本發(fā)明涉及半導(dǎo)體掩膜板材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高分子化合物包覆的光掩膜。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，光掩膜作為光刻工藝的關(guān)鍵元件，其成品結(jié)構(gòu)由光掩膜本身以及緊密貼附其上的保護(hù)框膜共同構(gòu)成。在當(dāng)前高端光掩膜板的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，必須極力避免硫酸根及銨根的殘留情況出現(xiàn)。這是因?yàn)椋诤蠖搜谀ぐ逋度胧褂玫倪^程中，隨著使用次數(shù)的不斷增加，這些殘留的硫酸根和銨根會發(fā)生光化反應(yīng)，逐漸轉(zhuǎn)化為霧狀物，并逐漸聚集在光掩膜的圖形之上。如圖1所示，可以清晰看到光掩膜霧狀物生成。而這些霧狀物的存在，會嚴(yán)重破壞掩膜板的線路結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線路短路故障的發(fā)生，最終使得大量芯片因無法正常工作而報廢，給半導(dǎo)體制造企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、深入探究其原因，在光掩膜的制造過程中，光掩膜本體和保護(hù)框膜都存在硫酸根(so42-)和銨根(nh4+)離子殘留的風(fēng)險。就光掩膜本體而言，在蝕刻工序中，所使用的硫酸基溶液會不可避免地在其表面留下殘留。在蝕刻過程中，硫酸基溶液與光掩膜本體的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，部分硫酸根離子會嵌入到材料的微觀結(jié)構(gòu)中，后續(xù)常規(guī)的清洗操作很難將其完全清除。

3、而保護(hù)框膜方面，其在制造時通常會采用陽極氧化工藝，所使用的電解液中含有h2so4。在陽極氧化過程中，鋁框表層會發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使得硫酸根離子牢固地吸附在鋁框的表面。這些被吸附的硫酸根離子，成為了后續(xù)光化反應(yīng)的潛在隱患。

4、在掩膜板后續(xù)的使用過程中，經(jīng)過多次曝光，殘留的硫酸根和銨根離子在光的作用下會發(fā)生一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，最終生成硫酸銨結(jié)晶。這些硫酸銨結(jié)晶會不斷在圖形區(qū)域堆積，隨著時間的推移，逐漸導(dǎo)致線路短路問題的出現(xiàn)。特別是在193nm制程的工藝中，這種現(xiàn)象對芯片良率的影響尤為顯著，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，193nm制程的芯片良率可能會因此降至50％以下，嚴(yán)重制約了半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

5、更為棘手的是，硫酸根與鋁氧化層之間會形成化學(xué)鍵，這種化學(xué)鍵的存在使得傳統(tǒng)的清洗方法，如使用去離子水進(jìn)行清洗，根本無法將硫酸根徹底去除。而且，光掩膜的保護(hù)膜與光掩膜之間形成的密閉空間，為反應(yīng)產(chǎn)物的沉積提供了有利條件。在這個相對封閉的環(huán)境中，反應(yīng)生成的硫酸銨結(jié)晶無法有效擴(kuò)散，只能不斷積累，進(jìn)而加速霧狀物的形成。

6、從現(xiàn)有技術(shù)的角度來看，鋁框在光掩膜結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的支撐和保護(hù)作用，因此它必須具備良好的剛性和耐溫性，以確保在曝光過程中(曝光時溫度可高達(dá)150℃)能夠維持穩(wěn)定的物理性能。然而，傳統(tǒng)的涂層技術(shù)在應(yīng)用于鋁框時，存在諸多難以克服的問題。一方面，傳統(tǒng)涂層在高溫環(huán)境下容易出現(xiàn)脫落或分解的情況，無法持續(xù)為鋁框提供有效的保護(hù)；另一方面，涂層在施加過程中，還需要避免對鋁框與保護(hù)膜之間的粘結(jié)力產(chǎn)生不良影響，否則會導(dǎo)致保護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降。以派瑞林蒸鍍技術(shù)為例，雖然該技術(shù)在一定程度上能夠?yàn)殇X框提供防護(hù)，但它存在成本高昂、生產(chǎn)效率低下的問題，這無疑增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率，在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用中受到了極大的限制。

7、綜上所述，面對當(dāng)前光掩膜制造過程中存在的諸多問題，迫切需要一種全新的、行之有效的方案來解決硫酸根及銨根殘留帶來的一系列難題，以提升半導(dǎo)體制造的整體水平和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種高分子化合物包覆的光掩膜，其特征在于，包括：

2、透明基板，所述透明基板包括中間區(qū)域和環(huán)繞中間區(qū)域的邊緣區(qū)域；

3、線路圖形，位于所述透明基板的中間區(qū)域，為不透光材料形成的幾何圖案，用于定義半導(dǎo)體器件的電路結(jié)構(gòu)；

4、膜框，粘附于所述透明基板邊緣區(qū)域的環(huán)形框架，所述環(huán)形框架包圍所述線路圖形形成密閉空間，所述膜框上涂敷有一層或多層含氟高分子涂膠，用于阻隔硫酸根和銨根的釋放；

5、保護(hù)膜，覆蓋于所述膜框，與所述膜框形成密閉空間，用于隔離所述線路圖形和外部環(huán)境。

6、在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括貼合膠層，用于將所述膜框固定在所述透明基板上以及將所述保護(hù)膜固定在所述膜框上。

7、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述含氟高分子涂膠為：

8、四面全包覆，含氟高分子涂膠涂覆于膜框所有外表面；或

9、內(nèi)外側(cè)兩面包覆，含氟高分子涂膠涂覆于膜框的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，避開上下兩側(cè)；或

10、外側(cè)單面包覆，含氟高分子涂膠涂覆于膜框外側(cè)，避開其他三側(cè)

11、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述膜框?yàn)殇X制。

12、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述含氟高分子涂膠包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、含氟丙烯酸酯或其他任意含氟比例高于20％的高分子涂膠。

13、本發(fā)明還提供一種高分子化合物包覆的光掩膜框制作方法，其特征在于，包括：

14、去除膜框表面的油污、氧化層、灰塵雜質(zhì)，確保涂層附著力；

15、制備含氟高分子涂膠；

16、在膜框上包覆一層至數(shù)層含氟高分子涂膠；

17、使高分子樹脂交聯(lián)成膜，提升硬度和耐化學(xué)性；

18、進(jìn)行檢測和功能驗(yàn)證。

19、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述在膜框上包覆一層至數(shù)層含氟高分子涂膠包括：

20、噴涂法，通過噴槍均勻噴涂膜框表面，控制單次涂層厚度，如需多層包覆，每層需干燥后再涂下一層；

21、涂刷法，使用毛刷或滾筒蘸取涂料，均勻涂刷在膜框表面，通過多次薄涂實(shí)現(xiàn)多層包覆；

22、浸泡法，將膜框完全浸入涂料槽中，保持一定時間，緩慢提起膜框，控制滴落以避免涂層過厚，瀝干后干燥。

23、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述進(jìn)行檢測和功能驗(yàn)證包括：

24、目視或顯微鏡觀察涂層均勻性，無氣泡、裂紋或漏涂；

25、使用劃格法評估涂層與膜框的結(jié)合力；

26、通過ic測試檢測硫酸銨殘留。

27、本發(fā)明聚焦半導(dǎo)體掩膜板材料領(lǐng)域，旨在解決高端光掩膜板保護(hù)框膜硫酸根及銨根釋出問題。通過在鋁框上包覆含氟高分子涂膠，在結(jié)構(gòu)和功能方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，有效提升了光掩膜板的性能和可靠性。具有如下有益效果：

28、(1)有效阻隔硫酸銨釋出：在鋁框上包覆一層至數(shù)層含氟高分子涂膠，形成物理屏障，從結(jié)構(gòu)上阻止鋁框上硫酸銨的釋放。這種設(shè)計針對性地解決了因保護(hù)框膜硫酸根及銨根殘留引發(fā)的問題根源，為光掩膜板的穩(wěn)定使用提供了基礎(chǔ)保障。實(shí)驗(yàn)證明，該方案能將鋁框釋出物鎖在涂膠內(nèi)，使原本ic?test(銨根離子檢測)中硫酸銨含量超過200ppb的鋁框，在含氟高分子涂膠包覆后，硫酸銨可達(dá)無檢出水平。這一成果極大地減少了因硫酸銨殘留導(dǎo)致的光掩膜板霧狀物聚集、線路短路等問題，顯著提升了芯片的良品率。

29、(2)包覆方式靈活多樣：提供噴涂、涂刷、浸泡等多種包覆方法，可根據(jù)鋁框的形狀、尺寸以及實(shí)際生產(chǎn)需求靈活選擇。室溫至400度的處理溫度范圍，適應(yīng)不同材料和生產(chǎn)環(huán)境的要求。不同的包覆面設(shè)計，如四面全包覆、內(nèi)外側(cè)兩面包覆、外側(cè)單面包覆，滿足了多樣化的應(yīng)用場景，既保證了防護(hù)效果，又兼顧了與其他部件的兼容性。該方案具有3種使用狀態(tài)，不同包覆方式對應(yīng)不同的硫酸銨釋出水平。四面全包覆包覆性最好，硫酸銨釋出無檢出或<2ppb；內(nèi)外側(cè)兩面包覆考慮上下兩側(cè)有其他貼合膠，避開包覆，少量硫酸銨釋出無檢出或<5ppb；外側(cè)單面包覆考慮上下內(nèi)三側(cè)有其他貼合膠，避開包覆，少量硫酸銨釋出無檢出或<10ppb。這種特性使產(chǎn)品能夠在不同的工作條件和環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，提高了光掩膜板的適用性和可靠性。