掩模保护膜去除装置及其方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造过程中应用繁荣装置及方法,特别是涉及一种由放大电路图案阵列构成的光掩模表面上去除掩模保护膜的装置和方法。
背景技术
在半导体器件的制作过程中,一张晶片需要经过连续的很多个电路元件的制作过程。通过光刻胶和光掩模的结合可以将各种图案层转移到半导体晶片上。光掩模上载有一种放大图案,通过投影印刷可光学地还原在衬底上。再制作图案的层可以是半导体、半导体上的一种氧化物或覆盖半导体上的金属层。
通常,上千的图案形成在一张光掩模上。完成一给定的半导体器件的制作需要一系列的光掩模。每一个掩模控制涂有光刻胶的晶片上的图案窗口的曝光。光刻胶经过显影去除曝光部分,该部分允许淀积、注入或刻蚀各种材料。构成掩模系列的多重掩模图案是用严格控制间隔地定义来制造,在多数半导体制造过程中需要一系列掩模来完成半导体器件。由于该系列掩模是连续使用,掩模对准和由相继的掩模产生的特征之间的中心对中心的间隔必须与前面的掩模图案一致以在所制作的器件的层上形成一致的材料阵列。
众所周知,半导体制程的目的是获得电路图案的没有缺陷的曝光。由于集成电路由小规模向非常大规模集成电路的发展,超洁净制造空间成为越来越关键的因素。如在曝光期间落在光掩模表面上的个别空气微粒,会使曝光在掩模下面晶片上的电路崩溃。
为解决这个问题,光刻工业发展了保护膜组件以拦截颗粒和保护光掩模表面受到任何形式的污染。掩模保护膜组件的最大功能是保护掩模,使其不受外来污物的污染,而保持掩模的洁净。
一般,可将掩模保护膜组件(PELLICLE)分为两部份:(1)框架(FRAME):其是骨架部分,用于支持保护薄膜,一般,愈高其能忍受微粒的能力愈高,但须配合机台的设计使用,(2)薄膜(FILM):其是透明的薄膜,其厚度的均匀度,透光率是使用时重要参数。该框架通过其厚度支撑该保护膜拉紧并与掩模表面保持隔开。通常用一种胶粘剂将该框架粘接到光掩模版表面。
保护膜的寿命,除了人为损伤外,一般均可曝光数十万次,透光率衰减后才停用并更换。
但是,在从光掩模上安全去除保护膜组件方面遇到了很多困难。当清洁或替换损坏的保护膜时,必须首先去除该保护膜。目前,是借助于简单的手动工具和立体显微镜来手动完成的,如,用撬棒上的插入部等直接插入框架侧边上的插孔内,并直接将掩膜表面,掩膜外围的非电路图形区域作为支点,将保护膜组件撬起。但是,由于掩模表面很光滑,如果操作者不够熟练,很容易使撬棒滑入掩模上的图案区域,划伤掩模图案。同时,通过杠杆作用撬取保护膜和框架时产生的重压也可能导致掩模表面出现压痕或划伤。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置,从光掩模上容易去除保护膜组件,而不破坏光掩模上的图案质量。
根据本发明,提供了一种从光掩模上去除保护膜组件,而不破坏光掩模上的图案质量的方法和装置。
本发明的去除掩模保护膜组件的装置,包括:
第一板,用于支撑掩模版;
第二板,用于固定掩模版,有一个开口,与掩模版大小相配合,用于容置掩模版;
第三板,用于覆盖保护掩模版和容置保护膜组件,有一个开口,与保护膜组件大小相配合并大于保护膜组件,及多个限位部件,位于所述开口边缘;
撬棒,包括撬杆、横杆,与撬杆连接,以及两个插入部,与横杆连接。
根据本发明,所述的第一板上设置有至少三个限位圆柱体,用于限制并固定掩膜板水平面位置于第一板上;所述第二板上开口的两个相邻边上设置有相应数量的圆柱形凹孔分别与所述限位圆柱体配合。
所述的第一板和第二板的一侧分别设置有连接部件,使所述两板可以进行枢轴运动。所述的连接部件是轴销连接。
根据本发明,第二板和第三板可以是一个整体。
所述的第三板上设置有四个突出部分,每两个分别在所述开口的两侧,每两个之间有凹部,用于容置撬杆。
根据本发明,所述的第三板上至少有两个凹槽,设置于所述开口两边与开口边缘相连,其中有支撑部件,用于支撑被撬起的保护膜组件。较好是所述的凹槽为四个,每两个分别设置在有限位部件的开口的两侧。
所述的支撑部件包括:弯折的舌状部件,在所述弯折处有一圆孔;固定件,与所述开口边缘平行,并连接到所述凹槽两侧的所述第三板上;转轴,平行于所述开口边缘,穿过所述舌状部件的弯折处,并固定到所述凹槽的两侧,舌状部件可以绕其转动;扭矩型弹簧,套在所述转轴上所述舌状部件和所述凹槽的至少一侧之间,其一端固定于所述舌状部件,另一端固定于所述凹槽的一侧。所述的舌状部件,在未受外力作用时受扭矩型弹簧的约束,处于一平衡角度。
所述的折形舌状部件的在弯折处的夹角为120°和150°之间。较好为135°。
根据本发明,所述第一板的上表面和第三板的下表面有保护材料,较好是该保护材料为特氟龙(Teflon)
根据本发明,所述的撬杆与横杆为丁字形;所述插入部为圆柱形,并与保护膜组件的框架上的插孔配合。插入部与撬杆、横杆所构成的平面成120~150°。
根据本发明,所述限位部件为折形,固定在第三板上,形成略半U形通道,用于容置横杆。
根据本发明的一个方面,去除保护膜组件的方法,包括如下步骤:
a)将掩模版放在第一板上;
b)覆盖第二板和第三板,使第二板的开口周围包围掩模版,第三板上的开口周围包围保护膜组件;
c)撬棒的横杆插入限位部件;
d)插入部插入保护膜组件的框架侧边的插孔内,撬起;
e)取下保护膜组件,移开撬棒。
根据本发明的另一方面,去除保护膜组件的方法,包括如下步骤:
a)将掩模版放在第一板上;
b)覆盖第二板和第三板,使第二板的开口周围包围掩模版,第三板上的开口周围包围保护膜组件;
c)将撬棒的撬杆插入限位部件;
d)将插入部插入保护膜组件的框架侧边的插孔内撬起;
e)舌状部件支撑保护膜组件,移开撬棒,取下保护膜组件。
采用本发明的装置和方法,去除保护膜组件时,由于通过三个板对掩模版进行层层保护,其中第一板上表面与第三板下表面至少附有一薄层保护材质(较好为Teflon),而且具有限位部件限制撬棒碰到掩模上的图案区域,因此能够保证安全地去除保护膜组件而不破坏掩模版。
附图说明
下面结合附图详细介绍本发明。然而需要注意的是,这些附图只是用来说明本发明的典型实施例,而不构成为对本发明的任何限制,在不背离本发明的构思的情况下,可以具有其他更多等效实施例。而本发明的保护范围由权利要求书决定。为了容易了解,附图中的部件尺寸及比例进行了适当调整。
图1是本发明的一个实施例,去除掩模保护膜组件的装置的整体装配图。
图2是本发明的一个实施例,去除掩模保护膜组件的装置及掩模、保护膜组件进行配合的分解图。
图3是一掩模及保护膜组件的示意图。
图4A是本发明的一个实施例中第一板的示意图。
图4B-1是本发明的一个实施例中第二板的示意图。
图4B-2是图4B-1中第二板的反面示意图。
图4C是本发明的一个实施例中第三板的示意图。
图4D是本发明的一个实施例中撬棒的示意图。
图5是本发明的另一个实施例的第三板的变化图。
图6是本发明的又一个实施例的第三板的变化图。
图7是舌状部件设置的放大示意图。
图8A~8E是本发明的又一个实施例,去除掩模保护膜组件的舌状部件的工作状态示意图,其中左面的是主视剖面图,右面的是侧视剖面图。
图9A、9B是舌状部件的工作状态放大示意图。
附图标记说明
1 第一板
11 底座
12 连接件
13 限位圆柱体
2 掩模组件
21 光掩模
22 保护膜
23 框架
24 框架插孔
3 第二板
31 盖板
32 连接件
33 开口
34 缺口
35 圆柱形凹孔
4 第三板
41 盖板
42 突出部
43 凹部
44 开口
45 限位部件
46 舌状物
47 固定件
48 凹槽
49 转轴
50 扭矩型弹簧
5 撬棒
51 撬杆
52 横杆
53 插入部
具体实施方式
下面参考附图和具体实施方式,对本发明的装置和方法进行详细描述。
图1是根据本发明的去除掩模保护膜的装置的一个实施例的装配图(其中包括掩模组件)。图2是图1的分解图。
本发明的去除掩模保护膜组件的装置,如图1及图2所示,包括:第一板1,用于支撑掩模版;第二板3,用于固定掩模版;第三板4,用于覆盖保护掩模版和包围保护膜组件;撬棒5,用于撬起保护膜组件。
图3是掩模和保护膜组件的示意图。如图3所示,通常,在掩模版21上覆盖有保护膜组件,而保护膜组件包括:透明的保护膜22和框架23,框架23是支持保护薄膜的支架;该框架23通过其厚度支撑该保护膜22拉紧并与掩模21表面保持隔开。一般用一种胶粘剂将该框架23粘接到掩模版21的周围没有图形区的表面。透明的保护膜22一般使用的薄膜材料为硝化纤维素。
图4A~4D是本发明的一个实施例装置的各个部件的详细示意图。
如图4A所示,第一板1包括:底座11,连接件12和限位圆柱体13。限位圆柱体13至少为三个,其分布与掩模版大小相配合,通过限定掩模版的一个角使其相对固定。连接件12在底座11的一个侧边上的一部分上。底座11和连接件12可以由铝合金及其他具备足够硬度的金属材料制成。圆柱体可以是由铝合金及其他具备足够硬度的金属,也可是Teflon制成。圆柱体可以是圆柱状顶部倒角成为光滑的球面。第一板上表面附着(可以是粘合方式附着)一薄层保护膜,可以由Teflon材料制成。第一板也可以一体成型而得。
如图4B-1所示,第二板3是盖在第一板上包围掩模版,并使其固定,包括:盖板31,其上有一个开口33,其大小、厚度与掩模版2的大小、厚度相配合,开口位置与掩模版固定位置相对应;如图4B-2所示,圆柱形凹孔35,设置在第二板的反面开口33的与限位圆柱体对应的相邻两个边上,其大小形状与第一板上的限位圆柱体13配合,当覆盖第二板时,用于容置该限位圆柱体13;连接件32设置在盖板31的一个侧边的一部分上,两端分别有缺口34,使其与第一板的连接件枢轴地配合,相互配合保护掩模板。其材料同第一板可以由铝合金及其他具备足够硬度的金属材料制成。也可以一体成型而得。
又如图4A及4B所示,第二板3与第一板1是以枢轴连接,即在第一板的一侧边上两端部设置有连接件12,如固定轴,第二二板的一侧边上中部设置有连接件32,如轴套,以与第一板1的连接件12,如固定轴,形成可以相互进行枢轴运动的连接方式。这种方式使第二板3通过枢轴运动离开第一板1,不会对掩模板产生不良影响。
如图4C所示,第三板4,用于覆盖在第二板上,其包括:盖板41,其上设置有一个开口44,大小形状与保护膜框架23大小形状相配合,并稍大于保护膜框架23,以适合撬棒的横杆与插入部工作;同时,盖板41上设置有四个限位部件45,在靠近开口44的两个侧边的两端部上相对设置,每个限位部件与盖板41之间形成朝向开口44外侧的U形通道,用于容纳和挡止撬棒5的横杆52,该限位部件45可以是与盖板41一体成型而成,也可以是以焊接等形式固定到第三板上。第三板的材料没有特别限制,只要满足其坚固程度可适合于撬棒的挤压、摩擦等机械作用即可。限位部件的材料可以和第三板相同,也可以不同。第三板下表面,与光掩膜接触部分附着(可以是粘合方式附着)一薄层保护膜,可以由Teflon材料制成。
另外,第二板和第三板也可以是一个整体,一体成型而得。
图4D是撬棒的示意图。如图4D所示,撬棒由撬杆51、横杆52、插入部53构成,其中撬杆51和横杆52呈丁字形连接,在横杆52上设置有呈一适宜的间隔的两个插入部53,插入部53可以是圆柱体,顶端倒角成光滑球面,其大小与保护膜框架23上的插孔24相配合,其截面直径略小于插孔24直径,插入部53与撬杆51、横杆52构成的平面成一定角度,较好是120~150°,最好是135°。撬杆51与横杆52的直角间可以三角薄片或以三角架形式加固。
图5是本发明的另一个实施例的第三板的示意图。
如图5所示,第三板还可以包括四个突出部分42,每两个分别设置在开口44的没有限位部件45的两侧盖板41上,而且间隔一定距离形成凹部43,用于撬杆撬起时可以容置撬杆。突出部分42可以与盖板等一体成型而得。
图6是本发明的又一个实施例的第三板的示意图。
如图6所示,第三板还包括四个凹槽48、支撑部件和固定件47。凹槽48分别设置在盖板41上有限位部件45的开口44的两侧上,并间隔一定距离。支撑部件设置在该凹槽48中。固定件47在凹槽48上方平行于所述开口边缘固定于第三板上表面。
支撑部件包括:折形舌状部件46、转轴49和扭矩型弹簧50,如图7所示,舌状部件46通过在弯折处与转轴49连接,连接形式可以为,舌状部件46在转轴49方向有一通孔,转轴49穿过舌状部件46的通孔,其两端固定于凹槽48内两侧。舌状部件46至少一侧与凹槽48的内侧以扭矩型弹簧50连接,弹簧50的一端插入并固定于凹槽48的一侧,弹簧50的另一端插入并固定于舌状部件的一侧,从而舌状部件46可以绕着该转轴49转动。没有外力作用时舌状部件受扭矩型弹簧50所约束处于一平衡角度,如图8A的右图所示。所述舌状部件在弯折处的夹角为120°~150°,最好是135°。
根据本发明的一个实施例,去除保护膜组件的过程是按照如下步骤进行的:
a)将上面覆盖有保护膜组件的掩模版2放在第一板1上,掩膜板相邻两侧靠紧三个圆柱体。
b)覆盖第二板3与第三板4的合成体,使第二板的开口33周围包围掩模版2;使第三板的开口44周围包围保护膜组件22和23;
c)将撬棒5的横杆52两端插入限位部件45的U形通道处;
d)将插入部53插入保护膜组件的框架23边的插孔24中,向下压撬杆51,使保护膜框架23带着保护膜22,撬起;
e)取下保护膜组件,移开撬棒5。
图8A~8E是根据本发明的另一个实施例去除保护膜组件过程示意图,其中,左图是前视剖面图,右图是侧视剖面图。图9A、9B是图8D和图8E的局部放大俯视图(上)和侧视图(下)。
如图8A所示,掩模版还未放在该去除装置中,这时第一板1上的舌状部件46处于受扭矩型弹簧50约束的平衡角度。
a)将掩模版2放在第一板1上,如图7B所示;
b)覆盖第二板3及第三板4,使第二板的开口33周围包围掩模版2,使第三板4的开口44周围包围保护膜组件,如图8C及9A所示,这时第一板1上设置的舌状部件46处于受到保护膜框架的挤压的状态;
c)将撬棒5的横杆52置于限位部件45和第三板形成的U形通道中,如图8D所示;
d)将插入部53插入保护膜组件的框架23侧边的插孔24内,向下压撬杆51,使保护膜框架23带着保护膜22撬起,如图8E所示,这时舌状部件46前端由于受扭矩型弹簧50的复位约束,随着保护膜框架的升起,而自动滑到框架下面,并顶住保护膜组件的框架下面,起到支撑作用;
e)当保护膜框架是粘接到掩模板上时,在保护膜组件被撬起时,由于胶粘剂的张力,可能导致保护膜回落时有舌状部件46支撑保护膜组件,就可以先移开撬棒5,方便地取下保护膜组件,如图9B所示。
虽然以上所述是针对本发明的实施例,但本发明的其它及进一步的实施例可以在不背离其基本范围之下设计出,而其保护范围是由权利要求书的范围决定。