TWI434134B - 半調式光罩及其製造方法 - Google Patents

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Description

半調式光罩及其製造方法
本發明係主張關於2009年05月26日申請之韓國專利案號10-2009-0045847之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種半調式光罩及藉由使用單一半穿透材料以架構出具有多個半穿透單元之半調式光罩製造方法。
一般來說，液晶顯示器(LCD)使用電場來控制具有介電異向性(dielectric anisotropy)液晶之透光率從而顯示畫面。為達成此一目的，該LCD包括：一液晶顯示器面板，利用一液晶胞矩陣和一驅動該液晶顯示面板的驅動電路來呈現畫面。關於液晶顯示器面板的技術包括：一彩色濾光片基板和一薄膜電晶體基板彼此結合並且有液晶灌注於其間。
彩色濾光片基板包括：一黑矩陣、一彩色濾光片及一共用電極接續設置於上玻璃基板上。
薄膜電晶體基板包括：一薄膜電晶體和一位於下玻璃基板上由一閘極線路交叉一資料線所定義出針對個別晶細胞所供設之畫素電極。薄膜電晶體提供從資料線的資料信號到畫素電極以響應來自閘極線路的閘極信號。從一透明導電層所形成的畫素電極從薄膜電晶體提供資料信號以驅動液晶。
薄膜電晶體基板係經過許多道光罩製程所形成，這當中，經由運用單一半調式光罩形成源極和汲極和半導體圖案的製程以縮減光罩製程的數量。
在此時，半調式光罩包括：一阻擋紫外線的阻隔區，一部分紫外線穿透的半穿透區以及一允許紫外線穿透其間的透光區。
半調式光罩的半穿透區可以形成個別具有不同透光率的多個半穿透單元。
為了形成多個半穿透單元，使用了許多各自具有不同透光率的半穿透材料。例如，三種各有不同透光率的半穿透材料是必要的以完成具有三個以上相互不同透光率的多個半穿透單元。
也就是說，為了形成具有超過三個或以上多個半穿透單元的半調式光罩，將必需增加半穿透材料的數量。
為避免上述問題，本發明係提供一半調式光罩及藉由使用單一半穿透材料以架構出具有多個半穿透單元之半調式光罩製造方法。
在本發明的一實施例中，提供有一半調式光罩，其包括：一基板；一透光區形成於基板上用以透射一特定波長範圍之照射光線；以及一半穿透區形成於基板上且具有依據半穿透材料厚度或疊層數量於特定波長範圍下有相互不同透光率的多個半穿透單元。
在一些實施例中，半調式光罩更可包括一阻隔區，阻隔區具有形成介於至少兩個半穿透材料之間的一阻隔層。
在一些實施例中，半調式光罩更可包括一阻隔區，阻隔區具有形成在至少兩個半穿透材料之一上表面或一底表面的一阻隔層。
在一些實施例中，半穿透材料可包括有以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁、鋯、錫、鋅、銦、鎂、鉿、釩、釹、鍺、氧化鎂-氧化鋁或氮化矽為單一主要元素之材料或混合至少有兩種或以上元素之結合材料，或包括添加Cox、Ox、Nx、Cx、Fx及Bx中至少一種到單一主要元素材料或結合材料之材料，其中字尾x係為一自然數並定義了個別化學元素的原子數。
在一些實施例中，半穿透區可包括形成於基板上具有讓光線穿透多達X%之該半穿透材料的一第一半穿透單元，形成了較厚的半穿透材料讓光線穿透多達Y%的一第二半穿透單元，以及與兩層半穿透材料相堆疊以讓光線穿透多達Z%的一第三半穿透單元。
在本發明的另一實施例中，一種半調式光罩製造方法，係包括：一基板上堆疊有一第一半穿透材料、一阻隔層及一光阻，曝光和顯影光阻以露出該阻隔層的需要區域，接續移除露出的阻隔層及該第一半穿透材料；在光阻堆疊於具有該第一半穿透材料及該阻隔層的基板上之後，曝光和顯影該光阻並且移除露出的阻隔層以使得阻隔層的需要區域得以露出；在移除露出的阻隔層以形成一具有介於第一和第二半穿透材料之間阻隔層的阻隔區之後，接續堆疊一第二半穿透材料和光阻；曝光和顯影該光阻以露出第二半穿透材料的需要區域並相繼移除該露出的第二半穿透材料及阻隔層；並且形成一半穿透區，其中包括一第一半穿透單元在基板上形成具有該第一半穿透材料、一第二半穿透單元在基板上形成具有該第二半穿透材料、以及一第三半穿透單元與第一半穿透材 料和第二半穿透材料相堆疊。
在一些實施例中，第一和第二半穿透材料以相同之半穿透材料形成，且第一和第二半穿透材料個別有不同之厚度。
在一些實施例中，半穿透材料係為以鉻、矽、鉬、鉭或鋁作為其單一主要元素的一種材料，或者是一結合材料混合至少有兩個或以上元素，或者是材料中添加Cox、Ox、Nx中之至少一種到單一主要元素材料或結合材料。
本發明的優點在於，根據本發明的半調式光罩採用一單一半穿透材料而能具有三個以上相互不同透光率之多個半穿透單元的半穿透區，並且介於至少兩個半穿透材料之間形成具有阻隔層的阻隔區，因此，使用單一半穿透材料而具有三個以上相互不同透光率的多個半穿透單元以省卻一具有多個透光率的半穿透材料，並完成一具有多個穿透單元的半調式光罩而不需增加半穿透材料的數量。
本發明實施例之詳細描述請參照圖1至12。
圖1係繪示出根據本發明一實施例之半調式光罩剖視圖。
參閱圖1，一半調式光罩100包括一阻隔區S1於一基板102上，具有多個半穿透單元之半穿透區S3、S4、S5以及一透光區S2。
基板102可以是一透明基板，例如，石英，能夠完全地透射一特定波長範圍內之照射光線。然而，該基板並非侷限於石英而可以是任何能夠透射光線之材料。
半穿透區S3、S4、S5可以包括多個半穿透部分在一特定波長範圍以相互不同透光率透射光線到基板。在經過光阻製程的曝光製程中部分透射紫外線之顯影製程後，半穿透區S3、S4、S5，可藉由個別不同厚度的光阻圖案所形成。
更具體言之，該半穿透區S3、S4、S5可以包括藉由使用至少三個或以上個別具有不同透光率之半穿透材料的多個半穿透部分。也就是說，半穿透區S3、S4、S5可以包括形成於基板上由讓光線穿透多達X%之第一半穿透材料112所形成的一第一半穿透單元S3，讓光線穿透多達Y%之第二半穿透材料114所形成的一第二半穿透單元S2，以及讓光線穿透多達Z%的一第三半穿透單元S4其與第一及第二半穿透材料112、114堆疊。
此時，第一和第二半穿透材料112、114個別是使用同一半穿透材料所形成的，形成於第一半穿透單元S3上的第一穿透材料112的厚度比形成於第二半穿透單元S2上的第二半穿透材料114更厚，其中個別的X%、Y%和Z%定義為在範圍為10至90%當中照射光線能夠透射的透光率。
如說明述及，半調式光罩可以形成具有三個以上相互不同透光率的多個半穿透單元係根據半穿透材料厚度或使用單一半穿透材料的堆疊層數量。
此時，第一和第二半穿透材料112、114可以是以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁之一者作為主要元素的材料或一混合有至少兩個或以上之化合物，或使用至少Cox、Ox、Nx之一者添加到該主要元素材料之化合物，其中x是一自然數，依據元素組成之變化。
第一和第二半穿透材料112、114之組成可以任意變化只要在一特定波長範圍的部分照射光線能夠透射。在本發明中，該第一和第二半穿透材料112、114之組成，例如，堆疊的半穿透材料112、114可以是從一群組的CrxOy、CrxCOy、CrxOyNz、SixOy、SixOyNz、SixCOy、SixCOyNz、MoxSiy、MoxOy、MoxOyNz、MoxCOy、MoxOyNz、MoxSiyOz、MoxSiyOzN、MoxSiyCOzN、MoxSiyCOz、TaxOy、TaxOyNz、TaxCOy、TaxOyNz、AlxOy、AlxCOy、AlxOyNz、AlxCOyNz、TixOy、TixOyNz、TixCOy任何一個或其組合。
同時，如圖1中所繪示，半穿透區可以包括具有不同穿透率的第一、第二和第三半穿透單元，且第一個到第n半穿透單元可以使用單一半穿透材料來形成。
在顯影製程之後第一阻隔區S1的光阻圖案係於曝光製程中藉由阻擋紫外線所留有。為達到這樣的目的，阻隔區S1接續使用第一穿透材料112、一阻隔層110、及第二個半穿透材料114堆疊於基板上102從而阻止紫外線。也就是說，阻隔區S1的阻隔層110係形成介於第一及第二半穿透材料之間。
現在，一個形成半調式光罩的製程包括，透光區S5，該阻隔區S1及半穿透區S2、S3、S4將參照圖2到10敘述之。
請參閱圖2，第一半穿透材料112，阻隔層110和光阻120藉由濺鍍、化學氣相沉積及類似方式依序堆疊在基板102上。
更具體言之，第一半穿透材料112最好是以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁之一者為主要元素的材料或一混合有至少兩個或以上之化 合物，或使用至少Cox、Ox、Nx之一者添加到該主要元素材料之化合物，其中字尾x是一自然數，依據所被結合的主要元素而變化。
第一半穿透材料112之組成可以任意變化只要在一特定波長範圍的部分照射光線能夠透射。在本發明中，該第一半穿透材料112之組成可以是從一個群組的CrxOy、CrxCOy、CrxOyNz、SixOy、SixOyNz、SixCOy、SixCOyNz、MoxSiy、MoxOy、MoxOyNz、MoxCOy、MoxOyNz、MoxSiyOz、MoxSiyOzN、MoxSiyCOzN、MoxSiyCOz、TaxOy、TaxOyNz、TaxCOy、TaxOyNz、AlxOy、AlxCOy、AlxOyNz、AlxCOyNz、TixOy、TixOyNz、TixCOy任何一個或其組合，其中字尾x、y和z為自然數並定義每個元素的原子數目。
因此，阻隔層110的可使用能夠阻止紫外線的材料所形成，以及例如，阻隔層可以使用鉻及CrxOy所形成的薄膜。
現在請參閱圖3，形成於阻隔層110上的光阻120是以雷射光束照射及繪製(Drawn)，並且繪製的光阻120被顯影以使露出的阻隔層110位在透光區S5及第二半穿透單元S2應該形成的一個位置。
請參閱圖4，使用留存在阻隔層110上的光阻120作為光罩，經由蝕刻製程去除露出的阻隔層110以露出第一半穿透材料112。
請參閱圖5，藉由使用留在阻隔層110上的光阻120作為光罩，經由蝕刻製程去除露出的第一半穿透材料112。接著，藉由剝離(去光阻)製程移除留在阻隔層110的光阻120。因此，阻隔區 S1及第一和第三半穿透單元S3、S4應該形成的一個位置是與第一半穿透材料112及阻隔層110所堆疊形成，及透光區S5及第二半穿透單元S2應該形成的一個位置是基板102露出的地方。
參閱圖6，形成的光阻120與第一半穿透材料112和阻隔層110堆疊在基板102上，並且雷射光束照射在光阻120上及繪製(Drawn)。此後，繪製的光阻120被顯影以使得阻隔層110被曝露在第三半穿透單元S4應該形成的一個位置。
請參閱圖7，使用在基板102上形成有第一穿透材料112及阻隔層110上所留有的光阻120作為光罩，藉由蝕刻製程去除露出的阻隔層110。接著，留在基板102上的光阻120被去光阻製程所移除。
請參閱圖8，第二半穿透材料114及光阻120依續藉由濺鍍、化學氣相沉積及類似方式被沉積在基板102上。
在此時，形成第二半穿透材料114可以是使用相同於第一半穿透材料的材質，但厚度比第一半穿透材料112厚些，使得個別的第一及第二半穿透材料可以有不同的透光率。
更具體言之，第二半穿透材料114之最好由以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁之一者為主要元素的材料或一混合有至少兩個或以上之化合物，或使用至少Cox、Ox、Nx之一者添加到該主要元素材料之化合物，其中字尾x是一自然數，依據所被結合的主要元素而變化。
第二半穿透材料114之組成可以任意變化只要在一特定波長 範圍的部分照射光線能夠透射。在本發明中，第一半穿透材料114之組成可以是從一個群組的CrxOy、CrxCOy、CrxOyNz、SixOy、SixOyNz、SixCOy、SixCOyNz、MoxSiy、MoxOy、MoxOyNz、MoxCOy、MoxOyNz、MoxSiyOz、MoxSiyOzN MoxSiyCOzN、MoxSiyCOz、TaxOy、TaxOyNz、TaxCOy、TaxOyNz、AlxOy、AlxCOy、AlxOyNz、AlxCOyNz、TixOy、TixOyNz、TixCOy任何一個或其組合，其中字尾x、y和z為自然數並定義每個元素的原子數目。
請參閱圖9，光阻120形成於透光區S5與第一半穿透單元S3所應該形成的一位置被繪製及顯影，因此第二半穿透材料114被露出。
更具體言之，形成於透光區S5及第一半穿透單元S3所應該形成位置的光阻120為雷射光束照射和被繪製，其中繪製的光阻區域被顯影和被移除。因此，光阻120被留在第二半穿透材料114，形成於阻隔區S1，第二半穿透單元S2及第三半穿透單元S4應該成形的一個位置，及第二光阻120在透光區S5和第一半穿透區域S3應該成形的一個位置露出。
請參閱圖10，與留在第二半穿透材料114上作為光罩的光阻120一起露出的第二半穿透材料114被移除，因此該透光區S5被形成而露出基板102，而且阻隔層110暴露在一處第一半穿透單元S3應該被成形的位置。
請參閱圖11，移除暴露在基板上102的阻隔層110以形成具有第一半穿透材料112的第一半穿透單元S3。
請參閱圖12，在基板102上所留下的光阻120被去光阻製程所移除，因此與阻隔層110、第一半穿透材料112及第二半穿透材料114堆疊的阻隔區S1形成於基板102上，與第一半穿透材料112所形成的第一半穿透單元S3形成於基板102上，與第二半穿透材料114所形成的第一半穿透單元S4形成在基板102上，與第一半穿透材料112和第二半穿透材料114堆疊的第三半穿透單元S2形成在基板102上，以及形成曝露出基板的透光區S5。
雖然本發明的較佳實施例已被揭露作為說明之用，該總體的發明構思非用以限定上述實施例。對於習知本技藝者將可瞭解，進行各種修改和形式與其細部之變化皆為可能，而不偏離申請專利申請範圍中所揭露本發明之範疇及精神。
本發明適用於產業在於，根據本發明之半調式光罩採用一單一半穿透材料以構成一有三個以上相互不同透光率之具有多個半穿透單元的半穿透區，及一介於至少兩個半穿透材料之間一阻隔層所形成之阻隔區，藉由多個半穿透部分使用一單一的半穿透材料具有三個以上相互不同透光率的多個半穿透部分以免除具有多個透光率的半穿透材料，並實施具有多個半穿透部分的半調式光罩而不增加半穿透材料的數量。
100‧‧‧半調式光罩
102‧‧‧基板
110‧‧‧阻隔層
112‧‧‧第一半穿透材料
114‧‧‧第二半穿透材料
120‧‧‧光阻
S1‧‧‧阻隔區
S2‧‧‧半穿透單元
S3‧‧‧半穿透單元
S4‧‧‧半穿透單元
S5‧‧‧透光區
圖1係為根據本發明的一實施例所繪示之半調式光罩剖視圖。
圖2至12係為根據圖1之實施例繪示出半調式光罩製造方法之剖視圖。
102‧‧‧基板
110‧‧‧阻隔層
112‧‧‧第一半穿透材料
114‧‧‧第二半穿透材料
S1‧‧‧阻隔區
S2‧‧‧半穿透區
S3‧‧‧半穿透單元
S4‧‧‧半穿透單元
S5‧‧‧透光區

Claims (7)

  1. 一種半調式光罩，係包括：一基板；一透光區域位於該基板上；以及一半穿透區位於該基板上，該半穿透區包含以一種半穿透材料形成並具有不同穿透率的至少三個半穿透單元，其中該至少三個半穿透單元各別的穿透率係依據該半穿透材料的疊層數量和厚度其中任一者所決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半調式光罩，進一步包括一阻隔區具有一阻隔層介於該半穿透材料的層間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半調式光罩，進一步包括一阻隔區具有一阻隔層位於該半穿透材料層間之一上表面或一底表面上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半調式光罩，其中該半穿透材料包括有以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁、鋯、錫、鋅、銦、鎂、鉿、釩、釹、鍺、氧化鎂-氧化鋁或氮化矽為一主要元素的材料或混合至少兩種或以上元素之結合材料，或包括添加Cox、Ox、Nx、Cx、Fx及Bx中之至少一種到該主要元素材料或該結合材料之一材料，其中字尾x係為一自然數並定義了個別化學元素的原子數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半調式光罩，其中該半穿透區包 括：一第一半穿透單元，係具有該半穿透材料形成的一第一層；一第二半穿透單元，係具有該半穿透材料形成的一第二層，其中該半穿透材料形成之該第二層的厚度大於該半穿透材料形成之該第一層的厚度；以及一第三半穿透單元，係具有該半穿透材料形成的該第一層及該第二層。
  6. 一種製造半調式光罩之方法，係包括：在一基板上堆疊一半穿透材料形成的一第一層、一阻隔層及一第一光阻；將該阻隔層的一第一部份進行曝光；移除該阻隔層的該第一部份及該第一層所對應的部份；堆疊一第二光阻；將該阻隔層的一第二部份進行曝光；移除該阻隔層的該第二部份；堆疊該半穿透材料形成的一第二層及一第三光阻，其中該第二層的厚度大於該第一層的厚度；將該第二層的一第一部份及一第二部份、該基板上該第二層的該第一部份及該阻隔層上該第二層的該第二部份進行曝光；以及移除該第二層的該第一部份及該第二部份及對應於該第二層之該第二部份的該阻隔層，其中該第一層存留在該第二層的該第 二部份及對應於該第二層之該第二部份的該阻隔層被移除後的位置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該半穿透材料包含以鉻、矽、鉬、鉭、鈦、鋁、鋯、錫、鋅、銦、鎂、鉿、釩、釹、鍺、氧化鎂-氧化鋁或氮化矽中之一者為一主要元素材料或是混合至少兩種或以上元素之結合材料，或者是添加Cox、Ox、Nx、Cx、Fx及Bx中之至少一種到該主要元素材料或該結合材料之一材料。
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