专利名称：熔融二氧化硅薄膜的制作方法
背景技术：
光掩模，也称作掩模，用于半导体工业中，以将限定半导体电路的微尺度图像传送至硅或砷化镓晶片上。一般而言，光掩模是由透明基片构成，其中此透明基片上粘有已经图案化的掩蔽材料层。此掩蔽材料的图案是希望在半导体晶片上形成的图像的尺寸比例决定者。
通过通常称作光刻法的工艺，将光掩模图像传送至半导体晶片。更具体地说，使用晶片曝光系统，将光掩模插入涂有一层光敏材料的半导体晶片与光学能源之间。来自晶片曝光系统的能量被阻止而不能通过光掩模中具有掩蔽材料的区域。但是，晶片曝光系统所产生的能量可以通过光掩模晶片未被掩蔽材料覆盖的部分，并在半导体晶片光敏材料中引起反应。通过随后进行的加工程序，光敏材料上产生的图像被传送至半导体晶片上。
因为光掩模上的掩蔽图像直接与半导体晶片上所产生的图像有关，光刻工艺期间任何光掩模表面上的外来物质或污染物将导致属于这些加工品不想要的图像被印在半导体晶片上。为了降低或消除光掩模表面污染，在光刻工艺开始之前，将一种通常称作薄膜的薄且透明的膜延伸越过安装在光掩模上的阳极氧化铝架。
图1A和1B表示为用于光刻工艺所设计的典型光掩模的俯视图和侧视图。如图所示，光掩模2(尺寸通常为六英寸乘六英寸，厚度为四分之一英寸)由透明基片4(例如熔融二氧化硅)及掩蔽材料6(例如铬)的图案层所构成，其中该图案层限定欲在半导体晶片上制造的所需图像。薄膜架8延伸围绕在已图案化的掩蔽材料6周围，并通过技术上为人所熟知的蒸汽沉积法粘附至基片4上。薄膜10延伸越过并粘附至薄膜架8的上表面。如图所示，薄膜10的表面通常平行于光掩模的表面，并覆盖掩蔽材料6中的整个已图案化区域。因此，任何污染物会落在薄膜10上，置于晶片曝光系统焦面之外，而取代落在光掩模上。
现有技术中已知的薄膜是由诸如硝基纤维素或其它氟碳基聚合物之类的有机材料制成的。薄膜引起的透射与双折射的不一致造成图案逼真度误差，当图案化至半导体晶片上的特征尺寸位于波长之下的范围时，其变得更普遍，而最终可能导致设备性能降低或故障。
现有技术的薄膜容易被刮伤和撕坏，并且任何薄膜上的损坏都需要将整个薄膜移开并更换。当然，在移开及更换薄膜期间，光掩模无法用于半导体制造。并且，移开及更换受损薄膜所需的大量返工程序有时会导致整个光掩模最终被报废。此外，如上所述，薄膜10用于防止污染物到达光掩模表面，因此必须不时地清理。通常使用氮气枪清理薄膜。但是，由于其具有易碎的性质，因此在需要将其移开及归位的清理程序过程中，现有技术的薄膜具有破裂的倾向，或者变得易受损。而且，无法用氮气枪去除的缺陷也会因害怕刮伤或撕坏薄膜而无法被机械去除。在此，在薄膜归位程序期间，光掩模无法用于半导体制造并且有整个光掩模报废的危险。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于光掩模上的薄膜，以克服现有技术的缺点，其中此薄膜具有改进的透射与双折射的一致性，从而增加图案逼真度。
本发明的另一目的是提供一种不易受损，因此容易清理的薄膜。
本发明的另一目的是提供一种可重复使用的薄膜，其可以容易地被移开、清理和再安装在光掩模上。
图1A是一种现有技术为用于光刻工艺所设计的光掩模的截面图。
图1B是一种现有技术为用于光刻工艺所设计的光掩模的俯视图。
图2是一种为用于光刻工艺按照本发明所设计的光掩模的截面图。
图3是一种按照本发明所设计的具有可移动架组件的光掩模的截面图。
本领域的技术人员将理解图1A至3仅用于说明的目的，因此没有按照尺寸绘制。
具体实施例方式
图2表示一种按照本发明所设计的光掩模。如图所示，光掩模20包含实质上透明的基片22，在该基片上粘附(affix)有掩蔽材料24的图案化层。此掩蔽材料24的图案层代表希望在半导体晶片上产生的图案的成比例图像。如上所述，晶片可以由熔融二氧化硅构成，掩蔽材料可以由铬组成。本领域的技术人员将会理解其它材料可用于制造光掩模，并且本发明不限于使用含有熔融二氧化硅基片及铬掩蔽材料的光掩模。另外，本领域的技术人员将理解本发明的薄膜可与所有类型的光掩模结合使用，包括但不限于二元掩模(上述的)及相移掩模(PSM)。
再次参照图2，光掩模20也包括薄膜架或环26，其延伸围绕在已图案化的掩蔽材料24周围。在优选的具体实施方式
中，框架26由阳极氧化铝制成，但是，也可以使用其它材料。虽然显示为连续环，但这不是本发明的必要条件，而且框架26可包含不同的缺口或排气口，以确保压力在最终使用者处达到平衡。利用粘合剂27将框架26粘附至基片22上，粘合剂为本领域的技术人员熟知的类型。
薄膜28是由平整、已抛光、低双折射的熔融二氧化硅薄片构成，其中该薄片的尺寸通常会与框架26的尺寸符合。出于安全的考虑，可将一或多个熔融二氧化硅薄膜28的侧边或角30制成斜面或圆形。熔融二氧化硅薄膜28的总厚度可以不同，唯一的限制是光掩模架26、粘合剂27及薄膜28的总厚度可使整个组件安装在晶片曝光系统上。典型地，这可能需要组件的总厚度低于或等于7mm。一般而言，熔融二氧化硅薄膜越厚，其越耐用。
可使用本领域技术人员熟知的粘合剂，包括如SAG、丙烯酸及SEB，将熔融二氧化硅薄膜28粘附至框架26的上表面。或者为提高可去除性，可利用可重复使用粘合剂，将熔融二氧化硅薄膜粘附至框架26的上表面，这种粘合剂的实例是本领域技术人员熟知的。或者，可以利用静电荷的方式将薄膜28固定至框架26的上表面。
在另一实施方式中，可以利用移动式框架组件将薄膜固定至框架，以使薄膜可以容易地被移开及清理。例如，如图3的截面图所示，通过一种粘合剂将由阳极氧化铝制成的框架42粘附至基片22上，其中可应用的粘合剂为本领域的技术人员所熟知。本领域的技术人员将理解框架42可由不同于阳极氧化铝的材料制成。在优选的实施方式中，框架42延伸围绕在整个已图案化的掩蔽材料周围，但是，框架42不需要连续，而且可以包含一个或更多缺口。框架42包含第一接收区44，其形成平行于基片22表面的架子，以接收薄膜28的外边的下表面。框架42也包含第二接收区或制动器46，其可以接收柔性定位环50的下方凸出部分52，其中定位环可由多种材料制成，包括塑料和特氟隆。定位环50的上方凸出部分54延伸超过框架42的第一接收区44，且超过薄膜28的外边的上表面，因此可以安全地将薄膜28保留在该处。因此，在本实施方式中，不需要使用粘合剂将薄膜粘附至框架。为帮助柔性定位环50的安装及移开，定位环50的角可以包含柔性凸出部分(tabs)56。当在柔性凸出部分56上施加向上力时，下方凸出部分52从框架42的第二接收区46脱离。随着下方凸出部分52从框架42脱离，可移开定位环50，从而也可以移开薄膜28。
在本实施方式中，框架42中不需要排气口，因为压力可以通过框架42、薄膜28和定位环50间的缺口被释放。而且，由于没有使用粘合剂将薄膜固定至框架，薄膜可以容易地被移开、清理和/或更换。
本领域的技术人员将会容易理解各种附加的修改及改进。例如，对于157nm应用薄膜是由掺F的熔融二氧化硅制成的，或者对于EPL及NGL应用薄膜是由Si3N4制成的，而不是由熔融二氧化硅所构成。因此，本发明的精神和领域可以被广泛地解释，仅受限于权利要求书，而不限于上述专利说明书。
权利要求
1.一种用于半导体制造的先掩模，所述光掩模包含(a)实质上透明的基片，(b)粘附至所述基片的掩蔽材料的图案化区，(c)粘附至所述基片的框架，实质上围绕所有该掩蔽材料的图案化区，和(d)粘附至所述框架的二氧化硅薄膜。
2.根据权利要求1的光掩模，其中所述薄膜为熔融二氧化硅薄膜。
3.根据权利要求1的光掩模，其中所述薄膜由掺F的熔融二氧化硅制成。
4.根据权利要求1的光掩模，其中所述薄膜由Si3N4制成。
5.根据权利要求1的光掩模，其中利用粘合剂将所述二氧化硅薄膜粘附至所述框架。
6.根据权利要求1的光掩模，其中利用可重复使用的粘合剂将所述二氧化硅薄膜粘附至所述框架。
7.一种用于在半导体晶片上印刷图像的光掩模，所述光掩模包含(a)实质上透明的基片，(b)粘附至所述基片的掩蔽材料的图案化区，(c)具有上表面及下表面的框架，实质上围绕所有该掩蔽材料的图案化区，所述下表面粘附至所述基片，并且所述框架的所述上表面延伸在所述掩蔽材料的图案化区的上方，和(d)固定至所述框架的所述上表面的二氧化硅薄膜。
8.根据权利要求7的光掩模，其中所述薄膜为熔融二氧化硅薄膜。
9.根据权利要求7的光掩模，其中所述薄膜由掺F的熔融二氧化硅制成。
10.根据权利要求7的光掩模，其中所述薄膜由Si3N4制成。
11.根据权利要求7的光掩模，其中利用粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
12.根据权利要求7的光掩模，其中利用可重复使用的粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
13.根据权利要求7的光掩模，其中利用静电荷将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
14.根据权利要求7的光掩模，其中利用柔性定位环将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
15.根据权利要求7的光掩模，其中所述柔性定位环包含用于将所述柔性定位环连接至所述框架的第一接收区的第一凸出部分，和延伸超过所述薄膜的外边的第二凸出部分。
16.根据权利要求15的光掩模，其中所述柔性定位环包含至少一个柔性凸出部分。
17.一种用于在半导体晶片上产生图像的光掩模，所述光掩模包含(a)实质上透明的基片，(b)粘附至所述基片的掩蔽材料的图案化区，(c)粘附至所述基片的框架，实质上围绕所有该掩蔽材料的图案化区，(d)熔融二氧化硅薄膜，和(e)用于将所述熔融二氧化硅薄膜固定至所述框架的装置。
18.根据权利要求17的光掩模，其中所述薄膜为熔融二氧化硅薄膜。
19.根据权利要求17的光掩模，其中所述薄膜由掺F的熔融二氧化硅制成。
20.根据权利要求17的光掩模，其中所述薄膜由Si3N4制成。
22.根据权利要求17的光掩模，其中利用粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
23.根据权利要求17的光掩模，其中利用可重复使用的粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
24.根据权利要求17的光掩模，其中利用静电荷将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架。
25.根据权利要求17的光掩模，其中利用柔性定位环将所述熔融二氧化硅薄膜固定至所述框架。
26.根据权利要求25的光掩模，其中所述柔性定位环包含用于将所述柔性定位环连接至所述框架的第一接收区的第一凸出部分，和延伸超过所述薄膜的外边的第二凸出部分。
27.根据权利要求26的光掩模，其中所述柔性定位环包含至少一个柔性凸出部分。
28.一种用于半导体制造的光掩模，所述光掩模包含a)实质上平面的基片，具有上表面和下表面，b)掩蔽材料的图案化区，粘附至所述基片的所述上表面，所述掩蔽材料具有高于所述基片的最大高度h1，c)粘附至所述基片的所述上表面并实质上围绕掩蔽材料的所有所述图案化区的框架，d)二氧化硅薄膜，具有固定至所述框架的上表面和下表面，并实质上覆盖所有所述掩蔽材料的图案化区，其中所述框架包含实质上平行于所述基片的所述上表面的高度为h2的接收区，以接收所述薄膜的外边的下表面，其中所述接收区的高度h2大于掩蔽材料的高度h1，和e)用于将所述薄膜固定至所述框架的装置。
29.根据权利要求28的光掩模，其中利用粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架的所述接收区。
30.根据权利要求28的光掩模，其中利用可重复使用的粘合剂将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架的所述接收区。
31.根据权利要求28的光掩模，其中利用静电荷将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架的所述接收区。
32.根据权利要求28的光掩模，其中利用柔性定位环将所述二氧化硅薄膜固定至所述框架的所述接收区。
33.根据权利要求32的光掩模，其中所述柔性定位环包含用于与所述框架中的制动器连接的第一凸出部分，和延伸超过所述薄膜的外边上表面的第二凸出部分。
34.根据权利要求33的光掩模，其中所述柔性定位环包含至少一个柔性凸出部分。
35.根据权利要求28的光掩模，其中所述薄膜为熔融二氧化硅薄膜。
36.根据权利要求28的光掩模，其中所述薄膜由掺F的熔融二氧化硅制成。
37.根据权利要求28的光掩模，其中所述薄膜由Si3N4制成。
全文摘要
一种用在光掩模上的熔融二氧化硅薄膜，其具有较高的耐用性和改进的透射均匀性和双折射性质。该薄膜可以利用一种粘合剂或导轨系统被固定至光掩模，或利用静电荷保持在该处。
文档编号G03F1/14GK1488085SQ02803973
公开日2004年4月7日 申请日期2002年1月18日 优先权日2001年1月22日
发明者本·安诺, 本 安诺 申请人:美商福昌公司