CN111771161A - 用于压印的光掩膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本申请的一个示例性实施方案的压印光掩模包括：透明基底；设置在透明基底上的光阻挡图案；和设置在光阻挡图案上的干膜抗蚀剂(DFR)图案。

Description

用于压印的光掩膜及其制造方法
技术领域
本申请要求于2018年5月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0061683号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本申请涉及压印光掩模及其制造方法。
背景技术
电泳可变透射率膜是这样的功能膜：当带正电或带负电的颗粒根据带电相反的两个电极基板之间形成的电场的方向和强度而集中或分散在特定形成的电极上时对光透射率进行调节。电泳可变透射率膜易于透射和阻挡从外部进入的光，并因此可以用作建筑用的智能窗、车辆用的天窗和透明显示器用的光阻挡膜。
为了使具有带电颗粒的溶液均匀地分布在两个电极基板之间，必须保持两个电极基板之间的单元间隙。为此，需要在两个电极基板中的至少一者上设置分隔壁图案。
随着为了实现分隔壁图案而增加分隔壁图案的高度和高宽比，仅通过使用一般的光刻工艺难以实现所需的图案形状。
因此，在该技术领域中需要对能够增加分隔壁图案的高度和高宽比的制造方法进行技术开发。
发明内容
技术问题
本申请致力于提供压印光掩模及其制造方法。
技术方案
本申请的一个示例性实施方案提供了压印光掩模，其包括：
透明基底；
设置在透明基底上的光阻挡图案；和
设置在光阻挡图案上的干膜抗蚀剂(DFR)图案。
另外，本申请的另一个示例性实施方案提供了制造压印光掩模的方法，所述方法包括：
在透明基底上形成光阻挡层；
在光阻挡层上形成干膜抗蚀剂图案；
以及通过使用干膜抗蚀剂图案作为掩模对光阻挡层进行蚀刻形成光阻挡图案。
另外，本申请的又一个示例性实施方案提供了制造分隔壁图案的方法，所述方法包括：
在基底上形成可UV固化树脂层；
以及通过使用压印光掩模并对可UV固化树脂层进行压印光学过程形成分隔壁图案。
有益效果
根据本申请的示例性实施方案，可以提供其中光阻挡图案和干膜抗蚀剂图案的厚度与相邻光阻挡图案之间的距离的比率为1或更大的压印光掩模。
另外，根据本申请的示例性实施方案，光阻挡图案设置在透明基底与干膜抗蚀剂图案之间，结果，可以防止作为相关技术中问题的光阻挡层中形成有针孔和对模具图案的损坏。
另外，根据本申请的示例性实施方案，通过使用压印光掩模来制造分隔壁图案，结果，可以制造满足10μm或更大的厚度以及1或更大的高宽比的分隔壁图案。
附图说明
图1和图2是示意性地示出根据本申请的一个示例性实施方案的压印光掩模的图。
图3是示意性地示出根据本申请的一个示例性实施方案的制造压印光掩模的方法的图。
图4是示意性地示出根据本申请的示例性实施方案的制造分隔壁图案的方法的图。
图5是示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例1的使干膜抗蚀剂显影的过程之后的图像的图。
图6是示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例1的压印光掩模的SEM图像、光透射模式图像和反射模式图像的图。
图7是示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例1的分隔壁图案的SEM图像的图。
图8是示出根据本申请的一个示例性实施方案的相邻光阻挡图案之间的距离和光阻挡图案的厚度的图。
图9是示意性地示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例3的压印光掩模的图。
图10是示意性地示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例4的压印光掩模的图。
图11是示出根据本申请的一个示例性实施方案的实验例4的压印光掩模的光透射模式图像的图。
[附图标记]
10：透明基底
20：光阻挡图案
30：干膜抗蚀剂图案
40：离型层
50：光阻挡层
60：干膜抗蚀剂
70：可UV固化树脂层
80：分隔壁图案
90：基底
100：相邻光阻挡图案之间的距离
110：光阻挡图案的厚度和干膜抗蚀剂图案的厚度之和
具体实施方式
在下文中，将对本申请进行详细描述。
在本申请中，术语“透明”意指可见光区域(400nm至700nm)中的透射率为约80％或更高。
通常，为了制造电泳可变透射率膜，必需使用透明电极膜和金属图案电极膜。此外，为了在两个电极膜之间注入电泳物质例如带负(-)电的炭黑颗粒分散溶液，需要保持单元间隙。为此，需要设置球状间隔物、柱状间隔物图案或分隔壁图案。
在应用使用光敏树脂组合物的光刻工艺制造分隔壁图案的情况下，存在大面积中实现具有均匀的线宽的分隔壁图案的限制。这是由于光掩模与光敏树脂组合物层之间的曝光间隙的均匀性和光敏树脂组合物层的施加的均匀性。
为了实现分隔壁图案，如上所述增加分隔壁图案的高度和高宽比，但是仅通过使用一般的光刻工艺难以实现所需的图案形状。
为了形成具有大的高度差和大的高宽比的分隔壁图案，可以考虑使用利用压印过程的方法。然而，在一般压印过程期间存在树脂组合物残留在除分隔壁图案的区域之外的区域中的问题。添加清除浮渣过程以除去残留的树脂组合物，这导致制造成本增加的问题。
此外，可以考虑在压印模具的压花部分上选择性地引入光阻挡层的方法以解决该问题，但是存在以下问题：在压印模具上沉积光阻挡层的过程期间，可能形成针孔并且可能损坏模具图案，并且添加了单独的抗蚀剂转移过程和蚀刻过程以选择性地除去不必要地沉积在压印模具的凹入(debossed)部分上的光阻挡层。
因此，本申请旨在提供压印光掩模及其制造方法，所述方法能够制造具有大的高度差和大的高宽比的分隔壁图案。
根据本申请的一个示例性实施方案的压印光掩模包括：透明基底；设置在透明基底上的光阻挡图案；和设置在光阻挡图案上的干膜抗蚀剂(DFR)图案。
在本申请的示例性实施方案中，透明基底可以为但不限于在透明度、表面平滑度、易处理性和防水性上优异的玻璃基材或透明塑料基材，并且透明基材没有限制，只要透明基材通常用于电子元件即可。具体地，透明基材可以由玻璃；氨基甲酸酯树脂；聚酰亚胺树脂；聚酯树脂；基于(甲基)丙烯酸酯的聚合物树脂；或基于聚烯烃的树脂(例如聚乙烯或聚丙烯)制成。
在本申请的示例性实施方案中，光阻挡图案可以包含Cu、Al、Cr、Ni及其合金中的一者或更多者。
相邻光阻挡图案之间的距离可以为30μm或更小、或者5μm至30μm。如果相邻光阻挡图案之间的距离大于30μm，则可能存在以下问题：通过压印光学过程制造的分隔壁图案的线宽过度增加，并且可变透射率膜的可变透射率范围减小。此外，如果相邻光阻挡图案之间的距离小于5μm，则光阻挡层上的DFR图案之间的距离需要小于5μm以形成光阻挡图案，但是这仅通过利用平行光的一般曝光装置不能实现。
另外，光阻挡图案的厚度可以为1μm或更小、或者0.1μm至1μm。如果光阻挡图案的厚度大于1μm，则可能存在以下问题：在对光阻挡层进行蚀刻之后，与干膜抗蚀剂图案相比，光阻挡图案的线宽过度减小，并且在干膜抗蚀剂图案的下部形成底切。在这种情况下，可能存在以下问题：形成分隔壁图案的过程期间完全固化的分隔壁图案无法从压印光掩模上脱离。如果光阻挡图案的厚度小于0.1μm，则可能存在光阻挡层中形成许多针孔的问题。因此，光阻挡图案的厚度可以为0.1μm或更大。
在本申请中，相邻光阻挡图案之间的距离意指从一个光阻挡图案的一个侧表面到另一个相邻光阻挡图案的一个侧表面的最短距离。另外，光阻挡图案的厚度意指从光阻挡图案的与透明基底接触的界面到与该界面相反的表面的距离。
图8示出了根据本申请的示例性实施方案的相邻光阻挡图案之间的距离100。
在本申请的示例性实施方案中，干膜抗蚀剂可以设置在光阻挡图案上并布置在与光阻挡图案相对应的区域中。
干膜抗蚀剂可以包含本技术领域中已知的材料。更具体地，干膜抗蚀剂可以由以下制成：选自甲基丙烯酸酯及其衍生物、丙烯酸酯及其衍生物、甲基丙烯酸乙氧基酸磷酸酯(methacrylic oxyethyl acid phosphate)、和邻苯二甲酸衍生物的甲基丙烯酸酯的单官能单体；选自二甲基丙烯酸酯及其衍生物、二丙烯酸酯及其衍生物、三甲基丙烯酸酯及其衍生物、四甲基丙烯酸酯及其衍生物、三丙烯酸酯及其衍生物和四丙烯酸酯及其衍生物的多官能单体；以及选自其混合物的光聚合单体。通常，干膜抗蚀剂光敏层的组合物可以包含：通过光进行光聚合的光聚合单体(多官能单体)；通过光诱导自由基以引起光聚合的光聚合引发剂；提供光聚合组合物的机械强度、趋向性(tending)和粘合性的粘合剂聚合物；以及添加剂，例如染料、稳定剂、粘合促进剂和热聚合抑制剂。
在本申请的示例性实施方案中，光阻挡图案的厚度和干膜抗蚀剂图案的厚度之和可以为10μm或更大、或者10μm至50μm。
在本申请中，光阻挡图案的厚度和干膜抗蚀剂图案的厚度之和意指从光阻挡图案的与透明基底接触的界面到干膜抗蚀剂图案的与光阻挡图案接触的界面相反的表面的距离。
图8示出了根据本申请的示例性实施方案的光阻挡图案的厚度和膜抗蚀剂图案的厚度之和110。
另外，光阻挡图案和干膜抗蚀剂图案的厚度与相邻光阻挡图案之间的距离的比率可以为1或更大、或者1至3。如果光阻挡图案和干膜抗蚀剂图案的厚度与相邻光阻挡图案之间的距离的比率为1或更小，则可能存在由于通过压印光学过程制造的分隔壁图案的面积增加，因此可变透射率范围减小的问题。
在本申请的示例性实施方案中，可以进一步在压印光掩模的整个表面上设置离型层。
可以将离型层实现为具有基于氟和基于硅的离型材料的混合物的层，并且离型层的厚度可以为但并不仅仅限于100nm或更小。形成离型层的方法的实例包括湿涂覆法、气相沉积法等，并且气相沉积法有利于在具有高度差的表面上实现均匀的离型层。
在实现离型层的情况下，可以容易地将通过压印光学过程固化的可UV固化树脂图案与压印光掩模分离。
在图1和图2中示意性地示出了根据本申请的示例性实施方案的压印光掩模。如图1中所示，根据本申请的示例性实施方案的压印光掩模包括：透明基底10；设置在透明基底10上的光阻挡图案20；和设置在光阻挡图案20上的干膜抗蚀剂图案30。此外，如图2中所示，根据本申请的示例性实施方案的压印光掩模还可以包括设置在压印光掩模的整个表面上的离型层40。
另外，根据本申请的示例性实施方案的制造压印光掩模的方法包括：在透明基底上形成光阻挡层；在光阻挡层上形成干膜抗蚀剂图案；以及通过使用干膜抗蚀剂图案作为掩模对光阻挡层进行蚀刻形成光阻挡图案。
在本申请的示例性实施方案中，可以使用本技术领域中已知的方法在透明基底上形成光阻挡层。更具体地，可以使用但并不仅仅限于沉积法在透明基底上形成光阻挡层。
在本申请的示例性实施方案中，在光阻挡层上形成干膜抗蚀剂图案可以包括：将干膜抗蚀剂层合在光阻挡层上；以及通过使用光学过程和显影过程形成干膜抗蚀剂图案。
在本申请的示例性实施方案中，该方法还可以包括在形成光阻挡图案之后在压印光掩模的整个表面上形成离型层。在压印光掩模的整个表面上形成离型层可以使用本技术领域中已知的方法。更具体地，在压印光掩模的整个表面上形成离型层可以使用但并不仅仅限于沉积法。
根据本申请的示例性实施方案，因为光阻挡层形成在透明基底上，然后干膜抗蚀剂图案形成在光阻挡层上，因此不需要单独的抗蚀剂转移过程。即，根据本申请的示例性实施方案，干膜抗蚀剂图案可以既用作压印模具又用作对光阻挡层进行选择性蚀刻用的抗蚀剂。
在图3中示意性地示出了根据本申请的示例性实施方案的制造压印光掩模的方法。
另外，根据本申请的示例性实施方案的制造分隔壁图案的方法包括：在基底上形成可UV固化树脂层；以及通过使用压印光掩模并对可UV固化树脂层进行压印光学过程形成分隔壁图案。
在本申请的示例性实施方案中，可UV固化树脂层可以通过使用本技术领域中已知的材料来制造。更具体地，可UV固化树脂层可以包含但不仅仅限于丙烯酸类单体、丙烯酸类低聚物和光引发剂中的一者或更多者。
在本申请的示例性实施方案中，分隔壁图案的厚度可以为10μm或更大、或者10μm至50μm。另外，分隔壁图案的线宽可以为30μm或更小、或者5μm至30μm。
另外，分隔壁图案的厚度与分隔壁图案的线宽的比率可以为1或更大、或者为1至3。
在图4中示意性地示出了根据本申请的示例性实施方案的制造分隔壁图案的方法。
另外，本申请的示例性实施方案提供了包括分隔壁图案的可变透射率膜。
根据本申请的示例性实施方案的可变透射率膜可以通过使用本技术领域中已知的材料和方法形成，不同之处在于可变透射率膜包括上述分隔壁图案。
例如，可变透射率膜可以包括具有设置在分隔壁图案膜上的第二电极图案的第二透明基底。带负(-)电的纳米颗粒包含在电极层与分隔壁图案的第二电极图案之间。
带负(-)电的纳米颗粒可以为但不仅仅限于炭黑纳米颗粒。
可变透射率膜可以通过使用但不仅仅限于以下方法来制造：制备上述可变透射率膜，然后在电极层与分隔壁图案的第二电极图案之间注入其中分散有带负(-)电的纳米颗粒的溶液。
在本申请中，可变透射率膜可以通过电泳来工作。当根据本申请的示例性实施方案的可变透射率膜处于OFF模式时，降低透射率。当在向电极层和第二电极图案施加电压的ON模式下带负(-)电的纳米颗粒由于电泳而集中在作为正(+)电极的金属图案上，可以增加透射率。
具体实施方式
在下文中，将参照实施例对本说明书中公开的示例性实施方案进行描述。然而，示例性实施方案的范围不旨在受以下实施例限制。
<实施例>
<实验例1>
1)压印光掩模的制造
通过使用真空沉积法在厚度为250μm的PET膜上形成厚度为200nm的Cu。在温度为110℃、压力为0.4MPa以及辊速度为1.5m/分钟的条件下，将厚度为25μm的DFR(Asahi KaseiCorp.)辊压层合在Cu沉积膜上。将层合体的设置有DFR的表面与具有25μm的线宽、500μm的线间距和其中心部分处的点图案的光掩模在室温下层合，然后通过使用利用波长为365nm的平行光的曝光装置在150mJ/cm2的条件下曝光。通过使用具有1重量％Na2CO3的水溶液使完全曝光的层合体喷射显影2分钟，从而形成具有线宽为21μm且深度为25μm的凹入部分并且具有500μm的线宽的DFR图案。
干膜抗蚀剂在显影过程之后的图像示于图5中。
通过使用具有5重量％氯化铁的水溶液经由喷淋蚀刻对暴露在未设置DFR的区域中的Cu层进行蚀刻30秒。
通过使用气相沉积法在其中Cu层被选择性蚀刻的DFR图案膜上形成具有基于氟和基于硅的离型材料的混合物并具有100nm的厚度的离型层，从而完整地制造压印光掩模。所制造的压印光掩模的结构示于图1中。
图6示出了压印光掩模的SEM图像、光透射模式图像和反射模式图像。反射模式意指采光位于压印光掩模的上方，并且通过图像识别反射光(反射率差异成像)。光透射模式意指采光位于压印光掩模的后方，并且通过图像识别光透射的区域和光被阻挡的区域(吸收率差异成像)。
2)透明的可UV固化的树脂组合物的制造
用表1中所示的组成制造透明的可UV固化的树脂组合物。
[表1]
Figure BDA0002651215050000091
3)分隔壁图案膜的制造
将透明的可UV固化的树脂组合物施加到表面电阻为150Ω/sq.的ITO膜上，然后用0.5MPa的压力并以0.1mpm的速率对压印光掩模进行辊压。通过使用波长为365nm的UV固化装置以250mJ/cm2的曝光能量从层合体的上方照射层合体，然后将压印光掩模与ITO膜分离从而制造具有分隔壁图案的ITO膜。
通过压印光学过程制造的分隔壁图案具有21.2μm的线宽、25μm的高度和500μm的线间距。
图7示出了分隔壁图案的SEM图像。
<实验例2>
1)压印光掩膜的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造压印光掩模，不同之处在于使用厚度为50μm的DFR(Asahi Kasei Corp.)(凹入部分的线宽为20μm，DFR图案的线宽为500μm，以及凹入部分的深度为50μm)。所制造的压印光掩模的结构示于图1中。
2)透明的可UV固化的树脂组合物的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造透明的可UV固化的树脂组合物。
3)分隔壁图案膜的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造分隔壁图案膜。
通过压印光学过程制造的分隔壁图案具有20μm的线宽、50μm的高度和500μm线间距。
<实验例3>
1)压印光掩膜的制造
通过使用电镀法在厚度为250μm的PET膜上形成厚度为8μm的Cu。在温度为110℃、压力为0.4MPa以及辊速度为1.5m/分钟的条件下，将厚度为25μm的DFR(Asahi KaseiCorp.)辊压层合在镀Cu膜上。将层合体的设置有DFR的表面与具有25μm的线宽、500μm的线间距和其中心部分处的点图案的光掩模在室温下层合，然后通过使用具有波长为365nm的平行光的曝光装置在150mJ/cm2的条件下曝光。通过使用具有1重量％Na2CO3的水溶液使完全曝光的层合体喷射显影2分钟，从而形成具有线宽为20μm且深度为25μm的凹入部分并且具有500μm的线宽的DFR图案。
通过使用具有5重量％氯化铁的水溶液经由喷淋蚀刻对暴露在未设置DFR的区域中的Cu层进行蚀刻180秒。
通过使用气相沉积法在其中Cu层被选择性蚀刻的DFR图案膜上形成具有基于氟和基于硅的离型材料的混合物并具有100nm的厚度的离型层，从而完整地制造压印光掩模。所制造的压印光掩模的结构示于图9中。
2)透明的可UV固化的树脂组合物的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造透明的可UV固化的树脂组合物。
3)分隔壁图案膜的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造分隔壁图案膜，但是因为分隔壁图案无法与压印光掩模分离，因此不能实现图案。
根据实验例3的结果，如果光阻挡图案的厚度大于1μm，则可能存在以下问题：在对光阻挡层进行蚀刻之后，与干膜抗蚀剂图案相比，光阻挡图案的线宽过度减小，使得在干膜抗蚀剂图案的下部形成底切，如图9中所示。在这种情况下，可能存在以下问题：在形成分隔壁图案的过程期间完全固化的分隔壁图案无法从压印光掩模脱离。
因此，在本申请的示例性实施方案中，光阻挡图案的厚度可以为1μm或更小。
<实验例4>
1)压印光掩模的制造
在温度为110℃、压力为0.4MPa以及辊速度为1.5m/分钟的条件下将厚度为25μm的DFR(Asahi Kasei Corp.)辊压层合在厚度为250μm的PET膜上。将层合体的设置有DFR的表面与具有25μm的线宽、500μm的线间距和其中心部分处的点图案的光掩模在室温下层合，然后通过使用利用波长为365nm的平行光的曝光装置在150mJ/cm2的条件下曝光。通过使用具有1重量％Na2CO3的水溶液使完全曝光的层合体喷射显影2分钟，从而形成具有线宽为20μm且深度为25μm的凹入部分并且具有500μm线宽的DFR图案。
通过使用真空沉积法在层合体上形成厚度为200nm的Cu，然后通过使用反向胶版印刷工艺在层合体的压花部分上形成抗蚀剂层。
通过使用具有5重量％氯化铁的水溶液经由喷淋蚀刻对暴露在未设置抗蚀剂层的区域中的Cu层进行蚀刻30秒。
通过使用气相沉积法在其中Cu层被选择性蚀刻的DFR图案膜上形成具有基于氟和基于硅的离型材料的混合物并具有100nm厚度的离型层，从而完整地制造压印光掩模。所制造的压印光掩模的结构示于图10中。
2)透明的可UV固化的树脂组合物的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造透明的可UV固化的树脂组合物。
3)分隔壁图案膜的制造
通过与实验例1的方法相同的方法制造分隔壁图案膜。
通过压印光学过程制造的分隔壁图案具有20μm的线宽、25μm的高度和500μm的线间距。
<实验例5>
关于实验例1至4的压印光掩模的特性，对光阻挡图案的针孔缺陷的评估和图案形成特性示于表2中。此外，图11示出了根据实验例4的压印光掩模的光透射模式图像。
[表2]
Figure BDA0002651215050000121
高宽比：(DFR的厚度+光阻挡图案的厚度)/相邻光阻挡图案之间的距离
从上述结果可以看出，根据本申请的示例性实施方案，可以提供其中光阻挡图案和干膜抗蚀剂图案的厚度与相邻光阻挡图案之间的距离的比率为1或更大的压印光掩模。
另外，根据本申请的示例性实施方案，光阻挡图案设置在透明基底与干膜抗蚀剂图案之间，结果，可以防止作为相关技术中的问题的光阻挡层中形成有针孔和对模具图案的损坏。
另外，根据本申请的示例性实施方案，通过使用压印光掩模来制造分分隔壁图案，结果，可以制造满足10μm或更大的厚度以及1或更大的高宽比的分隔壁图案。

Claims (12)

1.一种压印光掩模，包括：
透明基底；
设置在所述透明基底上的光阻挡图案；和
设置在所述光阻挡图案上的干膜抗蚀剂(DFR)图案。
2.根据权利要求1所述的压印光掩模，其中所述光阻挡图案包含Cu、Al、Cr、Ni及其合金中的一者或更多者。
3.根据权利要求1所述的压印光掩模，其中相邻所述光阻挡图案之间的距离为30μm或更小，以及所述光阻挡图案的厚度为1μm或更小。
4.根据权利要求1所述的压印光掩模，其中所述光阻挡图案的厚度和所述干膜抗蚀剂图案的厚度之和为10μm或更大。
5.根据权利要求1所述的压印光掩模，其中所述光阻挡图案和所述干膜抗蚀剂图案的厚度与相邻所述光阻挡图案之间的距离的比率为1或更大。
6.根据权利要求1所述的压印光掩模，还包括：
设置在所述压印光掩模的整个表面上的离型层。
7.一种制造压印光掩模的方法，所述方法包括：
在透明基底上形成光阻挡层；
在所述光阻挡层上形成干膜抗蚀剂图案；以及
通过使用所述干膜抗蚀剂图案作为掩模对所述光阻挡层进行蚀刻形成光阻挡图案。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述光阻挡层上形成所述干膜抗蚀剂图案包括：将干膜抗蚀剂层合在所述光阻挡层上；以及通过使用光学过程和显影过程形成所述干膜抗蚀剂图案。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述光阻挡图案的形成之后在所述压印光掩模的整个表面上形成离型层。
10.一种制造分隔壁图案的方法，所述方法包括：
在基底上形成可UV固化树脂层；以及
通过使用根据权利要求1至6中任一项所述的压印光掩模并对所述可UV固化树脂层进行压印光学过程形成分隔壁图案。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述分隔壁图案的厚度为10μm或更大。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述分隔壁图案的厚度与所述分隔壁图案的线宽的比率为1或更大。
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