JP2011076042A

JP2011076042A - ペリクル

Info

Publication number: JP2011076042A
Application number: JP2009230433A
Authority: JP
Inventors: Susumu Shirasaki; 享白崎; Junichi Tsukada; 淳一塚田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-14
Also published as: EP2306241A3; US20110081603A1; KR20110036661A; TW201113633A; TWI411874B; CN102033419A; EP2306241A2

Abstract

【課題】ペリクルを露光原版に貼り付けても、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を極力低減することができるようなリソグラフィ用ペリクルを提供すること。
【解決手段】ペリクルフレームの一端面にペリクル膜が張設され、他端面に粘着層が設けられ、前記粘着層がゲル組成物からなることを特徴とするリソグラフィ用ペリクル、好ましくは、前記ゲル組成物のＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される針入度が５０以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置又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、リソグラフィ用のペリクルに関する。

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（単に「マスク」ともいう。）及びレチクルの総称である。以下、マスクを例にして説明する。

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良く通過させるペリクルを貼り付ける方法が採られている。

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。ペリクルフレームの上辺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。さらに、ペリクルフレームの下辺部には露光原版を装着するために、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂又は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）などに移行しつつある。微細化が進むとマスク及びシリコンウエハに要求される平坦性もますます厳しくなってきている。

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ためにマスクに貼り付けられる。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支障もきたす。
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分かってきた。

ペリクルは、ペリクルフレームの片側にあるマスク粘着剤を介して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場合は、通常ペリクルを２０〜３０ｋｇ程度の力でマスクに圧着する。一般にマスクの平坦性は、ＴＩＲ値で数μｍ以下、最先端のマスクでは１μｍ以下であるが、ペリクルフレームの平坦性は、一般的に数１０μｍ程度と、マスクのそれと比較して大きい。そのため、ペリクルがマスクに貼り付けられると、フレームの凹凸でマスクの平坦度が変化することがある。ここでペリクルフレームの平坦度をマスクの平坦度並に高くすれば、マスクの平坦性変化を減少させることが可能になると考えられる。

ペリクルフレームは、一般に、アルミ合金でできている。半導体リソグラフィ用のペリクルフレームでは、幅が１５０ｍｍ程度、長さが１１０〜１３０ｍｍ程度であり、一般に断面が矩形の形状を有するペリクルフレームバーにより構成されている。一般にはアルミ合金の板からペリクルフレーム形状に切り出したり、フレーム形状にアルミ材を押し出し成型することでフレームを製作しているが、幅が２ｍｍ程度と細いため変形し易く、平坦なフレームを作るのは容易ではない。そのためペリクルフレームにおいてマスク並の平坦度を達成するのは非常に困難である。

このペリクルフレームの変形に起因するマスクの変形を防止するために、特許文献１は、ペリクルをマスクに貼り付けるためのマスク粘着剤の厚みが０．４ｍｍ以上であるペリクル、また、マスク粘着剤の２３℃における弾性率が０．５ＭＰａ以下であるペリクルを開示している。

特開２００８−６５２５８号公報

近年、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ノード以降では好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．２５μｍという要求が出てきている。

一般に、ペリクルフレームの平坦度は２０〜８０μｍ程度であるが、マスクと比較して平坦度が劣るペリクル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の変形を生じてしまう。ペリクルは、貼り付けの時、約２００〜４００Ｎ（２０〜４０ｋｇ重）の大きな力でマスクに押し付けられる。マスク表面の平坦度は、ペリクルフレームに比べて平坦が良いから、ペリクルのマスクへの押し付けが終わると、ペリクルフレームは元の形状に戻ろうとするために、ペリクルフレームがマスクを変形させてしまう。
マスクが変形した場合、マスクの平坦度が悪くなる場合があり、その場合露光装置内でデフォーカスの問題が発生する。一方でマスクが変形して平坦度が良くなる場合もあるが、この場合でもマスク表面に形成されたパターンが歪み、その結果露光したときにウエハに転写されたパターン像が歪んでしまうという問題が発生する。このパターンの歪みはマスクの平坦度が悪くなる場合も発生するので、結局ペリクルを貼り付けることによりマスクが変形する場合は、必ずパターン像が歪んでしまうという問題が発生する。

本発明が解決しようとする課題は、ペリクルを露光原版に貼り付けても、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を極力低減することができるようなリソグラフィ用ペリクルを提供することである。

本発明の上記課題は、以下の手段（１）により解決された。好ましい実施態様（２）〜（６）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が張設され、他端面に粘着層が設けられ、前記粘着層がゲル組成物からなることを特徴とするリソグラフィ用ペリクル、
（２）前記ゲル組成物のＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される針入度が５０以上である、（１）に記載のリソグラフィ用ペリクル、
（３）前記粘着層の厚みが０．３ｍｍ以上である、（１）又は（２）に記載のリソグラフィ用ペリクル、
（４）前記ゲル組成物がシリコーンポリマーゲル又はウレタンポリマーゲルである、（１）〜（３）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル、
（５）前記ゲル組成物がシリコーンポリマーゲルである、（４）に記載のリソグラフィ用ペリクル、
（６）前記ゲル組成物が、２液混合型の、シリコーンポリマーゲル又はウレタンポリマーゲルである、（１）〜（５）いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル。

本発明によれば、ペリクル粘着層として、柔軟なゲル組成物からなるものを用いることにより、ペリクルをマスク等に貼り付けた場合のマスク等の歪みを低減することができる。このために、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を極力低減することができる。これにより、マスク上に描かれたパターンをより忠実に再現することができ、マスクの重ね合わせ精度の向上を図ることができる。

本発明に使用するリソグラフィ用ペリクルの基本的構成を示す概念図である。

本発明に使用するペリクルの基本的構成を、まず図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明に使用するリソグラフィ用ペリクルの基本的構成を示す概念図である。
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ゲル組成物からなる粘着層４がペリクルフレーム３の下端面に形成され、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、その材質も公知の材質を使用することができる。
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することができる。

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、ＪＩＳＡ７０７５、ＪＩＳＡ６０６１、ＪＩＳＡ５０５２材等が用いられるが、アルミニウム合金材を使用する場合は、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って表面を粗化する方法が好ましい。

粘着層４を構成するゲル組成物としては、付加重合や縮合重合による各種合成高分子のゲル組成物を使用することができ、例えば、シリコーンポリマーゲルや、ウレタンポリマーゲルを好ましく使用することができる。粘着層４は、主剤と架橋剤との混合により硬化する２液混合型のシリコーンポリマーゲルやウレタンポリマーゲルをペリクルフレーム３の端面に塗布して硬化させることにより形成することができる。また、ペリクルフレーム３の端面の幅に合わせて切断したシリコーンゲルシートをペリクルフレーム３の端面に貼着することにより粘着層４を形成することもできる。

本発明のリソグラフィ用ペリクルは、露光原版との粘着層（本発明において単に「粘着層」ともいう。）がゲル組成物からなることを特徴とする。

前記粘着層は、ＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される１／４コーンによる針入度が、５０以上であることが好ましく、５０〜１００であることがより好ましい。粘着層の針入度を５０〜１００の範囲内に設定することにより、粘着層の形態を保持しつつ、粘着層がペリクルフレームの歪みを十分に吸収することができる。これにより、ペリクルフレームの変形に起因する露光原版の変形を十分に低減することできる。

前記粘着層の厚みは、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．３〜０．８ｍｍであることがより好ましく、０．３〜０．５ｍｍであることが特に好ましい。粘着層の厚さを前記の範囲内に設定することにより、平坦性が悪いペリクルを貼り付けても、露光原版の良い平坦性を劣化させることを防止することができる。

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。

（実施例１）
アルミ合金製のペリクルフレーム（外形サイズ１４９ｍｍ×１１３ｍｍ×４．５ｍｍ、肉厚２ｍｍであり、粘着層側の平坦性が３０μｍ）を純水で洗浄後、その端面に、信越化学工業（株）製のシリコーンポリマーゲル（商品名：ＫＥ−１０５１Ｊ）を塗布して硬化させることにより、粘着層を形成した。具体的には、ＫＥ−１０５１Ｊの液状のＡ液と液状のＢ液とを配合比率１：１で混合してシリンジに入れ、ディスペンサーを用いて塗布し、その後、硬化時間１０分間、硬化温度１５０℃にて硬化させた。硬化後のＫＥ−１０５１Ｊは、ＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される１／４コーンによる針入度が６５であった。また、硬化後のＫＥ−１０５１Ｊの厚みは、０．３ｍｍであった。

次いで、ペリクルフレームの粘着面とは反対面に旭硝子（株）製サイトップ接着剤（商品名：ＣＴＸ−Ａ）を塗布した。その後、１３０℃でペリクルフレームの加熱を行い、接着剤を硬化させた。

その後、上記ペリクルフレームよりも大きなアルミ枠に取ったペリクル膜に上記ペリクルフレームの接着剤側を貼り付け、ペリクルフレームよりも外側の部分を除去しペリクル１を完成させた。

このペリクル１を平坦性が０．２０μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦性が０．２３μｍに変化した。ペリクル貼り付け後のマスクの平坦性の変化量は、０．０３μｍと小さく良好な結果となった。得られた結果を表１に示した。

（実施例２）
実施例１で用いたシリコーンポリマーゲルを変更し、信越化学工業（株）製のシリコーンポリマーゲル（商品名：Ｘ−３２−１２６８）を用いた点以外の点については、実施例１と同様にして、ペリクル２を完成させた。
なお、Ｘ−３２−１２６８の液状のＡ液と液状のＢ液の配合比率は１：１とし、硬化条件は硬化時間１０分間、硬化温度１５０℃とした。硬化後のＸ−３２−１２６８は、ＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される１／４コーンによる針入度が９５であった。また、硬化後のＸ−３２−１２６８の厚みは、０．３ｍｍであった。

このペリクル２を平坦性が０．２０μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦性が０．２０μｍのままで変化せず、非常に良好な結果となった。得られた結果を表１に示した。

（実施例３）
実施例１、２とは異なり、シリコーンポリマーゲルに代えて、ＤＩＣ（株）製のウレタンポリマーゲル（商品名：パンデックスＧＣＡ−１１／ＧＣＢ−４１）を使用した。この点以外の点については、実施例１、２と同様にして、ペリクル３を完成させた。
なお、パンデックスＧＣＡ−１１／ＧＣＢ−４１の配合比率は１００：１２．５とし、硬化条件は硬化時間３０分間、硬化温度１００℃とした。硬化後のパンデックスＧＣＡ−１１／ＧＣＢ−４１は、ＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される１／４コーンによる針入度が５５であった。また、硬化後のパンデックスＧＣＡ−１１／ＧＣＢ−４１の厚みは、０．５ｍｍであった。

このペリクル３を平坦性が０．２０μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦性が０．２２μｍに変化した。ペリクル貼り付け後のマスクの平坦性の変化量は、０．０２μｍと小さく良好な結果となった。得られた結果を表１に示した。

（比較例）
実施例１の条件を変更し、硬化後のＫＥ−１０５１Ｊについて、ＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される１／４コーンによる針入度を４５となるようにした。また、硬化後のＫＥ−１０５１Ｊの厚みは、０．３ｍｍであった。これら以外の点については、実施例１と同様にして、ペリクル４を完成させた。

このペリクル４を平坦性が０．２０μｍのマスクに貼り付けたところ、マスクの平坦性が０．３０μｍに変化した。ペリクル貼り付け後のマスクの平坦性の変化量は、０．１０μｍとなった。得られた結果を表１に示した。

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

Claims

ペリクルフレームの一端面にペリクル膜が張設され、他端面に粘着層が設けられ、前記粘着層がゲル組成物からなることを特徴とするリソグラフィ用ペリクル。
前記ゲル組成物のＡＳＴＭＤ−１４０３で規定される針入度が５０以上である、請求項１に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記粘着層の厚みが０．３ｍｍ以上である、請求項１又は２に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ゲル組成物がシリコーンポリマーゲル又はウレタンポリマーゲルである、請求項１〜３いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ゲル組成物がシリコーンポリマーゲルである、請求項４に記載のリソグラフィ用ペリクル。
前記ゲル組成物が、２液混合型の、シリコーンポリマーゲル又はウレタンポリマーゲルである、請求項１〜５いずれか１つに記載のリソグラフィ用ペリクル。