(57)【要約】  【課題】  静電気の発生を防止して、フォトマスクの静電破壊や遮光膜パターンの破損が生じにくく、かつ遮光膜パターンの精度を損なわないフォトマスクおよびその製造方法を提供する。  【解決手段】  本発明のフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明導電性膜と、前記透明導電性膜上に設けられた遮光膜パターンとを、備える。【選択図】図１
2008241921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた透明導電性膜と、
前記透明導電性膜上に設けられた遮光膜パターンと
を、備えるフォトマスク。
【請求項２】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられたパターン化された透明導電性膜と、
前記透明基板上と透明導電性膜上とに渡って設けられた複数の遮光膜パターンと
を、備え、
前記複数の遮光膜パターンは、それぞれが透明導電性膜を介して接続されている、
フォトマスク。
【請求項３】
透明基板の表面に、透明導電性膜を形成する工程と、
前記透明導電性膜の表面に、遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜をパターン形成する工程と
を含むフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
透明基板の表面に、透明導電性膜を形成する工程と、
前記透明導電性膜をパターン形成する工程と、
前記透明導電性膜の表面と透明基板の表面に、遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜をパターン形成する工程と
を含むフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストを露光する際に使用するフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造では、フォトマスク上のマスクパターンを、フォトリソグラフィ法を用いて転写し、所望の素子パターンを形成する。これらに使用されるフォトマスクは、石英などのガラス基板上に、クロム（Ｃｒ）や酸化クロムなどのクロム系の遮光材料が、単層または積層されることによって、遮光膜パターンが形成されている。
【０００３】
フォトレジストをプロキシミティ露光装置により露光する場合、フォトマスクとワークとの間隙を５０μｍ〜２００μｍ程度にして露光する。半導体装置や携帯電話等の小型液晶表示装置では、フォトマスクの微細化技術が進んでいる。フォトマスクの微細化に伴い、フォトマスクとワークとの間隙はより小さくなる傾向にある。
【０００４】
ガラス基板は、電気的絶縁性が高く、静電気が発生しやすいという性質を有する。このため、使用環境やマスクパターンによっては、静電気の影響を受け、遮光膜パターン上に帯電する場合がある。フォトマスクが帯電していたり、ガラス基板からなるワークが帯電していたりすると、フォトレジストをプロキシミティ露光装置により露光する際に、静電気により遮光膜パターンが破損するという問題がある。遮光膜パターンが欠損すると、転写パターンの欠損を生ずる。
【０００５】
また、フォトマスクの表面に静電気が帯電すると、フォトマスクの表面に微細なゴミが吸着しやすくなる。ゴミが吸着したフォトマスクを用いると、転写パターンの欠陥を生ずる。
【０００６】
上記の問題を解決するために、フォトマスクの静電破壊や遮光膜パターンの破損が生じにくいフォトマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献1に記載の方法では、所定の遮光膜パターンを形成した面の表面に透明導電性膜を形成し、相互に離間した遮光膜同士を接合している。これにより、遮光膜間の電位差を解消し、静電気の発生を防止している。
【特許文献１】特開２００２−１８９２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献1に記載の方法では、フォトマスク製造の最終工程で、透明導電性膜を成膜する。透明導電性膜を高温で製膜すると、製膜時にガラス基板が熱収縮を起こす。このため遮光膜パターンに歪みを生ずるという問題がある。
【０００９】
一方、透明導電性膜を低温で成膜すると、得られる透明導電性膜の面積抵抗値が低くなり、静電気を効率的に逃すことができない。また、得られる透明導電性膜の透明性が低く、露光時間が長くなるという問題がある。なお、透明導電性膜を成膜した後にアニール処理をすれば、透明導電性膜の透過性を上げることができる。しかし、この場合にも、アニール処理により、ガラス基板の熱収縮による遮光膜パターンの歪みが生ずる。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、静電気の発生を防止して、フォトマスクの静電破壊や遮光膜パターンの破損が生じにくく、かつ遮光膜パターンの精度を損なわないフォトマスクおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、透明導電性膜を透明基板と遮光膜パターンとの間に設けることとして本発明を完成した。本発明では、透明基板と遮光膜パターンとの間に設けられた透明導電性膜が、遮光膜パターン間の電位差を低減し、フォトマスク表面の表面電位を一定にする。この結果、フォトマスクにおいて静電気の発生を防止して、フォトマスクの静電破壊や遮光膜パターンの破損を生じにくくすることができる。また、透明導電性膜の形成を、遮光膜の形成より前の工程で行う。この結果、透明導電性膜形成時に生ずる透明基板の熱収縮の影響が小さく、遮光膜パターンの精度を損なわない。すなわち、本発明は、以下のとおりである。
【００１２】
本発明のフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明導電性膜と、前記透明導電性膜上に設けられた遮光膜パターンとを、備える。
【００１３】
また、本発明のフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上の一部に設けられた透明導電性膜と、前記透明基板上と透明導電性膜上とに渡って設けられた複数の遮光膜パターンとを、備え、前記複数の遮光膜パターンは、透明導電性膜を介して接続されているものであってもよい。
【００１４】
本発明のフォトマスクは、透明基板の表面に、透明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性膜の表面に、遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜をパターン形成する工程と
を含み、製造される。
【００１５】
本発明のフォトマスクは、透明基板の表面に、透明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性膜をパターン形成する工程と、前記透明導電性膜の表面の一部と透明基板の表面に、遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜をパターン形成する工程とを含み、製造されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフォトマスクでは、透明導電性膜は透明基板と遮光膜パターンとの間に設ける。この透明導電性膜により、フォトマスクにおいて静電気の発生を防止して、フォトマスクの静電破壊や遮光膜パターンの破損を生じにくいフォトマスクが提供される。また、透明導電性膜の形成を、遮光膜の形成より前の工程で行う。この結果、透明導電性膜形成時に生ずる透明基板の熱収縮の影響が小さく、遮光膜パターンの精度を損なわないフォトマスクが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のフォトマスクを詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるフォトマスクを示す概念図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかるフォトマスクの平面図を、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態にかかるフォトマスクのＸ−Ｘ’方向の断面図を示す。図１に示すように、本実施の形態のフォトマスク１は、透明基板１１上の全面に設けられた透明導電性膜１２と、この透明導電性膜１２上に設けられた遮光膜１３パターンとを備える。本発明のフォトマスク１では、遮光膜パターン１３の下表面は、透明導電性膜に完全に接する構造である。
【００１８】
透明基板１１は、石英などのガラス材で形成される。
【００１９】
透明基板１１の表面は、透明導電性膜１２で被覆されている。透明導電性膜１２は、可視光における透過率が高く、電気伝導度が大きい材料で構成される。このような材料としては、例えば、酸化インジウムＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）、酸化錫ＳｎＯ２、酸化亜鉛ＺｎＯなどの酸化物半導体系の材料が挙げられる。これらの材料の中で好ましいのは、ＩＴＯである。ＩＴＯは、膜厚１４０ｎｍ程度において、可視光領域において透過率は９０％を超え、面積抵抗値は５０Ω／□以下程度である。一方、可視光領域から紫外光領域に近づくにつれて急激に光の吸収が増える。露光時の主波長帯の一つである４０５ｎｍ近辺では、前記膜厚における透過率は８０％程度である。
【００２０】
本実施の形態のフォトマスク１において、透明導電性膜１２の膜厚は、３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１４０ｎｍであればよい。露光に使用する主波長帯である３６５ｎｍや４０５ｎｍの波長帯では、透明導電性膜の膜厚を薄くしても光の透過率は向上しない。一方、膜厚が薄いと、密着性不足や剥がれ等の問題が起こり易くなる。また、面積抵抗値が増大し、静電気の発生を効果的に抑制できない可能性がある。また、透明導電性膜の膜厚が１５０ｎｍより厚くなると、光透過率が低下する。このため、露光時に露光時間が長くなり、生産性が低下する。
【００２１】
透明導電性膜１２の形成は、真空蒸着法やスパッタリング法など公知の方法で行えばよい。例えば、透明導電性膜１２を、スパッタリング法を用いて形成する場合、高温プロセスで形成しても、低温プロセスで形成してもよい。低温プロセスで透明導電性膜１２を形成した場合には、後にアニーリング処理をしてもよい。
【００２２】
遮光膜は、金属系の遮光材料を用いて形成する。遮光膜は、クロム（Ｃｒ）や酸化クロムなどのクロム系の遮光材料が、単層で、あるいは積層されることによって形成される。この図の例では、遮光膜は、クロム（Ｃｒ）と酸化クロムの積層構造となっている。
【００２３】
遮光膜は、パターニングして遮光膜パターン１３を形成する。図１の例では、複数の遮光膜パターン１３がそれぞれ独立して島状に形成されている。図１の例では、複数の遮光膜パターン１３の形状は同一であるが、同一の透明基板１１上に異なる形状の遮光膜パターン１３を形成してもよい。また、遮光膜パターン１３は、クロム膜１４と酸化クロム膜１５との積層構造となっている。遮光膜パターン１３は、所定のパターンになるように、フォトリソグラフィなどの公知の方法を用いて形成する。
【００２４】
本実施の形態のフォトマスク１は、透明基板１１上に透明導電性膜１２を設け、その上に遮光膜パターン１３を設けている。遮光膜パターン１３を形成する際には、透明導電性膜１２の熱処理が終わっている。したがって、遮光膜パターン１３の形成は、透明基板の熱収縮の影響を受けにくい。この結果、遮光膜パターン１３の精度に与える影響が小さいフォトマスク１を得ることができる。
【００２５】
また、本発明のフォトマスク１では、透明導電性膜１２に遮光膜パターン１３の下表面が接していて、複数の遮光膜パターン１３はお互いに電気的に接続されている。したがって、フォトマスクの表面電位が表面上のどの部位においても一定になり、局所的な帯電を抑制できる。この結果、遮光膜パターン間に生ずる電位差を抑制できるので、静電破壊や異物の付着という問題を生じにくい。
【００２６】
上記したように、本実施の形態のフォトマスクは、これ自体で複数の異なる遮光膜パターンに発生する電位差を抑制することができる。本実施の形態のフォトマスクを、導電性の材料で形成したマスクホルダに固定して用いると、より効果的にフォトマスクの表面電位を低減することができる。また、アースを取り付けたマスクホルダを用いる、あるいはフォトマスクに直接アースを配置する構成としても、さらに効果的にフォトマスクの表面電位を低減することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明のフォトマスクの第２の実施形態を説明するための図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかるフォトマスクの平面図を、図２（ｂ）は、本発明の第２の実施形態にかかるフォトマスクのＹ−Ｙ’方向の断面図を、図２（ｃ）は、本発明の第２の実施形態にかかるフォトマスクのＺ−Ｚ’方向の断面図を示す。図２に示すように、第２の実施形態のフォトマスク１では、透明導電性膜１２は、透明基板１１上の一部に所定のパターンで形成されている。遮光膜パターン１３の静電気による破損は、通常、遮光膜パターン１３の端部１６において生ずる。したがって、個々の遮光膜パターン１３の端部１６が電気的に孤立することなく導通するように透明導電性膜１２を設ければ、静電気の問題は解消できる。なお、以下においては、第１の実施形態と異なる、透明導電性膜１２についてのみ説明する。
【００２８】
本実施の形態のフォトマスク１において、透明導電性膜１２の膜厚は、３０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１４０ｎｍであればよい。第１の実施の形態に比べて、透明導電性膜１２の膜厚の上限が大きいのは、この実施の形態では、透明導電性膜１２は、遮光膜パターン１３の端部１６にのみ接する。したがって、透明導電性膜１２の厚みが厚くても、得られる半導体装置や、液晶表示装置の品質に与える影響が少ない。また、遮光膜パターン１３は一定の期間、類似したパターンであることが多い為、予め遮光膜パターン１３にあうように設計した透明導電性膜パターンを形成しておけば、効率よくフォトマスクを製造できる。
【００２９】
透明導電性膜の形状は、複数の遮光膜パターンのそれぞれが透明導電性膜を介して接続することができる形状であれば、図２に示す形状に限られない。たとえば、図３に示すように、個々の遮光膜パターンに対応した開口部１７が設けられている形状であってもよい。あるいは、図４（ａ）に示すような、櫛歯状の形状の透明導電膜であっても、図４（ｂ）に示すような、蛇行した形状の透明導電膜であってもよい。
【００３０】
透明導電性膜１２のパターニングは、フォトリソグラフィなどの公知の技術によって任意のパターンで形成が可能である。
【実施例】
【００３１】
以下本発明を詳細に説明するため実施例を挙げるが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３２】
以下の、実施例、比較例において、透明導電性膜の膜厚は、（株）小坂研究所製、膜厚測定機ＥＴ５０００にて、透過率は（株）島津製作所製、分光光度計ＵＶ−２５００ＰＣにて、面積抵抗値はダイヤインスツルメンツ製、表面抵抗計ロレスタＥＰにてそれぞれ測定した。
【００３３】
（実施例１）
８ｍｍ厚の石英ガラスからなるフォトマスクのブランクスガラス基板上に、ＩＴＯを用いて透明導電性膜低温プロセス（１４０℃）にて形成した。この後、２４０℃で６０分アニール処理を施した。得られた透明導電性膜の膜厚は、１００ｎｍであり、透過率は波長４０５ｎｍの透過率が９７．５％であり、面積抵抗値は２２．０Ω／□であった。次に、クロム膜と酸化クロム膜をこの順に積層し総膜厚１００ｎｍとした。この後、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ポジ型感光性レジストを１４０ｎｍで塗布し、電子線描画装置にて露光後、２．３８％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシド）現像液にて現像後、１０％硝酸セリウムアンモニウムにてエッチングを行い、２０％苛性ソーダにてレジスト剥離を行い、所定の遮光膜パターンを形成した。この遮光膜パターンは最外周部の長さを測定したところ、設計値からのズレは０．５μｍ以内であった。
【００３４】
このようにして製造されたフォトマスクを用い、日立ハイテクノロジーズ社製プロキシミティ露光装置にて、プロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量１００ｍＪで、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ポジ型感光性レジスト付き無アルカリガラス（ＥＡＧＬＥ２０００：コーニング社製）を露光した。なお、この露光機にはフォトマスクアース用の配線が直接配置されている。実施例１のフォトマスクを用いると、ワークを７５００ート連続処理できた。また、静電気による遮光膜パターンの破壊がなかった。さらに、静電気に起因するレジスト剥がれや異物付着が起こらなかった。なお、露光時間は１枚あたり約２．１％の増加であった。
【００３５】
（実施例２）
８ｍｍ厚の石英ガラスからなるフォトマスクのブランクスガラス基板上に、ＩＴＯを用いて総膜厚６５ｎｍの透明導電性膜を２５０℃の高温プロセスにて形成した。このＩＴＯ膜付きのブランクス基板の透過率、面積抵抗率を実施例１と同様にして測定した。波長３６５ｎｍにおける透過率は８８．９％であり、面積抵抗値は５５Ω／□であった。次に、実施例１と同様にして所定の遮光膜パターンを形成した。この遮光膜パターンは最外周部の長さを測定したところ、設計値からのズレは０．５μｍ以内であった。
【００３６】
このようにして製造されたフォトマスクを使用し、日立ハイテクノロジーズ社製プロキシミティ露光装置にて、プロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量８０ｍＪで、新日鉄化学社製ネガ型感光性レジストＶ−２５９付き無アルカリガラス（ＥＡＧＬＥ２０００：コーニング社製）を露光した。実施例２のフォトマスクを用いると、ワークを５０００シート連続処理できた。また、静電気による遮光膜パターンの破壊がなかった。さらに、静電気に起因するレジスト剥がれや異物付着が起こらなかった。なお、露光時間は１枚あたり約１１．９％の増加であった。
【００３７】
（実施例３）
８ｍｍ厚の石英ガラスからなるフォトマスクのブランクス基板上に、ＩＴＯを用いて透明導電性膜ＩＴＯを低温プロセス（１４０℃）にて総膜厚１４０ｎｍに形成した。この後、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ポジ型感光性レジストを１４０ｎｍで塗布し、電子線描画装置にて露光後、２．３８％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシド）現像液にて現像後、３．５％シュウ酸にてエッチングを行い、１０％ＴＭＡＨにてレジスト剥離を行い、２４０℃で６０分間アニールを実施した。このパターニングしたＩＴＯ膜付きブランクス基板は、波長４０５ｎｍにおける透過率が９６．５％で、面積抵抗値が７０Ω／□であった。次に、実施例１と同様の方法で所定の遮光膜パターンを形成した。この遮光膜パターンは最外周部の長さを測定したところ、設計値からのズレは０．５μｍ以内であった。
【００３８】
このようにして製造されたフォトマスクを使用し、日立ハイテクノロジーズ社製プロキシミティ露光装置にて、プロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量８０ｍＪで、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ポジ型感光性レジスト付き無アルカリガラス（ＥＡＧＬＥ２０００：コーニング社製）を露光した。実施例３のフォトマスクを用いると、ワークを７５００シート連続処理できた。また、静電気による遮光膜パターンの破壊がなかった。さらに、静電気に起因するレジスト剥がれや異物付着が起こらなかった。なお、露光時間は１枚あたり約３．１％の増加であった。
【００３９】
（比較例１）
８ｍｍ厚の石英ガラスからなるフォトマスクのブランクス基板上に総膜厚１００ｎｍとなるクロム膜と酸化クロム膜をこの順に形成した。この後、実施例１と同様の方法で所定の遮光膜パターンを形成した。この遮光膜パターンは最外周部の長さを測定したところ、設計値からのズレは０．５μｍ以内であった。
【００４０】
得られたフォトマスクを使用し、日立ハイテクノロジーズ社製プロキシミティ露光装置にて、プロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量８０ｍＪで、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ポジ型感光性レジスト付き無アルカリガラス（ＥＡＧＬＥ２０００：コーニング社製）を露光した。比較例１のフォトマスクを用いると、ワークを連続６０シート処理したところで、静電気起因の異物付着が起こり、製品不良が発生した。このため、フォトマスクの洗浄を実施した。洗浄後、更に７００シート処理したところで、静電気の放電によるフォトマスクの遮光膜パターンの破壊が起こり、使用が不可能になった。
【００４１】
（比較例２）
８ｍｍ厚の石英ガラスからなるフォトマスクのブランクス基板上に総膜厚１００ｎｍとなるクロム膜と酸化クロム膜をこの順に形成した。この後、実施例１と同様の方法で所定の遮光膜パターンを形成した。更に、ＩＴＯを用いて透明導電性膜を２５０℃の高温プロセスで１８ｎｍに成膜した。このＩＴＯ膜は、３６５ｎｍにおける透過率は８７．６％、４０５ｎｍにおける透過率は９２．５％であり、面積抵抗値は８８Ω／□であった。また、遮光膜パターンの最外周部の長さを測定したところ、設計値からのズレは−１．５μｍとなっており、フォトマスクに歪みが生じていることが分かった。
【００４２】
このフォトマスクを使用し、日立ハイテクノロジーズ社製プロキシミティ露光装置にて、プロキシミティギャップ１２０μｍ、露光量８０ｍＪで、新日鉄化学社製ネガ型感光性レジストＶ−２５９付き無アルカリガラス（ＥＡＧＬＥ２０００：コーニング社製）を露光した。比較例２のマスクを用いると、ワークを連続で５０００シート処理できた。また、静電気による遮光膜パターンの破壊がなかっただけでなく、静電気起因のレジスト剥がれや異物付着は起こらなかった。なお、露光時間は１枚あたり約１３．６％の増加であった。
【００４３】
実施例１〜３、比較例１、２の結果を、表１、２に示す。
【表１】
2008241921.tif 000003
【表２】
2008241921.tif 000004
【００４４】
表１から、実施例１〜３のフォトマスクは、いずれも、比較例１、２のフォトマスクに比べ、面積抵抗率が小さく、静電気の発生を抑制できることがわかる。また、実施例１〜３のフォトマスクは、比較例２の遮光膜上に透明導電性膜を設けたものに比べて、透明導電性膜の膜厚が厚くても、透過率が高いことがわかった。
【００４５】
表２から、実施例のフォトマスクは、比較例２の遮光膜上に透明導電性膜を設けたものに比べて、歪みを生じなかったことがわかる。また、実施例のフォトマスクは、いずれも連続処理を良好に行えることがわかる。さらに、比較例２の遮光膜上に透明導電性膜を設けたものに比べて、露光時間も増加していないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかるフォトマスクを示す概念図である。
【図２】図２は、本発明のフォトマスクの第２の実施形態を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明のフォトマスクに用いる透明導電性膜の形状の変形例である。
【図４】図４は、本発明のフォトマスクに用いる透明導電性膜の形状の変形例である。
【符号の説明】
【００４７】
１    フォトマスク
１１    透明基板
１２    透明導電性膜
１３    遮光膜パターン
１４    クロム膜
１５    酸化クロム膜
１６    遮光膜パターンの端部
１７    開口部
【図１】
2008241921.tif 000005
【図２】
2008241921.tif 000006
【図３】
2008241921.tif 000007
【図４】
2008241921.tif 000008