(57)【要約】【課題】クリーンルーム環境または装置内からフォトマスク表面に付着する成分を効率的にモニタリングし、フォトマスク表面を形成する各種膜の汚染状態をリアルタイムで把握することができる。よって、環境または装置内でトラブルが発生した場合においても瞬時に対応することが可能となり、歩留りの低下を最小限に食い止めることができる化学物質検出用センサーおよびそれを用いた化学物質検出装置が求められていた。【解決手段】表面弾性波素子もしくは水晶振動子の表面に、フォトマスクの遮光部もしくは反射部の構成膜と同一組成の表面膜が形成されていることを特徴とする化学物質検出用センサーおよびそれを用いた化学物質検出装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面弾性波素子もしくは水晶振動子の表面に、フォトマスクの遮光部もしくは反射部の構成膜と同一組成の表面膜が形成されていることを特徴とする化学物質検出用センサー。
【請求項２】
前記表面膜がＴａ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｉのいずれかを主成分とした膜であることを特徴とする請求項１記載の化学物質検出用センサー。
【請求項３】
請求項１または２記載の環境モニタリング用センサーと、環境モニタリング用センサーの表面弾性波素子もしくは水晶振動子と電気的に接続された発振回路と、発振回路と接続された化学物質計測装置とからなる化学物質検出装置。
【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フォトマスクのプロセス環境を清浄に維持する為の化学物質検出用センサーおよびそれを用いた化学物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハ上に集積回路パターンを描画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、さらに短波長の軟Ｘ線（波長１３．５ｎｍ）を露光光源とする開発も行われている。
【０００３】
軟Ｘ線を露光光源とするリソグラフィーをＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィーと呼ぶ。ＥＵＶリソグラフィーでは、その露光光の波長領域における物質の屈折率が１よりわずかに小さい程度であることから従来用いられている屈折光学系が使用できず、反射光学系を使用することによりパターン転写を実施する。また、ＥＵＶ光は窒素や水分によっても吸収されてしまい、従来の透過型のフォトマスクは使用できないため、反射型のフォトマスクが用いられる。以上のようにＥＵＶリソグラフィーは、今までのリソグラフィーとは顕著に異なる部分が多く、周辺技術の早急な対応が求められている。
【０００４】
ステッパー等の露光装置についても例外ではない。ほとんどの物質がＥＵＶ光を吸収してしまうため、装置内部を高真空状態に保つ必要があり、微量なアウトガス成分についても光学系ミラー等の汚染対象とされている。アウトガス成分の発生源はクリーンルーム環境や装置部材等様々であるが、露光装置内へ設置されるフォトマスクに対しても高い清浄度が要求される。
【０００５】
そこでクリーンルーム環境または装置内に存在する気体をリアルタイムでモニタリングし、フォトマスクに悪影響を及ぼす成分が発生した場合、早急に対応できるようにする必要がある。微量のアウトガス成分をモニタリングする手段としては表面弾性波（ＳＡＷ）や水晶振動子（ＱＣＭ）を利用した装置が存在する。特許文献１ではこのような装置を利用してクリーンルーム環境中のアウトガス量をモニタリングし、ケミカルフィルターの除去能力の低下が確認された場合は警報するというシステムが報告されている。
【０００６】
フォトマスクを加工する前のブランクは石英ガラスの上に複数の膜を積層させた構造を持ち、ブランクを加工してフォトマスクを作製すると、その表面に化学組成の異なる膜が露出する。フォトマスクに付着するアウトガス成分は表面の化学組成により異なることが判っている（図１、図２、図３）。しかし、アウトガス成分検出用の表面弾性波センサーや水晶振動子センサーの表面は一般的にＳｉＯ2で構成されているため、フォトマスクの全ての表面についてモニタリングすることはできない。また、センサー表面と異なる化学組成を持つ表面についてはモニタリング結果から付着量を判断することはできず、誤った判断をしてしまう可能性がある。
【特許文献１】特開２００４−１４９８１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、表面弾性波素子または水晶振動子素子の表面に、フォトマスク表面を形成する膜を形成し、フォトマスク表面に付着する全てのアウトガス成分を選択的に、且つ、連続的にモニタリングすることを可能とする化学物質検出用センサーおよびそれを用いた化学物質検出装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、請求項１において、表面弾性波素子もしくは水晶振動子の表面に、フォトマスクの遮光部もしくは反射部の構成膜と同一組成の表面膜が形成されていることを特徴とする化学物質検出用センサーを提供する。
【０００９】
また請求項２において、前記表面膜がＴａ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｉのいずれかを主成分とした膜であることを特徴とする請求項１記載の化学物質検出用センサーを提供する。
【００１０】
また請求項３において、請求項１または２記載の環境モニタリング用センサーと、環境モニタリング用センサーの表面弾性波素子もしくは水晶振動子と電気的に接続された発振回路と、発振回路と接続された化学物質計測装置とからなる化学物質検出装置を提供する。
【特許文献１】特開２００４−１４９８１公報
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クリーンルーム環境または装置内からフォトマスク表面に付着する成分を効率的にモニタリングし、フォトマスク表面を形成する各種膜の汚染状態をリアルタイムで把握することができる。よって、環境または装置内でトラブルが発生した場合においても瞬時に対応することが可能となり、歩留りの低下を最小限に食い止めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の化学物質検出用センサーおよびそれを用いた化学物質検出装置について詳細に説明する。
【００１３】
図４は本発明の化学物質検出装置の一例を示す概略構成図である。化学物質検出装置１０は、クリーンルームや装置等の雰囲気内のアウトガス成分を検出する化学物質検出用センサー１とリファレンス（参照用）センサー２、この両センサーを含むセンサーユニット３、両センサーからの発振周波数を計測する信号計測部４、制御用パソコン５、モニタリング結果をグラフや数値等で表示する表示ディスプレイ６から構成される。なお、この構成において発振回路は信号計測部４内に組み込まれている。そして、発振回路以外の信号計測部４と制御用パソコン５が化学物質計測装置に相当する。また、この構成で出力として表示ディスプレイ６を用いた構成になっているが、他の出力方法、例えば警報装置、記録装置、通信装置等で構成するものであっても構わない。
【００１４】
化学物質検出用センサー１およびリファレンスセンサー２は表面弾性波素子もしくは水晶振動子から成り、その表面はフォトマスクの表面を構成する膜と同様の化学組成を持った膜により被覆されている。ＥＵＶリソグラフィー用フォトマスクの場合、表面を形成する膜は吸収膜や緩衝膜やキャッピング膜等、数種類存在するため、化学物質検出用センサー１も膜種の数だけ存在する。
【００１５】
リファレンスセンサー２は化学物質検出用センサー１と全く同じ構造を持ち、モニタリング環境中に曝露されないようにアウトガスの出ないＳＵＳ材等で覆われている。モニタリングは化学物質検出用センサー１とリファレンスセンサー２との発振周波数の変化から
化学物質検出用センサー１に付着した成分の質量を式Δｆ＝α（ｆ0）2Δｍ／Ａ（但し、Δｆは化学物質検出用センサー１とリファレンスセンサー２の発振周波数の変化、αは定数、ｆ0は何も付着していないときの周波数、Δｍ／Ａは単位面積あたりの質量変化である。）により算出することで実施する。
【００１６】
化学物質検出用センサー１およびリファレンスセンサー２の表面に被覆する膜の厚さは、１ｃｍ2あたり数ｎｇ程度のアウトガス成分が付着した際にリファレンスセンサー２との発振周波数変化を検出できるレベルであればよく、好ましくは１ｎｍから２００ｎｍ程度である。化学物質検出用センサー１への成膜方法は特に限定されないが、例としてはスパッタリング法、化学蒸着法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００１７】
化学物質検出用センサー１は厚さ：１ｍｍ、幅：７ｍｍ、長さ：１０ｍｍ程度、センサーユニット３は厚さ：５ｍｍ、幅：２０ｍｍ、長さ：３０ｍｍ程度と小型であるため、クリーンルーム環境だけでなく、装置内部のような狭いスペースを観測することも可能である。
【００１８】
センサーユニット３は少なくともアウトガスやパーティクルが出ない素材により構成される。例としては、電解研磨処理を施したＳＵＳ材やアルミ材が挙げられる。
【００１９】
信号計測部４では、各センサーからの発信周波数データをリアルタイムで収集して付着している成分の量を算出する。結果は制御用パソコン５を介して表示ディスプレイに結果を表示させる。
【実施例１】
【００２０】
本発明の化学物質検出用センサー１および化学物質検出装置１０の一実施例を以下に示す。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。
【００２１】
ＳｉＯ２を表面に有する表面弾性波素子を用いた化学物質検出用センサー１およびリファレンスセンサー２と、５０ｎｍのＴａを主成分とする吸収膜を表面に有する表面弾性波素子を用いた化学物質検出用センサー１およびリファレンスセンサー２をケミカルフィルターのないクリーンルーム環境中に１週間曝露した。
【００２２】
各センサーについて単位面積あたり付着速度を算出した。ＳｉＯ2表面は３．７ｎｇ／ｃｍ2／ｄａｙ、Ｔａを主成分とする吸収膜表面は０．１ｎｇ／ｃｍ2／ｄａｙとなり、表面の違いにより付着速度が大きく変化し、クリーンルーム環境の汚染レベルはＳｉＯ2表面に対しては高く、Ｔａを主成分とする吸収膜表面に対しては低いことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】クリーンルーム雰囲気から石英ガラス（ＳｉＯ2）表面に付着する有機成分をＴＤ−ＧＣ／ＭＳ（加熱脱離ガスクロマト質量分析装置）により調査した結果のＴＩＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｏｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ）である。
【図２】クリーンルーム雰囲気からＴａを主成分とする吸収膜表面に付着する有機成分をＴＤ−ＧＣ／ＭＳにより調査した結果のＴＩＣである。
【図３】クリーンルーム雰囲気からＣｒを主成分とする緩衝膜表面に付着する有機成分をＴＤ−ＧＣ／ＭＳにより調査した結果のＴＩＣである。
【図４】本発明の化学物質検出用センサーおよび装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    化学物質検出用センサー
２    リファレンスセンサー
３    センサーユニット
４    信号計測部
５    制御用パソコン
６    表示ディスプレイ
１０    化学物質検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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