JP2008211145A - フォトマスク洗浄方法及びフォトマスク洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄液中に生成させたナノバブルを利用して、フォトマスク表面のパーティクルおよび有機物を除去できるようにしたフォトマスク洗浄方法および装置の提供を目的とする。
【解決手段】洗浄液を用いてフォトマスクを洗浄するフォトマスクの洗浄方法であって、純水中にオゾンガスからなるナノバブルが生成された洗浄液を作製する工程と、前記洗浄液にフォトマスクを浸漬しフォトマスクを洗浄する工程と、を具備することを特徴とするフォトマスクの洗浄方法である。さらに洗浄装置１００は、少なくともオゾンガスボンベ１０と、純水中にナノバブルを生成させる洗浄液作成槽２０と、純水にナノバブルが生成された洗浄液が満たされた洗浄槽３０とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路などの製造工程において、短波長の光源を用いて実施される超微細な回路パターン転写の際に用いられるフォトマスク洗浄方法及びフォトマスク洗浄装置に関する。

ＬＳＩの回路パターン等ナノレベルの微細加工にはリソグラフィー技術が用いられている。近年高集積化に伴い、より微細なパターンを作製するための技術が要求されており、露光光源の短波長化が進められている。例えば、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）へと移行されている。また、さらに短波長の軟Ｘ線（波長１３．５ｎｍ）を露光光源とする開発も行われている。

軟Ｘ線を露光光源とするリソグラフィーをＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)リソグラフィーと呼ぶ。ＥＵＶリソグラフィーでは、その露光光の波長領域における物質の屈折率が１よりわずかに小さい程度であることから従来用いられている屈折光学系が使用できず、反射光学系を使用することによりパターン転写を実施する。
また、ＥＵＶ光は窒素や水分によっても吸収されてしまい、従来の透過タイプのフォトマスクは使用できないため、反射タイプのフォトマスクが用いられる。以上のようにＥＵＶリソグラフィーでは、今までのリソグラフィーとは顕著に異なるため、洗浄など周辺技術の早急な対応が求められている。

一般的なフォトマスクの洗浄は有機物除去用として硫酸過水（濃硫酸と過酸化水素水の混合物）を用いた洗浄、パーティクル除去用としてアンモニア過水（アンモニア水と過酸化水素水の混合物）を用いた洗浄が行われている。
各洗浄工程後には、超純水によるリンスを行い、最後にＩＰＡ蒸気乾燥を行って全洗浄工程が終了する。

しかし、特に硫酸過水による洗浄は、フォトマスク表面に硫酸イオンが残留しやすく、硫酸アンモニウムの析出物である「クモリ」欠陥を誘発する恐れがあるとの指摘がなされている（例えば、特許文献１参照）。
また、アンモニア過水にによる洗浄は、硫酸過水と同様に硫酸アンモニウムの原因となることが懸念され、さらに金属酸化膜等をエッチングする性質を持っているため、光学特性の低下やマスク表面の粗さを増大に繋がる。

また、別の洗浄方法では、薬液を使用せずにマイクロバブルを用いて基板のパーティクルを除去する方法が報告されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この方法ではマスク表面に付着している有機物は取り除くことはできない。有機物系の汚れを除去するためには硫酸過水等の薬液を用いた洗浄工程が必要となり、欠陥の原因となるような成分がマスク表面に残留する可能性がある。よって、有機物およびパーティクルどちらについても薬液を使用しないで洗浄できる技術が求められている。
特開２００６-１１０４８号公報 特開２００６-１４７６１７号公報

本発明は上記課題を解決するために考案されたもので、洗浄液中に生成させたナノバブルを利用して、フォトマスク表面のパーティクルおよび有機物を除去できるようにしたフォトマスク洗浄方法および装置の提供を目的とする。

本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１では、洗浄液を用いてフォトマスクを洗浄するフォトマスクの洗浄方法であって、
純水中にオゾンガスからなるナノバブルが生成された洗浄液を作製する工程と、
前記洗浄液にフォトマスクを浸漬しフォトマスクを洗浄する工程と、を具備することを特徴とするフォトマスク洗浄方法としたものである。

また、請求項２では、少なくともオゾンガスボンベ１０と、純水中にナノバブルを生成させる洗浄液作成槽２０と、純水にナノバブルが生成された洗浄液が満たされた洗浄槽３０とで構成されていることを特徴とするフォトマスク洗浄装置としたものである。

本発明フォトマスク洗浄方法は、オゾンからなるナノバブルが生成された洗浄液を用いてフォトマスク表面のパーティクルおよび有機物を除去しているため、「クモリ」等の欠陥や光学特性の低下、表面あれなど、従来の薬液を用いた洗浄工程が原因でフォトマスク表面に生じる不具合を防止できる。
さらに、リンス工程が不要になり、洗浄工程に費やす時間を短縮でき、フォトマスクの洗浄効率及び洗浄歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態につき説明する。
図１は、本発明のフォトマスク洗浄装置の一実施例を示す概略構成図である。
フォトマスク洗浄装置１００は、オゾンガスボンベ１０と、純水中にオゾンガスからなるナノバブルを生成させる洗浄液作成槽２０と、純水にナノバブルが生成された洗浄液が満たされた洗浄槽３０とから構成されている。

洗浄液作成槽２０では、ガスボンベ１０からオゾンガス供給用バルブ５１及び配管４１を介してオゾンガスを純水中に供給し、純水中にナノバブルが生成された洗浄液を作製する。
洗浄液のオゾン濃度は高いほど有機物に対する洗浄効果が向上するが、通常は１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍが好適である。
純水としては、超純水が望ましい。

純水中へのナノバブル生成には、直径１０〜５０μｍ程度のオゾンガスからなる微小な泡を超音波等の物理的な刺激により生成し、さらに、５０〜５００ｎｍ程度まで縮小させる気液混合せん断方式による方法等を用いることができる。

上記ナノバブルは、泡の中に電荷が高い濃度で保持され、その静電作用により安定して存在できる。
また、ナノバブルは純水中において浮力をほとんど受けないため、液体中に滞在する時間が長く、また、液面ではじけて消滅するようなことがない。
さらに、泡の表面電荷により強い電場を形成しており、活性が高く、マスク表面に付着したパーティクルや有機物等の汚染成分に対して高い洗浄効果を有する。

また、Ｙｏｕｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅの式によると直径１００ｎｍ程度の気泡は内部圧力が３０気圧程度まで増加しているため、ナノバブルが物体に接触してはじけた場合、高い
気圧のジェットによる洗浄効果も期待できる。

洗浄液作成槽２０で作製された純水中にオゾンガスからなるナノバルブが生成された洗浄液は、洗浄液供給用バルブ５２及び配管４２を介して洗浄槽３０に供給される。
洗浄槽３０では、洗浄液中にフォトマスクを浸漬し、フォトマスクの洗浄を行う。この際、洗浄液供給用バルブ５２と循環用バルブ５３は開放し、洗浄槽３０内に洗浄液が滞留しないように循環させる。
流量は洗浄槽３０の大きさにもよるが、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ程度の洗浄槽の場合は、１Ｌ/ｍｉｎ〜３０Ｌ/ｍｉｎ範囲が好ましい。
洗浄時間はフォトマスクの汚染レベルにより変化するが、出荷前の最終洗浄に用いる場合は通常５分〜６０分程度である。

上記フォトマスク洗浄方法では、純水中のオゾンガスからなるナノバルブが生成された洗浄液にてフォトマスクの表面洗浄を行うため、オゾンガスからなるナノバルブにてフォトマスク表面に付着したパーティクル有機物を酸化除去することができる。
また、洗浄で薬液を使用していないため、リンス工程が必要ない。洗浄終了後のフォトマスクは、濡れた状態で乾燥工程用装置へ導入され、ＩＰＡベーパー乾燥等を用いて乾燥する。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、オゾンガスボンベ１０よりオゾンガス供給用バルブ５１及び配管４１を介して超純水中にオゾンガスを供給し、気液混合せん断方式を用いてナノバブルを発生させてオゾン濃度が８０ｐｐｍの洗浄液を洗浄液作成槽２０内に作製した。

次に、洗浄液作成槽２０よりオゾンガスからなるナノバルブが生成された洗浄液は洗浄液供給用バルブ５２及び配管４２を介して洗浄槽３０に供給した。
ここで、洗浄槽３０内のオゾンガスからなるナノバルブが生成された洗浄液の一部は、循環バルブ５３、配管４３及び配管４４を介して１０Ｌ/ｍｉｎの流量で循環した。

さらに、オゾンガスからなるナノバルブが生成された洗浄液が満たされた洗浄槽３０にドライエッチング工程終了後のフォトマスクを２０分浸漬させ、洗浄とリンスを完了した。続いてＩＰＡベーパー乾燥を行い、清浄なフォトマスクを得た。

上記洗浄が行われたフォトマスクに対してパーティクルおよび有機物評価を実施し、さらに反射率変化、硫酸残渣成分を調査した。

パーティクル評価は、レーザーが異物に照射された際の光散乱を利用して行われるので、パターンを異物と認識してしまう場合もある。よって、今回のパーティクル評価はパターン領域以外の部分についてのみ実施した。
異物検査装置（Ｍ２３５０：レーザーテック社製）により測定を行った結果、９０ｎｍ以上の異物はゼロであった。

有機物評価は、加熱脱離ガスクロマト質量分析装置（ＴＤ−ＧＣ／ＭＳ）により調べた。その結果、表面にはほとんど有機物が検出されず、ヘキサデカン換算により定量した結果、表面全体の総有機物量は定量限界である１．０ｎｇ以下となった。

反射率測定は、分光光度計を用いて行った。硫酸過水やアンモニア過水を用いた一般的な洗浄方法では、欠陥検査波長に用いられる２５７ｎｍにおける反射率に５％程度の変化が観察されたが、本発明のフォトマスク洗浄方法を用いた場合は０．１％程度の装置誤差
範囲内にとどまった。

硫酸残渣は、イオンクロマト分析により調査した。その結果、一般的な洗浄方法では硫酸イオンが８ｐｐｂ程度、本発明の洗浄方法では定量限界である０．１ｐｐｂ以下となった。

本発明のフォトマスク洗浄装置の一実施例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０……オゾンガスボンベ
２０……洗浄液作成槽
３０……洗浄槽
４１、４２、４３、４４……配管
５１……オゾンガス供給用バルブ
５２……洗浄液供給用バルブ
５３……洗浄液循環用バルブ
５４……廃液用バルブ
１００……洗浄装置

Claims (2)

1. 洗浄液を用いてフォトマスクを洗浄するフォトマスクの洗浄方法であって、
   純水中にオゾンガスからなるナノバブルが生成された洗浄液を作製する工程と、
   前記洗浄液にフォトマスクを浸漬しフォトマスクを洗浄する工程と、を具備することを特徴とするフォトマスク洗浄方法。
2. 少なくともオゾンガスボンベ（１０）と、純水中にナノバブルを生成させる洗浄液作製槽（２０）と、純水にナノバブルが生成された洗浄液が満たされた洗浄槽（３０）とで構成されていることを特徴とするフォトマスク洗浄装置。

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