CN104451538B - 掩膜板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩膜板，其包括非金属层和贯穿所述非金属层的镂空图案。本发明还公开了一种制作掩膜板的方法，其包括制作贯穿非金属层的镂空图案。

Description

掩膜板及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别地涉及掩膜板及其制作方法。

背景技术

随着有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）技术的发展，特别是有源矩阵有机发光二极管（Active Matrix OLED，AMOLED）技术的出现，OLED产品的尺寸以及玻璃基板的尺寸都在不断增大，因而要求不断增大在制作OLED产品中使用的成膜用掩膜板的尺寸。

通常用于制作典型地用Invar材料制成的高精度金属掩膜板（Fine Metal Mask，FMM）的光刻工艺需要用到涂胶机、高精度曝光机、化学蚀刻机等设备，其中最好的开口精度可以达到±3μm。但是，这样的精度仅能够在小尺寸基板上实现。随着越来越大的AMOLED生产线投入使用，用于制作掩膜板的相关设备严重滞后，其主要原因在于相关设备的研发和制造成本高昂，投入过大。而且，采用光刻工艺制作掩膜板需要预先制作光罩，一旦基板布局改变，光罩也就随之废弃。因此，采用光刻工艺制作FMM掩膜板目前仅适用于小尺寸产线，而且制作周期长、生产成本高。

另一方面，如果对掩膜板的精度要求不高，则可以使用激光切割机来制作掩膜板。实际上，激光切割机本身加工精度很高，最好可以达到±2-3μm，但是由于激光热切割金属片时极易造成热形变，导致在金属中堆积的应力不能释放，因此金属片在被拉伸成掩膜板时很容易翘曲和出现褶皱，使得掩膜板的平整度和直线度受到不良影响。结果，诸如G8.5之类的大尺寸基板实际上可以达到的精度往往大于50μm，甚至更差。

可见，现有高精度成膜用掩膜板受限于其金属材质（例如Invar），成本高昂，采用光刻工艺加工成本高，且不适用于大尺寸生产线；直接用激光切割容易发生热形变，因而无法保证精度，很难符合高精度掩膜板的要求。

通常，在对掩膜板进行加工之后，需要通过拉伸机对掩膜板进行拉伸以保证掩膜板的直线度和平坦度。在加工精度有限的情况下，拉力过小可能不能达到所要求的直线度和平坦度，拉力过大可能损坏掩膜板，使掩膜板良品率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成膜用掩膜板及其制作方法，其优选地消除或至少缓解以上所提及的现有技术中的各种缺陷中的一个或多个。

申请人已经发现，许多非金属材料具有热膨胀系数低、抗拉伸力/杨氏模量高、化学性能稳定等优点，在性能上能够替代常规的金属材料作为掩膜板。同时，非金属材料在激光切割中不会因为高温而发生热形变并且产生应力，因此加工精度直接由激光切割机决定。

特别地，碳纤维（聚丙烯腈碳化拉丝）布不仅具有碳材料的固有特性（例如，热膨胀系数低）的优点，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代的增强纤维。与传统的玻璃纤维（Glass Fiber，GF）相比，碳纤维布的杨氏模量是其3倍多；与凯芙拉纤维（KF-49）相比，碳纤维布不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中均不溶不胀，耐蚀性非常优异。此外，碳纤维布的厚度从30μm到1000μm不等，可应用范围广。典型的碳纤维布（例如预氧化无托碳纤维布）可以耐200-300℃的高温，因此完全可以承受成膜的工艺温度（通常不高于80℃）。另外，由于碳纤维布在被激光切割时产生的形变小且不产生碎屑，因此相比于金属材质更适于激光切割。

在本发明的第一方面中，提供了一种掩膜板，其可以包括非金属层和贯穿非金属层的镂空图案。镂空图案与成膜工艺所需图案对应。相比于现有Invar材质，该非金属材料热膨胀系数低、抗拉伸力/杨氏模量高、化学性能稳定，同时在激光切割时不会因为高温而发生热形变并且产生应力，因此加工精度直接由激光切割机决定，即最好可以达到±2-3μm，这与光刻工艺的加工精度基本上相同。此外，掩膜板加工精度的提高可以极大减小拉伸的难度，即只要很小的拉力就可以保证掩膜板的直线度和平坦度达标，从而提高拉伸良品率。

根据本发明的实施例，非金属层可以是预拉伸的。预拉伸的非金属层的平坦度可以小于50μm或者更好。

根据本发明的实施例，非金属层可以为碳纤维布。碳纤维布不仅具有碳材料的固有特性（例如，热膨胀系数低）的优点，又具有纺织纤维的柔软可加工性。碳纤维布的杨氏模量是传统的玻璃纤维的3倍多，是凯芙拉纤维的2倍左右，而且耐蚀性非常优异。此外，碳纤维布的厚度可控，在被激光切割时产生的形变小且不产生碎屑。

根据本发明的实施例，碳纤维布可以为预氧化无托碳纤维布。预氧化无托碳纤维布是常见的碳纤维布类型，其可以耐200-300℃的高温，因此完全可以承受成膜的工艺温度。

根据本发明的实施例，非金属层的厚度可以为30-1000μm。非金属层的厚度在该范围内可控，因此可应用范围广。

根据本发明的另一实施例，掩膜板还可以包括在非金属层的至少一侧上的涂层，镂空图案同样贯穿该涂层。涂层可以通过常规工艺手段制作在非金属层上，诸如旋涂、溅射、蒸发等。涂层的存在可以提高非金属层的平坦度，减小后续拉伸工艺的难度。可以根据需要在非金属层的一侧或两侧上制作涂层。

根据本发明的实施例，非金属层和涂层可以是预拉伸的。对非金属层和涂层一起进行预拉伸可以进一步改善掩膜板的平坦度，大幅降低拉伸工艺的难度和对拉伸机的要求。

根据本发明的实施例，涂层的厚度可以为1-20μm。

根据本发明的实施例，涂层可以包括有机胶材。

根据本发明的实施例，有机胶材可以包括光刻胶。光刻胶是非常常见的有机胶材，其种类繁多、工艺参数成熟并且厚度简单可控。光刻胶通常具有经受住诸如蚀刻、离子注入之类的后续工艺的粘附性、耐热稳定性以及抗蚀刻能力，并且具有相对小的表面张力，使得光刻胶具有良好的流动性和覆盖。

根据本发明的实施例，镂空图案可以通过激光切割形成。采用激光切割形成镂空图案有利于简化工艺步骤，降低成本，同时通过使用高精度激光切割机可以保证良好的加工精度。

根据本发明的又一实施例，掩膜板还可以包括支撑所述非金属层的掩膜板框架。掩膜板框架可以由不锈钢材料制成。可以特别地通过使用粘性材料将非金属层固定在掩膜板框架上。在非金属层的至少一侧上形成有涂层的情况下，掩膜板框架支撑非金属层和涂层二者。

在本发明的第二方面中，提供了一种制作掩膜板的方法，该方法包括制作贯穿非金属层的镂空图案。

根据本发明的实施例，该方法还可以包括在制作非金属层的镂空图案之前预拉伸非金属层。

根据本发明的实施例，该方法还可以包括在非金属层的至少一侧上制作涂层，镂空图案同样贯穿涂层。

根据本发明的实施例，该方法还可以包括在预拉伸非金属层之前在非金属层的至少一侧上制作涂层，镂空图案同样贯穿所述涂层。然后，可以对非金属层和其上的涂层一起进行预拉伸，以进一步提高掩膜板的平坦度。

根据本发明的实施例，该方法还可以包括将非金属层固定在掩膜板框架上。特别地，通过粘性材料将非金属层固定在掩膜板框架上。在非金属层的至少一侧上形成有涂层的情况下，可以将非金属层和涂层一起固定在掩膜板框架上。

附图说明

本发明的其它目的和特征将从以下结合附图考虑的详细描述变得显而易见。然而，要理解，仅出于说明性而非限制性的目的示出各图，并且各图未必按照比例绘制。在图中，

图1图示了根据本发明的一个实施例的掩膜板的示意性截面视图；

图2图示了根据本发明的一个实施例的制作掩膜板的方法的流程图；

图3-5图示了图2中示出的方法的一些步骤的示意图；以及

图6为图示了根据本发明的一个实施例的将非金属层和涂层固定在掩膜板框架上的步骤的示意图。

其中，贯穿各图，相同的附图标记表示相同的部件，具体为100：具有夹在涂层之间的非金属层的结构；1：非金属层；2：涂层；3：粘性材料；4：掩膜板框架；5：镂空图案；6：夹具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出根据本发明的一个实施例的掩膜板的示意性截面视图。如图1所示，掩膜板包括非金属层1，以及在非金属层1的上下两侧上的涂层2。非金属层1的厚度可以为30-1000μm，并且涂层2的厚度可以为1-20μm。为了清楚和简化起见，省略了贯穿非金属层和涂层的镂空图案，该镂空图案通过激光切割形成。本领域技术人员应当理解，图1中的掩膜板形状是示意性的，并且可以仅在非金属层1的一侧上存在涂层或者不存在涂层。在本发明的一些实施例中，非金属层1可以是预拉伸的。在本发明的另一些实施例中，非金属层1可以是碳纤维布，特别是预氧化无托碳纤维布，并且涂层2可以包括有机胶材，特别是光刻胶。在非金属层1和涂层2下方可以提供掩膜板框架（在图1中未示出）。

图2图示了根据本发明的一个实施例的制作掩膜板的方法的流程图，并且图3-5图示了图2中的方法中的一些步骤的示意图。在步骤S100中，如图3所示，在非金属层1的两侧上制作涂层2以形成结构100，其中非金属层1的厚度可以为30-1000μm。涂层2可以通过溅射、旋涂、蒸发等常规工艺形成，并且可以具有1-20μm的厚度。在步骤S102中，预拉伸结构100，使其平坦度小于50μm或更好。在步骤S104中，如图4a-4b所示，通过粘性材料3将预拉伸的结构100固定在中空的掩膜板框架4上。为了不影响之后的成膜工艺，粘性材料3和掩膜板框架4仅接触结构100的边缘部分。本领域技术人员可以设想到将预拉伸的结构100固定在掩膜板框架4上的许多其它方式。在步骤S106中，通过高精度激光切割机对结构100进行激光切割以获取与成膜工艺所需图案对应的镂空图案5，如图5所示。要注意，图5中的镂空图案5是示意性的，本领域技术人员可以按照需要设计出各种镂空图案。在本发明的一些实施例中，可以省略所述方法步骤中的一些。例如，在一些实施例中，可以省略预拉伸结构100的步骤。在另一些实施例中，可以仅在非金属层的一侧上制作涂层，或者可以省略制作涂层的步骤。在又一些实施例中，可以省略将结构100固定在掩膜板框架上的步骤。

图6图示了将结构100固定在掩膜板框架4上的过程。如图6中所示，使用夹具6预拉伸结构100并且然后通过粘性材料3将其固定在掩膜板框架4上。粘性材料3可以是诸如双面胶之类的常见粘合剂。然而，可以设想到，可以不提供掩膜板框架4，而是在使用中通过静电吸附装置将掩膜板固定在镀膜装置中，如中国发明专利申请号CN201410062742.7中所公开的那样。

虽然在附图和前述描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员在实践所要求保护的本发明中，通过研究附图、公开内容和随附的权利要求，能够理解和实现所公开的实施例的变型。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施这一仅有事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (8)

1.一种掩膜板，包括非金属层、在所述非金属层的至少一侧上的涂层和贯穿所述非金属层和所述涂层的镂空图案，其中所述非金属层和所述涂层是预拉伸的，并且所述非金属层为碳纤维布。

2.根据权利要求1所述的掩膜板，其中所述非金属层的厚度为30-1000μm。

3.根据权利要求1所述的掩膜板，其中所述涂层的厚度为1-20μm。

4.根据权利要求1所述的掩膜板，其中所述涂层包括有机胶材。

5.根据权利要求1所述的掩膜板，其中所述镂空图案通过激光切割形成。

6.根据权利要求1所述的掩膜板，还包括支撑所述非金属层的掩膜板框架。

7.一种制作掩膜板的方法，所述方法包括：

制作贯穿非金属层的镂空图案；

在制作非金属层的镂空图案之前预拉伸所述非金属层；以及

在预拉伸所述非金属层之前在所述非金属层的至少一侧上制作涂层，所述镂空图案同样贯穿所述涂层，

其中，所述非金属层由碳纤维布制成。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括将所述非金属层固定在掩膜板框架上。