JP2009128477A - ペリクル、及びペリクル付きフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスクとペリクルフレームとの間の放電により発生する異物による半導体装置の製造歩留まりの低下をより確実に回避できるペリクル、及びペリクル付きフォトマスクを提供する。
【解決手段】ペリクルフレーム１１の４つの角部のうち３つの角部はいずれも円弧状に形成されていて尖った部分はないが、残りの１つの角部１１ａは外側に突出して先端が尖っている。一方、フォトマスク２０には、角部１１ａの先端近傍に配置される放電誘発用パターン２１が設けられている。何らかの原因によりフォトマスク２０に静電気が発生しても、角部１１ａの先端（放電誘発用突起）と放電誘発用パターン２１との間に優先的に放電が発生し、ペリクルフレーム１１の内側に放電が発生することが回避される。
【選択図】図４

Description

本発明は、フォトマスクとペリクルとの間の放電により発生する異物（パーティクル）に起因する半導体装置の製造歩留まりの低下を回避できるペリクル、及びペリクル付きフォトマスクに関する。

半導体装置の製造工程には、フォトマスクに形成されたパターンを半導体基板上の感光膜に転写する露光工程が多数存在する。露光工程においてフォトマスクの表面に異物（パーティクル）が付着していると、短絡や断線又は特性不良等の原因となり、半導体装置の製造歩留まりが低下する。このような問題を回避するために、通常、フォトマスクの上にペリクルを貼り付けている。

一般的なフォトマスクは、ガラス板の上にＣｒ（クロム）等の金属からなる遮光膜を形成し、この遮光膜をパターニングして形成される。一方、ペリクルは、ペリクルフレームと呼ばれる金属枠と、透明樹脂からなるペリクル膜とにより構成される。ペリクル膜はペリクルフレームによりフォトマスクの表面から離れた位置に配置されるため、ペリクル膜の表面に小さな異物が付着しても、光学系の焦点位置からずれているので、感光膜に転写されるパターンへの影響が回避される。

ところで、フォトマスクの使用中又は搬送中に何らかの原因によりフォトマスクが帯電すると、フォトマスクとペリクルフレームとの間に放電が発生してペリクルフレームの一部が剥離し、パーティクルとして飛散することがある。このパーティクルがフォトマスクの表面に付着すると、半導体基板の表面に転写されたパターンが欠けたり、又はパターン間がつながって、半導体装置の欠陥となってしまう。

従来から、フォトマスクの静電対策として、露光装置又はその近傍等にイオナイザー（除電器）を設置し、イオナイザーから発生するイオンによりフォトマスクに発生した静電気を中和することが行われている。また、保管ケースの内部にスポンジ状又はシート状の導電性素材をフォトマスク（ペリクル付きフォトマスク）と接触するように配置したり、ケース素材そのものを導電性素材で形成して、保管時又は保管ケースに入れた状態での搬送時（以下、「保管時等」という）における放電の発生を防止している。

しかし、イオナイザーでは、フォトマスクに発生する静電気を完全に中和することが困難である。また、保管時等においても、保管ケースの構造や導電性素材の材質によっては、導電性素材同士が擦れて大きな異物を発生させてしまうこともある。

その他、放電による異物の飛散対策として、ペリクルフレームの内壁に粘着剤を塗布することもある。しかし、この方法では、異物の飛散をある程度防止することは可能であるものの、十分とはいえない。また、ペリクルフレームの内壁全面に粘着剤を塗布することは困難である。

特許文献１には、フォトマスクの遮光膜（金属膜）とペリクルフレームとを電気的に接触させて、ペリクルフレームとフォトマスクとの間の放電を防止することが提案されている。しかし、この場合は、ペリクルフレームをフォトマスクに貼り付ける粘着剤にも導電性が要求され、一般的な弾力性を有する粘着剤を使用することができない。弾力性を有する粘着剤を介さずにペリクルフレームとフォトマスクとを貼り合わせると、ペリクルフレームに圧力が印加されたときにフォトマスク（ガラス板）に傷が付いたり、極端な場合にはフォトマスクを破損してしまうことがある。また、特許文献１に記載された技術はポジ系フォトマスクの場合に適用できるものの、ネガ系フォトマスクの場合は、ペリクルフレームの周辺に遮光膜が存在しないため、この技術を適用することができない。

特許文献２には、フォトマスクに発生した静電気を搬送装置を介してアースに逃がすことが提案されている。しかし、この技術は、搬送装置で搬送中における放電の発生を防止するものであり、その他の作業時及び保管時等におけるフォトマスクの放電を防止することはできない。

特許文献３には、ペリクルの底面に塗布された粘着剤を保護するセパレータ（剥離紙）を金属箔で形成することが記載されている。しかし、この技術は、フォトマスクに貼り付ける前のペリクル（ペリクル膜）への異物の付着を抑制するものである。
特開平９−９２６０５号公報 特開２００５−７９２９７号公報 特許第２８５５０４５号公報

上述したように、従来からフォトマスクの放電対策は種々行われているが十分ではなく、より一層効果的な対策が望まれている。

本発明の目的は、フォトマスクとペリクルフレームとの間の放電により発生する異物による半導体装置の製造歩留まりの低下をより確実に回避できるペリクル、及びペリクル付きフォトマスクを提供することである。

本発明の一観点によれば、枠状に形成された金属からなるペリクルフレームと、前記ペリクルフレームの上に張られたペリクル膜とを有し、前記ペリクルフレームの外周側に放電誘発用の突起が設けられているペリクルが提供される。

また、本発明の他の観点によれば、回路形成用パターンが設けられたフォトマスクと、前記フォトマスク上に貼り付けられて前記回路形成用パターンを保護するペリクルとを有し、前記ペリクルの外周側には放電誘発用の突起が設けられ、前記フォトマスクの前記突起に対応する位置には放電誘発用パターンが設けられているペリクル付きフォトマスクが提供される。

本発明においては、ペリクルフレームの外周側に放電誘発用の突起が設けられている。このため、フォトマスクとの間の放電電圧が、ペリクルフレームの内周側よりも外周側のほうが低くなる。従って、何らかの原因によるフォトマスクに静電気が発生しても、放電誘発用突起とフォトマスクとの間で優先的に放電が発生し、ペリクルフレームの内側で放電が発生することが回避される。これにより、ペリクルフレームの内側での放電によるパーティクルの発生が回避され、半導体装置の製造歩留まりが向上する。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係るペリクルの斜視図、図２は同じくその底面図、図３は図２のＩ−Ｉ線の位置における断面図である。

本実施形態に係るペリクル１０は、枠状のペリクルフレーム１１と、ペリクルフレーム１１の上に張られたペリクル膜１２とにより構成されている。ペリクルフレーム１１はアルミニウム（Ａｌ）又はステンレス等の金属により形成されており、ペリクル膜１２は、ニトロセルロース、酢酸セルロース、変性ポリビニルアルコール又はフッ素系ポリマー等の透明樹脂の薄膜から形成されている。

ペリクルフレーム１１は、例えば横方向の長さＸが１４９ｍｍ、縦方向の長さＹが１２２ｍｍのほぼ矩形状に形成されている。図２の底面図からわかるように、ペリクルフレーム１１の４つの角部のうち３つの角部はいずれも円弧状に形成されていて尖った部分はないが、残りの１つの角部は外側に突出して先端が尖っている。以下、この先端が尖った角部を、放電用角部１１ａという。本実施形態では、底面図における放電用角部１１ａの先端部（放電誘発用の突起）の角度が９０°（直角）となっている。なお、放電用角部１１ａの内壁側は、他の角部と同様に円弧状に形成されている。また、底面図における放電用角部１１ａの先端部の角度は、本実施形態のように９０°とするか、又はそれ以下の角度とすることが好ましい。

図１に示すように、放電用角部１１ａの部分では、ペリクルフレーム１１の上面と角部１１ａの壁面とがなだらかな曲面でつながっている。この放電用角部１１ａの縦断面における先端部の角度は、図３に示すように鋭角（９０°未満）となっている。ここでは、縦断面における放電用角部１１ａの先端部の角度θは７０°とする。

図４は、本実施形態に係るペリクル１０をフォトマスク２０に貼り付けた状態（ペリクル付きフォトマスク）を示す斜視図、図５は同じくその放電用角部１１ａの部分の縦断面図である。

前述したようにペリクルフレーム１１の大きさは１２２ｍｍ×１４９ｍｍであるが、フォトマスク２０の大きさは１５２ｍｍ×１５２ｍｍの正方形である。このフォトマスク２０には、所望の電子回路を形成するためのパターン（図示せず：以下、「回路形成用パターン」という）と、放電を誘発するためのパターン（以下、「放電誘発用パターン」という）２１とが設けられている。回路形成用パターンはペリクルフレーム１１の内側に配置され、パーティクル等が付着しないように保護されている。一方、放電誘発用パターン２１はペリクルフレーム１１の外側の放電用角部１１ａの先端部近傍に配置される。本実施形態では、放電誘発用パターン２１として、幅が１５μｍ、長さが５ｍｍの線状のパターンが設けられている。この放電誘発用パターン２１は、回路形成用パターンと同様にＣｒ等の金属により形成されている。なお、放電用角部１１ａの先端部と放電誘発用パターン２１との間隔は、ペリクルフレーム１１と回路形成用パターンとの間隔よりも短く設定される。

ペリクル１０は、図５に示すように、ペリクルフレーム１１の底面に塗布された粘着剤２５によりフォトマスク２０の上に貼り付けられる。粘着剤２５は、例えばポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂又はアクリル樹脂等の弾力性を有する樹脂からなる。本実施形態では、粘着剤２５の厚さを０．５ｍｍとする。フォトマスク２０の上にペリクル１０を貼り付けるときにはペリクルフレーム１１に圧力が印加されて粘着剤２５が厚さ方向に圧縮されるが、このときペリクルフレーム１１とフォトマスク２０とが直接接触しないようにすることが重要である。これにより、ペリクルフレーム１１がフォトマスク２０に接触して傷を付けたり、フォトマスク２０が破損することが回避される。

また、本実施形態では、ペリクルフレーム１１の内壁面にアクリル系又はシリコン系の粘着剤が塗布されている。このペリクルフレーム１１の内壁面の粘着剤は必須ではないが、ペリクルフレーム１１の内壁面に粘着剤を塗布することにより、何らかの原因によりペリクルフレーム１１の内側で発生したパーティクルがペリクルフレーム１１の内壁面に吸着され、フォトマスク２０の上に付着しないようにすることができる。また、ペリクルフレーム１１の内壁面からのパーティクルの発生を抑制することができる。

本実施形態においては、上述したようにペリクルフレーム１１の内側には突起がなく、ペリクルフレーム１１の外側に突起（放電用角部１１ａ）が設けられている。従来のペリクル、すなわちペリクルフレームの内側及び外側に突起がないペリクルの場合は、ペリクルフレームとフォトマスクとの間の放電電圧は約８ｋＶといわれている。これに対し、本実施形態のようにペリクルフレーム１１に放電用角部１１ａ（突起）を設けたときは、フォトマスク２０とペリクルフレーム１１との間の電圧が８ｋＶよりも低い場合であっても、放電用角部１１ａと放電誘発用パターン２１との間に放電が誘発される。すなわち、本実施形態においては、何らかの原因によりフォトマスク２０に静電気が発生しても、放電用角部１１ａと放電誘発用パターン２１との間で優先的に放電が発生し、ペリクルフレーム１１の内側に放電が発生することが回避される。これにより、ペリクルフレーム１１の内側でパーティクルが発生することが防止され、半導体装置の製造歩留まりが向上するという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態に係るペリクル、又はペリクル付きフォトマスクの変形例について説明する。

（変形例１）
前述の実施形態では、図３における角度θが９０°であっても、図６の断面図に示すように、ペリクルフレーム１１の内側の壁面の少なくともフォトマスク２０に近い部分１１ｂの角度が鈍角（９０°よりも大きい角度、例えば図６では１３５°）になっていれば、ペリクルフレーム１１の内側での放電をより確実に防止することができる。

なお、ペリクルフレーム１１の内側の壁面のフォトマスク２０に近い部分１１ｂを円弧状の曲面とし、ペリクルフレーム１１の底面と内側の壁面との間を曲面により接続してもよい。

（変形例２）
前述の実施形態では、図１及び図３に示すように、放電用角部１１ａの縦断面における先端部の角度を鋭角としている。しかし、図７の斜視図に示すように、放電用角部１１ａの縦断面における先端部の角度を直角としてもよい。

（変形例３）
前述の実施形態では、図１に示すように、ペリクルフレーム１１の４つの角部のうち１つのみを外側先端部が尖った形状の放電用角部１１ａとしている。しかし、図８の斜視図に示すように、ペリクルフレーム１１の４つの角部をいずれも外側先端部が尖った形状の放電用角部１１ａとしてもよい。このように４つの角部をいずれも放電用角部１１ａとすることにより、例えばペリクルフレーム１１をフォトマスクに貼り付ける際にフォトマスクが既に帯電した状態であっても、フォトマスクに最も近い放電用角部１１ａとの間で放電が発生し、ペリクルフレーム１１の内側での放電を回避することができる。また、ペリクルフレーム１１がフォトマスク２０に対して貼り付け方向に傾斜していたとしても、いずれかの最も近い放電用角部１１ａで放電が発生し、ペリクルフレーム１１の内側での放電を回避することができる。

（変形例４）
前述の実施形態では、図１に示すように、ペリクルフレーム１１の４つの角部のうちの１つに外側に突出する突起を設けている。しかし、図９（ａ），（ｂ）の底面図に示すように、ペリクルフレーム１１の外側の辺の部分に放電誘発用の突起１１ｂを設けてもよい。なお、図９（ａ），（ｂ）中の符号２２は、フォトマスク側の放電誘発用パターンを示している。

（変形例５）
前述の実施形態では、図４に示すように、放電誘発用パターン２１が１本の線状に形成されているものとして図示している。しかし、放電誘発用パターン２１の形状は線状に限定されるものではなく、任意でよい。

放電誘発用パターン２１は残しパターンがこのましい。ポジ系フォトマスクの場合は、放電誘発用パターン２１を形成するために、その周囲の金属膜を除去し、残しパターンを形成する。ネガ系フォトマスクの場合は、放電誘発用パターン２１を残しパターンとして形成する。

（変形例６）
前述の実施形態では、図５に示すように、ペリクルフレーム１１の底面と放電用角部１１ａの底面とが同一平面上に位置している。しかし、図１０の縦断面図に示すように、放電用角部１１ａの先端部を図中矢印Ａで示すようにフォトマスク２０側に突出させてもよい。これにより、放電用角部１１ａとフォトマスク２０との間の放電電圧が更に低下し、放電用角部１１ａとフォトマスク２０との間で放電が発生しやすくなる。すなわち、ペリクルフレーム１１の内側での放電がより一層確実に防止される。

但し、ペリクルフレーム１１をフォトマスク２０に貼り付けるときの圧力により粘着剤２５が圧縮されても、放電用角部１１ａの先端とフォトマスク２０とが接触してフォトフィルム２０に傷をつけることがないようにすることが重要である。

（変形例７）
前述の実施形態では放電用突起（放電用角部１１ｂの先端部）がペリクルフレームと一体的に形成されている場合について説明したが、放電用突起をペリクルフレームと別の材料により形成してもよい。例えば放電用突起を銅等のようにペリクルフレーム本体を構成する金属よりも低抵抗の金属に形成してもよい。

また、前述の実施形態では放電誘発用パターンを回路形成用パターンと同様にＣｒにより形成する場合について説明したが、放電誘発用パターンを他の金属又はカーボン等により形成してもよい。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）枠状に形成された金属からなるペリクルフレームと、
前記ペリクルフレームの上に張られたペリクル膜とを有し、
前記ペリクルフレームの外周側に放電誘発用の突起が設けられていることを特徴とするペリクル。

（付記２）前記突起が、前記ペリクルフレームの角部に設けられていることを特徴とする付記１に記載のペリクル。

（付記３）前記ペリクルフレームの底面図における前記突起の先端角が９０°以下であることを特徴とする付記１に記載のペリクル。

（付記４）前記突起が、前記ペリクルフレームと同一材料により一体的に形成されていることを特徴とする付記１に記載のペリクル。

（付記５）前記ペリクルフレームの底面と内壁面とのなす角度が９０°よりも大きいことを特徴とする付記１に記載のペリクル。

（付記６）前記ペリクルフレームの底面と内壁面との間が曲面により接続されていることを特徴とする付記１に記載のペリクル。

（付記７）回路形成用パターンが設けられたフォトマスクと、
前記フォトマスク上に貼り付けられて前記回路形成用パターンを保護するペリクルとを有し、
前記ペリクルの外周側には放電誘発用の突起が設けられ、
前記フォトマスクの前記突起に対応する位置には放電誘発用パターンが設けられていることを特徴とするペリクル付きフォトマスク。

（付記８）前記放電誘発用パターンが、前記回路形成用パターンと同一材料により形成されていることを特徴とする付記７に記載のペリクル付きフォトマスク。

（付記９前記放電誘発用パターンと前記突起との間隔が、前記ペリクルと前記回路形成用パターンとの間隔よりも短いことを特徴とする付記７に記載のペリクル付きフォトマスク。

図１は、本発明の実施形態に係るペリクルの斜視図である。 図２は、実施形態に係るペリクルの底面図である。 図３は、図２のＩ−Ｉ線の位置における断面図である。 図４は、実施形態に係るペリクルをフォトマスクに貼り付けた状態（ペリクル付きフォトマスク）を示す斜視図である。 図５は、図４に示すペリクルの放電用角部の部分の縦断面図である。 図６は、本発明の実施形態の変形例１を示す断面図である。 図７は、本発明の実施形態の変形例２を示す斜視図である。 図８は、本発明の実施形態の変形例３を示す斜視図である。 図９（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例４を示すペリクルフレームの底面図である。 図１０は、本発明の実施形態の変形例６を示す断面図である。

符号の説明

１０…ペリクル、
１１…ペリクルフレーム、
１１ａ…放電用角部、
１１ｂ…突起、
１２…ペリクル膜、
２０…フォトマスク、
２１，２２…放電誘発用パターン、
２５…粘着剤。

Claims (5)

1. 枠状に形成された金属からなるペリクルフレームと、
   前記ペリクルフレームの上に張られたペリクル膜とを有し、
   前記ペリクルフレームの外周側に放電誘発用の突起が設けられていることを特徴とするペリクル。
2. 前記突起が、前記ペリクルフレームの角部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
3. 前記突起が、前記ペリクルフレームと同一材料により一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
4. 前記ペリクルフレームの底面と内壁面とのなす角度が９０°よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
5. 回路形成用パターンが設けられたフォトマスクと、
   前記フォトマスク上に貼り付けられて前記回路形成用パターンを保護するペリクルとを有し、
   前記ペリクルの外周側には放電誘発用の突起が設けられ、
   前記フォトマスクの前記突起に対応する位置には放電誘発用パターンが設けられていることを特徴とするペリクル付きフォトマスク。

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