CN1866470A

CN1866470A - 形成图案化材料层的方法

Info

Publication number: CN1866470A
Application number: CN 200510070780
Authority: CN
Inventors: 吴泉毅; 陈锦隆; 官永佳
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-22

Abstract

一种形成图案化材料层的方法，其至少包括下列步骤。在基板上形成材料层，然后在材料层上形成图案化正性光刻胶层。以图案化正性光刻胶层为掩膜蚀刻材料层。对于图案化正性光刻胶层进行曝光工艺。然后，进行显影工艺，以移除图案化正性光刻胶层。基于上述，本发明具有较低的成本。

Description

形成图案化材料层的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，且特别涉及一种形成图案化材料层的方法。

背景技术

由于显示器的需求与日剧增，因此业界全力投入相关显示器的发展。其中，又以阴极射线管(Cathode Ray Tube)因具有优异的显示品质与技术成熟性，因此长年独占显示器市场。然而，近来由于绿色环保概念的兴起对于其能源消耗较大与产生辐射量较大的特性，加上产品扁平化空间有限，因此无法满足市场对于轻、薄、短、小、美以及低消耗功率的市场趋势。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、低辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

对薄膜晶体管液晶显示模块(TFT-LCD module)而言，其主要由液晶显示面板(liquid crystal display panel)及背光模块(back light module)所构成。其中，液晶显示面板通常是由薄膜晶体管阵列基板(thin filmtransistor array substrate)、彩色滤光基板(color filter substrate)与设置于此两基板间的液晶层所构成，而背光模块用以提供此液晶显示面板所需的面光源，以使液晶显示模块达到显示的效果。

无论是薄膜晶体管阵列基板的制造方法或是彩色滤光基板的制造方法均采用大量的微影工艺与蚀刻工艺，其中微影工艺包括曝光工艺与显影工艺。就形成图案化金属层的方法而言，在基板上依次形成金属层与光刻胶层，然后在对于光刻胶层依次进行曝光工艺与显影工艺，以形成图案化光刻胶层。接着，以此图案化光刻胶层为掩膜对于金属层进行蚀刻，以形成图案化金属层。然后，使用光刻胶剥离液去除图案化光刻胶层，以显露出图案化金属层。

值得注意地是，光刻胶剥离液的成分包括单乙醇胺(monoethanolamine，MEA)与二甲基亚砜(dimethylsulfoxide，DMSO)。由于DMSO为有机溶剂，且对于环境影响相当大，因此处理含有DMSO的废水的成本也就相对较高。此外，DMSO的熔点为摄氏18.5度，因此储存DMSO的容器必须具有保温功能。值得一提的是，在使用含有DMSO的光刻胶剥离液去除图案化光刻胶层之后，通常需要进行额外的清洗工艺，以减少光刻胶剥离液对于图案化金属层的污染。换言之，使用含有DMSO的光刻胶剥离液不仅产生大量的废水，更可能对于图案化金属层造成污染或损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种形成图案化材料层的方法，以减轻工艺废水的毒性。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种形成图案化材料层的方法，其至少包括下列步骤。在基板上形成材料层，然后在材料层上形成图案化正性光刻胶层。以图案化正性光刻胶层为掩膜蚀刻材料层。对于图案化正性光刻胶层进行第一曝光工艺。然后，进行第一显影工艺，以移除图案化正性光刻胶层。

依照本发明较佳实施例，上述第一曝光工艺所使用的光源为紫外光。此外，紫外光的波长可以是介于200纳米至400纳米之间。

依照本发明较佳实施例，上述第一显影工艺所使用的显影液为有机碱性溶液或无机碱性溶液。此外，有机碱性溶液例如是四甲基氢氧化铵(tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH)。另外，无机碱性溶液例如是氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。

依照本发明较佳实施例，上述形成图案化正性光刻胶层的方法例如是在材料层上形成正性光刻胶层。然后，对于正性光刻胶层进行第二曝光工艺。接着，进行第二显影工艺，以形成图案化正性光刻胶层。上述第二曝光工艺与第一曝光工艺所使用的光源可以相同。此外，上述第二显影工艺与第一显影工艺所使用的显影液种类可以相同。

依照本发明较佳实施例，上述材料层可以是有机材料层或无机材料层。此外，材料层也可以是介电层、半导体层或导体层，其中导体层例如是金属层或透明导体层。此外，透明导体层的材质例如是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)或锌铝氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)。

依照本发明较佳实施例，上述图案化正性光刻胶层可以是G-line光刻胶、I-line光刻胶、H-line光刻胶或深紫外光(deep ultra-violet，DUV)光刻胶等。

基于上述，本发明采用对于图案化光刻胶层再次进行曝光工艺，并使用显影液移除图案化光刻胶层，因此本发明所产生的废水不会含有光刻胶剥离液(DMSO)。换言之，相较于公知使用光刻胶剥离液(DMSO)，本发明的耗水量较少且所产生的废水的毒性也较小。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A至1D所示为依照本发明较佳实施例形成图案化材料层的方法的示意图。

主要元件标记说明

110：基板

120：材料层

122：图案化材料层

130：图案化正性光刻胶层

具体实施方式

图1A至1D所示为依照本发明较佳实施例形成图案化材料层的方法的示意图。请先参照图1A，本实施例的形成图案化材料层的方法至少包括下列步骤。首先，提供基板110，而此基板110例如是石英基板、玻璃基板、塑料基板、硅晶片或是其它材质所形成的基板。然后，在基板110上形成材料层120，其中材料层120例如是介电层、半导体层、导体层、有机材料层或无机材料层。此外，材料层120可以是金属层或透明材料层，其中透明材料层的材质例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、锌铝氧化物或其它透明导电材质。

换言之，本实施例并不限定材料层120的种类，因此形成材料层120的方法则依据材料层120的种类而有所不同。举例而言，形成材料层120的方法例如是蒸镀工艺、溅镀工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或是其它成膜工艺。

然后，在材料层120上形成图案化正性光刻胶层130，其中图案化正性光刻胶层130依据曝光波长不同可以是G-line光刻胶(436nm)、I-line光刻胶(365nm)、H-line光刻胶(405nm)、DUV光刻胶或其它正性光刻胶等。举例而言，G-line光刻胶与I-line光刻胶可以是在双氮基萘(diazonaphthoquinone，DNQ)加入酚醛(Novolac)而形成。此外，形成图案化正性光刻胶层130的方法例如是先在材料层120上形成正性光刻胶层(未显示)，而形成正性光刻胶层的方法例如是旋转涂布(spin coating)工艺或是其它适当的工艺。然后，对于此正性光刻胶层依次进行曝光工艺与显影工艺，以形成图案化正性光刻胶层130。然后，在完成显影工艺之后，通常会对于图案化正性光刻胶层130进行硬烤(hard bake)工艺。

此外，曝光工艺所使用的光源可以是紫外光或是其它适当光源，其中所使用的紫外光波长范围例如是介于200纳米至400纳米之间。另外，显影工艺所使用的显影液为有机碱性溶液或无机碱性溶液，其中有机碱性溶液例如是四甲基氢氧化铵(TMAH)或其它适当溶液，而无机碱性溶液例如是氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或其它适当溶液。

请参照图1B，以图案化正性光刻胶层130为掩膜蚀刻材料层120，以形成图案化材料层122。随着材料层120的材质不同，蚀刻材料层120的方式也就不同。举例而言，蚀刻材料层120的方法例如是湿式蚀刻工艺或是干式蚀刻工艺，其中干式蚀刻工艺例如是适用于硅、二氧化硅、氮化硅(Si₃N₄)、金属或导电材料，而湿式蚀刻工艺例如是适用于介电材料、金属材料或是透明导电材料。

请参照图1C，对于图案化正性光刻胶层130进行全面曝光，以改变图案化正性光刻胶层130的分子结构，因此再次曝光后的图案化正性光刻胶层130便能溶解于显影液中。此外，曝光工艺所使用的光源例如是紫外光、X光或是其它适当光源，而所使用的紫外光波长范围例如是介于200纳米至400纳米之间。换言之，此处所使用的光源与形成图案化正性光刻胶层130所使用的光源可以相同或不相同。

请参照图1D，进行显影工艺，以移除再次曝光后的图案化正性光刻胶层130。此外，上述显影工艺所使用的显影液例如是有机碱性溶液或无机碱性溶液，其中有机碱性溶液例如是四甲基氢氧化铵(TMAH)或其它适当溶液，而无机碱性溶液例如是氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或其它适当溶液。换言之，此处所使用的显影液与形成图案化正性光刻胶层130所使用的显影液可以相同或不相同。值得一提的是，形成图案化正性光刻胶层130所使用的显影液亦可回收而用于移除图案化正性光刻胶层130，以降低生产成本。

综上所述，本发明形成图案化材料层的方法至少具有下列优点：

一、相较于公知使用光刻胶剥离液去除图案化光刻胶层，本发明对于图案化光刻胶层再次进行曝光工艺，并使用显影液移除图案化光刻胶层，因此本发明所产生的废水不会含有光刻胶剥离液(DMSO)。换言之，本发明所产生的废水的毒性较小，且处理成本也较低。

二、相较于公知技术，本发明移除图案化光刻胶层所使用的时间较少，且所耗用的水量也较少。

三、本发明与现有的工艺兼容，因此无须增加额外的工艺设备。

四、相较于公知技术所使用的光刻胶剥离液(DMSO)会溶解有机材料(例如基板、导体、半导体及介电层等)，由于本发明不使用光刻胶剥离液(DMSO)，因此上述的问题能够获得改善。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种形成图案化材料层的方法，其特征是包括：

在基板上形成材料层；

在该材料层上形成图案化正性光刻胶层；

以该图案化正性光刻胶层为掩膜蚀刻该材料层；

对于该图案化正性光刻胶层进行第一曝光工艺；以及

进行第一显影工艺，以移除该图案化正性光刻胶层。

2.根据权利要求1所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该第一曝光工艺所使用的光源为紫外光。

3.根据权利要求2所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该紫外光的波长介于200纳米至400纳米之间。

4.根据权利要求1所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该第一显影工艺所使用的显影液为有机碱性溶液或无机碱性溶液。

5.根据权利要求4所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该有机碱性溶液包括四甲基氢氧化铵(TMAH)。

6.根据权利要求4所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该无机碱性溶液包括氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。

7.根据权利要求1所述的形成图案化材料层的方法，其特征是形成该图案化正性光刻胶层的方法包括：

在该材料层上形成正性光刻胶层；

对于该正性光刻胶层进行第二曝光工艺；以及

进行第二显影工艺，以形成该图案化正性光刻胶层。

8.根据权利要求7所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该第二曝光工艺与该第一曝光工艺所使用的光源相同。

9.根据权利要求7所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该第二显影工艺与该第一显影工艺所使用的显影液种类相同。

10.根据权利要求7所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该材料层包括有机材料层或无机材料层。

11.根据权利要求1所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该材料层包括介电层、半导体层或导体层。

12.根据权利要求11所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该导体层包括金属层或透明导体层。

13.根据权利要求12所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该透明导体层的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物或锌铝氧化物。

14.根据权利要求1所述的形成图案化材料层的方法，其特征是该图案化正性光刻胶层包括G-line光刻胶、I-line光刻胶、H-line光刻胶或DUV光刻胶。