JP2018035014A - ペリクルの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造工程の簡素化を図ることのできるペリクルの製造方法の提供。
【解決手段】Si基板21の一方の主面21aに20nm以上10μm以下のSiC膜11を形成する工程と、SiC膜11におけるSi基板21が存在する側の主面とは反対側の主面11aに、貫通孔を含み環状の支持体12を接着する工程と、支持体12を接着する工程の後で、Si基板21を除去するためにウェットエッチングすることが可能な薬液に対して、Si基板21、SiC膜11、および支持体12を相対的に動かす工程を備えた、ペリクルの製造方法。
【選択図】図6

Description

本発明は、ペリクルの製造方法に関し、より特定的には、SiC(炭化ケイ素)膜を備えたペリクルの製造方法に関する。
半導体素子の製造技術の一つにフォトリソグラフィ技術がある。フォトリソグラフィ技術では、半導体素子の微細化に伴い、露光装置の光源の短波長化が進んでいる。現在、最先端の半導体素子製造工場で使用される露光装置の光源としては、KrF(フッ化クリプトン)エキシマレーザー(波長248nm)またはArF(フッ化アルゴン)エキシマレーザー(波長193nm)などが主流となっている。また次世代の光源として、EUV(Extreme Ultraviolet)光(波長13.5nm)の光源の開発が進んでいる。
フォトリソグラフィ技術では、マスクへの異物付着防止のために、フォトマスクにペリクルが貼り付けられる。ペリクルにおける露光装置の光源からの光を透過させる部分であるペリクル膜も、露光装置の光源の進化とともに進化している。露光装置の光源としてArFエキシマレーザーなどが用いられていた頃には(ArF世代の光源には)、ペリクル膜として有機系材料が用いられていた。EUV光用ペリクル膜としては、EUV光に対して高い透過率および耐性を有する無機系材料を使用することが検討されている。このような無機系材料としては、たとえばSi(ケイ素)、SiN(窒化ケイ素)、SiC、またはC(グラファイト、グラフェン、ダイヤモンドライクカーボン、もしくはアモルファスカーボンなど)などが挙げられる。
無機系材料のうち特にSiCは、高い光透過率および耐性を有しているため、EUV光用ペリクル膜として適している。一方、SiCは機械的強度が高い材料であるが、SiC薄膜をペリクル膜として使用する場合には、SiC薄膜の一部をSi基板などよりなる支持体で支持する必要がある。SiC薄膜の一部をSi基板で支持したペリクルは、通常、Si基板上にSiC薄膜を形成した後、Si基板の一部をエッチングすることにより作製される。
SiC薄膜を備えたペリクルの製造方法は、たとえば下記特許文献1および2などに開示されている。下記特許文献1には、支持材であるSi基板上に多結晶SiC膜を形成した後、Si基板の一部をウエットエッチングすることにより、Si基板をメッシュ状にする技術が開示されている。
下記特許文献2には、Si結晶よりなるペリクル膜と、Si基板よりなる第2ペリクル枠との複合部材の製造方法が開示されている。この製造方法では、Si基板上にSiC結晶膜を形成し、Si基板のSi結晶膜非形成面側から、Si基板の中央部をエッチングしてこの中央部のSi基板を除去する。また下記特許文献2には、ペリクル膜としてSiCを用いてもよいことが開示されている。
国際公開第2014/188710号パンフレット 国際公開第2015/166927号パンフレット
上述のように、SiC薄膜を備えたペリクルは、従来、Si基板上にSiC薄膜を形成した後、Si基板の一部をエッチングすることにより作製されていた。このため、製造工程が煩雑であった。また、製造工程の煩雑さに起因して製造コストの増大を招いていた。
すなわち、Si基板の一部をエッチングする際には、Si基板上にフォトレジストを形成する工程と、フォトレジストを露光することによりパターニングする工程と、フォトレジストをマスクとしてSi基板の一部をエッチングする工程と、エッチング後にフォトレジストを除去する工程とが必要であった。また、Siのエッチング選択性を向上する場合には、Si基板上にハードマスク(SiCやSiNなど)を形成する工程と、ハードマスク上にフォトレジストを形成する工程と、フォトレジストを露光することによりパターニングする工程と、フォトレジストをマスクとしてハードマスクをエッチングする工程と、ハードマスクをマスクとしてSi基板の一部をエッチングする工程と、エッチング後にフォトレジストおよびハードマスクを除去する工程とが必要であった。さらに、フォトレジストを露光するためのマスクを準備する必要があった。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、製造工程の簡素化を図ることのできるペリクルの製造方法を提供することである。
本発明の一の局面に従うペリクルの製造方法は、基板の一方の主面にSiC膜を形成する工程と、SiC膜における基板が存在する側の主面とは反対側の主面に、貫通孔を含む支持体を接着する工程と、支持体を接着する工程の後で、基板を除去する工程とを備える。
上記製造方法において好ましくは、SiC膜の厚さは20nm以上10μm以下である。
上記製造方法において好ましくは、基板はSiよりなる。
上記製造方法において好ましくは、支持体は環状の平面形状を有する。
上記製造方法において好ましくは、基板を除去する工程は、基板をウエットエッチングすることが可能な薬液に対して基板、SiC膜、および支持体を相対的に動かす工程を含む。
上記製造方法において好ましくは、薬液に対して基板、SiC膜、および支持体を相対的に動かす工程において、基板、SiC膜、および支持体を、基板の他方の主面に対して平行な平面内の方向に動かす。
上記製造方法において好ましくは、薬液に対して基板、SiC膜、および支持体を相対的に動かす工程において、基板、SiC膜、および支持体を回転させた状態で、薬液を基板の他方の主面に注入する。
上記製造方法において好ましくは、薬液としてフッ酸および硝酸を含む混酸を用いる。
本発明によれば、製造工程の簡素化を図ることのできるペリクルの製造方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態におけるペリクル1の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態において、SiC膜11の上面11b側から見た場合のペリクル1の構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態におけるペリクル1の製造方法の第1の工程を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるペリクル1の製造方法の第2の工程を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるペリクル1の製造方法の第3の工程を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるペリクル1の製造方法の第4の工程を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるSiのウエットエッチングの第1の方法を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態におけるSiのウエットエッチングの第2の方法を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態におけるSiのウエットエッチングの第3の方法を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態におけるペリクル1の使用方法を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態におけるペリクル1の構成を示す断面図である。なお図1は、SiC膜11の上面11bに対して垂直な平面で切った場合の断面図である。
図1を参照して、本実施の形態におけるペリクル1は、SiC膜11と、支持体12と、接着剤層13とを備えている。
支持体12は、貫通孔12aを含んでおり、環状の平面形状を有している。支持体12は貫通孔を含んでいればよく、環状の平面形状の他、多数の貫通孔を有する形状であるメッシュ状などの平面形状を有していてもよい。
支持体12は任意の材料よりなっており、たとえばAl(アルミニウム)、Al合金(5000系、6000系、7000系など)、ステンレス、Si、Si合金、Fe(鉄)、Fe系合金、炭素鋼、工具鋼、セラミックス、金属−セラミックス複合材料、または樹脂などよりなっている。特に支持体12は、軽量であり剛性が高いという観点で、AlまたはAl合金よりなっていることが好ましい。
SiC膜11は、支持体12の上面12bに設けられている。SiC膜11は、下面11aと、上面11bとを含んでいる。SiC膜11の下面11aは、環状の支持体12の貫通孔12aに露出している。
SiC膜11は、20nm以上10μm以下の厚さwを有している。厚さwは、好ましくは1μm以下であり、より好ましくは500nm以下である。SiC膜11は、単結晶3C−SiC、多結晶3C−SiC、またはアモルファスSiCなどよりなっている。特に、SiC膜11が後述するSi基板21(図3)の表面にエピタキシャル成長されたものである場合、一般的に、SiC膜11は3C−SiCよりなっている。
接着剤層13は、SiC膜11と支持体12との間に設けられており、SiC膜11と支持体12とを直接接着している。接着剤層13は任意の材料よりなっており、たとえばアクリル樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、ポリイミド樹脂接着剤、シリコーン樹脂接着剤、無機系接着剤、両面粘着テープ、シリコーン樹脂粘着剤、アクリル系粘着剤、またはポリオレフィン系粘着剤などよりなっている。
図2は、本発明の一実施の形態において、SiC膜11の上面11b側から見た場合のペリクル1の構成を示す平面図である。図2では、支持体12および接着剤層13の形状を示す目的で、支持体12および接着剤層13が点線で示されているが、実際には支持体12および接着剤層13は直接には見えない。また図1は、図2におけるI−I線に沿った断面図に相当する。
図2を参照して、SiC膜11および支持体12の各々は、任意の平面形状を有している。SiC膜11はその一部を環状の支持体12によって支持されている。これにより、SiC膜11の機械的強度が支持体12によって補強されている。たとえば図2(a)に示すように、SiC膜11は円の平面形状を有しており、支持体12は四角環状の平面形状を有していてもよい。図2(a)に示す構造は、SiC膜11の厚さによっては、支持体12の外側の部分に存在するSiC膜11が割れ、SiC膜11が支持体12の外形と同じ平面形状(後述の図2(c)に示す形状)になることもある。また、図2(b)に示すように、SiC膜11は円の平面形状を有しており、支持体12は円環状の平面形状を有していてもよい。また、図2(c)に示すように、SiC膜11は矩形の平面形状を有しており、支持体12は四角環状の平面形状を有していてもよい。さらに図2(d)に示すように、SiC膜11および支持体12の各々は円の平面形状を有しており、貫通孔12aは矩形の平面形状を有していてもよい。支持体12および貫通孔12aの大きさは任意であり、ペリクル1に要求される機械的強度や光透過率などに応じて決定されてもよい。
次に、本実施の形態におけるペリクル1の製造方法について、図3〜図6を用いて説明する。
図3を参照して、たとえば円板状のSi基板21を準備する。Si基板21の下面21aには(111)面が露出している。Si基板21の下面21aには(100)面や(110)面が露出していてもよい。
図4を参照して、次に、Si基板21の下面21aにSiC膜11を形成する。SiC膜11は、たとえば、Si基板21の下面21aを炭化することで得られたSiCよりなる下地層に、ガスソースMBE(Molecular Beam Epitaxy)法、またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法(LPCVDやプラズマCVDも含む)などを用いて成膜される。またSiC膜11は、Si基板21の下面21aを炭化することのみによって形成されてもよい。さらに、SiC膜11は、Si基板21の下面21aにガスソースMBE法またはCVD法(LPCVDやプラズマCVDも含む)などを用いて成膜されてもよい。好ましくは、SiC膜11は超高真空CVDを用いて成膜されてもよい。この場合、SiC膜11はたとえばVCE(Vacuum Chemical Epitaxy)(登録商標)装置を用いて成膜され、成長圧力は10-4〜1Paとなる。
なお、SiC膜11の下地となる基板としては任意のものを用いることができるが、上層となるSiC膜の結晶性や後工程での除去の容易性などを考慮して決定されることが好ましい。具体的には、SiC膜11の下地となる基板として、Si基板21の代わりに石英基板などが用いられてもよい。
図5を参照して、次に、接着剤層13を用いてSiC膜11の下面11aに支持体12を接着する。下面11aは、SiC膜11におけるSi基板21が存在する側の主面(上面11b)とは反対側の主面である。これにより、Si基板21と、SiC膜11と、支持体12と、接着剤層13とを含む中間体2が得られる。
図6を参照して、続いて、中間体2からSi基板21を除去する。これにより、SiC膜11の上面11b全体が露出する。Si基板21を除去する際には、始めにSiの除去速度が比較的速い方法(たとえば機械研磨など)でSiを除去することにより、Si基板21の厚さを任意の厚さまで減少させ、続いてSiの除去速度が比較的遅い方法(たとえばウエットエッチングなど)でSiを除去することにより、Si基板21を完全に除去することが好ましい。
Siのウエットエッチングを行う場合に用いる薬液は、Siをウエットエッチングすることが可能な薬液であればよく、たとえばフッ酸および硝酸を含む混酸や、水酸化カリウム(KOH)水溶液などであってもよい。
Siのウエットエッチングは、薬液に対して中間体2を相対的に動かすことにより行われることが好ましい。中間体2を動かすことには、中間体2の位置を変えずに中間体2を回転させることと、中間体2の位置を変える(言い換えれば、中間体2を移動させる)ことと、中間体2の位置を変えながら中間体2を回転させることなどが含まれる。
Siのウエットエッチングの薬液として、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液を用いた場合、SiC膜11中に低密度で存在するピンホールを通じてSiC膜11までもがエッチングされることがある。SiC膜11がエッチングされることを抑止し、SiC膜11の品質を良好にするためには、Siのウエットエッチングの薬液として上述の混酸を用いることが好ましい。
Siのウエットエッチングの際に中間体2を動かす方向は任意である。しかし、中間体2を動かしている間に薬液から受ける圧力によりSiC膜11が破損する事態を回避するためには、以下の第1〜第3の方法のように、Si基板21の上面21bに対して平行な平面(図7〜図9中の平面PL)内の方向に中間体2を動かすことが好ましい。上面21bは、Si基板21におけるSiC膜11が形成された側の主面である下面21aとは反対側の主面である。
図7〜図9は、本発明の一実施の形態におけるSiのウエットエッチングの第1〜第3の方法を模式的に示す図である。
図7を参照して、第1の方法は、スピンエッチングによりSiを除去する方法である。第1の方法では、Si基板21の上面21bが上を向くように中間体2を固定台HPに固定する。中間体2を固定台HPに固定する際には、SiC膜11の損傷を防ぐために、支持体12が把持されることが好ましい。そして、矢印AR1で示すように、上面21bと直交する方向に延在する回転軸を中心として固定台HPを回転させる。このようにして、中間体2の位置を変えずに中間体2を回転させた状態で、ウエットエッチングに用いる薬液MA(エッチング液)をSi基板21の上面21bに注入する。固定台HPの回転数は、たとえば500〜1500rpm程度に設定される。
図8を参照して、第2の方法では、複数の中間体2を立てた状態で固定台HPに固定する。そして、反応容器CSの内部に充填された薬液MAに複数の中間体2を浸漬し、Si基板21の上面21bに対して平行な平面PL内で、矢印AR2で示すように中間体2の位置を変えながら中間体2および固定台HPを回転させる。
図9を参照して、第3の方法では、Si基板21の上面21bが上を向くように中間体2を固定台HPに固定する。そして、反応容器CSの内部に充填された薬液MAに中間体2を浸漬し、Si基板21の上面21bに対して平行な平面PL内で、矢印AR3で示すように中間体2および固定台HPを直線上で往復移動させる。
図10は、本発明の一実施の形態におけるペリクル1の使用方法を示す断面図である。
図10を参照して、マスクMKの表面には、露光光を遮光するためのパターンPNと、ペリクル1を支持するためのペリクルフレームPFとが設けられている。ペリクル1は、マスクMK側を支持体12とし、マスクMKとは反対側をSiC膜11とした状態で、ペリクルフレームPFに対して接着などにより固定されている。ペリクル1は、必要に応じて、マスクMKやペリクルフレームPFの形状に合わせて加工されてもよい。
ペリクル1は、露光の際にマスクMKに付着した異物が露光対象物(半導体基板など)上で焦点を結ぶことによる露光トラブルを防止するためのものである。露光光は、矢印AR4で示すように、ペリクル1のSiC膜11を透過してマスクMKの表面に進入する。パターンPNの隙間を通過した一部の露光光は、マスクMKの表面で反射し、ペリクル1のSiC膜11を透過する。その後、露光光は、露光対象物の表面に塗布されたフォトレジスト(図示無し)に照射される。
露光光としては任意の波長のものを用いることができるが、高い解像度のリソグラフィー技術を実現するためには、露光光として、数10nm〜数nmの波長を有するEUV光が用いられることが好ましい。SiCは、Siに比べて化学的に安定であり、EUV光に対して高い透過率および高い耐光性を有しているため、露光光としてEUV光を用いる場合のペリクル膜として好適である。特に、本実施の形態のペリクル1のように、20nm以上10μm以下という非常に薄いSiC膜11をペリクル膜として用いることにより、一層高い透過率を実現することができる。
本実施の形態によれば、SiC膜11を形成した後にSi基板21を完全に除去するので、Si基板21の一部をエッチングするための工程(フォトレジストやハードマスクをパターニングする工程や除去する工程など)を省略することができる、その結果、製造工程の簡素化を図ることができ、ペリクルの製造コストを低減することができる。また、SiC膜11は支持体12によって支持されるので、SiC膜11の機械的強度を確保しつつSiC膜11を薄膜化することができる。
また、ウエットエッチングの薬液に対して中間体2を相対的に動かすことにより、Si基板21をウエットエッチングする場合には、Si基板21のウエットエッチング中にSiC膜11にクラックが入ったり、Si基板21からSiC膜11が剥がれたりする事態を抑止することができ、ペリクル1におけるSiC膜11の薄膜化を図ることができる。
特に、Siのウエットエッチングの方法として、スピンエッチングによりSiを除去する方法(図7に示す第1の方法)を採用した場合には、ウエットエッチング中にSiC膜11が薬液に曝されるのは、Si基板21が完全に除去されSiC膜11の上面11bが露出している間だけである。ウエットエッチング中にSiC膜11の下面11aが薬液に曝されることはないため、薬液によるSiC膜11のダメージを最小限に留めることができる。さらに、ウエットエッチング中に支持体12および接着剤層13が薬液に曝されることはないため、支持体12および接着剤層13を構成する材料の薬液に対する耐性を考慮する必要がなくなり、支持体12および接着剤層13を構成する材料の選択の自由度が高まる。また、エッチング薬液に対して耐性がない支持体12の材料を用いた場合にも、支持体12が薬液に曝されることがないため、支持体12として広範な材質を選択することができ好適である。
また、Siのウエットエッチングの薬液として混酸を用いることにより、薬液によるSiC膜11のダメージを抑止することができる。その結果、SiC膜11の歩留まりを向上することができ、SiC膜を大面積で形成することができる。
[その他]
上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 ペリクル
2 中間体
11 SiC(炭化ケイ素)膜
11a SiC膜の下面
11b SiC膜の上面
12 支持体
12a 支持体の貫通孔
12b 支持体の上面
13 接着剤層
21 Si(ケイ素)基板
21a Si基板の下面
21b Si基板の上面
CS 反応容器
HP 固定台
MA 薬液
MK マスク
PF ペリクルフレーム
PL Si基板の上面に対して平行な平面
PN パターン

Claims (8)

  1. 基板の一方の主面にSiC膜を形成する工程と、
    前記SiC膜における前記基板が存在する側の主面とは反対側の主面に、貫通孔を含む支持体を接着する工程と、
    前記支持体を接着する工程の後で、前記基板を除去する工程とを備えた、ペリクルの製造方法。
  2. 前記SiC膜の厚さは20nm以上10μm以下である、請求項1に記載のペリクルの製造方法。
  3. 前記基板はSiよりなる、請求項1または2に記載のペリクルの製造方法。
  4. 前記支持体は環状の平面形状を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のペリクルの製造方法。
  5. 前記基板を除去する工程は、前記基板をウエットエッチングすることが可能な薬液に対して前記基板、前記SiC膜、および前記支持体を相対的に動かす工程を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のペリクルの製造方法。
  6. 前記薬液に対して前記基板、前記SiC膜、および前記支持体を相対的に動かす工程において、前記基板、前記SiC膜、および前記支持体を、前記基板の他方の主面に対して平行な平面内の方向に動かす、請求項5に記載のペリクルの製造方法。
  7. 前記薬液に対して前記基板、前記SiC膜、および前記支持体を相対的に動かす工程において、前記基板、前記SiC膜、および前記支持体を回転させた状態で、前記薬液を前記基板の他方の主面に注入する、請求項6に記載のペリクルの製造方法。
  8. 前記薬液としてフッ酸および硝酸を含む混酸を用いる、請求項5〜7のいずれかに記載のペリクルの製造方法。
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