JPH05188578A

JPH05188578A - フォトマスク、及び、半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH05188578A
Application number: JP143792A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Ushiyama; 文明牛山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】露光装置に対して改造等を施す必要なく、従
来の装置のままで、３層膜構造のフォトマスクを高い精
度で位置合わせすることを可能とし、半導体装置製造の
量産効率を低下させることなく、３層膜構造のフォトマ
スクを使用する利点を引き出す。【構成】ガラス基板上に、第１の反射防止膜、遮光
膜、及び、第２の反射防止膜が順次形成された３層膜構
造のフォトマスクにおいて、前記マスクを露光位置に位
置合わせするために前記マスク上に形成された位置合わ
せマークが、前記遮光膜と、第２の反射防止膜とによっ
て構成され、前記第１の反射防止膜が除去された２層膜
構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造のフォ
トリソ工程で使用されるフォトマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造のフォトリソ工程で、半
導体基板上に所望のレジストパターンを形成する方法と
して縮小投影露光法が一般的である。図３は、従来のフ
ォトマスクを用いて縮小投影露光する場合の概略図であ
る。フォトマスクは、石英ガラス基板３１上に、遮光膜
（クロム膜）３３を回路パターンに応じた形状に形成さ
れた構造であり、前記遮光膜３３が形成された面を下向
きにして露光位置に保持される。そして、ｇ線、また
は、ｉ線などの単色光を、照明光学系３６を介してフォ
トマスク面上に照射し、フォトマスク上の前記遮光膜３
３からなる回路パターン像を、縮小投影光学系３５によ
って５分の１に縮小し、半導体基板３９上に投影露光す
るものである。この時、遮光膜３３がクロムという非常
に高反射率を有する材質であるため、投影時の解像力を
高く維持するには、前記遮光膜面上での照明光の反射を
低く抑えてやる必要がある。その理由は、以下の２つの
反射光に起因する非露光領域への照明光の回り込みにあ
る。

【０００３】・半導体基板３９上で反射した照明光３７
が、縮小投影光学系３５を介してフォトマスクの遮光膜
３３面に到達し、そこで再び反射されて前記半導体基板
３９方向へ進む反射光。

【０００４】・照明時に、遮光膜３３の上面で反射した
照明光３８が、照明光学系３６によって反射され半導体
基板３９方向へ進む反射光。

【０００５】そこで、この対策として図３に示されるよ
うに、前記遮光膜３３の上面、及び、下面を覆って酸化
クロム膜からなる第１の反射防止膜３２と、第２の反射
防止膜３４を形成することにより、反射率を２０％程度
に抑えている。しかし、このように３層膜構造のフォト
マスクが、半導体装置製造において実際に使われるよう
になったのは、ハーフミクロンの解像力を必要とするよ
うになった最近のことであり、数年前までは、改善効果
の大きい半導体基板３９側の第２の反射防止膜３４のみ
を形成した２層膜構造が一般的であった。従って、現在
は、２層膜構造から３層膜構造への転換期にあると言え
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術、すなわち、３層膜構造のフォトマスクでは、露光位
置に前記マスクを位置合わせする際に以下なる問題点が
生ずる。

【０００７】図４（ａ）は、従来のフォトマスク上に形
成された位置合わせマークを遮光膜が形成された面の反
対側から見た図であり、パターン部と同様に３層膜構造
である。そして、位置合わせは、前記マスクを露光位置
に保持した状態で、前記マーク４１を上面、すなわち、
遮光膜が形成された面の反対側から照明、撮像し、得ら
れた像のコントラストの差をマーク信号として検出する
ことによって位置合わせする方式が一般的である。とこ
ろが、３層膜構造の場合、前記マーク４１の上面が第１
の反射防止膜からなり、非常に低反射率であるために、
前記マーク４１を照明、撮像する際のコントラストが著
しく低下する。図４（ｂ）は、図４（ａ）のマーク４１
のＡ−Ａ’部の信号強度を示す図であるが、マーク信号
強度は非常に微弱で、位置合わせ精度の低下、もしく
は、位置合わせ不可な状態を招く。数年前までは２層膜
構造が主流で、マーク上面がクロム膜からなる遮光膜で
高反射率であったために、こうした問題は生じなかった
が、最近の３層膜構造への移行に伴って顕在化してきた
問題である。これを解決する方法の一つとして、露光装
置の位置合わせ機構の改造や、マーク信号処理方法の変
更等が行われているが、露光装置が数十台も並ぶ半導体
装置の製造ラインにおいて、このような改造を行うの
は、稼動率や、コスト的な観点から、著しく量産効率を
低下させる要因であると言える。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するものであり、その目的とするところは、露光装置
に対して改造等を施す必要なく、従来の装置のままで、
３層膜構造のフォトマスクを高い精度で位置合わせでき
るフォトマスクを提供し、半導体装置製造の量産効率を
低下させることなく、３層膜構造のフォトマスクを使用
する利点を引き出すことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

１）ガラス基板上に、第１の反射防止膜、遮光膜、及
び、第２の反射防止膜が順次形成された３層膜構造のフ
ォトマスクにおいて、前記マスクを露光位置に位置合わ
せするために前記マスク上に形成された位置合わせマー
クが、前記遮光膜と、第２の反射防止膜とによって構成
され、前記第１の反射防止膜が除去された２層膜構造で
あることを特徴とする。

【００１０】２）半導体装置製造のフォトリソ工程にお
いて、請求項１記載のフォトマスクを用いることを特徴
とする。

【００１１】

【実施例】本発明のフォトマスクは、従来技術と同様に
石英ガラス基板（厚さ２．３ｍｍ）上に、第１の反射防
止膜（酸化クロム膜２００Å）、遮光膜（クロム膜９０
０Å）、及び、第２の反射防止膜（酸化クロム膜２００
Å）を、回路パターンに応じて順次形成された３層膜構
造のフォトマスクであるが、従来技術と異なる点は、前
記マスク上に形成された位置合わせマークが、前記遮光
膜と、第２の反射防止膜とによって構成され、前記第１
の反射防止膜が除去された２層膜構造であることであ
る。以下に、図２を用いて本発明のフォトマスクの製造
方法を簡単に説明する。

【００１２】まず、図２（ａ）に示されるように、石英
ガラス基板２１上に、第１の反射防止膜（酸化クロム
膜）２２を形成する。次に、図２（ｂ）のように、前記
第１の反射防止膜２２上に、レジスト２６を塗布して、
露光、現像、エッチング処理することによって、位置合
わせマーク２５が形成される領域の前記第１の反射防止
膜を選択的に除去する。そして、前記レジスト２６を除
去した後に、遮光膜（クロム膜）２３、第２の反射防止
膜（酸化クロム膜）２４を順次形成し、通常のフォトマ
スク製造工程を経て本発明のフォトマスクは製造され、
その最終構造を示す図が図２（ｃ）である。

【００１３】図２（ｃ）において、位置合わせマーク２
５の部分のみ、第１の反射防止膜２２が除去され２層膜
構造であるが、パターン領域を含む他の領域は３層膜構
造になっている。従って、本発明のフォトマスクを用い
て位置合わせする場合、前記マーク２５部の石英ガラス
２１側は、前記第１の反射防止膜２２がなく、直接、遮
光膜２３で高反射面である。図１（ａ）は、本発明のフ
ォトマスク上に形成された位置合わせマークを、遮光膜
が形成されている面の反対側から見た図であるが、前述
のように、その上面は高反射面となっている。従って、
位置合わせを行う場合、改造等を行わない従来のままの
位置合わせ機構、信号処理方法であっても、十分なコン
トラストで高いマーク信号強度を得ることができる。図
１（ｂ）は、図１（ａ）の位置合わせマーク１１のＡ−
Ａ’部の信号強度を示す図であるが、高い位置合わせ精
度を達成するのに十分なマーク信号強度が得られてい
る。

【００１４】このように、本発明のフォトマスクは、パ
ターン領域が３層膜構造であるため、その利点が生かさ
れ、位置合わせマーク部は、従来の２層膜構造で、従来
の位置合わせ機構をそのまま活用できるものである。ま
た、位置合わせマーク部が高反射面であるために、投影
時の解像力に与える影響は、前記マーク部の面積がパタ
ーン領域に比べ桁違いに微小であることと、前記マーク
がパターン領域から離れた位置にあることから、完全に
無視できる。

【００１５】以上、本発明の一実施例を述べたが、これ
以外に、１）マークの一部分のみ、または、マーク部のみなら
ず、その周辺にまで渡って本発明を適用する。

【００１６】２）フォトマスクの遮光膜が形成されてい
る面の側からマークを照明、撮像して位置合わせする機
構である場合、マーク部の第２の反射防止膜を選択的に
除去して高反射面とする。

【００１７】３）本発明を、縮小投影露光装置以外の露
光装置、例えば、１：１投影露光装置に使用されるフォ
トマスクに適用する。

【００１８】４）ガラス基板、遮光膜、反射防止膜とし
て、本実施例以外の材料を用いたフォトマスクに本発明
を適用する。

【００１９】５）本発明を、半導体装置以外の製造に使
用されるフォトマスクに適用する。

【００２０】等の場合においても、本実施例と同様な効
果が期待できる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、１）ガラス基板上に、第１の反射防止膜、遮光膜、及
び、第２の反射防止膜が順次形成された３層膜構造のフ
ォトマスクにおいて、前記マスクを露光位置に位置合わ
せするために前記マスク上に形成された位置合わせマー
クが、前記遮光膜と、第２の反射防止膜とによって構成
され、前記第１の反射防止膜が除去された２層膜構造で
ある。

【００２２】２）半導体装置製造のフォトリソ工程にお
いて、請求項１記載のフォトマスクを用いる。

【００２３】ことにより、露光装置に対して改造等を施
す必要なく、従来の装置のままで、３層膜構造のフォト
マスクを高い精度で位置合わせすることが可能となり、
半導体装置製造の量産効率を低下させることなく、３層
膜構造のフォトマスクを使用する利点を引き出せるとい
う効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明のフォトマスク上に形成され
た位置合わせマークを、遮光膜が形成されている面の反
対側から見た図である。（ｂ）は、（ａ）の位置合わせ
マークのＡ−Ａ’部の信号強度を示す図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のフォトマ
スクの製造方法を説明する図である。

【図３】従来のフォトマスクを用いて縮小投影露光する
場合の概略図である。

【図４】（ａ）は、従来のフォトマスク上に形成された
位置合わせマークを、遮光膜が形成されている面の反対
側から見た図である。（ｂ）は、（ａ）の位置合わせマ
ークのＡ−Ａ’部の信号強度を示す図である。

【符号の説明】

１１位置合わせマーク２１石英ガラス基板２２第１の反射防止膜（酸化クロム膜）２３遮光膜（クロム膜）２４第２の反射防止膜（酸化クロム膜）２５位置合わせマーク３１石英ガラス基板３２第１の反射防止膜（酸化クロム膜）３３遮光膜（クロム膜）３４第２の反射防止膜（酸化クロム膜）３５縮小投影光学系３６照明光学系３７半導体基板上で反射した照明光３８遮光膜上で反射した照明光３９半導体基板４１位置合わせマーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板上に、第１の反射防止膜、遮光
膜、及び、第２の反射防止膜が順次形成された３層膜構
造のフォトマスクにおいて、前記マスクを露光位置に位
置合わせするために前記マスク上に形成された位置合わ
せマークが、前記遮光膜と、第２の反射防止膜とによっ
て構成され、前記第１の反射防止膜が除去された２層膜
構造であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】半導体装置製造のフォトリソ工程におい
て、請求項１記載のフォトマスクを用いることを特徴と
する半導体装置の製造方法。