CN109188860B

CN109188860B - 一种掩模板及其制作方法

Info

Publication number: CN109188860B
Application number: CN201811108567.5A
Authority: CN
Inventors: 黄执祥; 侯广杰
Original assignee: Shenzhen Longtu Photomask Co ltd
Current assignee: Shenzhen Longtu Optical Mask Co ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN109188860A

Abstract

本申请公开了一种掩模板及其制作方法，包括：基板和光阻层，所述光阻层设置在基板上，所述光阻层与产品接触的一侧为顶壁，所述顶壁具有至少两个平行于基板的贴合面，相邻贴合面的高度不同，相邻贴合面间通过垂直于基板的连接壁连接，所述顶壁用于记载三维立体结构信息。当需要生产具有多层结构的产品时，可以通过电镀、注塑或直接压印等方式将光阻层所含的三维立体结构信息传递到产品的原材料上，完成产品的生产，无需采用多个掩模板对准套刻生产，避免了对准套刻生产中的偏差，提升了产品生产的精度，降低了废品率，减少了曝光次数，从而节省了工序，减少了使用掩模板的张数，节约了成本。

Description

一种掩模板及其制作方法

技术领域

本申请涉及掩模板领域，特别涉及一种掩模板及其制作方法。

背景技术

掩膜板由表面记载着图形、文字等信息的金属层薄膜或光阻层薄膜和基板组合而成，其广泛用于IC、FPD、MEMS、光学器件等行业的模具。

在利用掩模板生产具有多层结构的产品时，通常采用对准套刻式生产，将一个产品的总图形信息按工艺要求分成多层子图形，并将子图形制作成相对应的曝光用掩模板(有多少层子图形就有多少层掩模板)，每个掩模板上都有对位标记，在生产时按一定的工艺顺序使每层子图形掩模板上的对位标记重合再进行曝光生产。

但是，在实际生产中会存在很多导致对准套刻偏差的因素，例如，每张子图形掩模板制作时环境偏差所引起的图形伸缩(例如温度而引起的图形热膨胀)，每张子图形掩模板因不同设备制作而引起的设备偏差，生产产品时因不同子掩模板使用时间不同的环境偏差所引起的图形伸缩，产品生产设备的对准精度问题引起的多张子图形之间的对准偏差等等，影响了产品生产的精度，提升了废品率。

发明内容

本申请提供一种掩模板及其制作方法，提升了产品生产的精度，降低了产品生产的废品率，减少了曝光次数，从而节省了工序，减少了使用掩模板的张数，节约了成本。

本申请提供一种掩模板，包括：基板和光阻层，所述光阻层设置在基板上；所述光阻层与产品接触的一侧为顶壁，所述顶壁具有至少两个平行于基板的贴合面，相邻贴合面的高度不同，相邻贴合面间通过垂直于基板的连接壁连接，所述顶壁用于记载三维立体结构信息。

本申请的有益效果是：

本申请所提供的一种掩模板中，光阻层的顶壁具有至少两个平行于基板的贴合面，相邻贴合面的高度不同，相邻贴合面间通过垂直于基板的连接壁连接，顶壁用于记载待生产的产品的三维立体结构信息，产品的三维立体结构与光阻层的三维立体结构相契合，当需要生产具有多层结构的产品时，可以通过电镀、注塑或直接压印等方式将光阻层顶壁所含的三维立体结构信息传递到产品的原材料上，完成产品的生产，无需采用多个掩模板对准套刻生产，避免了对准套刻生产中的偏差，提升了产品生产的精度，降低了废品率，减少了曝光次数，从而节省了工序，减少了使用掩模板的张数，节约了成本。

本申请所提供的一种掩模板的制作方法，包括：形成立体图步骤，产品的形状与光阻层的形状相契合，根据需要生产的产品形状形成需要制作的掩模板光阻层的三维立体图；分割步骤，将所述形成立体图步骤中得到的所述三维立体图的顶壁切割，使顶壁上的贴合面间分割开；形成二维图步骤，设置一平行于基板的投影面，分别将所述分割步骤中得到的所述贴合面正投影到投影面上，以得到与贴合面数量相同的二维图；分段曝光步骤，将所述形成二维图步骤中得到的所述二维图导入直写式光刻机中形成对应的曝光文件，通过光刻机将所述曝光文件分段曝光到原材料板上，每个曝光文件的曝光能量与该曝光文件对应的贴合面的高度成反比；显影成型步骤，使用化学药剂对经过曝光的原材料板上的光阻材料进行溶解，形成光阻层上高低起伏的顶壁，所述光阻材料的溶解深度与曝光能量成正比。

本申请的有益效果是：根据需要加工的产品的立体结构信息，确定需要制作的掩模板光阻层的立体图，再将光阻层顶壁的贴合面间分割开，将每个贴合面在投影面上的正投影制作成二维图，将二维图导入直写式光刻机中，通过分段曝光和显影成型形成光阻层上连续的、高低起伏的顶壁，完成掩模板的制作，制作工艺简单，成本低，偏差值小。

附图说明

图1为本申请一种实施例中掩模板的结构示意图；

图2为本申请另一种实施例中掩模板的结构示意图。

图3为本申请一种实施例中掩模板制作方法的流程图。

图4(a)、图4(b)和图4(c)为本申请一种实施例中分段曝光步骤的过程示意图。

图5为本申请一种实施例中显影成型步骤后的掩模板结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例一提供一种掩模板。

请参考图1，在一种实施例中，掩模板包括：基板1和光阻层3，光阻层3设置在基板1上，光阻层3与产品接触的一侧为顶壁4，顶壁4具有至少两个平行于基板1的贴合面41，相邻贴合面41的高度不同，相邻贴合面41间通过垂直于基板1的连接壁42连接，顶壁4用于记载三维立体结构信息。贴合面41的高度是指贴合面41到基板1的垂直距离。

请继续参考图1，掩模板还包括阻光金属层2，阻光金属层2设置在基板1和光阻层3之间。

具体地，基板1、阻光金属层2和光阻层3间可以采用粘接、镀层或其他合适的连接方式连接。

产品的三维立体结构与光阻层3的三维立体结构相契合，当需要生产具有多层结构的产品时，可以通过电镀、注塑或直接压印等方式将光阻层3所含的三维立体结构信息传递到产品的原材料上，完成产品的生产，无需采用多个掩模板对准套刻生产，避免了对准套刻生产中的偏差，提升了产品生产的精度，降低了废品率，减少了曝光次数，从而节省了工序，减少了使用掩模板的张数，节约了成本。

每个贴合面41的高度可以根据产品立体结构的需求灵活设置成任意高度，每个贴合面41的形状可以根据产品立体结构的需求灵活设置成任意不同的形状。具体地，贴合面41的形状可以设置为矩形、环形、圆形或三角形，也可以设置为其他任意形状。光阻层3的形状可以设置为半球状或金字塔状，也可以设置为其他任意形状。

通过设置不同数量、形状和高度的贴合面41，可以使光阻层3呈现不同的三维立体结构，从而达到储存三维立体结构信息的目的。在一种实施例中，请参考图2，贴合面41的形状为圆形或环形，贴合面41的高度从中间到两边逐渐降低，使得光阻层3呈现为半球状，在图2中，贴合面41数量设置得越多，相邻贴合面41的高度变化值越小，半球状结构的轮廓就越平滑。

基板1为玻璃载板。具体地，玻璃载板可以采用材质为高纯度融石英、苏打玻璃、钠钙玻璃或其它材质的玻璃载板。玻璃载板的厚度b为：1mm≤b≤10mm。玻璃载板的形状可以为矩形，也可以是其他形状，例如，圆形、三角形等等。光阻层3的厚度为a为：200nm≤a≤10000nm。

实施例二：

本实施例提供一种掩模板的制作方法，具体是一种用于制作实施例1中掩模板的方法。

制作掩模板需要的软硬件有：

原材料板，原材料板包括基板、阻光金属层和光阻层(未加工的)，光阻层3的厚度在200nm～10000nm之间。一台可以改变焦深、能量等参数的可重复性曝光的直写式光刻机，以及一台安装了AUTOCAD并可处理DWG、DXF等格式的软件服务器。

请参考图3、图4和图5，在一种实施例中，制作方法包括：

形成立体图步骤S1，产品的形状与光阻层3的形状相契合，根据需要生产的产品形状形成需要制作的掩模板光阻层3的三维立体图。

分割步骤S2，将形成立体图步骤S1中得到的三维立体图的顶壁4切割，使顶壁4上的贴合面41间分割开。

形成二维图步骤S3，设置一平行于基板11的投影面，分别将分割步骤S2中得到的贴合面41正投影到投影面上，以得到与贴合面41数量相同的二维图。

分段曝光步骤S4，将形成二维图步骤S3中得到的二维图导入直写式光刻机中形成对应的曝光文件，通过光刻机将曝光文件分段曝光到原材料板上，每个曝光文件的曝光能量与该曝光文件对应的贴合面41的高度成反比。

显影成型步骤S5，使用化学药剂对经过曝光的原材料板上的光阻材料进行溶解，形成光阻层3上高低起伏的顶壁4，光阻材料的溶解深度与曝光能量成正比。

多个贴合面41的高度分别为h1、h2…hn，贴合面41对应的曝光文件F1、F2…Fn的曝光能量为p1、p2…pn，n为大于2的正整数，对应的焦深为J1、J2、…Jn，贴合面41对应的曝光文件为贴合面41形成的二维图导入光刻机后得到的曝光文件，当h1>h2>…>hn时，以P1为基本能量，有P2＝(P1*h1)/h2，…，Pn＝(P1*h1)/hn，以J1为基本焦深，有J2＝J1+(h1-h2)，…，Jn＝J1+(h1-hn)。

请参考图4，分段曝光步骤S4的具体曝光方法是先在原材料板上以p1的曝光能量和J1的焦深对曝光文件F1进行曝光，接着在原材料板上以p2的曝光能量和J2的焦深对曝光文件F2进行曝光，再依次曝光至曝光文件Fn。

请参考图5，完成分段曝光步骤后再对经过曝光的文件进行显影成型，使用化学药剂对经过曝光的原材料板上的光阻材料进行溶解，显影过程中光阻溶解的深度与之受的曝光能量成正比，曝光能量小的区域光阻溶解较少，曝光能量大的区域光阻溶解较多，所以对已经过n次分段重复曝光的原材料进行显影后会在光阻层3上形成连续的、高低起伏的顶壁4。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims

1.一种掩模板，其特征在于：所述掩模板包括：基板（1）和光阻层（3），所述光阻层（3）设置在所述基板（1）上，所述光阻层（3）与产品接触的一侧为顶壁（4），所述顶壁（4）具有至少两个平行于所述基板（1）的贴合面（41），相邻贴合面（41）的高度不同，相邻贴合面（41）间通过垂直于所述基板（1）的连接壁（42）连接，所述顶壁（4）用于记载三维立体结构信息，所述贴合面（41）的高度是指所述贴合面（41）到所述基板（1）的垂直距离，

所述掩模板还包括阻光金属层（2），所述阻光金属层（2）设置在所述基板（1）和所述光阻层（3）之间，

所述基板（1）、所述阻光金属层（2）和所述光阻层（3）间采用粘接或镀层的连接方式连接，

产品的三维立体结构与所述光阻层（3）的三维立体结构相契合，当需要生产具有多层结构的产品时，通过电镀、注塑或直接压印的方式将所述光阻层（3）所含的三维立体结构信息传递到产品的原材料上，

每个所述贴合面（41）的高度能够根据产品立体结构的需求设置成任意高度，

每个所述贴合面（41）的形状能够根据产品立体结构的需求设置成任意形状，

所述光阻层（3）的形状能够设置为半球状或金字塔状，

通过设置所述贴合面（41），能够使所述光阻层（3）呈现不同的三维立体结构，从而达到储存三维立体结构信息的作用，

所述基板（1）为玻璃载板，所述玻璃载板的厚度 b为：1mm≤b≤ 10mm，所述光阻层（3）的厚度为 a 为：200nm≤a≤10000nm，

制作所述掩模板的方法包括如下步骤：

形成立体图步骤 S1，产品的形状与所述光阻层（3）的形状相契合，根据需要生产的产品形状形成需要制作的掩模板的光阻层（3）的三维立体图，

分割步骤 S2，将形成立体图步骤 S1 中得到的三维立体图的所述顶壁（4）切割，使所述顶壁（4）上的所述贴合面（41）间分割开，

形成二维图步骤 S3，设置一平行于所述基板（1）的投影面，分别将分割步骤 S2中得到的所述贴合面（41）正投影到投影面上，以得到与所述贴合面（41）数量相同的二维图，

分段曝光步骤 S4，将形成二维图步骤 S3中得到的二维图导入直写式光刻机中形成对应的曝光文件，通过光刻机将曝光文件分段曝光到原材料板上，每个曝光文件的曝光能量与该曝光文件对应的所述贴合面（41）的高度成反比，

显影成型步骤 S5，使用化学药剂对经过曝光的原材料板上的光阻材料进行溶解，形成所述光阻层（3）上高低起伏的所述顶壁（4），光阻材料的溶解深度与曝光能量成正比，

多个所述贴合面（41）的高度分别为 h1、h2…hn，所述贴合面（41）对应的曝光文件F1、F2…Fn 的曝光能量为 p1、p2…pn，n 为大于 2 的正整数，对应的焦深为 J1、J2、…Jn，所述贴合面（41）对应的曝光文件为所述贴合面（41）形成的二维图导入光刻机后得到的曝光文件，当 h1>h2>…>hn 时，以 P1 为基本能量，有 P2=(P1*h1)/h2，…， Pn=(P1*h1)/hn，以 J1 为基本焦深，有 J2=J1+（h1- h2），…，Jn= J1+（h1- hn），

分段曝光步骤 S4 的具体曝光方法是先在原材料板上以 p1的曝光能量和J1 的焦深对曝光文件 F1 进行曝光，接着在原材料板上以 p2 的曝光能量和 J2 的焦深对曝光文件F2 进行曝光，再依次曝光至曝光文件Fn，

完成分段曝光步骤后再对经过曝光的文件进行显影成型，使用化学药剂对经过曝光的原材料板上的光阻材料进行溶解，显影过程中光阻溶解的深度与之受的曝光能量成正比，曝光能量小的区域光阻溶解较少，曝光能量大的区域光阻溶解较多，所以对已经过 n 次分段重复曝光的原材料进行显影后会在所述光阻层（3）上形成连续的、高低起伏的所述顶壁（4）。

2.如权利要求1中所述的一种掩模板，其特征在于：所述贴合面（41）的形状可以设置为矩形、环形、圆形或三角形。