JP2005010700A - 露光用原板の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主波長１５７ｎｍ以下の真空紫外線を露光光として用いるマスク、レチクル、露光用原板の洗浄、検査を行うための洗浄、検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくともロード・アンロード部と、エキシマ紫外線ランプとシャッターと酸素濃度計と露点計と差圧計とを備えた光洗浄ユニットと、分光計測器とマッピングステージと酸素濃度計と露点計と差圧計とを備えた分光検査ユニットと、加圧台と圧力計と酸素濃度計と露点計と差圧計とを備えた貼り合わせユニットと、入力部と制御部と格納部と表示モニターと判定部とを備えた中央制御ユニットと、酸素ガス制御部と窒素ガス制御部と除電器と真空装置とを備えたガス供給制御ユニットと、マスク、ペリクル、露光用原板を各ユニット間及び各ユニット内で移動させる搬送手段とを備えた露光用原板の検査装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路等の製造工程で回路パターンの転写に用いられるフォトマスクに関し、特に、ペリクル付きフォトマスク（以下、露光用原板と称す）の検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子や薄膜磁気ヘッドあるいは液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合にフォトマスクに形成されたパターンを、フォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に投影光学系にて露光する投影露光方式が使用されている。近年、基板上のショット領域に投影される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、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されている。
【０００３】
また、さらなるパターンの形状の微細化を目指してＦ２レーザー（主波長１５７ｎｍ）を用いた露光方法の開発も進められている。このような、真空紫外線領域の波長である約２００ｎｍ以下、特に、主波長１５７ｎｍ以下の真空紫外線を露光光として用いる場合、フォトマスク表面に真空紫外線の波長域の光に対し強い吸収特性を備える物質（以下、吸光物質と称す）が存在していると、露光光は減衰され十分な強度で基板上に到達できないことが知られている。
【０００４】
また、フォトマスクには、パターン面への塵埃等の異物付着防止のためにペリクルと呼ばれる露光光を透過する薄膜が取り付けられている。フォトマスクとペリクル間の空間に酸素分子、水分子、二酸化炭素分子などといった真空紫外線に対して吸光物質として作用する気体物質が存在するとやはり露光光は基板表面に到達できない。例えば、主波長１５７ｎｍの光に対する酸素の吸収係数は約１９０ａｔｍ−１ｃｍ−１である。これは１気圧中で酸素濃度１％の気体中を主波長１５７ｎｍの光の透過率は１ｃｍあたり１５％しかないことを示す。
【０００５】
また、ペリクル付きフォトマスクを作製する際マスクにペリクルを貼り付ける際あらかじめ酸素濃度を低減させた周囲環境下で貼りあわせる方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
従来は露光光の波長は大気成分に対して光学的に透明性を有しており、検査においても露光光より同一もしくは長波長で行っていたので、大気に含まれる吸光物質を制御する必要も無かった。また、大気中に含有される有機物成分に対しても光学的に透明性を有していたのでフォトマスクやペリクル表面に付着しても検査は可能であり、ペリクル貼り付け後の吸光物質量の確認は行われていなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−７３１６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主波長１５７ｎｍ以下の真空紫外線を露光光として用いるフォトマスクまたは露光用原板の検査においては、大気成分に含まれる酸素や水分は波長１５７ｎｍに対して光学的に不透明な吸光物質として作用し、且つ大気成分に含まれる有機物も同様に吸光物質であるため、フォトマスク及びペリクル表面に吸着した上記吸光物質を除去する必要が発生した。
本発明は、主波長１５７ｎｍ以下の真空紫外線を露光光として用いるマスク、レチクル、露光用原板の洗浄、検査を行うための洗浄、検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず、請求項１においては、フォトマスクまたはレチクル等のマスクとペリクル膜付きペリクルフレーム（以下、ペリクルと称す）を洗浄、検査して、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせて作製する露光用原版を検査する装置において、少なくとも前記ペリクルとマスクを洗浄するエキシマ紫外線ランプを備えた光洗浄ユニットと、分光計測器とマッピングステージとを備えた分光検査ユニットと、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせる貼り合わせユニットと、前記各ユニットの酸素ガス制御部と不活性ガス制御部とを備えたガス供給制御ユニットと、入力部と出力部と格納部と表示モニターと判定部とを備えた中央制御ユニットと、マスク、ペリクル、露光用原板を各ユニット間及び各ユニット内で移動させる搬送手段とを備えていることを特徴とする露光用原板の検査装置としたものである。
【０００９】
また、請求項２においては、前記光洗浄ユニットには、ペリクルの接着層を保護するためのシャッターが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の露光用原板の検査装置としたものである。
【００１０】
また、請求項３においては、前記光洗浄ユニットと、分光検査ユニットと、貼り合わせユニットと、ガス供給制御ユニットとには、それぞれ除電器を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光用原板の検査装置としたものである。
【００１１】
また、請求項４においては、フォトマスクまたはレチクル等のマスクとペリクル膜付きペリクルフレーム（以下、ペリクルと称す）を洗浄、検査して、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせて作製する露光用原版を検査する方法において、窒素と酸素の混合ガス雰囲気でエキシマ紫外線ランプを照射して前記マスク及び前記ペリクルを洗浄する工程と、波長１５７ｎｍを計測範囲に含む波長で前記マスク及び前記ペリクルの透過率及び／または反射率を計測する工程と、不活性ガスを充填した状態で前記マスクとペリクルを貼り合わせて露光用原板を作製する工程とを少なくとも有していることを特徴とする露光用原板の検査方法としたものである。
【００１２】
また、請求項５においては、前記光洗浄ユニットでペリクルにエキシマ紫外線ランプを照射し、洗浄する際ペリクルの接着層がシャッターで保護されていることを特徴とする請求項４に記載の露光用原板の検査方法としたものである。
【００１３】
さらにまた、請求項６においては、前記マスク及び前記ペリクルを洗浄する工程、前記マスク及び前記ペリクルの透過率及び／または反射率を計測する工程、前記マスクとペリクルを貼り合わせて露光用原板を作製する工程ではそれぞれ除電された状態で作業が行われていることを特徴とする請求項４または５に記載の露光用原板の検査方法としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の露光用原板の検査装置のブロック構成図を図１に、本発明の露光用原板の検査装置の装置構成図を図２にそれぞれ示す。
本発明の露光用原板の検査装置は、図１及び２に示すように、マスク８１、ペリクル８２、露光用原版８３をロード、アンロードを行うロード・アンロード部１０と、エキシマ紫外線ランプ２１とペリクル８１の接着層を保護するためのシャッター２２と酸素濃度計９１ａと露点計９２ａと差圧計９４ａとを備えた光洗浄ユニット２０と、分光計測器３１とマッピングステージ３２と酸素濃度計９１ｂと露点計９２ｂと差圧計９４ｂとを備えた分光検査ユニット３０と、加圧台４１ａ、４１ｂと加圧器４２ａ、４２ｂと圧力計４３ａ、４３ｂと酸素濃度計９１ｃと露点計９２ｃと差圧計９４ｃとを備えた貼り合わせユニット４０と、入力部５１と制御部５２と格納部５３と表示モニター５４と判定部５５とを備えた中央制御ユニット５０と、酸素ガス制御部６１と窒素ガス制御部６２と除電器６３ａ、６３ｂ、６３ｃと真空装置６４とを備えたガス供給制御ユニット６０と、マスク８１、ペリクル８２、露光用原板８３を各手段間及び各手段内で移動させる搬送ステージ７１ａ、７１ｂ、７１ｃと移動ロボット７２ａ、７２ｂとゲートバルブ７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄとからなる搬送手段７０とで構成されている。
【００１５】
ロード・アンロード部１０にはロードするマスク８１を把持固定する台座１１ａとペリクル８２を把持固定する台座１１ｂと露光用原版８３を把持固定する台座１１ｃとマスク８１とペリクル８２等を光洗浄手段２０に搬送する移載ロボット７２ａが設置されており、マスク８１、ペリクル８２、露光用原版８３のロード、アンロードを行う。
【００１６】
光洗浄ユニット２０ではマスク８１またはペリクル８２が移載ロボット７２ａにてゲートバルブ７３ａを介して搬送ステージ７１ａに移載され、所定の位置まで搬送される。マスク８１またはペリクル８２は、エキシマ紫外線ランプ２１により所定時間照射され光洗浄される。
ここで、ペリクル８２を光洗浄するときは、シャッター２２をＯＮにして紫外線を遮蔽し、ペリクル８２フレームに形成された接着層に紫外線が照射されるのを防止している。
エキシマ紫外線ランプ２１は、公知の紫外線ランプ、例えば波長１７２ｎｍや１８５ｎｍを主波長とするエキシマランプがそのまま使用可能である。洗浄光は露光波長１５７ｎｍよりも長波長であるから、マスク８１、ペリクル８２、露光用原版８３を透過するので、両側面に対していずれか一方向からの照射で良いが、２台設置しても良い。
また、格納部１０ａが設けられており、光洗浄前後のマスク８１またはペリクル８２を移載ロボット７２ｂ、ゲートバルブ７３ｄを介して一時的に格納できるようになっており、格納されたマスク８１またはペリクル８２は移載ロボット７２ｂにて搬送ステージ７１ａとの往復が可能であり、使い勝手の幅を持たせている。
また、格納部１０ａの内部状態は、バルブ９６ｃ、除電器６３ｄを介してガス供給ユニット６０にて単独で制御できるようになっている。
【００１７】
また、光洗浄ユニット２０は、ガス供給ユニット６０内の酸素ガス制御部６１、窒素ガス制御部６２のずれか一方または両方を所定の割合で混合して供給可能であり、除電器６３ａによりイオン化されたガスを導入する。また、導入されたガスによる光洗浄ユニット２０内の水分濃度を測る露点計９２ａ、酸素濃度を測る酸素濃度計９１ａ及び圧力制御を行うための差圧計９４ａ、内部圧力とガスの吸排気量を調整するための圧力制御排気弁９５ａが接続されている。圧力制御排気弁９５ａは望ましくは光洗浄で発生するオゾンガスを無害化する除害器９３の下流側に設置する。露点計９２ａ、酸素濃度計９１ａ及び差圧計９４ａは洗浄工程で生成される上記オゾンによる計器内部の酸化劣化やレンジオーバー等の過負荷使用を防止するバルブ９６ａを設置する。
【００１８】
分光検査ユニット３０では、光洗浄ユニット２０で洗浄されたマスク８１またはレチクル８２をゲートバルブ７３ｂを介して搬送ステージ７１ｂと連接するマッピングステージ３２に搬送し、マスク８１またはレチクル８２をＸ、Ｚ、θ方向に自在に移動し、任意の位置及び角度で吸光物質量を分光計測器３１にて測定することができる。
また、分光検査ユニット３０はガス供給制御ユニット６０の窒素ガス制御部６２より窒素ガスが供給され、除電器６３ｂによりイオン化されたガスを導入する。光洗浄ユニット２０同様、露点計９２ｂ、酸素濃度計９１ｂ、差圧計９４ｂ、圧力制御排気弁９５ｂが接続され、分光検査ユニット３０内の状態が制御されている。
【００１９】
貼り合わせユニット４０では、分光検査ユニット３０で検査された洗浄されたマスク８１またはペリクル８２をゲートバルブ７３ｃを介して搬送ステージ７１ｃにて所定の位置に搬送し、例えば、加圧台４１ａにマスク８１が、加圧台４１ｂにペリクル８２が搭載される。マスク８１とペリクル８２は加圧器４２ａ、４２ｂにて加圧され、貼り合わされて露光用原版８３が得られる。加圧状態は圧力計４３ａ及び４３ｂに表示される。
露光用原版８３は搬送ステージにて分光検査ユニット３０に搬送され、分光検査ユニット３０で再度確認の分光検査が行われ、搬送ステージにてロード・アンロード部１０に送られる。
また、貼り合わせユニット４０はガス供給制御ユニット６０の窒素ガス制御部６２より窒素ガスが供給され、除電器６３ｃによりイオン化されたガスを導入する。分光検査ユニット３０同様、露点計９２ｃ、酸素濃度計９１ｃ、差圧計９４ｃ、圧力制御排気弁９５ｃが接続され、貼り合わせユニット４０内の状態が制御されている。
【００２０】
上記光洗浄ユニット２０、分光検査ユニット３０、貼り合わせユニットの除電は、ガス供給系の途中にそれぞれ除電器を設けて行っているが、各ユニット内にそれぞれ除電器を配置しても良い。
【００２１】
中央制御ユニット５０はロード・アンロード部１０、光洗浄ユニット２０分光検査ユニット３０、貼り合わせユニット４０、ガス供給制御ユニット６０の各ユニットを連動制御する。中央制御ユニット５０は入力部５１と制御部５２と格納部５３と表示モニター５４と判定部５５とで構成され、制御値や判定値等の所定値を入力部５１より入力し、制御命令が制御部５２から各ユニットに送受信され、各制御データと管理データは格納部に５３保存され、入力命令と制御状態、判定状態等が表示モニター５４で表示される。また、分光検査ユニット３０で分光測定されたマスク８１またはレチクル８２の測定データは判定部５５で判定され、貼り合わせユニット４０に進むかどうかの判定が行われる。
【００２２】
以下、本発明の露光用原版の検査装置を用いて、マスクとペリクルの洗浄、検査、貼り合わせを行う露光用原版の検査方法について説明する。
図３は、本発明の露光用原版の検査装置を用いて、マスクとペリクルの洗浄、検査、貼り合わせ工程の一例を示すフロー図である。
まず、中央制御ユニット５０にて入力部５１からデータ入力またはデータ格納部５５からデータが読み込まれ（図３、Ｓ１参照）、分光検査ユニット３０、貼り合わせユニット４０にガス供給ユニット６０より窒素ガスを充填開始し（図３Ｓ２参照）、分光検査ユニット３０及び貼り合わせユニット４０の露点計９２ｂ、９２ｃ、差圧計９４ｂ、９４ｃが設定になっているのを確認する。
【００２３】
次に、マスク８１及びレチクル８２をロード・アンロード部１０の台座１１ａ、１１ｂにセットする。ゲートバルブ７３ａを開き、マスク８１を移載ロボット７２ａにて搬送ステージ７１ａに移載し（図３Ｓ３参照）、マスク８１を光洗浄ユニット２０に搬送し、ゲートバルブ７３ａを閉じる。
ここで、ペリクル８２については同様の工程で、あらかじめペリクル８２を光洗浄ユニット２０に搬送し、移載ロボット７２ｂにて格納部１０ａに一時格納しておく。
【００２４】
次に、光洗浄ユニット２０をガス供給ユニット６０の真空装置により減圧し、酸素ガス制御部６１より窒素ガスを、窒素ガス制御部６２より酸素ガスを充填し、窒素、酸素の混合ガスに置換し（図３、Ｓ４参照）、設定値に到達したところで、バルブ９６ａを閉じ、シャッター２２はＯＦＦの状態で、エキシマ紫外線ランプ２１をマスク８１に所定時間照射し、マスク８１の洗浄を終了する（図３、Ｓ５参照）。
酸素ガスを停止し、窒素ガスの流量を規定値に調整し、バルブ９５、続いてバルブ９６ａを開き、洗浄による吸光物質との光化学反応生成物を除害器９３経由で排出し（図３、Ｓ６参照）、光洗浄ユニット２０の露点計９２ａ、酸素濃度計９１ａ、差圧計９４ａ初期の設定値に回復させる。
【００２５】
次に、ゲートバルブ７３ｂを開き、洗浄されたマスク８１を搬送ステージにて分光検査ユニット３０の搬送ステージ７１ｂに移載する。マスク８１は分光計測器３１にて分光計測（透過・反射）が実施されて、マスク８１の検査を終了する（図３、Ｓ７参照）。
マスク８１は、次の貼り合せユニット４０の加圧台４１ａに搭載され、把持固定された状態で待機状態になる。ゲートバルブ７３ｃを閉じる。
【００２６】
次に、ゲートバルブ７３ｄを開き、格納部１０ａに一時的に格納されていたペリクル８２を移載ロボット７２ｂにて光洗浄ユニット２０の所定位置に移載し、マスク８１と同様な工程で、シャッター２２をＯＮにして、エキシマ紫外線ランプ２１をペリクル８２に所定時間照射し、ペリクル８２の洗浄を終了する（図３、Ｓ５参照）。酸素ガスを停止し、窒素ガスの流量を規定値に調整し、バルブ９５、続いてバルブ９６ａを開き、洗浄による吸光物質との光化学反応生成物を除害器９３経由で排出し（図３、Ｓ６参照）、光洗浄ユニット２０の露点計９２ａ、酸素濃度計９１ａ、差圧計９４ａを初期の設定値に回復させる。
【００２７】
次に、ゲートバルブ７３ｂを開き、ペリクル８２は搬送ステージにて分光検査ユニット２０の搬送ステージ７１ｂに移載される。ペリクル８２は分光計測器３１にて分光計測（透過・反射）が実施され、ペリクル８２の検査を終了する（図３、Ｓ７参照）。
ペリクル８２は、次の貼り合せユニット４０の加圧台４１ｂに搭載され、把持固定された状態でゲートバルブ７３ｃを閉じる。
【００２８】
次に、加圧器４２ａ、４２ｂにて矢印方向に加圧し、圧力計４３ａ，４３ｂが所定の圧力になった所で、マスク８１とペリクル８２の貼付けが完了し、露光用原版８３を得ることができる（図３、Ｓ８参照）。
【００２９】
次に、ゲートバルブ７３ｃを開き、露光用原版８３を搬送ステージ７１ｃより７１ｂに移載し、ゲートバルブ７３ｃを閉じる。
さらに、露光用原版８３をマッピングステージ３２上の計測位置に移載し、分光計測器３１にて検査（透過・反射）を実施して、露光用原版８３の検査を終了する（図３、Ｓ９参照）。
【００３０】
次に、ゲートバルブ７３ｂを開き、露光用原版８３をマッピングステージ３２上の計測位置から搬送ステージ７１ｂ、７１ａと順次移載し、ゲートバルブ７３ｂを閉じる。
【００３１】
次に、ゲートバルブ７３ａを開き、移載ロボット７２ａてに露光用原版８３を搬送ステージ７１ａよりロード・アンロード部１０の台座１１ｃに移載し、一連の洗浄、検査を終了する（図３、Ｓ１０参照）。
上記マスクとペリクルの洗浄、検査、貼り合わせを行う露光用原版の検査方法については、光洗浄ユニット２０と分光検査ユニット３０とを１ラインの場合で説明したが、光洗浄ユニット２０と分光検査ユニット３０とをそれぞれ、マスク用とペリクル用の２ライン設けることにより、同時平行で効率良く洗浄、検査を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の露光用原板の検査装置及び検査方法にて、マスク、ペリクル洗浄、検査、マスクとペリクルの貼り合わせを行うことにより、マスク、ペリクルの光学的に不透明な吸光物質の除去、検査を容易に行うことができ、真空紫外線領域（波長２００ｎｍ以下）対応の高品質の露光用原板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光用原版の検査装置の構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の露光用原版の検査装置の一実施例を示す装置構成概略図である。
【図３】本発明の露光用原版の洗浄、検査、貼り合せの工程フローを示す説明図である。
【符号の説明】
１０……ロード・アンロード部
１０ａ……格納部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……台座
２０……光洗浄ユニット
２１……エキシマ紫外線ランプ
２２……シャッター
３０……分光検査ユニット
３１……分光計測器
３２……マッピングステージ
４０……貼り合わせユニット
４１ａ、４１ｂ……加圧台
４２ａ、４２ｂ……加圧器
４３ａ、４３ｂ……圧力計
５０……中央制御ユニット
５１……入力部
５２……制御部
５３……格納部
５４……表示モニター
５５……判定部
６０……ガス供給制御ユニット
６１……酸素ガス制御部
６２……窒素ガス制御部
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ……除電器
６４……真空装置
７０……搬送手段
７１……搬送ステージ
７２ａ、７２ｂ……移載ロボット
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ｄ……ゲートバルブ
８１……マスク
８２……ペリクル
８３……露光用原版
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ……酸素濃度計
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ……露天計
９３……除害器
９４ａ、９４ｂ、９４ｃ……差圧計
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ……圧力制御排気弁
９６ａ、９６ｂ、９６ｃ……バルブ

Claims (6)

1. フォトマスクまたはレチクル等のマスクとペリクル膜付きペリクルフレーム（以下、ペリクルと称す）を洗浄、検査して、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせて作製する露光用原版を検査する装置において、少なくとも前記ペリクルとマスクを洗浄するエキシマ紫外線ランプを備えた光洗浄ユニットと、分光計測器とマッピングステージとを備えた分光検査ユニットと、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせる貼り合わせユニットと、前記各ユニットの酸素ガス制御部と不活性ガス制御部とを備えたガス供給制御ユニットと、入力部と出力部と格納部と表示モニターと判定部とを備えた中央制御ユニットと、マスク、ペリクル、露光用原板を各ユニット間及び各ユニット内で移動させる搬送手段とを備えていることを特徴とする露光用原板の検査装置。
2. 前記光洗浄ユニットには、ペリクルの接着層を保護するためのシャッターが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の露光用原板の検査装置。
3. 前記光洗浄ユニットと、分光検査ユニットと、貼り合わせユニットと、ガス供給制御ユニットとには、それぞれ除電器を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光用原板の検査装置。
4. フォトマスクまたはレチクル等のマスクとペリクル膜付きペリクルフレーム（以下、ペリクルと称す）を洗浄、検査して、前記マスクと前記ペリクルを貼り合わせて作製する露光用原版を検査する方法において、窒素と酸素の混合ガス雰囲気でエキシマ紫外線ランプを照射して前記マスク及び前記ペリクルを洗浄する工程と、波長１５７ｎｍを計測範囲に含む波長で前記マスク及び前記ペリクルの透過率及び／または反射率を計測する工程と、不活性ガスを充填した状態で前記マスクとペリクルを貼り合わせて露光用原板を作製する工程とを少なくとも有していることを特徴とする露光用原板の検査方法。
5. 前記光洗浄ユニットでペリクルにエキシマ紫外線ランプを照射し、洗浄する際ペリクルの接着層がシャッターで保護されていることを特徴とする請求項４に記載の露光用原板の検査方法。
6. 前記マスク及び前記ペリクルを洗浄する工程、前記マスク及び前記ペリクルの透過率及び／または反射率を計測する工程、前記マスクとペリクルを貼り合わせて露光用原板を作製する工程ではそれぞれ除電された状態で作業が行われていることを特徴とする請求項４または５に記載の露光用原板の検査方法。

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