JP5064041B2 - 表面に保護膜を形成したフォトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関するものである。

液晶基板の製造には、一般にフォトマスクを使用したフォトリソグラフィーが採用されている。このフォトマスクは石英ガラスなどの透明基板上に、遮光膜でパターンが形成され、紫外線によって露光される。

フォトマスクの表面に形成される遮光膜のパターンの断面を観察すると、エッジが立った状態である。そのため、エッジ部に異物がたまりやすく、かつその異物の除去が難しい。

また、遮光膜のパターンが導電体で形成されている場合には、絶縁体の透明基板が帯電すると絶縁破壊を起こす危険性がある。しかも、このような問題は上述したパターンのエッジが立っているほど顕著になる。

そこで、これらの問題を解決するために、フォトマスクの表面に、液体状の樹脂を塗布することによって、表面をコーティングするという処理が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平１１−３０５４２０号公報 特開２００２−２７８０４７号公報

しかしながら、従来の方法では、液体を塗布するため、塗布面に液体内の異物を除去することが必要であり、その異物除去の工程（濾過工程）で樹脂に微小な気泡が混入したり、基板の裏面に液体が回り込んだりするという問題がある。

さらに、液体を塗布する関係上、固化するための工程が必要となる。それは、固化が完了するまでの間、異物の付着を完全に防止しなければならないことを意味する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、フォトマスクの表面に気泡の混入や異物の付着を防止するとともにパターンエッジ部を保護するための連続した滑らかな保護膜を形成することを主たる技術的課題とするものである。

本発明にかかるフォトマスクは、露光光を遮光するパターン部と露光光を透過する非パターン部とで構成された透明基板の表面に保護膜を具備する紫外線露光用フォトマスクであって、前記保護膜はスパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって堆積されることによって前記パターン部におけるパターンエッジ部が連続した滑らかな前記保護膜によって保護されていることを特徴とする。

なお、フォトマスクを紫外線により露光する場合、保護膜も膜厚によっては紫外線を一部吸収する場合があるため、透過率を考慮して保護膜の膜厚を適切に選択することが必要である。すなわち、保護膜の膜厚は、表面（特にパターンエッジ部）の保護という観点と、透過率の関係とを総合的に勘案して決定しなければならない。

保護膜の材質としては、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物を主成分とする膜が挙げられる。これらはいずれもパターンエッジ部を保護することができると共に、紫外線の透過率が比較的高いからである。

また、前記保護膜に微量のフッ素を含有させることによって疎水性を持たせることができる。疎水性を持たせた場合は有機溶剤を用いてフォトマスクの洗浄が容易となる。逆に、微量のチタンを含有させることによって親水性を持たせることもできる。親水性を持たせた場合は純水或いは水溶性の薬品を使ったフォトマスクの洗浄が容易となる。なお、チタンの添加量が多いと屈折率が高くなり、フォトマスクの光学特性に影響を及ぼすため、添加量はごく微量であることが好ましい。

本発明にかかるフォトマスクは、従来の液体状の樹脂の塗布といういわゆる「湿式の成膜処理」を、スパッタリング法、蒸着法、化学気相成長法、物理気相成長法という「乾式の成膜処理」で行うため、膜厚の制御が容易でしかも気泡の混入が抑制される。また、裏面への回り込みといった問題も殆ど問題とならない。

本発明にかかるフォトマスクの保護膜は、従来の湿式の成膜処理法による保護膜と比較して、気泡の混入、裏面の汚れ、異物の付着を防止することができる。

また、従来の塗布の場合、塗布工程から固化工程にいたる間、重力によって樹脂をフォトマスク基板上に保持するため、必然的に基板表面が鉛直上向きに保持されることになる。このことが、異物の付着確率を一層高めている原因となっていたのに対し、本発明に係る乾式の成膜処理によると、フォトマスク基板の表面を下向きに設置して、保護膜のターゲット或いはソースを下から供給して成膜することができるため、成膜工程中に更なる異物が付着するという問題も生じにくい。

さらに、このような乾式の成膜処理によると、成膜条件を制御することにより、フッ素或いはチタンを添加することが容易であり、フォトマスクの表面保護膜に疎水性や親水性を付与することが可能となり、洗浄性が高められる。

以下、本発明に係るフォトマスクの製造方法の各実施形態について図面を参照して詳述する。

図１（ａ）は、フォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。同図において破線で示したＰ部は、パターン部１１のエッジ部（パターンエッジ部）を示している。

パターンエッジ部（図１（ｂ）のＰ部）があるとその付近に異物がたまりやすく、また、この部分において絶縁破壊を起こす危険性がある。そこで、パターンエッジ部を滑らかにするために、露光光に対する透過率の高い膜を表面保護膜として設けるのであるが、従来は液体状の樹脂を塗布、乾燥することで形成していたことは上述のとおりである。

本発明にかかるフォトマスクの製造方法は、保護膜の形成方法として「乾式の成膜処理」、例えばスパッタリング法を用いることを特徴とする。

（第１の実施形態）
図２（ａ）は、洗浄済みのフォトマスクをスパッタリング装置に設置し、スパッタリング法によって表面保護膜１２を形成している様子を示している。（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。細長いスリットからスパッタリング膜を成膜しながら基板をＸの方向に移動させ、保護膜を形成している。実験では、ターゲット材として二酸化ケイ素を用いたが、他の材料でもよい。この方法は、スパッタリング装置の成膜範囲に対してフォトマスク基板が大きい場合でも成膜コストを抑えることができる。

もっとも、タクトを要求する場合には、大型のスパッタリング装置を用いてフォトマスク全面を一度に成膜する方がよい場合もある。

図３（ａ）は、表面保護膜の成膜が終了したフォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成され、その表面を表面保護膜１２が覆っている。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。同図において破線で示したＱ部は、パターン部１１のエッジ部が表面保護膜１２によって滑らかに覆われた様子を示している。

本発明にかかるフォトマスクは、気泡の混入、異物の付着、裏面の汚れといった従来の塗布法による問題が解消され、被洗浄性と耐薬品性に優れている。

（第２の実施形態）
スパッタリング法により保護膜を形成する場合、ターゲット材料や成膜時のガスの条件により、種々の材料を混入させることができる。二酸化ケイ素を成膜する際に、成膜ガスにフッ素を混入させることで堆積される二酸化ケイ素に微量のフッ素を含有させることも可能である。そうすると、保護膜に含まれる微量のフッ素によって疎水性を持たせることができる。この場合、有機溶剤を用いたフォトマスク洗浄が容易となる。

（第３の実施形態）
二酸化ケイ素を第１のターゲット材料として高周波スパッタリング法により、基板表面に二酸化ケイ素膜を成膜する。続けて同一チャンバー内で、第2のターゲット材料として酸化チタンを使用し、二酸化ケイ素膜の上に酸化チタン膜を、高周波スパッタリング法により成膜する。これにより連続して滑らかなエッジを有する保護膜がパターン上に積層されることとなる。

また、この場合の二酸化ケイ素膜は透過率が良好であるため、透過率制御への影響が極めて少ない。

このようにして、クロムパターン上に二酸化ケイ素膜、及びその表面に酸化チタン膜を積層し作成したフォトマスクは、表面親水性が高くなりマスクパターン上に堆積し欠陥要因となる塵を取り除く洗浄工程での洗浄耐性及び耐薬品性を向上させることができる。

なお、高周波スパッタリング法以外の成膜法であっても、前記実施形態の実現は可能であり、同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
スパッタリング法に代わる他の乾式の成膜処理法としては、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法などが該当する。成膜する材料としては、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物を主成分とする膜が具体例としてあげられる。これらの膜はいずれも露光光（通常、紫外線が用いられる）に対して透過率が高いためである。

スパッタリング法などの乾式の成膜処理方法によると、シングルチャンバーで表面保護膜の形成処理工程が完了するため、保護膜形成時の異物付着の危険性が小さい。また、これらの成膜処理方法によると、成膜時には、フォトマスクを下向きに設置して下面側から成膜することが可能であるため、従来の塗布法よりも異物の付着を一層抑えることができる。また、気泡の混入や基板裏面への回り込みも殆どない。

なお、一旦成膜した保護膜を剥離する必要がある場合は、フッ酸その他の剥離液を使用すればよい。

本発明にかかる表面に保護膜を形成したフォトマスクは、気泡が全く含まれず、成膜中に異物が付着したり、裏面が汚れるといった問題を生じることがなく、また、エッジが立ったパターン部が滑らかな保護膜によって覆われるため、絶縁破壊の問題も生じにくい。従って、従来よりも高品質の表面保護膜を形成したフォトマスク及びその製造方法を提供する技術として、その産業上の利用可能性は極めて大きい。

（ａ）は、フォトマスクの平面図を模式的に示している。（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。 （ａ）は、洗浄済みのフォトマスクをスパッタリング装置に設置し、スパッタリング法によって表面保護膜１２を形成している様子を示している。（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。 （ａ）は、表面保護膜の成膜が終了したフォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成され、その表面を表面保護膜１２が覆っている。（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。

符号の説明

１０ 透明基板
１１ パターン部
１２ 表面保護膜
Ｐ エッジ部
Ｑ 表面保護膜により滑らかに覆われたエッジ部

Claims (2)

1. 露光光を遮光するパターン部と露光光を透過する非パターン部とで構成された透明基板の表面に保護膜を具備する紫外線露光用フォトマスクであって、前記保護膜はスパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって堆積されることによって前記パターン部におけるパターンエッジ部が連続した滑らかな保護膜によって保護されているとともに前記保護膜の材質は、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物のいずれか１つを主成分とし、フッ素を含有することを特徴とする紫外線露光用のフォトマスク。
2. 露光光を遮光するパターン部と露光光を透過する非パターン部とで構成された透明基板の表面に保護膜を具備する紫外線露光用フォトマスクであって、前記保護膜はスパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって堆積されることによって前記パターン部におけるパターンエッジ部が連続した滑らかな保護膜によって保護されているとともに前記保護膜の材質は、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物のいずれか１つを主成分とし、チタンを含有することを特徴とする紫外線露光用のフォトマスク。

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