JP2003307832A - ペリクル及びペリクル装着フォトマスク - Google Patents

ペリクル及びペリクル装着フォトマスク

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photomask
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plate
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Hitoshi Mishiro
均 三代
Kaname Okada
要 岡田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ペリクルの有する傾きを低減するペリクル及び
ペリクル装着フォトマスクを提供することを目的とす
る。 【解決手段】石英ガラス等のペリクルフレーム12と合
成石英のペリクル板11とを接着する接着剤24、及び
ペリクルフレーム12とフォトマスク13とを粘着させ
る粘着剤25にガラスビーズ等のスペーサ26を混入さ
せた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスの
フォトリソグラフィ工程に用いられ、とりわけ波長22
0nm以下の光を用いる露光に好適なペリクル及びペリ
クル装着フォトマスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体プロセスのフォトリソグラフィ工
程では、フォトレジストを塗布した半導体ウェハを投影
露光することにより、パターン形成が行われる。この際
に用いるフォトマスクに傷もしくは異物が乗ると、露光
時にパターン欠陥(回路の短絡または断線等)の原因と
なる。このため、フォトマスクパターン面の異物付着防
止のために、フォトマスクの片面または両面にペリクル
を装着する方法が有効である。
【0003】従来のペリクルの断面図を図3に示す。従
来のペリクルは、アルミニウム等からなるペリクルフレ
ーム32とニトロセルロースやフッ素樹脂などからなる
数nm〜数μmの厚みの有機樹脂膜等のペリクル膜31
とからなり、ペリクル膜31は、枠状のペリクルフレー
ム32の一方の開口面に接着剤34で貼り付ける。前記
ペリクルは、ペリクルフレーム32とフォトマスク33
との間に粘着剤35を介在させ、フォトマスク33のパ
ターン面を覆うように固定して用いられていた。
【0004】近年、パターン微細化、高密度化の要求に
応じて波長220nm以下の光を用いる露光が検討され
ている。しかし、前述の有機樹脂膜等を使用したペリク
ルは、露光解像力を向上させるために短波長の露光光を
使用すると、有機樹脂膜の有機分が分解されるため耐久
性が低い。そこで、短波長の露光系では、ペリクル膜と
して石英ガラスからなるペリクル板を用いることが検討
されている。この石英ガラスは、例えば、珪素源と酸素
源とを気相で反応させスートと呼ばれる酸化珪素からな
る多孔質体を成長させ、この多孔質体を焼結して得られ
る実質的に酸化珪素のみからなる合成石英ガラスであ
る。
【0005】ところが、従来のペリクルフレームの上端
面に石英ガラスからなるペリクル板を接着してペリクル
を作製する場合には、ペリクル板の平行度やペリクル板
及びペリクルフレームの上下面の平坦度を確保すること
に留意しなくてはならない。
【0006】すなわち、ペリクル板は実用上の強度を確
保するために0.01〜2mm程度の板厚が必要である
が、ペリクル板内に厚みのばらつきがあると屈折光の光
路が変わるため転写パターンの位置がずれ、良好なリソ
グラフィが行えない。このために、ペリクル板に許容さ
れる上下面の平行度は0.1μm/50mm程度であ
る。
【0007】また、フレームの上下面で固定されたペリ
クル板とマスク面からなる2面の平行度が悪いと転写パ
ターンの位置がずれるおそれがある。また、ペリクル板
は、ペリクルフレームに接着することでペリクルとして
使用されるため、この接着面の平坦度が精度よくでてい
ないと、接着後のペリクル板がペリクルフレーム上面の
形状に矯正されることによりたわむ、あるいは、矯正力
により複屈折を大きくする等の光学上の不具合を発生さ
せるおそれがある。さらには、ペリクルフレーム下面に
ついても、この平坦度が悪いとフォトマスク面との接着
において、フレーム自体にゆがみやたわみを発生し、ひ
いてはペリクル板までたわむ可能性がある。このため、
ペリクルフレームの互いに接着している面のそれぞれの
平坦度は1μm以下とされ、同時に上下面の平行度は2
μm以下が求められている。ペリクルフレームの上限面
の平坦度を確保するためには、ペリクルフレームの材料
として石英ガラスを用いることが好ましい。
【0008】しかしながら、ペリクル板の平行度、ペリ
クル板及びペリクルフレームの平坦度を上記範囲として
も、転写パターンの位置ずれのないペリクルが得られな
い場合があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、転写パターンの位置ず
れの少ないペリクル及びペリクル装着フォトマスクを提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、検討の結
果、ペリクル板とペリクルフレームとの接着後の接着剤
の厚みばらつきや、ペリクルフレームとフォトマスクと
の接着後の接着剤の厚みばらつきによっても、ペリクル
板とマスクの平行度が影響を受けていることを知見し、
本発明に至った。
【0011】すなわち、本発明は、第一に、枠体形状の
ペリクルフレームとペリクルフレームの一方の開口部に
接着したペリクル板とを備えたペリクルであって、ペリ
クルフレーム及びペリクル板は石英ガラスからなり、ペ
リクル板とペリクルフレームとの間にスペーサを含む接
着層が介在することを特徴とするペリクルを提供する。
【0012】第二に、枠体形状のペリクルフレームとペ
リクルフレームの一方の開口部に接着したペリクル板と
を備え、ペリクルフレーム及びペリクル板は石英ガラス
からなり、前記ペリクルフレームのペリクル板が装着さ
れているのと反対側の開口部に装着されたフォトマスク
とを備えたペリクル装着フォトマスクであって、ペリク
ルフレームとフォトマスクとの間にスペーサを含む接着
層が介在することを特徴とするペリクル装着フォトマス
クを提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関して図面を参照
して説明する。図1は本発明の実施形態であるペリクル
及びペリクル装着フォトマスクの一例を示すペリクル装
着フォトマスクの断面図及び平面図である。ペリクルフ
レーム12の上面の開口部に、板厚0.01〜2mm程
度に加工した石英ガラスのペリクル板11が、接着剤1
4で接着されており、ペリクルフレーム12とペリクル
板11とでペリクルを形成している。ペリクルは図1に
示したように、フォトマスク13に粘着剤15で装着さ
れて使用される。
【0014】図2は図1の拡大概念図である。ペリクル
フレーム12とペリクル板11との間に介在する接着層
14は、接着剤24とスペーサ26とを含む。また、ペ
リクルフレーム12とフォトマスク13との間に介在す
る粘着層15においても、同様に粘着剤25とスペーサ
26とを含む。
【0015】本発明のペリクル板11は、材質として石
英ガラスが用いられ、特にFレーザなどの真空紫外線
用として用いる場合は、ペリクル板11は真空紫外線耐
久性の高い合成石英ガラスを用いることが好ましい。ま
た、光透過率を良くするため、ペリクル板11の片面ま
たは両面に反射防止膜を施すことが好ましい。
【0016】ペリクルフレーム12は、材質として石英
ガラスを用いる。石英ガラスは溶融石英ガラスでも合成
石英ガラスでもよい。こうすると、ペリクルフレーム1
2の加工による残留応力を極力減らすことができ、ペリ
クルをフォトマスク13に装着した後の、フォトマスク
13の歪の発生を軽減できる。また、従来のアルミニウ
ムに比べて石英ガラスは剛性が高く、膨張係数が低い利
点もある。ペリクル自体がもつ傾きを低減させるには、
ペリクルフレーム12とペリクル板11の平行度、平坦
度を向上するとともに、両者の接着によって生じる応力
やひずみを低減させることが好ましい。
【0017】本発明のペリクル付きフォトマスクに使用
する基板は、ソーダライムシリケートガラス、低膨張ガ
ラス及び合成石英ガラス等のガラス基板が使用できる
が、高い平行度が要求されるため、膨張係数の低い合成
石英ガラスが一般的に使用される。
【0018】ペリクル板11をペリクルフレーム12に
接着するのに用いる接着剤は、エポキシ系、アクリル
系、シリコーン系、フッ素樹脂系等の熱硬化性接着剤、
または紫外線硬化性接着剤等が使用できる。ペリクルを
フォトマスク13に装着するのに用いる接着剤として
は、後の取り外しの便を考慮するとエポキシ系、アクリ
ル系、シリコーン系、フッ素樹脂系等の粘着剤が使用す
ることが好ましいが、ペリクル板とペリクルフレームと
を接着する接着剤を用いることもできる。
【0019】本発明においては接着層の中にスペーサ2
6を混入させることにより、接着後の接着層14の厚み
バラツキを小さくし、ペリクル板の応力やひずみを低減
させる。また、ペリクルを装着したフォトマスク13が
もつ傾きを低減させるには、同様に、粘着層の中にスペ
ーサ26を混入させることにより、粘着層15の厚みバ
ラツキを小さくし、ペリクル板の、応力やひずみを低減
させる。
【0020】接着層14及び粘着層15に混入するスペ
ーサ26は、例えば、ガラスビーズを使用する。ガラス
ビーズの平均粒径は0.5〜10μm、ガラスビーズの
粒径分布の標準偏差は0.2μm以下とすることが好ま
しく、特に真球状微粒子を使用することが望ましい。ス
ペーサ26は、ペクリル板11とフォトマスク13とほ
ぼ同一の熱膨張係数の材料が好ましく、合成石英ガラス
製とすることが好ましい。
【0021】本発明のペリクルの製造方法は、合成石英
ガラスのブロックをスライスし、面取り加工した後、両
面研磨装置にて、ラッピング、ポリシングを行い、ペリ
クル板11の上面と下面の各平坦度が1μm以下、ペリ
クル板11の上下面の許容平行度が2μm以下となるよ
うにする。またペリクルフレーム12の上面と下面の平
坦度が各1μm以下、ペリクルフレーム12の上下面の
平行度が2μm以下となるように加工する。次にスペー
サ26を接着剤25と混ぜる。そのときの接着層14の
中のスペーサ26の含有量は、スペーサとして有効に働
き接着強度の妨げとならない、質量100分率表示にて
0.1〜50%の範囲とすることが好ましい。ペリクル
板11またはペリクルフレーム12の接着面に、前述の
接着剤24を塗布した後、両者を重ね合せて押し付け、
熱圧着または紫外線硬化により接着剤24を硬化させ、
本発明のペリクルを製造する。
【0022】前述の方法で作製したペリクルは、前述の
接着剤24と同様にスペーサ26を混ぜた粘着剤25を
ペリクルフレーム12とフォトマスク13の粘着面に塗
布した後、フォトマスク13のパターン面を覆うように
押し付けて固定して、本発明のペリクル装着フォトマス
クを製造する。
【0023】
【実施例】まず、公知の方法で得られた合成石英ガラス
のブロックをスライスして直径200mm×厚み1.2
0mmのペリクル板用の素板を得た。この素板に面取り
加工を施した後、両面研磨装置により、ラッピング、ポ
リシングを行い、直径200mm×厚み0.80mmの
合成石英ガラスの基板を得た。前記基板の光学的な平坦
度と平行度を測定したところ、平坦度は2μm以下、平
行度は0.5μm以下であった。前記基板に真空蒸着機
を用いて両面に反射防止膜を成膜し、ペリクル板を作製
した。
【0024】一方、ペリクルフレームも同様に、公知の
方法で得られた合成石英ガラスのブロックをスライスし
て縦152mm×横152mm×厚み5.2mmの素板
を得た。この素板に面取り加工をし、両面研磨装置によ
り、ラッピング、ポリシングを行い、厚み5.0mmの
合成石英ガラスの基板を得た。前記基板の光学的な平坦
度と平行度を測定したところ、平坦度は0.5μm以
下、平行度は1μm以下であった。
【0025】前記基板をエンドミルを用いて削り出し、
外寸縦149mm×横122mm、内寸縦145mm×
横118mmの長方型の枠体で、各角部に半径5mmの
丸みをつけたペリクルフレームを作製した。このとき、
厚み方向の加工は行わないので、厚みは5.0mmであ
る。
【0026】次に、紫外線硬化性接着剤(スリーボンド
製、商品名3052B)50gに対してガラスビーズ
(触媒化成工業株式会社製、商品名:真絲球−SW−
2.0)1gを添加したものを用意し、前述の既にペリ
クル板を接着済みのペリクルフレームを接着した。しか
る後、ペリクルフレームの外形形状にあわせてペリクル
板をレーザー切断機で溶断した。
【0027】さらに、公知の方法で得られた合成石英を
基材としたフォトマスク用ブランクスを準備した。この
ブランクスの光学的平坦度を計測したところ、0.45
μmであった。
【0028】このブランクス上に、前述のペリクルを前
述の接着剤を用いて接着し、ペリクル装着フォトマスク
を作製した。
【0029】前述のペリクル装着フォトマスクのフォト
マスク面とペリクル板との平行度をオムロン社製Z30
0測定器で測定したところ、0.8μmの結果を得た。
【0030】なお、上記の実施例で用いた装置、材料に
限らず、同等の性能、目的を果たすものであれば種類は
問わない。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、転写パターンの位置ず
れの少ないペリクル及びペリクル装着フォトマスクが得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図及び断面図
【図2】図1の断面図の部分拡大図
【図3】従来のペリクルの断面図
【符号の説明】
11:ペリクル板 12:ペリクルフレーム 13:フォトマスク 14:接着層 15:粘着層 24:接着層 25:粘着層 26:スペーサ 31:ペリクル膜 32:ペリクルフレーム 33:フォトマスク 34:接着層 35:粘着層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】枠体形状のペリクルフレームとペリクルフ
    レームの一方の開口部に接着したペリクル板とを備えた
    ペリクルであって、 ペリクルフレーム及びペリクル板は石英ガラスからな
    り、ペリクル板とペリクルフレームとの間にスペーサを
    含む接着層が介在することを特徴とするペリクル。
  2. 【請求項2】枠体形状のペリクルフレームとペリクルフ
    レームの一方の開口部に接着したペリクル板とを備え、
    ペリクルフレーム及びペリクル板は石英ガラスからな
    り、前記ペリクルフレームのペリクル板が装着されてい
    るのと反対側の開口部に装着されたフォトマスクとを備
    えたペリクル装着フォトマスクであって、 ペリクルフレームとフォトマスクとの間にスペーサを含
    む接着層が介在することを特徴とするペリクル装着フォ
    トマスク。
  3. 【請求項3】接着層中に含まれるスペーサが、ガラスビ
    ーズである請求項1記載のペリクル。
  4. 【請求項4】接着層中に含まれるスペーサが、ガラスビ
    ーズである請求項2に記載のペリクル装着フォトマス
    ク。
  5. 【請求項5】ペリクル板及びペリクルフレームの互いに
    接着している面のそれぞれの平坦度が1μm以下である
    請求項1または3に記載のペリクル。
  6. 【請求項6】ペリクル板とフォトマスク面との平行度が
    2μm以下である請求項2または4に記載のペリクル装
    着フォトマスク。
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