CN1552000A - 可拆下的光学薄膜组件 - Google Patents

Abstract

一种用于光掩模(2)的光学薄膜组件(6)，该光学薄膜组件(6)构造成可倒过来地用诸如真空系统(7)或静电薄片(10)的非粘贴性的安装件贴附于光掩模(2)。该光学薄膜组件(6)可以容易地从光掩模(2)拆下和重新贴合上去而不用粘接剂，并且非常适用于自动化的方法。

Description

可拆下的光学薄膜组件

                         本发明的领域

本发明涉及用于光刻制造技术中的光掩模的光学薄膜组件(opticalpellicle)，具体地说，本发明涉及可以不用粘接剂贴附于光掩模并可以揭下来和重新贴上去的光学薄膜组件。

                         本发明的背景

半导体的制造典型地涉及需要把一层光敏物质(光刻胶)涂复于目标晶片的表面。用一个光掩模以选择的图案将光刻胶曝光，然后将光刻胶冲洗掉而留下晶片的曝光区域。典型地，曝光区域基本上被蚀刻掉或者被修改，而它余的光刻胶被除去。光掩模的图案典型地具有极细的细节，因而即使是细小的微粒存在于光掩模的表面也会干扰目标晶片上的图案的精确重现。

为了尽可能地减少光掩模表面的微粒沾染，已经研制出了用于保护光掩模的光学薄膜组件。光学薄膜组件是一种安装在一框架上的透明膜片，它贴附于光掩模的表面，这样，如果有沾染微粒就会落在薄膜片上而不会落在光掩模表面上。薄膜的框架可保持薄膜片在光掩模表面之上有一个足够的距离，使得任何可能落到膜片上的微粒都将处于照射光的聚焦平面之外，因而不会干扰投射的光掩模图案。光学薄膜组件在半导体制造中的应用已经帮助大大降低了灰尘和其它微粒沾染的影响，并已在这一行业内变得非常广泛。

但是，对更小、运算速度更快、功能更强的微处理机的不断增长的需求要求半导体行业制造更小更快的半导体电路。制造技术已经发展到生产的电路的尺度受到光刻工艺中用的光的波长的限制的水平。用更短波长的光照射可以使生产的电路结构中有更细的细节。因此，用248nm(纳米)、193nm和157nm(深紫外线或简称DUV)的光照射已经变得很普遍，甚至用13.5nm(远紫外线或EUV)照射也是已知的了。

但是，随着照射光波长的减小，光的能量增大。许多漂浮在空气中、在较长波长下无害的有机化合物在暴露于高能的紫外线照射时会变成光解活化的。例如，波长248nm的光会与大多数卤化有机化合物起反应，还可能与某些非卤化有机化合物发生反应。波长为193nm的光容易与很多空气中漂浮的有机沾染物起反应。波长为157nm的光能够被空气中的水汽明显地吸收甚至与之发生反应。这些反应的活性分解产物可能与光掩模图案本身相互反应，而导致出现各种缺陷。

遗憾的是，光学薄膜组件本身就是有机沾染物源之一。如图1所示，典型的光学薄膜组件包括安装在薄膜框架5上的薄膜片6。典型地，薄膜框架是用粘接剂3固定于光掩模2。光学薄膜组件的工作寿命一般比光掩模的工作寿命短，所以光学薄膜组件必须经常更换。遗憾的是，更换光学薄膜组件往往需要专用工具，而且可能损伤光掩模本身。更成问题的是，现有的用于把光学薄膜组件粘贴于光掩模的方法和粘接剂在拆下光学薄膜组件时容易造成附加的微粒沾染。

用粘接剂安装光学薄膜组件也构成一个潜在的沾染物源(粘接剂残留)，而且非常不适应于现代半导体制造技术所要求的快速拆下和更换。需要的是，光学薄膜组件在需要时可以很容易地拆下且又容易重新固定于光掩模，而又不会把粘接剂残留在光掩模本身上，并且适用于自动化的操作方法。

                         本发明的概述

本发明涉及一种光学薄膜组件，它包括一个有两个侧面的薄膜框架、一个跨越薄膜框架的第一侧面安装的薄膜片以及至少一个构造成可倒过来把光学薄膜组件的第二侧面贴附于光掩模的非粘贴性安装件。该安装件是可被任选为真空安装件或静电安装件。本发明的光学薄膜组件容易从光掩模上拆下并容易重新固定上去，而且非常适用于自动化方法。

                         附图简要说明

图1是用粘接剂安装在光掩模上的光学薄膜组件的剖视图。

图2是用本发明的真空安装件安装的光学薄膜组件的剖视图。

图3是用本发明的静电安装件安装的光学薄膜组件的剖视图。

图4是用本发明的真空安装件的光学薄膜组件的俯视图。

图5是用本发明的真空安装件的光学薄膜组件的另一实施例的俯视图。

图6是用本发明的静电安装件的光学薄膜组件的俯视图。

图7是用本发明的静电安装件的光学薄膜组件的另一实施例的俯视图。

图8是本发明的真空安装件的详细结构的剖视图，包括一个拆装手柄和一个拆卸工具。

图9是图8的详细结构的俯视图。

图10是本发明的静电安装件的详细结构的剖视图，其中包括一个拆装手柄和一个拆卸工具。

图11是图10的详细结构的俯视图。

图12是本发明的真空安装件的剖视图，其中包括一个用于取放该安装件的工具。

图13是本发明的真空安装件的剖视图，其中包括一个真空管路。

                 本发明的最佳实施方式的详细说明

本发明的光学薄膜组件包括一个有两个侧面的薄膜框架、一个跨越地安装于薄膜框架的第一侧面的薄膜膜片以及至少一个构造成可倒过来把光学薄膜组件的第二侧面贴附于光掩模的非粘贴性安装件。

薄膜框架典型地可用刚性材料制成，诸如铝、铝合金、不锈钢、聚乙烯树脂或它它适当的金属或聚合物。薄膜框架的材料最好是既轻又有高的机械强度和硬度。典型地，薄膜框架应该是铝或铝合金的，并经阳极氧化以改善化学稳定性，经染色黑化以减小杂散光对光刻曝光过程的影响。

薄膜片一般应选择为对所用的照射光源是透明的。虽然薄膜片可以是玻璃板或石英玻璃板，但是一般它应该是聚合物材料的，诸如硝化纤维、乙酸纤维、改性的聚乙烯醇或碳氟聚合物。薄膜片可以选择性地处理上一层抗反射涂层。薄膜片用粘粘接剂安装在薄膜框架上，而且薄膜片的下侧面和/或薄膜框架的内表面可以选择性地涂上一种粘接剂以尽可能减少薄膜膜片下面漂浮微粒的存在。

应该理解，本发明的光学薄膜组件可以是便于应用于具体的光掩模的任何形状。尽管本说明书将它描述为矩形的，但光学薄膜组件可以是方形的、圆形的或任何其它形状的，只是它应能很好地适于保护光掩模的整个掩模图案而又不会遮挡掩模图案的任何部分。

与已有技术的光学薄膜组件不同，本发明的光学薄膜组件不是用粘接剂贴固于光掩模，而是，本发明的光学薄膜组件是贴放在一个或几个用于将它固定于光掩模的非粘贴性的安装件上。本发明的非粘贴性的安装件可以快速且容易地贴合于光掩模的表面而把光学薄膜组件固定住，其固定程度对于日常的搬动来说是足够稳固的，而且还很容易把安装件脱解下来，又不会在光掩模本身的表面上残留任何粘接剂。典型地，本发明的光学薄膜组件被构造成：在光学薄膜组件的每一安装件完全贴合于光掩模的表面时，光学薄膜组件的下侧面基本上与光掩模的表面齐平。一方面，在这种光学薄膜组件被固定于光掩模时，光学薄膜组件的下侧面完全与光掩模的表面接触，光学薄膜组件的接触点可以选择性地是薄膜框架本身、光学薄膜组件的一个或几个安装件、或附加在薄膜框架的下侧面上的一层材料，附加这层材料是为了更好地减小对光掩模表面的伤害，也是为了确保与光掩模表面之间的良好密封。

如图2所示，在本发明的一个方面，安装件是真空安装件7。真空安装件7是用粘接剂8固定于薄膜框架5，但在安装件7与光掩模2之间却没有粘接剂。而是，安装件依靠其下面的低于周围空气压力的真空度贴合于光掩模的表面。在本发明的另一方面，这种真空安装件是柔性弹性吸盘，它是由于被压靠在光掩模表面上而贴合于光掩模，安装件内的部分真空将它紧固于光掩模。在本发明的再一方面，真空安装件采用一主动真空系统，例如用图13中的真空管路来抽真空。在这一实施例中，是通过使安装件与光掩模表面接触而形成气密密封并通过真空管路抽真空，使真空安装件贴合于光掩模表面。

光学薄膜组件可以有一个或多个真空安装件，它们可以以任一样式围绕薄膜框架布置，只要它便于将光学薄膜组件紧固于光掩模表面即可。安装件的数量和布置取向可能部分地取决于所用的制造设备的要求。图4和5的俯视图给出了有四个吸固式安装件(suction mounting member)的两个例子，它分别安装在薄膜框架的四个角附近。

或者，非粘贴性的安装件是静电式安装件。在本发明的这一方面，是用一个或几个静电材料的薄片将光学薄膜组件保持在位。静电材料薄片也被称为“粘贴片”，它典型地是光滑柔性薄片，当被贴于玻璃或它它光滑表面时会立即粘贴住，还往往有很大的粘着力。这种薄片容易揭下来也容易再贴上去。尽管不想涉及理论问题，但可以认为，这种薄片是依靠静电吸力，也就是基本上是由于薄片上有静电荷而吸附于光滑表面。它的分子间的力，诸如范德瓦尔(Van der Waal)力也可能对静电薄片的吸附起一定作用。

图3的剖视图示出了本发明的一种用静电安装件的光学薄膜组件，其中安装件10由粘接剂8粘接于薄膜框架5，并依靠静电薄片与光掩模表面之间的吸力吸固于光掩模2。

本发明的光学薄膜组件可有一个或多个静电安装件。典型地，每一静电安装件是一个在与薄膜框架的第二侧面相同的平面内从薄膜框架的第二侧面向外延伸的薄片。在用一个以上静电安装件的情况下，它一般取舌形或条形薄片的形状，如图6的俯视图所示，该图示出了一个在其每一侧有两个舌形静电薄片10的薄膜框架5。或者，静电安装件可以是裙形静电薄片，它围绕着薄膜框架的第二侧面的整个周边，如图7的围裙10所述。

本发明的非粘贴性安装件典型地是用与半导体电路制造过程兼容的材料制造，而且这些材料还要能使安装件具有所需要的性能，以便它可用于贴合于光掩模表面的用途。一般地说，安装件必须是化学上惰性的，耐化学品的以及柔性的。所以，安装件典型地应该用化学上惰性的柔性聚合物材料制成。适用的聚合物材料的例子包括但不限于硅聚合物、乙烯聚合物以及碳氟聚合物。尽管碳氟聚合物有极好的化学惰性，但是就静电吸引贴合而言，乙烯聚合物具有优良的性质。下列美国专利描述了各种用聚碳氟材料制造的制品和它们的制造方法：Squire的4,530,569(1985)，Squire的4,948,851(1990)，Squire的4,975,505(1990)，Squire的4,982,056(1991)，Squire的5,000,547(1991)，Squire的No.4,977,025(1990)，Squire的4,977,026(1990)，Squire的No4,977,008(1990)，Squire的4,977,297(1990)，Squire的4,973,142(1990)，Squire的4,999,248(1991)，Squire的4,985,308(1991)，Squire的5.006,382(1991)，Froggatt的5,296,283(1994)，Froggatt的5,308,685(1994)，Bekiarian等人的5,076,659，以及Nemser等人的5,051,114(1991)，这些专利本文均引为参考。

本发明的非粘贴性安装件选择性地包括一个拆装手柄，以便于把安装件贴合于光掩模表面或便于使安装件脱离光掩模表面。尤其是，在安装件是吸盘或静电薄片的情况下，用该手柄提起安装件的一边，大大便于使安装件脱离光掩模表面。手柄可以作成适于操作者用手操作，或者也可作成具有可与自动机械的工具或机械手配用的结构。适用的手柄可以有各种可与适当的工具接合的形状，包括任何个数的凹穴、突起、脊肋、槽孔、球头或它它有助于手柄的操作的表面结构。例如图9示出的手柄12有一个孔，该手柄被连接于真空安装件7。手柄12上的孔用于与拆装工具20上的对应的销杆配对。真空安装件7、手柄12以及工具20之间的关系也如图9的俯视图所示。图10示出了有一个凸缘或钮头的另一种手柄设计，它被连接于静电安装件10，与拆装工具21一起使用。如图11的上部所示，拆装工具21上的槽口可滑插到手柄14上的凸缘或钮头的下面而与手柄接合，用以进行拆卸。手柄结构和安装件结构的具体搭配主要是取决于所用的半导体制造工艺的要求，是一个熟练技工日常可完成的事。

把光学薄膜组件固定于光掩模要求精确的定位，以便保护光掩模的掩模图案(mask pattern)，还要使光学薄膜组件不会遮挡图案本身的任何部分。在非粘贴性安装件配用一主动真空系统的情况下，一般先通过放置把光学薄膜组件贴附于光掩模，而后用抽真空管路对安装件施加真空，如图13所示。一主动真空系统的一个优点是：在拆下光学薄膜组件的过程中，可以分别释放一个或几个吸盘7的真空，这样就使逐渐从光掩模表面上拆下或剥下光学薄膜组件。在某些应用场合，更需要逐渐地而不是同时拆下所有吸盘。

在非粘贴性安装件用一被动真空系统的情况下，诸如用一个或几个吸盘，每一个吸盘一般是靠在垂直于光掩模表面的方向对吸盘施加轻度的压力而贴合于光掩模表面。用于施加这种压力的一个示例性的工具如图12中的22所示。施压工具可以是一个单独的工具，或者，它可以选择性地有一个附加结构，例如一个槽口或销杆，以使它兼作拆卸工具。用被动真空系统的光学薄膜组件也可以通过用手柄一步一步地拆下各安装件而逐渐拆下来。

用一个或几个静电安装件的光学薄膜组件的放置一般只要求把光学薄膜组件精确地定位在表面上，因为一旦光学薄膜组件放到光掩模表面上附着力一般立即就起作用。光学薄膜组件的拆下一般是通过逐渐把一个或几个静电薄片揭离光掩模表面来完成，而且一般是用附带的手柄进行操作。

尽管已结合上述工作原理和较佳实施例图示和描述了本发明，但是很明显，在本发明的精神和范围内熟悉本技术领域的人可以做出各种形状和结构细节的改变。本发明包括属于所附权利要求范围内的所有替换、修改和变化。

Claims (21)

1.一种光学薄膜组件包括：

一个有两个侧面的薄膜框架；

一个跨越所述薄膜框架的第一侧面安装的薄膜膜片；以及

至少一个构造成可倒过来地把所述光学薄膜组件的第二侧面贴附于一个光掩模的非粘贴性的安装件。

2.如权利要求1所述的光学薄膜组件，它特征在于，每一安装件包括一个拆装用手柄。

3.如权利要求1所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述光学薄膜组件构造成在每一安装件完全贴合于所述光掩模时所述薄膜框架的所述第二侧面基本上与所述光掩模表面齐平。

4.如权利要求1所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述每一非粘贴性的安装件是一个真空安装件。

5.如权利要求4所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述每一真空安装件是一个吸盘。

6.如权利要求1所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述非粘贴性的安装件是一个静电安装件。

7.如权利要求6所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述每一静电安装件是在与所述薄膜框架的所述第二侧面相同的平面内从所述薄膜框架的所述第二侧面向外延伸的静电薄片。

8.如权利要求7所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述静电薄片围绕着所述薄膜框架的所述第二侧面的整个周边。

9.一种光学薄膜组件包括：

一个有两个侧面的薄膜框架；

一个跨越所述薄膜框架的第一侧面安装的薄膜膜片；以及

至少一个构造成可倒过来地把所述光学薄膜组件的第二侧面贴附于一个光掩模的真空安装件。

10.如权利要求9所述的光学薄膜组件，它特征在于，它有多个真空安装件，每一真空安装件具有构造成可对所述安装件的下面施加真空的真空管路。

11.如权利要求9所述的光学薄膜组件，它特征在于，它具有多个乃是吸盘的真空安装件，每一吸盘包括一个拆装用手柄，此时，所述光学薄膜组件构造成在每一吸盘贴合于所述光掩模表面时所述薄膜框架的第二侧面基本上与所述光掩模表面齐平。

12.如权利要求9所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述吸盘的所述拆装手柄构造成可用自动方法进行所述光学薄膜组件的贴附或拆离。

13.如权利要求11所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述每一个吸盘是由化学上惰性的柔性聚合物材料制成的。

14.如权利要求13所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述化学上惰性的柔性聚合物材料是硅聚合物或碳氟聚合物。

15.一种光学薄膜组件包括：

一个薄膜框架；

一个跨越所述薄膜框架的一个侧面安装的薄膜膜片；以及

一个构造成可倒过来地将所述光学薄膜组件贴附于一个光掩模的静电安装件。

16.如权利要求15所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述静电安装件是在与所述薄膜框架的所述第二侧面相同的平面内从所述薄膜框架的所述第二侧面的周边向外延伸的静电薄片。

17.如权利要求15所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述光学薄膜组件构造成在所述静电安装件贴合于所述光掩模时所述薄膜框架的所述第二侧面基本上与所述光掩模表面齐平。

18.如权利要求15所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述静电安装件包括至少一个构造成便于用自动方法进行所述光学薄膜组件的贴附或拆离的拆装手柄。

19.如权利要求15所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述静电安装件是由化学惰性的柔性聚合物材料制成的。

20.如权利要求18所述的光学薄膜组件，它特征在于，所述化学惰性的柔性聚合物材料是硅聚合物、乙烯聚合物或碳氟聚合物。

21.一种光刻技术方法包括下列步骤：

提供照射光源；

提供其上有一层光刻胶的一基板；

提供一个光掩模，所述光掩模包括：

一个透明的基板；

一个在所述基板的表面上构成可透光部分和非透光部分的图案；以及

提供一个光学薄膜组件，所述光学薄膜组件包括：

一个有两个侧面的薄膜框架；

一个跨越所述薄膜框架的第一侧面安装的薄膜膜片；以及

至少一个可倒过来地把所述光学薄膜组件的第二侧面贴附于所述光

掩模的非粘贴性安装件；以及

把所述光刻胶层透过所述薄膜膜片和光掩模暴露于光源。

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