(57)【要約】【課題】  ペリクル膜の張力やハンドリング時によるフレーム歪みを抑えつつ、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みを抑えることができる優れたペリクルフレームを提供する。【解決手段】  半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が異なる２種類以上の材料を接合してフレームを形成するペリクルフレームである。  弾性率が１０ＧＰａ以下の材料と弾性率が５０ＧＰａ以上の材料とでフレームを形成すること、ペリクルフレームの、ペリクル膜面に垂直な方向で、複数層接合すること、弾性率の小さな材料が最外層となるように積層されること、または、積層構造が逆であること、がそれぞれ好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が異なる２種類以上の材料を接合してフレームを形成することを特徴とするペリクルフレーム。
【請求項２】
半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料で形成された、ペリクル膜面に平行な方向はフレームサイズと同等で、ペリクル膜面に垂直な方向はフレームサイズ以下の寸法でなるフレームの上面および、もしくは下面に、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料で幅に対する厚さの比が０．５以下の薄板を、幅広方向がペリクル膜と平行な方向になるように貼り付けたことを特徴とするペリクルフレーム。
【請求項３】
半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料で形成された、ペリクル膜面に平行な方向はフレームサイズと同等で、ペリクル膜面に垂直な方向はフレームサイズ以下の寸法でなる２つのフレームの間に、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料で幅に対する厚さの比が０．５以下の薄板を１枚以上、幅広方向がペリクル膜と平行な方向になるように挟み込んだことを特徴とするペリクルフレーム。
【請求項４】
半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料で形成されたフレームの内部に、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料で幅に対する厚さの比が０．５以下の薄板を幅広方向がペリクル膜面に平行な方向に１枚以上含むことを特徴とするペリクルフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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２００ｎｍ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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、半導体ウエハー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わけであるが、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、転写したパターンが変形したり、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や製造歩留まりの低下を来す、という問題があった。
【０００３】
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。
【０００４】
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、特許文献３、特許文献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剤層、及び、粘着剤層を保護する離型剤層（セパレータ）を接着して、構成されている。
【０００５】
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、紫外光が、ｇ線(４３６ｎｍ)、Ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）と移行してきており、近年では、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）が使用され始めた。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−２１９０２３号公報
【特許文献２】米国特許第４８６１４０２号明細書
【特許文献３】特公昭６３−２７７０７号公報
【特許文献４】特開平７−１６８３４５号公報
【０００７】
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上のレジストに焼き付けるわけであるが、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の精度は、ますます厳しくなってくる。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。
【０００８】
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、パターンずれが発生するという問題もある。
【０００９】
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、パターンずれが発生するという問題は依然発生する。
【００１０】
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変形であることが分かってきた。
【００１１】
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。ペリクルサイズは、一般的に、露光装置の仕様で決定されており、幅が１５０ｍｍ程度、長さが１１０〜１３０ｍｍ程度であり、厚みが２ｍｍ、高さが３．５〜６ｍｍ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ニウムフレームを製作している。
【００１２】
一般に、ペリクルフレームの平坦度は２０〜８０μｍ程度あるが、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、約１９６〜３９２Ｎ（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、押し付け時にフレームの変形が平坦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。
【００１３】
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、平坦度が高いフレームを製作することが困難である。
【００１４】
ここで、ペリクルフレームの材質をアルミよりも柔らかい材料、つまりは弾性率が低い材料、例えば、樹脂製に変更すると、マスクの変形を抑制することができる。つまり、弾性率が低い材料で構成されたペリクルフレームを使用したペリクルをマスクに貼り付けると、ペリクル貼り付けの際にフレームが変形しても、低弾性率の材料の為、フレームの変形（復元）応力が小さくなる。その結果としてマスク変形が抑制されることになる。
【００１５】
しかし、このような低弾性率の材料を用いたフレームの場合、ペリクル膜方向に垂直および平行な方向のどちらも弾性率が低くなる。ペリクル膜に平行な方向で、フレームの弾性率が小さい、つまりは、フレームが柔らかくなると、ペリクル膜をフレームに貼り付けた時に、ペリクル膜の張力によりフレームが内側に反ってしまうという問題が発生する。これは、従来のアルミニウム製のフレームの場合にも発生しているが、アルミニウム製フレームは硬いので、実際には、内側への反りの程度は無視できてきた。
【００１６】
また、通常ペリクルは、フレームの外側を掴んでハンドリングを行うが、フレームが柔らかいと、このハンドリング時にフレームが歪んでしまい、ペリクル膜が弛むといった不都合が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上述の事情に鑑みて、ペリクル膜の張力やハンドリング時によるフレーム歪みを抑えつつ、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みを抑えることができる優れたペリクルフレームを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、半導体リソグラフィーに使用されるペリクルのフレームにおいて、弾性率が異なる２種類以上の材料を接合してフレームを形成することを特徴とするペリクルフレームである。
弾性率が１０ＧＰａ以下の材料と弾性率が５０ＧＰａ以上の材料とでフレームを形成すること、ペリクルフレームの、ペリクル膜面に垂直な方向で、複数層接合すること、弾性率の大きな材料が最外層となるように積層されること、または、積層構造が逆であること、がそれぞれ好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ペリクル膜の張力やハンドリング時によるフレーム歪みを抑えつつ、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みを抑えることができる優れたペリクルフレームを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで、ペリクル膜面に垂直な方向の弾性率が、ペリクル膜面に平行な方向の弾性率よりも低いフレーム、つまりは、ペリクル膜面に垂直方向には柔らかく、平行な方向には硬いフレームを用いれば、ペリクル膜の張力やハンドリング時によるフレーム歪みを抑えつつ、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みを抑えることが可能になる。
【００２１】
垂直方向、水平方向で硬さが異なるフレームを得る為には、弾性率が異なる素材からなる２種類以上の薄板を、ペリクル膜面に対して平行に接合すれば良い。具体的な方法としては、以下の方法が挙げられる。
弾性率が１０ＧＰａ以下の材料で形成された、ペリクル膜面に平行な方向はフレームサイズと同等で、ペリクル膜面に垂直な方向はフレームサイズ以下の寸法でなる、フレームの上面および、もしくは下面に、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料で幅に対する厚さの比が０．５以下の薄板を、幅広方向がペリクル膜と平行な方向になるように貼り付ける。
【００２２】
または、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料で形成された、ペリクル膜面に平行な方向はフレームサイズと同等で、ペリクル膜面に垂直な方向はフレームサイズ以下の寸法でなる２つのフレームの間に、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料で幅に対する厚さの比が０．５以下の薄板を１枚以上、幅広方向がペリクル膜と平行な方向になるように挟み込む。
このようにすることによって、弾性率に異方性を持たせることが可能になる。
【００２３】
これらの場合において、弾性率が小さい材料の比率を高くして、ペリクル膜に垂直方向のフレームの柔らかさを確保し、弾性率が高い材料の薄板を弾性率が小さい材料にペリクル膜と平行な方向で接合することで、ペリクル膜と平行な方向の弾性率を高めることができる。
これらの場合の弾性率が１０ＧＰａ以下の材料としては、樹脂、例えば、ポリエチレン樹脂、テフロン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂等が使用可能である。また、弾性率が５０ＧＰａ以上の材料としては、アルミニウム、ステンレススチール等が使用可能である。
また、これらの弾性率が異なる材料を接合するには、接着剤を用いれば良い。例えばアクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等が使用可能であるが、いわゆる硬化後も弾性を有する弾性接着剤を使用するのが望ましい。あるいは、射出成型等接合するようにしてもよい。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
［実施例１］
外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが４ｍｍのポリカーボネート樹脂（弾性率２．４ＧＰａ）からなるフレームと、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが０．５ｍｍのアルミニウム合金（弾性率６９ＧＰａ）の薄板とをシリコーン接着剤で接合してペリクルフレームを製作した。
【００２５】
このフレームのポリカーボネート樹脂側の片端面にマスク粘着剤を塗布し、もう一方のアルミニウム合金側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合金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。
【００２６】
フレームにペリクル膜を張ることにより、フレームの長辺の中央が内側に反った。このペリクルの長辺中央付近のフレーム外寸を測定したところ、１００μｍ内側に反っているものの、膜に弛みは無かった。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で、平坦度が０．２μｍであるマスクに荷重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、０．２μｍとなり、マスク平坦度の変化は無かった。
【００２７】
［実施例２］
外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが４ｍｍの３フッ化塩化エチレン樹脂（弾性率２ＧＰａ）からなるフレームの上面、下面に外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが０．１ｍｍのアルミニウム合金（弾性率６９ＧＰａ）の薄板をシリコーン接着剤で接合して、ペリクルフレームを製作した。
【００２８】
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合金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。
このペリクルの長辺中央付近のフレーム外寸を測定したところ、８０μｍ内側に反っているものの、膜に弛みは無かった。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で、平坦度が０．２μｍであるマスクに荷重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、０．２μｍとなりマスク平坦度の変化は無かった。
【００２９】
［実施例３］
外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが２ｍｍのポリカーボネート樹脂（弾性率２．４ＧＰａ）からなるフレーム２つの間に、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが０．５ｍｍのアルミニウム合金（弾性率６９ＧＰａ）の薄板を挟み込み、シリコーン接着剤で接合してペリクルフレームを製作した。
【００３０】
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合金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。
このペリクルの長辺中央付近のフレーム外寸を測定したところ、１００μｍ内側に反っているものの、膜に弛みは無かった。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で、平坦度が０．２μｍであるマスクに荷重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、０．２μｍとなり、マスク平坦度の変化は無かった。
【００３１】
［実施例４］
外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が１．８ｍｍで厚みが０．５ｍｍのアルミニウム合金（弾性率６９ＧＰａ）の薄板を中央に含む、外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが４．５ｍｍのポリカーボネート樹脂（弾性率２．４ＧＰａ）からなるペリクルフレームを射出成型法にて製作した。
【００３２】
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。
このペリクルの長辺中央付近のフレーム外寸を測定したところ、１２０μｍ内側に反っているものの、膜に弛みは無かった。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で、平坦度が０．２μｍであるマスクに荷重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、０．２μｍとなりマスク平坦度の変化は無かった。
【００３３】
［比較例］
外寸が１４９ｍｍ×１２２ｍｍで、内寸が１４５ｍｍ×１１８ｍｍ、幅が２ｍｍで厚みが４．５ｍｍのポリカーボネート樹脂（弾性率２．４ＧＰａ）からなる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合金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。
【００３４】
このペリクルの長辺中央付近のフレーム外寸を測定したところ、３００μｍ内側に反っており、膜に弛みが発生した。
完成したペリクルを、１４２ｍｍ角で、平坦度が０．２μｍであるマスクに荷重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、０．２μｍとなりマスク平坦度の変化は無かった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ペリクル膜の張力やハンドリング時によるフレーム歪みを抑えつつ、ペリクル貼り付けによるマスクの歪みを抑えることができる優れたペリクルフレームを提供することができるので、半導体リソグラフィーを利用する分野において、その産業上の利用価値は極めて高い。