JPWO2004051369A1 - フォトマスクブランク、及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

大型でかつ微細なパターンが要求されるブランクを取り扱うに際して、パーティクルの発生を防止できるようにする。透光性基板１の主表面上における周縁１Ｓを除く部分のみに遮光膜２が形成され、該周縁部１Ｓが遮光膜２の未成膜領域とされてなるフォトマスクブランクにおいて、前記透光性基板１のサイズが、一辺が３００ミリメートル以上であると共に、前記未成膜領域Ｓの幅が３ミリメートル以上であり、前記遮光膜２がレーザ描画を用いてパターニングされるようにしたことを特徴とするフォトマスクブランクを提供する。

Description

本発明は、リソグラフィー技術においてパターンの転写に用いられるフォトマスクと、その素材原版であるフォトマスクブランクとに関する。

フォトマスクは、まず石英ガラス等を精密研磨して透光性基板を得（研磨工程）、得られた透光性基板の主表面にスパッタリング等によって、例えばクロムを主成分とする遮光膜を形成し（成膜工程）、形成した遮光膜上にレジスト膜を塗布し（塗布工程）、塗布したレジスト膜を選択的に露光し（露光工程）、露光したレジスト膜を現像すると共にエッチングを行って遮光膜をパターニングする（エッチング工程）ことにより製作される。ここで、上記成膜工程を経て得られるフォトマスクの中間生成物、即ち素材原版をフォトマスクブランクと呼んでいる。
ところで、フォトマスクにしろ、フォトマスクブランクにしろ、それを工程間で運搬するとき等は、透光性基板の外周部や側面部が把持されるため、その把持しろとなる部分に形成された遮光膜が剥がれ易くなるという問題がある。遮光膜が剥がれた場合、その剥離物がパーティクルとして遮光膜パターンに付着してしまうと、該パターンに遮光膜残り等の欠陥が生じることになるし、またその剥離物を除去するためにはマスク或いはブランクの洗浄回数の増加が避けられない。
そこで、フォトマスクの外周部に遮光膜が形成されないようにすることで、ハンドリング時に発生する遮光膜の剥離物（パーティクル）を低減する技術が知られている（特許文献１，２参照）。これらの技術は、シリコンウエハ等を処理対象とするリソグラフィー技術で用いられるフォトマスクに適用され得る。
一方、上記の技術は、露光工程で電子線描画を用いて微細なマスクパターンが形成されるブランクに対しては適用されていない。これは、特に微細なパターンを描画する場合には、上記露光工程で電子線描画が行われるが、電子線を用いて微細なパターンを描画するに当たっては、該電子線による基板のチャージアップを防止するためにブランクの外周部においても導電性を有する遮光膜で導電をとる（導通ピンを立てる）必要があるからである。
例えば、液晶ディスプレー等の表示装置の製造に用いられるフォトマスクでは、該表示装置の高精細化等に伴って、パターンの微細化が要求されており、かかるフォトマスクの製造過程では、上記露光工程において電子描画が行われているのが現状である。
特許文献１：特開昭６０−１９４４４６号公報（第２頁、第１図）
特許文献２：特公平３−３４０５０号公報（第２−３頁、第２図）

しかしながら、液晶ディスプレイ等の表示装置の製造に用いられるフォトマスクは、近年、パターンの高精度化が進む一方で、表示画面の大面積化に伴って大型化する傾向にあり、大型のマスクである程、厚く重くなるため、剥離物の発生の問題が深刻化する。つまり、大型のマスクは、これを取り扱う際に、その外周部を挟み込む冶具を用いてしっかりと保持されることがあるが、マスクが重い程、冶具との接触部、即ち外周部にかかる荷重も大きいので、その部分の遮光膜が剥がれ易くなる。
また、基板の主表面のみならず、基板の側面部を鏡面研磨することにより、成膜の際に側面部に回り込んで形成された遮光膜の付着力が増し、遮光膜の剥がれが低減されることが考えられ、半導体製造用のフォトマスクでは、基板の側面部の鏡面研磨が実用化されている。しかしながら、表示装置用等の大型のマスクにおいては、露光装置（マスクアライナ）におけるフォトマスクの検出を側面部で行う例があり、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があることや、基板を取り扱う際に人手によって基板の側面部を持つときに、基板の重量が重い（約１ｋｇ〜１５ｋｇ）ことから、基板の側面部が鏡面であると滑って落下する危険性が増すという問題があることから、側面部は粗面であることが必要とされている。そのため、大型のフォトマスクにおいては、側面部の遮光膜がより剥がれ易い状況にある。
以上のように剥離物の発生の問題は、近年において要求される高精度なパターンが形成される大型のブランクにおいて特に深刻化する。
そこで本発明は、大型でかつ微細なマスクパターンが形成されるブランク又はそれを用いて製造されたフォトマスクを取り扱うに際して、剥離物等のパーティクルの発生を防止できる技術を提供することを目的とする。
本発明によれば、透光性基板の主表面上における周縁を除く部分のみに遮光膜が形成され、該周縁部が遮光膜の未成膜領域とされてなるフォトマスクブランクにおいて、前記透光性基板のサイズが、一辺が３００［ｍｍ］以上であると共に、前記未成膜領域の幅が３［ｍｍ］以上であることを特徴とするフォトマスクブランクが提供される。
本発明のフォトマスクブランクでは、前記遮光膜が、レーザ描画を用いてパターニングされるようにするのが好ましい。
また、本発明のフォトマスクブランクでは、前記透光性基板の側面部の表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．３μｍの粗面であるものに対し、特に効果的である。
また本発明によれば、上記フォトマスクブランクを用いて製造したフォトマスクも提供される。

第１図は、実施の形態によるフォトマスクブランクを模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
第２図は、実施の形態によるフォトマスクブランクの周縁部を模式的に示す拡大図である。
１ 透光性基板
１Ｓ 透光性基板の周縁部
１Ｔ 透光性基板の端面
１Ｃ 透光性基板の面取部
２ 遮光膜

第１図は、実施の形態によるフォトマスクブランクを示す。このフォトマスクブランクは、透光性基板１の主表面上における周縁１Ｓを除く部分のみに遮光膜２が形成され、該周縁部１Ｓが遮光膜２の未成膜領域とされてなるものである。
透光性基板１は、露光光に対して実質的に透明な基板である。この透光性基板１は、平面視において矩形形状又は正方形形状をなしており、そのサイズは一辺が３００［ｍｍ］以上、即ち、矩形形状又は正方形形状の四辺のうち、少なくとも対向する二辺が３００［ｍｍ］以上である。尚、各辺が３００［ｍｍ］以上、即ち、矩形形状又は正方形形状の四辺のうち、四辺全てが３００［ｍｍ］以上のより大型もフォトマスクに対しさらに効果的である。このような大型のフォトマスクは、例えば液晶表示装置等の製造に用いて好適である。具体的には透光性基板１のサイズとしては、３３０×４５０［ｍｍ］、３９０×６１０［ｍｍ］、５００×７５０［ｍｍ］、５２０×８００［ｍｍ］、又はそれ以上とすることができる。
尚、透光性基板１の厚さは特に限定されないが、本発明のフォトマスクのように高い平坦度が要求される高精度マスク用の基板やサイズの大きな基板は、厚くなる傾向にある。一実施例では、透光性基板１の厚さを５〜１５［ｍｍ］とする。
また透光性基板１の主表面上における未成膜領域１Ｓの幅Ａ（第２図参照）は３［ｍｍ］以上であり、好ましくは５［ｍｍ］であるが、それ以上であってもよい。但し、未成膜領域１Ｓの幅Ａは、該未成膜領域１Ｓが、このブランクを用いて製造されるフォトマスクのいわゆる描画保証領域と重ならない値とするのが好ましい。具体的には、描画保証領域が透光性基板１の周端面から１０［ｍｍ］を除くエリアである場合には、未成膜領域１Ｓの幅Ａは１０［ｍｍ］以下とするのが好ましい。
尚、一実施例では、未成膜領域１Ｓの幅Ａを５±１［ｍｍ］とする。
遮光膜２は、露光光を実質的に遮光するものであり、例えばクロム等の金属を用いて構成できる。尚、この遮光膜は反射防止層や半透光層等を含む多層構造又は連続層構造を有するものであってもよく、その場合はそれら全ての層を指して遮光膜２とする。この遮光膜２は、レーザ描画装置によるパターン描画を用いてパターニングされる。即ち、このフォトマスクブランクは、レーザ描画用のものである。
以下、このフォトマスクブランクの製造方法と、該ブランクを用いたフォトマスクの製造方法について説明する。
〔研磨工程〕
まず、石英ガラス等を精密研磨した後、面取りを行って、縦３００［ｍｍ］以上、横３００［ｍｍ］以上の平面視四角径の透光性基板１を得る。ここで、透光性基板１の側面部（端面１Ｔ及び面取部１Ｃ）は特に精密研磨する必要がなく、粗れていてもよい（第２図参照）。端面１Ｔ及び面取部１Ｃは粗れていても、これらの部分には遮光膜２を形成しないから、該遮光膜２が剥離してマスクパターン面に付着する問題は生じない。尚、ハンドリングする際に滑り難さを考慮すると、基板の側面部、特に端面は、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上の粗面であることが好ましく、さらに好ましくは０．１μｍ以上、最も好ましくは０．１５μｍ以上である。また、基板の側面部が粗れ過ぎていると、溝に潜在的に埋め込まれたパーティクルが洗浄時等に発生されてしまうという問題もある。この点を考慮すると、基板の側面部、特に端面は、表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．２５μｍ以下、最も好ましくは０．２μｍ以下である。表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．３μｍの側面部を得るためには、研磨方法を制御することにより行うことができ、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）において、＃７００〜＃２４００の粒度のダイヤツールを用いた研磨により得ることができる。
尚、面取り部１Ｃの幅Ｂ（第２図参照）は、例えば０．３［ｍｍ］〜１．３［ｍｍ］とすることができる。
〔成膜工程〕
次いで、得られた透光性基板１の主表面上における周縁部１Ｓを除く領域のみに遮光膜２を形成する。ここでいう周縁部１Ｓとは、前述した端面１Ｔ及び面取部１Ｃを含む領域である。
遮光膜２の形成には、スパッタリングを用いることができる。スパッタリングは、図示せぬ枠状の保持具によって未成膜領域１Ｓをマスキングした状態で、当該透光性基板１を保持した状態で行うとよい。これにより、透光性基板１の主表面における枠状保持具によってマスキングされた領域には、スパッタターゲットの粒子が付着しないから、その領域を未成膜領域１Ｓとすることができる。このとき、透光性基板１をその成膜面（主表面）が下方を向くよう保持することにより、該成膜面へパーティクルが付着する問題を低減できる。
また、該枠状保持具として導電性を有するものを用いることにより、該枠状保持具においてスパッタ成膜時のアースをとり、異常放電を防止できる。ここで未成膜領域１Ｓの幅Ａを３［ｍｍ］以上としているから、これと対応させて枠状保持具の幅を３［ｍｍ］以上とすることができる。従って、スパッタ時に充分なアースを確保できるから、異常放電を確実に回避でき、その結果歩留まりを向上できるという効果が得られる。
以上の工程を経て、実施の形態によるフォトマスクブランクが完成する。
〔塗布工程〕
次いで、形成した遮光膜２上にレジストをスピンコート法等によって塗布する。ここで用いるレジストは、レーザ描画用のレジストであり、具体的には、長瀬産業社製のＮＰＲ３５１０ＰＧ等が挙げられる。
〔露光工程〕
次いで、塗布したレジスト膜をベークした後、レーザ描画によって選択的に露光する。このときレーザ描画は、電子線描画のように真空中で行う必要がなく、大気中で行えるので、大掛かりな装置を用いなくて済むという利点がある。尚、ここで用いるレーザ描画装置としては、具体的には、ＭＩＣＲＯＮＩＣ社製のＬＲＳ等が挙げられる。
〔エッチング工程〕
次いで、露光したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして遮光膜２をエッチングすることにより、遮光膜パターンを形成する。そして、該レジストパターンを除去し、しかる後、所定の洗浄を施して実施の形態によるフォトマスクが完成する。
本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）実施の形態にかかるフォトマスクブランクは、レーザ描画用としたことにより、従来の電子線描画におけるチャージアップの問題を回避できるから、サイズが、一辺が３００［ｍｍ］以上の大型のものでありながら、未成膜領域１Ｓの幅Ａを３［ｍｍ］以上にしても何ら支障がない。
（２）大型のフォトマスクブランク又はフォトマスク（以下、フォトマスク等という。）は重量も嵩むので、搬送のとき等にこれをしっかりと保持しなければならないところ、遮光膜２の未成膜領域１Ｓの幅Ａを３［ｍｍ］以上としたことにより、当該フォトマスク等を、人手等によって端面１Ｔ及び面取部１Ｃ，１Ｃを把持した状態で搬送する場合であっても、該人手等が遮光膜２に接触してしまうことを確実に回避できる。従って、遮光膜２の剥離の問題を確実に防止できる。
（３）また、透光性基板１の端面１Ｔ及び面取部１Ｃ，１Ｃのみならず周縁部１Ｓをも保持しろとする保持具を用いて当該フォトマスク等を搬送する場合であっても、該保持しろを３［ｍｍ］以上に充分に確保できるので、遮光膜２の剥離の問題を確実に防止しながら、大型で重いフォトマスク等を安定してしっかりと保持できる。
（４）以上のように、遮光膜２の外周部分の剥離を防止して微小異物（パーティクル）の発生源を除去することにより、フォトマスク等のマスクパターン面に異物が付着してしまうことを防止できるから、欠陥のないフォトマスクを歩留まり良く製造できる。従って、本発明のフォトマスク等は、マスクパターンが特に微細で厳しい欠陥検査が行われるもの、またマスク寸法が非常に大きいが故に欠陥の発生率も高くなりがちなもの、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の製造用のマスクとして用いて好適である。
（５）また、従来必須であった異物を除去するためのフォオトマスク等の洗浄回数を低減できるから、当該フォトマスク等の製造の直行率を向上できる。
尚、実施の形態では透光性基板１として矩形のものを例示したが、該透光性基板は正方形であってもよい。

本発明によれば、大型でかつ微細なパターンが要求されるブランクを取り扱うに際して、パーティクルの発生を防止できる。

Claims (4)

1. 透光性基板の主表面上における周縁を除く部分のみに遮光膜が形成され、該周縁部が遮光膜の未成膜領域とされてなるフォトマスクブランクにおいて、
   前記透光性基板のサイズが、一辺が３００ミリメートル以上であると共に、
   前記未成膜領域の幅が、３ミリメートル以上であることを特徴とするフォトマスクブランク。
2. 前記遮光膜が、レーザ描画を用いてパターニングされるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフォトマスクブランク。
3. 前記透光性基板の側面部の表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜０．３μｍの粗面であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のフォトマスクブランク。
4. 請求の範囲第１項〜第３項から選ばれる一項に記載のフォトマスクブランクを用いて製造されたことを特徴とするフォトマスク。

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