JP2004012597A

JP2004012597A - ペリクル

Info

Publication number: JP2004012597A
Application number: JP2002162977A
Authority: JP
Inventors: Kaname Okada; 岡田　要; Hitoshi Mishiro; 三代　均; Shinya Kikukawa; 菊川　信也
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】露光光による接着材やシール剤の劣化を防ぎ、長期にわたりペリクルの機能を維持できるようにする。
【解決手段】上面と底面とに開口部を有する箱状のペリクルフレーム３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２とを備えたペリクル１であって、ペリクル板２は石英ガラスからなり、ペリクルフレーム３は、波長１５０〜７００ｎｍの分光内部透過率が１０％／ｃｍ以下であり、かつ波長１５０〜７００ｎｍの分光反射率が１５％以下である石英ガラスからなる。特に、ペリクルフレーム３は、有色の顔料を含有する石英ガラスであることが好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペリクルに関する。特に、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置または液晶表示装置などの製造に用いられ、とりわけ波長２２０ｎｍ以下（特に波長１８０ｎｍ以下）の光を用いる光リソグラフィに好適なペリクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩや超ＬＳＩなどの半導体素子または液晶表示装置の製造における露光工程では、マスクのパターン形成面にゴミが付着するのを防止するために、ペリクルをマスク上に載置して露光作業を行うのが一般的である。
【０００３】
従来のペリクルは、露光光を透過する材料からなるペリクル膜を、表面をアルマイト処理したアルミ製ペリクルフレームに接着したものである。ペリクルフレームは上面および底面を開口部とした箱状のものであり、ペリクル膜はその一方の開口部に接着される。
【０００４】
露光工程で用いられる露光光は、パターン微細化の要求に応じてますます波長が短くなってきており、今日ではＦ_２レーザなど波長２２０ｎｍ以下の光を使用する技術が検討されている。
【０００５】
従来、このペリクル膜として、厚さ１μｍ以下の合成樹脂製の薄膜が使用されている。しかし、従来のペリクル膜では、上記のような短波長の光が照射されると合成樹脂が分解して実用に耐えないため、合成石英ガラスを薄い平板に加工した板をペリクル膜の代わりに使用することが検討されている（以下、この板を有機樹脂製のペリクル膜と区別して、ペリクル板という）。このような合成石英ガラスは、例えばケイ素源と酸素源とを気相で反応させてスートと呼ばれる酸化ケイ素からなる多孔質を成長させ、この多孔質を焼結して得られるもので、成分は実質的に酸化ケイ素のみからなる。光透過率を良くするためにペリクル板の表面に反射防止膜を設けることが多い。
【０００６】
合成石英ガラスをペリクル板として使用したペリクルを実際に露光工程で使用すると、合成石英ガラス自体が光エネルギーを吸収し熱をもつことにより、膨張する。また、フレーム自体も熱を帯びる。このとき、ペリクルフレーム材料として従来から用いられている金属、例えばアルミニウムやチタン等は、合成石英ガラスと熱膨張係数が異なるので、ペリクル板に応力を与え複屈折による光路の変動や機械的なたわみによる光路の変動を生じさせるおそれがある。よって、ペリクルフレーム材料としては、ペリクル板と熱膨張係数がほぼ等しい合成石英ガラス、もしくは溶融石英ガラス（以降、両者を併せて石英ガラスと称する。）が適している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のペリクル板とペリクルフレーム、またはペリクルフレームとマスクを一体構造とするために、各々の面に接着剤を用いたり、あるいは粘着性のシール材を塗布あるいは貼付したりすることにより接着することが一般的である。
【０００８】
一方、波長２２０ｎｍ以下の光で露光するとペリクル表面やマスク表面での反射により、ペリクルとマスクで形成された空間内に迷光が発生し、これらの接着剤やシール材が短波長の紫外光に暴露されることになる。
【０００９】
しかしながら、接着剤やシール材として用いられるポリブテン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やシリコーン脂はいずれも耐光性が充分とはいえず、照射回数を経るに従い接着力が低下し、接着剤やシール材が剥離したり、劣化した接着剤やシール剤が新たなゴミとなり露光の障害となったり、あるいは有機分が分解するときのガスにより露光光の透過率を低下させるといった不具合が生じる。
【００１０】
これを防止するため、本発明者らによってペリクルフレームの内外面に遮光体を設けることが提案されているが、ペリクル板やペリクルフレームに遮光体を設けると、加工の工数が増えコストが高くなるといった不具合があるうえ、遮光体自体が紫外光により劣化し、ゴミの原因になる場合もある。
【００１１】
本発明の目的は、波長２２０ｎｍ以下の光で露光する場合に、迷光が生じても塵埃が生じにくいペリクルを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり、上面と底面とに開口部を有する箱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、ペリクル板は石英ガラスからなり、ペリクルフレームは、波長１５０〜７００ｎｍの分光透過率が１０％以下であり、かつ波長１５０〜７００ｎｍの分光反射率が１５％以下である石英ガラスからなるペリクルを提供する。本発明によれば、波長２２０ｎｍ以下の光で露光する場合に、迷光が生じても、その迷光が接着剤やシール材に達することを抑制できるので、塵埃が生じにくい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様において、ペリクルフレームは、有色の顔料を含有する石英ガラスであることを特徴とする。本態様によれば、追加の加工工程を必要としないので、生産性の高いペリクルを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のペリクルの一例を示す斜視図であり、図２はそのＡ−Ａ断面図である。ペリクルフレーム３の開口部に平面状の透明な石英ガラス製のペリクル板２が接着剤４で接着されており、ペリクルフレーム３とペリクル板２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６に粘着性のシール材５などで装着されて使用される。
【００１５】
本明細書において「ペリクル板」とは、ペリクルフレームの一方の開口部に接着される板材をいう。本発明では、ペリクル板は、石英ガラスからなる。特に波長２２０ｎｍ以下の短波長の露光に用いる場合は、合成石英ガラスとすることが好ましい。
【００１６】
またペリクル板の厚さは２ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、ペリクル板自身が持つ複屈折を押さえることができるので好ましい。特に１ｍｍ以下の場合は透過率が良く、ペリクル板における吸収がないために露光時にペリクル板の温度上昇を小さくできる。従って、ペリクルに熱的な応力が生じにくくなるので好ましい。なお、ペリクル板の厚さは、強度の点から０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、ペリクルフレームの材料として、ペリクル板とほぼ同じ熱膨張係数を有する石英ガラスを用いる。ペリクルフレームの材料として用いる石英ガラスとしては、合成石英ガラスでもよいし、溶融石英ガラスでもよい。こうして、露光時のペリクル温度変化によるペリクル板での複屈折の発生量を小さくし、露光パターンの寸法精度に対する影響を少なくできる。また、露光時の温度変化ならびに搬送時の温度変化によるペリクルフレームとペリクル板との熱膨張の違いによるペリクルのゆがみがなくなる。特に、フレーム加工中の熱ひずみが少ないので、加工後のフレーム平行度がよい。
【００１８】
本発明では、ペリクルフレームは、波長１５０〜７００ｎｍの分光透過率が１０％以下であり、かつ波長１５０〜７００ｎｍの分光反射率が１５％以下である石英ガラスからなる。これにより、露光光の迷光を抑制することができる。特に、ペリクルフレームは、有色の顔料を含有する石英ガラスであることが好ましい。追加の加工工程を必要としないからである。有色の顔料としては、カーボン粉や、有色金属粉を例示できる。顔料の色は石英ガラスの可視光反射率が１０％以下となるものであれば使用できるが、暗色、特に黒色が好ましい。
【００１９】
このような石英ガラスを得るための手段としては、例えば有色の顔料として、炭素やニオブ、またはモリブデンなどの黒色金属の粉を用い、これらを含んだ石英ガラスを作成することによって行える。具体的には、例えば、スート法により得られたシリカの微粉末堆積体を粉砕した後、有色顔料を適量、添加、混合、この粉末を容器に収納して炉でガラス化温度以上に加熱して、ガラス化を行うことにより得られる。このような石英ガラスは、通常、熱膨張係数がペリクル板やマスクの基材である合成石英ガラスと同等の熱膨張係数、すなわち７×１０^−７／℃以下を有するものである。
【００２０】
また本発明では、ペリクルフレームの側面をエッチング処理または鏡面化処理する。これにより、ペリクルフレームを石英ガラス製にしたときに生じる発塵のおそれを減らすことができる。効果的に発塵、異物発生防止をするためには、エッチング処理した石英ガラスフレーム側面の平均面粗さは５μｍ以下とする。ここで、本明細書でいう平均面粗さとは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で定義される中心線平均粗さＲ_ａを意味する。
【００２１】
また、ペリクルフレーム側面を鏡面化することでフレーム表面からの発塵の原因となるマイクロクラックをなくすことができる。ペリクルフレームを鏡面化することにより、ペリクルへの紫外線照射時の迷光をさらに減らすことができる。このため、ペリクル膜とペリクルフレームとの間の接着剤部分またはペリクルフレームとマスクとの間の粘着剤部分に迷光が達して接着剤または粘着剤を劣化させて別の発塵原因となることを防止できる効果もある。
【００２２】
本発明において、接着剤としては、例えばポリブテン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系接着剤、フッ素系接着剤等を用いることができる。
【００２３】
ペリクルフレームは、例えば、以下の方法で製造できる。有色顔料を含む合成石英ガラスからなる板材を、高さ方向の平行度を出すためにダイヤモンド、酸化セリウム、シリカ、またはアルミナなどからなる砥粒を用いて上下表面を鏡面研磨加工後、エンドミルを用いて長方形の枠体を切り出してペリクルフレームとする。
【００２４】
ついで、ペリクルフレーム側面の外周表面および内周表面をレジンダイヤによって研削した後、側面にドリルで換気孔を設ける。ここで、換気孔を設けた後に側面の研削を行うこともできる。換気孔の径は０．５ｍｍ以上が好ましい。
【００２５】
ついで、例えば、以下の（１）〜（３）のいずれかの表面処理をペリクルフレームに施すことが好ましい。（１）ペリクルフレームをエッチング液に浸してペリクルフレーム全体をエッチングする。（２）酸化セリウムを用いてペリクルフレーム側面の外周表面および内周表面を鏡面研磨する。（３）ペリクルフレームをエッチング液に浸してペリクルフレーム全体をエッチングした後、酸化セリウムを用いてペリクルフレーム側面の外周表面および内周表面を鏡面研磨する。
【００２６】
ペリクル板とペリクルフレームとを接着する方法については、以下のようなものが例示できる。
露光光がペリクル板を透過する時のペリクルの温度と同等に設定された恒温槽で、ペリクル板を、その面方向が重力方向に対して平行となるような状態、すなわち垂直に立てた状態にして、ペリクル板の垂直状態をなるべく保ちつつ、すなわちペリクル板の中心が重力方向に変位してペリクル板がたわむことを防ぎつつ、ペリクル板をペリクルフレーム上端面に接着剤を介して載置する。そして、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。ここで、紫外線硬化接着剤の代わりに、厚さが均一な両面テープをペリクルフレームと同じ大きさにカットし、ペリクルフレームとペリクル板との間に介在させ、ペリクルマウンタを用いて両者を接着することも可能である。
【００２７】
【実施例】
以下実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されない。
【００２８】
黒色石英ガラスとして、スート法により得られたシリカの微粉末堆積体を粉砕した後、市販の金属ニオブ粉末を２０００ｐｐｍ添加、混合した。この粉末をカーボン製の枠体にいれ、電気炉で１８００℃に加熱、ガラス化を行い１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×４．０ｍｍ厚の黒色合成石英ガラス板を得た。この板の外周を研削加工し、１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×４．０ｍｍ厚の素板を作成し、さらに表裏面を研削加工することにより厚み３．４ｍｍまで削りこんだ１５枚の試料を作成した。次に、これらを市販のＮＣ面取り機でＣ０．３〜０．７になるようなるよう面取り加工を実施した。
【００２９】
ついで、この合成石英ガラス板を、スピードファム製２０Ｂ両面ラップ機で、研磨剤としてＦＯ＃１２００（フジミコーポレーション製商品名）を濾過水に１０〜１２質量％懸濁させたスラリーを用い３．２５ｍｍ厚になるまでラップ加工を施した。
【００３０】
続いて、この石英ガラスの板材を、スピードファム製２０Ｂ両面ポリシング機で、酸化セリウムを主体としたスラリーとポリウレタンパッドで研磨し、厚さ３．２０ｍｍのペリクルフレーム用板材１５枚を得た。
【００３１】
この板材を、トロペル社製レーザー干渉式平坦度測定器、ＦＭ２００を用いて平坦度を測定したところ、一方の面が０．３２〜０．４８μｍ、もう一方の面が０．２９〜０．５２μｍであるとの結果を得た。さらに、これらの試料の平行度を計測したところいずれの板材も、１．００μｍ以下でありフレームとして充分な精度を持つ板材であった。
【００３２】
次いで、板材からエンドミルを用いて外寸１４９ｍｍ×１２２ｍｍ、内寸１４５ｍｍ×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成した。しかるのち、既にポリシング加工を施しているマスクとの接着面とペリクル板との接着面を除いたフレームの内面と外面、バフ研磨により鏡面仕上げを行った。このペリクルフレームに対し、合成石英ガラスより得た０．８ｍｍ厚のペリクル板をポリブデン系接着剤を用い、前述のフレームに接着したことで遮光性に優れたペリクルを得ることができた。
【００３３】
得られたペリクルにおけるペリクルフレームの波長１５０〜７００ｎｍの分光内部透過率は１０％／ｃｍ以下であり、かつ波長１５０〜７００ｎｍの分光反射率は１５％以下であった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、合成石英ガラス製ペリクル板と石英ガラス製ペリクルフレームからなるペリクルであって、露光光による接着材やシール剤の劣化を防ぎ、長期にわたりペリクルの機能を維持できる。
【００３５】
また、本発明のペリクルには以下のような効果もある。ペリクルを接着したマスクは、デフォーカスでは回避できないようような巨大なゴミがペリクル板に付着していないかどうかを露光前に確認する必要がある。この確認方法としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザーなどの検査光を被検査面に照射し、ゴミからの散乱光を検出する方法が一般的である。ところがこの検査光は散乱光を検出しやすくするため角度をつけて被検査面に照射することが用いられるため、ペリクルフレームからの散乱光がノイズとなり、本来検出すべきゴミとの区別がつかないことがあるが、本発明のペリクルでは、散乱光を低減し、ゴミの検出を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１例を示す斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１：ペリクル
２：ペリクル板
３：ペリクルフレーム
６：フォトマスク

Claims

上面と底面とに開口部を有する箱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、ペリクル板は石英ガラスからなり、ペリクルフレームは、波長１５０〜７００ｎｍの分光内部透過率が１０％／ｃｍ以下であり、かつ波長１５０〜７００ｎｍの分光反射率が１５％以下である石英ガラスからなるペリクル。
ペリクルフレームは、有色の顔料を含有する石英ガラスであることを特徴とする請求項１記載のペリクル。