JP2011095556A

JP2011095556A - リソグラフィ用ペリクルフレーム及びリソグラフィ用ペリクル

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Publication number: JP2011095556A
Application number: JP2009250275A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tsukada; 淳一塚田; Susumu Shirasaki; 享白崎
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP4974389B2

Abstract

【課題】熱変形によるペリクルフレームの変形を抑制し、ペリクルを露光原版に貼り付けても、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を極力低減することができるペリクルフレームおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】事前に所定温度で加熱処理しておくことで、リソグラフィー工程時の温度変化によるフレーム変形が実質的に生じないようにすることを特徴とする。温度変化によるフレーム変形が平坦度３μｍ以下であること、前記加熱処理温度が１４０〜２５０℃であること、ヤング率が１〜８０ＧＰａである材料で構成されたものであること、がそれぞれ好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置又は液晶表示板を製造する際のリソグラフィ用マスクのゴミよけとして使用される、リソグラフィ用ペリクル及びペリクルフレームに関する。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造又は液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハ又は液晶用原版に光を照射してパターンを作製するが、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、光を曲げてしまうために、転写したパターンが変形したり、エッジががさついたものとなるほか、下地が黒く汚れたりして、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。なお、本発明において、「露光原版」とは、リソグラフィ用マスク（単に「マスク」ともいう。）及びレチクルの総称である。以下、マスクを例にして説明する。
これらの作業は通常クリーンルームで行われているが、このクリーンルーム内でも露光原版を常に清浄に保つことが難しいので、露光原版の表面にゴミよけのための露光用の光をよく通過させるペリクルを貼り付ける方法が採られている。

ペリクルの基本的な構成は、ペリクルフレーム及びこれに張設したペリクル膜からなる。ペリクル膜は、露光に用いる光（ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー等）を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース、フッ素系ポリマーなどからなる。ペリクルフレームの上辺部にペリクル膜の良溶媒を塗布し、ペリクル膜を風乾して接着するか、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やフッ素樹脂などの接着剤で接着する。さらに、ペリクルフレームの下辺部には露光原版を装着するために、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等からなる粘着層、及び粘着層の保護を目的としたレチクル粘着剤保護用ライナーを設ける。

ペリクルは、露光原版の表面に形成されたパターン領域を囲むように設置される。ペリクルは、露光原版上にゴミが付着することを防止するために設けられるものであるから、このパターン領域とペリクル外部とはペリクル外部の塵埃がパターン面に付着しないように隔離されている。
近年、ＬＳＩのデザインルールはサブクオーターミクロンへと微細化が進んでおり、それに伴い、露光光源の短波長化が進んでいる、すなわち、これまで主流であった、水銀ランプによるｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）などに移行しつつある。微細化が進むとマスク及びシリコンウエハに要求される平坦性もますます厳しくなってきている。

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ためにマスクに貼り付けられる。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、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支障もきたす。
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。
近年、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以下、好ましくは０．２５μｍという要求が出てきている。

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劣る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の変形を生じてしまう。ペリクルは、貼り付けの時、約２００〜４００Ｎ（２０〜４０ｋｇ重）の大きな力でマスクに押し付けられる。マスク表面の平坦度は、ペリクルフレームに比べて平坦である。このためマスクへの押し付けが終わると、ペリクルフレームは元の形状に戻ろうとしマスクを変形させてしまう。

マスクが変形した場合、マスクの平坦度が悪くなる場合があり、その場合、露光装置内でデフォーカスの問題が発生する。一方でマスクが変形し平坦度が良くなる場合もあるが、この場合でもマスク表面に形成されたパターンが歪み、その結果、露光したときにウエハに転写されたパターン像が歪んでしまうという問題が発生する。
このパターンの歪みは平坦度が悪くなる場合も発生するので、結局ペリクルを貼り付けることによりマスクが変形する場合は、必ずパターン像が歪んでしまうという問題が発生する。

この問題を解決するために、これまでに平坦度の良いペリクルフレームが開発されてきた。しかしながら、ペリクルフレームは製造工程あるいはマスク貼り付け工程で生じる力や熱により変形しやすく、特に温度変化による影響は大きい。このためペリクルフレームには熱変形への対策が不可欠である。

本発明が解決しようとする課題は、熱変形によるペリクルフレームの変形を抑制し、第１に、ペリクルを露光原版に貼り付けても、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を極力低減することができるようなペリクルフレームの製造方法を提供することである。第２に、このようなペリクルフレームを有するリソグラフィ用ペリクルを提供することである。

すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段（１）及び（６）により達成される。好ましい実地態様である（２）〜（５）と共に列記する。
（１）所定温度で加熱処理しておくことで、リソグラフィー工程時の温度変化によるフレーム変形が実質的に生じないことを特徴とするリソグラフィ用ペリクルフレーム。
（２）前記温度変化によるフレーム変形が平坦度３μｍ以下である、（１）に記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
（３）前記加熱処理温度が１４０〜２５０℃であることを特徴とする、（１）に記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
（４）ヤング率が１〜８０ＧＰａである材料で構成された、（１）〜（３）のいずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
（５）アルミニウム合金で構成された、（１）〜（４）のいずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
（６）（１）〜（５）のいずれか１つに記載のペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜が張設され、他端面に露光原版用接着剤層を設けたリソグラフィ用リソグラフィ用ペリクル。

本発明によれば、熱による変形を平坦度３μｍ以下に低減したペリクルフレームを得ることができ、フレーム変形に起因する露光原版の変形を極力低減することが出来るようなペリクルフレーム及びリソグラフィ用ペリクルを提供することが出来る。

ペリクルの構成例を示す概念断面図の一例である。ペリクルフレーム加熱処理時の断面図の一例を示す図である。

図１に示したように、本発明のリソグラフィ用のペリクル６は、ペリクルフレーム３の上端面にペリクル膜貼り付け用接着層２を介してペリクル膜１を張設したもので、この場合、リソグラフィ用のペリクル６を露光原版（マスク又はレチクル）５に粘着させるための接着用粘着層４が通常ペリクルフレームの下端面に形成され、該接着用粘着層の下端面にライナー（不図示）を剥離可能に貼着してなるものである。また、ペリクルフレームには不図示の気圧調整用穴（通気口）が設置され、さらにパーティクル除去の目的でこの通気口に除塵用フィルター（不図示）が設けられていてもよい。

ペリクルフレームには、ジグ穴を設けてもよい。ジグ穴の深さ方向の形状は、特定されず、貫通さえしなければ、円柱の先にテーパーを有する凹みであってもよい。
前記気圧調整用穴の断面形状は、気圧調整用フィルターを貼り付ける外側面が平面であることが好ましい。
本発明のペリクルフレームは、マスクの形状に応じて適宜設計されるものであるが、通常ペリクル枠の平面形状はリング状あるいは矩形状、正方形状であり、マスクに設けられた回路パターン部を覆う大きさと形状とを備えている。矩形状（正方形状を含む。）のペリクル枠の角は丸みがついていても構わない。

ペリクル枠の高さは、好ましくは約１〜１０ｍｍであり、より好ましくは約２〜７ｍｍである。ペリクルフレームの上辺及び下辺は、好ましくは１〜５ｍｍ幅であり、より好ましくは２ｍｍである。
ペリクルフレームを構成する材質としては、ヤング率が１〜８０ＧＰａである材料が好ましく、アルミニウム合金、マグネシウム合金、合成樹脂等を好ましく例示することができ、アルミニウム合金がより好ましく用いられる。
アルミニウム合金としては、従来使用されているアルミニウム合金材が使用でき、好ましくは、ＪＩＳＡ７０７５、ＪＩＳＡ６０６１、ＪＩＳＡ５０５２材等が用いられるが、上述した断面形状を有し、ペリクルフレームとしての強度が確保される限り特に制限はない。

ペリクルフレーム表面は、被膜を設ける前に、サンドブラストや化学研磨によって粗化することが好ましい。本発明において、このフレーム表面の粗化の方法については、従来公知の方法を採用できる。アルミニウム合金材に対して、ステンレス粒、カーボランダム、ガラスビーズ等によって表面をブラスト処理し、さらにＮａＯＨ等によって化学研磨を行い、表面を粗化する方法が好ましい。
本発明のペリクルフレームは、従来からの慣用されているアルミニウム合金材であるＪＩＳＡ７０７５、ＪＩＳＡ６０６１、ＪＩＳＡ５０５２材などヤング率が６９ＧＰａ付近の材料を使用する代わりに、ヤング率が１以上５０ＧＰａ以下である材料で構成することも好ましい。ヤング率が上記の範囲内である材料としては、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が例示できる。

本発明において、ペリクルフレームの露光原版接着面及び／又はペリクル膜接着面において、露光原版接着面及び／又はペリクル膜接着面とペリクルフレーム内外側面とのなす角部にＣ面取りをすることが好ましい。
平均的なペリクルフレームの平坦度は、約２０〜８０μｍ程度である。本発明において、ペリクルフレームの平坦度を２０μｍ以下にすることが好ましい。
ペリクルフレームの平坦度が良いと、ペリクルをマスクに貼り付けた場合に、ペリクルフレームの変形量を小さくすることができ、その結果ペリクルフレームの変形応力を小さくして、マスクの変形を小さく抑えることができる。
なお、上記のペリクルフレームの「平坦度」とは、ペリクルフレームの各コーナー４点と４辺の中央４点の計８点において高さを測定し、仮想平面を算出して、その仮想平面からの各点の距離のうち最高点から最低点を引いた差で算出した値とした。

ペリクルフレームの平坦度は、「ＸＹ軸プログラムステージを有するレーザー変位計」により測定することができ、本発明においては、自製の変位計を使用した。
本発明において、ペリクルフレームは、迷光を吸収するために、黒色酸化被膜及び／又は黒色ポリマー被膜を有することが好ましい。また、ペリクルフレームがアルミニウム合金製である場合には、黒色アルマイト被膜及び／又はポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームであることが特に好ましい。

ペリクルフレーム表面の黒色アルマイト被膜の形成方法としては、一般的にＮａＯＨなどのアルカリ処理浴で数十秒処理した後、希硫酸水溶液中で陽極酸化を行い、次いで黒色染色、封孔処理することで、表面に黒色の酸化被膜を設けることができる。
また、ポリマー被膜（ポリマーコーティング）は様々な方法によって設けることができるが、一般にスプレー塗装、静電塗装、電着塗装などが挙げられ、電着塗装によってポリマー被膜を設けることがより好ましい。
電着塗装については、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂のいずれも使用できる。また、それぞれに対してアニオン電着塗装、カチオン電着塗装のいずれをも使用することができる。本発明では耐紫外線性能も求められるため、熱硬化型樹脂のアニオン電着塗装が、コーティングの安定性、外観、強度の点から好ましい。

本発明のリソグラフィ用ペリクルは、上記のペリクルフレームのいずれかに、上辺である一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜が張設され、下辺である他端面に露光原版接着用粘着剤を設けることにより製造することができる。
ペリクル膜の種類については特に制限はなく、例えば従来エキシマレーザー用に使用されている、非晶質フッ素ポリマー等が用いられる。非晶質フッ素ポリマーの例としては、サイトップ（旭硝子（株）製商品名）、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製商品名）等が挙げられる。これらのポリマーは、そのペリクル膜作製時に必要に応じて溶媒に溶解して使用してもよく、例えばフッ素系溶媒などで適宜溶解し得る。

加熱処理は、ペリクルフレームを所定温度に加熱すること、例えばペリクルフレームに通電加熱体を巻き付けるとか、赤外線を照射することも可能であり、系全体を所要温度雰囲気に供することでも良い。
加熱処理の温度は、１４０〜２５０℃であることが好ましい。
ペリクルフレームの加熱処理の温度は、１４０℃未満では熱変形抑制に対する効果が得にくく、また２５０℃を越えるとフレーム表面に亀裂が生じたり変色することがある。

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。
アニミニウム合金製で平坦度が約１５μｍ、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×３．５ｍｍ、幅２ｍｍのペリクルフレームを作製した。なお、ペリクルフレームの４つの角にＣ面取りを施した。

（実施例１）
平坦度５μｍ以下の石英板７上に、上記ペリクルフレーム３のマスク粘着剤を塗布する側が接するように置き、さらにペリクルフレームの上から押圧盤として石英板８を乗せた（図２）。この状態で２５０℃のオーブン中で２時間静置し、平坦度を測定した。その後ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で２５０℃のオーブン中に２０分静置し、再び平坦度を測定した。

（実施例２）
平坦度５μｍ以下の石英板上に、上記ペリクルフレームのマスク粘着剤を塗布する側が接するように置き、さらにペリクルフレームの上から押圧盤として石英板を乗せた。この状態で１８５℃のオーブン中で２時間静置し、平坦度を測定した。その後ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で２５０℃のオーブン中に２０分静置し、再び平坦度を測定した。

（実施例３）
平坦度５μｍ以下の石英板上に、上記ペリクルフレームのマスク粘着剤を塗布する側が接するように置き、さらにペリクルフレームの上から押圧盤として石英板を乗せた。この状態で１８５℃のオーブン中で２時間静置し、平坦度を測定した。その後ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で１８５℃のオーブン中に２０分静置し、再び平坦度を測定した。

（実施例４）
平坦度５μｍ以下の石英板上に、上記ペリクルフレームのマスク粘着剤を塗布する側が接するように置き、さらにペリクルフレームの上から押圧盤として石英板を乗せた。この状態で１４０℃のオーブン中で２時間静置し、平坦度を測定した。その後ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で１８５℃のオーブン中に２０分静置し、再び平坦度を測定した。

（実施例５）
平坦度５μｍ以下の石英板上に、上記ペリクルフレームのマスク粘着剤を塗布する側が接するように置き、さらにペリクルフレームの上から押圧盤として石英板を乗せた。この状態で１４０℃のオーブン中で２時間静置し、平坦度を測定した。その後ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で１４０℃のオーブン中に２０分静置し、再び平坦度を測定した。
（比較例１）
上記ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で２５０℃のオーブン中で２０分静置し、平坦度を測定した。

（比較例２）
上記ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で１８５℃のオーブン中で２０分静置し、平坦度を測定した。

（比較例３）
上記ペリクルフレームをガラス治具に吊るした状態で１４０℃のオーブン中で２０分静置し、平坦度を測定した。
以上の測定結果をまとめると、以下の表１に示すようになった。

１：ペリクル膜
２：（ペリクル膜貼り付け用）接着層
３：ペリクルフレーム
４：（露光原版に粘着させるための）接着用粘着層
５：露光原版（マスク又はレチクル）
６：ペリクル
７：基盤（石英板）
８：押圧盤（石英板）

Claims

所定温度で加熱処理しておくことで、リソグラフィー工程時の温度変化による変形が実質的に生じないことを特徴とするリソグラフィ用ペリクルフレーム。
前記温度変化によるフレーム変形が平坦度３μｍ以下である請求項１に記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
前記加熱処理温度が１４０〜２５０℃である請求項１に記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
ヤング率が１〜８０ＧＰａである材料で構成された、請求項１〜３のいずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
アルミニウム合金で構成された、請求項１〜４のいずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクルフレーム。
請求項１〜５いずれか１つに記載のペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜が張設され、他端面に露光原版用接着剤層を設けたリソグラフィ用ペリクル。