CN105177496A - 掩膜板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种掩膜板的制作方法，包括如下步骤：在金属基板上形成消融材料层；对所述消融材料层远离所述金属基板的表面进行曝光、显影，以在所述消融材料层形成具有开口的图形区域；通过电铸工艺在所述开口内形成电铸层；去除所述金属基板上的所述消融材料层，得到具有所述电铸层的所述金属基板；通过脱模工序，使位于所述开口内的所述电铸层与所述金属基板分离，得到所述掩膜板。上述掩膜板，由于无需采用刻蚀技术，生产工艺简单，生产成本较低，而且可以使得到的掩膜板精密度较高，从而可以使其满足高像素显示屏的要求。

Description

掩膜板的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造的技术领域，特别是涉及一种掩膜板的制作方法。

背景技术

有机电致发光二极管(OrganicLight-EmittingDiodes，OLED)是自发光器件，不需要背光源，外观轻、薄，而传统的液晶显示器(LCD)需要背光源才能工作，外观尺寸较厚。有机发光二极管显示器的功耗低，视角宽，屏幕响应快，是最能符合人们未来对显示器功能要求的技术。因此，有机发光二极管有望在不久的将来取代液晶显示器，具有很高的市场潜力。

有机小分子发光二极管在制作过程中，目前较成熟的技术是采用真空蒸镀技术，在器件制备过程中，有机材料会淀积在位于蒸发源上方的基板上，为形成特有的图案，在基板下方紧贴有掩膜板，掩膜板上留有预先设计排版好的开口，最终有机材料会通过掩膜板上的开口区域，淀积到基板上面。

目前，掩膜板的制作过程一般需要曝光、显影和刻蚀，由于刻蚀精准度不高，且不可控，容易导致掩膜板的开口的位置和大小存在较大的偏差，使得到的掩膜板无法实现高分辨率显示屏体的蒸镀，限制了高像素显示屏的发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种掩膜板的制作方法，该方法制作简单，且可以制作较薄且精密度较高的掩膜板。

一种掩膜板的制作方法，包括如下步骤：

在金属基板上形成消融材料层；

对所述消融材料层远离所述金属基板的表面进行曝光、显影，以在所述消融材料层形成具有开口的图形区域；

通过电铸工艺在所述开口内形成电铸层；

去除所述金属基板上的所述消融材料层，得到具有所述电铸层的所述金属基板；

通过脱模工序，使位于所述开口内的所述电铸层与所述金属基板分离，得到所述掩膜板。

在其中一个实施例中，在形成所述电铸层之前，还包括在所述开口内形成脱模剂层，所述电铸层形成于所述脱模剂层远离所述金属基板的表面。

在其中一个实施例中，所述电铸层与所述脱模剂层的厚度之和小于所述消融材料层的厚度。

在其中一个实施例中，所述开口的横截面为梯形。

在其中一个实施例中，所述消融材料层为光敏性聚酰亚胺。

在其中一个实施例中，采用激光烧蚀方法去除所述消融材料层。

在其中一个实施例中，所述金属基板包括衬底及沉积形成于所述衬底的金属层，所述金属层的厚度为1～2微米。

在其中一个实施例中，所述电铸层的材料为纯镍或镍铁合金。

在其中一个实施例中，所述脱模剂层的材料为石墨粉、铬酸盐、硫化物及铅锡合金。

在其中一个实施例中，所述脱模剂层的厚度为0.5～1微米。

上述掩膜板，由于无需采用刻蚀技术，生产工艺简单，生产成本较低，而且可以使得到的掩膜板精密度较高，从而可以使其满足高像素显示屏的要求。

附图说明

图1为本发明一实施例中掩膜板的制作方法的流程示意图；

图2A-2H为本发明一实施例中掩膜板制作过程中各步骤对应的结构示意图；

图3为本发明一实施例中消融材料层曝光显影后的俯视图；

图4为本发明一实施例中掩膜板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，其为本发明一实施例中掩膜板的制作方法的流程示意图，该制作方法具体包括如下步骤：

S110、在金属基板上形成消融材料层。

具体地，请参阅图2A，金属基板100包括衬底110及沉积形成于衬底110的金属层120。例如，在干净的衬底110，例如，玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，通过溅射形成金属层120，例如，金属层120的材料为铬、钼铝钼、不锈钢或因瓦合金等，金属层的厚度为1～2微米。

请参阅图2B，在金属层120远离衬底110的一侧，通过喷涂、旋涂或印刷等方法形成消融材料层200。例如，消融材料层200的材料为具有分解脱离性质的高分子材料，又如，消融材料层200的材料为光刻胶，具体的，消融材料层200的材料为光敏性聚酰亚胺。

例如，消融材料层的厚度为10～20微米，又如，消融材料层的厚度为12～15微米。

S120、对所述消融材料层远离所述金属基板的表面进行曝光、显影，以在所述消融材料层形成具有开口的图形区域。

具体地，请参阅图2C，通过使用具有预定图案的掩膜板，对消融材料层200远离金属基板100的表面进行曝光、显影，以在消融材料层200形成具有开口210的图形区域，其完成后的俯视图请参阅图3。例如，通过形成有预定图案的掩膜板对消融材料层进行曝光，通过将曝光后的消融材料层浸泡到显影液中，对浸泡过的消融材料层进行显影，得到具有开口的图形。又如，消融材料层采用具有正性光敏性质的光学胶，即，经过光照后形成易溶解的物质，曝光光源从消融材料层远离金属基板的一侧照射。又如，消融材料采用具有负性光敏性质的消融材料，即，经过光照后形成难溶解的物质，曝光光源从金属基板远离消融材料层的一侧照射。

需要说明的是，开口210的大小和形状根据实际需求来确定。具体的，根据蒸镀所需的蒸镀孔设计开口210的大小及形状，使开口对应所需得到的掩膜板中除蒸镀孔外的外置，即，相邻两个开口之间的距离等于蒸镀所需的蒸镀孔尺寸。例如，对具有正性光敏性质的消融材料进行曝光，使未曝光区域为所需得到的掩膜板的蒸镀孔所对应的区域，经过显影，除去曝光区的消融材料层，保留未曝光区对应的消融材料层，即在曝光区形成开口210。

进一步的，请参阅图2C，开口210的横截面为上宽下窄的梯形，即，开口远离金属基板的一端的长度大于开口靠近金属基板的一端的长度。

S130、在所述开口内上形成脱模剂层。

具体地，请参阅图2D，采用溅射或化学沉积的方法，在开口210内沉积脱模剂层300。例如，在所述图形区域所露出部分所述基板、以及所述消融材料层上形成脱模剂层，由于消融材料层具有开口，通过溅射或化学沉积的方法，使脱模剂层部分形成在消融材料层上，部分形成在金属基板上。换言之，在开口处的金属层形成在金属基板上，而其他位置的金属层形成于消融材料上，即形成于消融材料层上的脱模剂层也具有开口。

在本实施例中，脱模剂层300的材料为石墨粉、铬酸盐、硫化物及铅锡合金。进一步的，脱模剂层300的厚度为0.5～1.0微米，有助于后续的脱模过程，同时也可以避免材料的浪费。

S140、通过电铸工艺在所述脱模剂层上形成电铸层。

具体的，将所述金属基板100连接负极，将电铸材料如纯镍、镍铁合金或因瓦合金作为正极，将含有电铸金属离子的溶液如硫酸镍、氯化镍、与硫酸亚铁等盐溶液作为媒介，通以直流电，经电解反应在所述金属基板100上于脱模剂层300上形成电铸层400，其完成后的截面示意图请参阅图2E。

为了使得到的掩膜板满足高像素显示屏的要求，例如，电铸层400的厚度为6μm～10μm，这样，可以使得到的掩膜板厚度较小，以满足高像素显示屏的要求，同时也可以使得到的掩膜板具有较好的刚性。

进一步的，电铸层400的材料为纯镍或镍铁合金，优选为因瓦合金。在本实施例中，电铸层400的材料为invar36，其具有较低的热膨胀系数及较好的塑形及韧性。例如，因瓦合金为镍铁合金，其中含镍36％，铁63.8％，碳0.2％。

在本实施例中，所述电铸层及所述脱模剂层的厚度之和小于所述消融材料层的厚度。又如，所述消融材料层与所述电铸层的厚度之差为4～5微米，这样，可以避免电铸层在消融材料层的末端出现粘连而造成后续形成的电铸层400的通孔410被堵塞。

S150、去除所述金属基板上的所述消融材料层，得到具有所述电铸层的所述金属基板。

具体地，采用激光烧蚀的方法去除消融材料层，使位于消融材料层200上的电铸层400及脱模剂层300与位于开口内的电铸层400及脱模剂层300分离，保留位于开口内210的电铸层400及脱模剂层300，从而使电铸层410在消融材料层200未被显影区域形成通孔410，其完成后的截面示意图请参阅图2F。

在本实施例中，采用CO₂红外激光或UV紫外激光去除消融材料层。利用CO₂红外激光或者是UV激光烧蚀方法的原理是利用高能量的激光照射消融材料层并与其发生反应，主要是高能量使高分子键断裂，氧化成有机小分子，形成H₂O或CO₂等，使消融材料层迅速气化，以使位于消融材料层上的电铸层、脱模剂层与金属基板分离。

需要说明的是，还可以通过其他方法去除消融材料层，例如，采用等离子蚀刻方法去除消融材料层，利用等离子气流使消融材料层的高分子链断裂形成小分子，以去除消融材料层，又如，采用碱液浸泡，以去除消融材料层。

S160、通过脱模工序，使位于所述开口内的所述电铸层与所述金属基板分离，得到所述掩膜板。

具体的，通过热胀冷缩脱模法，即利用金属基板100与电铸层400的热胀系数不同，使具有通孔410的电铸层400与金属基板100分离，得到掩膜板500，通孔410形成掩膜板500的蒸镀孔510，其完成后的截面示意图请参阅图2G，结构示意图请参阅图4。例如，采用烘箱、喷灯、热油等加热的方法，在金属基板和电铸层因热胀程度不同的情况下松动后，将电铸层与金属基板分离。

由于通过曝光显影后，消融材料层形成的开口的截面为上宽下窄的梯形，即，喇叭状结构，在开口内形成的电铸层，由于以消融材料层为模板，因此，也会形成喇叭状结构，即，请参阅图4，得到的掩膜板的蒸镀孔的边缘线为喇叭状结构，这样，可以避免蒸镀时蒸镀孔对蒸镀材料的遮挡，提高蒸镀良率。

需要说明的是，当金属基板的材料与电铸层的材料不相同时，即，金属基板的热胀系数与电铸层的热胀系数不同时，步骤S130也可省略。

S170、将所述掩膜板固定在掩模框架上。

具体地，将掩膜板500与掩模框架600进行绑定，使其形成一整体，其完成后的截面示意图请参阅图2H。由于掩膜板的厚度较小，重量较轻，通过将掩膜板500固定在掩模框架600上，可以增加掩膜板的稳定性。

上述掩膜板的制作方法的原理为：利用对消融材料层200进行曝光显影，得到具有开口210的图形，再利用电铸工艺在开口210处形成电铸层400，然后，通过去除消融材料层200，使位于消融材料层200上的电铸层400与金属基板100分离，而保留开口210处的电铸层400，使电铸层形成通孔410，再通过脱模工序，使开口210处的电铸层400与金属基板100分离，具有通孔410的电铸层400即形成掩膜板500，通孔410即形成掩膜板500的蒸镀孔510。

与现有技术相比，上述掩膜板，由于无需采用刻蚀技术，生产工艺简单，生产成本较低，而且可以使得到的掩膜板精密度较高，从而可以使其满足高像素显示屏的要求。

而且，通过对曝光的控制，使得到的掩膜板的蒸镀孔的边缘线具有喇叭状的结构，可以避免蒸镀时蒸镀孔对蒸镀材料的遮挡，进一步提高掩膜板的精度。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

S101、在衬底上沉积金属层。

具体地，在干净的衬底上，例如玻璃基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，通过溅射形成金属层，金属层的材料为铬、钼铝钼、不锈钢或因瓦合金等，金属层的厚度为1～2微米。

S102、在金属层远离衬底的表面形成光敏性聚酰亚胺(PI)层。

具体地，在金属层远离衬底的表面通过喷涂形成光敏性聚酰亚胺层。在本实施例中，光敏性聚酰亚胺层的厚度为10～15微米。

S102、对光敏性聚酰亚胺层进行曝光、显影，以在光敏性聚酰亚胺上形成具有开口的图形区域，并使其露出开口处的金属层。

具体地，通过使用具有预定图案的掩膜板，对光敏性聚酰亚胺层进行曝光、显影，以使光敏性聚酰亚胺层上形成具有开口的图形区域，并使其露出开口处的金属层。例如，通过形成有预定图案的掩膜板对光敏性聚酰亚胺层进行曝光，通过将曝光的光敏性聚酰亚胺层浸泡到显影液中，对浸泡过的光敏性聚酰亚胺层进行显影，使得到具有开口的图形。

具体的，根据蒸镀所需的蒸镀孔设计预定图案，例如，光敏性聚酰亚胺为正性光学胶，曝光光源从光敏性聚酰亚胺层一侧照射，并将蒸镀孔对应的位置进行遮蔽，其他位置进行曝光，显影后，保留未曝光区的光敏性聚酰亚胺，使得到的光敏性聚酰亚胺在曝光区具有开口，且两个开口之间的距离等于蒸镀所需的蒸镀孔的尺寸，开口的横截面为上宽下窄的梯形。

S103、在开口内形成脱模剂层。

具体的，采用溅射的方法，在开口内沉积一层0.5～1.0微米厚的石墨粉、铬酸盐、硫化物或铅锡合金，即得到脱模剂层。

S104、通过电铸工艺在脱模剂层上形成因瓦合金层，因瓦合金层与脱模剂层的厚度之和小于光敏性聚酰亚胺的厚度。

具体的，将金属层连接负极，将电铸材料因瓦合金作为正极，将含有电铸金属离子的溶液如硫酸镍、氯化镍、与硫酸亚铁等盐溶液作为媒介，通以直流电，经电解反应在金属基板上于脱模剂层上形成6～10微米厚的因瓦合金层。

S105、去除金属基板上的光敏性聚酰亚胺层，得到具有因瓦合金层的金属基板。

具体的，采用CO₂红外激光或UV紫外激光烧蚀的方法去除光敏性聚酰亚胺层，使位于光敏性聚酰亚胺层上的因瓦合金层及脱模剂层与位于开口内的因瓦合金层及脱模剂层分离，得到具有因瓦材料层的金属基板，且因瓦材料层在光敏性聚酰亚胺未被显影区域形成通孔。

S106、通过热胀脱模法，使位于开口内的因瓦材料层与金属基板分离，得到所述掩膜板。

具体的，采用烘箱、喷灯、热油等加热的方法，在金属基板和电铸层因热胀程度不同的情况下松动后，将金属基板与电铸层分离。

S107、将掩膜板固定在掩模框架上。

上述掩膜板，由于无需采用刻蚀技术，生产工艺简单，生产成本较低，而且可以使得到的掩膜板精密度较高，从而可以使其满足高像素显示屏的要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种掩膜板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

在金属基板上形成消融材料层；

对所述消融材料层远离所述金属基板的表面进行曝光、显影，以在所述消融材料层形成具有开口的图形区域；

通过电铸工艺在所述开口内形成电铸层；

去除所述金属基板上的所述消融材料层，得到具有所述电铸层的所述金属基板；

通过脱模工序，使位于所述开口内的所述电铸层与所述金属基板分离，得到所述掩膜板。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成所述电铸层之前，还包括在所述开口内形成脱模剂层，所述电铸层形成于所述脱模剂层远离所述金属基板的表面。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述电铸层与所述脱模剂层的厚度之和小于所述消融材料层的厚度。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述开口的横截面为梯形。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述消融材料层为光敏性聚酰亚胺。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，采用激光烧蚀方法去除所述消融材料层。

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述金属基板包括衬底及沉积形成于所述衬底的金属层，所述金属层的厚度为1～2微米。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述电铸层的材料为纯镍或镍铁合金。

9.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述脱模剂层的材料为石墨粉、铬酸盐、硫化物及铅锡合金。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述脱模剂层的厚度为0.5～1微米。