(57)【要約】【課題】ＡｒＦ露光によってＭｏＳｉ遮光膜上に発生するＨＡＺＥの発生を抑制する抑制手段の提供である。【解決手段】ＭｏＳｉからなる遮光膜を備えるフォトマスクの遮光部に発生するアンモニアまたは有機物からなるＨＡＺＥを、ＡｒＦ露光前後にＡｒＦランプからの光を照射して分解、除去することを特長とするフォトマスクのＨＡＺＥ抑制方法、及びＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの表裏に、ＡｒＦランプからの光を照射する機構を備えたことを特徴とするフォトマスクの保管庫あるいは露光装置である。【選択図】図８
2011203565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの遮光部に発生するＨＡＺＥを、ＡｒＦ露光の前後にＡｒＦランプからの光を照射して分解、除去することを特長とするフォトマスクのＨＡＺＥ抑制方法。
【請求項２】
前記ＨＡＺＥがアンモニアまたは有機物であることを特長とする請求項１記載のフォトマスクのＨＡＺＥ抑制方法。
【請求項３】
ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの表裏に、ＡｒＦランプからの光を照射する機構を備えたことを特徴とするフォトマスク保管庫。
【請求項４】
ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの表裏に、ＡｒＦランプからの光を照射する機構を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペリクルに被覆された遮光膜を備えるフォトマスクを露光すると発生するＨＡＺＥの抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハから半導体製品を製造する場合には、フォトレジストを塗布したウエハ基板上に、フォトマスクに形成されたパターンを投影光学系にて転写する投影露光方式が使用されている。近年、パターン形状の微細化に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化された。１つの半導体回路に対して数十枚に及ぶフォトマスクが使用されることもある。
【０００３】
これらのフォトマスクに対しては、露光時、保管時、搬送時の全てにフォトマスク周囲を浮遊する浮遊埃が付着して異物となる。フォトマスク上の異物は、露光時に、その部分の結像を妨げるため、半導体製品に欠陥が現れる。このようなフォトマスク表面に付着する異物による解像不良を防ぐため、フォトマスクは表面に透光性を有する防塵カバーとしてペリクルを装着している。
【０００４】
ペリクルを装着したフォトマスクにおいても、近年では、使用環境によっては欠陥が発生している。これは、周囲を浮遊する異物以外にも、露光、保管を繰り返す事で、ペリクルを構成する部材内部から生じた曇り原因物質が変質して異物となり、フォトマスク上に該異物が徐々に堆積する影響によるものである。
【０００５】
フォトマスク上に異物が一定以上堆積すると、フォトマスクに曇りが発生し、半導体製品に欠陥が現れる。このため、曇りを除去するためにフォトマスクを洗浄する必要があるが、洗浄により、製品製造のためのコストが増大したり、フォトマスクのパターンが磨耗したりする。
【０００６】
さらに近年においてはペリクル膜とフォトマスクの間の空間に、露光により発生するオゾンにより酸化された有機物の堆積や、ペリクル部材から発生する物質の酸化堆積に起因する有機系曇り（以下、一般的に有機ＨＡＺＥと記す。）の発生も懸念されており、ペリクル膜内側の露光される空間の有機ガス、発ガス性部材の挙動に注目が集まっている。
【０００７】
従来、この露光操作で発生するＨＡＺＥのサイズは非常に小さいため、ウエハに露光する際の影響も小さく、検査時にも検出されず大きな問題とされてこなかった。 しかし、ウエハに転写されるパターンの微細化が進むにつれ問題となってきており、検査技術もこれらのＨＡＺＥ異物についても検出できるようになってきた。
【０００８】
このため、ペリクル内でＨＡＺＥを発生させないために、硫酸系ＨＡＺＥに対しては硫酸を使用しての洗浄後の硫酸残渣の低減、有機系ＨＡＺＥに対してはペリクル部材の低発ガス化等により改善が進められてきた。
【０００９】
これらのＨＡＺＥ抑制対策並びに一定期間毎のフォトマスクの洗浄により、フォトマスク透過部に主として発生する硫酸アンモニウムＨＡＺＥ、燐酸アンモニウムＨＡＺＥ、遮光部のみに主として発生していた有機系ＨＡＺＥ、シアヌール酸ＨＡＺＥ、蓚酸系ＨＡＺＥ等は沈静化された。
【００１０】
しかしながら高精細化されるパターンに対応する為に、ＭｏＳｉを遮光膜とするフォトマスクであるＯＭＯＧ（Opaque MoSi on glass）が採用されたことにより、硫酸残渣の低減、ペリクル部材の低発ガス化、一定期間毎のフォトマスクの洗浄等、上記に記載した従来の対策では除去しきれない新たなＨＡＺＥモードが発生した。このＨＡＺＥは露光によりＭｏＳｉ膜の遮光部に主に発生し、時間が経っても消えないモードである。
【００１１】
以下にＨＡＺＥ抑制法並びにＯＭＯＧに関する公知の文献を記す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2009-294432号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】SPIE, Volume 7122, pp. 712209-712209-12 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、ＡｒＦ露光によってＭｏＳｉを含む遮光膜上に発生するＨＡＺＥの発生を抑制するための抑制手段の提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に於いて上記問題を解決するための、請求項１記載の発明は、ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの遮光部に発生するＨＡＺＥを、ＡｒＦ露光の前後にＡｒＦランプからの光を照射して分解、除去することを特長とするフォトマスクのＨＡＺＥ抑制方法としたものである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記ＨＡＺＥがアンモニアまたは有機物であることを特長とする請求項１記載のフォトマスクのＨＡＺＥ抑制方法としたものである。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの表裏に、ＡｒＦランプからの光を照射する機構を備えたことを特徴とするフォトマスクの保管庫としたものである。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、ＭｏＳｉを含む遮光膜を備えるフォトマスクの表裏に、ＡｒＦランプからの光を照射する機構を備えたことを特徴とする露光装置としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフォトマスクでは、フォトマスクのＭｏＳｉ遮光膜およびその周辺を、ＡｒＦ本露光の前後に、波長が１９３ｎｍであるＡｒＦ光で照射をすることで、ペリクル内に発生する硫酸アンモニウム、有機系モードなどの従来型のＨＡＺＥだけでなく、ＭｏＳｉ上に生じるＨＡＺＥを除去することができる。その結果、半導体製品の生産性が向上し、洗浄回数も低減するなどフォトマスクのさらなる長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）ＯＭＯＧマスクの状面視の図、（ｂ)ＡＡ’における断面視の図。
【図２】各種ＨＡＺＥの発生状況を説明する図。
【図３】露光前後におけるＱｚとＣｒの硫酸の挙動を示すＴｏＦ−ＳＩＭＳ面分析結果を示す図。左側は露光前、右側は露光後である。
【図４】ＱｚとＣｒの硫酸残渣比率（Ｃｒにおける硫酸残渣量で規格化）を示す図。
【図５】有機ＨＡＺＥの発生個数と時間依存性の関係を示す図。
【図６】露光実験におけるＭＡＧＩＣＳの結果を示す図。左側は露光直後、右側は露光から1ヶ月経過後である。
【図７】発生したＨＡＺＥの模式図。
【図８】本発明になるＡｒＦランプとＡｒＦレーザの照射タイミングを説明する図。
【図９】従来からのＡｒＦレーザの照射タイミングを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態に記された条件はあくまでも一実施例であり、以下に記された条件等に限定されるものではない。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の曇り抑制法で使用されるＯＭＯＧマスクの一例を示す模式上面視図を、図１(ｂ)は、図１（ａ）をＡＡ’線で切断した断面視図を示す。
【００２３】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すＨＡＺＥ抑制法で用いられるフォトマスク１０は、ＭｏＳｉの遮光膜１２がパターン形成された合成石英基板１１とフォトマスクに載せるペリクル膜２１とペリクルフレーム２２とマスク接着剤２３とペリクル接着剤２４とフィルタ２５からなる。
【００２４】
フォトマスク１０は、合成石英基板１１の表面にＭｏＳｉからなる遮光膜１２を具備してなる。遮光膜１２は高精度化に伴い、ＭｏＳｉの遮光膜であることからＯＭＯＧ（Opaque MoSi on glass）と記される。
【００２５】
ペリクルは、フォトマスク１０上に設置する透光性を有する防塵カバーであり、ペリクル膜２１を保持し、展開するためのペリクルフレーム２２と、ペリクルフレーム２２とペリクル膜を接着するためのペリクル接着剤２４と、ペリクルフレーム２２とフォトマスク１０とを接着するためのマスク接着剤２３から構成されている。
【００２６】
ペリクル膜２１は、ペリクルフレーム２２により保持され、フォトマスク１０の露光エリアを覆うように設けられる。このため、ペリクル膜２１は露光によるエネルギーを遮断しないように透光性を有する。また、シワなどによりフォトマスク表面に影を作らないようペリクルフレーム２２から均一の力を受けるようにして張られている。
ペリクル膜としては、フッ素系や酢酸セルロース等の透明性膜や、石英ガラスなどが用いられている。
【００２７】
マスク接着剤２３は、ペリクルフレームとフォトマスクを接着するために用いられる。マスク接着剤としては、シリコン樹脂系やアクリル樹脂系の接着剤が好適である。
【００２８】
ペリクル接着剤２４は、ペリクルフレームとペリクル膜２１を接着するために用いられ
る。ペリクル接着剤としては、シリコン樹脂系、ポリ酢酸ビニル樹脂系、アクリル樹脂系の接着剤が好適である。
【００２９】
ペリクル膜２１はフォトマスクに付着する異物に焦点が合わさることを防ぎ、ウェハへの解像不良を防ぐため、フォトマスク上に装着される。このとき、ペリクルはフォトマスクの露光エリアを覆うように装着される。
【００３０】
このように作成されたＯＭＯＧフォトマスクについて発明者らによる解析に則れば、図２に示すとおり、ＭｏＳｉ膜の遮光部に発生するＨＡＺＥの場合、Ｑｚ部にも発生することが知られており、その成分は硫酸アンモニウム系である。しかしながら、ＯＭＯＧではその遮光部にＡｒＦのエネルギーは加わらないことから、Ｃｒの遮光体と同じ挙動を示す
ことが予想される。但し、これまでの発明者らの解析の結果では図３に示すとおり硫酸残渣が多いＣｒの場合においても遮光部上に硫酸系凝集物は発生しない傾向が得られている。
【００３１】
また、図４に示すとおりＭｏＳｉ膜の特徴として膜中に含まれる硫酸量はＣｒと比較して一桁低いことが知られている。これに上記に記したとおり、エネルギーが遮光部には加わらないことを勘案すると、Ｑｚ上にＨＡＺＥが発生する前に遮光部上に硫安が発生することは考えにくい。
【００３２】
また、有機ＨＡＺＥの可能性については、従来の有機ＨＡＺＥの特徴として図５に示すとおり常温での揮発性があり、時間に依存して減少することがわかっている。さらに硫安モードの場合、図６に示すとおり時間に依存して数、サイズともに増大することが知られていることからも、ＭｏＳｉの全遮光膜上に発生するＨＡＺＥは発生場所やその挙動から勘案しても従来のモードに該当しない可能性が見出された。
【００３３】
それに基づいて以下のようなメカニズム仮説並びに抑制策を発明した。ＯＭＯＧは通常のハーフトーン膜と異なり全遮光膜であることから、ＭｏＳｉ膜表面に直接露光エネルギーは加わらない。従来のハーフトーン膜であればフォトマスクの露光時にＡｒＦエネルギーにより除去されていた有機物が、ＯＭＯＧでは除去されずに残留する。
【００３４】
さらにＭｏＳｉ膜は膜に含まれる窒素比率がＣｒ膜と比較して高く、含有する窒素が空気中の水との反応しアンモニアを発生させる事が知られている。
これまでのＭｏＳｉのハーフトーンフォトマスクではアンモニアが発生したとしても露光によりエネルギーが加わるため、アンモニアは分解されてきた。また、有機物についてもＭｏＳｉのハーフトーン膜では露光により表面にＡｒＦによるエネルギーが加わる為、有機物は分解されてきた。
【００３５】
しかし、ＯＭＯＧはＭｏＳｉの全遮光膜のため、ＡｒＦのエネルギーが透過しないので、本来は分解されてきた有機物が遮光部上に残留するようになり、さらにアンモニアが膜に付着することで、これまでとは異なるモードのＨＡＺＥの可能性が見出された。また、アンモニアと有機物のみならず、遮光膜表面に残留する水成分についてもアンモニアが水と反応する水和物の可能性についても見出された。
【００３６】
これらの現象の原因を明確にするために、ＡｒＦの露光後並びに、露光前にＡｒＦランプによる照射を遮光膜側より実施し、アンモニアと有機物の発生と吸着を抑えられるかどうか検討したところ、抑制効果があることが判明した。具体的に照射を遂行するには、ＡｒＦ照射用ランプは露光機又はフォトマスクの保管庫に設置されていることが望ましい。
【００３７】
照射されるエネルギーについては、露光波長はＮ−Ｈの結合解離エネルギー（約９３ｋｃａｌ／ｍｏｌ）よりも大きいエネルギーであればよいが、ＣＹＴＯＰ（旭硝子株式会社製）を材料に用いたペリクルの透過率や劣化状況を鑑み、実露光との波長を合わせるためにもＡｒＦ波長が好適である。
【００３８】
また、有機物の分解について波長はＣ−Ｃ、Ｃ−Ｈの結合解離エネルギー（それぞれ約８３、１００ｋｃａｌ／ｍｏｌ）よりも大きいエネルギーであればよいが、ＣＹＴＯＰ（旭硝子株式会社製）を材料に用いたペリクルの透過率や劣化状況を鑑み、実露光との波長を合わせるためにもＡｒＦ波長が好適である。
【００３９】
またコスト面等から鑑みてレーザータイプの装置よりもＡｒＦランプのようなユニットを露光機内のローダー部や、保管庫内に遮光部をクリーニング可能な状態で設置すること
が好適である。
【００４０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
Ｑｚ上に遮光膜にＯＭＯＧ膜を用いたブランクを６枚準備し、パターンを形成しフォトマスクを作成した。２枚は５０ｋＪまで露光して検査をした。４枚は１０ｋＪまで露光後、ＡｒＦランプの照射効果を確認する為に、ＩＣ、ＧＣ／ＭＳ分析を実施した。
２枚のサンプルについてポリカーボネート製ケースに７２時間保管した。このケースはクリーンドラフト内にて保管され、そこに流入するガスはケミカルフィルタ（ルミナスガード  Ｅｎｔｇｒｉｓ社製）を通し、パーティクル、湿度、有機、酸アルカリが制御されている環境とした。
【００４２】
ＯＭＯＧのテストプレートについてＱｚ側からＡｒＦレーザー（ｘｉｍｅｒ−３００  ＭＰＢ社製）を５０ｍＷ／ｃｍ２、２００Ｈｚの周期で所定量照射した。この時、エネルギーの変動はなかった。露光雰囲気は環境由来の汚染が含有されない条件とし、窒素ガスと酸素ガスを４対１の割合で導入した。
【００４３】
露光後に露光機のローダー部に設置したＡｒＦランプ（ウシオ電機株式会社製）をフォトマスクの遮光部側から１ｍＷ／ｃｍ２の出力でペリクルフレームにエネルギーが加わらないよう１００ｍｍ×６５ｍｍの範囲内で１００Ｊ／ｃｍ２照射し保管した。
【００４４】
保管は有機、酸、アルカリについてケミカルフィルタを設置した保管庫内にて保管され、シッピングケースは発ガスの少ないＰＣケースにドライ窒素を導入して使用した。
【００４５】
次に、一定期間の保管を経て露光前に堆積した有機物を除去する目的で、フォトマスクの遮光部側から１ｍＷ／ｃｍ２の出力でペリクルフレームにエネルギーが加わらないよう１００ｍｍ×６５ｍｍの範囲内で１００Ｊ／ｃｍ２照射し露光機に導入した。
【００４６】
上記条件下で露光と保管を繰り返した結果、トータルで５０ｋＪを露光した後、検査をした結果、ＨＡＺＥの発生は確認されなかった。
【００４７】
次に、ＡｒＦレーザーで露光したフォトマスク上に残存したアンモニア量が照射の有無により異なるか評価する為に、同じ量だけＡｒＦレーザーで露光したマスク２枚について、片方はＡｒＦランプで遮光部を照射し、もう片方は保管庫内で保管をした。
【００４８】
続いて１００ｍｌの純水中に入れ、オーブンである一定温度に加熱した。抽出液についてイオンクロマトグラフ（ダイオネクス株式会社製ＤＸ−３２０）で分析した。抽出されたＮＨ４の量はＡｒＦランプを照射したサンプルは１．２ｎｇ／枚、照射させないサンプル３．６ｎｇ／枚であった。
【００４９】
次に、一定期間保管後のフォトマスク上に残存した有機物をＡｒＦランプの照射で分解できるか評価する為に、同じ量だけ露光したフォトマスク２枚について、片方はＡｒＦランプで遮光部を照射し、もう片方は保管庫で保管をした。
【００５０】
フォトマスク上に残存したＴＯＣ量（全有機物量）をＭＳＴＤ−ＧＣ／ＭＳ（ＧＬサイエンス株式会社製ＭＳＴＤ２５８／アジレントテクノロジー株式会社製６８９０／５９７３ＭＳＤ）を用いて分析した。ＴＯＣ量をＣ１６換算にて測定した結果、ＡｒＦランプにて露光をしたフォトマスクのＴＯＣ量は１５ｎｇ／枚に対して保管したフォトマスクのＴＯＣ量は９００ｎｇ／枚であった。（但し、ＡｒＦランプを照射しないフォトマスクからはフタル酸エステル類が大量に検出されており、Ｑｚ基板に存在すると思われるフタル酸エステル類（ＤＢＰ、ＤＥＰ、ＤＯＰ）を除くと１１８ｎｇ／枚であった。）
（比較例１）
実施例１と同様に３枚のＯＭＯＧによるフォトマスクを作成し、パターニングされたＯＭＯＧテストプレート上に、ＡｒＦレーザー（ｘｉｍｅｒ−３００  ＭＰＢ社製）を５０ｍＷ／ｃｍ２、２００Ｈｚの周期で所定量露光した。この時、エネルギーの変動はなかった。露光雰囲気は環境由来の汚染が含有されない条件とし、窒素ガスと酸素ガスを４対１の割合で導入した。
【００５１】
露光後、ＡｒＦランプの照射をせずに実施例１と同様に、有機、酸、アルカリについてケミカルフィルタを設置した保管庫内にて保管され、シッピングケースは発ガスの少ないＰＣケースにドライ窒素を導入して使用した。
【００５２】
次に、実施例１と同じ期間の保管を経て事前にＡｒＦランプの照射をせずに、ＡｒＦレーザー露光を行った。
【００５３】
上記条件下で露光と保管を繰り返し、５０ｋＪを露光した後に検査を実施した結果、図７に示すようなＨＡＺＥの発生が確認された。図８に実施例１と比較例１の説明を記す。
【００５４】
それぞれの分析についてＡｒＦランプの使用によりアンモニア残渣量で、９０％、ＴＯＣ量においても９０％の削減が確認され、本手法の効果が確認された。
また、ペリクルの劣化についてもＡｒＦ露光機と同じ波長であるＡｒＦランプを使用していたことから、膜の劣化や位相差透過率変動も見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
ＡｒＦレーザーを利用したＯＭＯＧのフォトマスクについて、ＨＡＺＥの抑制する事ができ安定的なフォトマスクの使用が可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…フォトマスク
１１…合成石英ガラス
１２…遮光膜
１３…ＨＡＺＥ
２０…ペリクル
２１…ペリクル膜
２２…ペリクルフレーム
２３…マスク接着剤
２４…ペリクル膜接着剤
２５…フィルタ
【図２】
2011203565.tif 000003
【図１】
2011203565.tif 000004
【図３】
2011203565.tif 000005
【図４】
2011203565.tif 000006
【図５】
2011203565.tif 000007
【図６】
2011203565.tif 000008
【図７】
2011203565.tif 000009
【図８】
2011203565.tif 000010
【図９】
2011203565.tif 000011