KR20230012050A - 펠리클, 노광 원판, 노광 장치, 펠리클의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 펠리클막(12)과, 펠리클막을 지지하는 지지 프레임(14)을 포함하고, 펠리클막과 지지 프레임이 접촉되어 있고, 하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족하는 펠리클(10).
〔조건 1〕
지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
〔조건 1〕
지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
Description
본 개시는, 펠리클, 노광 원판, 노광 장치, 펠리클의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 부품, 프린트 기판, 디스플레이 패널 등의 물체의 표면에 감광성의 물질을 도포하고, 패턴상으로 노광하여 패턴을 형성하는 기술(포토리소그래피)에서는, 포토마스크라고 불리는 편면에 패턴이 형성된 투명 기판이 사용되고 있다.
근년, 노광 패턴의 고정밀화가 진행됨에 따라서, 노광의 광원으로서, DUV(Deep Ultra Violet: 원자외)광 대신에, 보다 단파장의 EUV(Extreme Ultra Violet: 극단자외)광의 이용이 확대되고 있다. EUV광을 사용하는 노광 방법에서는, 노광광을 반사하는 반사층을 구비하는 포토마스크가 사용되는 경우가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 펠리클 프레임 내측면의 표면 조도가, Ra0.3 내지 0.9㎛, Rt4.0 내지 8.5㎛, RMS0.3 내지 1.1㎛의 범위에 있고, 프레임 내측면이 점착성 수지에 의해 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용이 개시되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 2에는, 펠리클 면적이 1000㎠ 이상인 액정용 대형 펠리클에 있어서, 프레임의 펠리클막 접착면의 표면 조도가 Ra0.4㎛ 내지 4㎛이며, 접착제를 통해 펠리클막이 첩부되는 것을 특징으로 하는 액정용 대형 펠리클이 개시되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 3에는, 펠리클의 프레임체에 먼지 등이 부착된 경우에 검지하기 쉽게 하기 위해 블라스트 처리를 실시하는 것이 개시되어 있다.
포토리소그래피에 있어서, EUV(Extreme Ultra Violet: 극단자외)광에 의한 노광은 진공 환경 하에서 행해진다.
노광이 개시될 때는, 노광 장치 전체가 진공화되어 있고, 노광 장치 내부에 접속되어 있는 로드 로크 챔버 내에 펠리클 및 포토마스크가 배치되고, 로드 로크 챔버 내부에서 대기압 환경으로부터 진공 환경으로 변화한다.
이 로드 로크 챔버의 진공화 시, 펠리클 외부의 기압 저하 속도가 펠리클 내부의 기압 저하 속도보다도 빨라지는 경향이 있다. 그 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이, 노광 장치의 진공화에 의해, 펠리클(10)의 내부로부터 펠리클(10)의 외부를 향하는 방향으로, 지지 프레임(14)에 지지된 펠리클막(12)이 팽창된다.
한편, 노광이 종료될 때는, 노광 장치 내에서 로드 로크 챔버에 펠리클이 반송되고, 로드 로크 챔버 내부가 진공 환경으로부터 대기압 환경으로 변화한다. 그 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이, 노광이 종료될 때, 펠리클(10)의 외부에서 펠리클(10)의 내부를 향하는 방향으로, 지지 프레임(14)에 지지된 펠리클막(12)이 압박된다.
여기서, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 지지 프레임과 펠리클막의 접촉면 중, 지지 프레임의 펠리클 내부측의 테두리부에 응력 집중이 발생하기 쉬워져, 펠리클막이 파손되기 쉬워진다고 하는 과제가 존재한다.
또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 이물을 검지하기 쉽게 하기 위해 펠리클에 대하여 블라스트 처리가 실시되는 경우에는, 상기의 과제는 보다 현재화된다고 생각된다.
또한, 노광 장치 내부에 있어서의 진공화 및 대기압 개방에 한정되지 않고, 펠리클을 장착한 포토마스크를 핸들링할 때에 기류에 의해 펠리클막이 압력을 받음으로써도, 도 1 및 도 2와 같이 막의 팽창이 발생한다.
본 개시의 일 실시 형태가 해결하고자 하는 과제는, 펠리클막의 파손을 억제할 수 있는 펠리클, 노광 원판 및 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 일 실시 형태가 해결하고자 하는 과제는, 펠리클막의 파손을 억제할 수 있는 펠리클의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 구체적 수단은 이하의 양태를 포함한다.
<1> 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막, 폴리실리콘 및 탄화규소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 펠리클막과, 상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고, 상기 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉되어 있고, 하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족하는 펠리클.
〔조건 1〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
<2> 상기 펠리클막이, 상기 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 <1>에 기재된 펠리클.
<3> 상기 탄소계의 막이 카본 나노튜브를 포함하는 막인 <1> 또는 <2>에 기재된 펠리클.
<4> 상기 조건 1 및 상기 조건 2의 양쪽을 충족하는 <1> 내지 <3> 중 어느 1개에 기재된 펠리클.
상기 <4>는, 이하의 <4-1>과 같이 환언해도 된다.
<4-1> 카본 나노튜브를 포함하는 펠리클막과, 상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고, 상기 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉되어 있고, 상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고, 상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하인 <1> 내지 <3> 중 어느 1개에 기재된 펠리클.
<5> 상기 지지 프레임이, 상기 펠리클막을 지지하는 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임에 접속되는 제2 지지 프레임을 구비하는 <1> 내지 <4> 중 어느 1개에 기재된 펠리클.
<6> 패턴을 갖는 원판과, 상기 원판의 패턴을 갖는 측의 면에 장착된 <1> 내지 <5> 중 어느 1개에 기재된 펠리클을 포함하는 노광 원판.
<7> <6>에 기재된 노광 원판을 갖는 노광 장치.
<8> 노광광을 방출하는 광원과, <6>에 기재된 노광 원판과, 상기 광원으로부터 방출된 상기 노광광을 상기 노광 원판으로 유도하는 광학계를 갖고, 상기 노광 원판은, 상기 광원으로부터 방출된 상기 노광광이 상기 펠리클막을 투과하여 상기 원판에 조사되도록 배치되어 있는 노광 장치.
<9> 상기 노광광이 EUV광인 <8>에 기재된 노광 장치.
<10> 카본 나노튜브를 준비하는 공정과, 지지 프레임을 준비하는 공정과, 상기 카본 나노튜브를 시트상으로 성막하여 펠리클막을 제조하는 공정과, 상기 펠리클막을, 개구부를 갖는 지지 프레임의 상기 개구부를 덮도록 지지 프레임에 접속하는 공정을 포함하고, 상기 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고, 상기 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하인 펠리클의 제조 방법.
<11> 광원으로부터 방출된 노광광을, <6>에 기재된 노광 원판의 상기 펠리클막을 투과시켜서 상기 원판에 조사하고, 상기 원판으로 반사시키는 공정과, 상기 원판에 의해 반사된 노광광을, 상기 펠리클막을 투과시켜서 감응 기판에 조사함으로써, 상기 감응 기판을 패턴상으로 노광하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 개시의 일 실시 형태에 의하면, 펠리클막의 파손을 억제할 수 있는 펠리클, 노광 원판 및 노광 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다른 일 실시 형태에 의하면, 펠리클막의 파손을 억제할 수 있는 펠리클의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 노광 장치 내를 대기압 상태로부터 진공 상태로 변화시킬 때의 펠리클 변화를 설명하기 위한 개략도
도 2는 노광 장치 내를 진공 상태로부터 대기압 상태로 변화시킬 때의 펠리클 변화를 설명하기 위한 개략도
도 3은 (a) 진공화를 행하기 전의 대기압 상태에 있어서의 지지 프레임의 펠리클 내부측의 테두리부를 나타내는 개략도, (b) 노광이 종료되어 펠리클이 놓이는 환경이 진공 환경으로부터 대기압 환경으로 변화할 때의 지지 프레임의 펠리클 내부측의 테두리부를 나타내는 개략도
도 4는 본 개시의 펠리클을 도시하는 개략 단면도
도 5는 조도 Ra의 측정에 있어서의 관찰 개소를 도시하는 사시도
도 6은 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 화면을 설명하기 위한 개략도
도 7은 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 범위를 나타내는 도면
도 8은 본 개시에 있어서의 지지 프레임의 펠리클막 접촉면 및 테두리부를 설명하기 위한 단면도
도 9는 「지지 프레임에 있어서의 4개의 긴 변의 중심부」를 설명하기 위한 개략도
도 10은 테두리부에 있어서의 요철의 측정 시에 사용하는, 테두리부 윤곽선 1 및 테두리부 윤곽선 2를 포함하는 현미경상을 나타내는 도면
도 11은 본 개시의 노광 장치의 일례인, EUV 노광 장치의 개략 단면도
도 12는 벌지 시험에 있어서의 측정 장치를 도시하는 개략도
도 2는 노광 장치 내를 진공 상태로부터 대기압 상태로 변화시킬 때의 펠리클 변화를 설명하기 위한 개략도
도 3은 (a) 진공화를 행하기 전의 대기압 상태에 있어서의 지지 프레임의 펠리클 내부측의 테두리부를 나타내는 개략도, (b) 노광이 종료되어 펠리클이 놓이는 환경이 진공 환경으로부터 대기압 환경으로 변화할 때의 지지 프레임의 펠리클 내부측의 테두리부를 나타내는 개략도
도 4는 본 개시의 펠리클을 도시하는 개략 단면도
도 5는 조도 Ra의 측정에 있어서의 관찰 개소를 도시하는 사시도
도 6은 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 화면을 설명하기 위한 개략도
도 7은 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 범위를 나타내는 도면
도 8은 본 개시에 있어서의 지지 프레임의 펠리클막 접촉면 및 테두리부를 설명하기 위한 단면도
도 9는 「지지 프레임에 있어서의 4개의 긴 변의 중심부」를 설명하기 위한 개략도
도 10은 테두리부에 있어서의 요철의 측정 시에 사용하는, 테두리부 윤곽선 1 및 테두리부 윤곽선 2를 포함하는 현미경상을 나타내는 도면
도 11은 본 개시의 노광 장치의 일례인, EUV 노광 장치의 개략 단면도
도 12는 벌지 시험에 있어서의 측정 장치를 도시하는 개략도
본 개시에 있어서 「내지」를 사용하여 나타낸 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
본 개시에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어떤 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또한, 본 개시에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어떤 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
본 개시에 있어서, 2 이상의 바람직한 양태의 조합은, 보다 바람직한 양태이다.
본 개시에 있어서, 각 성분의 양은, 각 성분에 해당하는 물질이 복수종 존재하는 경우에는, 특별히 언급하지 않는 한, 복수종의 물질의 합계량을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「공정」이라는 용어는, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도, 그 공정의 소기 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
≪펠리클≫
본 개시의 펠리클은, 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막, 폴리실리콘 및 탄화규소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 펠리클막과,
상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고,
상기 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉되어 있고,
하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족한다.
〔조건 1〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
본 개시의 펠리클은, 펠리클막이, 상기 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 본 개시의 펠리클은, 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 펠리클막과, 상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고, 상기 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉되어 있고, 하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족하는 것이 바람직하다.
〔조건 1〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
본 개시의 펠리클은, 상기의 구성인 것으로, 펠리클막의 파손을 억제할 수 있다.
특히 EUV광에 의한 노광에서는, 카본 나노튜브(CNT라고도 함)막을 사용한 펠리클이 검토되어 있다.
종래의 펠리클은 지지 프레임과 펠리클막 사이에 접착제층을 갖는 경우가 많았으므로, 접착제층이 펠리클막과 지지 프레임의 직접적인 접촉을 방지하여, 펠리클막의 파손이 발생하기 어려웠다.
그러나, CNT막을 사용한 펠리클은, 지지 프레임과 펠리클막이 직접 접촉하는 구조로 되는 경우가 많다. 또한, CNT막은, 종래의 폴리실리콘으로 이루어지는 막과 비교하여 유연하게 변형에 의한 응력 집중이 발생하기 쉽다.
이상으로부터, CNT막을 사용한 펠리클에 있어서, 펠리클막의 파손이라고 하는 상기의 과제는 보다 현재화된다.
「펠리클막과 지지 프레임이 접촉되어 있다」란, 펠리클막 및 지지 프레임의 적어도 일부가 수지 접착제층을 통하지 않고 붙어 있는 구성을 의미하고, 펠리클막 및 지지 프레임의 전부가 수지 접착제층을 통하지 않고 붙어 있는 구성인 것이 바람직하다.
상기 구성에 해당하는 한, 펠리클막과 지지 프레임을 붙이기 위한 재료를 사용해도 된다. 예를 들어, 펠리클막 및／또는 지지 프레임에 코팅층 등의 층이 마련되어 있어도 된다.
코팅층의 재료로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 무기재 재료, 금속계 재료, 반도체계 재료 등이어도 되고, Be, Ru, Ge, Pd, Si, Nb, Zr, Mo 등을 포함하고 있어도 된다.
제조 비용 및 수율의 관점에서, 펠리클막 및／또는 지지 프레임에 코팅층이 마련되어 있지 않은 것이 바람직하다. 또한, 투과율을 보다 높게 하는 관점에서, 펠리클막에 코팅층이 마련되어 있지 않은 것이 바람직하다.
본 개시의 펠리클은, 상기 조건 1 및 상기 조건 2의 양쪽을 충족하는 것이 바람직하다.
본 개시의 펠리클은, 구체적으로는, 이하의 양태인 것도 바람직하다.
본 개시의 펠리클의 일 실시 형태는, 카본 나노튜브를 포함하는 펠리클막과, 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고, 펠리클막과 지지 프레임이 접촉되어 있고, 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면(펠리클막 접촉면이라고도 함)의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고, 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
이하, 도 4를 참조하면서, 본 개시에 관한 펠리클에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 개시의 펠리클(10)을 도시하는 개략 단면도이다. 펠리클(10)은 펠리클막(12)과 지지 프레임(14)이 접착되어 구성되어 있고, 지지 프레임(14)에는, 통기 구멍(16)이 형성되고, 또한, 원판용 접착제층(15)이 형성되어 있다.
<지지 프레임>
본 개시의 펠리클은, 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함한다.
또한, 본 개시의 펠리클은, 하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족한다.
〔조건 1〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(즉 펠리클 프레임)(14)은, 펠리클막(12)을 지지하기 위한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(14)은 펠리클(10) 및 원판(도시하지 않음)에 둘러싸인 영역과, EUV 노광 장치 내의 기압을 일정하게 하기 위한 통기 구멍(16)을 갖고 있어도 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 통기 구멍(16)을 마련하지 않는 경우라도, 본 개시의 펠리클막이 부직포 형상이면, 막 자신이 통기성을 가짐으로써 진공 환경 및 감압 환경을 만들어 내는 것이 가능하다.
EUV광에 의한 노광은, 진공 환경(감압 환경) 하에서 행해지므로, 진공으로의 감압 시에 펠리클막(12)이 압력차에 의해 신축되거나 한다. 이때, 펠리클막이 파손될 우려가 있다. 통기 구멍(16)에는, 펠리클(10) 및 원판에 둘러싸인 영역에 이물이 들어가지 않도록, 필터가 배치되는 것이 바람직하다.
필터로서는, ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터, 금속 메쉬 등을 들 수 있다. 또한, 지지 프레임(14)은 검사하기 쉽도록 노광에 지장이 없는 범위에서 착색되어 있어도 된다.
또한, 본 개시의 펠리클은, 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족한다.
본 개시의 펠리클은, 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 충족하는 것이 바람직하다.
〔조건 1〕
(지지 프레임의 조도 Ra)
본 개시의 펠리클은 펠리클막과 지지 프레임이 접촉되어 있고, 조건 1에 있어서, 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
이에 의해, 지지 프레임과 펠리클막이 접촉되어 있는 면에 있어서, 응력이 집중되는 것에 기인하는 CNT막의 파손을 억제할 수 있다.
지지 프레임에 있어서, 펠리클막 접촉면에 대하여 수직 방향의 요철이 존재하는 경우, 펠리클막을 지지 프레임에 붙였을 때, 요철에 의해 펠리클막이 늘여진다. 요철의 곡률이 다른 경우에는, 늘여지는 비율(또는 응력)이 다르므로, 요철의 에지 부분에 있어서 주름 및 응력의 집중점이 발생한다.
요철 부분에 의해 늘여진 개소는, EUV 노광에 있어서의 진공화를 행하는 공정 등에 의해, 더 높은 장력이 가산되므로, 펠리클막에 파손이 발생하기 쉬워진다.
펠리클막 접촉면의 요철이 클수록(즉 Ra가 클수록), 늘여지는 펠리클막의 양은 커지고, 요철 개소에 있어서 응력이 발생하기 쉬워지므로, 펠리클막이 파손되기 쉽다.
상기의 관점에서, 본 개시에 있어서의 지지 프레임의 펠리클막 접촉면에 있어서의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하임으로써, 응력이 집중되는 것에 기인하는 CNT막의 파손을 억제할 수 있다.
지지 프레임은, 응력이 집중되는 것에 기인하는 CNT막의 파손을 억제하는 관점에서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra가, 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
지지 프레임은, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra의 하한은 특별히 제한은 없지만, 0.01㎛ 이상이어도 되고, 0.1㎛ 이상이어도 된다.
조도 Ra는, JIS B 0601(2001년)에 준거하여, 레이저 현미경을 사용하여 측정한다.
구체적으로는, 조도 Ra는, 이하의 방법으로 측정한다.
<조도 Ra의 측정>
펠리클막과 접하는 지지 프레임의 펠리클막 접촉면에 있어서의 조도 Ra는, 레이저 현미경을 사용하여 측정한다.
구체적으로는, 키엔스 가부시키가이샤 제조의 형상 해석 레이저 현미경(예를 들어, VK 시리즈의 VK-100)을 사용하여, 대물 렌즈의 배율은 20배로 하고, 펠리클막 접촉면이 입사광에 대하여 수직이 되도록 스테이지 상에 지지 프레임을 배치한다.
도 5는, 조도 Ra의 측정에 있어서의 관찰 개소를 도시하는 사시도이다.
관찰 개소는, 도 5에 도시한 바와 같이, 지지 프레임의 긴 변의 중심 부분이다. 또한, 관찰 개소로서, 지지 프레임의 내측(즉 펠리클의 내부측)에 있는 테두리부도 포함하도록 설치한다.
도 6은, 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 화면을 설명하기 위한 개략도이다.
측정 화면에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 200㎛의 공간을 포함하도록, 지지 프레임의 테두리부가 화면 내에 들어가도록 스테이지 위치 및 샘플 위치를 배치한다.
높이의 측정 범위의 설정은, 이하의 수순으로 행한다.
레이저에 의한 관찰 모드로 전환하고, 상한 설정은 지지 프레임의 표면을 기준으로 5㎛ 높은 위치로 하고, 하한 위치는 상한으로서 설정된 위치를 기준으로 30㎛ 정도 낮은 위치에 설정한다.
스캔 폭(즉 레이저 관찰의 피치 및 분해능)은 0.1㎛로 하여, 높이 프로파일 정보를 포함한 현미경상을 얻는다.
도 7은, 조도 Ra의 측정에 있어서의 측정 범위를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 지지 프레임의 테두리부로부터 약 100㎛ 떨어진 위치에 있어서, 측정 범위로서(테두리부에 대하여 수직 방향으로 50㎛)×(테두리부에 대하여 평행 방향으로 500㎛)의 테두리부에 평행한 범위를 지정하고, 조도 Ra를 구한다.
지지 프레임의 펠리클막 접촉면의 조도 Ra를 1.0㎛ 이하로 하는 방법으로서는, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 지지 프레임의 펠리클막 접촉면을 연마하는 연마법, 지지 프레임의 펠리클막 접촉면을 피복하는 피복법 등을 들 수 있다.
〔연마법〕
연마법으로서는, 버프 연마, 벨트 연마, 브러시법, 스틸 울법, 배럴법, 랩 연마법, 그라인더 연마, CMP 연마법 등의 기계적 연마법을 사용해도 된다.
조도 Ra를 더욱 양호하게 저감시키기 위해, 이하의 방법이 적합하다.
~화학적 연마법~
조도 Ra를 저감시키는 방법으로서는, 화학적 연마법을 들 수 있다.
화학적 연마법으로서는, 수산화나트륨 수용액 등을 사용하는 알칼리 에칭법, 인산과 질산과 황산의 혼합액, 인산과 질산의 혼합액, 인산과 황산의 혼합액 등을 사용하는 산성 에칭법, 불화수소, 불화수소산 등의 불소 화합물을 사용하는 에칭법 등을 들 수 있다.
예를 들어, 알루미늄을 사용한 화학 연마의 방법으로서, 상술한 알칼리 에칭법이나 산성 에칭법을 사용할 수 있다.
또한, 유리를 화학 연마하는 방법으로서는, 불화수소, 불화수소산 등의 불소 화합물을 사용하는 에칭법을 사용할 수 있다.
~전해 연마법~
조도 Ra를 저감시키는 방법으로서는, 전해 연마법을 들 수 있다.
전해 연마법은, 연마 대상물을 양극측에 접속하고, 음극측에 카본 등을 사용하여 전기 화학적으로 표면을 연마하는 방법이다.
전해액으로서는, 지지 프레임이 알루미늄인 경우는 인산-황산계나 알칼리계(예를 들어 무수 탄산나트륨-인산나트륨), 지지 프레임이 스테인리스인 경우는 인산-황산계 등을 들 수 있다.
〔피복법〕
피복법으로서는, 도금, 도포, 물리적 또는 화학적인 퇴적 방법 등에 의해, 지지 프레임 표면에 두께 0.1㎛ 내지 10㎛ 정도의 퇴적물을 퇴적시키는 방법을 들 수 있다.
상기 퇴적 방법에 의해, 피복하는 재료를 지지 프레임 표면에 퇴적시킴으로써 막을 성막한다. 그리고, 상기 막을 가열함으로써 퇴적층을 융해시키고, 지지 프레임 표면의 조도 Ra를 저감시켜도 된다.
〔조건 2〕
(테두리부에 있어서의 요철)
조건 2에 있어서, 본 개시에 있어서의 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부(본 개시에 있어서, 단순히 테두리부라고도 함)에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
이에 의해, 지지 프레임의 테두리부에 있어서, 응력이 집중되는 것에 기인하는 CNT막의 파손을 억제할 수 있다.
상기의 관점에서, 본 개시에 있어서의 지지 프레임은, 테두리부에 있어서, 요철의 폭이, 8㎛ 이하인 것이 바람직하고, 6㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 4㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 개시에 있어서의 지지 프레임은, 테두리부에 있어서의 요철의 하한에 대하여 특별히 제한은 없지만, 0.1㎛ 초과여도 되고, 1㎛ 이상이어도 된다.
본 개시에 있어서의 지지 프레임에 있어서, 「펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부」란, 펠리클막의 지지체 윤곽선을 의미한다.
구체적으로는, 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은, 본 개시에 있어서의 지지 프레임(14)의 펠리클막 접촉면(101) 및 테두리부(103)를 설명하기 위한 단면도이다.
본 개시에 있어서의 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하는 펠리클막 접촉면(101)을 갖고 있다. 또한, 본 개시에 있어서의 지지 프레임은, 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고, 또한, 펠리클을 제조한 경우에 있어서의 펠리클의 내부(즉, 지지 프레임의 주위에 의해 형성되는 공간)측에 있는 테두리부(103)를 갖고 있다. 상기 펠리클막 접촉면(101)과 상기 테두리부(103)는 연속되어 있고, 상기 테두리부(103)에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
상술한 바와 같이, 노광 장치의 진공화에 의해, 펠리클 내부로부터 펠리클 외부를 향하는 방향으로 펠리클막이 팽창된다. 한편, 노광이 종료될 때는, 펠리클 외부로부터 펠리클 내부를 향하는 방향으로 펠리클막이 압박된다.
이때, 펠리클막에는 응력이 집중되기 쉬워져, 펠리클막이 파손되기 쉬워진다. 특히, 펠리클막 내, 가장 응력이 집중되는 개소는 지지 프레임의 긴 변의 중심 부분이다.
본 개시에 있어서, 테두리부에 있어서의 요철의 폭은, 도 9에 도시한 바와 같이, 지지 프레임에 있어서의 4개의 긴 변의 중심 부분에 있어서 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하고, 4개의 중심 부분의 모두에 있어서 테두리부에 있어서의 요철의 폭이 10㎛ 이하이면, 「테두리부에 있어서의 요철의 폭이 10㎛ 이하이다」라고 판단한다.
<테두리부에 있어서의 요철의 폭 측정>
펠리클막과 접하는 지지 프레임의 테두리부에 있어서의 요철의 폭은, 레이저 현미경을 사용하여 측정한다.
구체적으로는, 키엔스 가부시키가이샤 제조의 형상 해석 레이저 현미경(VK 시리즈 및 VK-100)을 사용하여, 대물 렌즈의 배율은 20배로 하고, 펠리클막 접촉면이 입사광에 대하여 수직이 되도록 스테이지 상에 지지 프레임을 배치한다.
관찰 개소는, 지지 프레임에 있어서의 4개의 긴 변의 중심 부분이다. 또한, 관찰 개소로서, 지지 프레임의 내측(즉 펠리클의 내부측)에 있는 테두리부도 포함하도록 설치한다.
다음에, 상술한 조도 Ra의 측정에 있어서 기재한 방법과 마찬가지의 방법으로, 높이 프로파일 정보를 포함한 현미경상을 얻는다.
도 10은, 테두리부에 있어서의, 테두리부 윤곽선 1 및 테두리부 윤곽선 2를 포함하는 현미경상을 나타내는 도면이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 얻어진 현미경상에 대해서, 테두리부의 윤곽선 추출을 행한다.
현미경상에 있어서, 테두리부에서 가장 돌출된 부분(즉 볼록부)에 접하도록, 테두리부에 평행한 선(테두리부 윤곽선 1이라고도 함)을 묘화한다.
또한, 현미경상에 있어서, 테두리부에서 가장 내측에 오목한 부분(즉 오목부)에 접하도록, 테두리부 윤곽선 1과 수평한 선(테두리부 윤곽선 2라고도 함)을 묘화한다.
얻어진 테두리부 윤곽선 1과 테두리부 윤곽선 2의 차를 구하여, 테두리부에 있어서의 요철의 폭으로 한다.
또한, 예를 들어 현미경상에 있어서 윤곽선이 불명료한 지지 프레임인 경우에는, 높이 프로파일의 상을 표시하고, 펠리클막 접촉면측(최상부)으로부터 10㎛ 정도 하에 있는 부분의 등고선을 윤곽선으로 하여, 상술한 테두리부 윤곽선 1 및 테두리부 윤곽선 2를 구하여, 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정한다.
테두리부에 있어서의 요철의 폭을 10㎛ 이하로 하는 방법으로서는, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 상술한 연마법, 피복법 등을 사용해도 된다.
지지 프레임의 테두리부를 연마하는 방법으로서는, 실리콘 기판의 테두리부를 연마하는 방법으로서 사용되는 경우가 많은 베벨 연마법이 바람직하다.
예를 들어, 베벨 연마법으로서는, 일본 특허 공개 제2007-005661호 공보에 기재되어 있는 방법을 사용할 수 있다.
(에칭)
지지 프레임의 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 10㎛ 이하로 하는 방법으로서, 에칭을 사용하는 것도 바람직하다.
에칭의 방법으로서는, 특별히 제한은 없다.
실리콘으로 이루어지는 지지 프레임의 에칭 방법으로서는, 예를 들어, 이방성 에칭을 사용해도 되고, 등방성 에칭을 사용해도 되지만, 이방성 에칭을 사용하는 것이 바람직하다.
이방성 에칭의 방법으로서는, 예를 들어, 알칼리에 의한 이방성 습식 에칭 및 딥 RIE(Reactive Ion Etching)에 의한 이방성 가스 에칭을 사용할 수 있다.
알칼리에 의한 이방성 습식 에칭의 약액으로서는, 수산화테트라메틸암모늄 수용액, 수산화칼륨 수용액 등을 사용할 수 있다.
딥 RIE에 사용하는 가스의 종류로서는, C4H8, SF6 등의 가스를 사용할 수 있다.
에칭을 행할 때에는 에칭 마스크를 사용해도 된다.
에칭 마스크를 사용함으로써 에칭을 행하는 부분을 패터닝하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 직선성이 높고 조도가 적은 패터닝을 용이하게 행할 수 있다.
에칭 마스크의 재질로서는, 예를 들어, 알칼리에 의한 습식 에칭을 사용하는 경우는 SiN, SiO2, SiON 등, 딥 RIE를 사용하는 경우에는 SiN, 포토레지스트 등을 사용할 수 있다.
이방성 에칭을 행한 후에, 요철을 제거할 목적으로, XeF2 가스 등에 의한 등방성 에칭을 행해도 된다.
지지 프레임의 재질, 형상 등은, 본 개시의 펠리클막을 지지 가능한 프레임이면 특별히 제한되지 않는다.
지지 프레임은, 재질로서, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스, 세라믹계 재료(예를 들어 실리콘, 유리 등) 폴리에틸렌 등의 수지 등을 함유해도 된다.
상기한 것 중에서도, 지지 프레임은, 물의 함유량이 많지 않아 아웃 가스의 양을 억제할 수 있는 관점에서, 재질로서, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스, 실리콘, 또는 유리를 함유하는 것이 바람직하고, 알루미늄, 티타늄, 또는 실리콘을 함유하는 것이 보다 바람직하다.
지지 프레임은, 물의 함유량이 많지 않아 아웃 가스의 양을 억제할 수 있는 관점에서, 표면을 소수성으로 하는 처리를 실시하는 것이 바람직하고, 물의 함유량이 많지 않은 재료(예를 들어 무기 재료, 세라믹계 재료 등)를 사용하여 표면을 코팅하는 것도 바람직하다.
지지 프레임은, 펠리클막을 지지하는 제1 지지 프레임과, 제1 지지 프레임에 접속되는 제2 지지 프레임을 구비하고 있어도 된다.
또한, 지지 프레임이, 제1 지지 프레임과 제2 지지 프레임을 구비하는 경우, 제1 지지 프레임과 제2 지지 프레임은 접착제층을 개재하여 접착되어 있어도 된다.
예를 들어, 본 개시에 있어서, 제1 지지 프레임에 제2 지지 프레임을 접속하는 구성을 갖는 지지 프레임을 구비하는 펠리클은, 펠리클막을 지지하는 제1 지지 프레임을 제조하는 자 및 제1 지지 프레임에 제2 지지 프레임을 접속하는 자가 복수로 협력하여 제조해도 된다.
본 개시의 펠리클은, 제2 지지 프레임에 접속되는 전단계에 있어서의, 펠리클막과 제1 지지 프레임을 구비하는 구성도 포함한다.
펠리클막을 지지 프레임에 고정하는 수순이나 방법은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 에칭된 기판을 지지 프레임의 일부로서 사용해도 된다. 예를 들어, 금속, 실리콘 기판, 유리, 수지, 염 등, 특정의 처리 방법으로 제거할 수 있는 기판 상에 펠리클막을 적층해도 되고, 그 후에, 펠리클막의 배치면과 반대면의 기판 표면에, 프레임의 사이즈에 맞추어 마스크를 실시하고, 마스크 형상을 남겨서 에칭 또는 용해시켜도 된다. 이에 의해, 기판의 일부를 지지 프레임으로서 사용한 펠리클을 얻을 수 있다.
기판의 형상을 프레임 형상과 맞추기 위한 트리밍 방법은 특별히 제한되지 않는다. 실리콘 기판을 사용하는 경우에는, 기계적으로 웨이퍼를 나누는 방법이나, 레이저 트리밍의 방법을 사용할 수 있다.
<펠리클막>
(탄소계의 막)
본 개시에 있어서의 펠리클막은, 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함한다.
펠리클막이 탄소계의 막을 포함함으로써, EUV광의 투과율을 높일 수 있다.
또한, 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막은, 펠리클막을 지지하는 지지 프레임에 접속되는 경우에, 반드시 접착제를 사용하는 것을 요하지 않는다. 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막은, 접착제층을 개재하지 않고 반데르발스힘에 의해 지지 프레임에 접속하는 것이 가능하기 때문이다.
탄소계의 막은, EUV광의 투과율을 높이는 관점에서, 탄소 함유율이 50질량％ 이상인 것이 바람직하고, 60질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
탄소계의 막에 있어서의 탄소 함유율은, X선 광전자 분광법(XPS라고도 함)에 의해 측정한다.
XPS 측정에서 얻어지는 정보는, 박막의 표면으로부터 수nm의 얕은 영역에 관한 조성 정보에 한정되므로, 표면에 코트층을 갖는 탄소계 펠리클막을 측정하는 경우, 코트층의 조성을 주로 검출해 버리는 경우가 있다.
그래서, XPS에 의해 탄소계의 막에 있어서의 탄소 함유율을 측정할 때에는, 이온 스퍼터링에 의해 펠리클막을 에칭하면서 조성 분석을 행하고, 그 깊이 방향 프로파일의 총량으로부터 탄소의 함유율을 산출한다.
탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막으로서는, 예를 들어, 카본 나노튜브(본 개시에 있어서 단순히 「CNT」라고도 함)를 포함하는 막(본 개시에 있어서, 단순히 「CNT막」이라고도 함), 그래핀을 포함하는 막, 그래파이트를 포함하는 막, 다이아몬드 라이크 카본을 포함하는 막, 아몰퍼스 카본을 포함하는 막, 탄화규소를 포함하는 막 등을 들 수 있다.
본 개시의 펠리클은, 상기 탄소계의 막이, 카본 나노튜브(본 개시에 있어서 CNT라고도 함)를 포함하는 막(본 개시에 있어서, 단순히 CNT막이라고도 함)인 것이 바람직하다.
(CNT막)
CNT막은, CNT를 포함하는 막이다.
펠리클막이 CNT를 포함함으로써, 양호한 강도를 얻을 수 있다.
CNT막에 있어서의 CNT 튜브의 직경은, 광투과율을 향상시키는 관점에서, 0.8nm 이상 400nm 이하인 것이 바람직하고, 2nm 이상 100nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 4nm 이상 100nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
카본 나노튜브에 있어서의 튜브의 직경은, 펠리클막 중에 있어서, 단섬유로서 존재하는 경우는 단섬유의 직경을 가리키고, CNT의 다발(즉 번들)로서 존재하는 경우는 번들의 직경을 가리킨다.
CNT로서는, 특별히 제한은 없고, 싱글월 CNT 또는 멀티월 CNT여도 된다.
CNT가 싱글월 CNT인 경우, 광투과율을 향상시키는 관점에서, 상기 싱글월 CNT에 있어서의 번들의 굵기가, 4nm 내지 400nm인 것이 바람직하고, 4nm 내지 40nm인 것이 보다 바람직하다.
CNT가 멀티월 CNT인 경우, 광투과율을 향상시키는 관점에서, 상기 멀티월 CNT의 단섬유의 굵기가, 4nm 내지 400nm인 것이 바람직하고, 4nm 내지 100nm인 것이 보다 바람직하다.
본 개시의 펠리클막에 있어서, 상기 CNT가 부직포 형상을 형성하고 있는 것이 바람직하다.
본 개시의 펠리클막에 포함되는 CNT의 형상은, 통상 섬유 형상이므로, 본 개시의 펠리클막 전체로서 부직포 형상을 형성할 수 있다.
펠리클막에 포함되는 CNT가 부직포 형상을 형성하고 있음으로써, 펠리클막에 통기성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 펠리클을 구비하는 노광 장치에 의해 EUV광을 사용하여 노광을 행하는 경우, 진공 또는 감압 조건 하에서 펠리클에 EUV광을 조사할 것이 요구된다.
통상, 펠리클에 통기 구멍을 마련하고, 상기 통기 구멍으로부터 펠리클 내부의 공기를 제거하고, 진공 또는 감압 환경을 만들어 내지만, 통기 구멍을 마련하는 수고가 든다는 과제가 있었다.
본 개시의 펠리클막에 있어서, 상기 CNT가 부직포 형상을 형성하고 있음으로써, 부직포 형상에 의해 통기성을 확보할 수 있고, 용이하게 진공 또는 감압 환경을 만들어 낼 수 있다.
본 개시에 있어서의 펠리클막에 있어서, 탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있어도 된다.
본 개시에 있어서의 펠리클막에 있어서, 탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있는 경우는, 탄소계의 막의 두께가 다른 층의 두께보다도 두꺼운 것이 바람직하다.
탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있는 경우는, 가장 펠리클의 외측에 배치되는 층이 다른 층인 것이 바람직하다.
탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있는 경우는, 다른 층을 포함한 펠리클막 전체의 두께에 대한 탄소계의 막의 두께가, 50％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있는 경우는, 다른 층을 포함한 펠리클막 전체의 두께에 대한 탄소계의 막의 두께가, 99％ 이하여도 되고, 90％ 이하여도 된다.
또한, 다른 층을 포함한 펠리클막 전체의 두께에 대한 탄소계의 막의 두께가, 100％여도 된다. 즉, 탄소계의 막과 다른 층이 적층되어 있지 않고, 본 개시의 펠리클막이 탄소계의 막만으로 되어 있어도 된다.
다른 층으로서는, 예를 들어 하기의 층을 들 수 있다.
<산화 방지층>
본 개시의 펠리클막에 있어서, 적어도 편면측에, 산화 방지층을 더 포함해도 된다.
펠리클막이 산화 방지층을 더 포함함으로써, 광 조사 또는 펠리클 보관 시에, 펠리클막의 산화를 억제할 수 있다.
산화 방지층은, 광(바람직하게는 EUV광)에 대하여 안정된 재료로 이루어지는 층이면, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, SiOx(x≤2), SixNy(x/y는 0.7 내지 1.5), SiON, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rb, Sr, Y, Zr, Nb 또는 Rh로 이루어지는 층 등일 수 있다.
광의 투과를 저해하지 않기 위해서는, 산화 방지층의 두께는 1nm 내지 10nm 정도가 바람직하고, 2nm 내지 5nm 정도가 보다 바람직하다. 산화 방지층의 두께를 1nm 내지 10nm 정도로 함으로써, 산화 방지층에 광이 흡수되는 것을 억제하여, 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
펠리클막의 두께에 대한 산화 방지층의 두께의 비율은, 0.03 내지 1.0의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 수치 범위이면, 산화 방지층에 광이 흡수되는 것을 억제하여, 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 펠리클막에 산화 방지층을 적층하면, 새롭게 생성된 층 계면, 즉 산화 방지층과 공기의 계면 및 산화 방지층과 펠리클막의 계면에서, 광의 반사가 생겨, 투과율이 저하될 우려가 있다. 이들 층 계면에서의 광의 반사율은, 펠리클막 및 산화 방지층의 두께, 그리고 펠리클막 및 산화 방지층을 구성하는 원소의 종류에 따라서 산출할 수 있다. 그리고, 반사 방지막의 원리와 마찬가지로 막의 두께를 최적화함으로써, 반사율을 저하시킬 수 있다.
산화 방지층의 두께는, 흡수에 의한 광의 투과율 저하 및 반사에 의한 광의 투과율 저하를 억제하면서, 또한 산화 방지의 성능을 갖는 범위에서, 최적의 두께로 하는 것이 바람직하다.
산화 방지층의 두께 균일성이나 표면 조도도 특별히 한정되지 않는다. 노광의 패터닝 공정에 있어서, 두께의 불균일성 또는 표면 조도에 유래한 투과율의 불균일성, 광의 산란에 의한 지장 등이 생기지 않으면, 산화 방지층이 연속층 혹은 해도 형상 중 어느 쪽이어도 되고, 또한, 두께가 불균일해도 표면 조도가 있어도 된다.
펠리클막과 산화 방지층을 합한 펠리클막의 평균 굴절률은 1.9 내지 5.0의 범위인 것이 바람직하다. 굴절률은 분광 엘립소메트리 등의 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 펠리클막과 산화 방지층을 합한 펠리클막의 평균 밀도는 1.5g/㎤ 내지 5.0g/㎤의 범위인 것이 바람직하다. 밀도는 X선 반사법 등의 방법으로 측정할 수 있다.
펠리클막의 두께(2층 이상으로 이루어지는 경우에는 총 두께)는, 예를 들어, 10nm 이상 200nm 이하로 할 수 있고, 10nm 이상 100nm 이하가 바람직하고, 10nm 이상 70nm 이하가 보다 바람직하고, 10nm 이상 50nm 이하가 더욱 바람직하다.
[펠리클막의 물성]
(방열성 및 내열성에 대해서)
노광 시의 광으로서, 예를 들어 EUV를 사용하는 경우, EUV의 에너지가 여러 가지의 완화 과정을 거쳐 열로 변한다. 그 때문에, 펠리클막에는 방열성 및 내열성이 요구된다.
본 개시의 펠리클막은, CNT를 포함함으로써, 방열성 및 내열성을 겸비할 수 있어, EUV 리소그래피 중에, 펠리클막이 파손될 우려가 적다.
따라서, 종래의 단결정 실리콘으로 이루어지는 펠리클막은 방열성이 낮아, EUV광 조사 중에 열적 대미지를 받아서 변형, 혹은, 파손되기 쉽다고 하는 문제가 있는 한편, 본 개시의 펠리클막을 사용함으로써 원판을 확실하게 보호할 수 있다.
CNT막이 방열성 및 내열성을 겸비하는 이유 등의 상세에 대해서는, 일본 특허 재공표 2015/178250호 공보에 기재된 바와 같다.
<접착제층>
본 개시의 펠리클은, 접착제를 함유하는 접착제층을 포함해도 된다.
접착제층의 양태로서는, 예를 들어, 이하의 (a) 및 (b)를 들 수 있다.
(a) 지지 프레임과 원판을 접착시키는 접착제층(원판용 접착제층이라고도 함)
(b) 지지 프레임이 복수개 있는 경우에 있어서, 복수의 지지 프레임끼리를 접착시키는 접착제층(지지 프레임용 접착제층이라고도 함)
(접착제)
접착제층에 함유되는 접착제로서는, 특별히 제한은 없다.
예를 들어, 접착제는, 아크릴 수지 접착제, 에폭시 수지 접착제, 폴리이미드 수지 접착제, 실리콘 수지 접착제, 무기계 접착제, 양면 점착 테이프, 폴리올레핀계 접착제, 수소 첨가 스티렌계 접착제 등을 들 수 있다.
(펠리클의 용도)
본 개시의 펠리클은, EUV 노광 장치 내에서, 원판에 이물이 부착되는 것을 억제하기 위한 보호 부재로서 뿐만 아니라, 원판의 보관 시나, 원판의 운반 시에 원판을 보호하기 위한 보호 부재로 해도 된다. 예를 들어, 원판에 펠리클을 장착한 상태(노광 원판)로 해 두면, EUV 노광 장치로부터 분리한 후, 그대로 보관하는 것 등이 가능해진다. 펠리클을 원판에 장착하는 방법에는, 접착제로 첩부하는 방법, 정전 흡착법, 기계적으로 고정하는 방법 등이 있다.
본 개시의 펠리클은, 파장이 짧은 노광광(예를 들어, EUV광, EUV광보다도 더 파장이 짧은 광 등)을 사용한 노광에 적합하게 사용된다.
상기한 것 중에서도, 본 개시의 펠리클막은, EUV광을 사용한 노광에 적합하게 사용된다.
본 개시에 있어서, EUV(Extreme Ultra Violet: 극단자외)광이란, 파장 5nm 이상 30nm 이하의 광을 가리킨다.
EUV광의 파장은, 5nm 이상 13.5nm 이하가 바람직하다.
본 개시에서는, EUV광 및 EUV광보다도 파장이 짧은 광을 총칭하고, 「EUV광 등」이라고 하는 경우가 있다.
[변형예]
본 개시의 펠리클(20)의 변형예로서는, 펠리클을 형성하는 펠리클막이, 막의 양면에 산화 방지층이 적층되어 있어도 된다.
펠리클막에 산화 방지층이 적층되면, EUV광 조사 또는 펠리클 보관 시에, 펠리클막의 산화가 억제된다. 또한, 산화 방지층은, 펠리클막의 편면측에만 적층되어 있어도 된다.
≪펠리클의 제조 방법≫
본 개시의 펠리클의 제조 방법(이하, 단순히 펠리클의 제조 방법이라고도 함)은, CNT를 준비하는 공정(CNT 준비 공정이라고도 함)과, 지지 프레임을 준비하는 공정(지지 프레임 준비 공정이라고도 함)과, CNT를 시트상으로 성막하여 펠리클막을 제조하는 공정(펠리클막 제조 공정이라고도 함)과, 펠리클막을, 개구부를 갖는 지지 프레임의 개구부를 덮도록 지지 프레임에 접속하는 공정(지지 프레임 접속 공정이라고도 함)을 포함하고,
지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고, 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
<CNT 준비 공정>
준비 공정은, CNT를 준비하는 공정이다.
본 개시의 펠리클에 포함되는 CNT는, 시판품을 입수해도 되고, 제조하여 입수해도 된다.
CNT로서는, 반응계에 금속 촉매를 존재시키고, 또한 반응 분위기에 산화제를 첨가하는 CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학 기상 성장법)법에 의해, 화학 기상 성장용 기재 상에 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
CVD법으로서는, 예를 들어 플라스마 CVD법이 사용되지만, 저압 CVD, 또는 열 CVD법을 사용해도 된다.
이때, 상기 산화제에는 수증기가 사용된다. 수증기의 농도로서는 10ppm 이상 10000ppm 이하여도 되고, 600℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 환경 하에서 수증기를 첨가해도 된다.
또한, 금속 촉매를 화학 기상 성장용 기재 상에 배치 또는 패터닝하여 CNT를 합성해도 된다.
또한, 얻어지는 CNT는, 단층이어도 복층이어도 되고, 화학 기상 성장용 기재면에 대하여 수직 방향으로 세워 설치하는 CNT여도 된다.
상세하게는, 예를 들어 국제 공개 제2006/011655호 등을 참조하여 제조할 수 있다.
이러한 CNT의 시판품으로서는, 예를 들어, 닛폰 제온 가부시키가이샤가 판매하고 있는 슈퍼 굴로오스 제법의 CNT를 들 수 있다.
CNT(CNT 벌크 구조체여도 됨)로서는, 개량 직접 분사 열분해 합성법(Enhanced Direct Injection Pyrolytic Synthesis, 이하, e-DIPS법이라고 함)법에 의해 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
직접 분사 열분해 합성법(Direct Injection Pyrolytic Synthesis, 이하, DIPS법이라고 함)이란, 촉매(혹은 촉매 전구체) 및 반응 촉진제를 포함하는 탄화수소계의 용액을 스프레이로 안개 상태로 하여 고온의 가열로에 도입함으로써, 유동하는 기상 중에서 단층 CNT를 합성하는 기상 유동법이다.
이 DIPS법을 개량한 e-DIPS법이란, 촉매로 사용되는 페로센이 반응로 내의 상류 하류측에서 입자경이 다르다고 하는 입자 형성 과정에 착안하여, 유기 용매만을 탄소원으로서 사용해 온 DIPS법과는 달리, 캐리어 가스 중에 비교적 분해되기 쉽다. 즉 탄소원이 되기 쉬운 제2 탄소원을 혼합함으로써 단층 CNT의 성장 포인트를 제어한 방법이다.
상세하게는, Saitoetal., J. Nanosci. Nanotechnol., 8(2008) 6153-6157을 참조하여 제조할 수 있다.
이러한 CNT의 시판품으로서는, 예를 들어, 메이조 나노카본사제의 상품명 「MEIJOeDIPS」를 들 수 있다.
<펠리클막 제조 공정>
펠리클막 제조 공정은, CNT를 시트상으로 성막하여 펠리클막을 제조하는 공정이다.
CNT를 시트상으로 성막하는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 기판 상에 있어서, CNT를 시트상으로 성막하는 방법이어도 된다.
CVD법 및 e-DIPS법 등에서 얻어진 CNT(또는 CNT 벌크 구조체)는, 용매 중에 분산된 상태에서 사용될 수 있다.
CNT(또는 CNT 벌크 구조체)가 분산된 액체(분산액)를 기판 상에 도포하고, 용매를 증발시켜서 제거함으로써 기판 상에 CNT막이 형성된다.
이 경우, 분산액에 사용한 용매가 제거됨으로써, 기판(110)의 표면에 대하여 CNT가 대략 평행인 막이 얻어진다.
상기 도포 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 스핀 코트, 딥 코트, 바 코트, 스프레이 코트, 일렉트로 스프레이 코트 등이 사용되어도 된다.
또한, CNT 형성에 사용하는 금속 촉매는 EUV 투과율 저하의 원인이 되는 경우가 있지만, 화학 기상 성장용 기재로부터 CNT를 박리했을 때, CNT 중에 금속 촉매는 거의 포함되지 않으므로 영향은 없다.
기판으로서는, 무기 재료를 사용해도 된다.
예를 들어, 기판에는, 실리콘(Si)이 사용되어도 된다. 또한, 기판은, 실리콘(Si)에 한정되지 않고, 게르마늄(Ge), 실리콘게르마늄(SiGe), 탄화실리콘(SiC), 비화갈륨(GaAs) 등의 반도체 재료여도 되고, 석영 유리 기판(산화실리콘(SiO2)), 소다 유리 기판, 붕규산 유리 기판, 사파이어 기판 등의 유리 기판, 질화실리콘(SiN), 질화알루미늄(AlN) 기판, 지르코니아(ZrO2) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 등 이어도 된다.
또한, 기판에는, CNT막과의 열 변형을 저감하는 관점에서는, 펠리클막과 선열팽창률이 가까운 실리콘, 사파이어, 탄화실리콘 중 적어도 어느 것을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 실리콘(Si)은, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 미결정 실리콘 및 아몰퍼스 실리콘 중 어느 것이어도 되지만, 단결정 실리콘이 에칭 효율의 관점 및 범용성이 높고 저렴한 관점에서는 바람직하다.
기판의 형상은, 원형이어도 되고, 직사각형이어도 된다.
기판의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 100㎛ 이상 3000㎛ 이하, 취급상의 관점에서 바람직하게는 200㎛ 이상 2000㎛ 이하인 것이 바람직하다.
<지지 프레임 준비 공정>
지지 프레임 준비 공정은, 지지 프레임을 준비하는 공정이다. 또한, 준비하는 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고, 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다.
지지 프레임에 있어서, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면의 조도 Ra를 1.0㎛ 이하로 하는 방법은 상술한 바와 같다.
지지 프레임에 있어서, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭을 10㎛ 이하로 하는 방법은 상술한 바와 같다.
<지지 프레임 접속 공정>
지지 프레임 접속 공정은, 펠리클막을, 개구부를 갖는 지지 프레임의 상기 개구부를 덮도록 지지 프레임에 접속하는 공정이다.
지지 프레임 접속 공정에 있어서, 상술한 펠리클막과 기판을 분리한 후, 분리한 펠리클막을 지지 프레임(즉 펠리클 프레임)에 접속해도 된다.
펠리클막과 기판을 분리하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 이하의 제조예를 들 수 있다.
(기판 상에 희생층을 적층하여 이후에 제거하는 방법)
기판 상에 희생층을 적층하고, 그 위에 펠리클막을 형성하고, 이후에 희생층을 제거함으로써 자립막을 얻을 수 있다.
희생층은, 금속, 산화막, 수지, 염 등, 특정의 처리 방법으로 제거할 수 있는 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 희생층은, 산성 용액에 녹는 알루미늄 등의 금속일 수 있다. 구체적으로는, 증착이나 스퍼터 등으로 유리 기판이나 실리콘 기판의 표면에 금속층을 적층하고, 또한 금속층 상에 펠리클막을 적층한 후에, 산성 용액 등 금속층을 녹일 수 있는 용액에 침지함으로써, 기판으로부터 막을 박리할 수 있다.
기판으로서, 자연 산화막 또는 산화규소층을 갖는 실리콘 기판을 사용한 경우에는, 실리콘 기판 상의 자연 산화막 또는 산화규소층에 펠리클막을 코팅한 후에, 불산 수용액에 침지함으로써 자연 산화막 또는 산화규소층을 제거하고, 기판으로부터 펠리클막을 박리할 수도 있다.
기판에 적층하는 희생층을, 부분 비누화 폴리비닐알코올 수지나 염화나트륨 등의 염과 같은 수용성 재료로 해도 된다. 희생층 상에 펠리클막을 적층한 후에, 적층체를 물에 침지함으로써, 기판으로부터 막을 박리할 수 있다.
기판 상에 적층한 희생층을 제거하는 방법을 선정하는 데 있어서, 펠리클막의 프로세스 내성, 막 강도, 희생층의 제거 속도, 희생층의 두께 균일성이나 표면 조도 등의 특징에 따라서, 가장 적절한 임의의 방법을 선정할 수 있다.
(기판을 에칭 또는 용해시키는 방법)
기판의 재질을, 금속, 산화막, 수지, 염 등, 특정의 처리 방법으로 제거할 수 있는 것으로 한 경우에는, 기판 상에 펠리클막을 적층한 후에, 기판을 에칭 또는 용해시킴으로써 막을 얻을 수 있다.
예를 들어, 기판으로서 구리박을 사용한 경우, 구리박 표면에 펠리클막을 적층한 후에, 염화제2구리 에칭액에 침지함으로써, 구리박 기판을 에칭하여 기판을 제거하고, 막을 얻을 수 있다.
기판을 유리 기판으로 한 경우, 유리 기판에 펠리클막을 적층한 후에, 불화수소산을 사용하여 유리 기판을 에칭하여 기판을 제거하고, 막을 얻을 수 있다.
기판을 실리콘 기판으로 한 경우, 실리콘 기판에 펠리클막을 적층한 후에, 습식 에칭 또는 건식 에칭에 의해, 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판을 제거하고, 막을 얻을 수 있다.
습식 에칭은, KOH나 TMAH, 히드라진 등의 에칭액을 사용할 수 있다. 건식 에칭은, 불소계(SF6, CF4, NF3, PF5, BF3, CHF3, XeF2, F2+NO), 염소계(Cl2, SiCl4), 브롬계(IBr) 등의 에칭 가스를 사용할 수 있다. 습식 에칭 속도는 온도에 따라 변화하므로, 실리콘 기판 상의 CNT를 포함하는 막에 손상을 주지 않도록 에칭하기 위해서는, 액온을 낮추고 에칭 레이트를 낮추는 것이 바람직하다.
실리콘 기판을 건식 에칭하는 경우에는, 실리콘 기판 표면에 사전에 에칭 스톱층 등의 층을 마련해도 된다.
에칭 스톱층으로서는, SiO2나 SiN으로 이루어지는 층 등을 들 수 있다. 에칭 스톱층은 인장 응력이 생기는 막에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
기판 및 막의 표면에 대하여 평행 방향으로 작용하는 잔류 응력에는 인장 응력과 압축 응력이 있다. 막 내부에 막을 넓히려고 하는 힘이 작용할 때에는 인장 응력이 되고, 한편 막 내부에 막을 수축시키려고 하는 힘이 작용할 때는 압축 응력이 된다. 이들의 응력은 주로 막의 제막 과정에 있어서 발생한다.
잔류 응력을 초래하는 요인의 하나로서, 기판과 막의 열팽창률의 차이가 있다. 실온으로 되돌릴 때 기판도 막도 수축하지만 그 비율은 열팽창률에 따라 다르고, 막의 열팽창률이 기판의 열팽창률보다 크면 인장 응력, 반대일 때는 압축 응력이 된다. 인장 응력이 생기는 막에 의해, 당해 막 상에 마련한 펠리클막에 장력이 가해져, 주름이 없는 막이 되므로 바람직하다. SiN으로 이루어지는 층은 인장 응력을 발생시키므로, 실리콘 기판을 건식 에칭하여 얻어지는, 펠리클막을, 주름이 없는 막으로 할 수 있다. 에칭 스톱층은, 실리콘 기판의 건식 에칭이 끝난 후에 제거함으로써, 목적으로 하는 자립막을 얻을 수 있다.
기판을 염화나트륨 등의 염으로 이루어지는 기판으로 한 경우, 기판 표면에 펠리클막을 적층한 후에, 물에 침지하여 기판을 에칭하여 기판을 제거하고, 막을 얻을 수 있다.
기판을 플라스틱 기판으로 한 경우, 플라스틱 기판 표면에 펠리클막을 적층한 후에, 플라스틱 기판을 가용의 용매에 침지함으로써, 플라스틱 기판을 용해시켜서 막을 얻을 수 있다.
(기판의 표면 위를 박리하기 쉽도록 전처리를 실시하는 방법)
기판에 표면 처리를 실시함으로써, 펠리클막과 기판면의 상호 작용을 제어하고, 용매로의 침지나 기계적인 박리 프로세스에 의해, 기판으로부터 막을 용이하게 박리할 수 있다.
펠리클막과 기판면의 상호 작용을 제어하는 방법으로서, 예를 들어 실란 커플링제에 의한 표면 처리 방법을 들 수 있다. 그 외에는, 물, 유기 용매, 피라니아 용액, 황산, UV 오존 처리 등에 의해 기판 표면을 세정하는 방법을 들 수 있다.
기판을 실리콘 기판으로 하는 경우에는, 과산화수소수와 수산화암모늄의 혼합액, 염산과 과산화수소수의 혼합액 등, RCA 세정법에서 사용되는 용액 등을 사용할 수 있다.
희생층의 제막, 기판 상의 표면 처리는, 기판을 에칭 또는 용해시키는 방법을, 각각 조합하여 사용해도 된다. 희생층의 제막 또는 표면 처리에 사용되는 물질은, 펠리클막의 표면, 내부 등에 남기 어렵고, 또한 남아도 용이한 방법으로 제거할 수 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 가스에 의한 에칭, 열에 의한 증발, 용매에 의한 세정, 광에 의한 분해 제거 등이 있고, 그들을 조합하여 제거를 실시해도 된다.
<접착제층 형성 공정>
본 개시의 펠리클의 제조 방법은, 접착제층 형성 공정을 더 포함해도 된다.
접착제층 형성 공정은, 지지 프레임의, 펠리클막이 접속되는 측과는 반대측의 개구부에 있어서의 면에 대하여 접착제를 부여하여 접착제층을 형성하는 공정이다.
이에 의해, 포토마스크 등의 원판과 지지 프레임을, 접착제층을 개재하여 접착할 수 있다.
형성된 접착제층의 지지 프레임과는 반대측의 면에 접촉하도록, 세퍼레이터를 배치해도 된다. 이에 의해, 원판과 지지 프레임을 접착제층을 개재하여 접착할 때까지, 접착제층의 접착성을 유지하면서, 펠리클을 보관할 수 있다.
<노광 원판>
본 개시의 노광 원판은, 패턴을 갖는 원판과, 상기 원판에 있어서의 패턴을 갖는 측의 면에 장착된 본 개시의 펠리클을 포함한다.
본 개시의 노광 원판은, 본 개시의 펠리클을 구비하므로, 본 개시의 펠리클과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 개시의 펠리클에 원판을 장착하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 원판을 지지 프레임에 직접 첩부해도 되고, 지지 프레임의 한쪽의 단부면에 있는 원판용 접착제층을 개재해도 되고, 기계적으로 고정하는 방법이나 자석 등의 인력을 이용하여 원판과 지지 프레임을 고정해도 된다.
여기서, 원판으로서는, 지지 기판과, 이 지지 기판 상에 적층된 반사층과, 반사층 상에 형성된 흡수체층을 포함하는 원판을 사용할 수 있다. 흡수체층이 광(예를 들어, EUV광)을 일부 흡수함으로써, 감응 기판(예를 들어, 포토레지스트막 구비 반도체 기판) 상에 원하는 상이 형성된다. 반사층은, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 다층막일 수 있다. 흡수체층은, 크롬(Cr)이나 질화 탄탈 등, EUV광 등의 흡수성이 높은 재료일 수 있다.
<노광 장치>
본 개시의 노광 장치는, 상술한 노광 원판을 갖는다.
보다 상세하게는, 본 개시의 노광 장치는, 노광광을 방출하는 광원과, 본 개시의 노광 원판과, 상기 광원으로부터 방출된 노광광을 상기 노광 원판으로 유도하는 광학계를 갖고, 상기 노광 원판은, 상기 광원으로부터 방출된 노광광이 상기 펠리클막을 투과하여 상기 원판에 조사되도록 배치되어 있다.
이 때문에, 본 개시의 노광 장치는, 본 개시의 노광 원판과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 개시의 노광 장치는, 노광광을 방출하는 광원과, 본 개시의 노광 원판과, 상기 광원으로부터 방출된 노광광을 상기 노광 원판으로 유도하는 광학계를 구비하고, 상기 노광 원판은, 상기 광원으로부터 방출된 노광광이 상기 펠리클막을 투과하여 상기 원판에 조사되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 양태에 의하면, EUV광 등에 의해 미세화된 패턴(예를 들어 선폭 32nm 이하)을 형성할 수 있는 것에 더하여, 이물에 의한 해상 불량이 문제가 되기 쉬운 EUV광을 사용한 경우라도, 이물에 의한 해상 불량이 저감된 패턴 노광을 행할 수 있다.
본 개시에 있어서의 노광광은, EUV광인 것이 바람직하다.
<반도체 장치의 제조 방법>
본 개시의 반도체 장치의 제조 방법은, 광원으로부터 방출된 노광광을, 본 개시의 노광 원판의 상기 펠리클막을 투과시켜서 상기 원판에 조사하고, 상기 원판으로 반사시키는 공정과, 상기 원판에 의해 반사된 노광광을, 상기 펠리클막을 투과시켜서 감응 기판에 조사함으로써, 상기 감응 기판을 패턴상으로 노광하는 공정을 포함한다.
본 개시의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 이물에 의한 해상 불량이 문제가 되기 쉬운 EUV광을 사용한 경우라도, 이물에 의한 해상 불량이 저감된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
이하, 도 11을 사용하여 본 개시에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.
도 11은, 본 개시의 노광 장치의 일례인, EUV 노광 장치(800)의 개략 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, EUV 노광 장치(800)는, EUV광을 방출하는 광원(831)과, 본 개시의 노광 원판의 일례인 노광 원판(850)과, 광원(831)으로부터 방출된 EUV광을 노광 원판(850)으로 유도하는 조명 광학계(837)를 구비한다.
노광 원판(850)은 펠리클막(812) 및 지지 프레임(814)을 포함하는 펠리클(810)과, 원판(833)을 구비하고 있다. 이 노광 원판(850)은 광원(831)으로부터 방출된 EUV광이 펠리클막(812)을 투과하여 원판(833)에 조사되도록 배치되어 있다.
원판(833)은 조사된 EUV광을 패턴상으로 반사하는 것이다.
지지 프레임(814) 및 펠리클(810)은, 각각, 본 개시의 지지 프레임 및 펠리클의 일례이다.
EUV 노광 장치(800)에 있어서, 광원(831)과 조명 광학계(837) 사이 및 조명 광학계(837)와 원판(833) 사이에는, 필터ㆍ윈도우(820 및 825)가 각각 설치되어 있다.
또한, EUV 노광 장치(800)는, 원판(833)이 반사된 EUV광을 감응 기판(834)으로 유도하는 투영 광학계(838)를 구비하고 있다.
EUV 노광 장치(800)에서는, 원판(833)에 의해 반사된 EUV광이, 투영 광학계(838)를 통하여 감응 기판(834) 상으로 유도되어, 감응 기판(834)이 패턴상으로 노광된다. 또한, EUV에 의한 노광은, 감압 조건 하에서 행해진다.
EUV광원(831)은 조명 광학계(837)를 향하여, EUV광을 방출한다.
EUV광원(831)에는, 타깃재와, 펄스 레이저 조사부 등이 포함된다. 이 타깃재에 펄스 레이저를 조사하고, 플라스마를 발생시킴으로써, EUV가 얻어진다. 타깃재를 Sn으로 하면, 파장 13nm 내지 14nm의 EUV가 얻어진다. EUV광원이 발하는 광의 파장은, 13nm 내지 14nm에 한정되지 않고, 파장 5nm 내지 30nm의 범위 내의, 목적에 적합한 파장의 광이면 된다.
조명 광학계(837)는 EUV광원(831)으로부터 조사된 광을 집광하고, 조도를 균일화하여 원판(833)에 조사한다.
조명 광학계(837)에는, EUV의 광로를 조정하기 위한 복수매의 다층막 미러(832)와, 광 결합기(옵티컬 인테그레이터) 등이 포함된다. 다층막 미러는, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si)이 교호로 적층된 다층막 등이다.
필터ㆍ윈도우(820, 825)의 장착 방법은 특별히 제한되지 않고, 접착제 등을 통해 첩부하는 방법이나, 기계적으로 EUV 노광 장치 내에 고정하는 방법 등을 들 수 있다.
광원(831)과 조명 광학계(837) 사이에 배치되는 필터ㆍ윈도우(820)는 광원으로부터 발생하는 비산 입자(파편)를 포획하고, 비산 입자(파편)가 조명 광학계(837) 내부의 소자(예를 들어 다층막 미러(832))에 부착되지 않도록 한다.
한편, 조명 광학계(837)와 원판(833) 사이에 배치되는 필터ㆍ윈도우(825)는 광원(831)측으로부터 비산하는 입자(파편)를 포획하여, 비산 입자(파편)가 원판(833)에 부착되지 않도록 한다.
또한, 원판에 부착된 이물은, EUV광을 흡수, 또는 산란시키므로, 웨이퍼에 대한 해상 불량을 야기한다. 따라서, 펠리클(810)은 원판(833)의 EUV광 조사 에어리어를 덮도록 장착되어 있다. EUV광은 펠리클막(812)을 통과하여, 원판(833)에 조사된다.
원판(833)에서 반사된 EUV광은, 펠리클막(812)을 통과하고, 투영 광학계(838)를 통하여 감응 기판(834)에 조사된다.
투영 광학계(838)는 원판(833)에서 반사된 광을 집광하여, 감응 기판(834)에 조사한다. 투영 광학계(838)에는, EUV의 광로를 조정하기 위한 복수매의 다층막 미러(835, 836) 등이 포함된다.
감응 기판(834)은 반도체 웨이퍼 상에 레지스트가 도포된 기판 등이며, 원판(833)에 의해 반사된 EUV에 의해, 레지스트가 패턴상으로 경화된다. 이 레지스트를 현상하고, 반도체 웨이퍼의 에칭을 행함으로써, 반도체 웨이퍼에 원하는 패턴을 형성한다.
또한, 펠리클(810)은 원판용 접착제층 등을 개재시켜 원판(833)에 장착된다. 원판에 부착된 이물은, EUV를 흡수, 또는 산란시키므로, 웨이퍼에 대한 해상 불량을 야기한다. 따라서, 펠리클(810)은 원판(833)의 EUV광 조사 에어리어를 덮도록 장착되고, EUV는 펠리클막(812)을 통과하여, 원판(833)에 조사된다.
펠리클(810)의 원판(833)으로의 장착 방법으로서는, 원판 표면에 이물이 부착되지 않도록 원판에 설치할 수 있는 방법이면 되고, 지지 프레임(814)과 원판(833)을 접착제로 첩부하는 방법이나, 정전 흡착법, 기계적으로 고정하는 방법 등을 들 수 있지만 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 접착제로 첩부하는 방법이 사용된다.
실시예
이하, 실시예 등에 의해 본 개시를 더 상세하게 설명하지만, 본 개시의 발명이 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 있어서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra, 테두리부에 있어서의 요철의 폭은, 상술한 방법으로 측정하였다.
먼저, 각 실시예 또는 비교예에 있어서 사용하는 지지 프레임을, 하기와 같이 제작하였다.
(실시예 1)
~산화테트라메틸암모늄(TMAH) 이방성 에칭~
두께 725㎛의 실리콘 기판의 양면에 SiN층을 퇴적하고, 편면측에 SiN층을 에칭 마스크로 하는 1cm의 패턴을 형성하였다.
80℃에서 가열한 25질량％ 수산화테트라에틸암모늄의 수용액에 상기 실리콘 기판을 침지함으로써 Si의 에칭을 행하였다. 에칭 후에, 표면의 SiN층을 제거함으로써, 실리콘제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(실시예 2)
~보쉬법 이방성 에칭~
두께 525㎛의 편면 연마 실리콘 기판에 대해, 경면측에 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트 상에 1cm의 패턴을 묘화하였다.
딥 RIE 프로세스에 의해 실리콘 기판에 1cm의 관통 구멍을 형성한 후, 포토레지스트를 제거함으로써, 한쪽의 면이 경면, 다른 쪽의 면이 조면(粗面)인 실리콘제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(실시예 3)
~기계적 연마, 그리고, 인산, 질산 및 황산 처리에 의한 화학적 연마~
절삭 가공에 의해 1cm의 구멍을 형성한 두께 2mm의 알루미늄제의 지지 프레임에 대해, 인산-질산-황산 혼합 용액을 사용하여 화학적 연마 처리를 행함으로써, 알루미늄제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(실시예 4)
~벨트 연마~
두께 2mm의 유리판에 대해, 절삭 가공에 의해 1cm의 구멍을 형성한 후, 테두리부를 벨트 연마에 의해 가공함으로써, 유리제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(실시예 5)
~블라스트 처리~
블라스트 처리에 의해 표면에 요철을 형성한 두께 2mm의 알루미늄제의 지지 프레임에 대하여 절삭 가공에 의해 1cm의 구멍을 형성한 후, 테두리부를 벨트 연마에 의해 가공함으로써, 알루미늄제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
~블라스트 처리~
절삭 가공에 의해 1cm의 구멍을 형성한 두께 2mm의 알루미늄제의 지지 프레임에 대해, 블라스트 처리에 의해 펠리클막 접촉면 및 테두리부에 요철을 형성함으로써, 알루미늄제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(비교예 2)
~그라인더 연마~
두께 2mm의 스테인리스(SUS304)제의 판에 대해, 절삭 가공에 의해 1cm의 구멍을 형성한 후, 그라인더의 회전축 선단부에 다이아몬드 지석을 설치하여 테두리부를 연마 가공함으로써, 유리제의 지지 프레임을 얻었다.
얻어진 지지 프레임에 대해서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra 및 테두리부에 있어서의 요철의 폭을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
(비교예 3)
~기계적 연마~
나노초 펄스 레이저를 사용해서 1cm의 구멍을 형성한 두께 525㎛의 실리콘제의 지지 프레임에 대해, 다이아몬드 지석을 사용하여 표면 및 단부를 연마 가공함으로써 기계적 연마를 행하고, 실리콘제 지지 프레임을 얻었다. 결과는 표 1에 나타낸다.
<펠리클의 제조>
각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 지지 프레임을 사용하여, 이하와 같이 펠리클을 제조하였다.
(CNT의 준비)
CNT막의 원료로서, 개량 직접 분사 열분해 합성법(eDIPS법)에 의해 합성된 단층 CNT(조(粗) CNT, 가부시키가이샤 메이조 나노카본제, 상품명: EC1.5-P, 튜브 직경: 1nm 내지 3nm, 튜브의 길이: 100nm 이상)를 준비하였다.
(CNT막의 제조)
개량 직접 분사 열분해 합성법(eDIPS법)에 의해 합성된 단층 CNT30mg에 대하여, 이소프로필알코올 70mL 및 에탄올 30mL을 첨가하고, 또한 첨가제로서 폴리아크릴산 30mg을 첨가하고, 자기 교반 막대를 사용하여 40℃, 18시간으로 교반하여 현탁액을 얻었다.
얻어진 현탁액에 대하여 프로브형 초음파 균질기를 사용하여, 출력 40％로 합계 2시간 초음파 분산을 행하였다. 이때, 20분마다 5분간 빙랭하였다. 초음파 분산을 행한 후, 탈포 처리를 행하고, 조 CNT를 포함하는 분산액(조 CNT 분산액)을 얻었다.
얻어진 조 CNT 분산액에 대하여, 고속 원심 분리기(himac 상품명 CS100GX)를 사용하여, 평균 상대 원심력 150,000xg, 120분, 10℃의 조건 하에서 원심 처리를 행하였다. 원심 처리를 행한 후, 상청액을 제거함으로써 정제 CNT를 포함하는 분산액(정제 CNT 분산액)을 얻었다. 8인치 사이즈의 실리콘 기판에 정제 CNT 분산액을 1500rpm(revolutions per minute)의 회전 속도로 스핀 코트하여 실리콘 기판 상에 CNT의 막을 얻었다.
CNT막의 두께 측정은, 얻어진 막을 수면 상에 침지하여 박리하고, 실리콘 기판 상에 전사한 것을 현미 분광 막두께 측정기(오츠카 덴시 가부시키가이샤 제조 OPTM, 형식: A-1)를 사용하여 측정하였다. CNT막의 두께는 15nm±0.2nm였다.
(펠리클의 제조)
물에 실리콘 기판을 침투시켜서 CNT의 막을 물의 액면 상에 떠 있는 상태로 하고, 각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 지지 프레임을 사용하여, 지지 프레임의 개구부를 덮도록 하여 CNT의 막을 걷어 냄으로써 펠리클막과 지지 프레임을 포함하는 펠리클을 제조하였다.
<평가>
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 펠리클에 대해서, 이하의 평가를 행하였다.
(벌지 시험에 의한 파괴 평가)
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 펠리클에 대해서, 펠리클막의 벌지 시험에 의한 파괴 평가를, 이하와 같이 행했다.
도 12에 도시한 바와 같이, 체적 4.6L(직경 240mm, 높이 100mm)의 챔버(24)에 대하여, 펠리클막(12)과 지지 프레임(14)을 포함하는 펠리클을 고정하였다. 이때, 펠리클막(12)이 챔버(24)의 내부측이 되도록 배치하였다.
유량계(22)를 사용하여, 챔버(24) 내부에 공기를 5sccm/sec의 가속도로 유입시켜, 챔버(24) 내부를 가압하였다. 바라트론 차압계(20)를 사용하여 펠리클막에 가해지는 압력을 계측하였다. 챔버(24)의 유량 증가에 수반하여, 차압 및 펠리클막의 팽창이 증가하고, 펠리클막이 찢어졌을 때의 유량 및 차압을 측정하였다. 펠리클막이 찢어지는 점(즉 타이밍)은 카메라로 계측을 행하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 본 벌지 시험에 있어서, 가압 중에 펠리클막이 찢어지지 않고 형상을 유지하고 있는 동안은, 막의 탄성 거동에 의해 막이 팽창되어 있다. 한편, 가압 및 가압에 의한 펠리클막의 변형에 의해, 펠리클막의 파괴가 발생한다. 이에 의해, 펠리클막의 파괴점으로부터 가스가 빠져서 펠리클막의 팽창이 해소되고, 펠리클막의 파괴가 관찰된다.
표 1 중, 「테두리부에 있어서의 요철의 폭」은, 테두리부에 있어서의 테두리부 윤곽선 1과 테두리부 윤곽선 2의 차를 의미한다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 펠리클막과,
상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고, 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉되어 있고, 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족하는 펠리클을 사용한 실시예는, 펠리클막이 파괴되는 시점의 차압이 높으므로, 펠리클의 파손을 양호하게 억제할 수 있었다.
한편, 지지 프레임에 있어서, 펠리클막 접촉면의 조도 Ra가 1.0㎛ 초과이며, 테두리부에 있어서의 요철의 폭이 10㎛ 초과인 펠리클을 사용한 비교예 1 내지 비교예 3은 펠리클막이 파괴되는 시점의 차압이 현저하게 낮으므로, 펠리클의 파손을 억제할 수 없었다.
실시예 중에서도, 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 충족하는 펠리클을 사용한 실시예 1 내지 실시예 3은, 펠리클막이 파괴되는 시점의 차압이 현저하게 높으므로, 펠리클의 파손을 보다 양호하게 억제할 수 있었다.
2020년 8월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-133262호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의해 원용되는 것이 구체적이고 또한 개개로 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
Claims (11)
- 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막, 폴리실리콘 및 탄화규소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 펠리클막과,
상기 펠리클막을 지지하는 지지 프레임을 포함하고,
상기 펠리클막과 상기 지지 프레임이 접촉하고 있고,
하기의 조건 1 및 조건 2 중 적어도 한쪽을 충족하는 펠리클.
〔조건 1〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이다.
〔조건 2〕
상기 지지 프레임은, 상기 펠리클막과 접촉하고 있는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하이다. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클막이, 상기 탄소 함유율이 40질량％ 이상인 탄소계의 막을 포함하는 펠리클. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소계의 막이 카본 나노튜브를 포함하는 막인 펠리클. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조건 1 및 상기 조건 2의 양쪽을 충족하는 펠리클. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 프레임이, 상기 펠리클막을 지지하는 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임에 접속되는 제2 지지 프레임을 구비하는 펠리클. - 패턴을 갖는 원판과,
상기 원판의 패턴을 갖는 측의 면에 장착된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 펠리클
을 포함하는 노광 원판. - 제6항에 기재된 노광 원판을 갖는 노광 장치.
- 노광광을 방출하는 광원과,
제6항에 기재된 노광 원판과,
상기 광원으로부터 방출된 상기 노광광을 상기 노광 원판으로 유도하는 광학계를 갖고,
상기 노광 원판은, 상기 광원으로부터 방출된 상기 노광광이 상기 펠리클막을 투과하여 상기 원판에 조사되도록 배치되어 있는 노광 장치. - 제8항에 있어서,
상기 노광광이 EUV광인 노광 장치. - 카본 나노튜브를 준비하는 공정과,
지지 프레임을 준비하는 공정과,
상기 카본 나노튜브를 시트상으로 성막하여 펠리클막을 제조하는 공정과,
상기 펠리클막을, 개구부를 갖는 지지 프레임의 상기 개구부를 덮도록 지지 프레임에 접속하는 공정
을 포함하고,
상기 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면의 조도 Ra가 1.0㎛ 이하이고,
상기 지지 프레임은, 제조되는 펠리클에 있어서 펠리클막과 접촉하는 면측에 있고 또한 펠리클의 내부측에 있는 테두리부에 있어서, 요철의 폭이 10㎛ 이하인 펠리클의 제조 방법. - 광원으로부터 방출된 노광광을, 제6항에 기재된 노광 원판의 상기 펠리클막을 투과시켜서 상기 원판에 조사하고, 상기 원판으로 반사시키는 공정과,
상기 원판에 의해 반사된 노광광을, 상기 펠리클막을 투과시켜서 감응 기판에 조사함으로써, 상기 감응 기판을 패턴상으로 노광하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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