フォトマスク（photo mask） | 半導体用語集 |半導体/MEMS/ディスプレイのWEBEXHIBITION（WEB展示会）による製品・サービスのマッチングサービス SEMI-NET（セミネット）

半導体用語集

フォトマスク

英語表記：photo mask

　フォトマスクとは、透明なガラス基板上に光を通さない材料で、電子回路パターンを形成した部品であり、半導体デバイス製造工程において、ウェハ上に回路パターンを転写する際に用いられる。このように、平面上に形成したパターンを平面な基板上に転写する技術をリソグラフィと呼ぶ。リソグラフィ技術のなかで、光を用いてパターンを転写する技術をフォトリソグラフィと呼び、半導体デバイス製造工程に広く使われている。
　フォトマスクにはいろいろな種類があり、その名称も様々であるが、一般的には、マスクパターンをウェハ上に転写する際に使用する露光装置の種類によって分類するのが理解しやすい。半導体デバイスと等倍の回路パターンをフォトマスク上に形成し、ウェハ上に一括転写する際に用いられるコンタクトアライナやプロジェクションアライナに対応したマスクは特に呼称がなく、“コンタクトアライナ用マスク”などのように何々用マスクと呼ぶ。縮小投影露光装置（ステッパ）に用いられるマスクをレチクルと呼ぶ。これらを総称してフォトマスクと呼ぶのが一般的である。現在は、半導体デバイスの微細化に伴い、レチクルがフォトリソグラフィに使用されるマスクの主流となっている。
　次にフォトマスクの構造と製造方法について説明する。
　基板の材料は、ソーダライムガラス・低膨張ガラス・石英ガラスがあり、パターンサイズの比較的緩い個別半導体や小規模なICにはソーダライムガラスが用いられるが、露光波長が短く、パターンサイズの厳しい大規模LSIには石英ガラスが用いられる。先に述べたレチクルはすべて石英ガラス基板が使用されている。遮光材は、写真乳剤（エマルジョン）と金属薄膜があるが、現在は金属クロムおよび酸化クロムを2層または3層にして約0.1µm程度形成した遮光膜が主流である。その他の金属膜としては、モリブデンシリサイド、シリコン、酸化鉄などがある。基板のサイズは、1対1マスクでは2.5インチ角からウェハ径の拡大とともに大型化が進み現在7インチまである。レチクルは5インチから始まり、現在の主流は6インチである。次世代レチクル用として、9インチが検討されている。
　フォトマスクの製造は、半導体デバイスの設計から始まる。CADシステムを用いてデバイス設計が行われ、各種検証工程を経た後、ウェハプロセスの各工程ごとのマスクパターン（ソースデータと呼ぶ）が発生される。このデータを、フォトマスク製造工程でパターンを発生させるための描画用データに加工される。作られたパターンデータを、電子ビームまたはレーザビームを用いてマスク基板上に再現する。パターンを形成する方法はリソグラフィ技術が用いられる。すなわち、マスク基板へのレジスト塗布‐パターン描画‐現像‐遮光膜エッチング‐レジス卜剥離という一連のプロセス工程を経た後、フォトマスクの要求品質を保証するための線幅測定、位置精度測定、欠陥検査などの各種検査がなされる。
　またレチクルの場合は、さらにペリクルと呼ぶ、パターン面への転写性異物付着防止のための透明薄膜が添付され完成する。
　最後に、今後の展望について述べる。現在、半導体デバイスのリソグラフィ技術に用いられるフォトマスクの主流はレチクルである。今後のデバイスの微細化、高集積化に伴い、レチクルに要求される技術もますますその重要性が高まっている。露光波長の短波長化（i線→KrF→ArF→F₂）対応、波長以下のパターンを解像していくための超解像技術（位相シフトマスク、光近接効果補正 ; OPC）、レチクルの高精度化、大容量データハンドリング、高スループット描画技術等々多くの課題があるが、これらを解決していくことが、半導体事業の発展のために不可欠であり、キーテクノロジであるといっても過言ではない。

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