フォトマスクは、光リソグラフィでパターンを転写するために用いる原版です。マスク上の構造で光の強さや位相を制御し、露光装置を通して基板上の感光材料へ像を作ります。ここでは、マスクの構造、製造と品質確認を中心に説明します。
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フォトマスクは光のパターンを作る原版
マスクの構造で露光像を制御することが役割です。ウェハ側では、レジストを塗布し、露光と必要なベーク、現像を経てレジスト像を得ます。完成した素子や配線の形成には、その像を利用したエッチング、注入、成膜などの工程を組み合わせます。
フォトマスクとレチクルの呼び分けは露光方式や使われ方と関係します。レーザーテックの用語説明は、主にステッパーで用いるフォトマスクをレチクルと説明しています。呼称だけでなく、装置が要求する寸法・面・パターン情報を確認する必要があります。
透過型と反射型の構造を分ける
| 種類 | 光学的な考え方 |
|---|---|
| 透過型バイナリマスク | 透明な部分と遮光する部分の配置で像を作る。 |
| 位相シフトマスク | 透過率や光の位相を制御して転写特性を調整する。 |
| EUV用反射型マスク | 反射型の構造で露光像を作る。透過型の原理図をそのまま流用しない。 |
テクセンドフォトマスクの製品解説はこれらの種類を分けています。EUVでは反射型マスクを用いるため、「光源とウェハの間の透明板を光が通る」という図だけでは説明できません。ASMLの光学系解説もDUVのレンズとEUVのミラーを区別しています。
マスクを作る工程と、ウェハへ使う工程
原版の製造と、原版を使った露光を区別すると工程を整理できます。マスクの製造では、設計データに基づいてブランクスへパターンを描画し、必要な加工と洗浄、測定・検査を行います。完成後、そのマスクを対応する露光装置で使用します。
- データ：対象層、版の番号・改訂、パターンと装置仕様を確認する。
- 形成：ブランクス上への描画と、対象膜のパターニングを行う。
- 仕上げ：不要なレジスト等を除去し、洗浄する。
- 確認：寸法、位置、欠陥などを仕様に照らして測定・検査する。
テクセンドの公式説明では電子ビームによる描画から加工・レジスト除去・洗浄・測定・検査までを紹介しています。実際の工程、膜構成や検査方法は、マスクの種類と要求仕様によって異なります。
品質は寸法だけでなく欠陥と転写条件で見る
マスクの測定結果と、ウェハ上の転写結果をつなぐことが大切です。パターン寸法や配置、膜の特性、欠陥・汚染などの仕様に加えて、使用する光源・光学系・レジスト条件をそろえて評価します。マスクの精度一つからチップ全体の速度や消費電力を計算することはできません。
確認の対象と面をそろえます。マスクのどの層・どの領域の欠陥か、検査がどの方式・条件か、ウェハへの影響をどう判定するかを記録します。検査装置が露光を代行するわけではなく、原版の品質確認とウェハの露光は別の工程です。
発注と運用では露光方式への適合を確認する
使用する層・版、露光方式、装置の受入仕様と管理方法を確認します。扱い、保管、洗浄や再検査を、材料や装置の仕様に従って行います。国籍や一般的な市場評価だけで、目的の装置に適合するマスクを選ぶことはできません。
物理マスクを使わない直接描画方式もあります。Heidelberg Instrumentsの方式紹介がその例です。これはマスク方式の量産工程と同じ処理能力や用途を保証するものではなく、試作・設計変更、必要な品質や処理量で方式を選ぶための別の選択肢です。
まとめ
フォトマスクは露光像を作る原版で、構造には透過型や反射型などがあります。製造時の描画・加工・検査と、使用時の露光・現像・下地加工を分けて理解します。発注の具体的な確認にはレチクル発注時の確認項目、材料との役割比較にはフォトマスクとフォトレジストの違いも参照してください。
