JP4343775B2 - ペリクルフレーム及びフォトリソグラフィー用ペリクル - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィー用ペリクル、特にはＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置あるいは液晶表示板を製造する際のゴミよけとして使用される、実質的に５００ｎｍ以下の光を用いる露光方式におけるリソグラフィー用ペリクルに関するものである。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造或いは液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハー或いは液晶用原板に光を照射してパターンを作製するが、この時に用いるフォトマスクあるいはレチクル（以下、単にフォトマスクと記述）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するなど、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。

このため、これらの作業は通常クリーンルームで行われているが、それでもフォトマスクを常に清浄に保つ事が難しい。そこで、フォトマスク表面にゴミよけとしてペリクルを貼着した後に露光を行っている。この場合、異物はフォトマスクの表面上には直接付着せず、ペリクル上に付着するため、リソグラフィー時に焦点をフォトマスクのパターン上に合わせておけば、ペリクル上の異物は転写に無関係となる。

一般にペリクルは、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロースあるいはフッ素系樹脂などからなる透明なペリクル膜を、ペリクル膜の良溶媒を塗布したアルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどからなるペリクルフレームの上端面に貼り付けて風乾し接着する(特許文献１参照)か、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で接着する(特許文献２及び特許文献３参照)。更に、ペリクルフレームの下端には、フォトマスクに装着するためのポリブデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂等からなる粘着層、及び粘着層の保護を目的とした離型層(セパレータ）が設けられる。また、ペリクルをフォトマスクに貼り付けた状態で、ペリクル内部に囲まれた空間と外部との気圧差をなくすことを目的として、ペリクルフレームの一部に気圧調整用の小孔を開け、小孔を通じて空気が入り込むことによる異物侵入を防ぐためのフィルターを設置することもある(特許文献４参照)。

上記のように、一般的にはペリクル膜は薄い樹脂であるので、これを弛み無くペリクルフレームで支持するためには、適切な大きさの張力がかかった状態でペリクルフレームに接着していなくてはならない。従って、一般的に用いられている正方形または長方形型のペリクルフレームでは、ペリクル膜を貼り付けた後、膜の引張力によりフレームがいくらか内側へ撓む。この現象は、例えばプリント基板や液晶露光用に用いられる大型のペリクルなど、ペリクルフレームの辺長が大きいものでは顕著に現れる。

一方、フォトマスクは、１枚で出来るだけ大きなパターンを形成するという観点から、できるだけ露光領域を大きく確保したいという要求がある。このため、ペリクルフレームの内側への撓みを出来るだけ小さくしないと、有効な露光領域が減少してしまうという問題がある。

もちろん、ペリクルフレームの断面積を大きくする等の剛性を高める方法でもこれを解決することができる。しかしながら、実際には、内側は上記の如く露光領域の問題があり、外側についてもフォトマスクの固定や搬送におけるハンドリング用のクリアランスを確保する必要がある。そのため、一般的に、ペリクルフレームの各辺はこれらの制限から決定された直線形状で形成されている。この問題に対し、例えば、特許文献５には、予めペリクルフレームの長辺全体を外側に突出させておき、ペリクル膜の張力で撓ませて所望の寸法を得る方法が記載されている。

この方法でも目的とする露光領域の確保は達成され得るが、突出辺に関しては基準位置がうまく取れないことから、加工後の正確な寸法計測がしにくい。そのため、ペリクルフレーム製造時の精度管理が難しいという問題がある。また、このような撓み対策は、辺長が長くなれば短辺でも必要があるが、上記の方法では、長辺に加えて短辺も突出形状にしてしまうと、寸法計測で基準となるべき部分が全く無くなってしまう。従って、加工後に正確に寸法を計測するのが極めて困難になってしまう。

また、ペリクルフレーム形状とペリクル膜張力のバランスが悪い場合にペリクルフレームの外側に凸形状が残ることがあり、この場合には貼付後の位置精度が低下する。加えて、ペリクル膜を接着した際にもペリクルフレームは外側に凸の状態になっており、周囲の不要膜が切断しにくいという製造上の問題もあった。

特開昭５８−２１９０２３号公報 米国特許第４８６１４０２公報 特開昭６３−２７７０７号公報 実公昭６３−３９３７０３号公報 特開２００１−４２５０７号公報

本発明は上記のような問題に鑑みてなされてもので、その目的は、ペリクル膜を貼付した際にペリクル膜の張力によってフレームが撓んでも十分な露光領域を有するペリクルを得ることができ、かつ加工後の寸法を正確に計測することができるペリクルフレーム、及びそのペリクルフレームを用いたフォトリソグラフィー用ペリクルを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、フォトリソグラフィー用ペリクルのペリクルフレームであって、該フレームの少なくとも一対の辺の外側の形状が直線であり、且つ該辺の内側の形状が外側方向に向かって凸状に形成されているものであることを特徴とするペリクルフレームである。

このように、ペリクルフレームの少なくとも一対の辺の外側の形状が直線であれば、ペリクルフレーム加工後の寸法計測時に正確な基準を取ることができるので加工精度が向上し、またペリクル膜をペリクルフレームに貼付した際にも、ペリクルフレーム外周の不要部分の切断が容易となる。さらに、該辺の内側の形状が外側方向に向かって凸状に形成されていれば、ペリクルフレームにペリクル膜を貼付した際にペリクル膜の張力によってペリクルフレームが内側に凹状に撓み、有効な露光面積が減少するのを防止することができる。

この場合、前記外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、円弧状、放物線状または多角形状であることが好ましい。

このように、外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、円弧状、放物線状または多角形状であれば、ペリクルフレームにペリクル膜を貼付した際にペリクルフレームが内側に凹状に撓むのを効果的に防止することが可能となる。

この場合、前記外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、ペリクルフレームにペリクル膜を貼付した時に直線状になるが好ましい。

このように、外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、ペリクルフレームにペリクル膜を貼付した時に直線状になれば、ペリクルフレームの断面積を増加させることなく、ペリクルフレームが内側に撓むことによって有効な露光領域の減少を防止することができる。

そして本発明は、上記のペリクルフレームを具備することを特徴とするフォトリソグラフィー用ペリクルである。

このように、上記のペリクルフレームを具備するフォトリソグラフィ用ペリクルであれば、有効な露光領域の大きなペリクルを得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、加工後の寸法を正確に測定でき、ペリクル膜を貼付した時にフレームが内側に撓み有効な露光領域が減少することがないペリクルフレームを得ることができる。また、このペリクルフレームを用いれば、ペリクルフレームの断面積を増加させずに有効な露光領域が大きいフォトリソグラフィー用ペリクルを得ることができる。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、一般に用いられている正方形あるいは長方形のペリクルフレームの対向する辺の外側の形状を直線にし、且つ該辺の内側の形状を外側方向に向かって凸状に形成することによって、ペリクルフレームの寸法計測やペリクル膜貼付時の加工が容易であり、さらにこのフレームにペリクル膜を貼り付けたペリクルの有効な露光領域が大きくなることを見出し本発明を完成させた。

図１に、本発明のペリクルフレームの実施形態の１つを示す。本発明のペリクルフレームの材質としては、一般的であるアルミニウムやその合金、ステンレス、ポリエチレンなどを用いることができる。図１では、矩形のペリクルフレーム１０について、長辺の外側１１が直線となるように形成され、内側１３は外側に向かって凸状に形成されている。この凸状の内側形状は、円弧状、放物線状あるいは多角形状とすることができ、図１では円弧状の場合を示している。また、短辺は外側１２、内側１４ともに直線となるように形成されている。もちろん、短辺も外側が直線、内側が外側に向かって凸状に形成されていても良い。

ペリクルフレーム加工後に寸法を計測するが、この時長辺の外側１１を直線にしているために、ペリクルフレーム１０の外寸や、長辺の内側１３が外側に向かって凸状に突出する度合い、例えば図１に示すペリクルフレームの場合長辺の内側１３の円弧の半径Ｒの測定が容易になる。その結果、ペリクルフレームの加工精度が向上する。

次に、ペリクル膜接着剤を介してペリクル膜を貼付し、ペリクルを作製する。ペリクル膜接着剤としては、シリコーン接着剤等を使用することができ、例えばペリクルフレームの一方の端面にシリコーン接着剤を塗布し、加熱キュアして接着層を形成し、そこにペリクル膜を貼り付ける。ペリクル膜としては、一般的であるニトロセルロースや酢酸セルロース、あるいはフッ素系樹脂などからなる透明な樹脂を用いることができる。ペリクル膜をフレームに貼り付ける時に、フレーム外周の不要なペリクル膜を切断するが、この時本発明のようにフレームの各辺の外側が直線であるとこの工程をスムーズに行うことができる。

ペリクルフレーム１０にペリクル膜接着剤２６を介してペリクル膜２５を貼り付けると、図２に示すようにペリクル膜２５の張力によりフレームが内側方向に撓む。ペリクルフレームの辺の内側１３が外側方向に向かって突出する度合いが大きいほど、フレームの撓みを抑制する効果が大きくなる。しかし、この突出度合いを大きくするためには、辺の幅を大きくする、つまりフレームの断面積を大きくする必要が生じ、結果として有効な露光領域が減少してしまい逆効果となる。図２に示すように、撓んだ結果ペリクルの長辺の内側１３がほぼ直線状になれば、大きな有効露光面積を得ることができる。従って、フレーム１０の撓みを抑制する効果を得るとともに有効な露光面積を大きくするために、ペリクルの長辺の内側１３がほぼ直線状になるようにペリクルフレーム１０の辺の内側１３が外側方向に向かって突出する度合いを適宜決定する。

上記実施形態では、矩形のペリクルフレームの長辺について、辺の内側形状を外側に向かって凸状になるように形成しているが、必ずしも長辺でなくても良く、ペリクル膜を貼付した際にペリクル膜の張力によるペリクルフレームの撓みが問題になる辺について、内側を外側に向かって凸状になるように加工すればよい。従って、矩形のペリクルフレームの短辺のみあるいは長辺と短辺の両方についても適用することができる。

また、作製されたペリクル２８には、フォトマスクに貼り付けるためのマスク粘着剤２７が、ペリクル膜を貼り付けた面と反対側の端面に形成されていても良い。さらに、マスク粘着剤層を保護する離型層を設けても構わない。

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
図１に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム１０を機械加工により製作した。このペリクルフレームの寸法を計測したところ、外寸(１２−１２間および１１−１１間)は７８２×４７４ｍｍの長方形、内寸は、長辺が幅（１４−１４間）が７６８ｍｍ、外側に突出した円弧の半径Ｒが約７３７３０ｍｍの円弧形状、短辺の直線部が４５５．４ｍｍであり、ペリクルフレームの高さは５ｍｍであった。なお、ペリクルフレームの外周及び内周の各コーナー部は、フレーム内周の場合半径Ｒが２ｍｍ、フレーム外周の場合半径Ｒが９ｍｍの円弧状に滑らかになるように加工した。

このペリクルフレームを洗浄、乾燥した後、一方の端面にペリクル膜接着剤２６としてシリコーン粘着剤（ＫＲ１２０、信越化学工業(株)製）を、他方の端面にマスク粘着剤２７としてシリコーン粘着剤(ＫＲ１２０、信越化学工業(株)製）を塗布し、加熱によりキュアさせた。

別途、フッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子(株)製）をスピンコート法により８００ｍｍ角の石英基板上に成膜し、基板外形と同形状の枠体に接着した後基板から剥離して得た約４μｍ厚のペリクル膜を、ペリクルフレーム１０に貼付けた。そして、ペリクルフレーム周囲の不要なペリクル膜をカッターにて切断除去して枠体を外し、ペリクルを作製した。枠体に保持されたペリクル膜をペリクルフレームに貼り付けた時点では、ペリクルフレーム外形の各辺は直線になっているため、カッターでの切断が容易であった。

完成したペリクル２８の形状は、図２に示すようにペリクル膜２５の張力によりペリクルフレーム１０の長辺に撓みが生じ、長辺の外側１１は内側に向かって凹状になったが、長辺の内側１３は直線状となった。短辺には撓みはほとんど観察されなかった。ペリクル２８のフレーム部分の内寸を計測した結果、４５５．４×７６８ｍｍの長方形(コーナー部除く）であった。従って、このペリクルの有効な露光領域は、フレーム部分の内寸に相当し、４５５．４×７６８ｍｍとなった。

（比較例）
図３に示すように、各辺の外側及び内側がいずれも直線になるように形成されたアルミニウム合金製ペリクルフレーム３０を機械加工により製作した。このペリクルフレームの寸法を計測したところ、外寸７８２×４７４ｍｍ、内寸７６８×４５６ｍｍであり、フレーム高さは５ｍｍであった。なお、ペリクルフレームの外周及び内周の各コーナー部は、フレーム内周の場合半径Ｒが２ｍｍ、フレーム外周の場合半径Ｒが９ｍｍの円弧状に滑らかになるように加工した。

このペリクルフレームを洗浄、乾燥した後、実施例と同様のペリクル膜３５を同一の工程を経て貼り付け、ペリクルを製作した。

完成したペリクルの形状は、図４に示すように、短辺には内側３４、外側３２ともに撓みはほとんど観察されなかったものの、長辺には長辺中央部で内側３３、外側３１ともにペリクル内側へ向かって顕著な凹状の撓みが生じていた。さらに、このペリクルの内寸を計測した結果、長辺は片側約１．２ｍｍ内側に撓んでいた。従って、有効な露光領域は図４における斜線で示された長方形部分となり、その大きさは４５３．６×７６８ｍｍ相当となった。上記実施例と比較すると、短辺長さで２．４ｍｍ露光領域が小さくなった。

このように、本発明のペリクルフレームを用いることにより、ペリクル膜を貼り付けた時にペリクル膜の張力によってフレームがペリクル内側に凹状に撓み、ペリクルの有効な露光面積が減少するのを防止することができた。また、本発明のペリクルフレームは、各辺の外側が直線であるため、フレーム加工後の寸法測定、及びペリクル膜貼付時の余剰ペリクル膜除去工程が容易であった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術範囲に包含される。例えば、本発明はペリクルフレーム及びペリクル膜の材質やペリクルフレームの大きさなどに限定されることなく適用できる。

本発明のペリクルフレームの一例を示す概略図である。 図１のペリクルフレームにペリクル膜を貼付し作製したペリクルの概略図である。 各辺の外側及び内側がいずれも直線になるように形成された従来のペリクルフレームの概略断面図である。 図３のペリクルフレームにペリクル膜を貼付し作製したペリクルの概略断面図である。

符号の説明

１０…ペリクルフレーム、 １１…ペリクルフレームの長辺の外側、 １２…ペリクルフレームの短辺の外側、 １３…ペリクルフレームの長辺の内側、 １４…ペリクルフレームの短辺の内側、 ２５…ペリクル膜、 ２６…ペリクル膜接着剤、 ２７…マスク接着剤、 ２８…ペリクル。

Claims (3)

1. フォトリソグラフィー用ペリクルのペリクルフレームであって、該フレームの少なくとも一対の辺の外側の形状が直線であり、且つ該辺の内側の形状が外側方向に向かって凸状に形成されているものであり、前記外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、ペリクルフレームにペリクル膜を貼付した時に直線状になることを特徴とするペリクルフレーム。
2. 前記外側に向かって凸状に形成されている内側の辺の形状が、円弧状、放物線状または多角形状であることを特徴とする請求項１記載のペリクルフレーム。
3. 少なくとも請求項１または請求項２に記載のペリクルフレームを具備することを特徴とするフォトリソグラフィー用ペリクル。

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