(57)【要約】【課題】マスクと、ペリクルフレームと、ペリクル膜とにより閉じられた空間を形成したフォトマスクにおいて、前記空間内に異物が侵入し、また、前記空間内で異物が発生するのを抑制する。【解決手段】マスク１と、マスク１の上に配置され、所定の高さを有するペリクルフレーム２と、ペリクルフレーム２の上にマスク１に対向して設けられ、マスク１およびペリクルフレーム２とともに閉じられた空間を形成するペリクル膜３と、を有し、ペリクルフレーム２は、前記閉じられた空間の内部と外部とを繋ぐ通気口を有し、この通気口の内壁には凹凸が設けられているフォトマスクを提供する。【選択図】図２
2012037800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクと、
前記マスクの上に配置され、所定の高さを有するペリクルフレームと、
前記ペリクルフレームの上に前記マスクに対向して設けられ、前記マスクおよび前記ペリクルフレームとともに閉じられた空間を形成するペリクル膜と、
を有し、
前記ペリクルフレームは、前記閉じられた空間の内部と外部とを繋ぐ通気口を有し、前記通気口の内壁には凹凸が設けられているフォトマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記通気口内には、
前記通気口内の内壁から第１の方向に延伸し、前記通気口内を前記通気口の延伸方向で見た場合に、一部開口を有する第１の壁と、
前記通気口内の内壁から前記第１の方向と異なる方向に延伸し、前記通気口内を前記通気口の延伸方向で見た場合に、一部開口を有する第２の壁と、が設けられ、
前記通気口内を前記通気口の延伸方向で見た場合、前記通気口は、前記第１の壁および前記第２の壁により覆われているフォトマスク。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の壁は高さＡであり、
前記第２の壁は高さＢであって、前記第１の方向と逆方向に延伸し、
前記通気口内の前記第１の方向の幅をＣとすると、
Ｃ＞Ａ、Ｃ＞Ｂ、および、Ａ＋Ｂ＞Ｃの関係を満たすフォトマスク。
【請求項４】
請求項３に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の壁および前記第２の壁は複数設けられ、複数の前記第１の壁および複数の前記第２の壁は、前記通気口の延伸方向に向かって交互に設けられているフォトマスク。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の壁および／または前記第２の壁には凹凸が設けられているフォトマスク。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の方向は、前記通気口の延伸方向に対してＭ度（０＜Ｍ＜９０）傾いているフォトマスク。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記通気口内に形成される気体の進路には、前記第１の壁および前記第２の壁により１つ以上のカーブが形成され、
前記カーブの手前における進行方向の延長線上に存在する前記通気口の内壁には、異物を捕獲するフィルタが設けられているフォトマスク。
【請求項８】
所定の高さを有し、マスクの上に配置されるペリクルフレームであって、
前記ペリクルフレームは、
前記ペリクルフレームを前記マスクの上に配置し、かつ、前記ペリクルフレームの上に前記マスクに対向してペリクル膜を配置した状態で、前記マスク、前記ペリクルフレームおよび前記ペリクル膜により形成される閉じられた空間の内部と外部とを繋ぐ通気口を有し、前記通気口の内壁には凹凸が設けられているペリクルフレーム。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載のフォトマスクを準備する工程と、
前記フォトマスクを用いて半導体基板上に形成されたレジストを露光する工程と、
露光後の前記レジストを現像する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク、ペリクルフレーム、および、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定のパターンを有する遮光体（パターン部）を形成したマスク基板の上に、所定の高さを有するペリクルフレームおよびペリクルフレームの上に設けられるペリクル膜を形成して、パターン部を内包する空間（以下、「ペリクル内空間」という場合がある。）を形成したフォトマスクがある。この構成によれば、パターン部に異物が付着するのを防止できるので、異物が半導体基板上に転写されるのを防止することができる。また、ペリクル膜はパターン部から離れた位置に設けられるので、仮にペリクル膜の上に異物が付着しても、露光時に異物がマスクパターンの焦点面で焦点を結ぶことを抑制できる。
【０００３】
ここで、近年、ペリクル内空間に硫酸やアンモニア、有機系物質などが充満した状態で、リソグラフィ工程における露光が行われる事により、ペリクル内空間において凝集、結晶化などの現象が生じ、結果、これらがウェハ上に転写される異物（Ｈａｚｅと呼ばれる）となる問題が知られている。そこで、ペリクル内空間を清浄に保つ手段が望まれている。
【０００４】
特許文献１には、図８に示すように、ペリクル枠１３に、ペリクル内空間と外部空間とを繋ぐ開口部１４を設けたフォトマスク１１が記載されている。そして、ペリクル内空間への異物の侵入を抑制するため、開口部１４の形状を非直線形、例えば、くの字状や螺旋状に形成するとともに、開口部１４の内壁に、例えばアクリルエマルジョン系粘着材からなる粘着層１５を形成する手段が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２５００５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術の場合、以下のような問題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の技術の場合、非直線形に構成された開口部１４の内壁に異物が衝突し、この内壁に設けられた粘着層１５が異物を捕獲することが記載されている。しかし、粘着層１５を構成する粘着材自体からのアウトガスが、さらなるＨａｚｅの発生源となる恐れがある。なお、特許文献１に記載の技術において粘着層１５を設けなかった場合には、仮に開口部１４の内壁に異物が付着しても、この開口部１４内の気体の流れに起因して、異物は内壁から容易に剥がれ落ちてしまい、開口内空間に侵入してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、マスクと、前記マスクの上に配置され、所定の高さを有するペリクルフレームと、前記ペリクルフレームの上に前記マスクに対向して設けられ、前記マスクおよび前記ペリクルフレームとともに閉じられた空間を形成するペリクル膜と、を有し、前記ペリクルフレームは、前記閉じられた空間の内部と外部とを繋ぐ通気口を有し、前記通気口の内壁には凹凸が設けられているフォトマスクが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、所定の高さを有し、マスクの上に配置されるペリクルフレームであって、前記ペリクルフレームは、前記ペリクルフレームを前記マスクの上に配置し、かつ、前記ペリクルフレームの上に前記マスクに対向してペリクル膜を配置した状態で、前記マスク、前記ペリクルフレームおよび前記ペリクル膜により形成される閉じられた空間の内部と外部とを繋ぐ通気口を有し、前記通気口の内壁には凹凸が設けられているペリクルフレームが提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、前記フォトマスクを準備する工程と、前記フォトマスクを用いて半導体基板上に形成されたレジストを露光する工程と、露光後の前記レジストを現像する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明によれば、ペリクルフレームが有する通気口により、マスクと、ペリクルフレームと、ペリクル膜とにより形成される空間内の気体の置換を行うことができるので、この空間内を清浄に保つことができる。
【００１２】
また、通気口の内壁に凹凸が設けられているため、通気口の内壁の表面積を大きくすることが実現できる。すなわち、気体の流れに乗って移動してくる異物を付着させる部分の面積が大きくなり、結果、十分な量の異物を内壁に付着させ、前記空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００１３】
また、内壁に設けられた凸部が通気口内を流れる気体の流れを遮るので、内壁に粘着層を設けなくても、内壁に設けられた凹部に付着した異物は、通気口内の気体の流れに起因して内壁から剥がれ落ちる確率が低くなる。結果、前記空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マスクと、ペリクルフレームと、ペリクル膜とにより閉じられた空間を形成したフォトマスクにおいて、前記空間内に異物が侵入し、また、前記空間内で異物が発生するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のフォトマスクの一例を模式的に示す平面図および側面図である。
【図２】本実施形態のペリクルフレームが有する通気口を説明するための断面図である。
【図３】本実施形態のペリクルフレームが有する通気口を説明するための断面図である。
【図４】本実施形態の通気口の内壁に設けられる凹凸の一例を示す断面図である。
【図５】本実施形態の通気口の内壁に設けられる凹凸の一例を示す断面図である。
【図６】本実施形態の通気口の内壁に設けられる凹凸の一例を示す断面図である。
【図７】本実施形態のペリクルフレームが有する通気口を説明するための断面図である。
【図８】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の構造図は全て本発明の実施の形態を模式的に示すものであり、特にことわりがない限り、構成要素の図面上の比率により、本発明による構造の寸法を規定するものではない。また、同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態のフォトマスクの構成の一例を模式的に示す平面図および側面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のフォトマスクは、マスク１と、ペリクルフレーム２と、ペリクル膜３と、を有する。
【００１９】
マスク１は、半導体製造のリソグラフィ工程で用いられるマスクである。このようなマスク１の構成は従来技術に準じたあらゆる構成とすることができ、例えば、マスク基板上に、所定のパターンを有する遮光体（パターン部）を形成した構成とすることができる。なお、ここでのマスク１は、レチクルを含む概念である。
【００２０】
ペリクルフレーム２は、所定の高さを有し、マスク１の上に配置される。ペリクルフレーム２の構成は、以下で説明する通気口を有する点以外は従来技術に準じたあらゆる構成とすることができる。
【００２１】
ペリクル膜３は、ペリクルフレーム２の上にマスク１に対向して設けられ、マスク１およびペリクルフレーム２とともに、閉じられた空間（ペリクル内空間）を形成する。マスク１が有するパターン部は、ペリクル内空間に内包される。ペリクル膜３の構成は、従来技術に準じたあらゆる構成とすることができる。
【００２２】
次に、ペリクルフレーム２が有する通気口について説明する。
【００２３】
通気口は、ペリクル内空間の内部と外部とを繋ぐように構成される。すなわち、ペリクルフレーム２は、通気口として、ペリクル内空間内に位置する内壁およびペリクル内空間外に位置する外壁に存在する開口、および、これら２つの開口を繋ぐ通気路を有する。２つの開口を繋ぐ通気路は、２つの開口を直線的に結ぶ通気路であってもよいし、蛇行した通気路であってもよいし、その他の構成であってもよい。また、通気路の延伸方向の断面形状は特段制限されず、円形、四角形、その他の多角形、その他の形状などあらゆる形状とすることができる。
【００２４】
本実施形態のフォトマスクは、この通気口によりペリクル内空間内の気体の置換が行われ、ペリクル内空間内を清浄に保つことが実現される。
【００２５】
なお、通気口の位置、数および大きさ（内径等）は設計事項であるが、ペリクル内空間を清浄に保つことができる程度に十分な数（好ましくはより多く）および十分な大きさ（好ましくはより大きく）とするのが好ましい。図１に示す例では、４つの角部を除いた位置に、通記口が設けられている。
【００２６】
ここで、上記のような通気口をペリクルフレーム２に設けた場合、通気口を介してペリクル内空間内に異物が入り込み、この異物がマスク１のパターン部に付着してしまう恐れがある。しかし、本実施形態の通気口は、このような不都合を抑制する構成を備えている。以下、この構成について説明する。
【００２７】
本実施形態の通気口の内壁には凹凸が設けられる。ここで、図４乃至図６に、通気口の内壁に設けられる凹凸の断面形状の一例を示す。凹凸は、図４および図５に示すように、規則正しい形状に形成されてもよいし、図６に示すように不規則な形状に形成されてもよい。なお、図４乃至図６に示す凹凸形状はあくまで一例であり、その他の形状としてもよい。このような凹凸は、凸部の先端と、当該凸部に隣接する凹部の最深部との高低差が、捕集すべき異物サイズ（例えば、露光工程でウエハに転写される異物サイズなど）の１／２以上であるのが望ましい。
【００２８】
このような凹凸を有する通気口によれば、通気口の内壁の表面積を大きくすることができるので、十分な量の異物を内壁に付着させることが可能となる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００２９】
また、このような凹凸を有する通気口によれば、通気口の内壁に付着した異物が、通気口内の気体の流れに起因して剥がれ落ちるのを抑制することができる。ここで、内壁に付着した異物は、通気口内を流れる気体から、付着した面沿い方向に、静止摩擦力よりも大きい力を受けた場合、内壁から剥がれ落ちる確率が高くなる。本実施形態の場合、内壁に設けられた凸部が気体の流れを遮るので、凹部に付着した異物は、通気口内を流れる気体から、付着した面沿い方向に強い力を受けにくい。このため、内壁に付着した異物、特に凹部に付着した異物が、通気口内の気体の流れに起因して剥がれ落ちるのを抑制することができる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００３０】
なお、本実施形態の通気口は、さらに、以下のような構成を備えてもよい。
【００３１】
すなわち、通気口内に、通気口内の内壁から第１の方向に延伸し、通気口内を通気口の延伸方向で見た場合に、一部開口を有する第１の壁と、通気口内の内壁から第１の方向と異なる方向に延伸し、通気口内を通気口の延伸方向で見た場合に、一部開口を有する第２の壁と、が設けられてもよい。なお、通気口内を通気口の延伸方向で見た場合、通気口は、第１の壁および第２の壁により覆われる。すなわち、通気口内を通気口の延伸方向で見た場合、第１の壁が有する一部開口は第２の壁により塞がれ、第２の壁が有する一部開口は第１の壁により塞がれる。なお、第２の壁が延伸する方向は、第１の方向と異なる方向であれば特段制限されず、上記構成を満たす範囲で、あらゆる方向とすることができる。
【００３２】
ここで、図２および図３に、このような構成を満たす通気口の一例を示す。図２および図３は、図１のＡ−Ａ´の断面図の一例である。
【００３３】
すなわち、通気口内には、例えば、図２および図３に示すように、高さＡの第１の壁２´と、高さＢの第２の壁２´´が設けられてもよい。第２の壁２´´は、第１の壁が延伸する方向（第１の方向）と逆方向に延伸してもよい。そして、通気口内の前記第１の方向の幅をＣとすると、Ｃ＞Ａ、Ｃ＞Ｂ、および、Ａ＋Ｂ＞Ｃの関係を満たすように構成してもよい。図２に示す例では、第１の方向（図中、上方向）に延伸する第１の壁２´と、第１の方向と逆方向（図中、下方向）に延伸する第２の壁２´´とが、示されている。また、図３に示す例では、第１の方向（図中、略右斜め上方向）に延伸する第１の壁２´と、第１の方向と逆方向（図中、略左下方向）に延伸する第２の壁２´´とが、示されている。
【００３４】
なお、第１の壁２´および／または第２の壁２´´には凹凸が設けられてもよい。この凹凸は、通気口の内壁に設けられる凹凸（図４乃至図６参照）と同様な構成とすることができる。このようにすれば、第１の壁２´および／または第２の壁２´´に設けられた凹凸においても、上記通気口の内壁に設けられた凹凸と同様の作用効果を実現することができる。
【００３５】
このような構成の通気口によれば、通気口の内壁のみならず、第１の壁２´および第２の壁２´´においても異物を付着させることができるので、異物を付着させる面の表面積を大きくすることができ、十分な量の異物を通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に付着させることが可能となる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００３６】
また、通気口内を流れる気体およびこの気体に乗って流れる異物が、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に衝突する確率が高くなり、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に異物が付着する確率が高くなる。また、通気口内を流れる気体は、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に衝突しながら進行していくので、この気体に乗って流れる異物の進行速度は遅くなり（運動エネルギーが減少）、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に異物が付着する確率が高くなる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００３７】
なお、第１の壁２´が延伸する第１の方向を、図３に示すように、通気口の延伸方向に対してＭ度（０＜Ｍ＜９０）傾けた構成とすれば、通気口内を流れる気体は、進行方向に対して９０°よりも大きい角度方向への方向転換を行う必要がある。かかる場合、通気口内を流れる気体およびこの気体に乗って流れる異物が、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に衝突する確率がより高くなり、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に異物が付着する確率がより高くなる。また、通気口内を流れる気体に乗って流れる異物は通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´への衝突を繰り返すことで進行速度が遅くなるので（運動エネルギーが減少）、通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に異物が付着する確率がより高くなる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００３８】
ここで、第１の壁２´および第２の壁２´´は複数設けられ、複数の第１の壁２´および第２の壁２´´は、通気口の延伸方向に向かって交互に設けられてもよい。
【００３９】
このようにすれば、通気口内を進む気体の進路をより長くすることが可能となり、異物を通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に付着させる確率が高くなる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００４０】
なお、第１の壁２´および第２の壁２´´を有する本実施形態の通気口には、通気口内に形成される気体の進路に１つ以上のカーブが形成される。このカーブの手前における進行方向の延長線上に存在する通気口の内壁には、図７に示すように、異物を捕獲するフィルタ４が設けられてもよい。フィルタの種類は特段制限されず、例えば、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）のような半導体製造ラインで使用できるレベルの発塵とアウトガス性能を有する繊維質のエアフィルタを用いることができる。
【００４１】
このような位置にフィルタ４を設ければ、気体に乗って流れる異物がフィルタ４に衝突する確率は高くなり、異物がフィルタ４に衝突した場合には、フィルタ４により効果的に異物を捕獲することが可能となる。結果、ペリクル内空間内に異物が侵入することを抑制できる。
【００４２】
このような本実施形態のフォトマスクおよびペリクルフレームの製造方法は、従来技術に準じて実現することができる。通気口の内壁、第１の壁２´および第２の壁２´´に凹凸を形成する手段としては、例えば、サンドブラストやプレス加工を利用することができる。また、通気口に第１の壁２´および第２の壁２´´を形成する手段としては、例えば、切削加工または曲げ加工により形成した壁を土台となる部品に溶接する手段を利用することができる。
【００４３】
次に、本実施形態のフォトマスクを利用した半導体装置の製造方法について説明する。
【００４４】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、上記構成のフォトマスクを準備する第１工程と、被エッチング膜上にレジスト膜を形成する第２工程と、第１工程で準備したフォトマスクを用いて、第２工程で形成されたレジスト膜を露光する第３工程と、露光後のレジスト膜を現像することにより、レジストパターンを形成する第４工程と、第４工程で形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、被エッチング膜を選択的に除去する第５工程と、を有する。なお、被エッチング膜としては様々なものが考えられるが、例えば、配線層間絶縁膜となる絶縁膜や、ゲート電極となる導電膜などが考えられる。
【００４５】
このような、本実施形態のフォトマスクを用いてリソグラフィ工程を行う本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、マスクのパターン部に異物が付着するのを防止できるので、異物が半導体基板上に転写されるのを防止することができる。また、仮にペリクル膜の上に異物が付着しても、露光時に前記異物がマスクパターンの焦点面で焦点を結ぶことを抑制できる。
【００４６】
さらに、ペリクル内空間を清浄に保つことができるので、Ｈａｚｅの問題を効果的に抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１      マスク
２      ペリクルフレーム
２´    第１の壁
２´´  第２の壁
３      ペリクル膜
４      フィルタ
１１    フォトマスク
１２    ペリクル
１３    ペリクル枠
１４    開口部
１５    粘着層
４１    ペリクル枠
４２    開口部
４３    開口部
【図１】
2012037800.tif 000003
【図２】
2012037800.tif 000004
【図３】
2012037800.tif 000005
【図４】
2012037800.tif 000006
【図５】
2012037800.tif 000007
【図６】
2012037800.tif 000008
【図７】
2012037800.tif 000009
【図８】
2012037800.tif 000010