TWI567484B - 防塵薄膜組件 - Google Patents

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TWI567484B TW099123707A TW99123707A TWI567484B TW I567484 B TWI567484 B TW I567484B TW 099123707 A TW099123707 A TW 099123707A TW 99123707 A TW99123707 A TW 99123707A TW I567484 B TWI567484 B TW I567484B
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Description

防塵薄膜組件
本發明係關於一種微影用防塵薄膜組件，其在製造LSI、超LSI等半導體裝置或液晶顯示板時作為微影用遮罩的防塵器使用。
在LSI、超LSI等半導體裝置或是液晶顯示板等產品的製造過程中，會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，除了會讓轉印的圖案變形、使邊緣變粗糙之外，還會使基底污黑，並損壞尺寸、品質、外觀等。又，在本發明中，「曝光原版」是微影用遮罩(亦簡稱「遮罩」)以及初縮遮罩的總稱。以下，以遮罩為例進行說明。
該等作業通常是在無塵室中進行，惟即使在該無塵室內欲經常保持曝光原版的乾淨仍是相當困難，故吾人在曝光原版的表面貼合對曝光用光線的透光性良好的防塵薄膜組件作為防塵器使用。
防塵薄膜組件的基本構造，是由防塵薄膜組件框架以及張設於其上的防塵薄膜所構成。防塵薄膜是由硝化纖維素、醋酸纖維素、氟系聚合物等物質所構成，其對曝光用光線(g線、i線、248nm、193nm等)具備良好的透光性。在防塵薄膜組件框架上邊部塗布防塵薄膜的良好溶媒，將防塵薄膜風乾接合，或是用丙烯酸樹脂、環氧樹脂或氟樹脂等接合劑接合。接著，為了在防塵薄膜組件框架下邊部裝設曝光原版，而設置由聚丁烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂或矽氧樹脂等物質所構成的黏合層，以及用來保護黏合層的初縮遮罩黏合劑保護用墊片。
防塵薄膜組件會覆蓋曝光原版表面的圖案區域。防塵薄膜組件係用來防止異物附著於曝光原版上而設置的構件，故能夠隔離該圖案區域與防塵薄膜組件外部，防止防塵薄膜組件外部灰塵附著於圖案表面上。
近年來，LSI的佈局規則向0.25微米以下微細化發展，隨之曝光光源也向短波長化發展，亦即，逐漸從原為主流的水銀燈的g線(436nm)、i線(365nm)，轉而使用KrF準分子雷射(248nm)、ArF準分子雷射(193nm)等光線。愈朝微細化發展，遮罩以及矽晶圓所要求的平坦程度也愈來愈嚴格。
防塵薄膜組件，在遮罩完成後貼合於遮罩上作為圖案的防塵器之用。當防塵薄膜組件貼合於遮罩上時遮罩的平坦度會產生變化。若遮罩的平坦度變差，如上所述，可能會發生焦點偏差等問題。另外，若平坦度產生變化，則遮罩上所描繪的圖案形狀會產生變化，而遮罩的疊合精度也會受到影響。
因為防塵薄膜組件貼合而造成遮罩平坦度變化的原因有若干個，目前吾人了解其中最主要的一個原因是因為防塵薄膜組件框架的平坦度。
防塵薄膜組件，係透過位於防塵薄膜組件框架單側的遮罩黏著劑貼合於遮罩上，當把防塵薄膜組件貼合到遮罩上時，通常會用20~30kg左右的力量將防塵薄膜組件壓合在遮罩上。一般而言遮罩的平坦度其TIR(total indicator reading；指平面最高及最低點至平均平面的距離和)值在數μm以下，最前端的遮罩在1μm以下，然而防塵薄膜組件框架的平坦度一般在數10μm左右，比遮罩大很多。因此，當防塵薄膜組件貼合於遮罩上時，框架的凹凸會讓遮罩的平坦度產生變化。若能夠將防塵薄膜組件框架的平坦度提高到跟遮罩的平坦度並駕齊驅的話，便有可能降低遮罩的平坦度的變化。
防塵薄膜組件框架一般係用鋁合金製作。半導體微影用的防塵薄膜組件框架，寬度為150mm左右，長度為110~130mm左右，一般係由剖面形成矩形形狀的防塵薄膜組件框架條所構成。一般係從鋁合金板切出防塵薄膜組件框架的形狀，再將鋁材壓製成框架的形狀，以製作出框架，由於寬度只有2mm左右很細而很容易變形，故要製作出平坦的框架不是很容易。因此防塵薄膜組件框架想要達到與遮罩並駕齊，驅的平坦度是非常困難的。
為了防止防塵薄膜組件框架的變形導致遮罩的變形，專利文獻1揭示一種用來將防塵薄膜組件貼合於遮罩上的遮罩黏著劑的厚度在0.4mm以上的防塵薄膜組件，並揭示一種遮罩黏著劑於23℃時的彈性係數在0.5MPa以下的防塵薄膜組件。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-65258號公報
近年來，遮罩所要求的平坦度，從圖案面的平坦度2μm的要求，逐漸變嚴格，在65nm技術節點以後要求宜在0.5μm以下，更宜為0.25μm。
一般而言，防塵薄膜組件框架的平坦度在20~80μm左右，惟若將使用與遮罩相比平坦度較差的防塵薄膜組件框架的防塵薄膜組件貼合於遮罩上的話，框架的形狀會轉印到遮罩上，使遮罩產生變形。在貼合時約用200~400N(20~40kg重)的力量將防塵薄膜組件壓合於遮罩上。遮罩表面的平坦度比防塵薄膜組件框架更平坦，當把防塵薄膜組件壓合於遮罩上的動作完成後，防塵薄膜組件框架為了回復到原來的形狀，會讓遮罩變形。
若遮罩變形，遮罩的平坦度可能會變差，此時曝光裝置會發生散焦的問題。另一方面即使遮罩變形而平坦度反而變好，由於形成於遮罩表面上的圖案會歪曲，故會發生曝光時轉印到晶圓上的圖案也會歪曲的問題。因為圖案的歪曲在遮罩的平坦度變差的情況下也會發生，故結論就是只要貼合防塵薄膜組件讓遮罩變形，就必定會發生圖案歪曲的問題。
本發明所欲解決的問題在於提供一種微影用防塵薄膜組件，即使將防塵薄膜組件貼合到曝光原版上，也能夠儘可能降低因為防塵薄膜組件框架的變形所導致的曝光原版的變形。
本發明的上述問題，可透過以下的手段(1)解決之。較佳實施態樣(2)~(7)亦一併列記。
(1)一種微影用防塵薄膜組件，其特徵為：在防塵薄膜組件框架的一端面上張設防塵薄膜，在另一端面上設置黏著層，該黏著層的氣泡含有率為1~90容量%。
(2)如(1)所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層所含有的氣泡的數量平均直徑為10~200μm。
(3)如(1)或(2)所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層的厚度為0.3mm以上。
(4)如(1)~(3)中任一項所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層在23℃的彈性係數為0.6MPa以下。
(5)如(1)~(4)中任一項所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層係由矽氧黏著劑所構成。
(6)如(1)~(4)中任一項所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層係由丙烯系黏著劑所構成。
(7)如(1)~(6)中任一項所記載的微影用防塵薄膜組件，其中，含有對該黏著層中所殘留的溶媒加熱使其發泡所形成的氣泡。
若利用本發明，則藉由降低防塵薄膜組件黏著層的表相彈性，故能夠在將防塵薄膜組件貼合於遮罩等構件上時降低遮罩等構件的歪曲變形。因此，能夠儘可能降低因為防塵薄膜組件框架的變形所導致的曝光原版的變形。特別是即使使用相同材料的黏著劑也能夠讓表相彈性降低。因此，能夠更忠實地再現遮罩上所描繪的圖案，並達到提高遮罩疊合精度的目的。
首先參照圖1說明本發明所使用的防塵薄膜組件的基本構造。
圖1係表示本發明所使用的微影用防塵薄膜組件的基本構造的示意圖。
如圖1所示的，本發明的防塵薄膜組件10，在防塵薄膜組件框架3的上端面隔著防塵薄膜貼合用接合層2張設防塵薄膜1，此時，用來將防塵薄膜組件10黏貼於曝光原版(遮罩基板或是初縮遮罩)5上的發泡黏著層4設置在防塵薄膜組件框架3的下端面，該發泡黏著層4的下端面以可剝離的方式黏貼著墊片(未圖示)。另外，在防塵薄膜組件框架3上設置氣壓調整用孔(通氣口)6，亦可更進一步設置用來去除微粒的除塵用過濾器7。
該等防塵薄膜組件構成要件的大小與通常的防塵薄膜組件，例如半導體微影用防塵薄膜組件、大型液晶顯示板製造微影步驟用防塵薄膜組件等相同，另外，其材質亦可使用習知的材質。
防塵薄膜的種類並無特別限制，例如可使用習知準分子雷射用的非晶質氟聚合物等。非晶質氟聚合物，例如：Cytop[旭硝子(股)公司製商品名]、鐵氟龍(登記商標)AF(Du Pont公司製商品名)等。使用該等聚合物製作防塵薄膜時，亦可因應需要先將其溶解於溶媒中再使用，例如可將其適當溶解於氟系溶媒中。
關於防塵薄膜組件框架的基材，可使用習知的鋁合金基材，宜使用JIS(Japanese Industrial Standards；日本工業規格)A7075、JIS A6061、JIS A5052等基材，使用鋁合金基材時，只要能夠確保防塵薄膜組件框架的強度即可，其他並無特別限制。防塵薄膜組件框架表面，在設置聚合物覆膜之前，宜用噴砂或化學研磨使其粗糙化。在本發明中，該框架表面的粗糙化方法可採用習知的方法。對於鋁合金材，宜先用不銹鋼、碳化矽、玻璃細珠等對表面實施噴砂處理，再用NaOH等實施化學研磨，讓表面粗糙化。
發泡黏著層4所使用的接合劑，可選用各種適當的接合劑，宜使用丙烯酸接合劑或SEBS[聚(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)]系接合劑以及矽氧系接合劑，更宜使用丙烯酸接合劑或矽氧系接合劑。
本發明的微影用防塵薄膜組件與曝光原版的黏著層(在本發明中亦簡稱為「黏著層」)其氣泡含有率在10~90容量%。
氣泡含有率宜在10~80容量%，更宜在10~50容量%。
若氣泡含有率未達10容量%，則降低彈性係數的功效會受到影響，若超過90容量%則機械強度會有降低的傾向。若在50容量%以下，則氣泡以不連續的獨立狀態被內包於黏著層中，而能夠獲得充分的強度，是特別良好的實施態樣。
在本發明的微影用防塵薄膜組件中，該黏著層所含有的氣泡的大小，其數量平均直徑宜在10~200μm，更宜在10~120μm，最好是在50~120μm。
若在上述的數值範圍內，便能夠維持黏著層的黏著效果，並降低黏著層的彈性係數。
氣泡的大小，可用光學顯微鏡觀察發泡黏著層剖面而測得，平均值為30個氣泡的算數平均值。
讓遮罩黏著劑含有氣泡的方法，並無特別限定，可採用習知的方法，包含溶媒揮發法、加壓法以及發泡劑法。
溶媒揮發法，係在將含有溶媒的黏著劑塗佈於框架上之後，於殘留著溶媒的狀態下對框架/黏著劑急速加熱的方法。此時，可用溶媒的殘留比例、加熱時的升溫速率等控制氣泡的尺寸大小。
當採用溶媒揮發法時，揮發溶媒的沸點的較佳範圍在常壓下宜為30~200℃，更宜為50~150℃。在實際應用上多將沸點較低的溶媒急速加熱以形成氣泡。
急速加熱的具體方法並無特別限定，可使用例如：對防塵薄膜組件框架感應加熱、用高熱源接觸黏著劑、閃光光源造成光熱變換等方法。例如，可對含有碳黑等著色劑並殘留溶劑的黏著層利用氙光源進行閃光曝光，將黏著層急速加熱，使其發泡。
該黏著層的加溫溫度，可根據黏著劑的種類、溶媒的種類而變化，例如，宜在40~150℃，更宜在50~120℃，最好是在60~120℃。
亦可在發泡時讓壓力隨著大氣壓變化。在此情況下，於加熱時，比起加壓而言減壓更好。減壓時，宜與加熱同步而在短時間內減壓。
加壓法，係預先讓黏著劑處於加壓狀態而使氣體溶解於其內 部，再於對防塵薄膜組件框架塗佈黏著劑時回復到常壓的方法。溶入黏著劑內部的氣體，在回復到常壓時會產生氣泡。可選擇調整加壓的壓力、氣體種類等以控制發泡氣泡的尺寸大小。關於氣體的種類，可使用空氣、氮氣，二氧化碳等氣體。這個方法在氣泡不易從黏著劑散逸的情況下特別有效。
發泡劑法，係使用會與黏著劑組成成分或添加劑發生反應而產生氣體的發泡劑的方法。此時，即使在未殘留溶媒的狀態下也能產生氣泡。此時，亦可根據發泡劑的種類和劑量以及加熱時的升溫速率等來控制氣泡的尺寸大小。
可使用的發泡劑包含：碳酸氫鈉、苯胺重氮苯、偶氮雙甲醯胺，二亞硝基五亞甲基四胺等。
在本發明的微影用防塵薄膜組件中，發泡黏著層在23℃的表觀彈性係數宜在0.6MPa以下。
又，表觀彈性係數的定義與其測定方法如下：
「表觀彈性係數」係指處於含有氣泡狀態下的黏著劑的彈性係數。一般而言含有氣泡的黏著劑的彈性係數，會比不含氣泡的黏著劑的彈性係數更低。
其測定方法，係將黏著劑作成片材狀，利用拉伸試驗機將片材從兩側拉伸，便能從此時的位移、應力、片材的剖面積求出表觀彈性係數。
在大多情況下，讓未發泡的黏著劑發泡，可使表觀彈性係數降低到無發泡黏著劑的彈性係數的1/2~1/5。
例如矽氧黏著劑，具有約1MPa的彈性係數，使其發泡，便能將其表觀彈性係數降低到0.6MPa以下，在較佳的情況下更能使其降低到0.1~0.3MPa。
該黏著層的厚度宜在0.3mm以上，更宜在0.3~0.8mm，最好是在0.3~0.5mm。讓黏著層的厚度稍微大一點，即使貼合平坦度很差的防塵薄膜組件，也能防止曝光原版的良好平坦度劣化。
[實施例]
以下利用實施例具體例示說明本發明。又，在實施例以及比 較例中「遮罩」係記載作為「曝光原版」的實施例，惟對初縮遮罩而言也同樣適用，自不待言。
(實施例1)-溶媒揮發法(1)-
用純水將鋁合金製的防塵薄膜組件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，黏著劑側的平坦度為30μm)洗淨後，在其端面上塗佈信越化學工業(股)公司製的矽氧黏著劑(商品名：X-40-3122A)，之後立即以電磁感應加熱的方式對防塵薄膜組件框架進行加熱。以室溫在1分鐘升到80℃的升溫速度加熱，之後在80℃保持5分鐘的加熱狀態，讓黏著層中所殘留的混合溶媒(庚烷以及甲苯)從黏著劑內部揮發。經過該處理之後，黏著劑的氣泡含有率為30容量%，氣泡的數量平均直徑為70μm。另外，發泡硬化後的黏著劑的表觀彈性係數為0.4MPa，其厚度為0.3mm。
在防塵薄膜組件框架的黏著面的相反面塗佈旭硝子(股)公司製的Cytop接合劑(商品名：CTX-A)。之後，將防塵薄膜組件框架加熱到130℃，讓接合劑硬化。
之後，將上述防塵薄膜組件框架的接合劑側貼合於比上述防塵薄膜組件框架更大的鋁框所持取的防塵薄膜上，除去比防塵薄膜組件框架更外側的部分，完成防塵薄膜組件1。
將該防塵薄膜組件1貼合於平坦度0.25μm的遮罩上之後，發現遮罩的平坦度變成0.37μm。防塵薄膜組件貼合後的遮罩的平坦度的變化量為0.12μm，很小，抑制在貼合前的平坦度亦即0.25μm以下，獲得良好的結果。該結果統整於表1以及表2。
(實施例2)-溶媒揮發法(1)-
除了將實施例1所使用的條件按照表1所示的方式變更之外，製作與實施例1完全相同的防塵薄膜組件，評價遮罩貼合前後的平坦度。將所得到的結果一起顯示於表1以及表2。
(實施例3)-溶媒揮發法(2)-
用純水將鋁合金製的防塵薄膜組件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，黏著劑側的平坦度為30μm) 洗淨後，在其端面上塗佈信越化學(股)製的矽氧黏著劑(商品名：X-40-3122A)，之後立即讓黏著層接觸在加熱到80℃的鋁板上所鋪設的厚度75μm的隔離部，就這樣保持接觸2小時。經過該處理之後，黏著劑的氣泡含有率為10容量%，氣泡的數量平均直徑為120μm。另外硬化後的黏著劑的表觀彈性係數為0.6MPa，其厚度為0.3mm。
在防塵薄膜組件框架的黏著面的相反面塗佈旭硝子(股)公司製的Cytop接合劑(商品名：CTX-A)。之後，將防塵薄膜組件框架加熱到130℃，讓接合劑硬化。
之後，將上述防塵薄膜組件框架的接合劑側貼合於比上述防塵薄膜組件框架更大的鋁框所持取的防塵薄膜上，除去比上述防塵薄膜組件框架更外側的部分，完成防塵薄膜組件1。
將該防塵薄膜組件1貼合於平坦度0.25μm的遮罩上之後，發現遮罩的平坦度變成0.45μm。防塵薄膜組件貼合後的遮罩的平坦度的變化量為0.20μm，很小，獲得良好的結果。該結果統整於表1以及表2。
(實施例4)-溶媒揮發法(2)-
除了將實施例3所使用的條件按照表1所示的方式變更之外，製作與實施例3完全相同的防塵薄膜組件，評價遮罩貼合前後的平坦度。將所得到的結果一起顯示於表1以及表2。
(實施例5)-加壓法-
用純水將鋁合金製的防塵薄膜組件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚2mm，黏著劑側的平坦度為30μm)洗淨後，在其端面上塗佈日本合成化學(股)公司製的丙烯系黏著劑(商品名：Corporneil 5672)。又黏著劑預先在注射器中調合，將加壓空氣送入以500kPa加壓30分鐘之後，一邊保持著壓力一邊塗佈到框架上。另外由於塗佈時黏著劑會減壓到常壓，故溶入黏著劑中的空氣會形成微細氣泡。在黏著面的相反面上塗佈旭硝子(股)公司製Cytop接合劑(商品名：CTX-A)，之後將上述防塵薄膜組件框架加熱到130℃，讓黏著劑以及接合劑硬化。
黏著劑的氣泡含有率為30容量%，氣泡的數量平均直徑為10μm。又硬化後的黏著劑的表觀彈性係數為0.25MPa，其厚度為0.4mm。
之後，將上述防塵薄膜組件框架的接合劑側貼合於比上述防塵薄膜組件框架更大的鋁框所持取的防塵薄膜上，除去比上述防塵薄膜組件框架更外側的部分，完成防塵薄膜組件1。
將該防塵薄膜組件1貼合於平坦度0.25μm的遮罩上之後，發現遮罩的平坦度變成0.30μm。防塵薄膜組件貼合後的遮罩的平坦度的變化量為0.05μm，很小，獲得良好的結果。該結果統整於表1以及表2。
(實施例6)-加壓法-
除了將實施例5所使用的條件按照表1所示的方式變更之外，製作與實施例5完全相同的防塵薄膜組件，評價遮罩貼合前後的平坦度。將所得到的結果一起顯示於表1。
(實施例7)-發泡劑法-
用純水將鋁合金製的防塵薄膜組件框架(外形尺寸大小149mm×113mm×4.5mm、壁厚為2mm，黏著劑側的平坦度為30μm)洗淨後，在其端面上塗佈混合了三協化成(股)公司製的發泡劑(商品名：Cellmic)的信越化學工業(股)公司製的矽氧黏著劑(商品名：X-40-3122A)。塗佈後放置於室溫下3小時，之後緩緩加熱到130℃讓溶媒蒸發。之後將框架加熱到180℃，讓發泡劑分解，使黏著劑產生氣泡。
在黏著面的相反面塗佈旭硝子(股)公司製Cytop接合劑(商品名：CTX-A)，之後將上述防塵薄膜組件框架加熱到130℃，讓接合劑硬化。
黏著劑的氣泡含有率為50容量%，氣泡的數量平均直徑為200μm。又硬化後的黏著劑的表觀彈性係數為0.18MPa，其厚度為0.5mm。
之後，將上述防塵薄膜組件框架的接合劑側貼合於比上述防塵薄膜組件框架更大的鋁框所持取的防塵薄膜上，除去比上述防 塵薄膜組件框架更外側的部分，完成防塵薄膜組件1。
將該防塵薄膜組件1貼合於平坦度0.25μm的遮罩上之後，發現遮罩的平坦度變成0.29μm。防塵薄膜組件貼合後的遮罩的平坦度的變化量為0.04μm，很小，獲得非常良好的結果。該結果統整於表1以及表2。
另外，在表2中，比較例的矽氧黏著劑的彈性係數係表示黏著劑的矽氧化合物本身的彈性係數。
1‧‧‧防塵薄膜
2‧‧‧接合層
3‧‧‧防塵薄膜組件框架
4‧‧‧發泡黏著層
5‧‧‧曝光原版
6‧‧‧氣壓調整用孔(通氣口)
7‧‧‧除塵用過濾器
10‧‧‧防塵薄膜組件
圖1係表示本發明所使用之微影用防塵薄膜組件的基本構造的示意圖。
1‧‧‧防塵薄膜
2‧‧‧接合層
3‧‧‧防塵薄膜組件框架
4‧‧‧發泡黏著層
5‧‧‧曝光原版
6‧‧‧氣壓調整用孔(通氣口)
7‧‧‧除塵用過濾器
10‧‧‧防塵薄膜組件

Claims (7)

  1. 一種微影用防塵薄膜組件，其特徵為：在防塵薄膜組件框架的一端面上張設防塵薄膜，在另一端面上設置黏著層，該黏著層的氣泡的容量含有率為10~50%，且該等氣泡係以不連續的獨立狀態被內包於黏著層中。
  2. 如申請專利範圍第1項之微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層所含有的氣泡的數量平均直徑為10~200μm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層的厚度在0.3mm以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層於23℃的彈性係數在0.6MPa以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層係由矽氧黏著劑所構成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之微影用防塵薄膜組件，其中，該黏著層係由丙烯系黏著劑所構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之微影用防塵薄膜組件，其中，含有將該黏著層中所殘留的溶媒加熱使其發泡而形成的氣泡。
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