JP4802937B2 - フォトマスクの洗浄方法 - Google Patents
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Description
このため、フォトマスク製造後の検査では無欠陥の良好な品質状態であっても、露光装置でエキシマレーザ照射を繰り返すうちに、フォトマスク上に異物が生じ、ウェハへの良好なパターン転写像が得られなくなるという問題があった。
図1は、本発明のペリクルを装着したままでのフォトマスクの洗浄方法を示す工程断面模式図である。
図1(a)に示すペリクルを装着したフォトマスクは、透明基板上に所定のマスクパターンを有するフォトマスク11と、このフォトマスク11に粘着材12で接着されたペリクルフレーム13と、ペリクルフレーム13に接着されてフォトマスク11を保護するペリクル膜14とを備えたペリクル15を装着したフォトマスク11である。ペリクルフレーム13にはガス導入孔16とガス排出孔17が設けられており、ペリクル15とフォトマスク11によりペリクル内部空間18が形成されている。
ガス導入孔16とガス排出孔17は、ペリクルフレーム13にそれぞれ1箇所以上設けられ、複数形成されていてもよい。ガス導入用・排出用なので、その孔形状は丸形が好ましく、孔径は0.1mm〜2mm程度の範囲が好ましい。近年のペリクルは、空輸中等の気圧変動によるペリクル膜の破損防止のために、ペリクルフレームに1箇所以上の貫通孔が設けられ、ペリクル内部空間と外部とで大気の流通が図られている。本発明のガス導入孔、排出孔としては、これらの既設の貫通孔を利用することも可能である。さらに本発明においては、大気の流入時の塵埃の進入を防ぐために、ガス導入孔16とガス排出孔17にフィルタが取り付けられているペリクルであってもよい。
上記のような成長性異物は、フォトマスクを使用する際に、高エネルギーの光を照射するためにフォトマスクの表面あるいは表面付近で光化学反応が起こることによって生成する。この異物が生じると、マスクパターン露光時の透過率が変動して転写に影響を与えることが問題となるのであり、転写に影響のある異物はフォトマスクの透過部、すなわち合成石英基板であるSiO2上の異物であることが多い。
ガス層への脱離速度が遅い物質ほどSiO2表面に濃縮され最終的に汚染源となりやすい。ここでペリクル内部空間18にあるSiO2の表面積は一定であるため、異物となる汚染物質は無限に吸着するわけではなく、ペリクル内部空間18のフォトマスク11の表面を完全に覆った時点が汚染の最大値となる。この際、汚染しやすさによって汚染物質が置き換わることがある。すなわち、「椅子取りゲーム現象」と呼ばれる汚染物質の置換現象が生じる。例えば、清浄化された表面に最初に付着したプロピオン酸エステルは、時間の経過とともにDOP(フタル酸ジオクチル)に置き換わることが知られている。
dSi/dt=(Smax−S)×kad,i×Ci−kde,i×Si (1)
ただし、Ciは環境空気中の有機物iの濃度、Siは固体表面上に吸着している有機物iの濃度、Sは固体表面上に吸着している有機物iの濃度Siの合計、Smaxは固体表面上に吸着している有機物iの濃度Siの合計Sの最大値、kad,iは有機物iの固体表面上への吸着速度定数、kde,iは有機物iの固体表面上からの脱離速度定数である。
例えば、アルコール類としてはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、エーテル類としてはメチルエーテル、エチルエーテル、メチルエチルエーテル等が挙げられ、有機酸エステル類としてはギ酸メチル、酢酸エチル等が挙げられる。これらの置換性物質の中では、有機化合物としてエチレングリコールが、硫酸イオンおよび/またはアンモニウムイオンを含む異物物質よりも脱離速度が遅く、SiO2表面でこれらの異物に置き換わり、かつ空気雰囲気で短波長の紫外線で容易にCO2とH2Oに分解するのでより好ましい。
上記において、乾燥したガスを導入すると、マスクパターンが静電気破壊される現象が生じることがあるので、上記の空気または窒素ガスまたは希ガスに水蒸気を添加して帯電防止をしたガスを用いるのが好ましい。水蒸気を添加したガスの相対湿度は、一般的なクリーンルームの湿度である40%〜60%程度の範囲が好ましい。
なお、本発明の洗浄方法は、成長性の異物がフォトマスク11上ではないペリクル空間18を構成しているペリクル膜14やペリクルフレーム13の上に存在する場合にも適用できるものである。
厚さ0.25インチで6インチ角の光学研磨された合成石英基板上に、厚さ60nmのクロムよりなるハーフピッチ65nmのマスクパターン(マスク上では4倍体)を有するバイナリマスクを形成した。このマスクに、アルミニウム合金でペリクルフレームを形成し、フッ素樹脂でペリクル膜を設けたペリクルを接着し、ペリクルを装着したフォトマスクとした。このペリクルフレームには、孔径1mmのガス導入孔とガス排出孔を各1箇所設けた。
上記のペリクルを装着したフォトマスクは、マスク欠陥検査において異物等の欠陥が存在しないことを確認した。
実施例1と同様に、フッ素樹脂でペリクル膜を設けたペリクル内部空間のマスク上に硫酸アンモニウムよりなる成長性異物が発生した6インチ角のArFエキシマレーザ露光用フォトマスクを準備した。
上記のペリクルを装着したフォトマスクを洗浄するために、エチレングリコールを加熱して気体とし、エアフィルタを通した窒素ガスをキャリアガスとし(エチレングリコール濃度20%/窒素ガス)、水蒸気を添加し(相対湿度45%)、ペリクルフレームのガス導入孔よりガス状のエチレングリコールをフィルタを通して導入し、ガス排出孔より排出し、ガス状のエチレングリコールを流しながら一定時間放置することで、マスク上の異物をエチレングリコールに置き換えた。
12 粘着材
13 ペリクルフレーム
14 ペリクル膜
15 ペリクル
16 ガス導入孔
17 ガス排出孔
18 ペリクル内部空間
19 ガス状の置換性物質
20 空気または窒素ガスまたは希ガス
21 紫外線
Claims (8)
- ペリクルフレームと該ペリクルフレームの上面に接着されたペリクル膜とからなるペリクルを装着したフォトマスクの洗浄方法であって、
前記ペリクルフレームにはガス導入孔とガス排出孔が設けられており、前記フォトマスクと前記ペリクルとで囲まれたペリクル内部空間に前記ガス導入孔よりガス状の置換性物質を導入し、フォトマスク上の異物を前記置換性物質により置換し、前記ガス排出孔より前記異物を排出する工程と、
次に、前記ガス導入孔より空気または窒素ガスまたは希ガスを導入しながら前記フォトマスクを紫外線照射し、前記置換した置換性物質を分解してガス状とし前記ガス排出孔より排出する工程と、
を有することを特徴とするフォトマスクの洗浄方法。 - 前記異物が硫酸イオンおよび/またはアンモニウムイオンを含むことを特徴とする請求項1に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記置換性物質が、極性が大きく分子量が小さい有機化合物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記有機化合物が、アルコール類、エーテル類、有機酸エステル類の中のいずれか1種類、または2種類以上の混合物であることを特徴とする請求項3に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記有機化合物が、エチレングリコールであることを特徴とする請求項3に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記置換した置換性物質の分解が、紫外線による光分解もしくは空気雰囲気中でのオゾン酸化分解であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記空気または窒素ガスまたは希ガスが、水蒸気を添加した空気または窒素ガスまたは希ガスであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のフォトマスクの洗浄方法。
- 前記紫外線が、前記フォトマスク使用時の露光波長よりも長波長であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のフォトマスクの洗浄方法。
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