JP5999843B2

JP5999843B2 - リソグラフィ用ペリクルとその製造方法及び管理方法

Info

Publication number: JP5999843B2
Application number: JP2013127225A
Authority: JP
Inventors: 裕一濱田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: JP2015001683A

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とその製造方法及び管理方法に関する。

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に、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。

そして、このような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されてペリクル膜からなる。このペリクル膜は、露光に用いる光（ｇ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ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り、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。

また、ペリクルフレームの上部には、ペリクル膜の良溶媒が塗布され、ペリクル膜を風乾して接着されるか、又は、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される。さらに、ペリクルフレームの下部には、露光原版を装着するために、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が設けられる。

このように構成されたペリクルは、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、露光原版上にゴミが付着するのを防止するために設けられるから、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。

ところで、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ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）から、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）液浸露光などに移行しつつある。

このように、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み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。このパターンの歪みや変形は、露光原版自体の歪みや変形に拠るところが大きく、その不具合の主な原因として、ペリクル貼り付け時に伴う歪み変形が挙げられており、ペリクル自体の変形や歪みが露光原版に悪影響を与えることが分かっている。

そこで、露光原版に与える影響を少なくする試みがなされており、特許文献１には、ペリクルの接着剤層の表面の平坦度を１０μｍ以下とするリソグラフィ用ペリクルが記載され、また、特許文献２にも、ペリクルの粘着層の表面の平坦度を１５μｍ以下とするリソグラフィ用ペリクルが記載されている。しかし、このようなペリクルの接着剤層などの平坦度を管理しても、その効果の安定性が十分でないという問題がある。

特開２０１１−１６４２５９号特開２０１２−２３０２２７号

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、露光原版の変形や歪みを安定して低減することができる平坦度の高いリソグラフィ用ペリクルとその製造方法及び管理方法を提供することである。

従来から、矩形のペリクルフレーム（以下、単に「フレーム」ともいう。）の平坦度を管理して平坦度の高いリソグラフィペリクル（以下、単に「高平坦ペリクル」ともいう。）が製造されているが、本発明者らは、矩形のペリクルフレームの剛性等を考慮して実験を繰り返した結果、同じ程度の平坦度に管理したペリクルフレームのペリクルを作成し、これにマスクを貼り付けても、マスクに与える歪みの影響が異なることを見出した。

そして、本発明者らは、さらにその原因について考察を行ったところ、ペリクルフレームのコーナー部分の歪みがフレームの辺部分の歪みと比較して、マスクに与える歪みの影響が軽微であること、また、矩形のペリクルフレームの平坦度が同じ値であっても、4つの辺の直線部の平坦度の値が小さければ、ペリクル貼り付け時のマスクの歪みが小さくなることを知見し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は、矩形のペリクルフレームの４つのコーナー部と４つの辺の中央部からなる８カ所の測定部からペリクルフレームの平均仮想平面を作成するとともに、それぞれ８カ所の測定部における高さ方向の歪みを測定し、それぞれ８カ所の測定部における測定値の前記仮想平面から乖離しているペリクルフレームの平坦度が１５μｍ以下に、また、前記矩形のペリクルフレームのそれぞれ４つの辺ごとにほぼ均等間隔に測定カ所を最低５個以上設けて、前記４つの辺ごとの仮想直線を作成するとともに、それぞれ４つの辺ごとの測定カ所の高さ方向の歪みを測定し、前記４つの辺ごとのそれぞれの前記測定カ所における測定値の前記仮想直線から乖離しているペリクルフレーム直線部の平坦度が１０μｍ以下に、それぞれ加工されていることを特徴とするリソグラフィ用ペリクルとその製造方法である。また、本発明は、矩形のペリクルフレームの平坦度を１５μｍ以下に、ペリクルフレーム直線部の平坦度を１０μｍ以下に、それぞれ管理して、リソグラフィ用ペリクルに張り付けるマスク基板の貼付け前・後の歪さ差を２０〜４０ｎｍの範囲内に抑えることを特徴とするリソグラフィ用ペリクルの管理方法である。
そして、本発明の場合、好ましくは、矩形のペリクルフレームの平坦度は、５〜１５μｍであり、ペリクルフレーム直線部の平坦度は、３〜１０μｍである。

本発明によれば、ペリクルフレームの平坦度とペリクルフレーム直線部の平坦度を管理することで、ペリクル貼り付け時のマスクの歪みを小さく抑えることができる高平坦リソグラフィ用ペリクルを提供することができる。

フレーム形状の平坦度の求め方を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について具体的に説明するが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。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を２つの異なる規定によって定める平坦度によって管理することを特徴とするものである。
ここで、本発明のフレーム形状の平坦度とは、図１に示すように、実際のフレーム形状１から仮想平面２を求め、この仮想平面２からの乖離を測定してその範囲のフレーム平坦度と定義するものである。そして、本発明の１つ目の規定のフレーム平坦度とは、フレームの全ての範囲で求めるものであり、また、２つ目の規定のフレーム直線部の平坦度とは、それぞれの直線部の範囲だけで求めるものである。

すなわち、１つ目の規定の平坦度とは、矩形のペリクルフレームについて規定する平坦度であり、矩形フレームの4つのコーナー部と4つの辺の中央部からなる8カ所の測定部からペリクルフレームの平均仮想平面を作成し、それぞれ8カ所の測定部が仮想平面からどの程度乖離しているかを測定して求めるペリクルフレームの平坦度である。

また、２つ目の規定の平坦度とは、ペリクルフレーム直線部について規定する平坦度であり、矩形のペリクルフレームのコーナー部分を除いた4つの辺に着目して、それぞれ4つの辺ごとにほぼ均等間隔に測定カ所を最低5個以上設けて、高さ方向の歪みを測定し、辺ごとの仮想直線を作成する。そして、辺ごとのそれぞれの測定カ所がこの仮想直線からどの程度乖離しているかを測定して求めるペリクルフレーム直線部の平坦度である。そして、この際に、4つの辺のフレーム直線部の平坦度で最も値の大きなものをそのペリクルフレーム直線部の平坦度と定義するものである。

本発明では、このような2つの規定の平坦度を併せて管理することで、ペリクルをマスクに貼り付けた時のマスクの歪みを安定的に小さい値に低減させることができる。特に、ペリクルフレーム直線部の平坦度を管理することで、ペリクル貼り付け時のマスクの歪みに対する効果を安定的かつ飛躍的に高めることができる。

本発明のリソグラフィ用ペリクルでは、矩形のペリクルフレームの平坦度を15μｍ以下に、また、ペリクルフレーム直線部の平坦度を10μｍ以下にそれぞれ加工して、その平坦度を高くしているが、好ましくは、矩形のペリクルフレームの平坦度を5〜1５μｍに、ペリクルフレーム直線部の平坦度を3〜10μｍにするのがよい。それぞれの下限値を5μｍ、3μｍに設定したのは、ペリクルフレーム量産加工時の精度の限界によるもので、これより小さい値に平坦度を高めても、加工負担が増えるだけで十分なフレームを確保することも厳しく、費用対効果が望めないからである。

以上のように、本発明では、ペリクルフレームの平坦度を２つの異なる規定によって上記のように管理するので、ペリクル貼り付け前・後のマスク基板の歪み差（ｎｍ）を20〜40ｎｍの範囲内に抑えることができる。

本発明のペリクルフレーム平坦度を求める場合は、フレーム端面を測定する必要があるが、この測定は、レーザー測定器を用いて実施することができる。例えば、対象のペリクルフレームを6025（6インチ□の大きさの厚さ0.25インチ）のマスク基板の上に設置して、任意のフレーム端面の高さを測定することができる。

また、本発明では、高平坦フレームを用いて作成されたペリクルをマスク基板に貼り付けた後にマスク基板の歪みを測定して、その効果を評価する必要があるが、その評価は、先ず、貼り付けに使用するマスク基板の平坦度をTropel社のFlatMasterで測定し、次に、準備した高平坦ペリクルをこのマスク基板に貼り付けて、貼り付け前と貼り付け後のマスク歪みの差を測定して実施することができる。

次に、本発明の実施例について具体的に説明するが、実施例及び比較例のマスクは、「露光原版」の例であり、レチクルについても同様に適用できることはいうまでもない。

〈実施例１〉
実施例１では、ペリクルフレームとして、フレーム外寸１４９ｍｍ×１１５ｍｍ×３．１５ｍｍで、フレーム厚さが２ｍｍであり、その4つのコーナー部分の形状が外Ｒ５、内Ｒ３の形状に黒色アルマイトを施したフレームを用意した。このフレームのフレーム平坦度が14μｍであり、フレーム直線部の平坦度が10μｍのフレームを用いて、高平坦ペリクルを作成した。

次に、準備したマスクの平坦度をTropel社のFlatMasterで測定したところ、マスクの平坦度は305ｎｍであり、このマスク基板に上記のペリクルを５ｋｇ30秒の条件で貼り付けて再びマスク平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、36ｎｍであった。
った。

〈実施例２〉
実施例１と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線部の平坦度を測定したところ、それぞれ14μｍと8μｍであった。また、準備した平坦度296ｎｍのマスク基板に実施例１と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、32ｎｍであった。

〈実施例３〉
実施例１、２と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ15μｍと5μｍであった。また、準備した平坦度301ｎｍのマスク基板に実施例１、２と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、平坦度は37μｍであり、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、29ｎｍであった。

〈実施例４〉
実施例１−３と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ10μｍと10μｍであった。また、準備した平坦度311ｎｍのマスク基板に実施例１−３と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、37ｎｍであった。

〈実施例５〉
実施例１−４と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ10μｍと5μｍであった。また、準備した平坦度303ｎｍのマスク基板に実施例１−４と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、27ｎｍであった。

〈実施例６〉
実施例１−５と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ6μｍと3μｍであった。また、準備した平坦度299ｎｍのマスク基板に実施例１−５と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、24ｎｍであった。

〈比較例１〉
実施例１−６と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ14μｍと14μｍであった。また、準備した平坦度307ｎｍのマスク基板に実施例１−６と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、51ｎｍであった。

〈比較例２〉
実施例１−６と同じ形状のフレームを準備し、このフレーム平坦度とフレーム直線平坦度を測定したところ、それぞれ19μｍと12μｍであった。また、準備した平坦度305ｎｍのマスク基板に実施例１−６と同様に、５ｋｇ30秒でペリクルを貼り付けて再びマスク基板の平坦度を測定したところ、貼り付け前後のマスク基板の歪み差は、48ｎｍであった。

次の表１は、以上の結果をまとめて示したものである。

実施例１−６の結果から、ペリクルフレームの平坦度よりもペリクルフレーム直線部の平坦度の方が貼り付け時のマスク歪みに対する影響が大きいことが判明した。すなわち、実施例１と実施例２、実施例４と実施例５の結果を比較すると、ペリクルフレームの平坦度が同じ数値の場合に、ペリクルフレーム直線部の平坦度が小さい方が貼り付け前・後のマスク基板の歪み差（ｎｍ）が小さくなっている。一方、実施例１と実施例４の結果を比較すると、ペリクルフレーム直線部の平坦度が同じ数値の場合には、ペリクルフレームの平坦度が異なっていても貼り付け前・後のマスク基板の歪み差（ｎｍ）はほとんど差異がないことが分かった。この結果から、ペリクルフレーム直線部の平坦度の値を小さくすれば、ペリクル貼り付け時のマスクの歪みを小さく抑えることが可能であることが確認された。

この理由としては、矩形のペリクルフレームの剛性を考慮した場合、コーナー部分は剛性が低く比較的容易に変形するために、この部分が多少歪んでいてもペリクル貼り付け時にマスクにかける応力は小さくなる。これに対して、フレーム直線部が歪んでいた場合に、その形状変化を平坦性良く変形しようとすると、コーナー部分の修正と比較して非常に大きな力が必要になるために、フレーム直線部の平坦度の悪いフレームで製造したペリクルをマスクに貼り付けた時に、フレーム直線部の歪んだ部分がマスクに与える応力は非常に大きなものとなって、マスク歪みに対して非常に大きな影響を与えてしまうからと考えられる。

したがって、ペリクルフレームの平坦度に加えて、特にペリクルフレーム直線部の平坦度を管理することで、ペリクル貼り付け時にマスクを歪ませることのない高平坦リソグラフィ用ペリクルを得ることが可能になる。

１フレーム形状
２仮想平面

Claims

矩形のペリクルフレームの４つのコーナー部と４つの辺の中央部からなる８カ所の測定部からペリクルフレームの平均仮想平面を作成するとともに、それぞれ８カ所の測定部における高さ方向の歪みを測定し、それぞれ８カ所の測定部における測定値の前記仮想平面から乖離しているペリクルフレームの平坦度が１５μｍ以下に、また、前記矩形のペリクルフレームのそれぞれ４つの辺ごとにほぼ均等間隔に測定カ所を最低５個以上設けて、前記４つの辺ごとの仮想直線を作成するとともに、それぞれ４つの辺ごとの測定カ所の高さ方向の歪みを測定し、前記４つの辺ごとのそれぞれの前記測定カ所における測定値の前記仮想直線から乖離しているペリクルフレーム直線部の平坦度が１０μｍ以下に、それぞれ加工されていることを特徴とするリソグラフィ用ペリクル。
前記矩形のペリクルフレームの平坦度が５〜１５μｍであることを特徴とする請求項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直線部の平坦度が３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２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４つのコーナー部と４つの辺の中央部からなる８カ所の測定部からペリクルフレームの平均仮想平面を作成するとともに、それぞれ８カ所の測定部における高さ方向の歪みを測定し、それぞれ８カ所の測定部における測定値の前記仮想平面から乖離しているペリクルフレームの平坦度を１５μｍ以下に、また、前記矩形のペリクルフレームのそれぞれ４つの辺ごとにほぼ均等間隔に測定カ所を最低５個以上設けて、前記４つの辺ごとの仮想直線を作成するとともに、それぞれ４つの辺ごとの測定カ所の高さ方向の歪みを測定し、前記４つの辺ごとのそれぞれの前記測定カ所における測定値の前記仮想直線から乖離しているペリクルフレーム直線部の平坦度を１０μｍ以下に、それぞれ加工することを特徴とするリソグラフィ用ペリクルの製造方法。
矩形のペリクルフレームの４つのコーナー部と４つの辺の中央部からなる８カ所の測定部からペリクルフレームの平均仮想平面を作成するとともに、それぞれ８カ所の測定部における高さ方向の歪みを測定し、それぞれ８カ所の測定部における測定値の前記仮想平面から乖離しているペリクルフレームの平坦度を１５μｍ以下に、また、前記矩形のペリクルフレームのそれぞれ４つの辺ごとにほぼ均等間隔に測定カ所を最低５個以上設けて、前記４つの辺ごとの仮想直線を作成するとともに、それぞれ４つの辺ごとの測定カ所の高さ方向の歪みを測定し、前記４つの辺ごとのそれぞれの前記測定カ所における測定値の前記仮想直線から乖離しているペリクルフレーム直線部の平坦度を１０μｍ以下に、それぞれ管理して、リソグラフィ用ペリクルに張り付けるマスク基板の貼付け前・後の歪さ差を２０〜４０ｎｍの範囲内に抑えることを特徴とするリソグラフィ用ペリクルの管理方法。