CN101424882B - 曝光设备,图案、沟道、孔形成方法,液晶显示器及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种曝光设备，即使曝光设备具有低分辨率，也可以通过改变掩模图案形成微米图案，本发明还涉及用于分别形成图案、沟道和孔的方法，和液晶显示器件及其制造方法。用于形成图案的方法包括如下步骤：在基板上形成薄膜，在薄膜上涂覆光致抗蚀剂膜，将掩模在光致抗蚀剂膜上对准，该掩模形成在基底材料上，且包括光遮蔽部分和限定在除光遮蔽部分以外区域的透射部分，所述的光遮蔽部分具有线性支持部分和在该支持部分的边界处的非平坦部分，利用掩模将光致抗蚀剂膜曝光于波长大于300nm的UV光束，以在非平坦部分邻近处引起折射，并且对曝光的光致抗蚀剂膜显影，由此形成光致抗蚀剂膜图案，利用形成的光致抗蚀剂膜图案构图薄膜。

Description

曝光设备，图案、沟道、孔形成方法，液晶显示器及制造方法
本申请要求2007年10月29日在韩国申请的，申请号为P2007-108674的韩国专利申请的优选权，该申请在此以全文引用作为参考。 
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件，尤其是，涉及一种能够在即使是使用具有低分辨率的曝光设备的情况下，也能通过改变掩模图案来形成微米图案的曝光设备；本发明还涉及用于分别形成图案、沟道(channel)和孔的方法，以及一种液晶显示器件及其制造方法。 
背景技术
将参照附图对现有技术的用于形成图案的方法进行说明。 
图1是示出利用相关现有技术的曝光设备形成图案的方法。 
参见图1，利用相关现有技术的曝光设备形成图案的方法具有以下步骤。 
首先，将需要构图的薄膜4沉积在基板3上，并在在该薄膜4上涂覆光致抗蚀剂膜5。 
然后，在光致抗蚀剂膜5上设置能发射波长大于300nm的光的曝光设备1以及设置掩模2，该掩模2可以根据从设置在光致抗蚀剂膜5之上的曝光设备1接收的光向光致抗蚀剂膜5投射预定图案的图像。 
掩模2具有限定在其中的光透射部分2a和光遮蔽部分2b，其中光透射部分2a限定了向光暴露光致抗蚀剂膜5的部分，光遮蔽部分2b限定了遮蔽光的部分。例如，如果光致抗蚀剂膜5具有正光敏性，对应于光透射部分2a的光致抗蚀剂膜5的部分是在曝光和显影之后要被去除的那部分，对应于光遮蔽部分2b的光致抗蚀剂膜5的部分5a是在曝光和显影之后将被保留的那部分。如果光致抗蚀剂膜具有负光敏性，光致抗蚀剂膜将被相反地构图。 
图2示出示例性相关现有技术的掩模的平面图。 
参见图2，相关现有技术的掩模具有线形屏蔽部分2b，并且其他区域被限定为光透射部分2a。例如，对于液晶显示器件，图2所示掩模可以形成与线形光遮蔽部分2b一致的栅线、数据线或像素电极或公共电极。在这种情况下，形成在掩模2的光遮蔽部分2b的宽度A或光屏蔽部分2b之间的间隙A′可通过曝光设备1的分辨率(resolving power)确定，其中曝光设备的分辨率越强，可以形成具有越细的宽度A或间隙A′的光遮蔽部分2b和光透射部分2a的图案。也就是说，即使可以在掩模2中形成光遮蔽部分2b和光透射部分2a的细的宽度A和间隙A′，但如果曝光设备1具有低分辨率，也难以在曝光时在掩模2下面形成想要的图案。在这种情况下，如果光致抗蚀剂5具有正光敏性，对应于光遮蔽部分2b的基板部分将是在曝光和显影后，保留光致抗蚀剂膜5的部分，而对应光透射部分2b的基板部分将是在曝光和显影后除去光致抗蚀剂膜5的部分。 
图3A和3B示出照片示例，其中图案分别是用相关现有技术的掩模和常规分辨率的曝光设备以及比该曝光设备更高的分辨率形成。 
参见图3A，当用图2所示掩模和常规分辨率的曝光设备形成图案时(可以形成大于4μm的图案)，在曝光和显影后被保留的光致抗蚀剂膜部分和从光致抗蚀剂膜除去的部分的宽度被固定为与掩模2的光遮蔽部分2b与透射部分2a的比值成比例，并且被均匀无缺陷地形成。 
然而，参见图3B，当利用比曝光设备更高的分辨率形成尺寸小于4μm的微米图案时，因为来自曝光设备的光的波长的分辨率大于掩模2光透射部分2a的宽度或光遮蔽部分2b的宽度，由于通过掩模2透射部分2a的光在光致抗蚀剂膜上不能进行常规曝光，因此，在曝光和显影之后，在对应于掩模光遮蔽部分2b的那部分光致抗蚀剂膜上出现了诸如线短路的缺陷。 
也就是说，通常用于制造液晶显示器件的曝光设备发射出大约300nm波长的光，以能够形成大约4μm的图案线宽。只要曝光设备1没有改变为分辨率比曝光设备1更强的另一设备，就难以形成线宽小于4μm图案线宽的图案，如果尝试的话，就可能会发生诸如图案断开等的缺陷。因此，需要对其进行改进。 
发明内容
基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够解决上述现有技 术所存在的一种或多个问题的曝光设备，该曝光设备包括能发射出波长大于300nm UV光束的光源；以及形成在基底材料上的掩模，该掩模包括具有线性支持部分和在该支持部分的边界处的非平坦部分(uneven portion)的光遮蔽部分，该光遮蔽部分具有的最大长度小于4μm；该掩模还包括限定在除光遮蔽部分以外区域的透射部分。 
需要理解的是本发明的上述一般说明和下面详细描述都是示例性和解释性的，并且意图对所要求保护的本发明提供进一步的解释。 
附图说明
用以提供对本发明的更进一步理解的所附的附图被结合在本申请中并构成本申请的一部分，所述附图示出本发明的实施方式并与说明书一起用来阐明本发明的原理。在附图中： 
图1是示出利用相关现有技术的曝光设备形成图案的方法。 
图2示出示例性相关现有技术的掩模的平面图。 
图3A和3B示出照片示例，其中图案分别是用相关现有技术的掩模和常规分辨率的曝光设备以及比该曝光设备更高的分辨率形成。 
图4示出根据本发明第一优选实施方式的掩模的平面图，其适用于本发明形成图案的方法。 
图5详细示出图4中的掩模的光遮蔽部分的图。 
图6A～6C示出沿图4中的I-I′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成图案的方法的各个步骤。 
图7示出利用图4中的掩模在薄膜上对光致抗蚀剂膜曝光和显影后的SEM。 
图8A～8F分别示出根据本发明实施方式的掩模的不同光遮蔽部分的平面图。 
图9示出用于形成本发明的微米沟道(micron channel)的掩模的平面图。 
图10A～10D示出沿图9中的II-II′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成微米沟道的方法的各个步骤。. 
图11示出利用图9中的掩模在薄膜上对光致抗蚀剂膜曝光和显影后的SEM。 
图12示出根据本发明另一优选实施方式的用于形成微米沟道的掩模的平 面图。 
图13示出根据本发明优选实施方式的用于形成微米孔的掩模的平面图。 
图14A～14C示出沿图13中的III-III′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成微米孔的方法的各个步骤。 
图15示出根据本发明优选实施方式适用于形成微米图案的方法的液晶显示器件的平面图。 
图16示出沿图15的IV-IV′线的剖视图。 
图17示出根据本发明另一优选实施例适用于形成微米图案的方法的液晶显示器件的平面图。 
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施方式进行详细的介绍，本发明的实例将在附图中示出。只要可能，全部附图中所用的相同的附图标记指代相同的或相似的部件。 
图4示出根据本发明第一优选实施方式的掩模的平面图，其适用于形成本发明图案的方法，图5详细示出图4中的掩模的光遮蔽部分的图，图6A～6C示出沿图4中的I-I′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成图案的方法的各个步骤，以及图7示出利用图4中的掩模在薄膜上对光致抗蚀剂膜曝光和显影后的SEM。 
参见图4和5，掩模100包括固定宽度的线性支持部分(linear supportingportion)102a，以突起形式在线性支持部分102a的一侧或两侧具有非平坦部分102的光遮蔽部分102b，掩模100还包括限定在除光遮蔽部分102以外部分的透射部分101。 
掩模100由传输光的透明基底材料，诸如石英，以及遮蔽光的用作光遮蔽部分102的材料，诸如铬形成。 
掩模100的光遮蔽部分102限定了一部分被相应构图的薄膜，该薄膜与掩模100接触或不接触。 
同时，参见图5，光遮蔽部分102的线性支持部分102a具有线宽m，并且在线性支持部分102两侧的非平坦部分102b具有三角形，其重复地形成，每个三角形的底侧与支持部分102接触，并且底侧的对角为α。在这种情况下，包括支持部分102a和非平坦部分102b的光遮蔽部分102的最大总宽度为t，其中t 大约为3.3-4μm，m大约为2μm，且角度α大约为30～150°。从实验验证，如果非平坦部分102b的图案为三角形，当三角形是等腰三角形并且角度α为30-60°范围内时，掩模可以形成更细的线宽。 
将参见图6A-6c对利用图4中的掩模形成图案的方法进行说明。 
参见图6A，在基板200上沉积要被构图的薄膜180。 
然后，在薄膜180上涂覆光致抗蚀剂膜181。 
然后，将如图4和5所示的掩模100在光致抗蚀剂膜181上对准，该掩模100具有线性支持部分102a，和在两侧具有规则不平坦性的非平坦部分(uneven portion)102b的光遮蔽部分102，以及被限定为透射部分101的剩余区域。在这种情况下，掩模100可以与光致抗蚀剂膜181接触或不接触(例如图6A示出掩模100没有与光致抗蚀剂膜181接触)。 
然后，当利用掩模100对光致抗蚀剂膜181曝光时，入射到透射部分101的所有光在光遮蔽部分的非平坦部分102b被部分折射，以限定光致抗蚀剂膜181的曝光部分181a，该曝光部分181a具有小于光遮蔽部分102的总宽度的宽度。在这种情况下，不仅在非平坦部分102b出现折射，而且在支持部分(supportion portion)102a的一部分内侧也出现折射。在这种情况下，在支持部分102a的中心部分的光被完全遮蔽，而在支持部分102a的边界部分曝光，从而在支持部分102a的区域之间的光量具有差异。 
参见图6B，在提供具有光遮蔽部分102和光透射部分101的掩模之后，如果利用发射出的波长大于300nm的UV光束的光对光致抗蚀剂膜曝光和显影，可以在与光遮蔽部分102对应的部分形成光致抗蚀剂膜图案181a，该光致抗蚀剂膜图案181a具有小于2μm的线宽，即，在大约1.87μm范围内。因此，如果光具有大于300nm的波长，光在非平坦部分102b折射。也就是说，由于折射，光在具有重复的相同图案的非平坦部分102b部分透射，以形成线宽在支持部分102a范围内或略大于支持部分102a的光致抗蚀剂图案181a。在这种情况下，通过光在非平坦部分102b和支持部分102a的边界折射，形成的光致抗蚀剂图案181a因此具有梯形外形，且具有平顶部，并且每个侧面相对于光致抗蚀剂膜的表面基本上以锐角倾斜，从而随着CD值从该外形的顶部移向下部越多，CD(临界尺寸)值逐渐增大。 
参见图6C，如果利用光致抗蚀剂膜181a对薄膜180蚀刻，去除除光致抗蚀剂膜图案181a以外的区域，由此形成了薄膜图案180a。在这种情况下， 薄膜图案180a具有梯形外形，因为在光致抗蚀剂膜图案181a的侧面的台阶引起在光致抗蚀剂膜图案181a的侧面形成底切(undercut)。在这种情况下，被构图的薄膜图案180a的线宽因此小于光致抗蚀剂膜图案181a的CD值，从而小于图7所示的光致抗蚀剂膜图案181a的线宽，可以制造小于2μm的微米图案，可能在1μm范围内。 
下面将对除图4和5中描述的用于形成图案的上述方法中的掩模和光遮蔽部分以外的光遮蔽部分进行说明。 
图8A～8F分别示出根据本发明各个实施方式的掩模的各种不同光遮蔽部分的平面图。 
参见图8A，根据本发明第二优选实施方式的掩模的光遮蔽部分具有非平坦部分112b，该非平坦部分带有处于支持部分112a侧面的重复半圆。与第一实施方式的光遮蔽部分相比，第二实施方式中的光遮蔽部分用重复的半圆替代了重复的三角形。 
参见图8B，根据本发明第三优选实施方式的掩模的光遮蔽部分具有包括循环图案(cyclic patterns)的非平坦部分122b，每个循环图案具有长度p，且每个具有长度p的循环图案具有与支持部分122a的侧面接触的底侧为长度c的三角形突起部分以及长度d的暴露支持部分122a的平坦部分(flat portion)。 
参见图8C，根据本发明第四优选实施方式的掩模的光遮蔽部分具有形成在支持部分132a一侧的非平坦部分132b。在这种情况下，如果假设支持部分132a的线宽为m，从支持部分132a的另一侧至非平坦部分132b的三角形的顶部的光遮蔽部分的总宽度为t，为了在边缘部分的非平坦部分132b获得足够的折射效应，因为优选是如果具有支持部分132a和非平坦部分132b的光遮蔽部分的最大线宽t固定，则m不大于2μm，作为非平坦部分132b的一循环图案的三角形的高度可以大于第三实施方式的三角形的高度。 
参见图8D，根据本发明第五优选实施方式的掩模的光遮蔽部分具有包括循环图案的非平坦部分142b，每个循环图案具有长度p，且每个具有长度p的循环图案具有与支持部分142a接触的底侧为长度c的矩形突起部分以及暴露支持部分142a的长度d的平坦部分。光遮蔽部分具有矩形突起部分替代第三实施方式中的三角形突起部分，其他部分与第三实施方式相同。而且，除了三角形或矩形，突起部分还可以具有多边形，半圆形或椭圆形，只要线宽小于2μm。
参见图8E，根据本发明第六优选实施方式的掩模的光遮蔽部分152没有独立的支持部分，而只有图5中除支持部分以外的在支持部分两侧的非平坦部分。 
在这种情况下，非平坦部分具有沿非平坦部分的轴设置的多对三角形，每对三角形设置在轴的左侧和右侧，其中，每一对三角形在轴上具有彼此接触的长度p的底侧。因此，一对三角形形成一个循环图案，以形成沿轴向的对角线长度为p的菱形。 
参见图8F，象第六实施方式那样，根据本发明第七优选实施方式的掩模的光遮蔽部分162没有单独的支持部分，而仅仅有非平坦部分。非平坦部分的一个循环图案具有沿非平坦部分的轴成对设置的半圆或半椭圆，每对半圆或半椭圆布置在轴的左侧和右侧，其中该对半圆或半椭圆具有在轴上彼此接触的直径p的底侧。因此，该对半圆或半椭圆形成一个循环图案以沿轴向形成直径p的圆形或椭圆形。 
根据本发明第六或第七实施例的仅仅具有非平坦部分的光遮蔽图案的一个循环图案，也可以具有除三角形或圆形以外的多边形。 
在第一至第七实施方式中，光遮蔽部分的最大宽度t，其是非平坦部分和支持部分的宽度总和，并被设置为大约3.5-4um，并且支持部分的宽度m被设置为2μm以下。也就是说，为了仅仅在非平坦部分具有折射效应，非平坦部分的长度被设置为0.5-2μm，并且支持部分的宽度被设置为2μm以内。这样，可以形成线宽在4μm以下，最小为1.5μm的微米图案。 
用于形成上述微米图案的方法可以用作用于增大孔径的手段，例如，如果该方法被用于液晶显示器件，尤其是，如果该方法被用于IPS型液晶显示器件，用于在像素区域形成像素电极或形成公共电极时形成小于2μm的线宽。此外该方法可以用于减小栅线、数据线、或公共线、或源/漏极的线宽。 
因此，用于形成微米图案的方法能够形成4μm以下的线宽，优选为2μm。 
下面将对用于在图案之间要被去除的部分诸如沟道和接触孔的宽度的精密调节的方法进行说明。 
图9示出用于形成本发明的微米沟道的掩模的平面图，图10A～10D示出沿图9中的II-II′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成微米沟道的方法的各个步骤，图11示出利用图9中的掩模在薄膜上对光致抗蚀剂 膜曝光和显影后的SEM。 
参见图9，用于形成本发明的微米沟道的掩模300具有对应用于形成源极和漏极的线的部分的支持部分302a和302c；光遮蔽部分302，其具有其上限定了非平坦部分302b的沟道对应部分；以及透射部分301，其是除了光遮蔽部分302以外的区域。在这种情况下，支持部分302a和302c具有与要被构图的源/漏极的线宽对应的线宽S。 
如所示，非平坦部分302b可以为相对的三角形，或如参见图8A～8F所述的为半圆或多边形。 
在支持部分302a和302c之间的非平坦部分302b连接对应用于形成源极的部分的第一支持部分302a和对应用于形成漏极的部分的第二支持部分302c，并且该非平坦部分302b包括在第一和第二支持部分302a和302c的边界上的多对的相对的三角形。该形成在第一和第二支持部分302a和302c上的相对的三角形可以彼此接触或不接触。 
在这种情况下，在第一和第二支持部分302a和302c的非平坦部分之间的间隙的接触或尺寸取决于沟道的长度L。优选非平坦部分被形成为彼此接触或彼此接近，因为这是一种趋势即如果间隙的尺寸大，则沟道长度L会变长。因为随着突起越细小并且非平坦部分的重复的突起的数目越大，折射效果越强，考虑在曝光和显影后打算形成的光致抗蚀剂膜图案的厚度和沟道长度，确定形成在第一和第二支持部分302a和302c的边界上的非平坦部分的多个突起。 
在掩模300中，由非平坦部分302b在曝光时引起的折射效应不局限于非平坦部分302b，而可以发生在非平坦部分302b以及第一和第二支持部分302a和302c。因此，在利用掩模300曝光和显影以及蚀刻金属层后，沟道长度被限定为源极和漏极之间的长度，可以与非平坦部分302b的宽度相等，或略小于，或略大于非平坦部分302b的宽度。在这种情况下，非平坦部分302b的宽度越小，微米沟道越小。 
可以从实验验证，如果非平坦部分302b具有三角形图案，如果在第一和第二支持部分302a和302c的边界上具有底侧的三角形是等腰三角形并且顶角在30-60°范围内，形成微米长度沟道是可能的。 
同时，沟道被限定在彼此相隔的源极和漏极之间的半导体层。当具有非晶硅层和杂质层(n+掺杂层)的半导体层和源/漏极被连续叠置，在源极和漏 极之间的间隔中的半导体层的一部分杂质层被去除，以限定杂质层被去除的区域为沟道。在这种情况下，在对在相互不同的层中的半导体层和源/漏极构图时，如果该构图使用了相同掩模，该构图过程称为4掩模工艺，并且如果该构图使用了不同掩模，则该构图过程被称为5掩模工艺。 
4掩模工艺和5掩模工艺都是在对源/漏极构图后，根据在源/漏极之间的间隔形状限定沟道。下面将对限定沟道的过程进行说明。 
参见图10A，具有叠置的非晶硅层201和杂质层(n+层)202的半导体层形成在基板200上。 
然后，将金属层203沉积在半导体层201和202上，用于形成数据线和源/漏极。 
然后，在金属层203的整个表面上涂覆光致抗蚀剂膜204。 
然后，将图9中的掩模300在光致抗蚀剂膜203上对准，其中掩模300具有用于形成源/漏极的支持部分302a和302c，以及用于形成源/漏极之间的区域的非平坦图案的非平坦部分302b。 
参见图10B，将波长大于200nm的UV光束导向图9的掩模300，以对光致抗蚀剂膜204曝光和显影，用以形成光致抗蚀剂膜图案204a，该光致抗蚀剂膜图案204a具有完整留下的支持部分302a和302c，以及由于光在非平坦部分302b的折射效应，从支持部分302a和302c的边缘开始相对于基板成锐角适度倾斜的非平坦部分302b的侧面的全部厚度。在这种情况下，除了光遮蔽部分302以外，对应于透射部分301的光致抗蚀剂膜204被去除。在上述由此形成的光致抗蚀剂膜图案204a中，被暴露的金属层区域被限定为沟道形成部分。 
虽然图10B示出其中对应沟道部分的一部分被去除的光致抗蚀剂膜图案204a，如果需要，可以通过调整非平坦部分302b的突起的形状和间隔以及与相对支持部分302a和302c接触的非平坦部分302的间隙的尺寸，以留下光致抗蚀剂膜204的全部厚度用于源/漏极形成部分，以及留下光致抗蚀剂膜的相对小的厚度用于沟道对应部分，形成光致抗蚀剂膜图案。以下说明适用于4掩模工艺，其中半导体层和源/漏极以一个掩模构图。在这种情况下，通过上述曝光和显影，首先，用于沟道对应部分的一部分光致抗蚀剂膜具有相对小的厚度以形成第一光致抗蚀剂膜图案，将金属层203和半导体层202和201根据第一光致抗蚀剂膜图案进行蚀刻，以限定数据线(未示出)，第一 光致抗蚀剂膜图案被充分灰化以去除留在沟道形成部分的第一光致抗蚀剂膜图案，以形成与图10B所示的光致抗蚀剂膜图案204a相同的第二光致抗蚀剂膜图案。然后，第二光致抗蚀剂膜图案被用于实施如下参见图10C和10D所述的沟道形成过程。 
参见图10C，根据光致抗蚀剂膜图案204a蚀刻金属层203，以形成源/漏极203a/203b。如果是5掩模工艺，对应于除掩模300的形成源/漏极部分以外的光遮蔽部分302，形成数据线(未示出)。因此，在5掩模工艺中，在形成用于形成源/漏极的金属层203和光致抗蚀剂膜204之前，图10A中的半导体层201和202在覆盖栅线或栅极(未示出)部分之前以岛形处于被构图状态。在这种情况下，限定图10B中的光致抗蚀剂膜图案204a以用于形成金属层和在该金属层中限定的源/漏极之间的沟道。 
然后，参见图10D，从除光致抗蚀剂膜图案204a以外的各区域连续蚀刻杂质层202，以形成杂质层图案202a，然后，去除光致抗蚀剂膜图案204a。在该过程中，源/漏极203a/203b之间被去除杂质层图案202a的半导体层的区域被称为沟道。 
参见图11，如果利用图9中的掩模，通过参见图10A和10B所述的曝光和显影形成光致抗蚀剂膜图案203a，可以将对应于源/漏极之间的间隙的沟道对应部分构图为大约1.59μm宽度。 
图11示出掩模300的实验结果，该掩模300具有线宽大约为4μm的支持部分302a和302c，连接支持部分302a和302c的长度大约为2μm的非平坦部分302b，并且该非平坦部分302b为成对的相对三角形。 
SEM示出在曝光和显影之后光致抗蚀剂膜图案被形成的状态。可以从实验得知如果利用光致抗蚀剂膜图案蚀刻薄膜，可以形成长度4μm以下的沟道，并且通过改变非平坦部分302b上的图案，可以形成长度在1-2μm范围内的沟道。也就是说，在光致抗蚀剂膜图案中的间隙1.59μm表示源极和漏极之间间隙的可能尺寸。通过调整非平坦部分302b的突起的形状和突起之间的间隔，可以在源/漏极之间形成大约1μm范围的间隙，用于在其中限定沟道。 
图12示出根据本发明另一优选实施方式的用于形成微米沟道的掩模的平面图。 
参见图12，根据本发明另一优选实施方式的用于微米沟道的掩模300具有的沟道宽度大于前述实施方式。例如，图12中的掩模300示出沿长度方向 沟道掩模的掩模部分，用于形成L或U形沟道。 
在这种情况下，掩模300具有限定在沟道对应部分的相对侧上的光遮蔽部分312和313。光遮蔽部分312和313包括对应源极形成部分的第一支持部分312a，从第一支持部分312a的边界伸入沟道形成部分的第一非平坦部分312b，对应漏极形成部分的第二支持部分313a，以及从第二支持部分313a伸入沟道形成部分的第二非平坦部分313b。除了光遮蔽部分312和313以外的剩余部分被限定为透射部分311。 
除了光遮蔽部分312和313具有增加的沟道对应部分的长度以增大沟道宽度之外，掩模300的曝光效果与图9中的掩模相同，其中由于折射作用，在第一和第二非平坦部分312b和313b处引起了光量差异。 
如所述，用于形成微米沟道的掩模300还在源/漏极形成部分之间的沟道对应部分具有非平坦部分。如图12所示，非平坦部分312b和313b可以与支持部分312a和313a相间隔地形成，或如图9所示，彼此相互接触。非平坦部分312b和313b是否是与支持部分312a和313a相间隔地形成，将根据所要形成的微米沟道的长度来决定。 
图13示出根据本发明优选实施方式的用于形成微米孔的掩模的平面图。 
参见图13，用于形成微米孔的掩模400具有光遮蔽部分402，该光遮蔽部分402在掩模400上限定的孔形成部分的边界处具有非平坦部分402a和在掩模400上限定的孔形成部分的外侧具有支持部分402b，掩模400还具有在其上限定的非平坦部分402a中的透射部分401。非平坦部分402a能够在层中，诸如保护膜层中，形成小于利用掩模400构图由支持部分402b的内侧区域所限定的孔的微米孔。 
例如，上述微米孔可以用作所述保护膜中的孔，用于形成漏极和像素电极之间的接触孔，或作为栅绝缘膜或保护膜的孔，用于形成将信号输入到栅线的栅极端子或形成将信号输入到数据线的数据端子。 
下面将参照附图对根据本发明优选实施方式的形成微米孔的方法进行说明。 
图14A-14C示出沿图13中的III-III′线的剖视图，分别示出根据本发明优选实施方式的形成微米孔的方法的各个步骤。 
参见图14A，在基板200上形成保护膜250。 
然后，在保护膜250上涂覆光致抗蚀剂膜251。
参见图14B，用图3中的掩模400对光致抗蚀剂膜图案251a构图，光致抗蚀剂膜图案251a具有一限定于其上的孔形成部分，由于发生在非平坦部分402a和其边界的折射效应，使所述限定于光致抗蚀剂膜图案251a上的孔形成部分具有小于支持部分402b尺寸的直径。在这种情况下，用波长大于300nm的曝光用光(UV光束)进行曝光，该光的分辨率小于能构图孔形成部分的分辨率。 
参见图14C，利用光致抗蚀剂膜图案251a蚀刻保护膜250，以形成保护膜孔250a。 
在这种情况下，保护膜孔250a具有足够的深度以暴露基板200上的线，诸如漏极线，并在随后的构图透明金属以及电连接像素电极的工序中，用作暴露漏极的接触孔。 
下面将对应用了上述用于形成微米图案的方法，用于形成微米沟道的方法以及用于形成微米孔的方法的液晶显示器件进行说明。 
图15示出了根据本发明优选实施方式，适宜使用上述用于形成微米图案的方法的液晶显示器件的平面图，以及图16示出沿图15的IV-IV′线的剖视图。 
参见图15和16，液晶显示器件包括在基板200上彼此交叉以限定像素区域的多条栅线210和数据线220；在栅线210和数据线220交叉处的薄膜晶体管TFT；以及在像素区域交替形成的像素电极230和公共电极240。以固定间隔彼此间隔的像素区域形成一矩阵，并且栅线210和数据线220分别在像素区域之间通过。 
薄膜晶体管TFT包括具有栅极的栅线210(形成一大宽度的栅线以此将栅线和数据线交叉处的栅线宽度用作为栅极)；从数据线220伸出的源极220a，以使源极220a以C形(象C那样的形状)与栅线210交叠；以及在栅线210上的C形源极220a中与源极220a相隔的漏极220b。覆盖栅线的岛形半导体层215被形成为与源极220a和漏极220b的底侧接触。半导体层215由下非晶硅层215a和上n+型杂质层215b叠置而成。C形源极220a被形成用于在源极220a和漏极220b之间提供C形沟道，用于保证一大的沟道区域。沟道可以具有多种形状，包括基本形的‘—’形，L形等等。利用图10A至10D之一所述的形成沟道的方法限定的沟道可以被形成为具有小于4μm的尺寸，优选小于2μm。
另外，第二储存电极230a形成为跨过漏极220b，并与像素电极230为一体。漏极220b和第二储存电极230a通过第一接触孔250a电连接。 
像素电极230和漏极220b由透明金属形成，并可以通过参见图6A至6C所述的形成图案的方法形成为线宽都为4μm以下的微米图案。同时，公共电极240与连接分支的公共电极240的第二连接图案240a形成为一体。因此，通过在像素区域形成每个都具有微米线宽的公共电极230和像素电极230，能防止由电极的区域引起的孔径损失变差，由引可以改进孔径。 
参见图4和8A至8E，在这种情况下，用于形成像素电极230和公共电极240的掩模具有与用于形成像素电极230和公共电极240的部分一致的弯曲中间部分，并包括具有固定线宽的支持部分，以及光遮蔽部分，该光遮蔽部分在支持部分的边界包括具有重复突起的非平坦部分。该非平坦部分可以从支持部分向外突起，或从支持部分向内凹进。在后一种情况，可以形成具有更细线宽的图案。 
公共线241形成为平行于栅线210，第一储存电极241a形成为在漏极220b下面通过，并与公共电极241为一体，公共光遮蔽图案241c从第一储存电极241a分支形成，该第一储存电极241a与平行于数据线220的像素区域的相对边界相对，并且另外，形成第一连接图案241b，该第一连接图案241b在像素区域连接相对的光遮蔽图案241c。公共线241，第一储存电极241a，第一连接图案241b，和公共光遮蔽图案241b由相同的光遮蔽材料形成，并与栅线210形成在相同的层上。第一连接图案241b和第二连接图案240b用第二接触孔250b连接。 
同时，具有一形成在栅线210和尚未说明的半导体层215之间的中间层的栅绝缘膜245，以及形成在半导体层215和像素电极/公共电极240之间的中间层的保护膜250。 
在这种情况下，保护膜250中的第一和第二接触孔250a和250b可以通过参见图14A至14C所述的方法形成为微米孔。 
在这种情况下，通过在第一储存电极241a和第二储存电极230a交叠的部分之间提供栅绝缘膜245，可以限定出一存储电容器。 
同时，虽然未示出，彩色滤光片阵列被形成在与薄膜晶体管阵列基板相对的基板上，其包括黑色矩阵层，以及彩色滤光片层，由此通过在公共电极240和像素电极230之间的平面内电场驱动，使相对的基板和基板200之间的 液晶取向，从而显示图像。 
上述说明是基于IPS型的液晶显示器件，其中，除了数据线，公共电极和像素电极的中间弯曲部分的结构以外，数据线，公共电极和像素电极可以具有形成为垂直于栅线的结构，和在一个像素区域内的锯齿状结构，或其他结构。 
除了IPS型的液晶显示器件之外，下面将对TN(扭曲向列)模式的液晶显示器件进行说明。 
图17示出根据本发明另一优选实施方式，适宜使用上述用于形成微米沟道和微米孔的方法的液晶显示器件的平面图。 
参见图7，液晶显示器件包括形成在基板200上彼此交叉以限定像素区域的多条栅线261和数据线262；在栅线261和数据线262的交叉部分的薄膜晶体管TFT；以及形成在像素区域的像素电极263。 
图17所示的液晶显示器件与图15所示的IPS型液晶显示器件相似，只是图17所示的液晶显示器件具有形成在每个像素区域的像素电极263并且公共电极形成在相对的基板(未示出)上，下面对其的描述将省略对其中相同结构部分的说明。 
薄膜晶体管TFT包括从栅线261伸出的栅极261a；跨过栅极261a的C形源极262a；和与源极262a相隔的漏极262b。在这种情况下，在源极262a和漏极262b之间的区域被限定为沟道，该沟道通过参见图10A至10D所述的方法形成，以及保护膜孔(接触孔)也可以通过参见图14A至14C所述的方法形成。 
参见图15和16，虽然在此是参见用于构图像素电极和公共电极以改进孔径的方法，来对用于形成微米图案的方法进行说明，但是本发明并不仅限于此，而是甚至栅线，数据线，或公共线也可以利用包括具有非平坦部分的光遮蔽部分的掩模来构图，以改进孔径。 
对本发明的不脱离本发明精神和范围的多种修正和变化对该领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明意图覆盖所附权利要求书及其等同物所述范围内的修正和变化。 
如上所述，本发明的曝光设备，用于分别形成图案、沟道和孔的方法，以及液晶显示器件和用于制造该液晶显示器件的方法具有以下优点。 
首先，通常，如果使用具有线性光遮蔽部分的掩模，波长为300nm的用 于制造液晶显示器件的光在形成微米线宽方面具有限制。 
尤其是在公共电极和像素电极在像素区域交替形成的结构中，在电极上的那部分液晶的取向很困难，从而使光不能在电极占据的区域中透射，由此降低了孔径(aperture)。然而，如果使用本发明的包括具有引起光折射的非平坦部分的光遮蔽部分的掩模来进行构图，则可以形成线宽都小于4μm，优选小于2μm的公共电极和像素电极，由此改善了孔径。 
第二，即使使用具有低分辨率的曝光光源，如果使用具有限定在沟道对应部分的非平坦部分的掩模，就可以进行高于曝光光源分辨率的构图，使得能够形成短的沟道，从而提高了薄膜晶体管的电流动性，提高了驱动速度。 
第三，在形成能使漏极和像素电极之间进行接触的保护膜孔过程中，或形成限定在用于施加栅信号或数据信号的栅线端子或数据线端子中的接触孔过程中，通常，使用的光的分辨率低于形成沟道的光的分辨率。在这种情况下，因为保护膜孔或接触孔具有宽度约10μm的非常大的孔径，则会出现这样的情况即当增大其中要形成保护膜孔或接触孔的部分的线宽，以用于在其中形成保护膜孔或接触孔时，会导致孔径减小。由于包括具有非平坦部分的光遮蔽部分的掩模可以形成直径为4μm以下的微米孔，因此，该孔径最终可以被改善。

Claims (17)

1.一种曝光设备，包括：
发射波长大于300nm的UV光束的光源；以及
形成在基底材料上的掩模，该掩模包括光遮蔽部分和限定在除所述光遮蔽部分以外区域中的透射部分，所述的光遮蔽部分具有一线性支持部分和在该支持部分边界处的非平坦部分，且所述光遮蔽部分的最大长度小于4μm，其中所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度。
2.根据权利要求1的设备，其中所述非平坦部分包括在支持部分边界中的凹进部。
3.根据权利要求1的设备，其中所述非平坦部分包括从支持部分的边界突起的突起部。
4.一种形成图案的方法，包括以下步骤：
在基板上形成薄膜；
在薄膜上涂覆光致抗蚀剂膜；
将掩模在光致抗蚀剂膜上对准，该掩模形成在基底材料上，且该掩模包括光遮蔽部分和限定在除光遮蔽部分以外区域中的透射部分，所述光遮蔽部分具有线性支持部分和在该支持部分边界处的非平坦部分，其中所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度；
利用掩模将光致抗蚀剂膜曝光于波长大于300nm的UV光束，以在非平坦部分邻近处引起折射，并且对曝光的光致抗蚀剂膜显影，由此形成光致抗蚀剂膜图案；以及
利用上述形成的光致抗蚀剂膜图案构图薄膜。
5.根据权利要求4的方法，其中所述非平坦部分包括多个形成在支持部分边界处的多边形或圆。
6.根据权利要求4的方法，其中所述非平坦部分包括多个重复的三角形，每个三角形都具有在支持部分边界上的底侧，并且底侧的对角为30-150°。
7.根据权利要求6的方法，其中所述三角形彼此接触或以固定的间距相隔。
8.根据权利要求4的方法，其中所述非平坦部分包括多个重复的半圆，每个半圆在支持部分的边界上具有底侧。
9.一种形成沟道的方法，包括以下步骤：
在基板上形成具有叠置的非晶硅层和杂质层的半导体层；
在半导体层上形成金属层；
在金属层上涂覆光致抗蚀剂膜；
将掩模在光致抗蚀剂膜上对准；
该掩模包括：
光遮蔽部分，其具有形成在沟道形成部分的相对侧的支持部分和形成在支持部分的边界处的非平坦部分，以及
在光遮蔽部分的外侧的透射部分，其中，所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度；
利用掩模将光致抗蚀剂膜曝光于波长大于300nm的UV光束，在非平坦部分和其邻近处引起UV光束折射，并且对曝光的光致抗蚀剂膜显影，由此形成光致抗蚀剂膜图案；
利用光致抗蚀剂膜图案对金属层构图，以在沟道形成部分的相对侧上形成源极和漏极；以及
去除在源极和漏极之间的杂质层以限定半导体层的沟道。
10.一种用于形成孔的方法，包括以下步骤：
在基板上形成线；
在线上沉积绝缘膜；
在绝缘膜上涂覆光致抗蚀剂膜；
将掩模在光致抗蚀剂膜上对准；
该掩模包括：
光遮蔽部分，具有围绕孔形成部分形成的支持部分以及从支持部分在孔形成部分的边界处凹进的非平坦部分；以及
在非平坦部分中的透射部分，其中所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度；
利用掩模将光致抗蚀剂膜曝光于波长大于300nm的UV光束，在非平坦部分和其邻近处引起UV光束折射，并且对曝光的光致抗蚀剂膜显影，由此形成光致抗蚀剂膜图案；以及
利用光致抗蚀剂膜图案构图绝缘膜，以在绝缘膜中形成孔以暴露一部分线。
11.在用于制造液晶显示器件的方法中，该液晶显示器件包括在基板上彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅极和在栅极的相对侧上的源极和漏极；在源/漏极下面在栅线和数据线的交叉部分处的半导体层；以及在像素区域的保护膜，该保护膜在像素电极和漏极及像素区域之间具有保护膜孔，
上述栅线、数据线、像素电极、半导体层的沟道和保护膜孔中的至少其中之一由包括以下步骤的方法形成：
在基板上形成薄膜；
在薄膜上涂覆光致抗蚀剂膜；
将掩模在光致抗蚀剂膜上对准；
该掩模包括：
具有支持部分和非平坦部分的光遮蔽部分，以及
限定在除光遮蔽部分以外区域的透射部分，所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度；
利用掩模将光致抗蚀剂膜曝光于波长大于300nm的UV光束，在非平坦部分和其邻近处引起UV光束折射，并且对曝光的光致抗蚀剂膜显影，由此形成光致抗蚀剂膜图案；以及
利用光致抗蚀剂膜图案构图薄膜。
12.根据权利要求11的方法，更进一步包括形成像素区域和在形成像素电极时与像素电极交替形成的公共电极的步骤。
13.根据权利要求12的方法，更进一步包括在形成像素电极和公共电极时限定掩模的步骤，
该掩模包括对应像素电极和公共电极的线的支持部分和在该支持部分外侧的边界上的非平坦部分。
14.根据权利要求13的方法，其中包括支持部分和非平坦部分的用于构图像素电极和公共电极的所述光遮蔽部分的最大宽度4μm，并且支持部分宽度小于2μm。
15.根据权利要求11的方法，其中所述掩模包括对应保护膜孔限定的透射部分；限定在透射部分的边界处的非平坦部分；以及在形成保护膜孔时被限定为光遮蔽部分的掩模的剩余区域。
16.根据权利要求11的方法，其中所述掩模包括：
光遮蔽部分，具有与沟道形成部分对应的相对支持部分和在该支持部分边界上的非平坦部分；以及
在光遮蔽部分外侧的透射部分。
17.一种液晶显示器件，包括：
在基板上彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；
位于栅线和数据线的交叉部分处的薄膜晶体管，其包括栅极、在栅极的相对侧的源极和漏极、以及在源/漏极下面的半导体层；
位于像素区域的像素电极；以及
在半导体层和像素区域之间的中间层中的保护膜，该保护膜在漏极和像素区域之间具有保护膜孔，
其中栅线、数据线和像素电极的线宽、半导体层的沟道长度、或者保护膜孔的直径的至少其中之一的宽度为1-4μm；以及
其中，对所述栅线、数据线和像素电极的线宽、半导体层的沟道长度、或者保护膜孔的直径的至少其中之一进行构图的曝光设备包括发射波长大于300nm的UV光束的光源、以及包括光遮蔽部分和限定在除光遮蔽部分以外区域的透射部分的掩模，所述的光遮蔽部分具有线性支持部分和在该支持部分边界处的非平坦部分，
其中，所述掩模的包括非平坦部分和支持部分的所述光遮蔽部分具有小于4μm的最大宽度，并且所述支持部分具有小于2μm的宽度。
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