TWI477893B

TWI477893B - 光罩之製造方法

Info

Publication number: TWI477893B
Application number: TW100123951A
Authority: TW
Inventors: Yung Chun Lee; Yuan Jen Chang; Chun Hung Chen; Yi Ta Hsieh; Kuo Lun Kao; Jhih Nan Yan
Original assignee: Univ Nat Cheng Kung
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2015-03-21
Also published as: TW201303487A

Description

光罩之製造方法

本發明係關於一種光罩之製造方法，特別關於一種應用於光學微影技術的光罩之製造方法。

傳統的光學微影技術中，光罩對光阻層的紫外光(UV)曝光技術主要可以分為接觸式光學微影技術以及倍縮微影技術兩種。

接觸式光學微影技術所使用的光罩，其表面特徵圖案尺寸與實際複製於基板上的圖案為1:1的比例，而倍縮微影技術所使用的光罩，其表面特徵圖案尺寸則為實際複製於基板上圖案的數倍。因此，若需在基板上複製出次微米乃至奈米尺度的特徵圖案，則接觸式光學微影技術所使用的光罩會十分昂貴，同時，光罩表面的金屬圖案會與基板上的光阻層接觸摩擦，容易造成金屬圖案耗損使得光罩使用壽命減少；而倍縮微影技術所使用的光罩雖會較便宜，但所使用的曝光設備卻需要非常高的成本。簡言之，傳統光學微影技術在次微米與奈米尺度的製程是相當困難且昂貴的。

因此，如何提供一種光罩之製造方法，其所製造出來的光罩能夠在次微米與奈米尺度的製程上降低成本，並延長光罩之使用壽命，實為當前重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種光罩之製造方法，其所製造出來的光罩能夠在次微米與奈米尺度的製程上降低成本，並延長光罩之使用壽命。

為達上述目的，依據本發明之一種光罩之製造方法包含：提供一基板，基板之一側具有複數凸狀物，各凸狀物之一頂部為漸縮結構；形成一遮光層於基板之該側且覆蓋該等凸狀物；形成一蝕刻保護層於遮光層上；蝕刻位於該等凸狀物之頂部之該蝕刻保護層的部分；以及以剩餘之蝕刻保護層作為遮罩對遮光層進行蝕刻。

在一實施例中，基板之材質包含金屬材料、石英、玻璃材料、陶瓷材料、高分子聚合物(polymer)系列材料、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。

在一實施例中，基板之材質包含可撓性材料，以製造出可撓式光罩。在進行接觸曝光過程中，光罩與光阻層能夠緊密貼合，而減少兩者之間隙，進而降低光罩透光區與光阻層之入射光反射率，並且避免光阻層淺層部分的側向曝光範圍擴大。

在一實施例中，凸狀物係呈陣列設置，例如一維陣列、或二維陣列或二維不規則排列。

在一實施例中，凸狀物係呈長條形或錐狀。

在一實施例中，遮光層之材質包含金屬材料、石英、玻璃材料、陶瓷材料、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。遮光層之材料可視曝光所使用之光源種類而調整。

在一實施例中，蝕刻保護層之材質包含光阻、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、玻璃材料、陶瓷材料、石英、或上述材料中任二者以上所合成之材料。

在一實施例中，蝕刻保護層之材質包含金屬材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。

在一實施例中，蝕刻保護層之蝕刻係藉由一乾式蝕刻或溼式蝕刻。其中，乾式蝕刻包含反應式離子蝕刻(RIE)製程、感應耦合式電漿(ICP)等電漿蝕刻製程，溼式蝕刻係以蝕刻液進行蝕刻。

在一實施例中，遮光層之蝕刻係藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。

在一實施例中，光罩之製造方法更包含在遮光層進行蝕刻後，移除剩餘之蝕刻保護層。剩餘之蝕刻保護層之移除係藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。

承上所述，由本發明之製造方法所製成的光罩，其透光區為基板上凸狀物之頂部，由於頂部為漸縮結構，因而可將微米等級之光罩圖案，轉移至基板之光阻層且使其成為次微米或奈米等級之特徵圖案。

由於本發明可不需將傳統光罩圖案縮小至次微米或奈米等級，卻可製作出次微米或奈米等級圖案之光罩來進行使用，也不需使用倍縮微影技術所需的昂貴設備，因而可大幅降低成本。

此外，由本發明之製造方法所製成的光罩，可搭載於移動載具上進行移動式曝光來達成轉移圖案的多樣化。

此外，由於本發明光罩之凸狀物係接觸光阻層，且凸狀物之頂部無設置遮光層，因而可減少遮光層與光阻層接觸的面積，而延長光罩之使用壽命。

此外，由於凸狀物之頂部直接頂抵光阻層，因而光罩與光阻層能夠緊密貼合，而有效減少光罩與光阻層之間隙，進而減少兩者之間的光反射率並可縮小光阻層的側向曝光範圍，而能製造出高深寬比的光阻結構。並且若光罩使用可撓性材料製成，則可撓式光罩使光罩與光阻層更為緊密貼合，使得曝光後所轉移的特徵圖案之尺寸誤差優於一般的接觸式光學微影技術。並且可撓式光罩可使光罩的透光區與光阻層緊密接觸，進而降低一次性大面積、均勻且一致性曝光的困難度。

此外，由於本發明光罩之凸狀物的頂部為漸縮結構，因而可對曝光入射的光線產生聚焦效果，而減少入射光徑的擴散範圍。

此外，本發明光罩之凸狀物的頂部為光罩之透光區。藉由控制頂部無遮光層的範圍大小，可調整曝光後得到之特徵圖案的尺寸。

此外，本發明之剩餘的蝕刻保護層更可作為遮光層之保護層，避免遮光層與光阻層接觸磨損或污染，而延長光罩之使用壽命，同時減少清潔的次數。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種光罩之製造方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1為本發明較佳實施例之一種光罩之製造方法的步驟示意圖，其中主要包含步驟S01～S05，圖2A至圖2E為圖1之製造方法的流程示意圖。

首先，如圖2A所示，製造方法包含提供一基板101，基板101之一側具有複數凸狀物102，各凸狀物102之一頂部103為漸縮結構。本發明不特別限制基板101之材料，其例如是包含高分子聚合物(polymer)系列材料(例如聚二甲基矽氧烷(PDMS))、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、金屬材料，或上述材料中任二者以上所合成之材料。基板101之材料例如為石英、玻璃材料、陶瓷材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料、或其他材料。基板101係至少部分透光。此外，基板101之材料可包含可撓性材料(例如聚對苯二甲二乙酯(PET))，以製作出可撓式光罩。

在本實施例中，凸狀物102可呈陣列設置，例如一維陣列或二維陣列，其中二維陣列包含不規則設置。另外，凸狀物102可呈長條形、或錐狀或其他幾何形狀。如圖3所示，凸狀物102係呈一維陣列設置，且為長條形，凸狀物102之剖面為三角形。如圖4所示，凸狀物102呈二維陣列設置，且為角錐狀。

凸狀物102之頂部為漸縮結構，其漸縮結構可例如為錐狀漸縮結構、梯形漸縮結構、或是其他漸縮結構，並可包含不對稱的漸縮結構。

接著，如圖2B所示，製造方法包含形成一遮光層104於基板101之該側且覆蓋該等凸狀物102。於此，遮光層104係完全覆蓋凸狀物102與基板之該側。遮光層104之材質可例如包含金屬材料、石英、玻璃材料、陶瓷材料、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料、或其他材料。於此，遮光層104為金屬層。遮光層104用以遮住曝光光源所發出之光線，因此其材料可依曝光光源種類而選定。

然後，如圖2C所示，製造方法包含形成一蝕刻保護層105於遮光層104上。於此，蝕刻保護層105係完全覆蓋遮光層104。蝕刻保護層105之材質可例如包含光阻、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、玻璃材料、陶瓷材料、石英、金屬材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。

本實施例之蝕刻保護層105的材質以光阻為例，光阻可藉由旋轉塗佈而形成。蝕刻保護層105之材質可依遮光層104之材質可選定。

然後，如圖2D所示，製造方法包含蝕刻位於該等凸狀物102之頂部103之蝕刻保護層105的部分。藉由蝕刻，可使蝕刻保護層105形成一缺口並使遮光層104露出。蝕刻保護層105之蝕刻係藉由一蝕刻製程進行。蝕刻製程可為乾式蝕刻或溼式蝕刻。其中，乾式蝕刻例如包含反應式離子蝕刻(RIE)製程、感應耦合式電漿(ICP)等電漿蝕刻製程；溼式蝕刻係例如藉由適當的蝕刻液進行蝕刻以形成非等向性蝕刻。

接著，如圖2E所示，製造方法包含以剩餘之蝕刻保護層105作為遮罩對遮光層104進行蝕刻。藉由對遮光層104之蝕刻，可讓凸狀物102之頂部103露出。遮光層104之蝕刻可藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行，例如反應式離子蝕刻製程。在本實施例中，凸狀物102之頂部103即為光罩1之透光區。

圖5為利用本實施例之光罩1進行曝光的示意圖，其中光罩1之圖案係轉移至一具有光阻層21之基板22上，使基板22具有如圖6A所示之光阻結構23a。由於光罩1之凸狀物102直接頂抵光阻層21，因而光罩1與光阻層21能夠緊密貼合，而有效減少光罩1與光阻層21之間隙以及側向曝光範圍，並且能降低光罩1與光阻層21之間的反射率。此外，凸狀物102之側面設有遮光層104，因而凸狀物102之頂部103即為光罩1之透光區。由於上述因素，本實施例之光罩1能製造出高深寬比之光阻結構23a，於此光阻係以正光阻為例。本實施例之光罩1亦能製造出高深寬比之光阻結構23b，如圖6B所示，於此光阻係以負光阻為例。此外，由於頂部103沒有設置遮光層104，而使光罩1沾上光阻層21之光阻的區域大大減少，並且蝕刻保護層105亦可避免遮光層104與光阻層21接觸，進而延長光罩1的使用壽命。

在本實施例中，凸狀物102之頂部103可具有多種變化態樣，例如頂部103的頂面可為弧形、鋸齒狀或其他幾何形狀。圖7至圖9分別為凸狀物102之頂部103具有弧形面與鋸齒面的示意圖，凸狀物102之形狀可依曝光需求而設計。

另外，為得到圖7至圖9所示之光罩1，製造方法可在提供基板之步驟中(圖2A)，使凸狀物102之頂部103之頂面經過表面處理而得到弧形、鋸齒狀或其他幾何形狀。或者，在製成光罩1之後(圖2E)，製造方法更包含對凸狀物102之頂部103進行表面處理而使其具有弧形、鋸齒狀或其他幾何形狀。

圖10為本實施例之可撓式光罩1與一彎曲基板31進行曝光的示意圖，可撓式光罩1係以可撓性材料製成，並且可隨著彎曲基板31而彎曲，使得光罩1與基板31緊密貼合，進而降低光罩透光區與光阻層之入射光反射率並縮小光阻層的側向曝光範圍。

圖11為本實施例之另一態樣之光罩1a的示意圖。其中，製造方法更包含在遮光層104進行蝕刻後，移除剩餘之蝕刻保護層105。剩餘之蝕刻保護層之移除係藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。於此，剩餘的蝕刻保護層105在完成保護遮光層104進行開孔並露出頂部103作為光罩之透光區後移除。

綜上所述，由本發明之製造方法所製成的光罩，其透光區為基板上凸狀物之頂部，由於頂部為漸縮結構，因而可將微米等級之光罩圖案，轉移至基板之光阻層且使其成為次微米或奈米等級之特徵圖案。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a．．．光罩

101、22．．．基板

102．．．凸狀物

103．．．頂部

104．．．遮光層

105．．．蝕刻保護層

21．．．光阻層

23a、23b．．．光阻結構

31．．．彎曲基板

S01～S05．．．光罩之製造方法的步驟

圖1為本發明較佳實施例之一種光罩之製造方法的步驟示意圖；

圖2A至圖2E為圖1之製造方法的流程示意圖；

圖3與圖4為本發明較佳實施例之光罩之製造方法中，基板與凸狀物具有不同態樣的示意圖；

圖5為利用本發明較佳實施例之光罩之製造方法所得到之光罩進行曝光的示意圖；

圖6A與圖6B為利用圖5之光罩進行曝光所得到之光阻結構的示意圖；

圖7至圖9為本發明較佳實施例之一種光罩具有不同態樣之凸狀部的示意圖；

圖10為本發明較佳實施例之可撓式光罩與一彎曲基板進行曝光的示意圖；以及

圖11為本發明較佳實施例之另一態樣之光罩的示意圖。

S01～S05．．．光罩之製造方法的步驟

Claims

一種光罩之製造方法，包含：提供一基板，該基板之一側具有複數凸狀物，各該等凸狀物之一頂部為漸縮結構；形成一遮光層於該基板之該側且覆蓋該等凸狀物；形成一蝕刻保護層於該遮光層上；蝕刻位於該等凸狀物之頂部之該蝕刻保護層的部分；以及以剩餘之蝕刻保護層作為遮罩對該遮光層進行蝕刻。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該基板之材質包含金屬材料、石英、玻璃材料、陶瓷材料、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該基板之材質包含可撓性材料。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該等凸狀物係呈陣列設置。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中各該等凸狀物係呈長條形或錐狀。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該遮光層之材質包含金屬材料、石英、玻璃材料、陶瓷材料、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該蝕刻保護層之材質包含光阻、高分子聚合物系列材料、有機材料、塑膠材料、玻璃材料、陶瓷材料、石英、金屬材料、半導體材料、無機材料、或上述材料中任二者以上所合成之材料。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該蝕刻保護層之蝕刻藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，其中該遮光層之蝕刻係藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。
如申請專利範圍第1項所述之光罩之製造方法，更包含：在該遮光層進行蝕刻後，移除剩餘之蝕刻保護層。
如申請專利範圍第10項所述之光罩之製造方法，其中該剩餘之蝕刻保護層之移除係藉由乾式蝕刻或溼式蝕刻進行。