【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの微細加工に使用される電子線露光やイオンビーム露光等に用いられるステンシルマスクの異物付着防止と歪み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、防塵装置と防塵装置付きステンシルマスクおよびそのマスクを用いた露光方法、防塵装置付きステンシルマスクの検査方法とマスク欠陥修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体デバイス製造工程で使用されるフォトマスクには、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に示されるように、ニトロセルロースやフッ素系樹脂等から形成された厚さ数μｍの有機薄膜よりなるペリクル膜３５を、金属製等のフレーム３６の片側に接着剤等で貼った構造を有するペリクル３４付きフォトマスク３０が一般的に使用されてきた。このペリクル３４はフレーム３６の他方の側に接着剤を塗布し、合成石英基板３２等の一主面上にマスクパターン３３を設けたフォトマスク３１に接着して固定される。
フレーム３６の高さは通常３ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、ペリクル膜３５の面はフレーム３６の高さ分だけフォトマスク３１のパターン３３面から離れているので、微細な塵埃がペリクル膜３５の上に付着しても、露光時に塵埃の像はレジストを塗布した半導体ウエーハ上には結像されず、転写されない。
【０００３】
しかしながら、近年の半導体デバイスの集積度向上のために、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おり、これまでは露光光源の短波長化が進められてきた。例えば、フォトリソグラフィ用ステッパの光源は、従来のｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から進んで、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（１５７ｎｍ）の開発が進められてきた。しかし、このような露光光源の短波長化による方法は、従来の技術が使用できてスループットが高いという利点を持つ反面、技術的な限界に近づいており、フォトマスク転写時の熱膨張による位置精度の低下や焦点深度等のプロセス余裕度が減少する等の欠点のため、今後需要が求められる中量多品種の半導体デバイスの生産には向いていないという問題がある。
【０００４】
そのため、近年、光を用いる従来のフォトリソグラフィ技術に代わって、荷電粒子線、特に電子線を用いて所望の形状をウェーハ上に転写する電子線転写型リソグラフィ技術が開発され、最近では、高スループット化が可能なＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法として開発が進められている。例えば、電子線転写型リソグラフィ技術として、マスクパターンを小領域毎に分け、各小領域毎に所定のサイズ、配置にて形成された貫通孔パターンを設けたステンシルマスクを形成し、前記小領域に電子線を照射し、貫通孔パターンによって成形された電子線を被露光基板であるウェーハ上に縮小転写し、マスク上に分割形成された所定パターンを被露光基板上でつなぎ合わせながらデバイスパターンを形成するシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。この電子線転写型リソグラフィ技術は、高解像であってプロセス余裕度があり、中量多品種の半導体デバイスの生産に適している。
【０００５】
これらの電子線転写型リソグラフィ技術に用いられるレチクルには、４倍マスク等の拡大マスクパターンを縮小転写する方式と等倍マスクを近接転写する方式とがあり、露光に用いられるマスクは、ステンシルレチクルあるいはステンシルマスクと呼ばれている（以後、ステンシルマスクと記述する。）。
上記の電子線転写型リソグラフィに使われるステンシルマスクは、シリコンウェーハ基板等を支持枠とし、露光領域に金属やシリコン等による薄膜（メンブレンと称する）を用いて電子線を透過する貫通孔を設けてパターン領域を形成したマスクであり、パターン領域を裏側からストラット（ｓｔｒｕｔ）と称する梁で分割し補強することにより、パターン領域の撓みを低減し、パターン位置精度の向上を図っている。
例えば、電子線露光用縮小転写方式のステンシルマスクとして、直径２００ｍｍのシリコンウェーハを用いてマスクのパターン領域全体を１ｍｍ角に区切り、この境界にシリコンによるストラットと呼ばれる梁を設け、パターンは１ｍｍ角の領域の２μｍ厚のシリコンのメンブレンを所望のパターン状にエッチング加工して貫通孔を設けて形成される。
【０００６】
ステンシルマスクの使用にあたっては、電子線やイオンビームをステンシルマスクに照射することにより露光が行われる。ステンシルマスクは電子線等の露光時においてマスク自身の発熱を抑制するため、熱膨張による位置精度低下が少なく、またメンブレン膜厚が薄いため、形成マスクパターンのアスペクト比が小さく、マスクパターン寸法の制御性が良い。
【０００７】
しかしながら、上記のようなステンシルマスクは貫通孔による微細なパターンが形成されているにも係らず、従来、防塵技術がないという問題があった。電子線等の粒子線露光に用いるステンシルマスクには、塵埃等の異物付着防止の目的で、従来のフォトリソグラフィ技術におけるフォトマスクに用いてきた接着型のペリクルの使用は不可能である。接着型のペリクルを用いない防塵装置としては、フォトリソグラフィ技術に用いるフォトマスクにおいては、本出願人が出願をしている（特願２００１−３４３６７３号、および特願２００３−３９７１号）。
また、ステンシルマスクにおいては、薄いメンブレンを有するステンシルマスクがマスクの内部応力により歪みを生じることがあるため、内部応力を制御することが必要であり、内部応力制御のためにパターンが形成されるメンブレン領域の大きさが制限されてしまうという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２８２９９４２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記の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、ステンシルマスクの塵埃等の付着による汚染を防止し、さらにメンブレン領域を大きくしてもステンシルマスクの歪みを防止できる防塵装置と、防塵装置付きステンシルマスクおよびこれを用いた露光方法、マスク検査方法と欠陥修正方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わる防塵装置付きステンシルマスクは、ステンシルマスクのメンブレン側とストラット側の両面に透明基板を１枚ずつ重ね合わせ、前記透明基板間の空気を排気除去することにより、前記ステンシルマスクと透明基板とが外気圧により押圧され、その重ね合わせ部が密着した状態で保持されるようにして、透明基板を防塵装置として配設していることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の防塵装置は、上記本発明の防塵装置付きステンシルマスクに用いる防塵装置としての透明基板において、ステンシルマスクのメンブレン側に配設される透明基板とステンシルマスクのストラット側に配設される透明基板は、ともに平坦化のための研磨加工がされていることを特徴とする物である。
また、本発明の請求項３に記載の防塵装置は、上記本発明の防塵装置付きステンシルマスクに用いる防塵装置としての透明基板において、ステンシルマスクのメンブレン側に配設される透明基板は、ウエットエッチング方式もしくはドライエッチング方式またはそれらの方式の併用により、メンブレン面側の表面が凹型に掘り込み加工されており、ステンシルマスクのストラット側に配設される透明基板は平坦化のための研磨加工がされていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の請求項４に記載の防塵装置は、上記本発明の防塵装置付きステンシルマスクに用いる防塵装置としての透明基板において、前記透明基板は検査光および異物の無害化を行なうレーザ光が透過可能であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の露光方法は、上記の防塵装置付きステンシルマスクを用い、真空系である露光装置の中の真空チャンバ内において、透明基板２枚で一組の防塵装置を取り外して露光し、露光終了後、再度、前記透明基板２枚で一組の防塵装置を取り付けた状態で、露光装置から防塵装置付きステンシルマスクを取り出すことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の検査方法は、上記の防塵装置付きステンシルマスクを用い、電子線、イオンビーム、Ｘ線等による検査を行なう場合、検査装置の中の真空チャンバ内において、透明基板２枚で一組の防塵装置を取り外して検査し、検査終了後、再度、前記透明基板２枚で一組の防塵装置を取り付けた状態で、検査装置から防塵装置付きステンシルマスクを取り出すことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７に記載の検査方法は、検査光が透過可能な防塵装置を装着したステンシルマスクを用い、前記防塵装置を取り外すことなく検査を行なうことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項８に記載の欠陥修正方法は、上記の防塵装置付きステンシルマスクを用い、集束イオンビームによる欠陥修正を行なう場合、修正装置の中の真空チャンバ内において透明基板２枚で一組の防塵装置を取り外して修正し、修正終了後、再度、前記透明基板２枚で一組の防塵装置を取り付けた状態で、修正装置から防塵装置付きステンシルマスクを取り出すことを特徴とするものである。また、本発明の請求項９に記載の欠陥修正方法は、上記の防塵装置付きステンシルマスクを用い、レーザ光による欠陥修正を行なう場合、修正装置外の真空チャンバ内において透明基板２枚で一組の防塵装置を取り外したステンシルマスクを修正装置内に入れて修正し、修正終了後、再度、前記透明基板を、前記あるいは別の修正装置外の真空チャンバ内において、再度、前記透明基板２枚で一組の防塵装置を取り付けた状態で、真空チャンバ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ものである。
さらに、請求項１０に記載の欠陥修正方法は、異物の無害化を行なうレーザ光が透過可能な防塵装置を装着したステンシルマスクを用い、前記防塵装置を取り外すことなくステンシルマスクの異物を防塵装置外からレーザ照射することにより、異物を分解もしくは移動させることにより修正することを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
本発明の防塵装置付きステンシルマスクは、上記のような構成にすることにより、電子線転写型リソグラフィ技術における電子線露光を可能としている。
すなわち、ステンシルマスクの表裏両面に透明基板を重ね合せ、前記表裏の透明基板の間の空気を排気除去することにより、ステンシルマスクと透明基板とが外気圧により押圧され、その重ね合せ部が密着した状態で保持されるようにして、透明基板を防塵装置として配設し、露光装置の真空系内では、防塵装置を簡単に、しかも欠陥の原因となる汚れや塵を発生させることなく、ステンシルマスクから取り外し、あるいはステンシルマスクに取り付けることができるものとしている。
真空系外では、防塵装置が塵埃のステンシルマスクへの直接の付着を防ぎ、またステンシルマスクの取り扱い時において、防塵装置が薄いメンブレンパターンの欠けや脱落等の欠陥発生を防ぐものである。さらに、ステンシルマスクの表裏に防塵装置を配設することにより、ステンシルマスクの歪みの発生を防止し、メンブレン領域を大きくすることを可能とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項３に記載の防塵装置は、ステンシルマスクのメンブレン側に重ね合わされる透明基板のメンブレン面側の表面が凹型に掘り込み加工されており、転写パターンと直接密着することがないことを特徴とする。透明基板は塵埃がステンシルマスクパターン上に直接付着するのを防ぐ効果があるが、透明基板が転写パターンに直接密着すると、密着面にかかる圧力や摩擦等の力が働き、パターンによっては新たな欠陥の原因となる場合がある。
このメンブレン側の透明基板がパターン面に密着しないように掘り込まれることで、透明基板がステンシルマスクのメンブレンの転写パターンと密着することがないので、メンブレンの転写パターンにかかる圧力や摩擦等の欠陥の原因を取り除くことができる。
ステンシルマスクの両面に配置された透明基板は塵埃がステンシルマスクパターン上に直接付着するのを防ぐことができ、透明基板は防塵装置として機能する。
【００１７】
また、本発明の請求項５に記載の露光方法は、このような構成にすることにより、露光装置真空系となる露光装置の中で、防塵装置である透明基板を、ステンシルマスクから取り外して露光し、露光後、再び透明基板を取り付けた状態で、露光装置から防塵装置付きステンシルマスクを外気中に取り出すことにより、繰り返しの使用にたいしても、汚れや塵を発生させることなく、ステンシルマスクを半永久的に使用できるものとしている。
【００１８】
また、本発明の請求項６に記載の検査方法は、このような構成にすることにより、電子線やイオンビームやＸ線による、短寸法検査や微小欠陥の観察等の外観検査を汚れや塵の付着を発生させることなく、検査を実施できるものとしている。
さらに、本発明の請求項７に記載の検査方法は、検査光が防塵装置としての透明基板を通過するものである場合、防塵装置としての透明基板を取り外すことなく防塵装置付きステンシルマスクの検査を行うことができ、より効果的であり、検査中に直接ステンシルマスクに塵埃が付着することを防止でき、検査光によるマスクの焼き付き欠陥発生を無いものとできる。
この場合の検査光としては、ランプ光による紫外線やレーザ光を含むもので、例えば、紫外線領域内であるｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）等、またはそれより短い波長の検査光が使用され、長寸法やパターン精度等の検査が可能である。
検査光が短波長である場合、短波長の紫外線を透過する透明基板の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を何度でも再利用できるので経済的にも利点がある。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の欠陥修正方法は、このような構成にすることにより、大気にステンシルマスク面をさらすことなく、また、汚れや塵の付着を発生させることもなく、集束イオンビームによる欠陥修正を実施できるものとしている。すなわち、集束イオンビームによる余剰欠陥除去修正や欠落欠陥膜付け修正を、汚れや塵の付着を発生させることなく、実施できるものとしている。
請求項９に記載の修正方法は、このような構成にすることにより、レーザ光による欠陥修正を、汚れや塵の付着を発生させることなく、実施できるものとしている。レーザ光による欠陥修正は、通常大気中で行なわれるため、修正装置を使用する際は、別途に防塵装置を着脱するための真空チャンバを持つユニットが必要となる。真空チャンバユニットがレーザ修正装置に近い場所に設置されていれば、ステンシルマスクが大気に触れる機会を極力少なくすることができる。
レーザ光を利用して、有機物質からなる異物の分解や無機物質からなる異物の移動による修正を、極力汚れや塵の付着を発生させることなく、実施できるものとしている。
本発明の請求項１０に記載の修正方法は、欠陥修正用のレーザ光が防塵装置としての透明基板を通過するもので、防塵装置である透明基板を、ステンシルマスクから取り外すことがなく、ステンシルマスクの異物を防塵装置である透明基板外からレーザ照射することにより、異物を分解、もしくは移動させ、修正することを可能としている。本発明においては、異物の欠陥修正方法が簡略化でき、防塵装置の着脱の工程を省けることから、異物による欠陥の修正工程が簡略化でき、防塵装置付きステンシルマスクの製造効率を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の防塵装置付きステンシルマスク１０の第１の実施形態を示す断面模式図で、図２は本発明の防塵装置付きステンシルマスク２０の第２の実施形態を示す断面模式図である。
本発明の防塵装置付きステンシルマスクは、ステンシルマスクには貫通孔があるため、防塵装置は２枚からなり、ステンシルマスクの表裏すなわちメンブレン側とストラット側の両面に、それぞれ１枚ずつ透明基板を使用することにより、防塵装置付きステンシルマスク内部の真空度を保つことを可能とした構造にしている。
【００２１】
（第１の実施形態）本発明の防塵装置付きステンシルマスク１０の第１の実施形態の例を、図１に基づいて説明する。
第１の実施形態の例の防塵装置付きステンシルマスク１０は、ステンシルマスク１１の表裏すなわちメンブレン１２側とストラット１３側の両面に透明基板１４、１５を重ね合わせ、前記透明基板１４と透明基板１５との間の空気を排気除去することにより、前記ステンシルマスク１１と透明基板１４、１５とが外気圧により押圧され、その重ね合せ部が密着した状態で保持されるようにして、透明基板１４、１５を防塵装置として配設している防塵装置付きステンシルマスク１０である。
防塵装置付きステンシルマスク１０は、メンブレン１２側の転写パターン領域１６Ａの貫通孔部分とストッラット１３側の開口部１７を除いて、透明基板１４、１５と重ね合せられ、重ね合わせ部、マスク貫通孔部および裏面の開口部１７等の空気を真空排気除去することにより、ステンシルマスク２０と透明基板１４、１５とが外気圧により押圧されて密着し、その重ね合せ部が密着した状態で保持され、透明基板１４、１５の２枚一組を防塵装置として配設しているものである。
【００２２】
ステンシルマスク１１と透明基板１４、１５との重ね合わせ後の空気の排気除去は、クリーンルーム内において、１３３×１０−３Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）程度の真空度が確保し得る清浄な真空チャンバー内に、ステンシルマスク１１の両面に透明基板１４、１５を重ね合わせて静置し、室温で数分から数十分の真空排気をすることにより基板間の空気の除去が達成できる。ステンシルマスク１１と透明基板１４、１５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により脱ガスしておくことも可能である。このようにして重ね合わされたステンシルマスク１１と透明基板１４，１５を大気中に取り出すことにより、大気圧によって防塵装置付きステンシルマスク１０として保持される。
【００２３】
本発明の防塵装置付きステンシルマスク１０は、電子線等の粒子線露光に用いる４倍マスク等の拡大マスクパターンを縮小転写する方式、あるいは等倍マスクを近接転写する方式のいずれにも適用できるものである。
ステンシルマスク１１としては、例えば、電子線等の粒子線を吸収するのに十分な厚さのシリコンウェーハ等の基板に、メンブレン材料としてＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＣ、Ｃ、Ｂｅ、Ａｌ、Ａｌ２ Ｏ３ 等の金属薄膜または金属化合物薄膜を用いて露光領域に貫通孔を設けてパターンを形成し、パターンを裏側からＳｉ等のストラットで補強した通常用いられるステンシルマスクが適用できる。また、必要に応じてＷ、Ａｕ等の電子線散乱材料をメンブレンのパターンに積層したマスクも適用できる。本発明の防塵装置は、特にステンシルマスク材料やマスク形状に限定されず、粒子線露光に用いられるいずれのステンシルマスクにも適用可能である。
【００２４】
本発明の防塵装置として用いる透明基板１４、１５としては、フッ化カルシウムやフッ化マグネシウム、単結晶ホワイトサファイア等の結晶、合成石英ガラスやソーダライムガラス、低膨張ガラス等のガラス材料や、ポリテトラフルオロエチレンやポリカーボネート等の透明樹脂からなる光学フィルム材料が使用し得る。
【００２５】
ステンシルマスク１１の両面に配置された透明基板１４，１５は、塵埃がステンシルマスク１１の表裏からパターン上に直接付着するのを防ぐことができ、透明基板１４，１５は防塵装置として機能する。透明基板１４，１５の厚さは、操作性等から２ｍｍ以上の厚さがあれば十分である。透明基板１４，１５の大きさはステンシルマスク１１のパターン転写に影響する領域を覆っていれば十分であるが、操作性等の点からステンシルマスク１１と同一サイズがより好ましい。
【００２６】
ステンシルマスク１１の両面に配置される透明基板１４，１５は、ステンシルマスク１１との密着面において特に表面の平坦性と平滑性が要求される。防塵装置に使用する透明基板１４，１５は、その表面を光学研磨されているもので平坦度が３μｍ以下であることがより好ましく、平坦度が高ければ高いほど、密着するステンシルマスク１１の歪み防止の効果も期待できる。
【００２７】
（第２の実施形態）本発明の防塵装置付きステンシルマスクの第２の実施形態の例を、図２に基づいて説明する。
第２の実施形態の例のステンシルマスク２１は第１の実施形態で説明したマスクと同じマスクが適用でき、また、透明基板２４、２５の材料は、第１の実施形態で説明した透明基板と同じ材料の基板が適用できるので、重複する説明は省略する。
【００２８】
本発明の第２の実施形態の例におけるステンシルマスク２１のメンブレン２２側に配置される透明基板２４は、パターン面側になる表面が凹型に掘り込まれて凹型領域２４Ａを形成しており、透明基板２４がメンブレン２２に設けられた転写パターン領域２６Ａと直接密着することがないことを特徴とする。透明基板２４は塵埃がステンシルマスク２１の転写パターン２６上に直接付着するのを防ぐ効果があるが、透明基板２４が貫通孔からなる転写パターン２６に直接密着すると、密着面にかかる圧力や摩擦等の力が働き、パターンによっては新たな欠陥の原因となる場合がある。
そこで、このメンブレン２２側の透明基板２４が転写パターン２６面に密着しないように透明基板２４の転写パターン領域２６Ａよりやや広い範囲を一定の深さに掘り込むことで、ステンシルマスク２１のメンブレン２２の転写パターン２６と透明基板２４とが密着することがなく、メンブレン２２の転写パターンにかかる圧力や摩擦等の欠陥の原因を取り除くことができる。
【００２９】
メンブレン２２側の透明基板２４は、例えば、ウエットエッチング方式もしくはドライエッチング方式またはそれらの方式の併用により掘り込まれる。ウエットエッチング方式は熱アルカリ処理またはフッ酸処理によるもので、製造コストが低いという利点がある。ドライエッチング方式はフルオロカーボン系ガスを主成分とするプラズマで処理される。メンブレン２２側の透明基板２４の掘り込み量は、ステンシルマスク２１の転写パターン２６に密着しない程度の掘り込み深さが確保できれば十分である。例えば、ステンシルマスク２１の平坦度が０．５μｍで、透明基板２４の平坦度が２μｍの場合には、３μｍ以上の深さで掘り込むことが必要であるが、１０μｍ以下で十分である。透明基板２４とステンシルマスク２１は、透明基板２４の掘り込まれていない部分が、ステンシルマスク２１に密着することによって、内部の真空度が保たれている。透明基板２４を掘り込んだ後に、ステンシルマスク２１との密着部分２８の平坦度を上げるために、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨装置にて平坦化を行なってもよい。
【００３０】
ステンシルマスク２１のストラット２３側に配置される透明基板２５は、ステンシルマスク２１のストラット２３との密着面において特に表面の平坦性と平滑性が要求される。ストラット２３側に配置される防塵装置に使用する透明基板２５は、光学研磨をされているもので平坦度が２μｍ以下であることがより好ましく、平坦度が高ければ高いほど、密着するステンシルマスク２１の歪み防止の効果も期待できる。
【００３１】
ステンシルマスク２１の両面に配置された透明基板２４、２５は、塵埃がステンシルマスク２１の転写パターン２６に直接付着するのを防ぐことができ、透明基板２４、２５は防塵装置として機能する。透明基板２４、２５の厚さは、操作性等から２ｍｍ以上の厚さがあれば十分である。透明基板２４、２５の大きさはステンシルマスクのパターン転写に影響する領域を覆っていれば十分であるが、操作性等の点からステンシルマスクと同一サイズがより好ましい。
【００３２】
（露光方法）次に、第１の実施形態または第２の実施形態の防塵装置付きステンシルマスク１０または２０を用いた露光方法について説明する。
本発明の電子線露光用の防塵装置付きステンシルマスク１０、２０は、フォトリソグラフィにおけるペリクル付きフォトマスクのように防塵装置を付けたままでは露光できないが、再度防塵装置付きステンシルマスク１０、２０を真空下に置くことにより、簡単に防塵装置を取り外すことが可能である。ステンシルマスク上に付着する塵埃の影響は、大気中での取り扱い中に付着することが最も多い。電子線露光装置内では、ガス分子による電子線の散乱を防ぐために高真空に保たれている。また、イオンビーム露光装置では、イオン化するガスに置換するための真空系が存在する。本発明における露光方法の目的の一つは、露光時に、露光装置内の真空系で防塵装置付きステンシルマスク１０、２０から透明基板を取り外して露光することにより、透明基板の防塵装置としての機能を最大限利用することである。露光終了後は、露光装置からステンシルマスクを取り出す際に、再度防塵装置である透明基板を重ね合わせてから大気に戻し、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０として取り出す。
【００３３】
（検査方法）次に、第１の実施形態または第２の実施形態の防塵装置付きステンシルマスク１０または２０を用いた検査方法について説明する。
本発明の検査方法の目的の一つは、検査時に、検査装置内の真空チャンバを利用して、前記真空チャンバ内で防塵装置付きステンシルマスク１０、２０から透明基板を取り外して検査することにより、透明基板の防塵装置としての機能を最大限利用することである。検査終了後は、検査装置からステンシルマスクを取り出す際に、再度真空チャンバ内で防塵装置である透明基板を重ね合わせてから大気に戻し、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０として取り出す。電子線やイオンビームやＸ線による検査では、短寸法検査や微小欠陥の観察等の外観観察が可能である。
【００３４】
本発明においては、検査光が防塵装置としての透明基板を透過する場合には、防塵装置を取り外すことなく検査が可能であるため、検査中に直接ステンシルマスクに塵埃が付着し、検査光で焼き付き欠陥となる原因を取り除くことができる。防塵装置の透明基板は必ずしも検査光に透明である必要はないが、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０の状態で行なわれる検査光に対しては透明性が求められる。
検査光として紫外線を用いる場合には、紫外線領域内であるｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）等、またはそれより短い波長の検査光が使用される。紫外線を使用した検査では、長寸法やパターン位置精度等の検査が可能である。特に検査光が短波長である場合、短波長の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も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。
【００３５】
（修正方法）次に、第１の実施形態または第２の実施形態の防塵装置付きステンシルマスク１０または２０を用いた欠陥修正方法について説明する。
本発明における欠陥修正方法の目的の一つは、欠陥修正時に、修正装置内の真空チャンバを利用して、前記真空チャンバ内で防塵装置付きステンシルマスク１０、２０から透明基板を取り外して修正することにより、透明基板の防塵装置としての機能を最大限利用することである。修正終了後は、修正装置からステンシルマスクを取り出す際に、再度真空チャンバ内で防塵装置である透明基板を重ね合わせてから大気に戻し、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０として取り出す。集束イオンビームを利用して、余剰欠陥除去修正や欠落欠陥膜付け修正等が可能である。
【００３６】
また、レーザ光による欠陥修正は通常大気中で行なわれるため、修正装置を使用する際は、別途に防塵装置を着脱するための真空チャンバを持つユニットが必要となる。真空チャンバユニットがレーザ修正装置に近い場所に設置されていれば、ステンシルマスクが大気に触れる機会は極力少なくすることができる。レーザ光を利用して、有機物質からなる異物の分解や無機物質からなる異物の移動による修正が可能である。
【００３７】
ステンシルマスクに異物が付着し、その陰影がウェーハ上に転写されると欠陥になる。本発明におけるステンシルマスクに付着した異物による欠陥を修正する方法は、防塵装置を透過するレーザ光を防塵装置付きステンシルマスク１０、２０の異物に照射することにより、異物構成物質を分解させて転写されない大きさにするか、もしくは転写に影響がない領域に異物を移動させる方法が可能である。使用可能なレーザ光としては透明基板を透過することが可能であれば良いが、波長が３５０〜５５０ｎｍの範囲のものがより好ましい。
【００３８】
本発明における異物の欠陥修正方法は、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０から防塵装置の脱着の工程を省けることから、異物による欠陥の修正工程が簡略化でき、防塵装置付きステンシルマスク１０、２０の製造効率を向上させることができる。
【００３９】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。
（実施例１）
実施例１は、図１に示す第１の例の防塵装置付きステンシルマスク１０であり、図１におけるステンシルマスク１１の形成にはシリコンウェーハを用い、メンブレンパターン形成側となるシリコン薄膜と、ストラット形成側となるシリコン基板とから構成され、メンブレン１２とストラット１３の間にＳｉＯ２ 等からなる少なくとも１層のエッチングストッパ層が存在し、メンブレン１２側に転写パターン１６が形成された後に、裏面側からアライメント製版し、裏面シリコンをエッチングした後の開口部分のエッチングストッパ層を除去して、メンブレン支持体となるストラット１３が形成されたステンシルマスク１１を洗浄し、乾燥して表面を清浄にした。
【００４０】
次に、真空度１３３×１０−３Ｐａ（１０×１０−３Ｔｏｒｒ）に保たれている真空装置内で、ステンシルマスク１１と外形が同一サイズの光学研磨され洗浄乾燥した平坦度２μｍの合成石英ガラス基板からなる２枚で一組の防塵装置との間に、ステンシルマスク１１を位置合わせして接着剤を用いることなく重ね合わせた。
表裏から防塵装置としての合成石英ガラス基板で重ね合わされた上記のステンシルマスク１１を大気中に戻すと、防塵装置とステンシルマスクは大気圧によって強固に密着しており、防塵装置付きステンシルマスク１０として取り出すことができた。
【００４１】
（実施例２）
実施例２は、図２に示す第２の例の防塵装置付きステンシルマスク２０である。図２におけるステンシルマスク２１の形成にはシリコンウェーハを用い、メンブレンパターン形成側となるシリコン基板と、ストラット形成側となるシリコン基板とから構成され、メンブレン２２とストラット２３の間にＳｉＯ２ 等からなる少なくとも１層のエッチングストッパ層が存在し、メンブレン２２側に転写パターン２６が形成された後に、裏面側からアライメント製版し、裏面シリコンをエッチングした後の開口部分のエッチングストッパ層を除去して、メンブレン支持体となるストラット２３が形成されたステンシルマスク２１を洗浄し、乾燥して表面を清浄にした。
【００４２】
次に、ステンシルマスク２１と外形が同一サイズの光学研磨され洗浄乾燥した平坦度２μｍの合成石英ガラス基板上に、ポジ型ｉ線フォトレジスト（東京応化工業（株）製ＴＨＭＲ−ｉＰ１７００）をスピンコートしベークによりレジスト膜形成後、ステンシルマスク２１の転写パターン領域２６Ａよりも大きいサイズの部分をｉ線露光し、現像し、露出した合成石英ガラス部分をフッ酸によるウエットエッチングで１０μｍ掘り込み、フォトレジストを剥離除去し、洗浄乾燥して、表面を清浄にしたメンブレン側の防塵装置として凹型領域を設けた合成石英ガラス基板２４を形成した。
また、ステンシルマスク２１と外形が同一サイズの光学研磨され、平坦度２μｍの合成石英ガラス基板２５を洗浄乾燥し、表面を清浄にした。
【００４３】
次に、真空度１３３×１０−３Ｐａ（１０×１０−３Ｔｏｒｒ）に保たれている真空装置内で、合成石英ガラス基板からなる２枚で一組の防塵装置の間に、ステンシルマスク２１を位置合わせして接着剤を用いることなく重ね合わせた。
表裏から防塵装置で重ね合わされた上記のステンシルマスクを大気中に戻すと、防塵装置とステンシルマスクは大気圧によって強固に密着しており、防塵装置付きステンシルマスク２０として取り出すことができた。
【００４４】
（実施例３）
実施例１で完成した防塵装置付きステンシルマスク１０を電子線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ステンシルマスク１０から２枚で一組の防塵装置を取り外し、次に電子線露光して半導体用ウェーハ上のレジストにマスクパターンを転写した。露光終了後、露光装置からステンシルマスク１１を取り出す際に、再度２枚で一組の防塵装置の間にステンシルマスク１１を重ね合わせてから大気に戻し、再び防塵装置付きステンシルマスク１０として露光装置から取り出した。
【００４５】
（実施例４）
実施例１で完成した防塵装置付きステンシルマスク１０を透過電子像により欠陥修正をする検査装置内に静置し、装置内を排気して真空にした後、検査装置内で防塵装置付きステンシルマスク１０から２枚で一組の防塵装置を取り外し、電子線でステンシルマスク１１の欠陥検査を行なった。
終了後、検査装置からステンシルマスク１１を取り出す際に、再度２枚で一組の防塵装置の間にステンシルマスク１１を重ね合わせてから大気に戻し、再び防塵装置付きステンシルマスク１０として検査装置から取り出した。
【００４６】
（実施例５）
実施例１で完成した防塵装置付きステンシルマスク１０を集束イオンビームにより欠陥修正をする修正装置内に静置し、装置内を排気して真空にした後、修正装置内で防塵装置付きステンシルマスクから２枚で一組の防塵装置を取り外した後に、デポジションおよびエッチングのためのガス導入を行ない、イオン源からガリウムイオンを１００ｎｍ以下のビームに集束し欠陥に選択的にイオンビームを照射して、ステンシルマスク１ １の欠陥修正を行なった。
終了後、修正装置からフォトマスク１１を取り出す際に、再度２枚で一組の防塵装置の間にステンシルマスク１１を重ね合わせてから大気に戻し、再び防塵装置付きステンシルマスク１０として修正装置から取り出した。
【００４７】
（実施例６）
実施例１で完成した防塵装置付きステンシルマスク１０を防塵装置脱着のための真空装置内に静置し、装置内を排気して真空にした後、防塵装置付きステンシルマスク１０から２枚で一組の防塵装置を取り外した後に、レーザ光により欠陥修正をする装置にステンシルマスク１１を入れ、レーザ光を照射して、ステンシルマスク１１の欠陥修正を行なった。
終了後、修正装置からステンシルマスク１１を取り出し、防塵装置脱着のための真空装置内に入れ、再度２枚で一組の防塵装置の間にステンシルマスク１１を重ね合わせてから大気に戻し、再び防塵装置付きステンシルマスク１０として修正装置から取り出した。
【００４８】
（実施例７）
実施例１で完成したの防塵装置付きステンシルマスク１０で、防塵装置１４と１５はｉ線を透過する透明基板からなり、前記防塵装置付きステンシルマスク１０をｉ 線によるパターンの位置精度検査装置内に静置し、検査装置内で防塵装置付きステンシルマスク１０から防塵装置を取り外すことなく、位置精度検査を行なった。
検査終了後、防塵装置付きステンシルマスク１０を検査装置から取り出した。
【００４９】
（実施例８）
実施例１で完成したの防塵装置付きステンシルマスク１０において、防塵装置は紫外線を通過する合成石英ガラス基板からなり、前記防塵装置付きステンシルマスク１０を波長４８８ｎｍのレーザ光による異物の欠陥修正装置内に静置し、修正装置内で防塵装置付きステンシルマスク１０から防塵装置を取り外すことなく、レーザ照射を行ない異物による欠陥をレーザ光で分解または移動させて欠陥を無害化し、修正を終了後、防塵装置付きステンシルマスク１０を欠陥修正装置から取り出した。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の防塵装置付きステンシルマスクは、大気中において優れた防塵性を有し、さらに従来のフォトマスクにおけるペリクルのようにフレームを接着剤で固定する構造とは異なるので、防塵装置付きステンシルマスクを再度真空下に置くことにより、防塵装置をステンシルマスクから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、あるいはステンシルマスクと防塵装置の双方を洗浄して再使用することが可能になる。
【００５１】
さらに本発明の防塵装置は、平坦度が高い透明基板をステンシルマスクのストラット側にも密着させているため、ステンシルマスクの歪み防止の効果がある。
【００５２】
また、本発明の露光方法、検査方法および欠陥修正方法は、防塵装置付きステンシルマスクの防塵機能を最大限利用しており、ステンシルマスクを塵埃の付着から守ること、および高価な透明基板を何度も再利用できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の防塵装置付きステンシルマスクの第１の実施形態を示す断面模式図である。
【図２】本発明の防塵装置付きステンシルマスクの第２の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】従来のペリクル付きフォトマスクを示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０、２０ 防塵装置付きステンシルマスク
１１、２１ ステンシルマスク
１２、２２ メンブレン
１３、２３ ストラット
１４、２４ メンブレン側の防塵装置
１５、２５ ストラット側の防塵装置
１６、２６ 転写パターン
１６Ａ、２６Ａ 転写パターン領域
１７、２７ 開口部
２４Ａ 凹部領域
２８ 防塵装置２４とステンシルマスク２１の密着部分
３０ ペリクル付きフォトマスク
３１ フォトマスク
３２ 合成石英ガラス基板
３３ マスクパターン
３４ ペリクル
３５ ペリクル膜
３６ フレーム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dustproof device to be attached for the purpose of preventing foreign matter adhesion and distortion of a stencil mask used for electron beam exposure or ion beam exposure used for microfabrication of a semiconductor device, and more particularly, to a dustproof device. The present invention relates to a stencil mask with a dustproof device, an exposure method using the mask, an inspection method of the stencil mask with a dustproof device, and a mask defect correcting method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a photomask used in a manufacturing process of a semiconductor device such as an LSI or a super LSI is used as a dust-proof device to prevent foreign substances such as dust from adhering thereto, as shown in FIG. A photomask 30 with a pellicle 34 having a structure in which a pellicle film 35 made of an organic thin film having a thickness of several μm and made of a resin or the like is adhered to one side of a frame 36 made of metal or the like with an adhesive or the like is generally used. It has been. The pellicle 34 is fixed by applying an adhesive to the other side of the frame 36 and bonding the pellicle 34 to a photomask 31 having a mask pattern 33 provided on one main surface such as a synthetic quartz substrate 32.
The height of the frame 36 is usually about 3 mm to 5 mm, and the surface of the pellicle film 35 is separated from the surface of the pattern 33 of the photomask 31 by the height of the frame 36. Even if it adheres, the dust image is not formed on the semiconductor wafer coated with the resist at the time of exposure and is not transferred.
[0003]
However, in order to improve the degree of integration of semiconductor devices in recent years, a lithography technique for forming an integrated circuit with a finer line width has been required, and the wavelength of an exposure light source has been shortened until now. For example, the light source of the stepper for photolithography proceeds from the conventional g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 Lasers (157 nm) have been developed. However, such a method using a shorter wavelength of the exposure light source has the advantage that the conventional technology can be used and the throughput is high, but on the other hand, it is near the technical limit, and the positional accuracy due to thermal expansion at the time of photomask transfer is increased. Due to drawbacks such as a decrease in the process margin such as a decrease in the depth of focus and a depth of focus, there is a problem that it is not suitable for the production of medium-volume, multi-product semiconductor devices, which will be demanded in the future.
[0004]
Therefore, in recent years, electron beam transfer type lithography technology for transferring a desired shape onto a wafer using a charged particle beam, particularly an electron beam, has been developed instead of the conventional photolithography technology using light, and recently, high throughput has been developed. Development is being promoted as an EPL (Electron-Beam Projection Lithography) method that can be converted into a plasma. For example, as an electron beam transfer type lithography technique, a mask pattern is divided into small areas, a stencil mask provided with a through-hole pattern formed in a predetermined size and arrangement for each small area, and formed in the small areas. An electron beam is irradiated, the electron beam formed by the through-hole pattern is reduced and transferred onto the wafer that is the substrate to be exposed, and the device pattern is formed while joining the predetermined pattern divided on the mask on the substrate to be exposed. (See, for example, Patent Document 1). This electron beam transfer type lithography technology has a high resolution and a process margin, and is suitable for the production of semiconductor devices of various types in medium quantities.
[0005]
Reticles used for these electron beam transfer type lithography techniques include a method of reducing and transferring an enlarged mask pattern such as a 4 × mask and a method of closely transferring a 1 × mask. The mask used for exposure is a stencil reticle. Alternatively, it is called a stencil mask (hereinafter, referred to as a stencil mask).
The stencil mask used in the above-mentioned electron beam transfer lithography has a silicon wafer substrate or the like as a support frame, and a through hole through which an electron beam is transmitted is provided in an exposure area using a thin film (referred to as a membrane) of metal or silicon. This is a mask in which a pattern area is formed. The pattern area is divided from the back side by beams called struts and reinforced, thereby reducing the deflection of the pattern area and improving the pattern position accuracy.
For example, as a stencil mask of a reduction transfer method for electron beam exposure, a 200 mm diameter silicon wafer is used to divide the entire pattern area of the mask into 1 mm squares, and a beam called a strut made of silicon is provided at this boundary, and the pattern is 1 mm square. A 2 μm thick silicon membrane in the region is etched into a desired pattern to form a through hole.
[0006]
In using the stencil mask, exposure is performed by irradiating the stencil mask with an electron beam or an ion beam. The stencil mask suppresses heat generation of the mask itself during exposure to an electron beam or the like, so that there is little positional accuracy deterioration due to thermal expansion, and because the membrane thickness is thin, the aspect ratio of the formed mask pattern is small and the mask pattern size is controlled. Good nature.
[0007]
However, in the stencil mask as described above, there is a problem in that there is no dust prevention technology in spite of the fact that a fine pattern is formed by through holes. For a stencil mask used for exposure to a particle beam such as an electron beam, it is impossible to use an adhesive pellicle used for a photomask in a conventional photolithography technique for the purpose of preventing adhesion of foreign matter such as dust. The applicant of the present invention has applied for a photomask used for the photolithography technology as a dustproof device not using an adhesive pellicle (Japanese Patent Application Nos. 2001-34367 and 2003-3971).
In a stencil mask, since a stencil mask having a thin membrane may be distorted by internal stress of the mask, it is necessary to control the internal stress, and a membrane on which a pattern is formed for controlling the internal stress is required. There is a problem that the size of the area is limited.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2829942
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide a dustproof device capable of preventing contamination of a stencil mask due to adhesion of dust and the like, and preventing a stencil mask from being distorted even when a membrane area is enlarged, a stencil mask with a dustproof device, an exposure method using the same, and a mask. It is to provide an inspection method and a defect correction method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a stencil mask with a dustproof device according to the invention of claim 1 is configured such that transparent substrates are superposed one by one on both the membrane side and the strut side of the stencil mask, and air between the transparent substrates is removed. By removing the exhaust gas, the stencil mask and the transparent substrate are pressed by the outside air pressure, and the overlapped portion is held in close contact, and the transparent substrate is provided as a dustproof device. It is assumed that.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the transparent substrate as the dustproof device used in the stencil mask with the dustproof device according to the present invention, the transparent substrate disposed on the membrane side of the stencil mask and the strut side of the stencil mask. Are characterized by being polished for flattening.
According to a third aspect of the present invention, in the transparent substrate as the dustproof device used in the stencil mask with the dustproof device according to the present invention, the transparent substrate disposed on the membrane side of the stencil mask is wet-etched. By the method or dry etching method or a combination of these methods, the surface on the membrane side is dug into a concave shape, and the transparent substrate disposed on the strut side of the stencil mask is polished for flattening. It is characterized by having.
Further, in the dustproof device according to claim 4 of the present invention, in the transparent substrate as the dustproof device used for the stencil mask with the dustproof device of the present invention, the transparent substrate is provided with inspection light and laser light for detoxifying foreign matter. It is characterized by being transmissive.
[0012]
The exposure method according to claim 5 of the present invention uses the above-described stencil mask with a dustproof device, and removes a set of dustproof devices with two transparent substrates in a vacuum chamber of a vacuum exposure apparatus. Exposure is performed, and after the exposure is completed, a stencil mask with a dustproof device is taken out of the exposure device in a state where a set of dustproof devices is attached to the two transparent substrates again.
[0013]
The inspection method according to claim 6 of the present invention uses the stencil mask with a dustproof device described above, and performs an inspection using an electron beam, an ion beam, an X-ray, or the like, in a vacuum chamber in the inspection device. A pair of dustproof devices is removed from the two transparent substrates and inspected. After the inspection, the stencil mask with the dustproof devices is taken out of the inspecting device again with the two transparent substrates attached to the pair of dustproof devices. It is assumed that.
An inspection method according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that an inspection is performed without removing the dustproof device using a stencil mask equipped with a dustproof device through which inspection light can pass.
[0014]
In the defect repair method according to the eighth aspect of the present invention, when a defect is repaired by a focused ion beam using the stencil mask with a dustproof device, one set of two transparent substrates is set in a vacuum chamber in the repair device. And removing the dust-proof device, and after the correction is completed, taking out the stencil mask with the dust-proof device from the repair device in a state where the set of dust-proof devices is attached with the two transparent substrates again. . In the defect repair method according to the ninth aspect of the present invention, when performing the defect repair by laser light using the stencil mask with a dustproof device, one set of two transparent substrates is set in a vacuum chamber outside the repair device. The stencil mask from which the dust-proof device has been removed is put in a correction device to correct it, and after the correction is completed, the transparent substrate is again put in the vacuum chamber outside the above-mentioned or another correction device, and again with the two transparent substrates. A photomask with a dustproof device is taken out of the vacuum chamber with a set of dustproof devices attached.
Further, the defect correcting method according to claim 10 uses a stencil mask equipped with a dustproof device capable of transmitting laser light for detoxifying foreign matter, and removes foreign matter from the stencil mask without removing the dustproof device. It is characterized in that the foreign matter is corrected by dissolving or moving the foreign matter by irradiating the foreign matter with a laser.
[0015]
[Action]
The stencil mask with a dustproof device according to the present invention is configured as described above to enable electron beam exposure in electron beam transfer lithography.
That is, the transparent substrate is superimposed on the front and back surfaces of the stencil mask, and the air between the front and back transparent substrates is exhausted and removed. The transparent substrate is arranged as a dustproof device so that it is held in a state, and in the vacuum system of the exposure device, the dustproof device can be easily and without stencil masks that generate dirt or dust that causes defects. And can be attached to a stencil mask.
Outside the vacuum system, the dust proof device prevents dust from directly adhering to the stencil mask, and the dust proof device prevents the thin membrane pattern from being chipped or falling off when handling the stencil mask. Further, by disposing dustproof devices on the front and back of the stencil mask, it is possible to prevent the occurrence of distortion of the stencil mask and to enlarge the membrane area.
[0016]
Further, in the dustproof device according to the third aspect of the present invention, the surface of the transparent substrate, which is superimposed on the membrane side of the stencil mask, is dug into a concave shape so that the transparent substrate can be in direct contact with the transfer pattern. It is characterized by not having. The transparent substrate has the effect of preventing dust from directly adhering to the stencil mask pattern.However, if the transparent substrate comes into direct contact with the transfer pattern, a force such as pressure or friction applied to the contact surface acts, and depending on the pattern, new defects may occur. May cause.
Since the transparent substrate on the membrane side is dug so as not to adhere to the pattern surface, the transparent substrate does not adhere to the transfer pattern of the membrane of the stencil mask, so defects such as pressure and friction applied to the transfer pattern of the membrane Can eliminate the cause.
The transparent substrates disposed on both sides of the stencil mask can prevent dust from directly adhering to the stencil mask pattern, and the transparent substrate functions as a dustproof device.
[0017]
Further, in the exposure method according to the fifth aspect of the present invention, by adopting such a configuration, the transparent substrate which is a dustproof device is removed from the stencil mask in the exposure apparatus which is a vacuum system of the exposure apparatus. After the exposure, the stencil mask with the dust proof device is taken out of the exposure apparatus to the outside air with the transparent substrate attached again, so that the stencil mask can be semi-permanently used without causing dirt and dust even for repeated use. It can be used for
[0018]
In addition, the inspection method according to claim 6 of the present invention, by adopting such a configuration, makes appearance inspection such as short dimension inspection and observation of minute defects by electron beam, ion beam or X-ray dirty or dusty. The inspection can be carried out without causing the adhesion of scum.
Furthermore, in the inspection method according to claim 7 of the present invention, when the inspection light passes through the transparent substrate as the dustproof device, the inspection of the stencil mask with the dustproof device can be performed without removing the transparent substrate as the dustproof device. This can be performed more effectively, dust can be prevented from directly adhering to the stencil mask during inspection, and the occurrence of burn-in defects of the mask due to inspection light can be eliminated.
In this case, the inspection light includes ultraviolet light or laser light from lamp light, and for example, inspection light of a g-line (436 nm) or an i-line (365 nm) in the ultraviolet region or a shorter wavelength is used. Inspection of long dimensions and pattern accuracy is possible.
When the inspection light has a short wavelength, the material of the transparent substrate that transmits the ultraviolet light of the short wavelength is limited, and the transparent substrate is expensive, but in the present invention, the transparent substrate including the re-polishing is used as necessary. Since the substrate can be reused any number of times, there is an economical advantage.
[0019]
The defect repair method according to claim 8 of the present invention, by adopting such a configuration, does not expose the stencil mask surface to the atmosphere, does not cause dirt or dust to adhere, and achieves a focused ion beam. It is possible to carry out defect repair by using this method. In other words, it is possible to carry out the removal and correction of the surplus defects and the correction of the missing defect film by the focused ion beam without causing the adhesion of dirt and dust.
According to the ninth aspect of the present invention, with such a configuration, it is possible to perform the defect correction by the laser beam without causing dirt or dust to adhere. Since the defect correction by the laser beam is usually performed in the atmosphere, when using the correction device, a unit having a vacuum chamber for separately attaching and detaching the dustproof device is required. If the vacuum chamber unit is installed near the laser correction device, the chance of the stencil mask contacting the atmosphere can be minimized.
By using laser light, it is possible to carry out correction by decomposing foreign substances made of organic substances and moving foreign substances made of inorganic substances as much as possible without causing dirt and dust to adhere.
In the repair method according to claim 10 of the present invention, the defect correcting laser beam passes through the transparent substrate as the dustproof device, and the transparent substrate as the dustproof device is not removed from the stencil mask. By irradiating the foreign matter with a laser from outside the transparent substrate as a dustproof device, the foreign matter can be decomposed or moved and corrected. In the present invention, the defect repair method for foreign matter can be simplified, and the step of attaching and detaching the dustproof device can be omitted, so that the process of repairing the defect due to foreign matter can be simplified, and the production efficiency of the stencil mask with the dustproof device can be improved. it can.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a stencil mask 10 with a dustproof device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of a stencil mask 20 with a dustproof device of the present invention. .
In the stencil mask with a dustproof device of the present invention, since the stencil mask has a through hole, the dustproof device is composed of two sheets, and one transparent substrate is used for each of the front and back sides of the stencil mask, that is, both the membrane side and the strut side. By doing so, it is possible to maintain the degree of vacuum inside the stencil mask with a dustproof device.
[0021]
(First Embodiment) An example of a first embodiment of a stencil mask 10 with a dustproof device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The stencil mask 10 with a dustproof device of the example of the first embodiment has transparent substrates 14 and 15 superimposed on both sides of the stencil mask 11, that is, on both sides of the membrane 12 side and the strut 13 side. The stencil mask 11 and the transparent substrates 14 and 15 are pressed by the external pressure by exhausting and removing the air between them, and the overlapping portions are held in close contact with each other. Is a stencil mask 10 provided with a dustproof device, which is disposed as a dustproof device.
The stencil mask 10 with the dustproof device is overlapped with the transparent substrates 14 and 15 except for the through-hole portion of the transfer pattern area 16A on the membrane 12 side and the opening 17 on the strut 13 side. In addition, the stencil mask 20 and the transparent substrates 14 and 15 are pressed and adhered by the external pressure by evacuating and removing the air from the opening 17 and the like on the back surface, and the overlapped portion is held in a tightly contacted state. A pair of substrates 14 and 15 is provided as a dustproof device.
[0022]
After the superposition of the stencil mask 11 and the transparent substrates 14 and 15, the air is exhausted and removed in a clean room at 133 × 10 -3 Pa (1 × 10 -3 In a clean vacuum chamber capable of securing a degree of vacuum of about Torr), the transparent substrates 14 and 15 are superposed on both surfaces of the stencil mask 11 and allowed to stand, and a vacuum is exhausted at room temperature for several minutes to several tens minutes. Removal of air between the substrates can be achieved. In order to increase the bonding strength between the stencil mask 11 and the transparent substrates 14 and 15, if necessary, it is possible to degas both by evacuation in advance. By taking out the stencil mask 11 and the transparent substrates 14 and 15 thus superposed into the atmosphere, the stencil mask 10 with the dustproof device is held by the atmospheric pressure.
[0023]
The stencil mask 10 with a dustproof device of the present invention can be applied to either a method of reducing and transferring an enlarged mask pattern such as a 4 × mask used for exposure to a particle beam such as an electron beam, or a method of closely transferring a 1 × mask. It is.
As the stencil mask 11, for example, a substrate such as a silicon wafer having a thickness enough to absorb a particle beam such as an electron beam, and Si, SiO2, Si 3 N 4 , SiC, C, Be, Al, Al 2 O 3 A normally used stencil mask in which a pattern is formed by providing a through hole in an exposure region using a metal thin film or a metal compound thin film such as the above, and the pattern is reinforced from the back side with struts such as Si can be applied. In addition, a mask in which an electron beam scattering material such as W or Au is laminated on a membrane pattern as needed can be applied. The dustproofing device of the present invention is not particularly limited to a stencil mask material and a mask shape, and can be applied to any stencil mask used for particle beam exposure.
[0024]
The transparent substrates 14 and 15 used as the dustproof device of the present invention include crystals such as calcium fluoride, magnesium fluoride, and single crystal white sapphire, glass materials such as synthetic quartz glass, soda lime glass, and low expansion glass, and polytetrafluoroethylene. An optical film material made of a transparent resin such as fluoroethylene or polycarbonate can be used.
[0025]
The transparent substrates 14 and 15 disposed on both sides of the stencil mask 11 can prevent dust from directly adhering to the pattern from the front and back of the stencil mask 11, and the transparent substrates 14 and 15 function as a dustproof device. It is sufficient that the thickness of the transparent substrates 14 and 15 is 2 mm or more from the viewpoint of operability and the like. It is sufficient that the size of the transparent substrates 14 and 15 covers the area of the stencil mask 11 that affects the pattern transfer, but the same size as the stencil mask 11 is more preferable in terms of operability and the like.
[0026]
The transparent substrates 14 and 15 disposed on both sides of the stencil mask 11 are required to have particularly flat and smooth surfaces on the contact surfaces with the stencil mask 11. The transparent substrates 14 and 15 used in the dustproof device have optically polished surfaces and preferably have a flatness of 3 μm or less. The higher the flatness is, the more the distortion of the stencil mask 11 that adheres is reduced. The effect of can be expected.
[0027]
(Second Embodiment) An example of a stencil mask with a dustproof device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The same mask as that described in the first embodiment can be applied to the stencil mask 21 of the example of the second embodiment, and the materials of the transparent substrates 24 and 25 are the same as those of the transparent substrate described in the first embodiment. Substrates made of the same material can be applied, and duplicate description will be omitted.
[0028]
In the transparent substrate 24 arranged on the membrane 22 side of the stencil mask 21 in the example of the second embodiment of the present invention, the surface on the pattern surface side is dug into a concave shape to form a concave region 24A, and the transparent substrate 24 is transparent. It is characterized in that the substrate 24 does not directly adhere to the transfer pattern area 26A provided on the membrane 22. The transparent substrate 24 has an effect of preventing dust from directly adhering to the transfer pattern 26 of the stencil mask 21. However, when the transparent substrate 24 comes into close contact with the transfer pattern 26 having through holes, pressure and friction applied to the contact surface are reduced. May act and may cause a new defect depending on the pattern.
Therefore, a slightly wider area than the transfer pattern area 26A of the transparent substrate 24 is dug to a certain depth so that the transparent substrate 24 on the side of the membrane 22 does not adhere to the surface of the transfer pattern 26. The transfer pattern 26 and the transparent substrate 24 do not come into close contact with each other, and the cause of defects such as pressure and friction applied to the transfer pattern of the membrane 22 can be eliminated.
[0029]
The transparent substrate 24 on the membrane 22 side is dug by, for example, a wet etching method, a dry etching method, or a combination of these methods. The wet etching method is based on a hot alkali treatment or a hydrofluoric acid treatment, and has an advantage that the manufacturing cost is low. In the dry etching method, processing is performed using plasma containing a fluorocarbon-based gas as a main component. The amount of digging of the transparent substrate 24 on the side of the membrane 22 is sufficient if a digging depth that does not make close contact with the transfer pattern 26 of the stencil mask 21 can be secured. For example, when the flatness of the stencil mask 21 is 0.5 μm and the flatness of the transparent substrate 24 is 2 μm, it is necessary to dig at a depth of 3 μm or more, but 10 μm or less is sufficient. As for the transparent substrate 24 and the stencil mask 21, the uncut portion of the transparent substrate 24 is in close contact with the stencil mask 21, so that the degree of internal vacuum is maintained. After the transparent substrate 24 is dug, planarization may be performed by a polishing apparatus such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) in order to increase the flatness of the contact portion 28 with the stencil mask 21.
[0030]
The transparent substrate 25 disposed on the strut 23 side of the stencil mask 21 is required to have particularly flat and smooth surface at the contact surface with the strut 23 of the stencil mask 21. The transparent substrate 25 used for the dustproof device disposed on the strut 23 side has been optically polished and preferably has a flatness of 2 μm or less. The higher the flatness is, the more closely the stencil mask 21 adheres. The effect of preventing distortion can also be expected.
[0031]
The transparent substrates 24 and 25 disposed on both surfaces of the stencil mask 21 can prevent dust from directly adhering to the transfer pattern 26 of the stencil mask 21, and the transparent substrates 24 and 25 function as a dustproof device. As for the thickness of the transparent substrates 24 and 25, a thickness of 2 mm or more is sufficient from the viewpoint of operability and the like. It is sufficient that the size of the transparent substrates 24 and 25 covers an area that influences the pattern transfer of the stencil mask. However, the size of the stencil mask is preferably the same from the viewpoint of operability and the like.
[0032]
(Exposure Method) Next, an exposure method using the stencil mask 10 or 20 with a dustproof device according to the first or second embodiment will be described.
The stencil masks 10 and 20 with a dustproof device for electron beam exposure according to the present invention cannot be exposed with the dustproof device attached like a photomask with a pellicle in photolithography. By putting it down, the dustproof device can be easily removed. The effect of dust adhering on the stencil mask most often occurs during handling in air. In the electron beam exposure apparatus, a high vacuum is maintained to prevent scattering of the electron beam by gas molecules. Further, in the ion beam exposure apparatus, there is a vacuum system for substituting a gas to be ionized. One of the objects of the exposure method according to the present invention is to remove the transparent substrate from the stencil masks 10 and 20 with a dustproof device in a vacuum system in the exposure device during the exposure, and to expose the transparent substrate to function as a dustproof device. Make the most of it. After the exposure is completed, when removing the stencil mask from the exposure apparatus, the transparent substrates, which are dustproof devices, are again stacked and returned to the atmosphere, and are taken out as stencil masks 10 and 20 with dustproof devices.
[0033]
(Inspection Method) Next, an inspection method using the stencil mask 10 or 20 with the dustproof device of the first embodiment or the second embodiment will be described.
One of the objects of the inspection method of the present invention is to perform inspection by removing a transparent substrate from the stencil masks 10 and 20 with a dustproof device in the vacuum chamber by using a vacuum chamber in the inspection device at the time of inspection. The purpose is to maximize the function of the transparent substrate as a dustproof device. After the inspection is completed, when removing the stencil mask from the inspection apparatus, the transparent substrates, which are dustproof devices, are stacked again in the vacuum chamber and then returned to the atmosphere, and are taken out as stencil masks 10 and 20 with the dustproof device. In the inspection using an electron beam, an ion beam, or an X-ray, appearance observation such as inspection of a short dimension and observation of a minute defect is possible.
[0034]
In the present invention, when the inspection light is transmitted through the transparent substrate as the dustproof device, the inspection can be performed without removing the dustproof device, so that the dust adheres directly to the stencil mask during the inspection and burns in with the inspection light. The cause of the defect can be eliminated. The transparent substrate of the dustproof device does not necessarily need to be transparent to the inspection light, but transparency is required for the inspection light performed in the state of the stencil masks 10 and 20 with the dustproof device.
When ultraviolet light is used as inspection light, inspection light having a wavelength within the ultraviolet region, such as a g-line (436 nm) or an i-line (365 nm), or a shorter wavelength is used. In the inspection using ultraviolet rays, inspections such as long dimension and pattern position accuracy can be performed. In particular, when the inspection light has a short wavelength, the material that transmits short-wavelength ultraviolet rays is limited, and the transparent substrate is expensive. However, in the present invention, the transparent substrate includes re-polishing as necessary. It is economical because it can be reused many times.
[0035]
(Repair Method) Next, a defect repair method using the stencil mask 10 or 20 with the dustproof device of the first embodiment or the second embodiment will be described.
One of the objects of the defect repair method according to the present invention is to remove a transparent substrate from the stencil masks 10 and 20 with a dustproof device in the vacuum chamber and repair the defect using a vacuum chamber in the repair device. Therefore, the function of the transparent substrate as a dustproof device is utilized to the utmost. After the correction is completed, when removing the stencil mask from the correction device, the transparent substrates, which are dust-proof devices, are again overlapped in the vacuum chamber and then returned to the atmosphere, and are taken out as stencil masks 10 and 20 with the dust-proof device. Using the focused ion beam, it is possible to remove and correct a surplus defect, or to correct a defect film.
[0036]
Further, since the defect correction by the laser beam is usually performed in the atmosphere, when using the correction device, a unit having a vacuum chamber for separately attaching and detaching a dustproof device is required. If the vacuum chamber unit is installed near the laser correction device, the chance of the stencil mask contacting the atmosphere can be minimized. By using laser light, it is possible to decompose a foreign substance made of an organic substance or to correct the foreign substance made of an inorganic substance by moving the foreign substance.
[0037]
Foreign matter adheres to the stencil mask, and when the shadow is transferred onto the wafer, it becomes a defect. In the method of correcting a defect due to a foreign matter attached to a stencil mask according to the present invention, the foreign matter of the stencil masks 10 and 20 with a dustproof device is irradiated with a laser beam transmitted through the dustproof device, thereby decomposing the foreign matter constituent material and not transferring the foreign matter. A method of increasing the size or moving the foreign matter to an area that does not affect the transfer is possible. Any laser beam that can be used may be used as long as it can transmit through a transparent substrate, but a laser beam having a wavelength in the range of 350 to 550 nm is more preferable.
[0038]
Since the method for correcting foreign matter defects in the present invention eliminates the step of attaching and detaching the dustproof device from the stencil masks 10 and 20 with dustproof devices, the process of correcting defects due to foreign matter can be simplified, and the stencil masks 10 and 20 with dustproof devices can be used. Manufacturing efficiency can be improved.
[0039]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples.
(Example 1)
Example 1 is a stencil mask 10 with a dustproof device of the first example shown in FIG. 1. A stencil mask 11 in FIG. 1 is formed using a silicon wafer, a silicon thin film on the membrane pattern formation side, and a strut formation. Between the membrane 12 and the strut 13. 2 After the transfer pattern 16 is formed on the membrane 12 side, alignment plate making is performed from the back side, and the etching stopper layer at the opening after etching the back side silicon is removed. Then, the stencil mask 11 on which the struts 13 serving as the membrane support were formed was washed and dried to clean the surface.
[0040]
Next, the degree of vacuum is 133 × 10 -3 Pa (10 × 10 -3 In a vacuum apparatus maintained at Torr), a stencil mask 11 and a pair of dustproof devices, each of which is made of a synthetic quartz glass substrate having a flatness of 2 μm, which is optically polished, washed, and dried with the same size as the outer shape, are provided. The stencil masks 11 were aligned and superposed without using an adhesive.
When the stencil mask 11 superimposed on the synthetic quartz glass substrate as the dustproof device from the front and back is returned to the atmosphere, the dustproof device and the stencil mask are firmly adhered to each other by the atmospheric pressure, and are taken out as the stencil mask 10 with the dustproof device. I was able to.
[0041]
(Example 2)
The second embodiment is a stencil mask 20 with a dustproof device of the second example shown in FIG. A stencil mask 21 shown in FIG. 2 is formed by using a silicon wafer. The stencil mask 21 is composed of a silicon substrate on the membrane pattern formation side and a silicon substrate on the strut formation side. 2 After the transfer pattern 26 is formed on the membrane 22 side, alignment plate making is performed from the back side, and the etching stopper layer at the opening after etching the back silicon is removed. Then, the stencil mask 21 on which the struts 23 serving as the membrane support were formed was washed and dried to clean the surface.
[0042]
Next, a positive type i-ray photoresist (THMR-iP1700, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is spin-coated on a synthetic quartz glass substrate having the same size as the stencil mask 21 and having the same size as that of the optically polished, washed and dried, and having a flatness of 2 μm. After forming a resist film by baking, a portion having a size larger than the transfer pattern region 26A of the stencil mask 21 is exposed to i-ray and developed, and the exposed synthetic quartz glass portion is dug by wet etching with hydrofluoric acid to a depth of 10 μm. Was removed, washed and dried to form a synthetic quartz glass substrate 24 provided with a concave region as a dustproof device on the membrane side whose surface was cleaned.
Further, a synthetic quartz glass substrate 25 having the same size as the stencil mask 21 and having the same outer shape as the stencil mask 21 and having a flatness of 2 μm was washed and dried to clean the surface.
[0043]
Next, the degree of vacuum is 133 × 10 -3 Pa (10 × 10 -3 In a vacuum apparatus maintained at Torr), a stencil mask 21 was positioned and superposed without using an adhesive between a pair of dustproof devices made of a synthetic quartz glass substrate.
When the stencil mask superimposed by the dustproof device from the front and back was returned to the atmosphere, the dustproof device and the stencil mask were firmly adhered to each other by the atmospheric pressure, and could be taken out as the stencil mask 20 with the dustproof device.
[0044]
(Example 3)
The stencil mask 10 with the dustproof device completed in Example 1 is left in an electron beam exposure apparatus, the inside of the apparatus is evacuated to a vacuum, and two sets of the stencil mask 10 with the dustproof apparatus are set in the exposure apparatus. Then, the mask pattern was transferred to a resist on a semiconductor wafer by electron beam exposure. After the exposure, when the stencil mask 11 is taken out of the exposure apparatus, the stencil mask 11 is overlapped between a set of two dustproof devices again, and then returned to the atmosphere. I took it out.
[0045]
(Example 4)
The stencil mask 10 with the dustproof device completed in Example 1 is left still in an inspection device that corrects a defect by a transmission electron image, and the inside of the device is evacuated to a vacuum. , A pair of dustproof devices was removed, and a defect inspection of the stencil mask 11 was performed with an electron beam.
After the completion, when taking out the stencil mask 11 from the inspection apparatus, the stencil mask 11 is again superposed between a pair of dustproof devices and returned to the atmosphere, and then taken out again from the inspection apparatus as the stencil mask 10 with the dustproof device. Was.
[0046]
(Example 5)
The stencil mask 10 with the dustproof device completed in Example 1 is left in a repair device for repairing defects by using a focused ion beam, and the inside of the device is evacuated to a vacuum. After removing a set of dustproofing devices with two sheets, gas for deposition and etching is introduced, gallium ions are focused from the ion source into a beam of 100 nm or less, and defects are selectively irradiated with an ion beam. The defect correction of the stencil mask 11 was performed.
After the completion, when removing the photomask 11 from the correction device, the stencil mask 11 is overlapped between a pair of dustproof devices again, and then returned to the atmosphere, and then removed again as the stencil mask 10 with the dustproof device. Was.
[0047]
(Example 6)
The stencil mask 10 with the dustproof device completed in Example 1 is left in a vacuum device for attaching and detaching the dustproof device, and the inside of the device is evacuated to a vacuum. After removing the dust-proof device, the stencil mask 11 was put into an apparatus for correcting defects by laser light, and the stencil mask 11 was corrected by irradiating laser light.
After completion, take out the stencil mask 11 from the correction device, put it in a vacuum device for attaching and detaching the dustproof device, put the stencil mask 11 between two sets of dustproof devices again, return to the atmosphere, and dustproof again. The stencil mask 10 with the device was taken out of the correction device.
[0048]
(Example 7)
In the stencil mask 10 with a dustproof device completed in the first embodiment, the dustproof devices 14 and 15 are made of a transparent substrate that transmits i-line. After standing still, the position accuracy inspection was performed without removing the dustproof device from the stencil mask 10 with the dustproof device in the inspection device.
After the inspection, the stencil mask 10 with the dustproof device was taken out of the inspection device.
[0049]
(Example 8)
In the stencil mask 10 with a dust-proof device completed in Example 1, the dust-proof device is made of a synthetic quartz glass substrate that transmits ultraviolet light, and the stencil mask 10 with the dust-proof device is placed in a defect correcting device for foreign matter by a laser beam having a wavelength of 488 nm. Without leaving the dustproofing device from the stencil mask 10 with the dustproofing device in the repairing device, laser irradiation is performed to decompose or move the defect due to the foreign matter with the laser beam to render the defect harmless. The attached stencil mask 10 was taken out of the defect repairing apparatus.
[0050]
【The invention's effect】
The stencil mask with a dustproof device of the present invention has excellent dustproofness in the air, and is different from a structure in which a frame is fixed with an adhesive like a pellicle in a conventional photomask. By placing the device under vacuum again, the dustproof device can be easily peeled off from the stencil mask. Therefore, when the transparent substrate constituting the dustproof device is contaminated with dust or the like, the transparent substrate can be replaced, or both the stencil mask and the dustproof device can be cleaned and reused.
[0051]
Further, the dustproof device of the present invention has an effect of preventing distortion of the stencil mask because the transparent substrate having high flatness is also closely attached to the strut side of the stencil mask.
[0052]
Further, the exposure method, the inspection method and the defect correction method of the present invention make full use of the dustproof function of the stencil mask with the dustproof device, protect the stencil mask from the adhesion of dust, and reduce the cost of the expensive transparent substrate. This also has the effect that it can be reused.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a stencil mask with a dustproof device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of a stencil mask with a dustproof device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a conventional photomask with a pellicle.
[Explanation of symbols]
10, 20 Stencil mask with dustproof device
11, 21 Stencil mask
12,22 membrane
13,23 strut
14, 24 Dust proof device on membrane side
15, 25 Strut side dustproof device
16, 26 Transfer pattern
16A, 26A Transfer pattern area
17, 27 opening
24A recess area
28 Close Contact between Dust Protector 24 and Stencil Mask 21
30 Photomask with pellicle
31 Photomask
32 Synthetic quartz glass substrate
33 Mask Pattern
34 Pellicle
35 Pellicle membrane
36 frames
