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產品穩定

 

Pellicle在光罩上的長期穩定性的取決於光罩預期使用的時限及曝光製程中的光阻敏感度,大多數的客戶希望Pellicle在光罩上的時限是永久的,很不幸地大多數的Pellicle及光罩材料是被認定為是有期限的。

氣體逸出及長晶
Pellicle在光罩上的長期使用及儲存對於Pellicle的設計及材料的選擇是一個挑戰。理想上光罩上的Pellicle是要阻隔所有的外界微塵及蒸氣的污染,很不幸地Pellicle內的有機組成會導致氣體逸出甚至可能污染到pellicle本身。在Pellicle上最可疑的氣體逸出的材料為底膠、框架內面塗佈、及膜貼合膠(glue),膜貼合膠是一些聚合物和低分子量的有機組成物混合而成,諸如溶劑殘留、塑化劑、抗氧化劑、及UV穩定劑。光罩上的鉻膜面是眾所週知活化很高的表面,因此可吸收很多有機的化學物質。未經保護的濺鍍鉻膜表面可以吸收由光罩盒所逸出的氣體,而且在一天內即無法塗佈上正光阻,氣體逸出和長晶也來自於產品的盒子或者儲存容器,而且易於污染到未受Pellicle保護到的區域。環境中的氣體逸出或蒸氣也會污染到Pellicle,降低膜的穿透率或於Pellicle保護內的光罩表面長晶10。氣體逸出或蒸氣可以經由貼有過濾網的透氣孔或直接滲透過薄膜到達Pellicle所保護的範圍內,尤其是當膜很薄且它的氣體滲透率是很高的時候。

舉一個例子,在1986年於Pellicle保護的範圍內有發現戊烷基苯環(2,5-di(t-amyl) quinone))的結晶,在很極端的情形下,在Pellicle貼合於光罩上一天內即在鉻膜邊緣發現結晶且整片光罩就無法在使用。我們已確認它是來自於抗氧化劑(3M447)的氣體逸出,抗氧化劑(3M447)是橡膠材質的雙面膠帶並使用於pellicle的底膠11,這個抗氧化劑即戊烷基對苯二酚(2,5-di (t-amyl) hydroquinone)。最近在2001年,結晶被發現在光罩的圖形表面且被確認為是苯環(quinone),苯環(quinone)來自於抗氧化劑在熱融膠中的分子配對化(dimerization)效應。
對於新的Pellicle產品認證都應該加入氣體逸出(outgassing)的測試,此外在有貼合Pellicle的光罩下對於產生微塵的使用期限測試也應該在實際的生產環境中完成。

材料穩定度
所有使用於Pellicle的材料都必須是經得起UV光劣化和氧化劣化和低氣體逸出。此外膜厚度也會因膜中殘留溶劑的揮發、聚合物分子的重新排列、和溼度的變化而改變。Pellicle薄膜材料的挑選要能抵抗會導致膜穿透率及力學強度降低的UV光源輻射,然而其他的組成如薄膜黏膠、貼合底膠、或框架的塗層並沒經過嚴格檢驗。 舉例來說,一個早期我們所使用的PVA熱融壓力感應膠如果沒有抗氧化劑它將會在六個月內喪失壓力感應度,我們曾在實驗室中使用矽膠來將含氟化物的薄膜黏到框架上,但僅經過幾天就喪失黏性。在沒有抗氧化劑的幫助下,有些熱融壓力感應底膠對於DUV及氧化是不穩定的,例如苯乙烯-乙烯-苯乙烯-聚合物(poly-styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS))、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯-聚合物(poly-styrene-isoprene-styrene (SIS))、或乙烯-聚合物(poly-butylene polymer)。

就以上所討論的,使用於Pellicle及光罩的容器材質如包裝盒都應該針對氣體逸出的考量而進行篩選,因為有些材料可能包含小的有機化合物氣體逸出來源在這些塑料中。視功能性的需求,對於有Pellicle保護的光罩來說並非所有的退化(degradation) 將會造成瑕疵。無論如何,依據該光罩使用期限而言,有時要很長的時間才會發現該片Pellicle是否適合該項製程。


Credit:
Yung-Tsai Yen, Ching-Bore Wang, and Richard Heuser.  "Chapter 19: Pellicles."
Handbook of Photomask Manufacturing Technology. Ed. Syed Rizvi. Boca Raton: CRC, 2005. 407-408. Print.
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