JPH0895233A - フォトマスク用サファイヤ基板の製造方法 - Google Patents

フォトマスク用サファイヤ基板の製造方法

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JPH0895233A
JPH0895233A JP23387794A JP23387794A JPH0895233A JP H0895233 A JPH0895233 A JP H0895233A JP 23387794 A JP23387794 A JP 23387794A JP 23387794 A JP23387794 A JP 23387794A JP H0895233 A JPH0895233 A JP H0895233A
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永一 菊地
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的及び化学的耐久性の高いサファイヤガ
ラスフォトマスク用サファイヤ基板の製造方法を得る。 【構成】 アルミナ(Al2 3 )からサファイヤの単
結晶を作成する(工程101)。作成されたサファイヤ
の単結晶を、必要なフォトマスクの大きさと厚みに合わ
せて、サファイヤの四角形の板に切断加工する(工程1
02)。サファイヤの四角形の板を、外周整形機を用い
て外周仕上げを行う(工程103)。外周整形の終わっ
た四角形の板の表面の研磨を行なう。研磨方法は両面同
時及び片面づつ行う方法が取られる(工程104)。表
面研磨の終わったサファイヤの四角形の板を洗浄する
(工程105)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程で使
用されるフォトマスク用透明基板及びレチクル用透明基
板として用いるサファイヤ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、主にソーダライムガラスあるい
は石英ガラスがフォトマスク用透明基板として使用され
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフォト
マスク用透明基板及びレチクル用透明基板においては、
機械的耐久性に乏しいため、ガラス面に傷やたわみが発
生するという課題があった。
【0004】サファイヤガラスはモース硬度9と高いた
め、フォトマスク用透明基板又はレチクル用透明基板と
して用いる5〜6インチ角のサファイヤガラスを面内を
均一を厚みで製造するのは困難であるという課題があっ
た。そして、本発明においては、5インチ角のサファイ
ヤガラスを製造したときに、面内の厚み分布が6ミクロ
ン以下に抑えるサファイヤ基板の製造方法の開発が必要
であった。
【0005】そこで、この発明の目的は、機械的及び化
学的耐久性の高いサファイヤガラスフォトマスク用及び
レチクル用サファイヤ基板の製造方法を得ることにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決すべくなされたものであり、機械的及び化学的耐久
性の高いサファイヤガラスフォトマスク用及びレチクル
用サファイヤ基板を得るものである。
【0007】アルミナ(Al2 3 )からサファイヤの
単結晶を作成する。作成されたサファイヤの単結晶を、
必要なフォトマスク及びレチクルの大きさと厚みに合わ
せて、サファイヤの四角形の板に切断加工する。サファ
イヤの四角形の板を、外周整形機を用いて外周仕上げを
行う。
【0008】外周整形の終わった四角形の板の表面の研
磨を行なう。研磨方法は両面同時及び片面づつ行う方法
が取られる。表面研磨の終わったサファイヤの四角形の
板を洗浄する。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面により説明す
る。 (1)実施例1 図1は、本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
行程の実施例1の工程図である。
【0010】図1において、引き上げ法或はベルヌーイ
法を用いてアルミナ(Al2 3 )からサファイヤの単
結晶41を作成する(工程101)。サファイヤの単結
晶41の大きさは、例えば、5インチ角、6インチ角、
7インチ角の平面が充分取れる大きさを持つ。
【0011】作成されたサファイヤの単結晶41を、必
要なフォトマスクの大きさと厚みに合わせ、サファイヤ
の四角形の板43に切断加工する(工程102)。サフ
ァイヤの四角形の板43を、外周整形機を用いて外周仕
上げを行う。(工程103)。
【0012】外周整形の終わった四角形の板43の表面
の研磨を行なう(工程104)。研磨方法には、例えば
2重研磨及び3重研磨方法が有る。研磨条件は、図5及
び図6に示すものが好ましい。図5は、本発明のフォト
マスク用サファイヤ基板の製造行程における3重研磨で
使用する研磨粒子の範囲の関係を示す説明図である。
【0013】図5において、粗研磨においては、研磨に
用いられるダイヤモンド粒子は2ミクロン以上で20ミ
クロン以下が好ましい。特に、4ミクロン以上で8ミク
ロン以下が好ましい。仕上げにおいては、研磨に用いら
れるダイヤモンド粒子は0.2ミクロン以上で5ミクロ
ン以下が好ましい。特に、0.5ミクロン以上で3ミク
ロン以下が好ましい。
【0014】鏡面仕上げにおいては、シリコン乳剤を用
いるのが好ましい。図6は、本発明のフォトマスク用サ
ファイヤ基板の製造行程における2重研磨で使用する研
磨粒子の範囲の関係を示す説明図である。図6におい
て、粗研磨においては、研磨に用いられるダイヤモンド
粒子は0.2ミクロン以上で20ミクロン以下が好まし
い。特に、0.5ミクロン以上で8ミクロン以下が好ま
しい。
【0015】鏡面仕上げにおいては、シリコン乳剤を用
いるのが好ましい。また、必要に応じてバフ法による研
磨を行う。この時の総研磨代は片面で、例えば、50ミ
クロン程度が好ましい。表面研磨の終わったサファイヤ
基板46を、6種類の11工程の洗浄工程を経て(工程
207)、フォトマスク用サファイヤ基板が完成する
(工程208)。
【0016】洗浄液の種類と使用する工程は、図7に示
すものが好ましい。図7は、本発明のフォトマスク用サ
ファイヤ基板の製造行程における洗浄液の種類と使用す
る工程の説明図である。図7において、洗浄工程6にお
いては、洗浄液として冷水を用いる。
【0017】洗浄工程1、洗浄工程3及び洗浄工程5に
おいては、洗浄液として温水を用いる。洗浄工程4にお
いては、洗浄液としてシロリンを用いる。洗浄工程2に
おいては、洗浄液として酸(S−59)を用いる。
【0018】洗浄工程7、洗浄工程8、洗浄工程9及び
洗浄工程10においては、洗浄液としてメタノールを用
いる。洗浄工程11においては、洗浄液として塩化メチ
レンを用いる。なお、洗浄工程の数、洗浄液の種類、洗
浄液の利用の順番はこの実施例に限るものではない。
【0019】また、必要に応じてバフ法による研磨を行
う。この時の総研磨代は片面で、例えば、50ミクロン
内外が好ましい。完成時において、フォトマスク用サフ
ァイヤ基板の厚みは、例えば、5インチ角マスク用で1
mm〜2mmの厚み、6インチ角マスク用で2mm〜6
mmの厚み、7インチ角マスク用で2mm〜8mmの厚
みを有するのが好ましい。
【0020】実施例1と同様の製造方法により、レチク
ル用サファイヤ基板も製造することができる。 (2)実施例2 図3は、本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
行程の実施例2の工程図である。
【0021】図4は、本発明のフォトマスク用サファイ
ヤ基板の製造工程の実施例2の説明図である。図3及び
図4において、引き上げ法或はベルヌーイ法を用いてア
ルミナ(Al2 3 )からサファイヤの単結晶41を作
成する(工程201)。
【0022】サファイヤの単結晶41の大きさは、例え
ば、5インチ角、6インチ角、7インチ角の平面が充分
取れる大きさを持つ。作成されたサファイヤの単結晶4
1を、センタレス研削器を用い必要なマスクの対角線の
長さを直径とする太さで外周研削を行う(工程20
2)。
【0023】次に、サファイヤの単結晶41を、ラップ
法を用いて一辺の値が希望するマスクサイズになるよう
に切断し、直方体型のサファイヤの単結晶42を作成す
る。次に、ラップ法或いはバンド法を用いて、直方体型
のサファイヤの単結晶42を四角形の板状43に切断す
る(工程203)。ラップ法の場合、研削用ダイアモン
ド粒子の大きさは4〜8ミクロンが好ましい。
【0024】サファイヤの四角形の板43を、外周整形
機を用いて外周の面仕上げを行う。(工程204)。外
周の面仕上げの終わったサファイヤの四角形の板44の
表面の研削を行なう。研磨に使われるダイヤモンド粒子
は20ミクロン以下が好ましい(工程205)。
【0025】表面研削の終わったサファイヤの四角形の
板45の表面の研磨を行なう(工程206)。研磨方法
はラップ法を用いロ−タリ−研磨機上で行う。実際の研
磨方法は、例えば2重研磨及び3重研磨方法が有る。研
磨条件は、実施例1と同様で、図5及び図6に示すもの
が好ましい。
【0026】このときの総研磨代は、片面で、例えば、
50ミクロン程度が好ましい。洗浄液の種類と使用する
工程は、実施例1と同様で、図7に示すものが好まし
い。完成時において、フォトマスク用サファイヤ基板の
厚みは、例えば、5インチ角マスク用で1mm〜2mm
の厚み、6インチ角マスク用で2mm〜6mmの厚み、
7インチ角マスク用で2mm〜8mmの厚みを有するの
が好ましい。
【0027】実施例2と同様の製造方法により、レチク
ル用サファイヤ基板も製造することができる。図2は、
本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造方法によ
り製造したフォトマスクの説明図である。
【0028】図2において、フォトマスク401は、サ
ファイヤ基板402の表面に遮光材としての遮光層40
3を形成し、遮光層403をエッチングしてパターン4
04を形成することにより作成する。遮光層403とし
ては、例えばクロム層を用いる。
【0029】パターン404は、半導体回路の配線形状
に合わせて作成する。フォトマスク401に所定の光線
をあてて、パターン404の形状をウエハに転写する。
このときの倍率は、好ましくは等倍を用いる。図8は、
本発明のレチクル用サファイヤ基板の製造方法により製
造したレチクルの説明図である。
【0030】図8において、レチクル801は、サファ
イヤ基板802の表面に遮光材としての遮光層803を
形成し、遮光層803をエッチングしてパターン804
を形成することにより作成する。遮光層803として
は、例えばクロム層を用いる。パターン804は、半導
体回路の配線形状の、例えば5倍の大きさに合わせて作
成する。
【0031】レチクル801に所定の光線をあてて、パ
ターン804の形状を例えば5分の1に縮小してウエハ
に転写する。
【0032】
【発明の効果】サファイヤガラスは高い機械的耐久性と
高い耐薬品性を有している。サファイヤガラスを用いて
フォトマスク用及びレチクル用のサファイヤ基板を実現
することによって、ガラス面上の傷及びたわみは減少す
る。
【0033】そして、従来の石英ガラスを使用したフォ
トマスク及びレチクルに比べ、同一の強度のものが薄く
製造できるので、透過光の減衰の軽減とフォトマスク及
びレチクルの軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例1の工程図である。
【図2】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
方法により製造したフォトマスクの説明図である。
【図3】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例2の工程図である。
【図4】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程の実施例2の説明図である。
【図5】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における3重研磨で使用する研磨粒子の範囲の関係
を示す説明図である。
【図6】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における2重研磨で使用する研磨粒子の範囲の関係
を示す説明図である。
【図7】本発明のフォトマスク用サファイヤ基板の製造
工程における洗浄液の種類と使用する工程の説明図であ
る。
【図8】本発明のレチクル用サファイヤ基板の製造方法
により製造したレチクルの説明図である。
【符号の説明】
41 サファイヤの原石 42 直方体型のサファイヤの単結晶 43 サファイヤの四角形の板 44 外周の面仕上げの終わったサファイヤの四角形の
板 45 表面研削の終わったサファイヤの四角形の板

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サファイヤの原石(41)を用意する工
    程(工程101)と、 サファイヤの原石(41)を四角形の板(43)に加工
    する工程(工程102)と、 サファイヤの四角形の板(43)の外周を仕上げる工程
    (工程103)と、 外周を仕上げたサファイヤの四角形の板(44)の2つ
    の表面を磨く工程(工程104)と、 表面を磨いたサファイヤの四角形の板(45)を洗浄す
    る工程(工程105)と、 を有する事を特徴とするフォトマスク用サファイヤ基板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 サファイヤの原石(41)を用意する工
    程(工程201)と、 サファイヤの原石(41)を直方体(42)に加工する
    工程(工程202)と、 直方体に加工したサファイヤの原石(42)を四角形の
    板(43)に加工する工程(工程203)と、 サファイヤの四角形の板(43)の外周面を仕上げる工
    程(工程204)と、 外周面を仕上げたサファイヤの四角形の板(44)の表
    面を研削する工程(工程205)と、 表面を研削したサファイヤの四角形の板(45)の表面
    を研磨する工程(工程206)と、 表面を研磨したサファイヤの四角形の板(46)を洗浄
    する工程(工程207)と、 を有する事を特徴とするフォトマスク用サファイヤ基板
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載したフォト
    マスク用サファイヤ基板の製造方法において、表面を磨
    く工程において用いる研磨材料が粗研磨で4〜8ミクロ
    ンのダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨では0.5ミ
    クロン〜3ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、鏡面仕
    上げ研磨ではシリコン乳剤を使用するフォトマスク用サ
    ファイヤ基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載したフォト
    マスク用サファイヤ基板の製造方法において、表面を磨
    く工程において用いる研磨材料が粗研磨で0.5ミクロ
    ン〜8ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、鏡面仕上げ
    研磨ではシリコン乳剤を使用するフォトマスク用サファ
    イヤ基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 サファイヤの原石(41)を用意する工
    程(工程101)と、 サファイヤの原石(41)を四角形の板(43)に加工
    する工程(工程102)と、 サファイヤの四角形の板(43)の外周を仕上げる工程
    (工程103)と、 外周を仕上げたサファイヤの四角形の板(44)の2つ
    の表面を磨く工程(工程104)と、 表面を磨いたサファイヤの四角形の板(45)を洗浄す
    る工程(工程105)と、を有する事を特徴とするレチ
    クル用サファイヤ基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 サファイヤの原石(41)を用意する工
    程(工程201)と、 サファイヤの原石(41)を直方体(42)に加工する
    工程(工程202)と、 直方体に加工したサファイヤの原石(42)を四角形の
    板(43)に加工する工程(工程203)と、 サファイヤの四角形の板(43)の外周面を仕上げる工
    程(工程204)と、 外周面を仕上げたサファイヤの四角形の板(44)の表
    面を研削する工程(工程205)と、 表面を研削したサファイヤの四角形の板(45)の表面
    を研磨する工程(工程206)と、 表面を研磨したサファイヤの四角形の板(46)を洗浄
    する工程(工程207)と、を有する事を特徴とするレ
    チクル用サファイヤ基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1又は請求項2に記載したレチク
    ル用サファイヤ基板の製造方法において、表面を磨く工
    程において用いる研磨材料が粗研磨で4〜8ミクロンの
    ダイヤモンド粒子を用い、仕上げ研磨では0.5ミクロ
    ン〜3ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、鏡面仕上げ
    研磨ではシリコン乳剤を使用するレチクル用サファイヤ
    基板の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1又は請求項2に記載したレチク
    ル用サファイヤ基板の製造方法において、表面を磨く工
    程において用いる研磨材料が粗研磨で0.5ミクロン〜
    8ミクロンのダイヤモンド粒子を用い、鏡面仕上げ研磨
    ではシリコン乳剤を使用するレチクル用サファイヤ基板
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000019271A1 (en) * 1998-09-30 2000-04-06 Nikon Corporation Photomask and exposure method
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