CN108198784A - 制备电路图案的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备电路图案的方法，用于在衬底基板上形成电路图案，所述方法包括：将衬底基板放置于真空腔室中；向所述真空腔室中输入能够发生反应生成电路图案材料的反应气体；向所述衬底基板的第一位置照射激光，利用激光能量诱导所述反应气体发生反应生成电路图案材料，所述电路图案材料沉积于所述第一位置；控制所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动，使得所述电路图案材料沿着所述第一位置的移动轨迹沉积形成所述电路图案。本发明还公开了一种应用于如上所述的制备电路图案的方法的装置，所述装置包括真空单元、气体供应单元、气体排放单元和激光单元。

Description

制备电路图案的方法和装置

技术领域

本发明涉及在衬底基板上制备电路图案的方法和装置。

背景技术

印刷电路板、驱动芯片以及平板显示装置中的阵列基板，其中都会设置有很多电路图案，特别是对于包含薄膜晶体管的集成电路中，通常需要在绝缘的衬底基板上层叠设置半导体层图案、绝缘层图案、以及导电层图案等的各种电路图案。

现有技术中，光刻法是制备电路图案最为普遍的方法。光刻法的工艺一般包括步骤：(1)、在衬底基板上沉积用于形成电路图案的薄膜层；(2)、在所述薄膜层上涂布光刻胶层；(3)对所述光刻胶层进行曝光、显影工艺，形成光刻胶掩膜；(4)、在所述光刻胶掩膜的保护下，对所述薄膜层进行刻蚀工艺，将所述光刻胶掩膜的图案转移到所述薄膜层上；(5)剥离所述光刻胶掩膜，在所述薄膜层中获得电路图案。

应用光刻法制备电路图案存在的问题是：光刻法的工序繁多且复杂，各个工序使用的设备也比较昂贵并且材料消耗多，由此导成制备电路图案的成本高。因此，有必要探索新的制备电路图案的方法，以降低制备电路图案的工艺难度进而降低生产成本。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种制备电路图案的方法和装置，其可以降低制备电路图案的工艺难度进而降低生产成本。

为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种制备电路图案的方法，用于在衬底基板上形成电路图案，其中，所述方法包括：

将衬底基板放置于真空腔室中；

向所述真空腔室中输入能够发生反应生成电路图案材料的反应气体；

向所述衬底基板的第一位置照射激光，利用激光能量诱导所述反应气体发生反应生成电路图案材料，所述电路图案材料沉积于所述第一位置；

控制所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动，使得所述电路图案材料沿着所述第一位置的移动轨迹沉积形成所述电路图案。

其中，所述激光能量诱导的方式为激光光诱导。

其中，所述激光为紫外短脉冲激光或准分子激光。

其中，所述激光能量诱导的方式为激光热诱导。

其中，所述激光为红外波段激光。

其中，通过控制所述激光移动使所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。

其中，通过控制所述衬底基板移动使所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。

其中，所述电路图案包括金属导电层图案、半导体层图案、绝缘层图案和透明导电层图案中的一种或两种以上。

其中，用于形成所述金属导电层图案的材料为W、Mo或Cr，用于形成所述半导体层图案的材料为多晶硅，用于形成所述绝缘层图案的材料为Si₃N₄、SiC，用于形成所述透明导电层图案的材料为TiO₂。

本发明还提供了一种制备电路图案的装置，其应用于如上所述的制备电路图案的方法，其中，所述装置包括：

真空单元，包括真空腔室，所述真空腔室设置有进气口和排气口，所述真空腔室中设置有用于承载衬底基板的支撑平台；

气体供应单元，与所述进气口连接，用于向所述真空腔室输入反应气体；

气体排放单元，与所述排气口连接，用于排放所述真空腔室内反应完成后的尾气；

激光单元，用于向所述衬底基板的照射激光。

本发明实施例提供的制备电路图案的方法和装置，利用激光高能量密度、高方向性、高精度等特点进行定向诱导沉积薄膜来制备电路图案，由此可以降低制备电路图案的工艺难度进而降低生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的制备电路图案的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的制备电路图案的方法的工艺流程图；

图3a-3d是图2的工艺流程中各个工艺步骤对应的结构图示。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本发明首先提供了一种制备电路图案的装置，如图1所示，所述装置100包括真空单元1、气体供应单元2、气体排放单元3和激光单元4。

其中，所述真空单元1包括真空腔室11，所述真空腔室11被配置为用于进行制备电路图案的工作环境，所述真空腔室11设置有进气口12和排气口13，所述真空腔室11的底部还设置有支撑平台14，所述支撑平台14用于承载衬底基板10。

其中，所述气体供应单元2与所述进气口12连接，所述气体供应单元2通过所述进气口12向所述真空腔室11输入反应气体。具体地，所述进气口12的数量可以设置为多个，相应的所述气体供应单元2的数量也可以设置为多个，根据所要制备的电路图案的需要，向所述真空腔室11输入一种以上的反应气体。

其中，所述气体排放单元3与所述排气口13连接，用于排放所述真空腔室11内反应完成后的尾气。

其中，所述激光单元4设置于所述支撑平台14的相对上方，所述激光单元4用于向放置在所述支撑平台14上的衬底基板10照射激光，以诱导所述真空腔室11中的反应气体发生反应。具体地，如图1所示，所述激光单元4设置于设置于所述所述真空腔室11之外，所述真空腔室11上设置有照射窗口15，所述激光单元4通过所述照射窗口15向所述衬底基板10照射激光。

其中，所述支撑平台14设计为可按照预定的轨迹移动，以带动所述衬底基板10移动，从而改变激光照射于所述衬底基板10上的位置。或者是，所述激光单元4设计为可按照预定的轨迹移动，从而改变激光照射于所述衬底基板10上的位置。也可以是，所述支撑平台14和所述激光单元4同时设计为可按照预定的轨迹移动，根据实际需要控制两者相对移动从而改变激光照射于所述衬底基板10上的位置。

本实施例还提供了一种制备电路图案的方法，用于在衬底基板上形成电路图案，其应用了本发明实施例前述提供的制备电路图案的装置。下面参阅图2以及图3a-图3d、并结合图1介绍所述制备方法的工艺过程。如图2所示，所述制备电路图案的方法包括步骤：

S10、如图3a所示，提供所述制备电路图案的装置100，将衬底基板10放置于真空腔室11中。具体地，将衬底基板10放置于所述真空腔室11中的支撑平台14上。

S20、如图3b所示，向所述真空腔室11中输入能够发生反应生成电路图案材料的反应气体20。具体地，所述反应气体20需要根据所要形成的电路图案进行选择，控制所述气体供应单元2向所述真空腔室11输入所选择的反应气体20。在本实施例中，以形成钨(W)材料的导电电路图案为例，向所述真空腔室11中输入六羰基钨(W(CO)₆)气体。需要说明的是，在输入反应气体时，还可以向所述真空腔室11中输入惰性气体作为保护气体。

S30、如图3c所示，向所述衬底基板10的第一位置10a照射激光，利用激光能量诱导所述反应气体20发生反应生成电路图案材料30，所述电路图案材料30沉积于所述第一位置10a。

具体地，控制所述激光单元4产生激光，照射在所述衬底基板10的第一位置10a上。在进行反应的同时，控制所述气体排放单元3排放所述真空腔室11内反应完成后的尾气。

其中，所述激光能量诱导的方式为激光光诱导或激光热诱导。

其中，激光光诱导的原理是：利用气态反应物分子对特定波长的激光共振吸收，反应物分子受到激光加热诱导发生离解的化学反应，通过控制激光功率、反应腔室的压力、温度和气氛比例、反应气体的流量等参数，使得在被激光照射的第一位置10a沉积成膜。激光光诱导的方式通常选择使用紫外短脉冲激光或准分子激光。

其中，激光热诱导的原理是：利用基体吸收激光的能量后在表面形成一定的温度场，反应气体流经基体表面发生化学反应，由于激光加热的急热急冷的过程，大的过冷度造成大量形核，从而在在被激光照射的第一位置10a沉积成膜。激光热诱导的方式通常选择使用红外波段激光。

本实施例中，选择使用激光光诱导的方式，W(CO)₆气体吸收激光能量后发生离解，反应生成W原子和(CO)_x气体，W原子沉积于被激光照射的第一位置10a，形成电路图案材料30。

S40、控制所述第一位置10a沿着所要形成的电路图案的轨迹移动，使得所述电路图案材料30沿着所述第一位置的移动轨迹沉积形成电路图案。如图3d所示，图3d示出了最终形成在衬底基板10上的电路图案40。

具体地，可以是通过控制所述激光单元4移动使照射的光束移动，从而使得所述第一位置10a沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。也可以是通过控制所述支撑平台14移动带动所述衬底基板10移动，从而使所述第一位置10a沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。

其中，所述电路图案包括金属导电层图案、半导体层图案、绝缘层图案和透明导电层图案中的一种或两种以上，这些电路图案都可以使用本发明实施例提供的所述方法和装置进行制备获得。具体地，用于形成所述金属导电层图案的材料例如是W、Mo或Cr，用于形成所述半导体层图案的材料例如是多晶硅，用于形成所述绝缘层图案的材料例如是Si₃N₄、SiC，用于形成所述透明导电层图案的材料例如是TiO₂。

以上实施例提供的制备电路图案的方法和装置，利用激光高能量密度、高方向性、高精度等特点进行定向诱导沉积薄膜来制备电路图案，其工艺步骤少且易于控制，其可以制备获得高精度的电路图案，并且可以降低制备电路图案的工艺难度进而降低生产成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备电路图案的方法，用于在衬底基板上形成电路图案，其特征在于，所述方法包括：

将衬底基板放置于真空腔室中；

向所述真空腔室中输入能够发生反应生成电路图案材料的反应气体；

向所述衬底基板的第一位置照射激光，利用激光能量诱导所述反应气体发生反应生成电路图案材料，所述电路图案材料沉积于所述第一位置；

控制所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动，使得所述电路图案材料沿着所述第一位置的移动轨迹沉积形成所述电路图案。

2.根据权利要求1所述的制备电路图案的方法，其特征在于，所述激光能量诱导的方式为激光光诱导。

3.根据权利要求2所述的制备电路图案的方法，其特征在于，所述激光为紫外短脉冲激光或准分子激光。

4.根据权利要求1所述的制备电路图案的方法，其特征在于，所述激光能量诱导的方式为激光热诱导。

5.根据权利要求4所述的制备电路图案的方法，其特征在于，所述激光为红外波段激光。

6.根据权利要求1所述的制备电路图案的方法，其特征在于，通过控制所述激光移动使所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。

7.根据权利要求1所述的制备电路图案的方法，其特征在于，通过控制所述衬底基板移动使所述第一位置沿着所要形成的电路图案的轨迹移动。

8.根据权利要求1-7任一所述的制备电路图案的方法，其特征在于，所述电路图案包括金属导电层图案、半导体层图案、绝缘层图案和透明导电层图案中的一种或两种以上。

9.根据权利要求8所述的制备电路图案的方法，其特征在于，用于形成所述金属导电层图案的材料为W、Mo或Cr，用于形成所述半导体层图案的材料为多晶硅，用于形成所述绝缘层图案的材料为Si₃N₄、SiC，用于形成所述透明导电层图案的材料为TiO₂。

10.一种应用于如权利要求1-9任一所述的制备电路图案的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

真空单元，包括真空腔室，所述真空腔室设置有进气口和排气口，所述真空腔室中设置有用于承载衬底基板的支撑平台；

气体供应单元，与所述进气口连接，用于向所述真空腔室输入反应气体；

气体排放单元，与所述排气口连接，用于排放所述真空腔室内反应完成后的尾气；

激光单元，用于向所述衬底基板的照射激光。