金属掩膜版图形区域7位置处的因瓦合金板101。
11.对步骤（10）所得到的组件，将露出的精细金属掩膜版图形区域7位置处的因瓦合金板101刻蚀掉，直至露出所述的金属衬底3。
12.去除步骤（11）未溶解的干膜光阻202。
13.去除步骤（12）所得到的组件的保护层5（金属保护罩）。
最终得到的产品为基板是因瓦合金，精密图形区域为电铸的热膨胀系数小的钼，电铸出来的钼边框区与因瓦合金板是结合紧密的、一体化结构的精细金属掩膜版。
Claims (10)
1.一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：包括有在金属基板上设置多个通孔（2）形成的边框（1），在边框（1）的上表面电铸有一层精细掩膜（4）从而使精细掩膜（4）与边框（1）结合为一体，所述精细掩膜（4）划分有精细结构部分形成的图形区域（41）和边框区域（42），所述图形区域（41）与边框上的通孔（2）相对应。
2.按照权利要求1所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述边框（1）包括有四周支撑精细掩膜（4）的外部边框（11）及内部支撑精细掩膜（4）的内部分隔框（12）。
3.按照权利要求1或2所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述边框（1）上还设有多个定位掩膜版的对位孔(13)；所述边框（1）的材质为因瓦合金或不锈钢板。
4.按照权利要求1或2所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述精细掩膜（4）包括有热膨胀系数低的金属层和金属衬底层（3）。
5.按照权利要求4所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版，其特征在于：所述金属层由镍、钼、铬、铂、锡中的两组分或两组分以上的镍铁合金制成。
6.一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于包括有如下步骤：
A.准备金属基板：将因瓦合金板或不锈钢板开料，使之符合设计尺寸，形成金属基板（101）；
B.制作精细掩膜：在金属基板（101）上涂覆光阻层（202），将需要的图案显影在金属基板（101）上的光阻层，再依次电铸上金属衬底层（3）和热膨胀系数低的金属层，形成掩膜版的精细掩膜（4）；
C.腐蚀基板：在精细掩膜上划有图形区域（41），通过化学刻蚀的方法将图形区域（41）背部对应片区的金属基板（101）腐蚀掉，形成通孔（2），留下外部边框（11）和内部分隔框（12），使外部边框（11）和内部分隔框（12）共同支撑起精细掩膜(4)。
7.按照权利要求6所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：
上述B步骤包括有如下小步骤：
B1、清洗：将金属基板(101)通过酸洗，有机溶剂及去离子水超声波清洗干净5-15min，并放置到洁净干燥箱中烘干；
B2、金属基板加光阻：在金属基板(101)的上、下层分别涂覆光阻层(202)，在下层光阻层(202)的下底面粘贴有光阻保护膜(203)；
B3、曝光机成像到光阻：将步骤B2的金属基板(101)上、下表面分别贴曝光用的带有图形的菲林或掩膜版(9)，使用传统曝光机对金属基板上、下表面，单独或同时采用可以使光阻(202)曝光的平行光束(6)进行曝光，将上、下层的菲林或掩膜版(9)上的图形分别成像到上、下层的光阻(202)上；或者是在金属基板(101)上、下表面，使用激光动态直写曝光机，将要曝光的图案输入到电脑中，通过扫描，可直接将要制备的图形转移到光阻(202)上，对金属基板上、下表面，单独或同时采用可以使光阻(202)曝光的平行光束(6)进行曝光，将上、下层所需要制备的图形分别成像到上、下层的光阻(202)上；
B4、显影：对步骤B3所形成的部件的上层光刻胶进行显影，光阻(202)的可溶解部分被洗掉，露出所述图形区域(41)、边框区域(42)的金属基板(101)表面；
B5、电铸金属衬底层：在步骤B4所述露出的金属基板(101)表面电铸一薄层导电性能优良、化学性能稳定的金属作为电镀生长的金属衬底层(3)；
B6、电铸掩膜金属：继续在步骤B5所述的金属衬底层（3）上电铸热膨胀系数小的金属层，最终形成精细掩膜（4）；
B7、去除光阻：去除步骤B6未溶解的光阻（202）。
8.按照权利要求6所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：
上述步骤C包括有如下小步骤：
C1、加保护层：对步骤B7所得到的组件，即实现将精细掩膜覆盖到基板上的半成品，在露出的金属基板（101）上表面加保护层（5）;
C2、基板下侧光阻显影：去除金属基板（101）下表面的光阻保护膜（203），对光阻（202）进行显影，露出所述的精细金属掩膜版图形区域（41）位置处的金属基板（101）;
C3、刻蚀金属基板：对步骤C2所得到的组件，将露出的精细金属掩膜版图形区域（41）位置处的金属基板（101）刻蚀掉，直至露出所述的金属衬底(3)，该金属衬底(3)保护上层精细图形区域，避免刻蚀掉;
C4、除去未溶解光阻：去除步骤C3未溶解的光阻（202）；
C5、除去保护层：去除步骤C4所得到的组件的保护层（5）。
9.按照权利要求7或8所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：所述金属基板（101）的厚度为0.5-2mm；所述光阻（202）的厚度为30-200um；所述金属衬底层(3)的厚度为0.1um-4um；所述精细掩膜（4）的厚度为10um-200um。
10.按照权利要求7或8所述的一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版的制作方法，其特征在于：所述金属衬底层(3)的材质为铜或银或铂或金；所述保护层（5）为石蜡、光阻、塑料贴膜、金属或非金属保护罩。
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