CN1591193A - 将表膜框架贴附到调制盘 - Google Patents

Abstract

表膜薄膜被安装在外框架和内框架之间。在不使用常规粘合剂的情况下，将至少一个框架贴附到调制盘上。表膜和调制盘可用于光刻系统中。表膜允许辐射通过该表膜达到调制盘并可以防止颗粒通过该表膜。

Description

将表膜框架贴附到调制盘

背景

一种微芯片制造过程可以在晶片上的一个或多个沉积层上形成感光膜或者光阻材料。光刻系统可以通过透射光学装置透射光或者由反射光学装置反射光到调制盘(reticle)或者形成图案的掩模。来自调制盘的光将形成图案的图像转移到光阻材料上。将暴露给光的光阻材料的部分除去。不受剩余的光阻材料保护的晶片部分可以被蚀刻以形成晶体管器件。

微芯片制造过程会需要在晶片水平上实施的几个光刻过程。从调制盘复制在不同水平上通过光刻过程被印刷到晶片上的图案。一个调制盘可用于可重复地印刷几千个晶片。调制盘可以在其寿命期间经受处理。由于环境和处理，可以用表膜(pellicle)保护调制盘不受沉积到表膜化的调制盘上的微粒污染。

附图概述

图1是光刻系统的实例。

图2A和2B分别是用于图1的光刻系统中的调制盘、表膜和表膜框架的顶视图和侧视图。

图3是示出在图1的光刻系统中表膜和调制盘暴露给辐射后图2A的调制盘上的缺陷。

图4A和4B分别是根据实施例的表膜、外表膜框架以及内表膜框架的顶视图和剖视侧视图。

图5A和5B分别是具有任选螺丝的图4A的表膜、外表膜框架以及内表膜框架的顶视图和剖视侧视图。

图6A和6B示出热处理之前和热处理之后图4A的表膜和外框架。

图7示出图4A的表膜和表膜框架、预切割聚合物层和调制盘。

图8A-8C是被安装并经受温度变化的表膜、表膜框架、粘合层以及调制盘的侧视图。

图9示出调制盘的温度变化以及相对应的面内(in-plane)位移或变形。

图10是聚四氟乙烯(PTFE)的差分扫描差示扫描量热图，该PTFE用于图4A的表膜。

图11示出将表膜贴附到图4A-4B的框架上以及将至少一个框架贴附到图7的调制盘上的技术。

具体实施方式

图1示出光刻系统100(也称作光刻工具、光刻曝光系统、投影打印机、扫描仪或步进器)。光刻系统100可以包括激光器或辐射源102、具有图案(也称作掩模)的反射调制盘107以及多个反射缩影光学装置108。调制盘107可以由玻璃或铬制成。激光器102可以产生辐射，该辐射被反射离开调制盘107以便在目标110上形成图案形成图像。

图2A和2B分别是图1的调制盘107、表膜200和表膜框架202的顶视图和侧视图，它们可用于图1的光刻系统100中。表膜200可以是薄的透明膜片，它允许来自激光器102的辐射穿过并到达调制盘107。表膜200和框架202可以被永久地贴附到调制盘107上。表膜200可以保持在离开调制盘表膜的固定距离处。在光刻过程期间，表膜200上多数颗粒的图像会在目标(晶片)表面上焦点没有对准，因此将不产生目标110上的缺陷。从而，可以保存调制盘107的原始品质。

一旦表膜200和框架202被适当贴附，调制盘107的表面可以持续免受将来的颗粒污染。调制盘107上沉积的颗粒或污染会降低通过光刻系统100处理的目标110的产量。表膜200和框架202旨在保护(例如，封闭)调制盘107不会受到由于处理调制盘107引起的颗粒落在调制盘上。表膜200可增加光刻系统100的晶片产量。

可以采用有机粘合剂将表膜200应用、拉伸和贴附到框架202上。粘合剂通常可以包括低分子量化合物，例如聚合物，包括添加剂或溶剂，诸如全氟化胺溶剂。粘合剂也可用于将表膜框架202贴附到调制盘107上。压敏垫圈可用作调制盘到框架的粘合剂。

当在图1的光刻系统100中表膜200暴露给辐射(例如，散射光或激光曝光)时，粘合剂和溶剂会除气或蒸发。粘合剂或溶剂除气会产生一种或多种类型的残余有机蒸汽，其可以包括诸如全氟化三丙烷的化合物。被除气的有机蒸汽会通过降低表膜透明度而损害表膜200，使得表膜变薄并加速表膜的光降解作用。在有机蒸汽浓度增加时，引起表膜200中透射损耗所需的能量的量会降低。因此，被除气的有机蒸汽会减少表膜的寿命。表膜200的变薄会引起调制盘107上的缺陷或颗粒污染。

图3示出在图1的光刻系统100中表膜200和调制盘107暴露给辐射(例如，几个焦耳)后图2A的调制盘107上产生的缺陷300。可以通过248-nm、193-nm、157-nm或其它波长辐射下表膜粘合剂的除气和颗粒污染引起缺陷300。如果表膜200被移除且调制盘107被清理，缺陷300会进一步使得调制盘表面退化。

本申请涉及将表膜安装到外框架和内框架上以及将至少一个框架贴附到调制盘上而不使用常规粘合剂。以下描述的安装技术可以减少除气引起的缺陷并可以避免清理过程。

图4A和4B分别是根据实施例的表膜402、外表膜框架404和内表膜框架406的顶视图和剖视侧视图。例如，表膜402可以对诸如157nm、193nm、248nm或其它波长的预定曝光波长光透明。表膜402可以是薄聚合物膜片，例如小于或等于10微米厚，诸如6微米厚或者1微米厚。表膜402可以是通过旋涂、压挤、铸造或某些其它方法形成的薄膜。表膜402可以是任何热塑性聚合物(诸如氟代聚合物，烃聚合物，诸如纤维素，或者含硅聚合物，诸如多晶硅)或者以上聚合物的共聚物，它们可以满足所需光透明性和辐射耐久性规格。光透明性规格的一个实例可以是在157nm、193nm、248nm或任何其它波长的曝光波长下超过90％的透射。光耐久性的规格实例可以是在157nm、193nm、248nm或任何其它波长的曝光波长下在几千焦耳/cm2辐射等效量后超过90％的透射。

作为实例，表膜402可以是由日本Asahi Glass Company提供的“Cytop”(无定形环化全氟聚合物或者聚(全氟(3-丁烯基乙烯醚))，或者DuPont Photomask，Inc.提供的“特氟隆AF”，一种包含间二氧杂环戊烯环和线型氟烃链的无定形环化全氟聚合物，或者满足光学和耐久性要求的其它聚合物。这些聚合物可用于图4A-4B的表膜。为了提供本申请的某些方面的概念证明，使用一片6微米厚的热塑性聚合物聚四氟乙烯(PTFE)膜，诸如从St.Gobain of Garden Grove，California获得的DF100 C cast film(铸塑膜)。PTFE是由-CF2-CF2-重复单体单元组成的聚合物。

图4A-4B中的双重框架404、406可由金属制成，诸如铝或不胀钢(包含铁(Fe)，镍(Ni)和钴(Co)的金属合金)。外表膜框架404可以由与内框架406的材料相同或不同的材料制成。框架404、406可以具有各种取决于应用的形式。作为实例，框架404、406可以具有148×122×6.3mm或者148×105×5.0mm的尺寸。其它可能的长×宽尺寸可以是144mm×120。其它可能的表膜尺寸可以至少部分基于来自光刻步进器设备制造商的值。

表膜到框架的机械贴附

在实施例中，表膜402可以被安全地机械贴附或夹于外框架404和内框架406之间而不使用粘合剂，如图4B所示。例如，外框架和内框架404、406可以被调整尺寸和形状以便通过咬住动作或锁定动作连接在一起。内框架406的上表面407压向外框架404的内表面408，而将表膜402保持在这些表面407、408之间。通过摩擦保持表膜402。这形成了表膜402到框架404、406的机械贴附，这可以避免使用粘合剂并可以减少除气的机会。

图5A和5B示出可选实施例，它们分别示出具有螺丝502的图4A的表膜402、外表膜框架404以及内表膜框架406的顶视图和剖视侧视图。螺丝502可以将外框架404贴附到内框架406上。螺丝502还可以将表膜402保持在框架404、406之间。螺丝502可以在与表膜402基本相同的方向上延伸，如图5B所示。

表膜的热处理

表膜402到外框架和内框架404、406的机械贴附和夹持可以与加热处理(也称作热处理)组合，或者由加热处理代替，该加热处理包括加热和冷却周期，以便保持和拉伸表膜402。由于内金属框架的热膨胀可以实现到框架上的表膜贴附，其中内金属框架的热膨胀应大于聚合物膜片和外金属框架两者的热膨胀。

图6A和6B示出热处理600A之前和热处理600B之后图4A的表膜402和外框架404。在被夹持于框架404、406之间后并在热处理之前，可以稍许使表膜402折皱(图6A)。热处理可以除去表膜402中的折皱(图6A)并在框架404、406(图4A-4B)之间拉伸表膜402(图6B)。该热处理可以处于表膜402(例如，聚合物)的玻璃态转化温度之上和其熔化温度之下的温度范围中。热处理可以包括将框架404、406以及表膜402插入烤箱中。

用于内框架和外框架406、404的材料选择是很重要的，因为表膜402、内框架406和外框架404的热膨胀系数之差会影响表膜402上的张力。外框架404被选择为具有比内框架406更低的热膨胀系数。在另一个实施例中，外框架和内框架404、406都可以具有相同的热膨胀系数。在后者实施例中，可以将热循环与机械贴附组合。

作为实例，表膜402和框架404、406可以以每分钟3摄氏度的速度被加热到保持温度，诸如200、329或337摄氏度。该保持温度可以被选在表膜402的玻璃态转化温度(例如，图10中的131.7摄氏度之上并高达表膜402的熔点温度。例如，PTFE膜的熔点可以是约329或340摄氏度，其中329摄氏度是开始熔化温度。表膜402和安装的框架404、406可以在一小时或其它可选持续时间内被保持在所选的保持温度(例如，200、329或337摄氏度)。

图10是聚四氟乙烯(PTFE)的差示扫描量热(DSC)图1000，它可用于图4A的表膜402。图10中的热流(左垂直)轴按瓦特每克(W/g)表示热吸收或热产生。图10中的对角线对应于右轴上的值，它按分钟表示时间。下(水平)轴按摄氏度表示温度。在约324.43摄氏度处，PTFE的能量可以是约35.13焦耳/克。图10示出玻璃态转化温度，熔点温度以及该玻璃态转化温度和熔点温度之间的范围。

在热处理后，框架404、406和表膜402可以被缓慢地冷却到室温，例如以每分钟4摄氏度的速度。在热处理和冷却期间，两个框架404、406之间夹持的表膜402(例如，聚合物)可以在框架404、406上拉伸，如图6B所示。冷却时表膜402的机械拉伸可归因于表膜402(例如，对于PTFE是8(ppm)/摄氏度)和框架404、406(例如，对于铝是23.6ppm/摄氏度)之间的热膨胀系数之差。

优选使用热膨胀系数比外框架404大的内框架406以便在热处理期间提供表膜402的夹持。如果外框架404包含热膨胀系数比内框架406低的材料，则夹持拉伸效果会更加显著。例如，外框架404可以由具有0(零)ppm/摄氏度的热膨胀系数的不胀钢制成，而内框架406可以由具有23.6ppm/摄氏度的热膨胀系数的铝制成。内框架406可以比外框架404膨胀更少或更多。

表膜402到框架404、406的机械贴附(图4A-4B)以及随后的热处理(图6A-6B)可以维持表膜402上的张力。热处理可以是可重复过程，以便除去表膜402中的折皱。即使在将表膜框架404和/或406贴附到调制盘702(图7)上后，也可以重复热处理以便除去薄表膜薄膜402上的折皱。

将至少一个框架贴附到调制盘上

图7示出图4A的表膜402和表膜框架404、406，预切割聚合物层700以及调制盘702。调制盘702可以由熔融硅石制成并具有0.55ppm/摄氏度的热膨胀系数。可以通过使用聚合物层700作为粘合剂将外框架404和/或内框架406贴附到调制盘702上。

聚合物层700可以是具有约60到150摄氏度之间的熔点的“低熔点聚合物”。该“低熔点聚合物”也可以被称作低熔点、低除气热塑塑料。例如，聚合物层700可以是从3M获得的聚酯热塑塑料。热塑塑料材料可以是弹性的。通常，热塑塑料材料可以具有比其它低分子量粘合材料更少的残留杂质和溶剂。

可以将聚合物层700预切割以使得内框架406和/或外框架404的下表面区域的尺寸和形状匹配，如图7所示。框架404、406被放置在预切割的聚合物层700上方。框架404、406，聚合物层700以及调制盘702可以由装配工对准。可以将热量和压力施加到框架404、406，聚合物层700以及调制盘702上以实现内框架和/或外框架406、404以及调制盘702之间的密封或结合。热量和压力可以除去框架404、406，聚合物层700以及调制盘702之间的任何气隙。热处理可以包括从约45度到150摄氏度的温度变化。聚合物层700可以是聚酯热塑塑料，它们使用65-75摄氏度的结合线(bond line)温度、2秒的停留时间和每平方英寸(psi)50磅的压力。

在实施例中，只有内框架406通过聚合物层700被贴附到调制盘702上，而使得外框架404自由以便吸收压力或位移。

可以通过加热表膜402，框架404、406和调制盘702可逆地除去框架404和调制盘702之间的热塑塑料密封。

与目前用作框架到调制盘粘合剂的压敏垫圈相比，热塑塑料密封可以提供可比的或更好的颗粒保护属性。聚合物层700可以具有比压敏垫圈更低的残留杂质和溶剂。聚合物层700可以减少除气的机会并减小表膜劣化。

加热效果

图8A-8C是表膜800、表膜框架802、粘合层803以及调制盘804的侧视图。如果使用“非局部化”热处理将框架404、406中的至少一个贴附到调制盘702上，图8A-8C中的表膜800、表膜框架802、粘合层803以及调制盘804可以代表图7的表膜402、外表膜框架404、聚合物层700以及调制盘702。“非局部化”表示热量被施加到图8A-8C的全部部件上。“局部化”表示热量仅施加到图8A中的一个或多个具体部件上。

图8A示出表膜800、表膜框架802和粘合层803，在初始温度T下它们是平的并未被贴附到调制盘804上。

图8B示出图8A的表膜800、表膜框架802、粘合层803以及调制盘804，它们被移动到一定位置，其中温度T+ΔT用于与“非局域化”热处理相结合。施加热量和压力以便用粘合层803将表膜框架802结合到调制盘804上。

图8C示出表膜800、表膜框架802、粘合剂803以及被贴附的调制盘804，被移回到温度T时的位置。粘合剂到调制盘结合期间的非局域化温度变化会引起表膜框架802和调制盘804的面内变形。例如，调制盘804中的变形会引起表膜框架802中的变形。图8C可以示出夸大的变形量，因为在图8C的实际标度中实际变形不容易被看见。图8C的面内变形可以由安装温度和步进器使用温度之间的温度梯度ΔT引起。图8A-8C可以表示最坏的情况，其中调制盘804和表膜框架802两者都被带到设置温度T+ΔT并回到原始温度T。

如果低熔点聚合物层700(图7)用作粘合剂以便将框架404、406中的至少一个结合到调制盘702上，则通过“局部”加热聚合物层700可以获得良好的密封。例如，红外枪可用于局部加热聚合物层700。与将热量施加到表膜框架404、406以及调制盘702(图8C)相比，聚合物层700的局部加热会引起更少的变形。

图9示出调制盘的温度变化(水平轴)以及响应的面内位移或变形(垂直轴)。图9中的调制盘具有各种杨氏模量值(EG)。图9示出，对于具有更高杨氏模量值的调制盘来说，变形会更大。变形会随温度线性增加。虽然图9示出0.5摄氏度的温度变化，但图9可用于预示在图7中用聚合物层700将框架404、406中的至少一个结合到调制盘702的过程中更大的温度变化ΔT引起的变形。例如，结合温度变化可以从45度到120摄氏度。在另一个实施例中，结合温度变化可以从65度到150摄氏度。热诱导变形的总量是较低的，因为图9中四条曲线中的三条示出对于0.5摄氏度梯度的位移小于1nm。

图11示出将表膜402贴附到图4A-4B的框架404、406上以及将框架404、406中的至少一个贴附到图6的调制盘702上的技术。在1100处，图4B的表膜402被夹持于外框架和内框架404、406之间。螺丝502(图5A-5B)可以通过框架404、406被插入。在1102处，可以将表膜402加热以便拉伸表膜402并除去折皱(图6A-6B)。在1104处，可以用预切割的聚合物层700(图7)将外框架404和/或内框架406结合到调制盘702。

对于193-nm和157nm的光刻，上述用于不使用常规粘合剂贴附表膜402、框架404、406以及调制盘702的机械和热技术可以降低粘合剂副产物除气的可能性并改善基于“软”聚合物的表膜402的辐射耐久性(即，寿命)。

已描述了大量实施例。但可以理解，可以进行各种修改而不背离应用的精神和范围。上述技术可用于制造表膜之外的其它应用。例如，其它应用可以使用包含以下步骤的方法：将聚合物膜夹持于第一框架和第二框架之间，该聚合物膜具有与第一和第二框架不同的热膨胀系数；在玻璃态转化温度和熔化温度之间的范围内加热聚合物膜；以及在加热后冷却聚合物膜以便拉伸聚合物膜。

因此，其它实施例也在以下权利要求书的范围之内。

Claims (17)

1.一种方法，其特征在于，包括：

将聚合物层置于调制盘和表膜框架之间；以及

将聚合物层加热到预定温度以便将调制盘贴附到表膜框架上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，聚合物层具有约60到150摄氏度之间的熔点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热步骤在45到150摄氏度之间加热聚合物层。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述加热步骤期间将压力施加到调制盘和表膜框架上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物层包括热塑性塑料。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在调制盘和表膜框架之间形成密封。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括切割聚合物层以匹配表膜框架的下表膜区域。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热步骤是局部的作用到聚合物层上以便将表膜框架结合到调制盘上。

9.一种装置，其特征在于，包括：

聚合物层，它被调整形状以匹配表膜框架的下表膜区域，该聚合物层适合于通过直接施加到聚合物层上的热量将表膜框架贴附到调制盘上。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，聚合物层具有约60到150摄氏度之间的熔点。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，聚合物层通过约45到150摄氏度之间的热量被结合到表膜框架和调制盘上。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，聚合物层通过直接局域化到聚合物层上的热量被结合到表膜框架和调制盘上。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在将压力施加到表膜框架和调制盘中的至少一个上时，聚合物层适合于将表膜框架贴附到调制盘上。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，聚合物层包括热塑性塑料。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，聚合物层适合于形成调制盘和表膜框架之间的密封。

16.一种装置，其特征在于，包括：

框架；

调制盘；以及

聚合物层，它被调整形状以匹配框架的下表膜区域，该聚合物层适合于通过直接施加到聚合物层上的热量将框架贴附到调制盘上。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，聚合物层包括聚酯热塑性塑料。

Images