TWI285294B - Mask for photolithography, method of forming thin film, liquid crystal display device, and method of producing the liquid crystal display device - Google Patents

Mask for photolithography, method of forming thin film, liquid crystal display device, and method of producing the liquid crystal display device Download PDF

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Description

1285294 (Ο 玖、發_說轉 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 费 發明背景 二 1. 技術領域 ： 本發明係關於具有複數個穿透區的微影用之光罩；關於 利用該微影用之光罩形成一薄膜的方法；關於具有薄膜圖 案之液Β曰顯示器裝置，該圖案包含由單一製程形成於一破 璃基板中不同厚度的部分；以及關於一種製造該液晶顯示 器裝置的方法。 2. 先前技術 為增大液晶顯示器裝置（!例如液晶顯示器）螢幕的尺寸以 及提Α生產製程的效率，已經使得用以在液晶顯示器裝置 所使用的玻璃基板上形成一薄膜圖案的微影製程變成一種 大型的製程。因為採用步進機進行曝光時，生產效率極差 ’所以進行此類大型微影製程時，必須使用大型光罩，方 能有效地曝露出大型基板材料。 舉例來說，液晶模式的多樣性使得吾人必須使用多重階 層的薄膜結構，該結構係藉由執行複數次微影製程而形成 _ 的。不過，增加微影製程的實施次數，將會延長製程時間 。舉例來說，其可應用於利用多重階層形成彩色濾光片以 形成反射-穿透式液晶的情況，亦可應用於在玻璃基板上形 成具有多重階層結構的薄膜圖案以提供多重間隙的情況。 _ 增加微影製程的實施次數將無法降低成本及前置時間。 · 其中一種方法便是使用半色調光罩來解決上述的問題， · 該半色調光罩具有形成於一光罩基板上不同透光率的複& 7 個m在此方法中，藉由在—光罩中形成不同透㈣ -6- 1285294
的穿透區，便可以調整已經於其上形成薄膜圖案之基板（後 面將稱為「目標基板」）的每個部份中的曝光量，因此只要 實旋該微影製程一次，便可形成包含複數種厚度部分的薄 膜圖案。本方法只要實施該微影製程一次，便可形成具有 多重階層結構的薄膜圖案，因為該目標基板上的感光材料 係曝露於不同的曝光強度中。 不過’使用上述半色調光罩時，於具不同透光率的穿透 區邊界處便會發生繞射光之間的干涉。當繞射光相互干涉 而衰減時，便會在該目標基板上的薄膜圖案中形成薄膜遞 減階層，因為有許多部分係曝露於較弱的光線中。因此， 當使用半色調光罩時，由於上述繞射光之間相互干i涉的關 係，便很難利用單一製程正確地形成具有多重階層結構的 薄膜圖案。 為消弭繞射光的效應，實施該微影製程時，吾人希望能 夠讓該光罩與該目標基板彼此之間越接近越好。不過，當 因為該光罩的彎曲或該目標基板的起伏形狀的關係，而使 付該光罩與該目標基板彼此碰觸時，便會造成污染或刮傷 該光罩，因而便會發生不正確的薄膜沉積或類似的問題β 明確地說，每當發生污染時便必須置換光罩，因而會降低 生產效率或提高成本，所以進行曝光時必須在該光罩與該 目標基板之間保持預設的間隙。此外，該基板材料尺寸、 該光罩的彎曲及該目標基板的起伏形狀越來越大時，該光 罩與該目仏基板之間的間隙亦必須變大。配合光罩圖幸的 精細程度，如此一來便會提高該目標基板上薄膜圖案中的 1285294
繞射光效應。 發明内容 因此，本發明的目的便係提供一種微影周之光罩，其可 使用於大型微影製程中，並且可利用單一製程正確地形成 具有多重階層結構的薄膜圖案，並且可使用薄膜遞減階層 來形成該薄膜圖案；以及提供一種利用該光罩形成薄膜的 方法。本發明的還有一項目的則係提供一種液晶顯示器裝 置’其具有利用該形成薄膜的方法形成於一基板中的薄膜 圖案；以及提供一種製造該液晶顯示器裝置的方法。 為克服上述的問題，根據本發明之一項觀點，本發明提 供一種微影用之光罩，其包含一遮1光區，以及具有不同透 光率的複數個穿透區，其中穿過該等複數個穿透區之相鄰 穿透區的光相位差介於（-1/4 + 2 ιη)·π與（1/4 + 2 πι)·π之間 (含），其中m為整數。 根據本發明之另一項觀點，本發明提供一種形成薄膜的 方法，其中可利用上述微影用之光罩來進行曝光，該微影 用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件之間 提供大小介於50 μτη及500 μιη之間（含）的間隙。 根據本發明之另一項觀點，本發明提供一種液晶顯示器 裝置以及一種製造該液晶顯示器裝置的方法，其中，可藉 由於微影製程中實施該形成薄膜的方法，於欲進行薄膜形 成作業的元件上形成一具有多重階層結構的薄膜。 在本發明的微影用之光罩、形成薄膜的方法、液晶顯示 器裝置、以及製造該液晶顯示器裝置的方法中，都必須將 (4) 1285294 穿過鄰近穿透區之光相位差限定於預設範圍中，以防止因 為繞射光之間的干涉造成曝光強度過度衰減，從而可縮小 形成於該薄膜圖案中的薄膜遞減階層的尺寸。所以，根據 本發明的微影用之光罩、形成薄膜的方法、液晶顯示器裝 置、以及製造該液晶顯示器裝置的方法，利用單一製程便 可开> 成具有多重階層結構的薄膜圖案，而不會發生不正確 的薄膜沉積。 根據本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及 製造該液晶顯示器裝置的方法，實施該微影製程時會在該 微影用之光罩與欲進行薄膜形成作業的元件之間提供相當 大的間隙，其範圍介於50 μπι及5〇〇 μπι之間（含所以，舉 例來說，即使欲使用大型的基板，其亦可避免基板材料與 光罩之間的碰撞情形，所以便可實施大型的微影製程。 根據本發明之另一項觀點，本發明提供一種微影用之光 罩’其包含一遮光區以及複數個穿透區，其中穿過該等複 數個穿透區之相鄰穿透區的光相位差可隨意設定。 根據本發明之另一項觀點，本發明提供一種形成薄膜的 方法’其中可利用上述微影用之光罩來進行曝光，該微影 用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件之間 提供大小介於50 μπι及500 μπι之間（含）的間隙。 根據本發明之另一項觀點，本發明提供一種液晶顯示器 裝置以及一種製造該液晶顯示器裝置的方法，其中，可藉 由於微影製程中實施該形成薄膜的方法，於欲進行薄膜形 成作業的元件上形成一具有多重階層結構的薄膜。 (5) 1285294
。在本發明的微影用之光罩、形成薄膜的方法、液晶顯示‘ 器裝置、以及製造該液晶顯示器裝置的方法中，穿過相鄰 穿透區的光相位差都可隨意設；t，以便能_用因為繞射 ： ^之間的干涉而衰減的曝光，於薄膜圖案中形成一預期的 ： 薄膜遞減階層。所以，根據本發明的微影用之光罩、形成 · 薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及製造該液晶顯示器裝 置的方法，利用單一製程便可有效地形成具有多重階層結 構的薄膜圖案，其階層的數量會大於等於該微影用之光罩 _ 的穿透區數量。 根據本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及 製造該液晶顯示器裝置的方法，實施該微影製程時會在該 微影用之光罩與欲進行薄膜形成作業的元件之間提供相當 大的間隙，其範圍介於50 μιη及500 μιη之間（含）。所以，舉 例來說，即使欲使用大型的基板，其亦可避免基板材料與 光罩之間的碰撞情形，所以便可實施大型的微影製程β 實施方式
現在將詳細地參考該等圖式說明本發明一特定的具體實 施例。 如圖1及2所示，在光罩1中，透明的光罩基板2之上共形 成不同透光率的三種區域，更明確地說應該是一遮光區及 · ； 兩種穿透區。該些區域如下：遮光部分3，其曝光L的透光 率為0%或接近0%;半穿透部分4,其曝光L的透光率介於0% 至100%之間；以及穿透部分5，其曝光L的透光率為100% 或接近100%。此處，遮光部分3、半穿透部分4、以及穿透 -10 - 1285294
部分5的透光率都是相對的透光率，光罩基板2本身的曝光l 的透光率為100%。如圖1所示，當藉由在基板11 (在微影製 程中會於其上形成一薄膜）之上塗敷一負感光材料所形成 的光阻層12形成一薄膜圖案13時，便會使用到光罩1。此處 雖然使用的係負感光材料，不過當光罩1的遮光及透光關係 交換之後，亦可使用正感光材料。 當於光罩基板2之上形成遮光膜之後，便會形成遮光部分 3，其曝光L的透光率為〇%或接近〇%«可以异低透光率的薄 膜（例如金屬鉻蹲）作為該遮光膜。 當於光罩基板2之上形成一半穿透膜（例如多層膜或一單 層膜，因為會吸收光線的關係，所以其透光率相當低)之後 ’便會形成一低透光率的半穿透部分4。舉例來說，可使用 氧化物膜（氧化鉻膜）作為該半穿透膜。該半穿透部分4的透 光率可隨意設定，舉例來說，可取決於感光材料的種類及 該微影製程中所形成的薄膜厚度。 穿透部分5會圖案化於未形成薄膜（例如用以形成遮光部 分3及半穿透部分4的薄膜）的開孔中。 當利用具有上述結構的光罩1進行該微影製程時，在光罩 1與基板11之間必須具有一特殊的間隙（後面將稱為「印刷 間隙」）。當該印刷間隙的尺寸大於等於該光罩1尺寸的特 定大小時，已經穿過該半穿透部分4及該穿透部分5的曝光 便會被大量地繞射。如圖3所示，當穿過該半穿透部分4的 曝光La及穿過相鄰的穿透部分5的曝光Lb被繞射之後，該等 繞射光（La'及LV)便會在該半穿透部分4及該穿透部分5的 -11 - 1285294 ⑺ 邊界處互相干涉，並且互相疊加之後從而產生曝光Lc。當 繞射光La1及Lb’的干涉結果造成強度增強時，曝光Lc的強 度便相當高。不過當干涉結果造成強度衰減時，其強度便 相當低。當曝光Lc的強度因為繞射結果而非常低的話，在 曝光之後的顯影期間，便會於被該曝光Lc照射到的光阻層 12之中形成一薄膜遞減階層，使得無法正確地進行薄膜沉 積。此外’視光阻材料的感光度而定，照度可能會變成小 於等於殘餘膜的照度限值，因而產生消失膜部分，也就是 沒有殘餘膜的狀態；或是不當地移除部份或整個光阻層12。 在光罩1中，必須規定用以形成該半穿透部分4的半穿透 膜的厚度及折射率，讓在該半穿透部分4及該穿透部分5的 邊界處之繞射光的干涉結果會減弱該等繞射光。後面將說 明的係，以模擬的方式來證實用以形成該半穿透部分4的半 穿透膜的厚度及折射率。 在光罩1中，假設其半穿透部分4之透光率為其穿透部分5 之透光率的50%。在光罩1中，當試圖讓穿過該半穿透部分 4的光以及穿過該穿透部分5的光同相的話（φ = 0)，該等繞 射光便會彼此增強β所以，如圖4的特徵關係圖所示，在該 半穿透部分4及該穿透部分5之邊界處的曝光Lc強度並不會 太低。在此情形中，如圖5所示，在經由位置與該半穿透部 分4及該穿透部分5之邊界一致的曝光Lc照射過的部份中便 會形成未具有任何薄膜遞減階層的正確的薄膜圖案13。 相反地，當穿過該半穿透部分4的光以及穿過該穿透部分 5的光之相位相差半個波長時，也就是當相位差Φ=π時，該 12- 1285294
等繞射光便會彼此干涉而互相減弱。所以，如圖6的特徵關 係圖所示，在該半穿透部分4及該穿透部分5之邊界處的曝 光Lc強度相當低。在此情形中，如圖7所示，在經由曝光Lc 照射過的部份的厚度會減少’因此會在該基板丨丨上的薄膜 圖案13中形成一超薄的部分’從而導致不正確的薄膜沉積。 圖8 A至8D(圖8D顯示的係用以形成該半穿透部分4的半 穿透膜的厚度）所示的係當穿過該半穿透部分4的曝光La及 穿過該穿透部分5的曝光Lb的相位差不相同時，曝光l的強 度分布關係圖^本發明已經研究過藉由用以取得圖8 A至8D 、圖4及圖6之特徵關係圖的個別曝光L，形成於該等個別的 薄膜圖案中的薄膜遞減階層。當相位差為φ = 〇(圖4)、φ= 1/8π (圖8Α)以及φ==1/4ττ(圖8Β)時，該等階層非常地小，所以使 用時可將其忽略。不過，當相位差為φ = τι:(圖6)、φ = 1/2π( 圖8C)以及φ==3/4π(圖8D)時，該等階層便非常地大，從而 會導致不正確的薄膜沉積。從該些結果可判斷出，當穿過 該半穿透部分4的光及穿過該穿透部分5的光之相位差φ落 在下面公式（1)的範圍内時，便可形成正蜂的薄膜圖案13， 而不會導致不正確的薄膜沉積。 —+ 2m κ < 4 /
(m=整數）
(D 為解決上述不正確的薄膜沉積問題，在光罩1中，必須設 定用以形成該半穿透部分4的半穿透膜的光學特徵，讓分別 穿過該基板11之半穿透部分4及穿透部分5的光之相位差φ -13- 1285294
⑺ 落在公式（1)的範圍内。後面將說明的係，用以形成該半穿 透部分4的半穿透膜的厚度及折射率範例。此處，假設用以 形成該半穿透部分4的半穿透膜並不會受到多重反射的影 響。 當光穿過該半穿透部分4及該穿透部分5的距離d等於用 以形成該半穿透部分4的半穿透膜的厚度時，該等相位旋轉 為抝及伞2 ’利用下面的公式便可決定出該等穿透光的相 位差：。 △φ = φ2 - φι — (2) J Λ 當由公式（2)所決定出來的相位差等於波長的整數倍時（ 下面的公式（3))，該等光線便會同相（Φ = 0)。當該相位差等 於半波長的偶數倍時（下面的公式（4))，該等光線便會反相 (φ 亡 π)。 \ 专-1Jd = mXi (m=整數） (3) η ( χ\ + # (m=整數） (4) 所以’藉由讓用以形成該半穿透部分4的半穿透膜能夠符 合同相條件（公式（3)所示的條件），便可在該基板11上提供 一正確的薄膜圖案13，其中位於與該半穿透部分4及該穿透 • 14 - 1285294
部分5之邊界一致位置中的薄獏遞減階層會非常地小。更明 確地說，當該半穿透膜的折射率及厚度分別為112及d時，設 計該半穿透膜的厚度及折射率必須符合後面以該曝光之波 長λ表示的公式（5)。在此情形中，公式（5)中的〜係空氣空 間的折射率。為調整相位差，可在該穿透部分處形成不同 的穿透膜，取代空氣空間。 / \ ^--1 ά = πιλ (m=整數） （5)
Vni ) 所以，為符合公式（1)的條件，必須設定該半穿透膜的折 射率及厚度，使其符合下面的公式（6)。 m
.一1 d< m (m=整數） (6) 舉例來說，實際上可視使用目的而定，將用以形成該半 穿透部分4的半穿透膜的透光率調整於〇〇/〇至ι〇〇0/。之間β調 整透光率的方法範例如下：其中一種方法為控制該半穿透 膜的吸收率（衰減係數），另一種方法則是以多重反射為依 據形成一干涉濾光片。當發生多重反射時，由於該等相位 會旋轉的關係’必須非常小心。在此情形中，因為所產生 的結果係源自於公式（6)的條件，所以可設定該半穿透膜的 厚度、折射率及衰減係數，使其非常符合公式（1)的條件。 在控制吸枚率的情形下，當該半穿透膜本身的光吸枚率就 -15- 1285294
〇i) 非常大的話，便可忽略多重反射的情況，因此該等相位便 不會旋轉。所以，便可使用公式（6)的條件。 當在光罩1之中如上述般地規定用以形成該半穿透部分4 之半穿透膜的厚度及折射率時，其便可抑制因為繞射效應 而形成不必要階層，從而可避免發生不正蜂的薄膜沉積。 在微影製程中，可使用光罩1形成具有圖9形式的薄膜圖案 13以及具有圖1〇形式的薄膜圖案13。舉例來說，在形成圖9 的薄膜圖案13的方式中，可同時形成多個突出部13 a(其係 用以形成液晶顯示器裝置中格間隙的間隔）及一平坦部 13b(其可變成彩色濾光片或平面膜）。在形成圖1〇的薄膜圖 案13的方式中，則可以利用突出狀之液晶配向模式（例如 ASM模式或MVA模式）在該液晶顯示器裝置中同時形成多 個突出部13a(其會變成排列牆）及一平坦部13b(其會變成彩 色濾光片、平面膜或分隔物）。 雖然上述的光罩1具有兩種穿透區（半穿透部分4及穿透 部分5)，不過亦可藉由加入一第二半穿透部分，形成一具 有圖11形式的薄膜圖案13，更明確地說，其具有三階層結 構。在形成圖11的薄膜圖案13的方式中，可在一平坦部13e (其會變成一平面膜）中同時形成多個第一突出部13(：及多 個第二突出部13d(其會變成分隔物或排列牆）。可利用光罩 1所形成的薄膜圖案並不僅限於具有上述兩階層及三階層 結構的薄膜圖案，亦可以各種方式，藉由改變穿透區的數 量、透光率、或其它類似的條件，形成具有各種形式的薄 膜圖案。 -16- 1285294
(12)
為防止因為繞射效應而形成不必要的階層，必須規定上 述光罩1中的厚度及折射率，讓相位差保持在一特定的範圍 内。不過，相反地，當會在該基板11中形成—具有非常複 雜階層的圖案，或形成一具有強化邊緣結構的圖案時，便 可有效地使用由繞射效應所形成的階層。更明確地說，藉 由讓穿過該半穿透部分4的光以及穿過該穿透部分5的光不 同相，且將該相位差隨意地設定在公式（1)的範圍外面，便 可調整對應該半穿透部分4的光以及穿過該穿透部分5之邊 界的位置處曝光Lc的強度，因此可以利用形成於對應該等 邊界之位置處的薄膜遞減階層來形成該薄膜圖案13。依照 此方式，|藉由用以形成該薄膜圖案13的薄膜遞減階層，便 會形成數個階層，其數量會大於等於該光罩1中穿透區的數 量。在微影製程中，可使用光罩1形成具有圖12形式的薄膜 圖案13以及具有圖13形式的薄膜圖案13。可以下面的方式 形成具有圖12中形式的薄膜圖案13:將該半穿透部分4的透 光率設定成約等於該穿透部分5的透光率，並且僅將相位偏 移半個波長。藉由隨意地設定該半穿透部分4的透光率，使 其不同於該穿透部分5的透光率，並且隨意地改變穿過該兩 部分之曝光的波長，便可沉積具有複雜形式（例如圖1 3所示 的形式）的薄膜。 後面將說明的係，利用具有上述結構的光罩1形成一薄膜 的方法。在下面所述的具體實施例中，將說明的係，在該 基板11上形成具有兩階層結構的薄膜圖案13的情形。 如圖14Α所示，會在該基板11上塗敷一負感光材料，以形 -17- 1285294
成該光阻層12。接著便可依照基板丨丨來放置該光罩丨，然後 便可如圖14B所示般，以曝光乙來照射光阻層12。此時，該 光罩1與欲進行薄膜形成作業的元件（更明確地說，即形成 於該基板11之上的光阻層12)之間會相隔大小介於5〇 及 500 μιη之間（含）的印刷間隙。經過曝光作業之後，便可利 用清洗液清洗所生成的結構，移除未被曝光的部分，因此 便可如圖14C般地形成預期的薄膜圖案13。雖然此處僅就被 塗敷至該基板11的感光材料種類、清洗製程中所使用的清 洗液種類等方面（印刷間隙條件之外的條件），簡單地說明 用以形成該薄膜的程序，不過視欲形成的薄膜種類而定， 亦•可選用適當相關的材料、清洗液等。 上述用以形成薄膜的方法，因為可以改變該光罩1的半穿 透部分4及穿透部分5之透光率之間的比例組合，以及改變 被塗敷至該基板11的感光材料的感光行為，所以可以單一 製程形成包含各種組合厚度部分的薄膜，因此，當必須使 用相同的材料形成具有複數種厚度的薄膜時，便可使用本 方法9 因為在上述用以形成薄膜的方法中，進行曝光作業時會 在該光罩1與欲進行薄膜形成作業的元件之間提供相當大 的間隙，其範圍介於50 μιη及500 μπι之間（含），所以即使使 用大型的基板，亦可避免該光罩1與該基板11及該基板11 上的光阻層12發生碰觸，所以可以進行大型的微影製程。 藉由與上述用以形成薄膜的方法相同的製程，當穿過該 光罩1的穿透部分5及半穿透部分4的曝光不同相時，便可取 -18 - 1285294
(14) 得一種圖案，其階層的數量會大於等於該光罩1的區域數量。 即將說明的係製造液晶顯示器裝置的方法，其中會在微 影製程中進行上述用以形成薄膜的方法。如圖15所示，本 發明所製造的係液晶顯示器裝置20，其包含個別顏色紅（R) 、綠（G)及藍（B)的彩色濾光片21 R、2 1G及21Ββ (當不需要 區分該等顏色時，該些彩色濾光片將合稱為彩色濾光片21 。）此外，第一基板24及第二基板27的位置係彼此相對，其 間則會射入液晶。在第一基板24之上會形成一平面層22(其 係由有機透明樹腊所組成）以及一反電極23(其係由導電薄 膜所組成，例如ITO膜）。。在第二基板27之上則會形成反 射電極25(其功能如同反射板及像素電極）以及一透明電極 26(其係由導電薄膜所組成，例如ITO膜）。該液晶顯示器裝 置20係由一兩階層的結構所構成，其中彩色渡光片21R、 21G及21B都包含個別的穿透濾光片部分21Ra、21Ga及21Ba ，以及個別的反射濾光片部分21 Rb、21 Gb及2 1 Bb，其位置 係在該透明電極26的對面。該等穿透濾光片部分21Ra、 21Ga及21Ba分別比該等反射濾光片部分21Rb、21Gb及 21Bb高一個階層。該等反射濾光片部分21Rb、21Gb及21Bb 分別比該等穿透濾光片部分21Ra、21Ga及21Ba低一個階層 ’且係位於其兩側。該等穿透濾光片部分21Ra、21Ga及21Ba 及該等反射濾光片部分21Rb、21Gb及21Bb係一體成型的。 因為該液晶顯示器裝置20包含一可讓光通過的穿透顯示 器結構部分，以及一不可透光的反射顯示器結構部分，所 以可同時實現穿透式顯示器及反射式顯示器。舉例來說， -19- 1285294
(15)
依照此方式，在週遭區域為明亮的區域，可以使用該反射 顯示器結構部分來區分一顯示影像；在黑暗的區域或類似 的區域，可以使兩該穿透顯示器結構部分及該反射顯示器 結構部分（以該穿透顯示器結構部分為主）來區分一顯示影 像。形成該等彩色濾光片2 1，使其分別包含不同厚度的個 別的穿透濾光片部分21Ra、21Ga及21Ba以及個別的反射濾 光片部分21Rb、21Gb及21Bb，其便可在穿透式顯示器及反 射式顯示器中實施具有正確透光率及色度的顯示作業。 雖然圖15中並未顯示出細部結構，不過在該第二基板27 上則會形成複數條掃描線、複數條參考信號線、一條共用 線路以及多個薄膜電晶體（TFT>該等掃描線的位置係實質 互相平行。該等參考信號線的位置係實質互相平行。該等 參考信號線及該等掃描線的位置可以互換。該條共用線路 會將該等參考信號線連接在一起。該等薄膜電晶體係三端 點的切換元件，供該等個別的反射電極2 5使用，並且用以 選擇性地驅動該等個別的反射電極25。
在具有上述結構的液晶顯示器裝置20中，可在微影製程 中實施利用上述光罩1之形成薄膜的方法，以便形成具有兩 階層結構的彩色遽光片21R、21G及21B。在該微影製程中 ’可使用包含預期顏色顏料的負光阻來形成該等個別顏色 的彩色濾光片21R、21G及21B。首先，可將包含紅色顏料 的顏色光阻塗敷於該第一基板24之上達到預設的厚度，並 且進行烘乾，從而形成一紅色光阻膜。接著，便可利用該 光罩1從該紅色光阻膜的前面曝露出一預設區域（也就是， -20- (16) 1285294
欲留作彩色渡光片21R的區域），並且對該紅色光阻膜的已 曝露區域進行硬化處理。接著，便可對該紅色光阻膜的已 曝露區域進行顯影，並且清除未曝露的區域。此處，因為 半穿透膜會形成該半穿透部分4，使得通過該半穿透部分4 的曝光與通過該穿透部分5的曝光同相，因此可取得一種具 有正確的兩階層結構的圖案，而不會因為薄膜遞減階層導 致不正確的薄膜沉積。保留在該第一基板24上、具有兩階 層結構的紅色光阻膜便是該彩色濾光片2 1R。隨後，如同該 彩色滤光片21R般，可藉由塗佈、曝光、及顯影一包含綠色 顏料的顏色光阻，以及塗佈、曝光、及顯影一包含藍色顏 料的顏色光阻’依序形成其餘的彩色濾光片2 1G及2 10B。
如上所述，當製造該液晶顯示器裝置2〇時，藉由在該微 影製程中利用該光罩1實施形成薄膜的方法，便可利用單一 製程形成該等穿透及反射彩色濾光片部分，用以形成該穿 透及反射式液晶顯示器裝置的兩階層結構。所以該製造液 晶顯示器裝置20的方法可減少實施該微影製程的次數，並 且提南生產效率。 根據製造該液晶顯示器裝置1 0的方法，因為在實施該微 影製程時，會在該光罩1與欲進行薄膜形成作業的元件之間 提供相當大的間隙，其範圍介於50 μιη及500 μπι之間（含） ’所以即使是在製造具有大型螢幕的液晶顯示器裝置的製 程中，亦可避免該光罩1與該基板11及其上的先阻層12發生 碰觸。 如上面詳細說明一般，根據本發明之微影用之光罩，用 -21 - 1285294
(17) 以形成該等穿透區的穿透膜結構（更明確地說，即該等穿透 膜的厚度及折射率）可使得通過具有不同透光率的複數個 穿透區的光線同相，從而可避免因為該等穿透區邊界處繞 射光之間的干涉而導致降低該等曝光的強度。所以，本發 明的微影用之光罩可使用單一製程形成一具有複數個階層 的正確薄膜，可抑制於其中形成薄膜遞減階層。 根據本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及 製造該液晶顯示器裝置的方法，可利用具有上述結構的微 影用之光罩，在欲進行薄膜形成作業的元件（例如玻璃基板 )之上形成一薄膜圖案，從而可以單一製程正確地形成具有 複數個階層的薄膜’而沒有任何不正確的薄膜沉積，以提 高該液晶顯示器裝置的生產率並且降低成本。此外，根據 本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及製造該 液晶顯示器裝置的方法，可利用具有上述結構的微影用之 光罩來實施該微影製程，在該光罩與欲進行薄膜形成作業 的元件之間提供相當大的間隙，其範圍介於5〇 μιη及500 μιη 之間（含），從而可避免該光罩與該欲進行薄膜形成作業的 元件發生碰觸。所以，便可實施使用大量基板材料的較大 型微影製程。 根據本發明的微影用之光罩，藉由隨意設定通過複數個 穿透區的光相位差，便可以單一製程形成一複雜的薄膜圖 案，舉例來說，其具有細微階層的結構β 根據本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置、以及 製造該液晶顯示器裝置的方法，利用具有上述結構的微影 -22- 1285294
用之光罩便可輕易地利用單一製程形成具有複雜結構的薄 膜圖案，以提高該液晶顯示器裝置的生產率並且降低成本 。此外，根據本發明的形成薄膜的方法、液晶顯示器裝置 、以及製造該液晶顯示器裝置的方法，使用該微影用之光 罩進行曝光時，可在該光罩與欲進行薄膜形成作業的元件 之間提供相當大的間隙，其範圍介於50 μιη及500 μπι之間 (含）。所以，便可避免該光罩與該欲進行薄膜形成作業的 元件發生碰觸，並且可以實施使用大量基板材料的較大型 微影製程。 圖式簡單說明 圖1所示的係應用本發明之使用光罩的微影製程示意圖； 圖2為該光罩的仰視圖； 圖3所示的係穿過該光罩之透光示意圖； 圖4為穿過該光罩之透光的光強度分布特徵關係圖； 圖5為利用圖4所示之光強度分布沉積而成之薄膜圖案的 剖面圖； 圖6為穿過該光罩之透光的光強度分布特徵關係圖； 圖7為利用圖6所示之光強度分布沉積而成之薄膜圖案的 剖面圖； 圖8Α至8D為穿過該光罩之透光的光強度分布特徵關係 團， 圖9為利用穿透部分及半穿透部分之間沒有光相位差的 光罩沉積而成之薄膜圖案的特定範例剖面圖； 圖10為利用該光罩沉積而成之薄膜圖案的另一特定範例 1285294 Μ 剖面圖； 圖11為利用該光幂沉積而成之薄膜圖案的另一特定範例 剖面圖； 圖I2為利用隨意設定穿透部分及半穿透部分之間光相位 差的光罩沉積而成之薄膜圖案的特定範例剖面圖； 圖13為利用該光罩沉積而成之薄膜圖案的另一特定範例 剖面圖； 圖14Α至14C為闡it根據本發明之形成薄膜方法之薄膜 沉積步驟剖面圖；及 圖15為應用本發明之液晶顯 日日顯不菇裝置之一般結構剖面圖❶ 圖式代表符號說明 1 光箪 2 光罩基板 3 遮光部分 4 半穿透部分 5 穿透部分 11 基板 12 光阻層 13 薄膜圖案 13a 突出部 13b，13e 平坦部 13c 第一突出部 13 d 第一突出部 20 液晶顯示器 '24- 1285294 wi^iufciMgaaaaaMWgiM·ΙΜΙβΒμ (20) 21R 紅色的彩色濾光片 21Ra 彩色濾光片21R的穿透濾光片部分 2IRb 彩色濾光片21R的反射濾光片部分 21G 綠色的彩色濾光片 21Ga 彩色濾光片21G的穿透濾光片部分 21Gb 彩色濾光片21G的反射濾光片部分 21B 藍色的彩色濾、光片 21Ba 彩色濾光片21B的穿透濾光片部分 21Bb 彩色遽光片21B的反射濾光片部分 22 平面層 23 反電極 24 第一基板 25 反射電極 26 透明電極 27 第二基板 L 曝光 La 穿過該半穿透部分4的曝光 La， 半穿透部分4的繞射光 Lb 穿過該穿透部分5的曝光 Lb， 穿透部分5的繞射光 Lc 繞射光（Laf&Lb1)互相干涉後產生的曝光 d 厚度 -25-

Claims (1)

  1. I285f#435671號專利申請案 _修(更)正本I 中文申請專利範圍替換本(95年6月) 拾、申請專利範圍 1· 一種微影用之光罩，其包括； 一遮光區； 具有不同透光率的穿透區及半穿透區； 其中’上述穿透區之折射率為⑴、半穿透區之折射率 為η2、膜厚為d、曝光用之光波長為χ，係以滿足（ιη·1/8) (n2/ni-l)dS (m+i/8) λ[ιη為整數]之方式設定前述折 射率η2及膜厚d ; 穿過上述穿透區之相鄰穿透區的光相位差為（_1/4 + 2 πι)·π以上、（1/4 + 2 ιη)·π以下，其中111為整數； 同時设定半穿透區之折射率、膜厚d以及衰減係數 ，使上述半穿透區之穿透率成為特定穿透率。 2_ 一種以微影用之光罩形成薄膜的方法，該光罩包含一遮 光區，具有不同透光率的穿透區及半穿透區；其中在該 微影用之光罩中，上述穿透區之折射率為〜、半穿透區 之折射率為η2、膜厚為d、曝光用之光波長為λ，其係以 滿足（m-1/8) λ$(η2/ηι·ΐ)〇1$(ιη+1/8) χ[ιη 為整數]之方式 設定前述折射率Μ及膜厚d;穿過上述穿透區之相鄰穿 透區的光相位差為（-1/4 + 2 ιη)·π以上、（1/4 + 2 下，其中m為整數；同時設定半穿透區之折射率n2、膜 厚d以及衰減係數，使上述半穿透區之穿透率成為特定 穿透率。 3.如申請專利範圍第2項之形成薄膜的方法，其中該微影
    1285294 用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件 之間提供大小介於50 μιη及500 μπι之間（含）的間隙。 4· 一種製造液晶顯示器裝置的方法，其包括下面的步驟： ， 實施微影製程，其中會使用微影用之光罩來實施曝光 _ ，該光罩包含一遮光區，具有不同透光率的穿透區及半 穿透區，其中在該微影用之光罩中，上述穿透區之折射 率為m、半穿透區之折射率為心、膜厚為d、曝光用之光 波長為 λ ’ 其係以滿足（m-i/8) χ $ (n2/ni])d $ (m+i/g) _ λ [m為整數]之方式設定前述折射率以及膜厚d;穿過該等 複數個穿透區之相鄰穿透區的光相位差為（-1/4 + 2 m)7l 以上、（1/4 + 2 ιη)·π以下，其中m為整數；同時設定半穿 透區之折射率h、膜厚d以及衰減係數，使上述半穿透 區之穿透率成為特定穿透率。 5.如申請專利範圍第4項之製造液晶顯示器裝置的方法， 其中該微影用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成 作業的元件之間提供大小介於5〇 μηι及500 μηχ之間（含） 的間隙。 6· 一種液晶顯示器裝置，其包括： 一具有多階層構造之薄膜圖案的基板，其係於單一製 程中，使用一微影用之光罩進行曝光所製成，於其上形 成一薄膜圖案’該光罩包含一遮光區，具有不同透光率 的穿透區及半穿透區；其中在該微影用之光罩中，上述 穿透區之折射率為ηι、半穿透區之折射率為以、膜厚為4 、曝光用之光波長為λ，其係以滿足（m-l/8) (n2/ni-1)d
    1285294 S(m+l/8) λ[πι為整數]之方式設定前述折射率以及膜厚 d;穿過上述穿透區之相鄰穿透區的光相位差為（_1/4 + 2 ιη)·π以下、（1/4 + 2 ιη)·π以上，其中„!為整數；同時設 定半穿透區之折射率&、膜厚d以及衰減係數，使上述 半穿透區之穿透率成為特定穿透率。 7·如申請專利範圍第6項之液晶顯示器裝置，其中可利用 該微影用之光罩進行曝光形成該薄膜圖案，該微影用之 光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件之間 提供大小介於50 μπι及500 μιη之間（含）的間隙。 8· —種微影用之光罩，其包括； 一遮先區，及 複數個穿透區； 其中，可隨意設定穿過該等複數個穿透區之相鄰穿透 區的光相位差，使得薄膜圖案中的階層數量大於等於所 形成的穿透區數量。 9·如申請專利範圍第8項之微影用之光罩，其中該等複數 個區域包含具有不同透光率的複數個穿透區。 10· —種形成薄膜的方法，其包括： 一使用微影用之光罩的曝光步驟，用以形成一薄膜圖 案，使得其中的階層數量大於等於穿透區數量，其中該 光罩包含一遮光區及複數個穿透區，以及其中可隨意設 定穿過該等複數個穿透區之相鄰穿透區的光相位差。 11.如申請專利範圍第10項之形成薄膜的方法，其中該等複 數個區域包含具有不同透光率的複數個穿透區。 1285294 12·如申請專利範圍第1〇項之形成薄膜的方法，其中該微影 用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件 之間提供大小介於50 μιη及500 μπι之間（含）的間隙。 13. —種製造液晶顯示器裝置的方法，其包括下面的步驟·· 實施一微影製程，其中可使用微影用之光罩進行曝光 - ，以形成一薄膜圖案，使得其中的階層數量大於等於穿 透區數量，其中該微影用之光罩包含一遮光區及複數個 穿透區，以及其中可隨意設定穿過該等複數個穿透區之 相鄰穿透區的光相位差。 ^ 14·如申請專利範圍第13項之製造液晶顯示器裝置的方法 ，其中該等複數個區域包含具有不同透光率的複數個穿 透區。 15.如申請專利範圍第13項之製造液晶顯示器裝置的方法 其中違被影用之光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成 作業的元件之間提供大小介於5〇 pm及500 μηι之間（含） 的間隙。 16· —種液晶顯示器裝置，其包括： 一基板，可於其上利用一微影用之光罩進行曝光以形 鲁 成一薄膜圖案，該薄膜圖案中的階層數量大於等於穿透 區數量’該光罩包含一遮光區及複數個穿透區，其中可 隨意設定穿過該等複數個穿透區之相鄰穿透區的光相 位差。 17·如申請專利範圍第16項之液晶顯示器裝置，其中該等複 數個穿透區域包含具有不同透光率的穿透區。 1285294 18.如申請專利範圍第16項之液晶顯示器裝置，其中可利用 該微影用之光罩進行曝光形成該薄膜圖案，該微影用之 光罩的位置可在其與欲進行薄膜形成作業的元件之間 提供大小介於50 μπι及500 μιη之間（含）的間隙。
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