TW586149B - Graytone mask producing method - Google Patents

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586149 五、發明說明（l) I贺背景 本案係關於一種具有一灰階部分之灰階罩幕的製造方 法’以得到一介於不透光部分與透光部分間的透光量。 近幾年來，在大尺寸液晶顯示器（liquid crystal display，LCD)罩幕的領域中，對於薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT)的製程，嘗試利用灰階罩幕以減 少罩幕片數的使用（如在1 9 9 9年5月FPD Intelligence月刊 中所提出）。 如圖8 A所示，此一灰階罩幕具有一不透光部分1、一透 光部分2以及一灰階部分3。其中，該灰階部分3對應於一 區域’該區域形成一低於或等於一曝光裝置之解像度極限 的不透光圖案3a，其中該曝光裝置係使用於灰階罩幕的大 尺寸LCD ;並且，藉由減少穿透該區域的光以達到減少發 光量而設計該區域能有選擇地改變其光阻膜的厚度。通 常’形成該不透光部分1及該不透光圖案3a的薄膜是由鉻 或路化合物等同樣材料所製造而成且具有相同厚度。 而用於利用灰階罩幕的大尺寸LCD的曝光裝置，在其為 一步進機型（stepper type)曝光裝置時，其解像度極限約 為 3 //m，而在其為一鏡投射型（mirr〇r projecti〇ri type) 時’則約為4 // m。因此，例如在圖8 A中該灰階部分之一透 光部分的距離寬度3 b被設定小於3 // m，以及小於或等於該 曝光裝置之解像度極限的該不透光圖案3 a，其線寬被設定 小於3 //m。當用於大尺寸LCD之曝光裝置在曝光時，就整 體穿過該灰階部分3的曝光而言，其曝光量是不足的，雖

C:\2D-CDDE\91-12\91122373.ptd 第4頁 586149 五、發明說明（2) 然藉由該灰階部分3曝光之正光阻的厚度單獨地減少，該 正先阻則留在一基板上。此現象稱為灰階效果。更具體而 吕，因曝光量的不同，使其抗蝕劑（resist)的溶解性在介 於對應於一般不透光部分1和灰階部分3之間的顯影液中亦 不同，其結果如圖8b所示，例如形成對應於該一般不透光 部分之一部分i i的厚度約為丨.3 ，對應於該灰階部分3之 一部分1 3的厚度約為〇. 3以m，以及對應於該透光部分2之 =部分12則無抗蚀劑存留。於該不具有抗㈣部分12進行 :基板的第-次㈣的工作。然後，㈣灰化或類似的方 式移除在相當於該灰階部分3之薄的部分13上的抗姓劑， ΐ T 刀進仃第—次蝕刻。在上述的蝕刻過程中，為了 減ϋ幕的使用數目，傳統上僅使用一個罩幕而非兩個。 铺ίΐ造上述形態的灰階罩幕時，在—玻璃基板上形成一 牙由，。、路化合物或類似物的不透光膜。而在絕大多數的 二：：ί利用旋轉塗佈的技術在該不透光膜上形成- “抗心二1:具f灰階圖案資料的㈣，用於顯 U ^ ^ ^ 9 7成一杬蝕圖案。使用此抗蝕圖案作為 1 罝莫：分的罩幕，隨後剝離該抗蝕圖案。 ^ 1R ,，由於穿過該灰階部分的透光量是由一灰 階圖案的尺寸所抻告丨丨，π 阳 人 寸的精確度。即;—^=對於灰階圖案須嚴格要求其尺 小有所改t，那麼在的灰階圖案’若其線寬的大 -灰階圖案而使用—在‘ 3穿透性則會改變。為了形成 被視為一種避免在平面^度上有較小差異的抗蝕膜，可 充在千面圖案尺寸產生差異的方法。然

586149 五、發明說明（3) 而，當利用傳統上絕大多數使用的旋轉塗佈技術來進行抗 蝕劑塗佈時，由於旋轉的關係，無可避免的所形成的抗蝕 膜在基板的周邊會增厚。由於周邊增厚的影響或類似的情 形產生，因此抗蝕膜厚度在平面上差異的降低是有一限 制，所以此情形一直是個問題。特別是，對一顯示裝置而 言’當其需要使用一 330mm或更大的大尺寸基板來製造一 灰階罩幕時，要均勻地在此大面積的基板上形成一抗蝕罩 幕是相當困難的。 發明概述 本發明之主要目的為提供一種製造降低平面上圖案尺 差異之灰階罩幕的方法。 、 現今的發明者為了排除這個問題積極投入研發工作，並 且結果上發現抗蝕膜厚度之平面分布必須在一區域中抑 在1 %或者更少，以形成至少一抗蝕膜的一灰階部分，以 符合一灰階圖案之尺寸（在平面分布上）的精確度。 利用抑制抗蝕膜厚度之平面分布在丨％或者更少的方式， 尺寸的精確度的平面上差異可達到約20%的改善，所以， 能降低在該灰階部分光穿透性的差異。如結果所發現， 用此種灰階罩幕可顯著地改善在圖像傳送程序的良率以另 明顯地提咼該圖像傳送程序的可應用性。 值得注意的是，抗蝕膜厚度之平面分布定義為平面分 (%) = (Tmax-Tnun)/(TAverage X 2)X 1〇〇 ,當測量一罩 複數點上之抗蝕膜厚度時，其中膜最大厚度為Tmax，膜 小厚度為Tmin而膜平均厚度為TAverage。 、

586149 五、發明說明（4) — 同時’在此發明中，測量抗蝕膜厚度之區域為一用以形 成一灰階部分之區域。當一灰階罩幕用以製造一顯示裝置 時，就含有一灰階部分的多樣性像素圖案之一灰階罩幕而 a °玄測i範圍係假設為一像素範圍（形成一像素圖案的 範圍）。而就一具有灰階部分而不是像素範圍的區域而 言’該測量範圍係假設為包含該區域之範圍。 本發明具有下列特徵。 一種灰階罩幕的製造方法，該灰階罩幕具有一不透光部 分、一透光部分和一灰階部分，其中該灰階部分係為具有 一圖案尺寸等於或小於一曝光裝置的一解析度極限的一不 透光圖案的區域，該曝光裝置利用一罩幕減少穿透該區之 曝光量。該灰階罩幕的製造方法特徵為：在一灰階罩幕形 成過私中，藉由一基板上之一抗蝕膜所形成之一灰階部分 的一區域中，該抗蝕膜的厚度於一平面上的分布係抑制在 土 1 %或更小。 一種如上所述之灰階罩幕的製造方法，其中利用通過一 毛細管喷嘴所產生之一毛細管現象使一抗蝕液升高並藉由 一喷嘴頭掃過面朝下之該基板，而形成該抗蝕臈。 藉由上述之形成方法，獲得一種用於製造顯 中的灰階罩幕。 n & # 一種利用上述之灰階罩幕的圖像傳送方法。 根據本發明，抑制一抗蝕臈厚度於平面上分布在± ι%或 更小時，對於一具有預定灰階圖案之灰階罩幕而古，一預 定灰階圖案尺寸之精確度（在平面上的差異）至少^一部分

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ί ίΐί合的。因此…種灰階罩幕可被實現，其中，节 =幕至少在一部分内，部分具有較少光穿 預疋灰階圖案。 刀冲之 藉由抑制一抗蝕膜厚度於平面上分布在± 1%或更小，尺 Γΐίΐ於平面上的差異約可達2〇%的改善。於利用灰階 區试肉移一圖案至抗蝕劑上的例子中，在灰階部分的所有 區或内，該抗蝕膜厚度的差異有顯著地改善。因此， 灰Μ罩幕能顯著地改善該圖像傳送程序的良率 增加圖像傳送程序的應用性是可能的。 及”、員耆地 附Τ 一提的是，該抗蝕膜厚度於平面上分布如能抑制在 ± 〇 · 8%或更小較佳，若抑制在± 〇 · 5%或更小最好。 根據結構2，一抗蝕液塗佈結構裝置取代一主流的抗蝕 劑塗佈機，即一旋轉塗佈機，該裝置係利用一毛細管現象 使一抗蝕液升高並藉由一毛細管噴嘴及使一喷嘴頭掃過面 朝下之σ亥基板。因此，在該基板之周邊不會有抗蝕膜高起 =情形。甚至對於一大尺寸之基板而言，遍及該基板上的 寬闊範圍，且在保有再現性及良率形狀下，抗蝕膜厚度於 平面上分布可被抑制在± 1%或更小。因此，製造一含有降 低尺寸精確度（平面差異）的灰階部分之灰階罩幕時，亦能 具有良率。 f本發明中，即適當的提供一CAP塗佈機，其係為一毛 細管現象及表面張力之應用。該CAP塗佈機的原理為，當 一含有一毛細管空隙的噴嘴較低部分浸在抗蝕液中，由於 毛細管現象，該抗蝕液會在該毛細管空隙中上升，藉此利

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1表面張力從噴嘴頭噴出該抗蝕液。藉由緩慢移動在該喷 嘴附近之一將塗佈面朝下之基板，而將抗蝕液塗佈於其 上。3類型裝置之揭露可見於如美國專利第5，6 5 〇，丨9 6或 5, 654, 041號所述之裝置。 . 由於相車交於利用一半傳輸膜（semi-transmission f 1 1 m)的灰階罩幕類型而言，用以形成一小於解析度極限 之精確圖案的灰階罩幕類型是比較便宜的，所以，本發明 之灰階罩幕及圖像傳送方法對於實際應用於一不昂貴的大 尺寸灰階罩幕形成之方法是相當重要的，而該灰階罩幕是 用於製造一液晶顯示器（Liquid crystal dispUy, LCD) (用於製造一彩色濾鏡或薄膜電晶體（Th丨n n丄^ transistors, TFT))或大尺寸灰階罩幕是用於製造如電漿 顯示面板（Plasma display panel, PDP)之一顯示裝置。 較佳具體例之詳細說明 利用以下具體例做說明。 具體例1 在精確抛光的玻璃基板上（尺寸：390 mmx610 mm， 厚6 mm)形成一厚度為1000A的Cr膜。利用一CAP塗敷機 (Hi rano Tec seed 公司製）將抗蝕劑塗佈在該Cr膜上。 所用之裝置如圖7所示，其具有含有浸在一抗蝕液之一 毛細管空隙的喷嘴’且在一液體容器中裝滿該抗蝕液。提 高該噴嘴使其定位於靠近一朝向下之空白光罩的主要表 面。利用該毛細管空隙之毛細管現象，當在該噴嘴口的抗 蝕液與該空白光罩之主要表面接觸時，移動一基板。藉

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此，將該抗蝕劑塗佈於該空白光罩之主要表面上。 0』示在基板上的一 3 6 G X 5 8 0像素面積的整個# 【内而=均分布在其上5x5=25點的抗二 ^ 面，抗蝕膜厚度平面上的分布為1 %或更少。 Λ 用含有一灰階圖案之一像素圖案在該抗蝕劑上 描、，，θ ( 光）。顯影該抗蝕劑以進行Cr膜的蝕刻。然後， 剝離該抗f劑以製造一用於LCD的灰階罩幕（用於製造 ITT) d主意圖5為-用於該灰階圖案之圖案。圖5是在不透 光部分1(不透光圖案）間的一灰階區域3中形成 30的例子。 禾 圖2顯示在一基板上的一36〇χ 58〇mm像素面積内，由一 CD測量儀器所測量平均分布在其上5 χ 5 = 25點的該圖案3〇 尺寸（即線寬）之結果。在此結果中，最大值^⑽減最小值 〇111丨11(等於範圍）約為一設計尺寸1)的12%。而圖案尺寸精確 度（CD)在平面上的差異在此範圍約為12%。其中，在上述 所有點的位置處可清楚的解析圖5所示的該圖案之所有部 分0 比較例1 在一精確拋光的玻璃基板上（尺寸：3 9 0 ram X 610 mm， 厚6 mm)形成一厚度為1 〇〇〇 A的cr膜。利用一旋轉塗敷機 將抗蝕劑塗佈在該Cr膜上。 圖3顯示在一基板上的一360x 580mm像素面積的整個範 圍内，測量平均分布在其上5 X 5 = 2 5點的抗蝕膜厚度之結 果。該抗餘膜厚度平面上的分布為2%。其中，如圖3所示

C:\2D.CODE\91-12\91122373.ptd 586149 五、發明說明（8) = 顯可見，即該膜厚度在基板的中心小而靠近周 邊則逆漸增加的趨勢。而見 ★县明•目； 而且，一種稱為邊紋（fringe)現象 由於旋轉的應用(旋轉作用）導致該膜厚 度在基板的四個角落增加。 接著’利用類似具《g#存丨丨1夕人女 牵名4 P細tl U』、體例1之3有一灰階圖案之一像素圖 =ΪΪ f繪(，曝光）。顯影該抗扉進阶膜 幕。X ‘、、、彳剝離该抗蝕劑以製造一用於LCD的灰階罩 cd-ΓΛ示Λ一Λ板上的一 360 x 58 0mm像素面積内，由- 尺寸（即線寬）之結xi=25點的該圖案30 η * ( ^ ^ - 在此、、、口果中’最大值Dmax減最小值

Dmi η(等於範圍）約為一 ^ J m 产（(：） 十寸D的15%。而圖案尺寸精確 度(CD)在千面上的差異在此範圍約為15%。其 所有點的位置處盔法、、主# 在上这 …、忐，月邊的解析圖5所示的該圖案之所有 77 。 具體例2和比齡作0 “I : Π ? 2不之该圖案外’具體例2和比較例2與具體例1 2 i :寸。而具體例2和比較例2中，於-基板上 y Λ &部分之310χ 51〇隨區域内，平均分布5x5=25 ==圖8所示之一具有明確的線與間隔之灰階圖案則 20% ^ ^ 所从，當利用灰階罩幕顯著地增加圖像傳送

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586149 五、發明說明（ίο) LCD轉移程序及製造方法是相當重要的。 本案得藉由熟悉此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請範圍所欲保護者。 元件編號之說明 1 不 透 光 部 分 2 透 光 部 分 3 灰 階 部 分 ； 灰 階 區 域 3a 不 透 光 圖 案 3b 透 光 部 分 的 距 離 寬 度 11 不 透 光 部 分 之 _ 一 部 分 12 透 光 部 分 之 一 部 分 13 灰 階 部 分 之 一 部 分 30 灰 階 圖 案

C:\2D-CODE\9卜12\9i122373.ptd 第13頁 586149 圖式簡單說明 圖1係為一具體例之一抗蝕膜厚度測量結果之示意圖。 圖2係為本案一具體例之一灰階圖案尺寸測量結果之示 意圖。 圖3係為一比較例之一抗独膜厚度測量結果之示意圖。 圖4係為一比較例之一灰階圖案尺寸測量結果之示意 圖。 圖5係為本案一預定之灰階圖案實施例之圖形。 圖6係為本案另一預定之灰階圖案實施例之圖形。 圖7係為該具體例之一抗蝕應用裝置之代表圖。 圖8 A和8 B係用於說明一灰階罩幕之部分俯視圖及部分斷 面圖 。

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Claims (1)

1. 586149 六、申請專利範圍 〜 1 · 一種灰階罩幕製造方法，該灰階罩幕包含一不透光部 分、一透光部分和一灰階部分，其中該灰階部分係為具有 一圖案尺寸等於或小於一曝光裝置的一解析度極限之一不 透光圖案的區域，且該曝光裝置係利用一罩幕以減少穿透 該區域之曝光量該灰階罩幕的製造方法包括步驟： 準備一具有一不透光膜在其上之透明基板； 在该不透光膜上形成一抗蝕膜，而在一形成一灰階部分 的區域中’該抗蝕膜的厚度於一平面上的分布係抑制在+ 1 %或更小； 〜 以一含有灰階圖案資料的圖案資料圖案化該抗蝕膜； 將該抗蝕膜加以顯影而形成一抗蝕圖案； 、利用泫抗蝕圖案作為一罩幕對該不透光部分加以蝕刻； 剝離該抗蝕圖案。 2· —種灰階罩幕製造方法 分、一透光部分和一灰階部 有一圖案尺寸等於或小於一 不透光圖案的區域，且該曝 透泫區域之曝光量且該灰階 透明基板上的一不透光膜 一灰階部分的區域中，該抗 係抑制在± 1%或更小。 3 ·如申請專利範圍第丨或2 利用通過一毛細管噴嘴之一 ’ δ亥灰階罩幕包含一不透光部 分’其中該灰階部分係為是具 曝光裝置的一解析度極限的_ 光裝置係利用一罩幕以減少穿 罩幕的製造方法的步驟包括在 上形成一抗蝕膜，而在一形成 餘膜的厚度於一平面上的分布 項之灰階罩幕製造方法，其中 毛細管現象使一抗姓液升高並

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