图案形成方法和灰度掩模制造方法技术

一种灰度掩模，具有遮光部分、光透射部分和灰度部分。其制造方法包括：准备掩模坯料，其中在光透射的衬底上形成含有金属与硅的薄膜和基于无机物的蚀刻掩模层，其中每一个都具有对另一个的蚀刻的抗蚀性；在所述基于无机物的蚀刻掩模层上形成第一抗蚀图案；使用第一抗蚀图案作为掩模并使用蚀刻溶液蚀刻所述蚀刻掩模层；将余下的第一抗蚀图案剥除的步骤；以蚀刻掩模层作为掩模并使用蚀刻溶液来蚀刻所述薄膜。在剥除第一抗蚀图案的情况下蚀刻所述薄膜。在蚀刻掩模层和光透射衬底上形成第二抗蚀图案，使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻所述蚀刻掩模层，将第二抗蚀图案剥除。由此，所述灰度部分通过所述薄膜而形成，遮光部分通过蚀刻掩模层和薄膜形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过蚀刻对含有金属和硅的薄膜进行图案化的图案形成方法，并且还涉及一种制造灰度掩模的方法，所述灰度掩模适于在制造液晶显示器(随后称为LCD)等的薄膜晶体管(随后称为TFT)中使用。
技术介绍
通常，在LCD中所包括的TFT的优点在于，它们可以容易地形成为较薄的类型，并且与CRT(阴极射线管)相比较，其耗电低。因此其商业化现在正在迅速推进。这种TFT在LCD中的布置的示意结构由TFT衬底和与所述TFT衬底相对的滤色器中间夹着液晶层而形成。特别地，当在滤色器上设置作为过滤器元件的用于像素的红、绿和蓝像素图案时，TFT被设置用于在TFT衬底上的矩阵中排列的相应的像素。LCD的TFT设置需要很多制造过程，其中仅仅为了制造TFT衬底就要使用五个或六个光掩模。在这些情况下，已经提出一种利用四个光掩模来制造TFT衬底的方法。这种方法适于通过利用灰度掩模来减少掩模的数量。其中，灰度掩模具有遮光部分、光透射部分和光半透射部分即灰度部分。如上所述，其中所使用的灰度掩模具有遮光部分、光透射部分和灰度部分。如日本未审查的专利申请公开物(JP-A)No.2002-189280(此后称为专利文献1)所披露，灰度部分通过光半透射的半色调膜(光半透射膜)而形成。使用这种光半透射膜可以通过减少在灰度部分的曝光量来进行半色调曝光。灰度部分通过如上所述的光半透射膜而形成。这表明，可以只考虑设计中所需要的总的透光率和只考虑在制造灰度掩模中的光半透射膜的膜种类(膜材料)和膜厚度。因此，在灰度掩模的制造中，只进行光半透射膜的厚度控制便足够了，因此这种处理相对容易。更具体地，通常与灰度掩模的灰度部分相对应地来制作TFT通道部分。在这种情况下，灰度部分通过光半透射膜而形成，并且可以通过光刻而容易地形成图案。因此，TFT通道部分可以形成复杂的结构。
技术实现思路
在制造灰度掩模时-其中灰度部分通过如上所述的光半透射膜而形成一利用MoSi蚀刻溶液并使用第一抗蚀图案作为掩模对光半透射膜(MoSi膜)进行湿式蚀刻。在这种情况下，具有第一抗蚀图案的抗蚀剂与MoSi蚀刻溶液可以相互进行化学反应，从而引起杂质不希望地产生。所述杂质附着在光透射衬底上，或者附着在具有遮光膜图案的遮光膜上，并引起严重的问题。作为形成第一抗蚀图案的抗蚀剂，例如可以使用基于酚醛树脂的抗蚀剂，在考虑到大量生产和低成本的情况下，所述基于酚醛树脂的抗蚀剂是优选的。利用含有从氢氟酸、硅氢氟酸和氟化氢铵中选取的至少一种氟化合物和从过氧化氢、硝酸和硫酸中选取的至少一种氧化剂的蚀刻溶液作为MoSi蚀刻溶液。然而，取决于蚀刻溶液的成分，抗蚀剂和蚀刻溶液可以进行化学反应，从而产生含有作为主要成分的基于氟的有机化合物的杂质。如果所述杂质一旦附着在光透射衬底或遮光膜上，那么即使采用通常使用的酸洗或碱洗也很难将所述杂质去除。另外，当前述抗蚀剂与前述蚀刻溶液接触时，所述抗蚀剂与遮光膜的附着性通常会降低，因此抗蚀剂容易在蚀刻期间被去除。被剥除的抗蚀剂可以作为杂质漂浮并再次附着在衬底上。在许多情况下，这种附着物质由于与蚀刻溶液反应而产生前述有机化合物，并倾向于牢固地附着在所述衬底上。本专利技术的目的在于，提出一种图案形成方法，其能够防止通过反应而由抗蚀剂产生的杂质附着在衬底上或者附着在所述衬底上的薄膜上。本专利技术的另一目的在于，提出一种采用所述图案形成方法的灰度掩模制造方法。根据本专利技术的一个方面，提出一种通过蚀刻衬底上的含有金属和硅的薄膜形成图案的方法。所述方法包括如下步骤在薄膜上形成基于无机物的蚀刻掩模层，所述蚀刻掩模层具有对所述薄膜的蚀刻的抗蚀性；在所述蚀刻掩模层上形成抗蚀图案；使用所述抗蚀图案作为掩模并使用用于蚀刻掩模层的蚀刻溶液来蚀刻蚀刻掩模层，所述薄膜具有对所述蚀刻溶液的抗蚀性；在蚀刻蚀刻掩模层之后将余下的抗蚀图案剥除；通过使用蚀刻掩模层作为掩模和用于薄膜的蚀刻溶液来蚀刻薄膜；和除去一部分蚀刻掩模层。根据本专利技术的另一方面，提出一种制造灰度掩模的方法，所述灰度掩模包括遮光部分、光透射部分和适于在使用掩模时减少曝光光线的透射量的灰度部分。所述方法包括如下步骤准备掩模坯料，其中以指定的顺序在光透射的衬底上形成含有金属与硅的薄膜和基于无机物的蚀刻掩模层，其中的每一个都具有对另一个的蚀刻的抗蚀性；在蚀刻掩模层上形成第一抗蚀图案，所述第一抗蚀图案具有与光透射部分相对应的敞开区域；使用第一抗蚀图案作为掩模并使用用于所述蚀刻掩模层的蚀刻溶液来蚀刻所述蚀刻掩模层；剥除在蚀刻所述蚀刻掩模层之后余下的第一抗蚀图案；使用所述蚀刻掩模层作为掩模和用于薄膜的蚀刻溶液来蚀刻薄膜，由此形成光透射部分；在所述蚀刻掩模层和光透射衬底上形成第二抗蚀图案，所述第二抗蚀图案具有与灰度部分相对应的敞开区域；和使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻所述蚀刻掩模层，然后将第二抗蚀图案剥除，由此形成由薄膜形成的灰度部分和由所述蚀刻掩模层和薄膜形成的遮光部分。根据本专利技术，在剥除抗蚀图案(第一抗蚀图案)之后，使用用于薄膜的蚀刻溶液并使用所述蚀刻掩模层作为掩模来蚀刻含有金属和硅的薄膜。因此，抗蚀图案(第一抗蚀图案)形式的抗蚀剂和用于薄膜的蚀刻溶液不会进行化学反应从而产生杂质。由此，可以可靠地防止否则可能产生的杂质附着在衬底上或者附着在所述衬底上的薄膜上。附图说明图1A至1C为过程图，其中示出使用灰度掩模的TFT衬底的制造过程；图2A至2C为过程图，其中示出在图1A至1C所示的制造过程之后的制造过程；图3A至3H为过程图，其中示出惯常的灰度掩模制造方法；图4A至4H为过程图，其中示出根据本专利技术的一个实施方式的灰度掩模制造方法；和图5A和5B示出采用图4A至4H所示的灰度掩模制造方法而制造的灰度掩模，其中图5A是俯视图，图5B是侧剖视图。具体实施例方式在说明本专利技术的优选实施方式之前，将对照图1A至1C和2A至2C对采用根据一般技术的灰度掩模的TFT衬底制造过程加以阐述。如图1A所示，在玻璃衬底1上形成有栅电极金属膜，并且采用光掩模通过光刻将所述栅电极金属膜图案化成栅电极2。之后顺序形成栅极绝缘膜3、第一半导体膜(a-Si)4、第二半导体膜(N+a-Si)5、源漏极金属膜6和正性光刻胶膜7。然后，如图1B所示，在图1A所示的正性光刻胶膜7的上面设置灰度掩模100。如图1B所示，灰度掩模100具有遮光部分101、光透射(或透明)部分102和光半透射(或半透明)部分(即，灰度部分)103。正性光刻胶膜7通过灰度掩模100被曝光并随后显影，因此被图案化成第一抗蚀图案7A，其覆盖TFT通道部分形成区域、源漏极形成区域和数据线形成区域。如图1B所示，第一抗蚀图案7A在与TFT通道部分形成区域相对应的部分处的厚度薄于在与源漏极形成区域相对应的部分处的厚度。之后，如图1C所示，通过采用第一抗蚀图案7A作为掩模来蚀刻源漏极金属膜6和第二与第一半导体膜5与4。然后，采用氧对抗蚀膜7进行灰化，以减少整体厚度，以便将抗蚀膜7的与通道部分形成区域相对应的薄部分去除。由此形成第二抗蚀图案7B，并将其留在如图2A所示的源漏极金属膜6上。然后，如图2B所示，通过采用第二抗蚀图案7B作为掩模来蚀刻源漏极金属膜6，并将所述源漏极金属膜6图案化成源极6A和漏极6B，之后对第二半导体膜5进行蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过蚀刻衬底上的含有金属和硅的薄膜来形成图案的方法，所述方法包括如下步骤：　　　　在所述薄膜上形成基于无机物的蚀刻掩模层，所述蚀刻掩模层具有对所述薄膜的蚀刻的抗蚀性；　　　　在所述蚀刻掩模层上形成抗蚀图案；　　　　在用于所述蚀刻掩模层的蚀刻溶液中使用所述抗蚀图案作为掩模来蚀刻所述蚀刻掩模层，所述薄膜具有对所述蚀刻溶液的抗蚀性；　　　　在蚀刻所述蚀刻掩模层之后将剩余的所述抗蚀图案剥除；　　　　使用所述蚀刻掩模层作为掩模在用于所述薄膜的蚀刻溶液中蚀刻所述薄膜；和　　　　除去所述蚀刻掩模层的一部分。

【技术特征摘要】
JP 2006-2-22 2006-0456591.一种通过蚀刻衬底上的含有金属和硅的薄膜来形成图案的方法，所述方法包括如下步骤在所述薄膜上形成基于无机物的蚀刻掩模层，所述蚀刻掩模层具有对所述薄膜的蚀刻的抗蚀性；在所述蚀刻掩模层上形成抗蚀图案；在用于所述蚀刻掩模层的蚀刻溶液中使用所述抗蚀图案作为掩模来蚀刻所述蚀刻掩模层，所述薄膜具有对所述蚀刻溶液的抗蚀性；在蚀刻所述蚀刻掩模层之后将剩余的所述抗蚀图案剥除；使用所述蚀刻掩模层作为掩模在用于所述薄膜的蚀刻溶液中蚀刻所述薄膜；和除去所述蚀刻掩模层的一部分。2.如权利要求1所述的方法，其中所述薄膜包括金属和硅。3.如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻掩模包括作为主要成分的铬。4.如权利要求1所述的方法，其中用于所述薄膜的所述蚀刻溶液含有从由氢氟酸、硅氢氟酸和氟化氢铵选取的一种氟化合物和从过氧化氢、硝酸和硫酸中选取的一种氧化剂。5.一种制造灰度掩模的方法，所述灰度掩模包括遮光部分、光透射部分和适于减少曝光光线的透射量的灰度部分，所述方法包括如下步骤准备掩模坯料，所述掩模坯料具有光透射的衬底、在所述光透射衬底上的含有金属与硅的薄膜和在所述薄膜上的基于无机物的蚀刻掩模层，所述薄膜和所述蚀刻掩模层中的每一个都具有对另一个的蚀刻的抗蚀性；在所述蚀刻掩模层上形成第一抗蚀图案，所述第一抗蚀图案具有与所述光透射部分相对应的敞开区域；使用所述第一抗蚀图案作为掩模在用于所述蚀刻掩模层的蚀刻溶液中蚀刻所述蚀刻掩模层；将在蚀刻所述蚀刻掩模层之后余下的所述第一抗蚀图案剥除...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐野道明，三井胜，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]