[发明专利]一种柔性碳膜掩膜

说明书

本发明提供了一种柔性碳膜掩膜，所述柔性碳膜掩膜为石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米材料、金属纳米材料、金属或非金属氧化物纳米材料、有机前驱体碳化膜、碳纤维中的任意一种或多种组成的薄膜，且所述薄膜上带有掩膜图案；其厚度可调性高，可调范围大，且具有很高的易加工性，其上可以制出各种形状的小至纳米尺寸的精细图案，其热传导性好、耐高温、强度大，可通过分子间作用吸附贴合在器件表面，覆盖和揭下都非常容易且不会对器件造成损伤。

技术领域

本发明属于掩膜技术领域，具体涉及一种柔性碳膜掩膜。

背景技术

OLED制造的蒸镀工艺或半导体制造的刻蚀工艺，一般都需要通过掩模实现图案化。常规掩模一般都是由不锈钢、Invar钢等制造。为了增加器件图案的精度，不但需要这些掩模具有高精细的图案，往往还要这些掩模厚度非常薄。例如，在OLED蒸镀工艺中，材料凝结在基板上会使基板升温，使掩模发生横向和纵向的热膨胀，导致图案水平偏移和因掩模翘曲导致的图案变形。因此，精细掩模通常使用Invar合金，其线性热膨胀系数只有1.6×10^-6/K，在蒸镀过程中的形变较小。面源蒸镀成本极高，点源蒸镀却会导致阴影的产生，为降低阴影，高PPI图案的蒸镀需要掩模的厚度一般在10μm量级，且原则上越薄越好，这极大提高其加工难度和成本。

目前基于碳掩模的技术都是基于金刚石型硬碳膜，其制备较困难，且难以转移，使其使用受到很大限制，一般都是用于半导体刻蚀，难以应用到OLED蒸镀等工艺中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性碳膜掩膜，其厚度可调性高，可调范围大，且具有很高的易加工性，其上可以制出各种形状的小至纳米尺寸的精细图案，其热传导性好、耐高温、强度大，可通过分子间作用吸附贴合在器件表面，覆盖和揭下都非常容易且不会对器件造成损伤。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种柔性碳膜掩膜，所述柔性碳膜掩膜为石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米材料、金属纳米材料、金属或非金属氧化物纳米材料、有机前驱体碳化膜、碳纤维中的任意一种或多种组成的薄膜，且所述薄膜上带有掩膜图案。

所述柔性碳膜掩膜的厚度为1nm-100μm。

所述有机前驱体碳化膜为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚苯撑乙烯、沥青、纤维素中的任意一种或多种形成的薄膜。

所述柔性碳膜掩膜的成膜方式包括旋涂、喷涂、刮涂、滴涂、浸涂、印刷、静电纺丝、挤出、打印、气相沉积中的任意一种或多种。旋涂法可以制备出厚度为纳米级到微米级厚度的均匀聚合物薄膜和无机材料薄膜；静电纺丝方法可以制备出直径10nm–10μm量级的聚合物纤维组成的巨大薄膜；挤出法制备的碳纤维直径可小于1μm，并可通过单根纤维或丝束的编织，形成单层或多层的薄膜，还可与其它材料复合制备成复合薄膜。更低成本的碳膜，可以使用刮涂、拉伸等方法制备的聚合物薄膜作为前驱体。目前很多低成本聚合物薄膜可以做到10μm以下，且随着技术的进步还在逐渐变薄，同时保持高度的均一性和很大的强度。对聚合物进行碳化处理形成的碳膜，厚度一般只有原来的1/3左右，且强度极大增强，热膨胀系数减小，可用来制作极低成本高精细掩模。

掩模图案通过在前驱体形成过程中引入、前驱体成膜后加工引入、碳膜形成过程中引入或柔性碳膜形成后加工引入。

掩膜图案的形成方法包括模板法、压印法、自组装法、印刷、打印、激光刻蚀、电子束刻蚀、等离子体刻蚀中的任意一种或多种。

掩模图案如果在前驱体形成过程中引入，可采用打印、印刷或自组织退火的方式。

掩模图案如果在碳膜形成过程中引入，可采用激光直写碳化的方式。

掩模图案如果在前驱体成膜后加工引入或柔性碳膜形成后加工引入，可采用离子束刻蚀的方式。