JP2003149792A - 防塵装置付きフォトマスク及びこれを用いた露光方法 - Google Patents
防塵装置付きフォトマスク及びこれを用いた露光方法Info
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Abstract
不活性ガス置換操作が不要の防塵装置付きフォトマスク
及びこれを用いた露光方法を提供する。 【解決手段】フォトマスクの遮光膜パタ−ン面側に紫外
線を透過する透明基板を重ね合わせ、フォトマスクと透
明基板との間の空気を排気除去することにより、フォト
マスクと透明基板とを密着して貼り合わせたことを特徴
とする防塵装置付きフォトマスク。遮光膜パタ−ン面側
に紫外線を透過する透明膜を形成し、次に紫外線を透過
する透明基板を重ね合わせ、透明膜と透明基板との間の
空気を排気除去して貼り合わせてもよい。
Description
等の高密度集積回路の製造工程で使用されるフォトマス
クに異物付着防止の目的で装着される防塵装置に関し、
さらに詳しくは、短波長領域の紫外線透過性、耐光性に
すぐれた防塵装置付きフォトマスク及びこれを用いた露
光方法に関するものである。
路の製造工程で使用されるフォトマスクに塵埃等の異物
付着防止の目的で装着される防塵装置としては、図3に
示すように、ニトロセルロ−スやフッ素系樹脂等から形
成された厚さ数μmの有機薄膜を、金属製等のフレ−ム
の片側に接着剤等で貼った構造を有するペリクルが一般
的に使用されてきた。ペリクルはフレ−ムの他方に接着
剤を塗布し、フォトマスクに接着し固定される。フレ−
ムの高さは、通常3〜5mm程度であり、ペリクル膜面
はフレ−ムの高さ分だけフォトマスクパタ−ン面から離
れているので、微細な塵埃がペリクル膜面上に付着して
も、露光時に塵埃の像はレジストを塗布した半導体用ウ
エ−ハ上には結像されず、転写されない。
のために、より微細な線幅で集積回路を形成するリソグ
ラフィ技術が求められてきており、露光光源の短波長化
が進められている。例えば、リソグラフィ用ステッパの
光源は、従来のg線(436nm)、i線(365nm)、K
rFエキシマレ−ザ(248nm)から進んで、ArF(1
93nm)エキシマレ−ザ、F2 レ−ザ(157nm)が用
いられようとしている。
の真空紫外領域になると、ニトロセルロ−ス等の有機物
は光透過性が十分でなくなるという欠点があった。また
ArFエキシマレ−ザやF2 レ−ザは高いエネルギ−を
持つので、有機物から構成されたペリクルは膜の変質や
損失が生じるなどの欠点があった。
ために、特開2001-83690号公報に記載されて
いるように、合成石英ガラスを厚さ1mm以下の薄膜と
したガラス製ペリクルを使用する方法がある。しかしな
がら、フォトマスク上に設けた石英ガラス製ペリクルの
内部には、酸素等を含む通常の大気が存在しており、短
波長光源、特に157nmのF2 レ−ザでは酸素が光を
吸収してしまうという問題があり、ペリクル内部を窒素
等の光吸収性のない不活性ガスで置換するなどの工夫が
必要とされていた。さらに、従来の方法では、フレ−ム
とペリクルおよびフレ−ムとフォトマスクは接着剤で固
定しなければならず、露光を繰り返すことにより接着剤
からの脱ガスや接着剤の分解により、フォトマスクパタ
−ン上に異物が付着して欠陥を生じてしまうなどの問題
があった。接着剤が原因となる異物付着の問題は、露光
波長が短くなるほどより顕著になっている。
61-54211号公報にフォトマスクの有効部のみに光硬化型
接着剤により薄板ガラスを貼り合わせた構造のフォトマ
スクや、特開昭55-121443号公報にフォトマスクの全面
もしくは一部に接着剤を塗布し、接着剤により透明基板
を貼り合わせた構造が記載されている。しかしながら、
フォトマスクの露光される領域に接着剤が存在すると、
露光を繰り返すことにより接着剤からの脱ガスや接着剤
の分解が生じ、異物付着によるフォトマスク欠陥の発
生、および接着剤の変質による部分的着色や紫外線透過
率の減少等の問題があった。接着剤が原因となるこれら
の問題は、露光波長が短くなるほどより顕著になり、実
用に供しにくいという欠点があった。
ような問題点を解消するためになされたものである。そ
の目的は、高い紫外線透過性を有しかつ耐紫外線性に優
れ、不活性ガス置換が不要な防塵装置付きフォトマスク
およびこのフォトマスクを用いた露光方法を提供するこ
とである。
めに、請求項1の発明に係わるは、フォトマスクの遮光
膜パタ−ン面側に紫外線を透過する透明基板を重ね合わ
せ、フォトマスクの遮光膜と透明基板との間の空気を排
気除去することにより、フォトマスクと透明基板とを密
着して貼り合わせたことを特徴とする防塵装置付きフォ
トマスクである。
は、合成石英基板や単結晶ホワイトサファイア等が使用
し得る。遮光膜としては、クロム、クロム酸化物、クロ
ム酸窒化物等の通常のフォトマスク遮光材料が用いられ
る。フォトマスクの遮光膜パタ−ンと透明基板との間の
空気の除去は、クリ−ンル−ム内において、133×1
0-3 Pa(1×10-3 Torr)程度の真空度が確保
し得る清浄な真空チャンバ−内に、密着させたフォトマ
スクと透明基板を静置し、室温で数分から数十分の真空
排気をすることにより達成し得る。フォトマスクと透明
基板の結合強度を増すために、必要に応じて、予め双方
を真空引き等により脱ガスをしておくことも可能であ
る。フオトマスクと薄い透明基板との貼り合わせ技術は
特開平6‐282066号公報に例示されている。
に直接付着するのを防ぐと共に、例え透明基板上に微小
な塵埃が付着しても、透明基板の厚さのために、露光時
に塵埃の像はレジストを塗布した半導体用ウエ−ハ上に
は結像されず、転写されない。したがって、透明基板は
防塵装置として機能する。透明基板の厚さは、透明基板
上の塵埃が露光時に転写されなければよいので、通常の
ペリクル用フレ−ムの高さに近い2mm以上の厚さがあ
れば十分である。透明基板の大きさは、フォトマスクの
パタ−ン転写に影響する領域を覆っていれば十分である
が、操作性などの点からフォトマスクと同一サイズがよ
り好ましい。
の遮光膜パタ−ン面側の全面に紫外線を透過する透明膜
を形成し、次に透明膜上に紫外線を透過する透明基板を
重ね合わせ、フォトマスク上の透明膜と透明基板との間
の空気を排気除去することにより、フォトマスクと透明
基板とを密着して貼り合わせたことを特徴とする防塵装
置付きフォトマスクである。
度は様々であり、遮光膜パタ−ンの面積が小さいフォト
マスクも存在する。本発明における透明膜は、遮光膜パ
タ−ンによる段差を緩和して透明基板との貼り合わせ時
のパタ−ン依存性をなくし、透明基板との密着強度をよ
り向上させるために設けられる。フォトマスク上に設け
る透明膜としては、露光波長に対する紫外線透過性、お
よび耐光性に優れた特性を有することが求められ、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム
等が示される。例えば、フォトマスク基板に合成石英ガ
ラス基板を用いた場合には、その組成に近いシリコン酸
化物が透明膜としてより好ましい。シリコン酸化物はS
iO2タ−ゲットを用いたArガスによるスパッタリン
グ等の真空成膜法、または塗布ガラス(スピンオングラ
ス;SOG)法を用いることにより形成し得る。SOG
は市販品として、例えば東京応化社製OCD Type
‐2やアライドシグナル社製アキュグラス211S等が
使用できる。
の遮光膜パタ−ン面側の全面に紫外線を透過する透明膜
を形成し、次に透明膜を平坦化した後に、透明膜上に紫
外線を透過する透明基板を重ね合わせ、フォトマスク上
の平坦化した透明膜と透明基板との間の空気を排気除去
することにより、フォトマスクと透明基板とを密着して
貼り合わせたことを特徴とする防塵装置付きフォトマス
クである。
平坦度を有しているが、微細な凹凸が存在することが多
い。遮光膜パタ−ンの段差によって生じた透明膜の微細
な凹凸を研磨除去することにより平坦化し、透明膜と透
明基板との間の空気を排気除去すれば、透明膜と透明基
板は全面において密着し貼り合わさる。透明膜の平坦化
方法としては特開平7‐261369号公報に示される
技術であり、CMP(Chemical Mechan
ical Polishing)等の研磨装置にて所定
の条件で研磨を行い、平坦化する。
おける防塵装置付きフォトマスクを用い、露光装置の中
で透明基板のみを取り外して露光し、露光終了後に露光
装置からフォトマスクを取り出す際に、再度透明基板を
取りつけたことを特徴とする露光方法である。
は、通常のペリクルと同じように防塵装置を付けたまま
で露光に使用し得るが、再度フォトマスクを真空下に置
くことにより、簡単に防塵装置を剥離することが可能で
ある。フォトマスク上に付着する塵埃の影響は、一般に
大気中での取り扱い中に付着することが最も多い。真空
紫外領域の露光では、フォトマスクにおける紫外線の透
過率を少しでも向上させ、露光光の利用効率を上げるこ
とが求められている。本発明の露光方法の目的の一つ
は、F2 レ−ザ等の真空紫外領域の露光時に、露光装置
内で防塵装置付きフォトマスから透明基板を取り外して
露光することにより、露光光の利用効率を上げることに
ある。露光終了後は、露光装置からフォトマスクを取り
出す際に、再度透明基板を取り付け密着させてから大気
に戻す。
明基板を何度も再使用できるという点にある。短波長紫
外線を透過する材料は限られており、透明基板は高価で
あるが、本発明では必要に応じて再研磨することを含め
て透明基板が何度でも再利用できるので、経済的にも利
点がある。
時に取り外すため、必ずしも露光光に対して透明でなく
とも良いが、フォトマスクと密着し貼り合わせた後に行
われる検査光に対しては透明性が求められる。
にもとづき図面を参照して説明する。
の一例を示す断面図である。図1において、光学研磨さ
れた6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス
基板1上に、厚さ80nmのクロム薄膜と40nmの低
反射クロム薄膜の2層構造で遮光膜パタ−ン2が設けら
れたフォトマスクを洗浄し、乾燥して表面を清浄にした
後、フォトマスクと同一サイズの光学研磨し洗浄乾燥し
た平面度2μmの合成石英ガラス基板3をフォトマスク
の遮光膜パタ−ン面側に、位置合わせをし、接着剤等を
用いることなく重ね合わせた。次に、重ねた状態で真空
装置内に入れ、真空度133×10-3 Pa(1×10
-3 Torr)で10分間真空引きを行い、2枚の基板を強
固に密着せしめた。本方法で貼り合わせた2枚の基板は
十分に密着しており、防塵装置付きフォトマスクとして
ArFエキシマレ−ザ露光に使用可能であった。
た6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基
板4に、厚さ60nmのクロム薄膜を中心にして上下に
それぞれ40nmの低反射クロム薄膜が設けられた3層
構造で遮光膜パタ−ン5が形成されたフォトマスクを洗
浄し、その遮光膜パタ−ン面側の全面に市販の塗布ガラ
ス(スピンオンガラス;SOG)であるアライドシグナ
ル社製アキュグラス211Sをスピンコ−ト法で塗布
し、窒素雰囲気中300度で1時間焼成し、焼成後の膜
厚が約800nmのSOG膜を得た。次に岡本工作機械
製作所製CMP装置SPP600SによりSOGを研磨
し、厚さ約600nmの平坦なSOG膜6を形成した。
研磨条件としては、研磨用スラリ−にロデ−ルニッタ社
製ILD1300、研磨布は同IC1100を使用し、
負荷荷重は50g/cm2 、スピンドル速度30rp
m、テ−ブル速度30rpmであった。 次にフォトマ
スクの平坦化したSOG膜面側に、同一サイズの光学研
磨された6インチ角の合成石英ガラス基板7を重ね合わ
せ、真空装置に入れて常温で20分間真空引きし、強固
に密着した防塵装置付きフォトマスクを得た。このフォ
トマスクはKrFエキシマレ−ザ露光に使用可能であっ
た。
スクをF2 レ−ザ露光装置内に静置し、装置内を排気し
て真空にした後、露光装置内で防塵装置付きフォトマス
クから透明基板を取り外し、次にF2 レ−ザ露光して半
導体用ウェ−ハ上のレジストにフォトマスクパタ−ンを
転写した。露光終了後、露光装置からフォトマスクを取
り出す際に、再度透明基板をフォトマスクに取り付け密
着させてから大気圧に戻し、再び防塵装置付きフォトマ
スクとして露光装置から取り出した。
波長150〜200nmの短波長光源であるArF(19
3nm)エキシマレ−ザ、F2 レ−ザ(157nm)におい
ても優れた光透過性を有し、かつ同波長域の紫外線に対
しても耐久性が高く、さらに従来のペリクルのように、
内部を窒素等の不活性ガスで置換するなどの工夫も不要
となった。また、本発明に関わる防塵装置は、従来のペ
リクルのようにフレ−ムを接着剤でフォトマスク上に固
定する構造と異なるので、防塵装置付きフォトマスクを
再度真空下に置くことにより、簡単に剥離することが可
能である。したがって、防塵装置を構成する透明基板が
塵埃等で汚染した場合には、透明基板を交換したり、あ
るいはフォトマスクと透明基板の双方を洗浄して再使用
することが容易に可能である。
効率を上げることにより露光時間を短縮して生産性を上
げること、および高価な透明基板を何度も再使用できる
という効果を有する。
模式図である。
模式図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 フォトマスクの遮光膜パタ−ン面側に紫
外線を透過する透明基板を重ね合わせ、フォトマスクの
遮光膜パタ−ンと透明基板との間の空気を排気除去する
ことにより、フォトマスクと透明基板とを密着して貼り
合わせたことを特徴とする防塵装置付きフォトマスク。 - 【請求項2】 フォトマスクの遮光膜パタ−ン面側の全
面に紫外線を透過する透明膜を形成し、次に透明膜上に
紫外線を透過する透明基板を重ね合わせ、フォトマスク
上の透明膜と透明基板との間の空気を排気除去すること
により、フォトマスクと透明基板とを密着して貼り合わ
せたことを特徴とする防塵装置付きフォトマスク。 - 【請求項3】 フォトマスクの遮光膜パタ−ン面側の全
面に紫外線を透過する透明膜を形成し、次に透明膜を平
坦化した後に、透明膜上に紫外線を透過する透明基板を
重ね合わせ、フォトマスク上の平坦化した透明膜と透明
基板との間の空気を排気除去することにより、フォトマ
スクと透明基板とを密着して貼り合わせたことを特徴と
する防塵装置付きフォトマスク。 - 【請求項4】 請求項1ないし3における防塵装置付き
フォトマスクを用い、露光装置の中で透明基板を取り外
して露光し、露光終了後、再度透明基板を取り付け、露
光装置から防塵装置付きフォトマスクを取り出すことを
特徴とする露光方法。
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