CN104407497A - 掩膜板及其制备方法和清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种掩膜板的制备方法、掩膜板及掩膜板的清洁方法，其中，所述掩膜板的制备方法包括：提供一基板，制备纳米溶胶涂层的前驱溶液，所述纳米溶胶涂层的前驱溶液包括含钛化合物和微酸性溶液，将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面，对表面沉积有纳米溶胶涂层的前驱溶液的基板进行高温处理形成二氧化钛薄膜。本发明实施例提供的掩膜板的制备方法制备的掩膜板能实现大面积的掩膜板清洁并能够避免擦拭过程中对掩膜板造成磨损。

Description

掩膜板及其制备方法和清洁方法

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种掩膜板的制备方法、掩膜板及该掩膜板的清洁方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，液晶显示器技术也不断完善，薄膜场效应晶体管-液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)以其图像显示品质好、能耗低、环保等优势占据着显示器领域重要的位置。

目前，在液晶显示面板的制造过程中，对各个膜层进行构图工艺时，需要用到各种掩膜板。例如：在制备液晶显示面板中彩膜基板的彩色滤光片时，会采用接近式曝光工艺，将掩膜板近距离的放置于彩膜基板的衬底基板上方，然后对衬底基板上涂覆的光刻胶进行曝光显影工艺。在此过程中，掩膜板容易受到衬底基板表面涂布的光刻胶的污染，并且暴露在空气中的掩膜板不可避免的会沾上周围空气中的粉尘颗粒。而如果使用被污染的掩膜板进行曝光显影工艺，会在与掩膜板污染处对应的位置引发严重的共同缺陷问题。因此，在每次使用掩膜板后都需要对其进行清洁处理。

现有的掩膜板清洁一般采用无尘布进行手动清洁，这种清洁掩膜板的方式不仅耗费时间长，并且对掩膜板表面清洁的不够干净，只能除去掩膜板表面较大的颗粒，难以去除掩膜板表面的有机物，且只能进行局部清洁，不能实现大面积的清洁。另外，采用无尘布对掩膜板表面进行擦拭时，容易造成掩膜板表面的划伤，对后续工艺产生影响，进而会影响产品的良率。

发明内容

本发明的目的是提供一种掩膜板的制备方法、掩膜板及掩膜板的清洁方法，以克服现有技术中采用人工清洁掩膜板表面导致的清洁效果差、耗费时间长且容易损伤掩膜板表面造成最终影响产品良率的问题。

本发明提供了一种掩膜板的制备方法，所述方法包括：

步骤A：提供一基板；

步骤B：制备纳米溶胶涂层的前驱溶液，所述纳米溶胶涂层的前驱溶液包括含钛化合物和微酸性溶液；

步骤C：将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面；

步骤D：对表面沉积有纳米溶胶涂层的前驱溶液的基板进行高温处理形成二氧化钛薄膜。

本发明实施例还提供了一种掩膜板，所述掩膜板采用上述掩膜板的制备方法制得。

本发明实施例还提供了一种掩膜板的清洁方法，所述掩膜板为采用上述掩膜板的制备方法制得，所述掩膜板的清洁方法包括：

将所述掩膜板倾斜放置；

利用光照射所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的表面；

用溶剂冲洗光照射后的所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的表面，并在倾斜放置的所述掩膜板较低的一侧收集滴落的溶剂。

本发明实施例提供的掩膜板的制备方法、掩膜板及掩膜板的清洁方法，通过采用含钛化合物和微酸性溶液制备纳米涂层的前驱溶液，将所述纳米涂层的前驱溶液沉积在基板的表面后进行高温处理形成二氧化钛薄膜。由于二氧化钛薄膜具有超亲水性和光催化剂性能，当溶剂滴在二氧化钛薄膜表面时会完全舒展形成均匀水膜，并且在微弱的紫外光条件下可以有效分解有机物，使得掩膜板表面的有机物以及灰尘可以被溶剂冲刷带走而自然干净，能够将掩膜板的表面清洁干净，能实现大面积的掩膜板清洁、提高掩膜板的清洁效率并能够避免擦拭过程中对掩膜板造成磨损，从而提高最终产品的良率。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本发明实施例提供的掩膜板的制备方法的流程图；

图2是不同厚度的二氧化钛薄膜透光率的曲线图；

图3是不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率曲线图；

图4是本发明实施例提供的掩膜板的结构图；

图5是本发明实施例提供的掩膜板的清洁方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，并且附图中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

图1是本发明实施例提供的掩膜板的制备方法的流程图，如图1所示，所述掩膜板的制备方法包括：

步骤A：提供一基板。

所述掩膜板主要用于光刻胶的曝光显影工艺中，所述基板的尺寸需要根据曝光机的具体要求进行设定，以使得制备的掩膜板能够与所述曝光机配合使用，本实施例中，对所述基板的尺寸不做限定。需要说明的是，在本实施例中，为了基本能够承受后续制备工艺中的高温环境，所述基板优选为石英玻璃基板。

为了能够保证制备出的掩膜板的精度较高，在选好石英玻璃基板之后，还需要对该石英玻璃基板进行清洁以及烘干。

步骤B：制备纳米溶胶涂层的前驱溶液，所述纳米溶胶涂层的前驱溶液包括含钛化合物和微酸性溶液。

纳米溶胶涂层的前驱溶液是形成纳米溶胶涂层前的一种存在形式，以含钛化合物为原料，若所述含钛化合物优选为钛醇盐或钛酸四丁酯，将含钛化合物溶于有机溶剂中，所述有机溶剂优选为乙醇，通过加入微酸溶液使含钛化合物水解，形成溶胶，溶胶凝化处理得到凝胶，再经干燥和焙烧，即得微细二氧化钛粉体。所述含钛化合物还可以为四氯化钛，当然，所述有机溶剂还可以是其他，例如：异丙醇。所述微酸性溶液优选为酸碱度为4-5的微酸性溶液，即所述微酸性溶液的PH值优选为4-5。

具体地，所述步骤B可通过下述步骤来实现：

步骤B1：将含钛化合物和乙醇按照体积比混合均匀，其中，所述含钛化合物和所述乙醇的体积比为1:3-1:6。

在本步骤中，将含钛化合物作为钛源，含钛化合物溶于溶剂中形成均相溶液，以保证含钛化合物的水解反应在分子均匀的水平上进行，由于含钛化合物在水中的溶解度不大，因此，一般选用小分子乙醇作为溶剂。可以在清洁后干燥的器皿中，将含钛化合物缓慢的倒入乙醇中，例如：可以将20ml钛酸四丁酯缓慢的倒入80ml乙醇中，将钛酸四丁酯和乙醇混合均匀。所述钛酸四丁酯和乙醇的体积比为1:3-1:6。

步骤B2：将微酸性溶液加入所述混合均匀的含钛化合物和乙醇溶液中并搅拌形成纳米溶胶涂层的前驱溶液。

在本步骤中，可在八十摄氏度的温度下降微酸性溶液加入混合均匀的含钛化合物和乙醇中并搅拌3小时形成纳米溶胶涂层的前驱溶液。

若含钛化合物采用钛酸四丁酯，由于钛酸四丁酯的乙醇的混合溶液通过水解反应生成氢氧化钛(Ti(OH)₄或H₄TiO₄)，逐渐形成凝胶状物质，因此，通过加入微酸性溶液来抑制钛酸四丁酯的水解速度，并且使得钛酸四丁酯的水解平稳，从而生成的纳米溶胶颗粒较小，使得纳米溶胶颗粒容易分散在溶液中，其中，乙醇的存在会稀释钛酸四丁酯，因此，乙醇也能够减缓钛酸四丁酯的水解速度，促进纳米溶胶颗粒的分散性。

优选的，所述微酸性溶液可以为硫酸铝或氯化铝，或者，所述微酸性溶液为锌盐和铝盐加入溶剂中形成的溶液，所述锌盐与所述铝盐的浓度比的范围为1:1-4:1，所述锌盐优选为硝酸锌，所述铝盐为硝酸铝，例如：在钛酸四丁酯和乙醇的混合均匀的溶液中加入0.75mol/L的硝酸锌和0.25mol/L的硝酸铝的混合溶液，得到纳米溶胶涂层的前驱溶液，其中，所述锌盐和铝盐能够使得纳米溶胶颗粒转变为锐钛矿，从而提高二氧化钛的光利用率和光催化率。

需要说明的是，当所述含钛化合物为四氯化钛时，在制备纳米溶胶涂层的前驱溶液时，可以不需要使用有机溶剂，在清洁后干燥的器皿中，可将20ml四氯化钛缓慢的倒入80ml水中，并不断的搅拌形成纳米溶胶涂层的前驱溶液。

步骤C：将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面。

在本步骤中，由于形成的纳米溶胶涂层为溶胶状，因此，可通过超声雾化沉积系统将纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面，当然，也可以采用涂布或浸涂的方法将纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面，因为超声雾化沉积系统的高压气冲力大，因此能够将粘度大的纳米溶胶进行分散，从而制得的二氧化钛薄膜的密度更高，因此，优选采用超声雾化沉积系统将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面。

步骤D：对表面沉积有纳米溶胶涂层的前驱溶液的基板进行高温处理形成二氧化钛薄膜。

在本步骤中，所述高温处理的温度为550摄氏度，所述高温处理的时间为3小时-4小时，通过对表面沉积有纳米溶胶涂层前驱溶液的基板进行高温处理，能够使得二氧化钛薄膜转变为锐钛矿，从而提高二氧化钛薄膜的催化效率和光利用率。由于石英玻璃基板能够承受1600摄氏度以上的高温，因此，采用本实施例提供的掩膜板的制备方法能够制备具有自清洁能力的掩膜板。

由于在基板的上表面设置了一层二氧化钛薄膜，二氧化钛薄膜的透光率受薄膜厚度以及二氧化钛颗粒粒径大小的影响，不同厚度的和不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率不同。

图2是不同厚度的二氧化钛薄膜透光率的曲线图，图3是不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率曲线图。如图2所示，图中横坐标表示测试光波的波长，纵坐标表示不同厚度的二氧化钛薄膜的透光率。其中，曲线1表示玻璃的透光率曲线，曲线2表示二氧化钛薄膜厚度为205nm时的透光率曲线，曲线3表示二氧化钛薄膜厚度为355nm时的透光率曲线，曲线4表示二氧化钛薄膜405nm时的透光率曲线，从图中可以看出，随着二氧化钛薄膜厚度的增加，二氧化钛薄膜的透光率逐渐降低。

如图3所示，图中横坐标表示二氧化钛薄膜的粒径，纵坐标表示不同紫外线波长时二氧化钛薄膜的透光率。曲线5表示紫外线波长为0.4μm时不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率，曲线6表示紫外线波长为0.35μm时不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率，曲线7表示紫外线波长为0.3μm时不同粒径的二氧化钛薄膜的透光率。从图中可以看出，对于相同的二氧化钛粒径，测试光波的波长越长二氧化钛薄膜的透光率越大，本发明实施例制备的二氧化钛薄膜，当微酸性溶液的酸碱度即PH值为4-5时，制备的二氧化钛薄膜的粒径大小为100nm-150nm。此时，当紫外线波长为0.4μm时，二氧化钛薄膜的光透光率为70％-80％左右。

现有的曝光机进行曝光时，采用的光波的波长一般为436nm、405nm或365nm中的一种或三种光线的组合进行曝光，本实施例提供的石英玻璃基板上表面采用超声雾化沉积系统沉积的二氧化钛薄膜的厚度一般为180nm左右，此时，二氧化钛薄膜的透光率为70％左右，目前曝光机的曝光能量都比较大，对光刻胶进行曝光显影时，可在没有遮光膜的部分适当地增加曝光机能量或者在有遮光膜的部分适当的减小曝光机的能量，因此，二氧化钛薄膜的加入并不影响曝光机的能量。

本发明实施例还提供了一种掩膜板，所述掩膜板采用上述实施例提供的掩膜板的制备方法制得，图4是本发明实施例提供的掩膜板的结构图，如图4所示，所述掩膜板包括：基板11，基板11优选为石英玻璃基板，位于基板11上表面的二氧化钛薄膜12，位于基板11下表面的遮光膜13，所述遮光膜13的材料可以为铬(Cr)，位于基板11周围的粘合剂14，位于粘合剂14上的金属框15，以及位于金属框15上的保护薄膜16，保护薄膜16用于保护位于基板11下表面的遮光膜13，防止其被污染。

本发明实施例提供的掩膜板的制备方法及掩膜板，当溶剂滴在石英玻璃基板上二氧化钛薄膜表面时会完全舒展形成均匀水膜，并且在微弱的紫外光条件下可以有效分解有机物，使得掩膜板表面的有机物以及灰尘可以被溶剂冲刷带走而自然干净，实现大面积的掩膜板清洁、提高掩膜板的清洁效率并能够避免擦拭过程中对掩膜板造成磨损，从而提高最终产品的良率。

图5是本发明实施例提供的掩膜板的清洁方法的流程图，所述掩膜板为采用本发明上述实施例提供的掩膜板的制备方法制得，所述掩膜板的清洁方法包括：

步骤11、将所述掩膜板倾斜放置。

由于本发明实施例提供的掩膜板的制备方法制备的掩膜板，能够在光照下分解掩膜板表面的有机物，用溶剂滴在掩膜板表面能够将掩膜板表面的污染物在重力作用下冲走，因此，需要将掩膜板倾斜放置，以免用溶剂冲洗掩膜板时会污染掩膜板上的遮光膜。

步骤12、利用光照射所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的上表面。

在曝光机的紫外光或者在太阳光和紫外光比例约7％的条件下，二氧化钛薄膜吸收紫外光后，光生电子和空穴分别使二氧化钛薄膜表面吸附的氧还原和水氧化，生成O^-2和-OH活性基因，这些活性基因使得玻璃表面的有机物、微生物和细菌分解为简单的无机物。

步骤13、用溶剂冲洗光照射后的所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的上表面，并在倾斜放置的所述掩膜板较低的一侧收集滴落的溶剂。

所述溶剂可以为水，水滴滴在光照射后的掩膜板上具有二氧化钛薄膜的上表面后，所述无机物迅速在石英玻璃基板的表面平铺开，接触角接近0°，从而表现亲水性能，水滴通过重力向下流动，带走掩膜板表面的经过二氧化钛分解后的有机物，并在倾斜放置的掩膜板较低的一侧收集滴落的水滴，防止水滴污染掩膜板下表面的薄膜以及遮光膜，从而实现掩膜板的自清洁。

本发明实施例提供的掩膜板的清洁方法，当溶剂滴在石英玻璃基板上二氧化钛薄膜表面时会完全舒展形成均匀水膜，并且在微弱的紫外光条件下可以有效分解有机物，使得掩膜板表面的有机物以及灰尘可以被溶剂冲刷带走而自然干净，实现大面积的掩膜板清洁、提高掩膜板的清洁效率并能够避免擦拭过程中对掩膜板造成磨损，从而提高最终产品的良率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种掩膜板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：提供一基板；

步骤B：制备纳米溶胶涂层的前驱溶液，所述纳米溶胶涂层的前驱溶液包括含钛化合物和微酸性溶液；

步骤C：将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面；

步骤D：对表面沉积有纳米溶胶涂层的前驱溶液的基板进行高温处理形成二氧化钛薄膜。

2.根据权利要求1所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述含钛化合物为钛醇盐、钛酸四丁酯和/或四氯化钛。

3.根据权利要求1所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述基板为石英玻璃基板。

4.根据权利要求1-3所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，在所述步骤C中，采用超声雾化沉积系统将所述纳米溶胶涂层的前驱溶液沉积在所述基板的表面。

5.根据权利要求1-3所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，在所述步骤D中，所述高温处理的温度为550摄氏度，所述高温处理的时间为3小时-4小时。

6.根据权利要求1所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述纳米溶胶涂层的前驱溶液还包括有机溶剂，所述有机溶剂为乙醇。

7.根据权利要求6所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述步骤B包括：

将含钛化合物和乙醇按照体积比混合均匀，其中，所述含钛化合物和所述乙醇的体积比为1:3-1:6；

将微酸性溶液加入所述混合均匀的含钛化合物和乙醇溶液中并搅拌形成纳米溶胶涂层的前驱溶液。

8.根据权利要求7所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，在八十摄氏度的温度下将微酸性溶液加入所述混合均匀的含钛化合物和乙醇中并搅拌3小时形成纳米溶胶涂层的前驱溶液。

9.根据权利8所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述微酸性溶液的酸碱度为4-5。

10.根据权利要求9所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述微酸性溶液为硫酸铝或氯化铝。

11.根据权利要求9所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述微酸性溶液为锌盐和铝盐加入溶剂中形成的溶液，所述锌盐与所述铝盐的浓度比的范围为1:1-4:1。

12.根据权利要求11所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述锌盐为硝酸锌，所述铝盐为硝酸铝。

13.一种掩模板，其特征在于，所述掩模板采用如权利要求1-12任一项所述的掩膜板的制备方法制得。

14.一种掩膜板的清洁方法，所述掩膜板为采用权利要求1-12所述的掩膜板的制备方法制得，其特征在于，所述掩膜板的清洁方法包括：

将所述掩膜板倾斜放置；

利用光照射所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的表面；

用溶剂冲洗光照射后的所述掩膜板具有二氧化钛薄膜的表面，并在倾斜放置的所述掩膜板较低的一侧收集滴落的溶剂。