DE3889053T2

DE3889053T2 - Photomasken.

Info

Publication number: DE3889053T2
Application number: DE3889053T
Authority: DE
Inventors: Junji Hirokane; Tetsuya Inui; Michinobu Mieda; Yoshiyuki Nagahara; Kenji Ohta; Akira Shibata; Kazuo Van
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2008-10-01
Also published as: EP0310412B1; EP0574092B1; DE3889053D1; EP0574092A1; DE3856089T2; CA1315023C; DE3856089D1; EP0310412A2; EP0310412A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Photomaske, die in der Herstellung von optischen Speichereinrichtungen verwendet wird, mit welchen Information optisch aufgezeichnet, wiedergegeben und gelöscht werden können.
Eine herkömmliche Photomaske besteht, wie in Figur 5 gezeigt, aus einem lichtdurchlässigen Substrat 11 und musterförmigen Metallschichten 12 aus Ta, Cr, Ti oder dergleichen, die in das Substrat 11 eingegraben sind. Eine andere herkömmliche Photomaske besteht, wie in Figur 6 gezeigt, aus einem lichtdurchlässigen Substrat 11 und musterförmigen Metallschichten 12, die auf der Oberseite des Substrats 11 angeordnet sind. Wenn Führungsrillen mit einer Breite von 0,6-1,3 µm unter Verwendung der Photomaske auf einem Glassubstrat gebildet werden, das eine optische Speichereinrichtung bildet, muß die Photomaske in Kontakt mit einem Photolack gebracht werden, der auf das Glassubstrat gebracht ist, so daß das Masken-Muster der Metallschichten 12 auf den Photolack übertragen werden kann.
Wenn die Übertragung der Photomaske auf den Photolack durchgeführt ist, ist die Photomaske verschmutzt, weil Stücke des Photolacks an der Photomaske hängenbleiben und/oder Staub in den Zwischenraum zwischen dem Photolack und der Photomaske eindringt. Um Verschmutzungen von der Photomaske zu entfernen, wird die Photomaske einer Ultraschallreinigung unterzogen, was ein Abblättern der Metallschichten 12 verursacht, was zu einem Verlust des Masken-Musters der Metallschichten 12 führt. Ferner tritt, wenn die in Figur 5 gezeigte Photomaske in Kontakt mit einem Photolack gebracht wird, der auf das Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung aufgebracht ist, statische Elektrizität auf und sammelt sich in dem lichtdurchlässigen Substrat 11 an, welches nicht leitfäig ist, was Schäden in den Metallschichten 12 verursacht.
Die Photomaske dieser Erfindung, die die oben diskutierten und viele anderen Nachteile und Nängel des Standes der Technik überwindet, weist ein lichtdurchlässiges Substrat, eine Mehrzahl von lichtabschirmenden Schichten auf, welche auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die lichtabschirmenden Schichten ein Masken-Muster bilden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Schutzschicht über der Oberfläche des Substrats einschließlich der lichtabschirmenden Schichten angeordnet ist, um so die lichtabschirmenden Schichten zu schützen, und daß die lichtabschirmenden Schichten in dem Substrat eingegraben sind.
Die Schutzschicht ist vorzugsweise aus einer elektrisch leitfähigen Substanz oder aus einer dielektrischen Substanz hergestellt.
Die lichtabschirmenden Schichten können in dem Substrat eingegraben sein, so daß die äußere Oberfläche jeder der lichtabschirmenden Schichten bündig mit der Oberfläche des Substrats ist.
Die lichtabschirmenden Schichten können auch in dem Substrat eingegraben sein, so daß der obere Bereich jeder der lichtabschirmenden Schichten aus der Oberfläche des Substrats herausragt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Photomaske ein lichtdurchlässiges Substrat und eine Mehrzahl von lichtabschirmenden Schichten auf, die ein Masken-Muster bilden, wobei die lichtabschirmenden Schichten in dem Substrat vergraben sind, so daß die äußere Oberfläche von jeder der lichtabschirmenden Schichten entweder oberhalb oder unterhalb, aber nicht bündig, mit der Oberfläche des Substrats ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die lichtabschirmenden Schichten aus einer leitfähigen Substanz hergestellt und ragen aus der äußeren Oberfläche des Substrats heraus.
Mithin ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung es, die Ziele zu erreichen, (1) eine Photomaske zu schaffen, in der lichtabschirmende Schichten durch eine Schutzschicht geschützt sind, so daß die lichtabschirmenden Schichten nicht abgetragen werden können, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Photomaske führt; (2) eine Photomaske zu schaffen, in der, wenn die oben erwähnte Schutzschicht leitfähig ist, diese leitfähige Schicht, wenn die Photomaske in Kontakt mit einem Photolack gebracht wird, der auf dem Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung aufgebracht ist, in Kontakt mit dem Photolack kommt und daher keine statische Elektrizität auftritt noch sich in dem lichtdurchlässigen Substrat der Photomaske ansammelt, so daß Beschädigungen der Metall schichten der Photomaske verhindert werden können, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Photomaske führt.
Die Erfindung wird weiter durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer Ausführungsform der Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Dicke einer leitfähigen Schicht aus Ta und der Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlen für die Fälle zeigt, in denen die lichtdurchlässige Schicht, welche auf dem lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist, leitfähig ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer anderen Ausführungsform der Photomaske gemäß der vorliegenden Erf indung zeigt;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer weiteren Ausführungsform der Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer herkömmlichen Photomaske zeigt; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil einer anderen herkömmlichen Photomaske zeigt.
Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Photomaske dieser Erfindung, bei der ein lichtdurchlässiges Substrat 1, welches zum Beispiel aus Quarz oder Kalknatron hergestellt ist, eine Mehrzahl von Metallschichten 2, welche darin vergraben sind, und eine lichtdurchlässige Schicht 3 aufweist, die über der Oberfläche des Substrats 1 einschließlich der Metallschichten 2 angeordnet ist.
In der Ausführungsform von Fig. 1 ist die Oberfläche von jeder der Metallschichten 2 bündig mit der Oberfläche des Substrats 1, das die Metallschichten 2 enthält. Die Metallschichten 2 können aus Ta, Ti, Cr, Mo oder ähnlichen metallischen Materialien zur Abschirmung von Licht hergestellt sein. Die Metallschichten 2 können auch aus einer Substanz wie etwa TaSr, MoSi oder dergleichen hergestellt sein, die wenigstens eines der oben erwähnten metallischen Materialien enthalten. Bei der Herstellung der Ausführungsform von Fig. 1 wird das Substrat 1 geätzt, um bestimmte Bereiche des Substrats 1, welche dem gewünschten Masken- Muster entsprechen, zu entfernen, und dann wird das oben erwähnte Metallschichtmaterial in den geätzten Bereiche des Substrats 1 aufgebracht, um die lichtabschirmenden Metallschichten 2 in dem gewünschten Masken-Muster zu erhalten. Das Muster der Metallschichten 2 schirmt das Substrat 1 gegen elektromagnetische Strahlung wie etwa Ultraviolettstrahlen ab, wenn das Substrat 1 mit einer solchen Strahlung bestrahlt wird. Wenn ein Photolack in Negativart zur Herstellung der Führungsrillen einer optischen Speichereinrichtung verwendet wird, sind die oben erwähnten Metallschichten 2 in den Bereichen des Substrats 1 angeordnet, die den durch eine Entwicklungsbehandlung zu entfernenden Bereichen des Photolacks entsprechen, wohingegen, wenn ein Photolack in Positivart benutzt wird, die oben erwähnten Metallschichten 2 in den Bereichen des Substrats 1 angeordnet sind, die den Bereichen des Photolacks entsprechen, die nach einer Entwicklungsbehandlung bestehen bleiben sollen.
Die lichtdurchlässige Schicht 3, die zum Schutz der Metallschichten 2 dient, ist aus einer dielektrischen Substanz, wie etwa SiO&sub2; oder dergleichen hergestellt. Die Dicke der Schicht 3 beträgt vorzugsweise etwa 3 bis 300 nm. Wenn die Schicht 3 zu dünn ist, ist die Schutzwirkung für die Metallschichten 2 vermindert. Wenn die SiO&sub2; Schicht 3 zu dick ist, kann die Übertragung des Masken-Musters der Metallschichten 2 auf den Photolack, der auf ein Glassubstrat aufgebracht ist, das eine optische Speichereinrichtung bildet, nicht mit absoluter Genauigkeit ausgeführt werden.
Da die Metallschichten 2 von der Schicht 3 bedeckt sind, werden die Metallschichten 2, sogar wenn die Photomaske einer Ultraschallbadreinigung unterzogen wird, nicht abgetragen. Wenn ferner diese Schicht 3 aus SiO&sub2; besteht, neigt sie dazu, an einer in dem Substrat 1 enthaltenen SiO&sub2; Komponente durch Adhäsion hängenzubleiben, wenn das Substrat aus einem Glasmaterial hergestellt ist, wie etwa Quarz, Kalknatron oder dergleichen, so daß die SiO&sub2; Schicht 3 eine hervorragende Schutzschicht zum Schutz der Metallschichten 2 wird.
Eine Photomaske der Ausführungsform von Fig. 1 mit einem Quarz- Substrat 1, Chromschichten (Cr) 2 und einer SiO&sub2; Schicht 3 wurde bei der Herstellung der Führungsrillen der Glassubstrate eines bestimmten Typs einer optischen Speichereinrichtung verwendet. Obwohl der Übertragungsvorgang mehrere tausendmal unter Verwendung der Photomaske dieser Erfindung ausgeführt wurde, wurden keine Verluste an dem Masken-Muster der Metallschicht 2 beobachtet. Andererseits war das Masken-Muster einer Kontroll-Photomaske, die keine SiO&sub2; Schicht 3 enthielt, beschädigt, nachdem der Übertragungsvorgang einige Male wiederholt worden war.
Die Photomaske dieser Erfindung ist nützlich für die Herstellung optischer SPeichereinrichtungen wie etwa optischer Magnetplatten oder dergleichen. Generell weist die optomagnetische Platte eine dünne Metallschicht als Speichermedium auf, die aus einer Legie rung aus Seltenerdelementen und Übergangselementen hergestellt ist. Die dünne Legierungsschicht neigt dazu, aufgrund von Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff schadhaft zu werden. Durch Verwendung der Photomaske dieser Erfindung wird das Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung Licht ausgesetzt, um ein latentes Bild entsprechend dem Führungsrillenmuster zu bilden, und das Glassubstrat wird einer Entwicklungsbehandlung und einer Ätzbehandlung unterzogen, woraus die Führungsrillen in dem Glassubstrat resultieren. Dann wird eine dünne Legierungsschicht aus Seltenerdelementen und Übergangselementen auf dem Glassubstrat gebildet. Gemäß dem oben beschriebenen Weg gelangt man zu einer optischen Speichereinrichtung mit hoher Qualität, da kaum eine Möglichkeit besteht, daß Sauerstoff und/oder Feuchtigkeit das Speichermediurn durch das Glassubstrat erreicht.
Zusätzlich zu SiO&sub2; kann die Schicht 3 aus anderen dielektrischen Substanzen bestehen, solange sie lichtdurchlässig sind, wie beispielsweise ein Nitrit wie etwa AlN, Si&sub3;N&sub4;, TaN oder der gleichen; oder eine Legierung der oben erwähnten Metalle. Obwohl die oben erwähnte Metallschicht 2 eine einzelne Schicht hergestellt aus einem oben erwähnten Metall ist, kann sie auch als doppellagige Schicht oder-als dreilagige Schicht bestehend aus dem Metall und einem Oxid des Metalls hergestellt sein. Ferner ist die lichtabschirmende Schicht nicht auf Metallschichten 2 beschränkt, sondern sie kann auch aus Schichten anderer Materialien bestehen, durch die Licht abgeschirmt wird und durch die ein Masken-Muster gebildet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Typs ist die lichtdurchlässige Schicht 3 aus einem leitfähigen Material wie Ta, Ti, Mo, Ni, AuCr, InO&sub2; oder dergleichen hergestellt. Wenn die lichtdurchlässige Schicht 3 aus einer Ta-Dünnschicht besteht, wird deren Dicke etwa im Bereich von 2 bis 10 nm festgelegt.
Die Ta-Dünnschicht 3 der Photomaske wird in Kontakt mit einem Photolack gebracht, der auf das Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung aufgebracht ist, und das Glassubstrat wird mit ultravioletten Strahlen durch die Photomaske bestrahlt. Danach wird das Glassubstrat einer Entwicklungsbehandlung und einer Ätzbehandlung unterzogen, woraus Führungsrillen in dem Glassubstrat resultieren. Da die Ta-Dünnschicht 3, die leitf ähig ist, in Kontakt mit dem Photolack gebracht wird, tritt keine statische Elektrizität noch Aufladung in dem Glassubstrat während des Belichtungsvorgangs auf.
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke der Ta-Dünnschicht 3 und der Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen, was zeigt, daß die Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen mit steigender Dicke der Ta-Dünnschicht 3 abnimmt. Dennoch kann durch Erhöhen der Bestrahlungsdauer mit ultraviolettem Strahlen bei erhöhter Dicke der Ta-Dünnschicht 3 eine ausreichende Belichtung erreicht werden und so die Reduzierung der Durchlässigkeit, die aus einer erhöhten Dicke der Ta-Schicht resultiert, kompensiert werden.
Fig. 3 zeigt eine andere Photomaske dieser Erfindung, die ein lichtdurchlässiges Substrat 1, welches beispielsweise aus Harz, Kalknatron oder dergleichen hergestellt ist, und Metallschichten 2 aufweist, die beispielsweise aus leitf ähigen Substanzen wie etwa Ta, Ti, NiCr, Co, TaSi, MoSi oder dergleichen hergestellt sind. Die Metallschichten 2 sind in das lichtdurchlässige Substrat 1 eingegraben, so daß ein Bereich jeder Metallschicht 2 aus der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 1, welches die Metallschichten trägt, hervorragt. Wenn die Metallschichten 2 der Photomaske in Kontakt mit einem Photolack gebracht werden, der auf dem Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung aufgebracht ist, kann Auftreten oder Ansammlung von statischer Elektrizität in dem lichtdurchlässigen Substrat 1 der Photomaske - weil die Oberseite des lichtdurchlässigen Substrats 1 der Photomaske von dem Photolack ferngehalten wird -unterdrückt werden und die Metallschichten 2 werden nicht beschädigt.
Wenn ferner die Metallschichten 2 der Photomaske in Kontakt mit dein auf das Glassubstrat aufgebrachten Photolack aufgebracht werden, ist, da die Fläche der Photomaske, die in Kontakt mit dem Photolack kommt kleiner ist als die einer Photomaske, bei der die Oberfläche der Metallfilme 2 bündig mit der Oberfläche des Substrats 1 ist, die Photomaske dieses Beispiels leichter von dem Photolack entfernbar, nachdem das Masken-Muster der Photomaske auf den Photolack übertragen worden ist.
Eine Photomaske der in Fig. 3 dargestellten Art kann auch mit einer lichtdurchlässigen Schicht 3 wie der aus Fig. 1 hergestellt werden, die die Oberfläche des Substrats 1 überdeckt, welches die Metallschichten 2 enthält.
Fig. 4 zeigt eine andere Photomaske dieser Erfindung, bei der die Metallschichten 2 in dem lichtdurchlässigen Substrat 1 eingegraben sind, so daß die Oberfläche des Substrats 1 nicht bündig mit der Oberfläche von jeder der Metallschichten 2 ist; die äußere Oberfläche von jeder der Metallschichten liegt nämlich niedriger als die Oberfläche des Substrats 1, welches die Metallschichten enthält. Wenn die Photomaske in Kontakt mit einem Photolack, welcher auf das Glassubstrat einer optischen Speichereinrichtung aufgebracht ist, gebracht wird, ist daher die Fläche der Photomaske, die in Kontakt mit dem Photolack kommt, kleiner als die der Photomaske, bei der die Oberseite jeder der Metallschichten 2 bündig mit der Oberseite des Substrats 1 ist, so daß die Photomaske leicht von dem Photolack entf ernt werden kann, nachdem das Masken-Muster der Photomaske auf den Photolack übertragen worden ist.

Claims

1. Photomaske mit einem lichtdurchlässigen Substrat (1), einer Mehrzahl von lichtabschirmenden Schichten (2), welche auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die lichtabschirmenden Schichten ein Masken-Muster bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Schutzschicht (3) über der Oberfläche des Substrats einschließlich der lichtabschirmenden Schichten angeordnet ist, um so die lichtabschirmenden Schichten zu schützen, und daß die lichtabschirmenden Schichten (2) in dem Substrat (1) eingegraben sind.

2. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) aus einer leitfähigen Substanz hergestellt ist.

3. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) aus einer dielektrischen Substanz hergestellt ist.

4. Photomaske nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche jeder der lichtabschirmenden Schichten (2) bündig mit der Oberfläche des Substrats ist.

5. Photomaske nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich jeder der lichtabschirmenden Schichten (2) aus der Oberfläche des Substrats (1) herausragt.

6. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Substanz aus der aus Ta, Ti, Mo, Ni, AuCr und InO&sub2; bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabschirmenden Schichten (2) aus einem aus der Ta, Ti, Cr und Mo aufweisenden Gruppe ausgewählten Metall hergestellt ist.

8. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Schicht (3) aus Ta mit einer Dicke von 2 bis 10 nm hergestellt ist.

9. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) aus der gleichen Substanz wie die lichtabschirmenden Schichten (2) hergestellt ist.

10. Photomaske nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabschirmenden Schichten (2) und die Schutzschicht (3) jeweils aus einem Metall hergestellt sind.

11. Photomaske nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Ta oder Ti ist.

12. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Schutzschicht (3) aus einer dielektrischen Substanz hergestellt ist.

13. Photoinaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Substanz SiO&sub2; ist.

14. Photomaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Substanz eine aus der aus AlN, Si&sub3;N&sub4; und TaN bestehenden Gruppe ausgewählte Stickstoffverbindung ist.

15. Photomaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Substanz ein aus der aus Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2; und Ta&sub2;O&sub5; bestehenden Gruppe ausgewähltes Oxid ist.