JP2007108367A - フォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクルフレームの内壁に異物をトラップする粘着材層を設け且つ露光光による成長性異物の発生を抑えたフォトマスクを実現できるようにする。
【解決手段】フォトマスクは、透明基板１１と、透明基板１１のマスクパターン形成面に形成され、周期的な格子状の部分を有するマスクパターン１２と、マスクパターン形成面に接着され、マスクパターン１２を囲む枠状のペリクルフレーム２１と、ペリクルフレーム２１のマスクパターン形成面と反対の側に接着され、ペリクルフレーム２１に囲まれた空間を密閉するペリクル膜２２とを備えている。ペリクルフレーム２１は、内壁面に内壁粘着材３３が設けられており且つ露光光５０の、マスクパターン１２の格子状の部分において回折された１次回折光５１が、ペリクルフレーム２１に直接照射されることがない位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明はフォトマスクに関する。

フォトリソグラフィにおいては、ガラス等の透明基板の表面にマスクパターンが形成されたレチクルを用いて、パターンの露光を行う。半導体装置の微細化に伴い、マスクパターンもどんどん微細化しており、マスクパターン面に微細な異物が付着することを防ぐ必要がある。このため、レチクルの表面を保護するためにペリクル膜が形成されたフォトマスクが用いられている。

図４は従来例に係るフォトマスクの断面構成を示している。図４に示すように従来のフォトマスクは、ガラス等からなる透明基板１１１の表面にマスクパターン１１２が形成されたレチクル１１０と、透明基板１１１の表面にマスクパターン１１２を囲むように取り付けられたペリクルフレーム１２１と、ペリクルフレーム１２１によって保持されたペリクル膜１２２とを備えている。

ペリクルフレーム１２１は、マスク接着材１３１により透明基板１１１の表面に接着されている。また、ペリクル膜１２２は、膜接着材１３２によりペリクルフレーム１２１に接着されている。透明基板１１１とペリクルフレーム１２１とペリクル膜１２２とにより密閉された密閉空間が形成されており、マスクパターンが形成された面に異物が付着することを防止している。

また、ペリクルフレーム１２１の内壁は、遮光部材１２３により覆われている。フォトマスクを使用する際に、露光光の一部が散乱してマスク接着材１３１及び膜接着材１３２に入射する恐れがある。マスク接着材１３１及び膜接着材１３２に露光光が入射すると、分解物が発生し、発生した分解物が成長性異物としてマスクパターン１１２及びペリクル膜１２２の内側に付着する。このような成長性異物の発生を防ぐために、遮光部材１２３が設けられており、マスク接着材１３１及び膜接着材１３２に露光光が入射することを防いでいる（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００２−１８２３７１号公報

しかしながら、従来のフォトマスクはペリクルフレームの内壁に粘着材を設けることができないという問題を有している。密閉空間を形成する際には、どうしても内部に異物を封じ込めてしまう。内部に封じ込められた異物はやがてマスクパターンに付着する。これを防ぐために、ペリクルフレームの内壁面に粘着材を設けて、封じ込められた異物をトラップする必要がある。しかし、粘着材に露光光が入射すると分解して成長性異物が発生する。粘着材への露光光の入射は、従来の遮光部材を設ける方法によって防ぐことができない。

また、従来のフォトマスクは接着材及び粘着材等に入射する光として迷光を想定している。しかし、近年マスクパターンが微細化されていくことにより、マスクパターンが回折格子として作用し、迷光よりも遙かにエネルギーが高い回折光が接着材及び粘着材等に入射する恐れが生じてきている。にもかかわらず、従来のフォトマスクは、回折光の影響については想定していないという問題がある。

本発明は、前記従来の問題を解決し、ペリクルフレームの内側に封じ込まれた異物をトラップする粘着材を設け且つ露光光による成長性異物の発生を抑えたフォトマスクを実現できるようにすることを目的とする。

前記従来の目的を解決するため、本発明はフォトマスクを、ペリクルフレームに露光光の１次回折光が入射することのない構成とする。

具体的に本発明に係るフォトマスクは、透明基板と、透明基板のマスクパターン形成面に形成されたマスクパターンと、マスクパターン形成面に接着され、マスクパターンを囲む枠状のペリクルフレームと、ペリクルフレームのマスクパターン形成面と反対の側に接着され、ペリクルフレームに囲まれた空間を密閉するペリクル膜とを備え、ペリクルフレームは、内壁面に内壁粘着材が設けられており且つ透明基板のマスクパターン形成面と反対側の面から入射する露光光の、マスクパターンにより回折された１次回折光が、ペリクルフレームに直接に照射されることがない位置に設けられていることを特徴とする。

本発明のフォトマスクによれば、ペリクルフレームは、内壁面に内壁粘着材が設けられているため、ペリクルにより囲まれた空間に封入された異物をトラップすることができる。また、マスクパターンにより回折された１次回折光が、ペリクルフレームに直接照射されることがない位置に設けられているため、ペリクルフレームに大きなエネルギーを持った光が入射することがない。従って、ペリクルフレームに光により分解する粘着材等の部分が含まれている場合においても、分解ガスが発生することを抑えることができる。その結果、成長性異物の発生及びマスクパターンへの堆積を抑え、正確な露光を行うことが可能となる。

本発明のフォトマスクにおいて、ペリクルフレームは、露光光の波長をλ、マスクパターンの周期をＰ、ペリクルフレームの高さをｈ、露光光が照射される領域の外縁からペリクルフレームまでの距離をＬとすると、Ｌ＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5の関係を満たすことが好ましい。このような構成とすることにより、露光光の１次回折光がペリクルフレームに入射することを確実に防ぐことができる。

本発明のフォトマスクにおいて、ペリクルフレームは、ペリクル膜と接着された側の内寸が、透明基板と接着された側の内寸よりも大きくなる向きに傾斜していることが好ましい。
このような構成とすることにより、ペリクルフレームと透明基板とを接着する場所が限定される場合においても、露光光の１次回折光がペリクルフレームに入射することを防ぐことができる。

この場合において、ペリクルフレームは、露光光の波長をλ、マスクパターンの周期をＰ、ペリクルフレームの高さをｈ、透明基板と接着された側における露光光が照射される領域の外縁からペリクルフレームまでの距離をＬ_L、ペリクル膜と接着された側における露光光が照射される領域の外縁からペリクルフレームまでの距離をＬ_Uとすると、Ｌ_L＞０、且つ、Ｌ_U＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5の関係を満たすことが好ましい。

本発明のフォトマスクによれば、ペリクルフレームの内壁に異物をトラップする粘着材層を設け且つ露光光による成長性異物の発生を抑えたフォトマスクを実現できる。

（一実施形態）
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係るフォトマスクであり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面構成を示している。図１においてマスクパターンは一部省略して記載している。

図１に示すように石英ガラス等からなる透明基板１１と、透明基板１１のマスクパターン形成面に形成されたマスクパターン１２とによりレチクル１０が形成されている。マスクパターン１２は、周期的な格子状のパターンに形成された部分を含んでいる。

透明基板１１のマスクパターン形成面は、ペリクルフレーム２１とペリクルフレーム２１に接着されたペリクル膜２２とからなるペリクル２０によりカバーされており、透明基板１１とペリクル２０とに囲まれ、マスクパターン１２を保護する密閉空間４１が形成されている。

ペリクルフレーム２１は、マスク接着材３１により透明基板１１と接着されており、ペリクル膜２２は、膜接着材３２によりペリクルフレーム２１と接着されている。また、ペリクルフレーム２１の密閉空間４１側の壁面である内壁面には、粘着材３３が設けられている。

粘着材３３が設けられているため、密閉空間４１の内部に異物が封じ込められた場合に、封じ込められて異物をトラップすることができる。

以下に、マスク接着材３１、膜接着材３２及び粘着材３３への露光光の入射を防ぐ機構について説明する。マスクパターンの微細化により、マスクパターンの多くの部分においては微細なパターンが周期的に配置されている。このような、周期的なパターンを有するマスクパターンに露光光を入射させると、図２に示すようにマスクパターンが回折格子として働き、回折光が発生する。

このような回折光が発生した場合、０次光のエネルギーは、入射した光の約５０％となるのに対し、＋１次光及び−１次光のエネルギーはそれぞれ、入射した光の１５％〜２０％となる。

一方、露光光が透明基板１１の表面、ペリクル膜２２の表面及びマスクパターンのエッジ等において乱反射されることにより散乱光が発生する。このような、散乱光が粘着剤層３３等に入射した場合にも、マスク接着材３１、膜接着材３２及び粘着材３３が分解する恐れがある。また、従来は主にこの散乱光の粘着剤層等への入射を防ぐことが検討されている。

しかし、本願発明者らは、散乱光のエネルギーは多くても入射光のエネルギーの数％にしか過ぎず、１次回折光と比べて粘着剤層等の分解に与える影響が小さいことを見いだした。従って、比較的大きなエネルギーを有する１次回折光が、マスク接着材３１、膜接着材３２及び粘着材３３に入射することを防ぐことにより、マスク接着材３１、膜接着材３２及び粘着材３３の分解を抑えることが可能となる。

１次回折光５１の回折角度がθの場合、ペリクルフレーム２１の高さｈと、露光領域４２の外縁からペリクルフレーム２１までの距離Ｌとが次の関係を満たす場合には、ペリクルフレーム２１に１次回折光５１が入射することはない。

Ｌ＞ｈ×ｔａｎθ・・・式１
一方、１次回折光５１の回折角度θは、露光光５０の波長λと、マスクパターンのピッチＰとによって決まり、回折角度θと、入射光の波長λと、ピッチＰとの関係は式２により表される。

ｓｉｎθ＝λ／Ｐ・・・式２
従って、従ってペリクルフレーム２１の高さをｈと、露光領域４２の外縁からペリクルフレーム２１までの距離Ｌとが次の式を満たす場合には、ペリクルフレーム２１に１次解析光が入射することはない。

Ｌ＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5・・・式３
例えば、一般的な投影倍率が４分の１倍のレチクルを用いて６５ｎｍノードの素子の露光を行う場合には、マスクパターン１２のピッチＰは５２０ｎｍとなる。この際にＡｒＦレーザを露光光に用いると、露光光の波長λは１９３ｎｍとなる。従って、一般的な高さが６．３ｍｍのペリクルフレームを用いた場合には、Ｌを２．５ｍｍより大きくすることにより、１次回折光がペリクルフレーム２１に入射することがないフォトマスクを形成することができる。Ｌを確保するためには、ペリクルフレーム２１の内寸を大きくしてもよく、また露光領域４２のサイズを小さくしてもよい。

露光領域４２のサイズを小さくした場合には、露光面積が若干小さくなるというデメリットがあるが、成長性異物の発生を抑えることができるため正確な転写が可能となりまた、フォトマスクの寿命も延びるためトータルとして生産性が向上する。

フォトマスクのサイズの制約により露光領域４２の外縁からペリクルフレーム２１までの距離Ｌが制限される場合がある。この場合には、ペリクルフレーム２１の高さｈが式４を満たすようにすればよい。

ｈ＜Ｌ×（Ｐ²−λ²）^0.5／λ・・・式４
例えば、６５ｎｍノードで、露光光にＡｒＦレーザを用い、Ｌが２ｍｍの場合には、ペリクルフレームの高さｈを５ｍｍ未満とすればよい。

なお、露光領域４２の外縁は、厳密には最外縁に形成されたパターンと、これに隣接するパターンとの間となるが、パターンの幅は微小であり無視することができるため、マスクパターン１２の最外縁を露光領域４２の外縁としてフォトマスクを設計してもかまわない。また、マスク接着材３１、膜接着材３２及び粘着材３３の厚さも微小であるため、実際にマスクを設計する際には無視してかまわない。

なお、マスクパターンは、ネガレジストを用いて形成しても、ポジレジストを用いて形成してもよい。
（一実施形態の一変形例）
以下に、本発明の一実施形態の一変形例について図面を参照して説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は一実施形態の一変形例に係るフォトマスクであり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面構成を示している。図３において図１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。

本変形例のフォトマスクは、ペリクルフレーム２１が、透明基板１１側からペリクル膜２２側に向かうに従い外側に広がるように傾斜していることを特徴とする。１次回折光５１が到達する範囲は、透明基板１１のマスクパターン形成面から離れるに従い広がっていく。従って、ペリクルフレーム２１を傾け、透明基板１１のマスクパターン形成面から離れるに従い外側に広がるようにすることにより、ペリクルフレーム２１を透明基板１１のマスクパターン形成面と接着する場所が限定されてしまう場合にも、ペリクルフレーム２１に１次回折光５１が入射することを防ぐことができる。

この場合、透明基板１１側における露光領域４２の外縁からペリクルフレーム２１までの距離Ｌ_Lを０より大きくし、ペリクル膜２２側における露光領域４２の外縁からペリクルフレーム２１までの距離Ｌ_Uが式５を満たすようにすればよい。

Ｌ_U＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5・・・式５
本変形例においては、ペリクルフレーム２１に傾きを持たせているため、ペリクルフレーム２１が倒れやすくなる恐れがあるが、ペリクルフレーム２１と接着されたペリクル膜２２によりペリクルフレーム２１が支えられているため、ペリクル２０の強度に問題は生じない。

本発明のフォトマスクは、ペリクルフレームの内壁に異物をトラップする粘着材層を設け且つ露光光による成長性異物の発生を抑えることができ、フォトマスク等として有用である。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係るフォトマスクを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。 本発明の一実施形態に係るフォトマスクのマスクパターン部分を拡大して示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態の一変形例に係るフォトマスクを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。 従来例に係るフォトマスクを示す断面図である。

符号の説明

１０ レチクル
１１ 透明基板
１２ マスクパターン
２０ ペリクル
２１ ペリクルフレーム
２２ ペリクル膜
３１ マスク接着材
３２ 膜接着材
３３ 粘着材
４１ 密閉空間
４２ 露光領域
５０ 露光光
５１ １次回折光

Claims (4)

1. 透明基板と、
   前記透明基板のマスクパターン形成面に形成されたマスクパターンと、
   前記マスクパターン形成面に接着され、前記マスクパターンを囲む枠状のペリクルフレームと、
   前記ペリクルフレームの前記マスクパターン形成面と反対側に接着され、前記ペリクルフレームに囲まれた空間を密閉するペリクル膜とを備え、
   前記ペリクルフレームは、内壁面に内壁粘着材が設けられており且つ前記透明基板の前記マスクパターン形成面と反対側の面から入射する露光光の、前記マスクパターンにより回折された１次回折光が、前記ペリクルフレームに直接に照射されることがない位置に設けられていることを特徴とするフォトマスク。
2. 前記ペリクルフレームは、
   前記露光光の波長をλ、前記マスクパターンの周期をＰ、前記ペリクルフレームの高さをｈ、前記露光光が照射される領域の外縁から前記ペリクルフレームまでの距離をＬとすると、
   Ｌ＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記ペリクルフレームは、前記ペリクル膜と接着された側の内寸が、前記透明基板と接着された側の内寸よりも大きくなる向きに傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
4. 前記ペリクルフレームは、
   前記露光光の波長をλ、前記マスクパターンの周期をＰ、前記ペリクルフレームの高さをｈ、前記透明基板と接着された側における前記露光光が照射される領域の外縁から前記ペリクルフレームまでの距離をＬ_L、前記ペリクル膜が接着された側における前記露光光が照射される領域の外縁から前記ペリクルフレームまでの距離をＬ_Uとすると、
   Ｌ_L＞０、且つ、Ｌ_U＞ｈ×λ／（Ｐ²−λ²）^0.5
   の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク。

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