(57)【要約】【課題】  等方性のウエットエッチングによって潜傷が発生しないガラス基板並びにこれを使用したフォトマスク用ブランクス及びフォトマスクを提供する。【解決手段】  ガラス基板１０の表面には大小の傷やクラックが存在するので（ａ）、表面を精密研磨工程により研磨した後（ｂ）、（ｃ）、異方性エッチングにより表層を所定量除去し、潜傷を取り除く（ｄ）、（ｅ）。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方性ウエットエッチングにより製品を得るためのガラス基板であって、異方性エッチングにより表層を所定量除去したことを特徴とするガラス基板。
【請求項２】
請求項１記載のガラス基板において、前記異方性エッチングは、ガスクラスターイオンビーム法で実施されることを特徴とするガラス基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のガラス基板を使用したことを特徴とするフォトマスク用ブランクス。
【請求項４】
請求項３記載のフォトマスク用ブランクスを使用したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】
請求項４記載のフォトマスクが、基板上に遮光部と開口部とが交互に繰り返し存在し、前記開口部の一部には、通過する透過光の位相を反転させる堀込部が設けられ、該堀込部にアンダーカットが形成されているレベンソン型位相シフトマスクであることを特徴とするフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩ製造に使用されるフォトマスク用ガラス基板並びにこれを使用したフォトマスク用ブランクス及びフォトマスクの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＳＩの製造工程で使用されるフォトマスクは、所定のガラス素材を使用して、シート状のガラスを切断し、またはブロック状のガラスをスライスした後、外周部の面取り加工、表面の研磨加工を実施し、洗浄及び検査をすることによって得たガラス基板の表面に酸化クロム等の金属による遮光膜をスパッタリング法等で成膜し、フォトレジストを塗布して所定の部分を感光させた後不要なフォトレジストの部分をエッチングし、次いで不要な遮光膜部分をエッチングにより除去することにより製造される。一方、ＬＳＩの高集積化が進みパターンの微細化が進むにつれ新しい技術を用いたフォトマスクが提案されている。例えば、フォトマスクの隣接する開口部を透過する投影光に位相差を持たせることにより転写パターンの解像度を向上させようという技術がＩＢＭ社のＬｅｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、このように位相反転させるフォトマスクを一般にレベンソン型位相シフトマスクと呼んでいる。位相シフタ部を形成する方法には、シフタと呼ばれる透過性の薄膜パターンを形成するシフタ型と、合成石英ガラス基板に掘り込みを形成する掘り込み型の２通りがある。
【０００３】
この掘り込み型のレベンソン型シフトマスクは、フォトマスク上に隣接する開口部の一方に、透過光の位相差を１８０度とする掘り込み部が形成されたものである。このような掘り込み部は、例えば、異方性エッチングにより形成される。
【０００４】
ところが、この場合、掘り込み部を透過する光量は掘り込み部の側壁の影響により、非掘り込み部を透過する光量より低下し、掘り込み部と非掘り込み部にそれぞれ対応する転写パターンに寸法差を生じさせる。これを回避するために、掘り込み部において遮光膜の下に十分なアンダーカットを設けることが提案されている。即ち、掘り込み部の側壁の位置が遮光部側にずれることにより、掘り込み部を透過する光量と非掘り込み部を透過する光量は略等しくし、掘り込み部と非掘り込み部に対応する転写パターンの寸法差を小さくすることができる。
【０００５】
このような、アンダーカットの付いた掘り込み部を形成するためには、フッ酸などによる等方性のウエットエッチングが使用される。このウエットエッチングには、酸性またはアルカリ性の反応性を有する薬液が使用される。このような薬液の例としては、例えばフッ素イオンを含む各種化合物、硫酸、硝酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の薬液またはそれらの混合液、あるいはそれらに界面活性剤やキレート剤を混合した液体等があり、エッチングする膜やガラス素材にあわせて適宜選択される。
【０００６】
下記特許文献１にも、等方性のウエットエッチングを使用したレベンソン型位相シフトマスクが開示されている。
【０００７】
また、安価なフォトマスクの場合、不要な遮光膜部分を除去する際にウエットエッチングを用いるのが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−２４１３６０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、上記従来の技術においては、等方性のウエットエッチングにより基板を加工する際に、検査工程で検出できずに基板表面に存在していた傷やクラック（以後、潜傷という）が基板表面に顕在化し、これらがガラス表面のエッチピット、膜の欠損、溝部の寸法異常等の原因となり、製品の歩留まりを低下させるという問題があった。
【０００９】
図４（ａ）〜（ｅ）には、上記潜傷が発生する機構の説明図が示される。図４（ａ）は、スライス工程またはラップ工程後のガラス基板１０の模式的な部分断面図であり、基板表面には大小の傷やクラックが存在する。これらの傷やクラックは、精密研磨工程により、図４（ｂ）に破線で示される予想表面１２までガラス基板１０の表面が研磨されることにより除去される。しかし、精密研磨工程における基板表面の研磨が不十分であると、あるものはその深さが浅くなるだけで、ガラス基板１０の表面に傷やクラックの一部が残留する。
【００１０】
図４（ｃ）には、精密研磨工程後にガラス基板１０の表面に存在する傷またはクラックの例が示される。図４（ｃ）において、傷またはクラック１４ａは、精密研磨工程でガラス基板１０の表面に起こる塑性流動により開口部が埋まり潜傷化した、ラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１５ａは、開口部が開いているが開口が狭く、検出が困難で潜傷化したラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１６ａは、開口部が広く開いており、検出が容易なので潜傷化しにくいラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１７ａは、開口部が広く開いており、検出が容易なので潜傷化しにくい精密研磨工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１８ａは、精密研磨工程でガラス基板１０の表面に起こる塑性流動により開口部が埋まり潜傷化した、精密研磨工程に起因する傷またはクラックである。以上のうち、傷またはクラック１６ａ、１７ａは、精密研磨工程後に洗浄工程を実施し、その後の検査工程で検出して、当該傷またはクラックのあるガラス基板１０を製造工程から除去することも可能である。なお、ラップ工程または精密研磨工程に起因するとは、ラッピングまたは精密研磨に使用する研磨剤中に巨大粒子が存在した場合に発生する傷またはクラック、あるいは基板の取り扱い時に基板表面に異物をぶつけることにより発生したクラックという意味である。また、ガラス基板１０の表面には、上記洗浄工程で使用される超音波洗浄機によっても傷またはクラックや、エッチングすることで始めて顕在化する潜傷が発生する場合がある。
【００１１】
以上のようなガラス基板１０の表面に等方性ウエットエッチングを実施した場合の予想表面２０が、図４（ｄ）に破線で示される。また、図４（ｅ）には、等方性ウエットエッチング後のガラス基板１０の表面の様子が示される。図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示されるように、等方性ウエットエッチングにより、開口が狭くて潜傷化していた傷またはクラックは、その開口が拡大され、また塑性流動により開口部が埋まって潜傷化していた傷またはクラックも、塑性流動層が除去され、いずれもガラス基板１０の表面に顕在化する。図４（ｅ）において、傷またはクラック１４ｂは、等方性ウエットエッチングにより塑性流動層が除去されて顕在化したラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１５ｂは、等方性ウエットエッチングにより開口が広くなり、顕在化したラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１６ｂは、等方性ウエットエッチングにより開口がさらに広くなったラップ工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１７ｂは、等方性ウエットエッチングにより開口がさらに広くなった精密研磨工程に起因する傷またはクラックである。傷またはクラック１８ｂは、等方性ウエットエッチングにより塑性流動層が除去されて顕在化した精密研磨工程に起因する傷またはクラックである。
【００１２】
このように、従来の技術では、潜傷の発生原因が種々あり、その除去が困難であった。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、等方性のウエットエッチングによって潜傷が発生しないガラス基板並びにこれを使用したフォトマスク用ブランクス及びフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、等方性ウエットエッチングにより製品を得るためのガラス基板であって、異方性エッチングにより表層を所定量除去したことを特徴とする。上記異方性エッチングは、ガスクラスターイオンビーム法で実施されることが好適である。
【００１５】
また、本発明は、上記ガラス基板を使用したフォトマスク用ブランクス及びこれを使用したフォトマスクであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記フォトマスクが、基板上に遮光部と開口部とが交互に繰り返し存在し、前記開口部の一部には、通過する透過光の位相を反転させる堀込部が設けられ、該堀込部にアンダーカットが形成されているレベンソン型位相シフトマスクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、異方性エッチングによりガラス基板の表層に存在する潜傷を除去することができ、等方性のウエットエッチングを行っても潜傷が顕在化することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１９】
図１（ａ）〜（ｅ）には、本発明にかかるガラス基板の製造工程を説明するための、ガラス基板１０の模式的な部分断面が示され、前述した図４と同一要素には同一符号が付されている。なお、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同一であり、図１（ａ）は、スライス工程またはラップ工程後のガラス基板１０の模式的な部分断面図であり、基板表面には大小の傷やクラックが存在する。また、図１（ｂ）には、精密研磨工程により研磨された後のガラス基板１０の予想表面１２が破線により示されており、図１（ｃ）には、精密研磨工程後にガラス基板１０の表面に存在する傷またはクラック１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａの例が示される。
【００２０】
図１（ｄ）には、異方性エッチングにより、精密研磨工程及び洗浄工程後のガラス基板１０の表層を所定量除去した場合の予想表面２２が破線により示される。本発明の特徴的な点は、精密研磨工程後に、異方性エッチングによりガラス基板１０の表層を所定量除去し、表面に存在する傷またはクラック１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ等を除去することにある。これにより、潜傷をほとんど全て除去することができる。従って、図１（ｅ）に示されるように、後工程で等方性ウエットエッチングを実施しても、傷またはクラックが顕在化することを防止できる。なお、本実施形態にかかるガラス基板１０には、例えばソーダライムガラス、アルミナシリケートガラス、ボロシリケート、合成石英ガラス等種々のガラス素材を使用することができる。
【００２１】
上記異方性エッチングの例としては、反応性イオンビームエッチングその他のイオンビームエッチング、プラズマエッチング、スパッタエッチング、光エッチング、ガスクラスターイオンビーム法等のドライエッチングがある。
【００２２】
これらのうち、反応性イオンビームエッチングは、磁場を発生するための磁気コイルを備え、エッチングガスとしての反応性ガスを反応管に導入し、マイクロ波による電力を用いて反応性ガスによるプラズマを発生させ、反応性ガスイオンとしてガラス基板に照射し、ガラス基板表面をエッチングする方法である。
【００２３】
また、図２には、ガスクラスターイオンビーム法に使用する装置の構成の概略図が示される。図２において、本装置は、ガスボンベ２４より供給されたソースガスを、真空室２６内に配置された超音速でノズル２８より噴出させることによって、断熱膨張によりガスクラスターを形成する。生成したガスクラスターはスキマー３０を通過させ、ビーム形状を整えてイオン化部３２に供給される。このイオン化部３２では、フィラメントによる電子衝突によりガスクラスターがイオン化される。イオン化されたガスクラスターは、加速部３４において、電界により加速される。加速されたガスクラスターイオンは、高電圧を印加されたガラス基板１０へ照射され、ガラス基板１０の表面との衝突で壊れる。その際、ガラス基板１０の表面に対して図の横方向の切削が行われる。このようなガスクラスターイオンビーム法によれば、ガラス基板１０の表面の凸部が主に削られ、原子サイズでの平坦な超精密研磨を行うことができる。
【００２４】
上記ガスクラスターイオンビーム法に使用されるソースガスとしては、不活性ガス、たとえばアルゴンや、窒素ガス、酸素ガス等の他、化合物の炭酸ガス等、必要に応じて１種または２種以上のガスを単独にあるいは混合して使用することができる。
【００２５】
以上に説明した本実施形態にかかるガラス基板１０は、フォトマスク用ブランクス及びこれを等方性ウエットエッチングすることにより得られるフォトマスクに加工することができる。また、情報記録媒体用樹脂基板を製造するためのスタンパ、高温または低温ポリシリコン表示素子、ガラス製情報記録媒体等も、本実施形態にかかるガラス基板１０から等方性ウエットエッチングすることにより得ることができる。さらに、ガラス基板上に微細な溝やくぼみを刻んだチップに、化学反応、細胞培養や分離検出等のラボプロセスを集積化させたＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ（実験室チップ）やＤＮＡチップ等も、本実施形態にかかるガラス基板１０から等方性ウエットエッチングすることにより得ることができる。
【００２６】
また、図３には、本実施形態にかかるガラス基板を使用したレベンソン型位相シフトマスクの例の部分断面図が示される。図３において、ガラス基板１０上には、金属による遮光膜３６を介して隣接する開口部３８に、１つおきに透過光の位相差を１８０度反転させるための堀込み部４０が形成されている。この堀込み部４０には、遮光膜３６の下にアンダーカット４２が形成されている。これにより、堀込み部４０が形成された開口部３８を透過する光量と、堀込み部４０が形成されていない開口部３８を透過する光量とが略等しくなり、それぞれの開口部３８に対応する転写パターンの寸法差を小さくすることができる。
【００２７】
上記アンダーカット４２を有する堀込み部４０を形成するには、フッ酸等を使用した等方性ウエットエッチングが利用される。本実施形態にかかるガラス基板１０では、前述の通り、ガスクラスターイオンビーム法等の異方性エッチングにより潜傷の除去が行われているので、堀込み部４０の形成に等方性ウエットエッチングを使用しても、傷やクラックが顕在化することを防止でき、高品質のレベンソン型位相シフトマスクを製造することができる。
【００２８】
なお、ガラス基板１０の表面の傷やクラックは、様々な工程及び経緯で発生するので、その深さも区々である。従って、以上に説明した本発明では、異方性エッチングによるガラス基板１０の表面の除去量を具体的に規定するものではなく、それらの傷やクラックを適切に除去できるように表面除去量を適宜決定する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
【００３０】
公知の方法で製造された合成石英ガラスのインゴットを準備し、これを内周刃スライサーを用いて縦１５３．０ｍｍ×横１５３．０ｍｍ×厚さ６．７５ｍｍの板状に切断し、３０枚の合成石英ガラスの板材試料を作製した。次に、これらの板材試料に対して、市販のＮＣ面取り機により１２０メッシュのダイアモンド砥石を用い、外形寸法が１５２ｍｍで面取り幅が０．２〜０．４ｍｍになるように面取り加工を実施した。
【００３１】
次に、この板材試料を、スピードファム製２０Ｂ両面ラップ機を使用し、研磨材としてＧＣ＃４００（商品名、フジミコーポレーション製）を濾過水に１８〜２０質量％懸濁させたスラリーを用いて、厚さ６．６３ｍｍになるまで加工した。
【００３２】
さらに、別の２０Ｂ両面ラップ機を使用し、研磨材としてＦＯ＃１０００（商品名、フジミコーポレーション製）を濾過水に１８〜２０質量％懸濁させたスラリーを用いて、厚さ６．５１ｍｍになるまで加工した。その後、酸化セリウムを主体としたスラリーとバフを用いて外周３０μｍを研磨し、端面に鏡面加工を施した。
【００３３】
次に、これらの板材試料を、一次ポリッシュとして２０Ｂ両面ポリッシュ機を使用し、研磨布としてＬＰ６６（商品名、ローデス社製）、研磨材としてミレーク８０１Ａ（商品名、三井金属社製）を１０〜１２質量％懸濁させたスラリーを用いて両面で５０μｍを研磨した。
【００３４】
さらに、上記板材試料を２０Ｂ両面ポリッシュ機を使用し、研磨布としてシーガル７３５５（商品名、東レコーテックス社製）を用いて両面で１０μｍ研磨した後、別の研磨機でコロイダルシリカを用いて最終研磨を行った。
【００３５】
次に、上記板材試料を、第一槽目を硫酸と過酸化水素水の熱溶液、第三槽目を中性界面活性剤溶液とした多段式自動洗浄機で洗浄した後、フォトマスク用表面欠点検査機Ｍ１３２０（商品名、レーザーテック社製）で１５０ｎｍ以上の大きさの欠点について数と位置の情報を把握した合成石英ガラス製基板３０枚を得た。その後、この３０枚の合成石英ガラス製基板について欠点の総数がほぼ等しくなるように１５枚ずつ２グループに分け、それぞれをグループ１及びグループ２とした。
【００３６】
グループ１は、本発明の比較例として、フッ酸５重量％溶液に５分間浸漬し、エッチングをした後、前述の自動洗浄機で洗浄を行い、同様に表面欠点検査を実施した。その後、表面欠点検査の結果である欠点のマップを、フッ酸処理の前後で照合したところ、新たに発生したと判断される欠点（傷）が検出された。この欠点のうち、代表的なものについて４箇所をサンプリングして傷を横断するように基板を割断し、断面をＳＥＭで観察したところ、新たに発生した傷、即ち潜傷の深さは最大０．８μｍであった。また、フッ酸５重量％溶液での合成石英ガラス基板のエッチングスピードを別途計測したところ、浸漬時間が５分では、凡そ０．１μｍであった。
【００３７】
グループ２は、本発明の実施例として、ガスクラスターイオンビーム法（米国エピオン社製の装置を使用）により、合成石英ガラス基板の表層を１μｍ除去した。次いで、グループ１と同様のフッ酸エッチングを実施した。
【００３８】
両グループのフッ酸エッチング前の欠点検出数とエッチング後の欠点検出数を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示された結果は、各グループ１５枚の合成石英ガラス製基板の平均値の比較である。表１からわかるように、本発明の実施例であるグループ２に較べ、比較例であるグループ１の欠点数の増加が非常に多い。これにより、本発明が潜傷の除去に効果的であることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかるガラス基板の製造工程を説明するための、ガラス基板の模式的な部分断面である。
【図２】ガスクラスターイオンビーム法に使用する装置の構成の概略図である。
【図３】本発明にかかるガラス基板を使用したレベンソン型位相シフトマスクの例の部分断面図である。
【図４】ガラス基板表面に潜傷が発生する機構の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ガラス基板、１２，２０，２２  予想表面、１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ  傷またはクラック、２４  ガスボンベ、２６  真空室、２８  ノズル、３０  スキマー、３２  イオン化部、３４  加速部、３６  遮光膜、３８  開口部、４０  堀込み部、４２  アンダーカット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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