专利名称：半色调掩膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半色调掩膜的制造方法，所述半色调掩膜被配置为利用单一半透过材料具有多个半透过单元。
背景技术：
一般而言，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)利用电场来控制具有介电各向异性的液晶的光透射率，由此显示画面。为此，LCD包括利用液晶单元矩阵显示画面的液晶显示面板和用于驱动液晶显示面板的驱动电路。相关技术的液晶显示面板包括彼此结合的滤色片衬底和薄膜晶体管衬底，在它们之间具有液晶。滤色片衬底包括顺序地设置在上玻璃衬底上的黑色矩阵、滤色片和通用电极。薄膜晶体管衬底包括为每个单元设置的薄膜晶体管和像素电极，所述每个单元由在下玻璃衬底上与数据线相交的栅极线限定。薄膜晶体管根据来自栅极线的栅极信号向像素电极施加来自数据线的数据信号。通过透明导电层形成的像素电极供应来自薄膜晶体管的数据信号以驱动液晶。薄膜晶体管衬底通过许多掩膜过程形成，其中单个半色调掩膜采用形成源极、漏极和半导体图案的过程，从而减少掩膜过程的数目。
发明内容
技术问题此时，半色调掩膜包括阻挡紫外线的阻挡区、部分地透射紫外线的半透过区和透射紫外线的透射区。半色调掩膜的半透过区可以形成有多个半透过部分，每个半透过部分具有互不相同的光透射率。此时，采用每种都具有不同透射率的多种半透过材料，以形成多个半透过区。例如，为了实现具有多于3种互不相同的光透射率的多个半透过部分，需要每种都具有不同透射率的3种半透过材料。就是说，具有3个以上半透过部分的半色调掩膜的常规制造方法的缺点在于半透过材料的数量增加。技术方案为了避免上述缺点而公开本发明，并且本发明的优点是提供一种能够利用单一半透过材料而具有多个半透过单元的半透过掩膜的制造方法。在本发明的一个主要方法，提供一种半色调掩膜的制造方法，包括在衬底上形成半透过材料；以及形成半透过区，所述半透过区用通过等离子体表面处理所述半透过材料和调节所述半透过材料的透射率而形成的具有与所述半透过材料的光透射率不同的透射率的至少一种半透过材料形成。在一些示例性实施例中，所述半透过材料可以包括Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Al、&、Sn、Zn、In、Mg、Hf、V、Nd、Ge、Mg0_Al203或Si3N4中的一种作为主要元素，或者是混合有至少两种或更多种上述元素的复合材料，或者包括在单个上述主要元素或所述复合材料中添加Cox、 0X、Nx、Cx、Fx和Bx中的至少一种的复合材料，其中，下标χ是自然数并且限定每种化学元素的个数。在一些示例性实施例中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在至 10%的范围内细调所述光透射率。在一些示例性实施例中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在10%至 90%的范围内细调所述光透射率。在本发明的另一主要方面，提供一种半色调掩膜的制造方法，包括在衬底上层叠阻挡层和光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述阻挡层中的必要区域并去除露出的阻挡层；在形成有所述阻挡层的衬底上层叠第一半透过材料和光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域并去除露出的第一半透过材料；在形成有所述第一半透过材料的衬底上层叠光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域，并且对露出的第一半透过材料进行等离子体表面处理，以形成第二半透过材料；在形成有所述第二半透过材料的衬底上层叠光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域，并且对露出的第一半透过材料进行等离子体表面处理，以形成第三半透过材料；以及去除剩余的光刻胶。在一些示例性实施例中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在至 10%的范围内细调所述光透射率。在一些示例性实施例中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在10%至 90%的范围内细调所述光透射率。在一些示例性实施例中，所述半色调掩膜可以包括通过利用单一半透过材料具有多于3种的不同透射率的多个半透过部分，以及在至少两种半透过材料之间形成阻挡层的阻挡区。有益效果本发明的优点在于，对单一半透过材料进行等离子体表面处理，以形成具有3种或更多种互不相同的透射率的多个半透过单元，从而无需每种都具有不同透射率的半透过材料。就是说，可以实现具有多个半透过部分的半色调掩膜，而不增加半透过材料的数量， 并且如果需要在至10%的范围内经过细调的透射率，则对半透过材料进行等离子体表面处理，从而用简单过程形成半色调掩膜，由此通过在制造过程中降低制造时间和成本可以增加生产率。本发明的另一优点在于，如果在半色调掩膜的制造过程中需要改变整个区域的透射率，则可以利用等离子体表面处理过程调节透射率，而不需要半色调掩膜的重复制造过程。
图1是图示根据本发明示例性实施例的半色调掩膜的剖视图；图2至10是图示根据图1的示例性实施例的半色调掩膜的制造方法的剖视图；图11、12和13是图示根据本发明示例性实施例的能够调节半透过材料的透射率
4的半色调掩膜制造方法的剖视图；图14是在对半透过材料进行等离子体表面处理的情况下示出的透射率图表。
具体实施例方式将参照图1至13详细描述本发明的示例性实施例。图1是图示根据本发明示例性实施例的半色调掩膜的剖视图。参照图1，半色调掩膜100包括在衬底102上的阻挡区Si、具有多个半透过部分的半透过区S3、S4、S5以及透射区S2。衬底102可以是例如石英的透明衬底，能够完全透射预定波长范围的照射光。然而，该衬底不限于石英，可以是任何能透光的材料。半透过区S3、S4和S5可以包括多个半透过部分从而以互不相同的透射率透射以预定波长范围被照射到衬底上的光。半透过区S3、S4和S5可以通过在光刻过程的曝光过程中部分地透射紫外线，在显影过程之后由每个具有不同厚度的光刻胶图案形成。更具体地，通过使用至少一种或更多种半透过材料，半透过区S3、S4和S5可以包括具有3个或更多个互不相同的透射率的多个半透过部分。就是说，半透过区S3、S4和S5可以包括用第一半透过材料112在衬底上形成的第一半透过部分S3，以使得能透射的光为；用第二半透过材料114形成的第二半透过部分S4，以使得通过第一半透过材料112的等离子体表面处理被照射的光能透射；和用第三半透过材料116形成的第三半透过部分S5，以使得光通过第一半透过材料112的等离子体表面处理被照射的光能透射。第一半透过材料112、第二半透过材料114和第三半透过材料116可以由相同的半透过材料形成，也可以由通过使在一种半透过材料上的等离子体表面处理不同而具有3 种互不相同的透射率的多个半透过部分形成，其中，Χ%、￥%和2%中的每个定义能够透过 10 90%的照射光的光透射率。此时，第一半透过材料112可以是具有Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Al中的一种作为主要元素的材料，或者是混合有至少两种或更多种所述元素的化合物，或者是向所述主要元素材料中加入Cox、0x、Nx中的至少一种的化合物，其中，χ是随着元素的结合而改变的自然数。第一半透过材料112的组合物可以变化地形成，只要它能透射预定波长范围的部分照射光。在本发明中，第一半透过材料112和第二半透过材料114和第三半透过材料 116 的组合物可以是由 Crx0y、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 或其结合所组成的组中的任意一种的组合物。同时，如图1所示，半透过区可以由透射率都不同的第一、第二和第三半透过部分形成，并且通过表面处理一种半透过材料可以将一个半透过部分划分为第一到第η半透过部分。通过在曝光过程中阻挡紫外线，在显影过程之后，阻挡区Sl留下光刻胶图案。为此，阻挡区Sl用阻挡层110和第一半透过材料112顺序地层叠在衬底102上，以阻挡紫外线。
现在，将参照图2至10详细描述包括透射区S2、阻挡区Sl和半透过区S3、S4、S5 的半色调掩膜的形成过程。图2至10是图示根据图1的示例性实施例的半色调掩膜制造方法的剖视图。参照图2，阻挡层110和光刻胶120通过溅射、化学气相沉积等顺序地层叠在衬底 102上。阻挡层110可以用能够阻挡紫外线的材料形成，例如，阻挡层可以用由Cr和CrxOy 形成的薄膜形成。现在参照图3，对在应该形成透射区S2以及半透过区S3、S4、S5的地方形成的光刻胶120进行刻画和显影，由此露出阻挡层110。更具体地，用激光束照射、刻画要形成透射区S2以及半透过区S3、S4、S5的地方的光刻胶，并对被刻画的光刻胶区域进行显影和移除。因此，光刻胶120留在形成在应该形成阻挡区Sl的地方的阻挡层110上，并且在应该形成透射区S2以及半透过区S3、S4、S5的地方露出阻挡层110。参照图5，通过溅射、化学气相沉积等在形成有阻挡层110的衬底102上顺序地层叠第一半透过材料112和光刻胶120。更具体地，第一半透过材料112优选的是具有Cr、Si、 Mo、Ta、Ti、Al中的一种作为主要元素的材料，或者是混合有至少两种或更多种所述元素的化合物，或者是向所主要元素材料中加入Cox、0x、Nx中的至少一种的化合物，其中，下标χ是随着结合的主要元素而改变的自然数。第一半透过材料112的组合物可以变化地形成，只要它能透射预定波长范围的部分照射光。在本发明中，第一半透过材料112的组合物可以是由Crx0y、CrxCOy, CrxOyNz, SixOy, SixOyNz, SixCOy, SixCOyNz, MoxSiy, MoxOy, MoxOyNz, MoxCOy, MoxOyNz, MoxSiyOz, MoxSiyOzN, MoxSiyCOzN, MoxSiyCOz, TaxOy, TaxOyNz, TaxCOy, TaxOyNz, AlxOy, AlxCOy, AlxOyNz, AlxCOyNz, TixOy, Tix0yNz、TixCOy或其结合所组成的组中的任意一种的组合物，其中，下标χ、y和ζ是自然数并且定义每种元素的个数。更优选地，第一半透过材料112由^^(^、^^(^或CrxOyNz形成。现在，参照图6，用激光束照射和刻画形成在第一半透过材料112上的光刻胶120， 并且显影所刻画的光刻胶120，从而在应该形成透射区S2的位置露出第一半透过材料112。参照图7，通过刻蚀过程移除利用留在第一半透过材料112上的光刻胶120作为掩膜而露出的第一半透过材料112。因此，阻挡层110和第一半透过材料112层叠在要形成阻挡区Sl的位置。第一半透过材料112形成在衬底102上的要形成第一半透过部分S3、第二半透过部分S4和第三半透过部分S5的地方。现在，参照图8，通过溅射、化学气相沉积等在形成有第一半透过材料112的衬底 102上层叠光刻胶120。随后，用激光束照射和刻画形成在第一半透过材料112上的光刻胶 120，并且显影所刻画的光刻胶120，从而在应该形成第二半透过部分S4的位置露出第一半透过材料112。因此，对利用留在第一半透过材料112上的光刻胶120作为掩膜而露出的第一半透过材料112进行等离子体表面处理，以形成具有与第一半透过材料112不同的透射率的第二半透过材料114。参照图9，通过溅射、化学气相沉积等在形成有第一半透过材料112和第二半透过材料114的衬底102上层叠光刻胶120。随后，用激光束照射和刻画形成在衬底102上的光刻胶120，并且显影所刻画的光刻胶120，从而在应该形成第三半透过部分S5的位置露出第一半透过材料112。因此，对利用留在衬底102上的光刻胶120作为掩膜而露出的第一半透
6过材料112进行等离子体表面处理。在形成第三半透过区S5过程中的等离子体表面处理的处理条件有所不同，以使得第一半透过材料112与第二半透过材料114在透射率方面不同。就是说，调节等离子体表面处理的处理条件中的功率、压力、电极间的间隔、气体类型、处理时间和处理温度，以使得利用第一半透过材料112而具有3种或更多种互不相同的透射率。如上所述，利用在互不相同的处理条件中使用一种半透过材料进行的等离子表面处理，可以形成具有互不相同的透射率的2种或更多种半透过材料。就是说，通过充分利用与反应粒子合并、重新结合和分离作用以及特别调节半透过材料的透射率，等离子体表面处理可以控制材料的表面条件。因此，在一种半透过材料上的等离子体表面处理的不同处理条件可以形成每种都具有在至10%范围内的精准透射率的多种半透过材料并且还可以形成每种都具有在 10%至90%范围内的精准透射率的多种半透过材料。例如，在等离子体表面处理的处理条件中反应气体可以使用02、HC1、Cl2, CH4和 CF4，功率使用1至5KW，以及在50mm至300mm的范围内的电极之间的间隔调节可以利用一种半透过材料形成每个都具有精准透射率的多种半透过材料，如图14所示。同时，如图14所示，尽管根据处理条件在至10%范围内调节精准的透射率需要狭缝掩膜，但是使用者可以利用等离子体表面处理形成所需的精准透射率。因此，如图10所示，形成通过去除留在衬底102上的光刻胶120而用阻挡层110 和第一半透过材料112层叠在衬底102上的阻挡区Si、用第一半透过材料112形成的能够透射的照射光的第一半透过部分S3、用第二半透过材料114形成的能够透射的照射光的第二半透过部分S4、用第三半透过材料116形成的能够透射的照射光的第三半透过部分S5、以及露出衬底102的透射区S5。图11、12和13是图示根据本发明示例性实施例的能够调节半透过材料的透射率的半色调掩膜的制造方法的剖视图。参照图11，半色调掩膜可以包括用半透过材料112形成的能够透射M%的照射到衬底102的光的半透过区S3、用阻挡层110和半透过材料112层叠的能够阻挡照射到衬底 102的光的阻挡区Si、以及能够100%透射照射光的透射区S2。此时，如图12所示，可以通过等离子体表面处理形成透射率不是11%的半色调掩膜。因此，半色调掩膜可以包括用半透过材料130形成的能够透射N%的照射到衬底102的光的半透过区S3、用阻挡层110和半透过材料130层叠的能够阻挡照射到衬底102的光的阻挡区Si、以及能够100%透射照射光的透射区S2。本发明的工业应用性在于利用等离子体表面处理可以调节使用者所需的透射率。 此外，利用等离子体表面处理可以调节透射率，而不需要包括在衬底上层叠半透过材料的多个过程和用于修正半色调掩膜的透射率的光刻过程。尽管参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是总的发明理念不限于上述实施例。本领域普通技术人员可以理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种形式和细节上的变型和改变。
权利要求
1.一种半色调掩膜的制造方法，包括在衬底上形成半透过材料；以及形成半透过区，所述半透过区用通过等离子体表面处理所述半透过材料和调节所述半透过材料的透射率而形成的具有与所述半透过材料的光透射率不同的透射率的至少一种半透过材料形成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半透过材料包括Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Al、&、 Sn、Zn、In、Mg、Hf、V、Nd、Ge、MgO-Al2O3或Si3N4中的一种作为主要元素，或者是混合有至少两种或更多种上述元素的复合材料，或者包括在单个上述主要元素或所述复合材料中添加 Cox, 0X、Nx、Cx、Fx和Bx中的至少一种的复合材料，其中，下标χ是自然数并且限定每种化学元素的个数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在至10%的范围内细调所述光透射率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在 10%至90%的范围内细调所述光透射率。
5.一种半色调掩膜的制造方法，包括在衬底上层叠阻挡层和光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述阻挡层中的必要区域并去除露出的阻挡层；在形成有所述阻挡层的衬底上层叠第一半透过材料和光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域并去除露出的第一半透过材料；在形成有所述第一半透过材料的衬底上层叠光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域，并且对露出的第一半透过材料进行等离子体表面处理，以形成第二半透过材料；在形成有所述第二半透过材料的衬底上层叠光刻胶，对该光刻胶进行曝光和显影，从而露出所述第一半透过材料中的必要区域，并且对露出的第一半透过材料进行等离子体表面处理，以形成第三半透过材料；以及去除剩余的光刻胶。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在至10%的范围内细调所述光透射率。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述半透过材料进行等离子体表面处理，以在 10%至90%的范围内细调所述光透射率。
全文摘要
本发明涉及一种半色调掩膜的制造方法，所述半色调掩膜被配置为利用单一半透过材料而具有多个半透过单元，其中半色调掩膜的制造方法包括在衬底上形成半透过材料；以及形成半透过区，所述半透过区用通过等离子体表面处理所述半透过材料和调节所述半透过材料的透射率而形成的具有与所述半透过材料的光透射率不同的透射率的至少一种半透过材料形成。
文档编号H01L21/027GK102483568SQ201080037805
公开日2012年5月30日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者金武成 申请人:Lg伊诺特有限公司