光罩基板以及光罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明相關(guān)于一種在印刷電路板、集成電路、凸塊制程、微型機械電子系統(tǒng)中的發(fā)光二極管、超級扭曲向列液晶顯示器的制造中所使用的光罩基板以及光罩，特別是相關(guān)于一種使用黑色矩陣光阻層作為遮光膜的光罩基板以及光罩。
【背景技術(shù)】
[0002]習知的微影制程系包括有乳膠板光罩的使用，例如為使用于用在印刷電路板(printed circuit board, PCB)的微圖案、發(fā)光二極管(light-emitting d1de, LED)裝置、及超級扭曲向列(super-twisted nematic, STN)液晶顯示器。該乳膠板的圖樣特征可小至20-50微米。由于特征尺寸的限制，乳膠光罩無法滿足特征尺寸小于20微米的圖案之要求，因而產(chǎn)生另一種鉻膜光罩基板。鉻膜光罩基板系以藉由將堆棧鉻膜(厚度為80-100納米)及鉻氧氮類(CrOxNy)化合物(厚度為25納米)而產(chǎn)生的鉻膜予以形成在光罩基板上而成形，并可用于制造高密度的集成電路半導體，例如大規(guī)模集成電路(large scaleintegrat1n, LSI)芯片及超大規(guī)模集成電路(very large scale integrat1n, VLSI)芯片、感光親合組件(charge-coupled device, CCD)及液晶顯示器(liquid crystaldisplay, IXD)的濾光片、印刷電路板、微機電系統(tǒng)(micro-mechanical electronicssystem, MES)等。
[0003]用于微型制造的光罩通過光罩基板制造而得，該光罩基板包含:透明基板，例如石英玻璃及硅酸鋁玻璃；以及遮光膜，通常為鉻膜的形式，其通過濺射或真空蒸鍍技術(shù)而沉積在該透明基板上。選擇性地，遮光膜也可以為感光鹵化物乳膠薄膜的形式，其系藉由旋轉(zhuǎn)或噴涂制程而涂布于該透明基板上。隨后，該光罩基板系于光罩廠通過在該光罩基板的該遮光膜中形成特定圖案而產(chǎn)生。
[0004]無論是乳膠或鉻膜光罩基板，其遮光膜皆須具有低光反射性以及針對光罩讀寫機的高靈敏度曝光的特性。為了在之后的圖案復制過程中應付圖案完整性的長時間周期，遮光膜應該具有機械、化學以及環(huán)境上的可靠度。除此之外，為了避免自半導體基板表面反射的光線照射并穿透投影鏡頭而因此再次經(jīng)該光罩反射并返回至該半導體基板，通常低反射的涂層(如乳膠光罩基板)或抗反射涂層(如鉻膜光罩基板)會形成在該遮光膜的表面，或同時形成在該遮光膜的表面及背面。
[0005]在光罩的成本的考慮下，鉻膜光罩除了頂部的抗蝕層，通常具有兩層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)，而具有高分辨率以及良好的機械和化學可靠度的優(yōu)點。另一方面，雖然鹵化銀乳膠光罩具有高光敏度以及優(yōu)良的成像質(zhì)量，但由于嚴重的感光問題，例如因銀粒所導致的光敏度或圖形對比度劣化，使得其分辨率受限在30-50微米之間。此外，鹵化銀乳膠光罩并不環(huán)保。
[0006]通常，彩色濾光片由具有金屬膜(如鉻膜)的黑色矩陣所形成。該技術(shù)包括氣相沉積金屬，例如鉻在透明基板上，并通過光刻步驟蝕刻該鉻層，因而產(chǎn)生輕薄、高光遮蔽率且具有高精度的黑色矩陣。然而，前述技術(shù)具有因過長的生產(chǎn)制程以及低生產(chǎn)率所帶來的高成本問題，以及經(jīng)蝕刻處理所排出的廢水而導致的環(huán)境污染問題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，為解決上述問題，本發(fā)明的目的即在提供一種以黑色矩陣光阻取代鉻膜和鹵化銀乳膠的光罩基板。
[0008]本發(fā)明的另一目的系為藉由提供對特定波長敏感的光敏引發(fā)劑或光敏化合物，而改善光敏材料以及黑色矩陣光阻的分辨率，例如感綠光及感紅光。
[0009]本發(fā)明為解決習知技術(shù)之問題所采用之技術(shù)手段系提供一種光罩基板，包含:透明基板，而將曝光光線予以投送于該透明基板之上；以及黑色矩陣光阻層，其中，該黑色矩陣光阻層經(jīng)配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季銨鹽的共聚物、含有分散成分的有機溶劑、具有羧基的黏合劑樹脂、不飽和單體、以及齒素光的光敏材料或波長范圍在480-540納米的綠光的光敏材料，使得該黑色矩陣光阻層系作為一個單層以作為遮光膜及曝光的感光膜，以及使得該黑色矩陣光阻層的表面經(jīng)制造而為防止化學處理操作的損傷及一機械性刻刮。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩基板，該黑色矩陣光阻層具有大于或等于
2.5的光密度，且該黑色矩陣光阻層藉由鹵素光或波長范圍在480-540納米的綠光而光解。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩基板，該黑色矩陣光阻層系以0.5-6微米厚度而被涂布于該透明基板上，并在攝氏80-150度下被軟烤30-80分鐘，且該黑色矩陣光阻層系藉由水性顯影劑而被予以顯影。
[0012]本發(fā)明為解決習知技術(shù)之問題所采用之另一技術(shù)手段系提供一種通過微影而對前述所述之光罩基板加上圖案所制成的光罩。
[0013]本發(fā)明為解決習知技術(shù)之問題所采用之另一技術(shù)手段系提供光罩，包含:透明基板，而將曝光光線予以投送于該透明基板之上；以及黑色矩陣光阻層，具有圖案刻畫，其中，該黑色矩陣光阻層經(jīng)配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季銨鹽的共聚物、含有分散成分的有機溶劑、具有羧基的黏合劑樹脂、不飽和單體、以及鹵素光的光敏材料或波長范圍在480-540納米的綠光的光敏材料，使得該黑色矩陣光阻層系供作為一個單層以作為遮光膜及曝光的感光膜，且對應于該圖案刻畫的圖案系通過微影制程中的光源穿透過該圖案刻畫而形成于該透明基板上。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩，該黑色矩陣光阻層具有大于或等于2.5的光密度，且藉由鹵素光或波長范圍在480-540納米的綠光光解，并且藉由水性顯影劑而予以顯影，以及在攝氏150度以上被硬烤或使用紫外線固化以確保該黑色矩陣光阻層的針對刻刮的機械抗性。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩，經(jīng)分散的該碳黑分散液通過使用連續(xù)式環(huán)形珠磨機制備而得。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩，該具有胺基及/或季銨鹽的黑色矩陣光阻層系為丙烯酸共聚物，該丙烯酸共聚物系由平均分子量4，000至100，000的共聚單體所組成。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩，該黏合劑樹脂具有羧基，該羧基包括烯鍵不飽和基團。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中系提供一種光罩，該光敏材料系敏感于波長范圍在480-540納米的氬離子激光束或釹一釔鋁石榴石激光束或波長范圍在350-460納米的鹵素光。
[0019]經(jīng)由本發(fā)明所采用之技術(shù)手段，在光刻制程中作為一個單層并碳黑分散液的黑色矩陣光阻層可以很容易地形成具有薄膜特性以及高遮光特性的圖案，，并具有優(yōu)良的儲存穩(wěn)定性、足夠的靈敏度及分辨率。此外，在本發(fā)明中，最重要的是本發(fā)明的光罩基板具有低成本及對環(huán)境友善的優(yōu)點，因而相較于習知的乳膠光罩基板具有更好的性能。更進一步地，本發(fā)明的黑色矩陣光阻層具有優(yōu)秀的針對刻刮的機械抗性以及針對化學處理的抗性，其性能甚至優(yōu)于鹵化銀板。
[0020]本發(fā)明所采用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
【附圖說明】
[0021]第1圖為顯示根據(jù)本創(chuàng)作一實施例的光罩基板之剖面圖。
[0022]第2A圖至第2D圖為顯示根據(jù)本創(chuàng)作的實施例的光罩制造方法之剖面示意圖，其中第2A圖為顯示黑色矩陣光阻層形成于光罩基板，第2B圖系顯示在該黑色矩陣光阻層經(jīng)激光光線(藍光或綠光)或鹵素光(1-line、g-line、h-line)照射后的該光罩基板，第2C圖為顯示該黑色矩陣光阻層被予以顯影，第2D圖為顯示該黑色矩陣光阻層經(jīng)烘烤后所制得的光罩。
[0023]其中，1、透明基板，2、黑色矩陣光阻層。
【具體實施方式】
[0024]以下說明并非為限制本發(fā)明的實施方式，而為本發(fā)明之實施例的一種。
[0025]本發(fā)明采用之技術(shù)為使用黑色矩陣光阻層，其使用感旋光性樹脂分散于其中的遮光顏料(樹脂型黑色矩陣)而形成黑色矩陣光阻層，并具有低成本以及無環(huán)境污染的優(yōu)點。此外，樹脂型矩陣光阻層具有以下優(yōu)點:具有可曝光的感光材料、儲存穩(wěn)定性、可達5微米的圖案分辨率、對基板良好的黏附性以及對化學和機械刮擦的高抗性。
[0026]以下例子為使用黑色矩陣光阻的光罩基板及光罩。
[0027]如圖所示，光罩基板通過對鹵素光(1-line、g-line、h-line)或綠光敏感的一黑色光阻涂布于透明基板1上而形成。該黑色矩陣光阻層2不僅具有對鹵素光(1-line、g-line, h-line)及激光綠光(波長為488納米的氬離子激光束及波長為532納米的釹一釔鋁石榴石激光束)敏感而可形成圖案的優(yōu)點，也具有光遮蔽效果的優(yōu)點。這種黑色矩陣光阻系為經(jīng)特別設(shè)計的材料，其組成包含具有羧基的黏合劑樹脂、具有烯鍵的不飽和單體、光聚合引發(fā)劑、有機溶劑以及特定多官能基硫醇化合物。這種黑色矩陣光阻可輕易地形成薄膜以及可通過光蝕刻法而形成的具有高光遮蔽性的圖案，并具有優(yōu)異的光遮蔽能力、耐刮擦性、儲存穩(wěn)定性，以及足夠的靈敏度和分辨率。光罩基板以簡單的一個分層過程而具有遮光薄膜、藉由不需要使用鹵化物，例如含鹵素的乳膠而具有環(huán)保的特點、具有良好的化學耐受性并能在大規(guī)模生產(chǎn)中高效率地進行制備。
[0028]如第1圖所示，本發(fā)明的光罩基板包含透明基板1而一曝光光線予以投送于透明基板1之上，以及黑色矩陣光阻層2。黑色矩陣光阻層2經(jīng)配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季銨鹽的共聚物、含有分散成分的有機溶劑、具有羧基的黏合劑樹脂、不飽和單體、以及鹵素光的光敏材料或波長范圍在480-540納米的綠光的光敏材料，使得黑色矩陣光阻層2系作為一個單層以作為遮光膜及曝光的感光膜，以及使得黑色矩陣光阻層2的表面經(jīng)制造而為防止化學處理操作的損傷及機械性刻刮。光敏材料可以是光敏引發(fā)劑或感光化合物。黑色矩陣光阻層2藉由鹵素光或波長范圍在480-540納米的綠光而光解、對藍光或綠光敏感、可被水性堿溶液予以顯影、良好的光遮性質(zhì)(光密度范圍在2.5-6.0/微米)、低反射性及抗酸/堿性化學物質(zhì)及抗刻刮。
[0029]經(jīng)涂布黑色矩陣光阻層2的透明基板1系以任何曝光光線為可穿透的材料