JP5515238B2

JP5515238B2 - フォトマスクの曇り防止方法及び装置

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Publication number: JP5515238B2
Application number: JP2008147861A
Authority: JP
Inventors: 孝浩松浦; 勇人井田; 紀明高木; 恭子黒木; のぞみ山田; ひとみ佃
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009294432A

Description

本発明は、フォトマスクの曇りを抑制するフォトマスクの曇り防止方法及び装置に関する。

ウェハ等を用いた半導体を製造する場合には、フォトマスクに形成されたパターンをフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に投影光学系にて露光する投影露光方式が使用されている。近年、パターン形状の微細化に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されている。また、回路の複雑化に伴い、１つの半導体回路に対して数十枚に及ぶフォトマスクが使用されている。

これらのフォトマスクは露光時、保管時又は搬送時に周囲を浮遊する浮遊埃が付着して異物となる。フォトマスクの上の異物は、露光時にその部分の結像を妨げるため、製品に欠陥が現れる。このようなフォトマスク表面に付着する異物による解像不良を防ぐため、フォトマスクは表面に透光性を有する防塵カバーとしてペリクルを装着している。

ペリクルを装着したフォトマスクにおいても、近年では、使用環境によっては欠陥が発生している。フォトマスクの出荷時又は使用開始時には異物が検出されないにもかかわらず、露光と保管を繰り返すことにより、ペリクルや露光環境、保管庫又は搬送ケースなどからのガスがフォトマスクに吸着し、露光により生成物を生じるためである。この生成物が一般的にＨＡＺＥと呼ばれる。これらはガラス基板を曇らせるように見えるため、曇りとも呼ばれる。

このＨＡＺＥによる影響でウェハの露光時に解像不良を生じ、製品に欠陥が現れる。このＨＡＺＥを除去するためにフォトマスクを洗浄する必要があるが、洗浄により、製品製造のためのコストが増大したり、フォトマスクのパターン異常を引き起こしたりする。また、このようなＨＡＺEの発生数を減少させる技術が特許文献１等で提案されている。

近年においては、ペリクル膜とフォトマスクの間の閉空間中で露光により発生するオゾンによる有機物の酸化による有機系のＨＡＺＥの発生も懸念されており、ペリクル膜とフォトマスクの空間中の生成物の発生がＨＡＺＥに起因することが懸念されている。

また、従来、この操作で発生するＨＡＺＥのサイズは非常に小さく、ウェハに露光する際の影響も小さく、検査時にも検出されず大きな問題とされてこなかった。しかし、ウェハに露光されるパターンの微細化が進んだことや、検査技術の進歩によりこれまで見過ごされてきた異物についても検出されるようになり、これらの問題が顕在化してきた。

このため、ウェハ露光中にフォトマスクのＨＡＺＥを有効に防止する方法及び装置が求められている。

特開２００６−３３０４２１号公報

本発明の目的は、ＨＡＺＥを除去することにより、フォトマスクの曇りを有効に防止することができるフォトマスクの曇り防止方法及び装置を提供することにある。

請求項１の発明に係るフォトマスクの曇り防止方法は、ガラス基板の表面に遮光膜を有し、前記表面に露光エリアを覆うようにペリクル膜がペリクルフレームを介して接着剤により固定されたフォトマスクに、当該フォトマスクの前記遮光膜側から１９３ｎｍの波長であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光を時間間隔をおいて２回以上照射することで前記接着剤由来の有機系ＨＡＺＥを除去するようにしたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光をフォトマスクに照射することにより、ＨＡＺＥを除去することができるから、フォトマスクの曇りを有効に防止することができる。
また、フォトマスクにこの遮光膜側から光を照射するため、遮光膜の上に存在するＨＡＺＥを除去することが可能となるから、フォトマスクの曇りを有効に防止することができる。

請求項２の発明に係るフォトマスクの曇り防止装置は、ガラス基板の表面に遮光膜を有し、前記表面に露光エリアを覆うようにペリクル膜がペリクルフレームを介して接着剤により固定されたフォトマスクに、当該フォトマスクの前記遮光膜側から１９３ｎｍの波長であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光を時間間隔をおいて２回以上照射することで前記接着剤由来の有機系ＨＡＺＥを除去する光照射手段を具備することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、光をフォトマスクに照射することにより、ＨＡＺＥを除去することができるから、フォトマスクの曇りを有効に防止することができる。
また、フォトマスクにこの遮光膜側から光を照射するため、遮光膜の上に存在するＨＡＺＥを除去することが可能となるから、フォトマスクの曇りを有効に防止することができる。

本発明によれば、ＨＡＺＥを一度発生させ、発生したＨＡＺＥを除去することができるから、フォトマスクの曇りを有効に防止することができる。

（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを示す概略断面図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置は、光照射装置（光照射手段）２１を具備している。図１及び図２に示すように、フォトマスク１０は、ガラス基板１０ａと、このガラス基板１０ａの表面に配置されている遮光膜１０ｂと、を具備している。ガラス基板１０ａの表面及び遮光膜１０ｂには、ペリクルが配置されている。このペリクルは、フォトマスク１０の上に設置する透光性を有する防塵カバーである。

ペリクルは、ペリクル膜１１と、ペリクルフレーム１２と、マスク接着剤１３と、ペリクル接着剤１４と、を具備している。ペリクル膜１１は、透光性を有し、異物をトラップするためのものである。ペリクル膜１１は、フォトマスク１０に付着する異物に焦点が合わさることを防ぎ、ウェハへの解像不良を防ぐため、フォトマスク１０の上に装着される。この場合に、ペリクル膜１１は、フォトマスク１０の露光エリアを覆うように装着される。

ペリクル膜１１は、露光によるエネルギーを遮断させないように透光性を有する。また、ペリクル膜１１は、皺などによりフォトマスクの表面に影を作らせ無いためにペリクルフレーム１２と均一の力がかかるように貼られている。ペリクル膜１１は、フッ素系や酢酸セルロース等の透明性膜や、石英ガラスなどで形成される。

ペリクルフレーム１２は、ペリクル膜１１を保持し展開するために設けられる。また、ペリクルフレーム１２は、露光部に影響を与えない形状に形成される。ペリクルフレーム１２は、金属、樹脂又は無機繊維等からなる骨格形状のフレームにフィルター素材からなるフレームを填めこみ、又は、接着剤などで接着される。この時に、他から来る発塵が露光部に侵入しないようにしている。

ペリクルフレーム１２としては、例えば、フッ素系樹脂、炭素繊維又は無機材料の繊維などの材料を用いる。ペリクルフレーム１２の骨格部には、アルミニウムなどの金属系フレーム又は樹脂系フレームなどが使用される。

ペリクル接着剤１４は、ペリクルフレーム１２とペリクル膜１１を接着している。ペリクル接着剤１４としては、シリコン樹脂系、ポリ酢酸ビニル樹脂系又はアクリル樹脂系の接着剤が好適である。

マスク接着剤１３は、ペリクルフレーム１２とフォトマスク１０を接着している。マスク接着剤１３としては、シリコン樹脂系又はアクリル樹脂系の接着剤が好適である。

図１に示すように、光照射装置２１は、例えば、単色光を放射するレーザー、複数の波長の光を放射するレーザー又はランプ等で構成される。光照射装置２１は、フォトマスク１０にこの遮光膜１０ｂの側から光を照射する。この時に、光照射装置２１は、１９３ｎｍ以上であって４３６ｎｍ以下である波長であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光をフォトマスク１０に照射する。

光照射装置２１からの光の波長が１９３ｎｍ未満である場合にはペルクル膜を劣化させる等の不具合がある。一方、光照射装置２１からの光の波長が４３６ｎｍを超える場合には、光の持つエネルギーが有機物の持つ溶合解離エネルギーより低いため空間中の有機物を分解することができず、ＨＡＺＥを除去することができなくなってしまう。
なお、光照射装置２１からの光の波長は、短波長のほうが望ましく、ＨＡＺＥの状況に応じて適宜に選択可能であり、１９３ｎｍが好適である。
また、光照射装置２１からの光が５Ｊ／ｃｍ ^２未満であると、一度発生させたＨＡＺＥを十分に除去することができなくなってしまう。また、光照射装置２１から照射される光のエネルギーは大きい方が好ましい。しかしながら、光照射装置２１から照射される光のエネルギーは、１００Ｊ／ｃｍ ^２以下であれば十分であり、１００Ｊ／ｃｍ ^２を超える場合にあってはエネルギーのロスとなる。

このように、光照射装置２１は、１９３ｎｍ以上であって４３６ｎｍ以下であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光をフォトマスク１０に照射するため、ＨＡＺＥを一度発生させ、さらに光エネルギーを加えることにより、ＨＡＺＥを除去することが可能となる。ＨＡＺＥになりうる成分は有限であることから、この操作を繰り返し実施することによりＨＡＺＥの発生数はさらに減少する。

光照射装置２１は、フォトマスク１０にこの遮光膜１０ｂの側から光を照射する。これは、光照射装置２１がフォトマスク１０にこのガラス基板１０ａの側から光を照射する場合には、遮光膜１０ｂの上のＨＡＺＥに光が照射されないため、ＨＡＺＥが消えにくい。なお、遮光膜１０ｂの上のＨＡＺＥの発生数が少ない場合には、光照射装置２１がフォトマスク１０にこのガラス基板１０ａの側から光を照射するように構成してもよい。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置は、１９３ｎｍ以上であって４３６ｎｍ以下であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光をフォトマスク１０に照射するため、ペリクル膜１１とフォトマスク１０の間に存在する有機物と空間中で光の影響により発生したオゾンなどの活性種との反応により、ＨＡＺＥを発生させる。

しかし、ＨＡＺＥになりうる有機物は有限であり、フォトマスクの曇り防止装置による２回目の光の照射ではＨＡＺＥとなる成分は１回目の光照射後のものと比較して減少するから、ＨＡＺＥの発生数も減少する。さらに、フォトマスクの曇り防止装置による３回目の光の照射ではＨＡＺＥとなる成分は２回目の光照射後のものと比較して減少するから、ＨＡＺＥの発生数もさらに減少する。

この操作を繰り返すことにより、環境中のＨＡＺＥとなる成分は減少し、発生したＨＡＺＥは光（エネルギー）により消滅していくため、ＨＡＺＥの数は徐々に減少し、ＨＡＺＥの抑制が可能になる。ＨＡＺＥを消滅させるための光エネルギーとしては、Ｃ＝Ｃを分解させるだけの結合解離エネルギーに匹敵する１９３ｎｍの波長を持つ光エネルギーが好適である。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置は、露光工程においてその表面に有機物由来の曇りが発生したフォトマスク１０の曇りを除去することもできる。なお、本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置は、フォトマスク１０を露光工程に用いる前にフォトマスク１０に光照射を行うことが望ましい。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置は、フォトマスク１０を露光工程に用いる直前にフォトマスク１０に光照射をおこなうことで大きな効果を得ることができるため、露光装置の近くに設置することが好ましい。ただし、フォトマスク１０を製造した直後に、本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置による処理をフォトマスク１０に行ってもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を図面に基づいて詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。図４は、本発明の実施の形態２に係るフォトマスクを示す概略斜視図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態２に係るフォトマスクの曇り防止装置は、加熱装置（加熱手段）３１を具備している。この加熱装置３１は、オーブン又はホットプレート等で構成されている。加熱装置３１は、ガラス基板１０ａの表面に遮光膜１０ｂを有するフォトマスク１０を、４０℃以上であって８０℃以下である環境で３０分以上２４時間以下の時間で加熱する。

フォトマスクが４０℃未満の温度で加熱されると、十分にＨＡＺＥを除去できなくなってしまう。一方、フォトマスク１０が８０℃を超える温度で加熱されると、ペリクルの構成部材、特に接着剤からガスが発生し、ペリクルの構成部材の劣化が生じる。また、フォトマスク１０が、４０℃以上であって８０℃以下である環境で、３０分未満だけ加熱されると、十分にＨＡＺEを除去できなくなってしまう。フォトマスク１０が、４０℃以上であって８０℃以下である環境で、２４時間を超えて加熱されると、ペリクルの構成部材、特に接着剤からガスが発生し、ペリクルの構成部材の劣化が生じる。

なお、４０℃以上であって８０℃以下である環境で加熱する時間のより好ましい範囲は、１時間以上１０時間以下である。４０℃以上であって８０℃以下である環境での加熱時間が１時間に満たない場合には、十分にはＨＡＺＥを除去できない場合がある。また、４０℃以上であって８０℃以下である環境での加熱時間が１０時間を超えると、時間及び加熱エネルギーのロスとなる場合がある。

本発明の実施の形態２に係るフォトマスクの曇り防止装置においては、フォトマスク１０を、４０℃以上であって８０℃以下である環境で３０分以上２４時間以下の時間で加熱するため、ＨＡＺＥ又はＨＡＺＥを発生する成分をフォトマスク１０に吸着させず、かつ、ＨＡＺＥに成りうる成分を昇華させることができるため、ＨＡＺＥの発生数を減少させることができるから、フォトマスク１０の曇りを有効に防止することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３を図面に基づいて詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態３に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。
図５に示すように、本発明の実施の形態３に係るフォトマスクの曇り防止装置は、保管室４１と、温度調整装置４２と、を具備している。保管室４１は、ガラス基板１０ａの表面に遮光膜１０ｂを有するフォトマスク１０を保管するものである。温度調整装置４２は、フォトマスク１０が保管室に保管された状態において、保管室４１の温度を４０℃以上であって８０℃以下である環境に３０分以上２４時間以下の時間で調整する。

本発明の実施の形態３に係るフォトマスクの曇り防止装置においては、フォトマスク１０が保管室４１に保管された状態において、保管室４１の温度を４０℃以上であって８０℃以下である環境に３０分以上２４時間以下の時間で調整するため、ＨＡＺＥ又はＨＡＺＥを発生する成分をフォトマスク１０に吸着させず、かつ、ＨＡＺＥに成りうる成分を昇華させることができるため、ＨＡＺＥの発生数を減少させることができるから、フォトマスク１０の曇りを有効に防止することができる。

本発明の実施の形態１乃至３に係るフォトマスクの曇り防止装置により処理されたフォトマスク１０は、半導体集積回路の露光工程に用いられる。この半導体集積回路は、抵抗、トランジスタ、コンデンサ及びダイオードなどの素子を集めてシリコンウェハ基板の上に装着し、各種の機能を持たせた電子回路である。

（実施例１）
次に、本発明の実施例１を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図１に示す本発明の実施例１のフォトマスクの曇り防止装置の光照射装置２１として、ＡｒＦレーザー（ｘｉｍｅｒ−３００、ＭＰＢ社製）が用いられた。フォトマスクの曇り防止装置により、５０ｍＷ／ｃｍ ^２、２００Ｈｚの１９３ｎｍの波長であって５Ｊ／ｃｍ ^２の光が、１度照射された第１のフォトマスク１０、２度照射された第２のフォトマスク１０、３度照射された第３のフォトマスク１０、４度照射された第４のフォトマスク１０、５度照射された第５のフォトマスク１０及び６度照射された第６のフォトマスク１０を準備した。それぞれの光照射と光照射の間隔は、５分とされた。

この時、エネルギーの劣化などの変動はなかった。光照射の雰囲気は環境由来の汚染が含有されない条件とし、窒素ガスと酸素ガスが４対１の割合で導入された。また、光照射の回数以外の条件はすべて同一とされた。

効果を評価するためにフォトマスク１０からペリクルが剥がされ、Ｍ２３５０検査機（レーザーテック社製）を用いフォトマスク１０のＨＡＺＥの発生数が検査された。検査結果が図６に示されている。
光が１度照射された第１のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は３１４０個であった。光が２度照射された第２のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は５４２個であった。光が３度照射された第３のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は１３個であった。光が４度照射された第４のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は２１個であった。光が５度照射された第５のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は１個であった。光が６度照射された第６のフォトマスク１０からのＨＡＺＥの発生数は４個であった。これにより、フォトマスク１０への複数回の光の照射によりＨＡＺＥの発生数は抑制されていることが分かった。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例２においては、実施例１と同じように、フォトマスクの曇り防止装置の光照射装置２１として、ＡｒＦレーザー（ｘｉｍｅｒ−３００、ＭＰＢ社製）が用いられた。フォトマスクの曇り防止装置により、５０ｍＷ／ｃｍ ^２、２００Ｈｚの１９３ｎｍの波長であって５Ｊ／ｃｍ ^２の光が、１度照射されたフォトマスク１０を準備した。

この時、エネルギーの劣化などの変動はなかった。光照射の雰囲気は、環境由来の汚染が含有されない条件とし、窒素ガスと酸素ガスを４対１の割合で導入した。

このフォトマスク１０からペリクルが剥がされフォトマスク１０のＨＡＺＥの発生数が検査された。この検査の結果、フォトマスク１０のＨＡＺＥの発生数は４０５１個であった。このフォトマスク１０に再びペリクルが貼られ、加熱装置３１であるクリーンオーブンによりフォトマスク１０が５０℃で３０分だけ加熱され後に回収された。この回収されたフォトマスク１０からペリクルが剥がされ、ＨＡＺＥの発生数が検査された。この検査の結果、ＨＡＺＥの発生数は１８０個に減少した。さらに、同様の操作で１００℃で３０分だけ加熱された後に回収され、この回収されたフォトマスク１０のＨＡＺＥの発生数が検査されたところ、ＨＡＺＥの数は２３個に減少し、加熱によりＨＡＺＥの発生は抑制された。

なお、光照射の環境は、一般のクリーンルームエアーでもよいが、酸やアルカリ有機系の汚染を除去するケミカルフィルターなどで制御された環境が好適である。さらに、本発明のフォトマスクの曇り防止装置を用いて未使用のペリクルに光照射し、内壁接着剤などの発ガス部材からのガスを抑制することにより、ＨＡＺＥの発生を抑制するようにしてもよい。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。本発明の実施の形態２に係るフォトマスクを示す概略斜視図である。本発明の実施の形態３に係るフォトマスクの曇り防止装置を示す概略図である。本発明の実施例１に係るフォトマスクのＨＡＺＥの発生数の検査結果を説明するための図である。

１０フォトマスク
１１ペリクル膜
１２ペリクルフレーム
１３マスク接着剤
１４ペリクル接着剤
２１光照射装置（光照射手段）
３１加熱装置（加熱手段）
４１保管装置
４２温度調整装置

Claims

ガラス基板の表面に遮光膜を有し、前記表面に露光エリアを覆うようにペリクル膜がペリクルフレームを介して接着剤により固定されたフォトマスクに、当該フォトマスクの前記遮光膜側から１９３ｎｍの波長であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光を時間間隔をおいて２回以上照射することで前記接着剤由来の有機系ＨＡＺＥを除去するようにしたことを特徴とするフォトマスクの曇り防止方法。
ガラス基板の表面に遮光膜を有し、前記表面に露光エリアを覆うようにペリクル膜がペリクルフレームを介して接着剤により固定されたフォトマスクに、当該フォトマスクの前記遮光膜側から１９３ｎｍの波長であり、かつ、５Ｊ／ｃｍ ^２以上であって１００Ｊ／ｃｍ ^２以下の光を時間間隔をおいて２回以上照射することで前記接着剤由来の有機系ＨＡＺＥを除去する光照射手段を具備することを特徴とするフォトマスクの曇り防止装置。