JP5478463B2 - 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などの半導体装置を製造する際のゴミよけとして使用されるリソグラフィー用ペリクルに関する。

従来、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体デバイスあるいは液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハあるいは液晶用原板に光を照射してパターニングが行われるが、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、光を反射して、転写したパターニングが変形したり、エッジががさついたものとなり、寸法、品質、外観などが損なわれ、半導体装置や液晶表示板などの性能低下や、製造歩留まりの低下をきたす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るが、このクリーンルーム内でも露光原版を常に正常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に、露光用の光を良く透過させるペリクル膜を貼着する方法が行われている。
この場合、ゴミは露光原版の表面には直接付着せず、ペリクル膜上に付着するため、リソグラフィー時に焦点を露光原版のパターン上に合わせておけば、ペリクル上のゴミは転写に無関係となる利点がある。

通常、ペリクルは、光を良く通過させるニトロセルロース、酢酸セルロースもしくはフッ素樹脂等からなる透明なペリクル膜を、アルミニウム、ステンレススチール、ポリエチレン等からなるペリクルフレームの上面に、ペリクル膜の良溶媒を塗布し風乾して接着するか（特許文献１参照）、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で接着し（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）、ペリクルフレームの下面にはポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等からなる粘着剤層及び粘着剤層を保護する離型層（セパレータ）を接着して形成されている。

近年、リソグラフィーの解像度は次第に高くなってきており、その高い解像度を実現するために、次第に波長の短い光が光源として用いられるようになってきている。具体的には、紫外光のｇ線（436ｎｍ）から、ｉ線（365ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（248ｎｍ）へと移行してきており、近年では、さらに波長の短いＡｒＦエキシマレーザー（193ｎｍ）が使用され始めている。
しかし、露光光の波長が短波長になるにつれて、露光原版（マスク）の変形歪みによるリソグラフィー像の変形の影響が問題となってきている。

露光原版の変形歪みを起こす原因の一つに、貼り付けるペリクルの平坦度が挙げられる。
本発明者は先に、ペリクルのマスク粘着剤層の平坦度を向上させ、ペリクルのマスクへの貼り付けによるマスクの歪みを抑制することを提案した（特許文献５参照）。

特許文献５には、ペリクルフレームの端面に塗布した粘着剤の表面を平坦な面とすることが提案されている。
この発明により、マスクの平坦度は格段に向上したが、特に、短波長による露光時に、像に歪みが生じる例が散見されるようになってきた。その原因を究明すると、貼り付け時に粘着剤層が変形し、その変形が粘着剤の粘着力により保持され、変形応力が残留することにあることが判明した。

すなわち、マスクにペリクルを貼り付けるときには、ペリクルフレームの接着剤層側からペリクルマウンターの加圧板で加圧するのであるが、このとき接着剤層に凹凸があると、凸の部分がより大きな力で押されることになる。粘着剤の表面（マスク側表面）が平坦に仕上げられている場合でも、接着剤層の凸部分に対応する粘着剤層はより強い力を受けることになり、その結果、粘着剤層が変形しその側面がマスクに膨出し接触する。

加圧が終わって加圧板がペリクルから離れると、加圧力から開放されたペリクルフレームは元の形状に戻ろうとする。粘着剤はある程度の粘着力を持つため、膨出して接触した部分ではマスクとの接触状態が続き、加圧力の開放とともにマスクが引っ張られ、その結果、ペリクル貼り付けにより、マスクが歪むことになる。

特開昭５８−２１９０２３号公報 米国特許第４８６１４０２号明細書 特公昭６３−２７７０７号公報 特開平７−１６８３４５号公報 特開２００９−２５５６０号公報

以上の事情に鑑みて、本発明は、マスクに貼り付けても、マスクに歪みを与えることの少ないリソグラフィー用ペリクルを提供することを課題とする。

本発明は、従来のものに比して、粘着剤層の粘着力を低く抑えたペリクルとすることを基本としている。すなわち、本発明のリソグラフィー用ペリクルは、ペリクルフレームの一方の端面に接着剤層を介してペリクル膜が張設され、他方の端面にマスク貼付側の面が平坦な粘着剤層が設けられ、かつその粘着力が１Ｎ／ｍから100Ｎ／ｍの範囲にあることを特徴とし、前記粘着剤層のマスク貼付側の面の平坦度を15μｍ以下とし、ペリクル膜が貼付された前記接着剤層の面の平坦度を15μｍ以下とするのが望ましい。

本発明のリソグラフィー用ペリクルは、粘着剤層の粘着力が1〜100Ｎ／ｍの範囲にあるため、ペリクルをマスクに貼り付ける際に生じた粘着剤層の変形は、加圧力の除去とともに加圧前の状態に復元するため、ペリクル貼り付けによるマスクの変形が抑制されるという優れた効果を奏する。

本発明のリソグラフィー用ペリクルをマスクに貼り付ける状態を示す概略側面図である。 本発明のリソグラフィー用ペリクルをマスクに貼り付ける加圧中の状態を示す概略断面図である。 本発明のリソグラフィー用ペリクルをマスクに貼り付けた後の状態を示す概略断面図である。

本発明のリソグラフィー用ペリクルは、ペリクルフレームのマスクに貼り付けられる側に、平坦部を有する粘着剤層が設けられており、粘着剤層の粘着力は１Ｎ／ｍから100Ｎ／ｍの範囲とされる。なお、粘着剤層の平坦度を上げるには（平坦度15μｍ以下）、フレームの端面に粘着剤を塗布後、この面に15μｍ以下の平坦度を有する高平坦な面に接触させて硬化させ、硬化後フレームを高平坦な面から脱離させることにより、15μｍ以下の平坦度を有する粘着剤層が得られる。これにより、ペリクル貼り付け時のマスクの変形を極めて小さくすることができる。

なお、本発明において、粘着剤層の粘着力は１Ｎ／ｍから100Ｎ／ｍの範囲とされるが、粘着力が１Ｎ／ｍ未満では、マスクとの膨出接触は緩和されやすいが、粘着力が小さ過ぎてペリクル貼り付きの安定性が得られない。他方、100Ｎ／ｍを超えると、マスクへのペリクル貼り付け時に加えられた加圧力によるマスクへの粘着剤層の膨出接触状態が、加圧力が開放されても続き、粘着剤が有する粘着力により、マスクに歪みが生じる。よって、粘着剤層の粘着力は１Ｎ／ｍ以上100Ｎ／ｍ以下の範囲とされる。この範囲内にあれば、マスクに接触した粘着剤層の側面が加圧終了後にマスクから離れ、粘着剤層及びペリクルフレームは元の形状に復元する。そのためペリクルフレームの変形応力は緩和され、マスクに歪みが生ずることは無い。
粘着力の測定は、２３±２℃、相対湿度（５０±５）％の標準環境下で、ＪＩＳ Ｚ０２３７の１８０度引き剥がし法に準じて行えばよい。

なお、粘着剤層は、特許文献５に記載される発明に基づいて、そのマスク貼付側の面の平坦度は15μｍ以下とするのが好ましい。また、接着剤層の表面に凹凸があると、マスクへのペリクル貼付け時の加圧板による加圧の際に、粘着剤が膨出してマスクに接触するため、粘着剤層と同様に、ペリクル膜が貼付された接着剤層の面の平坦度も15μｍ以下、より好ましくは10μｍ以下とするのが望ましい。
平坦度の測定は、ＸＹステージを使用して、レーザー変位計で測定すればよい。

以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のリソグラフィー用ペリクルを示す概略側面図であって、リソグラフィー用ペリクルをマスク４に粘着する場合、ペリクルマウンターの加圧板５で加圧すると、接着剤層２の凸になったＡ−Ａの部分はより大きな加圧を受ける。Ａ−Ａの部分のペリクルフレーム１及び粘着剤層３はより大きな荷重を受け、その結果変形し、図２に示すように、粘着剤層３の側面が膨出しマスク４と接触する。

このとき、粘着剤層３の粘着力が100Ｎ／ｍ以下であれば、図３に示すように、マスク４に接触した粘着剤層３の側面が加圧終了後にマスクから離れ、粘着剤層３及びペリクルフレーム１は元の形状に復元する。そのため、ペリクルフレーム１の変形応力は緩和され、マスク４に歪みが生ずることは殆ど無い。

（実施例1）
アルミニウム合金製のペリクルフレーム（外形サイズ149ｍｍ×113ｍｍ×4.5ｍｍ、肉厚２ｍｍ、粘着剤・接着剤層側の平坦度;10μｍ）を純水で洗浄後、その端面にアクリル粘着剤：ＳＫダイン1495（綜研化学製、製品名）を塗布し、室温で１時間放置した。平坦度が3μｍの石英ガラス板上にセパレータを置き、この上に粘着剤を塗布した面が接触するようにペリクルフレームを置いた。このようにしてペリクルフレームの粘着剤層に平坦な面を形成した。その後、ガラス基板を70℃で12時間加熱して粘着剤を仮硬化させた。粘着剤硬化後、セパレータを剥離した。その後、ペリクルフレームを150℃に加熱して粘着剤を完全に硬化させた。

次に、ペリクルフレームの反対側の面に、フッ素樹脂：サイトップＣＴＸ−Ｓ（旭硝子製、商品名）をフッ素溶液：ＮＯＶＥＣ 7300（住友３Ｍ製、商品名）に溶解させたフッ素樹脂溶液（濃度６％）を塗布し、その後、ペリクルフレームを130℃で加熱し、溶媒を蒸発させてフッ素樹脂を硬化させ、接着剤層を形成した。

その後、上記ペリクルフレームよりも大きなアルミニウム枠に取ったペリクル膜に、上記ペリクルフレームの接着剤層側を貼り付け、接着剤を加熱することにより、ペリクル膜を接着剤層に固定し、ペリクルフレームよりも外側の部分を除去し、ペリクルを完成させた。
このとき、粘着剤の粘着力は40Ｎ／ｍ、粘着剤層表面の平坦度は10μｍ、接着剤層表面の平坦度は10μｍであった。なお、粘着力の測定は、別途粘着力測定用のサンプルを作成し、ＪＩＳ Ｚ0237の180度引き剥がし法により、ステンレス板に対し、剥離速度300ｍｍ／ｍiｎの条件下で行った。平坦度は、ＸＹステージを有するレーザー変位計で測定した（以下、同様）。

作製したペリクルを、平坦度が0.25μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦度は0.27μｍに変化した。この変化量は0.02μｍであり、十分に小さな値に抑制することができた。
また、このペリクルを貼り付けたマスクを50℃で１ヶ月保管した後に、粘着剤層のマスク貼り付き部を観察したところ、特に粘着剤層の浮き等は認められず、良好な貼り付き安定性が確認できた。
この実施例の結果を、以下の実施例、比較例とともに表１にまとめて示す。

（実施例２）
アルミニウム合金製のペリクルフレーム（外形サイズ149ｍｍ×113ｍｍ×4.5ｍｍ、肉厚２ｍｍ、粘着剤・接着剤層側の平坦度;10μｍ）を純水で洗浄後、その端面にアクリル粘着剤：コーポニールＮ−2260（日本合成化学製、製品名）を塗布し、室温で１時間放置した。平坦度が3μｍの石英ガラス板上にセパレータを置き、この上に粘着剤を塗布した面が接触するようにペリクルフレームを置いた。このようにしてペリクルフレームの粘着剤層に平坦な面を形成した。その後、ガラス基板を70℃で12時間加熱して粘着剤を仮硬化させた。粘着剤硬化後、セパレータを剥離した。その後、ペリクルフレームを150℃に加熱して粘着剤を完全に硬化させた。
以下、ペリクルフレームへの接着剤層の形成、ペリクル膜の貼付固定は、実施例１と同様にして行い、ペリクルを完成させた。

このとき、粘着剤の粘着力は80Ｎ／ｍ、粘着剤表面の平坦度は10μｍ、接着剤層表面の平坦度は10μｍであった。
作製したペリクルを、平坦度が0.25μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦度は0.28μｍに変化した。この変化量は0.03μｍであり、十分に小さな値に抑制することができた。
また、このペリクルを貼り付けたマスクを50℃で１ヶ月保管した後に、粘着剤層のマスク貼り付き部を観察したところ、特に粘着剤の浮き等は認められず、良好な貼り付き安定性が確認できた。

（実施例３）
アルミニウム合金製のペリクルフレーム（外形サイズ149ｍｍ×113ｍｍ×4.5ｍｍ、肉厚２ｍｍ、粘着剤・接着剤層側の平坦度;10μｍ）を純水で洗浄後、その端面にアクリル粘着剤：ＳＫダイン1499（綜研化学製、製品名）を塗布し、室温で１時間放置した。平坦度が3μｍの石英ガラス板上にセパレータを置き、この上に粘着剤を塗布した面が接触するようにペリクルフレームを置いた。このようにしてペリクルフレームの粘着剤層に平坦な面を形成した。その後、ガラス基板を70℃で12時間加熱して粘着剤を仮硬化させた。粘着剤硬化後、セパレータを剥離した。その後、ペリクルフレームを150℃に加熱して粘着剤を完全に硬化させた。
以下、ペリクルフレームへの接着剤層の形成、ペリクル膜の貼付固定は、実施例１と同様にして行い、ペリクルを完成させた。

このとき、粘着剤の粘着力は4Ｎ／ｍ、粘着剤表面の平坦度は10μｍ、接着剤層表面の平坦度は10μｍであった。
作製したペリクルを、平坦度が0.25μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦度は0.26μｍに変化した。この変化量は0.01μｍであり、十分に小さな値に抑制することができた。
また、このペリクルを貼り付けたマスクを50℃で１ヶ月保管した後に、粘着剤層のマスク貼り付き部を観察したところ、特に粘着剤の浮き等は認められず、良好な貼り付き安定性が確認できた。

（比較例1）
アルミニウム合金製のペリクルフレーム（外形サイズ149ｍｍ×113ｍｍ×4.5ｍｍ、肉厚２ｍｍ、粘着剤・接着剤層側の平坦度;10μｍ）を純水で洗浄後、その端面にアクリル粘着剤：ＳＫダイン1223（綜研化学製、製品名）を塗布し、室温で１時間放置した。平坦度が3μｍの石英ガラス板上にセパレータを置き、この上に粘着剤を塗布した面が接触するようにペリクルフレームを置いた。このようにしてペリクルフレームの粘着剤層に平坦な面を形成した。その後、ガラス基板を70℃で12時間加熱して粘着剤を仮硬化させた。粘着剤硬化後、セパレータを剥離した。その後、ペリクルフレームを150℃に加熱して粘着剤を完全に硬化させた。
以下、ペリクルフレームへの接着剤層の形成、ペリクル膜の貼付固定は、実施例１と同様にして行い、ペリクルを完成させた。

このとき、粘着剤の粘着力は333Ｎ／ｍであった。また粘着剤表面の平坦度は10μｍ、接着剤層表面の平坦度は10μｍであった。作製したペリクルを、平坦度が0.25μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦度は0.35μｍに変化した。この変化量は0.10μｍであり、大きなマスク変形が観察された。
なお、このペリクルを貼り付けたマスクを50℃で１ヶ月保管した後に、粘着剤層のマスク貼り付き部を観察したところ、特に粘着剤の浮き等は認められなかった。

（比較例２）
アルミニウム合金製のペリクルフレーム（外形サイズ149ｍｍ×113ｍｍ×4.5ｍｍ、肉厚２ｍｍ、粘着剤・接着剤層側の平坦度;10μｍ）を純水で洗浄後、その端面にアクリル粘着剤：コーポニールＮ−4742（日本合成化学製、製品名）を塗布し、室温で１時間放置した。平坦度が3μｍの石英ガラス板上にセパレータを置き、この上に粘着剤を塗布した面が接触するようにペリクルフレームを置いた。このようにしてペリクルフレームの粘着剤層に平坦な面を形成した。その後、ガラス基板を70℃で12時間加熱して粘着剤を仮硬化させた。粘着剤硬化後、セパレータを剥離した。その後、ペリクルフレームを150℃に加熱して粘着剤を完全に硬化させた。
以下、ペリクルフレームへの接着剤層の形成、ペリクル膜の貼付固定は、実施例１と同様にして行い、ペリクルを完成させた。

このとき、粘着剤の粘着力は0.5Ｎ／ｍ、粘着剤表面の平坦度は10μｍ、接着剤層表面の平坦度は10μｍであった。作製したペリクルを、平坦度が0.25μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦度は0.26μｍに変化した。この変化量は0.01μｍであり、十分に小さな値に抑制することができた。
しかしながら、このペリクルを貼り付けたマスクを50℃で１ヶ月保管した後に、粘着剤層のマスク貼り付き部を観察したところ、一部に粘着剤の浮き等が確認され、貼り付き安定性に問題があった。

１：ペリクルフレーム
２：接着剤層
３：粘着剤層
４：マスク
５：（ペリクルマウンターの）加圧板

Claims (2)

1. ペリクルフレームの一方の端面に接着剤層を介してペリクル膜が張設され、他方の端面にマスク貼付側の面が平坦な粘着剤層が設けられ、かつその粘着力が１Ｎ／ｍから100Ｎ／ｍの範囲にあり、かつ、ペリクル膜が貼付された前記接着剤層の面の平坦度が15μｍ以下であることを特徴とするリソグラフィー用ペリクル。
2. 前記粘着剤層のマスク貼付側の面の平坦度が15μｍ以下である請求項１に記載のリソグラフィー用ペリクル。

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