JP2007293036A - リソグラフィー用ペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】 入射するレーザー光の斜入射成分のみを選択的に使用する液浸露光タイプのリソグラフィーに用いるのに最適な、斜入射光の光透過率がリソグラフィー操作にとって許容できる範囲を拡げたリソグラフィー用ペリクルを提供する。
【解決手段】 ＡｒＦエキシマレーザー光を用いたリソグラフィーに使用されるリソグラフィー用ペリクルであって、そのペリクル膜厚が垂直入射のＡｒＦレーザー光に対して極大透過率を示す膜厚に対し、１．７〜２．８％厚いことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はリソグラフィー用ペリクル、特にはＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体デバイスあるいは液晶表示板などを製造する際のゴミよけとして使用されるリソグラフィー用ペリクル、特に高解像度を必要とする露光において使用される２００ｎｍ以下の紫外光露光に使用されるリソグラフィー用ペリクルに関するものである。

従来、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体デバイスあるいは液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハあるいは液晶用原版に光を照射してパターニングをするわけであるが、この場合に用いる露光原版にゴミが付着していると、このゴミが光を吸収したり、光を反射してしまうため、転写したパターニングが変形したり、エッジががさついたりしてしまい、寸法、品質、外観などがそこなわれ、半導体装置や液晶表示板などの性能や製造歩留まりの低下を来すという問題があった。

このため、これらの作業は通常クリーンルームで行われるが、このクリーンルーム内でも露光原版を常に正常に保つことが難しいので、露光原版の表面にゴミよけの為の露光用の光を良く通過させるペリクルを貼着する方法が行われている。
この場合、ゴミは露光原版の表面には直接付着せず、ペリクル膜上に付着するため、リソグラフィー時に焦点を露光原版のパターン上に合わせておけば、ペリクル上のゴミは転写に無関係となる利点がある。

このペリクルは光を良く通過させるニトロセルロース、酢酸セルロースなどからなる透明なペリクル膜を、アルミニウム、ステンレス、ポリエチレン等からなるペリクル枠の上部にペリクル膜の良溶媒を塗布し、風乾して接着する（特許文献１参照）か、アクリル樹脂（特許文献２参照）やエポキシ樹脂（特許文献３参照）、また、非晶質フッ素系重合体（特許文献４参照）などの接着剤で接着し、ペリクル枠の下部にはポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等からなる粘着層及び粘着層を保護する離型層（セパレータ）を接着して構成されている。

近年、リソグラフィーの解像度は次第に高くなってきており、その解像度を実現するために徐々に波長の短い光が光源として用いられるようになってきている。
具体的には紫外光（ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ））と移行しており、近年ではＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）が使用され始めた。
リソグラフィーに使用される光の短波長化により、光のエネルギーが大きくなってきていることから、ＫｒＦ、ＡｒＦレーザーに対してはペリクル膜の材料はよりレーザー光耐性が大きい透明フッ素樹脂が使用されるようになってきている（特許文献３、特許文献４参照）。

近年、ＡｒＦエキシマレーザーを用いて更に微細な加工を行う為に、液浸露光装置を用いる検討が始められている（特許文献５参照）。露光装置の対物レンズとシリコンウエハの間を液体で満たすことにより、より高いＮＡを実現し、その結果、より高い解像度を得ている。
対物レンズとシリコンウエハ間の液体が純水の場合、ＮＡの理論限界は１．４４程度であるが、実際にはレンズ等の制約から実用上のＮＡの限界は１．３程度になると考えられている。
このように露光装置が高ＮＡ化すると、ペリクルを透過する光も周辺部は斜入射の角度が大きくなり、露光装置によっても多少異なるが、ＮＡが１の場合で最大斜入射角は約１５度、ＮＡが１．３の場合で約１９度まで大きくなる。

ペリクルの透過率は一般に垂直入射光に対して最大透過率になるように設計され、製造されているが、斜入射の角度（垂直入射光と斜入射光とのなす角度）が大きくなるにつれ透過率が低下していく。一般に用いられているＡｒＦペリクルの膜厚は約８３０ｎｍであるが、垂直入射光に対して約１００％の透過率を示すものであっても、１５度の斜入射光線に対しては約９６％、１９度の斜入射に対しては約９２％と、透過率は非常に低くなる。

ペリクルの透過率が低くなる、それも入射角により徐々に低くなると、露光時の照射ムラの原因になり、リソグラフィーの品質低下につながる。また透過率が低くなるということは、それだけペリクル膜面での反射が増えるということであり、フレア等の問題が生じ、これもリソグラフィーの品質低下につながる。
ペリクル膜厚を薄くすることにより入射角依存性は小さくなる。垂直入射光に対して極大透過率を示す膜厚にした場合でも、例えば膜厚を約２７７ｎｍにすると１５度の斜入射光線に対しては約９９．３％、１９度の斜入射光に対して９８．６％の透過率を示す。

しかしこの場合膜厚が薄くなることによりペリクル膜の機械的強度が低下し、ペリクルの製造が困難になる、もしくは実際にペリクルをマスクに貼り付けて使用する時に膜が破れやすくなる等の問題が発生する。
一方上記に記述した液浸露光装置で高度な微細化を行う場合に、入射するレーザー光の斜入射成分のみを選択的に使用することがあり、この場合従来のペリクルを用いると透過率が低い領域で使用することになり、低透過率、高反射率から種種の問題が生じる可能性がある。

また実際に使用する入射角１５〜１９度の範囲では透過率が９８．６〜９９．３％であり、使用しない入射角０〜１５度の範囲では透過率が９９．３〜ほぼ１００％と、実際には使用しない領域の方が透過率が高くなるという不合理が生じる。
特許文献３では、「フォトマスク用防塵カバー」の「平均光線透過率」が検討されているが、そこで検討される光線の波長は「２４０〜５００ｎｍ」の範囲であり、かつ、斜入射光線の光透過率に関しては検討されていない。

特開昭５８−２１９０２３号 米国特許第４８６１４０２号明細書 特公昭６３−２７７０７号公報 特開平７−１６８３４５号公報 国際公開ＷＯ９９／４９５０４

本発明は、上記事情に鑑み、入射するレーザー光の斜入射成分のみを選択的に使用する液浸露光タイプのリソグラフィーに用いるのに最適な、斜入射光の光透過率がリソグラフィー操作にとって許容できる範囲を拡げたリソグラフィー用ペリクルを提供することを課題とする。

本発明のリソグラフィー用ペリクルは、ＡｒＦエキシマレーザー光を用いたリソグラフィーに使用されるリソグラフィー用ペリクルであって、そのペリクル膜厚が垂直入射のＡｒＦレーザー光に対して極大透過率を示す膜厚に対し、１．７〜２．８％厚いことを特徴とする。

本発明によれば、ペリクル膜の膜厚を垂直入射のＡｒＦレーザー光に対して極大透過率を示す膜厚に対し１．７〜２．８％厚くすると、１５〜１９度の斜入射のＡｒＦレーザー光に対してペリクル膜の透過率が極大になり、斜入射光を用いた高精度の露光装置に使用できるペリクルを提供することができる。

ペリクルは、一般に短波長の光に対して使用される為、その波長の光に対して最大透過率が出るように設計され、製造される。光の干渉効果により、膜厚を制御することにより、幾つかの膜厚で透過率が極大値を取ることが知られている。膜厚が薄い方が膜材料による散乱等が減少する為透過率が高いが、一方で膜厚が厚い方が膜の機械的強度が向上し、取り扱いが容易になる。現在のＡｒＦレーザー用ペリクルの場合、その両者の兼ね合いから、一般にその膜厚は８３０ｎｍ程度に制御されている。

しかし、上記に示したように、この膜厚においては、垂直入射に対して最大透過率が出るように膜厚を設定されているので、垂直入射光に対してはほぼ１００％の透過率を示すものの、入射角の増大に従い透過率は低下し、前述のとおり、１９度の斜入射光に対しては約９２％の透過率しかなく、高ＮＡ露光装置で使用するには問題がある。

ここでペリクル膜の膜厚を垂直入射のＡｒＦレーザー光に対して極大透過率を示す膜厚に対し１．７〜２．８％厚くすると、１５〜１９度の斜入射のＡｒＦレーザー光に対してペリクル膜の透過率が極大になる。例えば膜厚を約２．３％厚くすると、約１７度の斜入射光に対して極大透過率を持ち、１５〜１９度の斜入射光に対し高い透過率を示す。
この場合ペリクル膜の膜厚は従来の膜厚と比較して少しだけ厚くなるので、入射角依存性を高める為に膜厚を薄くする場合に発生する膜の機械的強度の低下といった問題は発生しない。またこの場合垂直入射光に対する透過率は非常に低くなってしまうが、このペリクルは入射光のうち斜入射成分のみを選択的に使用するので、透過率が低い範囲では実際には使用されず問題にならない。

以下、本発明の実施例を示す。
「実施例１」
環状構造を有するパーフルオロエーテル重合体、サイトップＣＴＸ−Ｓ（旭硝子（株）製商品名）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により８３０ｒｐｍでウエハを回転させウエハ上に広げた。その後室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミ枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

表面がアルマイト処理されたアルミニウム製のフレーム（外寸：１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ）の上面に膜接着剤を、下面にマスク粘着剤を塗布した。その後膜接着剤側をアルミ枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。
完成したペリクルの膜厚を測定したところ８５０ｎｍであった。この膜厚はＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）の垂直入射光に対して極大透過率を示す膜厚に対し２．３％厚い。またこの膜厚はＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）の１７度の斜入射光に対して極大透過率となる膜厚であった。
このペリクルの透過率の入射角依存性を測定したところ、垂直入射（入射角０度）で９３．５％と低いものの、斜入射の１５度で９９．３％、１７度で９９．７％、１９度で９９．３％と１５度〜１９度の斜入射光に対しては９９％以上の高い透過率を示した。この場合の透過率の角度依存性を図１に示す。

「比較例１」
環状構造を有するパーフルオロエーテル重合体、サイトップＣＴＸ−Ｓ（旭硝子（株）製商品名）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により８５０ｒｐｍでウエハを回転させウエハ上に広げた。その後室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミ枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

表面がアルマイト処理されたアルミニウム製のフレーム（外寸：１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ）の上面に膜接着剤を、下面にマスク粘着剤を塗布した。その後膜接着剤側をアルミ枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。
完成したペリクルの膜厚を測定したところ８３０ｎｍであった。この膜厚はＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）の垂直入射光に対して極大透過率となる膜厚であった。

このペリクルの透過率の入射角依存性を測定したところ、垂直入射（入射角０度）で９９．７％と高い透過率を示すものの、１０度の斜入射で９８．７％、１９度の斜入射で９２．０％と入射角が大きくなるに従い徐々に透過率が低下し、１５度を超えると透過率は９６％以下になってしまい、１９度では９２．０％まで透過率が低下した。この場合の透過率の角度依存性を図２に示す。

本発明によれば、入射するレーザー光の斜入射成分のみを選択的に使用する液浸露光タイプのリソグラフィーに際してペリクル透過率の入射角依存性を小さくすることができるので、半導体デバイスあるいは液晶表示板などを高効率に製造することができ、ＩＴ産業界に貢献する処大である。

実施例１のペリクル膜（膜厚８５０ｎｍ）の透過率の入射角依存性を示すグラフである。 比較例１のペリクル膜（膜厚８３０ｎｍ）の透過率の入射角依存性を示すグラフである。

Claims (1)

1. ＡｒＦエキシマレーザー光を用いたリソグラフィーに使用されるリソグラフィー用ペリクルであって、そのペリクル膜厚が垂直入射のＡｒＦレーザー光に対して極大透過率を示す膜厚に対し、１．７〜２．８％厚いことを特徴とするリソグラフィー用ペリクル。

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