掩膜板及其製作方法與流程

2023-07-29 01:40:31 5

本申請涉及掩膜板技術領域，更具體地說，涉及一種掩膜板及其製作方法。

背景技術：

掩膜板是半導體晶片、微機電產品、顯示面板等製造過程中經常使用的工具之一，其可結合光刻、蒸鍍、濺射等工藝，以形成半導體結構。一般情況下，掩膜板是在金屬薄板的特定位置上製作出工藝所需的開口，之後再進行光刻、刻蝕、蒸鍍、濺射等工藝，在半導體膜層上形成特定圖案。

隨著半導體技術的發展，工藝尺寸越來越小，掩膜板的精度也越來越高，其厚度也越來越薄。這種高精度掩膜板的常用製備方法有電鑄法。電鑄法製備掩膜板的過程包括：提供基板；在基板上塗覆貼膜；對貼膜進行曝光；去除部分貼膜，形成開口；在開口處採用電鑄工藝，得到電鑄層；將電鑄層從基體上剝離，得到掩膜板。

現有技術中，通常採用機械剝離的方式，將電鑄層從基體上剝離。但是，發明人發現，採用現有技術製得的掩膜板，時常會有損壞，即掩膜板的良率較低。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種掩膜板製作方法，解決了現有技術中的問題，提高了掩膜板的良率。

為實現上述技術目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種掩膜板製作方法，包括：

提供基板，所述基板的材料為絕緣材料；

在所述基板上形成圖案化的電極層，所述圖案化的電極層上具有多個電極，所述電極層的材料為導電材料；

採用電鑄工藝，在所述電極層上形成電鑄膜；

採用機械剝離工藝，將所述電鑄膜剝離所述基板和所述圖案化的電極層，得到掩膜板。

優選的，所述電鑄膜與所述基板之間的附著力小於5mpa。

優選的，所述電鑄膜與所述基板之間的附著力小於0.1mpa。

優選的，所述電極與所述電鑄膜之間的附著力小於或等於1mpa。

優選的，所述基板的材料為玻璃或塑料。

優選的，所述基板的表面粗糙度小於0.5μm。

優選的，所述掩膜板的表面粗糙度小於0.5μm。

優選的，所述電鑄膜的側向生長速度與其縱向生長速度相同。

優選的，所述掩膜板上開口的寬度為w，所述掩膜板的厚度為d，位於所述掩膜板上開口兩側的所述電極層上兩個電極的間距為l，則l＝w+2d。

優選的，所述電鑄工藝的電流密度為0.03a/㎡，電鑄液的溫度在35℃～40℃以內，電鑄液的ph值為2.5～3.5；或者所述電鑄工藝的電流密度為0.05a/㎡，電鑄液的溫度在45℃～50℃以內，電鑄液的ph值為3.5～4.5。

優選的，所述電鑄膜的厚度為10μm，大小為10cm×10cm，所述電鑄工藝的電鑄時間為5min～8min。

優選的，所述電極的寬度在3μm～5μm以內。

優選的，所述電極的厚度小於0.5μm。

優選的，所述電極層的材料為軟金屬、石墨烯、導電聚合物、或透明金屬氧化物。

優選的，所述軟金屬為布氏硬度在20hv～58hv以內的金屬，所述軟金屬材料的電極與所述電鑄膜之間的附著力小於或等於1mpa。

優選的，所述軟金屬為金、銀、錫、鉛、鎂、或銦。

優選的，所述導電聚合物為含有共軛π鍵的高分子聚合物，所述導電聚合物材料的電極與所述電鑄膜之間的附著力小於或等於0.1mpa。

優選的，所述導電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯、或聚雙炔。

優選的，所述透明金屬氧化物為氧化銦錫ito、氧化銦鋅izo、氧化銻錫ato、或氧化鋁鋅azo，所述透明金屬氧化物材料的電極與電鑄膜之間的附著力在0.05mpa～0.1mpa以內。

優選的，所述石墨烯材料的電極與所述電鑄膜之間的附著力在0.5mpa～1mpa以內。

優選的，所述電鑄膜的材料為鎳、鎳鈷合金、或鐵鎳合金。

優選的，所述電極層的材料為軟金屬、導電聚合物、或透明金屬氧化物時，所述在所述基板上形成圖案化的電極層具體為：

採用濺射工藝或電沉積工藝，在所述基板上形成電極層；

採用光刻和刻蝕工藝，在所述電極層上形成多個開口，得到所述多個電極。

優選的，所述電極層的材料為石墨烯時，所述在所述基板上形成圖案化的電極層具體為：

採用旋塗工藝或化學氣相沉積工藝，在所述基板上形成所述電極層；

採用光刻和刻蝕工藝，在所述電極層上形成多個開口，得到所述多個電極。

本發明實施例還公開了一種採用以上所述的掩膜板製作方法製作而成的掩膜板。

從上述技術方案可以看出，本發明實施例提供的掩膜板製作方法，基板選用絕緣材料，之後在基板上形成圖案化的電極層，在電極層上電鑄得到電鑄膜，之後採用機械剝離工藝，剝離電鑄膜，得到掩膜板。由於基板材料的調整，使得電鑄膜與基板之間的附著力小於現有技術中的不鏽鋼等金屬材料基板與電鑄膜間的附著力，從而在一定程度上提高了掩膜板的良率，從根本上解決了現有技術中的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種掩膜板製作方法的流程圖；

圖2-圖7為本發明實施例提供的一種掩膜板製作方法的各步驟剖面圖。

具體實施方式

正如背景技術所述，採用現有技術中的方法製得的掩膜板的良率較低，發明人發現，出現這種問題的原因在於，由於高精度掩膜板的厚度很薄，約在5μm-15μm之間，並且掩膜板內有大量的開口，在這種情況下，再採用機械剝離工藝，將電鑄膜從基板上直接剝離下來，由於電鑄膜與基板之間具有一定的附著力，機械剝離電鑄膜的過程中極易損壞電鑄膜，導致掩膜板的良率降低。

並且，現有技術中多採用不鏽鋼等金屬材料作為基板，而電鑄膜的材料也多為金屬或合金，基板材料和電鑄膜的材料屬性相近，導致二者間的附著力較大，因此，採用機械剝離的方式必然容易導致電鑄膜的損壞。

基於此，本發明實施例提供了一種掩膜板製作方法，包括以下步驟：

提供基板，所述基板的材料為絕緣材料；

在所述基板上形成圖案化的電極層，所述電極層上具有多個電極，所述電極層的材料為導電材料；

採用電鑄工藝，在所述電極層上形成電鑄膜；

採用機械剝離工藝，將所述電鑄膜剝離所述電極層，得到掩膜板。

本發明實施例提供的掩膜板製作方法，基板選用絕緣材料，之後在基板上形成圖案化的電極層，在電極層上電鑄得到電鑄膜，之後採用機械剝離工藝，剝離電鑄膜，得到掩膜板。由於基板材料的調整，使得電鑄膜與基板之間的附著力小於現有技術中的不鏽鋼等金屬材料基板與電鑄膜間的附著力，從而在一定程度上提高了掩膜板的良率，從根本上解決了現有技術中的問題。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供了一種掩膜板製作方法，該方法的流程圖如圖1所示，各步驟的剖面圖如圖2-圖7所示，各步驟的具體說明如下。

步驟s1：參見圖2，提供基板11，所述基板11的材料為絕緣材料。

本實施例中的掩膜板的材料優選為鎳、鎳鈷合金、或鐵鎳合金。與現有技術中的不鏽鋼等金屬導電基板不同，本實施例中的基板11的材料為絕緣材料，與現有技術相比，本實施例中的絕緣材料與金屬電鑄膜之間的附著力，小於不鏽鋼等金屬基板與電鑄膜之間的附著力。

需要說明的是，為了進一步驗證本發明實施例的效果，本實施例中優選採用中國國家標準gb5210-85《塗層附著力的測定法-拉開法》中規定的方法，來測量基板與電鑄膜之間的附著力，以及電鑄膜與電極之間的附著力。具體的，拉開法所測定的附著力是指在規定的速度下，在試樣的膠結面上施加垂直、均勻的拉力，以測定塗層間或塗層與底材間附著破壞時所需的力。當然，本實施例中還可以採用其他方法來測定基板與電鑄膜之間的附著力，以及電鑄膜與電極之間的附著力，本實施例中對此不做限定。

經實際測量發現，現有技術中的不鏽鋼等金屬基板與電鑄膜直接接觸時，二者之間的附著力在5mpa～10mpa之間，而本實施例中的基板與電鑄膜接觸時，二者之間的附著力小於5mpa，更優選的，電鑄膜與基板之間的附著力小於0.1mpa。基於此，本實施例中的基板材料優選為玻璃或塑料。以塑料基板為例，可選用聚乙烯、聚丙烯等材質的塑料基板。

步驟s2：如圖2所示，在基板11上形成電極層12。該電極層12的材料為導電材料，根據電極層12材料的不同，形成電極層12的方式不同。

現有技術中的基板的材料為不鏽鋼等金屬導電材料，因此，可以將基板作為電極，直接在基板上電鑄掩膜板材料，但是如以上所述，現有技術中的基板與電鑄膜間的附著力過大，導致機械剝膜過程損傷掩膜板。因此本實施例中選用絕緣的基板材料，絕緣材料的基板與電鑄膜間的附著力，遠遠小於現有技術中的金屬基板與電鑄膜間的附著力，絕緣材料的基板並不能作為電鑄過程的電極，因此，為了滿足電鑄工藝需求，需在絕緣材料的基板上設置導電的電極。

步驟s3：參見圖3-圖5，採用光刻和刻蝕工藝，對電極層12進行圖案化，得到圖案化的電極層，所述圖案化的電極層上具有多個電極14。

需要說明的是，為了滿足機械剝離工藝的需求，本實施例中形成的電極14與電鑄膜之間的附著力優選小於或等於1mpa。

本實施例中為了滿足電極14與電鑄膜間附著力的需求，電極層12的材料可以為軟金屬、石墨烯、導電聚合物、或透明金屬氧化物。

其中，本實施例中的軟金屬為布氏硬度在20hv～58hv以內的金屬，經測量，軟金屬材料的電極與所述電鑄膜之間的附著力小於或等於1mpa。優選的，本實施例中的軟金屬可以為金、銀、錫、鉛、鎂、或銦。

本實施例中的導電聚合物為含有共軛π鍵的高分子聚合物，經測量，導電聚合物材料的電極與所述電鑄膜之間的附著力小於或等於0.1mpa。優選的，本實施例中的導電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯、或聚雙炔。

本實施例中的透明金屬氧化物為氧化銦錫ito、氧化銦鋅izo、氧化銻錫ato、或氧化鋁鋅azo。經測量，本實施例中的透明金屬氧化物材料的電極與電鑄膜之間的附著力在0.05mpa～0.1mpa以內。

當電極層12的材料為軟金屬、導電聚合物、或透明金屬氧化物時，在基板11上形成電極層12的方式可以為，採用濺射工藝或電沉積工藝，在基板11上形成電極層12。

當電極層的材料為石墨烯時，在基板11上形成電極層12的方式可以為，採用旋塗工藝或化學氣相沉積工藝，在基板11上形成所述電極層12。其中，經測量，石墨烯材料的電極與電鑄膜之間的附著力在0.5mpa～1mpa以內。

形成電極層12後，對電極層12圖案化的過程具體為：

首先，如圖3所示，先在電極層12上旋塗光刻膠層，之後採用具有所述多個電極14圖形的掩膜板對該光刻膠層進行曝光、顯影，在該光刻膠層上形成電極圖形13；

之後如圖4所示，以具有多個電極圖形的光刻膠層為掩膜，採用幹法刻蝕或溼法腐蝕工藝，去除未被光刻膠層覆蓋的電極層材料，在所述電極層12上形成多個開口15，從而得到多個電極14；

最後，如圖5所示，去除光刻膠層，得到圖案化的電極層，多個電極14暴露於基板11表面上。

步驟s4：得到圖案化的電極層之後，參見圖6，採用電鑄工藝，在所述電極層上形成電鑄膜16。本實施例中的電鑄膜16的材料優選為鎳、鎳鈷合金、或鐵鎳合金。

需要說明的是，電鑄膜16的形成過程中，多個電極14即作為電鑄過程的一個電極，電鑄膜材料吸附於電極14上。電鑄過程中，各個方向電鑄得到的電鑄材料的厚度是相同的，即電鑄膜的側向生長速度與其縱向生長速度相同。

基於此，可以根據掩膜板上的開口寬度確定電極14的寬度以及兩個電極14間的開口寬度。具體的，如圖5和6所示，掩膜板(即電鑄膜16，下同)上開口的寬度為w，掩膜板的厚度為d，則位於掩膜板上開口兩側的所述電極層上兩個電極14的間距為l，則l＝w+2d。

並且，由於電鑄膜材料是圍繞電極14生長的，且電鑄過程各個方向的生長速度均勻，因此，最終得到的電鑄膜16表面並非完全平整的，而是存在一些凸起和凹陷區域，即電鑄膜16表面具有一定的粗糙度，為了不影響掩膜板的正常使用，本實施例中優選電鑄膜16的表面粗糙度小於0.5μm，即將電鑄膜16剝離基板和電極後得到的掩膜板的表面粗糙度小於0.5μm，也就是說，掩膜板表面凸起區域的頂點與凹陷區域的最低點之間的垂直距離小於0.5μm。

同樣的，為了確保掩膜板的質量，本實施例中的基板11的表面粗糙度同樣要求小於0.5μm，可通過前期對基板表面進行打磨，以滿足基板表面粗糙度的要求。

為了滿足電鑄膜粗糙度的要求，電極14的寬度和厚度應設置的儘量小，本實施例中電極14的寬度優選在3μm～5μm以內，電極14的厚度小於0.5μm。

本實施例中對電鑄工藝參數並不做具體限定，只要能夠滿足電鑄膜的生長需要即可。舉例來說，本實施例中電鑄工藝的電流密度為0.03a/㎡，電鑄液的溫度在35℃～40℃以內，電鑄液的ph值為2.5～3.5；或者所述電鑄工藝的電流密度為0.05a/㎡，電鑄液的溫度在45℃～50℃以內，電鑄液的ph值為3.5～4.5。以電鑄膜16的厚度為10μm，大小為10cm×10cm為例，形成該電鑄膜16，在以上電鑄液的參數設置下，所需的電鑄工藝的電鑄時間為5min～8min。

步驟s5：如圖7所示，採用機械剝離工藝，將所述電鑄膜16剝離基板11和電極14，得到掩膜板17。

本實施例中的基板11與電鑄膜16之間的附著力遠遠小於現有技術中的不鏽鋼等金屬基板與電鑄膜之間的附著力，並且，本實施例中的電極14電鑄膜16之間的附著力也遠遠小於現有技術中的不鏽鋼等金屬基板與電鑄膜之間的附著力，因此，在採用機械剝離工藝，剝離電鑄膜16時，對電鑄膜16的損傷大大減小了，提高了掩膜板17的良率。

並且，由於電極與電鑄膜接觸的區域非常小，進行機械剝離時，所需的力也很小，因此，在一定程度上，電極與電鑄膜之間的附著力可以稍大於基板與電鑄膜之間的附著力，在機械剝離電鑄膜時，也不會將電極剝離基板，本實施例中基板、電極、電鑄膜的材料選擇，需滿足在機械剝離電鑄膜時，不會將電極剝離基板的要求。

本實施例中還可以通過緩慢增加機械脫模力的方式，進一步的減小機械剝離電鑄膜時，損壞電鑄膜的風險，以提高掩膜板的良率。

本發明是實施例還公開了一種採用以上實施例中的掩膜板製作方法製作而成的掩膜板。

本發明實施例公開的掩膜板及其製作方法，通過調整基板的材料，以及電極的材料，減小基板與電鑄膜之間以及電極與電鑄膜之間的附著力，使得電鑄膜與基板之間的附著力，以及電極與電鑄膜之間的附著力，遠遠小於現有技術中的不鏽鋼等金屬材料基板與電鑄膜間的附著力，減小了機械剝離電鑄膜過程中對電鑄膜的損傷，從而在一定程度上提高了掩膜板的良率，從根本上解決了現有技術中的問題。

舉例來說，本實施例中的掩膜板及其製作方法，可用於oled(organiclight-emittingdiode，有機電雷射顯示)顯示面板或lcd顯示面板等製作過程中使用的高精度掩膜板。但本實施例對該掩膜版及其製作方法的應用範圍不做限制。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。