TW482947B - Framed pellicle for dustproof protection of photolithographic photomask and method for exposure of photoresist layer on substrate surface to ultraviolet light through photomask - Google Patents

Description

482947 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於用於保護微影光罩的新穎圖框化薄膜 (framed pellicle)，或者，更特別係關於：在製造LSI 、 V L S I 、液晶顯示板之類時，用於藉由以光化射線（如 :紫外光）穿透帶有圖案的光罩，使得光阻層暴於圖案下 ，以微影方式形成圖案的技巧中所用光罩之防塵保護的圖 框化薄膜。 微影技術是一種常用以製造精細半導體裝置（如： L S I和U L S I )及液晶顯示板的成熟技巧，其中，形 成於底質表面上的光阻層暴於穿透帶有透明圖案之透明物 (稱爲光罩，其位於或固定於光阻層上）的光化射線（如 :紫外光）下，，之後對暴於此圖案的光阻層施以顯影處 理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 微影法技術的多個嚴重問題之一是塵粒或多或少地沉 積在帶有圖案的光罩上，即使於潔淨度等級最高的乾淨室 中亦然，一旦塵粒沉積於光罩上，無法避免照射的光線被 吸收、不規則反射和散射，此會使得電阻層形成圖案的品 質降低，因此會對藉由使用微影法製得的裝置效能造成負 面影響。 瞭解即使於最高級無塵室中完全避免塵粒沉積於光罩 上的困難，微影法中使用的傳統方式是使圖框化薄膜位於 光罩上，光阻層之圖案的照射方式是以紫外光透過圖框化 薄膜的薄膜膜體（pellicle membrane)穿透光罩的方式進行。 此處所謂的圖框化薄膜是一個整體裝置，由硬質材料（如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7^7 482947 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _—_B7_五、發明説明（2 ) :不銹鋼、鋁之類）的矩形或圓形外框構成，下文中稱爲 薄膜框（pellicle frame)，其高度相當小，其兩端表面實質上 彼此平行，和無鬆弛部份地伸展並黏合於薄膜框之實質上 平行端點平面之一上的薄、高度透明塑膠膜（下文中稱爲 薄膜膜體）構成。 附圖1是傳統圖框化薄膜的垂直截面圖，此圖框化薄 膜由硬質材料的矩形或圓形薄膜框2和薄、高度透明塑膠 膜1作爲薄膜膜體所構成，其中的薄膜膜體分佈及以居間 的黏合層3無鬆弛部份地伸展並與薄膜框的一個底面結合 。薄膜框2的另一底面視情況地經壓敏性黏合劑塗覆以形 成黏合層4，藉此使得圖框化薄膜以無法取下的方式固定 於光罩5上。 圖框化薄膜置於光罩5上時，塵粒不會直接掉落在光 罩5上，但會沉積於薄膜膜體1的上表面上。因爲照光（ 如：紫外光）的焦點通常不是集中於薄膜膜體1上的塵粒 ’而是集中於帶有圖案的光罩5 (其與薄膜膜體1之間相 距至少數毫米），所以，沉積在薄膜膜體1上的塵粒不會 對形成圖案的品質造成特別負面的影響。 未特別限制薄膜膜體1的材料，只要此材料是能夠提 供機械強度良好、對於照射光線的透光度高的塑膠樹脂即 可。適當的塑膠樹脂例包括硝基纖維素、醋酸酯纖維素和 氟化碳樹脂。用於薄膜框2的材料例包括鋁、不銹鋼和聚 乙烯。薄膜膜體1藉已知方法黏合於薄膜框2的一面上。 例如，薄膜框2的一面以對於薄膜膜體1的塑膠樹脂之溶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐y (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 482947 A7 _B7 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 解力高的溶劑潤濕，膜體1無細屑地散佈，在溶劑完全蒸 發之前，與薄膜框2的一面接觸（請參考日本專利申請案 第58 - 21902 3號）。或者’當然，薄膜膜體ι可 以錯由使用黏合劑（如：以樹脂爲基礎、以環氧樹脂爲基 礎和以氟化碳聚合物爲基礎的黏合劑）地與薄膜框2的一* 面結合。薄膜框2之相對於薄膜膜體1的另一面覆以壓敏 性黏合劑4，以使圖框化薄膜固定於光罩5表面上。適當 壓敏性黏合劑的例子包括以聚丁二烯樹脂爲基礎、以聚乙 酸乙烯酯爲基礎、以丙烯酸樹脂爲基礎和以矽酮樹脂爲基 礎者（此請參考美國專利案第4，86 1 ，40 2、曰本 專利案第6 3 - 2 7 7 0 7號及日本專利申請案第7 — 1 6 8 3 4 5號）。形成壓敏性黏合劑層4時，希望藉由 使可取下的紙板附著於黏合劑層4的發黏表面上，直到確 實使用圖框化薄膜之時，以暫時保護此發黏表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了近幾年於越來越細的圖案解析所要求的微影圖案 技術以外，新式微影法中的一個顯著的趨勢是：藉由使用 發射波長越來越短的光源’使光阻層暴於構成圖案的光線 下。更特別地，波長4 3 6奈米的g -線光和波長3 6 5 奈米的1 一線光被深U V光（波長2 4 8奈米的K r F準 分子雷射光）所取代’不久之後，會被真空U V光（如： 波長1 9 3奈米的A r F準分子雷射光）所取代。不久白勺 將來，即使波長1 5 8奈米的F 2準分子雷射光也在可能使 用的範圍內，以達到更細的圖案解析度。 使用前述短波長雷射光作爲用以在光阻層上形成圖案 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡）.g. 482947 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的照射光源，但有數個問題存在。例如，因爲空氣中的氧 之吸收帶介於所用雷射光波長範圍內，實質量的雷射光被 存在於到達光罩的光徑中之空氣所吸收。此外，空氣中的 氧分子藉由吸收雷射光而引發形成臭氧分子的反應。 當然能夠解決這些與使用短波長雷射光作爲照光光源 相關的問題，基本上，藉由完全移除其上有雷射光發射器 之照光機械之光徑中的氧或者藉由在光徑中充塡氮氣的方 式達成。換言之，在引入或固定半導體矽晶片或光罩之後 ，照光機械內部的氧被氮完全取代，以確保這樣低濃度的 氧不會造成任何負面影響。 但在圖框化薄膜位於光罩5上時，被薄膜膜體1、薄 膜框2和光罩5環繞的空間1 0必須是密閉空間，一旦有 圖框化薄膜位於其上的光罩5被帶入及固定於照光機械中 ，不可能再以氮氣取代密閉空間中的空氣，此無法解決因 爲光徑中的氧造成的問題，除非在製造裝置的光罩工廠（ 將圖框化薄膜置於光罩上的工廠）中以氮氣進一步取代密 閉空間中的氧。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 此外，有時，在薄膜框2較低表面上形成黏合層4的 壓敏性黏合劑會逸出某些有機氣態材料，塡補光罩5上的 密閉空間，有機氣體因爲用於照射的雷射光能量而進入反 應中，此會引發問題。 發明槪述 據此，就微影形成圖案操作中的前述問題和遭遇到的 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~1 482947 A7 ____ B7_ 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 缺點，本發明的目的是要使用以前技術的圖框化薄膜，提 供一種新穎且經改良的圖框化薄膜，藉此，能夠在將圖框 化薄膜置於光罩上之後，能夠控制光罩上方的空間中的氣 體。 因此，本發明提供之用以提供微影法中之光罩防塵保 護的圖框化薄膜包含，整體形式的： (a )有兩個實質上彼此平行之底面且製自硬質性材 料的薄膜框；和 (b )製自透明塑膠樹脂膜的薄膜膜體，其散佈並以 無鬆弛部份的形式黏合於薄膜框的一個底面上， 此薄膜框有至少兩個通氣口，當圖框化薄膜安裝於光 罩上時，這兩個通氣口各使薄膜框和光罩所環繞的空間與 圖框化薄膜的外部環境相通。 較佳情況中，薄膜框中之通氣口的各者被濾膜覆蓋或 塞住，以免在圖框化薄膜置於光罩上方時，粒狀物質自外 部進入光罩上方的空間中。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 前面所定義的圖框化薄膜可用於使位於底質表面上之 光阻層以紫外光圖案照射的方法中，光阻層以紫外光圖案 照射穿透帶有圖案之光罩的方法包含下列步驟： (1 )將前面所定義之本發明的圖框化薄膜置於光罩 上； (2 )自薄膜框中的至少一個（但非所有）通氣口引 入不含氧的氣體（下文中稱爲惰性氣體），及由其餘通氣 口排放氣體，藉此以惰性氣體取代被圖框化薄膜和光罩所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 482947 A7 ______B7__ 五、發明説明（6 ) 環繞的空間中的氣體， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 )使有圖框化薄膜位於其上的光罩位於光阻層上 或上方；和 (4 )以穿透薄膜膜體的紫外光穿透光罩地照射光阻 層。 附圖簡述 附圖1是傳統位於光罩上的圖框化薄膜之垂直截面圖 〇 · 附圖2是本發明之有通氣口位於光罩上的圖框化薄膜 之垂直截面圖。 主要元件對照 1 塑膠樹脂膜 2 薄膜框 3 黏合層 4 黏合層 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 5 光罩 6 通氣口 7 覆膜 8 氣體噴嘴 9 多孔濾膜 10 空間 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） _ q _ 482947 A7 B7 五、發明説明（7 ) 較佳實施例詳述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 前面所定義的本發明之圖框化薄膜是本發明者致力於 硏究的結果，本發明者以獨特的構想爲基礎，藉由提供具 有至少兩個通氣口的薄膜框作爲抽氣裝置，以克服以前技 術圖框化薄膜之問題和缺點，現將參考附圖而更詳細地描 述本發明。 附圖2是位於光罩5上及藉壓敏性黏合層4固定位置 之本發明之圖框化薄膜的垂直截面圖。類似於附圖1所示 垂直截面圖之傳統圖框化薄膜，本發明之圖框化薄膜由硬 質材料製的薄膜框2和與藉由居間的黏合層而與薄膜框2 的一個底面結合之塑膠樹脂膜製的薄、高透光度薄膜膜體 1構成。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 此外，本發明的圖框化薄膜位於有至少兩個通氣口 6 ，6的薄膜框2中，通氣口 6穿透薄膜框2，使得被光罩 5和位於其上的圖框化薄膜環繞的空間1 〇與圖框化薄膜 外的環境相通。較佳情況中，各個通氣口 6，6被多孔濾 膜9所覆蓋或被多孔充塞膜塞住，以阻止任何細粒物質通 過。對於通氣口 6的尺寸沒有特別的限制。 爲了要有助於以惰性氣體取代空間1 〇中的空氣，以 有覆膜7附著於薄膜框2上以覆蓋通氣口 6爲佳。覆膜7 有一個氣體噴嘴8，其可以連接於氣體輸入管或氣體輸出 管（未示於附圖中），藉此，空間1 〇中的空氣被滌除或 者惰性氣體（如：氮）被引至空間1 〇中。對於具有氣體 噴嘴8的覆膜7材料沒有特別的限制，可以選自氟化碳樹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -10· 482947 A7 _ —__B7 五、發明説明（8 ) 月曰尔丙烯樹脂、尼龍樹脂、不錄鋼之類。覆膜γ可以藉 由使用適當黏合劑而與薄膜框2連接。 對於取代空間1 〇中之空氣的”惰性，，氣體沒有特別 的限制，只要氣體不會或極微度地吸收短波長紫外光且不 會如同氧氣一般地誘發任何紫外光反應即可。適當的惰性 氣體例包括氮氣、氨氣、氬氣之類，就氣體的低成本觀點 ’較佳者是氮氣。 濾膜9覆蓋通氣口6，用以捕集任何細粒材料，無濾 月吴9時’迨樣的細粒材料可能會被通過開口 6的惰性氣體 帶到空間1 0中。據此’最低要求是僅有作爲氣體入口的 開口 6配備濾膜9。但是，將意外或不尋常操作條件列入 考慮’一個安全的方式是所有的開口 6，6皆配備濾膜9 〇 下文中，以實例更詳細地描述本發明之圖框化薄膜， 但不欲以這些實例限制本發明之範圍。 實例1 使用一個內部尺寸1 4 9毫米X 1 2 2毫米的鋁製矩 形薄膜框，其有兩個作爲通氣口的0 . 5毫米直徑穿透孔 位於兩個相對位置上且具有〇 · 3毫米厚氟化碳樹脂篩網 (開口直徑0 · 1微米）附於框上作爲覆蓋開口的濾膜。 各個覆有濾、膜的開口進一步以具有內徑2.0毫米之氣體 噴嘴的氟化碳樹脂覆膜覆蓋。鋁框的一個底面覆有黏合劑 ，1微米厚的氟化碳樹脂膜分佈於其上，並以無細屑的方 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -11 . 482947 A7 __B7_ 五、發明説明（9 ) 式黏合於鋁框之經黏合劑塗覆的表面上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉此製得的圖框化薄膜以壓敏黏合劑塗覆於薄膜框的 另一面上，並置於熔融矽石玻璃片的光罩，並以壓敏黏合 層固定其位置。 一個氣體噴嘴與氮氣輸入管連接，氮氣經由氣體噴嘴 以1 0 0毫升/分鐘速率引入。引入氮氣3 0分鐘之後， 分析自另一氣體噴嘴排出的氣體中的氧含量，排放氣體中 的氧含量低於偵側下限，顯示被光罩和圖框化薄膜環繞的 空間實質上充滿純氮氣。 在空間中充滿氮氣之後，光阻層以波長1 5 8奈米的 氟準分子雷射進行之圖案照射可以毫無困難地以穿透被圖 框化薄膜覆蓋的光罩的方式進行。 爲便於比較，進行相同的圖案照射試驗，但此處被光 罩和圖框化薄膜環繞的空間充滿空氣，照射1 0次之後， 觀察到薄膜膜體和光罩表面有外觀膜糊情況，推測此爲空 間中的氣體因爲與雷射光作用而形成的一些反應產物沉積 所致。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例2 進行大約與實例1相同的實驗程序，但鋁的矩形薄膜 框配備有4 (非2 )個通氣口，各者位於四個面之一的中 央位置，氮氣輸入管與四個覆膜之一的氣體噴嘴連接，以 1 0毫升/分鐘的速率引進氮氣達1 0分鐘。收集自另三 個氣體噴嘴排出的氣體並分析氧濃度，排放氣體中的氧含 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 482947 A7 B7 五、發明説明（10 ) 量低於偵側下限，顯示被光罩和圖框化薄膜環繞的空間實 質上充滿純氮氣。 使用前述光罩和圖框化薄膜及空間中充滿氮氣的組合 ，進行以氟準分子雷射照射的試驗，如同實例1地，無任 何困擾地成功完成試驗。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 482947 A8 B8 C8 D8 六'申請專利範圍 1 · 一種用於防塵保護微影光罩的圖框化薄膜，其包 含’呈整體形式的： (a )具有兩個實質上彼此平行之底面且製自硬質材 料的薄膜框；和 (b )製自透明塑膠樹脂膜的薄膜膜體，其以無鬆弛 部份的形式散佈並黏合於薄膜框的一個底面上， 此薄膜框有至少兩個通氣口，這兩個通氣口各使薄膜 月莫體和薄膜框所圍繞的空間與薄膜框的外部環境相通。 2 ·如申請專利範圍第1項之圖框化薄膜，其中，各 個通氣口被濾膜覆蓋或塞住。 3 ·如申請專利範圍第1項之圖框化薄膜，其中，至 少一個通氣口被具有氣體噴嘴的覆膜所覆蓋。 4·一種透過光罩而使底質表面上之光阻層曝於紫外 光的方法，其包含以下步驟： (A )將申請專利範圍第1項之圖框化薄膜安置於光 罩上； (B )使光罩和圖框化薄膜圍繞的空間中充滿不含氧 的氣體； (C) 將載有圖框化薄膜的光罩置於底質表面上或上 方；和 (D) 令光阻層曝於穿透薄膜膜體和光罩的紫外光下 %'义 5 ·如申請專利範圍第4項之使底質表面±(的::$阻層 曝於紫外光的方法，其中，該不含氧的氣體是氮氣)¾¾ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 482947 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 iV ' ί夂' 6 .如申請專利範圍第4項之使底質表面与:傳味阻層 曝於紫外光的方法，其中，在步驟（B)中，藉:函_至少 除 滌 □ 氣 通 餘。 其體 自氣 並該 體滿 氣充 該中 入間 輸空 口使 氣 ’ 通式 }方 部的 全氣 非空 但的 C 中 個 間 1 空 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）