TWI488932B - 微影薄皮 - Google Patents

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TWI488932B TW099140810A TW99140810A TWI488932B TW I488932 B TWI488932 B TW I488932B TW 099140810 A TW099140810 A TW 099140810A TW 99140810 A TW99140810 A TW 99140810A TW I488932 B TWI488932 B TW I488932B
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Toru Shirasaki
Kenichi Fukuda
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Shinetsu Chemical Co
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    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/62—Pellicles, e.g. pellicle assemblies, e.g. having membrane on support frame; Preparation thereof
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Description

微影薄皮
本發明關於一種用於保護微影光罩以免受半導體裝置如LSIs及VLSIs，及液晶顯示面板製造期間之灰塵或其他碎屑影響的微影薄皮(lithographic pellicle)。
目前LSI設計規則達到低於0.25微米(sub-quarter micron)等級的更精細尺寸。因此，曝光光源變成較短的波長。更特別的是，該光源歷經水銀燈之g-射線(436 nm)及i-射線(365 nm)(其係此技藝中之主流)轉變成KrF準分子雷射(248 nm)、ArF準分子雷射(193 nm)或任何更短者。
在製造半導體裝置(例如，LSIs及VLSIs)及LC顯示面板時，藉由使半導體晶圓或LC玻璃基板曝光形成圖案。該曝光步驟典型使用微影光罩及倍縮光罩(reticle)，下文中將其總括地稱作“曝光原板”。若碎屑沉積於該曝光原板上將會出問題。因為碎屑吸收光或使光偏轉，該轉移圖案可能會變形或具備粗糙邊緣，且下方層可能被染黑。這些不利地衝擊該圖案的尺寸、品質及外觀。
儘管微影作業典型係於無塵室中進行，但是卻仍然難以一直使曝光原板保持清潔。於是慣例為於該曝光原板表面上安裝薄皮以於曝光之前進行防灰塵保護。接著外來粒子不會直接沉積於該曝光原板表面上，而是沉積於該薄皮上。該薄皮上的外來粒子不會造成影像轉移，只要微影投影的焦點係位於該曝光原板上。
該薄皮一般係由薄皮框及透明薄皮膜構成。該薄皮膜係伸張橫跨並安裝於該框之頂端，且該框的底端係經由感壓性黏著劑(PSA)層貼附於曝光原板。該薄皮膜係由硝基纖維素、纖維素醋酸酯、氟聚合物及完全透射曝光光線(例如，水銀燈之g-射線(436 nm)及i-射線(365 nm)、KrF準分子雷射(248 nm)及ArF準分子雷射(193 nm))之類似材料形成。該薄皮膜係藉由下列方式安裝至該框：將該薄皮膜的良好溶劑施於該薄皮框頂端，使該薄皮膜與該頂端接觸，及風乾直到形成接合；或使用丙烯酸系樹脂、環氧樹脂或氟樹脂系黏著劑將該薄皮膜膠著接合於該框頂端。配置於該薄皮框的底端的是聚丁烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸系樹脂或聚矽氧樹脂(silicone resin)之PSA層，其能將該框貼附於該曝光原板。必要的話，以襯墊貼附於該PSA層以達成保護該PSA層之目的。
在使用該薄皮時，利用夾在該薄皮與該曝光原板之間的PSA層藉由壓迫而將該薄皮貼附於該曝光原板，使得該薄皮可圍住該曝光原板表面上的圖案區。該薄皮膜、該薄皮框及該曝光原板界定出一個閉合薄皮空間。因為該薄皮係供用於防止碎屑沉積於該曝光原板上，所以將該曝光原板的圖案區與該薄皮外部的周遭氣氛隔離使該周遭氣氛中的灰塵無法沉積於該圖案表面上。因為該薄皮係供用於防止外來粒子沉積於該曝光原板之圖案上，所以界定出該閉合薄皮空間之薄皮表面，也就是說，該薄皮膜的下表面及該薄皮框的內壁表面必須維持於無外來粒子。
典型可偵測到於該薄皮膜上之外來粒子具有小到約0.3 μm的尺寸。對照之下，於該薄皮框的內壁表面上，僅能偵測到具有約10 μm或更大尺寸之外來粒子。這意指即使是薄皮檢查於該框內壁上沒有偵測到外來粒子時，也可能存在具有小於10 μm之尺寸的外來粒子。這樣低於可偵測位準之外來粒子可能在作業時落於該曝光原板上。
為避免這樣的碎片，以JP-A S61-241756所揭示之內部PSA層裝設於該薄皮框內壁。即使是偵測不到之尺寸之外來粒子存在於該薄皮框內壁上，該薄皮框內壁上之內部PSA層也會抓住附著的外來粒子並防止其自該框脫落。
引用文件一覽表
專利文件1：JP-A S61-241756
專利文件2：US 6040400(JP-A H11-116685)
即使是如此，特別是當長時間使用該ArF微影用的光罩/薄皮時，仍舊可能引起固態外來物逐漸沉澱於該閉合薄皮空間內之光罩圖案上而造成模糊的問題。一般而言，此問題起因於三種成因。第一是該曝光原板上之離子殘餘物。第二是使用該曝光原板之環境中的離子及有機氣體。第三是該薄皮所釋出之離子及有機氣體。這些離子及有機氣體接收到ArF準分子雷射輻射時進行光反應，於該圖案上形成固態沉澱物。
因為該薄皮框內壁上的內部PSA層係為薄的，所以該層本身僅釋出少量之有機氣體。而且，因為該ArF準分子雷射輻射在使用該薄皮時典型會穿透該光罩之圖案區，所以ArF準分子雷射輻射並不會直接射到該薄皮框內壁。然而，最近發覺該光罩上的圖案邊緣使ArF準分子雷射輻射散射，及一些散射之輻射射到該薄皮框內壁。
第3圖圖示ArF準分子雷射輻射在先前技藝之微影薄皮中如何散射。該薄皮包括薄皮膜1及薄皮框3。該薄皮膜1係伸張橫跨薄皮框3並經由黏著劑層2接合於薄皮框3之頂端。該薄皮經由PSA層4貼附於曝光原板5以致於該薄皮可封圍該曝光原板5之表面上所形成的光罩圖案9。以內部PSA層8裝設於該薄皮框3之內壁。當ArF準分子雷射輻射依粗箭頭所示之方式入射於曝光原板5上時，大部分雷射輻射均透射以便將該圖案，例如，轉移至半導體晶圓(未顯示)上。一部分雷射輻射於曝光原板5上之光罩圖案9的邊緣散射，且一些散射之輻射移往薄皮框3。當散射之ArF準分子雷射輻射射到該薄皮框3內壁上之內部PSA層8，使製成該內部PSA層8之環氧樹脂(如JP-A S61-241756所揭示)，例如，光分解而釋出氣體。此排氣藉由該薄皮閉合空間內之ArF準分子雷射輻射進行光反應，造成固體沉澱或模糊。
當ArF準分子雷射輻射通過該薄皮閉合空間時，該薄皮閉合空間內之空中的氧藉由ArF準分子雷射輻射進行光反應，產生臭氧。由於實質上沒有空氣進出該薄皮閉合空間，使得該薄皮閉合空間內之臭氧濃度提高。結果，使界定該薄皮閉合空間之範圍的薄皮膜、內部PSA層及其他組件暴露於臭氧。特別是當該內部PSA層係由耐候性較差的樹脂製成時，例如，使該樹脂實質降解。分解氣體可在該樹脂降解時釋出，且該氣體藉由該薄皮閉合空間內之ArF準分子雷射輻射進行光反應，造成固體沉澱或模糊。
因此，本發明之目的在於提供一種薄皮，其使分解氣體產生及模糊產生最小化，即使是ArF準分子雷射輻射於長期使用時射到該內部PSA層時亦同。
發明人發現當包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物作為該薄皮膜內壁上之內部PSA層中的黏著劑時，使該薄皮之分解氣體產生及模糊產生最小化。
因此，本發明提供一種微影薄皮，其包含薄皮框，其具有頂端、底端及內壁；薄皮膜，其係伸張橫跨並安裝於該薄皮框之頂端；感壓性黏著劑層，其係配置於該框之底端上，能將該框貼附於基材；及內部感壓性黏著劑層，其係配置於該框之內壁上，並由呈固化態之包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物製成。
發明之功效
因為包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物係作為該薄皮框之內壁上的內部PSA層中之PSA，所以使該薄皮之分解氣體產生及模糊產生最小化，即使是ArF準分子雷射輻射於長期使用時射到該內部PSA層時亦同。
配合附圖(其中相同標號代表相同零件)閱讀以下詳細說明後將能更瞭解本發明的上述及其他特徵、方面及優點。
除非另行指明，文中所用之科技及科學措辭具有與熟悉本發明所屬之技藝者周知的意義相同。該等措辭“一”及“該”並不表示量之限制，而是表示所引用之措辭的至少一者存在。除非另行指明，該等措辭“內部”、“外部”、“底端”及/或“頂端”僅為了便於描述而使用，且不限於任一位置或空間定向。該字首語“PSA”表示感壓性黏著劑。
本發明之微影薄皮包含薄皮膜、薄皮框及PSA層。該薄皮膜係伸張橫跨並安裝於該薄皮框之頂端。該PSA層係配置於該框底端上並能將該框貼附於基材。
構成該薄皮之組件與習用薄皮，例如，用於半導體微影術的薄皮及用於製造大型LC顯示面板的薄皮，之組件實質相同。該等組件可由任何眾所周知之材料製成。
參照第1圖，以底部視圖例示本發明之一具體實施例的微影薄皮。第2圖為當該薄皮貼附於曝光原板時沿著第1圖之線A-A取得的俯視斷面圖。薄皮10包括相應於該薄皮10所貼附之曝光原板5的大體呈四邊形，典型矩形或方形，之薄皮框3。該薄皮框3具有頂端、底端、內壁及外壁。薄皮膜1係伸張橫跨並經由黏著劑層2安裝於薄皮框3之頂端。
製成該薄皮膜1之材料並沒有特別限定，並可使用任何眾所周知之材料。例如，該準分子雷射應用常用之非晶形氟聚合物均可使用。非晶形氟聚合物之實例包括來自Asahi Glass有限公司之Cytop及來自Dupont之Teflon。必要的話，依據薄皮膜之形成，這些聚合物可溶於溶劑中，典型於氟化溶劑中並以溶液形式使用。
該黏著劑層2不一定是薄皮膜1之接合必需的。在提供該黏著劑層2之處，製成層2之黏著劑並沒有特別限定。任何眾所周知之黏著劑均可使用，包括丙烯酸系黏著劑、聚矽氧黏著劑及氟化學黏著劑，例如。
製成薄皮框3之材料並沒有特別限定，且任何眾所周知之黏著劑均可使用。例如，此技藝中常用之鋁合金，較佳依據JIS推薦之鋁合金A7075、A6061及A5052均可使用。該鋁合金沒有特定限制，只要其確保該薄皮框所需之強度。
該薄皮框3之表面較佳在該薄皮膜及其他組件安裝於該薄皮框3之前，藉由噴沙或化學拋光等粗糙化。任何先前技藝眾所周知之技術均可使用以使該框表面粗糙化。當該薄皮框係由鋁合金製成時，例如，該鋁合金組件可以不銹鋼、碳化矽、玻璃或其他珠粒噴沙及隨後以NaOH等之化學拋光加以表面粗糙化。
配置於該薄皮框3底端的是能將薄皮框3貼附於曝光原板5之PSA層4，該曝光原板5典型為光罩或倍縮光罩。必要的話，將用於保護該PSA層之離形襯墊(未顯示)施於PSA層4之下表面。
關於PSA層4，任何適合者可選自多種PSAs，包括聚矽氧系、丙烯酸系及聚丁烯系PSAs。任何眾所周知之技術均可用於將該PSA施於適當位置。
本發明之薄皮另包括配置於該薄皮框之內壁上，並由包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物製成之內部PSA層。明確地說，如第1及2圖所示，黏性樹脂之內部PSA層8係配置於該薄皮框3之內壁上。
該內部PSA層8係由包括氟化凝膠、橡膠及樹脂組合物之任何感壓性黏著劑製成。明確地說，使用具有全氟結構骨幹之全氟化合物，典型地線性全氟化合物，的可固化組合物。
文中所用之一典型全氟化合物為(A)骨幹中具有全氟伸烷基或全氟聚醚結構，較佳分子中具有至少2個，更佳2個烯基之全氟化合物，且也較佳為具有二價線性全氟伸烷基結構或二價線性全氟聚醚結構之全氟化合物。也可使用(B)骨幹中具有全氟烷基或全氟聚醚結構，較佳分子中具有1個烯基之全氟化合物，且也較佳為具有單價線性全氟烷基結構或單價線性全氟聚醚結構之全氟化合物。尤其佳為同時含有全氟化合物(A)及(B)之可固化組合物。該組合物可另包含能與該含烯基全氟化合物反應或交聯之組分，明確地說分子中具有至少2個氫矽基(SiH基團)之有機矽化合物，及用於此反應之觸媒，明確地說鉑族金屬觸媒如鉑及鉑化合物。
由該薄皮膜中使用氟塑膠之事實瞭解，氟聚合物一般耐短波長的光，經歷較少光降解，及釋出最少分解產物。由例如JP-A H11-116685得知包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物，且商業上可以SIFEL8000系列之商品名自Shin-Etsu Chemical有限公司購得。
即使在氟聚合物之案例中，難以完全控制其分解。然而，許多氟聚合物之分解產物較不會吸收短波長的光及因此該薄皮閉合空間中進行較少由ArF準分子雷射輻射引起之反應，造成較少模糊。為此，當ArF準分子雷射輻射作為該曝光光線時本發明之薄皮特別有利。
於該薄皮框內壁上形成該PSA層8時可使用任何眾所周知之方法。例如，PSA液體可藉由刷子或噴塗施塗及藉由加熱固化。若PSA具有太高黏度而無法塗佈，則該PSA可以有機溶劑如醇或水等稀釋至足以塗佈之較低黏度。該內部PSA層較佳為形成於該薄皮框內壁整個表面上。該組合物可在任何眾所周知之條件下固化。
本發明之薄皮較佳為於薄皮框之側壁中裝設至少一個通風孔6以供該薄皮框3內部與外部之間的流體連通以使壓力均衡。防灰塵過濾體7可貼附於該薄皮框3之外壁以致於覆蓋該孔6以達到防止粒子自該薄皮外面進入的目的。該防灰塵過濾體可為任何眾所周知者。儘管第1及2圖中薄皮框3僅裝設1個通風孔6，但是也可裝設二或更多個通風孔。
實施例
以下以例示方式及非限制方式提供實施例及比較例。儘管“光罩”在實施例中表示“曝光原板”之典型實例，但是該結構也適用於“倍縮光罩”。
實施例1
以去離子水清潔鋁合金薄皮框(外部尺寸：149 mm×113 mm×4.5 mm，壁厚：2 mm)。該框之內壁係藉由噴塗法塗佈氟化學溶劑(商品名NOVEC 7300，3M-Sumtomo有限公司)中含有線性全氟化合物(商品名SIFEL 8070，Shin-Etsu Chemical有限公司)的3%溶液。噴灑之後，藉由電磁感應加熱法加熱該經塗佈之框以蒸掉該溶劑並使該塗層固化。加熱時程包括經過1分鐘自室溫加熱至150℃及保持於150℃ 5分鐘。這造成20 μm厚的內部PSA層。
以聚矽氧PSA(商品名X-40-3122，Shin-Etsu Chemical有限公司)塗佈該薄皮框底端。其後立即地，藉由電磁感應加熱法將該框加熱至180℃以蒸掉該溶劑，造成0.3 mm厚的底部PSA層。以黏著劑Cytop(商品名CTX-A，Asahi Glass有限公司)塗佈該薄皮框頂端，其後於130℃加熱該框以使該黏著劑固化。
其後，使該薄皮框之頂部黏著層與伸張橫跨比該薄皮框大之鋁框的氟聚合物Cytop(商品名CTX-S，Asahi Glass有限公司)之薄皮膜接觸，其後除去該框之外的膜周圍部分，完成薄皮。
將如此完成之薄皮貼附於光罩，該光罩上已經印刷圖案。將ArF準分子雷射輻射(193 nm)照射於該光罩之相對於該薄皮貼附之表面(第2圖上方)的表面(第2圖下方)。該ArF準分子雷射具有400 Hz之振盪頻率並產生0.05 mJ/cm2 /脈衝之輻射強度及15,000 J/cm2 之總輻射能劑量。輻射面積為10x10 mm。
照射之後，自該光罩移除該薄皮。在掃描式電子顯微鏡(SEM)下觀察暴露於ArF準分子雷射輻射之光罩的圖案表面，發現沒有外來粒子長在該圖案表面上。
比較例1
以去離子水清潔鋁合金薄皮框(外部尺寸：149 mm×113 mmx4.5 mm，壁厚：2 mm)。該框之內壁係藉由噴塗法塗佈丙烯酸系PSA組合物(商品名8694，Nippon Synthesic Chemical Industry有限公司)在甲苯中的3%溶液。噴灑之後，藉由電磁感應加熱法加熱該經塗佈之框以蒸掉該溶劑。加熱時程包括經過1分鐘自室溫加熱至100℃及保持於100℃ 5分鐘。這造成20 μm厚的內部丙烯酸系PSA層。
以聚矽氧PSA(商品名X-40-3122，Shin-Etsu Chemical有限公司)塗佈該薄皮框底端。其後立即地，藉由電磁感應加熱法將該框加熱至180℃以蒸掉該溶劑，造成0.3 mm厚的底部PSA層。以黏著劑Cytop(商品名CTX-A，Asahi Glass有限公司)塗佈該薄皮框頂端，其後於130℃加熱該框以使該黏著劑固化。
其後，使該薄皮框之頂部黏著層與伸張橫跨比該薄皮框大之鋁框的氟聚合物Cytop(商品名CTX-S，Asahi Glass有限公司)之薄皮膜接觸，其後除去該框之外的膜周圍部分，完成薄皮。
將如此完成之薄皮貼附於光罩，該光罩上已經印刷圖案。將ArF準分子雷射輻射(193 nm)照射於該光罩之相對於該薄皮貼附之表面的表面。該ArF準分子雷射具有400 Hz之振盪頻率並產生0.05 mJ/cm2 /脈衝之輻射強度及15,000 J/cm2 之總輻射能劑量。輻射面積為10x10 mm。
照射之後，自該光罩移除該薄皮。在SEM下觀察暴露於ArF準分子雷射輻射之光罩的圖案表面，發現有具有5 μm之平均粒徑的外來粒子長在該圖案表面上。
1‧‧‧薄皮膜
2‧‧‧黏著劑層
3‧‧‧薄皮框
4‧‧‧PSA層
5‧‧‧曝光原板
6‧‧‧通風孔
7‧‧‧防灰塵過濾體
8‧‧‧內部PSA層
9‧‧‧光罩圖案
10‧‧‧薄皮
第1圖為本發明之一具體實施例的微影薄皮之底視圖。
第2圖為沿著第1圖之線A-A取得的斷面圖，該薄皮係貼附於曝光原板。
第3圖圖示ArF準分子雷射輻射在先前技藝之微影薄皮中如何散射。
1．．．薄皮膜
3．．．薄皮框
4．．．PSA層
6．．．通風孔
7．．．防灰塵過濾體
8．．．內部PSA層
10．．．薄皮

Claims (3)

  1. 一種微影薄皮，其包含：薄皮框，其具有頂端、底端及內壁，薄皮膜，其係伸張橫跨並安裝於該薄皮框之頂端，感壓性黏著劑層，其係配置於該框之底端上，能將該框貼附於基材，及內部感壓性黏著劑層，其係配置於該框之內壁上，並由呈固化態之包含具有全氟結構骨幹之全氟化合物的可固化組合物製成，其中該可固化組合物含有(A)骨幹中具有二價全氟伸烷基或全氟聚醚結構且分子中具有至少二個烯基之全氟化合物、(B)骨幹中具有單價全氟烷基或全氟聚醚結構且分子中具有一個烯基之全氟化合物、(C)具有至少兩個氫矽基之有機矽化合物、及(D)鉑族金屬觸媒。
  2. 如申請專利範圍第1項之微影薄皮，其中該(A)全氟化合物之二價全氟伸烷基或全氟聚醚結構係為線性。
  3. 如申請專利範圍第1項之微影薄皮，其中該(B)全氟化合物之單價全氟烷基或全氟聚醚結構係為線性。
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EP0622680A2 (en) * 1993-04-13 1994-11-02 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Frame-supported dustproof pellicle for photolithographic photomask

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