JP2009116267A - ペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクルを剥がすことなく、ペリクル付きフォトマスクに存在する成長性異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置を提供する。
【解決手段】ガス混合機５によりチャンバー２内に収容されたペリクル付きフォトマスク１の内部空間および外部空間に活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、これによりペリクル付きフォトマスク１の異物を反応させて溶解させる。さらに、光照射装置３によりペリクル付きフォトマスク１および活性ガスに低波長の光を照射し、異物の反応性を高め、混合ガスの気流によりペリクル付きフォトマスク１の異物を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペリクル付きフォトマスクに存在する異物、特に成長性異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置に関する。

半導体素子や液晶表示素子の製造工程の一つであるフォトリソグラフィー工程では、ガラス板表面にクロムやモリブデンやケイ素およびその酸化物や窒化物を蒸着したものをパターニングしたマスクを回路原版として使用している。このマスクに光を照射し、レジスト塗布したシリコンウェハや液晶板上に回路パターンを転写している。しかし、照射時にマスク上に異物が付着していると、照射光の吸収や散乱や回折が起こり、形成されたマスクパターンとは異なるパターンがウェハや液晶板に転写され、製品の歩留まり低下を起こす。このため、マスク製造工程では、異物が無いよう洗浄したマスクに目的波長の光をよく透過させる、異物防護冶具であるペリクルによりパターンを覆うように貼り付ける方法が行われている。

ペリクルは一般に、アルミニウムなどからなるフレームに、アクリル系樹脂やフッ素ポリマーからなる接着剤を用いセルロースやフッ素ポリマーからなるメンブレン（ペリクル膜）を接着したもので、このペリクルをアクリル系樹脂やシリコーン樹脂からなる接着剤でマスクに接着させる。フレームには、多くの場合、気圧調整用の穴があいており、この穴には外部からの異物を捕捉する機能を備えたフィルターが設けられている。

近年、ＬＳＩなどの半導体素子では微細化が進み、これらに伴いリソグラフィの露光波長が、ｇ線(436nm)からｉ線(365nm)、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)と、ステップ的に短くなってきている。

露光波長が短波長化すると照射エネルギーが増加し、マスク上およびペリクル上、またはマスクとペリクルに囲まれた空間内に存在する各種物質の化学反応が促進され、成長性の異物が生成する。この成長性異物がマスク上やペリクル上で凝集したものは、クモリもしくはヘイズと呼ばれ、パターニングの観点から非常に問題視されている。特にエキシマレーザーでは、露光雰囲気中に存在する酸素がオゾンへと変化するため各種物質の酸化反応が促進されてしまい、著しくマスクの品質を低下させてしまう。

この問題を解決するために、さまざまな手法が確立されている。例えば、特許文献１のように、ペリクルフレームに設けられた2つ以上の通気口から強制的に窒素などの不活性ガスをパージすることにより、マスクとペリクルに囲まれた空間内のガスを置換するものである。

これは一時的に空間内のガスを不活性ガスにパージすることが可能であるが、ペリクル気圧調節穴からの外部ガス通気またはペリクルメンブレンからの外部ガス透過により、効果を継続させることが困難であった。そこで特許文献２のように、ペリクル付マスク全体をガス置換可能とするユニットを有す露光装置ならびにその手法が確立され、露光中もマスクやペリクル、およびマスクとペリクルに囲まれた空間を常に不活性ガスでパージすることが可能となった。
特開２００１−１３３９６０号公報 特開２００２−１９６４７８号公報

しかし、これらの手法をもってしても、ペリクル材やマスク材に親和性、吸着性のある化学物質を置換することは難しく、いまだマスク上やペリクル上の成長性異物は撲滅されていない。生成した成長性異物を除去するには、マスクからペリクルを剥がし、マスクを洗浄し直す必要がある。すなわち、マスク製造における洗浄工程、異物検査工程を再度行わなければならない。こうしたリペア作業は、半導体素子や液晶表示素子の製造工程における生産能力を低下させ、さらには製造コストの増加を引き起こしていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、生成してしまった成長性異物を、ペリクルを剥がすことなく、半導体素子や液晶表示素子の製造工場内で直ちにリペアできるペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置を提供するにある。

上記目的を達成するため、本発明のペリクル付きフォトマスクのリペア方法は、フォトマスクとペリクルとから構成され、前記ペリクルは、ペリクル膜と、前記ペリクル膜が取着されるフレームとを有し、前記フレームに、前記ペリクルと前記フォトマスクとで囲まれた内部空間と前記フレームの外方の外部空間とを連通する吸気口および排気口が設けられたペリクル付きフォトマスクに存在する異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア方法であって、前記ペリクル付きフォトマスクをチャンバー内に収容する収容工程と、前記収容工程の後、前記チャンバー内に前記異物と反応する活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、前記チャンバー内を前記混合ガスで置換して前記チャンバー内から前記混合ガスを流出させるとともに、前記チャンバー内に収容された前記ペリクル付きフォトマスクの前記吸気口から前記内部空間に前記混合ガスを供給し、前記内部空間を前記混合ガスで置換して前記排気口から前記混合ガスを流出させる混合ガス供給工程と、前記混合ガス置換工程で前記チャンバー内および前記内部空間が前記混合ガスで置換された後、前記ペリクル付きフォトマスクに低波長の光を照射する光照射工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明のペリクル付きフォトマスクのリペア装置は、フォトマスクとペリクルとから構成され、前記ペリクルは、ペリクル膜と、前記ペリクル膜が取着されるフレームとを有し、前記フレームに、前記ペリクルと前記フォトマスクとで囲まれた内部空間と前記フレームの外方の外部空間とを連通する吸気口および排気口が設けられたペリクル付きフォトマスクに存在する異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア装置であって、
前記ペリクル付きフォトマスクを収容するチャンバーと、前記チャンバーに設けられた第１の吸気口、第２の吸気口、第１の排気口、第２の排気口と、前記第１の吸気口を通して前記チャンバー内に前記異物と反応する活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、前記チャンバー内を前記混合ガスで置換して前記第１の排気口から前記混合ガスを流出させるとともに、前記第２の吸気口を通して前記内部空間に前記混合ガスを供給し、前記内部空間を前記混合ガスで置換して前記第２の排気口から前記混合ガスを流出させる混合ガス供給装置と、前記チャンバー内に収容された前記ペリクル付きフォトマスクに短波長の光を照射する光照射装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、チャンバー内に収容されたペリクル付きフォトマスクの内部空間および外部空間に混合ガスが供給され、これによりペリクル付きフォトマスクの成長性異物が反応して溶解する。さらに、ペリクル付きフォトマスクおよび活性ガスに低波長の光が照射され、成長性異物および活性ガスの反応性が高められ、混合ガスの気流によりペリクル付きフォトマスクの異物が除去される。

以下、本発明の実施の形態のペリクル付きフォトマスクのリペア方法及び装置について図面を参照して説明する。
本発明は、ペリクル付きフォトマスクのペリクル上およびマスク上に生成した成長性異物の除去を行うため、ペリクル付きフォトマスクを適度な湿度を持った雰囲気ガス（不活性ガスおよび活性ガス）に暴露することで成長性異物を溶解し、さらに成長性異物および活性ガスに照射エネルギーを与えることで反応性を促進し、雰囲気ガスの気流によりマスク上およびペリクル上から除去してしまうものである。これにより、ペリクル付きフォトマスクのペリクルを剥がすことなく成長性異物を除去できる。

図1は、本発明の実施の形態のペリクル付きフォトマスクのリペア装置の構成を示す図である。
図1に示すように、リペア装置は、ペリクル付きフォトマスク１を収容するチャンバー２と、チャンバー２内に収容されたペリクル付きフォトマスク１に低波長の光を照射する光照射装置３と、光照射装置３により照射された光の露光面積を変えるためのアパーチャー４と、雰囲気ガスを混合し、チャンバー２内およびペリクル付きフォトマスク１の内部空間１ｈ（後述）供給するガス混合機５とを備える。

図2は、ペリクル付きフォトマスク１の一例を示す図である。
図２に示すように、ペリクル付きフォトマスク１は、フォトマスク１ａにペリクルを取着したものである。ペリクルは、ペリクルフレーム１ｃにメンブレン（ペリクル膜）１ｂ
を接着剤１ｄで貼り付けたものであり、接着剤１ｅを用いてフォトマスク１aに貼り付けられる。ペリクルフレーム１ｃには、フォトマスク１ａとペリクルに囲まれた内部空間１ｈにガスを流せるようガス吸気口１ｆとガス排気口１ｇが設けられている。ガス吸気口１ｆは図１に示される混合ガス送り配管５２と接続される。

図１に戻り、チャンバー２は、チャンバー吸気口２ａとチャンバー排気口２ｂを有する。チャンバー吸気口２ａは混合ガス送り配管５１と接続される。チャンバー２はペリクル付きフォトマスク１を内部に保持することが可能であり、ペリクル付きフォトマスク１の吸気口１ｆと排気口１ｇから吸排気出来るよう、混合ガス送り配管５２とガス排気用配管６２が挿入できるようになっている。
チャンバー2は、部材自身からガスを発しないよう、また部材自身の劣化強度の点からみても金属および石英が望ましい。金属を用いる場合、チャンバー２を金属の本体部と光照射装置２からの光を透過する窓部とで構成し、窓部を石英で構成する必要がある。窓部の材料には石英の他にＡｌ、Ｍｇ、Ｃａなどの金属酸化物や金属フッ化物を使用しても良い。

チャンバー２およびペリクル付きフォトマスク１の内部空間１ｈには、流量、圧力および温度が制御された雰囲気ガスが流される。雰囲気ガスは、Ｎ_２および希ガスなどの不活性ガスと、O₂とＨ₂Oなどの活性ガスとの混合ガスである。雰囲気ガスの種類や混合比、その流量、圧力、温度は対象とする成長性異物の物性により必要に応じて選択することが出来る。同様に、異物の物性によっては、雰囲気ガスにアルコールなどを添加しても良い。

雰囲気ガスは予めガス混合機5で準備される。ガス混合機５は、原料ガスの流量制御が可能で、任意の混合比の雰囲気ガスをつくる。さらにガス混合機５は、混合された雰囲気ガスの温度制御が可能であり、さらに設定温度に温調された雰囲気ガスを混合ガス送り配管５１および５２を通して、ペリクル付きフォトマスク1のガス吸気口１ｆおよびチャンバー2のチャンバー吸気口２aに安定したガス流量、ガス圧で供給する。

光照射装置３は、波長が500nm以下の低波長域の光を照射することが可能な低波長光照射装置である。必要照射エリアを照射することが可能であれば、ＵＶランプユニットのように一括照射するものでも、レーザースキャンのように照射光を走査するものでも良い。照射波長は、対象とする成長性異物の物性により必要に応じて選択することが出来る。この照射装置3の下には、照射面積を自由に変えられるようサイズ可変アパーチャー4が設置されている。

図3はアパーチャーの一例を示す図である。
図3に示すように、アパーチャー４は、遮光板をXY方向に自在に動かせる方式のもの4ａを使用しても良いし、あらかじめ照射エリアを設定形状、設定サイズにくり貫いた遮光板４ｂを差し替えられるような構造をとっても良い。

ペリクル付きフォトマスク１の成長性異物をリペアする場合、ペリクル付きフォトマスク1をチャンバー２に収容し、ペリクル付きフォトマスク１のガス吸気口1ｆおよびチャンバー吸気口２ａとガス混合機５の混合ガス送り配管５１および５２を接続する。ガス混合機５においては、必要となる原料ガスの選択、その混合比を設定し、適温にした雰囲気ガスをペリクル付きフォトマスク１の内部空間１ｈおよびチャンバー２に送る。

ペリクル付きフォトマスク1ならびにチャンバー２の内部を十分に雰囲気ガスで置換したのち照射装置3により低波長の光を照射させると、光エネルギーを与えられた成長性異物の分解が行われる。分解した異物の構成成分は、そのままもしくは雰囲気ガスと反応してガス排気口1ｇならびにチャンバー排気口２ｂを経由し、ガス排気用配管６１および６２から雰囲気ガスとともに排気される。

成長性異物の物性により、雰囲気ガスの供給および光照射の手順は前後して良いし、省略しても良いし、繰り返し行われても良い。

以下、本発明の実施例を示す。
成長性異物として無機塩がマスク１ａ上に検出されたペリクル付きフォトマスク１をチャンバー２内にセットし、ペリクルのガス吸気口１ｆに混合ガス送り配管５２を接続し、ガス排気口１ｇに排気用配管６２を接続した。また、チャンバー２の給気口２ａに混合ガス送り配管５１を排気口２ｂに排気用配管６１を接続した。

次にガス混合機５において、Ｎ_２ガスとＯ_２ガスを4：1の流量になるよう調整、更にこの混合ガスに相対湿度100％以上になるようＨ_２Ｏを混合した。このＮ_２/Ｏ_２/Ｈ_２Ｏ混合ガスを室温に温調したのち、ペリクル付きフォトマスク１およびチャンバー２内の圧力が同じようになるように混合ガス流量を調整しながらそれぞれの吸気口１ｆおよび吸気口２ａに導入し、しばらく混合ガスを流しつづけた。

その後、ガスを流したまま波長１９３ｎｍのエキシマレーザー照射装置３から断続的に光を照射した後、雰囲気ガスをＮ_２のみに切り替え乾燥を行った。このペリクル付きフォトマスク１を０．１５μｍの異物を検出できる検査機にて検査したところ異物は検出されず、この手法によって成長性異物を消滅させることが出来た。

以上で述べたように、ペリクル付きフォトマスク１のマスク表面およびペリクル表面に成長した異物を除去することが出来た。従来のペリクルを剥がして行うリペア方法と比較してこの手法は半導体素子や液晶表示素子の製造工程で行えることにより、生産能力の低下を防ぎ、更にコストを削減することができる。

本発明の実施の形態のペリクル付きフォトマスクのリペア装置の構成を示す図である。 ペリクル付きフォトマスクの一例を示す図である。 アパーチャーの一例を示す図である。

符号の説明

１……ペリクル付きフォトマスク、２……チャンバー、２ａ……チャンバー吸気口、２ｂ……チャンバー排気口、３……光照射装置、４……アパーチャー、５……ガス混合機、５１、５２……混合ガス送り配管、６１、６２……ガス排気用配管。

Claims (10)

1. フォトマスクとペリクルとから構成され、
   前記ペリクルは、ペリクル膜と、前記ペリクル膜が取着されるフレームとを有し、
   前記フレームに、前記ペリクルと前記フォトマスクとで囲まれた内部空間と前記フレームの外方の外部空間とを連通する吸気口および排気口が設けられたペリクル付きフォトマスクに存在する異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア方法であって、
   前記ペリクル付きフォトマスクをチャンバー内に収容する収容工程と、
   前記収容工程の後、前記チャンバー内に前記異物と反応する活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、前記チャンバー内を前記混合ガスで置換して前記チャンバー内から前記混合ガスを流出させるとともに、前記チャンバー内に収容された前記ペリクル付きフォトマスクの前記吸気口から前記内部空間に前記混合ガスを供給し、前記内部空間を前記混合ガスで置換して前記排気口から前記混合ガスを流出させる混合ガス供給工程と、
   前記混合ガス供給工程で前記チャンバー内および前記内部空間が前記混合ガスで置換された後、前記ペリクル付きフォトマスクに低波長の光を照射する光照射工程と、
   を含むことを特徴とするペリクル付きフォトマスクのリペア方法。
2. 前記光照射工程の後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給し、前記チャンバー内を前記不活性ガスで置換して前記チャンバー内から前記不活性ガスを流出させるとともに、前記チャンバー内に収容された前記ペリクル付きフォトマスクの前記吸気口から前記内部空間に前記不活性ガスを供給し、前記内部空間を前記不活性ガスで置換して前記排気口から前記不活性ガスを流出させる不活性ガス供給工程を含むことを特徴とする請求項１記載のペリクル付きフォトマスクのリペア方法。
3. 前記活性ガスは、Ｈ_２Ｏおよび／またはＯ_２を含むことを特徴とする請求項１または２記載のペリクル付きフォトマスクのリペア方法。
4. 前記不活性ガスは、Ｎ_２および／または希ガスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のペリクル付きフォトマスクのリペア方法。
5. 前記低波長の光は、波長が５００ｎｍ以下の光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のペリクル付きフォトマスクのリペア方法。
6. フォトマスクとペリクルとから構成され、
   前記ペリクルは、ペリクル膜と、前記ペリクル膜が取着されるフレームとを有し、
   前記フレームに、前記ペリクルと前記フォトマスクとで囲まれた内部空間と前記フレームの外方の外部空間とを連通する吸気口および排気口が設けられたペリクル付きフォトマスクに存在する異物を除去するペリクル付きフォトマスクのリペア装置であって、
   前記ペリクル付きフォトマスクを収容するチャンバーと、
   前記チャンバーに設けられた第１の吸気口、第２の吸気口、第１の排気口、第２の排気口と、
   前記第１の吸気口を通して前記チャンバー内に前記異物と反応する活性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給し、前記チャンバー内を前記混合ガスで置換して前記第１の排気口から前記混合ガスを流出させるとともに、前記第２の吸気口を通して前記内部空間に前記混合ガスを供給し、前記内部空間を前記混合ガスで置換して前記第２の排気口から前記混合ガスを流出させる混合ガス供給装置と、
   前記チャンバー内に収容された前記ペリクル付きフォトマスクに短波長の光を照射する光照射装置と、
   を備えたことを特徴とするペリクル付きフォトマスクのリペア装置。
7. 前記混合ガス供給装置は、前記照射装置により前記ペリクル付きフォトマスクに短波長の光が照射された後、前記第１の吸気口を通して前記チャンバー内に不活性ガスを供給し、前記チャンバー内を前記不活性ガスで置換して前記第１の排気口から前記不活性ガスを流出させるとともに、前記第２の吸気口を通して前記内部空間に前記不活性ガスを供給し、前記内部空間を前記不活性ガスで置換して前記第２の排気口から前記不活性ガスを流出させることを特徴とする請求項６記載のペリクル付きフォトマスクのリペア装置。
8. 前記混合ガス供給装置は、前記チャンバー内および前記内部空間に供給すべき前記混合ガスの流量、圧力および温度を制御可能に構成されることを特徴とする請求項６または７記載のペリクル付きフォトマスクのリペア装置。
9. 前記チャンバーは、本体部と、前記光照射装置からの光を透過する窓部とを有し、
   前記本体部は、金属または石英からなり、
   前記窓部は、石英、Ａｌ、ＭｇもしくはＣａの金属酸化物または金属フッ化物からなることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載のペリクル付きフォトマスクのリペア装置。
10. 前記光照射装置は、その露光面積を可変に構成されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載のペリクル付きフォトマスクのリペア装置。

Images