CN102479682B - 一种离地剥离的方法和tft阵列基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种离地剥离的方法和TFT阵列基板的制作方法，涉及微电子技术领域，为有效减小工艺时间，改善剥离效果而发明。所述离地剥离的方法，包括：利用剥离液形成空化射流；利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的薄膜剥离。本发明可用于半导体器件以及TFT阵列基板等制作工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种离地剥离的方法和TFT阵列基板的制作方法。
背景技术
离地剥离(Lift Off)技术是用光刻胶(Photoresist，PR)掩膜进行图形制备的关键技术。Lift off技术是指，在光刻胶的剥离过程中，将光刻胶和光刻胶上所沉积薄膜一起剥离而不撕裂或损坏基板上的薄膜图形的剥离技术，在半导体微电子等领域中具有广泛的应用。
以TFT LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜场效应晶体管液晶显示器)为例，TFT LCD由TFT阵列基板和彩膜基板对盒而形成，阵列基板和彩膜基板之间滴注有液晶。在TFT阵列基板的制作过程中，形成ITO(Indium Tin Oxides，铟锡氧化物)像素电极时，通常需要采用Lift off技术。具体的，在玻璃基板上沉积钝化层，形成包含钝化层过孔的钝化层图形后，保留非像素区域的光刻胶并沉积ITO像素电极层；通过Lift off工艺去除保留的光刻胶以及光刻胶上的ITO层，形成完整的像素电极图形。
现有的Lift off工艺，通常首先对基板上保留的光刻胶加热，使光刻胶收缩，进而造成光刻胶上附着的薄膜塌陷及龟裂以使薄膜下的光刻胶露出，然后采用剥离液浸泡超声或者是高压剥离液喷淋的方式，使露出的光刻胶与剥离液相接触，在剥离液的作用下，光刻胶被剥离的同时，也将其上附着的薄膜带走，达到Lift off的效果。然而，光刻胶的收缩程度有限，因此，由于薄膜塌陷及龟裂而露出的光刻胶较少，即与剥离液接触的光刻胶较少，因此，光刻胶与剥离液的作用力不足，工艺时间较长且剥离的效果较差。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于，提供一种Lift Off的方法和TFT阵列基板的制作方法，能够有效减小工艺时间，改善剥离效果。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种Lift Off的方法，包括：
利用剥离液形成空化射流；
利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的薄膜剥离。
一种TFT阵列基板的制作方法，包括：
在玻璃基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包含栅线和栅电极的图形；
依次沉积栅绝缘层、有源层和源漏金属薄膜，形成包含数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；
沉积钝化层；
在所述钝化层上涂覆光刻胶，通过构图工艺处理，形成钝化层过孔，形成钝化层过孔后，所述玻璃基板上的像素电极区域的光刻胶完全去除，所述玻璃基板上除像素电极区域和所述钝化层过孔区域之外的区域保留有光刻胶；
沉积像素电极薄膜；
采用Lift Off的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜；
其中，所述采用Lift Off的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜包括：
利用剥离液形成空化射流；
利用所述空化射流冲击所述玻璃基板的沉积有像素电极薄膜的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的像素电极薄膜剥离。
采用上述技术方案后，本发明实施例提供的Lift Off的方法和TFT阵列基板的制作方法，通过将剥离液加入到空化射流中，一方面，利用空化射流中产生的气泡冲击待剥离表面，气泡的溃灭和破裂产生的巨大能量，能够使光刻胶以及其上薄膜达到汽蚀断裂进而剥离，另一方面，利用剥离液溶解光刻胶的化学能力，光刻胶其上薄膜被气蚀断裂后，将使剥离液作用于光刻胶上，从而达到剥离光刻胶和其上沉积薄膜的目的。因此，能够有效缩短工艺时间，同时改善剥离效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的Lift Off的方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例中形成空化射流的装置示意图；
图3为本发明实施例的Lift Off的方法的另一种工艺流程图；
图4为本发明实施例的TFT阵列基板的制作方法的工艺流程图；
图5为与图4所示的工艺流程对应的工艺效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的Lift Off的方法，如图1所示，包括如下步骤：
S11，利用剥离液形成空化射流。
本步骤中所采用的剥离液为能够溶解光刻胶的化学制剂。具体的，剥离液包括碱类剥离液和有机剥离液，其中，碱类剥离液由氢氧化钾、乙二醇醚、胺和去离子水组成，各组成成分在剥离液的重量比例可为：氢氧化钾为15.8～17.8％，乙二醇醚为14.0～16.0％，胺为51.0～55.0％，其余为去离子水。有机剥离液由聚乙烯二醇醚、聚氧乙稀烷基醚、螯合分散剂、防腐剂、电解液和去离子水组成，其中，各组成成分在剥离液的重量比例可为：聚乙烯二醇醚为5～20％，聚氧乙稀烷基醚为5～20％，螯合分散剂为5～10％，防腐剂为1～5％，电解液为3～15％，其余为去离子水。当然，剥离液的组成成分的比例可根据光刻胶厚度以及其上沉积的薄膜厚度等实际情况设置。
空化射流是利用压缩空气高速流动的原理，使液体变微粒化的一种清洗方式。空化射流是在水射流内诱发含有空气或水蒸汽或混合气体的初生空泡，水射流射出后，通过适度地控制靶距，使空泡发展长大，当射流冲击到靶材表面(或附近)时，空泡发生溃灭或破裂，从而使靶材引起汽蚀破坏，以达到清洗，切割或破碎物料的目的。由于空泡破裂时产生的巨大能量集中，作用在许多非常小的面积内，在气泡破裂的瞬间对空泡周围形成巨大的冲击，空泡周围能够产生上千个大气压的高压及局部高温，放出巨大的能量，这种巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分化于射流溶液中。
基于上述原理，本步骤中利用剥离液形成空化射流，具体的，利用剥离液和空气混合形成空化射流。如图2所示，在空化射流装置中，特定流量的剥离液与空气混合后形成空化射流，空化射流将从空化射流装置的喷嘴射出。利用剥离液形成空化射流的好处在于，一方面可以利用空化射流的空泡溃灭，即通过力的物理作用进行光刻胶及其上沉积的薄膜的剥离，另一方面还可以利用剥离液溶解光刻胶的化学能力，进行光刻胶及其上沉积的薄膜的剥离。
需要说明的是，可通过调整剥离液与空气的流量或流量比对所形成的空化射流的冲击力进行调整，使空化射流的冲击力变小或逐渐变小。这是由于，初始时，空化射流需要使基板的待剥离表面上大部分或全部的光刻胶及光刻胶上沉积的薄膜发生断裂或脱落，之后，由于所述光刻胶及光刻胶上沉积的薄膜已经发生断裂或脱落，因此，接下来的空化射流中，剥离液易于与光刻胶相接触，光刻胶与剥离液间的作用力增加，因此，此时空化射流的冲击力可小于之前的空化射流。
例如，对同一基板进行剥离时，随着时间的推移，使所述剥离液和空气的流量比升高，具体的，随着时间的推移，使所述剥离液的流量保持恒定，所述空气的流量变小，一方面使空化射流的冲击力减小，另一方面还节约了剥离液的使用量，降低了生产成本。
另外，本发明实施例中，空化射流可由同一空化射流装置形成，例如，利用同一空化射流装置形成的空化射流装置对基板进行剥离，随着时间的推移，所述空化射流装置的剥离液流量不变，所述空化射流装置的空气流量逐渐变小以使空化射流的冲击力变小。还可由不同的空化射流装置形成，不同空化射流装置所形成的空化射流的冲击力可相同也可不同。这种情况下，基板首先经过在前空化射流装置的喷嘴后，经过在后的空化射流装置的喷嘴。优选的，基板匀速经过不同空化射流装置的喷嘴，匀速运动可以使基板的待剥离表面所受的空化射流冲击能量相同或近似相同，进而使基板的待剥离表面的各部分的剥离时间近似一致，即有效保证了剥离的均匀性，又减小了加工时间。
S12，利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的薄膜剥离。
其中，待剥离表面为所述基板需要进行Lift Off的表面，待剥离表面上保留有光刻胶且所述光刻胶上沉积有薄膜。
本步骤中，利用剥离液形成的空化射流冲击待剥离表面，剥离液溶解光刻胶的化学能力以及空化射流中产生的空泡冲击待剥离表面时的溃灭或破裂产生的巨大能量，能够迅速剥离待剥离表面的光刻胶和其上沉积薄膜。一方面，利用空化射流中产生的气泡冲击待剥离表面，气泡的溃灭和破裂产生的巨大能量，能够使光刻胶以及其上薄膜达到汽蚀断裂进而剥离，另一方面，利用剥离液溶解光刻胶的化学能力，光刻胶其上薄膜被汽蚀断裂后，将使剥离液作用于光刻胶上，从而达到剥离光刻胶和其上沉积薄膜的目的。因此，能够有效缩短工艺时间，另外，由于空化射流冲击待剥离表面的能量集中均匀，且剥离液的浓度恒定，能够有效保证剥离的均匀性，同时改善剥离效果。
当利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面时，所述空化射流的冲击方向可与所述待剥离表面垂直，且，优选的，所述空化射流的冲击方向沿垂直方向偏离一定角度，这样，可提高空化射流对基板待剥离表面的冲击力，优化剥离效果。
需要指出的是，当利用空化射流冲击所述基板的待剥离表面时，虽然空化射流的冲击力很大，但在未保留光刻胶的表面，薄膜不会受到空化射流的影响。这是因为，以TFT阵列基板的ITO薄膜为例，ITO薄膜和其下的钝化层应变相同，即ITO和下层薄膜的界面处不会产生使得ITO薄膜损坏的应力，而且，ITO薄膜的段差小，因此，没有段差不容易被空化射流冲击裂开；相反，光刻胶比较疏松，而且光刻胶和其上的ITO薄膜应变不同，两者之间易产生应力，另外光刻胶很厚，段差很大，因此，光刻胶和其上的ITO会被空化射条冲击断裂或剥离。
当然，也可在基板上设置遮挡板，遮挡板仅将基板上保留有光刻胶且其上附着有薄膜的表面露出，其他部分被遮挡板所覆盖，以保护其他部分的薄膜不受损坏。
下面通过具体的实施例对本发明Lift Off的方法进行进一步详细说明，如图3所示，包括：
S21，利用剥离液形成第一空化射流；
具体的，本步骤中，利用特定流量的剥离液和空气形成第一空化射流，其中，剥离液的流量为30～50升每分钟(L/min)，空气的流量为1650-2200L/min。
S22，利用所述第一空化射流冲击基板的待剥离表面；
第一空化射流的冲击方向可与基板的待剥离表面垂直，优选的，与基板的待剥离表面的垂直方向偏离一定角度，以优化剥离效果。
本步骤后，在剥离液及空化射流的双重作用下，基板的待剥离表面上，大部分或全部的光刻胶及光刻胶上沉积的薄膜将发生断裂或脱落，达到了初步剥离的效果。为了优化剥离效果，接下来，本实施例包括：
S23，利用剥离液形成第二空化射流；
由于前述步骤已经对基板进行了初步剥离，因此，残留的光刻胶及其上附着的薄膜已经很少，或者与基板的附着力减弱，因此，要使所述第二空化射流对所述待剥离表面的冲击力小于所述第一空化射流。
具体的，本步骤中，利用特定流量的剥离液和空气形成第二空化射流，其中，剥离液的流量为30～50升每分钟(L/min)，空气的流量为770-1100L/min。相对于第一空化射流，剥离液的流量未变，空气的流量减小，以使第二空化射流对所述待剥离表面的冲击力小于所述第一空化射流。
需要指出的是，本发明实施例中，第一空化射流和第二空化射流可由同一空化射流装置形成，通过减小通入该空化射流装置的空气的流量，先后形成了第一空化射流和第二空化射流。以上是便于空气流量控制且效果较好的优选方式，本领域技术人员可以理解的是，当采用同一空化射流装置对光刻胶及其上附着的薄膜进行剥离的过程中，也可采用使剥离液的流量保持不变，而空气流量逐渐减小，或者是根据需要逐级减小的方式获得空化射流。具体的，对于本领域技术人员来说，剥离液的流量和空气的流量可以根据需要设置合适的参数。
当然，第一空化射流和第二空化射流也可由第一空化射流装置和第二空化射流装置分别形成，这种情况下，使用空化射流冲击基板的待剥离表面时，基板匀速运动，首先经过第一空化射流装置的喷嘴，接受第一空化射流的冲击后，经过第二空化射流装置的喷嘴，接受第二空化射流的冲击，具体的，基板匀速运动的速度可为1000～5000毫米每秒(mm/s)。
S24，利用所述第二空化射流冲击基板的待剥离表面。
在第二空化射流的冲击下，也就是说，基板的待剥离表面受到第二次空化射流的冲击剥离，待剥离表面经第一空化射流冲击后残留的光刻胶及光刻胶上沉积的薄膜将被剥离，剥离效果进一步得到改善。
进一步的，在S22步骤之后，S23步骤之前，也就是在基板的待剥离表面经过第一空化射流冲击后，在第二空化射流冲击之前，本实施例还包括：
对所述基板的待剥离表面进行剥离液喷淋。
本步骤可采用现有技术实现。具体的，当第一空化射流和第二空化射流由第一空化射流装置和第二空化射流装置分别形成时，利用所述第一空化射流装置形成的第一空化射流对基板进行剥离之后，利用所述第二空化射流装置形成的第二空化射流对基板进行剥离之前，即基板运动至第一空化射流装置的喷嘴和第二空化射流装置喷嘴之间时，对所述基板的待剥离表面进行剥离液喷淋。
由于在第一空化射流的冲击作用下，待剥离表面光刻胶上附着的薄膜将断裂或脱落，因此，薄膜断裂之后，将使薄膜之下的光刻胶暴露，扩大了光刻胶能够与剥离液接触的面积，因此，采用剥离液喷淋后，增大了光刻胶与剥离液的作用力，而且，光刻胶之上附着的薄膜更易于随光刻胶一起剥离，进一步有效优化了剥离效果。
相应的，本发明的实施例还提供了一种TFT阵列基板的制作方法，结合图4和图5，包括：
S31，在玻璃基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包含栅线和栅电极的图形；
具体的，可以使用磁控溅射方法，在玻璃基板上制备一层厚度在
至的金属薄膜。金属材料通常可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，也可以使用上述几种材料薄膜的组合结构。然后，通过构图工艺在玻璃基板的一定区域上形成包含栅线和栅电极的图形，其中，所采用的构图工艺包括曝光、显影、刻蚀、剥离等。
S32，依次沉积栅绝缘层、有源层和源漏金属薄膜，形成包含数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；
具体的，本步骤中，可以首先利用化学气相沉积法在玻璃基板上连续沉积
到
的栅绝缘层和到
的非晶硅薄膜。栅极绝缘层的材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。用有源层的掩模版对非晶硅薄膜进行曝光，之后对该非晶硅薄膜进行干法刻蚀，形成有源层；然后，可以采用和制备栅线类似的方法，在玻璃基板上沉积一层到
金属薄膜。通过构图工艺形成包含数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形。
S33，沉积钝化层；
具体的，钝化层材料通常是氮化硅或透明的有机树脂材料。
S34，在所述钝化层上涂覆光刻胶，通过构图工艺处理，形成钝化层过孔；
形成钝化层过孔后，所述玻璃基板上的像素电极区域的光刻胶完全去除，所述玻璃基板上除像素电极区域和所述钝化层过孔区域之外的区域保留有光刻胶。
具体的，本步骤包括：
使用双色调掩模版对涂覆有光刻胶的玻璃基板进行曝光显影，形成光刻胶完全去除区域、光刻胶完全保留区域和光刻胶部分保留区域，其中光刻胶完全去除区域对应钝化层过孔区域，光刻胶部分保留区域对应像素电极区域，光刻胶完全保留区域对应基板的其他区域；
刻蚀光刻胶完全去除区域对应的钝化层，形成钝化层过孔；
灰化，光刻胶部分保留区域的光刻胶被去除，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度变小。
S35，沉积像素电极薄膜；
具体的，本步骤中，采用和栅极绝缘层相类似的方法，在整个玻璃基板的钝化层上沉积一层像素电极薄膜，通常为ITO透明导电膜。
需要指出的是，上述S31至S34步骤均可采用现有技术完成。
S36，采用Lift Off的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜；
具体的，本步骤包括：
利用剥离液形成空化射流；
利用所述空化射流冲击所述玻璃基板的沉积有像素电极薄膜的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的像素电极薄膜剥离。
本步骤中，所采用的Lift Off的方法为本发明实施例提供的Lift Off的方法，前文已经进行了详细说明，具体请详见前文描述，这里不在赘述。
步骤S36之后，可以继续进行TFT阵列基本制造的其他工艺流程，由于与现有技术相同，这里不在赘述。
本发明实施例提供的TFT阵列基板的制作方法，在需要进行LiftOff的工艺步骤中，通过将剥离液加入到空化射流中，利用剥离液溶解光刻胶的化学能力以及空化射流中产生的空泡冲击待剥离表面时的溃灭或破裂产生的巨大能量，能够迅速剥离光刻胶和其上沉积的透明导电薄膜，因此，能够有效缩短工艺时间；另外，由于空化射流的冲击能量集中均匀，且剥离液的浓度恒定，因此，能够有效保证剥离的均匀性，改善剥离效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种离地剥离的方法，其特征在于，包括：
利用剥离液和空气混合形成空化射流；
利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面，以使所述待剥离表面上的光刻胶和其上沉积的薄膜剥离；对同一基板进行剥离时，随着时间的推移，所述剥离液和空气的流量比升高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述剥离液和空气的流量比升高具体为，所述剥离液的流量保持恒定，所述空气的流量变小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
利用同一空化射流装置形成的空化射流对基板进行剥离，所述空化射流装置的剥离液流量不变，所述空化射流装置的空气流量逐渐变小。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
利用第一空化射流装置和第二空化射流装置形成的空化射流对基板进行剥离，所述基板匀速经过所述第一空化射流装置的喷嘴和所述第二空化射流装置的喷嘴；
所述第一空化射流装置和第二空化射流装置的剥离液流量相同，所述第一空化射流装置的空气流量大于所述第二空化射流装置的空气流量；
其中，空化射流装置中，将空气与特定流量的剥离液混合后形成空化射流，空化射流从空化射流装置的喷嘴射出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述第一空化射流装置形成的空化射流对基板进行剥离之后，利用所述第二空化射流装置形成的空化射流对基板进行剥离之前，所述方法还包括：
对所述基板的待剥离表面进行剥离液喷淋。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面时，所述空化射流的冲击方向与所述待剥离表面垂直。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当利用所述空化射流冲击基板的待剥离表面时，所述基板上设置有遮挡板，遮挡板将基板的待剥离表面上保留有光刻胶且其上附着有薄膜的部分露出，其他部分被遮挡板所覆盖，以保护基板的待剥离表面的其他部分的薄膜不受损坏。
8.一种TFT阵列基板的制作方法，包括：
在玻璃基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包含栅线和栅电极的图形；
依次沉积栅绝缘层、有源层和源漏金属薄膜，形成包含数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；
沉积钝化层；
在所述钝化层上涂覆光刻胶，通过构图工艺处理，形成钝化层过孔，形成钝化层过孔后，所述玻璃基板上的像素电极区域的光刻胶完全去除，所述玻璃基板上除像素电极区域和所述钝化层过孔区域之外的区域保留有光刻胶;
沉积像素电极薄膜；
采用离地剥离的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜；
其特征在于，所述采用离地剥离的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜包括：
采用权利要求1至权利要求7任一项所述的离地剥离的方法去除所述保留的光刻胶以及其上沉积的像素电极薄膜。
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