JP2009025559A - ペリクルフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクが完成した後にペリクルを貼り付けても、マスクの平坦度を悪化させることの少ないペリクルフレームを提供する。
【解決手段】 本発明のペリクルフレームは、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームのヤング率が１００ＧＰａ以上である材料を用いることを特徴とする。また、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、そのペリクルフレームの平坦度が１５μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし

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、特に高解像度を必要とする露光において使用される２００μｍ以下の紫外光露光に使用されるリソグラフィー用ペリクルフレームに関する。

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をするが、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、光を反射してしまうため、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りしてしまい、寸法、品質、外観などがそこなわれ、半導体装置や液晶表示板などの性能劣化や製造歩留まりの低下を来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為の、露光用の光を良く通過させる、ペリクル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。

このペリクルは、光を良く通過させるニトロセルロース、酢酸セルロースなどからなる透明なペリクル膜を、アルミニウム、ステンレス、ポリエチレン等からなるペリクル枠の上部にペリクル膜の良溶媒を塗布し、風乾して接着する（特許文献１参照）か、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤で接着し（特許文献２〜４参照）、ペリクル枠の下部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層及び粘着層を保護する離型層（セパレータ）を接着して構成されている。

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、その解像度を実現するために、徐々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（ｇ線（４３６μｍ）、Ｉ線（３６５μｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８μｍ））と移行しており、近年ではＡｒＦエキシマレーザー（１９３μｍ）が使用され始めた。

半導体用露光装置では、マスクに描かれたパターンを短波長の光によってシリコンウエハに焼き付けるが、マスクおよびシリコンウエハに凹凸があると、露光時に焦点ズレが発生し、ウエハに焼き付けられるパターンに問題が発生する。微細化が進むと、マスクおよびシリコンウエハに要求される平坦性はますます厳しくなっている。例えば、マスクに要求される平坦性も、パターン面で平坦度２μｍの要求から、徐々に厳しくなっており、６５ｎｍノード以降では０．５μｍ、０．２５μｍという要求が出て来ている。

ペリクルは、マスクが完成した後で、パターンのゴミよけの為マスクに貼り付けられるが、ペリクルをマスクに貼り付けるとマスクの平坦度が変化することがある。マスクの平坦度が悪くなると、上記で述べたように、焦点ズレ等の問題が発生する可能性がある。また、平坦度が変化すると、マスク上に描かれたパターンの形状が変化し、マスクの重ね合わせ精度に問題がでるという問題もある。

逆に、ペリクルを貼り付けることによりマスクの平坦性が良くなる場合もある。この場合は、焦点ズレの問題は発生しないが、パターン形状は変化するので、マスクの重ね合わせ精度に問題がでるという問題は、依然発生する。
このように、最先端のマスクでは、ペリクルを貼り付けてもマスク平坦度が変化しないことが要求される。しかし、一般には、ペリクルを貼り付けるとマスク平坦度が変化する場合が多い。
ペリクル貼り付けによるマスク平坦度の変化の要因は幾つかあるが、一番大きな要因は、ペリクルフレームの平坦度であることが判ってきた。

ペリクルフレームは、一般にアルミニウム合金で出来ている。幅が１５０ｍｍ程度、長さが１１０〜１３０ｍｍ程度であり、厚みが２ｍｍ程度の中央部が抜けた形状になっている。一般には、アルミニウム合金の板からペリクルフレーム形状に切り出したり、フレーム形状に押し出し成型することで、フレームを製作している。
一般にペリクルフレームの平坦度は、２０〜８０μｍ程度であるが、このように平坦度が大きいフレームを用いたペリクルをマスクに貼り付けると、フレームの形状がマスクに転写され、マスクが変形する。

ペリクルは、貼り付けの時に約１９６．１〜３９２．２Ｎ（２０〜４０ｋｇｆ）の大きな力でマスクに押し付けられるが、マスク表面の平坦度は数μｍ以下と、フレームに比べて平らで、かつ剛性が高い為、押し付け時にフレームがマスク表面の平坦度に合うように変形すると考えられる。しかし、押し付けが終わると、フレームは元の形状に戻ろうとするが、フレームは、マスク表面に接着されているので、その時、マスクも変形させてしまう。
そこで、ペリクルフレームの平坦度を向上させることで、フレームの変形を少なくし、従ってペリクル貼り付け時のマスクの変形を減らすことが検討されているが、アルミニウム合金製ペリクルフレームの場合、平坦度が１０μｍ以下のフレームを製作することが困難である。

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

本発明は、上記の事情に鑑みて、マスクが完成した後にペリクルを貼り付けても、マスクの平坦度を悪化させることの少ないペリクルフレームを提供することを課題とする。

本発明のペリクルフレームは、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームのヤング率が１００ＧＰａ以上である材料を用いることを特徴とする。また、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、そのペリクルフレームの平坦度が１５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、ペリクルフレームに用いる材料をヤング率の大きなものとし、さらには、ペリクルフレームの平坦度を向上させることによって、ペリクル貼り付け・乾燥に伴う応力によるペリクルフレームの変形耐性を向上させることができたので、ペリクル貼り付け後のマスクの平坦度を著しく向上させることができる。

本発明者は、マスクの変形に及ぼすペリクルフレームの特性を検討した結果、ペリクルフレームをヤング率が１００ＧＰａを超える材料で製作すること、さらにはそのフレームの平坦度を１５μｍ以下に抑制することにより、より効果的にマスクの変形を抑制することができることを見出した。
上に述べたように、現状のペリクルフレームは、一般的にアルミニウムが用いられているが、これは金属の中では比較的ヤング率が小さいので、幅が一般的に２ｍｍしかないというペリクルの形状とも相まって、ペリクル貼付時に、約２．２９４ｋＮ（３０ｋｇｆ）程度の大きな力で押されると、比較的容易に変形してしまう。

しかし、ヤング率が１００ＧＰａを超える材料を用いれば、このような大きな力が加わっても、その変形はアルミニウム合金の場合と比較して小さくなる。
ヤング率が１００ＧＰａを超える材料を用いた場合でも、フレームの平坦度が悪い場合は、ペリクルが貼り付けられた時に幾らかフレームが変形してしまう。そしてそのフレームの変形は、マスクの変形を引き起こす。
フレームは、平坦度が高ければ高いほど、マスクに与える平坦度の影響は小さくなる。そしてヤング率が１００ＧＰａを超える材料を用いて製作したフレームの場合、平坦度を１５μｍ以下に抑えることにより、マスクの平坦度の変化を現実的に十分に低い値に抑えることが可能となる。

また、高い平坦度を得るには、一般に加工中に研磨を行うが、ヤング率が小さい材料の場合、一般に高い平坦度を得難い、という問題がある。ここで、ヤング率が１００ＧＰａを超える材料を用いれば、高い平坦度を比較的容易に得ることができる。
なお、ヤング率が１００ＧＰａを超える材料としては、炭素鋼（２０６ＧＰａ）、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４、１９９ＧＰａ）、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、１１３ＧＰａ）等が挙げられる。また、例えば複合素材では非常に高いヤング率を示す材料もあり、例えば、炭素繊維強化マグネシウム合金では５３９ＧＰａの値を示すものもある。

以下に、実施例を示して本発明を詳細に説明する。
［実施例１］
サイトップＣＴＸ−Ｓ（旭硝子（株）製製品名）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により、８３０ｒｐｍでウエハを回転させてウエハ上に広げた。その後、室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し、均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミニウム枠を貼り付け、膜を剥離し、ペリクル膜とした。

ステンレススチールＳＵＳ３０４製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍのペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、３０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、膜接着剤側をアルミニウム枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角、平坦度が０．２６μｍであるマスクに荷重約０．１９６ｋＮ（２０ｋｇ）で貼り付けた。その後、再度ペリクル付きマスクの平坦度を測定したところ、０．３０μｍとなり、平坦度は０．０４μｍ変化したものの、低い値に抑えることができた。また、マスクの形状に大きな変化は無かった。
平坦度の測定結果を、後述する他の実施例並びに比較例と共に、表１にまとめた。

［実施例２］
サイトップＣＴＸ−Ｓ（前出）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により、８３０ｒｐｍでウエハを回転させてウエハ上に広げた。その後、室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し、均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミニウム枠を貼り付け、膜を剥離しペリクル膜とした。

ステンレススチールＳＵＳ３０４製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍのペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、１５μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、膜接着剤側をアルミニウム枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断しペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角、平坦度が０．２６μｍであるマスクに荷重約０．１９６ｋＮ（２０ｋｇ）で貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．２７μｍとなり、平坦度は殆ど変化しなかった。また、この時にマスクの形状に大きな変化は無かった。

［実施例３］
サイトップＣＴＸ−Ｓ（前出）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により８３０ｒｐｍでウエハを回転させてウエハ上に広げた。その後、室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミニウム枠を貼り付け、膜を剥離しペリクル膜とした。

チタン合金製で、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍのペリクルフレームを製作した。このフレームの平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、１５μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、膜接着剤側をアルミニウム枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角、平坦度が０．２６μｍであるマスクに荷重約０．１９６ｋＮ（２０ｋｇ）で貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．２９μｍとなり、平坦度は殆ど変化しなかった。また、この時にマスクの形状に大きな変化は無かった。

［比較例１］
サイトップＣＴＸ−Ｓ（前出）をパーフルオロトリブチルアミンに溶解させた５％溶液をシリコンウエハ上に滴下し、スピンコート法により８３０ｒｐｍでウエハを回転させてウエハ上に広げた。その後、室温で３０分間乾燥後、１８０℃で乾燥し均一な膜とした。これに接着剤を塗布したアルミニウム枠を貼り付け、膜を剥離しペリクル膜とした。

アルマイト処理されたアルミニウム合金製のフレーム（外寸：１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５．８ｍｍ）の平坦度をマスク粘着剤を塗布する側から測定したところ、３０μｍであった。このフレームの片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方の片端面に膜接着剤を塗布した。その後、膜接着剤側をアルミニウム枠に取ったペリクル膜に貼り付け、フレームの外周の膜を切断し、ペリクルを完成させた。

完成したペリクルを、１４２ｍｍ角、平坦度が０．２６μｍであるマスクに荷重約０．１９６ｋＮ（２０ｋｇ）で貼り付けた。その後、再度マスクの平坦度を測定したところ、０．３９μｍとなり、平坦度は大きく悪化した。

本発明により、従来避ける方法が見出されていなかった、ペリクル貼り付け後のマスクの平坦度の低下を大幅に改善できるようになったので、マスク・ペリクルによるリソグラフィー技術を用いる技術分野に裨益する処大である。

Claims (2)

1. 半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、ペリクルフレームのヤング率が１００ＧＰａ以上である材料を用いることを特徴とするペリクルフレーム。
2. 半導体リソグラフィーに使用されるペリクルにおいて、そのペリクルフレームの平坦度が１５μｍ以下である請求項１に記載のペリクルフレーム。