JP3329594B2

JP3329594B2 - フォトマスク用サファイヤ基板の製造方法

Info

Publication number: JP3329594B2
Application number: JP23387794A
Authority: JP
Inventors: 永一菊地; 修服部
Original assignee: 有限会社遠野精器
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH0895233A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程で使
用されるフォトマスク用透明基板及びレチクル用透明基
板として用いるサファイヤ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、主にソーダライムガラスあるい
は石英ガラスがフォトマスク用透明基板として使用され
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフォト
マスク用透明基板及びレチクル用透明基板においては、
機械的耐久性に乏しいため、ガラス面に傷やたわみが発
生するという課題があった。

【０００４】サファイヤガラスはモース硬度９と高いた
め、フォトマスク用透明基板又はレチクル用透明基板と
して用いる５〜６インチ角のサファイヤガラスを面内を
均一を厚みで製造するのは困難であるという課題があっ
た。そして、本発明においては、５インチ角のサファイ
ヤガラスを製造したときに、面内の厚み分布が６ミクロ
ン以下に抑えるサファイヤ基板の製造方法の開発が必要
であった。

【０００５】そこで、この発明の目的は、機械的及び化
学的耐久性の高いサファイヤガラスフォトマスク用及び
レチクル用サファイヤ基板の製造方法を得ることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決すべくなされたものであり、機械的及び化学的耐久
性の高いサファイヤガラスフォトマスク用及びレチクル
用サファイヤ基板を得るものである。

【０００７】アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からサファイヤの
単結晶を作成する。作成されたサファイヤの単結晶を、
必要なフォトマスク及びレチクルの大きさと厚みに合わ
せて、サファイヤの四角形の板に切断加工する。サファ
イヤの四角形の板を、外周整形機を用いて外周仕上げを
行う。

【０００８】外周整形の終わった四角形の板の表面の研
磨を行なう。研磨方法は両面同時及び片面づつ行う方法
が取られる。表面研磨の終わったサファイヤの四角形の
板を洗浄する。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面により説明す
る。（１）実施例１図１は、本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
行程の実施例１の工程図である。

【００１０】図１において、引き上げ法或はベルヌーイ
法を用いてアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からサファイヤの単
結晶４１を作成する（工程１０１）。サファイヤの単結
晶４１の大きさは、例えば、５インチ角、６インチ角、
７インチ角の平面が充分取れる大きさを持つ。

【００１１】作成されたサファイヤの単結晶４１を、必
要なフォトマスクの大きさと厚みに合わせ、サファイヤ
の四角形の板４３に切断加工する（工程１０２）。サフ
ァイヤの四角形の板４３を、外周整形機を用いて外周仕
上げを行う。（工程１０３）。

【００１２】外周整形の終わった四角形の板４３の表面
の研磨を行なう（工程１０４）。研磨方法には、例えば
２重研磨及び３重研磨方法が有る。研磨条件は、図５及
び図６に示すものが好ましい。図５は、本発明のフォト
マスク用サファイヤ基板の製造行程における３重研磨で
使用する研磨粒子の範囲の関係を示す説明図である。

【００１３】図５において、粗研磨においては、研磨に
用いられるダイヤモンド粒子は２ミクロン以上で２０ミ
クロン以下が好ましい。特に、４ミクロン以上で８ミク
ロン以下が好ましい。仕上げにおいては、研磨に用いら
れるダイヤモンド粒子は０．２ミクロン以上で５ミクロ
ン以下が好ましい。特に、０．５ミクロン以上で３ミク
ロン以下が好ましい。

【００１４】鏡面仕上げにおいては、シリコン乳剤を用
いるのが好ましい。図６は、本発明のフォトマスク用サ
ファイヤ基板の製造行程における２重研磨で使用する研
磨粒子の範囲の関係を示す説明図である。図６におい
て、粗研磨においては、研磨に用いられるダイヤモンド
粒子は０．２ミクロン以上で２０ミクロン以下が好まし
い。特に、０．５ミクロン以上で８ミクロン以下が好ま
しい。

【００１５】鏡面仕上げにおいては、シリコン乳剤を用
いるのが好ましい。また、必要に応じてバフ法による研
磨を行う。この時の総研磨代は片面で、例えば、５０ミ
クロン程度が好ましい。表面研磨の終わったサファイヤ
基板４６を、６種類の１１工程の洗浄工程を経て（工程
２０７）、フォトマスク用サファイヤ基板が完成する
（工程２０８）。

【００１６】洗浄液の種類と使用する工程は、図７に示
すものが好ましい。図７は、本発明のフォトマスク用サ
ファイヤ基板の製造行程における洗浄液の種類と使用す
る工程の説明図である。図７において、洗浄工程６にお
いては、洗浄液として冷水を用いる。

【００１７】洗浄工程１、洗浄工程３及び洗浄工程５に
おいては、洗浄液として温水を用いる。洗浄工程４にお
いては、洗浄液としてシロリンを用いる。洗浄工程２に
おいては、洗浄液として酸（Ｓ−５９）を用いる。

【００１８】洗浄工程７、洗浄工程８、洗浄工程９及び
洗浄工程１０においては、洗浄液としてメタノールを用
いる。洗浄工程１１においては、洗浄液として塩化メチ
レンを用いる。なお、洗浄工程の数、洗浄液の種類、洗
浄液の利用の順番はこの実施例に限るものではない。

【００１９】また、必要に応じてバフ法による研磨を行
う。この時の総研磨代は片面で、例えば、５０ミクロン
内外が好ましい。完成時において、フォトマスク用サフ
ァイヤ基板の厚みは、例えば、５インチ角マスク用で１
ｍｍ〜２ｍｍの厚み、６インチ角マスク用で２ｍｍ〜６
ｍｍの厚み、７インチ角マスク用で２ｍｍ〜８ｍｍの厚
みを有するのが好ましい。

【００２０】実施例１と同様の製造方法により、レチク
ル用サファイヤ基板も製造することができる。（２）実施例２図３は、本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
行程の実施例２の工程図である。

【００２１】図４は、本発明のフォトマスク用サファイ
ヤ基板の製造工程の実施例２の説明図である。図３及び
図４において、引き上げ法或はベルヌーイ法を用いてア
ルミナ（Ａｌ₂０₃）からサファイヤの単結晶４１を作
成する（工程２０１）。

【００２２】サファイヤの単結晶４１の大きさは、例え
ば、５インチ角、６インチ角、７インチ角の平面が充分
取れる大きさを持つ。作成されたサファイヤの単結晶４
１を、センタレス研削器を用い必要なマスクの対角線の
長さを直径とする太さで外周研削を行う（工程２０
２）。

【００２３】次に、サファイヤの単結晶４１を、ラップ
法を用いて一辺の値が希望するマスクサイズになるよう
に切断し、直方体型のサファイヤの単結晶４２を作成す
る。次に、ラップ法或いはバンド法を用いて、直方体型
のサファイヤの単結晶４２を四角形の板状４３に切断す
る（工程２０３）。ラップ法の場合、研削用ダイアモン
ド粒子の大きさは４〜８ミクロンが好ましい。

【００２４】サファイヤの四角形の板４３を、外周整形
機を用いて外周の面仕上げを行う。（工程２０４）。外
周の面仕上げの終わったサファイヤの四角形の板４４の
表面の研削を行なう。研磨に使われるダイヤモンド粒子
は２０ミクロン以下が好ましい（工程２０５）。

【００２５】表面研削の終わったサファイヤの四角形の
板４５の表面の研磨を行なう（工程２０６）。研磨方法
はラップ法を用いロ−タリ−研磨機上で行う。実際の研
磨方法は、例えば２重研磨及び３重研磨方法が有る。研
磨条件は、実施例１と同様で、図５及び図６に示すもの
が好ましい。

【００２６】このときの総研磨代は、片面で、例えば、
５０ミクロン程度が好ましい。洗浄液の種類と使用する
工程は、実施例１と同様で、図７に示すものが好まし
い。完成時において、フォトマスク用サファイヤ基板の
厚みは、例えば、５インチ角マスク用で１ｍｍ〜２ｍｍ
の厚み、６インチ角マスク用で２ｍｍ〜６ｍｍの厚み、
７インチ角マスク用で２ｍｍ〜８ｍｍの厚みを有するの
が好ましい。

【００２７】実施例２と同様の製造方法により、レチク
ル用サファイヤ基板も製造することができる。図２は、
本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造方法によ
り製造したフォトマスクの説明図である。

【００２８】図２において、フォトマスク４０１は、サ
ファイヤ基板４０２の表面に遮光材としての遮光層４０
３を形成し、遮光層４０３をエッチングしてパターン４
０４を形成することにより作成する。遮光層４０３とし
ては、例えばクロム層を用いる。

【００２９】パターン４０４は、半導体回路の配線形状
に合わせて作成する。フォトマスク４０１に所定の光線
をあてて、パターン４０４の形状をウエハに転写する。
このときの倍率は、好ましくは等倍を用いる。図８は、
本発明のレチクル用サファイヤ基板の製造方法により製
造したレチクルの説明図である。

【００３０】図８において、レチクル８０１は、サファ
イヤ基板８０２の表面に遮光材としての遮光層８０３を
形成し、遮光層８０３をエッチングしてパターン８０４
を形成することにより作成する。遮光層８０３として
は、例えばクロム層を用いる。パターン８０４は、半導
体回路の配線形状の、例えば５倍の大きさに合わせて作
成する。

【００３１】レチクル８０１に所定の光線をあてて、パ
ターン８０４の形状を例えば５分の１に縮小してウエハ
に転写する。

【００３２】

【発明の効果】サファイヤガラスは高い機械的耐久性と
高い耐薬品性を有している。サファイヤガラスを用いて
フォトマスク用及びレチクル用のサファイヤ基板を実現
することによって、ガラス面上の傷及びたわみは減少す
る。

【００３３】そして、従来の石英ガラスを使用したフォ
トマスク及びレチクルに比べ、同一の強度のものが薄く
製造できるので、透過光の減衰の軽減とフォトマスク及
びレチクルの軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例１の工程図である。

【図２】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
方法により製造したフォトマスクの説明図である。

【図３】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例２の工程図である。

【図４】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例２の説明図である。

【図５】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における３重研磨で使用する研磨粒子の範囲の関係
を示す説明図である。

【図６】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における２重研磨で使用する研磨粒子の範囲の関係
を示す説明図である。

【図７】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における洗浄液の種類と使用する工程の説明図であ
る。

【図８】本発明のレチクル用サファイヤ基板の製造方法
により製造したレチクルの説明図である。

【符号の説明】４１サファイヤの原石４２直方体型のサファイヤの単結晶４３サファイヤの四角形の板４４外周の面仕上げの終わったサファイヤの四角形の
板４５表面研削の終わったサファイヤの四角形の板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/14 C30B 29/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程１０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を四角形の板（４３）に
加工する工程（工程１０２）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周を仕上げる
工程（工程１０３）と、前記外周を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の２つの表面を磨く工程（工程１０４）と、前記表面を磨いた前記サファイヤの四角形の板（４５）
を洗浄する工程（工程１０５）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
４〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨
では０．５ミクロン〜３ミクロンのダイヤモンド粒子を
用い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するフォ
トマスク用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項２】前記サファイヤの原石（４１）を用意す
る工程（工程２０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を直方体（４２）に加工
する工程（工程２０２）と、前記直方体に加工したサファイヤの原石（４２）を四角
形の板（４３）に加工する工程（工程２０３）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周面を仕上げ
る工程（工程２０４）と、前記外周面を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の表面を研削する工程（工程２０５）と、前記表面を研削した前記サファイヤの四角形の板（４
５）の表面を研磨する工程（工程２０６）と、前記表面を研磨した前記サファイヤの四角形の板（４
６）を洗浄する工程（工程２０７）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
４〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨
では０．５ミクロン〜３ミクロンのダイヤモンド粒子を
用い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するフォ
トマスク用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項３】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程１０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を四角形の板（４３）に
加工する工程（工程１０２）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周を仕上げる
工程（工程１０３）と、前記外周を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の２つの表面を磨く工程（工程１０４）と、前記表面を磨いた前記サファイヤの四角形の板（４５）
を洗浄する工程（工程１０５）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
０．５ミクロン〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用
い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するフォト
マスク用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項４】前記サファイヤの原石（４１）を用意す
る工程（工程２０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を直方体（４２）に加工
する工程（工程２０２）と、前記直方体に加工したサファイヤの原石（４２）を四角
形の板（４３）に加工する工程（工程２０３）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周面を仕上げ
る工程（工程２０４）と、前記外周面を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の表面を研削する工程（工程２０５）と、前記表面を研削した前記サファイヤの四角形の板（４
５）の表面を研磨する工程（工程２０６）と、前記表面を研磨した前記サファイヤの四角形の板（４
６）を洗浄する工程（工程２０７）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
０．５ミクロン〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用
い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するフォト
マスク用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項５】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程１０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を四角形の板（４３）に
加工する工程（工程１０２）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周を仕上げる
工程（工程１０３）と、前記外周を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の２つの表面を磨く工程（工程１０４）と、前記表面を磨いた前記サファイヤの四角形の板（４５）
を洗浄する工程（工程１０５）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
４〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨
では０．５ミクロン〜３ミクロンのダイヤモンド粒子を
用い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するレチ
クル用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項６】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程２０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を直方体（４２）に加工
する工程（工程２０２）と、前記直方体に加工した前記サファイヤの原石（４２）を
四角形の板（４３）に加工する工程（工程２０３）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周面を仕上げ
る工程（工程２０４）と、前記外周面を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の表面を研削する工程（工程２０５）と、前記表面を研削した前記サファイヤの四角形の板（４
５）の表面を研磨する工程（工程２０６）と、前記表面を研磨した前記サファイヤの四角形の板（４
６）を洗浄する工程（工程２０７）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
４〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨
では０．５ミクロン〜３ミクロンのダイヤモンド粒子を
用い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するレチ
クル用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項７】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程１０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を四角形の板（４３）に
加工する工程（工程１０２）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周を仕上げる
工程（工程１０３）と、前記外周を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の２つの表面を磨く工程（工程１０４）と、前記表面を磨いた前記サファイヤの四角形の板（４５）
を洗浄する工程（工程１０５）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
０．５ミクロン〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用
い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するレチク
ル用サファイヤ基板の製造方法。
【請求項８】サファイヤの原石（４１）を用意する工
程（工程２０１）と、前記サファイヤの原石（４１）を直方体（４２）に加工
する工程（工程２０２）と、前記直方体に加工した前記サファイヤの原石（４２）を
四角形の板（４３）に加工する工程（工程２０３）と、前記サファイヤの四角形の板（４３）の外周面を仕上げ
る工程（工程２０４）と、前記外周面を仕上げた前記サファイヤの四角形の板（４
４）の表面を研削する工程（工程２０５）と、前記表面を研削した前記サファイヤの四角形の板（４
５）の表面を研磨する工程（工程２０６）と、前記表面を研磨した前記サファイヤの四角形の板（４
６）を洗浄する工程（工程２０７）と、を有し、前記表面を磨く工程において用いる研磨材料が粗研磨で
０．５ミクロン〜８ミクロンのダイヤモンド粒子を用
い、鏡面仕上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するレチク
ル用サファイヤ基板の製造方法。