JP2009025562A

JP2009025562A - ペリクルフレーム

Info

Publication number: JP2009025562A
Application number: JP2007188715A
Authority: JP
Inventors: Susumu Shirasaki; 享白崎
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-02-05
Also published as: EP2017672A3; TW200905380A; US20090191470A1; EP2017672A2; KR20090009100A; CN101349874A

Abstract

【課題】ペリクルフレームの平坦度を向上させることでフレームの変形を少なくし、従ってペリクル貼り付け時のマスクの変形を減らすことができる優れたペリクルフレームを提供することを課題とする。
【解決手段】半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームの断面積を６ｍｍ²以下にすること、また、ペリクルフレームの材料としてヤング率が５０ＧＰａ以下である材料を用いること、を特徴とするペリクルフレーム。
【選択図】なし

Description

本発明は、リソグラフィー用ペリクル、特にはＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置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、更には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。

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、半導体ウエハーあるいは液晶用原板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。

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、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤で接着し（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）、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。

特開昭５８−２１９０２３号公報米国特許第４８６１４０２号明細書特公昭６３−２７７０７号公報特開平７−１６８３４５号公報

半導体用露光装置では、マスクに描かれたパターンを短波長の光によってシリコンウエハに焼き付けるわけであるが、マスクおよびシリコンウエハに凹凸があると露光時に焦点ズレが発生し、ウエハに焼き付けられるパターンに問題が発生する。微細化が進むとマスク、およびシリコンウエハに要求される平坦性はますます厳しくなっている。例えば、マスクに要求される平坦性も、パターン面で平坦度２μｍの要求から徐々に厳しくなっており、６５ｎｍノード以降では０．５μｍ、０．２５μｍという要求が出て来ている。

ペリクルは、マスクが完成した後でパターンのゴミよけの為マスクに貼り付けられるが、ペリクルをマスクに貼り付けるとマスクの平坦度が変化することがある。マスクの平坦度が悪くなると、上記で述べたように、焦点ズレ等の問題が発生する可能性がある。また、平坦度が変化すると、マスク上に描かれたパターンの形状が変化し、マスクの重ね合わせ精度に問題がでるという欠点もある。

逆に、ペリクルを貼り付けることによりマスクの平坦性が良くなる場合もある。この場合は、焦点ズレの問題は発生しないが、パターン形状は変化するので、マスクの重ね合わせ精度に問題がでるという欠点は、依然、発生する。
このように、最先端のマスクでは、ペリクルを貼り付けてもマスク平坦度が変化しないことが要求される。しかし、一般には、ペリクルを貼り付けるとマスク平坦度が変化する場合が多い。ペリクル貼り付けによるマスク平坦度の変化の要因は、幾つかあるが、一番大きな要因は、ペリクルフレームの平坦度であることが分かってきた。

ペリクルフレームは、一般に、アルミニウム合金で出来ている。ペリクルサイズは、一般的に、露光装置の仕様で決定されており、幅が１５０ｍｍ程度、長さが１１０〜１３０ｍｍ程度であり、厚みが２ｍｍ、高さが３．５〜６ｍｍ程度の、中央部が抜けた形状になっている。一般には、アルミニウム合金の板からペリクルフレーム形状に切り出したり、フレーム形状に押し出し成型することで、フレームを製作している。

一般に、ペリクルフレームの平坦度は２０〜８０μｍ程度であるが、このように平坦度が大きいフレームを用いたペリクルをマスクに貼り付けると、フレームの形状がマスクに転写されマスクが変形する。ペリクルは、貼り付けの時、約１９６.１〜３９２.２Ｎ（２０〜４０ｋｇｆ）の大きな力でマスクに押し付けられるが、マスク表面の平坦度は、数μｍ以下と、フレームに比べて平らで、押し付け時にフレームの変形が平坦に変形すると考えられる。しかし、押し付けが終わると、フレームは元の形状に戻ろうとするが、フレームはマスク表面に接着されているので、その時、マスクも変形させてしまう。

そこで、ペリクルフレームの平坦度を向上させることでフレームの変形を少なくし、従って、ペリクル貼り付け時のマスクの変形を減らすことが検討されているが、アルミニウム合金製ペリクルフレームの場合、平坦度が高いフレームを製作することが困難である。

本発明は、前述のような事情に鑑みて、マスクにペリクルを貼り付けても、マスクに歪みが生じないようにすることを課題とする。

本発明者は、ペリクルフレームの断面積を６ｍｍ²以下にすること、または、アルミニウムペリクルフレームをヤング率が５０ＧＰａ以下の材料で製作することで、上記の課題を解消できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームの断面積を６ｍｍ²以下にすることを特徴とする。また、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームのヤング率が５０ＧＰａ以下である材料を用いることを特徴とする。

ペリクルフレームの平坦度を向上させることでフレームの変形を少なくし、ペリクル貼り付け時のマスクの変形を減らすことができる優れたペリクルフレームを提供することができる。

上にも述べたように、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みは、ペリクル貼付時に発生するペリクルフレームの歪みが原因の１つと考えられる。貼付時にフレームが変形し、それが元に戻ろうとする変形応力がマスクを変形させている。この変形応力は、フレームの断面積、および構成する材料のヤング率、それに変形量に依存する。従って、同じ変形量でも、フレームの断面積が小さいほど、もしくは材料のヤング率が小さいほど、変形応力は小さくなり、その結果、マスクの変形も小さくなる。

現在の一般に使用されているペリクルフレームは、幅が２ｍｍ程度で、高さが４〜６．３ｍｍ、粘着剤の高さを除くと、ペリクルフレームの高さは、３．５〜５．８ｍｍとなっている。その時の断面積は、７ｍｍ²〜１１．６ｍｍ²程度である。ここで、ペリクルフレームの断面積を６ｍｍ²以下と小さくすることにより、変形応力を小さくすることが可能になる。この場合、ペリクルフレームの幅が２ｍｍのままであれば、高さは３ｍｍ以下になる。また、ペリクルの高さを６ｍｍとした場合は、幅を１ｍｍにすればよい。

また、ペリクルフレームは、一般にアルミニウム合金製で、ヤング率が７０ＧＰａ程度であるが、よりヤング率が小さい材料、具体的には５０ＧＰａ以下の材料、を用いれば、同じように変形応力を小さくすることができる。ヤング率が５０ＧＰａ以下の材料としては、マグネシウム合金の４４ＧＰａ、アクリル樹脂の３ＧＰａ、ポリカーボネート樹脂の２．５ＧＰａ等が挙げられる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。
［実施例１］
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、さらに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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

アルミニウム合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×３ｍｍ、幅が２ｍｍ（断面積６ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をアルミニウム枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに、荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後、再度ペリクル付きマスクの平坦度を測定したところ、０．５５μｍとなり、平坦度は０．１５μｍ変化したものの、比較例に比べ低い値に抑えることができた。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスクにペリクルを貼り付けることにより、マスクにマクロ的な凹凸、例えば、四隅が凸で、中央が凹、が目視の範囲で見られることがあるが、この面でも本発明により、マスクの形状に改善効果が得られることが判った。

［実施例２］
サイトップＣＴＸ−Ｓ［前出］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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

アルミニウム合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×２．５ｍｍ、幅が１．６ｍｍ（断面積４ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をアルミニウム枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後、再度ペリクル付きマスクの平坦度を測定したところ、０．５μｍとなり、平坦度は０．１μｍ変化したものの、比較例に比べ非常に低い値に抑えることができた。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスクの形状にも、目視の範囲で大きな変化は無かった。

［実施例３］
サイトップＣＴＸ‐Ｓ［前出］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、さらに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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

マグネシウム合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ、幅が２ｍｍ（断面積１１．６ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をマグネシウム枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに、荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．４８μｍとなり、平坦度は０．０８μｍ変化したものの、小さい値に抑えることができた。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスクの形状にも、目視の範囲で大きな変化は無かった。

［実施例４］
サイトップＣＴＸ−Ｓ［前出］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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

マグネシウム合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×２．５ｍｍ、幅が２ｍｍ（断面積５ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をマグネシウム枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．４４μｍとなり、平坦度は０．０４μｍ変化したものの、非常に小さい値に抑えることができた。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスクの形状にも、目視の範囲で大きな変化は無かった。

［実施例５］
サイトップＣＴＸ−Ｓ［前出］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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

ポリカーボネート製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ、幅が２ｍｍ（断面積１１．６ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をポリカーボネート枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後再度マスクの平坦度を測定したところ、０．４２μｍとなり、平坦度は０．０２μｍ変化したものの、非常に小さい値に抑えることができた。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスクの形状にも、目視の範囲で大きな変化は無かった。

［実施例６］
サイトップＣＴＸ−Ｓ［前出］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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

ポリカーボネート製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×２．５ｍｍ、幅が２ｍｍ(断面積５ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をポリカーボネート枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．４１μｍとなり、マスクは殆ど変化しなかった。なお、平坦度の測定結果を表１にまとめた。
また、マスク形状にも、目視の範囲で殆ど変化が無かった。

［比較例］
サイトップＣＴＸ−Ｓ［前出］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ニウム枠を貼り付け、膜だけを剥離しペリクル膜とした。

アルミニウム合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ、幅が２ｍｍ（断面積１１．６ｍｍ²）のペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、５０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、先に剥離したペリクル膜をアルミニウム枠の膜接着剤側に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で平坦度が０．４μｍであるマスクに荷重２０ｋｇで貼り付けた。その後再度マスクの平坦度を測定したところ、０．７μｍとなり、平坦度は０．３μｍも変化してしまった。
また、マスクの形状に、目視の範囲でかなりの変化変化が見られた。

ペリクルフレームの平坦度を向上させることでフレームの変形を少なくし、従ってペリクル貼り付け時のマスクの変形を減らすことができる優れたペリクルフレームを提供することできるので、半導体リソグラフィーを利用する分野において、その産業上の利用価値は極めて高い。

Claims

半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームの断面積を６ｍｍ²以下にすることを特徴とするペリクルフレーム。
半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームの材料としてヤング率が５０ＧＰａ以下である材料を用いることを特徴とするペリクルフレーム。