JPH0283545A - 波長選択型フォトマスク - 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】 〔概　要〕 本発明はフォトリソグラフィに用いられるマスクの構成
に関し、 半導体装置の製造に用いられる複数のフォトマスクを併
合することにより、フォトマスク相互間の位置ずれを低
減することを目的とし、特定の波長域の光を吸収する材
料で形成したマスクパターンと、別な波長域の光を吸収
する材料で形成したマスクパターンを同一基板上に併設
してフォトマスクを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はフォトマスクの構成に関わり、特定の波長域の
エネルギ線に対し不透明であるマスクパターンが形成さ
れたフォトマスクに関わる。なお本明細書でフォトマス
クと呼称するものには、密着露光型のマスクだけでなく
、レティクルマスクのような非接触型のマスクも含まれ
る。

集積回路の高密化、微細化に伴い、リングラフィのマス
ク合わせの誤差を吸収するためにパターンの余裕量を大
きくとることが難しくなっている。

そのため、位置合わせそのものの精度を向上させること
が必要になり、位置合わせ作業を自動化する等の方法に
よってこれを実現することが試みられている。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題〕リソグラ
フィの位置合わせ精度を定める因子には、ウェハ表面に
形成済の先行パターンに後続フォトマスクのパターンを
合わせる際に発生する誤差の他に、レティクルマスクを
用いる繰り返し露光方式では、ステッパにマスクを取り
つける際のばらつきがある。

レティクルマスクをステッパのプラテンにセントする時
は、プラテンの基準マークとレティクルマスクのマーク
とを合わせるが、その誤差は０．１〜０．２μｍであり
、レティクルマスク交換の度にこれだけのばらつきが生
じるので、何回かのパターン形成で累積される誤差は無
視できないものとなる。従って、このマスク取りつけの
際のずれを解消することが出来れば、位置合わせの精度
は大きく改善されることになる。

本発明の目的は、マスクを露光装置に取り付ける時に発
生するばらつきを解消し、リソグラフィパターンの高密
化、微細化に対処する技術を提供することであり、この
不確定要因を解消したフォトマスクを提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のフォトマスクは 第１の波長域の光に対し不透明であり且つ第１の波長範
囲とは異なる第２の波長範囲のエネルギ線に対して透明
な材料で形成した第１のマスクパターンと、前記第２の
波長域の光に対し不透明な材料で形成した第２のマスク
パターンとを、同一基板上に併設した構成となっている
。

〔作　用〕

上記構成のフォトマスクを用い、少なくも第１の波長域
の光に感光するフォトレジストに対して第１の波長域の
光によって露光処理を行うと、第１のパターンのみがマ
スクとして機能し、これに対応したレジストパターンが
形成される。また、少なくも第２の波長域の光に感光す
るフォトレジストに対して、第２の波長域の光によって
露光処理を行うと、第２のマスクパターンに対応したレ
ジストパターンが形成される。

この状況を第１図に従って説明する。同図ｆａｔの如く
、１枚の透明基板上に、第１の波長域ｂ１の光に対し不
透明である材料で第１のパターン１が形成され、ｂｌと
は重複しない第２の波長域ｂ２の光に対し不透明である
材料で第１のパターンとは独立に第２のパターン２が形
成されたものが本発明の最も筒車な構成である。

その場合、第１のパターンを形成する材料が第２の波長
域ｂ２の光に対し透明であるか、或いは第２のパターン
を形成する材料が第１の波長域ｂ１の光に対し透明であ
るか、の何れかであることも必要である。

少なくも波長域ｂｌの光に感光するフォトレジスト膜に
対し、このマスクを用い、波長域ｂ２を含まないスペク
トル分布を持つ光を照射して現像処理すると、パターン
２が波長域ｂ１の光に対し透明であれば、同図（ｂｌの
如く、パターン２には無関係にパターン１だけに対応す
るレジストパターン３が形成される。

また、少なくも波長域ｂ２の光に感光するフォトレジス
ト膜に対し、このマスクを用い、波長域ｂ１を含まない
Ｔｈスペクトル分布を持つ光を照射して現像処理すると
、同図（Ｃ１の如く、パターン１には無関係にパターン
２に対応するレジストパターン３′が形成される。

このように光源側のスペクトル分布を限定して使用する
他に、フォトレジストの感光特性を特定の波長域に対し
でのみ感度を有するものに選べば、光源側のスペクトル
分布を限定せずに本発明のマスクを用いることも出来る
。

その場合は、一方のパターンの透過光に対しては感光し
、他方の透過光に対しては感光しないフォトレジスト及
びその反対の特性のレジストを組み合わせて使用する。

それによって光源のスペクトル分布に対する制約は解消
され、白色光源の使用が可能になる。

このように１枚のフォトマスクを使用して異なるレジス
トパターンを形成することが可能になれば、別個のりソ
グラフィ処理を行うのに、フォトマスクを取り付ける回
数が減少することになり、フォトマスクを露光装置に取
り付ける時に発生するばらつきの影響が軽減されるので
、位置合わせ精度が向上することになる。

〔実施例〕

本発明のフォトマスクの実施例を、第２図に示される製
造工程を参照しながら説明する。

同図ｆａｔの如く、石英ガラス基板５の表面に第１の色
素であるオラゾールブルーを含有する樹脂層４をコーテ
ィングし、フォトレジスト７をマスクとするドライエツ
チングでパターニングする。形成された樹脂パターンは
熱処理して硬化させ、以後のドライエツチングに対して
耐性を持つようにする。樹脂層の色素含有量は、該樹脂
層により吸収される波長域の光のコントラストが１００
対１程度になるように調合する。この処理により、同図
ｔｂ＋に示される状態が実現する。

続いて同図（Ｃ１の如く、第２の色素であるオラゾール
レッドを含有する樹脂層６をコーティングし、フォトレ
ジスト７をマスクとしてドライエツチングでパターニン
グする。この場合、未硬化の樹脂層６と硬化処理された
樹脂４との間には、被エツチング速度に差があるので、
形成済の樹脂パターンを変形することなく、上層の樹脂
層４をパターニングすることは可能である。第２の色素
の含有量も、第１の色素含有量に準じて調合される。

以上の処理によって、同図＋ｄ＋に示されるように光学
特性の異なる２種類のパターンを持つフォトマスクが形
成される。この２種類のパターンの平面形状は第３図（
ａｌに示されている。相対位置がこのような関係にある
集積回路のパターンとしては、配線パターンとコンタク
ト孔開ロバターンの組み合わせが代表的なものである。

以下、このマスクの使用例である２度のりソグラフィ処
理の工程を、第３図を参照しながら説明する。同図（ａ
ｌは上に述べたように配線マスク８とスルーホールマス
ク９が１枚の基板上に形成された状況を示すものである
。

光源に適当なフィルタを設け、オラゾールレッドに吸収
され、スルーホールマスクは透過しない波長域の光を光
源とし、本発明のマスクを転写／現像すると、同波長域
の光に感光するネガ型フォトレジストに同図山）のレジ
ストパターン１０が形成されるので、これをマスクとし
て処理すると、半導体基板に図［ｂｌに相当するコンタ
クト孔が開口される。この処理の間、上記のフォトマス
クは露光装置に取りつけられた状態に保持される。

次に、別なフィルタによって光源のスペクトルを調整し
、オラゾールブルーに吸収され、配線マスクは透過しな
い波長域の光を光源とし、前記マスクを転写／現像する
と、前記波長域の光に感光するポジ型フォトレジストに
同図（Ｃ１の如きパターンが形成される。

上記の如き光源のスペクトル分布を限定して実施するり
ソグラフィ処理の他に、フォトレジストの窓度の波長依
存性を利用するりソグラフィも可能であるが、レジスト
の感光波長境界は不明確であり、２種のマスク材料の透
過波長域の一方に対して感光し、他方には感光しないレ
ジストと、その反対の特性を有するレジストの組み合わ
せを見出すことは一般に困難である。

しかしながら第３図ｆａｌの如（、一方のパターンが全
て他方のパターンと重なって存在する場合には、パター
ン形成材料とレジストの光学的特性に対する要求が緩や
かになるので、白色光源によるリソグラフィ処理が可能
になる。

以下、この方式による本発明のマスクの使用法の一例を
示す。

配線パターンは、上記実施例と同様の工程により、オラ
ゾールブルーを含有した樹脂パターンとして形成される
が、スルーホールパターンは通常の遮光材料によって形
成される。即ちスルーホールパターンはレジストが感光
する全ての光に対シて不透明である。

ａ初に、このマスクを用いてスルーホールパターンを形
成する場合には、配線パターンの透過光に感光するレジ
ストと白色光源を用い、通常のりソグラフィ処理を行う
。それによってレジストにはスルーホールパターンだけ
が転写される。

次に配線パターンをレジストに転写する時には、オラゾ
ールブルーに吸収されず、配線マスクを透過する光には
感光しないレジストが用いられる。

白色光源を用いてリソグラフィ処理を行うと、レジスト
は配線マスクを透過した光には感光しないので、レジス
トには配線パターンが形成される。

即ち、一方のパターンが全て他方のパターンと重なって
存在する場合には、Ｉｌ類のレジストの感光特性を選択
するだ嘘で、白色光源を用いてのりソグラフィが可能と
なる。

〔発明の効果〕

第３図（ｂｌと同図［Ｃ１に相当するパターン同士は、
半導体基板を露光装置にセットする際に生ずる誤差だけ
の精度で重なっており、フォトマスクを露光装置に取り
つける際の位置ずれは解消されている。

半導体装置の製造では、図（４）に相当するパターンを
用いて配線層をパターニングすることになるが、コンタ
クト孔との相対位置が高精度であるから、配線パターン
を電流容量から要求される限度にまで狭めることが可能
となり、集積回路の高密化に有利である。

近年ゲートアレイの如く、拡散工程を終えた半導体基板
に、必要に応じて選定された配線を設けて所定の機能を
持つ集積回路を形成するタイプの半導体装置の生産が増
えているが、この種の装置ではコンタクト孔開口と配線
のパターニングのマスクが必要であり、本発明によって
これを一体化すれば、位置合わせ精度が向上するばかり
でなく、マスクの管理上からも有利である。

本発明は更に、マスク製作上の利点ももたらす。

即ち、フォトマスクパターンは通常電子線露光でパター
ンが描かれるのであるが、組み合わせて使用されるマス
ク相互間のパターンの位置合わせは、位置合わせマーク
などを基準にして間接的に行われるのに対し、本発明の
マスクでは、下に形成されているパターンを基準にして
次のパターンを描画することが出来るので、パターン相
互間の位置ずれが小になる。

また本発明に於いて、一体化するマスクパターン数は２
個だけとは限らず、透過波長域を適当にずらすことによ
って、より多くのマスクを一体化することが可能であり
、それによって上記の効果はさらに強められる。

７はフォトレジスト、 ８は配線マスク、 ９はスルーホールマスク、 １０はレジストパターン である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構造と使用法を示す図、 第２図は本発明のマスクの製造法を例示する図、第３図
は本発明のマスクの使用法を例示する図であって、 図に於いて、 ｌは第１のパターン、 ２は第２のパターン、 ３．３′はレジストパターン、 ４は樹脂層、 ５は石英ガラス基板、 ６は樹脂層、 本発明の基本的な構造と使用法を示す図第 図 本発明のマスクの製造法を例示する図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の波長範囲のエネルギ線に対して不透明であり且つ
   第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲のエネルギ線
   に対して透明である第１の材料で形成された第１のマス
   クパターンと、 前記第２の波長範囲のエネルギ線に対して不透明である
   第２の材料によって形成された第２のマスクパターンと
   が同一の透明基板上に形成されて成ることを特徴とする
   波長選択型フォトマスク。