JP2008249854A - フォトマスクの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスクに付着する異物は現像残りであるフォトレジストである。この残留した異物は薬液や純水と空気を混合した２流体気液のいずれか単独では容易に除去できない。また、２流体気液を用いる場合はミスト飛沫が生じやすく、これがフォトマスクに再付着すると容易に除去できなかった。
【解決手段】低速で回転するテーブル３にフォトマスク１を載置し、薬液を噴射する工程を行い、次に２流体気液を噴射する工程を実施することでフォトマスク１を洗浄する。その後、回転テーブル３を高速で回転させながら乾燥工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体やＬＣＤ用カラーフィルタ等を製造する際に使用するフォトマスク洗浄方法および洗浄装置に関するものである。

半導体やＬＣＤ用カラーフィルタ等の製造では、フォトマスクを介して紫外線照射を行うため、フォトマスクに欠陥や異物が存在すると、それが転写の際に投影されてしまう。そのためフォトマスクの表面（裏面）上の異物は除去する必要がある。

このようなフォトマスクに付着する異物を除去するために、薬液浸漬や塗布（スピン方式等）といった様々なフォトマスクの洗浄方法が提案されているが、強固に付着した異物を除去するためには、ブラシなどによる物理的作用を施した洗浄を実施する必要がある。

しかしながら、ブラシなどによる物理的な洗浄では、ブラシの押し込みが強過ぎる場合、フォトマスクのパターンを損傷する可能性がある。そのため、ブラシの押し込み量等微妙な調整が必要であり、フォトマスクに異物が強固に付着している場合、１回の洗浄では除去することが困難であった。

そこで、液体と気体を混合した２流体を使って、洗浄する方法が提案されている。たとえば、特許文献１では、ミスト化された微小な水滴をウェハ上に高速に噴出する２流体ジェットノズルを有する洗浄方法が開示されている。この発明では、ウェハはノズルに対向するように保持されたまま回転する。そしてウェハの中心から外側にノズルを複数回スキャンし、２回目以降のスキャンの際の噴出速度は、１回目のスキャンの際の噴出速度より速くする。
特開２００４−３３５６７１号公報

フォトマスクに付着する異物としては、被感光物であるフォトレジストである場合がほとんどである。フォトレジストは一般に粘着性の物質である場合が多く、薬液に浸漬させたり、２流体で物理的な衝撃を与えるだけでは容易に取れない場合が多い。

また、２流体の場合は水滴が微細なミスト状になる場合が多く、このようにミスト化した飛沫が被洗浄物に付着すると、細かい水跡となって、除去が困難になる。

本発明のフォトマスク洗浄方法は以上のような課題に鑑み想到されたものである。具体的には、本発明のフォトマスク洗浄方法は、該フォトマスクに対して処理液および帯電防止型２流体気液の噴射を行い、該フォトマスクを回転させながら該フォトマスクと接触した薬液を排除し、該フォトマスクを高速回転させることにより乾燥させることを特徴とする。

以上説明したように本発明は、フォトマスクを回転させながら洗浄処理を行い、その後高速回転によって乾燥させるが、２流体気液の噴霧によりフォトマスクを傷つけることなくフォトマスクに強固に付着した異物を除去することができ、フォトマスクの洗浄効果を向上させることができる効果を有する。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の洗浄方法を実施するフォトマスク洗浄装置の一例を示す側面図である。図２は、図１の上面図である。

処理槽４は、フォトマスクを載置するための回転テーブル３を有する。回転テーブル３は回転軸２に支持されており、図示しない制御系と駆動部によって所定の速度で回転することができる。また、処理槽４は回転軸３に近いほど底面が高くなる形状を有する。このような形状にすることで、フォトマスクにかけられた種々の液体を外周部へ導き排水されやすくなる。

フォトマスク１を載置する回転テーブル３は、フォトマスクの下側面の洗浄が行いやすく、裏まわりした処理液も洗浄を行いやすくするため、強度が保てる範囲で細い部材で構成するのが好ましい。

処理槽４の上部には、回転テーブルに載置されるフォトマスクに薬液を吐出する薬液吐出ノズル７と２流体気液吐出ノズル６がある。薬液吐出ノズルと２流体気液吐出ノズルは１つの支柱に設けられている。

また、処理槽４の上部にはすすぎ用の上側純水吐出ノズル５が設けられている。回転テーブル３の下側には下側純水吐出ノズル８が設けられており載置されたフォトマスクは上側面と下側面が同時に純水ですすぎができる。

ここで、薬液吐出ノズル７と２流体気液吐出ノズル６は、回転テーブル下側に設置されていてもよい。しかし、回転テーブル３の下側からの薬液などの吐出は、回転テーブル３のアーム部分や、フォトマスクを固定するチャックなどがあるため、十分に噴射できないという理由と、その後のすすぎによって薬液などを完全に除去できないおそれもあるという理由により、行わないほうが好ましい。フォトマスクの裏面を洗浄する場合は、フォトマスクをひっくり返して行うのがよい。

フォトマスクを洗浄するために用いる薬液としては、非イオン系、アニオン系あるいはカチオン系の界面活性剤や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液、純水等が挙げられるが、フォトマスクが接触するフォトレジストの種類によって溶解し易い適当な薬液を選択する必要がある。

フォトマスクを洗浄するために用いる２流体気液は、純水と空気を同時に吐出したものである。使用する純水は静電気発生によるマスクパターン損傷を防ぐためにＣＯ_２バブリングした純水を用いるのが好ましい。

次にこのような洗浄装置を用いが本発明の洗浄方法について説明する。フォトマスク１はフォトレジストと接触した面を上側面として回転テーブル３に載置する。固定したフォトマスクはゆっくりと回転されながら、薬液吐出ノズル７から薬液が噴射される。薬液はフォトレジスト全面にいきわたるように噴出される。これは薬液塗布工程である。次に２流体気液によってフォトマスクを洗浄する。

フォトマスク１に処理液および２流体気液や純水を噴射するときは、フォトマスクをゆっくりと回転させながら噴射する。フォトマスクの回転数としては、好ましくは２００ｒｐｍ以下、より好ましくは１００ｒｐｍ以下である。フォトマスクを回転させることによって、常にフォトマスクに接触する薬液および２流体気液が新しくなり、かつゆっくりと回転させることで処理液が飛散し、ミスト飛沫になることを抑制する。

２流体気液は、液体と気体が混合されたもので、物理的な衝撃の作用があり、付着物を除去することができる。しかし一方で回転するフォトマスクによって、非常に微細な液滴や気滴（ミスト飛沫）となり、フォトレジストに付着すると細かい水跡や気泡跡となって容易には除去できない。そこで薬液や２流体気液、純水を用いる際は、回転テーブルはゆっくりと回転させる。２流体気液を噴射する工程は２流体気液噴射工程である。

薬液および２流体気液の吐出方法については、ノズルを複数個設置することで薬液および２流体気液の当たる領域を増し洗浄効果を高くする方法と、ノズルを適当な数設置し、ノズルを揺動させることでフォトマスク全面に薬液および２流体気液を接触させる方法があるが、どちらの吐出方法を使用してもよい。

薬液または２流体気液による洗浄後、水洗によってすすぎを行う。このときは上側純水吐出ノズル５と下側純水吐出ノズル８の両方を用いてすすぎを行う。これはすすぎ工程である。下面からの水洗は、裏周りした薬液を除去するのに効果的である。

すすぎの後、フォトマスクを高速回転させることによってフォトマスク上の水分を振り切り乾燥させる乾燥工程を行う。フォトマスクの回転数は、好ましくは２００〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは、３００〜６００ｒｐｍである。あらかじめ２００ｒｐｍ程度の回転数まで大半の水滴を除去した後、３００〜６００ｒｐｍまで回転数を上げてフォトマスクを乾燥させても良い。

すすぎの直後に最初時間をかけて回転数をあげるのは、ミスト飛沫の発生を抑えることができるので好適である。回転の数の加速は３ｒｐｍ／ｓｅｃから６ｒｐｍ／ｓｅｃが好適である。これ以上の加速度であるとすすぎの純水が細かく飛び散り、ミスト飛沫になってしまう。

また、乾燥させるための所用時間は、好ましくは６０〜３００ｓｅｃ、より好ましくは９０〜１５０ｓｅｃである。フォトマスクマスクを高速回転させることによって水滴を除去するのでフォトマスク上の水滴を完全に除去でき、かつフォトマスクをミスト飛沫によって再汚染しないようにできるだけ短い乾燥時間であることが望ましい。

本発明の方法を実施する洗浄装置では、載置されたフォトマスクの上方が開放になっているのが好ましい。乾燥工程を行う際にはミスト飛沫の再付着を防止するのがよく、処理槽が密閉された状態であるよりも、開放された状態であるほうが、ミスト飛沫が逃げやすく、フォトマスクへの再付着が起こりにくいからである。

本発明のフォトマスク洗浄方法は、フォトマスクを回転させることによって常に新しい処理液がフォトマスクに接触するので洗浄効果が高い。さらに２流体気液を噴射することでフォトマスクに強固に付着した異物を、フォトマスクに傷をつけることなく取り除き洗浄できることを特徴としている。

以下、好ましい実施態様を用いて本発明を更に詳しく説明するが、用いた実施様態によって本発明の効力は何ら制限されるものではない。
（実施例１）
本実施例で用いる薬液７および純水５を吐出するノズルは、両端がテーパ状の山形分布フラット・スプレーパターンで、圧力が０．１ＭＰａのときに０．９Ｌ／ｍｉｎとなり、スプレー角度が５０°であるものを用いた。

２流体気液吐出ノズル６は、吐出噴口がチップ状で、スプレーパターンが薄くシャープなフラットコーンタイプのものである。液圧が０．３ＭＰａ（空気圧力０．３ＭＰａ）のときに、噴霧量が０．６Ｌ／ｍｉｎで消費空気量（ＣＤＡ）が４９Ｌ／ｍｉｎの比率で吐出され、スプレー角度が６０°であるものを用いた。２流体気液吐出ノズルから吐出される噴霧の平均粒子径は２０〜２５０μｍであった。また、２流体気液に使用する純水は、静電気発生によるフォトマスクのパターン損傷を防止するため、ＣＯ_２バブリングにより静電気発生量を５０Ｖ以下にした純水を用いた。

薬液を吐出する薬液吐出ノズル７は、フォトマスク１の上側に、両端のノズルがフォトマスクの半面を覆うように均等に６個設置し、フォトマスクが５０ｒｐｍで回転することにより全面に洗剤が塗布できる機構とした。また、薬液吐出ノズルは、フォトマスク１の上面から１５４ｍｍの位置とした。

上側純水吐出ノズル５は、フォトマスクの上側でかつ、洗剤ノズルと別の支柱に設置されており、両端のノズルがフォトマスクの半面を覆うように均等に６個設置され、フォトマスク１が５０ｒｐｍで回転することにより全面に洗剤が塗布できる機構とした。また、上側純水吐出ノズルは、フォトマスク１の上面から１５４ｍｍの位置とした。また、下側純水吐出ノズル８は、フォトマスク１の下面より角度調節可能に３箇所設置し、フォトマスク１裏面への純水噴射を可能とした。

２流体気液吐出ノズル６は、フォトマスク１の上側でかつ、薬液吐出ノズルと同じ支柱に３つ設置されており、真ん中のノズルがフォトマスクの中心位置となるように設置した。なお、２流体気液吐出ノズル６の位置は、フォトマスクの上方５０ｍｍの高さになるように調整されている。

２流体気液吐出ノズル６は、フォトマスク１の上面で１８°の範囲を３ｄｅｇ／ｓｅｃでスキャン式に２０回往復揺動し、フォトマスクが５０ｒｐｍで回転することにより全面に２流体が噴霧できる機構とした。また、２流体ノズルは、フォトマスク１の上面から１５４ｍｍの位置に設置した。

フォトマスクはカラーフィルタの構造に使用しているもので、主に付着する異物はレジストである。よって洗浄に用いた薬液は現像液としても用いられることがあるＴＭＡＨを使用した。

フォトマスクの表面（裏面）に異物が存在すると、それが転写の際に投影されてしまうためフォトマスクの表面（裏面）上の異物は除去する必要がある。そのため、フォトマスクに異物が付着した際は、マスクを洗浄しなければならない。

まず、回転テーブル３にフォトマスク１を露光時にレジストと向かいあう面を上にして設置した。回転テーブル３は１００ｍｍの高さを持ったピンチャック９を有し、回転テーブル３とフォトマスク１との間に隙間を設けた。フォトマスク１の大きさは８００ｍｍ×９６０ｍｍ×８ｍｍ、材質は石英ガラスであった。

フォトマスク１を５０ｒｐｍで回転させ、フォトマスク１の上側１５４ｍｍの位置に存在する薬液吐出ノズル７からＴＭＡＨを０．９Ｌ／ｍｉｎで１２０秒間散布した。その後、薬液吐出ノズル７と同じ支柱に設置され、フォトマスク１の上側５０ｍｍの位置に存在する２流体気液吐出ノズル６から、空気圧が０．２ＭＰａ、液圧が０．２ＭＰａで噴霧量が０．５Ｌ／ｍｉｎで消費空気量が３６Ｌ／ｍｉｎの比率の２流体気液を噴出した。この際、２流体気液を、フォトマスク１の上面を１８度の角度の範囲で３ｄｅｓ／ｓｅｃのスキャンを２０回往復揺動しながら噴霧した。

この結果、２流体気液をフォトマスク１の上面全面に噴出することができる。さらにこの方法であれば、用役使用量が少なくて済む。

２流体噴霧後、フォトマスク１の回転数を６０ｒｐｍにし、直ちに上側純水ノズルから０．９Ｌ／ｍｉｎの流量で純水をフォトマスク１に３００秒間を吐出した。同時に、０．９Ｌ／ｍｉｎの流量でフォトマスク１の下側にある下側純水吐出ノズル８から純水を吐出し、フォトマスクの裏面に回ったＴＭＡＨの除去を行った。この際、純水がフォトマスク１の上面を完全に覆っている状態を形成していた。

純水によるＴＭＡＨのすすぎ後、３０秒かけてフォトマスク１の回転を２００ｒｐｍにし、フォトマスク１に付着している大半の純水を除去した。この際のフォトマスクの加速は４．６ｒｐｍ／ｓｅｃで、ミスト飛沫は発生しなかった。その後３０秒かけてフォトマスク１の回転数を４５０ｒｐｍにし、この回転数のまま４０秒間フォトマスク１を回転させた。その後３０秒かけてフォトマスク１の回転を停止し、フォトマスク１に付着している純水を完全に除去した。フォトマスク１の乾燥工程では、回転中央にフォトマスク１の上下面よりＣＤＡを３０Ｌ／ｍｉｎで噴射し、フォトマスク中央にある純水を除去しやすいようにした。

その後、フォトマスク１を裏返し、固定した後６０ｒｐｍで回転させ、上側純水吐出ノズル５から純水を０．９Ｌ／ｍｉｎの流量で２４０秒間を吐出した。この際もフォトマスク１の裏面からの純水吐出を上述と同様に行った。その後の乾燥工程も上述と同様の操作で行った。

（実施例２）
２流体気液吐出ノズル６からの噴霧を、空気圧が０．２ＭＰａ、液圧が０．３ＭＰａに変更した。すなわち、空気圧は同じで液圧を高くした。この時、霧量は０．９Ｌ／ｍｉｎで、消費空気量は２４Ｌ／ｍｉｎの比率とした。この条件で実施例１と同様の手順によりフォトマスクの洗浄を行った。

（実施例３）
２流体気液吐出ノズル６からの噴霧を、空気圧が０．３ＭＰａ、液圧が０．３ＭＰａに変更した。すなわち、実施例１に対して空気圧も液圧も高くした。この時の噴霧量は０．６Ｌ／ｍｉｎで消費空気量は４９Ｌ／ｍｉｎの比率とした。その他の条件は実施例１と同じようにしてフォトマスクの洗浄を行った。

（実施例４）
２流体気液吐出ノズル６をスキャン運動させずに、フォトマスク１の上側反面に噴霧できるように２流体ノズル６を等間隔に６個設置し、実施例３と同様の条件でフォトマスクの洗浄を行った。

（比較例１）
比較例１では、２流体気液吐出ノズル６を使用せずに、薬液とすすぎだけを実施例１と同様の条件行った。

以上の実施例および比較例について、それぞれの条件で洗浄したフォトマスクが清浄な状態になっているかどうかの確認を以下の方法で行った。

フォトマスク洗浄後、日立ハイテク製露光機ＬＥ８０００Ａを用いてプロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量４０ｍＪ／ｃｍ^２の条件でガラス基板に露光を行った。ガラス基板としては、７３０×９２０ｍｍの無アルカリガラスで、ブラックペーストを塗布してオーブン内で１３５℃、１６５秒間セミキュアし、さらにポジ型レジスト（ローム＆ハース社 ＳＣ３２Ａ）をスリットダイコーターで塗布し、９０℃、１６５秒間ベークしたものを用いた。

露光後、ＴＭＡＨを２重量％含んだ２３℃の水溶液を現像液として、基板を６０秒間現像液にディップさせてポジ型レジストの現象とブラックペーストのエッチングを行った。

フォトマスクに欠陥や異物が存在すると、露光の際に投影されてしまうためフォトマスクの欠陥や異物の形状で現像残り（黒欠陥）が発生する。この現像残りの確認を、タカノ製パターン検査装置にて行って、フォトマスクの洗浄度合いを判定した。基板による評価でｎ=３で行い、同一部分に同じ形状の現像残りが存在した場合、フォトマスク上に異物が存在しているとした。実施例１〜４および比較例１の結果を表１に示す。

「２流体条件」は２流体気液の液圧と空気圧の値をＭＰａ（メガパスカル）を単位として表したものである。「現像の残り」は、上記のガラス基板上の現像残りの個数である。用役使用量は、２流体気液の純水と消費空気量（ＣＤＡ）をＬ／ｍｉｎ（リットルパーミニット）で表したものである。

実施例と比較例を対比すると、２流体気液を用いない比較例１は現像残りが５個あるのに対して２流体気液を用いた洗浄方法では３個以下であった。従って、薬液だけではとれない現像残りが２流体気液を用いることで除去できる。

次に２流体気液を用いた実施例１乃至４の間で見ると、実施例１に対して、純水の液圧を高くした実施例２は現像残りが３個から２個へ減った。これに対して、実施例１に対して液圧も空気圧も高くした実施例３は現像残りが３個から０個に減っている。これから、２流体気液の吐出条件は液圧だけでなく空気圧も高くしたほうが、より洗浄効果が向上する。

また、実施例３と実施例４を比較すると現像残りの個数が共に０個であることから、洗浄効果は同じと考えられる。しかし、用役使用量が実施例３の方が実施例４のおよそ半分でよい。これは固定された２流体気液吐出ノズルを６つ設置するよりも、３個のノズルを揺動させた方が用役使用量が少なくて済むことを示している。

上記の結果より、２流体気液を使用することにより、フォトマスク上に付着した強固な異物を完全に除去し、また、ミスト飛沫などによって再汚染させることなくフォトマスクを洗浄することができた。また、２流体気液吐出ノズルの数を３個にし、揺動運動させることにより、用役量を半減させ、同等の洗浄効果が得られた。

本発明の洗浄方法を実施する洗浄装置の一例を示す側面図である。 図１の上面図である。

符号の説明

１ フォトマスク
２ 回転テーブル回転軸
３ 回転テーブル
４ 処理槽
５ 上側純水吐出ノズル
６ 上側２流体気液吐出ノズル
７ 上側薬液吐出ノズル
８ 下側純水吐出ノズル
９ スペーサー

Claims (4)

1. フォトマスク上の残留塗膜を溶解する薬液を噴射する薬液塗布工程と、
   前記フォトマスクに２流体気液を噴出する２流体気液噴射工程と、
   前記２流体気液噴射工程の後に純水を噴出するすすぎ工程とを有するフォトマスク洗浄方法。
2. 前記すすぎ工程は前記フォトマスクの裏面側も同時に行う請求項１記載のフォトマスク洗浄方法。
3. 前記すすぎ工程の後に、前記フォトマスクを回転させながら乾燥させる乾燥工程を有する請求項１若しくは２の何れか１に記載のフォトマスク洗浄方法。
4. 前記乾燥工程の際の前記フォトマスクの回転数は、前記すすぎ工程以前の際のフォトマスクの回転数より高い請求項３記載のフォトマスク洗浄方法。
   
   
   

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