(57)【要約】【課題】液晶表示装置用のフォトマスクおよびフォトマスクブランクに関し、アルカリ洗浄による基板の段差が生じるために基板の再生時に必要とされていた研磨工程を不要として、低コストかつ高品質な基板再生が行われて再利用を可能とするフォトマスクおよびフォトマスクブランクを提供すること。【解決手段】透明基板上に、ジルコニウムを含む無機化合物からなる光透過膜と、金属を含み露光光を遮光する遮光膜とを備えたことを特徴とする。また、遮光膜および半透過膜をエッチングにより除去し、前記基板をアルカリ溶液により洗浄処理した後、基板の研磨処理を行わずに半透過膜および遮光膜を積層することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、ジルコニウムを含む無機化合物からなる光透過膜と、金属を含み露光光を遮光する遮光膜とを備えたことを特徴とするフォトマスクブランク。
【請求項２】
前記光透過膜が、少なくともジルコニウムとケイ素と酸素とを含む化合物からなることを特徴とする、請求項１に記載のフォトマスクブランク。
【請求項３】
前記光透過膜と前記遮光膜の中間に、露光光の一部を透過する半透過膜を備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトマスクブランク。
【請求項４】
請求項１または２に記載のフォトマスクブランクを用いて、前記遮光膜にパターンを形成したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】
請求項３に記載のフォトマスクブランクを用いて、前記遮光膜および前記半透過膜にそれぞれパターンを形成したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】
透明基板上にジルコニウムとケイ素と酸素とを含む化合物からなる光透過膜と、半透過膜、および遮光膜が積層されたフォトマスク用基板の再生方法であって、
前記遮光膜および半透過膜をエッチングにより除去し、前記基板をアルカリ溶液により洗浄処理した後、基板の研磨処理を行わずに半透過膜および遮光膜を積層することを特徴とする、フォトマスク用基板再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の製造工程で用いるためのフォトマスクブランクおよびフォトマスクと、フォトマスク用基板の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置、特に液晶モニターおよび液晶テレビなどに用いられる液晶パネルは市場が大きく拡大している。この液晶表示装置の製造工程のうち、露光工程において用いられる部材である液晶表示装置用大型フォトマスク（以下、略称としてフォトマスクまたはマスクと称する）は、次のような構成のものである。
【０００３】
液晶表示装置用大型フォトマスクには、遮光膜パターンが形成された一般的なフォトマスクや、近年になって遮光膜パターンに加えて半透過膜パターンが形成されたハーフトーンマスクなど、異なる構成を持ついくつかのタイプがある。
【０００４】
前記ハーフトーンマスクの一般的な構成は、図６(a)に示すようにガラス材料からなる透明基板３１上に半透過膜３２（ハーフトーン膜）および遮光膜３３を順に積層したフォトマスクブランクを材料として、リソグラフィ技術を用いて遮光膜３３と半透過膜３２にそれぞれパターニングを行い、所望のパターンを形成して図６(b)に示すような構成のフォトマスク３０を得ている。（例えば、特許文献１を参照）
【０００５】
前記透明基板は一般に合成石英ガラスまたはソーダライムガラス等を材料として用い、遮光膜および半透過膜はクロム、モリブデン等の金属または金属と他の元素を含む金属化合物を用いる。
【０００６】
ところで、近年のマスク製造メーカーでの問題の一つとして、不要となったフォトマスクの廃棄問題がある。これは下記の理由による。
【０００７】
現在、液晶表示装置の大型化および高品質化により、フォトマスク用基板も大型かつ高品質が求められており、高価なガラス基板を大量に使用するようになっている。
【０００８】
しかし、液晶表示装置は近年モデルチェンジが非常に頻繁にあるため、フォトマスクの使用期間は殆どが数年しかなく、かつ年々短くなっていると言われている。フォトマスク自体の部材としての耐用性はまだ充分あるにも関わらず、使用の必要性がなくなってしまっている。
【０００９】
さらにまた、フォトマスク自体の生産数量自体も飛躍的に増加している。これに伴い、使用済みで不要となったフォトマスクあるいは製造工程中で不良となったフォトマスクが大量に生じるようになり、それらの不要なフォトマスクをすべて廃棄処分する場合には、廃棄処理に伴うエネルギー消費や環境保全上の観点から、また経済性の観点からも問題があった。
【００１０】
また、材料をリサイクルしようとしても、フォトマスクに用いるガラスは不純物や欠陥が非常に少ない特殊かつ超高品質な材料であって、ガラスを粉砕処理すると元のフォトマスク材料として満足する品質のものはできない。従って、低品質向けの用途にしか使えなくなってしまう。
【００１１】
そこで、近年は不要になったフォトマスクをすべて廃棄するのではなく、一部は基板を
再生して再びフォトマスク製造に使用することが検討され、既にマスクメーカーで実施されている。即ち、フォトマスク上の遮光膜および半透過膜をエッチング処理により全面除去してガラス基板のみの状態にした後、ガラス基板の研磨処理を行って表面を平滑化して、再び基板に遮光膜および半透過膜を積層すれば、フォトマスクブランクとして再利用が可能となる。
【００１２】
（従来のフォトマスク基板再生処理手順）
一般的に実施されているフォトマスク再生の手順を以下で説明する。図５は、従来のフォトマスク製造および基板再生処理の手順を示すフローチャートである。
【００１３】
まず手順(T1)において、フォトマスクを作製する。フォトマスクは公知のリソグラフィ手段を用いて作製するが、その製造工程において、例えばエッチングによるパターン形成後に酸やアルカリによるマスク洗浄を実施し、フォトマスク上に付着した塵埃や汚染物を除去している。さらに、パターン検査後等においても同様なマスク洗浄を実施している。
【００１４】
手順(T2)では、このフォトマスクを液晶カラーフィルターあるいは液晶パネルなどの露光工程に用いる。そして手順(T3)でマスク使用後に酸やアルカリによる洗浄処理を行う。そしてまた露光工程で使用する。このように、手順(T2)と(T3)は繰り返し行われる。
【００１５】
マスク洗浄においては、例えば、酸洗浄の場合には熱濃硫酸と過酸化水素水の混合液のような強酸を用い、アルカリ洗浄の場合には水酸化カリウム溶液あるいは水酸化ナトリウム溶液といった強アルカリを用いる。（下記特許文献１参照）
【００１６】
しかしながら、強アルカリ洗浄の際には、レジスト残りやガラス基板表面に強固に付着した汚染物質をアルカリによって溶解除去するという作用があるが、同時にガラス基板もアルカリによってわずかに溶解してしまうという問題があった。ガラスの溶解速度は毎時数十ｎｍ程度とされているので、短時間の洗浄処理であっても基板表面は少しずつ溶解する。
【００１７】
このときフォトマスク上のガラス基板が露出した部分すなわちパターンがない部分が強アルカリによって溶解し、遮光膜や半透過膜に覆われたパターン部分は溶解しないという差があるため、ガラス基板にはパターンエッジに沿って凹凸の段差が生じてしまう。
この段差はアルカリによる溶解によるから、前記強アルカリの濃度あるいは洗浄時間およびトータルの洗浄回数に比例し、洗浄を繰り返す毎に徐々にその段差が深くなっていくことになる。
【００１８】
なお、前記手順(T3)まではフォトマスクを使用する工程であったが、液晶製品が製造完了となった場合や、代用のフォトマスクが作製された場合、あるいはフォトマスク自体が欠陥増加等の理由により使用不可となった場合には、フォトマスクをフォトマスクブランクの状態に戻して再度フォトマスクを製造するための再生処理が以下の手順で行われる。
【００１９】
以下は従来の基板再生処理の手順になる。
手順(T4)では、フォトマスク上に設けられた遮光膜パターンや半透過膜パターンをそれぞれエッチングして全面的に除去し、ガラス基板のみの状態にする。このとき、前記ガラス基板の段差はそのまま残っている。
【００２０】
そのため、このガラス基板を手順(T5)にて研磨処理を行うことで、段差を削って平滑な基板表面にする必要がある。研磨処理は専用のガラス研磨装置を用いて精密な研磨が必要とされ、特に大型サイズの基板を処理するには高度な技術を要する。
さらに研磨処理後に基板表面を検査し、研磨によるガラスキズや表面の凹凸がないこと
を確認しなければならない。
【００２１】
次に手順(T6)で、研磨して平滑にしたガラス基板上に半透過膜を積層し、さらに遮光膜を積層する。これにより、フォトマスクブランクが再生される。
【００２２】
そして手順(T7)で、再生したフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを作製する。このようにして作製したフォトマスクは再び手順(T1)へ戻ることになり、同様な再生処理を経て繰り返し使用される。
【００２３】
もちろんこの再生処理手順を繰り返す場合においても、前記の通りマスクの洗浄工程に用いる強アルカリによってガラスが少しずつ侵される。そして、生じた段差をなくして平滑にするためにはガラス研磨処理を繰り返すことになる。
【００２４】
しかし、研磨することで基板はその分薄くなってしまい、最終的には露光装置にフォトマスクを装填した際に基板厚さの差異による装填不良を起こす等の不具合が生じることがある。また、研磨してもキズが付いてしまったり平滑さが規格を満たさず、結局研磨した段階で不良品になる場合が多かった。
【００２５】
さらに、研磨処理はフォトマスク製造工程とは別途に専用の処理設備を備えることが必要であり、研磨設備や処理時間などによって大きなコストがかかっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平２−２４７６５０号公報
【特許文献２】特開昭６１−２６７０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、液晶表示装置用のフォトマスクおよびフォトマスクブランクに関し、低コストかつ高品質な基板再生が行われて確実な再利用を可能とするフォトマスクおよびフォトマスクブランクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明において、上記の目的を達成するために、請求項１に記載のフォトマスクブランクは、透明基板上に、ジルコニウムを含む無機化合物からなる光透過膜と、金属を含み露光光を遮光する遮光膜とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項２に記載のフォトマスクブランクは、
前記光透過膜が、少なくともジルコニウムとケイ素と酸素とを含む化合物からなることを特徴とする。
【００３０】
請求項３に記載のフォトマスクブランクは、
前記光透過膜と前記遮光膜の中間に、露光光の一部を透過する半透過膜を備えたことを特徴とする。
【００３１】
請求項４に記載のフォトマスクは、
請求項１または２に記載のフォトマスクブランクを用いて、前記遮光膜にパターンを形成したことを特徴とする。
【００３２】
請求項５に記載のフォトマスクは、
請求項３に記載のフォトマスクブランクを用いて、前記遮光膜および前記半透過膜にそれぞれパターンを形成したことを特徴とする。
【００３３】
請求項６に記載のフォトマスク用基板再生方法は、
透明基板上にジルコニウムとケイ素と酸素とを含む化合物からなる光透過膜と、半透過膜、および遮光膜が積層されたフォトマスク基板の再生方法であって、前記遮光膜および半透過膜をエッチングにより除去し、前記基板をアルカリ溶液により洗浄処理した後、基板の研磨処理を行わずに半透過膜および遮光膜を積層することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のフォトマスクブランクおよびフォトマスクによれば、基板上にジルコニウムを含む無機化合物からなる光透過膜を備えたことによって、マスク洗浄工程において強アルカリや強酸等を使用した場合でもガラス基板表面を保護する機能を有し、遮光膜パターンや半透過膜パターン部分と非パターン部分との境界部での段差が生じるようなことがないので、基板の研磨処理を行わずに基板再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のフォトマスクブランクの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のフォトマスクの実施例を示す断面図である。
【図３】本発明のフォトマスクの製造手順を示す断面図である。
【図４】本発明のフォトマスク基板再生処理手順の実施例を示すフローチャートである。
【図５】従来のフォトマスク基板再生処理手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のフォトマスクブランクおよびフォトマスクを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係るフォトマスクブランクの実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００３７】
図１は、本発明のフォトマスクブランクの一実施例を示す断面図である。
フォトマスク１０の構成としては、透明基板１１上に露光光に対して透明な光透過膜１２と露光光の一部を透過する半透過膜１３と露光光を遮光する遮光膜１４が積層されている。
積層手段は公知の膜形成手段が用いられ、例えばスパッタリング法や蒸着法により薄膜を形成する。特にスパッタリング法は均質かつ欠陥の少ない高品質な化合物薄膜が形成できるため好ましい。
【００３８】
ここで、光透過膜１２は透明基板１１に対して保護層の効果をもたらすものであって、特にアルカリ耐性を持つ材料を用いることで基板の洗浄を実施した際に基板表面の侵食を防止することができる。
【００３９】
即ち、具体的には、ジルコニウムを含む無機化合物を膜材料として用いることによって、透明性が高く酸やアルカリに対する耐性も高く、かつ基板への接着性や平滑性もよい光透過膜１２が得られた。
【００４０】
特に、珪酸ジルコニウム（ＺｒＳｉＯｘ）（ｘは酸素の原子数で、他の成分の原子価及び組成比によって決定される値）はフォトマスク製造工程で使用されるエッチング液や薬液洗浄（酸、アルカリ）に高い耐性を持ち、さらに硬度も高く物理的洗浄に強いという特性を有するため好適である。
【００４１】
フォトマスク製造工程では、例えばエッチング液として硝酸セリウム第二アンモニウム溶液や過マンガン酸塩溶液などの酸系エッチング液が使用され、さらに洗浄液として熱濃硫酸等の強酸や水酸化カリウム等の強アルカリ、現像液として水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等の薬液が使用されているが、前記珪酸ジルコニウムはいずれの薬液に対しても高い耐性を有する。
【００４２】
そのため、極めて薄い膜厚であっても珪酸ジルコニウムを用いた光透過膜１２は侵食される等のおそれがなく、ガラス基板を保護する作用を有する。
なお光透過膜１２の膜厚は、透過率をあまり下げないよう薄い方が好ましく、本実施例では１０ｎｍとした。もちろん、目的により光透過膜１２の膜厚を厚くして耐性を向上させたり、逆に薄くして透過率の低下を最小限としてもよい。
【００４３】
また、本実施例では半透過膜１３の材料は酸化クロム（ＣｒＯｘ）を用い、遮光膜１４の材料はクロム（Ｃｒ）を用いた。これらの材料はフォトマスクの膜材料として一般的に用いられるものを用いることができるが、半透過膜１３および遮光膜１４を併せた光学濃度が要求仕様を満たすように成膜する。また、半透過膜１３の透過率も仕様に沿うように成膜する。
【００４４】
透明基板１１は露光光に対して透明性の高いガラスを用い、ソーダガラスなども使用されるが、特に低欠陥で熱膨張率が低く透明性が高い合成石英ガラスが好ましい。本実施例では合成石英ガラスを用いた。
【００４５】
次に、図２に本発明のフォトマスクの実施例の構成を示す。
フォトマスク２０の構成は、透明基板１１上に光透過膜１２が積層され、その上に半透過膜パターン１３ａと遮光膜パターン１４ａが形成されている。
【００４６】
フォトマスク２０を製造するには通常のパターン形成手段を用いてよく、例えば前記フォトマスクブランク１０の上に感光性レジストを塗布し、所定の露光および現像、エッチングによって遮光膜１４と半透過膜１３にそれぞれパターンを形成して得られる。
【００４７】
このフォトマスク製造において、前述のように、エッチング液や洗浄液などの酸やアルカリの薬液に浸漬する薬液処理工程が存在しており、従来のフォトマスクブランク３０を用いた場合には透明基板３１の表面の露出部分が強アルカリ（水酸化カリウム等）に侵食されて非露出部分との境界部において段差を生じてしまい、この基板を再生するためには研磨処理を施すことが必要であった。
【００４８】
これに対して本発明のフォトマスク２０は、同様な強アルカリによる洗浄がなされた場合でも、基板上に積層された珪酸ジルコニウムからなる光透過膜１２が保護層の機能を果たし、基板表面が殆ど侵食されないため段差が生じることがなく、平滑な表面を保つことができた。
【００４９】
珪酸ジルコニウム以外でも、光透過膜材料として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の耐薬品性の高い材料が使用可能であるが、特に珪酸ジルコニウムは酸やアルカリ系洗浄液の他にアルカリ現像液、酸系エッチング液、レジスト剥離液などのマスク製造工程で使用される液剤に対しても高い耐性を持つため、好ましい。
【００５０】
図３に、本発明のフォトマスクの実施例における製造手順を各断面図で示した。
まず(a)では図１で示した構成のフォトマスクブランク１０上に感光性レジストを塗布した後、レーザー描画装置を用いて所定のマスクパターンを描画露光し、現像処理を施してレジストパターン１５ａを形成した。ここではパターン例として開口部ｐ１を図示してあ
る。
【００５１】
次に図３(b)では前記開口部ｐ１で露出した遮光膜１４を硝酸第二セリウムアンモニウム液を用いてエッチングし、遮光膜パターン１４ａを形成した。
続いて(c)で半透過膜１３を過マンガン酸カリウム水溶液を用いてエッチングし、半透過膜パターン１３ａを形成した。
【００５２】
なお、前記(b)のエッチング処理において事前にエッチング条件をテストしており、クロムからなる遮光層１４のエッチングにおいては、エッチング終点（遮光層底面）に達する時間を測定してエッチング処理時間を設定してある。
【００５３】
(c)の酸化クロムからなる半透過膜１３のエッチングにおいては、過マンガン酸カリウム水溶液が酸化クロムのみを選択的にエッチングし、かつ金属クロムは殆どエッチングされないことを利用して、遮光膜パターン１４ａがその幅方向にエッチングされる（＝サイドエッチング）ことなく、半透過膜パターン１３ａと遮光膜パターン１４ａのパターン端面が揃うようにエッチングできた。
このとき、珪酸ジルコニウムからなる光透過膜１２は過マンガン酸カリウム水溶液のような酸系エッチング液に耐性を持つため、エッチングされない。
【００５４】
次に(d)では、(c)で残存したレジストに再び描画露光し、現像処理を行って開口部ｐ２を設けたレジストパターン１５ｂを形成した。
さらに(e)では開口部ｐ２で露出した遮光膜１４を硝酸第二セリウムアンモニウム液を用いてエッチングし、遮光膜パターン１４ｂを形成した。
【００５５】
そして(f)において、残存したレジストを剥離液により剥離除去してフォトマスク２０を得た。最後にこのフォトマスク２０を熱濃硫酸の洗浄液および水酸化カリウムの洗浄液を用いて洗浄し、マスク上の汚染物や付着物を除去して清浄にした。
【００５６】
なお、このようなフォトマスクブランクの構成は一例であって、本構成に限定されるものではなく、他の機能を有する膜を付加したり、それぞれの膜を多層構成とする等、目的用途により適宜選択使用できる。
【００５７】
例えば、遮光膜を多層膜にして表面側に低反射層を設けたり、遮光膜と半透過膜の間にエッチング阻止層としてバリア膜を付加すること等が可能である。
また、フォトマスク製造手順も前記手順のみに限らず、例えば半透過膜に金属シリサイド化合物を用いてフッ酸系のエッチング液を用いたり、あるいはドライエッチング法を用いてパターン形成する等、公知の材料とエッチング法を適宜組み合わせてもよい。
【００５８】
次に、図４を用いて本発明のフォトマスク基板再生の手順をフローチャートで示し、以下でその内容を詳細に説明する。
【００５９】
（フォトマスク再生処理手順）
まず手順(S1)で、前述した本発明の構成のフォトマスクブランクを作製し、次にこのフォトマスクブランクを用いて、本発明の構成のフォトマスクを作製した。
【００６０】
フォトマスクの作製手段は公知のリソグラフィ技術を用いており、前記図３に示した製造工程によりフォトマスクを作製した。この際、製造工程および検査工程において酸やアルカリによるマスク洗浄を実施し、マスク上に付着した塵埃や汚染物を除去した。
【００６１】
次に手順(S2)で、このフォトマスクを液晶ディスプレイパネルの露光工程に用い、さら
に手順(S3)で、このフォトマスクを酸やアルカリによって洗浄処理した。
手順(S2)と(S3)は液晶ディスプレイパネル製品の製造のたびに繰り返し行われた。
【００６２】
この洗浄処理において、フォトマスクは下層に珪酸ジルコニウムからなる光透過膜１２が全面に積層され、半透過膜パターン１３ａのない部分は光透過膜１２が露出している。
このとき光透過膜が酸やアルカリに対する耐性を持つため、ガラス基板が保護され、従来のようにガラス露出部が洗浄液により溶解して基板に段差が生じない。
【００６３】
次の手順(S4)から(S5)は、フォトマスクの基板再生処理を行う工程である。
まず手順(S4)で、使用済みフォトマスクをピックアップし、フォトマスク上の遮光膜パターン１４ａおよび半透過膜パターン１３ａをそれぞれエッチングして全面除去した。このとき、下層の光透過膜１２はエッチングされず、洗浄によっても変化がないので、ガラス基板上に光透過膜１２が残った状態となり、当然基板の段差が生じることもなく、平滑な表面であった。
【００６４】
なお、ここで遮光膜および半透過膜のエッチング方法は膜材料に応じて適宜選択すればよく、例えばクロムを用いた遮光膜であれば、前記特許文献２に記載された方法を用いてもよい。
【００６５】
次に手順(S5)で、光透過膜１２上に半透過膜１３および遮光膜１４を積層して、フォトマスクブランク１０が再生された。
さらに手順(S6)で、前述の図３に示した製造工程を通じてフォトマスク２０を作製すれば、フォトマスクが再生された。
【００６６】
このようにして再生されたフォトマスクは再び手順(S1)に戻って液晶ディスプレイ製造において使用することができ、また再生するといった手順が繰り返される。
【００６７】
以上明らかなように、本発明のフォトマスク基板再生処理方法によれば、光透過膜が珪酸ジルコニウムからなることによって従来のようにガラス基板の研磨処理を行うことがなく再生処理が可能となり、工数を減らして大幅なコスト削減効果が得られた。
【００６８】
本発明のフォトマスクおよびフォトマスクブランクにおいて、遮光膜や半透過膜の構成は本実施例に限定されず、異なる材料を用いても構わない。また、フォトマスクの製造方法も本実施例に限定されず、例えばドライエッチング法を用いてパターン形成する方法でもよい。
【００６９】
さらに、基板再生処理方法として本実施例では基板サイズはそのままとしたが、基板サイズが大型の場合には、基板を断裁して分割し、小サイズの複数の基板としてそれらを再利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係るフォトマスクブランク、フォトマスクおよび基板再生方法によれば、液晶表示装置用の大型フォトマスクのみでなく、半導体製造用フォトマスクやプリント基板製造用フォトマスクあるいはＭＥＭＳデバイス製造用フォトマスク等の各種用途に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０、３０  ・・・フォトマスクブランク
１１、３１  ・・・透明基板
１２        ・・・光透過膜
１３、３２  ・・・半透過膜
１３ａ、３２ａ・・・半透過膜パターン
１４、３３  ・・・遮光膜
１４ａ、３３ａ・・・遮光膜パターン
１５ａ、１５ｂ・・・レジストパターン
２０、４０  ・・・フォトマスク
Ｓ１〜Ｓ６・・・本発明のフォトマスク基板再生処理手順
Ｔ１〜Ｔ７・・・従来のフォトマスク基板再生処理手順
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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