JP3934115B2 - フォトマスク用基板、フォトマスクブランク、及びフォトマスク - Google Patents

Description

本発明は、表示装置を製造する際のリソグラフィー技術においてパターン転写に用いられる大型フォトマスクの基板に関する。

フォトマスクは、透光性基板上に遮光膜パターンが形成されたものとして知られている。このフォトマスクに用いられる基板は、合成石英ガラス等からなる表面形状が四角形の基板が用いられるが、その表面は、フォトマスクを使用する際の光の散乱等を考慮して、鏡面研磨されているのが一般的である。また、側面部に残る研磨溝に存在するゴミが、フォトマスク製造時に表面に付着して異物欠陥になる等、品質に悪影響を与えることを防止するために、基板の側面部（端面及び面取り面）を鏡面研磨するこという技術が特許文献１に開示されている。
特開昭５６−４６２２７号公報

ところで、フォトマスクには、例えば、半導体製造の際に縮小投影露光装置（ステッパ）を用いたパターン転写に用いられるフォトマスク（レチクル）や、液晶ディスプレイのＴＦＴアレイ等、表示装置の製造の際に等倍の一括露光の方式を用いた露光装置であるマスクアライナを用いたパターン転写に用いられるフォトマスク等がある。ステッパ用のフォトマスクとマスクアライナ用のフォトマスクとでは、フォトマスクのサイズが異なる。ステッパ用のフォトマスクは、５インチ角又は６インチ角の正方形が一般的であるが、マスクアライナ用フォトマスクの場合は、モニター及びＴＶ表示画面サイズに基づき長方形ものもが一般的である。そして、この種のフォトマスクは、表示画面の大面積化及び多数画面を一度に製造する要求等により、基板サイズが大型化する傾向にある。
半導体製造用のフォトマスクでは、特許文献１に記載されているように、基板の側面部が鏡面研磨されていることは実用化されている。しかしながら、表示装置用の大型なフォトマスクにおいては、特に側面部を鏡面にする要求はなく、側面部は粗面のままであるのが実情であった。さらに、マスクアライナにおけるフォトマスクの検出を基板の側面部で行うことをしている例もあり、その場合基板の側面部が鏡面であると反射光が検出できないという問題もあり、むしろ粗面とすることが望まれていた。

しかしながら、近年においては、表示装置用フォトマスクにおいてもパターンの微細化、高精度化が進み、製造工程中でフォトマスクに付着する異物欠陥の管理をより厳しく行う必要がでてきた。
例えば、従来は、図２に示されるように、適当な粗さのダイヤツールを回転させることにより端面（Ｔ面）及び面取り面（Ｃ面）が研磨されていたが、その仕上がりは研磨方向に研磨溝が入っている。この研磨溝１にパーティクル２が潜在的に溜めこまれ、それが洗浄により除々に吐き出され、フォトマスク表面にパーティクル２’が付着し、何度も洗浄を行っても近年要求される欠陥レベルのフォトマスクが得られないという状況となる（図３参照）。
さらに、フォトマスクの保管冶具や洗浄装置等の保持冶具等においては、基板の側面部を支持するものがほとんどであるため、表面の粗い側面部と前記冶具とが接触することにより、前記冶具が削られて発塵するという問題もある。
そこで、上記の大型のフォトマスクにおいても、基板の側面部を鏡面にすることが考えられる。しかしながら、フォトマスクは、その製造時及び使用時において、通常、人手によって基板の側面部を持ち取り扱われることが多いが、大型化が進む中、基板の重量も増加し（約１ｋｇ〜１５ｋｇ）、ハンドリングを非常に慎重に行う必要がある。このような状況の下、側面部を鏡面にすると、側面部が非常に滑りやすく、ハンドリングする際にフォトマスクを落下する危険性が増してしまい、フォトマスクを安全に取り扱う事ができなくなるいう大きな問題点があった。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、側面部からのパーティクルの発生を低減し、かつ側面部をハンドリングする際に滑り難い大型なフォトマスク用基板を得ることを目的とする。

本発明は以下の構成を有する。
（構成１） 表面及び裏面からなる主表面と、板厚方向に形成される端面と、前記端面と表面及び裏面との間に形成される面取り面とを有する、透光性のフォトマスク用基板において、
前記基板は、主表面のサイズが一辺が３００ミリメートル以上であり、
前記端面及び前記面取り面は、表面粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．３μｍの粗面であることを特徴とするフォトマスク用基板。
（構成２） 前記端面及び前記面取り面は、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．３μｍの粗面であることを特徴とする構成２に記載のフォトマスク用基板。
（構成３） 表面及び裏面からなる主表面と、板厚方向に形成される端面と、前記端面と表面及び裏面との間に形成される面取り面とを有する、透光性のフォトマスク用基板において、
前記基板は、主表面のサイズが一辺が３００ミリメートル以上であり、 前記端面及び前記面取り面は、粒度が＃７００〜＃２４００の研磨冶具を用いて研磨された粗面であることを特徴とするフォトマスク用基板。
（構成４） 表面及び裏面からなる主表面と、板厚方向に形成される端面と、前記端面と表面及び裏面との間に形成される面取り面とを有する、透光性のフォトマスク用基板において、
前記基板は、主表面のサイズが一辺が３００ミリメートル以上であり、
前記端面を粗面とし、面取り面を前記端面より表面粗さの小さい面としたことを特徴とするフォトマスク用基板。
（構成５） 前記端面は、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上であることを特徴とする構成４に記載のフォトマスク用基板。
（構成６） 構成１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスク用基板の表面に、遮光性膜を有することを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成７） 構成１〜５から選ばれる一項に記載のフォトマスク用基板の表面に、遮光性膜パターンを有することを特徴とするフォトマスク。

本発明によれば、側面部をハンドリングする際に滑り難く、かつ各種洗浄方法に応じて側面部からのパーティクルの発生を効果的に低減した、大型なフォトマスク用基板を得ることができた。

図１（１）は大型フォトマスク用基板の側面図、（２）は大型フォトマスク用基板の平面図、（３）は大型フォトマスク用基板の側面部の部分拡大図、である。
本発明において、大型フォトマスクとは、矩形基板又は正方形基板の一辺（Ｌ）が（好ましくは各辺が）３００ｍｍ以上のものをいう。矩形基板の場合は、短辺が３００ｍｍ以上である。具体的には、３３０×４５０ｍｍ、３９０×６１０ｍｍ、５００×７５０ｍｍ、５２０×８００ｍｍ、又はそれ以上のものがある。
尚、四辺全てが３００ｍｍ以上の、より大型のフォトマスクについて、本発明はより効果的である。
大型フォトマスクにおいて、その厚さｂは、おおよそ５〜１５ｍｍであり、面取り面（Ｃ面）の幅ａは０．３〜１．３ｍｍとなっている。

（実施の形態１）
実施の形態１は、大型フォトマスク用基板の側面部を構成する面取り面（Ｃ面）及び端面（Ｔ面）を、基板全周に亘り、表面粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．３μｍの粗面とした大型フォトマスク用基板の例である。
ここで、Ｃ面及びＴ面の表面粗さ（Ｒａ）が、０．０３より小さいと、滑りやすく、人手で持つときに非常に危険が伴う。また、Ｃ面及びＴ面の表面粗さ（Ｒａ）が、０．３より大きいと、側面部によるパーティクルの発生が著しい。
Ｃ面及びＴ面の表面粗さ（Ｒａ）の好ましい下限は、０．０５μｍ以上が好ましく、さらには０．１μｍ以上であり、０．１５μｍ以上がさらに好ましい。Ｃ面及びＴ面の表面粗さ（Ｒａ）の好ましい上限は、０．２５μｍ以下であり、０．２μｍ以下がさらに好ましい。
つまり、本発明において、側面部の「表面粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．３μｍの粗面」とは、側面部からのパーティクルの発生を低減し、かつ側面部をハンドリングする際に滑り難くできるという双方の作用効果を効果的に発揮し得る所定の表面粗さを有する粗面をいう。尚、ここで言う粗面とは、通常０．０１μｍ以下の鏡面よりも粗い面であり、準鏡面（０．０３〜０．１μｍ位）のものも含まれる。ハンドリングの観点からは、０．１μｍより大きい、すりガラス状（半透明）の表面の方が好ましいが、パーティクルの発生の観点からは準鏡面の表面が好ましい。

次に、上記実施の形態１に係る大型フォトマスク用基板の製法例について説明する。
上記所定範囲の粗面を得るには、粒度が＃７００〜＃２４００の研磨冶具を用い、粒度等の条件を適宜調整して研磨を行う方法が適用できる。このような研磨冶具としては、例えば、ダイヤツール（所定の粗度のダイヤモンド粒子が埋めこまれたホイール状の研磨砥石）が挙げられる。
粒度が＃７００以上の研磨冶具を用いると、Ｒａ≦０．３μｍとすることができる。
粒度が＃２４００以下の研磨冶具を用いると、Ｒａ≧０．０３μｍとすることができる。
尚、＃８００〜＃１０００の粒度の研磨冶具を用いるとさらに好ましい。
尚、上記所定範囲の粗面を得るための研磨方法については、研磨剤を用いて、研磨パッドや研磨ブラシを用いた研磨方法でもよい。この研磨方法を用いると、ダイヤツールを用いた場合と比べ、同じ表面粗さであっても、研磨溝を構成する曲面が緩やかとなり、研磨溝に溜めこまれるパーティクルを低減できるので好ましい。

（実施の形態１に係る実施例１）
フォトマスク用基板の側面部（Ｃ面及びＴ面）を、基板全周に亘り、粒度が＃８００のダイヤツールで研磨した。その結果、側面部（Ｃ面及びＴ面）は、Ｒａが０．２μｍの粗面に仕上がった。この表面は、目視では、透き通りのない半透明の表面である。ここで、表面粗さＲａは、側面部における任意の場所の約１０ｍｍの線上で測定を行った。
この基板上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにディップ洗浄を施した。その後、この洗浄後のフォトマスクブランク表面の異物検査を行ったところ、基板の側面部から発生したと思われるパーティクルはほとんど検出されなかった。
また、この基板は、人手によるハンドリングを特に問題なく行うことができた。

（実施の形態２）
実施の形態２は、大型フォトマスク用基板の側面部を構成する面取り面（Ｃ面）及び端面（Ｔ面）を、基板全周に亘り、前記端面Ｔを粗面とし、面取り面Ｃを前記端面よりも表面粗さの小さい面とした大型フォトマスク用基板の例である。
ここで、面取り面Ｃを前記端面よりも表面粗さの小さい面とすることにより、次のような利点がある。
第１に、基板やフォトマスクブランク、フォトマスクの洗浄においては、（１）基板を洗浄液に浸漬する、所謂ディップ洗浄や（２）洗浄液を供給しながら基板を回転させる、所謂スピン洗浄の他に、（３）基板の表面をスポンジやブラシ等の洗浄冶具を接触させながら擦る、所謂スクラブ洗浄等がある。スクラブ洗浄においては、基板及び／又は洗浄冶具を移動させながら基板表面全面を擦るが、その際にＣ面に洗浄冶具が接触してしまうため、Ｃ面に潜在的に存在する異物が特に問題となる（図４参照）。従って、Ｃ面を前記端面よりも表面粗さの小さい面とすることによりＣ面の研磨溝をＴ面よりも少なくすことにより、スクラブ洗浄においてＣ面から発生するパーティクルを著しく低減し、その結果、側面部から発生するパーティクルを低減することが可能となる。
第２に、フォトマスクの保管冶具や洗浄装置等の保持冶具等に基板を支持させるときに基板の側面部で支持させる場合においては、主にＣ面が接触することが多く（図５参照）、特に基板をセットするときに、Ｃ面をガイドに滑らせることが多いため、Ｃ面により冶具を擦ってしまうことが多かった。従って、Ｃ面を前記端面よりも表面粗さの小さい面とすることにより、側面部から発生する発塵を著しく低下することが可能となる。
ここで端面よりも表面粗さの小さい面は、実質的に研磨溝がなくなる程度であることが望ましい。具体的には、面取り面（Ｃ面）の表面粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍ、さらには０．０５μｍより小さい鏡面又は準鏡面であることが好ましい。
実施の形態２では、端面Ｔを粗面とすることにより、滑り難くなり、安全にハンドリングが可能となる。また、端面Ｔは、スクラブ洗浄において、洗浄冶具（スポンジ、ブラシ等）との接触が少ないため、パーティクルの原因となるゴミが研磨溝から掃き出される危険性が少ないため、粗面であってもさほど問題とならない。
ここで、端面Ｔの粗面の程度（下限）は、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍより大きいことが好ましく、０．１μｍ以上のすりガラス状（半透明）の表面がさらに好ましく、０．１５μｍ以上がさらに好ましい。
尚、端面Ｔの粗面の程度（上限）は、表面粗さ（Ｒａ）が、０．３μｍより大きくてもよいが、好ましくは、０．３μｍ以下とすることにより、ディップ洗浄等でも端面からのパーティクルの発生を防止することができる。端面Ｔの粗面の程度（上限）は、表面粗さ（Ｒａ）が、０．２５μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下がさらに好ましい。

次に、上記実施の形態２に係る「大型フォトマスク用基板の側面部を構成するＣ面及びＴ面を、基板全周に亘り、前記端面Ｔを粗面とし、面取り面Ｃを前記端面よりも表面粗さの小さい面とした大型フォトマスク用基板」の製法例について説明する。
製法例としては、Ｃ面とＴ面が異なる粗さになるように、別々、又は一緒にダイヤツールなどを用いて研磨する方法が適用できる。
尚、Ｃ面の鏡面研磨のみを研磨剤と研磨冶具（研磨パッド又は研磨ブラシ等）を用いた研磨方法としてもよい。この研磨方法を用いると、ダイヤツールを用いた場合と比べ、同じ表面粗さであっても、研磨溝を構成する曲面が緩やかとなり、研磨溝に溜めこまれるパーティクルを低減できるので好ましい。

（実施の形態２に係る実施例２）
フォトマスク用基板の側面部（Ｃ面及びＴ面）を、＃４００の粗さのダイヤツールで研磨した。その結果、側面部（Ｃ面及びＴ面）は、それぞれ、Ｒａが０．４μｍの粗面に仕上がった。この表面は、目視では、透き通りのない半透明の表面である。
次に、Ｃ面のみが研磨される＃２４００のダイヤツールを用いて、Ｃ面を鏡面仕上げした。Ｃ面は、目視では透き通った表面となる。Ｃ面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍより小さい鏡面であった。尚、表面粗さＲａの測定は、実施の形態１に係る実施例１と同様に行った。
この基板上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにスクラブ洗浄を施した。その後、この洗浄後のフォトマスクブランク表面の異物検査を行ったところ、基板の側面部から発生したと思われるパーティクルはほとんど検出されなかった。
また、この基板は、Ｔ面が粗面となっているので、人手によるハンドリングを特に問題なく行うことができた。

（比較例１）
フォトマスク用基板の側面部（Ｃ面及びＴ面）を、＃４００の粗さのダイヤツールで研磨した。その結果、側面部（Ｃ面及びＴ面）は、それぞれ、Ｒａが０．４μｍの粗面に仕上がった。
この基板にディップ洗浄を施した。その後、この洗浄後のフォトマスクブランク表面の異物検査を行ったところ、基板の側面部から発生したと思われるパーティクルが多数存在した。そして、洗浄を８回以上繰り返しても、パーティクルの数が所定の範囲に減少しなかった。また、この基板にスクラブ洗浄を施した結果も同様で、多数回洗浄しても、パーティクル数が所定の範囲に減少しなかった。

図１（１）は大型フォトマスク用基板の側面図、図１（２）は大型フォトマスク用基板の平面図、図１（３）は大型フォトマスク用基板の側面部の部分拡大図、である。 端面（Ｔ面）及び面取り面（Ｃ面）を同時研磨できるダイヤツールを適用した研磨方法を説明するための図である。 図２のダイヤツールによって形成される研磨溝からパーティクルが発生する様子を説明するための図である。 スクラブ洗浄においてＣ面と洗浄冶具との接触によってＣ面に潜在的に存在する異物が特に問題となることをを説明するための図である。 フォトマスクを保管冶具にセットした状態等を説明するための図であり、図５（１）は側面図、図５（２）は図５（１）の部分拡大図である。 実施の形態２で用いたＣ面のみが研磨されるダイヤツールを適用した研磨方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 研磨溝
２ パーティクル
２’パーティクル
Ｔ面 端面
Ｃ面 面取り面

Claims (5)

1. 表面及び裏面からなる主表面と、板厚方向に形成される端面と、前記端面と表面及び裏面との間に形成される面取り面とを有する、透光性のフォトマスク用基板において、
   前記基板は、主表面のサイズが一辺が３００ミリメートル以上であり、
   前記端面を粗面とし、面取り面を前記端面より表面粗さの小さい面としたことを特徴とするフォトマスク用基板。
2. 前記端面は、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク用基板。
3. 前記端面の表面粗さＲａが０．０３〜０．３μｍであり、前記面取り面の表面粗さＲａが０．１μｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク用基板。
4. 請求項１〜３から選ばれるいずれか一項に記載のフォトマスク用基板の表面に、遮光性膜を有することを特徴とするフォトマスクブランク。
5. 請求項１〜３から選ばれるいずれか一項に記載のフォトマスク用基板の表面に、遮光性膜パターンを有することを特徴とするフォトマスク。

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