JP2002323751A

JP2002323751A - ペリクル

Info

Publication number: JP2002323751A
Application number: JP2001126566A
Authority: JP
Inventors: Kaname Okada; 要岡田; Shinya Kikukawa; 信也菊川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】フッ素ガスレーザ耐性が良く異物が生じないペ
リクルの提供。【解決手段】上面および底面を開口部とした箱状のペリ
クルフレーム１３とペリクルフレーム１３の一方の開口
部に接着したペリクル板１２とを備えたペリクル１１で
あって、ペリクルフレーム１３およびペリクル板１２は
石英ガラスからなり、ペリクルフレーム１３の側面はエ
ッチング処理されており平均面粗さが５μｍ以下である
か、鏡面化処理されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩ
などの半導体素子または液晶表示装置などの製造に用い
られ、とりわけ波長２２０ｎｍ以下の光を用いる露光に
好適なペリクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩや超ＬＳＩなどの半導体素子また
は液晶表示装置の製造における露光工程では、露光原版
のパターン形成面にゴミが付着するのを防止するため
に、ペリクルを露光原版上に載置して露光作業を行うの
が一般的である。また、ここで用いられる露光光は、パ
ターン微細化の要求に応じてますます波長が短くなって
きており、今日ではＦ₂レーザーなど波長２２０ｎｍ以
下の光を使用する技術が検討されている。

【０００３】ペリクルは、露光光を透過する材料からな
るペリクル膜を、表面をアルマイト処理したアルミ製ペ
リクルフレームに接着したものである。ペリクルフレー
ムは上面および底面を開口部とした箱状のものであり、
ペリクル膜はその一方の開口部に接着される。ペリクル
フレームの側面にはペリクル内部の気圧調節を兼ねた換
気孔が設けられてあり、外部より異物混入を防ぐため、
換気孔のペリクルフレームの外側部分に防塵フィルター
を設けるのが一般的である。

【０００４】従来、このペリクル膜として、厚さ１μｍ
以下の合成樹脂製の薄膜が使用されている。しかし、従
来のペリクル膜では、上記のような短波長の光が照射さ
れると合成樹脂が分解して実用に耐えないため、合成石
英ガラスを薄い平板に加工したペリクル板をペリクル膜
の代わりに使用することが検討されている。この場合、
光透過率を良くするためにペリクル板の表面に反射防止
膜を設ける。このような合成石英ガラスは、例えばケイ
素源と酸素源とを気相で反応させてスートと呼ばれる酸
化ケイ素からなる多孔質を成長させ、この多孔質を焼結
して得られるもので、成分は実質的に酸化ケイ素のみか
らなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のペリクルの製造
工程では、表面をアルマイト処理したアルミニウムから
なるペリクルフレームの上端面に紫外線硬化型接着剤を
塗布し、その上にペリクル膜を載置し、ペリクル膜の上
方から紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させ
てペリクル膜とペリクルフレームを接着してペリクルを
製造する。

【０００６】ところが、上記の製造工程に従って合成石
英ガラスからなるペリクル板を用い、アルマイト処理し
たアルミニウムからなるペリクルフレームの上端面に載
置、接着してペリクルを作製すると、複屈折の問題が生
じることがある。すなわち、ペリクル板は実用上の強度
を確保するために０．０１〜２ｍｍ程度の板厚が必要で
あるが、ペリクル板とペリクルフレームとは接着により
固定されているため、露光時のペリクル温度の上昇とと
もに、ペリクル板とペリクルフレームとの熱膨張の差に
より、ペリクル板がひずむことがある。こうして、ペリ
クル板中心方向に応力が発生し、複屈折の値が大きくな
る。合成石英は複屈折性が存在し、結像特性に大きな影
響を与えるため、その大きさは露光光の波長が短くなっ
てきていることを考慮すると、１ｎｍ／ｃｍ程度に抑え
る必要があることが知られている。

【０００７】例えば、本発明者らが試作した１４９×１
２２×０．８ｍｍのペリクル板では、最大応力はペリク
ル板外周部に生じ、複屈折の値は１０ｎｍ/ｃｍにも及
ぶ。これは、波長１５７ｎｍのＦ₂レーザを光源とした
場合、１０／１５７＝０．１６波長分のずれに相当す
る。このようにペリクル板の複屈折の値が大きいと、最
終の波面収差が大きくなり露光パターンの寸法精度に悪
影響を及ぼすようになる。

【０００８】従来の合成樹脂製のペリクル膜では、膜厚
が１μｍ以下と薄いため、たとえ複屈折が発生しても、
ペリクル膜により発生する波面収差はごくわずかであ
り、パターンの寸法精度に与える影響は実質的に無視で
きた。しかし、合成石英ガラスからなるペリクル板を使
用する場合は、ペリクル板自体がもつ複屈折の低減は重
要な課題となってくる。ペリクル板自体の複屈折とは、
ペリクル板がもつ熱履歴からの応力による複屈折、反射
防止膜が持つ応力による複屈折、およびペリクルフレー
ムとペリクル板の接着によって生じる応力による複屈折
がある。

【０００９】また、ペリクル板とペリクルフレームとの
間に熱膨張の差があると、ペリクルの寿命に悪影響を及
ぼす。まず、原因は必ずしも明らかではないが、露光中
の温度上昇によって応力が生じ、これがペリクル板の複
屈折量を増大させる。また、反射防止膜がこの露光中の
温度上昇による応力により劣化して、剥離する場合があ
る。

【００１０】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、ペリクル板の有する複屈折を低減するとと
もに、使用寿命の長いペリクルを提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、上面および底面を開口部とした箱状の
ペリクルフレームとペリクルフレームの一方の開口部に
接着したペリクル板とを備えたペリクルであって、ペリ
クルフレームおよびペリクル板は石英ガラスからなり、
ペリクルフレーム側面はエッチング処理されており平均
面粗さが５μｍ以下であることを特徴とするペリクル、
および、上面および底面を開口部とした箱状のペリクル
フレームとペリクルフレームの一方の開口部に接着した
ペリクル板とを備えたペリクルであって、ペリクルフレ
ームおよびペリクル板は石英ガラスからなり、ペリクル
フレーム側面は鏡面化処理されていることを特徴とする
ペリクルを提供する。

【００１２】石英ガラスからなるペリクル板を、ペリク
ル板とほぼ同じ熱膨張係数を有する石英ガラス製ペリク
ルフレームに接着材を用いて接着することでペリクル板
とペリクルフレームと露光時の熱膨張の差によるひずみ
を低減できる。また、ペリクルフレームの側面をエッチ
ング処理または鏡面化処理することにより、異物発生が
少なく、実用に供し得るペリクルが得られる。

【００１３】本明細書において「ペリクル板」とは、ペ
リクルフレームの一方の開口部に接着される板材をい
う。本発明では、ペリクル板は、厚さ０．０１〜２ｍｍ
程度の石英ガラスからなる。特に波長２２０ｎｍ以下の
短波長の露光に用いる場合は、合成石英ガラスとするこ
とが好ましい。

【００１４】本発明では、ペリクルフレームの材料とし
て、ペリクル板とほぼ同じ熱膨張係数を有する石英ガラ
スを用いる。ペリクルフレームの材料として用いる石英
ガラスとしては、合成石英ガラスでもよいし、溶融石英
ガラスでもよい。こうして、露光時のペリクル温度変化
によるペリクル板での複屈折の発生量を小さくし、露光
パターンの寸法精度に対する影響を少なくできる。ま
た、露光時の温度変化ならびに搬送時の温度変化による
ペリクルフレームとペリクル板との熱膨張の違いによる
ペリクルのゆがみがなくなる。特に、フレーム加工中の
熱ひずみが少ないので、加工後のフレーム平行度がよ
い。

【００１５】また本発明では、ペリクルフレームの側面
をエッチング処理または鏡面化処理する。これにより、
ペリクルフレームを石英ガラス製にしたときに生じる発
塵のおそれを減らすことができる。効果的に発塵、異物
発生防止をするためには、エッチング処理した石英ガラ
スフレーム側面の平均面粗さは５μｍ以下とする。ここ
で、本明細書でいう平均面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０
１で定義される中心線平均粗さＲ_aを意味する。また、
ペリクルフレーム側面を鏡面化することでフレーム表面
からの発塵の原因となるマイクロクラックをなくすこと
ができる。ペリクルフレームを鏡面化することにより、
ペリクルへの紫外線照射時の迷光を減らすことができ
る。このため、ペリクル膜とペリクルフレームとの間の
接着剤部分またはペリクルフレームと露光原版との間の
粘着剤部分に迷光が達して接着剤または粘着剤を劣化さ
せて別の発塵原因となることを防止できる効果もある。

【００１６】またペリクルフレーム側面には換気孔が設
けられる場合が多いが、ペリクル内部の気圧を調整する
際または露光波長光に対する不活性気体をペリクル内部
に導入する際に、換気孔中を気体が流れることにより換
気孔内にマイクロクラックが生じやすい。このようなマ
イクロクラックを防ぐためには、換気孔内部表面をエッ
チング処理して平均面粗さを５μｍ以下でとすることが
効果的である。

【００１７】さらに、換気孔のペリクルフレーム内側部
分に防塵用フィルターを備えることにより、換気孔内部
に生じるマイクロクラックからの発塵がペリクル内部へ
の侵入することを防止でき、露光に影響がある異物の発
生を防げる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して図面を参照
して説明する。図１は本発明の実施形態であるペリクル
１１の斜視図であり、図２はペリクル１１を露光原版８
に装着した様子を示す断面図である。ペリクル１１は、
露光光を透過させるペリクル板１２を接着剤６によりペ
リクルフレーム１３に接着して構成されている。ペリク
ル１１は、粘着剤７により露光原版８に固定されて使用
される。

【００１９】ペリクルフレーム１３は、例えば、以下の
方法で製造できる。合成石英ガラスからなる板材を、高
さ方向の平行度を出すためにダイヤモンド、酸化セリウ
ム、シリカ、またはアルミナなどからなる砥粒を用いて
上下表面を鏡面研磨加工後、エンドミルを用いて長方形
の枠体を切り出してペリクルフレームとする。

【００２０】ついで、ペリクルフレーム側面の外周表面
および内周表面をレジンダイヤによって研削した後、側
面にドリルで０．５ｍｍ径の換気孔を設ける。ここで、
換気孔を設けた後に側面の研削を行うこともできる。

【００２１】ついで、例えば、以下の（１）〜（３）の
いずれかの表面処理を施すことにより、本発明のペリク
ルフレーム１２を得ることができる。（１）ペリクルフ
レームをエッチング液に浸してペリクルフレーム全体を
エッチングする。（２）酸化セリウムを用いてペリクル
フレーム側面の外周表面および内周表面を鏡面研磨す
る。（３）ペリクルフレームをエッチング液に浸してペ
リクルフレーム全体をエッチングした後、酸化セリウム
を用いてペリクルフレーム側面の外周表面および内周表
面を鏡面研磨する。

【００２２】ペリクル板１２とペリクルフレーム１３と
を接着する方法を説明する。露光光がペリクル板１２を
透過する時のペリクルの温度と同等に設定された恒温槽
で、ペリクル板１２を、その面方向が重力方向に対して
平行となるような状態、すなわち垂直に立てた状態にし
て、ペリクル板１２の垂直状態をなるべく保ちつつ、す
なわちペリクル板１２の中心が重力方向に変位してペリ
クル板５がたわむことを防ぎつつ、ペリクル板１２をペ
リクルフレーム１３上端面に接着剤４を介して載置す
る。そして、紫外線を照射して接着剤４を硬化させる。
ここで、紫外線硬化接着剤の代わりに、厚さが均一な両
面テープをペリクルフレームと同じ大きさにカットし、
ペリクルフレームとペリクル板との間に介在させ、ペリ
クルマウンタを用いて両者を接着することも可能であ
る。

【００２３】恒温槽から取り出されたペリクル１１は使
用時における露光原版８に対するペリクル板１２の平行
度が極めて高い。

【００２４】また、このペリクル１１は、使用時、非使
用時のいずれにおいても、ペリクル板１２にかかる応力
が少なくなりしたがって、このペリクル１１は使用寿命
が長い。

【００２５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に説明す
る。

【００２６】（実施例1〜７）合成石英ガラスでできた
板厚６．５ｍｍの平板の上下表面をダイヤモンド砥粒に
より研磨して厚さ５．８ｍｍとした後、エンドミルを用
いて外寸を１４９ｍｍ×１２２ｍｍよりすこし大きめ
に、また内寸１４５ｍｍ×１１８ｍｍより小さめに、枠
体として切り出し、各角部に半径５ｍｍの丸みをつけて
ペリクルフレームとした。ペリクルフレームの外周及び
内周をレジンダイヤにて研削した後、ドリルにてペリク
ルフレームに０．５ｍｍ径の換気孔を１箇所設けた。さ
らに、ペリクルフレームの側面等をエッチングする場合
は、ペリクルフレームを１０質量％のフッ酸エッチング
槽にて５分間超音波をかけながら浸して全体をエッチン
グした。また、ペリクルフレームの側面を鏡面化する場
合は、フレーム側面をレジンダイヤにて研削し、さらに
酸化セリウムを用いてペリクル側面を鏡面研磨した。

【００２７】その後で、上記のペリクルフレームおよび
厚さ０．８ｍｍペリクル板を、温度２０℃の恒温槽に入
れ、紫外線を照射（３０００Ｊ／ｃｍ²）して接着剤を
硬化させてペリクルフレームとペリクル板とを接着し
た。

【００２８】ペリクルフレームの側面に設けられた換気
孔のペリクルフレーム内側又は外側にある出入口にＧＯ
ＲＥＴＥＸ（W. L. Gore & Associates, Inc.社製商品
名）からなる防塵用フィルターを設けてペリクルを製作
した。

【００２９】（比較例１〜３）上記の石英ガラス製ペリ
クルフレームの側面をエッチングしないか、程度を弱め
たエッチングを行い、ペリクルを製作した。

【００３０】（比較例４）既存のアルマイト処理したア
ルミニウムからなるペリクルフレームを用い、合成石英
ガラス製ペリクル板を接着してペリクルを製作した。以
上の実施例及び比較例に対して、表面粗さ、複屈折を後
述の方法で測定後、次に合成石英製フレームをフォトマ
スク上にペリクルマウンタを用いて装着した。その後欠
点検査について後述の方法で行った。さらに、実施例１
に対してはＦ ₂レーザ耐性について後述の方法にしたが
って行った。

【００３１】（評価方法１：複屈折）複屈折測定計ＥＸ
ＩＣＯＲ１５０ＡＴ（HINDS Instruments, INC製）を
用いてペリクルを水平な状態にて保持し２０℃にてペリ
クル板の最大複屈折量を１２０ｍｍ×１００ｍｍの範囲
２０ｍｍ間隔の格子状に選択した４２点において測定し
最大値を示した。測定条件は温度２０℃、２１℃と恒温
層と高温槽を変化させて行った。結果をそれぞれ、表１
の「２０℃の複屈折」の欄と「２１℃の複屈折」の欄に
示す。複屈折が１ｎｍ未満のものは反射屈折光学系露光
装置に適する。

【００３２】（評価方法２：表面粗さ検査）表面粗さ計
ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄ（東京精密社製）を用いペ
リクル側面を３０ｍｍにわたり計測した。換気孔中心部
をガラスカッターにて切断後断面１．５ｍｍにわたり計
測した。結果を表１の「平均面粗さ」の欄に示す。

【００３３】（評価方法３：欠点検査）ペリクルを気圧
調整室に入れ、３０秒間に雰囲気を１０１３２５Ｐａ
（７６０ｍｍＨｇ）から６６６６１Ｐａ（５００ｍｍＨ
ｇ）に変化させ５分間維持後３０秒間かけて１０１３２
５Ｐａ（７６０ｍｍＨｇ）に戻した後５分間維持させる
サイクルを１０回繰り返した後、欠点をＰＩ−１０００
（米ＱＣ optics社製）にて測定した。結果を表１の
「１０サイクル後の異物の数」の欄に示す。

【００３４】（評価方法４：Ｆ₂レーザ耐性評価）評価
２に用いたペリクルを恒温槽にて雰囲気温度を２０℃か
ら２１℃に上昇させまた２１℃から２０℃に戻すサイク
ルを５０回繰り返したのち、フォトマスクからペリクル
をはがし、ペリクル板に垂直にＦ₂レーザを照射した。
照射エネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ²、３００Ｈｚでトー
タル照射エネルギー１００８０Ｊとした。照射前後の透
過率変化を真空紫外分光光度計（分光計器社製ＵＶ２
０１Ｍ）にて測定した。Ｆ₂レーザ照射前後の透過率変
化量は（Ｆ₂レーザ照射前透過率）と（Ｆ₂レーザ照射後
透過率）との差にて示される。トータル照射エネルギー
７５００Ｊで透過率低下１％未満のものが反射屈折光学
系露光装置に適する。結果を表1の「Ｆ₂レーザ照射前後
の透過率変化」の欄に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】従来のアルマイト処理したアルミニウムか
らなるペリクルフレームを用いた場合は、２０℃から２
１℃までの雰囲気温度変化に対して最大複屈折値は０．
５２ｎｍ／ｃｍから１．２１ｎｍ／ｃｍに大幅に増加し
Ｆ₂レーザ耐性が著しく悪くなった。またペリクル内気
圧変化を伴い異物の発生がみられた。

【００３７】一方ペリクルフレームにペリクル板と同等
の石英ガラスを使用することで、雰囲気温度２０℃から
２１℃までの変化に対しての最大複屈折量変化はほぼな
く、ペリクル内気圧変化に伴う異物発生ならびにフッ素
ガスレーザによる透過率低下もほとんど見とめられなか
った。

【００３８】またエッチング後の平均面粗さが５μｍ以
下であるか、鏡面化処理されたペリクルフレームを用い
ることで異物の発生をおさえることができ、またペリク
ルフレームに設けられた換気孔内部からの発塵をペリク
ルフレーム内部に備え付けた防塵用フィルターで、ペリ
クル内部への導入を防止できることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ペリクルの複屈折を抑制して、Ｆ₂レーザー耐性が良く
異物の発生がなく使用寿命が長く高品質なペリクルを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のペリクルを示す斜視図

【図２】図１のペリクルを露光原版に装着したときの断
面図

【符号の説明】

４：換気孔５：防塵用フィルター６：接着剤７：粘着剤８：露光原版１１：ペリクル１２：ペリクル板１３：ペリクルフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面および底面を開口部とした箱状のペリ
クルフレームとペリクルフレームの一方の開口部に接着
したペリクル板とを備えたペリクルであって、ペリクル
フレームおよびペリクル板は石英ガラスからなり、ペリ
クルフレーム側面はエッチング処理されており平均面粗
さが５μｍ以下であることを特徴とするペリクル。
【請求項２】上面および底面を開口部とした箱状のペリ
クルフレームとペリクルフレームの一方の開口部に接着
したペリクル板とを備えたペリクルであって、ペリクル
フレームおよびペリクル板は石英ガラスからなり、ペリ
クルフレーム側面は鏡面化処理されていることを特徴と
するペリクル。
【請求項３】ペリクルフレーム側面には換気孔が設けら
れており、換気孔内部表面はエッチング処理されており
平均面粗さが５μｍ以下である請求項１または２記載の
ペリクル。
【請求項４】ペリクルフレーム側面には換気孔が設けら
れており、換気孔のペリクルフレーム内側部分に防塵用
フィルターを備える請求項1、２または３記載のペリク
ル。