(57)【要約】【課題】有機物が付着した基板の表面洗浄において、基板全体を加熱することなく、基板表面に付着した有機物を効率的に揮発除去する表面洗浄方法および装置の提供する。【解決手段】ＸＹ駆動ステージ上に保持体を備え、該保持体上に基板が載置される基板載置部と、前記保持体と対向する位置に、ガスの吹き出し口を配置し、該ガスを加熱し供給するガス加熱部を備えた高温ガス供給部と、前記保持体及びガスの吹き出し口とを外部雰囲気と遮断した清浄化された環境下からなるパージガス供給管とパージガス排出管を少なくとも備えた洗浄チャンバーとにより構成された洗浄装置であって、ＸＹ駆動ステージを所定の方法で駆動させながら記保持体上に載置した基板表面に付着した有機物を高温ガスの吹きつけにより揮発除去させることを特徴とする表面洗浄方法。【選択図】図１
2006073590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に付着した有機物を高温ガスの吹きつけにより揮発除去させることを特徴とする表面洗浄方法。
【請求項２】
前記高温ガスが、少なくとも反応性の低いガスであることを特徴とする請求項１記載の表面洗浄方法。
【請求項３】
前記表面洗浄方法において、パージガスを基板表面上の一方向に流すことを特徴とする請求項１、又は２記載の表面洗浄方法。
【請求項４】
ＸＹ駆動ステージ上に保持体を備え、該保持体上に基板が載置される基板載置部と、前記保持体と対向する位置に、ガスの吹き出し口を備え、該ガスを加熱し供給するガス加熱部を備えた高温ガス供給部と、前記保持体及びガスの吹き出し口とを外部雰囲気と遮断した、清浄化された環境下からなる洗浄チャンバーとを有することを特徴とする表面洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄チャンバーは、パージガス供給管と、パージガス排出管を少なくとも備えていることを特徴とする請求項４記載の表面洗浄装置。
【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などの製造工程において、回路パターンの転写に用いられるレチクルおよびフォトマスク（以下、これらを併せてマスクと記す）の洗浄方法、特に、マスク表面に付着した有機物を除去する表面洗浄方法及びその表面洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路用のシリコンウェハ上等に集積回路パターンを露光形成するフォトリソグラフィ技術において、近年ＬＳＩの高集積化に伴い、より狭い線幅で微細な回路パターンを露光形成するための技術が要求されており、これに対応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（波長１９３ｎｍ）へと移行されている。また、さらに短波長のＦ2レーザー（波長１５７ｎｍ）を露光光源とする開発も行われている。
【０００３】
波長が１５７ｎｍのＦ2レーザーによる露光では、粒子状物質に加えてさらに微小な分子状物質である有機物等が露光光学系の透過率を低下させる汚染対象物となる。これらの有機物はシーリング材、接着剤、塗料等からのアウトガスとしてクリーンルーム環境中に多数存在し、マスク表面に付着すると露光光を吸収して透過率を低下させるなどといった問題が生じる。
【０００４】
マスク表面に付着した有機成分を除去する方法は、紫外線を用いたドライ洗浄としてＵＶオゾン洗浄が挙げられる。このＵＶオゾン洗浄は紫外線を使って酸素からオゾン及び活性酸素を発生させ、基板表面などに付着した有機物を分解し、酸化揮発除去するというものである。照射する光のエネルギーが高いほど有機物を分解する能力が高い。しかし、基板表面には有機物だけではなく無機物も存在し、酸化されることで揮発しにくい成分となり基板表面に残留してしまう可能性もある。
【０００５】
特許文献１では、不活性ガスとオゾンの混合ガスを基板表面に吹きつけ、汚染物質を酸化分解させるという報告がなされている。ＵＶは照射しないが、この場合も酸化現象が表面上で起こるため、好ましくない酸化物などが形成される可能性があり、問題となる。
【０００６】
もう一つのドライ洗浄は、基板を１００℃から３００℃程度まで加熱することで表面の有機物を揮発除去させる加熱洗浄が挙げられる。特許文献２では、ウェーハ等基板をヒーターで加熱し、さらにオゾンと紫外線を供給することでウェーハ上の有機物を除去するという報告が公開されている。
【０００７】
しかし、フォトマスクの場合は基板材料として石英ガラスが使用されている。石英ガラスの熱伝導率は３００Ｋにおいて１．３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、Ｓｉの１４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較すると非常に低く、基板全体を所望の温度まで加熱するためには多くの時間を要する。また、冷却時間も多く必要となる。さらにパターン形成層と基板の材質によって熱膨張係数が異なるため、加熱を繰り返し行うと歪みや劣化等の問題が生じる可能性がある。
【０００８】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２０００−１２６７０４号公報
【特許文献２】特開平６−２６７９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、基板全体を加熱することなく、基板表面に付着した有機物を効率的に揮発除去する表面洗浄方法および装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、本発明の請求項１に係る発明は、基板表面に付着した有機物を高温ガスの吹きつけにより揮発除去させることを特徴とする表面洗浄方法である。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、前記高温ガスが、少なくとも反応性の低いガスであることを特徴とする請求項１記載の表面洗浄方法である。
【００１２】
本発明の表面洗浄方法によれば、基板表面の有機物に直接、高温ガスを吹き付けるため、基板への加熱の影響が少ない、又は、反応性の低いガスを用いるため、酸化物の形成の少ない表面洗浄方法である。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、前記表面洗浄方法において、パージガスを基板表面上の一方向に流すことを特徴とする請求項１、又は２記載の表面洗浄方法である。
【００１４】
本発明の表面洗浄方法によれば、パージガスが上流側から下流側への一方方向に、層流状で流れている環境下で洗浄するため、基板表面から揮発した成分の基板表面への再付着を防止する表面洗浄方法である。
【００１５】
本発明の請求項４に係る発明は、ＸＹ駆動ステージ上に保持体を備え、該保持体上に基板が載置される基板載置部と、前記保持体と対向する位置に、ガスの吹き出し口を備え、該ガスを加熱し供給するガス加熱部を備えた高温ガス供給部と、前記保持体及びガスの吹き出し口とを外部雰囲気と遮断した、清浄化された環境下からなる洗浄チャンバーとを有することを特徴とする表面洗浄装置である。
【００１６】
本発明の請求項５に係る発明は、前記洗浄チャンバーは、パージガス供給管と、パージガス排出管を少なくとも備えていることを特徴とする請求項４記載の表面洗浄装置である。
【００１７】
本発明の表面洗浄装置によれば、請求項１乃至３のいずれか１項記載の表面洗浄方法により表面洗浄が可能となり、本発明のパージガスが流れている環境下で洗浄するため、基板表面から揮発した成分の基板表面への再付着を防止する表面洗浄方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、反応性の低いガスを高温にして基板表面に吹きつけることによって基板全体を加熱することなく、局所的に加熱し、該近傍の基板表面に付着した有機物を効率的に揮発除去することができる。この発明により、有機物が表面に付着したマスク基板表面を有機物のない清浄な状態に回復させることでき、露光光の光量低下等のトラブル発生率低減に繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の表面洗浄方法および装置について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の表面洗浄装置の一例を示す概略構成図である。表面洗浄装置は、基板載置部６０と、高温ガス供給部３０と、洗浄チャンバー部９０からなる表面洗浄装置である。
【００２１】
装置の下部に、基板載置部６０が配置されている。基板載置部６０には、ＸＹ駆動ステージ１２が装備され、該ＸＹ駆動ステージ１２上に保持体６を備えた機構である。前記保持体６には、被洗浄基板を載置して、ＸＹ駆動ステージ１２の駆動手順により被洗浄基板の全面エリア内を移動する機能がある。装置の上部に、前記保持体６と対向する位置に、ガスの吹き出し口５と、該ガスを加熱し供給するガス加熱部３を備えた高温ガス供給部３０を備えた機構である。前記基板載置部６０の保持体６と前記高温ガス供給部３０のガスの吹き出し口５は、外部雰囲気と遮断した清浄化された環境下からなる洗浄チャンバー部９０を配置し、前記洗浄チャンバー部９０には、洗浄チャンバー９内に、パージガス供給管７と、パージガス排出管８を備えている。前記洗浄チャンバー９では、パージガス供給管７方向、すなわち、上流側より清浄化処理されたパージガスが供給され、パージガス排出管８方向、すなわち、下流側へ層流させる方法により、洗浄チャンバー９内を常に清浄な状態に維持し、且つ揮発除去した成分を取り込んだパージガスは下流側へ流すことにより、揮発除去した成分の基板表面への再付着防止する。
【００２２】
洗浄チャンバー９、保持体６、パージガス供給管７およびパージガス排出管８の材料は、少なくともアウトガスが少なく、化学的に安定な材料からなる。例としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ステンレス等の金属、あるいはＡｌとＳｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ等の遷移元素との合金、またこれらの金属酸化物等が挙げられる。
【００２３】
本発明の表面洗浄装置の表面洗浄方法を説明する。まず、表面に有機物２が付着したマスク基板１（被被洗浄基板）を保持体６に載置する。この時、有機物を除去する側をガス吹き出し口５に向ける。マスク基板１と保持体６の接触する部分はパーティクル汚染を防止のため、接触面積をできる限り少くする方が好ましい。マスク基板１が、ガス吹き出し口５より大きい場合でも、基板表面全体に高温ガスを均等に吹きつけて有機物２を除去できるように、少なくとも保持体６は可動式、例えば、ＸＹ駆動ステージに載置されている。
【００２４】
本発明の表面洗浄方法は、基板表面に付着した有機物を高温ガスの吹きつけにより揮発除去させることを特徴とする洗浄方法である。前記高温ガスが少なくとも反応性の低いガスを用いることを特徴とする洗浄方法である。
【００２５】
少なくとも有機物２は、レジストのように故意に基板表面に塗布する成分ではなく、マスクケース保管および搬送時やハンドリングの際に付着する成分であり、例としては、クリーンルーム雰囲気やマスクケースからのアウトガスとして検出されるフタル酸エステル類、シロキサン類，リン酸エステル類、硫黄系化合物等が挙げられる。
【００２６】
装置外部より、反応性の低いガス（以下ガスと記す）を表面洗浄装置内へ供給し、該ガスを加熱し供給するガス加熱部３を経由しガスの吹き出し口５よりマスク基板へ高温ガス４を吹きつけ有機物を揮発させ、除去する。すなわち、連続して高温ガス４を吹きつけによりマスク基板の表面近傍が局所的に加熱され、有機物２が揮発し、表面より除去され洗浄チャンバー９へ放出される。
【００２７】
同時に洗浄チャンバー９では、表面洗浄時、パージガスを上流から下流方向へ層流して流され、揮発除去した成分はパージガスとともに、下流側へ押し流される。洗浄チャンバー９は、パージガスが上流より供給され、清浄な状態に維持し、同時にパージガスが下流
から排出され、揮発除去した成分の基板表面への再付着を防止する。
【００２８】
本発明の表面洗浄装置では、パージガス供給管７からは清浄なパージガスが供給され、パージガス排出管８より洗浄チャンバー９内のパージガスが排出されているため、揮発除去された有機物２の揮発成分が、マスク基板１に再付着することなくパージガスの流れに沿って、パージガス排出管８から速やかに排出される。
【００２９】
マスク基板１の表面と、ガス吹き出し口５との距離は、少なくとも効率よく有機物２を高温化し、揮発除去できる程度であれば構わないが、１ｍｍ〜３０ｍｍ程度が好ましい。ガス吹き出し口５の口径は特に限定されないが、ある程度の勢いで高温ガスを吹きつける方が除去効率向上に繋がることを考慮すると１〜２０ｍｍ口径の程度が好ましい。高温ガス４の流量についても特に限定されないが、上記の点を考慮すると０．５〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００３０】
高温ガス４およびパージガスは、少なくとも反応性の低いガスとする。例としては、Ｎ2ガス、又はＡｒ、又はＨｅ等の希ガスを用いることができるが、入手が容易で安価な点からＮ2ガスを用いることが好ましい。
【００３１】
高温ガス４は、ガス加熱部３で少なくとも有機物２が揮発する程度の温度まで加熱される。好ましくは１００℃〜５５０℃程度である。例えば、クリーンルーム雰囲気からマスク基板に付着する主な高沸点側の成分は沸点が３５０℃程度の有機物であるため、３５０℃程度で加熱を行えば基板表面の有機物は除去される。
【００３２】
図２は、本発明の表面洗浄方法を説明する部分拡大した概略図で、（ａ）は、平面図あり、（ｂ）は、側断面図である。
【００３３】
図２（ａ）に示す平面図は、有機物が付着した基板表面であり、図面左下の（０、０）エリア（以下エリア（０、０）と記す）は、最初の洗浄処理エリアであり、該エリアの大きさは、高温ガスの吹きつけの大きさに相当する。エリア（０、０）の洗浄処理完了後、次のエリア（０、１）まで移動し、該エリアを洗浄処理し、順次エリア（１、０）、エリア（１、１）、エリア（２、０）、エリア（２、１）とステップアンドレピートを実行する。ステップ移動は、ＸＹ駆動ステージの機能を用いて、エリアの中心位置をガス吹き出し口５の中心点に移動させ、停止して次のステップの開始指示を待つ。次に停止後、当該エリアへ高温ガスの吹きつけを行う。図では、エリア（０、０か）らエリア（０、１）、エリア（１、０）まではすでに洗浄処理完了エリア２２であり、エリア（１、１）は洗浄処理エリア２１であり、エリア（２、０）からエリア（２、１）は洗浄処理未完了エリア２３である。
【００３４】
図２（ｂ）に示す側断面図は、エリア（１、１）の破線位置の図である。ガス吹き出し口５から高温ガス４が吹き出し、有機物へ作用して、加熱により揮発させ、除去する。表面洗浄時、洗浄チャンバー９の内では、清浄な状態に環境を維持し、揮発除去した成分の基板表面への再付着防止のため、図面左の上流側２５からパージガスが供給され、図面右の下流側２６より排気され、パージガスは基板表面に沿って一方方向に層流状態で流れている。従って、高温ガス４の吹き付け近傍では、有機物が揮発し、パージガスの流れに影響され、下流側２６へ移動し排気される。洗浄処理は上流側のエリアから順次洗浄処理するほうが好都合である。また、ガス吹き出し口５は、下流側に傾けるほうが好ましい。
【００３５】
次に、洗浄チャンバー９の内では、清浄な状態に環境を維持することが重要である。洗浄チャンバー９の内では、常時、基板表面に沿って一方方向に層流状態でパージガスが流れているほうが好ましい。図２（ｂ）に示す上流側２５には、パージガスの給気部位があ
り、クリーンルーム等に使用されるＨＥＰＡフィルタ、ケミカルフィルタ等を介して洗浄チャンバー９の内へパージガスを供給する。下流側２６には、パージガスの排気部位があり、洗浄チャンバー９の外へパージガスを排気する。前記の吸気部位と排気部位との圧力差を最適化し、基板表面に沿って、定速度で、上流側より下流側へ層流状態でパージガスを流すように調整する。なお、上流側に洗浄処理完了エリア２２、下流側に洗浄処理未処理エリアとするほうが好ましい。
【００３６】
次に、洗浄チャンバー９の内では、高温ガス４の後処理が重要である。ガス吹き出し口５から速い速度で連続して高温ガス４を吹きつけることにより洗浄処理が行われる。洗浄処理時、マスク基板の表面近傍が局所的に加熱され、有機物２が揮発し、表面より除去され洗浄チャンバー９へ放出され、拡散し、近傍のパージガスへ混入する。この場合、放置すると高温ガス４が拡散し、汚染が拡散する場合があり、必要に応じて、局所排気部位を配置し、高温ガス４の投入量に見合う局所排気を行う。すなわち、ガス吹き出し口５を下流側に傾け、基板表面に衝突させ、その下流側で局所排気口より洗浄チャンバー９の外へ直接排気する。
【００３７】
次に、本発明の表面洗浄方法の工程を説明する。工程フローは、エリアの中心位置をガス吹き出し口５の中心点に移動させ、停止する。次に、ガス吹き出し口５から高温ガス４が噴出する。次に、次エリアの中心位置をガス吹き出し口５の中心点に移動させ、停止する。次に、ガス吹き出し口５から高温ガス４が噴出する。以上の工程を順次実行して表面を洗浄する方法である。
【００３８】
以下本発明の実施例を説明する。しかし、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３９】
図１を参照して、本発明の実施例１を説明する。まず、ＳＵＳ製の洗浄チャンバー９の内部にパージガスとして高純度のＮ２をパージガス供給管７から供給した。次に、クリーンルーム雰囲気中に２４時間曝露しジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６）等の有機物を付着させた外寸１５２ｍｍ×１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのマスク基板１を保持体６に載置した。約３５０℃まで加熱した高温の高純度Ｎ2ガスを３ｍｍ離れたガス吹き出し口５から流量５Ｌ／ｍｉｎで１０分間基板表面全体に吹きつけた。
【００４０】
その後、前記表面洗浄のマスク基板１を有機物の付着検査をした。その結果、マスク基板１の表面に付着させた有機物を加熱脱離ガスクロマト質量分析装置（ＴＤ−ＧＣ／ＭＳ）により調べたところ、ほとんど有機物が検出されず、表面全体の総有機物量は０．３ｎｇ／ｃｍ2以下となった。
【００４１】
以下比較例を説明する。
【実施例２】
【００４２】
図３を参照して、本発明の実施例１に対する比較例として実施した実施例２を説明する。実施例２では、実施例１と同様の条件で表面にＤＯＰ、ＤＢＰ、Ｄ６等有機物を付着させたマスク基板１を保持体６に設置し、加熱を行わない常温の高純度Ｎ2ガスを１０分間基板表面全体に吹きつけた。その後、基板表面に付着している有機物をＴＤ−ＧＣ／ＭＳにより調べたところ、ＤＯＰ、ＤＢＰ、Ｄ６等の成分が検出され、表面全体の総有機物量は２５．６ｎｇ／ｃｍ2となった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の表面洗浄装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の表面洗浄方法を説明する部分拡大した概略図で、（ａ）は、平面図あり、（ｂ）は、側断面図である。
【図３】本発明の実施例２を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…マスク基板
２…有機物
３…ガス加熱部
４…高温ガス
５…ガス吹き出し口
６…保持体
７…パージガス供給管
８…パージガス排気管
９…洗浄チャンバー
１０…バルブ
１１…常温ガス
２１…洗浄処理エリア
２２…洗浄処理完了エリア
２３…洗浄処理未完了エリア
２５…上流側
２６…下流側
３０…高温ガス供給部
６０…基板載置部
９０…洗浄チャンバー部
【図１】
2006073590.tif 000003
【図２】
2006073590.tif 000004
【図３】
2006073590.tif 000005