可拆下的光學薄膜組件的製作方法
2023-05-12 22:21:46
專利名稱：可拆下的光學薄膜組件的製作方法
技術領域：
本發明的領域本發明涉及用於光刻製造技術中的光掩模的光學薄膜組件(opticalpellicle)，具體地說，本發明涉及可以不用粘接劑貼附於光掩模並可以揭下來和重新貼上去的光學薄膜組件。
本發明的背景半導體的製造典型地涉及需要把一層光敏物質(光刻膠)塗復於目標晶片的表面。用一個光掩模以選擇的圖案將光刻膠曝光，然後將光刻膠衝洗掉而留下晶片的曝光區域。典型地，曝光區域基本上被蝕刻掉或者被修改，而它餘的光刻膠被除去。光掩模的圖案典型地具有極細的細節，因而即使是細小的微粒存在於光掩模的表面也會干擾目標晶片上的圖案的精確重現。
為了儘可能地減少光掩模表面的微粒沾染，已經研製出了用於保護光掩模的光學薄膜組件。光學薄膜組件是一種安裝在一框架上的透明膜片，它貼附於光掩模的表面，這樣，如果有沾染微粒就會落在薄膜片上而不會落在光掩模表面上。薄膜的框架可保持薄膜片在光掩模表面之上有一個足夠的距離，使得任何可能落到膜片上的微粒都將處於照射光的聚焦平面之外，因而不會干擾投射的光掩模圖案。光學薄膜組件在半導體製造中的應用已經幫助大大降低了灰塵和其它微粒沾染的影響，並已在這一行業內變得非常廣泛。
但是，對更小、運算速度更快、功能更強的微處理機的不斷增長的需求要求半導體行業製造更小更快的半導體電路。製造技術已經發展到生產的電路的尺度受到光刻工藝中用的光的波長的限制的水平。用更短波長的光照射可以使生產的電路結構中有更細的細節。因此，用248nm(納米)、193nm和157nm(深紫外線或簡稱DUV)的光照射已經變得很普遍，甚至用13.5nm(遠紫外線或EUV)照射也是已知的了。
但是，隨著照射光波長的減小，光的能量增大。許多漂浮在空氣中、在較長波長下無害的有機化合物在暴露於高能的紫外線照射時會變成光解活化的。例如，波長248nm的光會與大多數滷化有機化合物起反應，還可能與某些非滷化有機化合物發生反應。波長為193nm的光容易與很多空氣中漂浮的有機沾染物起反應。波長為157nm的光能夠被空氣中的水汽明顯地吸收甚至與之發生反應。這些反應的活性分解產物可能與光掩模圖案本身相互反應，而導致出現各種缺陷。
遺憾的是，光學薄膜組件本身就是有機沾染物源之一。如
圖1所示，典型的光學薄膜組件包括安裝在薄膜框架5上的薄膜片6。典型地，薄膜框架是用粘接劑3固定於光掩模2。光學薄膜組件的工作壽命一般比光掩模的工作壽命短，所以光學薄膜組件必須經常更換。遺憾的是，更換光學薄膜組件往往需要專用工具，而且可能損傷光掩模本身。更成問題的是，現有的用於把光學薄膜組件粘貼於光掩模的方法和粘接劑在拆下光學薄膜組件時容易造成附加的微粒沾染。
用粘接劑安裝光學薄膜組件也構成一個潛在的沾染物源(粘接劑殘留)，而且非常不適應於現代半導體製造技術所要求的快速拆下和更換。需要的是，光學薄膜組件在需要時可以很容易地拆下且又容易重新固定於光掩模，而又不會把粘接劑殘留在光掩模本身上，並且適用於自動化的操作方法。
本發明的概述本發明涉及一種光學薄膜組件，它包括一個有兩個側面的薄膜框架、一個跨越薄膜框架的第一側面安裝的薄膜片以及至少一個構造成可倒過來把光學薄膜組件的第二側面貼附於光掩模的非粘貼性安裝件。該安裝件是可被任選為真空安裝件或靜電安裝件。本發明的光學薄膜組件容易從光掩模上拆下並容易重新固定上去，而且非常適用於自動化方法。
附圖簡要說明圖1是用粘接劑安裝在光掩模上的光學薄膜組件的剖視圖。
圖2是用本發明的真空安裝件安裝的光學薄膜組件的剖視圖。
圖3是用本發明的靜電安裝件安裝的光學薄膜組件的剖視圖。
圖4是用本發明的真空安裝件的光學薄膜組件的俯視圖。
圖5是用本發明的真空安裝件的光學薄膜組件的另一實施例的俯視圖。
圖6是用本發明的靜電安裝件的光學薄膜組件的俯視圖。
圖7是用本發明的靜電安裝件的光學薄膜組件的另一實施例的俯視圖。
圖8是本發明的真空安裝件的詳細結構的剖視圖，包括一個拆裝手柄和一個拆卸工具。
圖9是圖8的詳細結構的俯視圖。
圖10是本發明的靜電安裝件的詳細結構的剖視圖，其中包括一個拆裝手柄和一個拆卸工具。
圖11是圖10的詳細結構的俯視圖。
圖12是本發明的真空安裝件的剖視圖，其中包括一個用於取放該安裝件的工具。
圖13是本發明的真空安裝件的剖視圖，其中包括一個真空管路。
本發明的最佳實施方式的詳細說明本發明的光學薄膜組件包括一個有兩個側面的薄膜框架、一個跨越地安裝於薄膜框架的第一側面的薄膜膜片以及至少一個構造成可倒過來把光學薄膜組件的第二側面貼附於光掩模的非粘貼性安裝件。
薄膜框架典型地可用剛性材料製成，諸如鋁、鋁合金、不鏽鋼、聚乙烯樹脂或它它適當的金屬或聚合物。薄膜框架的材料最好是既輕又有高的機械強度和硬度。典型地，薄膜框架應該是鋁或鋁合金的，並經陽極氧化以改善化學穩定性，經染色黑化以減小雜散光對光刻曝光過程的影響。
薄膜片一般應選擇為對所用的照射光源是透明的。雖然薄膜片可以是玻璃板或石英玻璃板，但是一般它應該是聚合物材料的，諸如硝化纖維、乙酸纖維、改性的聚乙烯醇或碳氟聚合物。薄膜片可以選擇性地處理上一層抗反射塗層。薄膜片用粘粘接劑安裝在薄膜框架上，而且薄膜片的下側面和/或薄膜框架的內表面可以選擇性地塗上一種粘接劑以儘可能減少薄膜膜片下面漂浮微粒的存在。
應該理解，本發明的光學薄膜組件可以是便於應用於具體的光掩模的任何形狀。儘管本說明書將它描述為矩形的，但光學薄膜組件可以是方形的、圓形的或任何其它形狀的，只是它應能很好地適於保護光掩模的整個掩模圖案而又不會遮擋掩模圖案的任何部分。
與已有技術的光學薄膜組件不同，本發明的光學薄膜組件不是用粘接劑貼固於光掩模，而是，本發明的光學薄膜組件是貼放在一個或幾個用於將它固定於光掩模的非粘貼性的安裝件上。本發明的非粘貼性的安裝件可以快速且容易地貼合於光掩模的表面而把光學薄膜組件固定住，其固定程度對於日常的搬動來說是足夠穩固的，而且還很容易把安裝件脫解下來，又不會在光掩模本身的表面上殘留任何粘接劑。典型地，本發明的光學薄膜組件被構造成在光學薄膜組件的每一安裝件完全貼合於光掩模的表面時，光學薄膜組件的下側面基本上與光掩模的表面齊平。一方面，在這種光學薄膜組件被固定於光掩模時，光學薄膜組件的下側面完全與光掩模的表面接觸，光學薄膜組件的接觸點可以選擇性地是薄膜框架本身、光學薄膜組件的一個或幾個安裝件、或附加在薄膜框架的下側面上的一層材料，附加這層材料是為了更好地減小對光掩模表面的傷害，也是為了確保與光掩模表面之間的良好密封。
如圖2所示，在本發明的一個方面，安裝件是真空安裝件7。真空安裝件7是用粘接劑8固定於薄膜框架5，但在安裝件7與光掩模2之間卻沒有粘接劑。而是，安裝件依靠其下面的低於周圍空氣壓力的真空度貼合於光掩模的表面。在本發明的另一方面，這種真空安裝件是柔性彈性吸盤，它是由於被壓靠在光掩模表面上而貼合於光掩模，安裝件內的部分真空將它緊固於光掩模。在本發明的再一方面，真空安裝件採用一主動真空系統，例如用圖13中的真空管路來抽真空。在這一實施例中，是通過使安裝件與光掩模表面接觸而形成氣密密封並通過真空管路抽真空，使真空安裝件貼合於光掩模表面。
光學薄膜組件可以有一個或多個真空安裝件，它們可以以任一樣式圍繞薄膜框架布置，只要它便於將光學薄膜組件緊固於光掩模表面即可。安裝件的數量和布置取向可能部分地取決於所用的製造設備的要求。圖4和5的俯視圖給出了有四個吸固式安裝件(suction mounting member)的兩個例子，它分別安裝在薄膜框架的四個角附近。
或者，非粘貼性的安裝件是靜電式安裝件。在本發明的這一方面，是用一個或幾個靜電材料的薄片將光學薄膜組件保持在位。靜電材料薄片也被稱為「粘貼片」，它典型地是光滑柔性薄片，當被貼於玻璃或它它光滑表面時會立即粘貼住，還往往有很大的粘著力。這種薄片容易揭下來也容易再貼上去。儘管不想涉及理論問題，但可以認為，這種薄片是依靠靜電吸力，也就是基本上是由於薄片上有靜電荷而吸附於光滑表面。它的分子間的力，諸如範德瓦爾(Van der Waal)力也可能對靜電薄片的吸附起一定作用。
圖3的剖視圖示出了本發明的一種用靜電安裝件的光學薄膜組件，其中安裝件10由粘接劑8粘接於薄膜框架5，並依靠靜電薄片與光掩模表面之間的吸力吸固於光掩模2。
本發明的光學薄膜組件可有一個或多個靜電安裝件。典型地，每一靜電安裝件是一個在與薄膜框架的第二側面相同的平面內從薄膜框架的第二側面向外延伸的薄片。在用一個以上靜電安裝件的情況下，它一般取舌形或條形薄片的形狀，如圖6的俯視圖所示，該圖示出了一個在其每一側有兩個舌形靜電薄片10的薄膜框架5。或者，靜電安裝件可以是裙形靜電薄片，它圍繞著薄膜框架的第二側面的整個周邊，如圖7的圍裙10所述。
本發明的非粘貼性安裝件典型地是用與半導體電路製造過程兼容的材料製造，而且這些材料還要能使安裝件具有所需要的性能，以便它可用於貼合於光掩模表面的用途。一般地說，安裝件必須是化學上惰性的，耐化學品的以及柔性的。所以，安裝件典型地應該用化學上惰性的柔性聚合物材料製成。適用的聚合物材料的例子包括但不限於矽聚合物、乙烯聚合物以及碳氟聚合物。儘管碳氟聚合物有極好的化學惰性，但是就靜電吸引貼合而言，乙烯聚合物具有優良的性質。下列美國專利描述了各種用聚碳氟材料製造的製品和它們的製造方法Squire的4,530,569(1985)，Squire的4,948,851(1990)，Squire的4,975,505(1990)，Squire的4,982,056(1991)，Squire的5,000,547(1991)，Squire的No.4,977,025(1990)，Squire的4,977,026(1990)，Squire的No4,977,008(1990)，Squire的4,977,297(1990)，Squire的4,973,142(1990)，Squire的4,999,248(1991)，Squire的4,985,308(1991)，Squire的5.006,382(1991)，Froggatt的5,296,283(1994)，Froggatt的5,308,685(1994)，Bekiarian等人的5,076,659，以及Nemser等人的5,051,114(1991)，這些專利本文均引為參考。
本發明的非粘貼性安裝件選擇性地包括一個拆裝手柄，以便於把安裝件貼合於光掩模表面或便於使安裝件脫離光掩模表面。尤其是，在安裝件是吸盤或靜電薄片的情況下，用該手柄提起安裝件的一邊，大大便於使安裝件脫離光掩模表面。手柄可以作成適於操作者用手操作，或者也可作成具有可與自動機械的工具或機械手配用的結構。適用的手柄可以有各種可與適當的工具接合的形狀，包括任何個數的凹穴、突起、脊肋、槽孔、球頭或它它有助於手柄的操作的表面結構。例如圖9示出的手柄12有一個孔，該手柄被連接於真空安裝件7。手柄12上的孔用於與拆裝工具20上的對應的銷杆配對。真空安裝件7、手柄12以及工具20之間的關係也如圖9的俯視圖所示。圖10示出了有一個凸緣或鈕頭的另一種手柄設計，它被連接於靜電安裝件10，與拆裝工具21一起使用。如圖11的上部所示，拆裝工具21上的槽口可滑插到手柄14上的凸緣或鈕頭的下面而與手柄接合，用以進行拆卸。手柄結構和安裝件結構的具體搭配主要是取決於所用的半導體製造工藝的要求，是一個熟練技工日常可完成的事。
把光學薄膜組件固定於光掩模要求精確的定位，以便保護光掩模的掩模圖案(mask pattern)，還要使光學薄膜組件不會遮擋圖案本身的任何部分。在非粘貼性安裝件配用一主動真空系統的情況下，一般先通過放置把光學薄膜組件貼附於光掩模，而後用抽真空管路對安裝件施加真空，如圖13所示。一主動真空系統的一個優點是在拆下光學薄膜組件的過程中，可以分別釋放一個或幾個吸盤7的真空，這樣就使逐漸從光掩模表面上拆下或剝下光學薄膜組件。在某些應用場合，更需要逐漸地而不是同時拆下所有吸盤。
在非粘貼性安裝件用一被動真空系統的情況下，諸如用一個或幾個吸盤，每一個吸盤一般是靠在垂直於光掩模表面的方向對吸盤施加輕度的壓力而貼合於光掩模表面。用於施加這種壓力的一個示例性的工具如圖12中的22所示。施壓工具可以是一個單獨的工具，或者，它可以選擇性地有一個附加結構，例如一個槽口或銷杆，以使它兼作拆卸工具。用被動真空系統的光學薄膜組件也可以通過用手柄一步一步地拆下各安裝件而逐漸拆下來。
用一個或幾個靜電安裝件的光學薄膜組件的放置一般只要求把光學薄膜組件精確地定位在表面上，因為一旦光學薄膜組件放到光掩模表面上附著力一般立即就起作用。光學薄膜組件的拆下一般是通過逐漸把一個或幾個靜電薄片揭離光掩模表面來完成，而且一般是用附帶的手柄進行操作。
儘管已結合上述工作原理和較佳實施例圖示和描述了本發明，但是很明顯，在本發明的精神和範圍內熟悉本技術領域的人可以做出各種形狀和結構細節的改變。本發明包括屬於所附權利要求範圍內的所有替換、修改和變化。
權利要求
1.一種光學薄膜組件包括一個有兩個側面的薄膜框架；一個跨越所述薄膜框架的第一側面安裝的薄膜膜片；以及至少一個構造成可倒過來地把所述光學薄膜組件的第二側面貼附於一個光掩模的非粘貼性的安裝件。
2.如權利要求1所述的光學薄膜組件，它特徵在於，每一安裝件包括一個拆裝用手柄。
3.如權利要求1所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述光學薄膜組件構造成在每一安裝件完全貼合於所述光掩模時所述薄膜框架的所述第二側面基本上與所述光掩模表面齊平。
4.如權利要求1所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述每一非粘貼性的安裝件是一個真空安裝件。
5.如權利要求4所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述每一真空安裝件是一個吸盤。
6.如權利要求1所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述非粘貼性的安裝件是一個靜電安裝件。
7.如權利要求6所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述每一靜電安裝件是在與所述薄膜框架的所述第二側面相同的平面內從所述薄膜框架的所述第二側面向外延伸的靜電薄片。
8.如權利要求7所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述靜電薄片圍繞著所述薄膜框架的所述第二側面的整個周邊。
9.一種光學薄膜組件包括一個有兩個側面的薄膜框架；一個跨越所述薄膜框架的第一側面安裝的薄膜膜片；以及至少一個構造成可倒過來地把所述光學薄膜組件的第二側面貼附於一個光掩模的真空安裝件。
10.如權利要求9所述的光學薄膜組件，它特徵在於，它有多個真空安裝件，每一真空安裝件具有構造成可對所述安裝件的下面施加真空的真空管路。
11.如權利要求9所述的光學薄膜組件，它特徵在於，它具有多個乃是吸盤的真空安裝件，每一吸盤包括一個拆裝用手柄，此時，所述光學薄膜組件構造成在每一吸盤貼合於所述光掩模表面時所述薄膜框架的第二側面基本上與所述光掩模表面齊平。
12.如權利要求9所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述吸盤的所述拆裝手柄構造成可用自動方法進行所述光學薄膜組件的貼附或拆離。
13.如權利要求11所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述每一個吸盤是由化學上惰性的柔性聚合物材料製成的。
14.如權利要求13所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述化學上惰性的柔性聚合物材料是矽聚合物或碳氟聚合物。
15.一種光學薄膜組件包括一個薄膜框架；一個跨越所述薄膜框架的一個側面安裝的薄膜膜片；以及一個構造成可倒過來地將所述光學薄膜組件貼附於一個光掩模的靜電安裝件。
16.如權利要求15所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述靜電安裝件是在與所述薄膜框架的所述第二側面相同的平面內從所述薄膜框架的所述第二側面的周邊向外延伸的靜電薄片。
17.如權利要求15所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述光學薄膜組件構造成在所述靜電安裝件貼合於所述光掩模時所述薄膜框架的所述第二側面基本上與所述光掩模表面齊平。
18.如權利要求15所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述靜電安裝件包括至少一個構造成便於用自動方法進行所述光學薄膜組件的貼附或拆離的拆裝手柄。
19.如權利要求15所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述靜電安裝件是由化學惰性的柔性聚合物材料製成的。
20.如權利要求18所述的光學薄膜組件，它特徵在於，所述化學惰性的柔性聚合物材料是矽聚合物、乙烯聚合物或碳氟聚合物。
21.一種光刻技術方法包括下列步驟提供照射光源；提供其上有一層光刻膠的一基板；提供一個光掩模，所述光掩模包括一個透明的基板；一個在所述基板的表面上構成可透光部分和非透光部分的圖案；以及提供一個光學薄膜組件，所述光學薄膜組件包括一個有兩個側面的薄膜框架；一個跨越所述薄膜框架的第一側面安裝的薄膜膜片；以及至少一個可倒過來地把所述光學薄膜組件的第二側面貼附於所述光掩模的非粘貼性安裝件；以及把所述光刻膠層透過所述薄膜膜片和光掩模暴露於光源。
全文摘要
一種用於光掩模(2)的光學薄膜組件(6)，該光學薄膜組件(6)構造成可倒過來地用諸如真空系統(7)或靜電薄片(10)的非粘貼性的安裝件貼附於光掩模(2)。該光學薄膜組件(6)可以容易地從光掩模(2)拆下和重新貼合上去而不用粘接劑，並且非常適用於自動化的方法。
文檔編號G03F7/20GK1552000SQ02817144
公開日2004年12月1日 申請日期2002年7月26日 優先權日2001年7月26日
發明者王青柏 申請人:微相科技股份有限公司