JP2011141361A - 異物除去装置、異物除去方法及びパターン基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクルを損傷させることなく、異物を除去することができる異物除去装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る異物除去装置１０は、ペリクルフレーム２３を介してペリクル２２が装着されたマスク２０のペリクル２２上の異物を除去する異物除去装置であって、ペリクル２２側から超音波を照射して、ペリクル２２の近傍を腹とする定在波を発生させる超音波発生手段１１を備える。また、ペリクル２２と異物２５との間の静電気を除去するイオナイザ１２をさらに備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、異物除去装置、異物除去方法及びパターン基板の製造方法に関し、特に、マスクに設けられたペリクル上の異物を除去する異物除去装置、異物除去方法及びパターン基板の製造方法に関する。

半導体の製造工程で使用されるマスクには、パターン面にゴミ等が付着するのを防ぐために、ペリクルと呼ばれる薄膜が設けられている。ペリクルは、マスクのパターン面を囲むように設けられたペリクルフレーム上に貼着されている。

このペリクル付きマスクに異物が付着した場合、イオナイザにより帯電させた圧縮空気を超音波で加振させたノズルから当該ペリクルに当てて、異物を除去する方法が知られている（特許文献１）。また、特許文献２には、ペリクルを超音波等で共振させると共に、エアガンで異物を吹き飛ばす方法が開示されている。

ところで、近年、半導体製造技術におけるリソグラフィ技術では、さらなる微細化を実現するため、露光装置の投影レンズとウエハとの間を水で満たした液浸と呼ばれる露光技術が開発されている。液浸において用いられるマスクに設けられたペリクルは、厚みが数百ｎｍと極めて薄いフッ素樹脂などからなるため、破れ易い等の問題がある。従って、このようなペリクル上の異物を特許文献１、２のようにエアを吹き付けて除去すると、ペリクルが破れてしまうおそれがある。

特開平２−１３９５２号公報 特開平１１−１４３０５４号公報

本発明は、上記のような問題を背景としてなされたものであり、液浸露光において用いられるマスクのペリクル上の異物であっても、ペリクルを損傷させずに確実に除去することができる異物除去装置、異物除去方法及びパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る異物除去装置は、ペリクルフレームを介してペリクルが装着されたマスクのペリクル上の異物を除去する異物除去装置であって、前記ペリクル側から超音波を照射して、前記ペリクル近傍を腹とする定在波を発生させる超音波発生手段を備えるものである。これにより、膜厚の薄いペリクルが装着されたマスクであっても、ペリクルが破れることなく、簡便にペリクル上の異物を除去することができる。

本発明の第２の態様に係る異物除去装置は、上記の装置において、前記ペリクルと前記異物との間の静電気を除去するイオナイザをさらに備えるものである。これにより、離脱された異物が、ペリクルに再付着するのを防止することができる。

本発明の第３の態様に係る異物除去装置は、上記の装置において、前記定在波により前記ペリクルから離脱した異物を吸引する吸引手段をさらに備えるものである。これにより、離脱された異物がペリクルに再付着するのを防止することができる。

本発明の第４の態様に係る異物除去装置は、上記の装置において、前記ペリクルの前記異物が付着した箇所にオゾンを供給するオゾン供給手段をさらに備えるものである。これにより、ペリクルに付着している異物の付着力の原因となる有機物を分解することができ、異物の付着力を低下させ、確実に異物を除去することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る異物除去装置は、上記の装置において、前記マスクは、液浸露光において用いられるものであることを特徴とするものである。本発明は、このような場合に特に有効である。

本発明の第６の態様に係る異物除去方法は、ペリクルフレームを介してペリクルが装着されたマスクのペリクル上の異物を除去する異物除去方法であって、前記ペリクルに超音波を照射し、当該ペリクル近傍を腹とする定在波を発生させることを特徴とする。これにより、膜厚の薄いペリクルが装着されたマスクであっても、ペリクルが破れることなく、簡便にペリクル上の異物を除去することができる。

本発明の第７の態様に係る異物除去方法は、上記の方法において、前記定在波により前記ペリクルに付着した異物を除去する際に、前記ペリクルと前記異物との間の静電気を除去することを特徴とする。これにより、離脱された異物がペリクルに再付着するのを防止することができる。

本発明の第８の態様に係る異物除去方法は、上記の方法において、前記定在波により前記ペリクルから離脱した異物を吸引することを特徴とする。これにより、離脱された異物がペリクルに再付着するのを防止することができる。

本発明の第９の態様に係る異物除去方法は、上記の方法において、前記超音波を照射する前に、前記ペリクルの前記異物が付着した箇所にオゾンを供給することを特徴とする。これにより、ペリクルに付着している異物の付着力の原因となる有機物を分解することができ、異物の付着力を低下させ、確実に異物を除去することが可能となる。

本発明の第１０の態様に係るパターン基板の製造方法は、上記のいずれか記載の異物除去方法を用いて、ペリクルが装着されたマスクの当該ペリクル上の異物を除去し、前記異物が除去されたペリクルが装着されたマスクを用いて、液浸露光を行うことを特徴とする。これにより、確実に異物を除去したマスクを用いることができるため、生産性を向上することができる。

本発明によれば、ペリクルを損傷させることなく、異物を除去することができる異物除去装置、異物除去方法及びこれを用いたパターン基板の製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る異物除去装置の全体構成を模式的に示す図である。 異物除去の対象となるマスクの構成を示す図である。 実施の形態１に係る異物除去方法を説明するための図である。 超音波ホーンとマスクとの距離Ｌに対するペリクルの振幅についてのグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る異物除去装置について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る異物除去装置１０の構成を模式的に示す図である。異物除去装置１０は、ペリクル２２付きのマスク２０において、ペリクル２２上に付着した異物２５を除去するものである。

まず、異物除去の対象となるマスク２０の構成について、図２を参照して説明する。マスク２０は、半導体等の露光工程で使用されるフォトマスクであり、レチクルとも呼ばれる。ここでは、マスク２０の一例として、ウエハと投影レンズの間を液体で満たし、微細なパターン形成を行う液浸露光に用いられるものについて説明する。なお、異物除去装置１０の異物除去の対象は、液浸露光用のマスクに用いられるマスク２０に限定されない。本発明は、液浸露光用のマスクを含む全てのペリクル付きマスクに適用可能である。

マスク２０は、基板２１、パターン２４を有する。基板２１はガラス等の透明基板である。基板２１上には、露光時に転写されるパターンパターン２４が形成されている。パターン２４は、遮光パターンの他、ハーフトーンパターンや、位相シフトパターンなどであってもよい。

基板２１のパターン面側には、枠状のペリクルフレーム２３が装着されている。ペリクルフレーム２３は、パターン２４が形成されている領域を囲むように取り付けられている。ペリクルフレーム２３の基板２１と反対側には、ペリクル２２が貼着されている。すなわち、ペリクル２２は、ペリクルフレーム２３を介してマスク２０に装着されている。

ペリクルフレーム２３の高さが、パターン面からペリクル２２までの高さ（ペリクル高さ）になる。本実施の形態においては、ペリクル高さが４ｍｍであるものとする。液浸露光において用いられるマスク２０に設けられたペリクル２２は、例えば、厚みが数百ｎｍと極めて薄い透明フッ素樹脂などからなる。

パターン２４は、基板２１、ペリクルフレーム２３、ペリクル２２で囲まれた閉空間（ペリクル空間）内に配置される。これにより、外部から飛来する異物２５がパターン２４面に付着するのを防ぐことができる。異物除去装置１０は、ペリクル２２に付着した異物２５を除去する。具体的には、超音波を照射することによって、ペリクル２２から異物２５を除去する。なお、異物２５とは、パーティクル等のペリクル２２上にあってはいけないものをさす。

図１に示すように、異物除去装置１０は、超音波発生手段１１、イオナイザ１２、吸引手段１３を備える。マスク２０は、ペリクル２２が超音波発生手段１１に対向するように配置される。マスク２０は、ペリクル２２が下向き又は横向きに配置されることが好ましい。これにより、離脱した異物がペリクル２２に再付着するのを防止することができる。

例えば、中空のステージ（不図示）を用いて、マスク２０の端部を支持することにより、ペリクル２２が下向き又は横向きになるように、マスク２０を保持することができる。また、基板２１のパターン面と反対側の面を真空吸着することによって保持してもよい。基板２１のペリクルフレーム２３の外側の領域をアームによって保持することも可能である。マスク２０は図示しない駆動機構により、Ｘ−Ｙ方向に移動可能である。これにより、超音波発生手段１１からの超音波でペリクル２２の全面を走査することができる。

マスク２０の下方には超音波発生手段１１が配置される。超音波発生手段１１は、超音波を発生する。すなわち、超音波発生手段１１は可聴範囲を越える周波数の音波を生成する。超音波発生手段１１としては、例えば、超音波振動子（不図示）、超音波ホーン１１ａを備えるものを用いることができる。

超音波ホーン１１ａとしては、段差型、エキスポーネンシャル型、コニカル型等、様々な形状のものを用いることができる。ここでは、段差型の超音波ホーン１１ａを用いた例について図示している。超音波振動子で発生した超音波振動は、当該振動子に接続された超音波ホーン１１ａに伝達される。超音波ホーン１１ａの先端は超音波の周波数で振動する。

超音波発生手段１１は、ペリクル２２側からマスク２０に対して超音波を照射する。なお、ペリクル２２は、厚さ数百ｎｍ〜１μｍ程度の高分子膜であるため、超音波の透過にほとんど影響はない。例えば、超音波発生手段１１は、マスク２０のパターン面に対して垂直に連続的に超音波を照射する。

超音波発生手段１１で発生する超音波の周波数、及び、超音波発生手段１１とマスク２０のパターン面との距離は、超音波発生手段１１から超音波をマスク２０に対して照射することにより、ペリクル２２の近傍を腹とする定在波が発生するように設定する。

図３に示す超音波ホーン１１ａの先端とマスク２０のパターン面間で定在波が形成され、定在波の腹にペリクル２２があるとき、ペリクル２２は超音波の周波数で振動し、その振幅は最大となる。

図４に、ペリクル高さが４ｍｍで、超音波発生手段１１で発生する超音波の周波数λを４０ｋＨｚとした場合の、超音波ホーン１１ａとマスク２０との距離Ｌに対するペリクル膜の振幅についてのグラフを示す。図４に示すように、距離Ｌが最初のペリクル膜の振幅のピークが発生する位置からｎ・λ／２（ｎは１以上の整数）離れる毎に、振幅のピークが発生する。

しかし、距離Ｌが長くなるにつれて、ピーク位置でのペリクル２２の振幅が小さくなる。このため、超音波ホーン１１ａとマスク２０との距離Ｌはなるべく短く、かつ、定在波が形成される位置に超音波ホーン１１ａを配置する事が好ましい。超音波の周波数が４０ｋＨｚでペリクルの高さを４ｍｍとした場合、超音波ホーン１１ａとマスク２０との距離は９．５ｍｍ±１ｍｍとなる。

ペリクル２２の振幅が最大となる位置に距離Ｌを設定することにより、ペリクル２２を効率的に振動させ、ペリクル２２が破損することなく、異物２５をペリクル２２の表面から離脱させることが出来る。

なお、超音波の周波数は４０ｋＨｚ以外の周波数も選択する事は可能である。また、ペリクル高さが異なる場合もある。これらの場合においても、超音波ホーン１１ａの先端とマスク２０のパターン面間で定在波が形成され、ペリクル２２の振幅が最大となるように、超音波ホーン１１ａとマスク２０との距離Ｌを設定する。

上述したように、マスク２０は、ペリクル２２が取り付けられている面が下向き又は横向きとなるように配置される。下向きに配置した場合、ペリクル２２から離脱した異物２５は、重力によりペリクル２２から遠ざかる方向に離れる。また、横向きに配置した場合には、ペリクル２２から離脱した異物２５は、重力によりペリクル２２と一定の距離を保ってペリクル２２面と平行に落下する。このため、異物２５がペリクル２２に再付着するのを防止することができる。

マスク２０をＸ−Ｙ方向に移動させることにより、定在波によりペリクル２２を振動させ、ペリクル２２の全面の異物２５を除去することが可能である。

図１に示すように、超音波ホーン１１ａの近傍には、イオナイザ１２が設けられている。イオナイザ１２は、超音波発生手段１１から超音波を照射して異物２５を除去する際に、ペリクル２２と異物２５との間の静電気を除去する。イオナイザ１２は、帯電したイオナイズドエアをペリクル２２に噴射し、過剰な電荷を反対極性の電荷で中和させるものである。これにより、より確実にペリクル２２から離脱した異物２５がペリクル２２に再付着するのを防止することができる。

なお、イオナイザ１２から出射されるイオナイズドエアは、異物２５を吹き飛ばすほどの噴射力を有さない。このため、液浸露光に用いられるような厚みの薄いペリクル２２であっても損傷を受けることなく、異物２５を除去することができる。

また、超音波発生手段１１の近傍には、吸引手段１３が設けられている。吸引手段１３は、超音波の照射によりペリクル２２から離脱した異物２５を吸引する。具体的には、吸引手段１３は、吸気口１３ａ、排気ダクト１３ｂを備える。吸気口１３ａは、超音波ホーン１１ａを取り囲むように設けられている。吸気口１３ａには排気ダクト１３ｂが接続されている。

超音波ホーン１１ａからの超音波によりペリクル２２から離脱した異物２５は、吸気口１３ａを通って排気ダクト１３ｂ内に吸い込まれる。これにより、ペリクル２２から離脱した異物２５がペリクル２２に再付着するのをさらに確実に防止することができる。

なお、超音波だけでは異物２５をペリクル２２から引き離す力が不十分である場合には、オゾンを照射する。ペリクル２２に付着する異物２５の多くは、有機物が糊の役目を果たしており、ペリクル２２に対する異物２５の付着力が増大している。

そこで、オゾンを照射することによって、有機物を酸化して分解し、付着力を低下させる。そして、オゾンを照射して異物２５の付着力を低下させた後に、ペリクル２２の異物２５が付着した箇所に超音波を照射することによって、より確実に異物２５を除去することが可能となる。

オゾンは、ペリクル２２に付着した異物２５にＤＵＶ（深紫外光）を照射して、その近傍に存在する空気中の酸素にＤＵＶが吸収させて発生させることができる。又は、図示しないオゾンチャンバを用いてオゾンを生成し、当該オゾンを異物２５に照射することができる。

なお、上記の説明では、ペリクル２２全面の異物２５を除去するためにマスク２０を移動させたが、超音波発生手段１１を移動させてもよい。すなわち、超音波発生手段１１とマスク２０とをパターン面に沿って相対移動すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、液浸露光において用いられる膜厚の薄いペリクルが設けられたマスクであっても、ペリクルへのダメージを防止すると共に、ペリクルに付着した異物を除去することができる。また、異物の再付着を防ぐことが可能となる。

また、ペリクル２２の高さに応じて、異物２５の除去に適した周波数の超音波を照射することができるため、確実な異物除去が可能になる。このように、本発明に係る異物除去方法を用いてペリクル上の異物を確実に除去したマスクを用いて、液浸露光を行うことにより、パターン基板の生産性を向上することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、全マスク２０に対して、ペリクル２２の全面にわたって超音波を照射しなくてもよい。ペリクル２２上の異物２５の検査を行い、露光に問題のあるサイズの異物２５が存在する箇所のみに、超音波を照射してもよい。また、検出された異物２５の個数が閾値を超えた場合に、ペリクル２２の全面にわたって超音波を照射するようにしてもよい。

１０ 異物除去装置
１１ 超音波発生手段
１１ａ 超音波ホーン
１２ イオナイザ
１３ 吸引手段
１３ａ 吸気口
１３ｂ 排気ダクト
２０ マスク
２１ 基板
２２ ペリクル
２３ ペリクルフレーム
２４ パターン
２５ 異物

Claims (10)

1. ペリクルフレームを介してペリクルが装着されたマスクのペリクル上の異物を除去する異物除去装置であって、
   前記ペリクル側から超音波を照射して、前記ペリクル近傍を腹とする定在波を発生させる超音波発生手段を備える異物除去装置。
2. 前記ペリクルと前記異物との間の静電気を除去するイオナイザをさらに備える請求項１に記載の異物除去装置。
3. 前記定在波により前記ペリクルから離脱した異物を吸引する吸引手段をさらに備える請求項１又は２に記載の異物除去装置。
4. 前記ペリクルの前記異物が付着した箇所にオゾンを供給するオゾン供給手段をさらに備える請求項１、２又は３に記載の異物除去装置。
5. 前記マスクは、液浸露光において用いられるものであることを特徴とする請求項 に記載の異物除去装置。
6. ペリクルフレームを介してペリクルが装着されたマスクのペリクル上の異物を除去する異物除去方法であって、
   前記ペリクルに超音波を照射し、当該ペリクル近傍を腹とする定在波を発生させることを特徴とする異物除去方法。
7. 前記定在波により前記ペリクルに付着した異物を除去する際に、前記ペリクルと前記異物との間の静電気を除去することを特徴とする請求項６に記載の異物除去方法。
8. 前記定在波により前記ペリクルから離脱した異物を吸引することを特徴とする請求項６又は７に記載の異物除去方法。
9. 前記超音波を照射する前に、前記ペリクルの前記異物が付着した箇所にオゾンを供給することを特徴とする請求項６、７又は８に似記載の異物除去方法。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の異物除去方法を用いて、ペリクルが装着されたマスクの当該ペリクル上の異物を除去し、
    前記異物が除去されたペリクルが装着されたマスクを用いて、液浸露光を行うことを特徴とするパターン基板の製造方法。

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