JP2015025894A - フォトマスク及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電破壊を防止できる裏面保持式の露光装置に適用可能なフォトマスクとその製造方法を提供する。【解決手段】マスクパターン４が形成された透明基板１の膜面側に、マスクパターン４と導通する導電膜２が設けられ、この導電膜２が透明基板１の膜面側から側面部に達する。このような構成のフォトマスクによると、裏面保持式の近接露光装置に取り付けてもチャージアップしにくく、静電破壊によるパターンの消失を効果的に防止できる。【選択図】図１

Description

本発明は、静電破壊によるパターンの消失を防止できる裏面保持式の露光装置にも適用可能なフォトマスクとその製造方法に関する。

フォトマスク使用時のハンドリング中に起こり得うるパターンの静電破壊を抑制するために、パターンが形成されている膜面上に透明導電膜を形成すると共に導電膜を接地する技術が知られている（特許文献１、２）。例えば、特許文献２では、「フォトマスクの一方の面に透明導電膜を形成し、該フォトマスクを電気的にアースに落として露光する」液晶表示装置の製造方法を開示している。

特開２００９−８６３８３号公報 特開平３−２５５４２１号公報

しかしながら、フォトマスクが大きな露光基板上を一定距離ずつ移動するステップ式の近接露光方式の露光装置等においては、フォトマスクと露光基板の間隔が狭いため、フォトマスクを膜面側から保持することができない。そのため、フォトマスクを膜面側ではなく裏面側から保持する機構が採用されている。このような場合、膜面側に導電膜を設けても、それだけではフォトマスクを保持する基板保持部（基板フォルダー）側に静電気を逃がすことができない。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、裏面保持式の露光装置にも適用可能な静電破壊によるパターンの消失を防止できるフォトマスクとその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るフォトマスクは、マスクパターンが形成された膜面側に
前記マスクパターンと導通する導電膜が設けられ、
前記膜面側からフォトマスクの側面部に達することを特徴とする。

或いは、前記導電膜はさらに前記フォトマスクの裏面側の周縁部に達していてもよい。

上記の構成において、前記導電膜は、金属酸化物又は金属窒化物で構成されていてもよい。

前記導電膜は、ダイアモンドライクカーボンで構成されていてもよい。

本発明に係るフォトマスクの製造方法は、近接露光用フォトマスクを形成するための透明基板上の一主面及びその側面部に導電膜を形成して連続した１つの導電膜を形成する導電膜形成工程と、
前記導電膜上にマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
を含むことを特徴とする。

前記導電膜形成工程において、導電膜をさらに透明基板の裏面側周縁部にも形成する導電膜形成工程を含んでいてもよい。

本発明に係るフォトマスクによると、基板保持部がフォトマスクの裏面側周縁部に設けられた裏面保持式の露光装置によってフォトマスクを裏面側から保持しても、膜面側にチャージアップした静電気を基板保持部を介して除電することができ、静電破壊によるパターンの消失を効果的に防止することができる。

フォトマスク１０を裏面保持式の近接露光装置に載置し、露光基板１００に対向させた状態の断面図 フォトマスク１０の製造工程を示す工程断面図 （Ａ）導電膜の成膜工程を示す図、（Ｂ）パターン層の成膜工程を示す図、（Ｃ）感光性樹脂の塗布工程を示す図 フォトマスク１０の製造工程を示す工程断面図 （Ｄ）現像工程を示す図、（Ｅ）エッチング工程を示す図、（Ｆ）フォトマスを示す図 （Ａ）導電膜２を成膜する際に用いる基板トレー３１の平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ断面図 第３の実施形態のフォトマスク 静電破壊の実験に用いたマスクパターン

以下、本実施形態について図面を参照して詳述する。各図における符号が同じ構成は、同一のものであることを示している。本実施形態の記載は本発明の技術的思想を理解するために合目的的に解釈され、本実施形態の記載に限定解釈されるべきものではない。

（第１の実施形態）
図１は、フォトマスク１０を裏面保持式の近接露光装置に載置し、露光基板１００に対向させた状態の断面図を示している。但し、露光装置は基板保持部２１のみが示されている。基板保持部２１がフォトマスク１０を裏面で保持する機構は、真空吸着方式や静電チャック方式など、公知の方式を用いることができる。

図１に示すように、フォトマスク１０はマスクパターン４が設けられる膜面側を下向きにして露光基板１００の露光面と対向するように保持され、フォトマスク１０の裏面側から露光光を照射できるように構成されている。

フォトマスク１０は、透明基板１の膜面側の表面、側面及び裏面側周縁部に亘り連続した１つの導電膜２を有する。そして、膜面側の導電膜上にはマスクパターン４が設けられている。マスクパターン４は金属或いは金属酸化物の単層膜又は積層膜などの導電性部材で構成されており、導電膜２と電気的に接続されている。一方、基板保持部２１は接地されており、透明基板１の裏面側周縁部と電気的に接続されている。

導電膜２は、膜厚が１０［ｎｍ］〜２００［ｎｍ］程度で露光光（例えば、ｇ線、ｈ線、ｉ線（すなわち波長３６５[ｎｍ]〜４３６[ｎｍ]の紫外光等））に対する透過率が８５％程度以上を実現する既知の透明導電膜で構成される。この導電膜２のの材質は、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２等の金属酸化物や、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｎＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の金属窒化物を用いることができる。導電性及び透明性を失わない程度の量であれば、さらに他の物質を含んでいてもよい。

以上のような構成により、裏面保持式の露光装置にも適用可能な静電破壊によるパターンの消失を防止できるフォトマスクが実現される。

（第２の実施形態）
図２（Ａ）〜図３（Ｆ）は、第１の実施形態で説明したフォトマスク１０の製造方法を示す工程断面図である。まず、図２（Ａ）に示すように、透明基板１の一主面上に導電膜２を成膜する。このとき、導電膜２が膜面側だけでなく透明基板１の側面部ＬＳや裏面側周縁部ＢＥにも同時に（又は順次に）、導電膜２を堆積する。

導電膜２の成膜方法としては、スパッタリング法その他の物理気相成長法（ＰＶＤ、Physical Vapor Deposition）や化学気相成長法（ＣＶＤ、Chemical Vapor Deposition）等、公知の成膜方法で成膜することができるがいずれの場合にも裏面側周縁部に達する程度にカバレッジの良い成膜条件で成膜すると一度の成膜で一括して形成することができる。

図４（Ａ）は透明基板１上に導電膜２を成膜する際に用いる基板トレー３１と透明基板１の位置関係を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ断面図を示す。基板トレー３１は中央部に金属微粒子を通過させるための大きな窓枠部３２を有する矩形状の部材であり、矩形状の透明基板１の四隅を支持することができる。さらに、図４（Ａ）に示すように、透明基板１を設置した状態で窓枠部３２を透明基板の四辺中央部付近で部分的に拡大する矩形状の開口部３３を有し、この開口部３３を通じて成膜装置からの飛来粒子を透明基板１の側面部に到達させることができる。

基板トレー３１はさらに、導電膜２が成膜される側面部及び裏面側周縁部に、導電膜を構成する飛来粒子（例えばスパッタリング法の場合、ターゲットから飛来するスパッタ粒子）を案内する断面が略Ｌ字状の、ガイド部３４を有する。この開口部３３及びガイド部３４によって導電膜２の成膜時に飛来粒子が裏面側に回り込みやすくなり、カバレッジの良い一括成膜が可能となる。但し、このような基板トレーを用いずに側面部や裏面部のみ別途成膜してもよい。

以後の工程は通常のフォトリソグラフィー工程である。先ず、図２（Ｂ）に示すように、導電膜２上にマスクパターンを形成するためのパターン層３（後にパターンが形成されることになる金属薄膜層を意味する）を成膜する。次に、図２（Ｃ）に示すように、パターン層３上に感光性樹脂５を塗布し、その後、描画装置を用いて必要なパターンを描画する。

次に、図３（Ｄ）に示すように、描画したパターンを現像してパターン５Ａを形成する。次に、図３（Ｅ）に示すように、感光性樹脂５のパターン５Ａをエッチングマスクとしてパターン層３をエッチングしてマスクパターン４を形成し、その後感光性樹脂５を除去することで、図３（Ｆ）に示すような、膜面から側面を介してフォトマスクの基板裏面側周縁部に達する導電膜を具備するフォトマスク１０を得ることができる。

以上のように、本実施形態のフォトマスクによると、裏面保持式の近接露光装置に取り付けてもチャージアップしにくく、静電破壊によるパターンの消失を効果的に防止できる。なお、裏面保持式でない露光装置に対しても、導電膜が接地される限り、チャージアップの抑制効果は発揮される

（実験例）
図６は、静電破壊の実験に用いたマスクパターンを示す図である。図６に示すように、上記フォトマスクのテスト用基板として、膜面側の導電膜６２上に基準となる一つの孤立パターンＡ１と、面積を異ならせた４つの矩形状の孤立パターンＢ１〜Ｂ４をそれぞれ形成し、さらに、静電破壊し易くするために、孤立パターンＡ１と孤立パターンＢ１〜Ｂ４との間に対向するラインパターンＬ１、Ｌ２を設けた。そして、膜面側を帯電させて各パターンの静電破壊試験を実施した。孤立パターンはクロム膜と酸化クロム膜の積層膜（膜厚２５０［ｎｍ］）とし、下層には裏面側周縁部に達する導電膜６２が設けられているものを用いた。

孤立パターンＡ１と孤立パターンＢ１〜Ｂ４の面積比及びラインパターン間隔Ｄは以下のとおりとした。
（１）面積比
テストパターンａ Ａ１：Ｂ１＝１：２
テストパターンｂ Ａ１：Ｂ２＝１：３
テストパターンｃ Ａ１：Ｂ３＝１：４
テストパターンｄ Ａ１：Ｂ４＝１：５
（２）ラインパターン間隔Ｄ
Ｄ＝２、４、６、８、１０［μｍ］（５種類）
（３）帯電量（印加電圧値Ｖ（絶対値））
Ｖ＝１、２、３、４、５［ｋＶ］（５段階）

実験の結果を表１に示す。
［表１］

ただし、表中の○はラインパターンの損傷（欠損）が無かったことを示し、×はラインパターンが損傷したことを示す。

テストパターンａにおいてラインパターン間隔Ｄが２［μｍ]の場合及びテストパターンｄにおいてラインパターン間隔Ｄが８［μｍ]及び１０［μｍ]の場合に印加電圧４［ｋＶ］でラインパターンに損傷が見られたが、いずれの条件においても孤立パターンＡ、Ｂ１〜Ｂ４自体に損傷は見られなかった。

（比較例）
比較のため、従来のフォトマスクとして上記条件において導電膜６２が無い膜構成のフォトマスクを試作して、同様の静電破壊試験を実施した。

パターンの損傷、パターンの欠損が発生する電圧をテストパターンａ〜ｄ、ラインパターン間隔Ｄ＝２、４、６、８、１０［μｍ］について印加電圧Ｖ＝１、２、３、４、５［ｋＶ］のそれぞれについて調べたところ、テストパターンｃ、ｄでは全てのラインパターン間隔でパターン欠損が見られた。テストパターンａ，ｂでは、ラインパターン間隔Ｄ＝２［μｍ］の 場合に４［ｋＶ］の印加電圧でパターン欠損が見られた。

すなわち、孤立パターンＢ１〜Ｂ４へ面積が大きくなるに伴って、また、膜面側の帯電量の増加に伴って、各孤立パターンに損傷を受ける傾向があることがわかった。特に、孤立パターンＢ３及びＢ４では、すべての条件（ラインパターンの間隔Ｄ、膜面側の帯電量）において孤立パターンＡ１及びＢ３（又はＢ４）への損傷が確認された。

以上のことから、本実施形態のフォトマスクのような構成を採用し、裏面保持式の露光装置を用いた場合でも静電破壊によるパターンの消失を効果的に防止できることが確認された。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態のフォトマスク４０を示す図である。フォトマスク４０は、透明基板１の膜面側の表面及び側面に亘り連続した１つの導電膜４２を有する。導電膜４２は、上記導電膜２と同様の厚さ、透過率、材質及び膜構成である。このような構成により、膜面側と側面部とが導通している。

フォトマスク４０は、第１の実施形態で説明したフォトマスク１０と異なり、フォトマスクの裏面上に導電膜が形成されていない点が異なる。図５に示すように、露光装置の基板保持部が基板側面部を保持する構造にすれば裏面周縁部に導電膜が形成されていなくてもよい。本実施形態では基板保持部２１に導電性治具２２を接続し、導電膜４２との電気的導通を確保しているこのような構成により、マスクパターン４に静電気がチャージアップしにくくなり、絶縁破壊によるパターンの消失を防止できる。なお、基板保持部２１と導電性保持具２２とが一つの部材で構成されていてもよい。

フォトマスク４０は、上記フォトマスク１０の製造方法において導電膜の成膜工程はガイド部３４が無い基板トレーを用いて導電膜を透明基板１上に成膜し、その他の工程は同様にすることで得ることができる。

（第４の実施形態）
フォトマスクは高価なガラス基板等を用いるため、使用後は全てのマスクパターンを全て除去してガラス基板の状態に戻して再利用する。しかしながら、マスクパターン除去後、基板上にマスクパターンの形状等を反映した数ナノｍ程の微細な凹凸が形成され易かった。凹凸は物理的ないし化学的な研磨手段等によって除去されうるが、工程が増えるため、リサイクルコストの増大する要因となっていた。透明導電膜をマスクパターンの下層に設けた場合、十分な膜厚があればこのような凹凸はなくなるであろうが、露光光の波長に対して十分な透過率を確保する必要があるために膜厚はある程度の薄さに制限され、導電膜に金属酸化物や金属窒化物を用いた場合では、マスクパターン剥離後に形成される基板上の凹凸が完全には無くならなかった。

本願発明者の検討により、上記第１又は第２実施形態のフォトマスクにおいて、特に、導電膜２にダイヤモンドライクカーボン（Diamond Like Carbon、以下「ＤＬＣ」という。）膜を用いることにより、マスクパターン及び導電膜の剥離後の凹凸を完全に消失させることが可能となることが分かった。これは、ＤＬＣは、露光光に対して高い透過率を実現できる透明導電膜であることに加え、硬質でかつ酸やアルカリに対してほとんど不活性であるという性質を有するためと考えられる。

本実施形態によると、第１又は第２の実施形態に記載した効果に加えて、フォトマスクのリサイクル性能を向上させることができる。

１ 透明基板
２ 導電膜
２ａ、２ｂ、２ｃ 導電膜
３ パターン層
４ マスクパターン
５ 感光性樹脂
１０ フォトマスク
２１ 露光装置の基板保持部
２２ 導電性治具
３０ フォトマスク
３１ 基板トレー
３３ 開口部
１００ 露光基板

Claims (6)

1. フォトマスクであって、
   マスクパターンが形成された膜面側に
   前記マスクパターンと導通する導電膜が設けられ、
   前記膜面側からフォトマスクの側面部に達することを特徴とするフォトマスク。
2. 前記導電膜はさらに前記フォトマスクの裏面側の周縁部に達することを特徴とするフォトマスク。
3. 前記導電膜は、金属酸化物又は金属窒化物で構成されることを特徴する請求項１又は請求項２に記載のフォトマスク。
4. 前記導電膜は、ダイアモンドライクカーボンで構成されることを特徴する請求項１又は請求項２に記載のフォトマスク。
5. 近接露光用フォトマスクを形成するための透明基板上の一主面及びその側面部に導電膜を形成して連続した１つの導電膜を形成する導電膜形成工程と、
   前記導電膜上にマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
   を含むフォトマスクの製造方法。
6. 前記導電膜形成工程において、導電膜をさらに透明基板の裏面側周縁部にも形成する導電膜形成工程を含む請求項５記載のフォトマスクの製造方法。

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