JP2009139879A - ペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】オゾンや有機系ガスをペリクル膜の内側とフォトマスクプレート上との空間内で濃縮させないために、ペリクルフレームの部材にフィルター機能を有する素材を用いたペリクルフレームを具備させることで、ＨＡＺＥを発生させないペリクルを提供すること。
【解決手段】１側面以上の側面がフィルター機能またはフィルター素材を有するペリクルフレームと、ペリクルフレームに装着されるペリクル膜と、を備えることを特徴とするペリクル。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペリクルに関し、特に、フォトマスク用防塵カバーであるペリクルを構成するペリクルフレームの材質にフィルター繊維またはフィルター機能を持つ部材を使用することを特徴とするペリクルに関する。

ウェハ等を用いた半導体を製造する場合には、フォトマスクに形成されたパターンをフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に投影光学系にて露光する投影露光方式が使用されている。近年、パターン形状の微細化に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化され、１つの半導体回路に対して数十枚に及ぶフォトマスクが使用されている。

これらのフォトマスクは露光時、または保管時、または搬送時に周囲を浮遊する浮遊埃が付着して異物となる。フォトマスク上の異物は、露光時、その部分の結像を妨げるため、製品に欠陥が現れる。このようなフォトマスク表面に付着する異物により解像不良を防ぐため、フォトマスクは表面に透光性を有する防塵カバーとしてペリクルを装着している（特許文献１参照）。

ペリクルを装着したフォトマスクにおいて、近年では、使用環境によって欠陥が発生している。これは、周囲を浮遊する異物以外にも、露光、保管を繰り返す事で、ペリクルを構成する部材内部の曇り原因物質が変質して異物となり、フォトマスク上に該異物が徐々に堆積する影響によるものである。

フォトマスク上に異物が一定以上堆積すると、フォトマスクに曇りが発生し、製品に欠陥が現れる。このため、曇りを除去するためにフォトマスクを洗浄する必要があるが、洗浄により、製品製造のためのコストが増大したり、フォトマスクのパターンが磨耗したりする。

さらに近年においてはペリクル膜とフォトマスクとの空間中に露光により発生するオゾン、有機物の酸化によるＨＡＺＥ（ヘイズ）の発生も懸念されており、ペリクル膜とフォトマスクとの空間中のオゾンの除去の必要性が高まっている。

従来、露光により発生するＨＡＺＥのサイズは非常に小さく、ウェハに露光する際の影響も小さく、検査時にも検出されず大きな問題とされてこなかった。しかし、ウェハに露光されるパターンの微細化が進んだことや、検査技術の進歩によりこれまで見過ごされてきた異物についても検出されるようになり、これらの問題が顕在化してきた。

このため、ペリクル内でＨＡＺＥを発生させないために、オゾンを発生させない治具または手法、オゾンが濃縮されない治具または手法が求められている。さらに、ペリクル内で有機ガスが発生しても極力その有機ガスをペリクル内に濃縮させない治具または手法が求められている。
特開２００３-５７８０４号公報

本発明は、オゾンや有機系ガスをペリクル膜の内側とフォトマスクプレート上との空間内で濃縮させないために、ペリクルフレームの部材にフィルター機能を有する素材を用いたペリクルフレームを具備させることで、ＨＡＺＥを発生させないペリクルを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、１側面以上の側面がフィルター機能を有するペリクルフレームと、ペリクルフレームに装着されるペリクル膜と、を備えることを特徴とするペリクルとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、ペリクルフレームの素材は、フィルター素材を有することを特徴とする請求項１に記載のペリクルとしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、ペリクルフレームは骨格形状であり、ペリクルフレームにフィルターを設置することを特徴とする請求項１又は２に記載のペリクルとしたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、ペリクルフレームの材料は、フッ素系樹脂、炭素繊維、無機材料の繊維を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のペリクルとしたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、フィルターは、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のペリクルとしたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、ペリクルフレームは、部分的にペリクルフレームの本数を増加させたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のペリクルとしたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、ペリクルフレームは、シリコン樹脂系、ポリ酢酸ビニル樹脂系又はアクリル樹脂系の接着剤で補強されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のペリクルとしたものである。

本発明によれば、オゾンや有機系ガスをペリクル膜の内側とフォトマスクプレート上との空間内で濃縮させないために、ペリクルフレームの部材にフィルター機能を有する素材を用いたペリクルフレームを具備させることで、ＨＡＺＥを発生させないペリクルを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係るペリクル１は、ペリクル膜１１、ペリクルフレーム１２を備えている。さらに、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトマスク１０、マスク接着剤１３、ペリクル接着剤１４、フレーム１５を備えている。本発明の実施の形態においてペリクルフレーム１２は、フィルター素材かつフィルター機能を有することが特徴である。

本発明の実施の形態において、ペリクルフレーム１２は、一側面または、複数側面にフィルター素材かつフィルター機能を有することで、オゾンや内部で発生するペリクル由来のガスが一定量以上濃縮されないようにできる。ここで、側面とは、ペリクル膜１１が装着されるペリクルフレーム１２のことである。

ペリクルフレーム１２は、全側面に対して面積で２０％以上がフィルター材料であることが好ましい。全側面に対して面積で２０％以上がフィルター材料であるペリクルフレーム１２を用いることにより、ペリクル膜１１の内側とフォトマスク１０内とで異物を発生させないかつペリクル膜１１の内側に異物を侵入させないようにでき、オゾンや内部で発生するペリクル由来のガスが一定量以上濃縮されないようにできる。ペリクルフレーム１２の全側面に対して面積で２０％より少ないフィルター材料を用いると、ペリクル膜１１の内側とフォトマスク１０とにおいて、オゾンや内部で発生するペリクル由来のガスが濃縮されてしまう。

図２（ａ）または（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態において、ペリクルフレーム１２とペリクル膜１１とを均一に貼るためのペリクル接着剤１４を添加する箇所と支柱となる箇所のみアルミなどの金属または、フィルターの強度を強化したフレーム１５を用いることが特徴である。さらに、図２（ｃ）に示すように、ペリクル１とフォトマスク１０とを接着する際の強度や均一性を安定化させるために、アルミなどの金属または、フィルターの強度を強化したフレーム１６を具備させてもよい。

図３（ａ）または（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係るペリクルフレーム１２は、フレーム１５を骨格のみの形状とすることでフィルターの面積を大きく取ることができ、さらに、オゾンや内部で発生するペリクル由来のガスが一定量以上濃縮されない。また、ペリクル膜１１を均一に貼るために、ペリクル膜１１とフレーム１５とを接着する際に発ガスの極めて少ないペリクル接着剤１４を容易に接着することできる。

ペリクルフレーム１２に設置されるフィルターは、有機、酸、アルカリ性ガスの除去ができるために、ペリクル１内でのガスの濃縮の低減ができる。フィルターの材料としては、ＪＩＳ Ｚ８１２２（２０００）で定義されるＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターを用いることができる。

図４（ａ）は、ペリクルフレーム１２の製造方法の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）をＣ−Ｃ線で切断した概略断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）をペリクルフレーム１２として形成した概略断面図である。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係るペリクルフレーム１２において、フィルター素材かつフィルター機能を持たせて密度を上げることで、ペリクルフレーム１２の強度を上げることができる。また、図４（ａ）に示すような構造にしてもよく、均一性のあるペリクルフレーム１２が製造可能になる。

ペリクルフレーム１２において、部分的にペリクルフレーム１２の本数を増加させることによりペリクルフレーム１２の強度を上げることができる。

また、ペリクル１の形状については、一例として長方形状のみについて説明したが、ウェハの露光に支障がない範囲であれば、いかなる形状であってもよい。

本発明の実施の形態に係るオゾンや有機ガスを濃縮させないペリクルフレーム１２に装着されるペリクル膜１１を備えるペリクル１について説明する。ペリクル１は、フォトマスク１０上に設置する透光性を有する防塵カバーである。ペリクル１はペリクル膜１１を保持し、展開するためのペリクルフレーム１２を備えている。ペリクル１は透光性を有し異物をトラップするためのペリクル膜１１と、ペリクルフレーム１２とペリクル膜１１を接着するためのペリクル接着剤１４と、ペリクルフレーム１２とフォトマスク１０とを接着するためのマスク接着剤１３を具備している。

従来使用されていた、ペリクルフレーム内外の圧力差を調節するためのフィルターは、本発明の実施の形態においてペリクルフレーム１２自体にその機能をもたせるため具備していない。

ペリクル膜１１は、ペリクルフレーム１２により保持され、フォトマスク１０の露光エリアを覆うように設けられる。このため、ペリクル膜１１は露光によるエネルギーを遮断させないように、透光性を有する。また、ペリクル膜１１は、シワなどによりフォトマスク１０表面に影を作らせないように、ペリクルフレーム１２と均一の力がかかるよう貼られている。ペリクル膜１１の材料としては、フッ素系や酢酸セルロース等の透明性膜や、石英ガラスなどが用いられている。

このペリクル膜１１が均一に貼られるため、かつフォトマスク１０に対してペリクル膜１１を水平に保つために、ペリクルフレーム１２とペリクル接着剤１４との間に金属などからなるフレーム１５を具備する。

ペリクルフレーム１２は、ペリクル膜１１を保持し、展開するために設けられる。また、ペリクルフレーム１２の形状は露光部に影響を与えないように作製され、金属や樹脂や無機繊維からなる骨格形状のペリクルフレーム１２にフィルター素材からなるフレーム１５を填めこみまたは、接着などで配置する。この時、他から来た発塵を露光部に存在させない。

ペリクルフレーム１２の材料は、フッ素系樹脂、炭素繊維、無機材料の繊維などを用いることができ、これらの材料はフィルター機能を備えている。ペリクルフレーム１２には、フィルター機能を備えているためにフィルター自身からのガスの発ガスや通気性を保つことができる。さらに、これらの材料にオゾン分解性触媒などを塗布することで、オゾンの濃縮を防ぐことができる。ペリクルフレーム１２の骨格部にはアルミなどの金属系フレーム１５や、樹脂系フレーム１５などを用いることができる。

ペリクル接着剤１４は、ペリクルフレーム１２とペリクル膜１１とを接着するために用いられる。ペリクル接着剤１４としては、シリコン樹脂系、ポリ酢酸ビニル樹脂系、アクリル樹脂系の接着剤が好適である。これらのペリクル接着剤１４のうち、より発ガス性の低いものが選択され、ペリクル接着剤１４として使用される。

マスク接着剤１３は、ペリクルフレーム１２とフォトマスク１０とを接着するために用いられる。マスク接着剤１３としては、シリコン樹脂系やアクリル樹脂系の接着剤が好適である。これらのマスク接着剤１３のうち、より発ガス性の低いものが選択され、マスク接着剤１３として使用される。

ペリクル膜１１は、フォトマスク１０に付着する異物に焦点が合うことを防ぎ、ウェハへの解像不良を防ぐため、フォトマスク１０上に装着される。このとき、ペリクル１はフォトマスク１０の露光エリアを覆うように装着される。

本発明の実施の形態に係るペリクル１は、オゾンをペリクル膜１１の内側とフォトマスクプレート１０上の空間内で濃縮させないために、ペリクルフレーム１２の部材にフィルター機能を有する素材を具備させることで、ＨＡＺＥの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るペリクル１は、フィルター面積を可能な限り広く取れるため、ペリクル１の空間内と外の通気性が高まり、ペリクル１の内部で発生するペリクル１由来のガスが濃縮されなくなり、ＨＡＺＥの発生を抑制することができる。さらに上記ペリクル１を使用することで、上記由来のＨＡＺＥの発生を抑え、安定的なフォトマスク１０の使用ができる。

まず、図１に示すように、擬似的にフィルターを用いたペリクルフレーム１２と、ペリクルフレーム１２に装着したペリクル膜１１とを備えたペリクル１をフォトマスク１０に装着した。従来のアルミ素材で作製されたペリクルフレームと、ペリクルフレームに装着されたペリクル膜を備えたペリクルをフォトマスクに装着した。

それぞれ、ペリクルの内外に、ガスを吸着させるための治具（Ｔｗｉｓｔｅｒ、 Ｇｅｒｓｔｅｌ社製）を導入し、それぞれ一定時間放置後に、ペリクル内外に置いたガスを吸着させる治具を回収し、加熱脱着式ＧＣ／ＭＳ分析を加熱脱着装置（ＴＤＳＡ２／ＴＤＳ／ＣＩＳ、 Ｇｅｒｓｔｅｌ社製）とガスクロマトグラフ質量分析計（６８９０Ｎ／５９７３ＭＳＤ、 Ａｇｌｅｎｔ社製）とを用いて実施した。この時、ペリクルの外部環境は一定量のＮ_２を常時パージしておき、他の環境や部材由来の汚染が入らないよう配慮をした。

評価結果を図５に示す。従来のペリクルを用いたときにペリクル膜内側とフォトマスクプレート内の空間中に存在するガスを１としたときに、本発明の実施の形態に係るペリクル膜１１の内側とフォトマスク１０内の空間に存在するガスの量は従来ペリクルと比較して約１／５程度に低減されていた。

実施例１と同一条件で作製されたペリクルフレーム１２を用いたペリクル１と、従来のペリクルフレームを用いたペリクルとを用いた。図１に示すペリクル１において、通常のペリクルフレーム１２とフレーム部にフィルター素材を用いたペリクルフレーム１２を用いたペリクル１をフォトマスク１０に装着した。

次に、ＡｒＦレーザ（ｘｉｍｅｒ−３００ ＭＰＢ社製）をフォトマスク１０上において、１パルス当たり０．２５ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度、２００Ｈｚの波長でそれぞれ同一ショット照射した。この時、エネルギーの劣化などの変動はなかった。露光雰囲気は環境由来の汚染が含有されない条件とした。

この結果、ペリクルフレーム１２にフィルター素材を用いたペリクル１を具備するフォトマスク１０のテストプレートからは生成物が検出されなかった。

通常のフレームを用いたペリクルを具備するフォトマスクのテストプレートからは０．１μｍレベルの生成物が多数検出された。

本発明の実施の形態に係るペリクルの一例を示す概略上面図である。 (ａ)は、図１をＡ-Ａ線で切断した概略断面図であり、（ｂ）は、図１をＢ−Ｂ線で切断した概略断面図であり、（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るペリクルの一例を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係るペリクルフレームを鳥瞰的に示す鳥瞰図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係るペリクルの製造方法の一例を示す概略上面図であり、（ｂ）は、（ａ）をＣ−Ｃ線で切断した概略断面図であり、（ｃ）は、（ａ）をペリクルフレーム１２として形成した概略断面図である。 従来のペリクルと本発明の実施の形態に係るペリクルの捕集治具を用いてガスクロマトグラフ質量分析計にて発ガス量の比較を実施した結果を示す図である。

符号の説明

１…ペリクル
１０…フォトマスク
１１…ペリクル膜
１２…ペリクルフレーム
１３…マスク接着剤
１４…ペリクル接着剤
１５…フレーム

Claims (7)

1. １側面以上の側面がフィルター機能を有するペリクルフレームと、
   前記ペリクルフレームに装着されるペリクル膜と、
   を備えることを特徴とするペリクル。
2. 前記ペリクルフレームの素材は、フィルター素材を有することを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
3. 前記ペリクルフレームは骨格形状であり、前記ペリクルフレームにフィルターを設置することを特徴とする請求項１又は２に記載のペリクル。
4. 前記ペリクルフレームの材料は、フッ素系樹脂、炭素繊維、無機材料の繊維を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のペリクル。
5. 前記フィルターは、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のペリクル。
6. 前記ペリクルフレームは、部分的にペリクルフレームの本数を増加させたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のペリクル。
7. 前記ペリクルフレームは、シリコン樹脂系、ポリ酢酸ビニル樹脂系又はアクリル樹脂系の接着剤で補強されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のペリクル。
   

Images