JP2001272769A - Photomask and method for manufacturing the same as well as method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Photomask and method for manufacturing the same as well as method for manufacturing semiconductor device

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JP2001272769A
JP2001272769A JP2000086925A JP2000086925A JP2001272769A JP 2001272769 A JP2001272769 A JP 2001272769A JP 2000086925 A JP2000086925 A JP 2000086925A JP 2000086925 A JP2000086925 A JP 2000086925A JP 2001272769 A JP2001272769 A JP 2001272769A
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Japan
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fullerene
film
photomask
manufacturing
resist pattern
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JP2000086925A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitomo Suzuki
恵友 鈴木
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form mask patterns having partially different thicknesses. SOLUTION: Fullerene is first deposited by evaporation on the surface of a glass substrate 11 to form a vapor deposited fullerene film 13. The vapor deposited fullerene film 13 is irradiated with beams of a prescribed quantity by each of respective regions 13a, 13b and 13c and thereafter an organic solvent is supplied to the vapor deposited fullerene film 13 and the unreacted fullerene is dissolved away, by which the mask patterns 12 having the partially different thicknesses are obtained on the glass substrate 11. A resist film 36 on a semiconductor substrate 31 is exposed by using the thus resulted mask patterns 12 and the resist film 36 after the exposure is developed, by which the resist patterns 37 having the thicknesses partially varying in correspondence to the mask patterns 12 are obtained on an insulating film 32.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、フォトリソグラ
フィ技術に用いられるフォトマスクおよびその製造方
法、ならびにフォトマスクを用いて半導体装置を製造す
る方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a photomask used for photolithography and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程は、半導体基板上
に形成した絶縁膜などを微細パターンに加工するパター
ニング工程を含む。このパターニング工程は、たとえ
ば、加工対象の絶縁膜上に、フォトリソグラフィ技術に
よってレジストパターンを形成し、このレジストパター
ンをマスクとする絶縁膜のエッチングを行って、絶縁膜
の不要部分を除去することにより達成される。
2. Description of the Related Art A semiconductor device manufacturing process includes a patterning process for processing an insulating film or the like formed on a semiconductor substrate into a fine pattern. This patterning step is performed by, for example, forming a resist pattern on an insulating film to be processed by a photolithography technique, etching the insulating film using the resist pattern as a mask, and removing unnecessary portions of the insulating film. Achieved.

【0003】フォトリソグラフィ技術によるレジストパ
ターンの形成には、その所望するレジストパターンに対
応したパターンのフォトマスクが用いられる。すなわ
ち、フォトリソグラフィ技術では、絶縁膜の表面の全面
にフォトレジストを塗布した後、その半導体基板とこれ
に対向して設けられた露光用光源との間にフォトマスク
を配置し、この状態で、露光用光源を発光させてフォト
レジストの露光を行い、さらに、その露光後のフォトレ
ジストを現像液で現像することによりレジストパターン
が得られる。
In forming a resist pattern by photolithography, a photomask having a pattern corresponding to the desired resist pattern is used. That is, in the photolithography technique, after applying a photoresist on the entire surface of the insulating film, a photomask is arranged between the semiconductor substrate and an exposure light source provided opposite thereto, and in this state, The photoresist is exposed by emitting light from an exposure light source, and the exposed photoresist is developed with a developing solution to obtain a resist pattern.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】フォトマスクの代表的
なものは、透明なガラス基板上に、Crなどの金属から
なる遮光部をパターン形成した構造を有しており、ガラ
ス基板が露出した部分に入射した光のみを透過し、遮光
部に入射した光を遮断するようになっている。したがっ
て、このようなフォトマスクを用いた場合、絶縁膜上に
塗布されたフォトレジストには、ガラス基板が露出した
部分に到達した光のみが入射し、その光の入射した部分
がほぼ一様に露光される。ゆえに、たとえば、ポジ型の
フォトレジストが適用された場合、露光された部分が現
像液で溶かされて除去され、絶縁膜上には、ほぼ一様な
厚みを有するレジストパターンが形成される。
A typical photomask has a structure in which a light-shielding portion made of a metal such as Cr is pattern-formed on a transparent glass substrate, and a portion where the glass substrate is exposed is provided. Only the light incident on the light-shielding portion is transmitted, and the light incident on the light-shielding portion is blocked. Therefore, when such a photomask is used, only the light that reaches the exposed portion of the glass substrate is incident on the photoresist applied on the insulating film, and the incident portion of the light is substantially uniform. Exposed. Therefore, for example, when a positive photoresist is applied, the exposed portions are dissolved and removed with a developing solution, and a resist pattern having a substantially uniform thickness is formed on the insulating film.

【0005】ところで、レジストパターンが形成された
半導体基板に、たとえば反応性イオンエッチング処理を
施すと、半導体基板上の絶縁膜は、その表面に形成され
たレジストパターンに対応した形状にエッチングされ
る。そのため、レジストパターンが部分的に厚みを異な
らせて形成されていれば、半導体基板上の絶縁膜は、レ
ジストパターンでマスクされていない領域が深くエッチ
ングされ、レジストパターンの比較的薄い部分でマスク
された領域は表面付近が薄くエッチングされることにな
る。これを利用すれば、たとえば、半導体基板上の絶縁
膜に配線埋込用の溝とこの溝に連通したコンタクトホー
ルとをほぼ同時に形成することができ、半導体装置の製
造工程を簡素化することができる。
When a semiconductor substrate on which a resist pattern is formed is subjected to, for example, reactive ion etching, the insulating film on the semiconductor substrate is etched into a shape corresponding to the resist pattern formed on the surface. Therefore, if the resist pattern is formed to have a partially different thickness, the insulating film on the semiconductor substrate is deeply etched in a region not masked by the resist pattern, and is masked by a relatively thin portion of the resist pattern. The region near the surface is thinly etched near the surface. By utilizing this, for example, a trench for embedding wiring and a contact hole communicating with the trench can be formed almost simultaneously in an insulating film on a semiconductor substrate, and the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. it can.

【0006】しかし、上述のようなフォトマスクでは、
絶縁膜上のフォトレジストに入射する光量を部分的に異
ならせることはできないから、部分的に厚みの異なるレ
ジストパターンを形成することは不可能である。そこ
で、この発明の目的は、部分的に厚みの異なるレジスト
パターンを形成できるフォトマスクおよびその製造方
法、ならびにそのフォトマスクを用いて半導体装置を製
造する方法を提供することである。
However, in the above-described photomask,
Since the amount of light incident on the photoresist on the insulating film cannot be partially changed, it is impossible to form a resist pattern having a partially different thickness. Accordingly, an object of the present invention is to provide a photomask capable of forming a resist pattern having a partially different thickness, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および発明の効果】前記の
目的を達成するための請求項1記載の発明は、フォトリ
ソグラフィ技術に用いられるフォトマスクであって、透
明な基板の表面に、フラーレンポリマーからなるマスク
パターンが形成されていることを特徴とするフォトマス
クである。この発明によれば、透明基板上のマスクパタ
ーンが、フラーレンの重合体であるフラーレンポリマー
を用いて形成されている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a photomask for use in a photolithography technique, wherein a fullerene polymer is provided on a surface of a transparent substrate. Is a photomask characterized in that a mask pattern made of is formed. According to the present invention, the mask pattern on the transparent substrate is formed using a fullerene polymer that is a polymer of fullerene.

【0008】フラーレンは、UV(紫外)レーザビーム
などを照射すると、そのビームを照射した領域で重合反
応が生じ、有機溶媒に不溶なフラーレンポリマーを形成
する性質を有している。そして、その重合反応量はビー
ムの照射量に依存しており、ビーム照射量が多いほど、
そのビーム照射領域にはフラーレンポリマーが多く形成
されて、その領域の色(黒色)が濃くなる。したがっ
て、マスクパターンの材料としてフラーレン(フラーレ
ンポリマー)を用いることによって、光を遮断する遮光
部と光を半透過させる半透光部とを有するマスクパター
ンを形成することができる。そして、このようにマスク
パターンが遮光部と半透光部とを有していれば、このマ
スクパターンが形成されたフォトマスクを介してフォト
レジスト膜を露光し、その露光後のフォトレジスト膜を
現像することにより、遮光部に対応する部分と半透光部
に対応する部分とで厚みの異なるレジストパターンを得
ることができる。
[0008] When a fullerene is irradiated with a UV (ultraviolet) laser beam or the like, a polymerization reaction occurs in a region irradiated with the beam, thereby forming a fullerene polymer insoluble in an organic solvent. And the polymerization reaction amount depends on the beam irradiation amount, and as the beam irradiation amount increases,
Many fullerene polymers are formed in the beam irradiation area, and the color (black) of the area is deepened. Therefore, by using fullerene (fullerene polymer) as a material for the mask pattern, a mask pattern having a light-shielding portion for blocking light and a semi-transmissive portion for semi-transmitting light can be formed. If the mask pattern has a light-shielding portion and a semi-transmissive portion, the photoresist film is exposed through a photomask on which the mask pattern is formed, and the exposed photoresist film is exposed. By developing, a resist pattern having different thicknesses in a portion corresponding to the light shielding portion and a portion corresponding to the semi-transmissive portion can be obtained.

【0009】さらに、このようにレジストパターンの厚
みを部分的に異ならせて形成することができれば、たと
えば、半導体基板上の絶縁膜に配線埋込用溝およびこの
溝から半導体基板に達したコンタクトホールをパターン
形成する場合に、その形成すべきパターンに対応したレ
ジストパターンを形成し、このレジストパターンが形成
された半導体基板に反応性イオンエッチング処理を施す
ことにより、配線埋込用溝およびコンタクトホールをほ
ぼ同時に形成できる。
Furthermore, if the resist pattern can be formed so as to have a partially different thickness, for example, a trench for wiring burying in an insulating film on the semiconductor substrate and a contact hole reaching from the trench to the semiconductor substrate. When a pattern is formed, a resist pattern corresponding to the pattern to be formed is formed, and a reactive ion etching process is performed on the semiconductor substrate on which the resist pattern is formed, so that the wiring embedding groove and the contact hole are formed. They can be formed almost simultaneously.

【0010】請求項2記載の発明は、フォトリソグラフ
ィ技術に用いられるフォトマスクの製造方法であって、
透明な基板の表面にフラーレンを付着させる工程と、前
記基板の表面に付着したフラーレン中の炭素原子を重合
させて、フラーレンポリマーからなるマスクパターンを
形成する工程とを含むことを特徴とするフォトマスクの
製造方法である。この方法により、請求項1記載の構成
を有するフォトマスクを作製することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photomask used in a photolithography technique,
A photomask comprising: a step of attaching fullerene to the surface of a transparent substrate; and a step of polymerizing carbon atoms in the fullerene attached to the surface of the substrate to form a mask pattern made of a fullerene polymer. It is a manufacturing method of. According to this method, a photomask having the structure described in claim 1 can be manufactured.

【0011】また、請求項3記載の発明は、半導体基板
上に形成された被加工膜を所望のパターンに加工して半
導体装置を製造する方法であって、請求項1記載のフォ
トマスクを用いたフォトリソグラフィ技術により、前記
所望のパターンに対応したレジストパターンを前記被加
工膜の表面に形成する工程と、このレジストパターンの
形成後に、前記被加工膜およびレジストパターンが形成
された半導体基板にエッチング処理を施す工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device by processing a film to be processed formed on a semiconductor substrate into a desired pattern. Forming a resist pattern corresponding to the desired pattern on the surface of the film to be processed by photolithography, and etching the semiconductor substrate on which the film to be processed and the resist pattern are formed after forming the resist pattern. Performing a process.

【0012】この発明によれば、請求項1記載のフォト
マスクを用いることにより、半導体基板上の被加工膜と
しての絶縁膜に配線埋込用溝およびコンタクトホールを
ほぼ同時に形成するといったことが可能になる。ゆえ
に、たとえば、まず最初のフォトリソグラフィ工程で配
線埋込用溝を形成した後、2回目のフォトリソグラフィ
工程でコンタクトホールを形成する方法と比較して、半
導体装置の製造工程を簡素化することができる。
According to the present invention, by using the photomask according to the first aspect, it is possible to form a wiring embedding groove and a contact hole almost simultaneously in an insulating film as a film to be processed on a semiconductor substrate. become. Therefore, for example, it is possible to simplify the manufacturing process of a semiconductor device as compared with a method of forming a wiring embedding groove in a first photolithography process and then forming a contact hole in a second photolithography process. it can.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係るフォトマスクの製造方法を工程
順に示す図解的な断面図である。このフォトマスク1
は、たとえば、半導体装置の製造工程で行われるフォト
リソグラフィ技術に用いられるものであり、透明なガラ
ス基板11の一方面11aに、フラーレンポリマーから
なるマスクパターン12を形成した構造を有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an illustrative sectional view showing a method for manufacturing a photomask according to an embodiment of the present invention in the order of steps. This photomask 1
Is used, for example, in a photolithography technique performed in a manufacturing process of a semiconductor device, and has a structure in which a mask pattern 12 made of a fullerene polymer is formed on one surface 11a of a transparent glass substrate 11.

【0014】フォトマスク1の製造工程においては、ま
ず、ガラス基板11の一方面11aにフラーレンの蒸着
膜13が形成される。このフラーレン蒸着膜13の形成
は、図1(a)に示すような蒸着装置2において行われ
る。蒸着装置2は、フラーレンの粉状物が収容される材
料容器21と、この材料容器21内のフラーレンを加熱
して気化させるためのヒータ22とを収容した処理室2
3を備えている。ガラス基板11にフラーレンを蒸着さ
せる際には、ガラス基板11が、処理室23内に搬入さ
れてきて、材料容器21の上方で、フラーレンを蒸着す
べき面11aを下方に向けた状態にセットされる。そし
て、ヒータ22からの加熱により材料容器21内のフラ
ーレンが気化し、このフラーレンの気化物がガラス基板
11の一方面11aに付着して析出することにより、ガ
ラス基板11の一方面11aにフラーレン蒸着膜13が
形成される。
In the manufacturing process of the photomask 1, first, a fullerene vapor deposition film 13 is formed on one surface 11 a of the glass substrate 11. The formation of the fullerene vapor deposition film 13 is performed in the vapor deposition device 2 as shown in FIG. The vapor deposition apparatus 2 includes a processing chamber 2 that houses a material container 21 in which a fullerene powder is stored, and a heater 22 that heats and vaporizes the fullerene in the material container 21.
3 is provided. When depositing fullerene on the glass substrate 11, the glass substrate 11 is carried into the processing chamber 23, and is set above the material container 21 with the surface 11a on which fullerene is to be deposited facing downward. You. The fullerene in the material container 21 is vaporized by heating from the heater 22, and the vaporized fullerene adheres and deposits on the one surface 11 a of the glass substrate 11, so that fullerene vapor deposition occurs on the one surface 11 a of the glass substrate 11. A film 13 is formed.

【0015】次に、こうしてガラス基板11上に形成さ
れたフラーレン蒸着膜13を、マスクパターン12に加
工する工程が行われる。ここで、フラーレンは、化学式
Cn(nは32以上の偶数)で示される炭素原子のみか
らなる分子であり、たとえば、UV(紫外)レーザビー
ム、電子ビーム、プロトンビームまたはイオンビームな
どのビームを照射すると、その照射領域で炭素原子が重
合し、トルエン、ベンゼン、ヘキサンまたは二硫化炭素
などの有機溶媒に不溶な炭素重合体(フラーレンポリマ
ー)を形成する性質を有している。そして、炭素原子の
重合反応量はビームの照射量に依存しており、ビーム照
射量が多いほど、そのビーム照射領域にはフラーレンポ
リマーが多く形成されて、そのビーム照射領域の色(黒
色)が濃くなる。
Next, a step of processing the fullerene vapor-deposited film 13 thus formed on the glass substrate 11 into a mask pattern 12 is performed. Here, fullerene is a molecule composed of only carbon atoms represented by the chemical formula Cn (n is an even number of 32 or more), and is irradiated with a beam such as a UV (ultraviolet) laser beam, an electron beam, a proton beam, or an ion beam. Then, the carbon atoms polymerize in the irradiated region, and have a property of forming a carbon polymer (fullerene polymer) insoluble in an organic solvent such as toluene, benzene, hexane or carbon disulfide. The amount of polymerization reaction of carbon atoms depends on the amount of beam irradiation. As the amount of beam irradiation increases, more fullerene polymer is formed in the beam irradiation region, and the color (black) of the beam irradiation region changes. Darkens.

【0016】このようなフラーレンの性質を利用すれ
ば、ガラス基板11上のフラーレン蒸着膜13を、部分
的に厚み(および色)が異なるマスクパターン12に加
工することができる。すなわち、フラーレン蒸着膜13
へのビーム照射量を予め定める領域ごとに調整すること
により、各領域ごとに所定量のフラーレンをフラーレン
ポリマーに変質させる。その後、未反応のフラーレンを
有機溶剤で溶解して除去すると、ガラス基板11上に部
分的に厚みが異なるマスクパターン12を得ることがで
きる。
By utilizing such a property of fullerene, the fullerene vapor-deposited film 13 on the glass substrate 11 can be partially processed into a mask pattern 12 having a different thickness (and color). That is, the fullerene deposited film 13
A predetermined amount of fullerene is changed into a fullerene polymer in each region by adjusting the beam irradiation amount to each predetermined region. Thereafter, when unreacted fullerene is dissolved and removed with an organic solvent, a mask pattern 12 having a partially different thickness on the glass substrate 11 can be obtained.

【0017】たとえば、図1(b)において、フラーレン
蒸着膜13の参照符号13aを付して示す領域には、こ
の領域内のフラーレンをすべてフラーレンポリマーに変
質させるのに必要な量のビームを照射し、参照符号13
bを付して示す領域には、領域13aへのビーム照射量
よりも少ない量のビームを照射する。参照符号13cを
付して示す領域にはビームを照射しない。すると、領域
13aでは、すべてのフラーレンがフラーレンポリマー
に変質されて、ガラス基板11上に比較的厚いフラーレ
ンポリマーの膜が形成される。また、領域13bでは、
一部のフラーレンがフラーレンポリマーに変質されて、
ガラス基板11上に比較的薄いフラーレンポリマーの膜
が形成される。領域13cでは、フラーレンからフラー
レンポリマーへの反応は生じない。
For example, in FIG. 1B, a region of the fullerene vapor-deposited film 13 denoted by reference numeral 13a is irradiated with a beam of an amount necessary to convert all the fullerene in this region into a fullerene polymer. And reference numeral 13
The region indicated by b is irradiated with a smaller amount of beam than the beam irradiation amount on the region 13a. No beam is applied to the area indicated by reference numeral 13c. Then, in the region 13a, all the fullerenes are transformed into the fullerene polymer, and a relatively thick fullerene polymer film is formed on the glass substrate 11. In the area 13b,
Some fullerenes are transformed into fullerene polymers,
A relatively thin fullerene polymer film is formed on the glass substrate 11. In the region 13c, no reaction from fullerene to fullerene polymer occurs.

【0018】こうしてフラーレン蒸着膜13へのビーム
照射を行った後、有機溶媒をフラーレン蒸着膜13に供
給して、ガラス基板11上に未反応のままで残っている
フラーレンを有機溶剤で溶解して除去する。すると、図
1(c)に示すように、透明なガラス基板11の一方面1
1aに、厚みが比較的大きい部分12a、厚みが比較的
小さい部分12bおよび開口部12cを有するマスクパ
ターン12を得ることができる。
After the beam irradiation on the fullerene vapor-deposited film 13 is performed in this way, an organic solvent is supplied to the fullerene vapor-deposited film 13, and the fullerene remaining unreacted on the glass substrate 11 is dissolved with the organic solvent. Remove. Then, as shown in FIG. 1C, one side 1 of the transparent glass substrate 11 is formed.
A mask pattern 12 having a relatively thick portion 12a, a relatively thin portion 12b, and an opening 12c can be obtained in 1a.

【0019】なお、フラーレン蒸着膜13を形成するフ
ラーレンとしては、たとえば、フラーレンの中でも最も
安定な構造のバックミンスターフラーレン(化学式:C
60)を用いることが好ましい。また、フラーレン蒸着膜
13へのビーム照射量を予め定める領域ごとに調整する
具体的な方法としては、たとえば、フラーレン蒸着膜1
3上をNd−YAG(ネオジム−イットリウム−アルミ
ニウム−ガーネット)レーザビームでスキャンする場合
には、そのスキャン速度を各領域ごとに調整して、各領
域における単位面積あたりのビーム照射量を制御する方
法を挙げることができる。この他、開口パターンが異な
る複数のアパーチャを用いた多重露光を行うことによっ
ても、フラーレン蒸着膜13へのビーム照射量を予め定
める領域ごとに調整することができる。
The fullerene forming the fullerene vapor-deposited film 13 is, for example, buckminsterfullerene having the most stable structure among fullerenes (chemical formula: C
Preferably, 60 ) is used. As a specific method of adjusting the beam irradiation amount to the fullerene vapor deposition film 13 for each predetermined region, for example, the fullerene vapor deposition film 1
In the case of scanning the upper surface 3 with an Nd-YAG (neodymium-yttrium-aluminum-garnet) laser beam, the scanning speed is adjusted for each region, and a beam irradiation amount per unit area in each region is controlled. Can be mentioned. In addition, by performing multiple exposure using a plurality of apertures having different opening patterns, the beam irradiation amount on the fullerene vapor deposition film 13 can be adjusted for each predetermined region.

【0020】さらに、ガラス基板11上に2種類の厚み
を有するマスクパターン12を形成する場合の製造方法
を例にとって説明したが、ガラス基板11上にフラーレ
ン蒸着膜13を形成し、このフラーレン蒸着膜13にビ
ームを照射してマスクパターンを形成する本発明に係る
方法によれば、ガラス基板11上に3種類以上の厚みを
有するマスクパターンを形成することも可能である。図
2は、フォトマスク1を用いて半導体装置を製造する方
法を工程順に示す図解的な断面図である。この図2に示
す製造方法は、いわゆるダマシン法であり、半導体基板
31上に積層された絶縁膜32に、フォトリソグラフィ
技術で微細な配線埋込用溝33を形成し、この配線埋込
用溝33内に銅などの金属からなる配線34を埋め込ん
だ状態に形成する方法である。そして、この実施形態で
は、フォトリソグラフィ技術で配線埋込用溝33を形成
する工程において、図1(c)に示すような構造を有する
フォトマスク1を用いることにより、配線埋込用溝33
とこの溝33の底面から半導体基板31の拡散層31a
に達したコンタクトホール35とをほぼ同時に形成して
いる。
Further, the manufacturing method in the case of forming the mask patterns 12 having two kinds of thickness on the glass substrate 11 has been described as an example, but the fullerene vapor deposition film 13 is formed on the glass substrate 11 and this fullerene vapor deposition film is formed. According to the method according to the present invention of forming a mask pattern by irradiating the beam 13 with a beam, it is also possible to form a mask pattern having three or more types of thicknesses on the glass substrate 11. FIG. 2 is an illustrative sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask 1 in the order of steps. The manufacturing method shown in FIG. 2 is a so-called damascene method, in which a fine wiring embedding groove 33 is formed in an insulating film 32 laminated on a semiconductor substrate 31 by photolithography technology. This is a method in which a wiring 34 made of a metal such as copper is buried in the wiring 33. In this embodiment, in the step of forming the wiring embedding groove 33 by the photolithography technique, by using the photomask 1 having the structure as shown in FIG.
And the diffusion layer 31a of the semiconductor substrate 31 from the bottom of the groove 33.
And the contact hole 35 that has reached.

【0021】具体的には、まず、絶縁膜32の表面の全
面にポジ型のフォトレジストが塗布された後、プリ露光
ベーク処理が行われることにより、絶縁膜32上にレジ
スト膜36が形成される。次に、この半導体基板31
が、図示しない露光用光源およびフォトマスク1が配設
された露光装置内に搬入されて、図2(a)に示すよう
に、フォトマスク1のガラス基板11にレジスト膜36
を対向させた状態に配置される。露光用光源は、フォト
マスク1のマスクパターン12に対向する側に配置され
ており、フォトマスク1に向けてほぼ一様なUV(紫
外)光を照射する。
More specifically, after a positive photoresist is applied to the entire surface of the insulating film 32, a pre-exposure bake process is performed to form a resist film 36 on the insulating film 32. You. Next, the semiconductor substrate 31
Is carried into an exposure apparatus provided with an exposure light source (not shown) and the photomask 1, and a resist film 36 is formed on the glass substrate 11 of the photomask 1 as shown in FIG.
Are arranged so as to face each other. The exposure light source is disposed on the side of the photomask 1 facing the mask pattern 12 and irradiates the photomask 1 with substantially uniform UV (ultraviolet) light.

【0022】マスクパターン12の厚みが比較的大きい
部分12aは、黒色が濃いために遮光性を有しており、
この遮光部12aに照射されたUV光は、半導体基板3
1上のレジスト膜36には達しない。また、マスクパタ
ーン12の厚みが比較的小さい部分12bは、黒色が薄
いために半透光性を有しており、この半透光部12bに
照射されたUV光は、たとえば、その光量が50%程度
に低減されて、半導体基板31上のレジスト膜36に入
射する。さらに、マスクパターン12の開口部12c、
すなわちフォトマスク1のガラス基板11が露出した部
分に照射されたUV光は、ガラス基板11をほぼ全透過
して、半導体基板31上のレジスト膜36に入射する。
The portion 12a where the thickness of the mask pattern 12 is relatively large has a light-shielding property due to the dark black color.
The UV light applied to the light shielding portion 12a is
1 does not reach the resist film 36. Further, the portion 12b where the thickness of the mask pattern 12 is relatively small has a semi-transparent property due to the thin black color. %, And is incident on the resist film 36 on the semiconductor substrate 31. Further, the openings 12c of the mask pattern 12,
That is, the UV light applied to the portion of the photomask 1 where the glass substrate 11 is exposed passes through the glass substrate 11 almost completely, and enters the resist film 36 on the semiconductor substrate 31.

【0023】これにより、このUV露光後のレジスト膜
36の現像を行うと、レジスト膜36の未露光領域(マ
スクパターン12の遮光部12aに対応する領域)が除
去されて、半導体基板31上には、図2(b)に示すよう
に、マスクパターン12に対応した形状のレジストパタ
ーン37が得られる。すなわち、半導体基板31上に
は、厚みが比較的大きい厚膜部37a、厚みが比較的小
さい薄膜部37bおよび開口部37cを有するレジスト
パターン37が形成される。
As a result, when the resist film 36 after the UV exposure is developed, the unexposed area (the area corresponding to the light shielding portion 12a of the mask pattern 12) of the resist film 36 is removed, and As shown in FIG. 2B, a resist pattern 37 having a shape corresponding to the mask pattern 12 is obtained. That is, a resist pattern 37 having a relatively thick thick film portion 37a, a relatively thin thin film portion 37b, and an opening 37c is formed on the semiconductor substrate 31.

【0024】次いで、レジストパターン37の形成され
た半導体基板31がエッチング処理装置に搬入されて、
この半導体基板31に、たとえば反応性イオンエッチン
グ処理が施される。エッチング処理では、まず、レジス
トパターン37の厚膜部37aおよび薄膜部37bがほ
ぼ一様にエッチングされていく。また同時に、絶縁膜3
2のレジストパターン37で覆われていない領域、すな
わちレジストパターン37の開口部37cに対向した領
域がエッチングされていく。そして、エッチング処理が
進んで、レジストパターン37の薄膜部37bが除去さ
れ、これにより絶縁膜32の表面が新たに露出すると、
その新たに露出した領域もエッチングされていく。この
エッチング処理は、レジストパターン37の厚膜部37
aがすべて除去された時点で終了され、この時点で、絶
縁膜32に配線埋込用溝33およびコンタクトホール3
5が完成する。
Next, the semiconductor substrate 31 on which the resist pattern 37 has been formed is carried into an etching apparatus,
The semiconductor substrate 31 is subjected to, for example, a reactive ion etching process. In the etching process, first, the thick film portion 37a and the thin film portion 37b of the resist pattern 37 are etched substantially uniformly. At the same time, the insulating film 3
The region not covered by the second resist pattern 37, that is, the region facing the opening 37c of the resist pattern 37 is etched. Then, the etching process proceeds, and the thin film portion 37b of the resist pattern 37 is removed, thereby newly exposing the surface of the insulating film 32.
The newly exposed area is also etched. This etching process is performed on the thick film portion 37 of the resist pattern 37.
The process is completed when all of the “a” are removed. At this time, the wiring burying groove 33 and the contact hole 3 are formed in the insulating film 32.
5 is completed.

【0025】その後は、こうして形成された配線埋込用
溝33およびコンタクトホール35内が銅などの配線材
料が埋められ、これにより、図2(c)に示すように、配
線埋込用溝33に埋め込まれた状態で、コンタクトホー
ル35を介して半導体基板31の拡散層31aに接続さ
れた配線34が得られる。以上のようにこの実施形態に
よれば、半導体基板31上の絶縁膜32に、配線埋込用
の溝33とこの溝33に連通したコンタクトホール35
とをほぼ同時に形成することができる。これにより、た
とえば、絶縁膜32上に配線埋込用溝33に対応した開
口を有する第1のレジストパターンを形成し、この第1
のレジストパターンをマスクとするエッチング処理を施
すことにより配線埋込用溝33を形成し、その後さら
に、コンタクトホール35に対応する開口を有する第2
のレジストパターンを形成して、この第2のレジストパ
ターンをマスクとするエッチング処理を施すことにより
コンタクトホール35を形成する方法と比較して、半導
体装置の製造工程を簡素化することができる。
Thereafter, the wiring material such as copper is buried in the wiring buried groove 33 and the contact hole 35 thus formed, thereby forming the wiring buried groove 33 as shown in FIG. In this state, the wiring 34 connected to the diffusion layer 31a of the semiconductor substrate 31 through the contact hole 35 is obtained. As described above, according to this embodiment, the insulating film 32 on the semiconductor substrate 31 is provided with the groove 33 for embedding the wiring and the contact hole 35 communicating with the groove 33.
Can be formed almost simultaneously. Thus, for example, a first resist pattern having an opening corresponding to the wiring burying groove 33 is formed on the insulating film 32, and this first resist pattern is formed.
The trench 33 for wiring embedding is formed by performing an etching process using the resist pattern as a mask, and then the second trench having an opening corresponding to the contact hole 35 is formed.
The manufacturing process of the semiconductor device can be simplified as compared with the method of forming the contact hole 35 by forming the resist pattern and performing an etching process using the second resist pattern as a mask.

【0026】なお、この実施形態では、絶縁膜32に配
線埋込用溝33およびコンタクトホール35を形成する
場合を例にとったが、たとえば、図3に示すように、発
光素子などが作り込まれた半導体基板41上にマイクロ
レンズ42を形成する場合にも本発明を適用することが
できる。すなわち、ガラス基板51上にフラーレン蒸着
膜を形成した後、このフラーレン蒸着膜に設定された円
形領域内を、たとえばNd−YAGレーザビームでスキ
ャンする。このとき、円形領域の中心部に近づくほど多
量のビームを照射する。これにより、ガラス基板51上
に未反応のままで残っているフラーレンを有機溶剤で溶
解して除去すると、ガラス基板51上に、凸円弧状の断
面を有するマスクパターン52が得られる。
In this embodiment, the case where the wiring burying groove 33 and the contact hole 35 are formed in the insulating film 32 is taken as an example. However, for example, as shown in FIG. The present invention can also be applied to the case where the microlenses 42 are formed on the semiconductor substrate 41 that has been inserted. That is, after the fullerene vapor deposition film is formed on the glass substrate 51, the inside of the circular region set in the fullerene vapor deposition film is scanned with, for example, an Nd-YAG laser beam. At this time, a larger amount of beam is applied as the position approaches the center of the circular region. Thus, when the unreacted fullerene remaining on the glass substrate 51 is dissolved and removed with an organic solvent, a mask pattern 52 having a convex arc-shaped cross section is obtained on the glass substrate 51.

【0027】一方、半導体基板41上にSiO2膜43
を形成し、さらに、そのSiO2膜43の表面の全面に
ポジ型のフォトレジストを塗布した後、プリ露光ベーク
処理を行うことによりレジスト膜44を形成する。そし
て、図3(a)に示すように、レジスト膜44が形成され
た半導体基板41を、上述のようにしてマスクパターン
52が形成されたフォトマスク50に対向させて配置す
る。その後、このフォトマスク50を介してレジスト膜
44を露光し、その露光後のレジスト膜44を現像する
ことにより、図3(b)に示すように、マスクパターン5
2に対応した形状のレジストパターン45を得ることが
できる。そして、このレジストパターン45が形成され
た半導体基板41に反応性イオンエッチング処理を施す
ことにより、図3(c)に示すように、半導体基板41上
のSiO2膜43がレジストパターン45に対応した形
状に加工されて、半導体基板41上にマイクロレンズ4
2を得ることができる。
On the other hand, an SiO 2 film 43 is formed on a semiconductor substrate 41.
Is formed, and a positive photoresist is applied to the entire surface of the SiO 2 film 43, and then a pre-exposure bake process is performed to form a resist film 44. Then, as shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 41 on which the resist film 44 is formed is disposed so as to face the photomask 50 on which the mask pattern 52 is formed as described above. Thereafter, the resist film 44 is exposed through the photomask 50, and the exposed resist film 44 is developed, thereby forming a mask pattern 5 as shown in FIG.
2 can be obtained. Then, by performing a reactive ion etching process on the semiconductor substrate 41 on which the resist pattern 45 is formed, the SiO 2 film 43 on the semiconductor substrate 41 corresponds to the resist pattern 45 as shown in FIG. After being processed into a shape, the micro lens 4 is formed on the semiconductor substrate 41.
2 can be obtained.

【0028】この発明の実施形態の説明は以上の通りで
あるが、この発明は、さらに他の形態で実施することも
できる。たとえば、レジスト膜36,44の材料として
は、ポジ型のフォトレジストに限らず、ネガ型のフォト
レジストが用いられても構わない。その他にも、特許請
求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施
すことが可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be embodied in other forms. For example, the material of the resist films 36 and 44 is not limited to a positive photoresist, and a negative photoresist may be used. In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施形態に係るフォトマスクの製
造方法を工程順に示す図解的な断面図である。
FIG. 1 is an illustrative sectional view showing a method for manufacturing a photomask according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】前記フォトマスクを用いて半導体装置を製造す
る方法を工程順に示す図解的な断面図である。
FIG. 2 is an illustrative sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device using the photomask in the order of steps;

【図3】マイクロレンズを有する半導体装置の製造方法
を工程順に示す図解的な断面図である。
FIG. 3 is an illustrative sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device having a microlens in the order of steps;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトマスク 11 ガラス基板(透明な基板) 11a 一方面(透明な基板の表面) 12 マスクパターン 12a 遮光部 12b 半透光部 12c 開口部 13 フラーレン蒸着膜 31 半導体基板 32 絶縁膜(被加工膜) 37 レジストパターン 41 半導体基板 43 SiO2膜(被加工膜) 45 レジストパターン 50 フォトマスク 51 ガラス基板(透明な基板) 52 マスクパターンReference Signs List 1 photomask 11 glass substrate (transparent substrate) 11a one surface (transparent substrate surface) 12 mask pattern 12a light-shielding portion 12b semi-translucent portion 12c opening 13 fullerene vapor-deposited film 31 semiconductor substrate 32 insulating film (processed film) 37 resist pattern 41 semiconductor substrate 43 SiO 2 film (film to be processed) 45 resist pattern 50 photomask 51 glass substrate (transparent substrate) 52 mask pattern

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フォトリソグラフィ技術に用いられるフォ
トマスクであって、 透明な基板の表面に、フラーレンポリマーからなるマス
クパターンが形成されていることを特徴とするフォトマ
スク。
1. A photomask used for a photolithography technique, wherein a mask pattern made of a fullerene polymer is formed on a surface of a transparent substrate.
【請求項2】フォトリソグラフィ技術に用いられるフォ
トマスクの製造方法であって、 透明な基板の表面にフラーレンを付着させる工程と、 前記基板の表面に付着したフラーレン中の炭素原子を重
合させて、フラーレンポリマーからなるマスクパターン
を形成する工程とを含むことを特徴とするフォトマスク
の製造方法。
2. A method for manufacturing a photomask used in a photolithography technique, the method comprising: attaching fullerene to a surface of a transparent substrate; and polymerizing carbon atoms in the fullerene attached to the surface of the substrate, Forming a mask pattern made of a fullerene polymer.
【請求項3】半導体基板上に形成された被加工膜を所望
のパターンに加工して半導体装置を製造する方法であっ
て、 請求項1記載のフォトマスクを用いたフォトリソグラフ
ィ技術により、前記所望のパターンに対応したレジスト
パターンを前記被加工膜の表面に形成する工程と、 このレジストパターンの形成後に、前記被加工膜および
レジストパターンが形成された半導体基板にエッチング
処理を施す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device by processing a film to be processed formed on a semiconductor substrate into a desired pattern, wherein the desired film is formed by a photolithography technique using a photomask according to claim 1. Forming a resist pattern corresponding to the pattern on the surface of the processed film; and, after forming the resist pattern, performing an etching process on the semiconductor substrate on which the processed film and the resist pattern are formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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