掩膜板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种掩膜板，包括衬底和沉积在所述衬底的一侧的薄膜层；所述衬底上设置有通孔，所述薄膜层与所述通孔对应的区域设置有掩膜图案，所述薄膜层的材质为金属或金属氧化物。上述掩膜板包括衬底和沉积在衬底一侧的薄膜层，衬底上设置有通孔，并且薄膜层与所述通孔对应的区域设置有掩膜图案，衬底的材质为金属或金属氧化物。和传统的掩膜板相比，这种掩膜板的衬底的材质不局限于透明材质，而是不透明材质，消除了传统的掩膜板对衬底的材质选择的限制。本发明还提供一种上述掩膜板的制备方法。
【专利说明】掩膜板及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及微细加工【技术领域】，特别是涉及一种掩膜板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的提高，人们对高清晰度、大尺寸显示设备的需求越来越高。其中，具有高分辨率的FED (field emission display,场发射显示器)平板显示器需求也逐渐增大。场发射显示器是使发射电子的“电子枪”超小型化，每个像素都对应一个(或多个)电子枪和荧光体，做成一体化结构，并将这种一体化结构按照矩阵排列而构成的平板显示器。密集排列的电子发射体作为冷阴极电子源是场发射光源的重要组成部分，其电子发射效率直接影响场发射光源的发光效率，而电子发射体的电子发射效率直接受其生长密度影响。因此，制备生长密度可控的电子发射体是制备高效场发射光源的重要保证。
[0003]光刻是制备生长密度可控的电子发射体必不可少的一个环节，光刻中需要利用掩膜板进行曝光。在小尺寸、低分辨率的设备的制备过程中使用的掩膜板，一般使用对铁镍合金材料进行刻蚀，或者电铸镍-铁合金的方式进行制造，但这种方法制备的掩膜板在大尺寸、高分辨率的设备的制作过程中不太适用。
[0004]传统的制备场发射光源冷阴极采用的掩膜板一般是在高透过率的石英玻璃衬底上蒸镀铬金属层，再对铬金属层进行刻蚀而得到。因此，传统的掩膜板的衬底的材质为透明材质，在一定程度上限制了衬底材质的选择。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种衬底材质选择性大的掩膜板及其制备方法。
`[0006]—种掩膜板，包括衬底和沉积在所述衬底的一侧的薄膜层；
[0007]所述衬底上设置有通孔，所述薄膜层与所述通孔对应的区域设置有掩膜图案，所述薄膜层的材质为金属或金属氧化物。
[0008]在一个实施例中，所述衬底的材质为金属或金属氧化物。
[0009]在一个实施例中，所述衬底的材质为钨钢、铬钢、氧化铁或氧化铬。
[0010]在一个实施例中，所述衬底的材质和所述薄膜层的材质相同。
[0011]一种掩膜板的制备方法，包括以下步骤:
[0012]提供衬底，并在所述衬底上形成通孔；
[0013]在所述通孔内填充金属，接着在所述衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层；
[0014]在所述薄膜层与所述通孔对应的区域刻蚀出掩膜图案，并去除填充的所述金属，得到所述掩膜板。
[0015]在一个实施例中，所述填充在所述通孔内的金属为Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一种。
[0016]在一个实施例中，还包括在所述通孔内填充金属后，对填充了金属的衬底进行抛光的操作。
[0017]在一个实施例中，通过磁控溅射法、真空蒸镀法或化学气相沉积法在所述衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层。
[0018]在一个实施例中，所述刻蚀出掩膜图案的方法为为X射线刻蚀法或紫外线刻蚀法。
[0019]在一个实施例中，所述去除填充的金属的方法为将刻蚀了掩膜图案的衬底浸没在酸性溶液中并加热，所述酸性溶液不与所述薄膜层和所述衬底反应，且所述酸性溶液可以溶解所述通孔内的金属。
[0020]上述掩膜板包括衬底和沉积在衬底一侧的薄膜层，衬底上设置有通孔，并且薄膜层与所述通孔对应的区域设置有掩膜图案，衬底的材质为金属或金属氧化物。和传统的掩膜板相比，这种掩膜板的衬底的材质不局限于透明材质，而是不透明材质，消除了传统的掩膜板对衬底的材质选择的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为一实施方式的掩膜板的制备方法的流程图；
[0022]图2为实施例1制备掩膜板的工艺流程图；
[0023]图3为实施例2制备的掩膜板的结构示意图；
[0024]图4为实施例3制备的掩膜板的结构示意图；
[0025]图5为实施例4制备的掩膜板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]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的限制。
[0027]—实施方式的掩膜板，包括衬底和沉积在衬底一侧的薄膜层。
[0028]衬底上设置有通孔，薄膜层与通孔对应的区域设置有掩膜图案。
[0029]薄膜层的材质为金属或金属氧化物。具体的，薄膜层的材质可以为钨、铬、氧化铁或氧化铬。
[0030]衬底的材质可以为金属或金属氧化物。具体的，衬底的材质可以为钨钢、铬钢、氧化铁或氧化铬。
[0031]在本实施方式中，衬底和薄膜层的材质相同。当薄膜层和衬底的材质相同时，可以保证两者之间有相同的物理性质，如热膨胀性质等，从而保证衬底与薄膜的粘结程度，最大限度保证掩膜板的寿命。
[0032]衬底可以是圆形、正方形或长方形，在实际应用，可以根据需要灵活选择不同形状的衬底。
[0033]衬底的厚度可以为100 μ π1~200 μ m，可以根据实际需要灵活选择不同厚度的衬底。
[0034]衬底的表面平整度可以为0.3nnT0.6nm，衬底的表面较平整有利于在衬底表面沉
积薄膜层。[0035]薄膜层的厚度可以为10 μm-15 μ m，可以根据需要在衬底的一侧沉积不同厚度的
薄膜层。
[0036]掩膜图案可以为呈矩形排列的一系列方形孔洞、呈矩形排列的一系列圆形孔洞、呈圆形排列的一系列圆形孔洞、呈圆形排列的一系列方形孔洞，在实际应用中，可以根据需要制备出不同的掩膜图案。
[0037]上述掩膜板包括衬底和沉积在衬底一侧的薄膜层，衬底上设置有通孔，并且薄膜层与通孔对应的区域设置有掩膜图案，衬底的材质为金属或金属氧化物。和传统的掩膜板相比，这种掩膜板的衬底的材质不局限于透明材质，还可以是不透明材质，消除了传统的掩膜板对衬底的材质选择的限制。
[0038]如图1所示的上述掩膜板的制备方法，包括以下步骤:
[0039]S110、提供衬底，并在衬底上形成通孔。
[0040]衬底的材质可以为金属或金属氧化物。具体的，衬底的材质可以为钨钢、铬钢、氧化铁或氧化铬。
[0041]衬底可以是圆形或方形，在实际应用，可以根据需要灵活选择不同形状的衬底。
[0042]衬底的厚度可以为100 μm-200 μ m，可以根据实际需要灵活选择不同厚度的衬底。
[0043]衬底的表面平整度可以为0.3nnT0.6nm，衬底的表面较平整有利于在衬底表面沉
积薄膜层。
[0044]在衬底上制备出通孔，在实际应用中，可以根据需要制备出不同尺寸和不同形状的通孔，具体的，通孔可以是圆形或正方形等形状。通孔可以呈矩形排列，也可以呈圆形排列。
[0045]S120、在通孔内填充金属，接着在衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层。
[0046]通孔内填充的金属可以为可溶于酸的金属。将金属置于酸性溶液时，金属会与酸性溶液反应，并溶解。具体的，填充的金属可以为Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一种。
[0047]填充的金属要求能够被简单的除去，即能够被酸溶解，以及具有较低的熔点。
[0048]薄膜层的材质为金属或金属氧化物。具体的，薄膜层的材质可以为钨、铬、氧化铁或氧化铬。
[0049]在本实施方式中，薄膜层和衬底的材质相同，可以保证两者之间有相同的物理性质，如热膨胀性质等，从而保证衬底与薄膜的粘结程度，最大限度保证掩膜板的寿命。
[0050]S120还包括在通孔内填充金属后，对填充了金属的衬底进行抛光的操作。将填充了金属的衬底进行抛光，抛光后的填充了金属的衬底的平整度为0.3nnT0.6nm，填充了金属的衬底的表面较平整有利于在衬底表面沉积薄膜层。
[0051]可以通过磁控溅射法、真空蒸镀法或化学气相沉积法在衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层。
[0052]薄膜层的厚度可以为10 μm-15 μ m，可以根据需要在衬底的一侧沉积不同厚度的
薄膜层。
[0053]S130、在薄膜层与通孔对应的区域刻蚀出掩膜图案，并去除填充的金属，得到掩膜板。
[0054]刻蚀出掩膜图案的方法为X射线刻蚀法或紫外线刻蚀法。
[0055]掩膜图案可以为矩形排列的一系列方形孔洞、矩形排列的一系列圆形孔洞、圆形排列的一系列圆形孔洞、圆形排列的一系列方形孔洞，在实际应用中，可以根据需要制备出不同的掩膜图案。
[0056]去除通孔内填充的金属的方法可以是将刻蚀了掩膜图案的衬底浸入到酸性溶液中并加热，去除刻蚀了掩膜图案的衬底中填充的金属。酸性溶液不与薄膜层和衬底反应，且酸性溶液可以溶解通孔内的金属。具体的，酸性溶液可以是磷酸、盐酸或硝酸溶液。在实际操作中，加热的温度可以灵活调整，在本实施方式中，加热温度可以为50°C。
[0057]选择酸性溶液时应当注意,应当选择能与填充的金属反应,并将填充的金属溶解的酸性溶液，但是该酸性溶液不会与衬底以及薄膜层反应。例如，当填充的金属为金属铝，衬底和薄膜层为氧化铁时，酸性溶液可以选择磷酸溶液。这样，当把刻蚀了掩膜图案的衬底浸入到酸性溶液并加热时，磷酸会和填充的金属铝反应，并将金属铝溶解，但是不会和衬底以及薄膜层的氧化铁反应。
[0058]通过上述方法制备的掩膜板和传统的掩膜板相比，上述方法制备掩膜板的衬底材质不局限于透明材质，还可以是不透明材质，消除了传统的掩膜板对衬底的材质选择的限制。
[0059]上述方法通过在衬底上制备出所需的通孔，并在衬底的通孔填充金属后抛光，再在填充了金属的衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层，并在薄膜层与通孔对应的区域刻蚀出掩膜图案，最后去除填充的金属得到掩膜板。这种方法制备掩膜板可以采用的衬底材质为金属或金属氧化物，不局限于透明材质，而是不透明材质，消除了传统的掩膜板对衬底的材质选择的限制。
[0060]下面为具体实施例部分。
[0061]实施例1
[0062]如图2所示，在钨钢衬底上制备圆形排列的掩膜图案的方法，包括以下具体步骤:
[0063]以厚度为ΙΟΟμπκ表面平整度为0.5nm以及半径为IOcm的圆形钨钢作为衬底(210)，在衬底(210)上制备出半径为Icm的圆形通孔(212)，圆形通孔(212)之间的间隔为2cm，并呈圆形分布，如图2(a)所示。
[0064]然后，在圆形通孔(212)中填充金属铅。然后将填充了金属铅的衬底抛光，使填充了金属铅的衬底的平整度为0.4nm，如图2(b)所示。
[0065]用磁控溅射法把钨靶材溅射到填充了金属铁的衬底(210)的一侧，沉积厚度为10 μ m的金属钨薄膜形成薄膜层(220)，如图2 (c)所示。
[0066]在薄膜层(220)与圆形通孔对应的区域(212)用10W/cnTl5W/cm2的电子束在薄膜层(220)上刻蚀出由直径为60nm、周期为10 μ m且呈矩形排列的孔洞(230)组成的掩膜图案，得到刻蚀了掩膜图案的衬底。如图2(d)所示。
[0067]将刻蚀了掩膜图案的衬底浸入150mL硝酸中，加热至50°C保持lh，使金属铅充分溶解，去除填充的金属铅。得到衬底为钨钢，掩膜图案为圆形分布的圆形掩模板，如图2(e)所示。
[0068]实施例2
[0069]如图3所示，在铬钢衬底上制备矩形排列的掩膜图案的方法，包括以下具体步骤:
[0070]以厚度为150 μ m、表面平整度为0.3nm以及边长为IOcm的正方形的铬钢板作为衬底(310)，在衬底(310)上制备出边长为Icm的正方形通孔(312)，正方形通孔(312)之间的间隔为1cm。制备的正方形通孔(312)成矩形排列。
[0071]在正方形通孔(312)中填充金属锌。然后将填充了金属锌的衬底抛光，使填充了金属锌的衬底的平整度为0.3nm。
[0072]用真空蒸镀法在填充了金属锌的衬底(310)的一侧沉积厚度为10 μ m的金属铬薄膜形成薄膜层(320)。
[0073]在薄膜层(320)与正方形通孔(312)对应的区域用X射线刻蚀出由直径为50nm、周期为I μ m并呈矩形排列的孔洞组成的掩膜图案(330)，得到刻蚀了掩膜图案的衬底。
[0074]将刻蚀了掩膜图案的衬底浸入150mL盐酸中，加热至50°C保持lh，使金属锌充分溶解，去除填充的金属锌。得到衬底为金属铬钢，掩膜图案为矩形排列的正方形掩膜板。
[0075]实施例3
[0076]如图4所示，在氧化铁板上制备圆形排列的掩膜图案的方法，包括以下具体步骤:
[0077]以厚度为100 μ m、表面平整度为0.6nm以及直径为IOcm的圆形氧化铁板作为衬底(410)，在衬底(410)上制备出直径为Icm的圆形通孔(412)，圆形通孔(412)之间的间隔为Icm,并呈圆形排列。
[0078]在圆形通孔(412)中填充金属铝。然后将填充了金属铝的衬底抛光，使填充了金属铝的衬底的平整度为0.5nm。
[0079]用化学气相沉积法在填充了金属铝的衬底(410)的一侧，沉积厚度为15 μ m的氧化铁薄膜形成薄膜层(420)。
[0080]在薄膜层(420)与圆形通孔(412)对应的区域用紫外线刻蚀出直径为200nm，周期为2μπι，且呈圆形排列的孔洞组成的掩膜图案(430)，得到刻蚀了掩膜图案(430)的衬底。
[0081]将刻蚀了掩膜图案的衬底浸入200mL磷酸中，加热至50°C保持lh，使金属铝充分溶解，去除填充的金属铝，得到衬底为氧化铁，掩膜图案为圆形分布的圆形掩膜板。
[0082]实施例4
[0083]如图5所示，在氧化铬板衬底上制备环形的掩膜图案的方法，包括以下具体步骤:
[0084]以厚度为200 μ m、表面平整度为0.6nm以及直径为IOcm的圆形氧化铬板作为衬底510，在衬底上制备出带状环形的宽度为Icm的通孔512，通孔之间的间隔为1cm，并呈环形分布。
[0085]在通孔中填充金属铝。然后将填充了金属铝的衬底抛光，使填充了金属铝的衬底的平整度为0.6nm。
[0086]用化学气相沉积法在填充了金属铝的衬底的一侧，沉积厚度为15 μ m的氧化铬薄膜形成薄膜层520。
[0087]在薄膜层与通孔对应的区域，用紫外线刻蚀出直径为500nm、周期为2μπι且呈圆形分布的掩膜图案530，得到刻蚀了掩膜图案的衬底。
[0088]将刻蚀了掩膜图案的衬底浸入200mL磷酸中，加热至50°C保持lh，使金属铝充分溶解，去除填充的金属铝，得到衬底为氧化铬，掩膜图案为环形分布的圆形掩膜板。
[0089]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本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。
【权利要求】
1.一种掩膜板,其特征在于,包括衬底和沉积在所述衬底的一侧的薄膜层； 所述衬底上设置有通孔，所述薄膜层与所述通孔对应的区域设置有掩膜图案，所述薄膜层的材质为金属或金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述衬底的材质为金属或金属氧化物。
3.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述衬底的材质为钨钢、铬钢、氧化铁或氧化铬。
4.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述衬底的材质和所述薄膜层的材质相同。
5.一种掩膜板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供衬底，并在所述衬底上形成通孔； 在所述通孔内填充金属，接着在所述衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层； 在所述薄膜层与所述通孔对应的区域刻蚀出掩膜图案，并去除填充的所述金属，得到所述掩膜板。
6.根据权利要求4所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述填充在所述通孔内的金属为Mg、Al、Zn、Sn和Pb中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，还包括在所述通孔内填充金属后，对填充了金属的衬底进行抛光的操作。
8.根据权利要求5所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，通过磁控溅射法、真空蒸镀法或化学气相沉积法在所述衬底的一侧沉积金属或金属氧化物形成薄膜层。
9.根据权利要求5所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述刻蚀出掩膜图案的方法为X射线刻蚀法或紫外线刻蚀法。
10.根据权利要求5所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述去除填充的金属的方法为将刻蚀了掩膜图案的衬底浸没在酸性溶液中并加热，所述酸性溶液不与所述薄膜层和所述衬底反应，且所述酸性溶液可以溶解所述通孔内的金属。
【文档编号】G03F1/38GK103777461SQ201210401411
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】周明杰, 梁艳馨, 陈贵堂 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司