JP2012078562A - マスクケースおよびマスクの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスクへの塵の付着を抑制しつつ、フォトマスク表面に付着した有機化合物を除去可能なマスクケースを提供する。
【解決手段】内部空間にフォトマスクが収納されるケースである。前記フォトマスクに対向する底面に真空紫外光透過部（５）を有し、前記内部空間と連通したガス流入孔（７）およびガス流出孔（８）が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積回路などの製造工程で使用されるレチクルなどのフォトマスクを保管、運搬するために用いるマスクケースに関する。

シリコンウェハ上に集積回路パターンを描画するフォトリソグラフィ技術においては、ＬＳＩの高集積化に伴なって、より狭い線幅で微細な回路パターンを露光するための技術が要求されている。これに対応するために、露光光源の短波長化が進められている。最近では、約１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ）光を真空中で照射する技術が開発されている。

こうした短波長の光を真空中でマスクに照射すると、雰囲気中の微量な有機化合物に作用し、結果としてマスク表面に有機化合物の膜が形成される。有機化合物の膜がマスク表面に存在すると、マスクに入射した光の反射、または透過が阻害されることがＥＵＶ光リソグラフィにおいて問題となっている。

なお、照射される光の波長が極めて短いことから、ＥＵＶマスクは、現在のところペリクルを設けてパターン面を保護することができないとされている。また、マスクの表面には極めて微細な回路パターンが設けられており、洗浄中に微細な塵（例えば１．０μｍ以下）が付着しても、シリコンウェハに形成する回路パターンの品質劣化が生じる。

マスク表面から、揮発性有機化合物を除去するマスクケースが提案されている（例えば、特許文献１参照）。光触媒機能膜が設けられたケースであり、ケース内にマスクを設置した状態でマスク表面から揮発した揮発性有機化合物を、光触媒機能膜の光触媒作用によって除去することができる。

このように、マスク表面に付着した汚染物質が揮発する場合には容易に除去することができる。しかしながら、ＥＵＶマスクの表面に付着した有機化合物は高密度な膜を形成し、光触媒機能膜では除去することが困難である。

特開２００５−５６９９１号公報

本発明の目的は、フォトマスクへの塵の付着を抑制しつつ、フォトマスク表面に付着した有機化合物を除去可能なマスクケース、およびこのマスクケースを用いたマスクの洗浄方法を提供することにある。

本発明の第１側面によると、内部空間にフォトマスクが収納されるケースであって、前記フォトマスクに対向する底面に真空紫外光透過部を有し、前記内部空間と連通したガス流入孔およびガス流出孔が設けられていることを特徴とするマスクケースが提供される。

本発明の第２側面によると、トレイおよび蓋を具備し、内部空間にフォトマスクが収納されるケースであって、前記トレイは、前記フォトマスクを保持する保持部を内面に有するとともに、前記内部空間内に真空紫外光を透過させる真空紫外光透過部が、前記保持部に保持されるフォトマスクに対向する底面に設けられ、前記蓋は、前記真空紫外光の作用により酸素ラジカルを生じて有機化合物を分解するガスを前記内部空間に導入するガス流入孔と、前記有機化合物の分解生成物ガスを前記内部空間から導出するガス流出孔とが設けられていることを特徴とするマスクケースが提供される。

本発明の第３側面によると、有機化合物を除去してフォトマスクを洗浄する方法であって、前述のマスクケースに収納されたフォトマスクを準備する工程、前記底面の真空紫外光透過部を通して前記フォトマスクに向けて真空紫外光を照射するとともに、前記真空紫外光の作用により酸素ラジカルを生じて有機化合物を分解するガスを前記ガス流入孔から導入して、前記内部空間に酸素ラジカルを発生させる工程、および、前記酸素ラジカルにより前記有機化合物を分解し、生じた分解生成物を前記ガス流出孔から外部に導出する工程を具備することを特徴とするマスクの洗浄方法が提供される。

本発明によると、フォトマスクへの塵の付着を抑制しつつ、フォトマスク表面に付着した有機化合物を除去可能なマスクケースを実現することができ、このマスクケースに収納した状態でマスクの洗浄を行なうことができる。

一実施形態にかかるマスクケースの構造を示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

部材の表面に有機化合物が付着して形成された高密度な膜は、酸化反応または還元反応を生じさせて有機化合物を分解することによって、部材表面から除去することができる。例えば、酸化反応を利用した洗浄としては、酸素と紫外光とによって生成される酸素ラジカルを利用した洗浄方法が挙げられる。一方、還元反応を利用した洗浄としては、水素ラジカルを利用した洗浄が挙げられる。

鋭意検討した結果、本発明者らは、酸化ラジカルを利用して表面の有機化合物を除去してマスクの洗浄を容易に行なうことができるマスクケースを見出した。

図１は、本実施形態によるマスクケースの構造の一例を示す断面図である。図示するマスクケース１０は、マスクが載置されるトレイ４と、このトレイを覆う蓋３とから構成される。図示していないが、トレイ４と蓋３とは、クランプなどの手段を用いて固定することができる。

トレイ４は、マスクを保持する保持部６が内面に設けられ、真空紫外光透過部５を底面に有する。ここで、トレイ４における真空紫外光透過部５以外の領域を、フレーム部４ａと称する。

トレイ４のフレーム部４ａおよび保持部６は、発ガスが少なく生成した酸素ラジカルに対して耐性を有する材料を用いて構成することが望まれる。フレーム部４ａおよび保持部６の材質は、例えばアルミニウム、およびステンレススチールのような金属とすることができる。合成石英ガラスを用いてもよいが、作製が容易な点で金属が好ましい。金属としては、さらに、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、およびＣｒ等が挙げられる。また、ＡｌとＳｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ等の遷移元素との合金等を用いることもできる。

マスク１は、図１に示されるように、有機化合物が付着したパターン面２を下向きにした状態で、トレイ４の保持部６に保持される。保持体６とマスク１とは、双方向での擦れによる摩擦が発生しないように接触させることが望まれる。保持体６とマスク１とを点接触または線接触することによって、これを達成することができる。ここで、点接触とは、保持体６とマスク１とが、マスク端面の面取り部を長さ５ｍｍ程度で保持した状態であることを意味し、線接触とは両者がマスク端面の面取り部を長さ５０ｍｍ程度で保持した状態であることを意味する。

保持体６は、例えばトレイ４の四つ角に設けることができる。この場合、保持体６は、マスクの四つ角部と接触してマスクを保持するよう構成される。マスク１を保持体６に置いた際、マスク１の角のみが保持体６と接するように保持体６の角は斜めにカットされていることが好ましい。マスクと保持体の接触する部分をできるだけ少なくすることにより、マスク表面の粒子状汚染物質などによる汚染を防止できる。マスクを保持することが可能であれば、保持体６の大きさは、光を照射できる範囲を広くするためできる限り小さい方が好ましい。

パターン面２を下向きにしたマスク１が配置された内部空間に向けて真空紫外光が照射できるように、真空紫外光透過部５がトレイ４の底面に設けられる。この真空紫外光透過部５は、例えば、波長１７２ｎｍの真空紫外光源に対して十分な透過率を有する材料により構成することが好ましい。具体的には、合成石英ガラスを用いて、真空紫外光透過部５を形成することができる。

マスク表面に付着した有機化合物を除去する際には、真空紫外光透過部５を通して、マスクケース内に真空紫外光が照射される。真空紫外光透過部５の厚さが大きくなると、内部に到達する真空紫外光の強度が低下することが予測される。したがって、機械的強度が保たれる範囲内であれば、真空紫外光透過部５はできるだけ薄いことが好ましい。一般的には、真空紫外光透過部５の厚さが６ｍｍ以上であれば、十分な機械的強度を確保することができる。真空紫外光透過部５の厚さは、照射される真空紫外光の強度等に応じて、適切な範囲に設定択することが望まれる。

トレイ４内には一般的なサイズのマスクが収容されるので、トレイ４の底面の真空紫外光透過部５は、マスクと同程度のサイズであることが望まれる。真空紫外光透過部５のサイズがマスク１と同程度の場合には、トレイ４の内面に設けられた保持部６は、真空紫外光透過部の上方に達していることになる。具体的には、真空紫外光透過部５のサイズは、縦横ともに１６０ｍｍ以上であることが好ましい。真空紫外光透過部５の形状についても、マスクと同様の形状、例えば正方形状であることが好ましい。

トレイ４のフレーム部４ａおよび保持部６と同様、トレイを覆う蓋３も、発ガスが少なく生成した酸素ラジカルに対し耐性を有する材料を用いて構成することが望まれる。蓋３の材質は、例えばアルミニウム、およびステンレススチールのような金属、および合成石英ガラスから選択することができる。

蓋３の側壁には、ガス流入孔７およびガス流出孔８が設けられる。ガス流入孔７からは、真空紫外光の作用によって酸素ラジカルを生じるガスが導入される。具体的には、酸素を含有するガスであり、真空紫外光に不活性なガスと酸素ガスとの混合ガスとして用いられる。

酸素ガスを含む混合ガスが５〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で流入可能であれば、ガス流入孔７の寸法は特に限定されない。ガス流出孔８の寸法も、同様に適切に設定することが望まれる。

ガス流入孔７には、塵の進入を阻止するためのフィルターを設けることができる。フィルターとしては、例えば、ろ過度０．０１μｍ（捕集効率９９．９％以上）のものを用いることができる。真空紫外光の照射により反応して意図しない物質を発生しなければ、任意の材質のフィルターを用いることができる。流出物の逆流を防ぐために、ガス流出孔８にもフィルターを設けることが望まれる。

酸素を含む混合ガスに真空紫外光が照射されることによって、マスク１のパターン面２近傍に酸素ラジカルが生成される。真空紫外光透過部の内面とマスクのパターン面との距離が大きすぎる場合には、パターン近傍で発生する酸素ラジカルの量が不十分となるおそれがある。具体的には、距離が長いと酸素による紫外線吸収によりパターン近傍まで届かず、パターン近傍での酸素ラジカルが不十分となる。

後述するように、酸素ラジカルの発生量は種々の要因に依存し、酸素ラジカルが多すぎる場合にはマスクの劣化を引き起こす原因となる。したがって、適切な量の酸素ラジカルが発生するように、真空紫外光透過部の内面とマスクのパターン面との距離などの条件を適宜選択することが望まれる。

図示するように、トレイ４の下方に配置された真空紫外光光源９から内部空間に向けて真空紫外光を照射し、ガス流入孔７から酸素を含む混合ガスを内部空間に導入して、マスク１のパターン面２に付着した有機化合物を分解することができる。真空紫外光光源９の条件は、例えば、波長１５７〜１８０ｎｍ程度、出力５〜４０ｍＷ／ｃｍ²程度とすることができる。こうして、マスクケース１０に収納された状態で、マスク１の洗浄が行なわれる。

混合ガスにおける酸素ガスの濃度は、真空紫外光源の出力等に応じて適宜決定することができる。体積で４０ｐｐｍ〜２０％の範囲内であれば効果が得られることが、本発明者らによって見出された。なお、真空紫外光に不活性なガスとしては、例えば窒素ガスが挙げられる。

マスクケース１０の内部空間は、酸素を含むガスで置換されることになる。内部空間に存在する酸素ガスに、真空紫外透過部５を透過した真空紫外光が作用して、酸素ラジカルが生成される。酸素ラジカルは、マスク１のパターン面２に堆積した有機化合物と反応してこれを分解し、ＣＯ₂ガスが生成する。分解生成物としてのＣＯ₂ガスは、ガス流出孔８からマスクケース外に導出される。

有機化合物を効率よく分解するには、適切な量の酸素ラジカルが発生することが望まれる。酸素ラジカルの発生量は、種々の要因によって制御することができる。要因としては、具体的には、ガス流入孔７から導入される混合ガスにおける酸素ガスの濃度、真空紫外光源９の出力、真空紫外光源９の配置される雰囲気、真空紫外光源９と真空紫外光透過体５との間の距離、真空紫外光透過体５とマスク１のパターン面２との間の距離などが挙げられる。

例えば、混合ガスにおける酸素ガスの濃度が高いほど、多量の酸素ラジカルが発生するものの、マスクがダメージを受けるおそれがある。真空紫外光源の出力が大きい場合も同様に、酸素ラジカルを発生量は多くなるが、マスクの劣化が引き起こされるおそれがある。

真空紫外光源が配置される雰囲気が真空であれば、光源から照射された光が減衰することはない。したがって、この場合には、真空紫外光源と真空紫外光透過体との間の距離は特に規定されないことになる。一般的には、真空紫外光源は空気中に配置されることから、真空紫外光透過体までの距離が長くなると光が減衰してしまう。真空紫外光源と真空紫外光透過体とが接触すると、接触痕により紫外光透過量の低下が生じるおそれがあるので、両者が接触しない範囲内で極力接近させることが望まれる。

また、真空紫外光透過体５とパターン面２との間の距離が大きくなれば、パターン面近傍に発生する酸素ラジカルの量は減少する傾向にある。

これらを考慮して、マスク１のパターン面２に付着した有機化合物を分解するのに最適な量の酸素ラジカルが発生するように、適切な条件を選択してマスクの洗浄を行なえばよい。

以下に、マスクケースを用いたマスクの洗浄の具体例を示す。

有機化合物が付着して、パターン面に高密度膜が形成されたＥＵＶマスクを準備した。マスクのサイズは、１５２ｍｍ×１５２ｍｍである。１×１０^-5Ｐａ程度の真空環境中でフェナントレンガスを噴射し、次にＥＢ照射を行なうことにより、マスクのパターン面にカーボン系膜を堆積させた。カーボン系膜の膜厚は２０ｎｍ程度であることが、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により確認された。

マスクケースを構成するために、内面に保持部を有するトレイを準備した。保持部およびフレーム部の材質はいずれもステンレススチール製とした。トレイの寸法は、一般的なマスクが収容できる寸法とし、縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、深さ３０ｍｍである。

トレイの底面には、合成石英ガラスからなる真空紫外透過部を設けた。真空紫外透過部は、保持部に保持されるマスク全面に対応する領域とし、合成石英ガラスの厚さは６ｍｍとした。

こうしたトレイの保持部に前述のマスクを載置した。マスクのパターン面と真空紫外透過部との間隙は、２ｍｍであった。トレイの上には蓋を被せて、図１に示したようにマスクをケース内に収納した。蓋としては、ガス流入孔およびガス流出孔が対向する側面に設けられたステンレススチール製のものを用意した。さらに、クランプによりトレイと蓋とを固定した。

マスクが収納されたケースのトレイにおける真空紫外透過部５の下方には、真空紫外光源を設置した。真空紫外光源と真空紫外透過部との間の距離は１ｍｍとした。この真空紫外光源からは、波長１７２ｎｍの光が照射される。

所定濃度の酸素を含むガスを、マスクケースのガス流入孔から導入して内部空間を満たした。そこに、波長１７２ｎｍの光を真空紫外光源から照射して、マスクの洗浄を行なった。導入ガスにおける酸素濃度は、４０ｐｐｍ、５％、および２０％とした。導入される混合ガスの流量は、１０Ｌ／ｍｉｎ程度とした。

２０分後、ケースからマスクを取り出して、カーボン系膜の状態をＡＦＭにより調べた。その結果、酸素濃度４０ｐｐｍで１．５ｎｍ／ｍｉｎ、５％で１．９ｎｍ／ｍｉｎ、２０％で１．５ｎｍ／ｍｉｎのカーボン膜減りレートが確認された。

実施形態のマスクケースを用いることによって、ケースに収納した状態でマスクパターン面に堆積した有機化合物の膜を洗浄すること可能となる。

１…マスク； ２…パターン面； ３…蓋； ４…トレイ； ４ａ…フレーム部
５…真空紫外光透過部； ６…保持部； ７…ガス流入孔； ８…ガス流出孔
９…真空紫外光光源； １０…マスクケース。

Claims (7)

1. 内部空間にフォトマスクが収納されるケースであって、
   前記フォトマスクに対向する底面に真空紫外光透過部を有し、前記内部空間と連通したガス流入孔およびガス流出孔が設けられていることを特徴とするマスクケース。
2. トレイおよび蓋を具備し、内部空間にフォトマスクが収納されるケースであって、
   前記トレイは、前記フォトマスクを保持する保持部を内面に有するとともに、前記内部空間内に真空紫外光を透過させる真空紫外光透過部が、前記保持部に保持されるフォトマスクに対向する底面に設けられ、
   前記蓋は、前記真空紫外光の作用により酸素ラジカルを生じて有機化合物を分解するガスを前記内部空間に導入するガス流入孔と、前記有機化合物の分解生成物ガスを前記内部空間から導出するガス流出孔とが設けられていることを特徴とするマスクケース。
3. 前記ガス流入孔は、前記内部空間への塵の侵入を阻止するフィルターが設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のマスクケース。
4. 有機化合物を除去してフォトマスクを洗浄する方法であって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスクケースに収納されたフォトマスクを準備する工程、
   前記底面の真空紫外光透過部を通して前記フォトマスクに向けて真空紫外光を照射するとともに、前記真空紫外光の作用により酸素ラジカルを生じて有機化合物を分解するガスを前記ガス流入孔から導入して、前記内部空間に酸素ラジカルを発生させる工程、および
   前記酸素ラジカルにより前記有機化合物を分解し、生じた分解生成物を前記ガス流出孔から外部に導出する工程
   を具備することを特徴とするマスクの洗浄方法。
5. 前記ガス流入孔から導入される前記ガスは、４０ｐｐｍ〜２０％の酸素ガスを含有する混合ガスであることを特徴とする請求項４に記載のマスクの洗浄方法。
6. 前記混合ガスは、前記真空紫外光に不活性なガスを含有することを特徴とする請求項５に記載のマスクの洗浄方法。
7. 前記真空紫外光は、前記フォトマスクの全面に照射されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のマスクの洗浄方法。

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