JP3775745B2

JP3775745B2 - レチクル

Info

Publication number: JP3775745B2
Application number: JP2003330776A
Authority: JP
Inventors: 昌樹楠原
Original assignee: Watanabe Shoko KK
Current assignee: Watanabe Shoko KK
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP2004004998A

Description

本発明は、レチクルに係り、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レチクルに関する。

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。

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μｍ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。

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。

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。

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。

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。

かかる状況に鑑み、本発明は、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レチクルを提供することを目的とする。

本発明のレチクルは、レチクル板の回路パターン側の面または両面にペリクルを配設したレチクルにおいて、該ペリクルのフレームが石英ガラスからなり、該フレームの一方の端面が溶着により前記レチクル板に接合され、ペリクルの他方の端面に有機膜が張着されていることを特徴とする。

参考発明のペリクルは、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。

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。

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。

参考発明のレチクルは、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。

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。

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。

参考発明のペリクルは、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。

（作用）
参考発明のペリクルは、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。

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Ｒａ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。

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。

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。

参考発明において、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。

反射防止膜は、公知のＭｇＦ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，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。

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。

参考発明のレチクルは、上記参考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。

参考発明において、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、前述したように接着剤による悪影響はあるが、ペリクルの再利用やペリクル膜上のゴミ除去が可能となり、ペリクルコストを従来に比べて大幅に下げることができる。

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。

参考発明において、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５００℃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。

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。

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、Ｈ₂ＳＯ₄，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。

さらに、参考発明においては、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。

以上述べたように、参考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。

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。

透明体に有機膜を用いてレチクルを構成する場合は、ペリクルフレームの一方の端面をレチクル板に溶着した後ペリクルフレームの他方の端面に有機膜を張着しても良いし、あるいはペリクルフレームに有機膜を張着した後レチクル板に溶着しても良い。但し、有機膜を張着したペリクルをレチクル板に溶着する場合は、有機膜を損傷しないように低温で処理する必要がある。この場合、例えば、有機膜を加熱しないようにレチクル板側から上記のマイクロバーナをあて溶着部分のみを加熱するようにして溶着すれば良い。

以下に参考例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明がこれら参考例に限定されることはない。

（参考例１）
図１に参考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。

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＝３μｍ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（ｔ_１）４ｍｍ、外寸（Ｌ）１００ｍｍ、幅（ｄ）２．５ｍｍである。

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。

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、２００〜８００℃の間の種々の温度に昇温して１５分放置した。

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。

なお、参考例では、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。

（参考例２）
参考例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。

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。

（参考例３）
図２に参考発明のレチクルの一例を示す。図において、２０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は参考例１で５００℃で溶着して作製したペリクルである。

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、５００℃に昇温して１５分間放置した。

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。

また、完成したペリクル２１を用いず、レチクル２０上に参考例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。

（参考例４）
図３に、参考発明の第４の参考例を示す。本参考例では、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。

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、参考例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。

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。

図３（ｃ）は、参考例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、参考例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。

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。

図４は、本発明の第1の実施例を示す模式図である。参考例のレチクルは、ｉ線（４３６ｎｍ）用に、厚さ０．８６５ｎｍのニトロセルロース４２を石英ガラスフレーム４１に張着したペリクルを微細バーナーでレチクル板４０に溶着して固定したものである。

参考例１のペリクルを示す模式図である。参考例３のレチクルを示す模式図である。参考例４のレチクルを示す模式図である。実施例のレチクルを示す模式図である。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

レチクル板の回路パターン側の面または両面にペリクルを配設したレチクルにおいて、該ペリクルのフレームが石英ガラスからなり、該フレームの一方の端面が溶着により前記レチクル板に接合され、ペリクルの他方の端面に有機膜が張着されていることを特徴とするレチクル。