JP2009151306A - マスクのペリクル除去装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクルを汚染または損傷することなく、マスクから除去する装置および方法を提供する。
【解決手段】装置は、ペリクルを備えるマスク操作用の少なくとも１つの把手部と、圧力を印加されてマスクの縁に係合する、少なくとも２つの固定部材と、ペリクルの径方向外縁部に形成されるマウントの位置を非接触に判断する少なくとも１つの検出器と、材料親和性によりマスク1にペリクルを固定する接着剤を加熱する加熱装置と、マスク固定ユニットおよびペリクル除去ユニット５を有するペリクルの除去装置とを、備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォトリソグラフィに用いられるマスクからペリクルを除去する装置および方法に関する。

従来から、特に小型の半導体部品の製造において、電子回路の基板（ウェハ）上にフォトリソグラフィ技術によって、非常に繊細な設計の構造物を形成するための構造を備えたマスクが一般に使用される。この点において、マスクに、特にマスク上に形成される利用可能な構造物に対する要求は大きい。また、この要求はマスクの純度に関係しており、付着物から保護することも求められる。

近年、基板に形成される構造物の小型化が進み、それに対応して、使用中のマスクの純度および不良をなくすことに対する要求は増大している。このため、マスクはマスク構造を保護する要素、いわゆるペリクルを備える。ペリクルはフォトリソグラフィ用途において、フレームと、光学的透過性を有するメンブレン膜から構成される。ペリクルは、接着剤を用いて、材料親和性(stoffschlussig)により、フレームの下側面でマスクに結合される。フレームは、ペリクルの側面と対向して配置される。マスク構造はこのようにペリクルとメンブレン膜によって保護される。メンブレン膜は、基板表面ではなく、マスクの構造物表面から間隔をあけて配置されるため、メンブレン膜に付着する粒子は、露光過程において焦点距離外で撮像され、粒子が露光誤差の原因になることはない。

しかしながら、マスクの不良は使用中にマスク構造に直接発生する。不良が発生してもマスク上にペリクルが配置されているため、不良の除去や補正はできない。そのため、一時的にペリクルを除去することが必要である。

このような除去を行う場合、従来はほとんど手動で行うしかなかった。マスクを熱し、使用された接着剤を軟化させて、操作者が手でペリクルを除去する。これは好ましい状況でないことは明らかであり、要求される純度を求められる程度で実現することはできない。

操作用のマウントがフレームの径方向外縁に形成される。しかし、使用されるペリクルは標準化されていないため、個々のペリクルは幾何学的設計上、寸法にバラツキがある。またフレームは高さが異なるため、ペリクルのメンブレン膜とマスク表面との間隔が異なることがある。マウントについても同様である。材料親和性による結合に、互いに異なる特質を持つ様々な接着剤が用いられているため、分離する際の反応も異なる。

これまでは、これらの多くの相違点を操作者が考慮しながら手動操作を行ってきた。しかしながら、上述した純度の問題の他に、操作者の不正確な操作を十分に回避することは不可能であるため、多くのコストのかかるマスクが損傷し、さらには破損してしまい、新しいマスクを用意しなければならないという問題もあった。

従って本発明の目的は、マスクを汚染または損傷することなく、普遍的な方法でマスクからペリクルを除去する可能性を提供することにある。

この目的は請求項１に記載される特徴を有する装置によって、本発明に基づき実現される。また請求項１０に記載の方法に基づき実行することができる。

従属項に規定される特徴によって、有利な実施形態およびさらなる発展が実現される。

本発明に基づく装置は、特に手動の作業手順を回避するために、非常に複雑に形成される。手動の作業手順は依然として必要ではあるが、少なくとも従来と比べて非常に少ない最低レベルにまで減少される。

好ましくは、把手部をマスクの操作に用いて、マスクの位置合わせや移動を行う。そのために移動中は確実にマスクを固定し、また簡単に固定を解除することが必要である。ただし、マスクに損傷を与えることは回避しなければならない。各マスクの２つの対向する面は、マスクの径方向外縁部の、好ましくは３箇所と係合する２つの固定部材によって保持される。マスクは、圧縮力の印加と、固定部材に設けられた保持部材の対応する形状によって、力伝達と形状合致手法により保持される。固定部材を介して作用する圧縮力はバネ力によって与えられることが好ましい。これによって、固定部材の固定を解除する駆動部は、解除処理または把手部の開放のみに用いることができる。一方が把手部に固定され、他方を固定部材に接続された張力バネを用いるのが好ましい。各固定部材に対して少なくとも１つのバネを設けることが必要である。固定部材を長手方向ガイドによって誘導する。次に、好ましくはトランスミッションを有する駆動部を駆動して把手部を開放する。これによってバネ力より大きいバネに反する力が生成されて、固定部材とマスクの係合が解除される。この動きは、固定部材に接続されるレバー・トランスミッションのレバーを介した駆動動作によって開始される。

また例えば、適当な電子モータ等の駆動部によって偏心器を移動させて、固定部材を各マスクの外縁から遠ざける、または引き離してもよい。このような把手部でマスクを保持することによって、追加の手段を設けることなく、直線的な常に一定のバネ定数でバネ力を再生することができる。

本明細書の導入部で上述したように、複数の異なるペリクルをマスクに固定するので、検出器を備えて、各ペリクルの径方向外縁部に配置されるマウントの位置を非接触な方法で判断する必要がある。検出器は画像処理機能を備えるビデオカメラが好ましい。任意で上述の把手部を用いて、マスクを検出器に対して位置決めした後、ペリクルのマウントの位置を判断する。このため、少なくとも１つの軸に沿って直線的にペリクルを移動させる必要がある。従ってペリクルは例えば台車、作業台等の支持部に規定された位置に配置される。マウント位置の判断はペリクルの一方の側のみで行われる。この点で、マスクからの少なくとも１つのマウントの間隔を判断することが重要である。通常４つのマウントのうち少なくとも１つの位置が既知の場合、他の３つの位置を計算によって求めてペリクルの除去装置の制御に活用することができる。

マウント位置の判断後、各マスクを除去装置に移動し、マスクの外縁部と係合するストッパを備えるマスク固定ユニットにセットする。加熱装置を除去装置に、好ましくはマスクの下に備えても良い。加熱装置の加熱によって材料親和性による接着剤の結合が解除できる。このために適当な電磁波を放射する加熱部材を用いて直接マスクに放射してもよい。

そしてペリクルのマウントの判断された位置を考慮に入れて、ペリクル除去ユニットを制御する。このためにマウントに導入可能なスパイクを移動する。まずスパイクを、マウントの互いの間隔とマスク表面との間隔を考慮して、マウント位置まで移動する。導入可能なスパイクがマウントに対して位置合わせされると、スパイクを危険なく直線移動して、マウントに導入する。スパイクの導入がないと、マスクまたはペリクルを損傷してしまう。スパイクがマウントに導入されると、スパイクによって牽引力効果が生じてマスクからペリクルを分離する。好ましくは、前記牽引力効果を事前に設定されたマスクの面に対して垂直に作用させる。

ここで、ペリクル除去ユニット および／またはマスク固定ユニットと当接して支持される４つの除去駆動部を有利に使用することができる。このようにペリクルは、加熱による接着剤の接着力削減効果ならびに牽引力効果によって、マスクから分離される。

さらに、ペリクルの分離を段階的に実行することが有利である。すなわち、実効牽引力を、連続して段階的に増加させる。牽引力の増加がある段階に達した後、所定の保持時間そのまま一定に保ち、その後、次の段階で所定の量だけ牽引力を増加する。段階毎に一定量増加させる方法を変えることもできる。この場合、瞬時マスク温度および／または牽引力または測定したトルクを考慮して行う。またペリクル分離の際の、分離作用および任意でマスクの瞬時の状態を考慮しても良い。ペリクルの除去は、材料親和性による結合が解除され、測定された牽引力またはトルクの低下が認識されたと判断されたときに、停止される。

不規則な牽引力効果、つまり、スパイクの導入を介して１つのマウントに他のマウントより大きな牽引力を加えると、ペリクルの分離はさらに加速され、損傷の恐れは減少する。これは例えば、シリンダのピストン内径が大きいおよび／または内圧の大きい除去駆動部によって達成される。この内圧はまた、マウントに加えられる牽引力の差に影響を与えるように、同時に残存する接着剤の接着効果および／または接着剤の付着したマスクの温度を考慮して、制御または調節される。牽引力差はこのように、除去過程において連続的に増加される。

マスクからペリクルを分離した後、双方を別々に移動、洗浄して、生じた欠陥を除去する。この後、マスクに再びペリクルを配置して再挿入する。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１はペリクル２を有するマスク１の斜視図である。図においてペリクル２はマスク１に接着剤で結合されている。ペリクル２のフレームの下縁と、構造物が形成されるマスク１の表面との間は材料親和性により結合している。接着剤を加熱によって軟化させて、ペリクル２をマスク１から分離することができる。ペリクルの分離と操作のため、ペリクルフレーム2.2の径方向外縁部に４つのマウント2.1を備える。マウント2.1は止まり穴の形状を有し、ペリクル２を分離する際に、ペリクル除去ユニット５のスパイク5.1が挿入される。そのため、２つのマウント2.1が一方の側面に、もう２つのマウント2.1が反対の側面に配置される。ペリクルの上面は、メンブレン膜2.3によって全体が被覆されている。これによりマスク１の構造物は密封される。

ペリクルフレーム2.2は異なる幾何学的設計と寸法を有しても良い。マウント2.1は別のペリクルの異なる位置に配置しても良い。ペリクル２のマスク１への結合方法は限定されない。ペリクル２をマスク１に対して、非対称、傾斜、または対称に配置することができ、配置の状況はペリクル２を自動的に除去する際に考慮されなければならない。

把手部３は、図２および図３に示す２つの実施例から明らかなとおり、本発明に基づく装置に使用することができる。

図２に示す把手部３の実施例は、互いに平行に配置されるアームを有する２つの固定部材3.1を備えている。アームは、その長手方向軸に対して垂直に、直線的に移動可能であり、適当な長手方向ガイドに受止される。３つのマスク保持部材3.2は、三角形状に固定部材3.1に配置され、マスク１の形状に合わせて、固定部材3.1と係合するバネ3.3の牽引力によってマスク１を保持するように設計されている。

固定部材3.1は実効バネ力に反して、互いの間隔が広がるように移動して、マスクを解除し、または受け止める。駆動部3.4はこの目的で備えられ、電子モータが回転し、偏心器を移動させる。このモータと偏心器の移動によって、任意で直接接触させることによって、固定部材3.1を所望に移動させて把手部3を開放することができる。偏心器は２つのカムまたは２つのカムディスクを有する回転ディスクでも良い。

駆動部、バネ、ガイドを筺体に収納して、マスク保持部材3.2とともに固定部材3.1のみを露出させても良い。

図３に把手部３の別の例を示す。図３の把手部３は上述の実施例と、開放用に異なる駆動部3.4が選択される点において相違する。このため、電子モータは、ギアを介してレバー・トランスミッション3.5の２つのレバーを移動させる。この２つのレバーはまた、固定部材3.1と接続して、保持されたマスク１を解除し、または把手部３を開いて新たなマスク１を受止することもできる。マスク１を把手部３で保持する締め付け力または復元力をここで、固定部材3.1と直接係合するバネ3.3（図示せず）によって加えても良い。バネ3.3は任意でレバー・トランスミッション3.5のレバーと直接係合してもよい。

ペリクル２のマウント2.1の位置を判断する検出器４の配置例を図４に示す。本実施例ではビデオカメラを検出器として使用する。ペリクル２（図示せず）を有するマスク１を作業台６上に置く。その後、検出器４とマスク１を互いに相対移動させる。この点において、検出器４および／または作業台６の画像データ、任意で位置データが検出され、マウント2.1の位置判断が考慮される。

位置決め後、既知の位置データを用いてマスク１を除去装置に供給することができる。マスク１はマスク固定ユニットに挿入され、確実に固定される。

放射ヒータを加熱装置としてマスク１の下に配置することができる。マスクを所望の温度に加熱して接着剤を軟化する。

そしてペリクル２を、ペリクル除去ユニット５を用いてマスク１から分離する。ペリクル除去ユニット５は、マスク１の載置面の反対側に配置される。その一例を図５に示す。

マウント2.1の配置と、任意でペリクル２側の間隔を考慮して、ペリクルのマウント2.1に導入されるスパイク5.1用の２つの直線駆動部5.3が対向する２つの面に設置される。導入可能スパイク5.1の長手方向軸とマウント2.1の長手方向軸とが並列していれば、スパイク5.1は、対応する駆動部5.3の動きによってマウント2.1に導入される。さらに、４つのスパイク5.1各々の上に除去駆動部5.2を配置する。ペリクル２を分離する牽引力を除去駆動部5.2によって与える。

スパイク5.1は、駆動部5.3によって互いに直交する2つの軸上で移動することができる。これは１つのスパイク5.1のみに対して、他のスパイク5.1とは関係なく行っても良い。

ただし、除去駆動部5.2は互いに同期して制御または調節されるが、一般に言われている偏差を少なくとも１つの除去駆動部5.2について考慮しなければならない。

また、ペリクル除去ユニット５を、マウント2.1の第３座標を考慮できるように、全体的に垂直に移動することができる。

ペリクルを有するマスクの斜視図である。 本発明に基づき使用可能な把手部の一例を示す図である。 本発明に基づき使用可能な把手部の別の例を示す図である。 マウントの位置を判断する検出器の配置を示す図である。 ペリクル除去ユニットの一例を示す図である。

符号の説明

１ マスク
２ ペリクル
2.1 マウント
３ 把手部
3.1 固定部材
3.2 保持部材
3.3 バネ
3.4 駆動部
3.5 レバー・トランスミッション
3.6 偏心器
４ 検出器
５ ペリクル除去ユニット
5.1 スパイク
5.2 除去駆動部
5.3 駆動部

Claims (18)

1. フォトリソグラフィ用途に使用可能なマスクからペリクルを除去する装置であって、
   印加された圧力によってマスク（１）の縁部と係合される少なくとも２つの固定部材を有し、ペリクル（２）を備えるマスク（１）を操作するための少なくとも１つの把手部（３）と、
   ペリクル（２）の径方向外縁部に形成されるマウント（2.1）の位置を、非接触に判断するための少なくとも１つの検出器（４）と、
   材料親和性(stoffschlussig)によりペリクル（２）をマスク（１）に固定する接着剤を加熱する加熱装置と、
   マスク固定ユニットとペリクル除去ユニット（５）を有する、マスク（１）からのペリクル（２）の除去装置を備えることを特徴とする装置。
2. 前記把手部（３）の固定部材は、引張バネによって事前に圧縮応力を加えられ、把手部（３）は、把手部により保持されたマスク（１）を解放するため、レバー・トランスミッション（3.5）または偏心器（3.6）を有して固定部材（3.1）と係合する駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記固定部材（3.1）はマスク（１）の３箇所（3.2）と係合することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ペリクル除去ユニット（５）は、ペリクル外縁部に備えられる各マウント（2.1）用のスパイク（5.1）を有し、該スパイク（5.1）は各マウント（2.1）に導入可能であって、ペリクル（２）のフレームの各マウント（2.1）に牽引力を作用させて、マスク（１）からペリクル（２）を分離させることを特徴とする請求項１から３の内のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記ペリクル除去ユニット（５）は、マウント（2.1）に導入可能な４つのスパイク（5.1）に作用し、マスク（１）からペリクル（２）を分離させる前記牽引力を加える除去駆動部（5.2）を備えることを特徴とする請求項１から４の内のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記除去駆動部（5.2）の内の１つは、他の３つの除去駆動部（5.2）より大きい牽引力効果を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記導入可能なスパイク（5.1）は、２軸の駆動部（5.3）によって直線に移動可能であって、これら２軸によって事前に設定される面に直交する軸上に垂直に調整可能であることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 前記加熱装置は、マスク（１）の下側に電磁波を放射することを特徴とする請求項１から７の内のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記検出器（４）は画像処理機能を有するビデオカメラで構成されることを特徴とする請求項１から８の内のいずれか１項に記載の装置。
10. フォトリソグラフィ用途に使用可能なマスクからペリクルを除去する方法であって、
    ペリクル（２）を備えるマスク（１）を、把手部（３）を用いて検出器（４）に対して位置決めし、
    各ペリクル（２）の径方向外縁部に設置されたマウント（2.1）の位置を検出器（４）で検出し、
    前記マスク（１）とペリクル（２）が固定されるペリクル除去ユニット（５）に、前記マスク（１）を供給し、
    導入可能なスパイク（5.1）を、ペリクル（２）の前記検出されたマウント（2.1）の位置に合わせるように移動して、該スパイク（5.1）をマウント（2.1）に導入し、
    材料親和性によりペリクル（２）をマスク（１）に結合させる接着剤を軟化させるため、マスク（１）を加熱装置で加熱し、
    マスク（１）をマスク固定ユニットで保持した状態で、マスク温度を上昇させて、ペリクル（２）がマスク（１）から分離するまで、牽引力を前記導入可能なスパイク（5.1）を介して該ペリクル（２）に印加することを特徴とする方法。
11. 導入可能なスパイク（5.1）を介してペリクル（２）に印加される前記牽引力を、該ペリクル（２）が分離するまで連続的に増加することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記牽引力は前記マスク（１）の面に対して垂直に印加されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記牽引力を段階的に増加し、各段階毎に保持時間を観測することを特徴とする請求項１０から１２の内のいずれか１項に記載の方法。
14. ペリクル（２）を分離する際に、１つの導入可能なスパイク（5.1）に他のスパイク（5.1）より大きい牽引力を作用させることを特徴とする請求項１０から１３の内のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記牽引力の増加は、所定の牽引力値および／または所定のマスク温度に達した後、有効になることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記マスク（１）のペリクル分離手順において、前記牽引力および／またはトルクを測定することを特徴とする請求項１０から１５の内のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記ペリクル（２）の径方向外縁部に設置される少なくとも１つのマウント（2.1）の位置を非接触に前記検出器（４）によって判断し、この方法で判断されたマウント（2.1）の位置を考慮して、前記導入可能なスパイク（5.1）の前記ペリクル（２）のマウント（2.1）への導入を３軸の駆動部によって制御することを特徴とする請求項１０から１６の内のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記マスク（１）を、前記把手部（３）の前記固定部材（3.1）を用いて、バネの牽引力効果のみによって保持し、前記固定部材（3.1）と係合する駆動部（3.4）を固定の解除時にのみ有効にすることを特徴とする請求項１０から１７の内のいずれか１項に記載の方法。
    

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