JP4396354B2

JP4396354B2 - フォトマスク

Info

Publication number: JP4396354B2
Application number: JP2004098035A
Authority: JP
Inventors: 香子坂井; 陽坂田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005283977A

Description

本発明は、デバイスパターン、例えば半導体集積回路などの製造工程における回路パターンの転写に用いられるレチクル又はフォトマスク（以下これらを併せてフォトマスクと記す）に装着されるペリクルの構造及びそのペリクルを装着したフォトマスクに関する。

シリコンウェハ上に集積回路などのデバイスパターンを描画するフォトリソグラフィ技術において、近年ＬＳＩの高集積化に伴い、より狭い線幅で微細な回路パターンを露光するための技術が要求されており、これに対応するため露光光源の短波長化が進められている。例えば、露光光源は、従来のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）へと移行されている。また、さらに短波長のＦ₂レーザー（波長１５７ｎｍ）を露光光源とする開発も行われている。

フォトリソグラフィ技術において用いられるフォトマスクには異物による歩留まり低下防止のため、透明な高分子製薄膜であるペリクル（以下、ソフトペリクルと呼ぶ。）が装着されている。しかし、ソフトペリクルはＦ₂レーザーの照射エネルギーに対する耐性が足りず劣化してしまうため、使用することが困難となっている。Ｆ₂レーザーに対応するペリクルとしては、波長１５７ｎｍにおいても高い透過率を維持できるように改良された合成石英ガラス製のペリクル（以下、ハードペリクルと呼ぶ。）が検討されている。

図６に従来のペリクル構造の一例を示した側断面図である。従来のペリクル３０では、額縁状の枠で中央に広い開口部を備えたペリクルフレーム３の上面部にペリクル材１を上部接着層２を介して固着したものである。なお、ペリクルの内側は超清浄なクリーンエリア２０となる。前記ペリクルをフォトマスクに装着する際には、前記ペリクルフレーム３の下部面に下部接着層４を形成されている。すなわち、フォトマスクには、下部接着層４を介してペリクルを装着する。前記下部接着層４は、粘着剤であり、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン系樹脂等を用いて形成されている。また、ペリクル材１とペリクルフレーム３を貼り付ける上部接着層２は、接着剤であり、アクリル樹脂、エポキシ樹脂ポリブテン樹脂、シリコーン系樹脂等を用いて層形成されている。これら上部及び下部接着層２，４の高分子材料は、強いエネルギーを持つ紫外光に対する耐性が充分ではない。そのため、露光光を照射する回数が増加するに従い上部接着層２の接着剤、下部接着層４の粘着剤の性能が劣化し、ペリクルが剥がれるといった可能性が考えられる。

また、波長が１５７ｎｍのＦ₂レーザーでは、粒子状物質に加えてさらに微小な分子状物質である有機物等が透過率を低下させる汚染対象となる。そのため、上記の接着層の接着剤や粘着材からのアウトガスも汚染対象となりうる。このアウトガスの発生量は露光光が照射されることによりさらに増加すると考えられ、フォトマスク表面に付着すると露光光を吸収してしまい、透過率を低下させるなどといった問題が生じる可能性がある。

フォトマスク表面に付着した有機成分を除去する方法として紫外線を用いたドライ洗浄としてＵＶオゾン洗浄が挙げられる。このＵＶオゾン洗浄は紫外線を使ってＯ₃から活性酸素を発生させ、基板表面などに付着した有機物を分解し、除去するというものである。照射する光のエネルギーが高いほど有機物を分解する能力が高い。しかし、エネルギーの高い紫外光が上記の接着剤や粘着剤に照射されると劣化やアウトガスの発生量が増加すると考えられる。よって、露光光やドライ洗浄時の紫外光が上記の接着層の接着剤や粘着剤
に照射されることを防止する方法が必要である。

特許文献１では、露光光または乱反射光による接着層の粘着剤もしくは接着剤からの分解物がペリクルとフォトマスクに囲まれた超清浄なクリーンエリアの空間に放出されない構造のペリクルが出願されている。

しかし、この方法では、ドライ洗浄時の紫外光がペリクル材側から照射された場合、接着剤２および粘着剤４に紫外光が照射され、アウトガス放出や劣化が起きる。ペリクルとフォトマスクに囲まれた空間にはアウトガスが放出されないが、周辺に放出されればフォトマスク基板の回路パターンが形成されていない側が汚染される恐れがあり、その場合には露光光の透過率が低下すると考えられる。

以下に公知の文献を記す。
特開２００２−１８２３７１号公報

そこで本発明は、ペリクルの上部接着層の接着剤や下部接着層の粘着剤への紫外光およびその散乱光の照射を防ぐことが可能なペリクルフレームおよび照射を防ぐことが可能なペリクルを装着したフォトマスクの提供を課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、ペリクルが装着されたフォトマスクにおいて、ペリクル材と、前記ペリクル材を支持するペリクルフレームと、前記ペリクルフレームと接し、遮光パターンを有するフォトマスクと、前記ペリクル材と前記ペリクルフレームとを接着する上部接着層と、前記ペリクルフレームと前記フォトマスクとを接着する下部接着層と、を備え、前記ペリクルフレームは、前記下部接着層を保持する下底部溝を有するペリクルフレームであり、前記下部接着層は、前記フォトマスクの前記遮光パターンに接していることを特徴とするフォトマスクである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記ペリクルフレームは、更に、前記上部接着層を保持する上底部溝を有するペリクルフレームであり、前記上部接着層上に、前記上部接着層を保持する上底部溝の部位を覆うように遮光膜を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記ペリクルフレームは、更に、前記上部接着層を保持する上底部溝を有するペリクルフレームであり、前記ペリクル材上に、前記上部接着層を保持する上底部溝の部位を覆うように遮光膜を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクである。

本発明では、ペリクルフレームの上部接着層の接着剤塗布面及び下部接着層粘着剤塗布面に凹型の溝の突起を設け、且つペリクル材の一部に遮光膜を設けたことにより、ペリクル内面と、フォトマスク面で囲まれた超清浄なクリーンエリアの空間に上部接着層の接着剤及び下部接着層粘着剤が触れない構造であって、上部接着層の接着剤及び下部接着層の粘着剤が照射光を遮蔽される構造を特徴とする。

本発明によれば、ペリクルフレームの上底部および下底部に形成された溝に接着剤および粘着剤を設置することにより、ペリクルの接着剤および粘着剤への紫外光およびその散乱光の照射によるアウトガスのペリクル内外への拡散を防止することが可能となる。また、遮光膜をペリクル材に設けることで、アウトガス自体の発生も抑制することが可能となる。従って、接着剤および粘着剤の劣化を防ぎ、接着強度低下を抑制できるため、ペリクルとフォトマスクとの装着を良好な状態に維持できる。また、アウトガス発生を抑制する
ため、表面汚染による露光光の透過率低下などのトラブル発生率を低減でき、歩留りの向上に繋がる。

以下、本発明のペリクルの具体的構成についてその一例を詳細に説明する。

図１は、本発明のペリクルの一例を示す概略構成図である。本発明のペリクル５０は、ペリクル材１とペリクルフレーム５から構成される。ペリクルフレーム５の下部面に下部接着層４が形成され、ペリクルフレーム５の上部面に上部接着層２が形成されている。ペリクルフレーム５の上部面には、上部接着層２を介してペリクル材１が固着されている。上部接着層２の直上のペリクル材１の表面には、上部接着層２を遮蔽するために遮光膜６が形成された構造である。なお、ここでは、上部接着層２は接着剤とし、下部接着層４は粘着剤としたが、これに制限されるものではない。以下詳細に説明する。

前記ペリクル材１は、少なくともＦ₂レーザー光の透過率が９０％以上である材料から構成される。例としてはＦを添加したＳｉＯ₂ガラスが挙げられる。表面に反射防止膜をコートしてあっても良い。ペリクル材１の大きさは、フォトマスク上の回路パターンを覆うことができるサイズであれば特に限定はされないが、通常縦を１３０〜１５０ｍｍ程度、横を１１０〜１４０ｍｍ程度とする。厚さはＦ₂レーザー光の透過率が９０％以上であればよいが通常０．０１〜５ｍｍ程度とする。

前記ペリクルフレーム５の材料は、紫外光に対する耐性があり、アウトガスの発生が少なければ、何れの材料でも構わない。通常、金属や金属酸化物が用いられる。例としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒまたはそれらの合金などの酸化物が挙げられる。

ペリクル材１とペリクルフレーム５は上部接着層２の接着剤を介して固着される。上部接着層２の接着剤はペリクル材１とペリクルフレーム５との接着強度が十分にあれば何れの材料でも構わない。例としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂ポリブテン樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。

ペリクルフレーム５とフォトマスクは下部接着層４の粘着剤を介して装着される。下部接着層４の粘着剤は、ペリクルフレーム５とフォトマスク１１が十分な強度を維持して装着されるのであれば何れの材料でも構わない。例としては、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。

ペリクル材１には、ペリクル材１側からの紫外光が接着剤２に照射されるのを防ぐため、遮光膜６が形成される。遮光膜６の構成材料としては波長２８０ｎｍ以下の紫外光を透過せず、かつ紫外光に対する耐性が十分あり、アウトガスが少なければ、何れの材料でも構わない。通常、金属や金属酸化物が用いられる。例としてはＣｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕまたはそれらの合金、またはそれらの酸化物などが挙げられる。遮光膜６の膜厚は材料によって異なるが、少なくとも波長２８０ｎｍ以下の紫外光を十分に遮光することが可能であればよく、好ましくは２００〜２０００Å程度であればよい。

図２は、本発明のペリクルフレームを示す概略構成図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は、側断面図である。図２（ａ）に示すように、ペリクルフレ−ム５の上面部７０の上面図であり、ペリクルフレ−ム５の四方の上面部７０に凹型の溝である上底部溝７が形成されている。なお、ペリクルフレ−ム５の四方の内側が超清浄なクリーンエリア２０である。ペリクルフレ−ム５の断面形状が図２（ｂ）である。図２（ｂ）に示すように、ペリクルフレーム５の上面部７０の中央部に、上底部溝７が形成され、下面部８０の中央部に、凹型の溝である下底部溝８が形成されている。上底部溝７には上部接着層２の接着剤と
、下底部溝８には下部接着層４の粘着剤が形成され、上及び下底部溝７、８より外部にはみ出すことなく設置される。上底部溝７及び下底部溝８の大きさは、ペリクルフレーム５の強度が十分に維持でき、上部接着層２の接着剤および下部接着層４の粘着剤が各々の機能を十分に発揮できる分量だけ設置できる大きさで、接着層が外部にはみ出すことがない形状あればよい。なお、ペリクルフレ−ム５の下面部８０でも図２（ａ）と同様な凹型の溝、下底部溝８が形成されている。

図３は、本発明のペリクルの部分拡大断面図で、（ａ）は、上部接着層の近傍、（ｂ）は、下部接着層の近傍である。図３（ａ）に示すように、上部接着層２が、上底部溝７の内壁により３方向が完全に密封され、遮光される。天井部はペリクル材１により密封され、遮光膜６により遮光されている。すなわち、外部よりの照射光線から遮蔽保護さている。なお、遮光膜６は、ペリクル材１と上部接着層２との間に形成してもよい。図３（ｂ）に示すように、下部接着層４が下底部溝８の内壁により３方向が完全に密封され、遮光され、下底部はフォトマスク１１の遮光パターン１０により密封され、該遮光パターン１０により遮光されている。すなわち、外部よりの照射光線から遮蔽保護さている。そのため、上部接着層２及び下部接着層４が、紫外光およびその散乱光の照射を直接受けずに、照射による性能劣化を防止することが可能となる。接着層の接着強度低下を抑制できるため、ペリクルとフォトマスクとの装着を良好な状態に維持できる。また、上部接着層２及び下部接着層４が、完全密封され、アウトガス発生を抑制するため、ペリクル及びフォトマスクの表面汚染が発生しない。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

図４は、本発明のペリクルの実施例１を示す側断面図である。しかし、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。

まず、Ｃｒを主成分とする遮光膜６を形成してあるペリクル材１と、上底部溝７と下底部溝８が形成されたＳｉの酸化物からなるペリクルフレーム５をアクリル樹脂からなる上部接着層２の接着剤を用いて貼り付けた。次に、表面に回路パターン９と遮光パターン１０が形成された外寸１５２ｍｍ×１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの合成石英を主成分とするフォトマスク１１と上記のペリクルをシリコーン系樹脂からなる下部接着層４の粘着剤を用いて装着した。このフォトマスクを波長１５７．６ｎｍにおける透過率をＶＵＶ真空紫外分光光度計で測定したところ、７８．７％となった。

その後、ペリクルが装着されたフォトマスクに、ペリクル材側からエキシマランプを用いて波長１７２ｎｍのＵＶ光を３時間照射した。この際、遮光膜６やペリクルフレーム５により、ＵＶ光がペリクルの上部接着層２の接着剤や下部接着層４の粘着剤に直接照射されることはなかった。そして、再度ＶＵＶ真空紫外分光光度計で波長１５７．６ｎｍにおける透過率を測定したところ７８．６％となり、紫外光照射前後でほとんど変化は観察されなかった。

以下に、従来の技術を用いた比較例として、実施例２を説明する

図５は、従来のペリクルの実施例２を示す側断面図である。図５に示す実施例２は、遮光膜６がなく、上面部および下面部に溝がない従来のペリクルフレーム３を用いたペリクルをフォトマスク１１に装着した。その後、フォトマスクの波長１５７．６ｎｍにおける透過率はＶＵＶ真空紫外分光光度計を用いて測定したところ、７８．７％となった。

次にフォトマスクに、ペリクル材側エキシマランプを用いて波長１７２ｎｍのＵＶ光を３時間照射した。この際、ペリクルの接着剤２や粘着剤４にＵＶ光が直接照射された。その後、再度ＶＵＶ真空紫外分光光度計で波長１５７．６ｎｍにおける透過率を測定したところ７５．６％となり、紫外光照射前後で透過率の低下が観察された。

本発明のペリクルの一実施例を示す概略構成の側断面図である。本発明のペリクルフレーム５の概略構成図で、ａは、上面図であり、ｂは、側断面図である。本発明のペリクルフレーム５の部分拡大側断面図で、ａは、上底部溝の近傍であり、ｂは、下底部溝である。本発明のペリクルの実施例１を示す概略構成の側断面図である。従来のペリクルの実施例２を示す概略構成の側断面図である。従来のペリクルの一実例を示す概略構成の側断面図である。

符号の説明

１…ペリクル材
２…上部接着層
３…従来のペリクルフレーム
４…下部接着層
５…ペリクルフレーム
６…遮光膜
７…上底部溝
８…下底部溝
９…回路パターン
１０…遮光パターン
１１…フォトマスク
２０…超清浄なクリーンエリア
３０…従来のペリクル
５０…本発明のペリクル
７０…上面部
８０…下面部

Claims

ペリクルが装着されたフォトマスクにおいて、
ペリクル材と、
前記ペリクル材を支持するペリクルフレームと、
前記ペリクルフレームと接し、遮光パターンを有するフォトマスクと、
前記ペリクル材と前記ペリクルフレームとを接着する上部接着層と、
前記ペリクルフレームと前記フォトマスクとを接着する下部接着層と、を備え、
前記ペリクルフレームは、前記下部接着層を保持する下底部溝を有するペリクルフレームであり、
前記下部接着層は、前記フォトマスクの前記遮光パターンに接していること
を特徴とするフォトマスク。
前記ペリクルフレームは、更に、前記上部接着層を保持する上底部溝を有するペリクルフレームであり、
前記上部接着層上に、前記上部接着層を保持する上底部溝の部位を覆うように遮光膜を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
前記ペリクルフレームは、更に、前記上部接着層を保持する上底部溝を有するペリクルフレームであり、
前記ペリクル材上に、前記上部接着層を保持する上底部溝の部位を覆うように遮光膜を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。