TWI454841B - 微影用防塵薄膜組件 - Google Patents

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Description

微影用防塵薄膜組件
本發明是有關於一種在LSI(Large Scale Integration，大型積體電路)、超LSI等的半導體裝置或者液晶顯示面板的製造時，作為防塵物而用於微影用遮罩的微影用防塵薄膜組件。
LSI以及超LSI等的半導體製造或者液晶顯示面板等的製造中，是在半導體晶圓或者液晶用原板上塗布感光性樹脂，然後用光照射，以製造圖案。該圖案製作步驟中使用的曝光原版如有灰塵附著，該灰塵就會吸收光以及使光彎曲，轉印的圖案就會變形，圖案邊緣模糊，並且會使基底變黑變髒，從而尺寸、品質以及外觀等受損。另外，本發明中的所謂「曝光原版」，為微影用遮罩(本說明中也將其僅稱為「遮罩」)以及初縮遮罩(reticle)的總稱。以下，以遮罩為例進行說明。
上述的微影操作通常在無塵室中進行，但是即使在該無塵室內，要保持曝光原版經常清潔也是困難的，所以採用了在曝光原版的表面上，貼附可以使曝光用的光良好通過的作為防塵物的防塵薄膜組件的方法。
上述防塵薄膜組件的基本的構成為包括防塵薄膜組件框架以及在其上所張設的防塵薄膜。防塵薄膜包括使曝光用光(g線、i線、KrF準分子雷射以及ArF準分子雷射等)良好透過的硝化纖維素，乙酸纖維素，氟類聚合物等。為 了在防塵薄膜組件框架上張設防塵薄膜，要在防塵薄膜組件框架的上端面塗布防塵薄膜的良好溶劑，將其上所貼附的防塵薄膜風乾黏接，或者借助於丙烯酸樹脂、環氧樹脂或氟樹脂等的黏接劑進行黏接。
進一步，防塵薄膜組件框架的下端面為了進行曝光原版的安裝，設置有包括聚丁烯樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂以及矽酮樹脂等的黏著層，以及用以保護該黏著層的襯層(liner)。
防塵薄膜組件被以包圍在曝光原版的表面形成的圖案領域的形式設置，其是為了防止曝光原版上附上灰塵而設置的，所以該圖案領域和防塵薄膜組件的外部被防塵薄膜組件隔開，從而使防塵薄膜組件外部的塵埃不附著在圖案面上。
近年，LSI的設計規則朝著四分之一微米以下的細微化前進，如此，曝光光源的短波長化也正在前進，即從至今為止作為主流的水銀燈的g線(436nm)，i線(365nm)，向KrF準分子雷射(248nm)以及ArF準分子雷射(193nm)等前進，曝光光源正在變化。如此，伴隨著圖案的細微化的前進，遮罩以及矽晶圓所要求的平坦性越來越變得嚴格。
在遮罩完成後，為了不在遮罩的圖案上有灰塵附著，將防塵薄膜組件貼附在遮罩上。如此如將防塵薄膜組件貼附在遮罩上，遮罩的平坦度就會發生變化。如遮罩的平坦度變差，就有可能發生焦點錯位等問題。另外，如完成的遮罩的平坦度發生變化，遮罩上所描繪的圖案的形狀就會 變化，遮罩的重合精度就會發生問題。
近年來，關於遮罩要求的平坦性，在圖案面的平坦度的要求從2μm漸漸嚴格起來，在65nm節點(node)以下，以0.5μm以下為佳，進一步，以0.25μm以下為更佳。
一般來說，與遮罩比較，如果將使用平坦度差的防塵薄膜組件框架的防塵薄膜組件貼附在遮罩上時，遮罩的平坦性就會發生變化。於遮罩的平坦性變化的場合時，在遮罩上描繪的圖案就會扭曲，從而曝光轉印的圖案也發生扭曲，圖案的位置精度就會變差。一般說來，半導體的製造中的曝光是數層曝光，如圖案的位置精度變差，就會發生每一層都發生錯位的問題。另外，最近，為了對更細微的圖案進行曝光，正在討論對1個的圖案以2個遮罩分開進行2次曝光的所謂的雙圖案化(double patterning)。在該場合時，如果圖案扭曲而位置精度變差，就會對圖案的尺寸有直接的影響。
防塵薄膜組件通過防塵薄膜組件框架的一側所設置的黏著層而貼附在遮罩上，但是通常於將防塵薄膜組件貼附在遮罩上的場合時，是將防塵薄膜組件用20kgf至40kgf左右的力壓在遮罩上。通常遮罩的平坦度在數μm以下，最先進的微影中使用的遮罩在1μm以下，若防塵薄膜組件框架的平坦度為數十μm左右，則與遮罩的平坦度相較下為大。為此，如將防塵薄膜組件貼附在遮罩上，就會根據框架的凹凸而遮罩的平坦度發生變化。由此，一般認為如果使防塵薄膜組件框架的平坦度與遮罩的平坦度同等高 的話，遮罩的平坦度的變化就會減低。
另一方面，防塵薄膜組件框架一般由鋁合金製成。半導體微影用的防塵薄膜組件框架為寬為150mm左右，長度為110nm至130mm左右，且中央部鏤空的形狀。這些框架一般為從鋁合金板切出防塵薄膜組件框架形狀，藉由將鋁材料擠壓成型而製作，厚為2mm左右而很細，從而容易變形，平坦的框架的製作不容易。由此，使防塵薄膜組件框架具有與遮罩同等的平坦度是非常困難的。
另外，為了將防塵薄膜組件貼附在遮罩上，在黏著層中被使用的黏著劑的楊氏模量通常為1MPa左右，與一般用於防塵薄膜組件框架的鋁合金的楊氏模量72GPa左右相比則非常柔軟。為此，一般認為黏著層將防塵薄膜組件框架的表面的凹凸吸收，由此可以緩和凹凸對遮罩的影響。以往的黏著劑的楊氏模量為1MPa左右，如使用楊氏模量比1MPa小的黏著劑，亦即使用柔軟的黏著劑，則可有效地吸收防塵薄膜組件框架的凹凸。
上述黏著層的柔軟性，不僅吸收防塵薄膜組件框架的凹凸，對為了貼附而施加於防塵薄膜組件的荷重也有影響。在使用防塵薄膜組件的場合時，對遮罩和所述黏著層之間的局部間隙(空隙(air pass))發生之風險或防塵薄膜組件從遮罩上的剝離的重大風險的預防措施是不可缺少的。為此，與框架相同，與遮罩相較下，平坦性差的黏著層表面要施加荷重使其平坦，藉此與遮罩無間隙地黏接。即，黏著劑越柔軟，則可以用越小的力使遮罩表面和黏著 層表面密切黏著，因此通過柔軟的黏著劑的使用，使防塵薄膜組件框架的變形盡量變小，同時又可以將防塵薄膜組件貼附。
因此本發明的目的是提供一種微影用防塵薄膜組件，其即便將防塵薄膜組件貼附於曝光原版，亦能使防塵薄膜組件框架的變形所造成的曝光原版的變形盡量變小。
本發明的上述目的可以通過一種微影用防塵薄膜組件來達成，其特徵在於：具有黏著層，上述黏著層在利用包括自重在內為0.008kgf至5kgf的貼附荷重貼附於曝光原版時，不會有空隙發生。
所述黏著層較佳為楊氏模量為0.01MPa至0.10MPa，拉伸黏接強度為0.02N/mm2 至0.10N/mm2 ，表面的平坦度為0μm至15μm的黏著層。
根據本發明可以提供一種微影用防塵薄膜組件，其可以極力減低防塵薄膜組件框架的變形所造成的曝光原版的變形。
以下對本發明，參照圖式進行說明。
圖1為表示本發明的防塵薄膜組件的構成例的示意截面圖。圖中，符號1為防塵薄膜，2為黏接層，3為防塵薄膜組件框架，通過黏接層2將防塵薄膜1張設在防塵薄膜組件框架3上。符號4為將防塵薄膜組件貼附在遮罩表面的黏著層，5為曝光原版(遮罩或者初縮遮罩)，6為防塵 薄膜組件。通常，黏著層4的下端面貼附有對黏著層4進行保護的襯層(未繪示)，該襯層可以剝離，在使用時進行剝離。另外，在本發明中，較佳為在防塵薄膜組件框架3上設置氣壓調整用的孔(通氣口)，進一步，為了防止對圖案化有不好影響的的異物的侵入，也可以在該通氣口設置除塵用過濾器(未繪示)。
本發明的防塵薄膜組件的構成部件的大小或材料與通常的防塵薄膜組件，例如半導體微影用防塵薄膜組件、大型液晶顯示面板製造時的微影步驟用的防塵薄膜組件等相同，可以在公知物中進行適宜選擇而使用。
本發明中使用的防塵薄膜的種類沒有特別的限制，例如，以往的準分子雷射中使用的非結晶的氟聚合物等就可以使用。非結晶的氟聚合物可以例舉薩特普(CYTOP)(旭硝子(股)製，商品名)，特氟隆(註冊商標)，AF(杜邦公司製，商品名)等。這些聚合物例如可以用氟類溶劑等進行適宜溶解，在防塵薄膜製作時，根據需要可以用溶劑加以溶解而使用。
作為防塵薄膜組件框架的構成材料，公知的鋁合金材料就可以使用。在鋁合金被使用的場合時，只要作為防塵薄膜組件框架能確保強度，就沒有特別的限制，特別是，較佳為使用JIS A7075、JIS A6061、JIS A5025等材料。
本發明中，在防塵薄膜組件框架的被覆膜設置前，用噴砂(sandblast)以及化學研磨等的公知的方法使防塵薄膜組件框架表面粗糙化。該框架表面的粗化的方法可以在 公知的方法中適宜選擇，特別是對鋁合金，較佳為用不銹鋼粒、碳化矽以及玻璃珠等對表面進行噴處理，進一步用NaOH等進行化學研磨，使表面粗糙化的方法。
作為構成本發明的防塵薄膜組件中的黏著層4的黏著劑，對防塵薄膜組件的曝光原版使用包括自重的貼附荷重為0.008kgf至5kgf的黏著層。於用超過5kgf的貼附荷重貼附防塵薄膜組件的場合時，防塵薄膜組件框架的變形大，會使所貼附的遮罩的形狀發生扭曲。黏著劑的種類可以在公知的黏著劑中進行適宜選擇，但是，本發明中，較佳為丙烯酸樹脂或者矽酮樹脂，只要可以保持作為黏著劑的功能，它們可以單獨使用，也可以2種以上混合使用。
上述，對防塵薄膜組件的曝光原版的包括自重的貼附荷重為0.008kgf至5kgf的黏著層中所使用的黏著劑較佳為楊氏模量為0.01MPa至0.10MPa，更佳為0.02MPa至0.08MPa。如楊氏模量為0.01MPa以下時，黏著層的強度不充分，因此防塵薄膜組件的貼附位置有錯位的可能。另外，如在0.10MPa以上時，難以得到對框架的凹凸進行吸收的充分的柔軟性。
另外，上述黏著層的拉伸黏接強度較佳為0.02N/mm2 至0.10N/mm2 ，更佳為0.04N/mm2 至0.08N/mm2 。拉伸黏接強度如比0.02N/mm2 小，則曝光中或運輸中防塵薄膜組件會由於加速度而有從曝光原版剝離的可能。另外如拉伸黏接強度比0.10N/mm2 大時，會沿著框架的凹凸產生強的黏接力，從而會由於局部的應力使遮罩發生扭曲。
另外，本發明中的黏著層的楊氏模量以及拉伸黏接強度為通過將貼附有防塵薄膜組件的遮罩固定，將防塵薄膜組件的一個邊在與遮罩垂直的方向上以0.1mm/s的速度進行提升而進行拉伸實驗，藉此從得到的黏著層的伸長(應變)和其應力而求出。
本發明的防塵薄膜組件中的上述黏著層的表面的平坦度以0μm至15μm為較佳。黏著層表面的平坦度如具有超過15μm的凹凸，則防塵薄膜組件在遮罩貼附時，就會發生局部應力，由此遮罩變形。另外，上述黏著層表面的「平坦度」是對使黏著層形成的防塵薄膜組件框架的各角的4點和4邊的中央4點的共計8點的黏著層的高度進行測定，算出虛擬平面，從該虛擬平面到各點的距離中的最大值減去最小值而得到的差來算出的值。黏著層表面的平坦度可用「具有XY軸程序控制台的雷射變位計」進行測定。本發明中使用了自製的變位計。
以下，通過實施例對本發明進行具體說明，但是本發明並不受其限制。另外，實施例以及比較例中的「遮罩」是以「曝光原版」為例進行記載的，對於初縮遮罩也同樣適用。另外，本發明中，實施例、比較例中都使用了外尺寸為149mm×122mm×3.5mm、厚度為2mm、黏著層側的端面的平坦度為20μm的防塵薄膜組件框架。
【實施例1】
防塵薄膜組件框架用純水洗淨後，將添加有硬化劑的綜研化學(股)製造的丙烯酸黏著劑(商品名：SK Dyne 1495)加入注射筒中，用分配器(dispenser)在上述洗淨的防塵薄膜組件框架的端面上進行塗布。然後，以硬化時間30分、硬化溫度140℃進行硬化，使黏著層表面的平坦度為10μm。
進一步，在與防塵薄膜組件框架的黏著面為相反側的端面，用旭硝子(股)製造的CYTOP黏接劑(商品名：CTX-A)進行塗布後，在130℃下將防塵薄膜組件框架加熱，使黏接劑硬化。
接著，將上述防塵薄膜組件框架的黏接劑側貼附在比上述防塵薄膜組件框架大的鋁框上製得的防塵薄膜上，將超過防塵薄膜組件框架的外側的多餘薄膜部分除去，得到防塵薄膜組件。將得到的防塵薄膜組件用5kgf的貼附荷重貼附在遮罩上。
【實施例2】
將防塵薄膜組件框架用純水洗淨後，將綜研化學(股)製造的丙烯酸黏著劑(商品名：SK Dyne 1425)和SK Dyne 1495以1：1的比例混合，添加硬化劑，且放入注射筒，用分配器在上述洗淨的防塵薄膜組件框架的端面上進行塗布。然後，以硬化時間30分、硬化溫度140℃進行硬化，使黏著層表面的平坦度為15μm。
其後，與實施例1同樣地將防塵薄膜組件完成，將得到的防塵薄膜組件用5kg的貼附荷重貼附於遮罩上。
【實施例3】
防塵薄膜組件框架用純水洗淨後，將實施例2中使用 的SK Dyne 1495和SK Dyne 1425以1：3的比例進行混合，添加硬化劑且放入注射筒，用分配器在上述洗淨的防塵薄膜組件框架的端面上進行塗布。然後，以硬化時間30分、硬化溫度140℃進行硬化，黏著層表面的平坦度為15μm。
其後，與實施例1同樣地將防塵薄膜組件完成，將得到的防塵薄膜組件用2kgf的貼附荷重貼附於遮罩上。
(比較例1)
與實施例1同樣地製作防塵薄膜組件，使黏著層表面的平坦度成為20μm，將得到的防塵薄膜組件用25kgf的貼附荷重貼附於遮罩。
(比較例2)
將防塵薄膜組件框架用純水洗淨後，將添加有硬化劑的SK Dyne 1425放入注射筒，用分配器在上述洗淨的防塵薄膜組件框架的端面上進行塗布。然後，以硬化時間30分、硬化溫度140℃進行硬化，使黏著層表面的平坦度為20μm。
其後，與實施例1同樣地將防塵薄膜組件完成，將得到的防塵薄膜組件用5kgf的貼附荷重貼附於遮罩上。
(比較例3)
將防塵薄膜組件框架用純水洗淨後，將添加了硬化劑的綜研化學(股)製造的丙烯酸黏著劑(商品名：SK Dyne 1499)放入注射筒，用分配器在上述洗淨的防塵薄膜組件框架的端面上進行塗布。然後，以硬化時間30分、硬化溫 度140℃進行硬化，黏著層表面的平坦度為20μm。
其後，與實施例1同樣地完成防塵薄膜組件，將得到的防塵薄膜組件用5kgf的貼附荷重貼附在遮罩上。
將實施例1至實施例3以及比較例1至比較例3中製作的防塵薄膜組件貼附在遮罩前和貼附在遮罩後的遮罩的平坦度用特派魯(Tropel)公司的FlatMaster進行測定。將貼附前後的遮罩各點的高度的差之中的+/-側各方的最大變化量的絕對值的和作為遮罩的最大變形範圍而算出。另外，於因防塵薄膜組件的貼附所造成的遮罩的變形的場合時，即使在平坦度沒有變化的場合，最大變形範圍有時也變為大的值，因此作為遮罩的變形/扭曲的指標，最大變形範圍比平坦度更有效。
其後，將這些遮罩在保持80℃的烘箱中進行72小時靜置，對貼附狀態進行觀察，對空隙和防塵薄膜組件位置的錯位的有無進行檢查。
另外，將另行在同樣條件下製作的防塵薄膜組件從遮罩剝離時，對黏著層的拉伸黏接強度和伸長進行測定，從這些值求得楊氏模量。得到的結果列於表1。
從表1的結果，證實了本發明的防塵薄膜組件防止空隙以及位置錯位的發生，並且減低了遮罩的變形。
【產業上的可利用性】
本發明的防塵薄膜組件可以減低防塵薄膜組件框架的變形所造成的曝光原版的變形，在產業上極有意義。
1‧‧‧防塵薄膜
2‧‧‧黏接層
3‧‧‧防塵薄膜組件框架
4‧‧‧黏著層
5‧‧‧曝光原版
6‧‧‧防塵薄膜組件
圖1為表示防塵薄膜組件的構成例的示意截面圖的一個例子。
1‧‧‧防塵薄膜
2‧‧‧黏接層
3‧‧‧防塵薄膜組件框架
4‧‧‧黏著層
5‧‧‧曝光原版
6‧‧‧防塵薄膜組件

Claims (2)

  1. 一種微影用防塵薄膜組件，其特徵在於：具有楊氏模量為0.01MPa至0.10MPa，拉伸黏接強度為0.02N/mm2 至0.10N/mm2 ，表面的平坦度為0μm至15μm的均一的黏著層，上述黏著層在利用包括自重在內為0.008kgf至5kgf的貼附荷重貼附於曝光原版時，不會發生空隙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的微影用防塵薄膜組件，其中上述黏著層的楊氏模量為0.02MPa至0.08MPa，拉伸黏接強度為0.04N/mm2 至0.08N/mm2 。
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