TWI392959B - 半導體微影用防護薄膜組件 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種微影用防護薄膜組件,其在製造大型積體電路(LSI)、超大型積體電路(LSI)等半導體裝置時作為防塵器使用。本發明之防護薄膜組件,在使用200nm以下之紫外線以獲得高解析度的情況下亦可適當應用之。
以往在大型積體電路(LSI)、超大型積體電路(LSI)等半導體裝置的製造中,係用光照射半導體晶圓以形成圖案,惟若此時所使用的掩模(曝光原版)有灰塵附著的話,由於該灰塵會吸收光,使光反射,故除了會讓轉印的圖案變形,讓邊緣變粗糙以外,還會損壞尺寸、品質、外觀等,導致半導體裝置的性能或製造成品率降低。
因此,該等作業通常係在無塵室內進行,惟即使在無塵室內欲經常保持掩模清潔仍相當困難,故吾人遂採用在掩模表面貼合對曝光用光線透光率良好的防護薄膜組件作為防塵構件之用的方法因應之。
此時,灰塵並非直接附著於掩模表面上,而係附著於防護薄膜上,故只要在微影時將焦點對準掩模的圖案,防護薄膜組件上的灰塵就不會對轉印造成影響。
防護薄膜組件,是由防護薄膜組件框架、貼合在防護薄膜組件框架上部的防護薄膜以及設置在防護薄膜組件框架下部的粘著層所構成的。防護薄膜以透光性良好的透明硝化纖維素、醋酸纖維素等物質為素材,防護薄膜組件框架以鋁、不銹鋼、聚乙烯等物質為素材。將防護薄膜貼合到防護薄膜組件框架上的方法,可採用在防護薄膜組件框架上部塗布防護薄膜的良溶媒,然後風乾接合的方法(參照下述專利文獻1),或者是用丙烯酸樹脂或環氧樹脂等的接合劑接合的方法(参照下述專利文獻2~4)。構成粘著層的粘著劑,可使用聚丁烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧樹脂等物質。又,一般會在防護薄膜組件的黏著層上貼合用來保護黏著層的隔離部(脫模層)。
[專利文獻1]日本特開昭58-219023號公報
[專利文獻2]美國專利第4861402號說明書
[專利文獻3]日本特公昭63-27707號公報
[專利文獻4]日本特開平7-168345號公報
近年來,微影的解析度逐漸提高,為了實現該解析度,漸漸開始使用短波長光源。具體而言,轉移到紫外線(g線(436nm)、I線(365nm)、KrF準分子雷射(248nm))、最近開始使用ArF準分子雷射(193nm)。
半導體用曝光裝置,係利用短波長光將掩模上所描繪的圖案轉印到矽晶圓上,惟若掩模以及矽晶圓上有凹凸不平的地方的話曝光時會發生焦點偏差,轉印的圖案會發生問題。隨著技術不斷向細微化發展,對掩模以及矽晶圓所要求的平坦性,也越來越嚴格。因此對於掩模所要求的平坦度,也從圖案面平坦度2μm的要求,逐漸變嚴格,在65nm技術節點以後,要求達到0.5μm、0.25μm。又,平坦度係指,以測量對象面為基準用最小平方法定出平面,並將該平面當作假想平面,以該假想平面為基準,位於其上之測量對象面的最高位置,與位於其下之測量對象面的最低位置,二者的高低差的絕對值。
另一方面,防護薄膜組件在掩模完成後作為圖案的防塵構件而黏貼在掩模上,惟當防護薄膜組件黏貼於掩模上後,掩模的平坦度會改變。一般認為這是因為防護薄膜組件框架的凹凸會對掩模的平坦性造成影響。
又當掩模的平坦性發生變化後,掩模上所描繪的圖案會扭曲,曝光時轉印到矽晶圓上的圖案也會扭曲,換句話說,圖案的位置精準度會惡化。一般而言半導體的曝光是無論幾層都一起進行曝光的,故如果圖案的位置精準度惡化的話,會使每一層的位置對準都發生偏差。又由於近期係對更細微的圖案進行曝光,故1個圖案會分2個掩模作2次曝光,形成雙重圖案,此時圖案扭曲、圖案的位置精準度惡化,會直接對圖案的尺寸造成影響。
防護薄膜組件,係利用設置在防護薄膜組件框架一側的掩模粘著劑黏貼在掩模上,惟將防護薄膜組件黏貼於掩模上時,通常,係用20~30kg左右的力量將防護薄膜組件壓黏於掩模上。一般而言掩模的平坦性在數μm以下,技術最先進的掩模在1μm以下,惟防護薄膜組件框架的平坦性一般而言在數十μm左右,與掩模相比,很大。因此,防護薄膜組件黏貼於掩模時,框架的凹凸會使掩模的平坦度產生變化。在此若將防護薄膜組件框架的平坦度提高到跟掩模的平坦度並駕齊驅的話,應可讓掩模平坦性的變化減小。
防護薄膜組件框架一般係鋁合金製。半導體微影用的防護薄膜組件框架其幅寬為150mm左右,長度為110~130mm左右,中央部份是挖空的。一般而言,係從鋁合金板切出防護薄膜組件框架的形狀,再將鋁材壓製成型,製作出框架,然而,由於寬度只有2mm粗細左右,很容易變形,故要製作出平坦的框架並不容易。因此,防護薄膜組件框架要達到跟掩模一樣的平坦度其實非常困難。
通常係在防護薄膜組件框架其中一面上塗佈粘著劑,然後把防護薄膜組件框架的粘著劑面壓抵在掩模上,而將防護薄膜組件裝設在掩模上。該粘著劑層的楊格係數通常為1Mpa左右,由於一般防護薄膜組件框架使用的鋁合金其楊格係數通常為72Gpa左右,故粘著劑層比起框架而言是非常柔軟的。因此粘著劑層會吸收防護薄膜組件框架表面的凹凸,緩和掩模平坦度所受到影響。粘著劑層的楊格係數通常為1Mpa左右,若使用楊格係數小的粘著劑,亦即柔軟的粘著劑,便能有效地吸收掉防護薄膜組件框架的凹凸情況。
又最近發現除了框架應變以外,粘著劑層表面的平坦度也會對掩模的平坦度造成影響。若粘著劑層表面有凹凸的話,防護薄膜組件在貼合到掩模上的時候,會發生局部應力,而因為該局部應力的關係,掩模會變形。當粘著劑非常平坦時,即使將防護薄膜組件貼合到掩模上,粘著劑層的變形量也很小,然後防護薄膜組件施予掩模的應力變小,於是掩模的變形也變小。
一般而言,掩模粘著劑係按照以下順序形成在防護薄膜組件框架上的。首先,在防護薄膜組件框架端面塗佈液狀或是糊漿狀的粘著劑。在此,讓粘著劑形成液狀或是糊漿狀的方法,可採用例如用溶媒稀釋交聯前的粘著劑或是對熱熔型粘著劑加熱等方法。將粘著劑塗佈到框架上,粘著劑層的剖面會變成凸狀,而且會在各處產生凹凸不平的情況,故趁還有流動性的時候,將其抵壓在平坦的平面上,並在該狀態下讓粘著劑硬化,即實施平坦化處理。粘著劑在保持平坦面的狀態下呈現出如橡膠般的彈性,進而製成用來將防護薄膜組件貼合到掩模上的掩模粘著劑層。
然而,若使用比較柔軟的粘著劑,經過這樣的平坦化處理所形成的平坦面其平坦度會惡化。其中一個原因是因為柔軟的粘著劑在硬化時容易變形。又在平坦面上壓合粘著劑層之後,從平坦面剝下粘著劑層時會對粘著劑施加應力,柔軟粘著劑受到應力其變形量會很大,剝離的步驟會讓粘著劑變形,有這種問題存在。本發明就是為了解決這個問題。
本發明人為解決上述問題,以表層與1層或2層以上的下部層的方式,形成用來將防護薄膜組件貼合到掩模上的掩模粘著劑層。然後,將表層的楊格係數,設成比下部層任何一層的楊格係數都還要高,這樣便能形成平坦的表面。
表層的楊格係數宜在0.2MPa以上,0.2~0.5Mpa更好。不到0.2Mpa的話,會有難以形成平坦面的傾向。又,若超過0.5Mpa的話,雖然掩模粘著劑本身的平坦性良好,但是在將掩模粘著劑貼合到掩模上時對掩模的追隨性會劣化,結果,掩模的平坦度有變化的傾向。
在下部層中,楊格係數最低的那一層其楊格係數宜在0.15MPa以下。若在0.04~0.15Mpa則符合產業實用性。若下部層之中楊格係數最低的那一層其楊格係數超過0.15Mpa的話,則會有難以吸收防護薄膜組件框架應變的傾向。下部層各層不同的楊格係數按照什麼樣的排列順序都可以,但越接近表層楊格係數越高的話,不但比較容易形成各層面,而且也是比較好的選擇。
如上所述,比較柔軟的粘著劑雖然可以吸收框架的應變,但是卻很難形成平坦的表面。另一方面,比較硬的粘著劑,雖然容易形成平坦的表面,但吸收框架應變的效果很差。因此,先在靠近框架該側形成比較柔軟的粘著劑層當作下部層,然後在其上形成比較硬的粘著劑層當作表層,再對那個比較硬的粘著劑層實施平坦化處理。由於表面比較硬的粘著劑層,即使受到應也比較不容易變形,故能透過平坦化處理而得到較佳的平坦面,而且由於另外設有柔軟的粘著劑層當作下部層,故亦能有效地吸收框架的應變。又由於下部層用來當作能夠吸收框架應變的吸收層,故厚度厚的會比較有效果,且楊格係數低的會比較有效果。
下部層的層數並無特別限制,1層或2層以上都可以。
若依本發明,便能利用楊格係數低的下部層吸收防護薄膜組件框架表面的凹凸,並利用楊格係數高的表層讓粘著劑層表面變平坦。結果,防護薄膜組件框架便不會讓掩模產生應變,位置精確度變良好。然後,在以高解析度為必要的曝光中,即使使用200nm以下的紫外線曝光,也能得到正確的轉印圖案。
粘著劑層實際形成順序為,首先,在防護薄膜組件框架的端面上設置1層或2層以上的下部層,並在該下部層的表面上,以液狀或是糊漿狀的狀態塗佈一層硬化後楊格係數比下部層任何一層更高的粘著劑作為表層。在此,讓粘著劑形成液狀或是糊漿狀的方法,可以採用例如將交聯前的粘著劑以溶媒稀釋的方法,或是對熱熔型粘著劑進行加熱的方法。接著,趁表層還有流動性之前對其實施平坦化處理,之後,讓粘著劑層硬化。
欲設置1層或2層以上的下部層,只要依序塗佈液狀或是糊漿狀的粘著劑即可。下部層的硬化步驟,可以每形成一層就實施一次,也可以在堆疊2層以上的狀態下實施,也可以讓下部層與表層一起硬化。吾人宜在下部層的粘著劑仍處於半硬化的狀態下塗佈表層的粘著劑,並實施平坦化處理,接著,讓全部的粘著劑層完全硬化。
對下部層實施平坦化處理並非必要的,但仍宜對下部層也實施平坦化處理。對下部層的平坦化處理,可以每形成一層下部層就實施一次,也可以將全部的下部層都堆疊好之後再一起實施。
按照上述順序,以柔軟的粘著劑層當作下部層,以較硬的粘著劑層當作表層,完成表面經過平坦化處理的掩模粘著劑層。
又,下部層越厚其吸收凹凸的效果越高。
粘著劑使用什麼種類的都可以,不過宜使用矽氧系粘著劑比較好。
以下,說明本發明的實施例。
首先,用塗布於防護薄膜組件框架的那種粘著劑,另外依相同條件使其硬化,製得粘著片,然後以拉伸試驗,測量粘著劑的楊格係數。
平坦度(以測量對象面為基準用最小平方法定出平面,並將該平面當作假想平面,以該假想平面為基準,位於其上之測量對象面的最高位置與位於其下之測量對象面的最低位置二者的高低差的絕對值),則利用光學干涉計測量之。
在實施例以及比較例中所測量到的防護薄膜組件貼合前後掩模平坦度變化列在表1、表2。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的1:1(重量比)混合品,硬化後楊格係數為0.1MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.5mm。
在成型的粘著劑層(第1下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264,硬化後的楊格係數為0.3MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再去掉超出防護薄膜組件框架外側的部分,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.17μm,結果良好。又,貼合後之掩模的平坦度的測量,係在貼合後的防護薄膜組件的周邊部進行的。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的2:1(重量比)混合品,硬化後楊格係數為0.05MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.5mm。
在成型的粘著劑層(第1下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264,硬化後的楊格係數為0.3MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再去掉超出防護薄膜組件框架外側的部分,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.16μm,結果良好。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的1:1(重量比)混合品,硬化後楊格係數為0.1MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在成型的粘著劑層(第1下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264,硬化後的楊格係數為0.3MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為1.1mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再去掉超出防護薄膜組件框架外側的部分,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.16μm,結果良好。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的2:1(重量比)混合品,硬化後楊格係數為0.05MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.3mm。
在該粘著劑層(第1下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的1:1(重量比)混合品,硬化後的楊格係數為0.1MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為0.5mm。
接著在該成型之粘著劑層(第2下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264,硬化後的楊格係數為0.3MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。
之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再去掉超出防護薄膜組件框架外側的部分,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.16μm,結果良好。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的1:1(重量比)混合品,硬化後楊格係數為0.1MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.5mm。
在成型的粘著劑層(第1下部層)上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264A,硬化後的楊格係數為0.4MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑成型。放置3小時之後,從粘著劑層將隔離部剝離。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再去掉超出防護薄膜組件框架外側的部分,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.17μm,結果良好。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(KE76SR與X-40-3264L的1:1混合品,硬化後楊格係數為0.1MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到30μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再將超出防護薄膜組件框架外側的部分去掉,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.20μm。
用純水將鋁合金製的防護薄膜組件框架(外形尺寸149mm×115mm×4.5mm、壁厚2mm。粘著劑側的平坦度為30μm)洗淨後,在其一方端面上塗佈信越化學股份有限公司製作的矽氧粘著劑(X-40-3264,硬化後楊格係數為0.3MPa),之後粘著劑層在下,將粘著劑層壓合於設置在石英基板上且厚度50μm的PET製隔離部上,使粘著劑層成型。放置3小時後,從粘著劑層剝離隔離部。此時粘著劑層的厚度為0.8mm。
在框架的另一端面上塗佈旭硝子公司製作的Cytop接合劑(CTX-A)。之後以130℃對防護薄膜組件框架進行加熱,使粘著劑以及接合劑硬化。硬化後的粘著劑層表面的平坦度經測量得到10μm。之後將防護薄膜張設在比上述防護薄膜組件框架更大的鋁框上,然後將上述防護薄膜組件框架的接合劑側貼合於防護薄膜。再將超出防護薄膜組件框架外側的部分去掉,防護薄膜組件便製作完成。
將該防護薄膜組件貼合於平坦度為0.15μm的掩模上,掩模的平坦度變化成0.21μm。
Claims (6)
- 一種防護薄膜組件,使用於半導體微影中,其特徵為:用來將防護薄膜組件貼合於掩模上的掩模粘著劑層係由表層與下部層所構成,表層的楊格係數比下部層的楊格係數更高;且表層的楊格係數在0.2MPa以上,下部層的楊格係數在0.15MPa以下。
- 如申請專利範圍第1項之防護薄膜組件,其中,表層的楊格係數為0.2~0.5MPa,下部層的楊格係數為0.04~0.15MPa。
- 如申請專利範圍第1項之防護薄膜組件,其中,下部層有2層以上,且表層的楊格係數在0.2MPa以上,下部層的楊格係數在0.15MPa以下。
- 如申請專利範圍第3項之防護薄膜組件,其中,表層的楊格係數在0.2MPa以上,下部層之中楊格係數最低的那一層的楊格係數在0.15MPa以下。
- 如申請專利範圍第4項之防護薄膜組件,其中,表層的楊格係數為0.2~0.5MPa,下部層之中楊格係數最低的那一層的楊格係數為0.04~0.15MPa。
- 如申請專利範圍第3至5其中任一項之防護薄膜組件,其中,越靠近表層的下部層楊格係數越高。
Applications Claiming Priority (1)
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