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JP5134418B2 - リソグラフィ用ペリクル - Google Patents

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Description

本発明は、LSI、超LSIなどの半導体装置あるい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を作製するが、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、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。
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したペリクル膜からなる。ペリクル膜は、露光に用いる光(g線、i線、248nm、193nm、157nm等)を良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る。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。ペリクルフレームの上部にペリクル膜の良溶媒を塗布し、ペリクル膜を風乾して接着する(特許文献1参照)か、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する(特許文献2参照)。さらに、ペリクルフレームの下部には露光原版が装着されるために、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及び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を設ける。
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る。ペリクルは、露光原版上にゴミが付着することを防止するために設けられるものであるから、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。
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、すなわち、これまで主流であった、水銀ランプによるg線(436nm)、i線(365nm)から、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2レーザー(157nm)などに移行しつつある。このように露光の短波長化が進むと、当然露光光の持つエネルギーが高くなってくる。エキシマーレーザー等の高いエネルギーの光を用いる場合、従来のようなg線やi線の光に比べて、露光雰囲気に存在するガス状物質の反応により露光原版上に異物を生成する可能性が格段に高くなってくる。そこで、クリーンルーム内のガス状物質を極力低減したり、レチクルの洗浄を厳重に行ったり、ペリクルの構成物質からガスを発生する物質を排除するなどの対策が取られてきた。
特にペリクルは、露光原版に直接貼り付けて使用するものであるため、ペリクル構成材料、すなわち有機材料からなるレチクル接着剤、膜接着剤、内壁コーティング剤等について低いガス発生率が求められ、改善が進められてきた。しかしながら、露光原版上に発生するいわゆるヘイズと呼ばれる曇り状の異物は、レチクルの洗浄やペリクル構成材料の低発ガス化を進めても完全には解消できず、半導体製造における歩留まり低下の原因となっていた。
また、パターンエリアも拡大してきており、ペリクルフレーム近傍まで、露光エリアとして管理する要求が高まってきた。このために、特許文献3には、ペリクルフレームの上下端面の4つの角にC面取りを行うことが開示されている。しかしながら、従来使用されているペリクルフレームの上下端面におけるC面取りの大きさでは、ペリクルを露光原版に装着した際に、露光原版接着用粘着剤がフレーム全体巾よりはみ出す不具合が発生していた。このために、半導体製造における歩留まり低下の問題は解消されていない。
特開昭58−219023号公報 米国特許第4861402号明細書 特開2001−92113号公報
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明が解決しようとする課題は、露光原版接着用粘着剤をペリクルフレーム全体巾からはみ出すことなく安定して設置することにより、半導体製造における歩留まりを向上させることである。
上記の課題は、以下の(1)に記載した手段により解決された。本発明の好ましい実施態様と共に列記する。
(1)ペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜を張設し、他端面に露光原版接着剤を設けたリソグラフィ用ペリクルであって、前記ペリクルフレームのペリクル膜接着面及び露光原版接着面とフレーム内外側面とのなす角部にC面取りがなされており、露光原版接着面における面取りの寸法をC0.35より大きくC0.55以下としたことを特徴とするリソグラフィ用ペリクル、
(2)前記ペリクルフレームの露光原版接着面における面取りの寸法を、ペリクル内側において、C0.4以上C0.55以下とした、(1)に記載のリソグラフィ用ペリクル、
(3)前記ペリクルフレームのペリクル膜接着面における面取りの寸法を、C0.15以上C0.25以下とした、(2)に記載のリソグラフィ用ペリクル、
(4)前記ペリクルフレームの露光原版接着面に設けた接着用粘着層の表面を平坦に加工した、(1)〜(3)いずれか1つに記載のリソグラフィ用ペリクル、
(5)前記ペリクルフレームが、ポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、(1)〜(4)いずれか1つに記載のリソグラフィ用ペリクル。
なお、「ペリクル膜接着面」とは「ペリクル膜接着剤塗布端面」を意味し、「露光原版接着面」とは「露光原版接着(用粘着)剤塗布端面」を意味する。
露光原版接着面における面取りの寸法をC0.35より大きくC0.55以下としたことにより、露光原版接着剤の貼り付け巾を安定して確保しつつ、はみ出しを効率よく抑制することができた。この結果、露光原版のパターンエリアが拡大し、パターンがペリクルフレーム近傍まで設置されても、露光原版上における異物の発生を抑制して、半導体製造の歩留まりを向上させることができた。
特にペリクルを加圧接着した際にマスク平坦性を阻害しないような目的で作られた、マスク接着剤が平坦に加工されたペリクルについては、従来フレームを使用した場合と比較したところ、安定した粘着剤巾で製品を高歩留まりで製造できるという効果を有する。
本発明のリソグラフィ用ペリクルは、ペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜を張設し、他端面に露光原版接着剤を設けたリソグラフィ用ペリクルであって、前記ペリクルフレームのペリクル膜接着面及び露光原版接着面とフレーム内外側面とのなす角部にC面取りがなされており、露光原版接着面における面取りの寸法をC0.35より大きくC0.55以下としたことを特徴とする。
本発明者らは、前記ペリクルフレームの露光原版接着面における面取りの寸法を、ペリクル内側において、C0.4以上C0.55以下としたリソグラフィ用ペリクルが好ましいことを見いだした。ペリクルフレームの露光原版接着面の面取り寸法を従来よりも拡大することにより、ペリクルを露光原版に貼り付けても、マスク接着剤がフレーム巾からはみ出すことのないようにすることができた。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図1に示したように、本発明のペリクル10は、ペリクルフレーム3の上端面にペリクル膜貼り付け用接着層2を介してペリクル膜1を張設したもので、この場合、ペリクル10を露光原版(マスク基板又はレチクル)5に粘着させるための接着用粘着層4が通常ペリクルフレーム3の下端面に形成され、該接着用粘着層4の下端面にライナー(不図示)を剥離可能に貼着してなるものである。また、ペリクルフレーム3に気圧調整用穴(通気口)6が設置されていて、さらにパーティクル除去の目的で除塵用フィルター7が設けられていてもよい。
この場合、これらペリクル構成部材の大きさは通常のペリクル、例えば半導体リソグラフィ用ペリクル、大型液晶表示板製造リソグラフィ工程用ペリクル等と同様であり、また、その材質も上述したような公知の材質とすることができる。
ペリクル膜の種類については特に制限はなく、例えば従来エキシマレーザー用に使用されている、非晶質フッ素ポリマー等が用いられる。非晶質フッ素ポリマーの例としては、サイトップ(旭硝子(株)製商品名)、テフロン(登録商標)AF(デュポン社製商品名)等が挙げられる。これらのポリマーは、そのペリクル膜作製時に必要に応じて溶媒に溶解して使用してもよく、例えばフッ素系溶媒などで適宜溶解し得る。
本発明において使用されるペリクルフレームの母材に関しては、従来使用されているアルミニウム合金材、好ましくは、JIS A7075、JIS A6061、JIS A5052材等が用いられるが、アルミニウム合金材であればペリクルフレームとしての強度が確保される限り特に制限はない。ペリクルフレーム表面は、ポリマー被膜を設ける前に、サンドブラストや化学研磨によって粗化することが好ましい。本発明において、このフレーム表面の粗化の方法は従来公知の方法を採用できる。アルミニウム合金材に対して、ステンレス、カーボランダム、ガラスビーズ等によって表面をブラスト処理し、さらにNaOH等によって化学研磨を行い表面を粗化する方法が好ましい。
図2は、ペリクルフレームの1例の断面拡大図を示す。ペリクルフレームの断面は、高さh厚みdのほぼ矩形形状を有し、そのペリクル膜接着面、すなわち上部端面にはペリクル膜1接着用の粘着層2が設けられている。ペリクルフレーム1の露光原版接着面、すなわち下部端面には露光原版5接着用の粘着層4が設けられている。なお、本発明において、「接着用の粘着剤」を単に「接着剤」ともいう。
ペリクルフレームの面取り加工は、ペリクルフレームの内外側面と上部端面及び下部端面との4角部において行う。すなわち、ペリクルフレームの上部端面内側C−ui、上部端面外側C−uu、下部端面内側C−di及び下部端面外側C−duの4つのC面におけるC面取りの水平距離は、それぞれ、d−ui、d−uu、d−di及びd−du(mm単位)となっている。
いずれの面取り加工も、JIS規格に従う「C面」取り加工では、面取りの角度θが45°である。ただし、面取りの角度θは30°〜60°の範囲で変更することも可能であり、40°〜50°であることが好ましく、C面加工が特に好ましい。
本発明において、ペリクルフレームの下部端面の露光原版接着面における面取りを、ペリクルフレーム内側のC−di面において、面取り寸法d−diがC0.4以上C0.55以下となるようにすることが好ましい。
ペリクル膜接着面のC面取り寸法(d−uu、d−ui)はC0.1〜C0.3であることが好ましく、C0.15〜C0.25であることがより好ましい。
このようなC面の水平長さの組み合わせとすることにより、露光原版接着用粘着剤の貼り付き巾を1mm以上にして必要な接着力をも確保することができる。
粘着剤が、フレーム内側にはみ出した場合、近年パターンエリアがペリクルフレーム近傍まで迫ってきているために、はみ出した粘着剤が露光光により光分解して露光原版上にヘイズと呼ばれる異物を発生する問題を生じる。C−di面におけるC面取り寸法をC0.35超C0.6以下に拡大することによりはみ出し粘着剤の問題を解消することができ、半導体製造における歩留まりの低下を防止できる。
本発明のペリクルは、特に、ペリクルを加圧接着した際にマスク平坦性を阻害しないような目的で作られた、マスク接着用粘着剤の接着面を平坦な形状に加工しているペリクルフレームを有するペリクルに適用することが好ましく、はみ出し防止の効果は顕著となる。
マスク接着用粘着剤の接着面を平坦に加工するためには、専用の接着剤潰し成型装置を使って加工することができる。
接着剤潰し成型装置は、プログラムで制御された1軸駆動の装置であり、マスク接着際を平坦に加工するための上部加圧プレートが並行を維持したまま昇降できる構造となっている。具体的には加圧プレートの四隅にリニアブッシュのようなガイド構造を設けプレートが昇降する際に斜めにならないようになっている。
また、粘着剤を平坦加工する加圧プレートの高さ方向の到達ポイントは、誤差を20〜40μmに制御することが好ましい。さらに加圧プレートの移動速度は、1〜50mm/秒であることが好ましく、ワーク近傍で速度を変化させることができるようにして、低速で加圧可能な構造にするほうが精度良く加工することができる。
本発明において、ペリクルフレームが、ポリマー被膜を有することが好ましく、ポリマーの電着塗装膜を有することがより好ましい。また、ペリクルフレームは、アルミニウム合金製ペリクルフレームであることが好ましく、ポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームであることが特に好ましい。
ペリクルフレーム表面のポリマー被膜(ポリマーコーティング)は様々な方法によって設けることができるが、一般にスプレー塗装、静電塗装、電着塗装などが挙げられる。本発明では電着塗装によってポリマー被膜を設けることが好ましい。
電着塗装については、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂のいずれも使用できる。また、それぞれに対してアニオン電着塗装、カチオン電着塗装のいずれをも使用することができる。本発明では耐紫外線性能も求められるため、熱硬化型樹脂のアニオン電着塗装が、コーティングの安定性、外観、強度の点から好ましい。
ポリマー被膜表面は、反射を抑える目的から艶消しに仕上がるようなものが好ましい。また、ポリマー被膜の有機性アウトガスの発生を低く抑えるため、電着塗装するポリマー被膜の膜厚を最適化し、さらに電着塗装後の焼付け条件を、従来よりも温度を高く、時間
を長く設定して仕上げることが好ましい。
ポリマー被膜とすることにより、従来のような陽極酸化法で得られるアルマイト被膜と異なり、硫酸イオン、硝酸イオン、有機酸の含有及び飛散を皆無にすることが可能となる。ポリマー被膜のコーティングは、原材料や工程中に硫酸、硝酸、有機酸などを全く使用せずに実施することも可能であるため、従来まで問題であった硫酸イオン、硝酸イオン、有機酸を低減させるために必要だった、洗浄工程などを簡素化することができる。
電着塗装(electrodeposition)の技術は、当業者に公知である。例えば、1)為広重雄著、「電着塗装」(日刊工業新聞社、1969年刊)、2)高分子大辞典(丸善、平成6年発行)「塗装、電着」の項目及びその引用文献を参照することができる。電着塗装では、水に分散した樹脂粒子のイオンが反対符号の電極物質表面に引きつけられて析出し、ポリマー被膜を形成する。
本発明において、電着塗装には、被塗物を陽極とするアニオン型電着塗装法の方が、発生する気体の量が少なく、塗装膜にピンホールなどの不具合が生成する可能性が少ないため、被塗物を陰極とするカチオン型電着塗装法よりも好ましい。
本発明のペリクルにおいて、ペリクルフレームに設けるポリマー被膜は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アミノアクリル樹脂、ポリエステル樹脂など多岐にわたるが、熱可塑性樹脂よりも熱硬化性樹脂をポリマー被膜とする方が好ましい。熱硬化性樹脂としては、主としてアクリル系樹脂が例示できる。熱硬化性塗膜を電着塗装した後に、塗膜を加熱硬化
することができる。
また、黒色顔料により着色した艶消し塗料を用いて、ポリマー被膜を黒色艶消し電着塗装膜とすることが好ましい。
電着塗装前に、アルミニウム合金製フレームに、サンドブラストによる表面粗面化及びアルカリ溶液による表面エッチングを施すことが好ましい。
電着塗装したポリマー被膜の厚さは、5〜30μmであることが好ましく、5〜20μmであることがより好ましい。
これらの目的に使用する塗装装置や電着塗装用塗料はいくつかの日本の会社から市販品として購入し使用できる。例えば、(株)シミズからエレコートの商品名で市販されている電着塗料が例示できる。「エレコートフロスティW−2」や「エレコートフロスティSTサティーナ」はつや消し(艶消し)タイプの熱硬化型アニオンタイプの電着塗料であり、本発明に好ましく使用することができる。
ポリマー被膜が黒色艶消し電着塗装膜である場合、その放射率が0.80〜0.99であることが好ましい。ここで、「放射率」とは、黒体(その表面に入射するあらゆる波長を吸収し、反射も透過もしない理想の物体)を基準とした全放射エネルギーPと物体が放射するエネルギーP1との比率で求められる(P1/P)を意味し、ジャパンセンサー(株)製の放射測定器TSS−5Xにより測定した値である。
(実施例1)
以下に実施例により具体的に本発明を例示して説明する。なお、実施例及び比較例における「マスク」は「露光原版」の例として記載したものであり、レチクルに対しても同様に適用できることはいうまでもない。
ペリクルフレームとして、フレーム外寸149mm×122mm×5.8mm、フレーム厚さ2mmの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。また、このフレームのマスク接着剤塗布端面のC面加工取り寸法をC0.40とし、ペリクル膜接着面のC面取り寸法をC0.20とした。
従来のペリクル製造工程にしたがって、フレームの精密洗浄を実施後、マスク接着剤を塗布して60分静置後、専用の接着剤潰し成型装置を使ってマスク接着剤の平坦成型加工をした。接着剤潰し成型装置はプログラムで制御された1軸駆動の装置で、加圧プレートの到達ポイント誤差は30μmに制御した。
本実施例では100個のペリクルをこの装置によってマスク接着剤平坦成型加工をしたところ、1個もフレーム巾からはみ出すことなく接着剤平坦成型加工が実施できた。
ペリクル完成後にマスク基板に貼り付けたところ、マスク接着剤がフレームからはみ出すことなく良好に貼り付けられていることが確認された。
(実施例2)
ペリクルフレームとして、フレーム外寸149mm×122mm×5.8mm、フレーム厚さ2mmの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。また、このフレームのマスク接着面のC面取り寸法をC0.45、その他のC面取り寸法をC0.20とした。
従来のペリクル製造工程にしたがって、フレームを精密洗浄した後、マスク接着剤を塗布して60分静置後、専用の接着剤潰し成型装置を使ってマスク接着剤の平坦成型加工をした。接着剤潰し成型装置はプログラムで制御された1軸駆動の装置で、加圧プレートの到達ポイント誤差は30μmに制御した。
本実施例では100個のペリクルをこの装置によってマスク接着剤平坦成型加工をしたところ、1個もフレーム巾からはみ出すことなく接着剤平坦成型加工が実施できた。
ペリクル完成後マスク基板に貼り付けたところ、マスク接着剤がフレームからはみ出すことなく良好に貼り付けられていることが確認された。
(実施例3)
ペリクルフレームとして、フレーム外寸149mm×122mm×5.8mm、フレーム厚さ2mmの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。また、このフレームのマスク接着面内側のC面取り寸法をC0.50とし、その他の3つのC面取り寸法をC0.20とした。
従来のペリクル製造工程にしたがって、フレームを精密洗浄をした後、マスク接着剤を塗布して60分静置後、専用の接着剤潰し成型装置を使ってマスク接着剤の平坦成型加工をした。接着剤潰し成型装置はプログラムで制御された1軸駆動の装置で、加圧プレートの到達ポイント誤差は30μmに制御した。
本実施例では100個のペリクルをこの装置によってマスク接着剤平坦成型加工をしたところ、1個もフレーム巾からはみ出すことなく接着剤平坦成型加工が実施できた。
ペリクル完成後マスク基板に貼り付けたところ、マスク接着剤がフレームからはみ出すことなく良好に貼り付けられていることが確認された。
(比較例1)
ペリクルフレームとして、フレーム外寸149mm×122mm×5.8mm、フレーム厚さ2mmの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。また、このフレームのマスク接着面におけるフレーム内側のC面取り寸法をC0.27、その他のC面取り寸法をC0.20とした。
従来のペリクル製造工程にしたがって、フレームを精密洗浄した後、マスク接着剤を塗布して60分静置後、専用の接着剤潰し成型装置を使ってマスク接着剤の平坦成型加工をした。接着剤潰し成型装置はプログラムで制御された1軸駆動の装置で、加圧プレートの到達ポイント誤差は30μmに制御した。
本比較例では100個のペリクルをこの装置によってマスク接着剤平坦成型加工をしたところ、7個のペリクルにおいてフレーム巾からマスク接着剤がはみ出す不具合が発生した。装置の履歴を確認したところ、これら7個の平坦成型加工はロボットが設定値より20−30μm過剰に潰していたことが確認された。
(比較例2)
ペリクルフレームとして、フレーム外寸149mm×122mm×5.8mm、フレーム厚さ2mmの黒色アルマイトを施したフレームを用意した。また、このフレームのマスク接着剤塗布端面側のC面取り寸法をC0.60、その他のC面取り寸法をC0.20とした。
従来のペリクル製造工程にしたがって、フレームを精密洗浄した後、マスク接着剤を塗布して60分静置後、専用の接着剤潰し成型装置を使ってマスク接着剤の平坦成型加工をした。接着剤潰し成型装置はプログラムで制御された1軸駆動の装置で、加圧プレートの到達ポイント誤差は30μmに制御した。
本比較例では100個のペリクルをこの装置によってマスク接着剤平坦成型加工をしたところ、1個もフレーム巾からはみ出すことなく接着剤平坦成型加工が実施できた。
ペリクル完成後マスク基板に貼り付けたところ、マスク接着剤がフレームからはみ出すことなく良好に貼り付けられていることが確認された。しかしフレーム巾2mmに対してC面取り寸法をC0.60確保したため、粘着剤の貼り付き巾が1.0mmを下回ってしまい、好ましくない結果になった。
本発明のペリクルの構成例を示す説明図である。 本発明のペリクルフレームの1例の断面拡大図である。
符号の説明
1:ペリクル膜
2:接着層
3:ペリクルフレーム
4:粘着層
5:露光原版
6:気圧調整用穴(通気口)
7:除塵用フィルター
10:ペリクル
d:ペリクルフレーム厚さ
h:ペリクルフレーム高さ
θ:面取りの角度
C−uu:ペリクルフレーム上部端面外側C面
C−ui:ペリクルフレーム上部端面内側C面
C−du:ペリクルフレーム下部端面外側C面
C−di:ペリクルフレーム下部端面内側C面
d−uu:ペリクルフレーム上部端面外側面取り寸法(mm)
d−ui:ペリクルフレーム上部端面内側面取り寸法(mm)
d−du:ペリクルフレーム下部端面外側面取り寸法(mm)
d−di:ペリクルフレーム下部端面内側面取り寸法(mm)

Claims (3)

  1. ペリクルフレームの一端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜を張設し、他端面に露光原版接着剤を設けたリソグラフィ用ペリクルであって、前記ペリクルフレームのペリクル膜接着面及び露光原版接着面とフレーム内外側面とのなす角部にC面取りがなされており、露光原版接着面における面取りの寸法をC0.35より大きくC0.55以下とし、前記ペリクルフレームの露光原版接着面における面取りの寸法を、ペリクル内側において、C0.4以上C0.55以下とし、前記ペリクルフレームのペリクル膜接着面における面取りの寸法を、C0.15以上C0.25以下とし、前記ペリクルフレームの幅が2mmであることを特徴とするリソグラフィ用ペリクル。
  2. 前記ペリクルフレームの露光原版接着面に設けた接着用粘着層の表面を平坦に加工した、請求項1に記載のリソグラフィ用ペリクル。
  3. 前記ペリクルフレームが、ポリマーの電着塗装膜を有するアルミニウム合金製ペリクルフレームである、請求項1又は2に記載のリソグラフィ用ペリクル。
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