(57)【要約】【課題】密着不良の不具合を解消でき、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクを提供する。【解決手段】透明板状体であるガラス基板１４の片面にマスクパターン１２、１２…が形成された密着露光用フォトマスク１０に関する。マスクパターン１２、１２…に隣接するとともに、ガラス基板１４の周縁まで連通する通気溝１６が、ガラス基板１４の片面に複数本形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板状体の片面にマスクパターンが形成された密着露光用フォトマスクにおいて、
前記マスクパターンに隣接するとともに、前記透明板状体の周縁まで連通する通気溝が、前記マスクパターンが形成された透明板状体の片面に複数本形成されており、
前記透明板状体を貫通する通気孔が前記マスクパターンに隣接して複数個形成されていることを特徴とする密着露光用フォトマスク。
【請求項２】
前記マスクパターンが複数個の環状の閉鎖パターンであり、前記通気孔は個々の環状の閉鎖パターンの内部に形成されている請求項１に記載の密着露光用フォトマスク。
【請求項３】
前記透明板状体がガラス板である請求項１又は２に記載の密着露光用フォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密着露光用フォトマスクに係り、特に、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術は、要求精度や基板サイズ等に応じて、プリント基板からＬＳＩ等の半導体の分野に亘って各種の方式が採用されている。
【０００３】
このうち、基板サイズが比較的大きく、パターンサイズ（たとえば、最小線幅）が比較的大きいものには、密着露光（コンタクト露光）方式が採用されることが多い。この密着露光方式が採用される主な理由は、プロキシミティー露光方式のように照射光の平行度が要求されず、露光光源を比較的安価なものにできることが挙げられる。
【０００４】
この密着露光方式とは、フォトマスクのパターン形成面と基板のフォトレジスト層が形成された面とを密着させ、照射光の回り込み（光かぶり）を避ける露光方式である。そのためにフォトマスクと基板とを密着させる手段としては、フォトマスクと基板との間を減圧状態にする方式（いわゆる、バキュームコンタクト方式）、基板の裏面より窒素ガス等で加圧（吹き上げ）してフォトマスクと基板とを密着させる方式（いわゆる、ハードコンタクト方式）が一般的である。
【０００５】
更に上記の密着露光方式（コンタクト露光方式）と併せて、フォトマスクと基板との密着度を向上させる方法も各種提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
このうち、特許文献１及び２は、バキュームコンタクト方式において排気を促進できるようにフォトマスクの表面にμｍオーダーの溝を形成する提案であり、特許文献３は、バキュームコンタクト方式において排気を促進できるようにフォトマスクの表面に碁盤の目状の溝を形成する提案である。
【特許文献１】特開昭５４−６９０７２号公報
【特許文献２】特開昭５５−４６５７４号公報
【特許文献３】特開平５−１４２７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、デジタルカメラや携帯電話に用いられる、ＣＣＤやＣＭＯＳからなる固体撮像装置として、固体撮像素子チップの大きさと略等しい大きさの、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプのものが広く採用されつつある。この固体撮像装置の製造方法として、以下の工程が提案されている。
【０００８】
図３に示されるように、ウェーハ２（半導体基板）上に多数形成された、各固体撮像素子３、３…の受光部を包囲する位置に対応させて、透明ガラス板１にスペーサ５、５…の層を形成するとともに、この透明ガラス板１をスペーサ５の部分でウェーハ２に接着してウェーハ２との間に空隙部を形成し、しかる後に透明ガラス板１及びウェーハ２を、スクライブラインに沿ってダイシングし、個々の固体撮像装置に分離する方法である。なお、図３において、個々の固体撮像素子３、３…に対応させて、電極取り出し部であるパッド４、４…が形成されている。
【０００９】
図４は、透明ガラス板１に形成されたスペーサ５、５…の形状を示す平面図である。このように、個々のスペーサ５は、枠状、すなわち環状の閉鎖パターンである。このスペーサ５は、透明ガラス板１上に接着された、透明ガラス板１と同一サイズで厚さ約０．１ｍｍのシリコン板を、フォトリソグラフィー技術によりパターニングして形成される。
【００１０】
ところが、厚さ約０．１ｍｍのシリコン板をエッチングで透明ガラス板１上より除去するには、それに応じた厚さ（たとえば、５μｍ）のフォトレジスト層を形成する必要がある。
【００１１】
このフォトレジスト層の厚さ（５μｍ）は、通常の半導体の分野で採用されているレベルより相当大きく、従来あまり問題とされていなかった、窒素ガスの発生による密着不良という不具合を生じることが多い。
【００１２】
すなわち、フォトレジストは、露光されることにより架橋重合反応を生じるが、この架橋の際に窒素ガスを放出する。ところが通常の半導体の分野では、フォトレジスト層の厚さが薄く（１μｍ未満）、また基板（ウェーハ）サイズも比較的小さいことより、密着不良による不具合は問題とされていなかった。
【００１３】
これに対し、上述したＣＳＰタイプの固体撮像装置の製造に使用される透明ガラス板１の露光においては、窒素ガスの発生による密着不良の不具合が大きな問題となる。以下、図により説明する。
【００１４】
図５は、ＣＳＰタイプの固体撮像装置の製造に使用される透明ガラス板１の断面図であり、エッチングが進行している状態を示すものである。このうち、（Ａ）は、露光の際の密着状態が良好であったものであり、（Ｂ）は、露光の際の密着状態が不良であったものである。
【００１５】
すなわち、図５の上段の図に示される現像後の状態において、（Ａ）は、露光の際の密着状態が良好であり、フォトレジストＲの層は、フォトマスクのパターンと同一幅の矩形断面形状となっている。言い換えると、フォトレジストＲの層の側壁部が垂直になっている。
【００１６】
一方、図５の上段の図に示される現像後の状態において、（Ｂ）は、露光の際の密着状態が不良であり、照射光の回り込み（光かぶり）により、フォトレジストＲの層は、上部の両肩部が丸みを帯びた断面形状となっている。すなわち、フォトレジストＲの層の側壁部は垂直になっていない。
【００１７】
図５の中段の図は、等方性エッチング後の状態を示し、図５の下段の図は、その後の異方性エッチング後の状態を示す。（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、エッチングの進行に伴い、フォトレジストＲの層も浸食されて行く。すなわち、エッチングの進行に伴い、フォトレジストＲのパターンの端部が後退していき、この部分のスペーサ（シリコンＳ）もエッチングされる。
【００１８】
その結果、（Ａ）、（Ｂ）の下段の図に示されるエッチングが終了した状態では、（Ａ）では、スペーサ（シリコンＳ）の層は、フォトマスクのパターンと同一幅の垂直な断面形状（図の円内）となっているが、（Ｂ）では、スペーサ（シリコンＳ）の層は、段差状の断面形状（図の円内）となっており、この部分の幅がフォトマスクのパターンより狭くなっている。
【００１９】
このような（Ｂ）の状態では、スペーサ（シリコンＳ）の層の側壁部が荒れた状態となり、衝撃等によりシリコンＳが崩壊する不具合を生じる上に、更に、この崩壊したシリコンＳが異物となり、汚染の原因になるという不具合をも生じる。
【００２０】
このように、図５（Ｂ）に示されるような露光の際の密着不良の影響は、基板の略全面に生じる場合もあり、局所的に又は飛び飛びに基板の一部に生じる場合もあるが、いずれも製品の歩留りを大きく低下させる要因となる。
【００２１】
これに対し、従来の技術（特許文献１〜３等）では充分な対策とはなり得ない。すなわち、フォトマスクの表面にμｍオーダーの溝を形成したり、フォトマスクの表面に碁盤の目状の溝を形成したりするのみでは、図４に示されるスペーサ５、５…のように、枠状、すなわち環状の閉鎖パターンの内部で発生する窒素ガスの逃げ道がなく、密着不良の不具合は避けられない。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上記したような密着不良の不具合を解消でき、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明は、透明板状体の片面にマスクパターンが形成された密着露光用フォトマスクにおいて、前記マスクパターンに隣接するとともに、前記透明板状体の周縁まで連通する通気溝が、前記マスクパターンが形成された透明板状体の片面に複数本形成されており、前記透明板状体を貫通する通気孔が前記マスクパターンに隣接して複数個形成されていることを特徴とする密着露光用フォトマスクを提供する。
【００２４】
本発明によれば、マスクパターンに隣接するとともに、透明板状体の周縁まで連通する通気溝が、透明板状体の片面に複数本形成されているのみならず、透明板状体を貫通する通気孔が複数個形成されているので、密着不良の不具合を解消でき、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクが得られる。
【００２５】
本発明において、前記マスクパターンが複数個の環状の閉鎖パターンであり、前記通気孔は個々の環状の閉鎖パターンの内部に形成されていることが好ましい。このような閉鎖パターン内部の排気は、通常困難であるが、パターン内部に通気孔が形成されていれば、排気が容易にでき、本発明の効果を一層発揮できる。
【００２６】
また、本発明において、前記透明板状体がガラス板であることが好ましい。本発明は、フィルム状のフォトマスク（樹脂フィルムマスク）に適用しても、充分な効果が得られるが、ガラス製のフォトマスクに適用することにより、ガラスの良好な平坦性により、一層の効果が発揮できる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、マスクパターンに隣接するとともに、透明板状体の周縁まで連通する通気溝が、透明板状体の片面に複数本形成されているのみならず、透明板状体を貫通する通気孔が複数個形成されているので、密着不良の不具合を解消でき、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って、本発明に係る密着露光用フォトマスクの好ましい実施の形態について詳説する。
【００２９】
図１は、本発明に係る密着露光用フォトマスク１０の要部拡大図である。このうち、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、断面図である。なお、（Ａ）の枠状のマスクパターン１２、１２は、既述の図４のスペーサ５、５…に対応している。
【００３０】
この密着露光用フォトマスク１０は、ガラス基板１４の片面にマスクパターン１２、１２…が設けられているものである。ガラス基板１４の材質としては、建材用や自動車用のガラスと同様のソーダライムガラス（たとえば、旭ガラス社製、商品名：ＡＳ）、フォトマスク用低膨張ガラス（たとえば、旭ガラス社製、商品名：ＡＬ）、合成石英ガラス（たとえば、旭ガラス社製、商品名：ＡＱ）等、各種のものが採用できる。
【００３１】
なお、マスクパターン１２、１２の材質は、クロムを主体とした金属膜によるものであっても、エマルジョンタイプのものであってもよい。
【００３２】
ガラス基板１４の片面に形成された枠状のマスクパターン１２、１２…の周縁のガラス基板１４には、通気溝１６、１６…が形成されている。すなわち、枠状のマスクパターン１２、１２…を囲むように、ガラス基板１４の片面に碁盤の目状の溝である通気溝１６、１６…が形成されており、いずれの通気溝１６、１６…も、ガラス基板１４の周縁まで連通している。
【００３３】
この通気溝１６、１６…の深さ（段差）は、マスクパターン１２のサイズ、線幅、マスクパターン１２同士の間隔（配列ピッチ）、フォトレジストＲの層の厚さ、フォトレジストＲの材質等により適宜の値が採用できる。
【００３４】
また、ガラス基板１４の片面に形成された枠状のマスクパターン１２、１２…の内部のガラス基板１４には、通気孔１８、１８…が形成されている。すなわち、枠状のマスクパターン１２、１２…のそれぞれの内部には、ガラス基板１４を貫通する通気孔１８、１８…が形成されている。
【００３５】
この通気孔１８、１８…の径は、ガラス基板１４の厚さ、マスクパターン１２のサイズ、線幅、フォトレジストＲの層の厚さ、フォトレジストＲの材質等により適宜の値が採用できる。特に、ガラス基板１４の厚さが大きいと通気孔１８の径を大きく加工するのが困難になることより、ガラス基板１４の厚さの選択は重要である。
【００３６】
更に、ガラス基板１４の片面に形成された枠状のマスクパターン１２、１２…の内部のガラス基板１４には、通気孔１８、１８…以外の部分に段差部２０、２０…が形成されている。すなわち、枠状のマスクパターン１２、１２…のそれぞれの内部のガラス基板１４には、通気孔１８、１８…以外の部分が座刳状に加工され、段差部２０、２０…となっている。
【００３７】
この段差部２０、２０…の深さ（段差）は、マスクパターン１２のサイズ、線幅、フォトレジストＲの層の厚さ、フォトレジストＲの材質等により適宜の値が採用できる。
【００３８】
なお、枠状のマスクパターン１２、１２…が、既述したＣＳＰタイプの固体撮像装置の製造に使用される透明ガラス板１のスペーサ５、５…の層（図３、図４参照）を形成するためのものである場合、個々のマスクパターン１２の外形は、固体撮像装置のサイズに対応した矩形（正方形又は長方形）であることが好ましく、これに対応すべく、通気孔１８の径は０．５〜３．０ｍｍであることが好ましく、通気溝１６の幅は０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００３９】
以上で説明した、ガラス基板１４に通気溝１６、通気孔１８及び段差部２０を形成する方法は、ガラス基板１４のフォトエッチング（フォトリソグラフィー技術）、サンドブラスト加工とマスキング（フォトリソグラフィー技術の利用による）技術との組み合わせ、レーザー加工、超音波加工等、公知の各種加工法が採用できる。
【００４０】
特に、通気孔１８の形成は、ガラス基板１４の両面からのフォトエッチング（弗酸を主体としたエッチャントによる）が有効であり、また、通気溝１６の形成はレシプロ方式の精密平面研削盤やダイサーによる研削加工によっても可能である。
【００４１】
次に、本発明に係る密着露光用フォトマスク１０を使用した露光（密着露光用フォトマスク１０の作用）について説明する。密着露光用フォトマスク１０を使用した露光は、ハードコンタクト方式の露光装置により行った。
【００４２】
以下、箇条書きに述べる（以下の１）〜１１））。なお、ハードコンタクト方式の露光装置は、公知の装置であることより、装置全体の詳細な図示は省略し、ポイントとなる工程における要部のみ図示する。
【００４３】
１）密着露光用フォトマスク１０を露光装置のマスクステージにセットする。この際、密着露光用フォトマスク１０のマスクパターン１２が形成されている面をワーク（透明ガラス板１）の側に向ける。
【００４４】
２）表面（シリコンＳの面）にフォトレジストＲの層が形成されたワーク（透明ガラス板１）を試料吸着台にセットする（吸着により固定する）。
【００４５】
３）試料吸着台を上昇させ、ワークを密着露光用フォトマスク１０に軽く接触させ、試料吸着台のあおり調整を行う。
【００４６】
４）あおり調整後、試料吸着台をわずかに下降させ、密着露光用フォトマスク１０とワークとの間に一定のギャップを設ける。
【００４７】
５）密着露光用フォトマスク１０のマスクパターン１２とワークとの水平位置（Ｘ、Ｙ、θ方向）の調整を行う。この位置調整は、密着露光用フォトマスク１０の両端部分、及びワークの両端部分に設けられた位置合わせ用のマーク（「トンボ」と俗称される）により行うことが多い。
【００４８】
６）試料吸着台を再度上昇させ、ワークを密着露光用フォトマスク１０に接触させる。
【００４９】
７）試料吸着台におけるワークの吸着を切り、試料吸着台に形成された貫通孔より窒素ガスを吹き上げ、ワークを密着露光用フォトマスク１０に押し付ける。
【００５０】
８）密着露光用フォトマスク１０を斜め上方より観察し、干渉縞が動かなくなるまで、ワークを密着露光用フォトマスク１０に密着させる。この状態が図２（Ａ）に要部断面図で示される。
【００５１】
９）適切な露光光量で密着露光用フォトマスク１０の上方より紫外光（ＵＶ光）の露光を行う。この状態が図２（Ｂ）に要部断面図で示される。すなわち、フォトレジストＲの層のマスクパターン１２に覆われていない部分は、ＵＶ光の照射により架橋重合反応を起こし、窒素ガスＮを発生させる。この場合であっても、ガラス基板１４の周縁まで連通している通気溝１６、段差部２０及び通気孔１８を経て窒素ガスＮが密着露光用フォトマスク１０の外部に排出されるので、ワークと密着露光用フォトマスク１０との密着が妨げられることはない。
【００５２】
１０）露光終了後にワークを取り外し、現像処理（リンスも含む）を行う。これにより、フォトレジストＲの層の架橋重合反応を生じた部分のみ、選択的に溶解除去される（図５（Ａ）の最上図参照）。
【００５３】
１１）ポストベークを行い、その後、エッチング処理を行う（図５（Ａ）参照）。
【００５４】
以上の一連の工程において、ワークと密着露光用フォトマスク１０との密着が良好であったことより、図５（Ａ）の最上図に示されるように、フォトレジストＲの層は、フォトマスクのパターンと同一幅の矩形断面形状となっており、フォトレジストＲの層の側壁部は垂直になっている。
【００５５】
したがって、エッチングが終了した状態でも、図５（Ａ）の最下図に示されるように、スペーサ（シリコンＳ）の層が、フォトマスクのパターンと同一幅の矩形断面形状となっている。
【００５６】
以上説明したように、本発明によれば、マスクパターンに隣接するとともに、透明板状体の周縁まで連通する通気溝が、透明板状体の片面に複数本形成されているので、密着不良の不具合を解消でき、厚膜のフォトレジストが形成された基板の密着露光に好適な密着露光用フォトマスクが得られる。
【００５７】
以上、本発明に係る密着露光用フォトマスクの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００５８】
たとえば、上記実施形態において、密着露光用フォトマスク１０のガラス基板１４には、通気溝１６、通気孔１８及び段差部２０の全てが設けられているが、いずれか１以上が設けられている構成であっても、従来になかった優れた効果を奏することができる。
【００５９】
また、上記実施形態において、通気溝１６がマスクパターン１２、１２…の四周を囲むように形成されているが、必ずしもこのようにせずともよく、マスクパターン１２、１２…に隣接するとともに、ガラス基板１４の周縁まで連通する通気溝が複数本形成されているだけでも、従来になかった優れた効果を奏することができる。この場合、通気溝に隣接していない部分より窒素ガスの排気速度は劣るが、その分だけ露光光源よりの照射光度を落して、露光時間を長くすることにより、略同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、上記実施形態において、通気溝１６が各マスクパターン１２の外周の際まで形成されており、段差部２０が各マスクパターン１２の内周の際まで形成されているが、必ずしもこのようにせずともよい。通気溝１６及び段差部２０がマスクパターン１２の近傍に設けられていれば、窒素ガスの排気速度は多少劣るものの、略同様の効果を得ることができるからである。
【００６１】
更に、上記実施形態において、通気孔１８が各マスクパターン１２の内部に設けられているが、通気孔１８を各マスクパターン１２の外部に設ける態様も好ましく採用できる。たとえば、通気孔１８を通気溝１６の縦横の交差部分に設ければ、通気溝１６を経てガラス基板１４の周縁部より排気される構成より、排気速度が大幅に向上する。
【００６２】
更に、既述したように、密着露光用フォトマスク１０は、ガラス基板１４以外のフィルム状のフォトマスク（樹脂フィルムマスク）に適用しても、充分な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る密着露光用フォトマスクの要部拡大図
【図２】本発明に係る密着露光用フォトマスクの作用を説明する断面図
【図３】透明ガラス板とウェーハとを示す斜視図
【図４】透明ガラス板に形成されたスペーサの形状を示す平面図
【図５】ＣＳＰタイプの固体撮像装置の製造に使用される透明ガラス板の断面図
【符号の説明】
【００６４】
１０…密着露光用フォトマスク、１２…マスクパターン、１４…ガラス基板、１６…通気溝、１８…通気孔、２０…段差部、Ｇ…透明ガラス板、Ｒ…フォトレジスト、Ｓ…シリコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006091647.tif 000005
【図４】
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【図５】
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