JPH09225669A - レーザ加工用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】開口パターンの形状精度ならびに透過率分布の
良いレーザ加工用マスクであって、ドライエッチングに
より製造することのできるマスクを提供する。 【解決手段】レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特
性をもつ基板３と、レーザ光を反射する特性をもつ反射
膜２との間に、基板３がエッチングされることを保護す
るための中間膜を形成する。中間膜１は、ドライエッチ
ングした場合の厚さ方向のエッチングレートが、前記基
板をドライエッチングした場合の厚さ方向のエッチング
レートよりも小さい材料であって、しかも、レーザ光を
透過する材料で形成する。反射膜２をドライエッチング
で所望のパターン形状に加工する際に、中間膜１は、エ
ッチングが基板３に達するのを防ぐ。これにより、エッ
チングされたパターンの深さの基板主平面内における分
布を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク投影方式の
レーザ加工用のマスクに係り、特に、主平面内における
レーザ透過率分布が小さく、安価な高レーザ耐性のマス
クとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザのような高い光子エネル
ギをもったレーザを使って、ガラス、金属、有機物など
に微細加工を施す方法としては、（１）マスクパターン
を試料面に光学的に投影して加工するマスク転写法、
（２）開口パターンを設けた金属箔などを試料面上に置
き、その上をレーザ走査して加工するコンタクトマスク
法、（３）集光したレーザ光で試料面を直接加工する方
法などが知られている。

【０００３】マスク転写法は、所望のパターン形状のマ
スクを、投影レンズを挾んで被加工物と対向させて置
き、マスクパターンを被加工物上に光学的に転写して被
加工物面を加工する方法である。マスク転写法は、フォ
トリソグラフィ工程を必要としないためトータルプロセ
スが短くて済み、かつ、微細な加工ができるという点で
有望である。

【０００４】このマスク転写法に用いられる高レーザ耐
性のマスクとしては、例えば、特開平１−１１８１３４
号公報に開示されているように、誘電体マスクが知られ
ている。

【０００５】誘電体マスクは、一般的に、レーザ光を透
過させる材料からなる基板上に、レーザ光を反射する特
性をもち、マスクパターン形状の誘電体多層膜を配置し
たものである。ここで、誘電体多層膜とは、高屈折率誘
電体層と低屈折率誘電体層を交互に積層した構成の干渉
フィルタであり、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層
のそれぞれの光学的膜厚を使用するレーザ波長の１／４
になる厚さに積層したものであり、レーザ光の大部分を
反射させることができる。誘電体材料としては、使用す
る波長域のレーザを透過するものに限って用いられる。
誘電体多層膜は、レーザ光を殆ど吸収しないため、レー
ザ耐性が高いという点でレーザ加工用マスクとして非常
に有効である。エキシマレーザ用マスクの誘電体多層膜
材料としては、弗化物（ＬｉＦ，ＮａＦ，ＭｇＦ₂，Ｎ
ａ₃ＡｌＦ₃他）や酸化物（ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃ ，ＨｆＯ
₂ 他）が用いられることが多い。例えば、ＳｉＯ₂膜と
Ａｌ₂Ｏ₃膜の組み合わせ、あるいは、ＳｉＯ₂膜とＨｆ
Ｏ₂膜の組み合わせで、必要とする透過率に応じて、そ
れぞれを交互に１０層以上積層することにより酸化物誘
電体材料を構成する。

【０００６】また、基板としては、使用するレーザ光を
透過させる材料からなるものが用いられ、例えば、Ｓｉ
Ｏ₂基板等が用いられる。

【０００７】また、誘電体多層膜を、マスクパターン形
状に加工する方法としては、ドライエッチング法や、リ
フトオフ法等が用いられる。

【０００８】ドライエッチング法は、基板の全面に誘電
体多層膜を形成し、誘電体多層膜の表面に、マスクパタ
ーン形状のエッチングマスクをフォトリソグラフィ法な
どにより形成する。そして、このエッチングマスクで覆
われていない部分の誘電体多層膜を、加速したイオンや
ラジカルによりエッチングして取り除く方法である。

【０００９】ドライエッング装置の一つの、平板型の電
極を平行に配置する平行平板型の反応性イオンエッチン
グ法（ＲＩＥ）では、直径５００ｍｍ程度までの比較的
大面積のサンプルもエッチングすることが可能である。
また、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＨｆＯ₂等の酸化物誘電体材
料は、通常の酸素を用いたＲＩＥではエッチングレート
が非常に遅く実用的でないため、フッ素系ガスや塩素系
ガスを用いてエッチングする。

【００１０】また、リフトオフ法は、基板表面のレーザ
光を透過させるべき部分を覆うパターン形状（すなわ
ち、目的とするマスクパターンとは白黒反転したパター
ン形状）のリフトオフ層を、通常アルミニウム等の金属
により、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング
の手法により形成する。その後、リフトオフ層の上に誘
電体多層膜を形成し、ウエットエッチング法によりリフ
トオフ層を溶かすことで、リフトオフ層の上に付着した
誘電体多層膜の不要部分をリフトオフ層と共に除去する
ことにより所望の開口パターンを得る方法である。リフ
トオフ層の膜厚は、通常、誘電体多層膜の膜厚よりも厚
くする。また、誘電体多層膜は、通常、電子ビーム蒸着
法等で成膜する。

【００１１】また、特開平６−２９５８５０号公報に
は、基板と誘電体多層膜との間に、予め、誘電体多層膜
よりもレーザ耐力の低い薄膜を形成しておき、基板の裏
面側からレーザ耐力の低い薄膜に、レーザ光を照射する
ことにより、レーザ耐力の低い薄膜を基板から剥離さ
せ、誘電体多層膜を目的とするマスクパターンに加工す
ることによりレーザ加工用マスクを製造する方法が開示
されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したリフトオフ法
では、上述のように、リフトオフ層をフォトリソグラフ
ィ法やウエットエッチング法で加工することにより、レ
ーザ光を遮断すべき部分の基板を露出させるが、残した
リフトオフ層が基板から脱落するのを防止するために、
露出させた基板部分をブラシ洗浄などで洗浄することは
出来ない。そのため、洗浄が不十分になることが多く、
露出させた基板部分にゴミなどが残留しやすい。誘電体
多層膜は、この露出させた基板上に形成されるため、残
留ゴミの部分で剥離が生じて、誘電体多層膜に白点欠陥
を発生しやすい。また、誘電体多層膜の不要部分をリフ
トオフ層と共にウエットエッチングで除去する工程で
は、誘電体多層膜の欠片などが残らないようにするため
に念入りなシャワーエッチング工程が必要であり、誘電
体マスク製作コストの増大要因ともなっている。

【００１３】これらの問題は、大面積の誘電体マスクを
リフトオフ法で作製する場合に特に顕著となる。さら
に、誘電体多層膜の膜厚との関係からリフトオフ層を比
較的厚く形成しなければならないことが多いことから、
リフトオフ層に微細なパターンを形成するのが難しい。

【００１４】一方、ドライエッチング法では、最初に誘
電体多層膜を全面に成膜するため、成膜前にガラス基板
の表面洗浄を十分に行うことができ、誘電体多層膜に残
存ゴミによる欠陥を生じる可能性は大幅に小さい。

【００１５】しかしながら、ＲＩＥによりエッチングす
る場合、エッチング面積が大きくなるとエッチングレー
トの基板主平面方向における分布が±５〜１５％と大き
くなる。このため、基板のエッチングレートが、誘電体
多層膜のエッチングレートよりも大きい場合には、基板
の一部が大きくエッチングされてしまうという問題が生
じる。

【００１６】例えば、基板として合成石英、誘電体多層
膜として、ＳｉＯ₂膜とＡｌ₂Ｏ₃膜との組み合わせ、あ
るいは、ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ₂膜との組み合わせ場合に
は、ＲＩＥにおける合成石英基板およびＳｉＯ₂膜のエ
ッチングレートが、Ａｌ₂Ｏ₃膜およびＨｆＯ₂膜のエッ
チングレートよりも、ひと桁以上大きい。具体的には、
ＨｆＯ₂膜のエッチングレートを１とすると、Ａｌ₂Ｏ₃
膜のエッチングレートは、１．２であるが、これらに対
してＳｉＯ₂（石英）のエッチングレートは、約１０〜
３０である。このようにエッチングレートに大きな差が
あるため、図５のように、ＲＩＥにおける基板主平面方
向のエッチングレートが最も遅い部分５４において誘電
体多層膜５２が全てエッチングされるようにエッチング
時間を設定すると、ＲＩＥのエッチングレートが速い部
分５５では、基板５３までエッチングされてしまう。こ
のとき、上述のように、基板５３のエッチングレート
が、誘電体多層膜５２のエッチングレートよりもひと桁
以上大きいため、基板５３は、非常に深くエッチングさ
れる。

【００１７】このため、エッチングレートの速い部分５
５と遅い部分５４とでは、合成石英基板５３のエッチン
グ深さが大きく異なり、合成石英基板のエッチング面の
面粗さ、ひいてはレーザ透過率に差が生じる。また、誘
電体マスクの開口パターン精度にもばらつきが生じるこ
とになるため、マスクとしての性能に支障をきたすこと
がしばしば起こる。

【００１８】また、特開平６−２９８５０号公報記載の
方法では、レーザ耐力の低い膜をレーザの照射によって
基板から剥離させることにより、誘電体多層膜を基板面
に垂直に破断させる必要があるが、誘電体多層膜を精度
よく破断させて取り除くことができるかどうかは不明で
ある。

【００１９】本発明の目的は、パターン精度ならびに透
過率分布の良いレーザ加工用マスクを、ドライエッチン
グにより製造するための方法およびそのためのマスク構
造を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決し、
本発明の目的を達成するための手段として、本発明で
は、レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特性をもつ
基板上に、前記レーザ光を透過する特性をもち、しか
も、ドライエッチングにより加工した場合に、そのエッ
チングレートが前記基板よりも遅い材料によって中間膜
を形成する第１の工程と、前記中間膜上に前記レーザ光
を反射する機能を有する反射膜を形成する第２の工程
と、前記反射膜上に、目的とするマスクパターンのエッ
チングマスクを形成する第３の工程と、ドライエッチン
グ法により、前記反射膜のうち、前記エッチングマスク
で覆われていない部分を取り除く第４の工程と、前記エ
ッチングマスクを取り除く第５の工程とを有することを
特徴とするレーザ加工用マスクの製造方法が提供され
る。

【００２１】また、本発明によれば、レーザ加工に用い
るレーザ光を透過する特性をもつ基板と、前記基板上に
配置され、前記レーザ光を反射する特性をもつ反射膜と
を有し、前記反射膜は、ドライエッチングにより加工さ
れた、目的とするマスクパターン形状であり、前記基板
と反射膜との間には、前記反射膜の加工時に前記基板を
保護するための中間膜が配置され、前記中間膜は、前記
レーザ光を透過する特性をもつことを特徴とするレーザ
加工用マスクが提供される。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態のレーザ加
工用マスクの一実施の形態について、図１を用いて説明
する。

【００２３】基板３の表面上には、中間膜１が形成さ
れ、中間膜１の上には、マスクパターン形状の反射膜２
が積層されている。反射膜２が配置されていない開口部
分４ａ，４ｂ，４ｃの形状は、このレーザマスクが用い
られるレーザ加工において、光源から出射されたレーザ
を通過させて被加工物に照射すべきパターンの形状に対
応している。

【００２４】また、図１のように、開口部分４ａの反射
膜２で覆われていない中間膜１の膜厚は、反射膜２で覆
われている中間膜１の部分の膜厚と同等であるが、開口
部分４ｂ，４ｃの反射膜２で覆われていない中間膜１の
膜厚は、反射膜２で覆われている中間膜１の部分の膜厚
よりも薄くなっている。開口部分４ｂ，４ｃにおいて中
間膜１が薄くなっているのは、このマスクの製造工程に
おいて、反射膜２の開口部分４ａ，４ｂ，４ｃを加工す
る際の基板の主平面方向のエッチングレートの分布によ
り、開口部分４ｂ、４ｃの部分のエッチングレートが、
開口部分４ａの部分のエッチングレートよりも大きかっ
たために、開口部分４ｂ，４ｃにおいて中間膜１までも
がエッチングされたためである。

【００２５】基板３は、このマスクが用いられるレーザ
加工のレーザ光の波長を透過する材料からなり、中間膜
１および反射膜２を支持する。レーザ加工にエキシマレ
ーザを用いる場合には、基板３の材質として、例えば、
石英を用いることができる。

【００２６】反射膜２は、高屈折率の誘電体材料からな
る第１の薄膜と、低屈折率の誘電体材料からなる第２の
薄膜を交互に積層した多層膜からなる。第１の薄膜およ
び第２の薄膜の光学的な膜厚は、レーザ光の波長の１／
４に設定される。レーザ加工にエキシマレーザを用いる
場合には、反射膜２として、例えば、ＳｉＯ₂膜とＡｌ₂
Ｏ₃膜とを交互に積層した多層膜や、ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ
₂膜とを交互に積層した多層膜を用いることができる。

【００２７】中間膜１は、ドライエッチングした場合の
厚さ方向のエッチングレートが、基板３をドライエッチ
ングした場合の厚さ方向のエッチングレートよりも小さ
くなるように選択した材料であって、かつ、レーザ加工
に用いるレーザ光を透過する特性をもつ材料からなる。
例えば、基板３として石英を用い、レーザ加工にエキシ
マレーザを用いる場合には、中間膜１として、Ａｌ₂Ｏ₃
膜、ＨｆＯ₂膜、ＺｒＯ膜₂や、これらを組み合わせて積
層したものを用いることができる。また、中間膜１を構
成する材料を、反射膜２を構成する材料のいずれかと一
致させることにより、中間膜１および反射膜２を成膜す
る際の成膜源の種類を少なくすることが可能である。

【００２８】本発明のレーザ加工用マスクを用いて被加
工物の加工を行う場合には、光源と、被加工物の間の光
軸上に、反射膜２が光源側にくるように本実施の形態の
レーザ加工用マスクを配置する。光源から出射されたレ
ーザ光は、反射膜２が配置されていない開口部分４ａ，
４ｂ，４ｃの部分を通過した後、中間膜１、基板３を透
過し、被加工物に照射される。したがって、被加工物に
到達するレーザ光は、マスクの開口部分４ａ、４ｂ、４
ｃのパターン形状であるため、被加工物は、マスクの開
口部分４ａ、４ｂ、４ｃのパターン形状に加工される。

【００２９】つぎに、本発明のレーザ加工用マスクの製
造方法について図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）を用いて説明する。

【００３０】まず、基板３上に中間膜１を成膜し、その
上に、反射膜２を成膜する（図２（ａ））。これらの成
膜は、例えば、気相成長法を用いることができる。具体
的には、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法を用いる
ことができる。

【００３１】つぎに、反射膜２の上に、エッチングマス
ク膜５を形成し（図２（ｂ））、これをフォトレジスト
６を用いてフォトリソグラフィにより目的とするマスク
パターン形状に加工する（図２（ｃ），（ｄ））。エッ
チングマスク膜５としては、つぎのドライエッチングの
工程においてエッチングされない材質の膜を、ドライエ
ッチングに用いるエッチング方法に合わせて選択する。
エッチングマスク膜５としては、例えば、フォトレジス
トや、金属膜等を用いることができる。

【００３２】このエッチングマスク膜５を用いて、ドラ
イエッチング法で反射膜２をエッチングする（図２
（ｅ））。これにより、反射膜２がマスクパターンに加
工され、開口部分４ａ，４ｂ，４ｃが形成される。

【００３３】ドライエッチング法としては、例えば、不
活性ガスや化学的に活性なガスを用いるプラズマエッチ
ングや、イオンエッチングを用いることができる。

【００３４】エッチング時間は、反射膜２のうちエッチ
ングマスク膜５で覆われていない部分が全て取り除かれ
る時間とする。通常、ドライエッチング法では、基板３
の主平面方向についてエッチングレートの分布があるた
め、基板３の主平面方向においてエッチングレートが最
も遅い部分４ａで、エッチングマスク膜５で覆われてい
ない反射膜２がすべて取り除かれる時間にエッチング時
間を設定してエッチングを行う。このとき、基板３の主
平面方向においてエッチングレートが速い部分４ｃで
は、反射膜２がすべて取り除かれて中間膜１が露出し、
露出した中間膜１がエッチングされる。そこで、基板３
の主平面方向においてエッチングレートが最も速い部分
４ｃで、中間膜１がエッチングされる深さを予め求めて
おき、この深さよりも中間膜１の膜厚が厚くなるよう
に、図２（ａ）の工程では中間膜１を形成する。このこ
とにより、中間膜１がエッチングをとめるストッパの作
用をし、基板３をエッチングから保護することができ
る。

【００３５】中間膜１は、基板３よりもエッチングレー
トの遅い材料で構成されているため、中間膜１がエッチ
ングされる深さは、中間膜１が配置されていない場合に
基板３がエッチングされる深さより浅く、しかも、エッ
チング深さのばらつきが小さくなる。したがって、エッ
チングされたパターン形状を高精度にできるとともに、
エッチングされた面の粗さも小さくなるため、レーザ透
過率の分布を小さくすることができる。

【００３６】中間膜１のエッチング深さを予め求める第
１の方法としては、中間膜１の膜厚を充分に厚く形成し
た試料によって、図２の製造方法でレーザマスクを形成
し、中間膜１がエッチングされた深さを測定により求め
る方法を用いることができる。また、第２の方法とし
て、反射膜２のエッチングレートおよび中間膜１のエッ
チングレート、ならびにそれらの基板の主平面方向の分
布を予め実験により求めておき、これにより、エッチン
グレートが最も小さい部分での反射膜２のエッチング時
間を求め、このエッチング時間でエッチングした場合
に、エッチングレートが最も速い部分で中間膜１がエッ
チングされる深さを計算により予め求める方法をもちい
ることができる。

【００３７】最後に、エッチングマスク膜５を除去し、
本発明のレーザ加工用マスクを完成させる。

【００３８】本実施の形態では、レーザ加工用マスクの
構成及びその方法について説明したが、フォトリソグラ
フィ等に用いられる露光用マスクを図１の構成にして、
図２の製造方法により製造することも可能である。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。

【００４０】（実施例１）第１の実施例では、エキシマ
レーザ加工用のマスクの一例について説明する。

【００４１】本実施例では、図１の構成において、基板
３として、両面を光学研磨した合成石英ガラスを用い、
中間膜１として、Ａｌ₂Ｏ₃膜を用いる。また、反射膜２
として、ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ₂膜とを交互に合計１２層積
層した誘電体多層膜を用いる。ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ₂膜
は、光学膜厚が、それぞれ、エキシマレーザ光の波長２
４８ｎｍの１／４の厚さになるように膜厚を定めた。反
射膜２全体の膜厚は、０．４９μｍである。また、計算
によると、反射膜２全体でのエキシマレーザ光の反射率
は、９５％である。

【００４２】つぎに、本実施例のレーザ加工用マスクの
製造工程について図２を用いて説明する。

【００４３】まず、主平面が一辺２００ｍｍ角の光学研
磨した合成石英ガラス基板３の表面に、図２（ａ）のよ
うに中間膜１として厚さ０．１１μｍのＡｌ₂Ｏ₃膜を蒸
着法により成膜し、その上に、蒸着法によりＳｉＯ₂膜
とＨｆＯ₂膜とを交互に合計１２層成膜することにより
反射膜２を形成した。さらに、図２（ｂ）のように、ス
パッタ法によりエッチングマスク膜５として金属膜を成
膜した。中間膜１の膜厚である０．１１μｍは、後述す
る図２（ｅ）の工程で、中間膜１がエッチングされた場
合に、エッチングが基板３まで及ばないように、中間膜
１および反射膜２のエッチングレートおよびエッチング
レートの基板主平面方向の分布を考慮して、予め計算に
より定められた値である。

【００４４】つぎに、エッチングマスク膜５の上に、図
２（ｃ）のように、フォトレジスト（ノボラック樹脂ナ
フトキノン系ポジ型レジスト）６を回転塗布法により１
μｍ厚さで塗布し、９０℃で３０分間加熱乾燥後、露
光、現像し、所望のパターンに加工した。

【００４５】その後、エッチング液に基板を浸漬し、フ
ォトレジスト６の開口部のエッチングマスク膜５をウェ
ットエッチングした後、フォトレジスト６を剥離するこ
とにより、エッチングマスク膜５を所望のパターンに加
工した（図２（ｄ））。

【００４６】次に、平行平板型の反応性イオンエッチン
グ装置内に、上記基板３を載置し、フッ素系ガスを流入
させてイオンシャワー７を形成し、２時間３０分反応性
イオンエッチングを行うことにより、エッチングマスク
膜５で覆われていない部分の反射膜２を全て取り除き、
開口パターン４ａ，４ｂ，４ｃを形成した（図２
（ｅ））。

【００４７】最後に、基板３ごとエッチング液に浸漬し
てエッチングマスク膜５を除去しレーザ加工用誘電体マ
スクを完成させた（図２（ｆ））。

【００４８】図３に、完成した本実施例のレーザ加工用
マスクの反射膜２および中間膜１の形成されたエッチン
グにより形成された開口パターンの深さを測定した結果
を示す。エッチングにより形成された開口パターンの底
面は、すべて、中間膜１内に収まっており、基板３には
達していない。中間膜１のエッチングレートは、基板３
のエッチングレートよりも小さいため、エッチング深さ
の分布は、エッチングが基板３に到達した場合と比較す
ると、本発明の方が小さくなっている。また、図示はし
ていないが開口パターンの形状精度も良好であった。ま
た、エッチングされた中間膜１の表面粗さも全面にわた
って０．０１μｍ以下と良好で、レーザ透過率も全面に
わたって９０％以上であった。また、本実施例のレーザ
加工用マスクを使って実際にポリイミドのレーザ転写加
工を行ったところ、ポリイミドが誘電体マスクのパター
ンに倣って精度良く転写加工されることを確認できた。

【００４９】本実施例では、反射膜２としてＳｉＯ₂膜
とＨｆＯ₂膜とを１２層積層した誘電体多層膜を用い、
中間膜１としてＡｌ₂Ｏ₃膜を０．１１μｍ厚さで成膜し
たものを使用したが、材料及び膜厚はこれに限るもので
はない。

【００５０】例えば、反射膜２を１００％の反射膜とす
るために、ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ₂膜を２０層以上積層した
ものを用いることができる。この場合、反射膜のエッチ
ング時間が長くなるため、中間膜１としてＡｌ₂Ｏ₃膜を
厚さ０．２μｍ以上成膜したものを使用する。これによ
り、開口パターンの底面を中間膜内に収めることがで
き、エッチング面粗さ、開口パターン形状精度ともに良
好なマスクを得ることができる。

【００５１】また、本実施例では、反射膜２としてＳｉ
Ｏ₂膜とＨｆＯ₂膜とを積層したものを使用したが、エネ
ルギ密度が２Ｊ／ｃｍ²以上のレーザ光用のマスクを製
造する場合には、反射膜２としてＳｉＯ₂膜とＡｌ₂Ｏ₃
膜とを交互に積層したものを用いることができる。たと
えば、反射膜２としてＳｉＯ₂膜とＡｌ₂Ｏ₃膜とを交互
に３２層成膜した９８％反射膜を使用することができ
る。この場合、中間膜１としてＡｌ₂Ｏ₃膜を厚さ０．２
μｍ成膜する。また、誘電体多層膜２としてＳｉＯ₂膜
とＡｌ₂Ｏ₃膜を交互に５４層成膜した１００％反射膜を
使用することができる。この場合には、中間膜１として
Ａｌ₂Ｏ₃膜を厚さ０．３μｍ成膜する。これにより、本
実施例の構成のレーザ加工用マスクにおいて開口パター
ンの底部を中間膜内に止めることができ、良好なマスク
を得ることができる。

【００５２】（実施例２）本発明の第２の実施例のエキ
シマレーザ加工用のマスクを図２を用いて説明する。

【００５３】本実施例では、図１の構成において、基板
３として、主平面が一辺２５０ｍｍ角で両面を光学研磨
した合成石英ガラスを用い、中間膜１として、ＨｆＯ₂
膜を用いる。また、反射膜２として、ＳｉＯ₂膜とＨｆ
Ｏ₂膜とを交互に合計１２層積層した誘電体多層膜を用
いる。ＳｉＯ₂膜とＨｆＯ₂膜は、光学膜厚が、それぞ
れ、エキシマレーザ光２４８ｎｍの１／４の厚さになる
ように膜厚を定めたものである。反射膜２全体の膜厚
は、０．４９μｍである。また、計算によると、反射膜
２全体でのエキシマレーザ光の反射率は、９５％であ
る。

【００５４】つぎに、本実施例のレーザ加工用マスクの
製造工程は、第１の実施例とほぼ同じであるが、図２
（ｅ）においては、導入する反応性ガスとして塩素系ガ
スを用い、エッチング時間を３時間３０分にした。

【００５５】図４に完成したマスクの開口パターンのエ
ッチング深さの分布を示したが、エッチング面は中間膜
１であるＨｆＯ₂膜内に収まっている。また、基板３の
主平面方向のエッチング深さばらつきは±５％であっ
た。また、図示はしていないが開口パターンの形状精度
も良好であった。また、エッチング底面の表面粗さも全
面にわたって０．０１μｍ以下と良好であった。

【００５６】（比較例１）本発明との比較のため、従来
のレーザ加工用マスクの製造プロセスの一例を図６を用
いて説明する。

【００５７】透光性基板６３として主平面が一辺２００
ｍｍ角の光学研磨した合成石英ガラスを用い、図６
（ａ）のように表面に蒸着法により誘電体であるＳｉＯ
₂とＨｆＯ₂を交互に１３層成膜し、全膜厚０．５２μｍ
の誘電体多層膜６２を形成した。その上にさらに、図６
（ｂ）のようにスパッタ法により金属膜６５を成膜し
た。その上にフォトレジスト（ノボラック樹脂ナフトキ
ノン系ポジ型レジスト）６６を回転塗布法により１μｍ
厚さで塗布し、９０℃で３０分間加熱乾燥後、露光、現
像し、所望のパターンを形成した（図６（ｃ））。次
に、エッチング液に基板を浸漬し、フォトレジストの開
口部の金属膜６５を図６（ｄ）のようにエッチングした
後、フォトレジスト６６を剥離した。

【００５８】次に、反応性イオンエッチング装置に上記
基板を載置し、フッ素系ガスを流入させ、イオンシャワ
ー６７により２時間３０分反応性イオンエッチングを行
い、開口パターン６４ａ、６４ｃを形成した（図６
（ｅ））。

【００５９】最後に、基板６３ごとエッチング液に浸漬
して金属膜６５を除去しレーザ加工用誘電体マスクを形
成した（図６（ｆ））。

【００６０】図７に、完成した比較例のマスクのパター
ンのエッチング深さの分布を示したが、エッチング深さ
のばらつきが±４０％と非常に大きかった。また、図８
に、合成石英基板が深くエッチングされた開口部６４ｃ
のパターンの底面の断面形状であるが、底面積が開口面
積より小さく、パターン形状の精度が劣化している。ま
た、エッチング底面の表面粗さが０．１μｍと粗く、こ
のためにレーザ透過率分布が２０％まで悪化した。

【００６１】上述してきたように、本実施例のレーザ加
工マスクは、比較例と比べると、基板主平面方向におけ
る開口パターンの深さの分布が小さいため、大面積のレ
ーザ加工マスクを形成した場合にも、最も深い開口パタ
ーンの深さを小さくできる。これにより、大面積のレー
ザ加工マスクを形成した場合にも、エッチングによるパ
ターンの底面の粗さを小さく抑えることができるため、
レーザ透過率を高く、しかも、レーザ透過率の基板主平
面方向の分布を小さくできる。また、エッチングによる
パターンの深さ分布が小さいため、開口パターンの形状
精度を高めることができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明により、開口パターンの形状精度
ならびに透過率分布の良いレーザ加工用マスクを、ドラ
イエッチングにより製造することができる製造方法が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のレーザ加工用マスクの
構造を示す断面図。

【図２】本発明の一実施の形態のレーザ加工用マスクの
作製プロセスを示す説明図。

【図３】本発明の一実施例で得られたレーザ加工用マス
クのパターンのエッチング深さの基板主平面方向の分布
を示すグラフ。

【図４】本発明の一実施例で得られたレーザ加工用マス
クのパターンのエッチング深さの基板主平面方向の分布
を示すグラフ。

【図５】従来例のレーザ加工用マスクの構造を示す断面
図。

【図６】比較例のレーザ加工用マスクの作製プロセスを
示す説明図。

【図７】比較例のレーザ加工用マスクのパターンのエッ
チング深さの基板主平面方向の分布を示すグラフ。

【図８】比較例のレーザ加工用マスクパターンの断面プ
ロファイルを示すグラフ。

【符号の説明】

１…中間膜、２…誘電体多層膜、３…透光性基板、４
ａ、４ｂ、４ｃ…反射膜の開口部分、５…エッチングマ
スク膜、６…フォトレジスト、７…イオンシャワー。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特
   性をもつ基板上に、前記レーザ光を透過する特性をも
   ち、しかも、ドライエッチングにより加工した場合に、
   そのエッチングレートが前記基板よりも遅い材料によっ
   て中間膜を形成する第１の工程と、 前記中間膜上に前記レーザ光を反射する機能を有する反
   射膜を形成する第２の工程と、 前記反射膜上に、目的とするマスクパターンのエッチン
   グマスクを形成する第３の工程と、 ドライエッチング法により、前記反射膜のうち、前記エ
   ッチングマスクで覆われていない部分を取り除く第４の
   工程と、 前記エッチングマスクを取り除く第５の工程とを有する
   ことを特徴とするレーザ加工用マスクの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第４の工程のドラ
   イエッチングの前記基板面内方向におけるエッチングレ
   ートが最も遅い部分において、前記反射膜が取り除かれ
   るまで第４の工程でドライエッチングを行った場合に、
   前記基板面内方向におけるエッチングレートが最も速い
   部分において、前記中間膜がエッチングされる深さを予
   め求めておき、第１の工程では、前記中間膜の膜厚を、
   前記予め求めた中間膜のエッチング深さよりも厚く形成
   することを特徴とするレーザ加工用マスクの製造方法。
3. 【請求項３】レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特
   性をもつ基板と、 前記基板上に配置され、前記レーザ光を反射する特性を
   もつ反射膜とを有し、 前記反射膜は、ドライエッチングにより加工された、目
   的とするマスクパターン形状であり、 前記基板と反射膜との間には、前記反射膜の加工時に前
   記基板を保護するための中間膜が配置され、 前記中間膜は、前記レーザ光を透過する特性をもつこと
   を特徴とするレーザ加工用マスク。
4. 【請求項４】レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特
   性をもつ基板と、 前記基板表面に形成された、前記レーザ光を透過する特
   性をもつ中間膜と、 前記中間膜の上に形成され、前記レーザ光を反射する特
   性をもち、しかも、目的とするマスクパターン形状の反
   射膜とを有し、 前記中間膜は、ドライエッチングした場合の厚さ方向の
   エッチングレートが、前記基板をドライエッチングした
   場合の厚さ方向のエッチングレートよりも小さいことを
   特徴とするレーザ加工用マスク。
5. 【請求項５】レーザ加工に用いるレーザ光を透過する特
   性をもつ基板と、 前記基板表面に搭載された、前記レーザ光を透過する特
   性をもつ中間膜と、 前記中間膜の上に形成され、前記レーザ光を反射する特
   性をもち、しかも、目的とするマスクパターン形状の反
   射膜とを有し、 前記中間膜は、前記反射膜で覆われていない部分の少な
   くとも一部がエッチングされ、 前記中間膜は、前記エッチング深さよりも厚い膜厚を有
   していることを特徴とするレーザ加工用マスク。
6. 【請求項６】請求項４において、前記中間膜のうち、前
   記反射膜が搭載されていない部分の膜厚は、前記反射膜
   が搭載されている部分の膜厚と同等もしくはそれより薄
   いことを特徴とするレーザ加工用マスク。
7. 【請求項７】請求項３、４または５において、前記中間
   膜は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムおよび酸化ジ
   ルコニウムのうちのいずれかの材料からなることを特徴
   とするレーザ加工用マスク。
8. 【請求項８】請求項３、４または５において、前記反射
   膜は、誘電体多層膜からなり、前記誘電体多層膜の少な
   くとも一部の膜は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム
   および酸化ジルコニウムのうちのいずれかの材料からな
   ることを特徴とするレーザ加工用マスク。
9. 【請求項９】照射される光を透過する特性をもつ基板
   と、 前記基板上に配置され、前記光を反射する特性をもつ反
   射膜とを有し、 前記反射膜は、ドライエッチングにより加工された、目
   的とするマスクパターン形状であり、 前記基板と反射膜との間には、前記反射膜の加工時に前
   記基板を保護するための中間膜が配置され、 前記中間膜は、前記光を透過する特性をもつことを特徴
   とするマスク。