CN101387827B - 半色调掩模版及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半色调掩模版及其制造方法，半色调掩模版包括：设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板和设置在基板非透射区域和半透射区域的掩模材料层，位于非透射区域的掩模材料层的厚度大于位于半透射区域的掩模材料层的厚度。半色调掩模版的制造方法包括：在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层；用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。本发明有效解决了半透射区域出现材料层重叠沉积的现象和蚀刻工艺中所使用的蚀刻剂和已形成的材料层产生化学反应的现象，从而提高了半色调掩模版的质量。
Description
技术领域
本发明涉及掩模版及其制造方法，特别涉及一种半色调掩模版及其制造方法。
背景技术
半色调掩模版为在透明的基板上设有非透射区域、半透射区域和透射区域的干净的基板，其中半透射区域的透射率介于非透射区域和透射区域的透射率之间。因此使用半色调掩模版照射光刻胶时，在非透射区域留有全部光刻胶、在半透射区域残留部分光刻胶、在透射区域完全去掉光刻胶，从而可以达到用一个半色调掩模版蚀刻两个区域的目的。
目前，通过多次掩模工艺制造阵列基板或互补型氧化金属半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，简称为COMS)的过程中，所使用的半色调掩模版通常设计在掩模版一面。即为：在掩模版一面沉积掩模版材料(Mask Material)，通过后续工艺在掩模版材料表面形成半透射区域，然后在掩模材料表面沉积半色调材料(Half ToneMaterial)，通过后续工艺蚀刻除半透射区域外的半色调材料。其中掩模版材料通常为铬(Cr)、半色调材料通常为多氧化铬(CrOx)。在基板一面用两种材料形成半色调掩模版是比较常用的方法，并且被大多生产厂商所采用。
现有技术半色调掩模版的制造方法如下：
图1为现有技术沉积Cr层的示意图。在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板1一面沉积Cr层2。
图2为现有技术涂布光刻胶的示意图。在Cr层2表面涂布光刻胶4，然 后通过光刻工艺去掉半透射区域和透射区域的光刻胶4。
图3为现有技术形成非透射区域的示意图。通过蚀刻工艺去掉未被光刻胶覆盖的Cr层2，形成被Cr层2覆盖的非透射区域。
图4为现有技术去掉光刻胶的示意图。通过去胶工艺去掉剩余光刻胶4。
图5为现有技术沉积CrOx层的示意图。在设置有Cr层2的基板1一面沉积CrOx层3，使CrOx层3覆盖整个基板1。
图6为现有技术涂布光刻胶的示意图。在CrOx层3表面涂布光刻胶4，然后通过光刻工艺去掉除半透射区域外的光刻胶4。
图7为现有技术形成半透射区域的示意图。通过蚀刻工艺去掉未被光刻胶4覆盖的CrOx层3，形成被CrOx层3覆盖的半透射区域。
图8为现有技术去掉光刻胶的示意图。通过去胶工艺去掉位于CrOx层3上的光刻胶，完成半色调掩模版的制造。
图9a为现有方法制造的半色调掩模版示意图。掩模版表面有A区域、B区域和C区域，其中A区域为非透射区域；B区域和C区域为半透射区域。但是这种半色调掩模版在C区域出现重叠沉积的现象，即C区域材料层的厚度大于B区域材料层的厚度，导致B区域和C区域具有不同的透射率。
图9b为现有方法制造的另一半色调掩模版示意图。A区域为非透射区域；B区域和C区域为半透射区域，其中C区域为透射率渐变的区域，导致了半透射区域具有多个透射率。
通过现有方法制造的半色调掩模版都在基板一面沉积两种材料，导致在半透射区域出现材料层重叠沉积的情况，使其在半透射区域具有多个透射率，降低半色调掩模版的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种半色调掩模版及其制造方法，有效解决通过现有方法制造的半色调掩模版半透射区域具有多个透射率的缺陷。
为了实现上述目的，
本发明提供一种半色调掩模版，包括：设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板和设置在基板非透射区域和半透射区域的掩模材料层，位于非透射区域的掩模材料层的厚度大于位于半透射区域的掩模材料层的厚度，所述掩膜材料层直接形成在所述基板上，所述半透射区域掩模材料层表面设有压花。
其中，非透射区域和半透射区域的掩模材料层的材料相同。
为了实现上述目的，本发明还提供一种半色调掩模版的制造方法，包括在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层，所述掩膜材料层直接形成在所述基板上；通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层，并形成压花。
其中，在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层具体为：在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板表面，通过沉积工艺形成掩模材料层；通过沉积工艺涂布光刻胶，通过光刻工艺去掉透射区域的光刻胶；通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层。
其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶；通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。
其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：通过激光照射工艺去掉半透射区域的全部光刻胶和部分厚度的掩模材料层；通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶。
其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：使用波长为365nm～436nm的激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。
本发明提出半色调掩模版，通过在基板的非透射区域和半透射区域设置一种掩模材料层，并通过调节半透射区域掩模材料层的厚度改变该区域透射 率，减少了掩模材料层的数量，防止了两个材料层接触的区域出现重叠沉积现象，提高了半透射区域透射率的均匀性，提高了半色调掩模版的质量。同时，本发明提出的半色调掩模版仅使用一种掩模材料，因此可以防止蚀刻液和已形成的掩模材料层产生化学反应，简化了制造半色调掩模版的过程，提高了生产效率。
本发明提出的半色调掩模版的制造方法，通过在基板的半透射区域和非透射区域形成一种掩模材料层，然后通过激光照射半透射区域，减小该区域掩模材料层的厚度，使得该区域具有设定透射率，有效减少了掩模材料层的数量，防止了现有技术两个材料层接触的区域出现重叠沉积现象，提高了半透射区域透射率的均匀性，提高了半色调掩模版的质量。同时，本发明提出的半色调掩模版的制造方法仅使用了一种掩模材料层制造半色调掩模版，因此可以防止蚀刻剂和已形成的掩模材料层产生化学反应，简化了制造半色调掩模版的过程，提高了生产效率。另外，本发明提出的半色调掩模版的制造方法通过激光照射调节半透射区域的透射率，所以照射过程中可以获知半透射区域的透射率，有助于动态调节半透射区域的透射率和提高工程的准确度。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有技术沉积Cr层的示意图；
图2为现有技术涂布光刻胶的示意图；
图3为现有技术形成非透射区域的示意图；
图4为现有技术去掉光刻胶的示意图；
图5为现有技术沉积CrOx层的示意图；
图6为现有技术涂布光刻胶的示意图；
图7为现有技术形成半透射区域的示意图；
图8为现有技术去掉光刻胶的示意图；
图9a为用现有方法制造的半色调掩模版的示意图；
图9b为用现有方法制造的另一半色调掩模版的示意图；
图10为本发明半色调掩模版的结构示意图；
图11为本发明半色调掩模版的另一结构示意图；
图12为本发明半色调掩模版制造方法的第一实施例的流程图；
图13为本发明半色调掩模版制造方法的第二实施例的流程图。
附图标记说明
1-基板； 2-Cr层； 3-CrOx层；
4-光刻胶； 5-掩模材料层； 6-压花。
具体实施方式
图10为本发明半色调掩模版的结构示意图。如图10所示，半色调掩模版包括设有非透射区域、半透射区域和透射区域的干净透明的基板和设置在基板1的非透射区域和半透射区域上的掩模材料层，其中，位于非透射区域掩模材料层的厚度大于位于半透射区域的掩模材料层的厚度，同时半透射区域掩模材料层具有设定的均匀的透射率。
本实施例提出半色调掩模版，通过在基板的非透射区域和半透射区域设置一种掩模材料层，并通过调节半透射区域掩模材料层的厚度改变该区域透射率，减少了掩模材料层的数量，防止了两个材料层接触的区域出现重叠沉积现象，提高了半透射区域透射率的均匀性，提高了半色调掩模版的质量。同时，本实施例提出的半色调掩模版仅设有一种掩模材料层，因此可以防止蚀刻液和已形成的掩模材料层产生化学反应，简化了制造半色调掩模版的过程，提高了生产效率。
进一步的，本实施例中基板为玻璃基板、石英基板或蓝宝石基板；掩模材料层为Cr层、Mo层或Ti层等金属材料层。
再进一步的，本实施例中位于非透射区域和半透射区域的掩模材料层的 材料相同。
图11为本发明半色调掩模版的另一结构示意图。如图11所示，半色调掩模版包括设有非透射区域、半透射区域和透射区域的干净透明的基板和设置在基板1的非透射区域和半透射区域上的掩模材料层，其中，位于非透射区域掩模材料层的厚度大于位于半透射区域的掩模材料层的厚度，并且半透射区域掩模材料层表面设有压花6。
本实施例提出的半色调掩模版，通过掩模材料层表面的压花降低其透射率，因此若激光照射过程中被去掉的掩模材料层过多，导致半透射区域的透射率过大或者不均匀时，通过压花进一步调节透射率，有助于提高工程的容差能力，提高半色调掩模版的成品率。掩模材料层表面的压花可以降低透射率是因为在压花的侧表面产生光的全反射现象。这就是通过压花降低透射率的原理。
本发明半色调掩模版的制造方法，包括：在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层；用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。其中，在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层具体为：在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板表面，通过沉积工艺形成掩模材料层；通过沉积工艺涂布光刻胶，通过光刻工艺去掉透射区域的光刻胶；通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层。其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层可以为：通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶；通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层还可以为：通过激光照射工艺去掉半透射区域的全部光刻胶和部分厚度的掩模材料层；通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶。其中，用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层还可以为：通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层，并形成压花。
图12为本发明半色调掩模版制造方法的第一实施例的流程图，具体为：
步骤101、在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板表面，通过沉积工艺形成掩模材料层；
步骤102、通过沉积工艺涂布光刻胶，通过光刻工艺去掉透射区域的光刻胶；
步骤103、通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层；
步骤104、通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶；
步骤105、通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。
本实施例提出的半色调掩模版的制造方法，通过在基板的半透射区域和非透射区域形成一种掩模材料层，然后通过激光照射半透射区域，减小该区域掩模材料层的厚度，使得该区域具有设定透射率，有效减少了掩模材料层的数量，防止了现有技术两个材料层接触的区域出现重叠沉积现象，提高了半透射区域透射率的均匀性，提高了半色调掩模版的质量。同时，本实施例提出的半色调掩模版的制造方法仅使用了一种掩模材料层制造半色调掩模版，因此可以防止蚀刻剂和已形成的掩模材料层产生化学反应，简化了制造半色调掩模版的过程，提高了生产效率。另外，本实施例提出的半色调掩模版的制造方法通过激光照射调节半透射区域的透射率，所以照射过程中可以获知半透射区域的透射率，有助于动态调节半透射区域的透射率和提高工程的准确度。
通过激光照射半透射区域，使得该区域具有相应透射率的过程为：制造半色调掩模版之前，采集半色调掩模版半透射区域的坐标，然后根据采集的坐标用激光照射半透射区域，通过照射时间的长短来控制该区域掩模材料层气化时所需的热量，以调节该区域掩模材料层被气化的程度，同时调节该区域的厚度，最终使得半透射区域具有设定透射率。通过改变激光的移动速度或者改变基板的移动速度控制照射时间，以控制半透射区域受到的热量。若激光以均匀速度移动，材料层表面受到的热量均匀，掩模材料层被气化的程度也相同，因此能呈现出平整的材料层表面。若激光以固定的加速度移动， 材料层表面受到的热量会根据激光的移动速度逐渐变化，相应地被照射的区域会出现不同程度的气化现象，最终半透射区域的掩模材料层表面形成压花。同时根据激光的移动方向调节压花的条纹方向。由于压花结构的掩模材料层表面降低透射率，因此在掩模材料层形成压花的方法有助于提高工程容差能力。
进一步地，通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层时，可以通过干蚀刻工艺去掉掩模材料层或者通过湿蚀刻工艺去掉掩模材料层。
更进一步地，基板为玻璃基板、石英基板或蓝宝石基板等具有高透射率的干净的基板；掩模材料层为Cr层、Mo层或Ti层等。
再进一步地，用激光去掉半透射区域的部分掩模材料层时，使用波长为365nm～436nm的激光去掉掩模材料层。通过激光照射工艺去掉的掩模材料层的厚度为5nm～15nm。用这个范围内的激光，改变照射时间长短，控制被去掉的掩模材料层厚度。
图13为本发明半色调掩模版制造方法的第二实施例的流程图，具体为：
步骤201、在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板表面，通过沉积工艺形成掩模材料层；
步骤202、通过沉积工艺涂布光刻胶，通过光刻工艺去掉透射区域的光刻胶；
步骤203、通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层；
步骤204、通过激光照射工艺去掉半透射区域的全部光刻胶和部分厚度的掩模材料层；
步骤205、通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶。
本实施例提出半色调掩模版的制造方法，通过在去掉剩余光刻胶之前用激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层，可以使光刻胶起保护膜的作用，从而可以有效提高工程的容差能力。本实施例中，蚀刻工艺、激光照射工艺等技术方案与第一实施例相同，不再赘述。
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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种半色调掩模版，包括：设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板和设置在所述基板非透射区域和半透射区域的掩模材料层，其特征在于：位于非透射区域的所述掩模材料层的厚度大于位于半透射区域的所述掩模材料层的厚度；所述掩膜材料层直接形成在所述基板上，所述半透射区域掩模材料层具有设定的均匀透射率。
2.根据权利要求1所述的半色调掩模版，其特征在于：所述非透射区域和半透射区域的掩模材料层的材料相同。
3.一种半色调掩模版的制造方法，其特征在于：
在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的所述非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层，所述掩膜材料层直接形成在所述基板上；
通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层；其中，所述半透射区域掩模材料层具有设定的均匀透射率。
4.根据权利要求3所述的半色调掩模版的制造方法，其特征在于，所述在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板的所述非透射区域和半透射区域上形成掩模材料层具体为：
在设有非透射区域、半透射区域和透射区域的基板表面，通过沉积工艺形成掩模材料层；
通过沉积工艺涂布光刻胶，通过光刻工艺去掉透射区域的光刻胶；
通过蚀刻工艺去掉透射区域的掩模材料层。
5.根据权利要求3所述的半色调掩模版的制造方法，其特征在于，所述通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：
通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶；
通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。
6.根据权利要求3所述的半色调掩模版的制造方法，其特征在于，所述通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：
通过激光照射工艺去掉半透射区域的全部光刻胶和部分厚度的掩模材料层；
通过剥离工艺去掉剩余的光刻胶。
7.根据权利要求3～6任一所述的半色调掩模版的制造方法，其特征在于，所述通过激光照射工艺去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层具体为：使用波长为365nm～436nm的激光去掉半透射区域部分厚度的掩模材料层。
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