KR20070105236A - 리소그래피용 펠리클 - Google Patents

Abstract

입사하는 레이저광의 경사입사 성분만을 선택적으로 사용하는 액침노광타입의 리소그래피에 사용하기에 최적인, 경사입사광의 광투과율이 리소그래피 조작에 있어서 허용할 수 있는 범위를 넓힌 리소그래피용 펠리클을 제공한다.

ArF 엑시머 레이저광을 사용한 리소그래피에 사용되는 리소그래피용 펠리클로서, 그 펠리클막 두께가 수직입사의 ArF 레이저광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서, 1.7∼2.8% 두꺼운 것을 특징으로 한다.

Description

리소그래피용 펠리클{PELLICLE FOR LITHOGRAPHY}

도1은 실시예1의 펠리클막(막두께 850㎚)의 투과율의 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다.

도2는 비교예1의 펠리클막(막두께 830㎚)의 투과율의 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 리소그래피용 펠리클, 특히 LSI, 초LSI 등의 반도체 디바이스 또는 액정표시판 등을 제조할 때의 먼지막이로서 사용되는 리소그래피용 펠리클, 특히 고해상도를 필요로 하는 노광에 있어서 사용되는 200㎚이하의 자외광 노광에 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

종래, LSI, 초LSI 등의 반도체 디바이스 또는 액정표시판 등의 제조에 있어서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사해서 패터닝을 하는 것이지만, 이 경우에 사용하는 노광 원판에 먼지가 부착되어 있으면, 이 먼지가 광을 흡수하거나, 광을 반사시켜 버리므로, 전사된 패터닝이 변형되거나, 엣지가 까칠하게 되어 버려, 치수, 품질, 외관 등이 손상되어, 반도체장치나 액정표시판 등의 성능이 나 제조 수율의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

이 때문에, 이들 작업은 통상 클린룸에서 행해지지만, 이 클린룸내에서도 노광 원판을 항상 정상으로 유지하는 것이 어려우므로, 노광 원판의 표면에 먼지막이를 위한 노광용의 광을 잘 통과시키는 펠리클을 점착하는 방법이 행해지고 있다.

이 경우, 먼지는 노광 원판의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클막 위에 부착되므로, 리소그래피시에 초점을 노광 원판의 패턴 상에 맞춰 두면, 펠리클 상의 먼지는 전사에 무관계로 되는 이점이 있다.

이 펠리클은 광을 잘 통과시키는 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막을 알루미늄, 스테인레스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임의 상부에 펠리클막의 양용매를 도포하고, 바람에 의해 건조시켜서 접착하거나(특허문헌1 참조), 아크릴수지(특허문헌2 참조)나 에폭시수지(특허문헌3 참조), 또한 비정질 불소계 중합체(특허문헌4 참조) 등의 접착제로 접착하고, 펠리클 프레임의 하부에는 폴리부텐 수지, 폴리초산비닐 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층 및 점착층을 보호하는 이형층(세퍼레이터)을 접착해서 구성되어 있다.

최근, 리소그래피의 해상도는 점차 높아져 오고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 파장이 짧은 광이 광원으로서 서서히 이용되어져 오고 있다.

구체적으로는 자외광(g선(436㎚), I선(365㎚), KrF 엑시머레이저(248㎚))으로 이행하고 있으며, 최근에서는 ArF 엑시머레이저(193㎚)가 사용되기 시작했다.

리소그래피에 사용되는 광의 단파장화에 의해, 광의 에너지가 커져 오고 있 으므로, KrF, ArF 레이저에 대해서는 펠리클막의 재료는 보다 레이저광 내성이 큰 투명 불소수지가 사용되게 되었다(특허문헌3, 특허문헌4 참조).

최근, ArF 엑시머레이저를 이용해서 더욱 미세한 가공을 행하기 위해서, 액침노광장치를 사용하는 검토가 시작되고 있다(특허문헌5 참조). 노광장치의 대물렌즈와 실리콘 웨이퍼 사이를 액체로 채움으로써, 보다 높은 NA를 실현하고, 그 결과, 보다 높은 해상도를 얻고 있다.

대물렌즈와 실리콘 웨이퍼간의 액체가 순수인 경우, NA의 이론한계는 1.44정도이지만, 실제로는 렌즈 등의 제약때문에 실용상의 NA의 한계는 1.3정도가 된다라고 생각되어지고 있다.

이렇게 노광장치가 고NA화되면, 펠리클을 투과하는 광도 주변부는 경사입사의 각도가 커지고, 노광장치에 따라서도 다소 다르지만, NA가 1인 경우에서 최대 경사입사각은 약 15도, NA가 1.3인 경우에서 약 19도까지 커진다.

펠리클의 투과율은 일반적으로 수직입사광에 대해서 최대 투과율이 되도록 설계되어, 제조되고 있지만, 경사입사의 각도(수직입사광과 경사입사광이 이루는 각도)가 커짐에 따라 투과율이 저하되어 간다. 일반적으로 이용되고 있는 ArF 펠리클의 막두께는 약 830㎚이지만, 수직입사광에 대해서 약 100%의 투과율을 나타내는 것이어도, 15도의 경사입사광선에 대해서는 약 96%, 19도의 경사입사에 대해서는 약 92%로 투과율은 매우 낮아진다.

펠리클의 투과율이 낮아지면, 특히, 입사각에 의해 서서히 낮아지면, 노광시의 조사 불균일의 원인으로 되어, 리소그래피의 품질저하로 연결된다. 또 투과율이 낮아진다라는 것은, 그만큼 펠리클막면에서의 반사가 증가한다는 것이며, 플레어 등의 문제가 생기고, 이것도 리소그래피의 품질저하로 연결된다.

펠리클막 두께를 얇게 함으로써 입사각 의존성은 작아진다. 수직입사광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께로 한 경우라도, 예를 들면 막두께를 약 277㎚로 하면 15도의 경사입사광선에 대해서는 약 99.3%, 19도의 경사입사광에 대해서 98.6%의 투과율을 나타낸다.

그러나 이 경우 막두께가 얇아짐으로써 펠리클막의 기계적 강도가 저하되어, 펠리클의 제조가 곤란해지거나, 또는 실제로 펠리클을 마스크에 붙여서 사용할 때 막이 파열되기 쉬워진다는 등의 문제가 발생한다.

한편 상기에 기술한 액침노광장치로 고도의 미세화를 행할 경우에, 입사하는 레이저광의 경사입사 성분만을 선택적으로 사용하는 일이 있으며, 이 경우 종래의 펠리클을 사용하면 투과율이 낮은 영역에서 사용하게 되어, 저투과율, 고반사율로 인해 여러가지 문제가 생길 가능성이 있다.

또 실제로 사용하는 입사각 15∼19도의 범위에서는 투과율이 98.6∼99.3%이며, 사용하지 않는 입사각 0∼15도의 범위에서는 투과율이 99.3∼거의 100%로 실제로는 사용하지 않는 영역의 쪽이 투과율이 높아진다는 문제가 생긴다.

특허문헌3에서는, 「포토마스크용 방진 커버」의 「평균 광선 투과율」이 검토되고 있지만, 여기에서 검토되는 광선의 파장은 「240∼500㎚」의 범위이며, 또한, 경사입사광선의 광투과율에 관해서는 검토되어 있지 않다.

(특허문헌1)일본 특허공개 소58-219023호 공보

(특허문헌2)미국특허 제4861402호 명세서

(특허문헌3)일본 특허공고 소63-27707호 공보

(특허문헌4)일본 특허공개 평7-168345호 공보

(특허문헌5)국제공개 WO99/49504

본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 입사하는 레이저광의 경사입사 성분만을 선택적으로 사용하는 액침노광타입의 리소그래피에 사용하기에 최적인, 경사입사광의 광투과율이 리소그래피 조작에 있어서 허용할 수 있는 범위를 넓힌 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 리소그래피용 펠리클은, ArF 엑시머 레이저광을 사용한 리소그래피에 사용되는 리소그래피용 펠리클로서, 그 펠리클막 두께가 수직입사의 ArF 레이저광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서, 1.7∼2.8% 두꺼운 것을 특징으로 한다.

펠리클은, 일반적으로 단파장의 광에 대해서 사용되므로, 그 파장의 광에 대해서 최대투과율이 나오도록 설계되어, 제조된다. 광의 간섭효과에 의해, 막두께를 제어함으로써, 어느 정도의 막두께로 투과율이 극대치를 취하는 것이 알려져 있다. 막두께가 얇은 쪽이 막재료에 의한 산란 등이 감소되므로 투과율이 높지만, 한편 막두께가 두꺼운 쪽이 막의 기계적 강도가 향상되어 취급이 용이해진다. 현재의 ArF 레이저용 펠리클의 경우, 그 양자의 균형으로 인해, 일반적으로 그 막두께는 830㎚정도로 제어되어 있다.

그러나, 위에 기재한 바와 같이, 이 막두께에 있어서는, 수직입사에 대해서 최대 투과율이 나오도록 막두께가 설정되어 있으므로, 수직입사광에 대해서는 거의 100%의 투과율을 나타내지만, 입사각의 증대에 따라 투과율은 저하되고, 전술한 바와 같이, 19도의 경사입사광에 대해서는 약 92%의 투과율밖에 없어, 고NA 노광장치에서 사용하기에는 문제가 있다.

여기에서 펠리클막의 막두께를 수직입사의 ArF 레이저광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서 1.7∼2.8% 두껍게 하면, 15∼19도의 경사입사의 ArF 레이저광에 대해서 펠리클막의 투과율이 극대로 된다. 예를 들면 막두께를 약 2.3% 두껍게 하면, 약 17도의 경사입사광에 대해서 극대 투과율을 갖고, 15∼19도의 경사입사광에 대해서 높은 투과율을 나타낸다.

이 경우 펠리클막의 막두께는 종래의 막두께와 비교해서 조금만 두꺼워지므로, 입사각 의존성을 높이기 위해서 막두께를 얇게 하는 경우에 발생하는 막의 기계적 강도의 저하라는 문제는 발생하지 않는다. 또 이 경우 수직입사광에 대한 투과율은 매우 낮아져 버리지만, 이 펠리클은 입사광 중 경사입사 성분만을 선택적으로 사용하므로, 투과율이 낮은 범위에서는 실제로는 사용되지 않아 문제가 되지 않는다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 나타낸다.

「실시예1」

환상구조를 갖는 퍼플루오로에테르 중합체, 사이톱 CTX-S(아사히가라스(주)제 상품명)를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 폈다. 그 후 실온에서 30분간 건조후, 180℃에서 건조시켜 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포시킨 알루미늄 프레임을 붙이고, 막만을 박리시켜 펠리클막으로 했다.

표면이 알루마이트 처리된 알루미늄제의 프레임(외치수:149mm×122mm×5.8mm)의 상면에 막접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후 막접착제측을 알루미늄 프레임에 취한 펠리클막에 붙이고, 프레임의 외주의 막을 절단해서 펠리클을 완성시켰다.

완성된 펠리클의 막두께를 측정한 결과 850㎚였다. 이 막두께는 ArF 레이저(파장 193㎚)의 수직입사광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서 2.3% 두껍다. 또 이 막두께는 ArF 레이저(파장 193㎚)의 17도의 경사입사광에 대해서 극대 투과율이 되는 막두께였다.

이 펠리클의 투과율의 입사각 의존성을 측정한 결과, 수직입사(입사각 0도)에서 93.5%로 낮지만, 경사입사의 15도에서 99.3%, 17도에서 99.7%, 19도에서 99.3%로 15도∼19도의 경사입사광에 대해서는 99%이상의 높은 투과율을 나타냈다. 이 경우의 투과율의 각도 의존성을 도1에 나타낸다.

「비교예1」

환상구조를 갖는 퍼플루오로에테르 중합체, 사이톱 CTX-S(아사히가라스(주) 제 상품명)를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 850rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 폈다. 그 후 실온에서 30분간 건조후, 180℃에서 건조시켜 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포시킨 알루미늄 프레임을 붙이고, 막만을 박리시켜 펠리클막으로 했다.

표면이 알루마이트 처리된 알루미늄제의 프레임(외치수:149mm×122mm×5.8mm)의 상면에 막접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후 막접착제측을 알루미늄 프레임에 취한 펠리클막에 붙이고, 프레임의 외주의 막을 절단해서 펠리클을 완성시켰다.

완성된 펠리클의 막두께를 측정한 결과 830㎚였다. 이 막두께는 ArF 레이저(파장 193㎚)의 수직입사광에 대해서 극대 투과율이 되는 막두께였다.

이 펠리클의 투과율의 입사각 의존성을 측정한 결과, 수직입사(입사각 0도)에서 99.7%로 높은 투과율을 나타내지만, 10도의 경사입사에서 98.7%, 19도의 경사입사에서 92.0%로 입사각이 커짐에 따라 서서히 투과율이 저하되고, 15도를 초과하면 투과율은 96%이하로 되어 버리고, 19도에서는 92.0%까지 투과율이 저하되었다. 이 경우의 투과율의 각도 의존성을 도2에 나타낸다.

본 발명에 의하면, 입사하는 레이저광의 경사입사 성분만을 선택적으로 사용하는 액침노광타입의 리소그래피에 있어서, 펠리클 투과율의 입사각 의존성을 작게 할 수 있으므로, 반도체 디바이스 또는 액정표시판 등을 고효율로 제조할 수 있어, IT산업계에 공헌하는 바가 크다.

본 발명에 의하면, 펠리클막의 막두께를 수직입사의 ArF 레이저광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서 1.7∼2.8% 두껍게 하면, 15∼19도의 경사입사의 ArF 레이저광에 대해서 펠리클막의 투과율이 극대로 되어, 경사입사광을 사용한 고밀도의 노광장치에 사용할 수 있는 펠리클을 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. ArF 엑시머 레이저광을 사용한 리소그래피에 사용되는 리소그래피용 펠리클로서, 그 펠리클막 두께가 수직입사의 ArF 레이저광에 대해서 극대 투과율을 나타내는 막두께에 대해서, 1.7∼2.8% 두꺼운 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.

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