JP2005123549A

JP2005123549A - ダイナミックマスクモジュール

Info

Publication number: JP2005123549A
Application number: JP2003382893A
Authority: JP
Inventors: Jeng-Ywan Jeng; 正元鄭; Jia-Chang Wang; 家昌汪; Chang-Ho Shen; 昌和沈
Original assignee: National Taiwan University of Science and Technology NTUST
Current assignee: National Taiwan University of Science and Technology NTUST
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-05-12
Also published as: US20050244757A1; TW594437B; US7320946B2; US20050244727A1; US20050083498A1

Abstract

【課題】ダイナミックマスクモジュールを提供することである。
【解決手段】マイクロコンピュータシステム１１０、マスクパターン生成器１２０、および光源１３０を備えるダイナミックマスクモジュール１００が説明される。マスクパターン生成器１２０は基板１０の上方に配置され、マイクロコンピュータシステム１１０に電気的に接続されている。マイクロコンピュータシステム１１０はイメージ信号をマスクパターン生成器１２０に送信する。光源１３０は、基板１０の上のフォトレジスト層に対してマスクパターン生成器１２０の上方に配置されている。ダイナミックマスクモジュール１００により生成されるマスクパターンはダイナミックなイメージであり、そのマスクパターンはいつでも変更可能である。さらに、製造コストおよび製造時間を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明はマスクモジュールに関し、さらに詳細には、ダイナミックマスクパターンを生成するためのダイナミックマスクモジュールに関する。

半導体の製造の間には、フォトリソグラフィは必須の処理である。通常、リソグラフィック処理およびリソグラフィックマスクの数によって、技術が複雑であるか否かが決定される。マスクは透明なガラスから作られ、その上にパターニングされたＣｒ層が形成される。そのＣｒ層に光源を当てると、基板上のフォトレジストにマスクパターンを写すことができる。

高解像度のために、光の均一性と、マスクの安定性および特性とが主要な要因となる。もともと、マスクパターンは、マスクを製造するマスク製造会社に向けてテープで縛られている。マスク数は技術の複雑さに依存する。マスクのコストは、ライン幅の解像度に依存し、それはまたマスクの高コストをもたらす主要な理由となる。

半導体製品を製造するために、少なくとも１つのマスクが、技術の複雑さに依存して要求される。それ故に、処理の間に、マスクをローディングおよびアンローディングすることが処理時間を増大させる。加えて、マスクの変更後にアライメント工程が必要とされ、または、異なる層の誤ったアライメントが発生する。さらに、昔からのグレーレベルマスクは、異なる露光深度を得るために特別かつ高価な材料を使い、そのことが、製造の高コストをもたらす理由でもある。

たとえば、急なプロトタイピング（ＲＰ）の際には、ステレオリソグラフィプリント処理の実際的な応用が、３Ｄシステム株式会社（カリフォルニア州バレンシア）によって製造されたステレオリソグラフィ装置（ＳＬＡ）として周知な市販システムを介して行われる。それは、スキャンミラーを介して紫外線硬化樹脂を使い、長時間かかる。処理時間を向上させるために、紫外線を備えたソリッドグラウンド硬化（solid ground curing:ＳＧＣ）が、表面露光を使って適用される。それは、処理時間を低減するために、マスクプロッターサイクルとモジュール成長サイクルとを備えている。その方法は、断面データを受け取り、イメージ処理を行い、カバープレートを形成し、静電気影響負荷（static reflection loading）によりイメージを形成する工程からなる。ＳＧＣは処理時間を向上させるけれども、マスクをロードおよびアンロードするための時間とアライメント工程とは未だに必要とされる。

それ故に、本発明の目的は、ダイナミックマスクパターンを生成するために適応され、かつ、製造コストおよび処理時間を低減するため露光と、半導体製造プロセスおよび表面露光の現像と、急なプロトタイピングとに適用されるダイナミックマスクモジュールを提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明は、基板上のフォトレジストにマスクパターンを写すために適応されるダイナミックマスクモジュールを開示する。ダイナミックマスクモジュールは、マイクロコンピュータシステムと、マスクパターン生成器と、光源とからなる。マスクパターン生成器は、基板の上方に配置され、マイクロコンピュータシステムに電気的に接続されている。マイクロコンピュータシステムは、複数の不透明領域および透明領域を生成しマスクパターンを出力するためのマスクパターン生成器に、マスクパターンのイメージ信号を送信する。光源はマスクパターン生成器の上方に配置され、光源の光は、マスクパターンをフォトレジストに写すために、不透明領域および透明領域に投影される。

本発明の好適な態様では、焦点レンズが、マスクパターン生成器と基板との間に配置されて、マスクパターンのイメージを縮小または拡大するために適用される。加えて、マスクパターン生成器は、たとえば、伝送ＬＣＤまたはＤＬＰ光学プロジェクターである。さらに、光源は、たとえば、紫外線または可視光線である。

上述の目的を達成するために、本発明は、ダイナミックマスクパターンを生成するための方法を記載し、その方法は、外側輪郭と少なくとも１つの内側輪郭とを有する単一層輪郭パターンを用意する工程と、外側輪郭と内側輪郭とを識別する工程と、図形窓を作りその内部を色で満たす工程と、外側輪郭および内側輪郭を作りそれらの内部を色で満たす工程と、マスクパターンを形成するために、色で満たされた外側輪郭と内側輪郭とを図形窓に続けて取り付ける工程とを備える。

本発明の好適な態様では、その方法は、たとえば、図形窓を形成した後に、図形窓の中を黒で満たす工程をさらに備えている。加えて、その方法は、外側輪郭および内側輪郭を作った後に、外側輪郭内を白で満たし、内側輪郭内を黒で満たす工程をさらに備える。

本発明の好適な態様では、その方法は、マスクパターンを形成するため色で満たされた外側輪郭および内側輪郭を図形窓に続けて取り付けた後に、マスクパターンをイメージ信号に変え、そのイメージ信号を、複数の不透明領域および透明領域を生成するマスクパターン生成器に送信する工程をさらに備える。

上述の目的を達成するために、本発明が開示する層処理方法は、（ａ）基板を用意する工程と、（ｂ）基板の上にフォトレジスト層を形成する工程と、（ｃ）マスクパターンを出力するマスクパターン生成器に、マイクロコンピュータシステムからのマスクパターンのイメージ信号を送信する工程と、（ｄ）マスクパターンをフォトレジスト層に写す露光工程を実行する工程と、（ｅ）フォトレジスト層の一部を除去し、マスクパターンと同じパターニングされたフォトレジスト層を形成する現像工程を実行する工程とをさらに備える。

本発明の好適な態様では、その方法は、工程（ｅ）の後に、（ｆ）パターニングされたフォトレジスト層を平坦化するためパターニングされたフォトレジスト層の上に支持層を形成する工程と、（ｇ）支持層の上に他のフォトレジスト層を形成する工程と、（ｈ）マイクロコンピュータシステムからの他のマスクパターンのイメージ信号を、他のマスクパターンを出力するマスクパターン生成器に送信する工程と、（ｉ）他のマスクパターンを他のフォトレジスト層に写す他の露光工程を実行する工程と、（ｊ）他のフォトレジスト層の一部を除去し他のマスクパターンの同じ他のパターニングされたフォトレジスト層を形成する他の現像工程を実行する工程と、（ｋ）支持層を除去する工程とをさらに備える。加えて、工程（ｋ）の前に、その方法は、少なくとも工程（ｆ）から工程（ｊ）を一回繰り返す工程をさらに備える。

本発明の好適な態様では、層処理方法における光源は、たとえば、点光源または平面光源であり、光源が点光源である場合には、その方法は、マスクパターンのうちフィールド領域のグレーレベルよりも小さい中央領域のグレーレベルを生成するため、マスクパターン生成器から出力されるマスクパターンのグレーレベルを変更する工程をさらに備える。加えて、その方法は、露光エネルギーを１つにまとめるため、マスクパターン生成器の中央領域内で透明領域を一時的にそらす工程をさらに備える。それ故に、マスクパターン生成器を通過する光は１つにまとめられる。

理解可能な本発明の前記および他の目的、特徴、および利点を達成するために、図面と一緒に添付される好適な実施の形態が以下詳細に説明される。

図１は、本発明における好適なダイナミックマスクパターンを示す概略図である。図１を参照すると、ダイナミックマスクモジュール１００は、マイクロコンピュータシステム１１０と、マスクパターン生成器１２０と、光源１３０とからなる。マスクパターン生成器１２０は、基板１０の上方に配置され、マイクロコンピュータシステム１１０に電気的に接続されている。マイクロコンピュータシステム１１０は、複数の不透明領域および透明領域を生成しマスクパターンを出力するためのマスクパターン生成器１２０に、マスクパターンのイメージ信号を送信する。光源１３０は、たとえば紫外線または可視光線であり、マスクパターン生成器１３０の上方に配置されており、光源１３０の光は、基板１０の上のフォトレジスト１２にマスクパターンを写すために、不透明領域および透明領域に投影される。

マスクパターンのイメージを縮小および拡大するために、マスクパターン生成器１２０と基板１０との間に焦点レンズ１４０が配置されている。

上述したように、マスクパターン生成器１２０は、たとえば、複数の不透明領域および透明領域を生成しマスクパターンを出力するために、薄膜トランジスタを介してピクセル電極を制御する伝送ＬＣＤである。加えて、マスクパターン生成器１２０は、たとえば、デジタル光処理（ＤＬＰ）用の光学プロジェクターであり、それは、光学プロジェクター内のデジタルミラーディスプレイを介して反射ミラーの角度を変え、マスクパターンを出力する。

図１を参照すると、マイクロコンピュータシステム１００は、マスクパターンと同じイメージを生成するために、マスクパターン生成器１２０に、マスクパターンのイメージ信号を送信する。それ故に、マスクパターン生成器１２０は、マイクロコンピュータシステム１１０を設定することにより、異なるマスクパターンを生成でき、ダイナミックマスクとして考えられ得る。デバイスを製造している間に、Ｃｒと一緒に堆積される昔ながらのガラスマスクは必要とされず、アライメント問題はない。従って、製造コストおよび処理時間は低減される。マイクロコンピュータ１１０を介してダイナミックマスクパターンを生成する方法が以下に記述される。

図２−ａから図２−ｉは、ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。最初に、外側輪郭２１０と少なくとも１つの内側輪郭２２０とを有する単一層輪郭パターン２００が、図２−ａで示されるように用意される。この実施の形態では４つの内側輪郭がある。単一層輪郭パターン２００を生成するための方法は、たとえば、ＣＡＤによりＳＴＬファイルを出力し、ＲＰＥ−ＤＡＲＴＳ内のＡＵＴＯＥＤＩＴによってＳＴＬファイルのうち多角形操作フィルをコンパイルし、ＨＰＧＬファイルからなる単一層輪郭２００の中にファイルを多角形化しない方法である。それから、外側輪郭２１０および内側輪郭２２０は、図２−ｂおよび図２−ｃに示すように、識別される。図形窓３００が作られ、黒のような色が、図２−ｄで示されるように、図形窓の中に満たされている。それから、外側輪郭２１０および内側輪郭２２０が作られ、たとえば、白が外側輪郭２１０に満たされ、黒が内側輪郭２２０に満たされている。最後には、色づけられた外側輪郭２１０が、図２−ｅで示されるような図形窓３００に取り付けられ、続いて、色づけられた内側輪郭２２０が、マスクパターンを構成するために、図２−ｆから図２−ｉで示されるような図形窓３００に取り付けられる。それから、マスクパターンを出力するためのマイクロコンピュータ１１０によって、マスクパターンのイメージ信号をマスクパターン生成器１２０に転送することができる。

本発明のダイナミックマスクモジュールにより生成されるマスクパターンは、露光、半導体製造処理における現像、表面露光の急速プロトタイピング技術、または、他の分野（たとえば、レンズまたはＶ状溝）に適用可能である。以下は、パターニングされたフォトレジストを形成する方法である。

図３は、パターニングされたフォトレジストを形成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。図３を参照すると、基板は工程Ｓ１で用意される。工程Ｓ２では、フォトレジスト層が基板の上に形成される。工程Ｓ３において、図１で示されるように、伝送ＬＣＤまたはＤＬＰ用の光学プロジェクターのようなマスクパターン生成器１２０に、マイクロコンピュータシステム１１０からのマスクパターンのイメージ信号を転送することにより、マスクパターンが出力される。マスクパターン生成器１２０は、複数の不透明領域および透明領域を生成し、マスクパターンを出力する。露光工程は、フォトレジスト層にマスクパターンを写すために、工程Ｓ４で実行される。たとえば現像液を備えた現像工程は、フォトレジスト層の一部を除去し、マスクパターンと同一のパターニングされたフォトレジスト層を形成するために、工程Ｓ５において実行される。それ故に、単一層の処理が終了する。

多層処理を実行し三次元（３−Ｄ）デバイスを製造するために、工程Ｓ５の後に、本発明の方法は、パターニングされたフォトレジスト層を平坦化するためパターニングされたフォトレジスト層の上に支持層を形成する工程をさらに有し、それが工程Ｓ６である。他のフォトレジスト層が支持層の上に形成される。それから、他のマスクパターンのイメージ信号が、マイクロプロセッサシステムからマスクパターン生成器に送信され、マスクパターン生成器が他のマスクパターンを出力する。他の露光工程が、他のマスクパターンを他のフォトレジスト層に写すために実行される。他の現像工程が、他のフォトレジスト層の一部を除去し他のマスクパターンと同一のパターニングされた他のフォトレジスト層を形成するために、実行される。最後に、支持層が工程Ｓ７で除去される。それ故に、多層処理が終了される。

従って、支持層は、パターニングされたフォトレジスト層を平坦化し、パターニングされた第２のフォトレジスト層の形成を支える。それから、工程Ｓ２〜Ｓ６の繰り返しにより、多層構造を形成するための付加的マスクパターンが生成可能となる。

なお、層処理の光源は、たとえば、点光源である。点光源は、マスクパターン生成器１２０の中央領域で高い強度を作り出すので、マスクパターン生成器１２０が全ての領域に対して同じグレーレベルを有すると、光強度は１つにまとまらない（統一されない）。それ故に、露光工程の間、マスクパターン生成器１２０から出力されるマスクパターンのグレーレベルは、マスクパターンのうちフィールド領域のグレーレベルよりも小さい中央領域のグレーレベルを生成するために、変更可能である。マスクパターン生成器１２０を介してマスクパターンのグレーレベルを変更する方法は、特別なマスクの使用から生じるコストを回避でき、異なる露光深度を獲得できる。

露光エネルギーを１つにまとめるためにマスクパターン生成器の中央領域の範囲内で透明領域を一時的にそらすことによって、マスクパターン生成器１２０を通る光を１つにすることが達成可能となることは、当業者によって理解される。

従って、ダイナミックマスクモジュールは、ダイナミックマスクパターンを生成でき、露光、半導体製造処理における現像、および、表面露光の急速プロトタイピング技術に適用可能となる。それ故に、処理時間を低減でき、三次元微細構造を形成するために昔ながらのマスクを必要としない。さらに、製造の間にアライメント問題は存在しない。製造コストおよび処理時間が共に低減される。加えて、本発明のマスクパターン生成器は、マスクパターン生成器から出力されるマスクパターンのグレーレベルを変更することにより、異なるグレーレベルを有するマスクパターンを生成できる。それ故に、異なる露光深度が露光処理の間に形成される。

本発明は、典型的な実施の形態の点から記述されたけれども、それに限定されない。それどころか、添付された請求項は、特許請求の範囲から逸脱することなく、かつ、本発明と等価な範囲内で、当業者によってなされ得る発明の他の変更および実施の形態を含むように、幅広く構成されるべきである。

本発明における好適なダイナミックマスクモジュールを示す概略図である。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。ダイナミックマスクパターンを生成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。パターニングされたフォトレジストを形成するための好適な方法を示す概略的な処理フローである。

符号の説明

１０基板
１２フォトレジスト
１００ダイナミックマスクモジュール
１１０マイクロコンピュータシステム
１２０マスクパターン生成器
１３０光源
１４０焦点レンズ

Claims

基板上のフォトレジストにマスクパターンを写すために適用されるダイナミックマスクモジュールであって、
マイクロコンピュータシステムと、
前記基板の上方に配置され、前記マイクロコンピュータシステムに電気的に接続される生成器であって、複数の不透明領域および透明領域を生成し前記マスクパターンを出力するための前記生成器に対して、前記マスクパターンのイメージ信号を前記マイクロコンピュータシステムが送信するようにしたマスクパターン生成器と、
前記フォトレジストに前記マスクパターンを写すため前記不透明領域および前記透明領域に投影する光を有し、前記マスクパターン生成器の上方に配置された光源とを備えていることを特徴とするダイナミックマスクモジュール。
請求項１記載のダイナミックマスクモジュールにおいて、
前記マスクパターン生成器と前記基板との間に配置されて、前記マスクパターンを縮小または拡大するために適用される焦点レンズをさらに備えていることを特徴とするダイナミックマスクモジュール。
請求項１記載のダイナミックマスクモジュールにおいて、
前記マスクパターン生成器が伝送ＬＣＤまたはＤＬＰ光学プロジェクターであることを特徴とするダイナミックマスクモジュール。
ダイナミックマスクパターンを生成する方法であって、
外側輪郭と少なくとも１つの内側輪郭とを有する単一層輪郭パターンを用意する工程と、
前記外側輪郭および前記内側輪郭を識別する工程と、
図形窓を作ってその内部を色で満たす工程と、
前記外側輪郭および前記内側輪郭を作ってそれらの内部を色で満たす工程と、
マスクパターンを形成するために、色で満たされた前記外側輪郭と前記内側輪郭とを前記図形窓に続けて取り付ける工程とを備えることを特徴とするダイナミックマスクパターンの生成方法。
請求項４記載のダイナミックマスクパターンの生成方法において、
前記マスクパターンをイメージ信号に変え、複数の不透明領域および透明領域を生成し前記マスクパターンを出力するためのマスクパターン生成器に前記イメージ信号を送信する工程をさらに備えることを特徴とするダイナミックマスクパターンの生成方法。
層処理方法であって、
（ａ）基板を用意する工程と、
（ｂ）前記基板の上にフォトレジスト層を形成する工程と、
（ｃ）マイクロコンピュータからのマスクパターンのイメージ信号を、前記マスクパターンを出力するマスクパターン生成器に送信する工程と、
（ｄ）前記マスクパターンを前記フォトレジスト層に写す露光工程を実行する工程と、
（ｅ）前記フォトレジスト層の一部を除去し前記マスクパターンと同じパターニングされたフォトレジスト層を形成する現像工程を実行する工程とを備えることを特徴とする層処理方法。
請求項６記載の層処理方法において、
前記工程（ｅ）の後に、
（ｆ）前記パターニングされたフォトレジスト層を平坦化するために前記パターニングされたフォトレジスト層の上に支持層を形成する工程と、
（ｇ）前記支持層の上に他のフォトレジスト層を形成する工程と、
（ｈ）前記マイクロコンピュータシステムからの他のマスクパターンのイメージ信号を、前記他のマスクパターンを出力するマスクパターン生成器に送信する工程と、
（ｉ）前記他のマスクパターンを前記他のフォトレジスト層に写す他の露光工程を実行する工程と、
（ｊ）前記他のフォトレジスト層の一部を除去し前記他のマスクパターンと同じ他のパターニングされたフォトレジスト層を形成する他の現像工程を実行する工程と、
（ｋ）前記支持層を除去する工程とをさらに備えることを特徴とする層処理方法。
請求項７記載の層処理方法において、
前記工程（ｋ）の前に、少なくとも前記工程（ｆ）から前記工程（ｊ）を一回繰り返す工程をさらに備えることを特徴とする層処理方法。
請求項６記載の層処理方法において、
前記露光工程として働く光源が点光源または平面光源であり、
前記光源が点光源である場合には、前記層処理方法が、前記マスクパターンのうちフィールド領域のグレーレベルよりも小さい中央領域のグレーレベルを生成するために、前記マスクパターン生成器から出力された前記マスクパターンのグレーレベルを変更する工程をさらに備えることを特徴とする層処理方法。
請求項６記載の層処理方法において、
前記露光工程として働く光源が点光源または平面光源であり、
前記光源が点光源である場合には、前記層処理方法が、露光エネルギーを１つにまとめるため前記マスクパターン生成器の中央領域内で一時的に透明領域をそらす工程をさらに備えることを特徴とする層処理方法。