JPH03276154A - 高光線透過性防塵体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の製造工程にお
けるフォトリソグラフィ工程で使用するフォトマスクや
レチクル（以下、単にマスクという）に、塵挨等の異物
が付着することを防止するために使用する防塵体および
その製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造工程における露光処理では、ガラス板
の表面にクロム等の蒸着遮光膜で回路をパターンニング
したマスクを用いて、この回路パターンをレジスト等の
感光剤が塗布されたシリコンウェハ上に転写する作業が
行われている。

このとき、マスク上に塵挨等の異物が付着した状態で露
光処理が行われると、この塵挨の陰影がそのままウェハ
上にも転写されてしまうこととなり、製品不良を生じ、
いわゆる歩留りを低下させる要因となる。特番ミ　マス
クとしてレチクルを用いてウェハ上のチップ領域に順次
回路パターンを転写する縮ｉＪｚ投影露光処理において
檄　大半のチップの製品良否を左右することとなり、塵
挨付着の問題は深刻である。

そこで、近へ　前記マスクの回路パターン上の所定距離
位置にニトロセルロース等の有機物からなる透明防塵体
（ペリクル）を張設して、回路パターン上に塵挨が直接
付着するのを防止することが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、半導体素子の集積度の向上にともない、露光
時の光線波長がｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎ
ｍ）、さらにエキシマレーザ（２４８ｎｍ）へと短波長
側にシフトしてくると、従来の有機物からなる透明薄膜
を用いた防塵体では、分子の結合状態が弱く、薄膜内で
光分解を起こし膜自体が不透明化してしまい、短波長に
見合った安定的な光透過率が得られず、また薄膜の機械
的強度の劣化が生じることが明らかにされた本発明の目
的は、前記の点に鑑みてなされたものであり、基板上に
熱酸化によって酸化膜を成長させ、この酸化膜を光線透
過性膜として用いることによって、エキシマレーザ等の
短波長光を長期間にわたって照射しても光分解をきたさ
ない高光線透過性防塵体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、マスクに装着される保持枠と、この保持枠に
取付けられる透明な光線透過性膜とを備えた防塵体にお
いて、基板上に熱酸化によって無機質膜を成長させた後
、この無機質膜を光線透過性膜として基板から単独化し
て保持枠を設けた高光線透過性防塵体の製造方法を要旨
とする。

ここで、基板とは、たとえばケイ素基板、すなわちシリ
コンウェハ５であり、このようなシリコンウェハ５の形
状としては、インゴットからスライスした状態の円板形
状であってもよいが、縮小投影露光装置におけるマスク
に装着することを考慮すると、１辺が５０　ｍｍ　−２
００ｍｍ、　　好ましくは１００ｍｍ程度の四角形状の
平板であることが望ましい。また、基板の厚さは０．２
〜１．０ｍｍが好ましい。

なお、前記ケイ素基板の地番ミ　サファイア基板等の酸
化物単結晶基板などを用いることもできる。

また、基板上に熱酸化処理によって成長される無機質膜
としては、たとえば前記シリコンウェハを熱拡散装置等
を用いて加熱処理することによって得られる酸化シリコ
ン層６であり、９００℃〜１４００℃の温度条件で５時
間〜４００時間の熱処理によって、０．２μｍ〜１０１
１ｍの膜厚を得ることができる。また、たとえばサファ
イア基板上にＣＶＤ法等によりケイ素薄膜を形成した後
、前記熱処理によって、０．２μｍ〜１０μｍの酸化ケ
イ素薄膜を得ることができる。

このようにして得られた無機質膜を光線透過性膜３とす
る。

ここで、光線透過性膜３の厚さは、好ましくは１．０μ
ｍ未満で、特に好ましくは０．２〜Ｓ、Ｏμｍで２４０
ないし５００ｎｍの光を平均光線透過率で８５％以上透
過するものである。ここで平均光線透過率とは、２４０
ないし５００ｎｍの間で起こる光線透過率の干渉波の山
部と谷部をとり平均した値である。

膜厚としては、前記１０ｐｍよりもさらに薄い方が好ま
しいが、一般に０．２μｍ未満の場合には十分な強度が
得られないことが多い。しかし、強度の点で問題がなけ
ればこの数値未満の膜厚であってもよいことは勿論であ
る。

一方、膜の厚さについても１０ｐｍ以上であってもかま
わないハ　露光時の光収差の増大等を考慮すると、　１
０μｍ以下であることが好ましい。

光線透過性膜３の厚さは、露光に使用する波長に対して
透過率が高くなるように選択する。本発明において、こ
のような膜厚は、ケイ素基板上にケイ素酸化物を成長さ
せる場合、ケイ素基板であるシリコンウェハ５に対する
前記熱酸化処理の温度および時間等により制御可能であ
る。

ここで、光線透過性膜３の厚さをｄ７、屈折率を０１、
波長をλとした場合、 （ただしｍは１以上の整数） のとき反射が防止さ汰　透過率が最高になる。例えばｎ
、＝１．５の場合ｌｉ、ｇ線（４３６ｎｍ）の透過率を
高くするには、膜厚ｄ１　　を０．８７μｍとし、エキ
シマレーザ（２４８ｎｍ）の透過率を高くするには、膜
厚ｄ、を０．８３または２．４８μｍにする。

ここで、目的とする膜厚が得られないための透過率の低
下、あるいは波長の変動にともなう透過率の不安定化を
防止するためには、第３図に示すように、光線透過性膜
３の上層にさらに反射防止層１１を積層形成してもよい
。

このような反射防止層１１を積層形成した場合、光線透
過性膜３の屈折率をｎ３、反射防止層１１の屈折率を０
２、反射防止層１１の厚さをｄ２とした場合、Ｃ）Ｖ’
ｎ＋＝ｎ２、＠　ｄ２＝ｍλ／（４ｎ２）の両式を満た
す屈折率と膜厚とを選択すると反射が防止さ瓢　透過率
は最高となる。また反射防止層１１は、光線透過性膜３
の片面あるいは両面のいずれに積層してもよい。

このように、シリコンウェハ上に形成されたシリコン酸
化膜を光線透過性膜３とした場合の屈折率ｎ１は１．５
〜１．６である。したがって、ｎ　２　＝　７ｎ　＋　
は１．２２〜１．２６の屈折率を有する物質を反射防止
層１１として積層すればよいことになる。このような物
質としては、たとえばフン化カルシウム（ＣａＦ２）を
あげることかで°きる。

このような化合物を積層するには、真空蒸着法、スパッ
タリング法等を用いることができる。

また、反射防止層１１八　第４図に示すように、高屈折
率層１２ａと低屈折率層１２ｂとの２層構造となってい
る場合、光線透過性膜３の屈折率をｎ４、高屈折率層１
２ａの屈折率をｎ２、その膜厚をｄ２、低屈折率層１２
ｂの屈折率をｎｌ、その膜厚をｄ、とした場合、■φ１
１　＝ｎ　２　／　ｎ３、■ｄ２＝ｍλ／４ｎ２、およ
び ■ｄ、＝ｍλ／４ｎ３の３式を満たす屈折率と膜厚とを
選択すると反射が完全に防止さ汰　高い透過率を得るこ
とができる。

高屈折率層１２ａの素材となる物質として、たとえばフ
ッ化セリウム（ＣｅＦ３）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）
、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、フン化膜（ＰｂＦ２）
などの無機物をあげることができる。

低屈折率層１２ｂの素材となる物質としては、たとえば
フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（Ｍ　
ｇ　Ｆ２　）　、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）等の無機
物をあげることができる。また、前記高屈折率層１２ａ
および低屈折率層１２ｂを積層するには、スパッタリン
グ法や真空蒸着法等を用いることができる。

前記光線透過性膜３を単独膜化する方法としては、たと
えば基板上に成長された無機質膜を基板から物理的な手
段で剥離させる方法の仏　基板を加熱して該基板部分を
分解除去する方法、さらには溶剤等を用いて基板をエツ
チング除去する方法等がある。特に、エツチング除去を
行う場合に鷹基板を枠状に残してその中央部分のみをエ
ツチング除去することにより、基板の残部を保持枠２と
して、高光線透過性膜３と保持枠２とを一体的に成形す
ることができる。

以上のようにして得られた高光線透過性防塵体１は、第
２図に示すように、両面粘着テープ等によりマスク４に
取付けられる。このような高光線透過性防塵体１で表面
が保護されたマスク４を用いることにより、露光時にお
ける、塵挨等の異物の陰影のウェハ上への転写が防止さ
れる。

すなわち、マスク４０表面と、保持枠２の内側面と、光
線透過性Ｍ３の内面とで構成される保護空間Ｓにより、
マスク４の表面に直接塵挨が付着することが防止される
構造となっている。このような構造により、たとえ塵挨
が光線透過性膜３の外面側に付着したとしても、この塵
挨の陰影は、焦点ず担　すなわちデッドフォーカスとな
り、塵挨の陰影がウェハ上に転写されることはない。

なお、前記高光線透過性防塵体ｌは、マスク４に対して
その片面のみならず両面に装着してもよい。

〔作用〕

前記した手段によれば、基板の熱酸化処理によって成長
される無機質膜を光線透過性膜として用いることによっ
て、短波長光を長期間にわたって照射しても光分解によ
る膜の不透明（［、および薄膜の機械的強度の劣化を生
じることがない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の高光線透過性防塵体
の製造方法を順次示す断面図である。

まず、基板を構成するシリコンウェハ５を用意する。こ
のシリコンウェハ５屯　単結晶引き上げ法によって得ら
れたインゴットを０．５ｍｍの厚さでスライスして得ら
れるものであり、その−面は鏡面加工が施されている。

なお、以下の説明では、説明の便宜ム　シリコンウェハ
５において、鏡面側を表面、反鏡面側を裏面という。

シリコンウェハ５の全面に対して熱拡散装置等を用いた
加熱処理により１２００℃で２０時間の加熱処理を行い
、シリコンウェハ両面に１μｍの酸化シリコン層６を成
長させた（第１図（ａ））。

続いて、前記酸化シリコン層６の外面側にスピンコータ
ーを用いたフォトレジスト液の回転塗布および熱風乾燥
を行い、厚さ５μｍのフォトレジスト層７を形成した（
第１図（ｂ））。なお、ここで形成されるフォトレジス
ト層７は、いわゆる分解型のフォトレジスト材を用いて
おり、その層厚は１〜１ｏμｍであることが好ましい。

次に、前記シリコンウェハ５の裏面側に遮光マスク９を
位置決めして遮光マスク９の外方より紫外線の照射を行
った　そして分解型のフォトレジスト層７に対して、紫
外線の照射を行い、この照射部分の化学的特性を変化さ
せた後、続く現像工程において照射部分のフォトレジス
ト層７を除去した（第１図（Ｃ））。

そして、前記第１図（Ｃ）で説明した工程で残ったフォ
トレジスト層７をマスクとして、露出状態となっている
部分の酸化シリコン層６を３０℃のフッ化水素等のエツ
チング液によって除去し、シリコンウェハ５の裏面側を
露出させた状態とした（第１図（ｄ））。

さらに、シリコンウェハ５に対して５０℃の水酸化カリ
ウム等の水溶液でエツチング処理を行い、前記露出部分
、すなわちシリコンウェハ５の中央部分を除去した（第
１図（ｅ））。

そして最後番ミ　残着しているフォトレジスト層７を全
て除去することによって、シリコンウェハ５の残部が保
持枠２となり、酸化シリコン層６が単独膜化して光線透
過性膜３となった高光線透過性防塵体１を得た（第１図
（ｆ））。

このようにして得られた高光線透過性防塵体１１戴　そ
の光線透過性膜３が屈折率が１．５３、膜厚が１μｍで
あり、２４８　ｎｍにおける透過率は９８．０％、２４
０〜５００ｎｍにおける平均光線透過率は９２．０％で
あっな 〔発明の効果〕 本発明によれｌ戯　　基板の熱酸化処理によって成長さ
れる無機質膜を光線透過性膜として用いることによって
、短波長光を長期間にわたって照射しても光分解をきた
さない高光線透過性防塵体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の高光線透過性防塵体
の製造方法を順次示す断面図であり、第２図はこのよう
にして得られた高光線透過性防塵体をマスクに装着した
状態で示す断面図、第３図は光透過性膜の上層に反射防
止層を形成した状態を示す断面は　第４図はその変形例
である。 １　・　・　・ ２　・　・　・ ３　・　・　・ ４　・　・　・ ５　・　・　・ ６　・　・　・ ７　・　・　・ ９　・　・　・ １０　・　・ １１　・　・ １２ａ　　・ １２ｂ　　・ 高光線透過性防塵体 保持権 光線透過性膜（無機質膜）、 マスク、 シリコンウェハ（基板）、 酸化シリコン層、 フォトレジスト層、 遮光マスク、Ｓ・・・保護空間、 ・両面粘着テープ、 ・反射防止層、 ・・高屈折率層、 ・・低屈折率層。 ｖ ５ 第２図 第３図 １１ ゝ１１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクに装着される保持枠と、この保持枠に取付
   けられる透明な光線透過性膜とを備えた防塵体において
   、基板上に熱酸化によって無機質膜を成長させた後、こ
   の無機質膜を光線透過性膜として基板から単独膜化して
   保持枠を設けたことを特徴とする高光線透過性防塵体の
   製造方法。
2. （２）前記無機質膜は、２４０ないし５００ｎｍの光を
   平均光線透過率で８５％以上透過するケイ素酸化物から
   なることを特徴とする請求項１に記載の高光線透過性防
   塵体の製造方法。
3. （３）前記基板はケイ素基板であり、前記無機質膜は、
   ケイ素基板上に成長された１０μｍ未満の厚さで、２４
   ０ないし５００ｎｍの光を平均光線透過率で８５％以上
   透過するケイ素酸化物からなることを特徴とする請求項
   １に記載の高光線透過性防塵体の製造方法。