(57)【要約】【課題】最終洗浄後に保管されるフォトマスクの清浄度を簡便に確認できる検査方法と、それを用いたフォトマスクの管理システムを提供する。【解決手段】触媒作用をある金属膜を有する基板をフォトマスクと同環境で保管した後、基板が有する金属膜にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判定できるフォトマスクの清浄度検査方法、もしくは、管理すべきフォトマスク自体にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、同環境で保管したフォトマスクの清浄度を判定する検査方法である。また、これらの検査方法を用いたフォトマスク管理システムである。これらの方法を用いることで、最終洗浄後に一定期間保管されたフォトマスクの清浄度を簡便に確認することができ、必要があれば、再度洗浄処理を実施することで、出荷先での転写時にヘイズによる不良を防止することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒作用のある金属膜を有する基板を、フォトマスクと同環境で保管した後、前記金属膜にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判断することを特徴とするフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項２】
前記金属膜をＰｔもしくはＰｄまたはその合金から成る薄膜とすることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項３】
前記ＵＶ光の光源を波長１７２ｎｍのエキシマランプとす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清浄度検査方法。
【請求項４】
前記結晶成分を硫酸アンモニウムとすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項５】
フォトマスクにＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判断することを特徴とするフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項６】
前記ＵＶ光の光源を波長１７２ｎｍのエキシマランプとすることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項７】
前記結晶成分を硫酸アンモニウムとすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のフォトマスクの清浄度検査方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフォトマスクの清浄度検査方法を用いて、フォトマスクの清浄度を判定し、出荷の可否を判断することを特徴とするフォトマスク管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体集積回路の製造工程において、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）等を用いて超微細な回路パターンを転写する際に用いられるフォトマスクの清浄度検査方法及びフォトマスク管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの回路パターン等ナノレベルの微細加工には光を利用したリソグラフィー技術が用いられている。高集積化に伴い、より微細なパターンを作製するため、露光光源の短波長化が進められている。例えば、露光光源は、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザーへと移行され、実用化されている。
フォトマスクはパターンを転写する際、例えば、ＡｒＦエキシマレーザーが長時間繰り返し照射される間に、フォトマスク表面の微量付着成分がレーザーのエネルギーによる光ＣＶＤ（化学蒸着）反応で、「ヘイズ」と呼ばれる硫酸アンモニウム等の析出物に変化する。ヘイズはパターンの転写不良を引き起こす原因のひとつである異物欠陥となるため問題となっている。
【０００３】
フォトマスク表面に付着する成分としては、例えば、洗浄工程で使用される硫酸過水（硫酸と過酸化水素との混合液）や、アンモニア過水（アンモニア水と過酸化水素水との混合液）といった薬液に由来する硫酸イオンやアンモニウムイオンが挙げられる。これらの洗浄残渣については、特許文献１に示すように、温水によるリンス処理の導入や、硫酸を用いずにオゾンガス溶解水等の処理に切り替えるといった対策が実施されている。
【０００４】
また、洗浄残渣のみでなく、クリーンルーム環境中に存在する有機成分もヘイズの原因になる。例えば、一般的なクリーンルーム環境に存在する一成分として、ナイロンの可塑剤であるブチルベンゼンスルホンアミドが挙げられる。この成分が分解、酸化すると硫酸イオンやアンモニウムイオンが生成する。
クリーンルーム環境中の有機成分を低減させる方法としてはケミカルフィルターの使用が考えられるが、低沸点成分等は除去されにくく、また、劣化の時期を感知しにくいといった欠点がある。よって、ケミカルフィルター下の環境であっても有機成分を完全になくすことは困難である。
【０００５】
フォトマスクは、最終洗浄後にクリーンルーム環境で保管されるが、保管期間は製品によって様々である。特許文献１のような洗浄残渣を防止する方法でフォトマスクを洗浄したとしても、その後の保管中に、クリーンルーム環境の成分が付着してしまうと出荷先での転写の際、ヘイズの発生を防止することができない。
そこで、最終洗浄後に一定期間保管したフォトマスクの表面の清浄度を確認し、清浄であると判定された製品のみを出荷するといった、ヘイズの発生を防ぐ管理システムを構築する必要がある。
フォトマスクの表面の清浄度を確認する手段としては、特許文献２で提案されているようなイオンクロマトグラフを用いる方法が、従来から用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０００２４７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記方法は、フォトマスク表面に付着しているイオン成分を超純水中に抽出して分析を行うものである。フォトマスク表面のイオン成分は微量であるため、できる限り少ない量の超純水に数時間浸漬させる必要がある。また、使用する容器等からのわずかな溶出成分も測定結果に影響してしまうため、使用する道具にも十分に配慮しなければならず、時間や手間がかかる。
そこで、本発明では、最終洗浄後に保管されるフォトマスクの清浄度を簡便に確認できる検査方法と、それを用いたフォトマスクの管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、触媒作用のある金属膜を有する基板を、フォトマスクと同環境で保管した後、前記金属膜にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判断することを特徴とするフォトマスクの清浄度検査方法である。
また、上記のフォトマスクの清浄度検査方法において、前記金属膜をＰｔもしくはＰｄまたはその合金から成る薄膜とすることとしてもよい。
また、上記のフォトマスクの清浄度検査方法において、前記ＵＶ光の光源を波長１７２ｎｍのエキシマランプとすることとしてもよい。
また、上記のフォトマスクの清浄度検査方法において、前記結晶成分を硫酸アンモニウムとすることとしてもよい。
【０００９】
本発明の別の態様は、フォトマスクにＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判断することを特徴とするフォトマスクの清浄度検査方法である。
また、上記のフォトマスクの清浄度検査方法において、前記ＵＶ光の光源を波長１７２ｎｍのエキシマランプとすることとしてもよい。
また、上記のフォトマスクの清浄度検査方法において、前記結晶成分を硫酸アンモニウムとすることとしてもよい。
本発明の別の態様は、上記記載のフォトマスクの清浄度検査方法を用いて、フォトマスクの清浄度を判定し、出荷の可否を判断することを特徴とするフォトマスク管理システムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、触媒作用のある金属膜を有する基板をフォトマスクと同環境で保管した後、その基板が有する金属膜にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、フォトマスクの清浄度を判定するフォトマスクの清浄度検査方法、もしくは、管理すべきフォトマスク自体にＵＶ光を照射し、析出する結晶成分の有無を確認することで、同環境で保管したフォトマスクの清浄度を判定するフォトマスクの清浄度検査方法を提供できる。また、これらの検査方法を用いた、フォトマスク管理システムを提供できる。この方法を用いることで、最終洗浄後に一定期間保管されたフォトマスクの清浄度を簡便に確認することができ、必要があれば、再度洗浄処理を実施することで、出荷先での転写時にヘイズによる不良を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る金属膜を有する基板の清浄度検査方法の工程を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフォトマスクの清浄度検査方法の工程を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフォトマスク管理システムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係るフォトマスクの清浄度検査方法及びフォトマスク管理システムについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する部分の説明は省略する。
まず、本実施形態に係る触媒作用のある金属膜を有する基板２０について、図１を参照しつつ説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る基板２０は、基材１０と、基材１０の上に形成された薄膜１１とから構成される。
【００１３】
基材１０は、基材１０上に薄膜１１を密着性よく均一に成膜できる材料であり、管理すべきフォトマスクと同様の洗浄処理を実施しても、形状が大きく変わらない材料であれば、材料の種類は問わない。例としては、Ｓｉや合成石英ガラスが挙げられる。基材１０のサイズは、管理すべきフォトマスクと同じ洗浄装置を用いて洗浄することが可能であり、また、析出する結晶成分の確認に用いる異物検査装置等に設置することが可能なサイズであればよく、例えば、６インチ角や５インチ角である。
【００１４】
薄膜１１は、フォトマスクと同様の洗浄処理を実施しても形状が大きく変わらず、保管環境から表面への付着成分３０にＵＶ光１００を照射した際、析出物４０の生成反応が加速されるような触媒作用を有する金属膜である（図１（ｂ）、（ｃ）参照）。このような金属としては、ＰｔやＰｄ、またはこれらの合金（例えば、ＰｔＰｄ）が挙げられる。
薄膜１１の膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍから２００ｎｍ程度である。また、この薄膜１１は、スパッタリング法、化学蒸着法、真空蒸着法などを用いて作製することができる。これらの方法のなかでも、ターゲット原子の運動エネルギーが大きいため、強くて剥がれにくい膜を作製することができるスパッタリング法を用いることが好ましい。
【００１５】
次に、本実施形態に係るフォトマスク２１について、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）に示すように、フォトマスク２１は、一般的なＣｒやＭｏＳｉの膜に形成されたパターンを有する構造体である。
ＭｏＳｉ表面を有するフォトマスク２１と、上述のＰｔＰｄ表面を有する基板２０とを同時に洗浄した後、３週間程度、クリーンルーム環境で共に保管した。その後、波長１７２ｎｍのＵＶ光１００をフォトマスク２１と基板２０との表面に２０分間照射した。その後、ＵＶ光１００が照射された表面をＳＥＭ（電子顕微鏡）で観察した結果、ＭｏＳｉ表面には析出物４０は確認されなかったが、ＰｔＰｄ表面には数μｍ程度の析出物４０が確認された。また、ＭｏＳｉ表面に、追加で１２０時間、ＵＶ光１００を照射した結果、０．５〜０．９μｍ程度の析出物４０が確認された。ＰｔＰｄ表面の析出物４０をＥＤＸ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）により分析した結果、析出物４０の発生していない箇所と比較して、ＳとＮとＯの元素が特異的に検出された。さらに、この析出物４０が水に溶解する成分であることから、析出物４０は硫酸アンモニウムであると推測した。
【００１６】
次に、ＭｏＳｉ表面を有するフォトマスク２１と、上述のＰｔＰｄ表面を有する基板２０とを、それぞれ洗浄した直後に、波長１７２ｎｍのＵＶ光１００をフォトマスク２１と基板２０との表面に２０分間照射した。その後、ＵＶ光１００が照射された表面をＳＥＭで観察した結果、どちらの表面にも析出物４０は確認されなかった。
ＰｔやＰｄのような触媒作用を持つ金属からなる表面は、一般的なフォトマスク表面よりも付着成分３０から析出物４０が生成されやすいため、その表面を有する基板と、管理すべきフォトマスク２１とを同時に保管することでフォトマスク２１の清浄度を感度よく、簡便に、判定することが可能となる。
【００１７】
付着成分３０は、フォトマスク２１を製造するクリーンルーム環境中に存在する有機成分の中で、フォトマスク２１等の表面に付着しやすく、硫酸イオンやアンモニウムイオン等、クモリの原因物質に変化する成分である。例えば、ブチルベンゼンスルホンアミドといった建築材や装置やマスクケース等の部材に使用される樹脂の添加剤などに含まれる成分が挙げられる。
【００１８】
析出物４０はヘイズの原因物質であり、例としては硫酸アンモニウムが挙げられる。
ＵＶ光１００としては、清浄度の低いフォトマスク２１の表面に照射することでクモリを発生させることができる手段を選択した。転写を行う際の露光装置に使用されるＡｒＦレーザーの波長は１９３ｎｍであり、フォトンエネルギーは約１４８ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長１７２ｎｍのエキシマＵＶランプはレーザーよりは小型で手軽でありながら、約１６７ｋｃａｌ／ｍｏｌと近いフォトンエネルギーを持つため、ＡｒＦレーザーと類似するような分子結合を切断することができる。よって、ヘイズの発生の機構についてもほぼ同様であると想定されるため、ＵＶ光１００として、波長１７２ｎｍのエキシマランプを用いた。
【００１９】
次に、図１に示す基板２０を用いて実施するフォトマスクの清浄度検査方法とフォトマスク管理システムについて、図３に示すフローチャートを参照にしつつ説明する。
まず、機能水を用いる薬液レス洗浄で、基板２０と管理すべきフォトマスク２１とを洗浄する（Ｓ２）。その後、基板２０の表面の異物を異物検査装置で計測し（Ｓ３）、その時の異物数を「Ｐ１」とする。ここで用いる異物検査装置は、サブミクロンから数μｍ程度の異物が容易に検出できる装置であればよい。次に、基板２０を管理すべきフォトマスク２１と共にクリーンルーム内の同環境で一定期間保管し（Ｓ４）、出荷前に基板２０の表面に波長１７２ｎｍのＵＶ光を２０分間照射する（Ｓ５）。続いて、異物検査装置で基板２０の表面の異物を計測し（Ｓ６）、その時の異物数を「Ｐ２」とする。
【００２０】
Ｓ６の検査結果が「Ｐ１≧Ｐ２」であれば、析出物４０は発生しておらず、基板２０と同環境で同期間保管していたフォトマスク２１の表面は十分に清浄であると判定され、出荷できる（Ｓ７）。こうして、フォトマスク管理システムを終了する（Ｓ８）。
Ｓ６の検査結果が「Ｐ１＜Ｐ２」であれば、析出物４０が発生しており、基板２０と同環境で同期間保管していたフォトマスク２１の表面は清浄ではないと判定され、出荷しない（Ｓ７′）。こうして、フォトマスク管理システムを終了する（Ｓ８′）。
本実施形態に係るフォトマスク管理システムは、以上のようにして、フォトマスク２１の清浄度を検査し、管理するシステムである。
【００２１】
次に、図２に示すフォトマスク２１を用いて実施するフォトマスクの清浄度検査方法とフォトマスク管理システムについて、図３に示すフローチャートを参照にしつつ説明する。
まず、機能水を用いる薬液レス洗浄で、フォトマスク２１を洗浄する（Ｓ２）。その後、フォトマスク２１の表面の異物を異物検査装置で計測し（Ｓ３）、その時の異物数を「Ｐ１」とする。ここで用いる異物検査装置は、サブミクロンから数μｍ程度の異物が容易に検出できる装置であればよい。次に、フォトマスク２１をクリーンルーム内で一定期間保管し（Ｓ４）、出荷前にフォトマスク２１の表面に波長１７２ｎｍのＵＶ光を２０分間照射する（Ｓ５）。続いて、異物検査装置でフォトマスク２１の表面の異物を計測し（Ｓ６）、その時の異物数を「Ｐ２」とする。
【００２２】
Ｓ６の検査結果が「Ｐ１≧Ｐ２」であれば、析出物４０は発生しておらず、フォトマスク２１の表面は十分に清浄であると判定され、出荷できる（Ｓ７）。こうして、フォトマスク管理システムを終了する（Ｓ８）。
Ｓ６の検査結果が「Ｐ１＜Ｐ２」であれば、析出物４０が発生しており、フォトマスク２１の表面は清浄ではないと判定され、出荷しない（Ｓ７′）。こうして、フォトマスク管理システムを終了する（Ｓ８′）。
本実施形態に係るフォトマスク管理システムは、以上のようにして、フォトマスク２１の清浄度を検査し、管理するシステムである。
【００２３】
［実施例１］
本発明のフォトマスクの清浄度検査方法及びフォトマスク管理システムについて、一実施例を以下に示す。しかし、本発明は本実施例に何ら限定されるものではない。
基材１０として、６インチ角の合成石英ガラスを用意し、その上にＰｔＰｄの合金から成る薄膜１１を厚さ４０ｎｍで形成し、基板２０を得た。薄膜１１の形成には、スパッタリング法を用いた。
（Ｓ２）基板２０を、管理すべきフォトマスク２１と同時に洗浄した。管理すべきフォトマスク２１は、ＭｏＳｉ表面を有するハーフトーンマスクであった。洗浄処理には、硫酸やアンモニア水を用いず、オゾン水や水素水といった機能水を使用した。
【００２４】
（Ｓ３）洗浄後の基板２０の表面の異物を、異物検査装置ＷＭ−１５００（トプコン製）により計測した。この時、０．５μｍ以上の異物数（Ｐ１）は「０」であった。
（Ｓ４）続いて、基板２０を、管理すべきフォトマスク２１と同環境で、出荷前までの期間、保管した。具体的には、クリーンルーム内の同じ棚に同じポリカーボネート製マスクケースに入れて、３週間保管した。
（Ｓ５）３週間後、出荷前の検査として、管理すべきフォトマスク２１と同環境、同期間、保管した基板２０の表面に波長１７２ｎｍのエキシマランプ（ウシオ電機製）を用いてＵＶ光１００を２０分間照射した。
【００２５】
（Ｓ６）ＵＶ光照射後の基板２０の表面の異物を異物検査装置ＷＭ−１５００により計測した。その結果、０．５μｍ以上の異物数（Ｐ２）は「０」であり、「Ｐ１≧Ｐ２」となったため、析出物４０は発生しておらず、管理すべきフォトマスク２１は清浄であると判定されたため、出荷した（Ｓ７）。
出荷したフォトマスク２１は、平均出力２０Ｗ、発振周波数４０００ＨｚのＡｒＦエキシマレーザーを用いて、８インチウェハを５０万枚処理しても、ヘイズが発生せず、問題なく転写を行うことができた。
【００２６】
［実施例２］
本発明のフォトマスクの清浄度検査方法及びフォトマスク管理システムについて、一実施例を以下に示す。しかし、本発明は本実施例に何ら限定されるものではない。
（Ｓ２）フォトマスク２１を洗浄した。このフォトマスク２１は、ＭｏＳｉ表面を有するハーフトーンマスクであった。洗浄処理には、硫酸やアンモニア水を用いず、オゾン水や水素水といった機能水を使用した。
（Ｓ３）洗浄後のフォトマスク２１の表面の異物を、異物検査装置ＷＭ−１５００（トプコン製）により計測した。この時、０．５μｍ以上の異物数（Ｐ１）は「０」であった。
【００２７】
（Ｓ４）続いて、フォトマスク２１を、出荷前までの期間、保管した。具体的には、クリーンルーム内でポリカーボネート製マスクケースに入れて、３週間保管した。
（Ｓ５）３週間後、出荷前の検査として、フォトマスク２１の表面に波長１７２ｎｍのエキシマランプ（ウシオ電機製）を用いてＵＶ光１００を２０分間照射した。
（Ｓ６）ＵＶ光照射後のフォトマスク２１の表面の異物を異物検査装置ＷＭ−１５００により計測した。その結果、０．５μｍ以上の異物数（Ｐ２）は「０」であり、「Ｐ１≧Ｐ２」となったため、析出物４０は発生しておらず、フォトマスク２１は清浄であると判定されたため、出荷した（Ｓ７）。
出荷したフォトマスク２１は、平均出力２０Ｗ、発振周波数４０００ＨｚのＡｒＦエキシマレーザーを用いて、８インチウェハを５０万枚処理しても、ヘイズが発生せず、問題なく転写を行うことができた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、例えば半導体集積回路などの製造工程において、ＡｒＦレーザー等を用いて超微細な回路パターンを転写する際に用いられるフォトマスクの清浄度検査方法及びフォトマスク管理システムとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ……  基材
１１  ……  薄膜
２０  ……  基板
２１  ……  フォトマスク
３０  ……  付着成分
４０  ……  析出物
１００  ……  ＵＶ光
【図１】
2014211572.tif 000003
【図２】
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【図３】
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