CN101201422A - 以剥除法制作图案化膜层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以剥除法制作图案化膜层的方法。此方法是先在基板上形成图案化堆叠层，图案化堆叠层是由牺牲层与光致抗蚀剂层所构成，其中光致抗蚀剂层覆盖并延伸突出于上述牺牲层之外。随后，在图案化堆叠层上以及图案化堆叠层之中的间隙形成一膜层，此膜层的厚度小于牺牲层的厚度。其后，以剥除法移除光致抗蚀剂层以及光致抗蚀剂层上的膜层。之后，再移除牺牲层。

Description

以剥除法制作图案化膜层的方法

技术领域

本发明是有关于一种图案化膜层的制作方法且特别是有关于一种以剥除法制作图案化膜层的方法。

背景技术

在集成电路工艺中，制作图案化膜层的方法通常是将整片的膜层镀在基板之后，再经由光刻与蚀刻工艺来进行图案化工艺。然而，对于一些厚度较厚的膜层来说，此种方法却面临一些问题，因而，也有采用剥除法(lift-offprocess)来制作图案化膜层的研究。

举例来说，彩色滤光片可以过滤光源所发出的光，是许多显示元件中不可或缺的构件。彩色滤光片通常是由不同折射率的膜层交错叠合而成，以达成对特定波长过滤的目的。在一般具有复合层结构的滤光片的制作过程中，通常是先将具有不同折射率的膜层依序形成在基板上，然后再进行溅镀蚀刻工艺以将上述的膜层图案化。然而，由于一般滤光片的膜层厚度至少大于

采用已知的方式来进行蚀刻工艺时，其蚀刻速率非常低，往往使得蚀刻工艺耗费过多的时间，且距量产的蚀刻速率的需求实有一段距离，因此，依照已知的蚀刻方法并无法有效量产彩色滤光片。

另一种制作彩色滤光片的方法是采用剥除法来施行。此种方法是在基板中形成倒梯形的光致抗蚀剂层，然后，将具有不同折射率的滤光膜层依序形成在基板上，以覆盖光致抗蚀剂层与光致抗蚀剂层之间的间隙以及光致抗蚀剂层。倒梯形的角度愈大，则其侧壁愈难以被滤光膜层所覆盖，因此，光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的滤光膜层可以透过剥除工艺来移除之，而留下位于基板上的滤光膜层。

然而，倒梯形光致抗蚀剂层多采用负型光致抗蚀剂制作，且其倒梯形角度与光致抗蚀剂的厚度以及光致抗蚀剂剂反应有关，在工艺上必须搭配曝光能量以及曝光后烘烤的温度来能控制倒梯形角度，因此，倒梯形角度受到局限，而无法做出大角度的倒梯形。请参照图1，在进行滤光膜层14的镀膜工艺时，滤光膜层14不仅会覆盖基板10与倒梯形光致抗蚀剂层12的上表面，还有可能因为光致抗蚀剂层12的倒梯形的角度不够大，使其侧壁完全包覆住，而难以，甚至无法以剥除工艺来移除之。

另一方面，也有采用T型光致抗蚀剂层来进行剥除工艺，其虽可满足镀膜时的需求，但是，制作T型光致抗蚀剂层的光刻工艺的难度较高。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种以剥除法制作图案化膜层的方法，其工艺简单、易于控制，且可以快速量产。

本发明提出一种以剥除法制作图案化膜层的方法。此方法是先在基板上形成图案化堆叠层，图案化堆叠层是由牺牲层与光致抗蚀剂层所构成，其中光致抗蚀剂层覆盖并延伸突出于上述牺牲层之外。随后，在图案化堆叠层上以及图案化堆叠层之中的间隙形成膜层，此膜层的厚度小于牺牲层的厚度。其后，以剥除法移除光致抗蚀剂层以及图案化堆叠层上的膜层。之后，再移除牺牲层。

依照本发明实施例所述，上述图案化堆叠层的形成方法是先在基板上依序形成一层牺牲材料层与一层光致抗蚀剂材料层，随后，图案化光致抗蚀剂材料层，以形成上述光致抗蚀剂层。然后，使上述光致抗蚀剂层的图案转移至牺牲材料层。之后，去除上述光致抗蚀剂层侧壁边缘下方的部分牺牲材料层，例如是湿式蚀刻法，以形成上述牺牲层，使上述光致抗蚀剂层延伸突出于上述牺牲层之外。

依照本发明实施例所述，上述图案化堆叠层的形成方法是先在基板上依序形成一层牺牲材料层与一层光致抗蚀剂材料层，随后，图案化上述光致抗蚀剂材料层，以形成上述光致抗蚀剂层。然后，进行一湿式蚀刻工艺，去除上述光致抗蚀剂层所裸露的牺牲材料层及其侧壁边缘下方的部分上述牺牲材料层，以形成上述牺牲层，使上述光致抗蚀剂层延伸突出于上述牺牲层之外。

依照本发明实施例所述，上述牺牲层的材料包括无机材料，如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

依照本发明实施例所述，上述膜层包括彩色滤光膜。

本发明提出一种以剥除法制作图案化膜层的方法。此方式是先在基板上形成图案化堆叠层，图案化堆叠层是由牺牲层与第一光致抗蚀剂层所构成，且第一光致抗蚀剂层覆盖并延伸突出于上述牺牲层之外。接着，在图案化堆叠层上以及图案化堆叠层之间的间隙形成第一膜层，其厚度小于上述牺牲层的厚度。随后，以剥除法移除第一光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的第一膜层。然后，在第一膜层上形成第二光致抗蚀剂层。之后，去除牺牲层，裸露出基板。其后，在第二光致抗蚀剂层上以及所裸露的基板上形成第二膜层。之后，以剥除法移除第二光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的第二膜层。

依照本发明实施例所述，上述图案化堆叠层的形成方法是先在上述基板上依序形成牺牲材料层与第一光致抗蚀剂材料层。接着，图案化上述第一光致抗蚀剂材料层，以形成上述第一光致抗蚀剂层。随后，使上述第一光致抗蚀剂层的图案转移至牺牲材料层。其后，去除上述第一光致抗蚀剂层侧壁边缘下方的部分牺牲材料层，例如是以湿式蚀刻法，形成上述牺牲层，使上述第一光致抗蚀剂层延伸突出于上述牺牲层之外。

依照本发明实施例所述，上述图案化堆叠层的形成方法是先在上述基板上依序形成牺牲材料层与第一光致抗蚀剂材料层。接着，图案化上述第一光致抗蚀剂材料层，以形成上述第一光致抗蚀剂层。之后，进行一湿式蚀刻工艺，去除部分上述牺牲材料层，使留下来之上述牺牲层与上述第一光致抗蚀剂层之间形成底切缺口。

依照本发明实施例所述，上述去除牺牲层的方法包括以上述第二光致抗蚀剂层为掩模，进行干式蚀刻工艺。

依照本发明实施例所述，上述干式蚀刻工艺还包括去除未被上述第二光致抗蚀剂层所覆盖的的上述第一膜层。

依照本发明实施例所述，上述牺牲层之材料包括无机材料，如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

依照本发明实施例所述，上述第一膜层与上述第二膜层为不同色的滤光膜。

本发明以剥除法制作图案化膜层的方法，其工艺简单、易于控制，且可以快速量产。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是已知一种以剥除法制作彩色滤光片的剖面示意图。

图2A至图2H，是依照本发明一实施例所绘示的使用剥除法来制作图案化膜层的制造流程剖面图。

图3A至图3G，是依照本发明另一实施例所绘示的使用剥除法来制作图案化膜层的制造流程剖面图。

附图标记说明

10、100：基板

12、104、104a、112：光致抗蚀剂层

14：彩色滤光膜层

102、102a、102b、102c：牺牲层

106、107：图案化堆叠层

108、114：间隙

110、110a、116：膜层

120、130：至隙

124：侧边

140：底切缺口

具体实施方式

本发明是以牺牲层与光致抗蚀剂层两层所构成的图案化堆叠层来进行使用剥除法制作图案化膜层之工艺。通过传统的光刻工艺以及蚀刻工艺的控制，即可轻易形成具有所需形状，例如是T型或是类T型的图案化堆叠层，因此，在膜层沉积之后，可以很容易地将光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的膜层去除。而牺牲层，则不会留下来，其可经由后续的蚀刻工艺来去除之。在一实施例中，牺牲层去除之后所空下来的位置则可用来形成另一图案化膜层。

实施例一

图2A至图2H，是依照本发明实施例所绘示的使用剥除法来制作图案化膜层的制造流程剖面图。

请参照图2A，在基板100上依序形成牺牲层102与光致抗蚀剂层104。牺牲层102的材料例如是无机材料，如氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅。牺牲层102的厚度与预定形成之图案化膜层有关，较佳的厚度是大于预定形成的图案化膜层的厚度。在一实施例中，预定形成的图案化膜层的厚度为1微米，牺牲层102的厚度例如是1.2微米至2.0微米。光致抗蚀剂层104的材料例如是正光致抗蚀剂或是负光致抗蚀剂，其厚度例如是2.0微米至3.0微米。

接着，请参照图2B，将光致抗蚀剂层104图案化，以形成光致抗蚀剂层104a。然后，以光致抗蚀剂层104a为掩模，各向异性蚀刻牺牲层102，以形成牺牲层102a。由于光致抗蚀剂层104a并不需要图案化成倒梯状或是T型，因此，其工艺相当简单，不需要特殊的曝光能量或是特别考究曝光后的烘烤温度。

随后，请参照图2C，进行湿式蚀刻工艺，去除光致抗蚀剂层104a侧边124边缘下方的部分牺牲层102a，以形成牺牲层102b。牺牲层102b以及延伸突出于牺牲层102b之外的光致抗蚀剂层104a构成图案化堆叠层106，其剖面形状呈T型。在一实施例中，牺牲层102的材料为氧化硅，上述的湿式蚀刻工艺可以采用含氢氟酸的溶液，例如是缓冲氧化硅蚀刻液(Buffer OxideEtcher，BOE)(体积比6∶1之氟化铵(40％)与氢氟酸(49％))来施行之。在一实施例中，牺牲层102的材料为氮化硅或氮氧化硅，上述的湿式蚀刻工艺则可以采用热磷酸来施行之。

之后，请参照图2D，在图案化堆叠层106上以及图案化堆叠层106之中的间隙108的基板100上形成第一膜层110。此第一膜层110的厚度小于牺牲层102b的厚度，例如是0.8至1微米。第一膜层110例如是由具有不同折射率的膜层交错堆叠而成的彩色滤光片堆叠膜层。举例来说，第一膜层110例如是以低折射率至高折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板100上。或者，在另一实施例中，第一膜层110也可以是以高折射率至低折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板100上。例如第一膜层110为二氧化钛与氧化硅的堆叠层，或是五氧化二钽与氧化硅的堆叠层。由于光致抗蚀剂层的厚度达2至3微米，在沉积第一膜层110的过程中，可以发挥类似准直管之功效，使得第一膜层110不易沉积在光致抗蚀剂层104a下方的基板100上或是沉积在牺牲层102b的侧壁上。此外，由于第一膜层110的厚度小于牺牲层102b的厚度，因此，形成在图案化堆叠层106上的第一膜层110与形成在图案化堆叠层106之间的间隙108处的第一膜层110并不会相连。亦即，图案化堆叠层106之间的间隙108所形成的第一膜层110与光致抗蚀剂层104a之间仍具有空隙120。

其后，请参照图2E，以蚀刻液透过空隙120剥除第一光致抗蚀剂层104a及其上方所覆盖的第一膜层110。接着，在第一膜层110上形成光致抗蚀剂层112。光致抗蚀剂层112的材料例如是正光致抗蚀剂或是负光致抗蚀剂，其厚度例如是2.0微米至3.0微米。

之后，请参照图2F，进行干式蚀刻工艺，去除牺牲层102b，裸露出基板100。若是先前沉积的第一膜层110的形状略呈梯形，则在进行此干式蚀刻工艺时，可同时去除未被光致抗蚀剂层112覆盖之处，使第一膜层110修正成第一膜层110a。当本发明应用在彩色滤光片时，修正第一膜层110的形状，可避免色干扰。

续之，请参照图2G，在光致抗蚀剂层112上以及第二光致抗蚀剂层112之中的间隙114的基板100上形成第二膜层116。第二膜层116例如是由具有不同折射率的膜层交错堆叠而成的彩色滤光片堆叠膜层。举例来说，第二膜层116例如是以低折射率至高折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板100上。或者，在另一实施例中，第二膜层116也可以是以高折射率至低折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板100上。例如第二膜层116为二氧化钛与氧化硅的堆叠层，或是五氧化二钽与氧化硅的堆叠层。在一实施例中，第一膜层110例如是蓝色滤光膜层；第二膜层116例如是绿色滤光膜。在另一实施例中，第一膜层110例如是绿色滤光膜层；第二膜层116例如是蓝色滤光膜。由于第二膜层116的厚度小于光致抗蚀剂层1112的厚度，因此，形成在光致抗蚀剂层112上的第二膜层116与形成在间隙1114的第二膜层116并不会相连。亦即，形成在间隙114的第二膜层116与光致抗蚀剂层112之间仍具有空隙130。

其后，请参照图2H，以蚀刻液透过空隙130，剥除第二光致抗蚀剂层112及其上方所覆盖的第二膜层116，留下位于第一膜层110a之间的第二膜层116。

实施例二

图3A至图3G，是依照本发明另一实施例所绘示的使用剥除法来制作图案化膜层的制造流程剖面图。

请参照图3A，在基板100上依序形成牺牲层102与光致抗蚀剂层104。牺牲层102与光致抗蚀剂层104的材料以及形成方法可以依照实施例一所述的方法。

接着，请参照图3B，图案化光致抗蚀剂层104，以形成光致抗蚀剂层104a。之后，进行湿式蚀刻工艺，去除光致抗蚀剂层104a所裸露的牺牲层102及其侧壁边缘下方的部分牺牲层102，使留下来的牺牲层102c与光致抗蚀剂层104a之间形成底切缺口140。牺牲层102c与光致抗蚀剂层104a构成一个剖面形状呈类T型的图案化堆叠层107。在一实施例中，牺牲层102的材料为氧化硅，上述的湿式蚀刻工艺可以采用缓冲氧化硅蚀刻液(BufferOxide Etcher，BOE)(体积比6∶1的氟化铵(40％)与氢氟酸(49％))来施行之。在一实施例中，牺牲层102的材料为氮化硅或氮氧化硅，上述的湿式蚀刻工艺可以采用热磷酸来施行之。

之后，请参照图3C至3G，依照上述实施例一相对于图2D至图2H所述的方法，在基板100上完成第一膜层110a以及第二膜层116的制作。

本发明以剥除法制作图案化膜层的方法，其工艺简单、易于控制，且可以快速量产。

Claims (16)

1.一种以剥除法制作图案化膜层的方法，包括：

提供基板；

在该基板上形成图案化堆叠层，该图案化堆叠层是由牺牲层与光致抗蚀剂层所构成，且该光致抗蚀剂层覆盖并延伸突出于该牺牲层之外；

在该图案化堆叠层上以及该图案化堆叠层之中的间隙形成膜层，该膜层的厚度小于该牺牲层的厚度；

以剥除法移除该光致抗蚀剂层以及该光致抗蚀剂层上的该膜层；以及

移除该牺牲层。

2.如权利要求1所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该图案化堆叠层的形成方法包括：

在该基板上依序形成牺牲材料层与光致抗蚀剂材料层；

图案化该光致抗蚀剂材料层，以形成该光致抗蚀剂层；

使该光致抗蚀剂层的图案转移至该牺牲材料层；以及

去除该光致抗蚀剂层边缘下方的部分该牺牲材料层，以形成该牺牲层，使该光致抗蚀剂层延伸突出于该牺牲层之外。

3.如权利要求2所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中去除该光致抗蚀剂层边缘下方的部分该牺牲材料层的方法包括湿式蚀刻法。

4.如权利要求1所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该图案化堆叠层的形成方法包括：

在该基板上依序形成牺牲材料层与光致抗蚀剂材料层；

图案化该光致抗蚀剂材料层，以形成该光致抗蚀剂层；以及

进行一湿式蚀刻工艺，去除该光致抗蚀剂层所裸露的牺牲材料层及其边缘下方的部分该牺牲材料层，以形成该牺牲层，使该光致抗蚀剂层延伸突出于该牺牲层之外。

5.如权利要求1所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该牺牲层的材料包括无机材料。

6.如权利要求5所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该无机材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

7.如权利要求1所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该膜层包括彩色滤光膜。

8.一种以剥除法制作图案化膜层的方法，包括：

提供基板；

在该基板上形成图案化堆叠层，该图案化堆叠层是由牺牲层与第一光致抗蚀剂层所构成，且该第一光致抗蚀剂层覆盖并延伸突出于该牺牲层之外；

在该图案化堆叠层上以及该图案化堆叠层之间的间隙形成第一膜层，该第一膜层的厚度小于该牺牲层的厚度；

以剥除法移除该第一光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的该第一膜层；

在该第一膜层上形成第二光致抗蚀剂层；

去除该牺牲层，裸露出该基板；

在该第二光致抗蚀剂层上以及所裸露的该基板上形成第二膜层；以及

以剥除法移除该第二光致抗蚀剂层及其上方所覆盖的该第二膜层。

9.如权利要求8所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该图案化堆叠层的形成方法包括：

在该基板上依序形成牺牲材料层与第一光致抗蚀剂材料层；

图案化该第一光致抗蚀剂材料层，以形成该第一光致抗蚀剂层；

使该第一光致抗蚀剂层的图案转移至该牺牲材料层；以及

去除该第一光致抗蚀剂层边缘下方的部分该牺牲材料层，以形成该牺牲层，使该第一光致抗蚀剂层延伸突出于该牺牲层之外。

10.如权利要求9所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中去除该第一光致抗蚀剂层边缘下方的部分该牺牲材料层的方法包括湿式蚀刻法。

11.如权利要求8所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该图案化堆叠层的形成方法包括：

在该基板上依序形成牺牲材料层与第一光致抗蚀剂材料层；

图案化该第一光致抗蚀剂材料层，以形成该第一光致抗蚀剂层；以及

进行湿式蚀刻工艺，去除部分该牺牲材料层，使留下来的该牺牲层与该第一光致抗蚀剂层之间形成底切缺口。

12.如权利要求8所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中去除该牺牲层的方法包括以该第二光致抗蚀剂层为掩模，进行干式蚀刻工艺。

13.如权利要求12所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该干式蚀刻工艺还包括去除未被该第二光致抗蚀剂层所覆盖的该第一膜层。

14.如权利要求8所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该牺牲层的材料包括无机材料。

15.如权利要求14所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该无机材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

16.如权利要求8所述的以剥除法制作图案化膜层的方法，其中该第一膜层与该第二膜层为不同色的滤光膜。

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