CN103969939A - 一种掩膜板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掩膜板，属于显示技术领域，其可解决现有的单层膜掩膜板由于欠曝光区域较大，造成应用范围有限的问题。本发明的掩膜板包括：衬底和设置的衬底两侧的用于遮挡曝光光线的挡光层，所述挡光层包括靠近曝光光线的第一挡光层和远离曝光光线的第二挡光层，所述第一挡光层和第二挡光层具有开口中心线重合的开口区域。本发明的掩膜板由于采用双挡光层设计，能够用于制作更窄线宽产品的制作，更适合于高分辨率产品的制作。

Description

一种掩膜板

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种掩膜板。

背景技术

分辨率是衡量画面品质的最重要指标之一，提高分辨率是当前技术发展的主流趋势。但提高分辨率不能以牺牲其他显示性能（如开口率、对比度等）为代价。所以，产品图形的设计必然向窄线宽方向发展。

通常接近式曝光制作工艺所用掩膜板(Mask)是单层铬膜掩膜板（Mask）。如图1所示，单层铬膜掩膜板包括衬底1和位于衬底1一侧的铬膜层2，该铬膜层具有开口区域3。

接近式曝光机发出的入射掩膜板的紫外光是准直光，但由于受光学***设计和制造限制，光线仍然有一定的发散角（图2中α），一般为3°左右。如图2所示，光刻胶7涂覆于功能层8上。曝光光线中的直射光线在穿过开口区域3在光刻胶7上形成曝光区域5，该曝光区域5的尺寸与开口区域3的尺寸相等（图2中统一用L1表示）；曝光光线中的发散光线穿过开口区域3在光刻胶7上形成欠曝光区域6（图2中用L表示）；其余光刻胶7不被曝光。

如图2所示，一般情况下发散角α为3°，掩膜板（Mask）厚度h1为8000um，掩膜板与光刻胶7的距离h2为200um，因此，由斜出射光造成欠曝光区域6长度L=h2tanα=200tan3°=10.5um；

若掩膜板与光刻胶7的距离为100um，欠曝光区域6长度L=h2tanα=100tan3°=5.25um。

可见由于曝光光线具有一定的发散角，光刻胶受到曝光的范围（包括曝光区域5和欠曝光区域6）要比掩膜板的开口区域3大得多，造成欠曝光区域6较大。若能将欠曝光区域6减小则可以将光刻胶的关键尺寸做小。但由于上述欠曝光区域6的存在，造成现有的单层铬膜掩膜板不适用于关键尺寸比欠曝光区域6更小的窄线宽产品的制作工艺。

在接近式曝光工艺下，欠曝光区域6的光刻胶结构较松散，容易被显影液显掉，因此可以利用欠曝光的处理方法来调节关键尺寸。

但是，由于欠曝光区域6的光刻胶结构较松散，因此制造窄线宽产品时，表面形貌粗糙，容易造成不良和降低性能指标，如掉膜、断线、低对比度、色度偏差、像素间串扰等。

如图3所示，采用单层铬膜掩膜板曝光后制备的高分辨率窄线宽产品，由于采用欠曝光的处理方法来控制关键尺寸，造成光刻胶结构松散，以致图形断线和边缘对比度低的严重不良。

如图4所示，采用单层铬膜掩膜板曝光后制备的高分辨率窄线宽产品，由于采用欠曝的处理方法来控制关键尺寸，造成光刻胶未受到充分曝光，在显影工序中，表面形貌受到破坏。

同时光刻胶边缘结构更加不稳定，更容易受到显影液浓度波动和前烘温度均匀性等因素的影响，降低了工艺的冗余度。

可见欠曝光区域的尺寸受发散角的影响很大，有效地降低发散角能够大幅度的降低欠曝光区域6的尺寸。

现有技术中都是采用透镜结构来汇聚光线，进一步增强光线的直线性，但透镜阵列结构复杂，加工精度高，成本高昂，在生产中实用度不高。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的单层膜掩膜板由于欠曝光区域较大，造成应用范围有限的问题，提供一种能降低欠曝光区域的掩膜板。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种掩膜板，包括衬底和设置的衬底两侧的用于遮挡曝光光线的挡光层，所述挡光层包括靠近曝光光线的第一挡光层和远离曝光光线的第二挡光层，所述第一挡光层和第二挡光层具有开口中心线重合的开口区域。

优选的是，所述第一挡光层和第二挡光层的开口区域的开口尺寸相等。

优选的是，所述第一挡光层的开口区域的开口尺寸大于第二挡光层的开口区域的开口尺寸。

优选的是，所述第二挡光层的开口区域的开口尺寸大于第一挡光层的开口区域的开口尺寸。

优选的是，所述第二挡光层的开口区域的开口尺寸与第一挡光层的开口区域的开口尺寸差值的绝对值小于等于掩膜板的工艺冗余度。

优选的是，所述挡光层为铬膜层。

本发明的掩膜板由于采用双挡光层设计，能够用于制作更窄线宽产品的制作，更适合于高分辨率产品的制作。

附图说明

图1为现有技术的单铬层掩膜板的结构示意图；

图2为现有技术的单铬层掩膜板的曝光示意图；

图3为现有技术的构图工艺中光刻胶采用单铬层掩膜板的欠曝光处理的效果一；

图4为现有技术的构图工艺中光刻胶采用单铬层掩膜板的欠曝光处理的效果二；

图5为本发明的实施例1中双铬层掩膜板的曝光示意图；

图6为本发明的实施例1中第一挡光层的开口区域大于第二挡光层的开口区域时掩膜板的曝光示意图；

图7为本发明的实施例1中第二挡光层的开口区域大于第一挡光层的开口区域时掩膜板的曝光示意图。

其中：

1.衬底；2.铬膜层；3.开口区域；31.第一开口区域；32.第二开口区域；4.挡光层；41.第一挡光层；42.第二挡光层；5.曝光区域；6.欠曝光区域；7.光刻胶；8.功能层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图5-7所示，本实施提供一种掩膜板，该掩膜板包括衬底1和设置的衬底1两侧的用于遮挡曝光光线的挡光层，所述挡光层包括靠近曝光光线的第一挡光层41和远离曝光光线的第二挡光层42，所述第一挡光层41和第二挡光层42具有开口中心线重合的第一开口区域31和第二开口区域32。

如图5所示，第一挡光层41的开口区域31和第二挡光层42的开口区域32中心线重合，这样当曝光光线（图5中用带箭头线表示）照射掩膜板时，曝光光线中的直射光线穿过第一开口区域31和第二开口区域32的重合部分在光刻胶上形成曝光区域5。

由于光线***自身的原因造成的光线具有发散角，曝光光线中的发散光线穿过第一开口区域31和第二开口区域32的非重合部分在光刻胶上形成欠曝光区域6；其余部分的光刻胶不被曝光。

根据几何知识可知：L=L1×h2/h1

其中，L为欠曝光区域6的长度；

L1为开口区域31，32的重合部分的长度；

h1为掩膜板的厚度；

h2为掩膜板与光刻胶7之间的距离；

本实施例的计算中均忽略挡光层的厚度。

当第一开口区域31和第二开口区域32的重合部分的长度L1为5um，掩膜板与光刻胶7之间的距离h2为200um；掩膜板的厚度h1为8000um时，欠曝光区域6长度L=200×5/8000=0.125um。而同样的单挡光层的掩膜板的欠曝光区域6长度为10.5um，可见双挡光层的掩膜板在曝光后，极大地降低了欠曝光区域6的长度。从图5可知tanα=L/h2=0.125/200=0.000625，根据反三角函数可以计算得到此时的散射角为0.35809°，可见双挡光层的掩膜板的开口区域能够将从掩膜板出射的曝光光线由现有斜射变为几乎直射，抑制或消除由斜射造成的欠曝光区域6，从而使欠曝光区域6几乎为零。因此本发明的双挡光层的掩膜板能够用于制作更窄线宽产品的制作，更适合于高分辨率产品的制作。

由于双挡光层的掩膜板在曝光时不需要采用欠曝光的方法，首先，保证了曝光区域光刻胶的结构强度，不容易被显影以及后工序所破坏，避免掉膜、断线等不良的发生；同时，改善了光刻胶的对比度和表面形貌，从而提升彩色滤光片对比度和色彩方面的产品性能；此外，光刻胶的关键尺寸受显影液浓度波动的影响小，增加了工艺的冗余度；另外，通过对发散的曝光光线的准直抑制扩散角，从而降低了对曝光机的要求，并且缩小了不同曝光机的差异。

双挡光层的掩膜板曝光时线宽受曝光间隙影响很小，因此不需要采用极小的曝光间隙来制作窄线宽产品，而较大的曝光间隙能避免光刻胶污染掩膜板；因为可以采用较大的曝光间隙，降低了掩膜板被基板表面的异物（如玻璃碎屑）划伤的风险。

具体地，如图5所示，第一开口区域31和第二开口区域32开口尺寸相等。这样第一开口区域31和第二开口区域32中心线重合，更有利于对曝光光线的准直。但是，需要将掩膜板的第一挡光层41和第二挡光层42精度对准，掩膜板加工难度较大。

在保证欠曝光区域6适当增加的情况下，为了减少掩膜板加工精度，增加掩膜板加工工艺冗余度，更方便的制作。可采用图6所示的掩膜板结构。

具体地，第一开口区域31的开口尺寸大于第二开口区域32的开口尺寸。

如图6所示结构，第二开口区域32与图5相同，不同的是第一开口区域31的开口尺寸与第二开口区域32的开口尺寸差值的绝对值小于等于掩膜板的工艺冗余度。

例如，第一开口区域31的开口尺寸为L1+2a，即第一开口区域31向两侧各增加a um；这样我们只需要控制第一挡光层41和第二挡光层42的开口区域3的工艺冗余度在a um以内即可。这样极大地的减小了掩膜板的加工难度。

此时欠曝光区域的增加的长度记为L2，图6中两条交叉斜射光线的交点记为D，交叉斜射光线与光刻胶7的上表面的交点分别记为B、C，交叉斜射光线与衬底1的上表面的交点分别记为E、F，根据几何关系可知，三角形EFD和三角形BCD相似，根据相似三角形的原理，可知L2/a=h2/h1。

若掩膜板的第一挡光层和第二挡光层的开口区域重合部分的长度L1为5um，a为2.5um，即工艺冗余度控制在2.5um内，当掩膜板与基板间隙为200um时，此时，欠曝光区域为增加长度为L2=a×h2/h1=0.0625um，可见增加的欠曝光区域比较小，对产品最终影响很小，具有该结构的掩膜板却能但能极大的降低掩膜板的加工成本和加工难度。

当然也可以采用另外一种结构如图7所示，第二开口区域32的开口尺寸大于第一开口区域31的开口尺寸。如图7所示结构，第一开口区域31与图5中相同，不同的是第一开口区域31的开口尺寸与第二开口区域32的开口尺寸差值的绝对值小于等于掩膜板的工艺冗余度。

例如，第二开口区域32的开口尺寸为L1+2a，即第二开口区域32向两侧各增加a um。

这样我们只需要控制第一挡光层41和第二挡光层42的开口区域的工艺冗余度在a um以内即可。这样极大地的减小了掩膜板的加工难度。

此时欠曝光区域6的增加的长度记为L2，图7中从第一开口区域31的边缘射出的两条交叉斜射光线的交点记为F，经过第二开口区域32的斜射光线与该第二开口区域32一侧边缘的交点记为B，与光刻胶7的上表面的交点分别记为C，经过F点的垂直于光刻胶7上表面的直线与光刻胶7上表面的交点记为E，与衬底1的下表面的交点记为D。

根据几何关系可知，三角形BDF和三角形CEF相似，根据相似三角形的原理，可知(a+a+L1)/(L2+L1+L)=h1/(h1+h2)。

若掩膜板的第一挡光层41和第二挡光层42的开口区域重合部分的长度L1为5um，a为2.5um，即工艺冗余度控制在2.5um内，当掩膜板与基板间隙为200um时，此时，欠曝光区域6为增加长度为L2=2.625um，可见增加的欠曝光区域6比较小，对产品最终影响很小，具有该结构的掩膜板却能但能极大的降低掩膜板的加工成本和加工难度。

优选的，上述的挡光层为铬膜层。应当理解的是，其它能够遮挡光线的物质也是适用的。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种掩膜板，其特征在于，包括衬底和设置的衬底两侧的用于遮挡曝光光线的挡光层，所述挡光层包括靠近曝光光线的第一挡光层和远离曝光光线的第二挡光层，所述第一挡光层和第二挡光层具有开口中心线重合的开口区域。

2.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述第一挡光层和第二挡光层的开口区域的开口尺寸相等。

3.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述第一挡光层的开口区域的开口尺寸大于第二挡光层的开口区域的开口尺寸。

4.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述第二挡光层的开口区域的开口尺寸大于第一挡光层的开口区域的开口尺寸。

5.如权利要求3或4所述的掩膜板，其特征在于，所述第二挡光层的开口区域的开口尺寸与第一挡光层的开口区域的开口尺寸差值的绝对值小于等于掩膜板的工艺冗余度。

6.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述挡光层为铬膜层。