JP3529062B2 - ペリクル及びレチクル - Google Patents

ペリクル及びレチクル

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ペリクル及びレチクル
に係わり、特に防塵効果が高く、取扱い性に優れ、且つ
半永久的に使用可能な長寿命ペリクル及びレチクルに関
する。
【0002】
【従来の技術】ステッパー露光をする場合、通常、レチ
クル上へ異物が付着しレジストパターンに欠陥が発生す
るのを防止するため、防塵用のペリクルを装着したレチ
クルが用いられている。
【0003】従来のペリクルは、図5に示すように、ア
ルミニウム製のペリクルフレーム51に数百nm〜数μ
m厚のニトロセルロース等からなるペリクル膜52を張
着したものが用いられ、これをレチクル50板上の回路
パターン53を覆うように配設し接着剤54で固定して
いる。
【0004】しかし、このようなレチクルでは、接着剤
54の一部が欠落して回路上に付着したり、あるいは露
光を繰り返し行うことにより接着剤が分解し回路パター
ン上に再付着してパターンの欠陥を生じてしまう等の問
題がある。この問題は、露光波長に短波長の光を用いる
場合ほど顕著になる。また、例えばi線、g線それ自体
は接着剤を分解作用は比較的少ないため、それほど大き
な問題とはならないが、光源から同時に放射される短波
長光により分解が加速されるという問題がある。このた
め、現場においては定期的に異物検査を行い、異物が認
められる度毎にペリクルを交換するという手順を踏むの
が現状である。この交換周期はレチクル使用頻度、露光
波長等により異なるが、通常1〜3カ月である。
【0005】また、ペリクル膜は破損し易いため、膜の
フレームへの張着やレチクルへの装着には細心の注意と
熟練を要する。また、ペリクル膜上の異物は、焼き付け
されるレジストパターンへの影響は少ないとは言えそれ
には限度があり、大きなゴミが付着したり多量に付着し
た場合にはパターンの欠陥が生じるため、ゴミを取り除
かなければならないが、その除去は実際上困難である。
【0006】ペリクルを取り外す場合も、ペリクル膜の
剥離・除去、フレームの剥離等の工程が必要で、レチク
ルパターンを傷付けないよう細心の注意を要するもので
ある。
【0007】以上のように、従来のペリクルは寿命が短
く、しかも交換にかなりの工数を必要とする事から生産
性が低くなり、最終的には半導体デバイスの価格をつり
上げるという問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】かかる状況に鑑み、本
発明は、ペリクル及びレチクルの取扱い性を改善すると
ともに、接着剤による回路パターン面の汚染の問題を解
決したペリクル及びレチクルを提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のペリクルは、フ
レームの上面に透明体を接合したペリクルにおいて、前
記フレーム及び透明体を石英ガラスで構成したことを特
徴とする。
【0010】前記フレーム及び前記透明体の接合面は、
光学的平面に研磨して溶着したことを特徴とする。平面
のニュートンリング数は3本以下、平滑度は3μm以下
であるのが好ましい。
【0011】前記フレームと前記透明体は、接合部を重
ね合わせた後、300〜800℃の雰囲気中で溶着した
ことを特徴とする。あるいは、接合部を重ね合わせた
後、微細バーナーで接合部を加熱して溶着させたことを
特徴とする。
【0012】本発明のレチクルは、上記ペリクルをレチ
クル板の回路パターン面側に配設したことを特徴とす
る。あるいは、上記ペリクルをレチクル板の両面に配設
したことを特徴とする。
【0013】前記ペリクルフレームとレチクル板は、接
合部を重ね合わせた後、300〜800℃の雰囲気中で
溶着させるのが好ましい。あるいは、接合部を重ね合わ
せた後、微細バーナーで接合部を加熱して溶着させても
良い。
【作用】本発明のペリクルは、フレーム及び透明体に石
英ガラスを用いることにより、取扱い性を高めるととも
に、たとえ透明体(薄板石英ガラス)上にゴミ等が付着
しても容易に除去することが可能となる。またフレーム
及び透明体を光学的平面まで研磨することにより、低温
で両者を溶着可能となり、接着剤を用いずにペリクルを
作製することができる。
【0014】フレーム及び薄板ガラスの研磨面は、低温
で溶着できる程度の平面とするのが好ましい。具体的に
は、例えばニュートンリングの数で3本以下、平滑度R
aで3μm以下とするのが好ましく、さらにはニュート
ンリングの数で2本以下、平滑度Raで2μm以下とす
るのが一層好ましい。
【0015】光学的平面に研磨したフレームと透明体
は、接触させて押さえるだけで物理的な相互作用が働
き、重力に対しても透明体が落下しない程度に保持され
るようになるが、これを加熱雰囲気に放置することによ
り接合強度は著しく向上する。これは、接合面で溶着が
起こり、溶着と物理的相互作用により透明体がフレーム
上に強固に固定されるためと考えられる。
【0016】溶着方法としては、この他に、プロパンや
水素ガス等のマイクロガスバーナにより、溶着部を加熱
することで溶着することも可能である。この場合、バー
ナのノズルは0.3mmφ程度のものが好適に用いられ
る。
【0017】本発明において、透明体として用いる石英
ガラスの厚さは、0.01〜0.5mmが好ましく、取
扱い性、生産性及び溶着性を考慮すると0.05〜0.
5mmが好ましい。また、透明体の少なくとも片面に、
少なくとも露光波長に対する反射防止効果を有する膜を
形成するのが好ましい。
【0018】反射防止膜は、公知のMgF2,Al2O
3,ZrO2等を用いて単層、2層、4層またはそれ以上
の公知の構成とし、用いる露光波長に対し反射率が極小
値をとる膜構成とすれば良い。形成方法は、例えば真空
蒸着法等公知の方法を用いれば良い。
【0019】また、フレームの幅は、1〜5mmが好ま
しく、また2〜3mmがより好ましい。この範囲で溶着
がより容易になる。フレームの高さは、通常3〜5mm
程度が用いられる。
【0020】本発明のレチクルは、上記本発明のペリク
ルをレチクル上の回路パターンを保護するように配設し
たものである。
【0021】本発明において、ペリクルフレームと透明
体との接合及びペリクルのレチクル板上への接合は、従
来のように接着剤を用いることも可能である。
【0022】しかしながら、ペリクル交換に関する工数
増加及びパターン焼き付けの信頼性等を考慮すると、ペ
リクルフレームと薄板ガラスの場合と同様にレチクルと
ペリクルを加熱溶着して固定するのが好ましい。この場
合、フレームのレチクルとの接合部は光学的平面まで研
磨するのが好ましい。レチクルとペリクルを合わせ、加
圧した状態で加熱雰囲気中に放置する事により溶着する
ことができる。
【0023】本発明において、ペリクルフレームと透明
体またはペリクルフレームとレチクル板を溶着させるた
めの雰囲気の温度としては、300℃以上さらには50
0℃以上が好ましく、この温度範囲で接合強度は一層向
上する。一方、上限温度は回路パターン(酸化クロム
等)への影響及び薄板ガラスの歪等を考慮して800℃
以下とするのが好ましい。
【0024】ペリクルフレームとレチクル溶着は、マイ
クロバーナで加熱して行っても良い。この場合、(1)
レチクル板側から重なり部の中心線に沿って、バーナー
の炎をあてても良いし、(2)レチクル板とペリクルフ
レーム外周の接触部にバーナーの炎を当てて溶着しても
良い。接合強度は後者の方が大きくなり、また、平面性
の劣るフレームや薄板ガラスを用いることができる。
【0025】ペリクル、レチクル板とも石英ガラス製と
して、接着剤を使わずに作製することによって、H2S
O4,NH4OH,NH4OH−H2O2等の薬剤を用いて
洗浄することが可能となる。従って、ペリクルやレチク
ル板等にゴミが付いた場合でも、上記薬剤洗浄により容
易に且つ完全にゴミを取り除くことができる。
【0026】さらに、本発明においては、レチクル板の
両側に上記ペリクルを設けても良い。縮小光学系の場合
には、波面光学的には、露光波長の出射側のペリクルの
透明体は入射側よりも薄くするのが好ましい。
【0027】以上述べたように、本発明の構成をとるこ
とにより、ペリクルを交換することなくレチクルを半永
久的に使用することが可能となる。
【0028】また、これまでは、回路パターン等の保護
用透明体として、石英製薄板ガラスを用いた場合につい
て述べてきたが、従来の如くニトロセルロースに代表さ
れる有機膜を用い、フレームとレチクル板とを溶着によ
り固定しても良い。この場合、強度の弱い有機膜を用い
るために取扱い性等は劣るが、フレームとレチクル板と
の接合部の接着剤を排除したため、接着剤が光によって
分解し、再度回路面に付着するという上記問題等を回避
することができ、使用期間を延ばすことが可能となる。
尚、本発明において、有機膜はニトロセルロースに限る
ことはなく、フッ素樹脂その他の樹脂膜を用いることも
できる。あるいは、これらに有機ポリマー、無機質の反
射防止膜をコートしたものも好適に用いることができ
る。
【0029】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。
【0030】(実施例1) 図1に本発明のペリクルの一例を示す。図1(a)は平
面図、図1(b)は図1(a)のA−A’に沿った断面
図である。図において、10はペリクル本体、11は石
英ガラス製ペリクルフレーム、12は透明体であり、溶
着部以外に反射防止膜13を形成した薄板石英ガラスで
ある。
【0031】ペリクルフレーム11については、まず加
熱したグラファイト製の型に2酸化珪素粉末を入れ溶融
・凝固し、適当な厚さに切断した。続いて、接合させる
部分a、bをニュートンリング3本、平滑度Ra=3μ
m以下まで研磨した。このようにして作製したフレーム
の形状は、高さ(t1)4mm、外寸(L)100m
m、幅(d)2.5mmである。
【0032】一方、薄板ガラス12は、厚さ(t2)
0.1mm、100mm角の石英ガラス板をニュートン
リング数3本、平滑度Ra=3μm以下まで研磨した
後、真空蒸着装置に設置して接合する部分aを除いて反
射防止膜13を形成した。
【0033】以上のようにして、ペリクルフレームと薄
板ガラスを複数個作製し、フレームと薄板ガラスを重ね
合わせ、20gの加重をかけた状態で炉内に入れ、20
0〜800℃の間の種々の温度に昇温して15分放置し
た。
【0034】冷却後、接合したペリクルを取り出し、接
合状態を調べたところ、300℃以上の処理で接合強度
はより大きくなることが分かった。また、上記温度範囲
では薄板ガラスの平面性は接合前に比べ全く変化はなか
った。
【0035】なお、本実施例では、フレームは成型した
ものを用いたが、適当な寸法の石英ガラス板材を溶着し
たものを用いても同様の結果が得られることは言うまで
もない。
【0036】(実施例2) 実施例1と同様にして、フレーム及び薄板ガラスを用意
し、これを重ね合わせ、先端0.3mmのプロパンガス
バーナーで重なり部の中心線に沿って薄板ガラス側から
加熱し、両者を溶着させた。
【0037】このようにして得られたペリクルは、フレ
ームと薄板ガラスの接合強度は十分高く、また、薄板ガ
ラスの平坦性も全く変化はなかった。
【0038】(実施例3) 図2に本発明のレチクルの一例を示す。図において、2
0はレチクル板、21はペリクル、22は回路パターン
である。なお、ペリクル21は実施例1で500℃で溶
着して作製したペリクルである。
【0039】石英ガラス製5インチ角のレチクル20の
回路パターンを保護するように囲んでペリクル21を配
置し、20gの加重をかけた状態で炉内に設置し、50
0℃に昇温して15分間放置した。
【0040】以上により、レチクルとペリクル板は強固
に接合することが確認され、しかも、回路パターンには
全く影響はみられなかった。
【0041】また、完成したペリクル21を用いず、レ
チクル20上に実施例1のペリクルフレーム及び石英薄
板ガラスを配置し、これに加重をかけた状態で炉内に設
置し、500℃に昇温して15分間放置して作製したレ
チクルの場合も同様に高い接合強度が得られた。
【0042】(実施例4) 図3に、本発明の第4の実施例を示す。本実施例では、
レチクル板の両面を2つのペリクルで保護する構成とし
たものである。
【0043】図3(a)は、2つのペリクル31、32
の間にレチクル板30を挟み、実施例3と同様にして炉
内で500℃に昇温して溶着させたものである。
【0044】図3(b)は、2つのペリクル31、32
の間にレチクル板30を挟み、図に矢印Aで示した接合
部を外周に沿ってバーナーで加熱して溶着したものであ
る。
【0047】図3(c)は、実施例3と同様にして、回
路パターン面にペリクル31を接合させた後、実施例2
と同様にバーナーで、回路パターンと反対側面にペリク
ル32を接合したものである。バーナーをレチクル板側
から加熱して(図の矢印B)溶着させる関係上、ペリク
ル32のフレームは、ペリクル31のフレームよりも大
きくしてある。
【0045】以上のようにして、作製したレチクルは、
部材間の接合強度がいずれも十分に高く、また回路パタ
ーンには全く変化はなかった。
【0046】
【発明の効果】本発明のペリクルは、機械的強度及び取
扱い性に優れ、またたとえゴミ等が付着しても容易に除
去することが可能である。
【0047】 また、本発明のレチクルは、ペリクルの
固定に接着剤を用いずに作製できるため、接着剤による
汚染を抑制することができ、レチクル交換周期を延ばす
ことができる。 従って、半導体製造プロセスにお
ける生産性は向上し、半導体装置のコストダウンを達成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のペリクルを示す模式図である。
【図2】実施例3のレチクルを示す模式図である。
【図3】実施例4のレチクルを示す模式図である。
【図4】実施例5のレチクルを示す模式図である。
【図5】従来のレチクルを示す模式図である。
【符号の説明】
10、21、31、32 ペリクル、 11、41 ペリクルフレーム、 12 薄板石英ガラス、 13 反射防止膜、 20、30、40、50 レチクル板、 22、33、43、53 回路パターン、 42、52 ニトロセルロース膜、 51 アルミニウム製フレーム、 54 接着剤。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレームの上面に透明体を接合したペリ
    クルにおいて、前記フレーム及び透明体を石英ガラスで
    構成し、前記フレームと前記透明体の接合面は、光学的
    平面に研磨して、溶着したことを特徴とする請求項1に
    記載のペリクル。
  2. 【請求項2】 前記光学的平面はニュートンリング数で
    3本以下であり、平滑度は3μm以下であることを特徴
    とする請求項1に記載のペリクル。
  3. 【請求項3】 前記フレームと前記透明体は、接合部を
    重ね合わせた後、300〜800℃の雰囲気中で溶着さ
    せたことを特徴とする請求項1または2に記載のペリク
    ル。
  4. 【請求項4】 前記フレームと前記透明体は、接合部を
    重ね合わせた後、微細バーナーで接合部を加熱して溶着
    させたことを特徴とする請求項1または2に記載のペリク
    ル。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載のペ
    リクルをレチクル板の回路パターン面側または両面に配
    設したことを特徴とするレチクル。
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