CN102629571A - 一种阵列基板制造方法和刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列基板制造方法以及刻蚀设备，该阵列基板制造方法包括在基板上镀上薄膜层；透过镂空的掩模板对薄膜层直接进行刻蚀。掩模板集成于刻蚀设备的刻蚀腔内。通过采用这种方法，将现有阵列基板制造工艺的光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等步骤省去，简化了阵列基板制造工艺，缩短了工艺时间，大大提升了产能，同时避免了由于光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等这些工艺步骤产生的缺陷，提高了阵列工艺的可操作性。

Description

一种阵列基板制造方法和刻蚀设备

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器制造技术，特别是涉及一种阵列基板制造方法和刻蚀设备。

背景技术

在平板显示装置中，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、制造成本相对较低和无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。在TFT-LCD的生产工艺中，阵列工序主要是用来制造TFT基板及彩色滤光片。图5为阵列基板结构示意图，包括TFT基板1、栅极层2、绝缘非金属薄膜层3、有源层4、源极漏极电极层5、绝缘保护层7、透明电极层8、通路孔9。

如图1所示，现有技术中的阵列基板制造工艺主要工序为：基板清洗→镀膜→清洗→光刻胶涂附→曝光→显影→刻蚀→光刻胶剥离→清洗→检查。镀膜分金属膜和非金属膜，金属膜采用物理气相淀积的方式成膜，又叫溅射；非金属膜采用化学气相淀积法成膜。光刻胶涂附指将光刻胶均匀涂附到基板表面的工序，原理极其简单，但性能要求却极高，涂附也是TFT制造中极关键的工序之一。曝光就是要将掩模板上的图形转移到涂附好光刻胶的基板上，精度要求极高，曝光机是最昂贵的设备。显影就是将曝光后感光部分的光刻胶溶解并去除，留下未感光部分的光刻胶，从而形成图形，光刻胶有正胶、负胶之分，负胶就是感光了的光刻胶留下，正胶则相反，显影液通常为碱性物质如氢氧化钾、氢氧化钠等。经过显影留下来的光刻胶成了保护掩模板，未被保护的薄膜将通过刻蚀工艺去除。光刻胶的剥离是指将刻蚀完成后的光刻胶去除。

可以看出，在现有技术阵列工艺中，光刻工艺占有较大的时间比重且无法略去。由于需要进行光刻胶涂附，经常会产生光刻胶气泡缺陷。如图2所示，光刻胶11内的气泡缺陷是一种常见的缺陷，其会影响曝光区域，使不该被曝光的位置曝光，从而造成断线缺陷，严重影响产品的品质，阵列工艺的可操作性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜晶体管液晶显示器生产过程中的阵列基板制造方法，用以解决现有技术中存在的光刻工艺繁琐但无法略去此工艺的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种刻蚀设备，用以解决现有设备无法直接对基板上的薄膜层进行刻蚀的技术问题。

本发明阵列基板制造方法包括：在基板上镀上薄膜层；透过镂空的掩模板对所述薄膜层进行刻蚀。

所述掩模板可以集成于刻蚀设备的刻蚀腔内；所述刻蚀优选为干法刻蚀；所述薄膜层为绝缘非金属薄膜层，绝缘成分为氮化硅；在进行刻蚀时掩模板贴附在基板薄膜层上；所述掩模板加工精度单位为微米，尺寸大小与基板相同，其材质为抗腐蚀金属；在镀上薄膜层之前，还进一步包括对基板进行清洗；在镀上薄膜层之后，和/或，在刻蚀之后，还进一步包括对制造中的阵列基板进行清洗。

本发明刻蚀设备的刻蚀腔内集成有镂空的掩模板，该掩模板的尺寸大小与基板相同。

在本发明方案中，由于是透过镂空的掩模板对基板上的薄膜层进行刻蚀，刻蚀时该掩模板贴附在基板薄膜层上，这样被镂空掩模板挡住的部分就不会被刻蚀掉，而未被挡住的部分则会被刻蚀掉，从而省去了传统工艺中光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等步骤，简化了阵列基板制造工艺，缩短了工艺时间，大大提升了产能，同时避免了由于光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等这些工艺步骤带来的缺陷，提高了阵列工艺的可操作性。

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为现有技术阵列基板制造工艺示意图；

图2为现有技术光刻胶气泡缺陷示意图；

图3为本发明阵列基板制造工艺示意图；

图4为本发明所用干法刻蚀设备刻蚀腔内集成掩模板示意图；

图5为阵列基板结构示意图；

图6为干法刻蚀示意图。

附图标记说明：

1-基板；         2-栅极层；         3-绝缘非金属薄膜层；

4-有源层；       5-源极漏极电极层； 6-掩模板；

7-绝缘保护层；   8-透明电极层；     9-通路孔；

10-等离子体；    11-光刻胶。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的光刻工艺繁琐却无法略去此工艺的技术问题，在本发明实施例阵列基板的制造过程中，需要在基板上镀上薄膜层，然后透过镂空的掩模板对所述薄膜层进行刻蚀。

参见图3所示，本发明阵列基板制造方法一具体实施例的步骤为：

步骤201：对基板进行清洗；

步骤202：在基板上镀上绝缘非金属薄膜层；

步骤203：对镀膜后的基板进行清洗；

步骤204：使用刻蚀腔内集成有镂空掩模板的刻蚀设备对绝缘非金属薄膜层进行干法刻蚀；

步骤205：对干法刻蚀后的阵列基板进行清洗；

步骤206：对阵列基板进行检查。

步骤201、步骤203和步骤205中清洗的目的是去除污染物，这些污染物来源于基板包装，加工中化学反应的生成物，人体的毛屑等等，在阵列基板制造工艺过程中能够使得各层薄膜更紧密均匀的贴附于基板上，在进行刻蚀时，掩模板与基板也能够得以更紧密的贴附；步骤206检查的目的是为下一道工序提供合格保证，这些虽然不是达到本发明目的的必要步骤，但为了取得更好的成品合格率，通常在镀上薄膜层之前对基板进行清洗，镀上薄膜层之后和刻蚀之后分别对制造中的阵列基板进行清洗，最后进行检查。去除有机物可用UV分解清洗法，低压水银灯光波波长185纳米，254纳米，照射70秒；也可用药液喷淋。去除无机物可用二流清洗(气泡在基板表面破裂时产生冲击波，使粒子从基板脱离)和超声波清洗法。超声波频率为1.5兆赫，主要去除小直径的微粒。清洗后还会用到“风刀”干燥。

步骤202中所镀薄膜层为绝缘非金属薄膜层，绝缘成分为氮化硅，镀膜方式采用等离子体增强化学气相沉积的方式成膜，反应气体可以为SiH₄、NH₃、N₂的混合气体或SiH₂Cl₂、NH₃、N₂的混合气体。阵列基板的绝缘非金属层和绝缘保护层均采用此种方式成膜。

当所镀薄膜层为金属薄膜层，如栅极层(材料为铬、钼、铝、铜等或这些金属的合金)、源漏电极层(材料为铬、铝、铝合金等)、透明电极层(材料为氧化铟锡)等时，应采用溅射方式即物理气相淀积的方式成膜。

步骤204使用刻蚀腔内集成有镂空掩模板的刻蚀设备对绝缘非金属薄膜层进行干法刻蚀。一般刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种，干法刻蚀通常包括三种方式：离子铣刻蚀、等离子刻蚀和反应离子刻蚀；湿法刻蚀通常包括三种方式：喷淋、涂桨、喷淋+浸润。在本发明实施例的阵列基板制造方法中，对绝缘非金属薄膜层优选采用干法刻蚀。如图6所示，在干法刻蚀时，等离子体10在垂直电场的作用下会产生固定向下的刻蚀方向；并且，干法刻蚀是各向异性的，在垂直刻蚀的同时，不会造成水平方向的刻蚀，因此不会出现气体进入金属掩模板与基板之间造成缺陷的可能，从而保证了刻蚀后阵列基板的合格率。

但是，步骤204中，该镂空的掩模板也可以不集成在刻蚀腔内，由另外的设备单独控制该镂空的掩模板，在刻蚀的时候该镂空的掩模板覆盖并紧密贴于绝缘非金属薄膜层上。镂空的掩模板集成于刻蚀设备的刻蚀腔内，这样方便控制操作，提高工作效率。在本发明的一个实施例中优选将掩模板6集成于干法刻蚀设备的刻蚀腔内，这样可以实现更为精确的对正并减少基板表面所承受的外力。

在步骤204中，还可以对其他材料的薄膜层进行刻蚀，如对金属薄膜层进行湿法刻蚀。在刻蚀的时候该镂空的掩模板覆盖并紧密贴于金属薄膜层上，利用刻蚀液对镂空部分进行冲洗或者喷淋，就可以去掉多余的薄膜，得到我们想要的薄膜图案。还可以将该镂空的掩模板覆盖并紧密贴于其他材料的薄膜层上，选用合适的刻蚀材料对其进行刻蚀。

掩模板6的材质为抗腐蚀金属，例如铜等，这使得其使用寿命得以保证；尺寸大小与基板1相同，无需移动掩模板即可完成一次刻蚀。

如图4所示，1为已经镀上绝缘层薄膜的基板，6为干法刻蚀设备刻蚀腔内的掩模板，在进行干法刻蚀时，将掩模板6紧密贴附在需要进行刻蚀的基板绝缘非金属薄膜层3上。这样，被镂空的掩模板挡住的薄膜部分就不会被刻蚀掉，而未被挡住的部分则会被刻蚀掉。使用集成有镂空的掩模板的干法刻蚀设备对基板上的薄膜层进行刻蚀，可以直接形成图案，而不必像现有技术那样经历光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等步骤。

采用本发明省去了现有阵列基板制造工艺中的光刻胶涂附、曝光、显影、光刻胶剥离等步骤，缩短了工艺时间；同时避免了由于这些工艺步骤产生的缺陷(例如光刻胶气泡缺陷)，大大提升了产能，提高了阵列工艺的可操作性。

在进行干法刻蚀操作时，掩模板需要集成在刻蚀机的刻蚀腔中并紧贴基板1上的薄膜层3，同时由于TFT-LCD阵列工艺的像素十分微小，为微米等级，因此要求掩模板的加工精度也同样达到微米等级，才可保证阵列工艺的正常进行。目前可以采用激光加工的方式来实现，在制造过程中通过微电子感应传感器来探测其是否达到精度。

同理，本发明阵列基板制造方法也适用于阵列基板上金属层的制备，例如可以将与基板尺寸相配合的镂空掩模板集成于刻蚀设备的刻蚀腔内，不必移动掩模板即可完成对阵列基板中金属薄膜层的直接刻蚀。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种阵列基板制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在基板上镀上薄膜层；

透过镂空的掩模板对所述薄膜层进行刻蚀。

2.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述掩模板集成于刻蚀设备的刻蚀腔内。

3.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述刻蚀为干法刻蚀。

4.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述薄膜层为绝缘非金属薄膜层。

5.如权利要求4所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述绝缘非金属薄膜层绝缘成分为氮化硅。

6.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，在进行刻蚀时掩模板贴附在基板薄膜层上。

7.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述掩模板加工精度单位为微米。

8.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述掩模板的材质为抗腐蚀金属。

9.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，所述掩模板的尺寸大小与基板相同。

10.如权利要求1所述的阵列基板制造方法，其特征在于，在镀上薄膜层之前，进一步包括：对基板进行清洗。

11.如权利要求1或10所述的阵列基板制造方法，其特征在于，在镀上薄膜层之后，和/或，在刻蚀之后，进一步包括：

对制造中的阵列基板进行清洗。

12.一种刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备的刻蚀腔内集成有镂空的掩模板，该掩模板的尺寸大小与基板相同。

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