JP5134436B2

JP5134436B2 - リソグラフィ用ペリクル

Info

Publication number: JP5134436B2
Application number: JP2008137514A
Authority: JP
Inventors: 裕一濱田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: KR101551309B1; KR20090123773A; TWI415168B; JP2009288265A; TW200952043A

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置又は液晶表示板を製造する際のリソグラフィ用マスクのゴミよけとして使用される、リソグラフィ用ペリクルに関する。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造又は液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハー又は液晶用原板に光を照射してパターン作製するが、この場合に用いる露光原版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して、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。なお、本発明において、「露光原版」とは、リソグラフィ用マスク及びレチクルの総称である。

これらの作業は通常クリーンルームで行われているが、このクリーンルーム内でも露光原版を常に清浄に保つことが難しいので、露光原版の表面にゴミよけのための露光用の光をよく通過させるペリクルを貼着する方法が取られている。
この場合、ゴミは露光原版の表面上には直接付着せず、ペリクル膜上に付着するため、リソグラフィ時に焦点を露光原版のパターン上に合わせておけば、ペリクル膜上のゴミは転写に無関係となる。

ペリクルの基本的な構成は、ペリクルフレーム及びこれに張設したペリクル膜からなる。ペリクル膜は、露光に用いる光（ｇ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ等）をよく透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース、フッ素系ポリマーなどからなる。ペリクルフレームは、黒色アルマイト処理等を施したＡ７０７５、Ａ６０６１、Ａ５０５２などのアルミニウム合金、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部にペリクル膜の良溶媒を塗布し、ペリクル膜を風乾して接着する（特許文献１参照）か、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やフッ素樹脂などの接着剤で接着する（特許文献２参照）。更に、ペリクルフレームの下部には露光原版が装着されるために、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂等からなる粘着層、及び粘着層の保護を目的としたレチクル粘着剤保護用ライナーを設ける。

ペリクルは、露光原版の表面に形成されたパターン領域を囲むように設置される。ペリクルは、露光原版上にゴミが付着することを防止するために設けられるものであるから、このパターン領域とペリクル外部とはペリクル外部の塵埃がパターン面に付着しないように隔離されている。

近年、ＬＳＩのデザインルールはサブクオーターミクロンへと微細化が進んでおり、それに伴い、露光光源の短波長化が進んでいる、即ち、これまで主流であった、水銀ランプによるｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）から、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザー（１５７ｎｍ）などに移行しつつある。露光の短波長化が進んで露光解像度が高くなると、これまで問題とならなかった、パターンの歪や変形までもが歩留まりに影響を及ぼすことが懸念されている。パターンの歪や変形は露光原版自体の歪や変形に拠るところが大きい。上記不具合の主原因に、ペリクル貼り付けに伴う歪み変形が挙げられる。
ペリクル貼り付けに伴う露光原版への悪影響は、ペリクル自体の変形や歪みが影響を与えることが分かっている。

特開昭５８−２１９０２３号公報米国特許第４８６１４０２号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明が解決しようとする課題は、変形や歪みを低減したリソグラフィ用ペリクルを提供することである。

上記の課題は、以下の（１）に記載の手段により解決された。本発明の好ましい実施態様である（２）〜（７）とともに以下に列記する。
（１）矩形のペリクルフレームの２長辺の両端近傍に設けられている少なくとも２つのジグ穴がいずれも、各長辺のいずれかの端部から１０ｍｍ以内に設置されていることを特徴とする、リソグラフィ用ペリクル、
（２）前記ペリクルフレームの長辺の長さが１４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、（１）に記載のリソグラフィ用ペリクル、
（３）前記ペリクルフレームの長辺の長さが１４０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下である、（１）又は（２）に記載のリソグラフィ用ペリクル、
（４）前記ペリクルフレームの２長辺の両端近傍に設けられている複数のジグ穴の向かい合う１対のジグ穴がフレーム長辺方向に長穴になっている、（１）〜（３）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル、
（５）前記ペリクルフレームが、黒色アルマイト被膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、（１）〜（４）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル、
（６）前記ペリクルフレームが、ポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、（１）〜（４）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル、
（７）前記ペリクルフレームの高さが５ｍｍ以下である、（１）〜（６）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル。

矩形のペリクルフレームの２長辺の両端近傍に設けられている少なくとも２つのジグ穴がいずれも、各長辺のいずれかの端部から１０ｍｍ以内に設置されていることにより、ペリクル製造用ジグでペリクルフレームを固定する際に生じるフレームの歪みと変形を従来と比べて低減することが可能になった。

本発明のリソグラフィ用ペリクル（以下、単に「ペリクル」ともいう。）は、矩形のペリクルフレーム（以下、単に「フレーム」ともいう。）の２長辺の両端近傍に設けられている少なくとも２つのジグ穴がいずれも、各長辺のいずれかの端部から１０ｍｍ以内に設置されていることを特徴とする。
すなわち、本発明のリソグラフィ用ペリクルは、矩形のペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜を張設し、他端面に露光原版接着剤を設けたリソグラフィ用ペリクルであって、前記ペリクルフレームの２つの長辺の両端近傍にそれぞれ設けられている、各長辺あたり少なくとも２つのジグ穴が、各長辺のいずれかの端部から１０ｍｍ以内に設置されていることを特徴とする。上記のジグ穴は、ペリクルの製造及びその後に露光原版に貼り付けたり剥離したりするハンドリングに有効に使用することができる。ジグ穴は、各長辺のいずれかの端部から等距離にあることが好ましく、２〜１０ｍｍの位置に設けられていることが好ましい。
なお、ジグ穴が長辺の端部から１０ｍｍ以内に設置されているとは、円形ジグ穴の中心、又は、長穴ジグ穴の長辺方向の中央部が１０ｍｍ以下に設置されていることを意味し、ジグ穴全体が１０ｍｍ以内に設置されていなくてもよい。
さらに、向かい合う１対のジグ穴が長辺方向に長穴の構造であることが好ましい。向かい合う２対のジグ穴の１対は円形のジグ穴であり他の１対が長穴の構造を有することがより好ましい。
円形及び長穴のいずれのジグ穴も貫通穴ではない。円形のジグ穴は円柱の先に円錐の接続された窪みであることが好ましい。
本発明のペリクルにおいて、前記ペリクルフレームは長辺の長さが１４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましく、１４０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、ペリクルフレームの高さは５ｍｍ以下であることが特に好ましい。本発明において、これらのペリクルに対し、ジグ穴を適用することにより、従来と比較して飛躍的に歪み、変形の少ないペリクルを提供することができた。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

図１に示したように、本発明のリソグラフィ用ペリクル１０は、ペリクルフレーム３の上端面にペリクル膜貼り付け用接着層２を介してペリクル膜１を張設したもので、この場合、ペリクル１０を露光原版（マスク基板又はレチクル）５に粘着させるための接着用粘着層４が通常ペリクルフレーム３の下端面に形成され、該レチクル接着用粘着層４の下端面にライナー（不図示）を剥離可能に貼着してなるものである。また、ペリクルフレーム３に気圧調整用穴（通気口）６が設置されていて、さらにパーティクル除去の目的で除塵用フィルター７が設けられていてもよい。

この場合、これらペリクル構成部材の大きさは通常のペリクル、例えば半導体リソグラフィ用ペリクル、大型液晶表示板製造リソグラフィ工程用ペリクル等と同様であり、また、その材質も上述したような公知の材質とすることができる。
ペリクル膜の種類については特に制限はなく、例えば従来エキシマレーザー用に使用されている、非晶質フッ素ポリマー等が用いられる。非晶質フッ素ポリマーの例としては、サイトップ（旭硝子（株）製商品名）、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製商品名）等が挙げられる。これらのポリマーは、そのペリクル膜作製時に必要に応じて溶媒に溶解して使用してもよく、例えばフッ素系溶媒などで適宜溶解し得る。

本発明において使用されるペリクルフレームの母材に関しては、従来使用されているアルミニウム合金材、好ましくは、ＪＩＳＡ７０７５、ＪＩＳＡ６０６１、ＪＩＳＡ５０５２材等が用いられるが、アルミニウム合金材であればペリクルフレームとしての強度が確保される限り特に制限はない。ペリクルフレーム表面は、ポリマー被膜を設ける前に、サンドブラストや化学研磨によって粗化することが好ましい。本発明において、このフレーム表面の粗化の方法については、従来公知の方法を採用できる。アルミニウム合金材に対して、ステンレス、カーボランダム、ガラスビーズ等によって表面をブラスト処理し、さらにＮａＯＨ等によって化学研磨を行い、表面を粗化する方法が好ましい。

図２は、ペリクルフレームの１つの長辺をその正面から見たものである。図２に示されている４つのジグ穴は、外側の２つのジグ穴１１、１１Ａが本発明によるジグ穴であり、内側の２つのジグ穴１２、１２が従来から設けられているものである。図２の最も右側のジグ穴１１Ａは長辺方向に長穴形状になっているが、向かい合う１対のジグ穴が長穴形状であれば、左右のいずれに設けられていてもよい。長穴形状は、矩形の両端に半円が接合した形状であることが好ましい。
ジグ穴の深さ方向の形状は、特定されず、貫通さえしなければ、円柱の先にテーパーを有する凹みであってもよい。

図３は、製造ジグに固定されたペリクルフレームを示したものである。製造ジグ１３は４つのピン１４、１５によってペリクルフレーム３を固定する構造になっている。製造ジグのピン先端は、３ｍｍφの円柱から４５°のテーパー形状になっている。また、好ましくは、一方の長辺に設けられた２つのジグ穴１１、１１Ａは固定ピン１４により製造ジグ１３に固定され、他の長辺に設けられた２つのジグ穴１１、１１Ａは、バネ機構を有する固定ピン１５により製造ジグ１３に固定される。いずれの固定ピンも先端にテーパー形状を有するテーパーピンであることが好ましい。バネ機構を有するピンは、ペリクルフレームのジグ穴の差込方向にかかる力を最小限にとどめる設計になっている。ペリクルフレームが加熱等で膨張した場合、短辺方向に膨張する要素に対しては、前記ピンのバネ構造によって逃がすことが可能であり、長辺方向の膨張に関しては、フレームに設けられた向かい合う１対の長穴内でテーパーピンの先端がペリクルフレームに対して相対的に移動可能とすることで、ペリクルフレームに余分な力をかけることなく、ペリクルフレームを製造ジグの内部でその両側から挟持し続けることが可能となる。

本発明のペリクルは、採用が増加している長辺が１４０ｍｍ以上であり、フレーム高さが５ｍｍ以下の薄型ペリクルに対して特に優位性を発揮することができる。フレーム高さは、好ましくは１〜５ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍである。ペリクルフレームの長辺の上限に特に制限はないが、上述のように、３００ｍｍ以下であることが好ましく、２３０ｍｍ以下であることがより好ましい。ペリクルフレームの短辺は、長辺と同じ長さ以下であれば特に制約はない。これらのペリクルフレームは非常に歪み易い構造のため、ハンドリングのためのジグ穴をコーナー付近に設置することで、少しでも強度の高い部分でフレームを把持することが可能になる。またフレーム長辺の長さが長くなるほど、加熱時等のフレーム膨張が大きくなるため、フレーム長辺方向の長さ変化を吸収する逃げを確保することが重要になる。
ジグ穴の直径は、適宜選択できるが、好ましくは１〜２ｍｍであり、長穴とする場合には、１〜２ｍｍ横長とすることが好ましい。

本発明において、ペリクルフレームが、黒色アルマイト被膜及び／又はポリマー被膜を有することが好ましく、ポリマーの電着塗装膜を有することがより好ましい。また、ペリクルフレームは、アルミニウム合金製ペリクルフレームであることが好ましく、黒色アルマイト被膜及び／又はポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームであることが特に好ましい。
ペリクルフレーム表面の黒色アルマイト被膜の形成方法としては、一般的にＮａＯＨなどのアルカリ処理浴で数十秒処理した後、希硫酸水溶液中で陽極酸化を行い、次いで黒色染色、封孔処理することで、表面に黒色の酸化被膜を設けることができる。

また、ポリマー被膜（ポリマーコーティング）は様々な方法によって設けることができるが、一般にスプレー塗装、静電塗装、電着塗装などが挙げられる。本発明では電着塗装によってポリマー被膜を設けることが好ましい。
電着塗装については、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂のいずれも使用できる。また、それぞれに対してアニオン電着塗装、カチオン電着塗装のいずれをも使用することができる。本発明では耐紫外線性能も求められるため、熱硬化型樹脂のアニオン電着塗装が、コーティングの安定性、外観、強度の点から好ましい。

電着塗装したポリマー被膜の厚さは、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがより好ましい。
これらの目的に使用する塗装装置や電着塗装用塗料はいくつかの日本の会社から市販品として購入し使用できる。例えば、（株）シミズからエレコートの商品名で市販されている電着塗料が例示できる。「エレコートフロスティＷ−２」や「エレコートフロスティＳＴサティーナ」はつや消し（艶消し）タイプの熱硬化型アニオンタイプの電着塗料であり、本発明に好ましく使用することができる。

ポリマー被膜が黒色艶消し電着塗装膜である場合、その放射率が０．８０〜０．９９であることが好ましい。ここで、「放射率」とは、黒体（その表面に入射するあらゆる波長を吸収し、反射も透過もしない理想の物体）を基準とした全放射エネルギーＰと物体が放射するエネルギーＰ１との比率で求められる（Ｐ１／Ｐ）を意味し、ジャパンセンサー（株）製の放射測定器ＴＳＳ−５Ｘにより測定した値である。

以下に実施例により具体的に本発明を例示して説明する。なお、実施例及び比較例における「マスク」は「露光原版」の例として記載したものであり、レチクルに対しても同様に適用できることはいうまでもない。

（実施例１）
ペリクルフレームとして、フレーム外寸１５０ｍｍ×１２２ｍｍ×３．５ｍｍ、フレーム厚さ２ｍｍの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。フレーム長辺にハンドリング用ジグ穴の中心をフレーム長辺センター振り分けで１３５ｍｍピッチ、膜接着剤塗布端面から１．７５ｍｍとなる位置に、ペリクルフレーム外側から、穴径１．６ｍｍφ、深さ１．２ｍｍのジグ穴を設けた（長辺両端部から７．５ｍｍ）。また向かい合う１対のジグ穴の横方向両側を０．８ｍｍずつ拡大し、３．２ｍｍ×１．６ｍｍの長穴とした。このフレームの平坦度を（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６で測定したところ、６μｍであった。１３５ピッチのジグ穴に対応する製造ジグに前記フレームをセットし、従来のペリクル製造工程にしたがってマスク接着剤を塗布して６０分静置後、高周波誘導加熱装置で加熱を行った。膜接着剤を塗布乾燥後、ペリクル膜を貼り合わせて、ペリクルを完成させた。完成後のペリクルからマスク接着剤を剥離して（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６を使用して平坦度を測定したところ、９μｍであった。
なお、上記の「平坦度」とは、ペリクルフレーム仮想平面からの凹凸のＭａｘ、Ｍｉｎ差を加えたものにより定義される大きさである。

（実施例２）
ペリクルフレームとして、フレーム外寸１４９ｍｍ×１１５ｍｍ×３．５ｍｍ、フレーム厚さ２ｍｍの電着ポリマーコートを施したフレームを用意した。フレーム長辺に実施例１と同様にハンドリング用ジグ穴を設けた。このフレームの平坦度を（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６で測定したところ、８μｍであった。１３５ピッチのジグ穴に対応する製造ジグに前記フレームをセットし、従来のペリクル製造工程にしたがってマスク接着剤を塗布して６０分静置後、高周波誘導加熱装置で加熱を行った。膜接着剤を塗布乾燥後、ペリクル膜を貼り合わせてペリクルを完成させた。完成後のペリクルからマスク接着剤を剥離して、（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６を使用して平坦度を測定したところ、９μｍであった。

（実施例３）
ペリクルフレームとして、フレーム外寸１４９ｍｍ×１１３ｍｍ×４．５ｍｍ、フレーム厚さ２ｍｍの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。フレーム長辺に実施例１と同様にハンドリング用ジグ穴を設けた。このフレームの平坦度を（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６で測定したところ、６μｍであった。１３５ピッチのジグ穴に対応する製造ジグに前記フレームをセットし、従来のペリクル製造工程にしたがってマスク接着剤を塗布して６０分静置後、高周波誘導加熱装置で加熱を行った。膜接着剤を塗布乾燥後、ペリクル膜を貼り合せてペリクルを完成させた。完成後のペリクルからマスク接着剤を剥離して、（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６を使用して平坦度を測定したところ、６μｍであった。

（比較例１）
ペリクルフレームとして、フレーム外寸１５０ｍｍ×１２２ｍｍ×３．５ｍｍ、フレーム厚さ２ｍｍの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。フレーム長辺にハンドリング用ジグ穴の中心をフレーム長辺センター振り分けで１３５ピッチ、膜接着剤塗布端面から１．７５ｍｍとなる位置に穴径１．６φ、深さ１．２のジグ穴を設けた。このフレームの平坦度を（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６で測定したところ、６μｍであった。１３５ピッチのジグ穴に対応する製造ジグに前記フレームをセットし、従来のペリクル製造工程にしたがってマスク接着剤を塗布して６０分静置後、高周波誘導加熱装置で加熱を行った。膜接着剤を塗布乾燥後、ペリクル膜を貼り合せてペリクルを完成させた。完成後のペリクルからマスク接着剤を剥離して、（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６を使用して平坦度を測定したところ、２５μｍであった。

（比較例２）
ペリクルフレームとして、フレーム外寸１５０ｍｍ×１２２ｍｍ×３．５ｍｍ、フレーム厚さ２ｍｍの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。フレーム長辺にハンドリング用ジグ穴の中心をフレーム長辺センター振り分けで１０４ピッチ、膜接着剤塗布端面から１．７５となる位置に穴径１．６φ、深さ１．２のジグ穴を設けた。このフレームの平坦度を（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６で測定したところ、７μｍであった。１３５ピッチのジグ穴に対応する製造ジグに前記フレームをセットし、従来のペリクル製造工程にしたがってマスク接着剤を塗布して６０分静置後、高周波誘導加熱装置で加熱を行った。膜接着剤を塗布乾燥後、ペリクル膜を貼り合せてペリクルを完成させた。完成後のペリクルからマスク接着剤を剥離して、（株）ミツトヨ製の３次元測定器ＢＨ５０６を使用して平坦度を測定したところ、５５μｍであった。

ペリクルの構成例を示す説明図である。ペリクルフレーム長辺とジグ穴を示した図である。ペリクル製造ジグに把持された、ペリクルフレームを示した図である。

符号の説明

１：ペリクル膜
２：接着層
３：ペリクルフレーム
４：粘着層
５：露光原版
６：気圧調整用穴（通気口）
７：除塵用フィルター
１０：ペリクル
１１：ジグ穴（円形）（本発明）
１１Ａ：ジグ穴（長穴）（本発明）
１２：ジグ穴（従来技術）
１３：製造ジグ
１４：ピン（固定式）
１５：ピン（バネ機構付き）

Claims

長辺の長さが１４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である矩形のペリクルフレームの２長辺の両端近傍に設けられている２つのジグ穴がいずれも、各長辺のいずれかの端部から等距離にあり、かつ、各長辺のいずれかの端部から２〜１０ｍｍの範囲内に設置され、なおかつ、前記２つのジグ穴の向かい合う１対のジグ穴が円形のジグ穴であり、他の一対のジグ穴がフレーム長辺方向に長穴になっていることを特徴とする、リソグラフィ用ペリクル。
前記ペリクルフレームの長辺の長さが１４０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下である、請求項１に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ペリクルフレームが、黒色アルマイト被膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、請求項１又は２に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ペリクルフレームが、ポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、請求項１又は２に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ペリクルフレームの高さが５ｍｍ以下である、請求項１〜４いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル。