CN107710071A - 光掩模、包含光掩模的积层体、光掩模的制造方法以及使用光掩模形成图案的方法 - Google Patents

光掩模、包含光掩模的积层体、光掩模的制造方法以及使用光掩模形成图案的方法 Download PDF

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Abstract

本说明书涉及一种光掩模、包括该光掩模的积层体、该光掩模的制造方法以及使用该光掩模形成图案的方法。

Description

光掩模、包含光掩模的积层体、光掩模的制造方法以及使用光 掩模形成图案的方法
技术领域
本申请要求于2015年07月28日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2015-0106833的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本说明书中。
本说明书涉及一种光掩模、包含光掩模的积层体、光掩模的制造方法以及使用光掩模形成图案的方法。
背景技术
在形成显示装置的图案时，在基板上形成图案的方法中，通常采用使用光掩模的光刻法。
光刻法是指在底板上均匀涂覆光致抗蚀剂，使用曝光装置对光掩模上的图案和光掩模曝光，然后进行显影和后烘过程以形成目标图案的所有操作。
当光致抗蚀剂层是正性抗蚀剂层时，曝光区域中的抗蚀剂层物质发生化学变化，该物质在显影过程中可能从抗蚀剂层中脱落下来。同时，当光致抗蚀剂层是负性抗蚀剂层时，未被曝光的物质在显影过程中脱落下来。
此处，光刻法通过将形成有掩模图案的可渗透的基板设置为光掩模并在光掩模上照射光而在抗蚀剂膜上形成具有固定形状的抗蚀剂图案。
发明内容
技术问题
本说明书旨在提供一种光掩模，包含该光掩模的积层体，该光掩模的制造方法以及使用该光掩模形成图案的方法。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供一种光掩模，包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案；第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案；中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间；以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上。
本说明书的另一个实施方案提供一种积层体，该积层体包括：曝光目标，该曝光目标包括设置在底板上的光致抗蚀剂层；和光掩模，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上，其中，所述曝光目标的光致抗蚀剂层与所述光掩模的透明平坦层接触。
本说明书的又一个实施方案提供一种光掩模的制造方法，包括：制备包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案的第一单元和包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案的第二单元；在所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上形成中间层，然后将所述第二单元层压在所述中间层上；以及，在所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上形成透明平坦层。
本说明书的再一个实施方案提供一种形成图案的方法，包括：制备曝光目标，该曝光目标包括设置在底板上的光致抗蚀剂层；层压以使曝光目标的光致抗蚀剂层与光掩模的透明平坦层接触，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上；通过从所述光掩模的第一基板的一侧照射光进行曝光；以及曝光后使所述光掩模与所述曝光目标分离。
有益效果
使用根据本说明书的光掩模，可以制造大面积或宽幅的光掩模。
通过使用透明平坦层，根据本说明书的光掩模可以防止由于曝光目标的光致抗蚀剂和屏蔽图案层之间的接触导致的污染。
附图说明
图1是说明根据本说明书的一个实施方案的光掩模的制造方法的流程图。
图2是说明根据本说明书的一个实施方案的光掩模的屏蔽掩模图案的平面图。
图3是说明使用根据本说明书的一个实施方案的光掩模形成图案的方法的流程图。
图4是使用根据本说明书的一个实施方案的光掩模制备的图案图像。
图5是说明比较例1的光掩模的制造方法的流程图。
图6是说明比较例2的光掩模的制造方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本说明书。
本说明书的一个实施方案提供一种光掩模，包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案；第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案；中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间；以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上。
第一单元可以包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元可以包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案。
对于第一基板和第二基板的材料没有具体地限制，但是，优选与屏蔽掩模图案和中间层具有良好粘合性的那些材料，并且作为光掩模的基板，优选对穿透光掩模的光具有最小影响的那些材料。
第一基板和第二基板可以分别是硬质基板或柔性基板。具体而言，柔性基板可以是塑料基板或塑料膜。对塑料基板或塑料膜没有具体地限制，其实例可以包括聚丙烯酸酯、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯(polyethylene etherphthalate)、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚酰亚胺(PI)中的任意一种或多种。
作为第一基板和第二基板，可以使用具有高透明度的基板，第一基板和第二基板的透光率可以为50％以上。
第一基板和第二基板各自的折射率和中间层的折射率之间的差优选较小，第一基板和第二基板的折射率可以分别大于或等于1.45且小于或等于1.65。
第一基板和第二基板可以由彼此相同或不同的材料形成，但是，第一基板和第二基板优选由相同的材料形成。
第一单元的第一屏蔽掩模图案可以与第二单元的第二屏蔽掩模图案部分重叠，或者，第一单元的第一屏蔽掩模图案不与第二单元的第二屏蔽掩模图案重叠。具体而言，第一单元的第一屏蔽掩模图案可以与第二单元的第二屏蔽掩模图案部分重叠。
如图2所示，第一单元的第一屏蔽掩模图案与第二单元的第二屏蔽掩模图案部分重叠。
第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面可以彼此面对。如图1所示，第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面彼此面对。
中间层位于第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，优选具有粘合第一单元和第二单元的粘合强度以及对穿透光掩模的光的影响最小。
中间层可以包括有机硅系树脂，具体而言，可以包括硅氧烷系树脂，更具体地可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
中间层的厚度可以大于或等于1μm且小于或等于500μm，但是，该厚度不限于此。
透明平坦层位于第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面上，第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面是平面层。表示第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面的平坦程度的透明平坦层的表面粗糙度(Ra)优选大于或等于0.1nm且小于或等于20nm。
作为透明平坦层，优选不能被屏蔽掩模图案阻挡且对穿透光掩模的光具有最小影响的那些。具有高透明度的材料可以用作透明的平坦层，透明平坦层的透光率可以为50％以上。
透明平坦层的折射率与第一基板、第二基板以及中间层的透射率之间的差优选较小，透明平坦层的折射率可以大于或等于1.43且小于或等于1.49。
透明平坦层的厚度可以大于或等于1μm且小于或等于500μm。具体而言，透明平坦层的厚度可以大于或等于1μm且小于或等于50μm。
透明平坦层优选具有优异的涂覆性能以形成平面层，具有高透光率，并且具有粘合性和剥离性从而粘贴到其它材料的表面上或与其它材料的表面分离。
透明平坦层可以包括有机硅系树脂，具体而言，可以包括硅氧烷系树脂，更具体地，可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
透明平坦层可以包括与中间层相同或不同的有机硅系树脂。透明平坦层优选包括与中间层相同的有机硅系树脂。
本说明书的另一个实施方案提供一种积层体，该积层体包括：曝光目标，该曝光目标包括设置在底板上的光致抗蚀剂层；和光掩模，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上，其中，所述曝光目标的光致抗蚀剂层与所述光掩模的透明平坦层接触。
对底板的材料没有特别地限制，但是，底板可以是硬质材料或软性材料。
硬质材料可以包括玻璃、金属、硬塑料或厚塑料。
软性材料可以包括软塑料或薄塑料。
底板的厚度可以大于或等于15μm且小于或等于2mm，但是，该厚度不限于此。
光致抗蚀剂层(PR)是指包含聚合物的层，所述聚合物对显影溶液的耐受性通过曝光而改变，并且光致抗蚀剂层可以是正性光致抗蚀剂层或负性光致抗蚀剂层。具体而言，光致抗蚀剂层优选是正性光致抗蚀剂层。
光致抗蚀剂层的厚度可以大于或等于100nm且小于或等于10μm，但是该厚度不限于此。
曝光目标还可以包括设置在底板和光致抗蚀剂层之间的金属层。
对金属层的材料没有特别地限制，但是，金属层可以由铜(Cu)、镉(Cr)、铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)、金(Au)和银中的至少一种形成。
关于积层体中的光掩模的描述，可以使用上述对光掩模的描述。
本说明书的一个实施方案提供一种光掩模的制造方法，包括：制备包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案的第一单元和包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案的第二单元；在所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上形成中间层，然后将所述第二单元层压在所述中间层上；以及，在所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上形成透明平坦层。
光掩模的制造方法可以包括制备包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案的第一单元和包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案的第二单元。
在第一基板和第二基板上分别形成第一屏蔽掩模图案和第二屏蔽掩模图案的方法可以分别是喷墨印刷、凹版印刷、凹版胶印、丝网印刷、反向胶印和光刻法。具体而言，在第一基板和第二基板上分别形成第一屏蔽掩模图案和第二屏蔽掩模图案的方法可以是光刻法，在基板上沉积屏蔽掩模金属并形成抗蚀图案后，通过蚀刻工艺选择性地除去未设置抗蚀图案的区域内的金属，最后，剥离屏蔽掩模图案上的抗蚀图案以形成屏蔽掩模图案。
对于第一单元和第二单元的描述，可以使用如上所做的描述。
光掩模的制造方法可以包括在第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上形成中间层，然后将第二单元层压在中间层上。
形成中间层的方法可以包括在第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上涂覆用于形成中间层的组合物，然后使该组合物干燥并固化。
将第二单元层压在中间层上可以通过层压来进行，使得第二单元的第二基板与其上的中间层接触，或者使第二单元的第二基板的设置有第二屏蔽掩模图案的表面与其上的中间层接触。具体而言，将第二单元层压在中间层上优选通过层压来进行，使得第二单元的第二基板的设置有第二屏蔽掩模图案的表面与其上的中间层接触。换句话说，第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面优选彼此面对。
光掩模的制造方法包括在第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面上形成透明平坦层。
透明平坦层的形成可以包括将用于形成透明平坦层的组合物涂覆在第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面上；和使该组合物干燥并固化。此处，作为涂覆、干燥和固化的方法，可以使用在本领域中通常使用的方法。
用于形成透明平坦层的组合物可以包括有机硅系树脂，具体而言，可以包括硅氧烷系树脂，更具体地，包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
用于形成中间层的组合物和用于形成透明平坦层的组合物可以分别包括有机硅系树脂，用于形成中间层的组合物可以包括与用于形成透明平坦层的组合物相同或不同的有机硅系树脂。用于形成中间层的组合物优选包括与用于形成透明平坦层的组合物相同的有机硅系树脂。
用于形成中间层的组合物和用于形成透明平坦层的组合物还可以分别包含固化剂。对固化剂没有特别地限制，可以选择本领域中通常使用的物质。
本说明书的一个实施方案提供一种形成图案的方法，包括：制备包括设置在底板上的光致抗蚀剂层的曝光目标；层压以使曝光目标的光致抗蚀剂层与光掩模中的透明平坦层接触，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上；通过从光掩模的第一基板的一侧照射光进行曝光；以及，曝光后使所述光掩模与所述曝光目标分离。
在形成图案的方法中，将不再重复与上述提供的描述相同的描述，并且可以引用上述的描述。
形成图案的方法还可以包括在分离光掩模后通过对曝光的曝光目标显影形成光致抗蚀剂图案。
对曝光的曝光目标显影的方法可以包括通过在曝光的曝光目标上涂覆显影溶液形成光致抗蚀剂图案，或通过将曝光的曝光目标浸入到显影溶液中形成光致抗蚀剂图案。
当曝光目标还包括设置在底板和光致抗蚀剂层之间的金属层时，形成图案的方法还可以包括在分离光掩模之后通过对曝光的曝光目标显影形成光致抗蚀剂层图案，和通过蚀刻金属层的未形成光致抗蚀剂层图案的部分形成金属图案。
金属图案的形成可以包括蚀刻金属层的未形成光致抗蚀剂图案的部分；并在蚀刻金属层后除去光致抗蚀剂图案。
下文中，将参考实施例更详细地描述本说明书。但是，下面的实施例仅用于说明的目的，而不是用于限制本说明书。
[实施例]
[实施例1]
制造薄膜型光掩模
在尺寸为500mm×500mm的第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上，使用baker涂布器涂覆有机硅系树脂组合物至100μm的厚度，在70℃下干燥得到的产物10分钟以最终形成厚度为30μm的中间层。作为有机硅系树脂组合物，使用以10:1.5的比例混合由Shin-Etsu化学有限工业公司制造的主物质(产品名称KE-1606)和固化剂(产品名称CAT-RG)的组合物作为有机硅系树脂组合物。
在中间层上，层压尺寸为500mm×500mm的第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面以彼此面对。
作为第一单元和第二单元，将线宽为10μm、线间隔为300μm和线高度为100nm的铝(Al)网格图案设置到厚度为100μm的PET基板上。
使用baker涂布器将有机硅系树脂组合物涂覆到第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面上至100μm的厚度，在100℃下对产物干燥和热固化10分钟以最终形成厚度为30μm的透明平坦层，制得如图1所示的薄膜型光掩模。
曝光目标的制备和图案化
使用狭缝式模具涂布机将由酚醛清漆树脂和重氮萘醌衍生物形成的正性光致抗蚀剂涂覆到厚度为100μm的PET底板上至厚度为1.5μm。
使用辊式层压机如图3所示层压制造的薄膜型光掩模和曝光目标。
使用配备有准直镜的平行曝光装置对层压的积层体曝光后，将薄膜型光掩模与曝光目标分离，将曝光目标浸入四甲基氢氧化铵(TMAH)浓度为2.38重量％的显影溶液中50秒，从而形成光致抗蚀剂图案。
[实施例2]
除了第一单元和第二单元的网格图案以如图4所示重叠设置以外，以实施例1的相同方式制造薄膜型光掩模，并使用制造的薄膜型光掩模在曝光目标上形成光致抗蚀剂图案。
结果，可以看到由第一单元的第一屏蔽掩模图案形成的光致抗蚀剂图案的线宽和由第二单元的第二屏蔽掩模图案形成的光致抗蚀剂图案的线宽相同，如图4所示。
[比较例1]
除了未形成透明平坦层之外，以与实施例中的相同方式制造薄膜型光掩模，比较例1的结构如图5所示。
使用比较例1时，当将光掩模和印刷目标的光致抗蚀剂彼此接触时发生翘起，并发生表面污染。
[比较例2]
除了中间层形成在第二单元的与设置有屏蔽图案的表面相反的表面上以外，以与实施例中的相同方式制造薄膜型光掩模，比较例2的结构如图6所示。
当使用比较例2时，可以看到由第一屏蔽图案形成的光致抗蚀剂图案的线宽和由第二屏蔽图案形成的光致抗蚀剂图案的线宽不同。

Claims (17)

1.一种光掩模，包括：
第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案；
第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案；
中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间；以及
透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其中，所述第一单元的第一屏蔽掩模图案与所述第二单元的第二屏蔽掩模图案部分重叠。
3.根据权利要求1所述的光掩模，其中，所述第一单元的第一屏蔽掩模图案不与所述第二单元的第二屏蔽掩模图案重叠。
4.根据权利要求1所述的光掩模，其中，所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面彼此面对。
5.根据权利要求1所述的光掩模，其中，所述中间层和所述透明平坦层分别包括有机硅系树脂。
6.一种积层体，包括：
曝光目标，该曝光目标包括设置在底板上的光致抗蚀剂层；和
光掩模，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上，
其中，所述曝光目标的光致抗蚀剂层与所述光掩模的透明平坦层接触。
7.根据权利要求6所述的积层体，其中，所述光致抗蚀剂层是正性光致抗蚀剂层。
8.根据权利要求6所述的积层体，其中，所述曝光目标还包括设置在所述底板和所述光致抗蚀剂层之间的金属层。
9.根据权利要求6所述的积层体，其中，所述第一单元的第一屏蔽掩模图案与所述第二单元的第二屏蔽掩模图案部分重叠。
10.根据权利要求6所述的积层体，其中，所述第一单元的第一屏蔽掩模图案不与所述第二单元的第二屏蔽掩模图案重叠。
11.根据权利要求6所述的积层体，其中，所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面彼此面对。
12.一种光掩模的制造方法，包括：
制备包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案的第一单元和包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案的第二单元；
在所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面上形成中间层，然后将所述第二单元层压在所述中间层上；以及，
在所述第二单元的与设置有中间层的表面相反的表面上形成透明平坦层。
13.根据权利要求12所述的光掩模的制造方法，其中，所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面彼此面对。
14.一种形成图案的方法，包括：
制备包括设置在底板上的光致抗蚀剂层的曝光目标；
层压以使曝光目标的光致抗蚀剂层与光掩模的透明平坦层接触，该光掩模包括：第一单元，该第一单元包括设置在第一基板上的第一屏蔽掩模图案，第二单元，该第二单元包括设置在第二基板上的第二屏蔽掩模图案，中间层，该中间层位于所述第一单元的设置有第一屏蔽掩模图案的表面和所述第二单元的设置有第二屏蔽掩模图案的表面之间，以及透明平坦层，该透明平坦层位于所述第二单元的与设置有所述中间层的表面相反的表面上；
通过从所述光掩模的第一基板的一侧照射光进行曝光；以及
曝光后使所述光掩模与所述曝光目标分离。
15.根据权利要求14所述的形成图案的方法，还包括在分离所述光掩模后通过对曝光的曝光目标显影形成光致抗蚀剂图案。
16.根据权利要求14所述的形成图案的方法，其中，所述曝光目标还包括设置在所述底板和所述光致抗蚀剂层之间的金属层。
17.根据权利要求16所述的形成图案的方法，还包括：
在分离所述光掩模后，通过对曝光的曝光目标显影形成光致抗蚀剂图案；和
通过蚀刻金属层的未形成光致抗蚀剂层图案的部分形成金属图案。
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