一种掩膜板、制备及其应用的制作方法

本发明涉及材料掩膜图案化沉积技术领域，尤其是涉及一种掩膜板、制备及其应用。

背景技术：

在半导体制造中，将材料层图案化的常用方法是在基板的整个表面上沉积一层材料，然后除去所需图案的以外区域已沉积的材料。通常使用光刻胶，曝光在材料层上形成光刻胶掩膜，再用刻蚀剂去除暴露的材料以获得需要的图案。之后移除光刻胶掩膜，清洁基板以及刻蚀残留物。在此过程中，基板上的所有材料都暴露在化学溶剂中，会对很多有机材料造成破坏，故而有机材料图案化应采用直接图案化技术。

直接图案化技术是在材料沉积的时候直接形成所需的图案，从而避免了沉积后处理接触到其他化学物质。其中掩膜板沉积是一种常用的直接图案化技术方案。

在掩膜板沉积过程中，材料的蒸气分子从蒸发源流向基底表面。具有所需图案的开口结构材料层(掩膜板)位于基底的正前方。当材料蒸气分子到达掩膜板时，除了掩膜板开口结构部分可通过，其他部分均被阻挡，使得材料在沉积到基板上时即可实现直接图案化，不需要额外的沉积后处理。

理论上，掩膜板沉积过程中，材料仅沉积到掩膜板开口正后方的基底表面上。然而在实际中，当蒸气分子从蒸发源到掩膜板的过程中，许多蒸气分子沿着与掩膜板和基底不完全垂直的方向移动，结果导致通过掩膜板后形成的图案区域延伸到所需区域之外，该现象称之为“阴影效应”。在高分辨率的oled微型显示器件的制备过程中，阴影效应将对器件的性能造成影响，进而成为提高oled微型显示器件分辨率的限制因素。

在高分辨率的oled微型显示器件的制造过程中，掩膜板的尺寸大且薄。此时掩膜板由于重力原因导致的变形，如图4所示，与基底之间的距离会发生变化。这种情况又会导致掩膜板变形区域附近的阴影效应增加，从而引起整个图案化沉积区域的变化，影响器件性能。

为了减少现有技术中重力引起的掩膜板重力变形的影响，采用在掩膜板下放置支撑结构，或者在图案化过程中提供支撑部件。但是这些方法均会对材料在基板上的沉积造成均匀性变差的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种掩膜板、制备及其应用，以解决现有技术中掩膜板重力变形的问题。

本发明通过调整使残余应力作用方向与重力方向相反，达到减少掩膜板由于自身重量引起的形变的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种掩膜板，其中，包括至少两层：第一掩膜层和第二掩膜层；

所述第一掩膜层含有残余拉应力的第一材料；所述第二掩膜层含有残余压应力的第二材料；

所述第一掩膜层和第二掩膜层都保留了其在刚性基板上形成时残余应力的特征；当所述掩膜板释放其内部残余应力，所述第二掩膜层横向膨胀，所述第一掩膜层横向收缩，所述掩膜板被残余应力共同作用达到最低的应变能状态。

在一些实施例中，所述第一材料为氮化硅，所述第二材料为二氧化硅。

在一些实施例中，所述第一掩膜层的厚度为50nm，残余拉应力1gpa。

在一些实施例中，所述第二掩膜层的厚度为1微米，残余压应力400mpa。

本发明还提供了一种掩膜板的制备方法，包括：

基板，该基板可提供刚性特征；

在所述基板上形成掩膜板；

所述掩膜板，包括至少两层：第一掩膜层和第二掩膜层；

所述第一掩膜层含有残余拉应力的第一材料；所述第二掩膜层含有残余压应力的第二材料；

所述第一掩膜层和第二掩膜层都保留了其在刚性基板上形成时残余应力的特征；当所述掩膜板释放其内部残余应力，所述第二掩膜层横向膨胀，所述第一掩膜层横向收缩，所述掩膜板被残余应力共同作用达到最低的应变能状态；

所述掩膜板上形成至少一个开口；所述开口贯穿所述掩膜板，所述开口形成所需的图案；

所述基板在所述掩膜板形成后去除。

在一些实施例中，所述形成掩膜板的方法为：低压化学气相沉积(lpcvd)、原子层外延、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、或溅射。

在一些实施例中，去除基板的方法为：光刻和反应离子刻蚀。

一种掩膜板的应用，上述的掩膜板用于蒸镀。

本发明具有的有益效果是：

本发明的掩膜板具有至少两层结构，该种结构使得掩膜板的应力零位面从其结构中间位置产生偏移，从而产生垂直于掩膜板面的力矩。当至少两层结构的掩膜板被水平放置在沉积设备中工艺时，由于应力作用补偿了重力对掩膜板结构的影响，从而减少了阴影效应的影响，提高了材料沉积的图案化精度，使得高分辨率的直接图案化技术成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明：掩膜板在实际使用中形成的状态示意图；

图2为本发明：掩膜板在应力力矩作用下“凸起”的示意图；

图3为本发明：掩膜板用于蒸镀的示意图；

图4为传统掩膜板受重力力矩影响下变形的示意图。

其中：掩膜板1、环形支撑架2、第一掩膜层10、第二掩膜层20、蒸发源3、掩膜板夹具4、基底夹具5、基底6、图案化图形7、开口201。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

参见图1-3所示：一种掩膜板1，其是具有所需沉积图案的超薄多层结构薄膜，其外部有环形支撑架2，环形支撑架2沿多层结构周长延伸。

该掩膜板1包括至少两层：第一掩膜层10和第二掩膜层20。其中第一掩膜层10含有残余拉应力的第一材料，本实施例中的第一材料为氮化硅。第二掩膜层20含有残余压应力的第二材料，本实施例中的第二材料为二氧化硅。另外，为了直接图案化尺寸小于10微米的密集图案，掩膜板1多层结构薄膜非常薄，优选的具有等于或小于1微米的厚度，本实施例中第一掩膜层10为50nm，残余拉应力1gpa，第二掩膜层20的厚度为1微米，残余压应力400mpa。第一掩膜层10和第二掩膜层20都保留了其在刚性基板上形成时残余应力的特征；当掩膜板1释放其内部残余应力，第二掩膜层20横向膨胀，第一掩膜层10横向收缩，掩膜板1被残余应力共同作用达到最低的应变能状态。

本实施例通过选择形成的掩膜板1结构的组成层的组分、厚度和残余应力，形成的掩膜板1的应力零位面下移至第一掩膜层10，使得掩膜板1具有朝着与重力相反的方向“凸起”的趋势，如图2所示，应该注意的是，此时掩膜板1示意并未考虑重力的作用。当放置于水平平行于基底的位置时，重力引起的下垂形变与“凸起”作用，使其减小乃至平衡，并且最终优选地基本消除，实现基本平坦的掩膜板结构，如图1所示。

如图3所示：掩膜板1的用于蒸镀。

蒸发源3，掩膜板夹具4，掩膜板1，基底夹具5，基底6。其中的蒸发源3是用于放置蒸发材料的坩埚，蒸发材料是用于oled微型显示器件发光层的有机材料。而且坩埚的开口面积显著小于沉积基底面积，为点蒸发源。基底夹具5是用于固定基底6，使其尽可能与掩膜板1水平平行的固定压板。基底6是用于沉积图案化材料的硅基底，其位置靠近掩膜板1，并与其呈水平平行放置；其上有有机发光材料形成的图案化图形7。掩膜板夹具4是将掩膜板1固定在的点蒸发源3和的基底6之间的机械夹具。

上述掩膜板1的制备方法，需要寻找具有刚性特征的基板，在该基板上上形成需要的掩膜板1。其中形成掩膜板的方法为常规沉积方法，如：低压化学气相沉积(lpcvd)、原子层外延、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、或溅射等。该掩膜板1具有至少两种不同的残余应力，残余应力的比值与材料以及沉积条件的函数相关，包括基板材料、沉积温度、沉积速率、腔室压力、前驱气体选择等。

具体步骤包括：

s1：通过低压化学气相沉积(lpcvd)形成氮化硅层10，其厚度为50纳米和第一残余拉应力1gpa；

s2：使用正硅酸乙酯(teos)为前驱气体，通过低压化学气相沉积(lpcvd)形成二氧化硅层20，其厚度1微米和第二残余压应力400mpa。

s3：在掩膜结构上开至少一个开口201，开口201根据需要，在目标基板上通过反应离子刻蚀(rie)在掩膜结构中形成通孔，并形成所需的图案。基板在掩膜结构形成后采用光刻和反应离子刻蚀去除，仅在外部沿其周长留有环形支撑架结构2。

上述制得的掩膜板，其掩膜结构形成并释放应力，第二残余压应力部分的补偿了第一残余拉应力，从而有效的降低了掩膜结构的断裂应力。使得掩膜板不会断裂，同时保持了所需的高张力。

本发明具有的有益效果是：

本发明的掩膜板具有至少两层结构，该种结构使得掩膜板的应力零位面从其结构中间位置产生偏移，从而产生垂直于掩膜板面的力矩。当至少两层结构的掩膜板被水平放置在沉积设备中工艺时，由于应力作用补偿了重力对掩膜板结构的影响，从而减少了阴影效应的影响，提高了材料沉积的图案化精度，使得高分辨率的直接图案化技术成为可能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。