CN101373325A - 半色调掩模板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半色调掩模板结构，包括：基板，形成在基板上的半色调区域和全色调区域，其中在半色调区域和全色调区域交界位置处形成有一过渡区域。该过渡区域直接露出基板的空白区域；或者半色调区域和过渡区域均由形成在基板上的半色调层构成，过渡区域的半色调层厚度较半色调区域的半色调层厚度薄。本发明同时公开了该半色调掩模板结构的制造方法。本发明通过在掩模板的全色调区域和半色调区域交界处的半色调层上面适当的降低半色调层材料的厚度或者去除掉一小部分半色调层，使在此位置的光的透过率增加，以弥补在此区域光的透过率比其他半色调区域的低，以提高整个半色调区域光强的均匀性，从而降低不良的发生。

Description

半色调掩模板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)技术，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器制造工艺中的半色调掩模板结构及其制造方法。

背景技术

TFT LCD作为一种低功耗低辐射的新型显示器越来越在市场中占有更重要的地位，为了提高市场份额生产厂家不断采用新技术以提高产量来提高竞争力。目前采用的4次光刻工艺(简称：“4Mask”)技术便是其中之一，即将有源层(Active)和源漏电极金属层(S/D)用一个掩模来完成，这项技术目前主要包括两种技术，即灰色调(Gray tone)技术和半色调(Half tone)技术，其中half tone技术较Gray tone技术在曝光时可以得到更为均匀的形貌，这样在形成薄膜晶体管(TFT)的沟道过程中，采用half tone技术更有利于控制沟道厚度的均匀性同时降低了沟道不良的形成。

虽然Half tone技术有以上优点，但是在形成TFT沟道的时候在靠近源漏电极金属的位置光刻胶的厚度仍会比沟道中央处的要厚，同样也会使沟道尺寸变小，由于Half tone技术不像Gray tone技术那样比较容易的调整TFT沟道的尺寸，因此这就成为一个此项技术的一个缺点，另外在光刻胶比较厚的地方容易形成源漏电极金属层或者是有源层的残留，这会影响整个TFT结构的电学特性，这也成为此项技术的一个缺点。

图1所示是现有技术中Half tone掩模版结构。如图1所示，该掩模版结构由基板2、及基板2上的全色调(full tone)区域11和半色调(half tone)区域12组成。图2是图1的截面图，可以更清楚地了解该掩模版结构。如图2所示该掩模版结构包括：基板2、形成在基板2上的全色调(full tone)层3和半色调(Half tone)层4，其中全色调(full tone)层3上方覆盖有半色调层4，二者定义的区域合称全色调区域11(参看图1)；而基板2上仅覆盖半色调层4的区域称为半色调区域12(参看图1)。

图3是现有技术的Half tone掩模版、光线通过后光强分布、及光刻胶在该光强分布光线照射下曝光后光刻胶的形貌示意图。如图3所示，当外部光源1照射到该Half tone掩模版的上表面时，光线透过该掩模版，形成标号5所示的光强分布曲线，该光强分布曲线的光线对光刻胶曝光后，得到曝光后的光刻胶形貌6，由曝光后的光刻胶形貌6可见光刻胶在掩模版的半色调区域和全色调区域交界处的厚度不均匀。图4所示是采用现有技术的Halftone掩模版形成的TFT沟道形貌。如图4所示，由于图3中曝光后的光刻胶形貌在掩模版的半色调区域和全色调区域交界处的光刻胶厚度不均匀，导致后续在形成图4所示的沟道时，在半色调区域光刻胶相对较厚的位置，即在沟道的边缘易形成源漏电极金属层或者是有源层的残留7，该残留7影响到TFT结构的电学特性，并进而影响液晶显示器的良品率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种半色调掩模板结构及其制造方法，通过在掩模板的全色调区域和半色调区域交界处的半色调层上面适当的降低半色调层材料的厚度或者去除掉一小部分半色调层，使在此位置的光的透过率增加，以弥补在此区域光的透过率比其他半色调区域的低，以提高整个半色调区域的光强的均匀性，从而降低不良的发生。

为了实现上述目的，本发明提供一种半色调掩模板结构，包括：基板，形成在基板上的半色调区域和全色调区域，其中在所述的半色调区域和全色调区域交界位置处形成有一过渡区域。

上述方案中，所述过渡区域直接露出所述基板，且过渡区域的宽度小于所述半色调区域宽度的1/7。或者所述半色调区域和过渡区域均由形成在基板上的半色调层构成，所述的过渡区域的半色调层厚度较半色调区域的半色调层厚度薄，且过渡区域的半色调层厚度小于所述半色调区域的半色调层厚度的2/3。所述全色调区域包括形成在所述基板上的全色调层和形成在全色调层上方的半色调层。所述全色调层的材料为不透光金属材料。所述半色调层的材料为半透光的金属氧化物。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种半色调掩模板结构的制造方法，包括：

步骤1、在基板上沉积一层不透光金属材料，并在该不透光金属材料上面涂一层光刻胶，经过曝光、显影和刻蚀后形成掩模板全色调区域的全色调层；

步骤2、在掩模板上沉积一层半透光材料，并在该半透光材料上面涂一层光刻胶，在半色调区域和全色调区域外的区域对光刻胶进行曝光；

步骤3、步骤2中的曝光完成后，接着在半色调区域和全色调区域交界的位置的半色调区域一侧的很小的一部分继续进行曝光，使得此位置的光刻胶曝光量比其它的半色调区域的大，进行显影和刻蚀后，在半色调区域和全色调区域邻接位置的半色调层被部分去掉或完全去掉。

上述方案中，所述步骤1沉积一层不透光金属材料具体为沉积一层金属铬，所述步骤2中沉积一层半透光材料具体为沉积氧化铬。

与现有的半色调掩模版相比，本发明具有以下优点：

第一、使用本发明的半色调掩模版进行掩模和曝光后，所得到的半色调区域的光刻胶厚度的均匀性更好，特别是在半色调区域与全色调区域交界位置处的光刻胶可以得到与半色调区域的中央区域差别不大的厚度；

第二、由于半色调区域的光刻胶均匀，因此后续所形成的沟道的尺寸更容易得到控制，降低了工艺中的不良的发生；

第三、提高了工艺的冗余度提高了产品的良率，降低了对工艺的要求。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。

附图说明

图1是现有技术的Half tone掩模版结构；

图2是图1的截面图；

图3是现有技术的Half tone掩模版、光线通过后的光强分布、及光刻胶在该光强分布的光线照射下曝光后光刻胶的形貌示意图；

图4是采用现有技术的Half tone掩模版形成的TFT沟道形貌；

图5是本发明实施例1的Half tone掩模版结构；

图6是图5的截面图；

图7是本发明具体实施例1的Half tone掩模版、光线通过后的光强分布、及光刻胶在该光强分布的光线照射下曝光后光刻胶的形貌示意图；

图8是采用具体实施例1的Half tone掩模版形成的TFT沟道形貌；

图9是本发明实施例2的Half tone掩模版结构；

图10是图9的截面图；

图11是本发明具体实施例2的Half tone掩模版、光线通过后的光强分布、及光刻胶在该光强分布光线的照射下曝光后光刻胶的形貌示意图。

图中标识:1、光源；2、基板；3、全色调层；4、半色调层；5、现有技术的掩模版透光光强分布；6、曝光后光刻胶的形貌；7、源漏电极金属层或者是有源层的残留；9a、具体实施例1的掩模版透光光强分布；9b、具体实施例2的掩模版透光光强分布；10a、具体实施例1中的光刻胶形貌；10b、具体实施列2中的光刻胶形貌；11、全色调区域；12、半色调区域；13无半色调层材料区域；14、半色调层厚度低的区域；15、沟道。

具体实施方式

下面结合附图说明和首选具体实施例，对本发明进行进一步详细地说明。

具体实施例1

图5是本发明实施例1的Half tone掩模版结构平面示意图。如图5所示，该掩模版结构包括基板2，基板2上的全色调区域11和半色调区域12组成，及在全色调区域11和半色调区域12邻接位置无半色调层材料区域13。图6是图5的截面图。如图6所示，全色调区域11主要由全色调层3和覆盖在全色调层3上的半色调层4构成；而半色调区域12是半色调层4直接形成在基板2上的区域；相对于现有技术，本实施例中全色调区域11和半色调区域12邻接位置的半色调层4区域被去掉，形成无半色调层材料区域13的过渡区域，该过渡区域的宽度小于半色调区域宽度的1/7(即小于后续形成沟道宽度：过渡区域与半色调区域宽度之和的1/8)，该过渡区域的宽度与半色调区域的半色调层的材料厚度相关，随着他变化而同时变化。

图7所示是本发明具体实施例1的Half tone掩模版、光线通过后光强分布、及光刻胶在该光强分布光线照射下曝光后光刻胶的形貌示意图。如图5所示，当光源1经过本实施例1的掩模版后，透过光线的光强分布如图中的形成标号9a所示，由于全色调区域11和半色调区域12邻接位置的半色调层被去掉，因此从而在此位置的光的透过率较其它的半色调区域强，进而提交了整个半色调区域光强的均匀性。该光强分布的光线对光刻胶进行曝光后的光刻胶形貌如标号10a所示，与图3中的光刻胶形貌相比，在光刻胶厚与薄的过渡区域，10a所示的光刻胶变化要陡，这样在后续形成沟道时，使形成的沟道15的厚度均匀性较好，沟道曲线光滑，如图8所示，从而使沟道的尺寸更容易控制，降低不良的发生，提高工艺的冗余度。

具体实施例2

图9所示是本发明实施例2的Half tone掩模版结构平面示意图。如图5所示，该掩模版结构包括基板2，基板2上的全色调区域11和半色调区域12组成，及在全色调区域11和半色调区域12邻接位置半色调层厚度低的区域14。图10是图9的截面图。如图10所示，全色调区域11主要由全色调层3和覆盖在全色调层3上的半色调层4构成；而半色调区域12是半色调层4直接形成在基板2上的区域；相对于具体实施例1，本实施例中全色调区域11和半色调区域12邻接位置的半色调层4区域没有完全被去掉，而是将半色调层厚度降低，形成一个半色调层厚度低的区域14，即过渡区域。过渡区域的半色调层的厚度比半色调区域的半色调层厚度薄，一般为半色调区域的半色调层厚度的1/3以下，并且过渡区域的半色调层的厚度一般同半色调层的材料和半色调区域的宽度相互配合变化的。

图11所示是本发明具体实施例2的Half tone掩模版、光线通过后光强分布、及光刻胶在该光强分布光线照射下曝光后光刻胶的形貌示意图。如图11所示，当光源1经过本实施例1的掩模版后，透过光线的光强分布如图中的形成标号9b所示，由于全色调区域11和半色调区域12邻接位置的半色调层被部分降低或去掉，因此从而在此位置的光的透过率较其它的半色调区域强，进而提交了整个半色调区域光强的均匀性。该光强分布的光线对光刻胶进行曝光后的光刻胶形貌如标号10b所示，与图3中的光刻胶形貌相比，在光刻胶厚与薄的过渡区域，10b所示的光刻胶变化要陡，这样在后续形成沟道时，使形成的沟道的厚度均匀性较好，沟道曲线光滑，参看图8所示，从而使沟道的尺寸更容易控制，降低不良的发生，提高工艺的冗余度。

上述具体实施例的掩模版结构可以通过如下方法制造。

首先，在基板上沉积一层不透光材料(如：金属Cr)，并在该材料上面涂一层光刻胶，经过曝光、显影和刻蚀后形成掩模板的全色调层；

其次，在掩模板上沉积一层半透光材料(如：氧化铬)，并在该材料上面涂一层光刻胶，并在需要的曝光的区域(半色调区域和全色调区域外的区域)进行曝光；

曝光完成后，接着在半色调区域和全色调区域交界的位置的半色调区域一侧的很小的一部分继续进行曝光，即使得此位置的曝光量比其它的半色调区域的大，然后进行显影刻蚀后，在半色调区域和全色调区域邻接位置的半色调层被部分去掉或完全去掉，最终形成本发明half tone掩模板结构。

与现有的Half tone掩模版相比，本发明具有以下优点:

第一、使用本发明的半色调掩模版进行掩模和曝光后，所得到的半色调区域的光刻胶厚度的均匀性更好，特别是在半色调区域与全色调区域交界位置处的光刻胶可以得到与半色调区域的中央区域差别不大的厚度；

第二、由于半色调区域的光刻胶均匀，因此后续所形成的沟道的尺寸更容易得到控制，降低了工艺中的不良的发生；

第三、提高了工艺的冗余度提高了产品的良率，降低了对工艺的要求。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半色调掩模板结构，包括：基板，形成在基板上的半色调区域和全色调区域，其特征在于：在所述的半色调区域和全色调区域交界位置处形成有一过渡区域。

2.根据权利要求1所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述过渡区域直接露出所述基板。

3.根据权利要求1所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述过渡区域的宽度小于等于所述半色调区域宽度的1/7。

4.根据权利要求1所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述半色调区域和过渡区域均由形成在所述基板上的半色调层构成，所述的过渡区域的半色调层厚度较半色调区域的半色调层厚度薄。

5.根据权利要求1所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述过渡区域的半色调层厚度小于等于所述半色调区域的半色调层厚度的2/3。

6.根据权利要求1至5任一所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述全色调区域包括形成在所述基板上的全色调层和形成在全色调层上方的半色调层。

7.根据权利要求6所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述全色调层的材料为不透光金属材料。

8.根据权利要求6所述的半色调掩模板结构，其特征在于：所述半色调层的材料为半透光的金属氧化物。

9.一种半色调掩模板结构的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1、在基板上沉积一层不透光金属材料，并在该不透光金属材料上面涂一层光刻胶，经过曝光、显影和刻蚀后形成掩模板全色调区域的全色调层；

步骤2、在掩模板上沉积一层半透光材料，并在该半透光材料上面涂一层光刻胶，在半色调区域和全色调区域外的区域对光刻胶进行曝光；

步骤3、步骤2中的曝光完成后，接着在半色调区域和全色调区域交界的位置的半色调区域一侧的很小的一部分继续进行曝光，使得此位置的光刻胶曝光量比其它的半色调区域的大，进行显影和刻蚀后，在半色调区域和全色调区域邻接位置的半色调层被部分去掉或完全去掉。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1沉积一层不透光金属材料具体为沉积一层金属铬，所述步骤2中沉积一层半透光材料具体为沉积氧化铬。

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