CN107436534A

CN107436534A - 表膜构件

Info

Publication number: CN107436534A
Application number: CN201710379521.6A
Authority: CN
Inventors: 西村晃范
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2017-12-05
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: KR20170134225A; TWI804221B; JP2017211516A; JP6532428B2; TW202222936A; US20170343895A1; US10429730B2; EP3971646A1; EP3249467A1; EP3249467B1; TWI760337B; TW201819492A; KR20220100823A; KR102418136B1; CN107436534B

Abstract

本发明的目的在于提供一种表膜构件，在使表膜构件框架与光掩模贴合时，能减少从表膜构件框架向光掩模传递的应力，抑制光掩模的变形。本发明的表膜构件包括框状的表膜构件框架和张设于表膜构件框架的上端面的表膜，其特征在于，在表膜构件框架的与上端面相对的下端面，在其整周上设有包括凝胶状物质的密封材料层，并且在表膜构件框架的下端面的一部分的多个部位设有粘合剂层。

Description

表膜构件

技术领域

本发明涉及在制造半导体器件、印刷基板、液晶显示器等时用于防污的表膜构件(pellicle)。

背景技术

在LSI、超LSI等半导体的制造、液晶显示器等的制造中，对半导体晶圆、液晶用原板照射光来形成图案，但是如果此时所使用的光掩模或者中间掩模(以下仅记为光掩模)附着有污物，则会有如下问题：边缘变粗糙，基底污黑等，导致尺寸、质量、外观受损。

因此，通常在无尘室中进行这些作业，但是即使如此也难以保证光掩模总是清洁，因此对光掩模表面贴附用于防污的表膜构件之后进行曝光。在这种情况下，异物不会直接附着于光掩模的表面，而是附着在表膜构件上，因此在光刻时只要使焦点对准到光掩模的图案上即可，表膜构件上的异物与转印无关。

一般，表膜构件是将透光性良好的包括硝化纤维、醋酸纤维或者氟树脂等的透明表膜在对包括铝、不锈钢、聚乙烯等的表膜构件框架的上端面涂敷表膜的良溶剂后进行风干而将其粘接(参照专利文献1)，或者用丙烯酸树脂、环氧树脂等粘接剂将透明表膜粘接(参照专利文献2和专利文献3)。而且，表膜构件框架的下端包括：粘合层，其用于粘接到光掩模，包括聚丁烯树脂、聚醋酸乙烯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂等；以及用于保护粘合层的脱模层(分离层)。

然后，将这种表膜构件装配到光掩模的表面，通过光掩模对形成于半导体晶圆、液晶用原板的光致抗蚀剂膜进行曝光时，污物等异物附着于表膜构件的表面而不直接附着于光掩模的表面，因此只要使焦点位于形成于光掩模的图案上来照射曝光用的光，就能避免污物等异物的影响。

然而，近年来，半导体器件和液晶显示器越来越高集成化、微细化。当前，将32nm程度的微细图案形成于光致抗蚀剂膜的技术也已投入实用。如果是32nm程度的图案，则能通过在半导体晶圆或液晶用原板与投影透镜之间充满超纯水等液体，利用氟化氩(ArF)准分子激光对光致抗蚀剂膜进行曝光的液浸曝光技术、多重曝光等使用现有的准分子激光的改进技术来应对。

但是，下一代的半导体器件、液晶显示器要求形成进一步微细化的图案，使用如以往那样的表膜构件和曝光技术已难以形成更微细的图案。

因此，近年来，作为用于形成更微细的图案的方法，使用以13.5nm为主波长的EUV光的EUV曝光技术受到关注。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开昭58-219023号公报

专利文献2：美国专利第4861402号

专利文献3：特公昭63-27707号公报

发明内容

发明要解决的问题

此外，随着半导体器件、液晶显示器的微细化的发展，关系到成品率的表膜构件会在将表膜构件贴附于光掩模时由于其应力而使光掩模变形(PID；Pellicle InducedDistortion：表膜构件引起的变形)，结果是形成的图案的位置精度出现偏差，因此难以形成微细图案成为大问题。

在通常的表膜构件中，在表膜构件框架的下端面在整周上设有粘合剂层，在将表膜构件贴附于光掩模时，光掩模会从表膜构件框架的整个一个端面受到应力，产生由于该应力导致光掩模变形的问题。如果由于从表膜构件框架受到的应力导致光掩模变形，则根据变形的程度而有时难以形成目标微细图案。

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种表膜构件，在使表膜构件框架与光掩模贴合时，能减少从表膜构件框架传递到光掩模的应力，抑制光掩模的变形。

本发明的发明人为了达到上述目的而反复深入研究，发现如果在表膜构件框架的下端面，在其整周上设置包括柔软的凝胶状物质的密封材料层，并且在其下端面的一部分的多个部位形成粘合材料层，则与在表膜构件框架的整周上连续形成粘合材料层的现有的情况相比，能缓解从表膜构件施加给光掩模的应力，能将PID抑制得小，完成了本发明。

用于解决问题的方案

即，本发明的表膜构件包括框状的表膜构件框架和张设于表膜构件框架的上端面的表膜，其特征在于，在表膜构件框架的与上端面相对的下端面，在其整周上设有包括凝胶状物质的密封材料层，并且在表膜构件框架的下端面的一部分的多个部位设有粘合剂层。

另外，本发明的表膜构件的特征在于，在表膜构件框架上设有多个伸出部，并且在该伸出部的下端面设有粘合剂层。并且，优选这种情况下的粘合剂层的面积相对于除了伸出部以外的表膜构件框架下端面的面积为1～80％。

而且，优选本发明中使用的凝胶状物质为有机硅凝胶，优选其针入度为40～150。优选粘合剂层包括有机硅粘合剂或者丙烯酸粘合剂。

发明效果

根据本发明，与以往相比能缓解从表膜构件施加给光掩模的应力，能抑制PID。因此，能有效地应用于PID的影响特别成问题的EUV光刻等。

附图说明

图1是从表膜构件框架的下端面侧观察本发明的表膜构件所见的概略示意图。

附图标记说明

1 表膜构件框架

2 表膜构件框架框部

3 表膜构件框架伸出部

4 粘合剂层

5 密封材料层。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的一个实施方式，但是本发明不限于此。

本发明的表膜构件在应用于对光掩模的变形特别成问题的半导体进行制造的用途时效果特别大，但是不限于该用途。例如，除了能用于制造一边为150mm左右的半导体的用途以外，还能在用于制造一边为200～300mm的印刷基板的用途乃至用于制造一边接近500～2000mm的液晶、有机EL显示器的用途中，应用于贴附表膜构件所导致的光掩模变形会成为问题的表膜构件。

本发明的表膜构件包括框状的表膜构件框架和张设于表膜构件框架的上端面的表膜。表膜构件框架的材质能采用铝合金、钢铁、不锈钢、黄铜、殷钢、超殷钢等金属、合金、PE、PA、PEEK等工程塑料、GFRP、CFRP等纤维复合材料等公知材料。

另外，优选其表面被处理成黑色，并且根据需要而实施用于防止起尘的涂装等表面处理。例如，在使用铝合金的情况下，优选实施氧化铝膜处理、化学转化处理等表面处理，在钢铁、不锈钢等的情况下，优选实施黑色镀铬等表面处理。

在表膜构件框架的内面会捕获、固定浮游异物，因此还优选涂敷丙烯酸系粘合剂、有机硅系粘合剂等粘合性物质。另外，为了防止起尘，还优选仅在表膜构件框架的内面或者其整个面形成丙烯酸系树脂、氟系树脂等非粘合性树脂的覆膜。这些粘合性树脂、非粘合性树脂的覆膜的形成能通过喷涂、浸渍、粉体涂装、电泳涂装等公知的方法进行施工。

另外，为了操纵等用途，也可以在表膜构件框架的外面设有多处夹具孔、槽等，另外，还优选通过机械刻印或者激光刻印来实施型号、制造编号、条形码等的显示。

而且，为了进行表膜构件贴附后的内部气压调整，也可以设置通气孔，为了异物的侵入而在其外侧装配包括PTFE等多孔质薄膜的过滤器。此时的过滤器的装配也可以是设置适当材质的粘合层等而直接贴附于表膜构件框架的外面等。并且，这些通气孔、过滤器的配置位置、个数、其形状能考虑所要求的通气性、操纵的便利等来决定。

表膜可以根据所使用的曝光用光源而从纤维素系树脂、氟系树脂等材料中选择最佳材料，从透射率、机械强度等观点出发从0.1～10μm程度的范围中选择最佳膜厚进行制作，并且可以根据需要设置防反射层。特别是，在曝光用光源采用EUV光的情况下，也能使用膜厚为1μm以下的极薄的硅膜、石墨烯膜。并且，用于在表膜构件框架的上端面张设表膜的粘接剂能采用丙烯酸系粘接剂、氟系粘接剂、有机硅系粘接剂等公知的粘接剂。

本发明的表膜构件的特征在于，在表膜构件框架的与张设表膜的上端面相对的下端面，在其整周上设有包括凝胶状物质的密封材料层，并且在该表膜构件框架的下端面的一部分的多个部位设有粘合剂层。

在此所说的凝胶状物质特别指柔软的弹性体，不受组成、结构等限定。更具体地说，是指弹性模量为10⁵N/mm²以下的弹性体的固体。

这种凝胶状物质能自由选择所谓高分子凝胶、聚氨酯凝胶等，特别优选使用耐光性优异的有机硅凝胶。有机硅凝胶比有机硅橡胶的交联密度小，主要用作灌封材料。

具体地说，能举出：KE-104Gel(65)、KE-1051J(A/B)、KE-1052(A/B)、KE-110Gel、KE-1056、KE-57(信越化学工业(株)产品名)、WACKER SilGel 612、WACKER SilGel 610、SEMICOSIL 911、SEMICOSIL 912、SEMICOSIL 914、SEMICOSIL 915HT、SEMICOSIL 920LT、SEMICOSIL 924、CENUSIL GEL 100(旭化成瓦克有机硅(株)产品名)、JCR 6107、JCR 6109、JCR 6109S、JCR 6110、EG-3810、527、SE 1896FR EG、EG-3000、EG-3100、CY 52-272、CY 52-276、SE 4430、SE 4440-LP、SE 4445 CV(东丽道康宁(株)产品名)、TSJ3195-W、TSJ3185、TSJ3187、TSJ3175、TSE3051、TSE3051-FR、TSE3051-L、TSE3062、TSE3070(迈图高新材料公司产品名)等。

该凝胶状物质的硬度能通过JIS K 6249：2003(JIS K 2220：2013，ISO 2137：2007)规定的针入度试验进行评价。具体地说，测定1/4圆锥(总负荷：9.38±0.025)以规定时间(5±0.1秒钟)进入的深度，将所得到的值(1/10mm)作为针入度。

优选本发明中使用的凝胶状物质的针入度为40～150，特别优选为60～120。针入度越大，则对光掩模造成的影响越小，但是如果针入度超过150，则会过于柔软而难以保持密封材料层的形状。另外，如果不到40，则会过硬而使表膜构件对光掩模的影响(变形)变大而不优选。另外，该凝胶状物质如果是双组分有机硅凝胶，则能通过调节固化剂的配合比来调整针入度，因此是优选的。

另外，虽然凝胶状物质也可以是具有微粘合性的构成，但是如果粘合力过强，则与普通的表膜构件同样，PID会变大。认为这是由于表膜构件特别是表膜构件框架的形状会对光掩模的形状造成影响，在粘合力强的情况下，就会保持该应力带来的形状变化。

此外，在此所说的微粘合性是指如后述的比较例2那样，在表膜构件框架下端面的框部仅设有包括凝胶状物质的层时，在长期贴附试验中无法保持90日的程度的粘合力。因此，该微粘合性是被相对评价的，根据表膜构件的大小、原材料、重量等，该凝胶状物质是否具有微粘合性的情况会不同。

包括凝胶状物质的密封材料层可以利用其自粘合性设置于表膜构件框架的下端面，但也可以根据需要而通过粘合剂、粘接剂设置密封材料层。

在本发明的表膜构件中，在表膜构件框架的下端面的多个部位断续地设有粘合剂层，但是在这种情况下，粘合剂层可以设置于在整周上设于表膜构件框架的下端面的密封材料层的外周侧，也可以设置于密封材料层的内周侧。

另外，例如图1所示，优选在表膜构件框架1上设置多个伸出部3，将粘合剂层4形成于该伸出部3。这种情况下的伸出部3是构成表膜构件框架1的一部分。而且，如果表膜构件框架1具有足够的宽度，则也可以不形成伸出部3，而是使密封材料层5和粘合剂层4以部分并列的方式形成于在表膜构件框架1的下端面(未图示)。

设置粘合剂层4和伸出部3的位置没有特别限定，例如，可以如图1那样设于表膜构件框架长边的四个角附近，也能仅设于短边或设于长边和短边这两者。不过，表膜构件框架1的四个角容易成为表膜构件脱落的起点，因此优选将粘合剂层4和伸出部3设于表膜构件框架1的四个角附近。

另外，粘合剂层4和伸出部3的面积需要考虑到粘合剂的粘合力、表膜构件的重量等而设定，以能长期稳定保持。即，如果粘合剂的粘合力大，则小的面积即可，但如果粘合力小，则需要大的面积。另一方面，如果粘合力过大，则将表膜构件从光掩模剥离时的残渣可能会成为问题，因此需要选择具有适度的粘合力的粘合剂。

在本发明中，通过在表膜构件框架的下端面断续地设置粘合剂层，能缓解从表膜构件施加到光掩模的应力。粘合剂层的面积越小，其效果越大，能使PID变小。因此，粘合剂层的面积可以是与除了伸出部以外的表膜构件框架下端面的面积相同，但是如果相对于除了伸出部以外的表膜构件框架下端面的面积为1～80％，则能使PID更小，因而是优选的，而且，如果考虑到要将表膜构件长期稳定地保持于光掩模，则更优选为4～50％。

粘合剂层的材质能使用橡胶系粘合剂、聚氨酯系粘合剂、丙烯酸系粘合剂、SEBS粘合剂、SEPS粘合剂、有机硅粘合剂等公知的粘合剂。特别是，在曝光用光源采用EUV光的情况下，优选使用耐光性等优异的有机硅粘合剂。另外，优选可能起雾原因的放气(outgas)较少的粘合剂。

为了确保光掩模安装后的稳定性并且进一步减少表膜构件对光掩模造成的影响，优选粘合剂层和密封材料层的表面的平面度为30μm以下。另外，也可以根据需要使截面形成为凸状等。

另外，优选粘合剂层和密封材料层的厚度大致相同，但是在将表膜构件安装于光掩模时，只要能使密封材料层紧贴于光掩模，则厚度也可以不同。不过，在形成粘合剂层和密封材料层时，在制造工序上优选同时按压到石英基板等来进行平坦化处理，这样，粘合剂层与密封材料层的厚度会大致相同。

在粘合剂层和密封材料层的表面，出于保护的目的，而能安装对厚度50～300μm程度的PET制膜等的表面赋予了剥离性的分离层。也可以对表膜构件的容器或者表膜构件的支撑单元等动脑筋来省略分离层。

在本发明中，通过在表膜构件框架的下端面断续地设置粘合剂层，能缓解表膜构件施加到光掩模的应力，因此能用PID的值来评价安装表膜构件后的光掩模的变形，该PID的值越小越优选。

在此，PID是指使用Corning Tropel公司制造的FlatMaster(平面度仪)，将表膜构件贴附前后的正方向和负方向的最大变形量之和作为PID的数值(大小)。

另外，在表膜构件框架的下端面，在其整周上设有包括凝胶状物质的密封材料层。该密封材料层与光掩模紧贴，防止异物侵入表膜构件内。而且，构成该密封材料层的凝胶状物质与现有的粘合剂等相比非常柔软，因此能减少对光掩模的影响。

[实施例]

以下，示出实施例和比较例来对本发明进行具体说明。以下所示的实施例是在表膜构件框架设有伸出部的情况，但是本发明不限于这些实施例。

〈实施例1〉

如图1所示，实施例1是设有伸出部3，并在该处形成有粘合剂层4的情况。在这种情况下，设于伸出部3的粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架1的下端面的面积为4％。

在该实施例1中，首先，准备超殷钢制的表膜构件框架1，其外部尺寸为149.4mm×116.6mm，内部尺寸为145.4mm×112.6mm，高度为1.7mm，在长边的四个角附近设有4处3.2mm×3.2mm、高度为1.7mm的伸出部3。另外，在该表膜构件框架1的短边的中央部还设有直径为1.0mm的过滤孔。

接下来，用纯水对准备好的表膜构件框架1进行清洗后，在表膜构件框架1的上端面和表膜构件框架1的伸出部3的下端面涂敷有机硅粘合剂(KE-101A/B；信越化学工业(株)产品名)。进而，对表膜构件框架框部2的下端面涂敷针入度为65的有机硅凝胶(KE-1052A/B；信越化学工业(株)产品名)。

然后，将包括由多孔部支撑的单晶硅的表膜贴附于表膜构件框架1的上端面，将露出到表膜构件框架1的外侧的表膜除去，从而完成表膜构件。

将制作好的表膜构件贴附于150mm见方的光掩模基板，以表膜构件在下的状态将温度保持在80℃，进行90日的长期贴附试验。表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也没有从光掩模脱落。

另外，将制作好的表膜构件贴附于150mm见方的光掩模基板，进行了PID的评价，将实施例1的表膜构件安装到光掩模时的PID的值为21nm。此外，在此将向光掩模贴附表膜构件的条件设为负荷5kgf，负荷时间30秒。

〈实施例2〉

在实施例2中，将表膜构件框架1的伸出部3的大小设为10.2mm×10.2mm，高度设为1.7mm，使粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架下端面的面积为40％，除此以外，与实施例1同样地制作表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也没有从光掩模脱落。另外，将表膜构件安装于光掩模时的PID的值为23nm。

〈实施例3〉

在实施例3中，将表膜构件框架1的伸出部3的大小设为2.3mm×2.3mm，高度设为1.7mm，使粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架下端面的面积为2％，除此以外，与实施例1同样地制作表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在第76日从光掩模脱落，而将表膜构件安装到光掩模时的PID的值为21nm。在该实施例3中，表膜构件的保持期间为76日，比较长，且能将PID抑制得小，因此充分达到了本发明的目的。

〈实施例4〉

在实施例4中，将表膜构件框架1的伸出部3的大小设为12.5mm×12.5mm，高度设为1.7mm，使粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架下端面的面积为60％，除此以外，与实施例1同样地制作表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也未从光掩模脱落。另外，将表膜构件安装到光掩模时的PID的值为37nm。

〈实施例5〉

在实施例5中，将表膜构件框架1的伸出部3的大小设为14.5mm×14.5mm，高度设为1.7mm，使粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架下端面的面积为80％，除此以外，与实施例1同样地制作表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也未从光掩模脱落。另外，将表膜构件安装到光掩模时的PID的值为49nm。

〈实施例6〉

在实施例6中，将表膜构件框架1的伸出部3的大小变大为16.2mm×16.2mm，高度设为1.7mm，使形成于伸出部3的粘合剂层4的面积相对于除了伸出部3以外的表膜构件框架下端面的面积为100％(相同的面积)，除此以外，与实施例1同样地制作表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，尽管粘合剂层的面积为1～80％的范围外，仍与实施例1～5的情况同样，在长期贴附试验中，表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也未从光掩模脱落。虽然将表膜构件安装到光掩模时的PID的值为稍大的60nm，但是在实用上没有问题。

〈比较例1〉

比较例1是现有的一般表膜构件的情况。首先，准备外部尺寸为149.4mm×116.6mm，内部尺寸为145.4mm×112.6mm，高度为1.7mm的超殷钢制的表膜构件框架。另外，在该表膜构件框架短边的中央部还设有直径为1.0mm的过滤孔。

接下来，用纯水对准备好的表膜构件框架进行清洗后，在表膜构件框架的上端面和下端面在整周上连续涂敷有机硅粘合剂(KE-101A/B；信越化学工业(株)产品名)。

然后，将包括由多孔部支撑的单晶硅的表膜贴附于表膜构件框架的上端面，将露出到表膜构件框架外侧的表膜除去，从而完成表膜构件。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在90日内一直贴附于光掩模，而且自贴附起经过120日后也未从光掩模脱落，但是由于在整周上设有粘接剂层，因此将表膜构件安装到光掩模时的PID的值高达82nm，光掩模从表膜构件框架受到了大的应力。

〈比较例2〉

比较例2是在表膜构件框架下端面未设置粘合剂层，而仅设有包括凝胶状物质的密封材料层的情况。首先，准备外部尺寸为149.4mm×116.6mm，内部尺寸为145.4mm×112.6mm，高度为1.7mm的超殷钢制的表膜构件框架。另外，在该表膜构件框架短边的中央部还设有直径为1.0mm的过滤孔。

接下来，用纯水对准备好的表膜构件框架进行清洗后，在表膜构件框架的上端面涂敷有机硅粘合剂(KE-101A/B；信越化学工业(株)产品名)。而且，在表膜构件框架框部的下端面涂敷针入度为65的有机硅凝胶(KE-1052A/B；信越化学工业(株)产品名)。

对制作好的表膜构件与实施例1同样地进行了评价，在长期贴附试验中，表膜构件在第55日从光掩模脱落，而将表膜构件安装到光掩模时的PID的值为22nm。

在该比较例2中，由于在表膜构件框架下端面未设置粘合剂层，而仅设有包括凝胶状物质的密封材料层，因此粘合剂的应力造成的影响小，且能将PID抑制得小，但是另一方面，其保持期间短至55日，因此不实用。

Claims

1.一种表膜构件，包括框状的表膜构件框架和张设于表膜构件框架的上端面的表膜，该表膜构件的特征在于，

在该表膜构件框架的与上端面相对的下端面，在其整周上设有包括凝胶状物质的密封材料层，并且在上述表膜构件框架的下端面的一部分的多个部位设有粘合剂层。

2.根据权利要求1所述的表膜构件，其特征在于，

在上述表膜构件框架上设有多个伸出部，并且在该伸出部的下端面设有粘合剂层。

3.根据权利要求2所述的表膜构件，其特征在于，

上述粘合剂层的面积相对于除了上述伸出部以外的表膜构件框架的下端面的面积为1～80％。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的表膜构件，其特征在于，

上述凝胶状物质为有机硅凝胶。

5.根据权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的表膜构件，其特征在于，

上述粘合剂层包括有机硅粘合剂或者丙烯酸粘合剂。

6.根据权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的表膜构件，其特征在于，

上述凝胶状物质的针入度为40～150。