(57)【要約】  基板の表面上のヘイズ成長を防止する装置および方法が開示される。この装置は、基板を保存する働きをする容器と、その容器に結合された気体源とを含む。気体源は、基板の表面上にヘイズが成長するのを防止するために、容器内に気体を分与する働きをする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のヘイズ成長を低減させる装置であって、
基板を保存する働きをする容器と、
前記基板の表面上にヘイズが成長するのを防止するために前記容器内に気体を分与する働きをする、前記容器に結合された気体源とを含む装置。
【請求項２】
前記容器が、前記容器内に前記基板を密閉する働きをする蓋部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記蓋部が閉じられるときに、前記気体が分与される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記気体が窒素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記気体が不活性気体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記容器が、フォトマスクを保持する働きをするコンパクトまたはストッカを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記容器が、複数の基板を保存する働きをし、また
前記気体源が、前記複数の基板の表面上のヘイズ成長を防止する働きをする、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記基板がフォトマスク基板を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記基板が半導体ウェハを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記基板がペリクル膜を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
基板上のヘイズ成長を低減させる方法であって、
基板を保持する働きをする容器を提供するステップであって、前記容器が、前記容器内に前記基板を密閉する働きをする、ステップと、
前記容器に結合された気体源を提供するステップと、
前記気体源から気体を分与するステップであって、前記気体が、前記基板上にヘイズが成長するのを防止する働きをする、ステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記容器が、前記容器内に基板を密閉する働きをする蓋部を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記蓋部が閉じられつつあるときにトリガ機構を作動させるステップと、
前記蓋部が閉じられるときに前記気体源から前記気体を分与するステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記トリガ機構が、バネに結合された回転弁を含み、したがって前記バネの圧縮で、前記気体源の吐出を制御する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記気体が窒素を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記気体が不活性気体を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記容器が、フォトマスクを保持する働きをするコンパクトまたはストッカを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記容器が、複数の基板を保持する働きをし、また
前記気体源が、前記複数の基板の表面上のヘイズ成長を防止する働きをする、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板がフォトマスク基板を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板が半導体ウェハを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板がペリクル膜を含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に半導体製造に関し、より詳細には、基板の表面上のヘイズ成長を防止する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造者が、引き続きより小型のデバイスを生産するにつれて、これらのデバイスの製作で使用されるフォトマスクに対する要件も、引き続き厳しくなる。フォトマスクは、レチクルまたはマスクとも呼ばれ、通常、基板（例えば、高純度石英またはガラス）からなり、その基板上に吸収層（例えば、クロムまたはＭｏＳｉ）が形成される。吸収層は、リソグラフィ・システム内の半導体ウェハ上へ転写できる回路画像を表すパターンを含む。半導体デバイスのフィーチャ・サイズ（ｆｅａｔｕｒｅ  ｓｉｚｅ）が縮小するにつれて、フォトマスク上の対応する回路画像もまた、より小型にかつより複雑になる。したがって、頑丈でかつ信頼性の高い半導体製作工程を確立する上で、マスクの品質が、最も重要な要素のうちの１つになってきた。
【０００３】
その品質を規定するフォトマスクの特性には、基板の平坦度、不透明層によって形成されるフィーチャの寸法、ならびに基板および吸収層の透過特性が含まれる。これらの特性は、製造工程中に様々な手順によって変わる可能性があり、それにより、フォトマスクの品質を低下させる恐れがある。
【０００４】
当業界が、リソグラフィ解像度を高め、かつさらに小さい幾何形状を印刷するために、より低い波長を採用するにつれて、フォトマスクおよびペリクル膜の表面などの光表面上の汚染成長が、ますます大きな問題となってきた。マスク・パターン形成工程、清浄化工程、ペリクル膜材料、および保存環境はすべて、汚染物質が寄与する追加の機会をもたらす可能性があり、そのことが、漸進的な成長欠陥の成長に寄与しまたはそれを可能にする恐れがある。
【発明の要約】
【０００５】
例えば、清浄化工程では、清浄剤によって生成される残留化学物質が、露出した表面上に残る可能性がある。基板が保存容器内に長期間保持される場合、清浄化工程中に生成された残留物（例えば、硫酸塩および／またはアンモニア）は、容器内に閉じ込められた湿気と反応して、露出した表面上にヘイズを成長させる可能性がある。具体的には、ヘイズは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、および硫酸アンモニウム（ＮＨ４ＳＯ４）の吸着によって生じる可能性がある。ヘイズは、基板の透過特性を変え、かつ／または基板上に欠陥を生じさせる恐れがある。フォトマスク基板の透過特性が変わった場合、フォトマスクからのパターンは、半導体ウェハに正確に転写できず、したがって、ウェハ上に形成されるマイクロ電子デバイスに欠陥または誤差を生じさせる恐れがある。
【０００６】
本開示によれば、基板の表面上のヘイズ成長を防止することに関連する欠点および問題が、軽減されまたは除去された。特定の一実施形態では、基板を保持する保存容器内に気体が分与され、したがってその気体が、基板の表面上にヘイズが成長するのを防止することができる。
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、基板の表面上のヘイズ成長を防止する装置は、基板を保存する働きをする容器と、容器に結合された気体源とを含む。気体源は、基板の表面上にヘイズが成長するのを防止するために、容器内に気体を分与する働きをする。
【０００８】
本開示の別の実施形態によれば、基板の表面上のヘイズ成長を防止する方法は、基板を保持しかつ容器内に基板を密閉する働きをする容器と、容器に結合された気体源とを提供するステップを含む。気体源は、基板の表面上にヘイズが成長するのを防止するために、容器内に気体を分与する。
【０００９】
以下の説明を添付の図面と併せて参照すれば、本実施形態およびそれらの利点をより完全に理解することができる。添付の図面では、同じ参照番号が、同じフィーチャを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本開示の好ましい実施形態およびそれらの利点は、図１から３を参照すれば最もよく理解される。同じ番号を使用して、対応する同じ部分を示す。
【００１１】
フォトマスクは、ウェハ上に集積回路（ＩＣ）などの複雑な幾何形状を撮像する（ｉｍａｇｅ）テンプレートとして働くので、リソグラフィ・システムの重要な構成要素である。製造中は、フォトマスクの表面の近傍に、異なる気体および／または化学物質が導入される可能性がある。各フォトマスクは、少なくとも１回清浄化できるが、一部の残留物は、表面上に残る可能性がある。この残留物は、フォトマスクがリソグラフィ工程で使用されるときに生成される他の汚染物質、および／またはフォトマスクを保存するために使用される保存容器内に存在する何らかの汚染物質と反応する可能性がある。これらの反応は、フォトマスク上にヘイズを成長させる可能性があり、それにより、フォトマスクの透過特性を変え、かつフォトマスク上のパターン層に損傷を与える恐れがある。
【００１２】
本開示は、基板の表面上にヘイズ成長が生じるのを防止する装置を提供する。フォトマスク、ペリクル膜、または半導体ウェハなどの基板は、別の製造施設へ輸送するために、または基板が製造工程で必要とされるまで保存するために、保存容器内に配置することができる。保存容器は、容器内に気体を吐出する気体源を含むことができる。基板が保存容器内に配置された後、この容器に取り付けられた蓋部を閉じて、基板を保存容器内に封止することができる。蓋部が閉じられるという運動は、気体源を誘発して、気体を容器内へ放出させることができる。この気体は、基板が保存容器内に封止されている間、基板の表面上にヘイズが成長するのを防止することができる。
【００１３】
図１は、例示的なフォトマスク・アセンブリ１０の横断面図を示す。フォトマスク・アセンブリ１０は、フォトマスク１２上に取り付けられたペリクル・アセンブリ１４を含む。基板１６およびパターン層１８が、マスクまたはレチクルとも呼ばれるフォトマスク１２を形成する。フォトマスク１２は、様々なサイズ、および円、長方形、または正方形などの様々な形状を有することができる。ただし、これらの形状には限定されない。フォトマスク１２はまた、ワンタイム・マスタ、５インチ・レチクル、６インチ・レチクル、９インチ・レチクル、または半導体ウェハ上に回路パターンの画像を投射する（ｐｒｏｊｅｃｔ）ために使用できる任意の他の適切なサイズのレチクルなど、任意の種類のフォトマスク型とすることができる。ただし、これらのサイズのレチクルに限定されない。フォトマスク１２はさらに、２値マスク（ｂｉｎａｒｙ  ｍａｓｋ）、位相シフトマスク（ＰＳＭ）（例えば、レベンソン型マスクとも呼ばれる交互開口位相シフトマスク）、光近接効果補正（ＯＰＣ）マスク、またはリソグラフィ・システムでの使用に適した任意の他の種類のマスクとすることもできる。他の実施形態では、フォトマスク１２は、ステップ・アンド・フラッシュ・インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）テンプレートとすることができ、このテンプレートを使用して、重合可能な液体組成のパターンのインプリントを形成し、これが凝固してウェハ上にデバイスを形成する。このテンプレートは、半透明材料とすることができ、また重合可能な液体は、放射源にさらすことによって凝固させて、ウェハ上にデバイスを形成することができる。
【００１４】
フォトマスク１２は、基板１６の上面１７に形成されたパターン層１８を含む。パターン層１８は、リソグラフィ・システム内で電磁エネルギーにさらされると、半導体ウェハ（明示せず）の表面上へパターンを投射する。基板１６は、石英、合成石英、溶融シリカ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、または波長約１０ナノメートル（ｎｍ）から約４５０ｎｍの入射光のうちの少なくとも７５パーセント（７５％）を透過する任意の他の適切な材料などの透明材料とすることができる。代替実施形態では、基板１６は、ケイ素、または波長約１０ｎｍから４５０ｎｍの入射光のうちの約５０パーセント（５０％）を超える光を反射する任意の他の適切な材料などの反射材料とすることができる。
【００１５】
パターン層１８は、クロム、窒化クロム、金属酸炭窒化物（例えば、ＭＯｘＣｙＮｚ、上式でＭは、クロム、コバルト、鉄、亜鉛、モリブデン、ニオブ、タンタル、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、およびケイ素からなるグループから選択される）、もしくは波長が紫外（ＵＶ）範囲、遠紫外（ＤＵＶ）範囲、真空紫外（ＶＵＶ）範囲、および極紫外範囲（ＥＵＶ）内にある電磁エネルギーを吸収する任意の他の適切な材料などの金属ならびに／または金属化合物とすることができる。代替実施形態では、パターン層１８は、透過率がＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、およびＥＵＶの範囲で約１パーセント（１％）から約３０パーセント（３０％）である、モリブデン・シリサイド（ＭｏＳｉ）などの部分的に透過性の材料とすることができる。
【００１６】
フレーム２０およびペリクル膜２２は、ペリクル・アセンブリ１４を形成することができる。フレーム２０は通常、陽極酸化処理されたアルミニウム（ａｎｏｄｉｚｅｄ  ａｌｕｍｉｎｕｍ）から形成されるが、別法として、ステンレス鋼、プラスチック、またはリソグラフィ・システム内で電磁エネルギーにさらされたときに劣化したり気体が抜けたりしない他の適切な材料から形成することもできる。ペリクル膜２２は、ニトロセルロース、セルロース・アセテート、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦもしくは旭硝子製のＣＹＴＯＰ（登録商標）などの非晶質フッ化ポリマー、またはＵＶ、ＤＵＶ、ＥＵＶ、および／もしくはＶＵＶの範囲の波長に対して透過性である別の適切な膜などの材料から形成された薄膜とすることができる。ペリクル膜２２は、スピン・キャスティングなどの従来の技術によって作製することができる。
【００１７】
ペリクル膜２２は、汚染物質が確実にフォトマスク１２から規定された距離だけ離れるようにすることによって、フォトマスク１２を塵粒子などの汚染物質から保護する。これは、リソグラフィ・システムでは特に重要となる可能性がある。リソグラフィ工程中は、フォトマスク・アセンブリ１０は、リソグラフィ・システム内の放射エネルギー源から生成される電磁エネルギーにさらされる。この電磁エネルギーは、水銀アークランプのおよそＩ線とＧ線の間の波長、またはＤＵＶ、ＶＵＶ、もしくはＥＵＶ光などの様々な波長の光を含む可能性がある。動作の際には、ペリクル膜２２は、電磁エネルギーの大部分がペリクル膜を通過できるように設計される。ペリクル膜２２上で収集される汚染物質は、加工されているウェハの表面では焦点がずれている可能性が高く、したがって、ウェハ上に露出した画像は、明瞭になるはずである。本開示の教示によって形成されるペリクル膜２２は、すべての種類の電磁エネルギーで満足に使用することができ、本出願に記載の光波に限定されるものではない。
【００１８】
フォトマスク１２は、フォトマスク・ブランクから、標準的なリソグラフィ工程を使用して形成することができる。所望のパターンは、レーザー、電子線、またはＸ線リソグラフィ・システムを使用して、フォトマスク・ブランクのレジスト層に撮像することができる。一実施形態では、レーザー・リソグラフィ・システムは、波長約３６４ナノメートル（ｎｍ）の光を発するアルゴン・イオン・レーザーを使用する。代替実施形態では、レーザー・リソグラフィ・システムは、波長約１５０ｎｍから約３００ｎｍの光を発するレーザーを使用する。他の実施形態では、２５ｋｅＶまたは５０ｋｅＶの電子線リソグラフィ・システムが、六ホウ化ランタンまたは熱電界放出源を使用する。さらなる実施形態では、異なる電子線リソグラフィ・システムを使用することができる。フォトマスク１２は、レジスト層の露出した領域を現像しかつエッチングしてパターンを生成し、パターン層１８のうちのレジストによって覆われていない部分をエッチングし、ならびに現像されていないレジストを除去して基板１６上にパターン層１８を生成することによって製作することができる。
【００１９】
フォトマスク１２および／またはペリクル膜２２の製造および使用中は、汚染物質が表面上に導入され、したがってヘイズ（例えば、硫酸アンモニアまたはシュウ酸）が成長し始める。例えば、電磁エネルギーに（例えば、１９３ｎｍ以下のリソグラフィで）さらすと、基板１６および／またはパターン層１８の表面上でヘイズ成長の触媒として働く可能性がある。ヘイズはまた、製造工程から残る残留物間の反応、および例えば表面付近の湿気のために、表面基板１６および／またはパターン層１８上に形成される可能性もある。
【００２０】
表面上にヘイズが成長するのを防止するために、基板１６および／またはパターン層１８の表面近傍に、気体（例えば、窒素、またはアルゴンもしくはネオンなどの不活性気体）を導入することができる。一実施形態では、気体は、１つまたは複数のフォトマスク１２および／もしくはペリクル・アセンブリ１４を保持する保存容器内に導入することができる。保存容器は、気体を容器内に吐出する働きをする気体源を含むことができる。一実施形態では、気体源は、容器の蓋部に連動させて、蓋部が閉じられると気体が容器内に放出されるようにすることができる。フォトマスク１２および／またはペリクル・アセンブリ１４を、窒素または不活性気体を含む容器内に保存することによって、表面上でヘイズ成長が続くのを防止でき、したがって、フォトマスク１２および／またはペリクル・アセンブリ１４の特性を維持することができる。さらに、フォトマスク１２および／もしくはペリクル・アセンブリ１４の寿命を延ばすことができ、かつ／または適当な動作を確保するために必要な清浄の量を減らすことができる。
【００２１】
別の実施形態では、保存容器を使用して、１つまたは複数の半導体ウェハを保持することができる。気体は、半導体ウェハの表面上にヘイズが成長するのを防止し、したがって、半導体ウェハ上のあらゆる集積回路が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２２】
図２Ａおよび２Ｂはそれぞれ、内蔵式の気体源を含む例示的な保存容器の上面図および横断面図を示す。図２Ａに示すように、気体源３２は、保存容器３０の裏面に取り付けることができる。他の実施形態では、気体源３２は、保存容器３０の前面または側面に取り付けることができる。気体源３２は、保存容器３０の内側または外側のいずれにも位置することができる。気体源３２が保存容器３０の外側に位置する場合、気体源３２からの小さい出口を、保存容器３０内の同様の大きさの開口に挿入することができ、気体が保存容器３０内に吐出されるための経路を提供することができる。
【００２３】
気体源３２は、シリンダ、カートリッジ、または気体を保存するために使用できる他の類似の容器とすることができる。一実施形態では、気体は窒素とすることができる。他の実施形態では、気体は不活性気体とすることができる。動作の際には、気体源３２は、蓋部３６が閉じられるとき、トリガ機構（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３４に誘発されて気体を保存容器３０内に吐出することができる。気体源３２は、取り替えられる前に、数回の開閉サイクルで使用することができる。気体源３２はまた、保存容器３０内に保存されている基板を別の保存容器に移動できるまでの所定の期間、連続パージ（例えば、陽圧）を提供することもできる。他の実施形態では、気体源３２は、単一の充填を含むことができ、保存容器３０が開けられるたびに取り替えることができる。
【００２４】
一実施形態では、保存容器３０は、フォトマスクを保持する働きをするコンパクト（ｃｏｍｐａｃｔ）とすることができる。コンパクトは、封止（例えば、オーリング）を有する蓋部を含むことができ、したがって、蓋部が閉じられた後は、空気および他の汚染物質がコンパクトに入ることはできない。別の実施形態では、保存容器３０は、１つまたは複数の半導体ウェハを保持する働きをするウェハ・ホルダとすることができる。さらに別の実施形態では、保存容器３０は、１つまたは複数の基板を保持する働きをするストッカとすることができる。
【００２５】
図２Ａに示すように、保存容器３０は、トリガ機構３４を含むことができ、したがって、気体源３２は、蓋部３６が閉じられるとき、気体を保存容器３０内に吐出する。一実施形態では、トリガ機構３４は、気体源３２上に位置する回転弁に接続されたバネを含むことができる。蓋部３６を保存容器３０の底部に接続するヒンジの特定の角度（例えば、４５度未満）で、バネは、回転弁を圧縮しかつ開放して、気体源３２からの気体が保存容器３０内へ流れるようにすることができる。蓋部３６が閉じるときは、バネを引き続き圧縮して、気体源３２上の弁をオフの位置に向けることができる。この時点で、気体吐出をやめることができる。他の実施形態では、トリガ機構３４は、気体源３２が、制御されまたは時間指定された形で気体を放出できるようにする任意の機構とすることができる。
【００２６】
図３Ａから３Ｃは、本開示の教示による、気体にさらされた時間中の基板の表面上の汚染物質成長のグラフを示す。図示のように、多少のヘイズ成長をすでに含むフォトマスクを、一定期間窒素（Ｎ２）にさらした。どの例でも、ヘイズが表面上に成長してきた日数にかかわらず、フォトマスクが窒素にさらされた時間中は、ヘイズ成長が止まった。さらに、フォトマスクが窒素環境から取り出された後は、ヘイズ成長が再開した。したがって、ヘイズ層が表面上に形成された基板の表面近傍に窒素を導入すると、窒素が存在する間はヘイズ成長を阻止する。
【００２７】
本開示およびその利点について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更形態、代替形態、および改変形態が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本開示の教示によるフォトマスク・アセンブリの横断面図である。
【図２Ａ】本開示の教示による基板を保持する保存容器の上部図である。
【図２Ｂ】本開示の教示による基板を保持する保存容器の側面図である。
【図３Ａ】本開示の教示による、気体にさらされた時間中の基板の表面上の汚染物質成長のグラフである。
【図３Ｂ】本開示の教示による、気体にさらされた時間中の基板の表面上の汚染物質成長のグラフである。
【図３Ｃ】本開示の教示による、気体にさらされた時間中の基板の表面上の汚染物質成長のグラフである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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