(57)【要約】【課題】  二分割したペリクルフレームを磁性体を用いずに着脱可能に構成することができるフォトマスクを得る。【解決手段】半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたマスク基板と、マスク基板上に電子回路パターンを囲うように接着された下部フレームと、下部フレームと着脱可能に設けられた上部フレームと、上部フレームに取り付けられたペリクル膜とを有し、下部フレームと上部フレームは、力学的応力により互いを密着した状態に保持する手段を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたマスク基板と、
前記マスク基板上に前記電子回路パターンを囲うように接着された下部フレームと、
前記下部フレームと着脱可能に設けられた上部フレームと、
前記上部フレームに取り付けられたペリクル膜とを有し、
前記下部フレームと前記上部フレームは、力学的応力により互いを密着した状態に保持する手段を有することを特徴としたフォトマスク。  
【請求項２】
前記下部フレームと前記上部フレームは、互いに対応する位置に設けられたネジ穴を有し、前記ネジ穴にネジを挿入することで互いに密着した状態に保持されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記下部フレームと前記上部フレームの一方に溝部が設けられ、他方に突起部が設けられ、前記下部フレームと前記上部フレームは、前記突起部を前記溝部に嵌合することで互いに密着した状態に保持されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】
半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたマスク基板と、
前記マスク基板上に前記電子回路パターンを囲うように接着されたペリクルフレームと、
前記ペリクルフレームに取り付けられたペリクル膜とを有し、
前記ペリクルフレームは、内側に洗浄液を給水するための給水口と、内側から前記洗浄液を排水するための排水口を有することを特徴としたフォトマスク。
【請求項５】
前記給水口及び前記排水口は、前記電子回路パターンよりも横幅が広く、互いに前記電子回路パターンを挟んで対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記ペリクルフレームは、前記マスク基板に接着された下部フレームと、この下部フレームと着脱可能に設けられ、前記ペリクル膜が取り付けられた上部フレームとを有し、
前記給水口と前記排水口は前記下部フレームに設けられ、
前記上部フレームは、前記下部フレームに装着した状態で前記給水口及び前記排水口を閉塞する凸部を有することを特徴とする請求項４に記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記下部フレームは、前記電子回路パターンを挟んで対向する位置に互いに平行になるように前記マスク基板上に接着された２つの直線状のフレームからなることを特徴とする請求項６に記載のフォトマスク。
【請求項８】
請求項１〜３，６，７の何れか１項に記載のフォトマスクを洗浄する方法であって、
前記下部フレームから前記上部フレームを外した状態で、前記電子回路パターンを洗浄液で洗浄することを特徴とするフォトマスク洗浄方法。
【請求項９】
請求項４〜７の何れか１項に記載のフォトマスクを洗浄する方法であって、
前記給水口から洗浄液を給水し、前記電子回路パターンを前記洗浄液により洗浄し、前記排水口から前記洗浄液を排水することを特徴とするフォトマスク洗浄方法。
【請求項１０】
請求項４〜７の何れか１項に記載のフォトマスクを洗浄する方法であって、
前記給水口から水蒸気を導入し、前記電子回路パターンを前記水蒸気により洗浄し、前記排水口から前記水蒸気を排出することを特徴とするフォトマスク洗浄方法。
【請求項１１】
請求項４〜７の何れか１項に記載のフォトマスクを洗浄する装置であって、
前記フォトマスクを、前記電子回路パターンが描かれた面を表にし、前記給水口の設けられた側が前記排水口の設けられた側よりも高くなるように載置する台と、
前記フォトマスクの給水口に洗浄液を供給する供給手段とを有することを特徴とするフォトマスク洗浄装置。
【請求項１２】
前記排水口から排水された前記洗浄液に含まれる汚染物質の量を測定する測定部と、
前記測定部により測定された汚染物質の量が所定値よりも少なくなると前記供給手段からの洗浄液の供給を止めるように制御する制御部とを更に有することを特徴とする請求項１１記載のフォトマスク洗浄装置。
【請求項１３】
請求項４〜７の何れか１項に記載のフォトマスクを洗浄する装置であって、
内部で前記フォトマスクの洗浄を行うチャンバーと、
前記フォトマスクを、前記電子回路パターンが描かれた面を表にし、前記給水口の設けられた側が前記排水口の設けられた側よりも高くなるように載置する台と、
前記チャンバー内に水蒸気を供給する供給手段と、
前記チャンバー内を減圧する減圧手段とを有することを特徴とするフォトマスク洗浄装置。
【請求項１４】
前記台は、載置したフォトマスクの温度を前記水蒸気よりも低くする冷却手段を有することを特徴とする請求項１３に記載のフォトマスク洗浄装置。
【請求項１５】
前記台に載置したフォトマスクの下面に、前記水蒸気よりも温度が低い洗浄液を噴出するノズルを更に有することを特徴とする請求項１３に記載のフォトマスク洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたフォトマスク及びその洗浄方法並びに洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造を行う場合、半導体基板等の下地層に対してエッチングやイオン注入などにより選択的な加工が施される。この際、下地層の被加工部分を選択的に保護する目的で、紫外線、Ｘ線、電子線等の活性光線に感光する組成物、いわゆる感光性フォトレジスト被膜（以後フォトレジストと称する）のパターンが下地層上に形成される。このようなレジストパターンを形成するために、フォトマスクを用いた縮小投影露光が行われる。
【０００３】
フォトマスクは、ガラスのマスク基板上にクロム（Ｃｒ）やモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）などの遮光膜で電子回路パターンが形成されたもので、レティクルとも呼ばれる。ここで、フォトマスクの電子回路パターンが描かれている面に異物が付着すると、フォトレジストにパターン欠陥として転写される。そこで、電子回路パターンを保護するためペリクルが設けられる。ペリクルは、電子回路パターン面を囲うように設けられたペリクルフレームと、ペリクルフレームに取り付けられた高い透明性を持つペリクル膜とからなる。
【０００４】
また、露光の光源としては、水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）又はＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）が用いられている。さらに、近年の回路パターンの微細化の要求から、９０ｎｍノード以降のデバイスの製造ではＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）が用いられるようになってきた。
【０００５】
ここで、パターン形成方法の一例について説明する。まず、被加工基板上に市販の有機反射防止膜８５ｎｍを塗布し、２００℃で９０秒間ベークを行い、市販のＡｒＦレジスト３００ｎｍを塗布し、１３０℃で６０秒間ベークを行う。次に、配線パターンが描かれたフォトマスクを介してＡｒＦエキシマレーザー光を光源とするスキャナ一式露光装置を用いて露光を行う。照明条件はＮＡ０．７０で、２／３輪帯照明アパーチャを用いたオフアクシス法を用いる。続いて、１３０℃で６０秒間のベーク（PEB: Post Exposure Bake）を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（TMAH: Tetramethylammonium hydroxide）の２．３８重量％水溶液を用いて６０秒間の現像を行うことによって、レティクルのパターンに対応したレジストパターンを得る。
【０００６】
そして、４０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーで８インチウェハ約３、０００枚を露光した後、フォトマスクの表面を観察したところ、ＡｒＦ光が照射された部分に曇りが観察された。光学顕微鏡及び電子顕微鏡を用いて観察したところ、大きいものでは約１０μｍにも及ぶ結晶性異物が観察された。このマスクを用いて露光したウェハの検査を行ったところ、マスク上の異物が転写されたパターン欠陥が多数確認された。
【０００７】
この結晶性異物をラマン分光およびマイクロオージェを用いて成分分析すると、硫酸アンモニウム及びリン酸アンモニウムと同定された。これらの物質は純水で洗浄することにより除去できることが分かっている。ただし、フォトマスクを純水で洗浄する場合、ペリクル膜が破れないようにペリクルを取り外す必要がある。
【０００８】
しかし、従来のフォトマスクではペリクルフレームをマスク基板に接着剤で固定していたため、ペリクルを取り外した際に接着剤の残渣がフォトマスク上に残り、異物の原因となっていた。そして、接着剤の残渣を除去するには強酸や強アルカリなどの薬品を用いた洗浄が必要であり、遮光膜にダメージを与える。特に、ＭｏＳｉ膜により形成されるハーフトーン位相シフトマスクの場合、洗浄によって透過率や位相差の変動が生じ、パターンの解像特性にも影響していた。
【０００９】
そこで、洗浄時にペリクル膜を取り外せるように、ペリクルフレームを二分割し、磁性体を用いて脱着可能に構成したフォトマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２３６０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ペリクルフレームに磁性体を用いた場合、スキャン式露光装置においてレティクルステージを駆動させるリニアモーターに影響を与えるという問題があった。そして、強力な固定力を持たせるために鉄系材料などの永久磁性体を用いると、その重みによりフォトマスク表面に歪みを生じるという問題もあった。
【００１２】
また、従来のフォトマスクは四角い枠状のペリクルフレームを有し、洗浄する際にはペリクルフレームの上側から洗浄液を導入及び排出していたため、汚染物質がペリクルフレームの内側の隅に残ってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、二分割したペリクルフレームを磁性体を用いずに着脱可能に構成することができるフォトマスク及びその洗浄方法並びに洗浄装置を得ることである。そして、第２の目的は、ペリクルフレームの内側に汚染物質を残すことなく洗浄することができるフォトマスク及びその洗浄方法並びに洗浄装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るフォトマスクは、半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたマスク基板と、マスク基板上に電子回路パターンを囲うように接着された下部フレームと、下部フレームと着脱可能に設けられた上部フレームと、上部フレームに取り付けられたペリクル膜とを有し、下部フレームと上部フレームは、力学的応力により互いを密着した状態に保持する手段を有する。
【００１５】
本発明に係る他のフォトマスクは、半導体装置の製造に用いられる電子回路パターンが描かれたマスク基板と、マスク基板上に電子回路パターンを囲うように接着されたペリクルフレームと、ペリクルフレームに取り付けられたペリクル膜とを有し、ペリクルフレームは、内側に洗浄液を給水するための給水口と、内側から洗浄液を排水するための排水口を有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るフォトマスクは、二分割したペリクルフレームを磁性体を用いずに着脱可能に構成することができる。また、本発明に係る他のフォトマスクは、ペリクルフレームの内側に汚染物質を残すことなく洗浄することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを図１に示す。図示のように、半導体装置の製造に用いられる電子回路パターン１１がマスク基板１２上に描かれている。そして、電子回路パターン１１を囲うように、四角い枠状の下部フレーム１３がマスク基板１２上に接着剤により接着されている。さらに、下部フレーム１３と着脱可能に上部フレーム１４が設けられている。この下部フレーム１３及び上部フレーム１４は、２分割したペリクルフレームであり、重みによりフォトマスクに歪みが生じるのを防ぐため、アルミ又はプラスチックにより形成されている。
【００１８】
また、上部フレーム１４には、ペリクル膜１５が取り付けられている。このペリクル膜１５は極薄の有機膜又はガラスで形成されている。ペリクル膜として、セルロース系ポリマーやフッ素系ポリマー等の有機膜を用いたものはソフトペリクルと呼ばれ、合成石英ガラス等のガラスを用いたものはハードペリクルと呼ばれる。
【００１９】
下部フレーム１３と上部フレーム１４は、互いに対応する位置に設けられたネジ穴１６，１７をそれぞれ有する。そして、このネジ穴１６，１７にネジ１８を挿入することで、下部フレーム１３と上部フレーム１４は、互いに密着した状態に保持される。このように、下部フレーム１３と上部フレーム１４は力学的応力により互いに密着した状態に保持されるため、二分割したペリクルフレームを磁性体を用いずに着脱可能に構成することができる。
【００２０】
また、上記のフォトマスクを洗浄するには、まず、下部フレーム１３から上部フレーム１４を外す。そして、この状態で電子回路パターン１１を純水等の洗浄液で洗浄する。
【００２１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るフォトマスクを図２に示す。図１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。図示のように、下部フレーム１３には、対向する二辺に添って上部フレーム１４と接触する部分に突起部２２が設けられている。そして、上部フレーム１４には、対向する二辺に添って下部フレーム１３と接触する部分に溝部２１が設けられている。
【００２２】
そして、この突起部２２を溝部２１に嵌合することで、下部フレーム１３と上部フレーム１４は互いに密着した状態に保持される。下部フレーム１３と上部フレーム１４の側面図を図３〜５に示す。図３は溝部２１及び突起部２２の断面形状がＴ字型の場合であり、図４は断面形状が逆三角形の場合であり、図５はＬ字型の場合である。何れの場合も、上部フレーム１４を横方向にスライドさせることにより、下部フレーム１３と上部フレーム１４を脱着可能な構造となっている。
【００２３】
このように、下部フレーム１３と上部フレーム１４は力学的応力により互いに密着した状態に保持されるため、二分割したペリクルフレームを磁性体を用いずに着脱可能に構成することができる。
【００２４】
なお、上記の例とは逆に、下部フレーム１３に溝部２１が設けられ、上部フレーム１４に突起部２２が設けられている場合も同様の効果を奏する。即ち、下部フレーム１３と上部フレーム１４の一方に溝部が設けられ、他方に突起部が設けられていればよい。
【００２５】
また、上記のフォトマスクを洗浄するには、実施の形態１と同様に、下部フレーム１３から上部フレーム１４を外した状態で電子回路パターン１１を純水等の洗浄液で洗浄する。
【００２６】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るフォトマスクを図６に示す。図１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。図示のように、電子回路パターン１１を囲うように、四角い枠状のペリクルフレーム３１がマスク基板１２上に接着剤により接着されている。このペリクルフレーム３１は、重みによりフォトマスクに歪みが生じるのを防ぐため、アルミ又はプラスチックにより形成されている。また、ペリクルフレーム３１には、ペリクル膜１５が取り付けられている。
【００２７】
そして、ペリクルフレーム３１は、内側に洗浄液を給水するための給水口３２と、内側から洗浄液を排水するための排水口３３を有する。この給水口３２及び排水口３３は、電子回路パターン１１よりも横幅が広く、互いに電子回路パターン１１を挟んで対向する位置に設けられている。そして、フォトマスクを露光に用いる際には、ペリクル内部への異物の侵入を防ぐために、給水口３２及び排水口３３に蓋３４，３５がそれぞれ取り付けられる。
【００２８】
また、上記のフォトマスクの内側を洗浄するには、蓋３４，３５を取り外し、給水口３２から純水等の洗浄液を適当な流量で給水し、電子回路パターン１１を洗浄液により洗浄し、排水口３３から洗浄液を排水する。また、フォトマスクの外側の部分について洗浄液により同時に洗浄を行ってもよい。
【００２９】
上記のように、ペリクルフレームに給水口と排水口を設けたことにより、ペリクルを取り外さなくても電子回路パターンを洗浄することができ、かつ、ペリクルフレームの内側に汚染物質を残すことなく洗浄することができる。また、給水口及び排水口は、電子回路パターンよりも横幅が広く、互いに電子回路パターンを挟んで対向する位置に設けられているため、給水口から排水口へ向けて洗浄液を流すことにより、電子回路パターン全体を均一に洗浄することができる。
【００３０】
図７は、上記のフォトマスクを洗浄するための洗浄装置を示す側面図である。図示のように、内部でフォトマスクの洗浄を行うためにチャンバー４１が設けられている。そして、チャンバー４１内に、フォトマスクを載置するための台４２が設けられている。この台４２には、図８に示すように、マスク基板１２を載せるための切り欠き４２ａが設けられている。また、台４２をテフロン（登録商標）等で構成して、図９に示すように、マスク基板１２を両側から挟み込むようにしてもよい。
【００３１】
この台４２の上にフォトマスクを載置する場合、電子回路パターン１１が描かれた面を表にし、給水口３２の設けられた側が排水口３３の設けられた側よりも高くなるように斜めに載置する。ただし、台４２の上にフォトマスクを垂直に載置してもよい。これにより、給水口３２に供給した洗浄液は、電子回路パターン１１を洗浄した後、重力によって自動的に排水口３３から排水する。
【００３２】
フォトマスクの給水口３２に洗浄液を供給するために供給手段４３が設けられ、排水口３３から排出された洗浄液をチャンバー４１外に排出するために排出手段４４が設けられている。そして、排出手段４４には、排水口３３から排水された洗浄液に含まれる汚染物質の量を測定する測定部４５が設けられている。この測定部４５により測定された汚染物質の量が所定値よりも少なくなると、制御部４６は、供給手段４３からの洗浄液の供給を止めるように制御する。これにより、フォトマスクが十分に洗浄されたのを検知して、自動的に洗浄を中止することができる。
【００３３】
また、ペリクル膜１５に向けて洗浄液を噴出するノズル４７と、マスク基板１２に向けて下方向から洗浄液を噴出するノズル４８を設ければ、フォトマスクの内側だけでなく外側も同時に洗浄することができる。
【００３４】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るフォトマスクを図１０に示す。図１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。図示のように、ペリクルフレームは、マスク基板１２に接着された下部フレーム５１と、この下部フレーム５１と着脱可能に設けられ、ペリクル膜１５が取り付けられた上部フレーム５２からなる。この下部フレーム５１及び上部フレーム５２は、重みによりフォトマスクに歪みが生じるのを防ぐため、アルミ又はプラスチックにより形成されている。
【００３５】
下部フレーム５１は、電子回路パターン１１を挟んで対向する位置に互いに平行になるようにマスク基板１２上に接着された２つの直線状フレームである。そして、２つの直線状フレームの右端同士及び左端同士の間の空間がそれぞれ給水口５３及び排水口５４となる。即ち、下部フレーム５１側に給水口５３と排水口５４が設けられている。
【００３６】
そして、上部フレーム５２は、下部フレーム５１に装着した状態で給水口５３及び排水口５４を閉塞する凸部５５を有する。これにより、フォトマスクを露光に用いるために上部フレーム５２を下部フレーム５１に装着すると、同時に凸部５５により給水口５３及び排水口５４が閉塞されるため、ペリクル内部への異物の進入を防ぐことができる。そして、フォトマスクを洗浄するために上部フレーム５２を下部フレーム５１から取り外すと、同時に給水口５３及び排水口５４が開放されるため、ペリクルフレームの内側に汚染物質を残すことなく洗浄することができる。
【００３７】
また、上記のフォトマスクを洗浄するには、実施の形態１と同様に、下部フレーム５１から上部フレーム５２を外した状態で、フォトマスクの給水口５３から純水等の洗浄液を給水し、電子回路パターン１１を洗浄液により洗浄し、排水口５４から洗浄液を排水する。この際に、実施の形態３の洗浄装置を用いることができる。
【００３８】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る洗浄装置を示す側面図である。図７と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００３９】
この洗浄装置には、チャンバー４１内に水蒸気を適当な流量で供給する供給手段６１が設けられている。この供給手段としては、例えば、超音波振動により水蒸気を発生させる装置等を用いることができる。ただし、ペリクル膜１５としてセルロース等を用いた場合は、ペリクル膜１５の破損を防止するために、水蒸気の温度を６０℃以下、好ましくは５０℃以下にする。そこで、減圧手段６２を設けている。この減圧手段６２でチャンバー４２内を減圧することで、低温で水蒸気を発生させることができる。
【００４０】
給水口３２からペリクルフレーム３１内に進入した水蒸気はフォトマスク上で結露し、この結露により発生した水は、電子回路パターン１１を洗浄した後、重力によって自動的に排水口３３から排水する。
【００４１】
このように水蒸気を用いてフォトマスクを洗浄することにより、純水を用いた場合に比べて、電子回路パターン１１及びペリクル膜１５に対するダメージを軽減することができる。
【００４２】
また、台４２には、載置したフォトマスクの温度を水蒸気よりも低くする冷却手段が設けられている。これにより、フォトマスク上に水蒸気が結露しやすくなり、洗浄効率が上昇する。
【００４３】
冷却手段としては、台４２中に冷水を循環させて台４２自体を冷却させることで、載置したフォトマスクも冷却させる構造を用いることができる。また、台４２に載置したフォトマスクの下面に、水蒸気よりも温度が低い洗浄液を噴出するノズル６３を用いることができる。これにより、フォトマスクを冷却するだけでなく、フォトマスクの下面を同時に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るフォトマスクを示す斜視図である。
【図３】溝部及び突起部の断面形状がＴ字型の場合のペリクルフレームの側面図である。
【図４】溝部及び突起部の断面形状が逆三角形の場合のペリクルフレームの側面図である。
【図５】溝部及び突起部の断面形状がＬ字型の場合のペリクルフレームの側面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るフォトマスクを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る洗浄装置を示す側面図である。
【図８】フォトマスクを載置するための台の一例を示す斜視図である。
【図９】フォトマスクを載置するための台の別の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るフォトマスクを示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る洗浄装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  電子回路パターン
１２  マスク基板
１３，５１  下部フレーム（ペリクルフレーム）
５２，１４  上部フレーム（ペリクルフレーム）
１５  ペリクル膜
１６，１７  ネジ穴
１８  ネジ
２１  溝部
２２  突起部
３１  ペリクルフレーム
３２，５３  給水口
３３，５４  排水口
３４，３５  蓋
４１  チャンバー
４２  台
４２ａ  切り欠き
４３，６１  供給手段
４４  排出手段
４５  測定部
４６  制御部
４７，４８，６３  ノズル
５５  凸部
６２  吸引手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006091667.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006091667.tif 000011
【図１０】
2006091667.tif 000012
【図１１】
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