CN104597711B - 一种光罩、其制作方法及基板图案的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光罩，包括：一基材；设置在所述基材上的有机膜层，其中，所述有机膜层在紫外偏振光的照射下，能够定向排列；其中，所述光罩具有至少第一区域和第二区域，所述第一区域与第二区域的偏振轴方向具有夹角。上述光罩能通过控制带有区域偏振膜的光罩的紫外光强度，从而实现透射率可调。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种光罩、其制作方法及基板图案的制作方法。
背景技术
在半导体制作工艺中，通过掩模板对涂覆有光刻胶的目标基材进行光刻形成一种光刻图案并对该光刻图案进行刻蚀以将掩模板上的图案转移到目标基材上是非常重要的一个环节。光刻过程是通过曝光机和具有狭缝状透光区域的掩模板对涂覆有光刻胶的目标基材进行掩模曝光的过程。最终将掩模板上的狭缝状透光区域形成的图案转移到目标基材上，对目标基材进行刻蚀，得到目标基材上的具有一定宽度的狭缝状图形结构。
此外，掩模板还包括如图1所示的半色调掩膜，该半色调掩膜一般包括阻挡紫外线的阻挡区101、部分地透射紫外线的半透过区，以及透射紫外线的透射区102，其中半色调掩膜的半透过区可以形成有多个半透过部分，如第一半透过区103和第二半透过区104，要形成多个半透过区需要采用多种具有不同透射率的半透过材料。但是，为了实现具有多于三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种种半透过材料。也就是说，具有三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。
发明内容
本发明旨在提供一种光罩，包括：一基材；设置在所述基材上的有机膜层，其中，所述有机膜层在紫外偏振光的照射下，能够定向排列；其中，所述光罩具有至少第一区域和第二区域，所述第一区域与第二区域的偏振轴方向具有夹角。
本发明一实施例还提供了一种光罩的制作方法，包括如下：提供一基材；在所述基材上形成有机膜层，该光罩具有第一区域和第二区域，其中，所述有机膜层在紫外偏振光的照射下，能够定向排列；提供第一掩模板，所述第一掩模板暴露出所述光罩的第一区域，遮挡所述第二区域，且向所述第一区域照射第一偏振轴方向的偏振紫外光；将光罩进行旋转；提供第二掩模板，所述第二掩模板暴露出所述第二区域，遮挡所述第一区域，向所述第二区域照射第一偏振轴方向的偏振紫外光；其中，所述光罩的第一区域和第二区域的偏振轴方向具有夹角。
本发明实施例还提供了一种基板图案的制作方法，包括如下步骤；提供一基板，所述基板上形成光刻胶，提供一金属栅及上述光罩，其中，所述光罩位于所述基板的上方，所述金属栅位于所述光罩的上方；向所述金属栅远离光罩的一侧照射紫外光，去除光刻胶。
本发明提供了一种通过控制带有区域偏振膜的光罩的紫外光强度，从而实现透射率可调。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1是现有技术中半色调掩膜的结构示意图；
图2a和图2b为本发明一实施例提供的一种光罩的结构示意图；
图3是为本发明另一实施例提供的光罩的结构示意图；
图4、图5a-图5d和图6，为本发明一实施例提供的光罩制作方法结构示意图和流程图；
图7为图4、图5a-图5d和图6制备方法得到的光罩结构示意图；
图8和图10为制作基板图案的方法示意图和流程图；
图9是光线经过光罩的光透过率与光罩及金属栅的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，并且附图中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
本发明实施例提供了一种光罩，如图2a和图2b所示，图2a和图2b为本发明一实施例提供的一种光罩的结构示意图。该光罩包含一基材201，设置在基材201上的有机膜层，其中，有机膜层在紫外偏振光的照射下，具备定向排列的性能，在本实施例中，以该基板为透明的石英玻璃，该有机膜层以掺杂有二色性有机染料的聚酰亚胺202作为举例说明，可选地，二色性染料满足1)高的二色性；2)均匀的染色特性；3)具有优良的耐湿热特性；4)加热时不发生变化或升华等现象。具体地，二色性染料可以为偶氮型染料，偶氮型染料具有优良的耐湿热性能，包括双偶氮类和三偶氮类化合物，代表性的化学结构式可以为下述式(1)或式(2)的化合物：
进一步地，如在偶氮染料的分子末端引入适当的供电子基团或吸电子基团，能改变偶氮染料分子大II键电子的流动性，可增大吸收强度和吸收谱带，以增强二色性染料的染色特性。结构可以为如下化学结构式：
其中，R为
此外，二色性染料也可以为蒽醌型染料
三苯二嗪及衍生物型染料
单甲川和多甲川型染料
或联苯型染料，聚环型染料等。上述染料均可作为掺杂在聚酰亚胺中使有机膜在紫外偏振光的照射下，具备定向排列的性能。
进一步地，本实施例的光罩20还具有第一区域203和第二区域204，第一区域203与第二区域204形成的偏振轴方向(图中多线条代表偏振轴方向)具有夹角，且夹角不为零度。当具有与第一区域203偏振轴方向平行的紫外偏振光透过该光罩20时，经第一区域的紫外偏振光可完全透过，形成透过区，经第二区域的紫外偏振光会受部分阻挡，形成半透过区，其中，当第二区域的偏振轴方向与第一区域的偏振轴方向垂直时，经第二区域的紫外偏振光可被完全阻挡，形成阻挡区，进而能实现不同区域偏振光透过率不同的光罩。
参见图3，为本发明另一实施例提供的光罩的结构示意图。该光罩30包含一基材，以及形成在基板上的有机膜，其中，基板的材料以及有机膜的形成结构与上一实施例相同，在此不再提供附图和文字说明。进一步地，该光罩30包含第一区域301、第二区域302、第三区域303以及第四区域，其中，该第一区域301和第二区域302的偏振轴方向互相垂直，第三区域303的偏振轴方向分别与第一区域301和第二区域302的偏振轴方向分别形成有夹角，第四区域304的偏振轴方向与所述第一区域、第二区域和第三区域的偏振轴方向分别形成有夹角，且夹角均不为零度。当具有与第一区域301偏振轴方向平行的紫外偏振光透过该光罩30时，经第一区域301的紫外偏振光可完全透过，形成透过区，经第二区域302的紫外偏振光可完全阻挡，形成阻挡区，经第三区域303的紫外偏振光可部分透过，形成第一半透过区，经第四区域304的紫外偏振光可部分透过，但第四区域的紫外偏振光透过量与第三区域的紫外偏振光透过量不同，形成第二半透过区。因此，采用该实施例的方案，就可控制通过带有区域偏振膜的光罩玻璃的紫外偏振光照强度，从而实现透射率可调。此外，就经各区域的紫外偏振光透过量与各区域的偏振轴方向的关系，会在下述内容中进行详细说明，在此先不做详述。
请参见图4、图5a-图5d和图6，为本发明一实施例提供的光罩制作方法示意图和流程图。该光罩301的制作方法，包括如下特征：
步骤S1：提供一基材301a；
步骤S2：在基材301a上形成有机膜层301b，本实施例的有机膜层301b可以为掺杂二色性有机染料的聚酰亚胺预聚物，具体的二色性染料可以为偶氮型染料、蒽醌型染料、联苯型染料、三苯二嗪及衍生物型染料、单甲川和多甲川型染料或聚环型染料；
步骤S3：对有机膜层301b进行紫外线偏振光照射，具体方法可以为将设置一金属栅303，将紫外光304透过金属栅303留下紫外偏振光。
具体地，可以对有机膜层进行预烘干处理，预烘干处理的温度可以为10℃-30℃，对预烘干处理后的有机膜层进行紫外线偏振光照射，使得所述二色性有机染料在聚酰亚胺上定向排列，紫外线偏振光照射时紫外线偏振光的能量为800mj-1000mj，再对经过紫外线偏振光照射后的有机膜层进行烘干处理后固化成型，烘干处理的温度为90℃-130℃，时间为90S-120S，固化的温度为210℃-230℃，时间为20min-50min。进一步地，烘干处理的温度为130℃，时间为120S，固化的温度为230℃，时间为30min。
本实施例以一具有四种不同偏振轴方向区域的光罩制作方法作为举例说明。
参见图4和图5a和图6，该方法包括：
步骤S1：提供一基材301a；
步骤S2：在基材301a上形成有机膜层301b，本实施例的有机膜层301b可以为掺杂二色性有机染料的聚酰亚胺预聚物；
步骤S3：提供一掩模板3021，设置在光罩301上方，该掩模板包含全透区3021b(即让光线完全通过)和全阻挡区3021a(即让光线完全阻挡)，在掩模板3021上，还设置一金属栅303(即为起偏器)，该金属栅303能使紫外光透过后形成紫外偏振光，该金属栅的材料可以为钼，铝或其合金；
步骤S4：将光罩301分为第一区域3011、第二区域3012、第三区域3013和第四区域3014，将掩模板3021的全透区3021b与光罩的第一区域3011对准，在金属栅303远离掩模板3021的一侧照射紫外线304，其中，紫外线304经过金属栅303形成紫外偏振光3041，该紫外偏振光3041透过掩模板的全透区照射在光罩的第一区域3011，该第一区域3011的有机膜层在紫外偏振光的照射下，使第一区域3011的有机膜层定向排列，从而具备了与紫外偏振光平行的第一偏振轴方向；
步骤S5：参考图5b和图6，将步骤S4得到的光罩顺时针旋转90度，并提供另一张掩模板3022，该掩模板3022具有全透区3022b和全阻挡区3022a，将掩模板3022的全透区3022b与光罩的第二区域3012对准，在金属栅303远离掩模板3022的一侧照射紫外线304，其中，紫外线304经过金属栅303形成紫外偏振光3041，该紫外偏振光3041透过掩模板的全透区照射在光罩的第二区域3012，使第二区域3012的有机膜层定向排列，从而具备了与紫外偏振光平行的第一偏振轴方向，此时，由于光罩顺时针旋转过90度，第一区域3011与第二区域3012的偏振轴方向互相垂直，即夹角为90度；
步骤S6：参考图5c和图6，将步骤S5得到的光罩逆时针旋转30度，并提供另一张掩模板3023，该掩模板3023具有全透区3023b和全阻挡区3023a，将掩模板3023的全透区3023b与光罩的第三区域3013对准，在金属栅303远离掩模板3023的一侧照射紫外线304，其中，紫外线304经过金属栅303形成紫外偏振光3041，该紫外偏振光3041透过掩模板的全透区照射在光罩的第三区域3013，使第三区域3013的有机膜层定向排列，从而具备了与紫外偏振光平行的第一偏振轴方向，此时，由于光罩逆时针旋转过30度，第三区域3013与第二区域3012的偏振轴方向成一30度的夹角；
步骤S7：参考图5d和图6，将步骤S6得到的光罩顺时针旋转75度，并提供另一张掩模板3024，该掩模板3024具有全透区3024b和全阻挡区3024a，将掩模板3024的全透区3024b与光罩的第四区域3014对准，在金属栅303远离掩模板3024的一侧照射紫外线304，其中，紫外线304经过金属栅303形成紫外偏振光3041，该紫外偏振光3041透过掩模板的全透区照射在光罩的第四区域3014，使第四区域3014的有机膜层定向排列，从而具备了与紫外偏振光平行的第一偏振轴方向，此时，由于光罩顺时针旋转过75度，第四区域3014与第三区域3013的偏振轴方向成一75度的夹角；
通过上述方法步骤S1-S7制得的光罩，如图7所示，光罩301具有四个其余，其中，如定义第一区域3011的偏振轴方向为0度，那么第二区域3012的偏振轴方向为90度，第三区域3013的偏振轴方向为30度，第四区域3014的偏振轴方向为135度，从而使光罩在配合金属栅使用时，能具备四种不同的光透过率。
需要说明的是，本实施例以具有四种偏振轴方向区域的光罩作为举例，本领域技术人员完全可以此类推，结合实际需求，制作任意多个不同偏振轴方向区域的光罩，且各区域的偏振轴方向、面积大小在本实施例的思想下，均不需要进行创造性劳动的前提下进行调整变换。
并且紫外偏振光可以非常精确地控制光罩的配向，各区域的偏振轴方向将不互相影响。
参见图8和图10，为采用上述实施例制得的光罩，制作基板图案的方法示意图，该方法包括如下步骤；
步骤S1：提供一基板401，基板上形成光刻胶，
步骤S2：提供一金属栅403及光罩402，其中，光罩402位于所述基板401的上方，金属栅403位于光罩402的上方，光罩402包含偏振轴方向为0度(与金属栅403的偏振轴方向平行)的第一区域4021、偏振轴方向为90度的第二区域4022、偏振轴方向为30度的第三区域4023及偏振轴方向为135度的第四区域4024；
步骤S3：向金属栅403远离光罩的一侧照射紫外光404，该紫外光404透过所述金属栅403后留下紫外偏振光4041，该紫外偏振光4041透过光罩402后形成四种不同光强度的紫外线偏振光，具体地，结合图9，当金属栅的偏振轴方向与光罩的偏振轴方向存在一夹角α时，光透过光罩后的强度是透过前的cosα，具体到本实施例，光罩的第一区域4021与金属栅403的偏振轴方向平行，因此，光可以完全透过光罩的第一区域4021，称为透过区；光罩的第二区域4022与金属栅403的偏振轴方向垂直，因此光完全被第二区域4022阻挡，称为阻挡区；光罩的第三区域4023与金属栅403的偏振轴方向夹角为30度，因此光透过光罩第三区域后的光强度为透过前的86.6％，称为第一半透过区；光罩的第四区域4024与金属栅403的偏振轴方向夹角为135度，因此光透过光罩第四区域后的光强度为透过前的70.7％，称为第二半透过区；
步骤S4：去除光刻胶，得到不同区域不同厚度光刻胶图案的基板。
除此之外，本发明实施例的光罩及基板图案制作方法也同样适用于大型显示器或手机显示器的制造，尤其是显示面板的制作，例如具有1920*1080像素的显示面板中，可以在单个像素中利用上述的光罩制备不同图案的器件，也可以再各像素区域分别根据需求分别设计不同的光罩，以形成期望的图案。
综上，本发明提供了一种通过控制带有区域偏振膜的光罩的紫外光强度，从而实现透射率可调。
本发明的方案可应用在显示领域，例如液晶(LCD)显示器、有机电致发光显示(OLED)的结构或制备中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平厚度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种光罩的制作方法，其特征在于，包括如下特征：
提供一基材；
在所述基材上形成有机膜层，该光罩具有第一区域和第二区域，其中，所述有机膜层在紫外偏振光的照射下，能够定向排列；
提供第一掩模板，所述第一掩模板暴露出所述光罩的第一区域，遮挡所述第二区域，且向所述第一区域照射第一偏振轴方向的偏振紫外光；
将光罩进行旋转；
提供第二掩模板，所述第二掩模板暴露出所述第二区域，遮挡所述第一区域，向所述第二区域照射所述第一偏振轴方向的偏振紫外光；
其中，所述光罩的第一区域和第二区域的偏振轴方向具有夹角，所述第一区域和所述第二区域分别在同一所述有机膜层中形成，且所述第一区域和所述第二区域是通过所述第一偏振轴方向的紫外偏振光照射得到的；
所述第一偏振轴方向的偏振紫外光是通过采用将紫外光透过一金属栅得到。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述基材上形成有机膜的步骤包括：在所述基材上涂布一层掺杂有二色性染料的聚酰亚胺前驱物。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述二色性染料为偶氮型染料、蒽醌型染料、联苯型染料、三苯二嗪及衍生物型染料、单甲川和多甲川型染料或聚环型染料。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述向所述第一区域照射第一偏振轴方向的偏振紫外光的步骤之前，还包括对有机膜层的预烘干处理，以及在所述向所述第一区域照射第一偏振轴方向的偏振紫外光的步骤之后，还包括对有机膜层烘干处理后固化成型。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述预烘干处理的温度为10℃-30℃，进行第一偏振轴方向的偏振紫外光照射时所述偏振紫外光的能量为800mj-1000mj，所述烘干处理的温度为90℃-120℃，时间为90S-120S，所述固化的温度为210℃-230℃，时间为20min-50min。
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