JPH02280161A - フォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置製造分野における、とくにフォト
リソグラフィ工程に用いられるフォトマスクに関するも
のである。

従来の技術 近年、半導体装置製造分野において高集積化が進み、微
細化と多層配線化にともなう高段差化がまずます顕著に
なってきた。それにともない、フォトリングラフィ工程
において設計どうりのパターンを形成することがますま
す困難になってきた。

以下に従来のフォトマスクについて説明する。

第４図（ａ）は従来のフォトマスクの構成を示す断面図
である。第４図（ａ）において、光３を透過するガラス
基板１の一生面上にはクロムパターン２が形成されてい
る。

以上のように構成されたフォトマスクについて、以下に
その動作について説明する。フォトマスクに対してほぼ
垂直に入射した光３は、クロムパターン２で遮られ、ク
ロムパターン２のない部分のみ通過する。したがって、
フォトマスクを通過した光は第４図（ｂ）に示す光強度
をもつ。ここでは光強度を最大１ｉａｌ、最小値Ｏで示
ず。

第５図（ａ）およびＴｂ）はそれぞれ従来のフォトマス
クを用いて段差の大きいウェハーの一生面上にパターン
転写してレジストパターンを形成したウェハーの断面図
である。ウェハーのシリコン基板４上には層間絶縁膜６
を介して第１層多結晶シリコン５や第２層多結晶シリコ
ン６が設けられて段差９を生じており、段差９を有する
第２層多結晶シリコン６上には、光の吸収した部分が現
像により溶解したあとに残ったポジ型のフォトレジスト
８のパターンがある。

上記のように構成されたフォトマスクとウェハーについ
て、以下その動作を説明する０段差９の大きいウェハー
表面に塗布されたポジ型のフォトレジスト８は、段差９
の上部１０Ａでは薄く、段差９の下部１０Ｂでは厚くな
っている。フォトマスクを通過した光は、ウェハーの段
差９の上部１０Ａにも下部１０Ｂにも同じ強さで照射さ
れてポジ型フォトレジスト８を感光させ、これにより現
像後、ポジ型フォトレジスト８のパターンが形成される
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のフォトマスクでは、ポジ型フォトレ
ジスト８の膜厚が厚くなるにつれてレジスト寸法は大き
くなる性質があるので膜厚の異なるポジ型フォトレジス
ト８に同じ強さの光が照射されると、段差９の上部１０
Ａと下部１０Ｂでレジスト寸法のアンバランスが生じる
。第５図（ａ）に示すように段差９の下部１０Ｂでレジ
スト寸法を最適化するように露光すると段差９の上部１
０Ａでレジスト寸法が小さくなったり、逆に第５図（ｂ
）に示すように段差９の上部１０Ａでレジスト寸法を最
適化するように露光すると段差９の下部１０Ｂでレジス
ト寸法が大きくなったりして、フォトマスクパターンを
転写して得られたポジ型フォトレジスト８のパターンの
寸法精度が悪くなるという欠点を有していた。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、フォトマス
クを通過する光強度を選択的に変えられるフォトマスク
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明のフォトマスクは、光
を透過するガラス基板と、その一主面にパターン化され
選択的に光を遮断する金属遮光膜と、金属遮光膜とパタ
ーンを異にしたパターンで選択的に光を減衰する光半透
過膜との構成を有している。

作用 上記構成によって、フォトマスクを通過した光の強度を
選択的に変えることができ、段差の太きいウェハー上に
形成するレジストパターンの寸法精度を向上させること
ができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。なお、従来のものと同一のものには同一番号を
付してその説明は省略する。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例におけるフォトマ
スクの断面図である。第１図（ａ）において、光３が透
過するガラス基板ｌの一主面には、２００ｎｍ厚でパタ
ーンサイズが１μｍの金属遮光膜としてのクロムパター
ン２が設けられているとともに１μｍ厚で８０％の光透
過率を有する光半透過膜としての有１１　薄ＷＡ　１１
がクロムパターン２とはパターンを異にして後述する箇
所に設けられている。

第２図は本発明の第１の実施例におけるフォトマスクを
用いて段差の大きいウェハーの一生面上にパターン転写
しレジストパターンを形成した断面構造図である。第２
図に示すように、ウェハーの構造は従来のものと同一と
されているが、フォトマスクのガラス基板１の一主面に
おけるウェハーの段差９の上部１０Ａに対応する箇所だ
けに有機薄膜１１が設けられ、段差９の下部１０Ｂに対
応する箇所には有ａ薄膜１１が設けられていない、なお
、第１層多結晶シリコン５の厚さは６００ｎｍ、層間絶
縁膜６の厚さは２００ｎｍ、第２層多結晶シリコン７の
厚さは３００ｎｍとされている。また、第２層多結晶シ
リコン７上に形成されるポジ型フォトレジスト８の厚さ
は、段差上部１０Ａでは０．６μｍ、段差下部１０！３
では１．６μｍとされる。

上記構成により、ガラス基板１を透過した光１は、クロ
ムパターン２で部分的に遮光され、かつ有機薄ＷＡ１１
によって部分的に減衰される。その結果、第１図（ｂ）
に示すように有機薄膜１１を通過した部分が弱くなった
光強度が得られる。フすトマスク中有ｎ薄ＷＡ１１を透
過した光３は光強度が減衰されてウェハー上の段差９の
上部１０Ａに到達する。

段差９の上部１０Ａではポジ型フォトレジスト８の膜厚
が薄くなっているので減衰した光強度で丁度精度の良い
レジスト寸法を得られる。一方、段差９の下部１０Ｂで
はポジ型フォトレジスト８の膜厚が厚くなっていて、光
強度は減衰していないので、精度の良いレジスト寸法を
得られる６以上のように、フォトマスクの一部分に有ａ
薄膜１１の光半透過膜を設けることにより、段差の有る
ウェハー上に精度良くレジストパターンを形成すること
ができる。

以下本発明の他の実施例について図面を参照しながら説
明する。第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の他の
実施例を示すフォトマスクの断面図である。第３図（ａ
）に示すように、光半透過膜の有機薄膜２１をガラス基
板１の一生体面と逆の面に形成したり、第３図（ｂ）に
示すように、光半透過膜を無機薄膜２２として、この無
機薄膜２２をガラス基板１とクロムパターン２の間に配
設しても上記実施例と同様の作用効果が得られる。また
、第３図（Ｃ）に示すように、光半透過膜の有機薄膜を
第１有Ｒ薄膜２３と第２有機薄膜２４との２層にしたり
、第３図ｆｄ）に示すように、光半透過膜の有機薄膜の
膜質を選択的に異ならせて第１有機薄ｆｉ２５と第２有
機薄ＷＡ２６とを互いに位置をずらせて設けてもよい、
第３図［ａ）〜（ｄ）に示すフォトマスクにおいて、第
３図（ａ）と（ｂ）に示すフォトマスクはそれぞれ加工
が容易であり、第３図（Ｃ）と（ｄ）に示すフォトマス
クはそれぞれ３種類以上の光強度を得ることができる利
点を有する。

なお、これらの実施例においてフォトマスクは１対１の
転写の物のみに限るものではなく、５対１や１０対１の
転写の縮小投影に用いるレチクルも当然台まれる。また
、光半透過膜としては、光透過率が１０〜９９％の範囲
で均−且つ一定のものであればよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、フォトマスクの金属遮光
膜とパターンを異にしたパターンで選択的に光強度を減
衰する光半透過膜を設けることにより、精度良くレジス
トパターンを形成することができる優れたフォトマスク
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例における
フォトマスクの断面図およびこのフォトマスクを通過し
た光強度を示すグラフ、第２図は本発明の実施例におい
て段差の大きいウェハーにパターン転写するフォトマス
クとウェハーの断面図、第３図（ａ）〜ｆｄ）はそれぞ
れ本発明の池の実施例におけるフォトマスクの断面図、
第４図（ａ）および（ｂ）は従来のフォトマスクの断面
図、およびこのフォトマスクを通過した光強度を示すグ
ラフ、第５図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のフォ
トマスクを用いたウェハーの断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・クロムパターン、３・・
・光、４・・・シリコン基板、５・・・第１層多結晶シ
リコン、６・・・層間絶縁膜、７・・・第２層多結晶シ
リコン、８・・・ポジ型フォトレジスト、９・・・段差
、１０Ａ・・・段差の上部、１０Ｂ・・・段差の下部、
１１．２１．２３．２４．２５゜２６・・・有機薄膜、
２２・・・無機薄膜。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１囚 第２図 ｔｏｌｌ 殺ルの丁ちβ 第４図 第３区 ｔａ） ？ ｔｂ） ２２・・−法櫓清鱒 （ｄ） ２５、２６ 崩請薄糧 第！５図 ＜ａ＞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光を透過するガラス基板と、その一主面にパターン
   化され、選択的に光を遮断する金属遮光膜と、その金属
   遮光膜とパターンを異にしたパターンで選択的に光強度
   を減衰させる光半透過膜とを備えたフォトマスク。