TW201728992A - 用於半導體微影製程的保護膜設備 - Google Patents

用於半導體微影製程的保護膜設備 Download PDF

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Abstract

本發明實施例提供一種用於半導體微影製程的保護膜設備。上述保護膜設備包括一保護薄膜。一保護膜框架，附於上述保護薄膜。上述保護膜框架具有一表面，其定義至少一個凹槽。上述保護膜設備更包括一基板，接觸上述保護膜框架的上述表面，使上述凹槽位於上述保護膜框架和上述基板之間。

Description

用於半導體微影製程的保護膜設備
本發明實施例係有關於一種微影製程的改善，特別係有關於一種用於改良遮罩-保護膜系統的系統和方法。
在半導體積體電路(IC)工業中，積體電路材料及設計之技術進步產生了許多積體電路世代，其中每一世代具有比上一世代更小及更複雜的電路。在積體電路演進的過程，功能密度(亦即，每一晶片面積之互連裝置的數量)普遍地增加，然而幾何尺寸(亦即，生產製程可以產生之最小的元件或線)則降低。持續降低之幾何尺寸的製程通常藉由增加生產效率和降低相關成本而提供益處。這種持續降低之幾何尺寸的製程也會增加積體電路製程的複雜度。因此，雖然現行的半導體裝置及其製造大致上滿足其預期之用途，但並非在各層面都令人滿意。
依據本發明一些實施例，提供一種用於半導體微影製程的保護膜設備。上述保護膜設備包括一保護薄膜；一保護膜框架，附於上述保護薄膜，其中上述保護膜框架具有一表面，其定義至少一個凹槽；以及一基板，接觸上述保護膜框架的上述表面，使上述凹槽位於上述保護膜框架和上述基板之間。
依據本發明一些實施例，提供一種用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法。上述用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法包括形成一保護膜框架，其包括位於上述保護膜框架的一第一表面上的一凹槽；形成一保護薄膜；以及將上述保護薄膜附於上述保護膜框架的一第二表面，其中上述第二表面位於上述保護膜框架之包括上述凹槽的上述第一表面的相反位置。
依據本發明一些實施例，提供一種將保護膜設備用於半導體微影製程的方法。上述將保護膜設備用於半導體微影製程的方法包括提供一保護膜設備，其中上述保護膜設備包括一薄膜和一保護膜框架，且其中上述保護膜框架包括附於上述薄膜的一第一表面和相反於包括一凹槽的上述第一表面的一第二表面；藉由上述保護膜框架的上述第二表面耦接至一遮罩的方式，將上述保護膜設備安裝於上述遮罩上，使上述凹槽面向上述遮罩，其中上述遮罩包括一圖案化表面；將具有上述保護膜設備安裝於其上的上述遮罩載入一微影系統，且將一半導體晶圓裝載於上述微影系統的一基板台上；以及進行一微影曝光製程，將上述圖案化表面的一圖案從上述遮罩轉移至上述半導體晶圓。
100‧‧‧微影系統
102‧‧‧輻射源
104‧‧‧照明器
106‧‧‧遮罩台
108‧‧‧遮罩
110‧‧‧投影光學系統
112‧‧‧光瞳相位調制器
114‧‧‧投影光瞳面
116‧‧‧半導體基板
118‧‧‧基板台
202‧‧‧基板
203‧‧‧背側塗層
204‧‧‧多層結構
206‧‧‧蓋層
208‧‧‧吸收物
210‧‧‧抗反射塗層
211‧‧‧微粒
300‧‧‧遮罩-保護膜系統
302‧‧‧遮罩
304‧‧‧保護膜框架
306‧‧‧薄膜
306a、306b、306c、306d‧‧‧柱
308、310‧‧‧黏著材料層
312‧‧‧內部空間
314‧‧‧圖案化表面
401‧‧‧表面
402、404‧‧‧凹槽
402a、404a‧‧‧圓心
406‧‧‧對稱多邊形凹槽
408‧‧‧非對稱曲線形凹槽
409‧‧‧半長軸
410、412‧‧‧傾斜橢圓形凹槽
411‧‧‧第一部分
413‧‧‧第二部分
414‧‧‧黏著層
500、600‧‧‧方法
502、504、506、508、602、604、606‧‧‧步驟
R1、R2‧‧‧半徑
L1、L2、L3‧‧‧邊緣
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。
第1圖為依據一些實施例之一微影系統的一示意圖。
第2圖為依據一些實施例之一遮罩的一剖面圖。
第3A、3B和3C圖分別為依據一些實施例之一遮罩-保護膜系統的一頂視圖、一透視圖和沿切線A-A’的一剖面圖。
第4A、4B、4C、4D、4E和4F圖為依據一些實施例之一保護膜框架的截面圖。
第5圖依據一些實施例之建構的一方法的一流程圖。
第6圖依據一些實施例之建構的一方法的一流程圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如“在...下方”、“下方”、“下方的”、“上方”、“上方的”及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞 意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
本揭露有關於一種微影製程的改善。一微影製程係形成用於例如蝕刻或離子佈植之不同圖案化製程的一圖案化光阻層。可利用這樣的微影製程(lithography process)圖案化最小特徵尺寸(feature size)，投影輻射源的波長會限制上述最小特徵尺寸。微影機台已經從使用波長為365奈米(nm)的紫外光至使用包括波長為248nm的一氟化氪雷射(KrF laser)和波長為193nm的氟化氬雷射(ArF laser)的深紫外(DUV)光，以及使用波長為13.5nm的極紫外光(EUV)，提高每個步驟的解析度。
在微影製程中，使用一光罩(或遮罩)。上述遮罩包括一基板和在微影製程期間定義轉移至一半導體基板的一積體電路的一圖案層。上述遮罩通常包括有一保護膜部件(pellicle assembly)，且一起稱為一遮罩系統。上述保護膜部件包括一透明薄膜(transparent thin membrane)和一保護膜框架(pellicle frame)，透明薄膜係安裝於一保護膜框架(pellicle frame)上方。保護膜(pellicle)保護遮罩避免微粒掉落於其上且使微粒保持離焦(out of focus)，使其不會產生一圖案化影像，當使用遮罩時圖案化影像會導致缺陷。透明薄膜通常拉伸和安裝於保護膜框架上方，且藉由膠或其他黏著劑黏附於保護膜框架。可藉由上述遮罩、透明薄膜和保護膜框架形成一內部空間。平衡內部和外部壓力之間壓力差造成的缺陷會導致透明薄膜變形(distorted)、變皺(wrinkled)、破裂(broken)或其他損傷， 從而使遮罩-保護膜系統(mask pellicle system)無法使用。因此，製造遮罩-保護膜系統的習知製程在所有方面尚未證明能完全令人滿意。本揭露有關於一種用於改良遮罩-保護膜系統的系統和方法。
第1圖顯示依據一些實施例的一微影系統100的一示意圖。上述微影系統100一般也可稱為稱為一掃描機(scanner)，其可操作以進行微影製程，上述微影製程包括以一相應的輻射源和以一特定曝光模式進行曝光(exposure)。在本發明至少一些實施例中，上述微影系統100包括一極紫外光(EUV)微影系統，其設計利用極紫外光(EUV)曝光一光阻層。第1圖的微影系統100包括複數個子系統(subsystem)，例如一輻射源102、一照明器(illuminator)104、配置為接收一遮罩108的一遮罩台(mask stage)106、投影光學系統(projection optics)110和配置為接收一半導體基板116的一基板台(substate stage)118。
微影系統100的操作的一般描述可給出如下：來自於輻射源102的極紫外光(EUV)被導向照明器104(其包括一組反射鏡)且投射在(反射)遮罩108上。一(反射)遮罩影像被導向投影光學系統110，其聚焦極紫外光且將極紫外光投射在半導體基板116上，以曝光沉積於其上的一極紫外光光阻層。另外，在不同的實施例中，微影系統100的每個子系統可容納於例如一高真空環境(high-vacuum environment)中，且因而在高真空環境中操作，以降低極紫外光的大氣吸收(atmospheric absorption)。
在本發明實施例中，可使用輻射源102產生極紫外光。在本發明一些實施例中，輻射源102包括一電漿源(plasma source)，例如一放電電漿(discharge produced plasma，DPP)或一雷射激發電漿(laser produced plasma，LPP)。在本發明一些實施例中，極紫外光可包括波長範圍從1nm至100nm的光。在本發明一特定實施例中，輻射源102產生中心波長為13.5nm的極紫外光。因此，輻射源102也可稱為一極紫外光輻射源102。在本發明一些實施例中，輻射源102也包括一集光器(collector)，其可用以收集電漿源產生的極紫外光且將極紫外光導向例如照明器104的成像光學系統(imaging optics)。
如上所述，從輻射源102發出的光會導向照明器104。在本發明一些實施例中，照明器104可包括反射光學系統(reflective optics)(例如，用於極紫外光微影系統100)，例如單一反射鏡或具有多個反射鏡的一反射鏡系統，以便於將從輻射源102發出的光導向遮罩台106上，且特別將光導向至固定在遮罩台106上的遮罩108。在本發明一些實施例中，上述照明器104可包括一區域板(zone plate)，舉例來說，以改善極紫外光的聚焦。在本發明一些實施例中，上述照明器)104可根據一特定的光瞳形狀(pupil shape)配置為塑形通過的極紫外光，且例如包括，一偶極形(dipole shape)、一四極形(quadrapole shape)、一環形(annular shape)、一單光束形(single beam shape)、一多光束形(multiple beam shape)及/或上述組合。在本發明一些實施例中，照明器104可操作以配置反射鏡(意即，照明器104的反射鏡)以對遮罩108提供一想要的照明。在本發明一實施例中， 照明器104的反射鏡可配置為將極紫外光反射至不同的照明位置。在本發明一些實施例中，在照明器104之前的平台(stage)可另外包括其他可配置的反射鏡，其可用於將極紫外光導向在照明器104的反射鏡中的不同照明位置。在本發明一些實施例中，照明器104配置為對遮罩108提供一軸上照明(on-axis illumination，ONI)。在本發明一些實施例中，照明器(illuminator)104配置為對遮罩108提供一離軸照明(off-axis illumination，OAI)。應注意應用於極紫外光微影系統100的光學元件，和特別用於照明器104和投影光學系統(projection optics)110的光學元件，可包括具有稱為布拉格反射鏡(Bragg reflectors)之多層薄膜塗層的反射鏡。以實施例的方式，這種多層薄膜塗層可包括鉬(Mo)和矽(Si)的交替層，其在極紫外光波長(例如，波長約為13nm)可提供高反射率。
如上所述，微影系統100也包括配置為固定遮罩108的遮罩台106。由於微影系統100可容納於例如一高真空環境中，且因而在高真空環境中操作，遮罩台106可包括一靜電吸盤(e-chuck)，以固定遮罩108。如同微影系統100的光學元件，遮罩108也為反射性。下述第2圖會更詳細地討論遮罩108的細節。如第1圖所示，從遮罩108反射的光會導向投影光學系統110，其可收集從遮罩108反射的極紫外光。以實施例的方式，投影光學系統110收集的極紫外光(從遮罩108反射)攜帶著由遮罩108定義的圖案影像。在本發明不同實施例中，投影光學系統110係提供將遮罩108的圖案成像至固定於微影系統100的基板台118的半導體基板116上。特別是，在本發明不同實施 例中，投影光學系統110將收集的極紫外光聚焦和將極紫外光投影至半導體基板116上，以曝光沉積在半導體基板116上的極紫外光光阻層。如上所述，投影光學系統110可包括用於例如微影系統100的極紫外光微影系統的反射光學元件。在本發明一些實施例中，照明器104和投影光學系統110一起稱為微影系統100的一光學模組(optical module)。
如上所述，微影系統100還包括基板台118，以固定要被圖案化的半導體基板116。在本發明不同實施例中，半導體基板116包括一半導體晶圓，例如一矽晶圓、鍺晶圓、矽-鍺晶圓、三-五族(III-V)晶圓或常用的其他類型晶圓。可在半導體基板116上塗佈對極紫外光敏感的一光阻層(例如，一極紫外光光阻層)。極紫外光光阻可具有嚴格的性能標準。為了說明的目的，可設計以提供解析度(resolution)至少約22nm，線寬粗糙度(line-width roughness，LWR)至少約2nm，且光敏感度至少為15mJ/cm2的極紫外光光阻。在本發明一些實施例中，可整合和操作不同的微影系統100的不同子系統，包括上述的子系統，以進行包括極紫外光微影製程的微影曝光製程。可以確定，微影系統100可進一步包括其他模組或其他子系統，其可整合(或耦接)一個或多個說明書所述的子系統或構件。
微影系統可包括其他構件且可具有替代構件。在本發明一些實施例中，微影系統100可包括一光瞳相位調制器(pupil phase modulator)112以調變從遮罩108導向的極紫外光的一光學相位，使光可沿著一投影光瞳面(projection pupil plane)114具有相位分布。在本發明一些實施例中，光瞳相位調 制器112包括以調整投影光學系統110的反射鏡的一機制，上述機制用於相位調制。舉例來說，在本發明一些實施例中，投影光學系統110的反射鏡可配置為反射穿過光瞳相位調制器112的極紫外光，因而調制穿過投影光學系統110的光的相位。在本發明一些實施例中，光瞳相位調制器112使用一光瞳濾光片(pupil filter)，置於投影光瞳面(projection pupil plane)114上。藉由實施例的方式，可使用光瞳濾光片可應用於濾除從遮罩108反射的極紫外光的特定空間頻率分量。在本發明一些實施例中，光瞳濾光片可視為一相位光瞳濾光片(phase pupil filter)，其調整導向通過投影光學系統110的光的相位分布。
回到遮罩108，並參考第2圖，其顯示第1圖的(極紫外光)遮罩108的一例示剖面圖。如第2圖所示，(極紫外光)遮罩108可包括具有一背側塗層(backside coating layer)203的一基板202、一多層結構204、一蓋層206和具有一抗反射塗(ARC)層210的一或多個吸收物(absorber)208。在本發明一些實施例中，基板202包括一低熱膨脹材料(low thermal expansion material，LTEM)基板(例如，例如摻雜TiO2的SiO2)，且背側塗層)203包括一氮化鉻(CrxNy)層。在本發明一些實施例中，基板202的厚度約為6.3mm至6.5mm。在本發明一些實施例中，背側塗層203的厚度約為70nm至100nm。藉由實施例的方式，多層結構204可包括鉬-矽(Mo-Si)的交替層，用例如一原子沉積製程沉積於基板202的頂部上。在本發明一些實施例中，多層結構204的厚度約為250-350nm，且在本發明一些實施例中，每一對鉬-矽層的厚度約為3nm(鉬層)和約為4nm(矽層)。在本發 明不同實施例中，蓋層206包括一釕(Ru)蓋層，其在本發明一些實施例中的厚度約為2.5nm。在本發明一些實施例中，蓋層206包括一矽蓋層，其厚度約為4nm。上述蓋層206可有助於保護多層結構204(例如，在形成遮罩108的製程期間)且可進一步視為後續的吸收物(absorber)層蝕刻製程的一蝕刻停止層(etch-stop layer)。在本發明一些實施例中，吸收物(absorber)208可包括，例如一TaxNy層或一TaxByOzNu層，其厚度約為50nm至75nm，且其配置為吸收極紫外光(例如，其波長約為13.5nm)。在本發明一些實施例中，可使用其他的材料做為吸收物208，例如Al、Cr、Ta或W等。在本發明一些實施例中，抗反射塗(ARC)層210包括一TaxByOzNu層、一HfxOy層或一SixOyNz層的至少一個。
為了說明的目的，說明書描述了遮罩108的一例示製程。在本發明一些實施例中，上述製程包括兩個製程階段：(1)空白遮罩製程，和(2)遮罩圖案化製程。在空白遮罩製程期間，可利用於一適當基板上(例如，一低熱膨脹材料(LTEM)基板，其具有一平坦無缺陷的表面)沉積適當層(例如，例如Mo-Si多層之反射多層)的方式形成空白遮罩。在本發明不同實施例中，空白遮罩的表面粗糙度(roughness)小於50nm。藉由實施例的方式，於多層塗佈基板上方形成一蓋層(例如，釕蓋層)，接著沉積吸收物(absorber)層。然後，可圖案化空白遮罩(例如，圖案化吸收物層)以於遮罩108上形成一想要的圖案。在本發明一些實施例中，在圖案化空白遮罩之前，可於吸收物層上方沉積抗一反射塗(ARC)層。之後，可使用圖案化遮罩108轉移位於 一半導體晶圓上的電路及/或元件圖案。在本發明不同實施例中，可藉由不同的微影製程，可轉移遮罩108定義的圖案和將遮罩108定義的圖案轉移至多個晶圓上。此外，可使用一組遮罩(例如遮罩108)以構建一積體電路(IC)元件及/或電路。
在本發明不同實施例中，可製造包括不同結構類型的遮罩108(如前述)，例如，一二元式遮罩(以下簡稱BIM)或一相位移遮罩(以下簡稱PSM)。一說明式的BIM包括透明吸收區和反射區，其中BIM包括欲轉移至半導體基板166的一圖案(例如，IC圖案)。透明吸收區包括一吸收物(absorber)，如上所述，其配置為吸收入射光(例如，極紫外光入射光)。在反射區中，已經移除吸收物(例如，在如上所述的遮罩圖案化製程期間)且入射光被多層反射。另外，在本發明一些實施例中，遮罩108可為一PSM，其使用從其反射的光的相位差產生的干涉。PSM的例子包括一交替式PSM(AltPSM)、一衰減式PSM(AttPSM)和一無鉻膜PSM(cPSM)。藉由實施例的方式，一交替式PSM可包括設置於圖案化遮罩元件的任一側上的相移器(具相反相位)。在本發明一些實施例中，衰減式PSM可包括一吸收物(absorber)層，其具有大於零的透射率(例如，Mo-Si具有約6%強度透射率)。在本發明一些實施例中，一無鉻膜PSM可以描述為100%透射率的交替式PSM，舉例來說，因為無鉻膜PSM的遮罩上不包括有相移器(phase shifter)材料或鉻。在一PSM的一些其他實施例中，吸收物(圖案化層)208為具有一材料疊層的反射層，上述疊層類似於多層結構204的材料疊層。
如上所述，遮罩108包括一圖案化影像，其利用微 影系統100轉移電路及/或元件圖案至一半導體晶圓(例如，半導體基板116)上。為了將圖案從(圖案化)遮罩108轉移至半導體基板116達到高保真度(high fidelity)的要求，微影製程(lithography process)應為無缺陷。如第2圖所示，微粒211可能會無意地沉積蓋層206的表面上，並且如果沒被去除，會導致微影轉移圖案的劣化問題。可藉由之多種方法的任何一種，例如在一蝕刻製程、一清潔製程期間及/或傳載(handling)(極紫外光)遮罩108期間導入微粒211。因此，遮罩108係整合於一保護膜部件(pellicle assembly)中，且利用保護膜部件(pellicle assembly)保護以減少發生微粒211引起的缺陷。遮罩和保護膜部件(pellicle assembly)一起稱為遮罩-保護膜系統(mask-pellicle system)。舉例來說，在利用微影系統100進行微影圖案製程期間，上述遮罩-保護膜系統係固定於遮罩台106上。
第3A、3B和3C圖遮罩-保護膜系統的一實施例。請參考第3A、3B和3C圖，分別顯示遮罩-保護膜系統300的一頂視圖、一透視圖和沿切線A-A’的一剖面圖。請參考第3A、3B和3C圖，係說明遮罩-保護膜系統300和使用遮罩-保護膜系統300的方法。
上述遮罩-保護膜系統300包括一遮罩302、一保護膜框架(pellicle frame)304和藉由黏著材料層308和310整合在一起的一薄膜。如上所述，遮罩302還包括一圖案化表面314，其係用以利用一微影製程來圖案化一半導體基板。在本發明一些實施例中，遮罩302相同於做為一極紫外光遮罩的遮罩108， 如上所述。在本發明一些其他實施例中，遮罩302可為多種的(微影)遮罩中的任意一種，例如用於其他波長(例如，365nm、248nm及/或193nm)的一光學遮罩。在本發明實施例中，在微影圖案化製程期間，遮罩302整合於遮罩-保護膜系統300中，且與薄膜306和保護膜框架304一起固定於遮罩台106上。
上述薄膜306係配置為靠近遮罩302且藉由黏著材料層308附於保護膜框架304上。特別地，薄膜306藉由黏著材料層308附於保護膜框架304。遮罩302更藉由黏著材料層310附於保護膜框架304。因此，在本發明一些特定實施例中，遮罩302，保護膜框架(pellicle frame)304和薄膜306因而設置和整合以圍封(enclose)/定義(define)出一內部空間312。遮罩302的圖案化表面314圍封在內部空間312中且因而在在微影圖案化製程期間可避免於微影圖案化製程、遮罩輸送(shipping)和遮罩傳載(handling)受到污染。然而，在本發明一些其實施例中，保護膜框架(pellicle frame)可實施為四個柱/列，每一個柱位於薄膜的角落(如第3A圖中的柱306a、306b、306c和306d)且因此配置為固定遮罩302上方的薄膜306。在這種保護膜框架(pellicle frame)實施為複數個柱/列的實施例中，可由薄膜306和柱306a、306b、306c和306d定義一內部空間(半圍封空間)312。並且，這種內部空間(半圍封空間)312可被位於薄膜306和遮罩302之間的柱和複數個空隙圍繞。
薄膜306可由對微影圖案化製程的輻射光束透明的一薄膜形成，且更具有一熱導表面。在本發明一些實施例中，薄膜由一材料形成，上述材料選自於由pSi、a-Si、SiCN 和SiP石墨烯(SiP Graphene)組成的族群。薄膜306還配置靠近遮罩302上的圖案化表面314，如第3C圖所示。在本發明不同實施例中，薄膜306包括一透明材料層，且在透明材料層的一表面(或兩個表面)上具有一熱導薄膜。
上述遮罩-保護膜系統300還包括一保護膜框架304配置為使薄膜306可附於和固定至保護膜框架304。上述保護膜框架304可設計成不同的尺寸、形狀和構造。在本發明一些實施例或一些其他實施例中，保護膜框架304可具有單一構件或多個構件。保護膜框架304包括具機械強度的一材料，且以一形狀、尺寸各一構造設計，以便將薄膜306適當地固定在保護膜框架304上。在本發明一些實施例中，可利用一多孔材料形成保護膜框架304。在本發明一些實施例中，保護膜框架304可為均勻連續的。一保護膜部件(pellicle assembly)，可包括一保護膜框架304和附於保護膜框架304上的一薄膜306。
常規上來說，一保護膜框架通常包括一實質上平坦表面，其平行於一遮罩的一頂面(意即，上述頂面包括利用一保護膜框架安裝的一遮罩圖案)。這種常用的保護膜框架(pellicle frame)會遇到各種問題，例如流經保護膜框架的保護膜框架和遮罩頂面之間的間隙之無意沉積的微粒(通常會被認為是污染物(contamination))。進一步來說，在安裝薄膜製程期間(更精確來說，將保護膜框架安裝於遮罩上的製程)，在將保護膜框架安裝於遮罩上(固定於遮罩頂面上)之後，會存在有位於保護膜框架和遮罩頂面之間之逐漸縮小的一間隙，且上述間隙最終變得不存在(變成“0”)。通常，由於空氣流動機制，這種 逐漸縮小的間隙允許一微粒(尺寸通常小於1μm)從保護膜框架的一外側流動至遮罩的一圖案位置之保護膜框架的一內側(例如，圖案化表面314)。
在本實施例中，保護膜框架304包括至少一個凹槽，位於附於遮罩302的一表面(表面401)上，如第4A、4B、4C、4D、4E和4F圖所示。特別是，這種凹槽可實施為各種形狀，例如一對稱曲線形(symmetrically curvilinear shape)、一對稱多邊形(symmetrically polygonal shape)及/或一非對稱曲線形(asymmetrically curvilinear shape)。藉由在保護膜框架304的表面401上包括有這種凹槽，在上述安裝(薄膜)製程期間，任何想要流進或已經流進保護膜框架的內側的微粒可被捕捉於凹槽中。因此，在保護膜框架包括至少一個凹槽的實施例中，可有益地避免在使用習知保護膜框架時，一般會對造成遮罩圖案污染物的上述微粒。
更詳細來說，第4A-4F圖各別為依據一些實施例構成的部分中之遮罩-保護膜系統300的一剖面(截面)圖。在第4A和4B圖所示之實施例中，保護膜框架304包括一對稱曲線形凹槽，其分別顯示於第4A圖中的凹槽402和第4B圖中的凹槽404。在第4A圖中，凹槽402為一半圓形凹槽，其包括直接對齊保護膜框架401的表面的一圓心402a。並且，(半圓形)凹槽402包括一半徑R1，如第4A圖所示。在第4B圖中，凹槽404為一圓的一部分，其具有對齊表面401上方的一圓心404a和一半徑R2。在本發明一些特定實施例中，半徑R1和R2各別的範圍在1μm和1mm之間。在本發明一些其他實施例中，凹槽404可實 施為一圓的一部分，其對齊表面401下方的一圓心(圖未顯示)。
在第4C圖所示之實施例中，保護膜框架304包括一對稱多邊形凹槽406。在第4C圖所示之特定實施例中，上述對稱多邊形凹槽406為一三角形(triangular shape)，其包括邊緣L1、邊緣L2和邊緣L3。在本發明一些特定實施例中，邊緣L1、邊緣L2和邊緣L3各別的範圍在1μm和1mm之間。在第4C圖中，雖然對稱多邊形凹槽406係實施為三角形，任何的各種多邊形形狀(例如，四邊形(quadrilateral)、多邊形(polygon)、五邊形(pentagon)、六邊形(hexagon)等)或多邊形的一部分可用於凹槽406，且同時在本揭露的範圍內。
在第4D圖所示之實施例中，保護膜框架304包括一非對稱曲線形凹槽408，其為一傾斜橢圓形(tilted elliptical shape)的一部分。更具體地說，這種非對稱曲線形凹槽(傾斜橢圓形凹槽)408具有一半長軸(semi-major axis)409，且半長軸409從表面401以一角度θ逆時針傾斜，其中上述角度θ小於90度。因此，非對稱曲線形凹槽(傾斜橢圓形凹槽)408可更包括相對更靠近保護膜框架304的內側的一第一部分411和相對更靠近保護膜框架304的外側的一第二部分413，其中第一部分411具有比第二部分413大的面積。
作為本發明一些實施例，保護膜框架304包括多於一個凹槽，顯示於第4E圖中，第4E圖包括兩個傾斜橢圓形凹槽410和412。傾斜橢圓形凹槽410和412的每一個可分別從表面401以角度θ1和角度θ2逆時針傾斜。在本發明一些特定實施例中，角度θ1和θ2可各別小於90度。或者或另外，可於保護膜框 架的一凹槽的一表面上形成一黏著層，如第4F圖所示。第4F圖顯示的保護膜框架304包括一(半圓形)凹槽402，此外，一黏著層414，形成於上述(半圓形)凹槽402的表面上方。在本發明一些特定實施例中，可設計為和配置這種黏著層414，使被捕捉於凹槽中的微粒牢固地附於凹槽402的表面。
除了上述的凹槽特徵之外，保護膜框架可包括選擇具有例如導熱、高機械強度及/或輕重量之其他特性的一材料。保護膜框架304的上述材料可包括金屬、合金或陶瓷材料。在本發明一些實施例中，保護膜框架304的上述材料可包括Al、SiO2、Al-Mg、Al-Ti、Al-Ni和Al-Fe、AlN、Al2O3、ZrO2、BN、BC或上述組合。形成保護膜框架的製程包括形成一保護膜框架材料，和塑形(shaping)保護膜框架材料，以形成帶有至少一凹槽的保護膜框架304。在本發明一些實施例中，保護膜框架材料的塑形製程包括射出成型(injection molding)製程、壓縮成型(compress molding)製程、常用車床(convention lathe process)製程，銑床(milling machine)製程、雷射切割製程(laser dicing)製程或上述組合。在本發明一些實施例中，可組合以同時實施，或重疊實施而非依序實施上述形成保護膜框架材料，和塑形保護膜框架材料以形成具有至少凹槽的保護膜框架304的製程。
請參考第5圖，其顯示依據本發明一些實施例之用於製造一保護膜部件的一方法500的一流程圖。上述方法500可用於製造上述保護膜部件之一保護膜部件。可以理解可於方法500之前、之中或之後提供額外的步驟，並且對於方法500的額 外實施例，以下描述步驟中的一些步驟可被替換、重新排序或消除。
上述方法500開始於步驟502，使用一第一材料形成一保護膜框架(例如，保護膜框架304)。上述第一材料可為一或多種材料，例如金屬及/或合金材料(例如，鋁、鋁合金、鈦、鈮、鈦-鈮合金或上述組合)及/或其他適當材料(例如，陶瓷材料)。可利用包括微影製程、濕式化學蝕刻製程及/或其他適當製程之製程形成保護膜框架，且可接著進行一回蝕刻或化學機械研磨(CMP)製程。
上述方法500接著進行步驟504，將一圖案施加到保護膜框架的一表面，上述表面可為一選擇表面。在本發明一實施例中，上述圖案可施加到保護膜框架(例如，保護膜框架304)的上述表面(例如，表面401)，如第4A-4F圖所示。可使用圖案化製程施加上述圖案，圖案化製程例如為利用點狀印模的壓印製程(imprinting by a dot-like stamp)、利用金字塔形印模的壓印製程(imprinting by a pyramidal stamp)、膠體球微影製程(colloid sphere lithography)、電子束微影製程(electron-beam lithography)、聚焦離子束微影製程(focused-ion beam lithography)、全像微影製程(holographic lithography)、氬(Ar)電漿蝕刻製程及/或雷射直寫(DWL)微影製程。可依據用於第一材料的一材料、保護膜框架的形狀、想要的圖案(例如，如第4A-4F圖所示之對稱曲線形凹槽、對稱多邊形凹槽或一非對稱曲線形凹槽等來選擇特定圖案及/或特定圖案化製程。
請再參考第5圖，上述方法500接著進行步驟506， 使用一黏著材料層(例如，黏著材料層308)將一薄膜(例如，薄膜306)附於上述保護膜框架(例如，保護膜框架304)，以形成帶有形成凹槽的一保護膜部件。上述方法500接著進行步驟508，使用另一黏著材料層(例如，黏著材料層310)將帶有形成凹槽的保護膜部件附於一遮罩(例如，遮罩302)。
現在請參考第6圖，其顯示依據本揭露一或多個些實施例的方面建構的一方法600的一流程圖，上述方法用於進行一積體電路製造的一微影製程。請一起參考第1和3圖，上述方法600開始於步驟602，將一遮罩-保護膜系統300載入一微影系統100。在步驟602中，方法600可更包括其他步驟，例如將遮罩-保護膜系統固定於遮罩台106上之後的對準步驟。
上述方法600接著進行步驟604，將一半導體晶圓裝載至微影系統100的基板台118上。在本發明一些實施例中，上述半導體晶圓可為以一光阻層塗佈的一矽晶圓。利用一微影曝光製程圖案上述光阻層，使圖案化表面308上的圖案轉移至光阻層。上述方法600接著進行步驟606，對上述半導體晶圓進行一微影曝光製程，上述微影曝光製程將圖案化表面308上的圖案轉移至半導體晶圓。
可於方法600之前、之中或之後提供額外的步驟，並且對於方法600的額外實施例，以下描述步驟中的一些步驟可被替換、消除或移動。在本發明一實施例中，上述微影製程包括軟烤(soft baking)、遮罩對準(mask aligning)、曝光(exposing)、曝光後烘烤(post-exposure baking)、光阻顯影(developing photoresist)和硬烤(hard baking)。
因此，本揭露係提供一種用於半導體微影製程的一系統，上述系統包括一薄膜和固定於薄膜上之帶有至少一凹槽的一保護膜框架。在本發明一實施例中，一種用於半導體微影製程的保護膜設備包括一保護薄膜(pellicle membrane)；一保護膜框架(pellicle frame)，附於上述保護薄膜，其中上述保護膜框架具有一表面，其定義至少一個凹槽；以及一基板，接觸上述保護膜框架的上述表面，使上述凹槽位於上述保護膜框架和上述基板之間。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，更包括一黏著層，設置於上述表面和上述基板之間，使黏著層將上述基板固定於上述保護膜框架。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述基板定義一圖案，且上述保護薄膜設置於上述圖案上方。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述保護膜框架包括一材料，上述材料係選自於由金屬、合金和陶瓷材料組成的族群。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述凹槽的一剖面形狀係選自於由一對稱多邊形、一對稱曲線形和一非對稱曲線形組成的族群。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述非對稱曲線形包括一橢圓形的一部分。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中橢圓形的上述部分包括一半長軸，其以小於 90度傾斜於上述基板的一頂面。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述對稱多邊形包括一三角形。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述保護膜設備用於一極紫外光微影系統。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述凹槽包括被一黏著層覆蓋的一表面。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備，其中上述黏著層配置為黏附至上述凹槽的上述表面的一微粒。
在本發明另一實施例中，一種用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法包括形成一保護膜框架，其包括位於上述保護膜框架的一第一表面上的一凹槽；形成一保護薄膜；以及將上述保護薄膜附於上述保護膜框架的一第二表面，其中上述第二表面位於上述保護膜框架之包括上述凹槽的上述第一表面的相反位置。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，更包括將一基板附於上述保護膜框架的包括上述凹槽的上述第一表面，使上述凹槽面向上述基板。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，其中將上述基板附於上述保護膜框架的包括上述凹槽的上述第一表面包括於上述基板和上述保護膜框架的上述第一表面之間使用一黏著材料層。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的 保護膜設備的製造方法，其中上述基板為一極紫外光遮罩。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，其中上述極紫外光遮罩包括被保護膜框架圍封的一圖案。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，其中上述保護薄膜為一透明材料層。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，其中將上述保護薄膜附於上述保護膜框架的上述第二表面包括於上述基板和上述保護膜框架的上述第二表面之間使用一黏著材料層。
如本發明一實施例所述之用於半導體微影製程的保護膜設備的製造方法，其中形成上述保護薄膜包括由一低透射率材料層形成上述保護薄膜，上述低透射率材料層係選自於由pSi、a-Si、SiCN和SiP石墨烯(SiP Graphene)組成的族群。
在本發明又一實施例中，一種將保護膜設備用於半導體微影製程的方法包括提供一保護膜設備，其中上述保護膜設備包括一薄膜和一保護膜框架，且其中上述保護膜框架包括附於上述薄膜的一第一表面和相反於包括一凹槽的上述第一表面的一第二表面；藉由將上述保護膜框架的上述第二表面耦接至一遮罩的方式，將上述保護膜設備安裝於上述遮罩上，使上述凹槽面向上述遮罩，其中上述遮罩包括一圖案化表面；將具有上述保護膜設備安裝於其上的上述遮罩載入一微影系統，且將一半導體晶圓裝載於上述微影系統的一基板台上；以及進行一微影曝光製程，將上述圖案化表面的一圖案從上述遮 罩轉移至上述半導體晶圓。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本揭露為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本揭露的發明精神與範圍。在不背離本揭露的發明精神與範圍之前提下，可對本揭露進行各種改變、置換或修改。
302‧‧‧遮罩
304‧‧‧保護膜框架
306‧‧‧薄膜
308、310‧‧‧黏著材料層
401‧‧‧表面
402‧‧‧凹槽
402a‧‧‧圓心
R1‧‧‧半徑

Claims (1)

  1. 一種用於半導體微影製程的保護膜設備，包括：一保護薄膜；一保護膜框架，附於該保護薄膜，其中該保護膜框架具有一表面，其定義至少一個凹槽；以及一基板，接觸該保護膜框架的該表面，使該凹槽位於該保護膜框架和該基板之間。
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