CN101986205A - 防尘薄膜组件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光刻用防尘薄膜组件，即使将该防尘薄膜组件贴合于曝光原版上，也能够尽可能降低因为该防尘薄膜组件框架的变形所导致的曝光原版的变形。为了达成上述目的，本发明提供一种光刻用防尘薄膜组件，其特征为：在防尘薄膜组件框架的一端面上设置防尘薄膜，在另一端面上设置粘合层，该粘合层的气泡的容量含有率为10～90％，且该粘合层所含有的气泡的数量平均直径宜为10～200μm。

Description

防尘薄膜组件
技术领域
本发明是关于一种光刻用防尘薄膜组件，其在制造LSI、超LSI等半导体装置或液晶显示板时作为光刻用掩膜的防尘器使用。
背景技术
在LSI、超LSI等半导体装置或液晶显示板等产品的制造过程中，会用光照射半导体晶圆或液晶用原板以制作形成图案，如果此时所使用的曝光原版有灰尘附着的话，由于该灰尘会吸收光，使光反射，除了会让转印的图案变形、使边缘变粗糙之外，还会使基底污黑，并损坏尺寸、品质、外观等。另外，在本发明中，“曝光原版”是光刻用掩膜(亦简称“掩膜”)以及初缩掩膜的总称。以下，以掩膜为例进行说明。
这些作业通常是在无尘室中进行，即使在该无尘室内要经常保持曝光原版的干净仍是相当困难，所以我们在曝光原版的表面贴合对曝光用光线的透光性良好的防尘薄膜组件作为防尘器使用。
防尘薄膜组件的基本构造，是由防尘薄膜组件框架以及设置于其上的防尘薄膜所构成。防尘薄膜是由硝化纤维素、醋酸纤维素、氟系聚合物等物质所构成，其对曝光用光线(g线、i线、248nm、193nm等)具备良好的透光性。在防尘薄膜组件框架上边部涂布防尘薄膜的良好溶剂，将防尘薄膜风干粘合，或用丙烯酸树脂、环氧树脂或氟树脂等粘合剂粘合。接着，为了在防尘薄膜组件框架下边部装设曝光原版，而设置由聚丁烯树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、丙烯酸树脂或硅氧烷树脂等物质所构成的粘合层，以及用来保护粘合层的初缩掩膜粘合剂保护用垫片。
防尘薄膜组件会覆盖曝光原版表面的图案区域。防尘薄膜组件是用来防止异物附着于曝光原版上而设置的构件，所以能够隔离该图案区域与防尘薄膜组件外部，防止防尘薄膜组件外部灰尘附着于图案表面上。
近年来，LSI的布局规则向0.25微米以下微细化发展，随之曝光光源也向短波长化发展，即，逐渐从原为主流的水银灯的g线(436nm)、i线(365nm)，转而使用KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)等光线。更加朝微细化发展，掩膜以及硅晶圆所要求的平坦程度也越来越严格。
防尘薄膜组件，在掩膜完成后贴合于掩膜上作为图案的防尘器用。当防尘薄膜组件贴合于掩膜上时掩膜的平坦度会产生变化。若掩膜的平坦度变差，如上所述，可能会发生焦点偏差等问题。另外，若平坦度产生变化，则掩膜上所描绘的图案形状会产生变化，而掩膜的叠合精度也会受到影响。
因为防尘薄膜组件贴合而造成掩膜平坦度变化的原因有若干个，目前我们了解其中最主要的一个原因是因为防尘薄膜组件框架的平坦度。
防尘薄膜组件，是通过位于防尘薄膜组件框架单侧的掩膜粘合剂贴合于掩膜上，当把防尘薄膜组件贴合到掩膜上时，通常会用20～30kg左右的力量将防尘薄膜组件压合在掩膜上。一般而言掩膜的平坦度其TIR(total indicator reading；指平面最高及最低点至平均平面的距离和)值在数μm以下，最前端的掩膜在1μm以下，然而防尘薄膜组件框架的平坦度一般在数10μm左右，比掩膜大很多。因此，当防尘薄膜组件贴合于掩膜上时，框架的凹凸会让掩膜的平坦度产生变化。若能够将防尘薄膜组件框架的平坦度提高到跟掩膜的平坦度相当的话，便有可能降低掩膜的平坦度的变化。
防尘薄膜组件框架一般是用铝合金制作。半导体光刻用的防尘薄膜组件框架，宽度为150mm左右，长度为110～130mm左右，一般是由剖面形成矩形形状的防尘薄膜组件框架条所构成。一般是从铝合金板切出防尘薄膜组件框架的形状，再将铝材压制成框架的形状，以制作出框架，由于宽度只有2mm左右很细而很容易变形，所以要制作出平坦的框架不是很容易。因此防尘薄膜组件框架想要达到与掩膜相当的平坦度是非常困难的。
为了防止防尘薄膜组件框架的变形导致掩膜的变形，专利文献1揭示一种用来将防尘薄膜组件贴合于掩膜上的掩膜粘合剂的厚度在0.4mm以上的防尘薄膜组件，并揭示一种掩膜粘合剂在23℃时的弹性系数在0.5MPa以下的防尘薄膜组件。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2008-65258号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，掩膜所要求的平坦度，从图案面的平坦度2μm的要求，逐渐变严格，在65nm技术节点以后要求宜在0.5μm以下，更宜为0.25μm。
一般而言，防尘薄膜组件框架的平坦度在20～80μm左右，如果将使用与掩膜相比平坦度较差的防尘薄膜组件框架的防尘薄膜组件贴合于掩膜上的话，框架的形状会转印到掩膜上，使掩膜产生变形。在贴合时约用200～400N(20～40kg重)的力量将防尘薄膜组件压合于掩膜上。掩膜表面的平坦度比防尘薄膜组件框架更平坦，当把防尘薄膜组件压合于掩膜上的动作完成后，防尘薄膜组件框架为了回复到原来的形状，会让掩膜变形。
若掩膜变形，掩膜的平坦度可能会变差，此时曝光装置会发生散焦的问题。另一方面即使掩膜变形而平坦度反而变好，由于形成于掩膜表面上的图案会歪曲，故会发生曝光时转印到晶圆上的图案也会歪曲的问题。因为图案的歪曲在掩膜的平坦度变差的情况下也会发生，故结论就是只要贴合防尘薄膜组件让掩膜变形，就必定会发生图案歪曲的问题。
本发明所要解决的问题在于提供一种光刻用防尘薄膜组件，即使将防尘薄膜组件贴合到曝光原版上，也能够尽可能降低因为防尘薄膜组件框架的变形所导致的曝光原版的变形。
用于解决问题的方案
本发明的上述问题，可通过以下的手段(1)解决的。较佳实施方案(2)～(7)也一起列出。
(1)一种光刻用防尘薄膜组件，其特征为：在防尘薄膜组件框架的一端面上设置防尘薄膜，在另一端面上设置粘合层，该粘合层的气泡的容量含有率为1～90％。
(2)根据(1)所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，该粘合层所含有的气泡的数量平均直径为10～200μm。
(3)根据(1)或(2)所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，该粘合层的厚度为0.3mm以上。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，该粘合层在23℃的弹性系数为0.6MPa以下。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，该粘合层是由硅酮粘合剂(silicone adhesive)所构成。
(6)根据(1)～(4)中任一项所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，该粘合层是由丙烯酸系粘合剂所构成。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，含有对该粘合层中所残留的溶剂加热使其发泡所形成的气泡。
发明的效果
若利用本发明，则通过降低防尘薄膜组件粘合层的表观弹性，能够在将防尘薄膜组件贴合于掩膜等构件上时降低掩膜等构件的歪曲变形。因此，能够尽可能降低因为防尘薄膜组件框架的变形所导致的曝光原版的变形。特别是即使使用相同材料的粘合剂也能够让表观弹性降低。因此，能够更忠实地再现掩膜上所描绘的图案，并达到提高掩膜叠合精度的目的。
附图说明
图1是表示本发明所使用的光刻用防尘薄膜组件的基本构造的示意图。
附图标记说明
1防尘薄膜
2粘合层
3防尘薄膜组件框架
4发泡粘合层
5曝光原版
6气压调整用孔(通气口)
7除尘用过滤器
10防尘薄膜组件
具体实施方式
首先参照图1说明本发明所使用的防尘薄膜组件的基本构造。
图1是表示本发明所使用的光刻用防尘薄膜组件的基本构造的示意图。
如图1所示的，本发明的防尘薄膜组件10，在防尘薄膜组件框架3的上端面隔着防尘薄膜贴合用粘合层2设置防尘薄膜1，此时，用来将防尘薄膜组件10粘贴于曝光原版(掩膜基板或是初缩掩膜)5上的发泡粘合层4设置在防尘薄膜组件框架3的下端面，该发泡粘合层4的下端面以可剥离的方式粘贴着垫片(未图示)。另外，在防尘薄膜组件框架3上设置气压调整用孔(通气口)6，亦可更进一步设置用来去除微粒的除尘用过滤器7。
这些防尘薄膜组件构成要件的大小与通常的防尘薄膜组件，例如半导体光刻用防尘薄膜组件、大型液晶显示板制造光刻步骤用防尘薄膜组件等相同，另外，其材质亦可使用已知的材质。
防尘薄膜的种类并无特别限制，例如可使用已知的准分子激光用的非晶质氟聚合物等。非晶质氟聚合物，例如：Cytop[旭硝子(股)公司制，商品名]、铁氟龙(登记商标)AF(Du Pont公司制，商品名)等。使用这些聚合物制作防尘薄膜时，亦可因应需要先将其溶解于溶剂中再使用，例如可将其适当溶解于氟系溶剂中。
关于防尘薄膜组件框架的基材，可使用已知的铝合金基材，宜使用JIS(Japanese Industrial Standards；日本工业规格)A7075、JIS A6061、JIS A5052等基材，使用铝合金基材时，只要能够确保防尘薄膜组件框架的强度即可，其他并无特别限制。防尘薄膜组件框架表面，在设置聚合物覆膜之前，宜用喷砂或化学研磨使其粗糙化。在本发明中，该框架表面的粗糙化方法可采用已知的方法。对于铝合金材，宜先用不锈钢、碳化硅、玻璃细珠等对表面实施喷砂处理，再用NaOH等实施化学研磨，让表面粗糙化。
发泡粘合层4所使用的粘合剂，可选用各种适当的粘合剂，宜使用丙烯酸粘合剂或SEBS[聚(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)]系粘合剂以及硅氧烷系粘合剂，更宜使用丙烯酸粘合剂或硅氧烷系粘合剂。
本发明的光刻用防尘薄膜组件与曝光原版的粘合层(在本发明中亦简称为“粘合层”)其气泡的容量含有率在10～90％。
气泡的容量含有率宜在10～80％，更宜在10～50％。
若气泡的容量含有率未达10％，则降低弹性系数的功效会受到影响，若超过90％则机械强度会有降低的倾向。若在50％以下，则气泡以不连续的独立状态被内包于粘合层中，而能够获得充分的强度，是特别良好的实施方案。
在本发明的光刻用防尘薄膜组件中，该粘合层所含有的气泡的大小，其数量平均直径宜在10～200μm，更宜在10～120μm，最好是在50～120μm。
若在上述的数值范围内，便能够维持粘合层的粘合效果，并降低粘合层的弹性系数。
气泡的大小，可用光学显微镜观察发泡粘合层剖面而测得，平均值为30个气泡的算数平均值。
让掩膜粘合剂含有气泡的方法，并无特别限定，可采用已知的方法，包含溶剂挥发法、加压法以及发泡剂法。
溶剂挥发法，是在将含有溶剂的粘合剂涂布于框架上之后，在残留着溶剂的状态下对框架/粘合剂急速加热的方法。此时，可用溶剂的残留比例、加热时的升温速率等控制气泡的尺寸大小。
当采用溶剂挥发法时，挥发溶剂的沸点的较佳范围在常压下宜为30～200℃，更宜为50～150℃。在实际应用上多将沸点较低的溶剂急速加热以形成气泡。
急速加热的具体方法并无特别限定，可使用例如：对防尘薄膜组件框架感应加热、用高热源接触粘合剂、闪光光源造成光热变换等方法。例如，可对含有碳黑等着色剂并残留溶剂的粘合层利用氙光源进行闪光曝光，将粘合层急速加热，使其发泡。
该粘合层的加温温度，可根据粘合剂的种类、溶剂的种类而变化，例如，宜在40～150℃，更宜在50～120℃，最好是在60～120℃。
亦可在发泡时让压力随着大气压变化。在此情况下，于加热时，比起加压而言减压更好。减压时，宜与加热同步而在短时间内减压。
加压法，是预先让粘合剂处于加压状态而使气体溶解于其内部，再于对防尘薄膜组件框架涂布粘合剂时回复到常压的方法。溶入粘合剂内部的气体，在回复到常压时会产生气泡。可选择调整加压的压力、气体种类等以控制发泡气泡的尺寸大小。关于气体的种类，可使用空气、氮气，二氧化碳等气体。这个方法在气泡不易从粘合剂散逸的情况下特别有效。
发泡剂法，是使用会与粘合剂组成成分或添加剂发生反应而产生气体的发泡剂的方法。此时，即使在未残留溶剂的状态下也能产生气泡。此时，亦可根据发泡剂的种类和剂量以及加热时的升温速率等来控制气泡的尺寸大小。
可使用的发泡剂包含：碳酸氢钠、苯胺重氮苯、偶氮双甲酰胺，二亚硝基五亚甲基四胺等。
在本发明的光刻用防尘薄膜组件中，发泡粘合层在23℃的表观弹性系数宜在0.6MPa以下。
又，表观弹性系数的定义与其测定方法如下：
“表观弹性系数”是指处于含有气泡状态下的粘合剂的弹性系数。一般而言含有气泡的粘合剂的弹性系数，会比不含气泡的粘合剂的弹性系数更低。
其测定方法，是将粘合剂作成片材状，利用拉伸试验机将片材从两侧拉伸，便能从此时的位移、应力、片材的剖面积求出表观弹性系数。
在大多情况下，让未发泡的粘合剂发泡，可使表观弹性系数降低到无发泡粘合剂的弹性系数的1/2～1/5。
例如硅氧粘合剂，具有约1MPa的弹性系数，使其发泡，便能将其表观弹性系数降低到0.6MPa以下，在较佳的情况下更能使其降低到0.1～0.3MPa。
该粘合层的厚度宜在0.3mm以上，更宜在0.3～0.8mm，最好是在0.3～0.5mm。让粘合层的厚度稍微大一点，即使贴合平坦度很差的防尘薄膜组件，也能防止曝光原版的良好平坦度劣化。
[实施例]
以下利用实施例具体例示说明本发明。又，在实施例以及比较例中“掩膜”是记载作为“曝光原版”的实施例，对初缩掩膜而言也同样适用，自不待言。
(实施例1)-溶剂挥发法(1)-
用纯水将铝合金制的防尘薄膜组件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，粘合剂侧的平坦度为30μm)洗净后，在其端面上涂布信越化学工业(股)公司制的硅氧粘合剂(商品名：X-40-3122A)，之后立即以电磁感应加热的方式对防尘薄膜组件框架进行加热。以室温在1分钟升到80℃的升温速度加热，之后在80℃保持5分钟的加热状态，让粘合层中所残留的混合溶剂(庚烷以及甲苯)从粘合剂内部挥发。经过该处理之后，粘合剂的气泡的容量含有率为30％，气泡的数量平均直径为70μm。另外，发泡硬化后的粘合剂的表观弹性系数为0.4MPa，其厚度为0.3mm。
在防尘薄膜组件框架的粘合面的相反面涂布旭硝子(股)公司制的Cytop粘合剂(商品名：CTX-A)。之后，将防尘薄膜组件框架加热到130℃，让粘合剂硬化。
之后，将上述防尘薄膜组件框架的粘合剂侧贴合于比上述防尘薄膜组件框架更大的铝框所持取的防尘薄膜上，除去比防尘薄膜组件框架更外侧的部分，完成防尘薄膜组件1。
将该防尘薄膜组件1贴合于平坦度0.25μm的掩膜上之后，发现掩膜的平坦度变成0.37μm。防尘薄膜组件贴合后的掩膜的平坦度的变化量为0.12μm，很小，抑制在贴合前的平坦度亦即0.25μm以下，获得良好的结果。该结果归纳于表1以及表2。
(实施例2)-溶剂挥发法(1)-
除了将实施例1所使用的条件按照表1所示的方式变更之外，制作与实施例1完全相同的防尘薄膜组件，评价掩膜贴合前后的平坦度。将所得到的结果一起显示于表1以及表2。
(实施例3)-溶剂挥发法(2)-
用纯水将铝合金制的防尘薄膜组件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，粘合剂侧的平坦度为30μm)洗净后，在其端面上涂布信越化学(股)制的硅氧粘合剂(商品名：X-40-3122A)，之后立即让粘合层接触在加热到80℃的铝板上所铺设的厚度75μm的隔离部，就这样保持接触2小时。经过该处理之后，粘合剂的气泡的容量含有率为10％，气泡的数量平均直径为120μm。另外硬化后的粘合剂的表观弹性系数为0.6MPa，其厚度为0.3mm。
在防尘薄膜组件框架的粘合面的相反面涂布旭硝子(股)公司制的Cytop粘合剂(商品名：CTX-A)。之后，将防尘薄膜组件框架加热到130℃，让粘合剂硬化。
之后，将上述防尘薄膜组件框架的粘合剂侧贴合于比上述防尘薄膜组件框架更大的铝框所持取的防尘薄膜上，除去比上述防尘薄膜组件框架更外侧的部分，完成防尘薄膜组件1。
将该防尘薄膜组件1贴合于平坦度0.25μm的掩膜上之后，发现掩膜的平坦度变成0.45μm。防尘薄膜组件贴合后的掩膜的平坦度的变化量为0.20μm，很小，获得良好的结果。该结果归纳于表1以及表2。
(实施例4)-溶剂挥发法(2)-
除了将实施例3所使用的条件按照表1所示的方式变更之外，制作与实施例3完全相同的防尘薄膜组件，评价掩膜贴合前后的平坦度。将所得到的结果一起显示于表1以及表2。
(实施例5)-加压法-
用纯水将铝合金制的防尘薄膜组件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，粘合剂侧的平坦度为30μm)洗净后，在其端面上涂布日本合成化学(股)公司制的丙烯酸系粘合剂(商品名：Corporneil 5672)。另外，粘合剂预先在注射器中调合，将加压空气送入以500kPa加压30分钟之后，一边保持着压力一边涂布到框架上。另外由于涂布时粘合剂会减压到常压，故溶入粘合剂中的空气会形成微细气泡。在粘合面的相反面上涂布旭硝子(股)公司制Cytop粘合剂(商品名：CTX-A)，之后将上述防尘薄膜组件框架加热到130℃，让粘合剂以及粘合剂硬化。
粘合剂的气泡的容量含有率为30％，气泡的数量平均直径为10μm。硬化后的粘合剂的表观弹性系数为0.25MPa，其厚度为0.4mm。
之后，将上述防尘薄膜组件框架的粘合剂侧贴合于比上述防尘薄膜组件框架更大的铝框所持取的防尘薄膜上，除去比上述防尘薄膜组件框架更外侧的部分，完成防尘薄膜组件1。
将该防尘薄膜组件1贴合于平坦度0.25μm的掩膜上之后，发现掩膜的平坦度变成0.30μm。防尘薄膜组件贴合后的掩膜的平坦度的变化量为0.05μm，很小，获得良好的结果。该结果归纳于表1以及表2。
(实施例6)-加压法-
除了将实施例5所使用的条件按照表1所示的方式变更之外，制作与实施例5完全相同的防尘薄膜组件，评价掩膜贴合前后的平坦度。将所得到的结果一起显示于表1。
(实施例7)-发泡剂法-
用纯水将铝合金制的防尘薄膜组件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚为2mm，粘合剂侧的平坦度为30μm)洗净后，在其端面上涂布混合了三协化成(股)公司制的发泡剂(商品名：Cellmic)的信越化学工业(股)公司制的硅氧粘合剂(商品名：X-40-3122A)。涂布后放置于室温下3小时，之后缓缓加热到130℃让溶剂蒸发。之后将框架加热到180℃，让发泡剂分解，使粘合剂产生气泡。
在粘合面的相反面涂布旭硝子(股)公司制Cytop粘合剂(商品名：CTX-A)，之后将上述防尘薄膜组件框架加热到130℃，让粘合剂硬化。
粘合剂的气泡的容量含有率为50％，气泡的数量平均直径为200μm。硬化后的粘合剂的表观弹性系数为0.18MPa，其厚度为0.5mm。
之后，将上述防尘薄膜组件框架的粘合剂侧贴合于比上述防尘薄膜组件框架更大的铝框所持取的防尘薄膜上，除去比上述防尘薄膜组件框架更外侧的部分，完成防尘薄膜组件1。
将该防尘薄膜组件1贴合于平坦度0.25μm的掩膜上之后，发现掩膜的平坦度变成0.29μm。防尘薄膜组件贴合后的掩膜的平坦度的变化量为0.04μm，很小，获得非常良好的结果。该结果归纳于表1以及表2。
另外，在表2中，比较例的硅氧粘合剂的弹性系数是表示粘合剂的硅氧烷化合物本身的弹性系数。
[表1]
Figure BSA00000199626000131
[表2]
Figure BSA00000199626000141

Claims (7)

1.一种光刻用防尘薄膜组件，其特征为，
在防尘薄膜组件框架的一端面上设置防尘薄膜，在另一端面上设置粘合层，该粘合层的气泡的容量含有率为10～90％。
2.根据权利要求1所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
该粘合层所含有的气泡的数量平均直径为10～200μm。
3.根据权利要求1或2所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
该粘合层的厚度在0.3mm以上。
4.根据权利要求1或2所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
该粘合层在23℃的弹性系数在0.6MPa以下。
5.根据权利要求1或2所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
该粘合层是由硅酮粘合剂所构成。
6.根据权利要求1或2所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
该粘合层是由丙烯酸系粘合剂所构成。
7.根据权利要求1或2所述的光刻用防尘薄膜组件，其中，
含有将该粘合层中所残留的溶剂加热使其发泡而形成的气泡。
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