专利名称：保护膜及其支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于掩膜版的保护 膜及其支架.背景技术光刻掩膜版(Mask),也称为掩模版或者光罩，是一种对于曝光光 线具有透光性的平板，其上具有对于曝光光线具有遮光性的至少一个几 何图形，可实现有选择地遮挡照射到晶片表面光刻胶上的光线，以便在 晶片表面的光刻胶上形成图案。掩膜版的质量会直接影响所形成的光刻 胶图案的质量，如果掩膜版被玷污，附有了异物，则该异物的图形也会 转移至晶片上，从而影响晶片上器件的性能和成品率，因此，对掩膜版 的质量往往有较高的要求。为了在保存及使用过程中更好地保护掩膜版，降低掩膜版受到颗粒 玷污的可能性，防止因有杂质落到掩膜版的图形区而影响曝光质量，通 常会在掩膜版的图形区上覆盖由支架撑起的易让曝光用的光线通过的透 明的薄膜，该结构称为保护膜(Pellicle)。图l为现有的具有保护膜的掩 膜版剖面示意图，如图l所示，掩膜版由透明(对曝光机的曝光光线而言) 的基板101和光刻的图形102组成，其上的保护膜主要由透光薄膜103和用 于支持该薄膜的支架(Frame) 104组成，其中，薄膜103和支架104之间、 支架104和掩膜版的基板101之间利用粘附剂107、 108相连。另外，在支 架104侧壁的中部附近具有一个开口 105，该开口 105的作用是保持保护膜 内气压与外界环境的气压一致。为了防止环境中的颗粒由该开口105进入 保护膜，玷污掩膜版，在开口处可以安装一个颗粒过滤装置106，用于将 环境中的颗粒隔离在保护膜之外。图2为现有的具有保护膜的掩膜版立体 示意图，其中支架104的一个侧壁上具有开口105。然而，上述具有颗粒过滤装置的保护膜仅能防止外界颗粒玷污掩膜版，对于最受关注的掩膜版雾化(Haze)的问题是无能为力的。所谓掩 膜版雾化问题是指，当掩膜版使用较长时间后，其表面可能会出现一些 异物，使4^膜版的透光性变差，进而影响到光刻的质量。目前，随着集成电路的飞速发展，掩膜版雾化问题更为严重，对光 刻工艺造成的影响也更大。这一方面是因为晶片尺寸越来越大，利用掩 膜版进行膝光的次数越来越多；另 一方面也是因为器件的关键尺寸(CD, Critical Dimension)越来越小，为了提高分辨率，光学爆光机的波长也不 断缩小，现已从436mm、 365mm的近紫外(NUV， Near Ultra-Violet),进 入到了246imm、 193mm的深紫外(DUV， Deep Ultra-Violet)，而这一曝 光波长的降低意味着光照时光子能量的升高。上述两方面的原因都会导 致掩膜版在较短的使用时间内就出现了较为严重的雾化现象，进一 步缩 短了掩膜版的使用寿命，造成生产成本的上升。2005年8月31日公开的公告号为CN1217235C的中国专利申请提出了 一种保护胶片(保护膜)的制造方法，该方法改善了保护膜与掩膜版间 的粘附方式，以便在将保护膜粘附到掩膜版上后，发现掩膜版已被玷污， 需拆卸保护膜、清洗掩膜版并重新安装保护膜时，可以再次利用原保护 膜。但是，该技术方案仅是提高了保护膜的利用率，对于解决掩膜版雾 化的问题没有直接的帮助。为解决雾化问题，常用的方法是从预防入手，优化掩膜版的清洗质 量，以减少掩膜版上可能残留的微粒量。 一种常用方法是利用由等离子 体轰击实现的干法清洗方法代替由硫酸等化学试剂溶液实现的湿法清洗 方法对掩膜版进行清洗，以防止掩膜版上残留化学试剂微粒。但是，对 于掩膜版上粘附的一些有机物质，如光刻胶等，单纯采用干法清洗方法 是无法清除干净的，通常在等离子体轰击后还是需要再利用硫酸等化学 试剂溶液对掩膜版进行清洗，因此，其仍无法避免在掩膜版上残留化学试剂微粒的问题。另 一种方法是在用硫酸等化学试剂溶液清洗掩膜版后， 再利用大量的热去离子水对掩膜版进行长时间的沖洗，以减少掩膜版上 残留的化学试剂微粒，该方法可以去除一部分化学试剂微粒，但是要经过;f艮长时间， 一般正常情况下的产能为每小时3片，而热去离子水冲洗方法的产能仅为每两小时一片，对于工业生产而言应用性不大。此外，现有的一些比较昂贵新的清洗机台，通过引入含03的去离子水、含H2的去 离子水，以及利用172nm的紫外线进行照射，也可以对抗掩膜版雾化的问 题，但是需要投入大量资金去购买新的机台。发明内容本发明提供一种用于掩膜版的保护膜及其支架，以改善现有的掩膜 版易出现雾化的现象。本发明提供的一种保护膜，所述保护膜包括支架和粘附于所述支架 上的薄膜，所述支架的侧壁具有开口，其中，在所述开口处还具有气体 过滤装置。其中，所述气体过滤装置包含吸附氨气和/或含^^气体的滤芯。 其中，所述气体过滤装置包括活性碳纤维或活性碳粉或沸石的滤芯。其中，所述气体过滤装置可以位于所述开口内。 其中，所述气体过滤装置可以位于所述开口的任一侧。 另外，上述保护膜的开口处还可以具有颗粒过滤装置，所述颗粒过 滤装置在保护膜外的空气到达所述气体过滤装置前将所述空气中的颗 粒滤除。所述颗粒过滤装置可以与所述气体过滤装置相对设置安装。本发明具有相同或相应技术特征的一种保护膜的支架，所述支架的 侧壁具有开口，其中，在所述开口处具有气体过滤装置。其中，所述气体过滤装置包含吸附氨气和/或含硫气体的滤芯。其中，所述气体过滤装置包括活性碳纤维或活性碳粉或沸石的滤芯。其中，所述气体过滤装置可以位于所述开口内。其中，所述气体过滤装置可以位于所述开口的任一侧。另外，所迷支架的所述开口处还可以具有用于滤除即将进入所述气 体过滤装置的气体中的颗粒的颗粒过滤装置，所述颗粒过滤装置与所述 气体过滤装置相对设置。其中，所述开口的外侧还具有一个壳体，所述颗粒过滤装置与所述 气体过滤装置组装于所述壳体内。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的保护膜及其支架，在支架侧壁的开口处设置了一个可吸附 某些特定气体，如氨或含硫气体等的气体过滤装置，该气体过滤装置可 以防止空气中的某些特定气体进入保护膜内，避免该部分气体在啄光机 的光照下发生反应，生成导致掩膜版雾化的反应物，从而有效改善了掩 膜版的雾化现象。附困说明
图1为现有的具有保护膜的掩膜版剖面示意图；图2为现有的具有保护膜的掩膜版立体示意图；图3为本发明第一实施例的具有保护膜的掩膜版剖面示意图；图4为本发明第 一 实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图；图5为本发明第二实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图；图6为本发明第三实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图；图7为本发明第四实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图；图8为本发明第五实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图； 图9为本发明第六实施例的保护膜的支架的立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明的处理方法可被广泛地应用到许多应用中，并且可利用许多 适当的材料制作，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并 不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换 无疑地涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时， 为了便于说明，表示剖面的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以 此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及 深度的三维空间尺寸。为解决掩膜版雾化的问题，首先对导致掩膜版雾化的异物成份进行 了分析，发现其主要是由硫、氨等成份组成。在半导体制作车间内，一些清洗剂或腐蚀剂中带有NH/,操作人员也会释放出NH3，虽然会在车 间内安装一些去除氨的过滤器，但其周围环境中的氨气仍不能完全去除。 另外，清洗掩膜版后残留的硫酸微粒、空气中的含硫气体等也可能会导 致掩膜版的雾化。这些空气中的氨气或含硫气体等接触到掩膜版，并在 进行光刻曝光处理时，在光照的作用下发生一系列的反应，生成的反应 物粘附在掩膜版上，就表现为掩膜版发生雾化。下面列举几种可能导致 掩膜版发生雾化的化学反应1、通常掩膜版是利用硫酸溶液进行清洗的，即使在清洗后经检查确 认掩膜版已沖洗干净，实际在掩膜版上仍会残留部分疏酸微粒，在进行 曝光时，该部分残留的硫酸微粒在光照的作用下，会与空气中的氨气发 生反应，生成的固体硫酸氨粘附在掩膜版上，使掩膜版雾化，其反应式 为H2S04+2NH3 — (NH4)2S042、 空气中的氨气与空气中的氧化硫在光照下发生反应，同样会导 致掩膜版发生雾化，其反应式为S02+2NH3 + 2H20 —(NH4)2S04+H2 S03+2NH3 + H20 — (NH4)2S043、 空气中的氨气在光照下还可能与空气中的二氧化碳发生如下反应3NH3 + 3C02 —C303N3H3 + 3H20该反应中生成的有机物C303N3H3 (氢尿酸)粘附于掩膜版上，也会导 致掩膜版雾化。且随着掩膜版使用时间的延长，掩膜版上积累的反应生 成物增多，掩膜版的雾化现象越来越严重，只能将保护膜拆下，对掩膜 版进行重新清洗，这一方面影响了生产的效率，另一方面，掩膜版在清 洗、装上新的保护膜后再次重新投入使用，寿命会缩短。以上只是列出了几种与氨气有关的可能导致掩膜版发生雾化的化 学反应，实际上导致掩膜版发生雾化的化学反应是多种多样的，在此不 再一一列举，但由上述分析可以看出，要改善掩膜版的雾化问题，可以由掩膜版周围的气体着手。实践发现，虽然掩膜版的雾化在两面都会发 生，但由于掩膜版带图形处易粘附异物，位于保护膜内的掩膜版带图形 一面的雾化要更为严重。另外，由于掩膜版带图形一面为光刻时聚焦的 位置，其上的雾化对光刻工艺中图形转移效果的影响较大。由此可以推 出，如果能避免氨气、含硫气体等可能引起化学反应的气体进入保护膜， 就可以避免在位于保护膜内的掩膜版带图形的一面上产生异物，也就可 以有效地改善掩膜版雾化的问题。为了改善因空气中的氨气进入保护膜而令掩膜版出现雾化的问题， 本发明提出了一种可用于掩膜版的保护膜，图3为本发明第一实施例的 具有保护膜的掩膜版剖面示意图，如图3所示，本发明的保护膜由支架 104和粘附于该支架上的薄膜103组成，其中，支架104的侧壁具有一个开口 105，且在开口处设置了用于吸附某些气体的气体过滤装置301。 该气体过滤装置301可以是购买的能吸附多种气体，包括氨气、含硫气 体等的气体过滤器；也可以仅是包含专用于吸附氨气或氧化硫等的滤芯 的过滤装置。此外，在该气体过滤装置301的外侧，还可以再设置一个颗粒过滤 装置106。虽然气体过滤装置301也能将颗粒隔离在外，但这些大的颗 粒会影响到气体过滤装置301的使用寿命，因此，本实施例中还是在气 体过滤装置301外安装了颗粒过滤装置106,该颗粒过滤装置106可以 在保护膜外的空气到达气体过滤装置301前将空气中的颗粒滤除图4为本发明第一实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图，如 图4所示，在支架104的开口 105处，为了防止周围环境中的颗粒进入 开口 105，在开口的外侧安装了一个颗粒过滤装置106，其可以将空气 中较大的颗粒隔离在开口 105之外。另外，由于该颗粒过滤装置106对 于各种气体是没有隔离能力的，空气中的氨或含疏气体401仍能透过该 颗粒过滤装置到达开口 105内，并在光照下发生一些反应，造成掩膜版 雾化。为此，本实施例中，还在开口 105内安装了气体过滤装置301， 本实施例中的气体过滤装置301的滤芯采用的是活性碳纤维，另外，为 了更好地隔离空气中危害较大的NH3，可以再在该活性碳纤维内浸上磷 酸等无机酸，当NH3通过时，无机酸与NH3反应生成的固体物质会被 吸附在活性碳纤维上，可以更有效防止空气中的NH3进入保护膜，也就 更有效地防止了掩膜版雾化问题的出现。在本发明的第一实施例中，气体过滤装置安装于支架开口内部靠近 内壁的位置，在实际应用中，该气体过滤装置的安装方式可以是多种多 样的，只要其位于支架开口处，可以将保护膜内、外的气体隔离开来即 可。图5为本发明第二实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图，如图5所示，在第二实施例中，气体过滤装置501安装于支架104的开口 105内，靠近外壁的位置，与位于开口外侧的颗粒过滤装置106相邻。 同样可以实现先由颗粒过滤装置106隔离外部环境中的颗粒，再由气体 过滤装置501滤去外部环境中的某些气体的目的，其中，所滤去的气体 可以是氨气或含硫气体(如氧化硫、硫化氢)等。该气体过滤装置501 的滤芯可以是活性碳纤维，也可以是其他能吸附氨气等气体的物质，如 活性碳粉或沸石，或者也可以是以上三者中任意两种或三种的混合物等 等。图6为本发明第三实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图，如 图6所示，在第三实施例中，在开口 105的外侧安装一个壳体602，并 在该壳体602内安装颗粒过滤装置106和气体过滤装置601。为了实现 先由颗粒过滤装置106隔离外部环境中的颗粒，再由气体过滤装置滤去 外部环境中的某些气体的目的，将气体过滤装置601安装于该壳体602 内靠近开口的一侧，将颗粒过滤装置106安装于该壳体内靠近外部的一 侧。其中，既可以是将单独的气体过滤装置601和单独的颗粒过滤装置 106组装于壳体602内，也可以是直接安装颗粒、气体过滤集成装置(此 时，集成装置外已有壳体，不需要再单独安装壳体602)。注意到其中 气体过滤装置要求滤去的气体是氨气和/或含硫气体(如氧化硫、硫化 氢)等。图7为本发明第四实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图，如 图7所示，还可以将气体过滤装置701安装于支架开口 105的内壁处， 但此时如果安装不当，该气体过滤装置701可能会影响到开口附近掩膜 版边缘的图形转移，因此，在安装时需格外注意，如可以将支架上的开 口对应设置在掩膜版边缘没有图形之处。图8为本发明第五实施例的保护膜的支架开口处的剖面示意图，如 图8所示，为了达到更好的气体过滤效果，还可以按不同的气体分别设置多个专用过滤装置，如可以设置两个气体过滤装置801和802, —个 专用于吸附氨气，另一个专用于吸附含硫气体，这二者间的安装位置可 以互换。多个气体过滤装置801和802与颗粒过滤装置106间的位置可 以为前四个实施例中的任一种。本实施例中采用了如第一实施例中所示 的位置关系。图9为本发明第六实施例的保护膜的支架的立体示意图，如图9所 示，支架104的侧壁具有一个开口 105，且在所述开口处设置了气体过 滤装置701。该气体过滤装置701包含吸附氨气和/或含^5克气体等的滤芯， 防止该类气体进入利用支架形成的保护膜结构，可以预防因其在光照的 作用下发生化学反应，而导致的掩膜版带图形一面出现雾化的现象。气体过滤装置的滤芯可以由活性碳纤维或活性碳粉或沸石组成，为 提高其对危害较大的氨气的吸附效果，还可以事先将上述活性碳纤维等 浸入某种无机酸中，如磷酸，并晒干后安装于开口处。另外，为保护气体过滤装置，延长其使用寿命，在支架的开口处还 具有颗粒过滤装置(图中未示出)，其可以用于滤除即将进入气体过滤 装置的气体中的颗粒。外界环境中的气体会先经过颗粒过滤装置滤去其 中的颗粒，再经过气体过滤装置，吸附去除其中的氨气、含硫气体等， 才能进入由支架支起的保护膜内。颗粒过滤装置与气体过滤装置相对设置的。其中，气体过滤装置通 常可以设置在支架侧壁的开口内，位置既可以靠近支架的内壁，也可以 靠近支架的外壁，甚至可以位于支架开口的内壁或外壁上，只要其可以 令保护膜内、外的气体隔离开来即可，图9中示出的是气体过滤装置701 位于支架开口内壁上的情况。也可以在开口的外侧安装一个壳体，将颗 粒过滤装置与气体过滤装置组装于该壳体内，实现颗粒及某些气体的过 滤。此外，为了达到更好的气体过滤效果，还可以按不同的气体分别设置多个专用过滤装置，如可以设置两个气体过滤装置， 一个专用于吸附 氨气，另一个专用于吸附含石克气体，这二者间的安装位置可以互换。注意其中制成支架的材料可以为铝材料或有机材料等，颗粒过滤装 置及气体过滤装置可以用粘贴方式、填充方式、螺钉方式、铆钉方式等 中的任一种方式固定，本发明对此并没有额外的限制。本发明的保护膜及其支架，通过在支架侧壁的开口处设置一个气体 过滤装置，将空气中的某些特定气体，如氨气和/或含硫气体等隔离在 保护膜之外，避免了其因光照发生反应，在掩膜版带图形一面生成导致 掩膜版雾化的反应物，从而有效改善了掩膜版的雾化问题。注意到，只要是利用气体过滤装置，将某些气体隔离在保护膜之外， 以改善掩膜版雾化问题的方法及装置，都应落入本发明的保护范围之 内。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能 的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的 范围为准。
权利要求
1. 一种保护膜，所述保护膜包括支架和粘附于所述支架上的薄膜，所述支架的侧壁具有开口，其特征在于在所述开口处还具有气体过滤装置。
2、 如权利要求1所述的保护膜，其特征在于所述气体过滤装置 包含吸附氨气和/或含硫气体的滤芯。
3、 如权利要求1所述的保护膜，其特征在于所述气体过滤装置 包括活性碳纤维或活性碳粉或沸石的滤芯。
4、 如权利要求1所述的保护膜，其特征在于所述气体过滤装置 ^立于所述开口内。
5、 如权利要求1所述的保护膜，其特征在于所述气体过滤装置 位于所述开口的任一侧。
6、 如权利要求l、 2或3所述的保护膜，其特征在于所述开口处 还具有颗粒过滤装置，所述颗粒过滤装置在保护膜外的空气到达所述气 体过滤装置前将所述空气中的颗粒滤除。
7、 如权利要求6所述的保护膜，其特征在于所述颗粒过滤装置 与所述气体过滤装置相对设置。
8、 一种保护膜的支架，所述支架的側壁具有开口，其特征在于 在所述开口处具有气体过滤装置。
9、 如权利要求8所述的支架，其特征在于所述气体过滤装置包 含吸附氨气和/或含硫气体的滤芯。
10、 如权利要求8所述的支架，其特征在于所述气体过滤装置包 括活性碳纤维或活性碳粉或沸石的滤芯。
11、 如权利要求8所述的支架，其特征在于所述气体过滤装置位 于所述开口内。
12、 如杈利要求8所述的支架，其特征在于所述气体过滤装置位于所述开口的任一侧。
13、 如权利要求8、 9或10所述的支架，其特征在于所述开口处 还具有用于滤除即将进入所述气体过滤装置的气体中的颗粒的颗粒过 滤装置，所述颗粒过滤装置与所述气体过滤装置相对设置。
14、 如权利要求13所述的支架，其特征在于所述开口的外侧还 具有一个壳体，所述颗粒过滤装置与所述气体过滤装置组装于所述壳体 内。
全文摘要
本发明公开了一种保护膜及其支架，所述保护膜包括所述支架和粘附于所述支架上的薄膜，所述支架的侧壁具有开口，此外，在所述开口处具有气体过滤装置。本发明的保护膜及其支架，安装了气体过滤装置，可以防止空气中的某些特定气体进入保护膜内，并在光照下发生反应，生成导致掩膜版雾化的反应物，从而有效地改善了掩膜版的雾化现象。
文档编号G03F1/48GK101256352SQ20071003774
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月26日 优先权日2007年2月26日
发明者刘戈炜 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司