灰阶掩膜版制作方法

摘要

本发明实施例提供一种灰阶掩膜版制作方法，包括以下步骤：在基板一侧表面形成灰阶层；在所述灰阶层表面形成遮光层；在所述遮光层表面形成光阻层；对形成所述光阻层后的半成品进行初次曝光；对初次曝光后的半成品进行初次显影；对初次显影后的半成品进行初次蚀刻；对初次蚀刻后的半成品进行二次曝光；对二次曝光后的半成品进行二次显影；对二次显影后的半成品进行二次蚀刻；对二次蚀刻后的半成品进行脱膜，获得带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品。本发明实施例提供的制作方法工艺过程相对简单易操作，所获得的带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品应用于TFT‑LCD行业，可以有效减少制程工序，提高产品品质。

权利要求

1.一种灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基板一侧表面形成灰阶层；

在所述灰阶层表面形成遮光层；

在所述遮光层表面形成光阻层；

对形成所述光阻层后的半成品进行初次曝光，通过调整控制不同区域的曝光能量，使所述光阻层在不同区域分别形成第一完全感光区、第一不完全感光区和非感光区；

对初次曝光后的半成品进行初次显影，第一完全感光区的光阻材料与显影液反应被去除形成第一完全显影区，第一不完全感光区的光阻材料与显影液反应不充分留下第一预定厚度的光阻材料形成第一不完全显影区，非感光区的光阻材料不与显影液反应形成非显影区；

对初次显影后的半成品进行初次蚀刻，分别依次采用只与遮光层反应的第一蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区的遮光层，然后采用只与灰阶层反应的第二蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区的灰阶层形成第一蚀刻区，而表面有光阻层的第一不完全显影区和非显影区不与所述第一蚀刻液和所述第二蚀刻液反应而对应形成第一非蚀刻区；

对初次蚀刻后的半成品进行二次曝光，通过控制曝光能量，使第一不完全感光区完全感光形成第二完全感光区，非感光区不完全感光形成第二不完全感光区；

对二次曝光后的半成品进行二次显影，第二完全感光区的光阻材料与显影液反应被去除形成第二完全显影区，第二不完全感光区的光阻材料与显影液反应不充分留下第二预定厚度的光阻材料形成第二不完全显影区；

对二次显影后的半成品进行二次蚀刻，采用不与灰阶层反应的第一蚀刻液蚀除与第二完全显影区对应的遮光层而保留与第二完全显影区对应灰阶层形成第二蚀刻区，表面有光阻层的第二不完全显影区形成第二非蚀刻区；

对二次蚀刻后的半成品进行脱膜，去除残留的光阻层，获得带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品。

2.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，对二次蚀刻后的半成品进行脱膜时，采用能与光阻材料反应的脱膜液通过化学反应去除光阻层。

3.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，所述基板是钠钙玻璃、石英玻璃或硼硅玻璃。

4.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，所述灰阶层是SnO2、In2O3、ITO、AZO、TiO2、SiNOx或MoSi构成的膜层或者由至少两种所述膜层层叠形成的叠层。

5.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，所述遮光层是由Cr或CrOx形成的膜层，或者是所述膜层层叠形成的叠层。

6.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，采用物理溅射或化学沉积的方法在基板一侧形成灰阶层。

7.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，采用物理溅射或化学沉积的方法在灰阶层表面形成遮光层。

8.根据权利要求1所述的灰阶掩膜版制作方法，其特征在于，采用Spin涂覆工艺或者Slit涂覆工艺将光阻材料涂布在所述遮光层表面形成光阻层。

说明书

灰阶掩膜版制作方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及掩膜版技术领域，具体涉及一种灰阶掩膜版制作方法。

背景技术

[0002] 随着近年来平面显示市场的迅速扩大，平面显示中的配套产业发展也受到各界的关注。目前快速扩大的市场正被低价格化所推动，特别是大型电视市场，为达到市场所要求的“低价格、大画面、高画质”目标，液晶显示面板业者正面临着兼顾降低生产成本低和提升效能的难题。所以，如何实现提高生产效率、简化制程、提高良率、改善显示技术等，就成为了液晶显示面板业者努力研究的方向。在整个平面显示及相关行业中，掩膜版的品质规格和技术发展具有决定性的影响。

[0003] 目前，非晶硅TFT-LCD中Array基板一般需要5道掩膜版曝光的方式进行制作，其中光蚀刻工序为：1、G工程，用G-Mask曝光形成扫描线（Gate）相关的图案；2、I工程，用I-Mask曝光形成沟道用硅岛（Island）图案；3、D工程，用D-Mask曝光形成数据线（Data）相关的图案；4、C工程，用C-Mask曝光形成接触孔（Contact Hole）图案；5、PI工程，用PI-Mask曝光形成像素电极。

[0004] 对于TFT-LCD的CF基板，其膜层结构主要包含：黑色矩阵（BM）、彩色层、ITO导电膜层、PS层。为防止彩色像素和底层黑色矩阵之间产生漏光，设计时会在彩色像素和底层黑色矩阵之间保留合适的重叠量（Overlay）。由于此处的光阻量多于像素其它部位，其高度也比像素其它部位高，这个重叠区域的高度通常叫做段差。

[0005] 在TFT-LCD生产中，光刻工序次数与液晶显示面板的生产时间有很大关系，特别在被要求低价格化的大型电视用液晶显示面板生产上，如何减少光刻制程数，即减少掩膜版使用次数，成为极为重要的技术课题。在TFT-LCD生产中，Array制程采用传统掩膜版，需多进行次光刻工序，生产周期长，生产成本高。而在CF制程中，采用传统掩膜版会带来彩色像素和底层黑色矩阵之间的段差，如果段差很高，就会影响后续PI的摩擦，使产品不能形成统一的沟槽，在像素边缘段差处的液晶分子就不能很好的配向，像素边缘就会产生漏光。

发明内容

[0006] 本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种灰阶掩膜版制作方法，能高效地制作灰阶掩膜版。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是：提供一种灰阶掩膜版制作方法，包括以下步骤：

[0008] 在基板一侧表面形成灰阶层；

[0009] 在所述灰阶层表面形成遮光层；

[0010] 在所述遮光层表面形成光阻层；

[0011] 对形成所述光阻层后的半成品进行初次曝光，通过调整控制不同区域的曝光能量，使所述光阻层在不同区域分别形成第一完全感光区、第一不完全感光区和非感光区；

[0012] 对初次曝光后的半成品进行初次显影，第一完全感光区的光阻材料与显影液反应被去除形成第一完全显影区，第一不完全感光区的光阻材料与显影液反应不充分留下第一预定厚度的光阻材料形成第一不完全显影区，非感光区的光阻材料不与显影液反应形成非显影区；

[0013] 对初次显影后的半成品进行初次蚀刻，采用蚀刻液将对应于第一完全显影区的遮光层和灰阶层蚀除形成第一蚀刻区，而表面有光阻层的第一不完全显影区和非显影区不与蚀刻液反应而对应形成第一非蚀刻区；

[0014] 对初次蚀刻后的半成品进行二次曝光，通过控制曝光能量，使第一不完全感光区完全感光形成第二完全感光区，非感光区不完全感光形成第二不完全感光区；

[0015] 对二次曝光后的半成品进行二次显影，第二完全感光区的光阻材料与显影液反应被去除形成第二完全显影区，第二不完全感光区的光阻材料与显影液反应不充分留下第二预定厚度的光阻材料形成第二不完全显影区；

[0016] 对二次显影后的半成品进行二次蚀刻，采用不与灰阶层反应的第一蚀刻液蚀除与第二完全显影区对应的遮光层而保留与第二完全显影区对应灰阶层形成第二蚀刻区，表面有光阻层的第二不完全显影区形成第二非蚀刻区；

[0017] 对二次蚀刻后的半成品进行脱膜，去除残留的光阻层，获得带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品。

[0018] 进一步地，在进行初次蚀刻时，分别依次采用只与遮光层反应的第一蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区的遮光层，然后采用只与灰阶层反应的第二蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区的灰阶层。

[0019] 进一步地，对二次蚀刻后的半成品进行脱膜时，采用能与光阻材料反应的脱膜液通过化学反应去除光阻层。

[0020] 进一步地，所述基板是钠钙玻璃、石英玻璃或硼硅玻璃。

[0021] 进一步地，所述灰阶层是SnO2、In2O3、ITO、AZO、TiO2、SiNOx或MoSi构成的膜层或者由至少两种所述膜层层叠形成的叠层。

[0022] 进一步地，所述遮光层是由Cr或CrOx形成的膜层，或者是所述膜层层叠形成的叠层。

[0023] 进一步地，采用物理溅射或化学沉积的方法在基板一侧形成灰阶层。

[0024] 进一步地，采用物理溅射或化学沉积的方法在灰阶层表面形成遮光层。

[0025] 进一步地，采用Spin涂覆工艺或者Slit涂覆工艺将光阻材料涂布在所述遮光层表面形成光阻层。

[0026] 采用上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：本发明实施例通过在基板一侧表面依次形成灰阶层、遮光层和光阻层，然后依次经过初次曝光、初次显影、初次蚀刻、二次曝光、二次显影、二次蚀刻等处理后脱膜却可获得带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品，整个工艺过程相对简单易操作。而所获得的带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品应用于TFT-LCD行业，可以有效减少制程工序，提高产品品质。

附图说明

[0027] 图1是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例的流程步骤示意图。

[0028] 图2是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中在基板表面形成灰阶层后的截面示意图。

[0029] 图3是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中在灰阶层表面形成遮光层的截面示意图。

[0030] 图4是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中在遮光层表面形成光阻层后的截面示意图。

[0031] 图5是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成初次曝光后的截面示意图。

[0032] 图6是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成初次显影后的截面示意图。

[0033] 图7是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成初次蚀刻后的截面示意图。

[0034] 图8是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成二次曝光后的截面示意图。

[0035] 图9是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成二次显影后的截面示意图。

[0036] 图10是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成二次蚀刻后的截面示意图。

[0037] 图11是本发明灰阶掩膜版制作方法一个实施例中完成二次脱膜后的截面示意图。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

[0039] 如图1至图11所示，本发明一个实施例提供一种灰阶掩膜版制作方法，包括如下步骤：

[0040] 步骤S1，在基板10一侧表面形成灰阶层11，完成本步骤后的半成品截面示意图如图2所示；

[0041] 步骤S2，在所述灰阶层11表面形成遮光层21，完成本步骤后的半成品截面示意图如图3所示；

[0042] 步骤S3，在所述遮光层21表面形成光阻层31，完成本步骤后的半成品截面示意图如图4所示；

[0043] 步骤S4，对形成所述光阻层31后的半成品进行初次曝光，通过调整不同区域的曝光能量，使所述光阻层31在不同区域分别形成第一完全感光区41、第一不完全感光区42和非感光区43，完成本步骤后的半成品截面示意图如图5所示；

[0044] 步骤S5，对初次曝光后的半成品进行初次显影，第一完全感光区41的光阻材料与显影液反应被去除形成第一完全显影区51，第一不完全感光区42的光阻材料与显影液反应不充分留下第一预定厚度的光阻材料形成第一不完全显影区52，非感光区43的光阻材料不与显影液反应形成非显影区53，完成本步骤后的半成品截面示意图如图6所示；

[0045] 步骤S6，对初次显影后的半成品进行初次蚀刻，采用蚀刻液将对应于第一完全显影区51的遮光层和灰阶层蚀除形成第一蚀刻区61，而表面有光阻层的第一不完全显影区52和非显影区53不与蚀刻液反应而形成第一非蚀刻区62，可以理解的是，由于遮光层21和灰阶层11材料的不同，在进行初次蚀刻时，分别依次采用只与遮光层21反应的第一蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区51的遮光层21，然后采用只与灰阶层11反应的第二蚀刻液蚀除对应于第一完全显影区51的灰阶层11，完成本步骤后的半成品截面示意图如图7所示；

[0046] 步骤S7，对初次蚀刻后的半成品进行二次曝光，通过控制曝光能量，使第一不完全感光区42完全感光形成第二完全感光区71，非感光区43不完全感光形成第二不完全感光区72，完成本步骤后的半成品截面示意图如图8所示；

[0047] 步骤S8，对二次曝光后的半成品进行二次显影，第二完全感光区71的光阻材料与显影液反应被去除形成第二完全显影区81，第二不完全感光区72的光阻材料与显影液反应不充分留下第二预定厚度的光阻材料形成不完全显影区82，完成本步骤后的半成品截面示意图如图9所示；

[0048] 步骤S9，对二次显影后的半成品进行二次蚀刻，采用不与类阶层反应的第一蚀刻液蚀除与第二完全显影区81对应的遮光层21而保留与第二完全显影区81对应的灰阶层11形成第二蚀刻区91；表面有光阻层的第二不完全显影区82不与第一蚀刻液反应形成第二非蚀刻区92，完成本步骤后的半成品截面示意图如图10所示；

[0049] 步骤S10，对二次蚀刻后的半成品进行脱膜，去除残留的光阻层31获得带有透光层图案101、灰阶层图案102和遮光层图案103的灰阶掩膜版成品，最终获得的灰阶掩膜版成品截面示意图如图11所示，具体实施时，通常是采用能与光阻材料反应的脱膜液通过化学反应去除光阻层31。

[0050] 本发明实施例通过在基板一侧表面依次形成灰阶层、遮光层和光阻层，然后依次经过初次曝光、初次显影、初次蚀刻、二次曝光、二次显影、二次蚀刻等处理后脱膜却可获得带有透光层图案、灰阶层图案和遮光层图案的灰阶掩膜版成品，整个工艺过程相对简单易操作。掩膜版上的所述透光层图案101和灰阶层图案102对照射在基板上的紫外波段的光线具有不同透过率，具体而言，透光层图案101的紫外光透过率大于灰阶层图案102的紫外光透过率，而灰阶层图案102的紫外光透过率又大于遮光层图案103的紫外光透过率。通过合理选择基板10、灰阶层11和遮光层21的材料，可以使得透光层图案101、灰阶层图案102和遮光层图案103的紫外光透过率控制在0～90％范围内。将所述掩膜版用于TFT-LCD Array制程时，可以将传统制程中的I工程和D工程合为一道工序，使原来的5道光刻工序减化成4道光刻工序就能形成所需要的图案；而且，在TFT-LCD CF制程中采用灰阶掩膜版，利用灰阶层和透光层在特定波长范围内光透过率的差异，曝光后形成高度差异化的光阻图案，可以将彩色像素和底层BM之间的段差控制在合理的范围内，从而避免上述漏光现象的产生。本发明实施例灰阶掩膜版制作方法制造的掩膜版应用于TFT-LCD行业时，可以有效减少制程工序，提高产品品质。

[0051] 在本发明一个实施例中，所述基板10可以是钠钙玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃其中的一种或者是其它任何透明材料。可以应用于本发明方法的基板选材范围广泛，有助于在实际生产时，综合考虑各方面因素选取最合适的基板。

[0052] 在本发明另一个实施例中，所述灰阶层11是SnO2、In2O3、ITO、AZO、TiO2、SiNOx或MoSi构成的膜层，也可以是由至少两种所述膜层层叠形成的叠层。可以应用于本发明方法的灰阶层选材范围广泛，有助于在实际生产时，综合考虑各方面因素选取最合适的灰阶层材料。

[0053] 而在本发明又一个实施例中，所述遮光层12是由Cr或CrOx形成的膜层，或者是所述膜层层叠形成的叠层。通过采用合适的遮光层12的材质，可以使得最终形成的遮光层图案具有良好的遮光效果，有效保障了应用本发明实施例提供的掩膜版制造出来的TFT-LCD的产品品质。

[0054] 在一个具体实施例，可以采用物理溅射或化学沉积的方法在基板10一侧形成灰阶层11。采用本实施例的技术方案可以高效地在基板10表面形成灰阶层11，提高制作方法的整体效率。

[0055] 在一个具体实施例，可以采用物理溅射或化学沉积的方法在灰阶层11表面形成遮光层21。采用本实施例的技术方案可以高效地在灰阶层11的表面形成遮光层21，提高制作方法的整体效率。

[0056] 在一个具体实施例，可以采用Spin或者Slit的方式将光阻材料涂布在上述遮光层21表面，采用本实施例的技术方案可以高效地在遮光层21表面形成光阻层31，从而高效地获得在一侧表面依次形成有灰阶层11、遮光层21和光阻层31的基板10，有效提高制作方法的整体效率。

[0057] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。