(57)【要約】【課題】フォトマスクを製作する環境及び各装置の工程において、基板を搬出入する時、真空及び大気開放の動作を無くし、さらに発塵を押さえ、フォトマスクの品質を向上させることにある。また、各工程でのフォトマスクの搬送時間を短縮しスループットを向上させ、製造に係るコストを削減することにある。【解決手段】製造工程では、透明基板への遮光膜等の成膜作業と、描画作業と、エッチング作業とを高真空のクリーンルーム内に配置し、透明基板へのレジスト塗布作業と、現像作業と、剥膜作業とを低真空のクリーンルーム内に配置され、前記工程のパターン形成時、作業の工程が、共用ボックスの固有番号毎に、製造の順番を搬送経路指示書に従って、製造条件を加工処理指示書に従って各々の作業が行われるフォトマスク製造ライン。【選択図】図１
2005017688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造に用いるフォトマスクを製造する場所、すなわちクリーンルームにおいて、各々作業の工程及び工程間のフォトマスク搬送経路全てが真空の環境に維持され、該真空クリーンルーム内に関連する製造装置が設置されていることを特徴とする真空クリーンルーム。
【請求項２】
前記請求項１記載の真空クリーンルーム内に設けられたフォトマスク製造ラインであって、該フォトマスク製造ラインの各々の作業の工程には、各々に唯一のステーションを持ち、該ステーションは作業の工程番号を用いて管理され、前記ステーションの間を搬送経路とする共用ボックスを持ち、該共用ボックスはマスクの固有番号を用いて認知され、予め登録した搬送経路指示書に従って、作業者が直接に、該共用ボックスに触れることなくステーションの間を搬送することを特徴とするフォトマスク製造ライン。
【請求項３】
前記作業の工程は、透明基板への遮光膜等の成膜作業と、透明基板への描画作業と、透明基板へのエッチング作業の各工程を高真空に維持するクリーンルーム内に配置し、透明基板へのレジスト塗布作業と、透明基板への現像作業と、透明基板へのレジスト剥膜作業の各工程を低真空に維持するクリーンルーム内に配置し、フォトマスクへのパターン形成時において、共用ボックスの固有番号毎に、製造の順番をステーションの工程番号により登録した搬送経路指示書に従って順番に共用ボックスが搬送され、加工処理指示書に従って各々の作業が行われることを特徴とする請求項２記載のフォトマスク製造ライン。
【請求項４】
前記共用ボックスは、そのボックス内に１枚の透明基板を収容し、所定の工程番号のステーションにおいて、その工程の装置との間で透明基板の投入及び受取を行う作業機能を備えたことを特徴とする請求項２、又は３記載のフォトマスク製造ライン。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項記載のフォトマスク製造ラインを用いて製造されたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
半導体装置の製造に用いるフォトマスクを請求項２乃至４のいずれか１項記載のフォトマスク製造ラインを用いて製造するフォトマスク製造方法において、前記の成膜作業及び描画作業及びエッチング作業の各工程が配置されたクリーンルームの高真空度が装置内の真空チャンバーと同等の１０ｍＴｏｒｒ〜１０μＴｏｒｒの真空度に維持され、その他のレジスト塗布作業及び現像作業及びレジスト剥膜作業の各工程が配置されたクリーンルームの低真空度が、９００ｍＴｏｒｒ〜１００ｍｔｏｒｒに維持され、共用ボックスの固有番号毎に、ステーションの工程番号の搬送経路指示書及び各々の作業の工程条件に従って、フォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空クリーンルーム及びフォトマスク製造ライン及びそのフォトマスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路装置の製造に用いるフォトマスクは、クリーンルーム内に製造装置及びその工程を設置した製造ラインを用いて製造され、前記クリーンルームは、大気より少し加圧した雰囲気であり、除塵処理のエアーをダウンフロー気流により流入、流出することにより室内を所定の清浄度に維持管理する製造環境で、前記製造工程の処理を経て製造される。前記製造工程中でのマスクパターン形成までの前工程では、大別すると成膜、レジスト塗布、描画、現像、エッチング、レジスト剥膜となる。
【０００３】
前記前工程のうち、成膜装置（１）、描画装置（３）、エッチング装置（５）は、装置内に専用の真空チャンバーを持ち、該真空チャンバー内に透明基板を取り込み所定の加工を行うものである。
【０００４】
真空チャンバー（１３）内で行われる製造工程では、各装置内への透明基板の搬出入の際、真空引きや大気開放の動作を繰り返すため、処理時間が長くなること、また真空引き及び大気開放が繰り返されることにより、クリーンルーム内の気流の乱れ及び発塵等の悪影響を与えることがある。さらに付着した塵を除去するため、窒素ガスパージなど安定ガスを用いたりするため、消耗品など経費がかさむことなどの問題があった。
【０００５】
その他、各工程での処理作業には作業員が介在することがあり、発塵に対して悪影響を及ぼす要因となっている。更にクリーンルーム内を良好な環境に維持する費用がますます増加する問題もある。
【０００６】
また、レジスト塗布した透明基板を描画するまでの間に大気中で保管するため、保管する環境が、ケミカル汚染される場合があり、パターン精度にも悪影響を及ぼすことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フォトマスクを製作する環境のクリーンルーム自体を真空化雰囲気にし、各工程での装置において、基板を搬出入する時、真空引き及び大気開放の動作を無くし、さらに発塵を押さえ、フォトマスクの品質を向上させることにある。また、各工程でのフォトマスクの搬送時間を短縮しスループットを向上させ、製造に係るコストを削減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、半導体装置の製造に用いるフォトマスクを製造する場所、すなわちクリーンルームにおいて、各々作業の工程及び工程間のフォトマスク搬送経路全てが真空の環境に維持され、該真空クリーンルーム内に関連する製造装置が設置されていることを特徴とする真空クリーンルームである。
【０００９】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、前記請求項１記載の真空クリーンルーム内に設けられたフォトマスク製造ラインであって、該フォトマスク製造ラインの各々の作業の工程には、各々に唯一のステーションを持ち、該ステーションは作業の工程番号を用いて管理され、前記ステーションの間を搬送経路とする共用ボックスを持ち、該共用ボックスはマスクの固有番号を用いて認知され、予め登録した搬送経路指示書に従って、作業者が直接に、該共用ボックスに触れることなくステーションの間を搬送することを特徴とするフォトマスク製造ラインである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、前記作業の工程は、透明基板への遮光膜等の成膜作業と、透明基板への描画作業と、透明基板へのエッチング作業の各工程を高真空に維持するクリーンルーム内に配置し、透明基板へのレジスト塗布作業と、透明基板への現像作業と、透明基板へのレジスト剥膜作業の各工程を低真空に維持するクリーンルーム内に配置し、フォトマスクへのパターン形成時において、共用ボックスの固有番号毎に、製造の順番をステーションの工程番号により登録した搬送経路指示書に従って順番に共用ボックスが搬送され、加工処理指示書に従って各々の作業が行われることを特徴とする請求項２記載のフォトマスク製造ラインである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、前記共用ボックスは、そのボックス内に１枚の透明基板を収容し、所定の工程番号のステーションにおいて、その工程の装置との間で透明基板の投入及び受取を行う作業機能を備えたことを特徴とする請求項２、又は３記載のフォトマスク製造ラインである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項２乃至４のいずれか１項記載のフォトマスク製造ラインを用いて製造されたことを特徴とするフォトマスクである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る発明は、半導体装置の製造に用いるフォトマスクを請求項２乃至４のいずれか１項記載のフォトマスク製造ラインを用いて製造するフォトマスク製造方法において、前記の成膜作業及び描画作業及びエッチング作業の各工程が配置されたクリーンルームの高真空度が装置内の真空チャンバーと同等の１０ｍＴｏｒｒ〜１０μＴｏｒｒの真空度に維持され、その他のレジスト塗布作業及び現像作業及びレジスト剥膜作業の各工程が配置されたクリーンルームの低真空度が、９００ｍＴｏｒｒ〜１００ｍｔｏｒｒに維持され、共用ボックスの固有番号毎に、ステーションの工程番号の搬送経路指示書及び各々の作業の工程条件に従って、フォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスク製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の真空の環境に維持した真空クリーンルームの一実施例を説明する概念図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、ｘ−ｙの側断面である。
【００１５】
本発明において、真空とは、雰囲気圧より低い圧力状態のことである。従来のクリーンルームを基準、すなわち、作業員近傍の雰囲気を基準とした。
【００１６】
図１（ａ）では、真空クリーンルーム（１１）に近接した位置に、装置及びその真空チャンバー（１３）が配置され、工程ライン化されている。前記真空チャンバー（１３）は、前室（１２）を介して真空クリーンルーム（１１）に接続された構造である。前記前室（１２）には、真空チャンバー（１３）及び真空クリーンルーム（１１）の二方向に自動開閉のシャッター（１４）が設置されている。また、前室（１２）には、真空チャンバー（１３）及び真空クリーンルーム（１１）の気圧差を調節する役割もあり、専用の真空ポンプを設置する場合もある。
【００１７】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のｘ−ｙ面の側断面図であり、本発明の真空クリーンルームの構造を説明するものである。図中央に本発明の真空クリーンルーム（１１）が配置されている。真空クリーンルーム（１１）の左側及び右側には気圧調節用予備室（１０５）を配置する場合がある。前記気圧調節用予備室（１０５）は、隣り合う真空クリーンルームの気圧差を調節する役割もあり、専用の真空ポンプを設置する場合もあり、前述の前室（１２）に近似した構造である。
【００１８】
図面上部のクリーンエアー製造処理室（１０１）より所定の真空度のクリーンエアーを送風し、天井室（１０２）に真空度（ｐ０）の空間を持つ構造である。前記天井室（１０２）と真空クリーンルーム（１１）の接触面にフイルター（１０６）を介して空間接続されている。前記真空クリーンルーム（１１）は真空度（ｐ１）の空間を持つ構造であり、排気室（１０３）に排気される。同様に、図面下部では、前記真空クリーンルーム（１１）と排気室（１０３）との接触面にフイルター（１０６）を介して空間接続されている。前記排気室（１０３）は真空度（ｐ２）の空間を持つ構造であり、エアー排気処理室（１０４）に排気される。
【００１９】
前記天井室（１０２）の真空度（ｐ０）及び真空クリーンルーム（１１）の真空度（ｐ１）及び排気室（１０３）の真空度（ｐ２）の空間では、ｐ０＞ｐ１＞Ｐ２の関係に設定した運用基準で管理されている。
【００２０】
図２は、本発明のフォトマスク製造ラインの一実施例を説明する工程フロー図である。
【００２１】
図２（ａ）では、共用ボックス内に１枚の透明基板を収容した後、固有番号を付与し、該固有番号を用いて製造管理されるものである。すなわち、搬送経路指示書及び加工処理指示書にデータは固有番号毎に登録データのデータエリアが予め確保されている。
【００２２】
図２（ｂ）〜（ｄ）では、搬送経路指示書と、加工処理指示書とをデータ登録した後、登録項目毎にチェックをし、登録の漏れを防止する。全て完了後、次に進む許可を出す。
【００２３】
図２（ｅ）〜（ｆ）では、固有番号付与の共用ボックスを開始位置（１６）に載置し、工程投入の準備が完了する。
【００２４】
図２（ｇ）〜（ｊ）では、搬送経路指示書に従って、順番にステーションへ搬送する。（ｇ）〜（ｈ）では、ステーションと装置間のライン連結を行う。（ｉ）では、次の搬送先の有無を確認し、有る場合は、次のステーションまで搬送、すなわち、再び（ｇ）に戻り（ｉ）まで工程を進める。（ｉ）の判断で搬送先が無となるまで繰り返し工程を実行する。
【００２５】
最後は、搬送先が無となり、図２（ｋ）に示す終了位置（１７）まで共用ボックスを搬送し、製造工程が終了する。
【００２６】
図３は、本発明のフォトマスク製造ラインの一実施例を説明する工程フロー図である。すなわち、図２（ｈ）のステーション装置連動機能の詳細を説明する工程フロー図である。
【００２７】
図３（ａ）では、固有番号を付与した共用ボックスをｎ番目のステーションまで搬送後、該ステーションの所定の位置に載置する。
【００２８】
図３（ｂ）では、前記共用ボックス内から透明基板を取り出し、装置の前室の所定の位置まで搬送後、該前室の所定の位置に載置する。
【００２９】
図３（ｃ）〜（ｅ）では、装置の加工処理の開始準備が完了したことを確認し、その完了信号を装置側へ送信する。
【００３０】
図３（ｆ）では、装置側より完了信号を受信後、前室に戻された透明基板をｎ番目のステーションで待機する共用ボックス内に収容する。
【００３１】
図３（ｇ）では、ｎ番目のステーションの加工処理が完了し、次のｎ＋１番目のステーションへ移動準備完了となる。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の、以下に具体的な実施例に従って説明する。
【００３３】
図４は、本発明の真空クリーンルーム内のフォトマスク製造ラインを用いたフォトマスクの製造方法の一実施例を説明する上面図であり、図を参照しながら実施例１を説明する。
【００３４】
＜実施例１＞
搬送経路指示書の順番は、１番目ステーション（１５）は、透明基板上に所定の遮光膜を形成する成膜装置（１）である。以下順番に、２番目ステーションは成膜された透明基板上に所定のレジスト膜を形成する塗布装置（２）であり、３番目ステーションはレジスト膜が形成された透明基板上に所定のパターンを形成する描画装置（３）であり、４番目ステーションはパターン描画されたレジスト膜から所定のパターンレジストを形成する現像装置（４）であり、５番目ステーションはパターンレジストを形成した透明基板上に所定の遮光膜パターンを形成するドライエッチング装置（５）であり、６番目ステーションは所定の遮光膜パターンを形成した透明基板上より不要のレジストを剥離除去するレジスト剥膜装置（６）である。図４の左側より、成膜装置（１）からレジスト剥膜装置（６）まで搬送経路の順番に配置した。全体は、従来のクリーンルーム（１０）内に全て配置され、作業員はこのエリア内で製造に関与し、全体を集中管理するシステム管理装置（図上に表示せず）への総合管理をする。本発明の真空クリーンルーム（１１）は中央に配置し、３０ｍＴｏｒｒ高真空のクリーンルーム（１１）と３００ｍＴｏｒｒ低真空のクリーンルーム（１１）に分割され、前記高真空のクリーンルーム（１１）は装置の前室（１２）を介して装置にライン接続されている。又クリーンルームの境界は気圧調節用予備室（１０５）が配置されている。
【００３５】
真空クリーンルーム（１１）は、相互に透明基板を搬送するために自動開閉のシャッター（１４）が配置され（図上には表示せず）、その界壁は気圧調節用予備室（１０５）があり、透明基板を相互に搬送することができる。
【００３６】
真空クリーンルーム（１１）は、図面左側の１番目及び３番目及び５番目ステーションは、高真空の真空クリーンルーム（１１）であり、高真空吸排気装置（７）と連結され、前記１番目及び５番目ステーションの高真空の真空クリーンルーム（１１）は局所排気で、３番目はダウンフローとした。残りの２番目及び４番目及び６番目ステーションは、低真空の真空クリーンルーム（１１）であり、低真空吸排気装置（８）と連結され、前記２番目及び４番目及び６番目ステーションの低真空クリーンルーム（１１）はダウンフローとした。
【００３７】
本発明の製造方法では、石英ガラスの透明基板（基板厚２．３ｍｍ、サイズ１２５ｍｍ角）を共用ボックス内に収容し、ラインの開始位置（１６）に載置する。更に、固有番号を付与し、搬送経路指示書及び加工処理指示書を登録する。
【００３８】
まず、スパッタリング法の成膜装置（１）を用いて、透明基板の片側に金属クロム膜（膜厚９００ｎｍ）及び酸化クロム膜（膜厚１０ｎｍ）の低反射２層クロム膜を形成した後、２番目ステーションまで搬送し、スピンコート法の塗布装置（２）を用いて、前記膜上にポジ型電子線レジスト（東亜合成化学（株）製、商品名ＴＴＣＲ）を塗布し、レジスト層（膜厚５００ｎｍ）を形成し、所定の後処理後、３番目ステーションまで搬送した。
【００３９】
ベクタースキャンタイプの電子線描画装置（３）を用いて、加速電圧２０ＫＶ、ドーズ量１０μＣ／ｃｍ２の加工条件により所定のパターンを描画した後、４番目ステーションまで搬送し、現像装置（４）を用いて、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）とＩＰＡ（ｎ−プロパノール）とを５：５（重量比）で混合した現像液および所定の加工条件で現像処理をして、レジストパターンを得た。次に、５番目ステーションまで搬送した。
【００４０】
平行平板型反応性のドライエッチング装置（５）を用いて、前記レジストパターンをマスクとして、前記低反射２層クロム膜のドライエッチングを行い、２層クロム膜のパターンを形成した。ドライエッチング加工条件は、ＣＬ２ガスとＯ２ガスを用い、混合比（体積比）ＣＬ２：Ｏ２＝３０：１０、パワー３００Ｗ、ガス圧力１０ｍＴｏｒｒ、加工処理時間１０分とした。次に、６番目ステーションまで搬送した。
【００４１】
レジスト剥膜装置（６）を用いて、専用の剥離液により不要のレジスト層を除去後、終了位置（１７）まで搬送して、本発明のフォトマスクを得た。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、フォトマスクを各工程での装置において搬出入する時の真空引き及び大気開放の動作をなくすことができ、発塵を抑えることもできる。また、作業員が介在しないことにより発塵をさらに低減することができ、品質及び歩留まりを向上させることができる。さらに、各工程間でのフォトマスク搬送時間を短縮しスループットを向上させることができ、クリーンルームの維持費用を含むコストを削減することができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空クリーンルームを説明する部分概念図で、（ａ）は、平面図で、（ｂ）は側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｋ）は、本発明のフォトマスク製造ラインの一実施例を説明する工程フロー図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のフォトマスク製造ラインの一実施例を説明する工程フロー図である。
【図４】本発明の真空クリーンルーム内のフォトマスク製造ラインを用いたフォトマスクの製造方法の一実施例を説明する上面図である。
【符号の説明】
１…成膜装置
２…塗布装置
３…描画装置
４…現像装置
５…ドライエッチング装置
６…レジスト剥膜装置
７…高真空吸排気装置
８…低真空吸排気装置
１０…クリーンルーム
１１…真空クリーンルーム
１２…前室
１３…真空チャンバー（装置の）
１４…自動開閉のシャッター
１５…ステーション
１６…開始位置
１７…終了位置
１０１…クリーンエアー製造処理室
１０２…天井室
１０３…排気室
１０４…エアー排気処理室
１０５…気圧調節用予備室
１０６…フイルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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