TWI392961B - 防護薄膜框架 - Google Patents

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Description

防護薄膜框架
本發明係關於一種微影用防護薄膜框架，其構成微影用防護薄膜組件，特別是構成在製造LSI、超LSI等半導體裝置時，用來當作防塵器使用的微影用防護薄膜組件，而且其特別是使用在以高解析度為必要的曝光中，並使用在200nm以下的紫外線曝光中。
以往在LSI、超LSI等半導體裝置或是液晶顯示板等產品的製造中，係用光照射半導體晶圓或液晶用原板以製作形成圖案，惟若此時所使用的曝光原版有灰塵附著的話，由於該灰塵會吸收光，使光反射，故除了會使轉印的圖案變形、使邊緣變粗糙以外，還會損壞尺寸、品質、外觀等，導致半導體裝置或液晶顯示板等產品的性能惡化或降低製造成品率。
因此，該等作業通常係在無塵室內進行，惟即使在無塵室內，欲經常保持曝光原版清潔仍相當困難，故吾人遂採用在曝光原版表面貼附曝光用光線透過率良好的防護薄膜組件作為防塵構件使用的方法。
此時，灰塵並非直接附著於曝光原版的表面上，而係附著於防護薄膜上，故只要在微影時將焦點對準曝光原版的圖案上，防護薄膜組件上的灰塵就不會對轉印造成影響。
該防護薄膜組件，係用透光性良好的硝化纖維素、醋酸纖維素等物質構成透明防護薄膜，並以鋁、不銹鋼等物質構成防護薄膜框架，然後在防護薄膜框架的上部塗布防護薄膜的良溶媒，再將防護薄膜風乾黏著於防護薄膜框架的上部所製作而成(參照專利文獻1)，或者是用丙烯酸樹脂或環氧樹脂等的黏著劑黏著(参照專利文獻2~4)，並在防護薄膜框架的下部設置由聚丁烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧樹脂等物質所構成的 黏著劑層以及保護該黏著劑層的脫模劑層(隔離部)。
近年來，微影的解析度逐漸提高，且為了實現該解析度，逐漸使用短波長光作為光源。具體而言，紫外光向g線(436nm)、I線(365nm)、KrF準分子雷射(248nm)移動，近年開始使用ArF準分子雷射光(193nm)。
[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
半導體用曝光裝置，係利用短波長光將光罩上所描繪的圖案轉印在矽晶圓的光阻上，惟若光罩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，轉印在晶圓上的圖案會發生問題。隨著技術微細化進展，對光罩以及矽晶圓所要求之平坦性的精密度，也越來越嚴格。例如，光罩所要求的平坦度，也從圖案面平坦度2μm的要求，逐漸變嚴格，65nm技術節點以後，更要求達到0.5μm、0.25μm。
防護薄膜組件，在光罩完成後作為圖案的防塵構件而黏貼在光罩上，惟當防護薄膜組件黏貼於光罩上後，光罩的平坦度會改變。若光罩的平坦度變差，則如上所述的那樣，可能會產生焦點偏差等問題。又，若平坦度變化則光罩上所描繪的圖案形狀也會變化，因此圖案也可能會產生偏差。
相反的，黏貼防護薄膜組件也可能會使光罩的平坦性變好。此時，不會發生焦點偏差的問題，但是因為圖案形狀產生變化，故仍然會有圖案產生偏差的問題。
如是，吾人期望有一種技術最先進的光罩，即使黏貼了防護薄膜組件，光罩平坦度也不會發生變化。然而，一般而言，黏貼了防護薄膜組件，光罩平坦度多會產生變化。黏貼防護薄膜組件造成光罩平坦度變化的原因有幾個，目前已經知道最主要的一個原因是受到防護薄膜框架變形的影響。
防護薄膜框架一般係鋁材質。防護薄膜組件尺寸，一般而言，由曝光裝置的規格所決定，長度約150mm左右，寬度約110~130mm左右，框條寬約2mm、厚度約3.5~6mm左右，中央部形成鏤空形狀。一般而言，多從鋁合金板切出防護薄膜框架的形狀，擠製成框架形狀，製作出鋁製框架。
一般而言，防護薄膜組件框架的平坦度約為20~80μm左右，惟該等平坦度在將用於大型框架的防護薄膜組件黏貼到光罩上時，框架的形狀會轉印到光罩上，而使光罩變形。防護薄膜組件，黏貼時約以196~392N(20~40kgf)大小的力量壓黏於光罩上，惟光罩表面的平坦度在數μm以下，比框架平坦，故吾人認為在壓黏時框架會變平坦。然而，壓黏完成後，框架會回復到原來的樣子，且由於框架黏接著光罩表面，故此時光罩也會變形。
因此，遂有檢討意見認為可藉由提高防護薄膜框架的平坦度，以減少框架變形，從而減少防護薄膜組件黏貼時光罩的變形，惟在鋁合金製防護薄膜框架的情況下，要製作出平坦度高的框架是相當困難的。
在此，若防護薄膜框架的材質改用比鋁更軟的材料，亦即彈性係數較低的材料，例如，改成樹脂製，則便能防止光罩的變形。亦即，若防護薄膜組件使用由彈性係數低的材料所製成的防護薄膜框架，當防護薄膜組件黏貼於光罩上時，即使防護薄膜組件黏貼時框架變形，因為低彈性係數的材料的關係，框架的變形(復原)應力會變小。如是便能防止光罩變形。
然而，在使用該等低彈性係數材料的框架的情況下，垂直與平行防護薄膜膜面方向的框架的彈性係數都變低了。若在平行防護薄膜方向上，框架的彈性係數變小，亦即，框架變軟的話，則在將防護薄膜黏貼於框架上時，會發生因為防護薄膜張力導致框架朝內側彎曲的問題。這個問題，雖然習知鋁製框架也會發生，但由於鋁製框架很硬，故實際上朝內側彎曲的程度可以忽略。
又，通常防護薄膜組件係抓住框架外側進行處理，如果框架 很軟的話，在處理時可能會發生框架歪掉，或防護薄膜鬆弛等不良情況。
有鑑於上述情事，本發明的目的在於提供一種優異的防護薄膜框架，其能防止因為防護薄膜張力或使用處理所造成的框架歪曲，並能防止因為黏貼防護薄膜組件所造成的光罩歪曲。
本發明係一種半導體微影所使用的防護薄膜框架，其特徵為：用彈性係數不同的2種以上的材料接合製成框架。
其中，更宜用彈性係數10GPa以下的材料與彈性係數50GPa以上的材料製成框架，或在垂直防護薄膜膜面方向上以複數層接合的方式製成防護薄膜框架，或將彈性係數大的材料堆疊在最外層，或用相反的堆疊構造。
若依本發明，便能提供出一種優異的防護薄膜框架，其能防止因為防護薄膜張力或使用處理所造成的框架歪曲，並能防止因為黏貼防護薄膜組件所造成的光罩歪曲。
在此，若使用垂直防護薄膜膜面方向的彈性係數比平行防護薄膜膜面方向的彈性係數更低的框架，亦即，垂直防護薄膜膜面方向較柔軟，平行方向較硬的框架的話，便能防止因為防護薄膜的張力或使用處理所造成的框架歪曲，或因為黏貼防護薄膜組件所造成的光罩歪曲。
為了製得垂直方向、水平方向硬度不同的框架，可將由彈性係數不同的素材所構成的2種以上的薄板框架，沿垂直防護薄膜膜面方向堆疊接合。具體的方法，例如以下所列舉者。
在用彈性係數10GPa以下的材料所製成，平行防護薄膜膜面方向的尺寸與最後完成之框架尺寸相等，垂直防護薄膜膜面方向的尺寸在最後完成之框架尺寸以下的基底框架表面及/或底面上，以框條寬度方向與防護薄膜平行的方式，黏貼用彈性係數50GPa以上的材料所製成，且厚度對框條寬度的比在0.5以下的薄板框架。
或著，在用彈性係數10GPa以下的材料所製成，平行防護薄膜膜面方向的尺寸與最後完成之框架尺寸相等，垂直防護薄膜膜面方向的尺寸在最後完成之框架尺寸以下的2個基底框架之間，以框條寬度方向與防護薄膜平行的方式，夾住1片以上用彈性係數50GPa以上的材料所製成，且厚度對框條寬度的比在0.5以下的薄板框架。
這樣的話，便能讓彈性係數具有異向性。
在該等情況中，提高彈性係數小的材料的比率，可以確保垂直防護薄膜方向上的框架的柔軟度，將使用彈性係數高的材料所製成的薄板框架沿著平行防護薄膜方向接合於彈性係數小的材料上，便能提高平行防護薄膜方向上的彈性係數。
上述彈性係數10GPa以下的材料，例如可使用聚乙烯樹脂、特夫綸樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂等。又，彈性係數50GPa以上的材料，例如可使用鋁、不銹鋼等。
又，接合這些彈性係數不同的材料，使用接著劑即可。例如可使用丙烯酸系接著劑、矽氧系接著劑等，惟宜使用硬化後也具有彈性的彈性接著劑。或著亦可用射出成型等方式接合之。
【實施例】
以下，根據實施例具體說明本發明，惟本發明並不僅以下述實施例為限。
[實施例1] 用矽氧接著劑將外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度4mm、由聚碳酸酯樹脂 (彈性係數2.4GPa)所構成的基底框架，與外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度0.5mm的鋁合金(彈性係數69GPa)薄板框架接合，製作出防護薄膜框架。
在該框架的聚碳酸酯樹脂該側的端面上塗布光罩黏著劑，在另一面鋁合金側的端面上塗布薄膜接著劑。之後，拿著鋁合金框將薄膜接著劑該側黏貼於防護薄膜上，再將框架外周圍的薄膜切斷，防護薄膜組件便製作完成。
在框架上張黏防護薄膜，使得框架長邊的中央朝內側反轉。測量該防護薄膜組件長邊中央附近的框架外寸，發現其朝內側反轉100μm，但薄膜並未鬆弛。
用負重20kg將完成的防護薄膜組件黏貼於142mm見方、平坦度0.2μm的光罩上。之後，再度測量黏附著防護薄膜組件的光罩的平坦度，得到0.2μm，光罩平坦度並無變化。
[實施例2] 用矽氧接著劑將外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度4mm、由三氟氯乙烯樹脂(彈性係數2GPa)所構成的基底框架，與外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度0.1mm的鋁合金(彈性係數69GPa)薄板框架接合，製作出防護薄膜框架。
在該框架的端面上塗布光罩黏著劑，在另一端面上塗布薄膜接著劑。之後，拿著鋁合金框將薄膜接著劑該側黏貼於防護薄膜上，再將框架外周圍的薄膜切斷，防護薄膜組件便製作完成。
測量該防護薄膜組件長邊中央附近的框架外寸，發現其朝內側反轉80μm，但薄膜並未鬆弛。
用負重20kg將完成的防護薄膜組件黏貼於142mm見方、平坦度0.2μm的光罩上。之後，再度測量黏附著防護薄膜組件的光罩的平坦度，得到0.2μm，光罩平坦度並無變化。
[實施例3] 在2個外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度2mm、由聚碳酸酯樹脂(彈性係數2.4GPa)所構成的基底框架之間，夾入外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度0.5mm的鋁合金(彈性係數69GPa)薄板框架，並用矽氧接著劑接合，製作出防護薄膜框架。
在該框架的端面上塗布光罩黏著劑，在另一端面上塗布薄膜接著劑。之後，拿著鋁合金框將薄膜接著劑該側黏貼於防護薄膜上，再將框架外周圍的薄膜切斷，防護薄膜組件便製作完成。
測量該防護薄膜組件長邊中央附近的框架外寸，發現其朝內側反轉100μm，但薄膜並未鬆弛。
用負重20kg將完成的防護薄膜組件黏貼於142mm見方、平坦度0.2μm的光罩上。之後，再度測量黏附著防護薄膜組件的光罩的平坦度，得到0.2μm，光罩平坦度並無變化。
[實施例4] 將外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度1.8mm、厚度0.5mm的鋁合金(彈性係數69GPa)薄板框架包含於中央，用射出成型法製作出外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度4.5mm、由聚碳酸酯樹脂(彈性係數2.4GPa)所構成的防護薄膜框架。
在該框架的端面上塗布光罩黏著劑，在另一端面上塗布薄膜接著劑。之後，拿著鋁框將薄膜接著劑該側黏貼於防護薄膜上，再將框架外周圍的薄膜切斷，防護薄膜組件便製作完成。
測量該防護薄膜組件長邊中央附近的框架外寸，發現其朝內側反轉120μm，但薄膜並未鬆弛。
用負重20kg將完成的防護薄膜組件黏貼於142mm見方、平坦度0.2μm的光罩上。之後，再度測量黏附著防護薄膜組件的光罩的平坦度，得到0.2μm，光罩平坦度並無變化。
[比較例] 在外寸149mm×122mm、內寸145mm×118mm、框條寬度2mm、厚度4.5mm、由聚碳酸酯樹脂(彈性係數2.4GPa)所構成的框架的一端面上塗布光罩黏著劑，並在另一端面上塗布薄膜接著劑。之後，拿著鋁合金框將薄膜接著劑該側黏貼於防護薄膜上，再將框架外周圍的薄膜切斷，防護薄膜組件便製作完成。
測量該防護薄膜組件長邊中央附近的框架外寸，發現其朝內側反轉300μm，且薄膜產生鬆弛。
用負重20kg將完成的防護薄膜組件黏貼於142mm見方、平坦度0.2μm的光罩上。之後，再度測量黏附著防護薄膜組件的光罩的平坦度，得到0.2μm，光罩平坦度並無變化。
【產業利用性】
由於本發明能夠提供一種優異的防護薄膜框架，其能防止因為防護薄膜張力或進行處理時所造成的框架歪曲，並能防止因為黏貼防護薄膜組件所造成的光罩歪曲，故在半導體微影的領域中，其產業上利用價值極高。

Claims (4)

  1. 一種防護薄膜框架，其使用於半導體微影步驟中，其特徵為：該框架係由選自聚乙烯樹脂、特夫綸樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂、鋁、不銹鋼的材料所構成的三層以上的薄板框架以與該框架的表面平行的方式堆疊接合所形成，且其中至少一層薄板框架具有與其他至少一層薄板框架的彈性係數相異的彈性係數。
  2. 如申請專利範圍第1項之防護薄膜框架，其中：該框架係由彈性係數在10GPa以下的材料所作成的薄板框架與彈性係數在50GPa以上的材料所作成的薄板框架所構成，該彈性係數在50GPa以上的材料所作成的薄板框架的合計厚度不超過該框架的寬度的0.5倍。
  3. 如申請專利範圍第2項之防護薄膜框架，其中：該框架係由三層的薄板框架所構成，其中該由彈性係數在10GPa以下的材料所作成的薄板框架構成最上層與最下層，該彈性係數在50GPa以上的材料所作成的薄板框架構成中間層。
  4. 如申請專利範圍第2項之防護薄膜框架，其中：該框架係由三層的薄板框架所構成，其中該彈性係數在50GPa以上的材料所作成的薄板框架構成最上層與最下層，該由彈性係數在10GPa以下的材料所作成的薄板框架構成中間層。
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