光罩基板以及光罩的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明相关于一种在印刷电路板、集成电路、凸块制程、微型机械电子系统中的发光二极管、超级扭曲向列液晶显示器的制造中所使用的光罩基板以及光罩，特别是相关于一种使用黑色矩阵光阻层作为遮光膜的光罩基板以及光罩。
【背景技术】
[0002]习知的微影制程系包括有乳胶板光罩的使用，例如为使用于用在印刷电路板(printed circuit board, PCB)的微图案、发光二极管(light-emitting d1de, LED)装置、及超级扭曲向列(super-twisted nematic, STN)液晶显示器。该乳胶板的图样特征可小至20-50微米。由于特征尺寸的限制，乳胶光罩无法满足特征尺寸小于20微米的图案之要求，因而产生另一种铬膜光罩基板。铬膜光罩基板系以藉由将堆栈铬膜(厚度为80-100纳米)及铬氧氮类(CrOxNy)化合物(厚度为25纳米)而产生的铬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电路半导体，例如大规模集成电路(large scaleintegrat1n, LSI)芯片及超大规模集成电路(very large scale integrat1n, VLSI)芯片、感光親合组件(charge-coupled device, CCD)及液晶显示器(liquid crystaldisplay, IXD)的滤光片、印刷电路板、微机电系统(micro-mechanical electronicssystem, MES)等。
[0003]用于微型制造的光罩通过光罩基板制造而得，该光罩基板包含:透明基板，例如石英玻璃及硅酸铝玻璃；以及遮光膜，通常为铬膜的形式，其通过溅射或真空蒸镀技术而沉积在该透明基板上。选择性地，遮光膜也可以为感光卤化物乳胶薄膜的形式，其系藉由旋转或喷涂制程而涂布于该透明基板上。随后，该光罩基板系于光罩厂通过在该光罩基板的该遮光膜中形成特定图案而产生。
[0004]无论是乳胶或铬膜光罩基板，其遮光膜皆须具有低光反射性以及针对光罩读写机的高灵敏度曝光的特性。为了在之后的图案复制过程中应付图案完整性的长时间周期，遮光膜应该具有机械、化学以及环境上的可靠度。除此之外，为了避免自半导体基板表面反射的光线照射并穿透投影镜头而因此再次经该光罩反射并返回至该半导体基板，通常低反射的涂层(如乳胶光罩基板)或抗反射涂层(如铬膜光罩基板)会形成在该遮光膜的表面，或同时形成在该遮光膜的表面及背面。
[0005]在光罩的成本的考虑下，铬膜光罩除了顶部的抗蚀层，通常具有两层结构或三层结构，而具有高分辨率以及良好的机械和化学可靠度的优点。另一方面，虽然卤化银乳胶光罩具有高光敏度以及优良的成像质量，但由于严重的感光问题，例如因银粒所导致的光敏度或图形对比度劣化，使得其分辨率受限在30-50微米之间。此外，卤化银乳胶光罩并不环保。
[0006]通常，彩色滤光片由具有金属膜(如铬膜)的黑色矩阵所形成。该技术包括气相沉积金属，例如铬在透明基板上，并通过光刻步骤蚀刻该铬层，因而产生轻薄、高光遮蔽率且具有高精度的黑色矩阵。然而，前述技术具有因过长的生产制程以及低生产率所带来的高成本问题，以及经蚀刻处理所排出的废水而导致的环境污染问题等。
【发明内容】
[0007]因此，为解决上述问题，本发明的目的即在提供一种以黑色矩阵光阻取代铬膜和卤化银乳胶的光罩基板。
[0008]本发明的另一目的系为藉由提供对特定波长敏感的光敏引发剂或光敏化合物，而改善光敏材料以及黑色矩阵光阻的分辨率，例如感绿光及感红光。
[0009]本发明为解决习知技术之问题所采用之技术手段系提供一种光罩基板，包含:透明基板，而将曝光光线予以投送于该透明基板之上；以及黑色矩阵光阻层，其中，该黑色矩阵光阻层经配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季铵盐的共聚物、含有分散成分的有机溶剂、具有羧基的黏合剂树脂、不饱和单体、以及齒素光的光敏材料或波长范围在480-540纳米的绿光的光敏材料，使得该黑色矩阵光阻层系作为一个单层以作为遮光膜及曝光的感光膜，以及使得该黑色矩阵光阻层的表面经制造而为防止化学处理操作的损伤及一机械性刻刮。
[0010]在本发明的一实施例中系提供一种光罩基板，该黑色矩阵光阻层具有大于或等于
2.5的光密度，且该黑色矩阵光阻层藉由卤素光或波长范围在480-540纳米的绿光而光解。
[0011]在本发明的一实施例中系提供一种光罩基板，该黑色矩阵光阻层系以0.5-6微米厚度而被涂布于该透明基板上，并在摄氏80-150度下被软烤30-80分钟，且该黑色矩阵光阻层系藉由水性显影剂而被予以显影。
[0012]本发明为解决习知技术之问题所采用之另一技术手段系提供一种通过微影而对前述所述之光罩基板加上图案所制成的光罩。
[0013]本发明为解决习知技术之问题所采用之另一技术手段系提供光罩，包含:透明基板，而将曝光光线予以投送于该透明基板之上；以及黑色矩阵光阻层，具有图案刻画，其中，该黑色矩阵光阻层经配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季铵盐的共聚物、含有分散成分的有机溶剂、具有羧基的黏合剂树脂、不饱和单体、以及卤素光的光敏材料或波长范围在480-540纳米的绿光的光敏材料，使得该黑色矩阵光阻层系供作为一个单层以作为遮光膜及曝光的感光膜，且对应于该图案刻画的图案系通过微影制程中的光源穿透过该图案刻画而形成于该透明基板上。
[0014]在本发明的一实施例中系提供一种光罩，该黑色矩阵光阻层具有大于或等于2.5的光密度，且藉由卤素光或波长范围在480-540纳米的绿光光解，并且藉由水性显影剂而予以显影，以及在摄氏150度以上被硬烤或使用紫外线固化以确保该黑色矩阵光阻层的针对刻刮的机械抗性。
[0015]在本发明的一实施例中系提供一种光罩，经分散的该碳黑分散液通过使用连续式环形珠磨机制备而得。
[0016]在本发明的一实施例中系提供一种光罩，该具有胺基及/或季铵盐的黑色矩阵光阻层系为丙烯酸共聚物，该丙烯酸共聚物系由平均分子量4，000至100，000的共聚单体所组成。
[0017]在本发明的一实施例中系提供一种光罩，该黏合剂树脂具有羧基，该羧基包括烯键不饱和基团。
[0018]在本发明的一实施例中系提供一种光罩，该光敏材料系敏感于波长范围在480-540纳米的氩离子激光束或钕一钇铝石榴石激光束或波长范围在350-460纳米的卤素光。
[0019]经由本发明所采用之技术手段，在光刻制程中作为一个单层并碳黑分散液的黑色矩阵光阻层可以很容易地形成具有薄膜特性以及高遮光特性的图案，，并具有优良的储存稳定性、足够的灵敏度及分辨率。此外，在本发明中，最重要的是本发明的光罩基板具有低成本及对环境友善的优点，因而相较于习知的乳胶光罩基板具有更好的性能。更进一步地，本发明的黑色矩阵光阻层具有优秀的针对刻刮的机械抗性以及针对化学处理的抗性，其性能甚至优于卤化银板。
[0020]本发明所采用的具体实施例，将藉由以下之实施例及附呈图式作进一步之说明。
【附图说明】
[0021]第1图为显示根据本创作一实施例的光罩基板之剖面图。
[0022]第2A图至第2D图为显示根据本创作的实施例的光罩制造方法之剖面示意图，其中第2A图为显示黑色矩阵光阻层形成于光罩基板，第2B图系显示在该黑色矩阵光阻层经激光光线(蓝光或绿光)或卤素光(1-line、g-line、h-line)照射后的该光罩基板，第2C图为显示该黑色矩阵光阻层被予以显影，第2D图为显示该黑色矩阵光阻层经烘烤后所制得的光罩。
[0023]其中，1、透明基板，2、黑色矩阵光阻层。
【具体实施方式】
[0024]以下说明并非为限制本发明的实施方式，而为本发明之实施例的一种。
[0025]本发明采用之技术为使用黑色矩阵光阻层，其使用感旋光性树脂分散于其中的遮光颜料(树脂型黑色矩阵)而形成黑色矩阵光阻层，并具有低成本以及无环境污染的优点。此外，树脂型矩阵光阻层具有以下优点:具有可曝光的感光材料、储存稳定性、可达5微米的图案分辨率、对基板良好的黏附性以及对化学和机械刮擦的高抗性。
[0026]以下例子为使用黑色矩阵光阻的光罩基板及光罩。
[0027]如图所示，光罩基板通过对卤素光(1-line、g-line、h-line)或绿光敏感的一黑色光阻涂布于透明基板1上而形成。该黑色矩阵光阻层2不仅具有对卤素光(1-line、g-line, h-line)及激光绿光(波长为488纳米的氩离子激光束及波长为532纳米的钕一钇铝石榴石激光束)敏感而可形成图案的优点，也具有光遮蔽效果的优点。这种黑色矩阵光阻系为经特别设计的材料，其组成包含具有羧基的黏合剂树脂、具有烯键的不饱和单体、光聚合引发剂、有机溶剂以及特定多官能基硫醇化合物。这种黑色矩阵光阻可轻易地形成薄膜以及可通过光蚀刻法而形成的具有高光遮蔽性的图案，并具有优异的光遮蔽能力、耐刮擦性、储存稳定性，以及足够的灵敏度和分辨率。光罩基板以简单的一个分层过程而具有遮光薄膜、藉由不需要使用卤化物，例如含卤素的乳胶而具有环保的特点、具有良好的化学耐受性并能在大规模生产中高效率地进行制备。
[0028]如第1图所示，本发明的光罩基板包含透明基板1而一曝光光线予以投送于透明基板1之上，以及黑色矩阵光阻层2。黑色矩阵光阻层2经配置而包括碳黑分散液、具有胺基的共聚物及/或具有季铵盐的共聚物、含有分散成分的有机溶剂、具有羧基的黏合剂树脂、不饱和单体、以及卤素光的光敏材料或波长范围在480-540纳米的绿光的光敏材料，使得黑色矩阵光阻层2系作为一个单层以作为遮光膜及曝光的感光膜，以及使得黑色矩阵光阻层2的表面经制造而为防止化学处理操作的损伤及机械性刻刮。光敏材料可以是光敏引发剂或感光化合物。黑色矩阵光阻层2藉由卤素光或波长范围在480-540纳米的绿光而光解、对蓝光或绿光敏感、可被水性碱溶液予以显影、良好的光遮性质(光密度范围在2.5-6.0/微米)、低反射性及抗酸/碱性化学物质及抗刻刮。
[0029]经涂布黑色矩阵光阻层2的透明基板1系以任何曝光光线为可穿透的材料