JP2015138128A - ペリクルフレーム除去方法及びペリクルフレーム除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクル付きフォトマスクから、フォトマスク表面に残る粘着剤の残渣を少なくしてペリクルフレームを剥離する。
【解決手段】基板保持機構がペリクル付きフォトマスクを、ペリクル側の面を下に向けてフォトマスクを掴んで保持しつつ、荷重増加手段が該ペリクル付きフォトマスクのペリクルフレームに下向きの荷重を徐々に増加させて加えて前記ペリクル付きフォトマスクから引き剥がす荷重を加える工程と、前記ペリクルフレームの剥離状態を観察して剥離の完了を判定する工程によりペリクルフレームを剥離する。
【選択図】図２

Description

本発明は、フォトマスクへの塵埃付着を防止するペリクル膜を張設するためのペリクルフレームを貼り付けたペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを残渣が少なく剥離することができるペリクルフレーム除去装置に関する。

微細なパターンをフォトリソグラフィー法により露光して転写するために使用されるフォトマスクにおいて、パターン面に塵埃等の異物が付着すると、異物自体が露光対象基板面に転写されたり、異物が露光を遮って露光対象基板面に影を作ることにより欠陥パターンが転写されたりする。上記の理由により、特に、多数の露光対象基板に影響を及ぼすフォトマスクの面を塵埃の付着から保護するための対策が講じられている。

そのために、特許文献１のように、投影露光に用いるフォトマスクの有効領域外の表面にペリクルフレームと称する枠体を配置し、それを介してフォトマスクの有効領域全面を覆う、露光光源波長に対して透明性な、厚さ数百ｎｍから数μｍのペリクル膜をフォトマスク面とほぼ平行に張設して近接配置する。その結果、有効領域に接触させることなくフォトマスクの表面を保護する。また、ペリクル膜上に付着した異物は、露光時に焦点を外し、異物が露光対象基板面に影を作らないようにできる。

フォトマスクへ貼付した後のペリクルは、何らかの理由で貼替えが必要になれば剥離しなければならない。その方法として、特許文献１では、基板に貼り付けたペリクルフレームの外側面に設けた穴に細棒を位置合わせして差し込み、細棒に対して基板に垂直な方向の力を加えて基板からペリクルフレームを均一に遠ざけるペリクルフレーム除去方法が提案されている。

特開２０１３−１２５１２０号公報

特許文献１には、フォトマスクから均一に遠ざける方向にペリクルフレームに荷重をかけて剥離することでペリクルフレームを除去する方法が開示されているが、ペリクルフレームを、粘着剤の残渣が少なくなるように除去するペリクルフレーム除去方法については十分には開示されていなかった。

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、ペリクル付きフォトマスクから、フォトマスク表面に残る粘着剤の残渣を少なくしてペリクルフレームを剥離できるペリクルフレーム除去方法を得ることを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、基板保持機構がペリクル付きフォトマスクを、ペリクル側の面を下に向けてフォトマスクを掴んで保持しつつ、荷重増加手段が該ペリクル付きフォトマスクのペリクルフレームに下向きの荷重を徐々に増加させて加えて前記ペリクル付きフォトマスクから引き剥がす荷重を加える工程と、前記ペリクルフレームの剥離状態を観察して剥離の完了を判定する工程を有することを特徴とするペリクルフレーム除去方法である。

本発明は、荷重増加手段が加える荷重を徐々に増してペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを剥離するため、剥離するために加える荷重を必要最小限に留めることができる。それによりペリクルフレームの最も粘着力が弱く剥がれ易い箇所から剥離を開始できる効果がある。そして、その後に荷重を増して剥離位置を徐々に拡大することで、ペリクルフレームの粘着力の強い位置の粘着粘着剤層も残渣を少なくして剥離できる効果がある。

また、本発明は、ペリクル付きフォトマスクを、ペリクル側の面を下に向けてフォトマスクを掴んで保持する基板保持機構を備え、前記ペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを引き剥がす下向きの荷重を徐々に増加させて加える荷重増加手段を備え、前記ペリクルフレームの剥離状態を観察して剥離の完了を操作者に通知する観察手段を備えたことを特徴とするペリクルフレーム除去装置である。

また、本発明は、上記のペリクルフレーム除去装置であって、前記荷重増加手段が、順次に増す重りを置く箱を有し、前記箱が固定バサミに荷重を加え、前記固定バサミが、前記ペリクルフレームの穴に差し込む細棒を有し、該細棒が前記ペリクルフレームに下に引く荷重を加えることを特徴とするペリクルフレーム除去装置である。

また、本発明は、上記のペリクルフレーム除去装置であって、前記ペリクル付きフォトマスクを加熱する加熱手段を有することを特徴とするペリクルフレーム除去装置である。

本発明は、ペリクルフレーム除去装置の荷重増加手段が加える荷重を徐々に増してペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを剥離するため、剥離するために加える荷重を必要最小限に留めることができ、それによりペリクルフレームの最も粘着力が弱く剥がれ易い箇所から剥離を開始できる効果がある。そして、荷重増加手段が荷重を増して剥離位置を徐々に拡大することで、ペリクルフレームの粘着力の強い位置の粘着粘着剤層も残渣を少なくして剥離できる効果がある。

（ａ）ペリクル付きフォトマスクの側断面図である。（ｂ）ペリクル付きフォトマスクの平面断面図である。 本発明の第１の実施形態のペリクルフレーム除去装置の正面図である。 （ａ）本発明の第１の実施形態のペリクルフレーム除去装置の側面図である。（ｂ）その平面断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを剥離する手順を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の、ペリクル付きフォトマスクからのペリクルフレーム除去方法を説明する。

(ペリクル１１）
図１は、フォトマスク１にペリクル１１を貼り付けて一体化したペリクル付きフォトマスク１０の側断面図を示す。

ペリクル１１は、図１（ａ）の側断面図のように、ペリクル膜１２とペリクルフレーム１３から構成される。ペリクルフレーム１３は、４方を側壁で囲まれた枠状のものであり
、枠状のペリクルフレーム１３の上面（上辺部）には透明で極薄膜のペリクル膜１２が接着剤層１２ａにより固着されている。

ペリクルフレーム１３のフレーム高さは、例えば５ｍｍであり、そのペリクル１１の平坦度は例えば３０μｍ程度である。例えば、６インチ（１５２．４ｍｍ）フォトマスク１向けのペリクル１１は、アルミニウムの枠のペリクルフレーム１３が、長さが１５０ｍｍで幅が５ｍｍ、厚さ５ｍｍの４個の枠材から成り、約４０ｇの重さがある。すなわちペリクルフレーム１３は０．４Ｎの重力を受ける。

枠状のペリクルフレーム１３の側壁には、穴１５を、例えば直径１．６ｍｍ程度の大きさで、１０４ｍｍの間隔で設ける。また、枠状のペリクルフレーム１３の下面（下辺部）に粘着剤層１４を付与し、その粘着剤層１４によって、ペリクルフレーム１３をフォトマスク１に粘着させる。

ペリクルフレーム１３の穴１５は、ペリクルフレーム１３の取り扱いの上でフックするために形成された非貫通の穴である場合もあるが、フォトマスクのパターン領域とペリクルの間で規定される空間の気圧調整や換気を図るための貫通穴である場合もある。

粘着剤層１４は、硬化後に、ＡＳＴＭＤ−１４０３に規定される針入度が５０ないし１００の範囲にある、適度な柔らかさを有するシリコーン系粘着剤、あるいは、アクリル系粘着剤を用いて粘着剤層１４を形成する。

（ペリクルフレーム除去装置２０）
図２は、ペリクル付きフォトマスク１０からペリクルフレーム１３を剥離する装置であるペリクルフレーム除去装置２０のブロック構成図である。また、図２には、荷重機構２１の正面図を示す。図３（ａ）はペリクルフレーム除去装置２０の荷重機構２１の側面図を示し、図３（ｂ）はペリクルフレーム除去装置２０に設置したペリクル付きフォトマスク１０の平面断面図を示す。

ペリクルフレーム除去装置２０は、ペリクル付きフォトマスク１０からペリクルフレーム１３を引き剥がす力を加える荷重機構２１と、その荷重機構２１に、時間の経過とともに徐々に増加する荷重を加える荷重増加手段２２と、ペリクル付きフォトマスク１０のフォトマスク１の外周部を挟持する基板保持機構２３を備える。

また、ペリクルフレーム除去装置２０は、光学位置センサ２４や、撮像カメラ２５と画像処理手段２６等から成る、ペリクル付きフォトマスク１０の観察手段と、制御手段２７と、赤外線ランプ等から成るペリクル付きフォトマスク１０の加熱手段２８を有する。

制御手段２７は、外部入力や手入力により、随時必要な情報を入れることができ、操作のための各種パラメータの修正や例外処理の内容を指示することができる。制御手段２７が、光学位置センサ２４又は撮像カメラ２５や画像処理手段２６からの信号のデータ処理を行うことで、ペリクル付きフォトマスク１０のペリクルフレーム１３の剥離処理を自動化することができる。

（荷重機構２１）
荷重機構２１は、巻きバネ部分２１ａの両端の細棒２１ｂを左右に対向するペリクルフレーム１３の穴１５へ外側から差し込むように構成した巻きバネ状の固定バサミを用いる。その巻きバネ部分２１ａで荷重保持棒２１ｃを支えさせ、その荷重保持棒２１ｃに荷重増加手段２２の箱を貫かせて、荷重増加手段２２に加わる荷重を伝達する構成にする。

すなわち、巻きバネ状の固定バサミの細棒２１ｂの中心部に形成した、例えば３回巻きの巻きバネ部分２１ａによって、両端の細棒２１ｂを内側に引っ張り、巻きバネ状の固定バサミの両端の細棒２１ｂで左右のペリクルフレーム１３を内側に押して挟み込ませる。

細棒２１ｂは、ステンレス線等の剛性を有する金属棒で作製する。細棒２１ｂの太さは、穴１５の、直径１．６ｍｍ程度の内径より小さい１．２ｍｍ程度の太さにし、必要に応じて表面の錆や傷や塵埃を防止するために樹脂をコートして保護する。巻きバネ部分２１ａは、例えば、直径２５ｍｍ程度の３巻きの輪で形成する。

（荷重増加手段２２）
巻きバネ状の固定バサミの中心部に約２５ｍｍの直径の輪に形成した巻きバネ部分２１ａに荷重保持棒２１ｃを差し込み、巻きバネ部分２１ａで荷重保持棒２１ｃを支えさせる。その荷重保持棒２１ｃで貫かせて支えさせた箱を用いる荷重増加手段２２が、時間の経過とともに徐々に増加する荷重を荷重保持棒２１ｃに加える。

例えば、荷重保持棒２１ｃが荷重増加手段２２の箱を貫いて箱を支えて吊り下げる。そして、その箱の底に置く重りを順次に増し加えることで、箱に加える荷重を徐々に増加させる機構により荷重増加手段２２を構成する。

荷重増加手段２２は、時間の経過とともに箱の底に載せる重りを自動的に増加させる機構を用いて構成することができる。あるいは操作者が、箱の底に載せる重りを時間の経過とともに増すことで手動で荷重を増加させる荷重増加手段２２を構成することもできる。

この荷重増加手段２２が荷重保持棒２１ｃを下に引っ張り、その荷重保持棒２１ｃを支える固定バサミの細棒２１ｂを下に引っ張り、その細棒２１ｂが、ペリクルフレーム１３を下に引っ張ることでフォトマスク１からペリクルフレーム１３を引き剥がす力を加える。

（ペリクル剥離手順）
ペリクルの剥離は、図４のフローチャートに記載した手順で行う。

（ステップＳ１）ペリクル付きフォトマスク１０の保持
ペリクル付きフォトマスク１０を、ペリクル膜１２を下方に向けてペリクルフレーム除去装置２０に設置し、ペリクル付きフォトマスク１０のフォトマスク１の外周部を基板保持機構２３で保持する。

（ステップＳ２）荷重機構２１と荷重増加手段２２の設置
次に、ペリクル付きフォトマスク１０のペリクルフレーム１３に形成された穴１５に、荷重機構２１の巻きバネ状の固定バサミの細棒２１ｂを差し込み、巻きバネの中心部の輪状の巻きバネ部２１ａで荷重保持棒２１ｃを支え、荷重保持棒２１ｃに荷重増加手段２２の箱を貫かせてその箱を支えさせる。

（荷重増加処理）
そして、荷重増加手段２２が、時間の経過とともに箱の底に載せる重りを自動機構によって増させることで、時間の経過とともに徐々に増加する荷重を箱に加える。また、操作者が荷重増加手段２２の箱の底に載せる重りを時間の経過とともに増すことで手動で荷重を増加させる荷重増加手段２２を構成することもできる。

それにより、徐々に増加する荷重を荷重増加手段２２の箱に加えることで、その荷重で荷重保持棒２１ｃを下に引っ張り、その荷重保持棒２１ｃを支える固定バサミの細棒２１
ｂを下に引っ張り、その細棒２１ｂが、ペリクルフレーム１３を下に引っ張ることで、フォトマスク１からペリクルフレーム１３を引き剥がす力を加える。

こうして、荷重増加手段２２が、時間の経過とともに荷重機構２１に加える荷重を徐々に増やしてペリクルフレーム１３を下に引いてペリクルフレーム１３をフォトマスク１の面から垂直に引き剥がす力を徐々に増加させる。

こうして、荷重増加手段２２が、加える荷重を徐々に増すことにより、ペリクル付きフォトマスク１０からペリクルフレーム１３を剥離するために加える荷重を必要最小限に留めることができる効果がある。

そうして、荷重機構２１が必要最低限の荷重をペリクルフレーム１３に加えて剥離を開始させることで、ペリクルフレーム１３のフォトマスク１に対する粘着力が最も弱く剥がれ易い箇所から剥離を開始できる効果がある。

そして、荷重増加手段２２が荷重を増すことで、剥離を開始した部分から剥離位置を徐々に拡大することで、粘着力の強い位置の粘着粘着剤層１４もフォトマスク１上への残渣を少なくしてペリクルフレーム１３剥離できる効果がある。

（粘着剤層１４の加熱処理）
この荷重を増す操作と並行して加熱手段２８が、フォトマスク１及び／又はペリクルフレーム１３を加熱して、それに接触している粘着剤層１４を加熱することも可能である。加熱温度は、例えば、サミスター温度計により検出して、４０〜１５０℃に加熱することが望ましい。加熱手段２８が加熱温度を徐々に上昇させて、ペリクルフレーム１３の粘着層１４を時間の経過とともに徐々に軟化させてペリクルフレーム１３を剥離する。

加熱手段２８として、赤外線ランプ等の輻射熱を利用した加熱手段２８を用いてフォトマスク１を加熱することができる。それ以外の加熱手段２８として、熱風乾燥機によりフォトマスク１を加熱することもでき、また、ホットプレートなどの高温体をフォトマスク１に接触させて熱伝導によって加熱することもできる。あるいは、高周波誘導加熱手段による加熱手段２８でペリクルフレーム１３に誘導電流を流してペリクルフレーム１３を加熱することで粘着剤層１４を加熱することも可能である。

（ステップＳ３）ペリクルフレーム１３の剥離の観察
荷重増加手段２２がペリクルフレーム１３に加える荷重を徐々に増して下に引っ張りつつ、光学位置センサ２４又は撮像カメラ２５等を用いた観察手段でペリクルフレーム１３の位置の変化を観察しつつ待機することで、数時間程度の時間をかけて緩やかにペリクルフレーム１３をフォトマスク１から剥離させる。そして、その観察手段が、ペリクルフレーム１３の剥がれを検出する。

（ステップＳ４）
観察手段がペリクルフレーム１３の位置が変化して剥離の発生を観察した場合に、制御手段２７が、操作者にペリクルの剥離の終了通知を通知する。また、ペリクルフレーム１３の剥離が終了した時刻を記憶する。

このように時間をかけてペリクル付きフォトマスク１０からペリクルフレーム１３を剥離することで、フォトマスク１に粘着剤層１４の残渣の残留を少なくしてペリクルフレーム１３を剥離できる効果がある。

（光学位置センサによる観察手段）
ここで、図３（ａ）と図３（ｂ）のように、光学位置センサ２４をペリクルフレーム１３に向けて設置する。特に、発光ダイオードの発光素子２４ａと高感度のフォトトランジスタの受光素子２４ｂとを隣接して同一方向に向けて設けた反射型フォトセンサの光学位置センサ２４をペリクルフレーム除去装置２０の観察手段に用いることができる。

光学位置センサ２４の発光素子２４ａがペリクルフレーム１３の外側面に対して垂直に照射した光線を、ペリクルフレーム１３の反射率の高い金属表面で反射させて、受光素子２４ｂで受光させる。

そして、ペリクルフレーム１３が落下した場合に激減する受光素子２４ｂの光量を検出することで、ペリクルフレーム１３の落下又は位置の変化を検出することでペリクルフレーム１３の剥離の発生を検出する。。

そして制御手段２７は、ペリクル付きフォトマスク１０からのペリクルフレーム１３の剥離を、観察手段からの信号によって検出して、操作者に通知する。

（変形例１：撮像カメラによる観察手段）
変形例１は、ペリクルフレーム除去装置２０の観察手段として撮像カメラ２５を用いてペリクルフレーム１３の状態を検出する。撮像カメラ２５は、ＣＣＤ等の小型の固体撮像カメラが好適である。撮像カメラ２５は、制御手段２７と連携した画像処理手段２６に撮影画像を送信し、画像処理手段２６は画像の変化を検出する。

撮像カメラ２５と画像処理手段２６によりペリクルフレーム１３の状態の変化を以下のようにして検出できる。すなわち、撮像カメラ２５がペリクルフレーム１３を撮影した画面の画像データを画像処理手段２６に送信する。

画像処理手段２６は、先に撮影した画面の画像データと次に撮影した画面の画像データを比較し、画像の変化を検出する。画像処理手段２６は、画像が大きく変化した場合に、ペリクル付きフォトマスク１０からペリクルフレーム１３が剥離したと判定する。

また、ペリクルフレーム１３の剥離を観察する手段としては、光学位置センサ２４や撮像カメラ２５に限らず、剥離の有無を操作者に目視で確認させるようにすることもできる。

（実施例）
ペリクル剥離手順を示す図４のステップＳ１からＳ２の処理として、常温にて、図２の荷重増加手段２２を用いて、時間の経過とともに荷重機構２１に加える荷重を徐々に増やしてペリクルフレーム１３を下に引いてペリクルフレーム１３をフォトマスク１の面から垂直に引き剥がす力を徐々に増加させた。これによりペリクルフレーム１３を剥離した結果、フォトマスク１上への粘着剤層１４の残渣の厚さを２０μｍ以下に低減してペリクルフレーム１３を剥離できた。

（比較例１）
比較例として、常温にて、荷重増加手段２２を用いずに、てこ状治具を用いて力を加えてペリクルフレーム１３の端部から剥離した場合は、粘着剤層１４の残渣の厚さが１００μｍ以上の厚い部分を生じた。

（比較例２）
既存のモータ制御のペリクルフレーム自動除去装置を用いてペリクル付きフォトマスク１０のペリクルフレーム１３に力を加えてフォトマスク１から剥離した場合も、粘着剤層
１４の残渣の厚さが１００μｍ以上の厚い部分を生じた。

１・・・フォトマスク
１０・・・ペリクル付きフォトマスク
１１・・・ペリクル
１２・・・ペリクル膜
１２ａ・・・接着剤層
１３・・・ペリクルフレーム
１４・・・粘着剤層
１５・・・穴
２０・・・ペリクルフレーム除去装置
２１・・・荷重機構
２１ａ・・・巻きバネ部
２１ｂ・・・細棒
２１ｃ・・・荷重保持棒
２２・・・荷重増加手段
２３・・・基板保持機構
２４・・・光学位置センサ
２４ａ・・・発光素子
２４ｂ・・・受光素子
２５・・・撮像カメラ
２６・・・画像処理手段
２７・・・制御手段
２８・・・加熱手段

Claims (4)

1. 基板保持機構がペリクル付きフォトマスクを、ペリクル側の面を下に向けてフォトマスクを掴んで保持しつつ、荷重増加手段が該ペリクル付きフォトマスクのペリクルフレームに下向きの荷重を徐々に増加させて加えて前記ペリクル付きフォトマスクから引き剥がす荷重を加える工程と、
   前記ペリクルフレームの剥離状態を観察して剥離の完了を判定する工程を有することを特徴とするペリクルフレーム除去方法。
2. ペリクル付きフォトマスクを、ペリクル側の面を下に向けてフォトマスクを掴んで保持する基板保持機構を備え、
   前記ペリクル付きフォトマスクからペリクルフレームを引き剥がす下向きの荷重を徐々に増加させて加える荷重増加手段を備え、
   前記ペリクルフレームの剥離状態を観察して剥離の完了を操作者に通知する観察手段を備えたことを特徴とするペリクルフレーム除去装置。
3. 請求項２記載のペリクルフレーム除去装置であって、前記荷重増加手段が、順次に増す重りを置く箱を有し、前記箱が固定バサミに荷重を加え、前記固定バサミが、前記ペリクルフレームの穴に差し込む細棒を有し、該細棒が前記ペリクルフレームに下に引く荷重を加えることを特徴とするペリクルフレーム除去装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のペリクルフレーム除去装置であって、前記ペリクル付きフォトマスクを加熱する加熱手段を有することを特徴とするペリクルフレーム除去装置。

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