JP6111672B2 - フォトマスク用基板およびフォトマスク - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置、液晶パネルなどの製造において、フォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスクの周辺技術（フォトマスク用基板、フォトマスク）に関するものである。

一般に、この種のフォトマスクを製造する際には、まず、適温に加熱されたガラス基板の片面にクロムまたは酸化クロムなどからなる遮光膜を形成したマスクブランクスを用意する。そして、このマスクブランクスの遮光膜上にフォトレジスト（感光性樹脂）を被着した後、露光装置を使用してフォトレジスト上に所望のパターンを描画する。次に、このフォトレジストを現像して未露光部分または露光部分を除去した後、遮光膜上に残ったレジストパターンをマスクにして遮光膜をエッチングすることにより、遮光パターンを形成する（例えば、特許文献１参照）。

このようにして製造されたフォトマスクにおいては、絶縁体であるガラス基板上に遮光パターンが物理的に孤立した形で設けられることが一般的である。この場合、遮光パターンは電気的にも孤立するため、フォトマスク自体の帯電や外部からの静電気等の影響により、フォトマスクの製造時に静電破壊を起こすことがある。そのため、この静電破壊により、遮光パターンに欠陥が生じ、フォトマスクの製造時の歩留まりが低下するという不都合が生じる。

そこで、こうした静電破壊に起因する不都合の発生を抑制すべく、酸化インジウムＩｎ₂ Ｏ₃ 、酸化スズＳｎＯ₂ 、酸化亜鉛ＺｎＯなどの酸化物半導体系の材料からなる透明導電膜をガラス基板に形成した後、この透明導電膜の上に遮光膜を形成し、これをマスクブランクスとして用いる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−１０２６５５号公報（段落〔０００３〕の欄） 特開２００８−２４１９２１号公報（段落〔００１４〕、〔００１９〕の欄）

しかしながら、ガラス基板に透明導電膜を形成すると、この透明導電膜による近紫外光（約３００〜４００ｎｍの波長を持つ紫外光）の反射損失が大きいため、フォトマスクをフォトリソグラフィ工程で使用する際に、ｉ線（波長３６５ｎｍの光）を露光に用いることができない。したがって、高精細のパターンを露光することができないという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑み、静電破壊に起因する不都合の発生を抑制するとともに、露光光としてのｉ線の透過性を確保して高精細のパターンを露光することが可能なフォトマスク用基板と、このようなフォトマスク用基板を用いたフォトマスクとを提供することを目的とする。

本発明に係る第１のフォトマスク用基板（２）は、ガラス基板（３）を有し、このガラス基板の遮光膜成膜面（３ａ）に反射防止膜（４）を介して透明導電膜（５）が形成され、ｉ線の透過率が９０％以上であるフォトマスク用基板としたことを特徴とする。

本発明に係るフォトマスク（１）は、上記フォトマスク用基板（２）の前記透明導電膜（５）に、遮光パターン（６）が物理的に孤立して形成されているフォトマスクとしたことを特徴とする。

なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。

本発明に係るフォトマスク用基板は、ガラス基板の遮光膜成膜面側の最表部に透明導電膜が形成されているため、導電性を持つようになる。したがって、このフォトマスク用基板の遮光膜成膜面に形成される遮光パターンが物理的に孤立していても、静電破壊が起きにくくなる。その結果、静電破壊に起因する不都合の発生を抑制することができる。

また、本発明に係るフォトマスク用基板は、ガラス基板の遮光膜成膜面と透明導電膜との間に反射防止膜が介在し、ｉ線の透過率が９０％以上である。したがって、このフォトマスク用基板を用いたフォトマスクをフォトリソグラフィ工程で使用する際に、ｉ線を露光に用いることができる。その結果、高精細のパターンを露光することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るフォトマスクを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 同実施の形態１に係るフォトマスク用基板を示す断面図である。 光の波長と透過率との関係を表すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
図１乃至図３は、本発明の実施の形態１に係る図である。

この実施の形態１に係るフォトマスク１は、図１に示すように、所定サイズ（例えば、縦１６００ｍｍ、横１８００ｍｍ、厚さ１７ｍｍ）の平板状のフォトマスク用基板２を備えている。

このフォトマスク用基板２は、図２に示すように、合成石英ガラスからなる透明なガラス基板３を有しており、ガラス基板３の遮光膜成膜面３ａには、その全面にわたって、反射防止膜４を介して透明導電膜５が形成されている。

ここで、反射防止膜４は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ またはＺｒＯ₂ を主成分とするものである。例えば、上側（透明導電膜５側）から順にＳｉＯ₂ およびＳｉ₃ Ｎ₄ の２層構造をもつもの、Ｓｉ₃ Ｎ₄ の単層構造をもつもの、ＺｒＯ₂ の単層構造をもつもの等が挙げられる。

また、透明導電膜５は、ＳｎＯ₂ を主成分とし、このＳｎＯ₂ に対して１０質量％以下の不純物が含まれたものである。なお、ＳｎＯ₂ の導電性をさらに高めるべく、金属などの元素をＳｎＯ₂ に所定量（例えば、１０〜５０質量％）だけドープしてもよい。このような元素としては、Ｓｂ、Ｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｗ、Ｔｅなどを列挙することができる。

なお、透明導電膜５の膜厚は、２０ｎｍ以下が好ましい。透明導電膜５の膜厚が２０ｎｍを超えると、光の吸収率が大きくなるため、光の透過率が低下するからである。

また、フォトマスク用基板２の上側（つまり、透明導電膜５の表面）には、図１に示すように、クロムまたは酸化クロムなどからなる遮光膜７が形成されており、遮光膜７には遮光パターン６が物理的に孤立して形成されている。

以下、このフォトマスク１の製造方法について説明する。

まず、基板製造工程で、フォトマスク用基板２を製造する。それには、ガラス基板３の遮光膜成膜面３ａに、その全面にわたって反射防止膜４を成膜した後、この反射防止膜４の表面に、その全面にわたって透明導電膜５を成膜する。

次いで、遮光膜形成工程に移行し、このフォトマスク用基板２の透明導電膜５の表面に遮光膜７を形成する。

次に、レジスト被着工程に移行し、この遮光膜７の上側に、その全面にわたってネガ型のフォトレジスト（図示せず）を塗布して被着する。

その後、レジストパターン描画工程に移行し、露光装置（図示せず）により、このフォトレジスト上に所望のレジストパターンを描画する。

次いで、現像工程に移行し、このフォトレジストを現像してフォトレジストの未露光部分を除去する。これにより、所望のレジストパターンが完成する。

その後、遮光パターン形成工程に移行し、遮光膜７上に残ったレジストパターンをマスクにして遮光膜７をエッチングすることにより、遮光膜７に遮光パターン６を形成する。

最後に、レジスト除去工程に移行し、遮光膜７上に残ったフォトレジストを薬品（剥離剤）を用いて除去する。すると、フォトマスク１が完成する。

ここで、フォトマスク１の製造が終了する。

このようにして製造されたフォトマスク１においては、ガラス基板３の遮光膜成膜面３ａ側の最表部に透明導電膜５が形成されているため、フォトマスク用基板２のガラス基板３の遮光膜成膜面３ａが導電性を持つようになる。したがって、このガラス基板３の遮光膜成膜面３ａに形成される遮光パターン６が物理的に孤立していても、フォトマスク１自体の帯電が防止され、静電破壊が起きにくくなる。これに加えて、フォトマスク１の外周部などにアース（図示せず）を設置してガラス基板３の遮光膜成膜面３ａを除電することにより、静電破壊を一層効果的に起きにくくするようにしても構わない。その結果、静電破壊に起因する不都合（静電破壊により、遮光パターン６に欠陥が生じ、フォトマスク１の製造時の歩留まりが低下すること）の発生を抑制することができる。

このような帯電防止効果を確認すべく、透明導電膜５がＳｎＯ₂ であるフォトマスク用基板２と、透明導電膜５がＩＴＯ（酸化インジウムスズ）であるフォトマスク用基板２とについて、その電気抵抗値（表面抵抗率）を測定したところ、前者が２×１０⁴ Ω、後者が４０Ωとなった。これらの電気抵抗値は、絶縁体であるガラス基板３そのものの電気抵抗値（１０¹⁰Ω以上）に比べて桁違いに小さい値であるため、十分な帯電防止効果を発現すると考えられる。

また、この実施の形態１に係るフォトマスク用基板２は、ガラス基板３の遮光膜成膜面３ａと透明導電膜５との間に反射防止膜４が介在しているので、ガラス基板３に直接（つまり、反射防止膜４を介することなく）透明導電膜５を形成した従来品と異なり、高い透過率で近紫外光、特にｉ線を透過する。具体的には、ｉ線の透過率が９０％以上になる。したがって、このフォトマスク用基板２を用いたフォトマスク１をフォトリソグラフィ工程で使用する際に、ｉ線を露光に用いることができる。その結果、高精細のパターンを露光することが可能となる。

このようなｉ線透過効果を確認すべく、ガラス基板３に形成する透明導電膜５、反射防止膜４の材料が異なる５種類のフォトマスク用基板２（試作基板Ａ〜Ｅ）を試作した。ここで、試作基板Ａは、透明導電膜５が厚さ５ｎｍのＳｎＯ₂ であるとともに、反射防止膜４が厚さ４５ｎｍのＳｉＯ₂ および厚さ５５ｎｍのＳｉ₃ Ｎ₄ の２層構造をもつものである。試作基板Ｂは、透明導電膜５が厚さ５ｎｍのＳｎＯ₂ であるとともに、反射防止膜４が厚さ８５ｎｍのＺｒＯ₂ の単層構造をもつものである。試作基板Ｃは、透明導電膜５が厚さ５ｎｍのＳｎＯ₂ であるとともに、反射防止膜４が厚さ８５ｎｍのＳｉ₃ Ｎ₄ の単層構造をもつものである。試作基板Ｄは、透明導電膜５が厚さ１００ｎｍのＩＴＯであるとともに、反射防止膜４を欠くものである。試作基板Ｅは、透明導電膜５が厚さ１００ｎｍのＳｎＯ₂ であるとともに、反射防止膜４を欠くものである。

そして、これら５種類の試作基板Ａ〜Ｅについて、光の波長が光の透過率に及ぼす影響を確かめるため、波長２２０〜６００ｎｍの領域で光の波長を変えたときに、その光の透過率がどのように変化するかを調べた。その結果を図３に示す。図３のグラフにおいて、横軸は光の波長（単位：ｎｍ）を表し、縦軸は光の透過率（単位：％）を表す。

この図３のグラフから明らかなように、試作基板Ｄではｉ線の透過率が８５％、試作基板Ｅではｉ線の透過率が７１％であったのに対して、試作基板Ａ〜Ｃではｉ線の透過率が９１〜９４％であった。この結果から、ガラス基板３に直接、透明導電膜５を形成したフォトマスク用基板２（試作基板Ｄ、Ｅ）に比べて、ガラス基板３に反射防止膜４を介して透明導電膜５を形成したフォトマスク用基板２（試作基板Ａ〜Ｃ）は、ｉ線の透過率が高くなることが判明した。

また、反射防止膜４の膜厚については、例えば、透明導電膜５の膜厚が２０ｎｍである場合、ｉ線の透過率９０％以上を確保すべく、表１に示す範囲とすることが望ましい。なお、表１は、好適な膜厚の組合せの一部のみを例示したものであり、これらより厚い膜厚でも、ｉ線の透過率９０％以上を確保できる膜厚の組合せが存在する。ここで、最も薄い膜厚の範囲（ＳｉＯ₂ およびＳｉ₃ Ｎ₄ の２層構造をもつ反射防止膜４では７０〜１３０ｎｍ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ の単層構造をもつ反射防止膜４では７０〜１１０ｎｍ、ＺｒＯ₂ の単層構造をもつ反射防止膜４では７０〜１１０ｎｍ）にすれば、反射防止膜４を形成するコストおよび時間を最も節約することができる。

さらに、フォトマスク１は、その製造時（上述したレジスト除去工程など）のみならず洗浄時にも薬品に触れることから、所定の耐薬品性（耐酸性、耐アルカリ性）が要求される。そこで、透明導電膜５や反射防止膜４に用いられる５種類の材料（ＳｎＯ₂ 、ＩＴＯ、ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＺｒＯ₂ ）について、それぞれ４種類の薬品、すなわち、純水（ｐＨ７〜８）、濃硫酸、アルカリ洗剤（ｐＨ１３）、Ｃｒエッチング液（ｐＨ０）に２４時間浸漬して、３つの評価項目（外観、透過率、導電率）で耐薬品性の優劣を判定した。その結果を表２に示す。表２中、「○」は耐薬品性に優れていることを意味し、「×」は耐薬品性に劣っていることを意味する。

この表２から明らかなように、ＩＴＯは耐薬品性（耐酸性）に劣るのに対して、ＳｎＯ₂ は耐薬品性に優れる結果となった。また、ＳｉＯ₂ は耐薬品性（耐アルカリ性）に劣るのに対して、Ｓｉ₃ Ｎ₄ およびＺｒＯ₂ は耐薬品性に優れる結果となった。ただし、透明導電膜５にＳｎＯ₂ などの耐薬品性に優れる材料を選べば、反射防止膜４の材料として、ＳｉＯ₂ などの耐薬品性に劣る材料を使用することもできる。したがって、フォトマスク用基板２は、その洗浄工程を経ても、上述した帯電防止効果およびｉ線透過効果を長期にわたって持続することが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態１では、ＳｎＯ₂ を主成分とする透明導電膜５を用いる場合について説明した。しかし、ＳｎＯ₂ に代えて、或いはＳｎＯ₂ に加えて、ＡＴＯを用いることも可能である。ＡＴＯはＳｎＯ₂ にアンチモンをドープしたものに過ぎないため、透明導電膜５の耐薬品性などの物性は、ＳｎＯ₂ の物性とほぼ同じであると考えられる。

また、上述した実施の形態１では、合成石英ガラスからなるガラス基板３を有するフォトマスク用基板２について説明したが、ガラス基板３の材料は、合成石英ガラスに限るわけではなく、合成石英ガラス以外の材料を用いることも可能である。例えば、ガラス基板３の熱膨張に起因するパターンずれを未然に防ぐことを目的として、室温付近での熱膨張が極めて少ないチタニアドープ石英ガラスをガラス基板３の材料としてもよい。

さらに、上述した実施の形態１では、フォトマスク１を製造する際に、ネガ型のフォトレジストを用いることにより、現像工程において、フォトレジストの未露光部分を現像によって除去する場合について説明した。しかし、ポジ型のフォトレジストを代用して、フォトレジストの露光部分を除去するようにしても構わない。

本発明は、フォトマスクに限らず、静電気対策が必要なもの全般に広く適用することができる。

１……フォトマスク
２……フォトマスク用基板
３……ガラス基板
３ａ……遮光膜成膜面
４……反射防止膜
５……透明導電膜
６……遮光パターン
７……遮光膜

Claims (6)

1. ガラス基板を有し、このガラス基板の遮光膜成膜面に反射防止膜を介して透明導電膜が形成され、ｉ線の透過率が９０％以上であることを特徴とするフォトマスク用基板。
2. 前記透明導電膜は、ＳｎＯ₂ を主成分とするもの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. 前記透明導電膜は、前記ＳｎＯ₂ に対して１０質量％以下の不純物が含まれていることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク用基板。
4. 前記反射防止膜は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ またはＺｒＯ₂ を主成分とするものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフォトマスク用基板。
5. 前記ガラス基板は、合成石英ガラスから成形されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフォトマスク用基板。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のフォトマスク用基板の前記透明導電膜に、遮光パターンが物理的に孤立して形成されていることを特徴とするフォトマスク。