一種膜層的幹法刻蝕方法

2023-06-13 05:54:46

一種膜層的幹法刻蝕方法
【專利摘要】本發明涉及顯示【技術領域】，具體涉及一種膜層的幹法刻蝕方法，包括以下步驟：S1混合刻蝕反應氣體和PR灰化氣體，形成反應氣體；S2對膜層進行刻蝕，同時對膜層上的PR膠進行灰化處理，直至暴露出的膜層被刻蝕完畢；S3除去剩下的PR膠後，膜層的兩端形成斜面。本發明適用於大部分控制線、過孔等幹法刻蝕，能控制膜層坡度角大小，通過選擇可選的方案獲得需要的坡度角，解決膜層頂部的突起，膜層底部鑽刻，防止後續膜層的斷裂，解決了由於膜層斷裂引起的腐蝕和短路等問題。
【專利說明】一種膜層的幹法刻蝕方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯示【技術領域】，具體涉及一種膜層的幹法刻蝕方法。
【背景技術】
[0002]在薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)領域,膜層坡度角是幹法刻蝕的重要工藝控制參數，一般地，刻蝕坡度角越小，上層鍍膜平坦度越好，TFT結構電學穩定性越高。
[0003]幹法刻蝕中坡度角的參數有:源射頻功率，偏置射頻功率，氣體成分，氣體流量，壓力，溫度，時間。坡度角調整存在兩個難點:
[0004]膜層頂部有突起(tip);
[0005]底部鑽刻(undercut);
[0006]現有的膜層幹法刻蝕方法為，光刻膠(Photo Resist1PR)經過曝光顯影工藝後形成掩模板圖形。幹法刻蝕中利用需要刻蝕膜層材質，厚度，緻密度等特點，通入相應刻蝕氣體，利用化學反應和等離子體轟擊來除去未被掩模板覆蓋的膜層部分。這種幹法刻蝕方法容易形成上述兩個刻蝕問題，且改善過程難度大，過程繁瑣。
[0007]為了解決以上問題，本發明做了有益改進。

【發明內容】

[0008](一)要解決的技術問題
[0009]本發明的目的是提供一種膜層的幹法刻蝕方法，能使刻蝕膜層坡度角明顯減小，並有效解決膜層頂部突起問題。
[0010](二)技術方案
[0011]本發明是通過以下技術方案實現的:一種膜層幹法刻蝕的方法，包括以下步驟:
[0012]SI混合刻蝕反應氣體和PR灰化氣體，形成反應氣體；
[0013]S2對膜層進行刻蝕，同時對膜層上的PR膠進行灰化處理，直至暴露出的膜層被刻蝕完畢；
[0014]S3除去剩下的PR膠後，膜層的兩端形成斜面。
[0015]進一步，所述步驟SI中，採用以下方法預先確定所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間氣體體積比:
[0016]通過將所述刻蝕反應氣體和PR灰化氣體調成不同比例,再測試刻蝕反應氣體與PR灰化氣體之間不同氣體比例時的膜層刻蝕率和PR灰化率，得到所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間氣體體積比分別與膜層刻蝕率和PR灰化率的比例關係；
[0017]因膜層刻蝕率與PR灰化率之間的比值與膜層坡度角成正比，從而可根據需要生產的膜層坡度角選定膜層刻蝕率和PR灰化率之間的比值，從而確定所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間的氣體體積比。
[0018]再進一步，在步驟S2中，通過膜層厚度與膜層刻蝕率的比值確定膜層刻蝕時間。
[0019]其中，所述步驟S2具體包括以下方法:[0020]使反應氣體流量和壓力達到設定值；
[0021]等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕；
[0022]排除副產物和未反應的氣體。
[0023]具體地，採用渦輪分子泵和幹泵排除副產品和未反應的氣體。
[0024]進一步，在所述步驟S2中，刻蝕參數為:源射頻功率的範圍為500?5000W，偏置射頻功率範圍為O?5000W，氣體壓力範圍為10?300m Torr0
[0025]再進一步，還包括以下步驟:
[0026]在步驟SI中，根據被刻蝕膜層材質選擇對應刻蝕反應氣體；PR灰化氣體選擇O2。
[0027]本發明還提供一種膜層幹法刻蝕的方法，包括以下步驟:
[0028]I採用刻蝕反應氣體對膜層進行刻蝕；
[0029]II採用PR灰化氣體對PR層進行灰化；
[0030]III將步驟I和步驟II交替進行；
[0031]IV膜層刻蝕完畢，除去剩下的PR膠，形成膜層的坡度角。
[0032]其中，所述步驟I中，對膜層進行刻蝕的刻蝕參數為:刻蝕源射頻功率範圍為500?5000W，偏置射頻功率範圍為O?5000W，氣體壓力範圍為10?300m Torr ；
[0033]所述步驟II中，對PR層進行灰化的參數:灰化源射頻功率範圍為500?3000W，偏置射頻功率範圍為O?3000W，氣體壓力範圍為50?200mTorr。
[0034]進一步，所述步驟I和所述步驟II分別具體包括以下方法:
[0035]使氣體流量和壓力達到設定值；
[0036]等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕；
[0037]排除副產物和未反應的氣體。
[0038](三)有益效果
[0039]與現有技術和產品相比，本發明有如下優點:
[0040]1.本發明適用於大部分控制線、過孔等幹法刻蝕，能控制膜層坡度角大小，通過選擇可選的方案獲得需要的坡度角，解決膜層頂部的突起，膜層底部鑽刻，防止後續膜層的斷裂，解決了由於膜層斷裂引起的腐蝕和短路等良率。
[0041]2.本發明簡化測試過程，縮短測試周期；薄膜電晶體-液晶顯示器TFT-1XD新技術和新工藝中涉及使用新膜層，幹法刻蝕工藝需要重新測試，主要測試內容有:刻蝕率，坡度角等。傳統幹法刻蝕中，新膜層測試需要調整的參數有:源射頻功率，偏置射頻功率，氣體成分，氣體流量，壓力，溫度，時間，測試複雜；本發明通過選擇可選方案，簡單測試便可完成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發明的幹法刻蝕前膜層；
[0043]圖2是本發明的幹法刻蝕過程中膜層一；
[0044]圖3是本發明的幹法刻蝕過程中膜層二 ；
[0045]圖4是本發明的幹法刻蝕過程中膜層三；
[0046]圖5是本發明的一種幹法刻蝕完成後的膜層；
[0047]圖6是本發明的幹法刻蝕過程中的膜層四；[0048]圖7是本發明的幹法刻蝕過程中的膜層五；
[0049]圖8是本發明的幹法刻蝕過程中的膜層六；
[0050]圖9是本發明的幹法刻蝕過程中的膜層七；
[0051]圖10是本發明另一種幹法刻蝕完成後的膜層；
[0052]圖11是本發明Ta刻蝕率和PR刻蝕率與SF6/02比例曲線圖；
[0053]圖12是本發明的一種膜層幹法刻蝕方法方框示意圖；
[0054]圖13是本發明的另一種膜層幹法刻蝕方法方框示意圖。
[0055]附圖中，各標號所代表的組件列表如下:
[0056]1-光刻膠；2_膜層；3_基底。
【具體實施方式】
[0057]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0058]實施例一
[0059]本實施例提供一種膜層幹法刻蝕的方法，如圖12所示，包括以下步驟:
[0060]S1、混合刻蝕反應氣體和PR灰化氣體，形成反應氣體；
[0061]具體地，在刻蝕反應氣體中加入光刻膠PR灰化氣體；PR為有機物，易與O2反應，PR灰化氣體優選採用O2 ;根據被刻蝕膜層材質選擇相應反應氣體，例如Mo材質選擇Cl2, Ta材質選擇SF6等。
[0062]其中，通過氣體不同比例影響膜層刻蝕率和PR灰化速率，測試刻蝕反應氣體與PR灰化氣體之間不同氣體比例時的膜層刻蝕率和PR灰化率，得到所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間氣體比例分別與膜層刻蝕率和PR灰化率比例關係；例如，圖11是圖5是Ta刻蝕率和PR刻蝕率與SF6/02比例曲線圖，隨著SF6/02比例增大，Ta刻蝕率逐漸增加，PR灰化率逐漸降低。
[0063]因膜層刻蝕率與PR灰化率比值與膜層坡度角成正比，即膜層刻蝕率與PR灰化率比值越小，膜層刻蝕率越小，PR灰化速率越大，刻蝕過程中PR減少較快，膜層頂部暴露越長，坡度角越小，反之，坡度角越大，坡度角即圖5所示的Z Θ。從而可根據需要生產的膜層坡度角選定膜層刻蝕率和PR灰化率，從而確定所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間的氣體體積比。
[0064]S2、對膜層進行刻蝕，同時對膜層上的PR膠進行灰化處理，直至暴露出的膜層被刻蝕完畢；
[0065]其中，通過膜層厚度與膜層刻蝕率的比值可確定膜層刻蝕時間。
[0066]圖1、圖2、圖3和圖4所示，通過等離子刻蝕機，對設置在基底3上的膜層2進行刻蝕和對光刻膠I進行灰化，兩者同時進行，隨著膜層2被刻蝕，光刻膠I逐漸被灰化，暴露出的膜層2被刻蝕，最後形成一個均勻斜面。
[0067]該步驟S2中，優選設置的刻蝕參數為:源射頻功率的範圍為500?5000W，偏置射頻功率範圍為O?5000W，氣體壓力範圍為10?300m Torr0
[0068]其中，具體包括以下步驟:
[0069]穩定步驟:使反應氣體流量和壓力達到設定值；
[0070]刻蝕步驟:等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕；[0071]排氣步驟:排除副產物和未反應的氣體。具體可採用渦輪分子泵和幹泵排除副產品和未反應的氣體。
[0072]S3、如圖5所示，除去剩下的光刻膠I後，膜層2的兩端形成斜面。
[0073]本實施例提供的在刻蝕反應氣體中加入PR灰化氣體的幹法刻蝕方法，對比現有的幹法刻蝕方法，其工藝成本和產量無變化。在傳統幹法刻蝕對膜層進行刻蝕的同時進行PR膠灰化工藝，即膜層刻蝕和PR灰化同時進行。這種刻蝕方法能使刻蝕膜層坡度角明顯減小，並有效解決頂部突起問題，防止後續膜層的斷裂，解決了由於膜層斷裂引起的腐蝕和短路等良率。採用所述刻蝕方法很容易完成坡度角、刻蝕率的測試，節約了測試成本。
[0074]實施例二
[0075]本實施例提供一種膜層幹法刻蝕的方法，如圖13所示，包括以下步驟:
[0076]I採用刻蝕反應氣體對膜層進行刻蝕；
[0077]其中，根據被刻蝕膜層材質選擇相應刻蝕反應氣體，例如Mo材質的膜層選擇Cl2作為刻蝕反應氣體，Ta材質的膜層選擇SF6等。
[0078]所述步驟I中，對膜層進行刻蝕的刻蝕參數為:刻蝕源射頻功率範圍為500?5000W，偏置射頻功率範圍為O?5000W，氣體壓力範圍為10?300m Torr ；
[0079]採用等離子刻蝕機進行刻蝕的過程，具體包括以下步驟:穩定步驟:使刻蝕反應氣體流量和壓力達到設定值；
[0080]刻蝕步驟:等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕；
[0081]排氣步驟:排除副產物和未反應的氣體。具體可採用渦輪分子泵和幹泵排除副產品和未反應的氣體。
[0082]II採用PR灰化氣體對PR層進行灰化；
[0083]其中，PR灰化氣體優選採用O2。所述步驟II中，對PR膠進行灰化的灰化參數:灰化源射頻功率範圍為500?3000W，偏置射頻功率範圍為O?3000W，氣體壓力範圍為50?200mTorro
[0084]PR灰化過程具體包括以下步驟:
[0085]穩定步驟:使灰化氣體流量和壓力達到設定值；
[0086]刻蝕步驟:等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕；
[0087]排氣步驟:排除副產物和未反應的氣體。具體可採用渦輪分子泵和幹泵排除副產品和未反應的氣體。
[0088]III將步驟I和步驟II交替進行；以膜層刻蝕開始，同時以膜層刻蝕結束。如下面的刻蝕工藝過程刻蝕參數表表格所示:膜層刻蝕排氣步驟完成後進行PR灰化穩定步驟，PR灰化排氣步驟完成後進行膜層刻蝕穩定步驟。通過不斷地膜層刻蝕和PR灰化，膜層逐漸形成坡度。PR灰化次數和時間決定坡度角大小，PR灰化次數越多，時間越長，可得到較小的坡度角(如圖10所示的Z θ )，同時使坡度平滑。
[0089]
【權利要求】
1.一種膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，包括以下步驟: SI混合刻蝕反應氣體和PR灰化氣體，形成反應氣體； S2對膜層進行刻蝕，同時對膜層上的PR膠進行灰化處理，直至暴露出的膜層被刻蝕完畢； S3除去剩下的PR膠後，膜層的兩端形成斜面。
2.根據權利要求1所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於， 所述步驟SI中，採用以下方法預先確定所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間氣體體積比: 通過將所述刻蝕反應氣體和PR灰化氣體調成不同比例,再測試刻蝕反應氣體與PR灰化氣體之間不同氣體比例時的膜層刻蝕率和PR灰化率，得到所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間氣體體積比分別與膜層刻蝕率和PR灰化率的比例關係； 因膜層刻蝕率與PR灰化率之間的比值與膜層坡度角成正比，從而可根據需要生產的膜層坡度角選定膜層刻蝕率和PR灰化率之間的比值，從而確定所述刻蝕反應氣體與所述PR灰化氣體之間的氣體體積比。
3.根據權利要求2所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，在步驟S2中，通過膜層厚度與膜層刻蝕率的比值確定膜層刻蝕時間。
4.根據權利要求2所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，所述步驟S2具體包括以下方法:` 使反應氣體流量和壓力達到設定值； 等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕； 排除副產物和未反應的氣體。
5.根據權利要求4所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，採用渦輪分子泵和幹泵排除副產品和未反應的氣體。
6.根據權利要求2所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，在所述步驟S2中，刻蝕參數為:源射頻功率的範圍為500~5000W，偏置射頻功率範圍為O~5000W，氣體壓力範圍為10 ~300m Torr0
7.根據權利要求1~6任一項所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，還包括以下步驟: 在步驟SI中，根據被刻蝕膜層材質選擇對應刻蝕反應氣體；PR灰化氣體選擇02。
8.—種膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，包括以下步驟: I採用刻蝕反應氣體對膜層進行刻蝕； II採用PR灰化氣體對PR層進行灰化； III將步驟I和步驟II交替進行； IV膜層刻蝕完畢，除去剩下的PR膠，形成膜層的坡度角。
9.根據權利要求8所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於， 所述步驟I中，對膜層進行刻蝕的刻蝕參數為:刻蝕源射頻功率範圍為500~5000W，偏置射頻功率範圍為O~5000W，氣體壓力範圍為10~300m Torr ； 所述步驟II中，對PR層進行灰化的參數:灰化源射頻功率範圍為500~3000W，偏置射頻功率範圍為O~3000W，氣體壓力範圍為50~200mTorr。
10.根據權利要求8所述的膜層幹法刻蝕的方法，其特徵在於，所述步驟I和所述步驟II分別具體包括以下方法: 使氣體流量和壓力達到設定值； 等離子刻蝕機發生射頻電源，產生等離子體對膜層進行刻蝕； 排除副產物和未反應的氣體。`
【文檔編號】H01L21/311GK103887165SQ201410084219
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】諶澤林, 趙吾陽, 倪水濱, 歐飛 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 成都京東方光電科技有限公司