光学薄膜及其制作方法技术

一种单片光学薄膜及其制作方法，用来在光刻工艺期间保护光掩模。此单片光学薄膜是由膜片的凹进中间部分与其边框整体形成一体的光学膜。单片光学薄膜含有足够刚性的材料，当所用凹进部分的厚度能在所得单片光学薄膜受力下防止其下垂时，使膜片畸变最小和最耐用。此凹进中间部分是所述单片光学薄膜的光学膜部分，而整个边框用于将单片光学薄膜与光掩模以希望的间隙距离相连接。此单片光学薄膜优选地包含对１５７ｎｍ波长曝光区域透明的材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到光学薄膜，更确切地说，是涉及到光刻用的单片硬薄膜及其制作方法。
技术介绍
各种薄膜在半导体电路制作中起着重要作用。常规的薄膜为一薄的光学透明膜，它绷在一刚性金属框架上而借此框架固定至光掩模上。这样，薄膜就被固定在光掩模上而与光掩模有一定的距离。此薄膜片则用在光刻中保护有图形的光掩模表面不受空气中的颗粒污染。即，在光刻期间，落在薄膜片上的小的颗粒和灰尘在焦点外，因而不会再复制到硅晶片上。为了制作薄膜，先在基片上制作很薄的有机或碳氟聚合物膜，通常为0.5-3.0微米厚。然后取下此膜，将其装在刚性框架上。这种薄膜框架可取许多种形状，取决于薄膜最终用于何种光刻设备。此框架总是包围着掩模的全部印制区，这样，框架所支撑的薄膜就能使此关键区域避开颗粒污染。一种新兴的光刻技术是使用波长为157nm(纳米)的光，将所需的电路图形从光掩模曝光至晶片衬底上的光致抗蚀剂层。光刻技术扩展至157nm受到了广泛的支持，因为根据数十年的光刻经验，它将使分辨率得到改善。然而，开发用于157nm光刻技术的薄膜已受到高能光子，如能量约为7.9eV者的挑战。这是因为制作用于365nm、248nm和193nm曝光波长下的薄(0.5-2.0微米)保护膜的大多数通用商品平版印刷材料，在157nm曝光波长下，或是不够透明而有强吸收，或是不能持久耐受数分钟以上的曝光而没有严重退降。由于没有找到在157nm曝光波长下能够充分耐照射的聚合物用作薄膜来保护光掩模免受污染，厚的或硬的石英(结晶氧化硅)片薄膜一直用于157nm波长下。用于这样波长的硬薄膜通常是将改性的熔融氧化硅片装至熔融氧化硅框架上，例如用粘接、封接、封装等方法。然后通过熔融氧化硅框架将薄膜与框架单元装到光掩模基片上，以保护有图形的光掩模表面免受空气中颗粒的污染。将框架装到熔融氧化硅片上来制作薄膜的常规工艺，典型地会引起一些小畸变或应力，这会对薄膜本身以及被这种薄膜保护的光掩模产生各种影响。例如，当将框架装到掩模基片上形成硬薄膜而产生畸变或应力时，此畸变和/或应力被转移至硬薄膜上，反过来，会产生光学畸变或像差，使晶片曝光时的投射光发生畸变。而且，这样的应力可使模版产生不希望的畸变，或甚至引起应力所致的双折射或两次折射(double refraction)，亦即，光波分裂为两个不等的反射或透射波，这可使晶片的印制图形发生问题。这样，常规工艺以及由其制作的厚和/或硬薄膜不适合在157nm曝光波长下来高效率、有效和可靠地保护光掩模免于污染。因此，有必要改进用于157nm曝光波长下的薄膜制作方法。
技术实现思路
鉴于现有技术的问题与不足，因而本专利技术的目的是提供光刻用改进的单片薄膜及其制作方法。本专利技术的另一个目的是提供单片薄膜的制作方法，且制成的薄膜适于在光刻曝光和储存期间高效率、有效和可靠地保护光掩模免于污染，因此在受到处理的晶片上想来将不会受到污染。本专利技术的再一个目的是提供单片薄膜的制作方法，用这种方法制作的单片薄膜适于用在157nm或更短的曝光波长下。本专利技术还有一个目的是提供单片薄膜和单片硬薄膜的制作方法，单片硬薄膜具有单一的热膨胀，使之固有低的应力。本专利技术的另一个目的是提供与分步曝光工艺光学兼容的单片薄膜和单片硬薄膜的制作方法。本专利技术还有一个目的是提供制作单片薄膜和单片硬薄膜的方法，这种薄膜在掩模加工中的装卸时是坚固的，使薄膜本身在卸下和重新使用时不致受损，从而无须对薄膜进行常规的片/框接合再加工。本专利技术的其他目的和优点，一部分将是明显的，一部分将由其说明书明显地看到。本专利技术所达到的上述和其他目的，对本领域的技术人员是显而易见的，是针对光学薄膜的，该薄膜包含第一厚度的透明片；具有第二厚度的透明片凹进部分，第二厚度小于第一厚度；以及在凹进部分周围具有第三厚度的透明片周边部分，使得透明片构成了单片光学薄膜。此第一厚度可为透明片的原始厚度，因而其周边部分的第三厚度与透明片的原始厚度相同。也可选择第三厚度小于第一厚度。在这方面，透明片可包含如氧化硅、改性氧化硅、改性熔融石英等材料。单片光学薄膜包含单一热膨胀的单一材料是优选的。它也可为对约157nm或甚至更短波长的曝光区域透明的材料。例如，透明片的第一厚度为大约3mm-大约6mm，凹进部分的第二厚度可为大约200μm-大约900μm。根据本专利技术，优选的是，凹进部分的第二厚度至少要足够厚，以防因单片光学薄膜受力而致下垂。同样优选的是，单片光学薄膜包含的材料要有足够的刚性，以防损伤和畸变。凹进部分从透明片的一个表面向内深入而止于某一深度。这样，其周边构成了框架部分，而凹进部分构成了单片光学薄膜的光学薄膜部分，因而框架和光学薄膜部分为均匀的一体结构。此单片光学薄膜也提供了第一和第二光学平面，膜片的周边部分还有多个横向穿透明片周边的开口。这些开口可有各种形状和尺寸，在将单片光学薄膜装到光掩模上时用之为透明片的凹进部分引入气流。本专利技术的第二方面是针对光学薄膜的制作方法的。此方法包括提供具有第一厚度的透明材料膜片。然后将此透明材料除去一部分而使膜片转变为单片光学薄膜。所得的单片光学薄膜包含薄于第一厚度的第二厚度凹进部分，它被第三厚度的膜片边框完全包围并与之成为一体。透明材料要有足够的刚性以防单片光学薄膜中产生应力和损伤。它也可包含具有单一热膨胀的单一材料，这种材料在约157nm或更短波长的曝光区域是透明的。第一厚度可包括膜片的原始厚度，因而边框的第三厚度也可包括这样的原始厚度。作为选择，可调节膜片的边框为单片光学薄膜和单片光学薄膜要安装到其上的光掩模之间的间隙距离。这是将原来具有第一厚度的边框除去预定的厚度，使之具有小于第一厚度的第三厚度。凹进部分的第二厚度优选地至少要足够厚，以防因单片光学薄膜受力而致凹进部分下垂。在这方面，本专利技术是将膜片放入处理室来使之转变为单片光学薄膜的。掩蔽膜片的第一面，只盖住其周边区域而露出膜片第一面的中间部分。然后对此中间部分进行处理来清除膜片第一面中间部分的透明材料。这样，掩模保护了膜片的周边区域，使这部分的透明材料保存下来。此清除工艺在深入膜片预定深度时停止，在膜片的第一面上形成了整体的凹进部分和边框。然后去掉掩模，得到所述的单片光学薄膜。还要对所述单片光学薄膜的第一和第二表面进行平面化以提供具有第一和第二光学平整表面的膜片。还可开多个横向穿透边框的开口，以对膜片凹进部分引入气流。另一方面，本专利技术还针对着光刻期间保护光掩模的方法。此方法包括提供光掩模，在其上加装单片光学薄膜，以便在以后的光刻工艺期间保护光掩模。附图说明本专利技术的特征相信是新颖的，其基本特性特别说明在所附权利要求中。附图只是为了说明而没有按照比例尺度制图。参考下面的详细描述并结合附图可以最好地了解专利技术的本身，即其组成和操作方法。在附图中图1A为初始固体基片的前视图，基片置于制作本专利技术单片硬薄膜的处理室中。图1B为图1A初始固体基片的前视图，其表面上有根据本专利技术进行处理用的掩模。图2A为按照图1进行处理所得的本专利技术单片硬薄膜的前视图。图2B为图2A单片硬薄膜一部分的前视图，表示其单片一体的固体结构。图2C为图2A单片硬薄膜的俯视图。图2D为图2A单片硬薄膜的剖面图。具体实施例方式在描述本专利技术的优选实施方式中，将参照图1A-2D，图中同样的数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学薄膜包含：具有第一厚度的透明片；所述透明片的凹进部分，它具有第二厚度，第二厚度小于所述第一厚度；以及所述透明片的周边部分，它具有第三厚度并完全包围着所述凹进部分，使所述透明片包括单片光学薄膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃米莉F加勒尔，罗伯特K莱迪，迈克尔J莱塞尔，肯尼思C拉赛特，安德鲁J瓦茨，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]