JPH075675A - マスク及びその製造方法 - Google Patents

マスク及びその製造方法

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JPH075675A
JPH075675A JP3389594A JP3389594A JPH075675A JP H075675 A JPH075675 A JP H075675A JP 3389594 A JP3389594 A JP 3389594A JP 3389594 A JP3389594 A JP 3389594A JP H075675 A JPH075675 A JP H075675A
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mask substrate
pattern
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Woo-Sung Han
宇聲 韓
Chang-Jin Sohn
昌鎭 孫
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差を有する半導体基板上に微細なバターン
を形成することのできるマスク及びその製造方法を提供
する。 【構成】 半導体ウェーハ上の段差構造に対応して互い
に反対の構造で形成されるマスク基板と前記段差の形成
されたマスク基板上に光を遮断する遮光性マスクパター
ンを含む。 【効果】 半導体ウェーハ上の段差領域及び非段差領域
上に同一な露光焦点がフォーカシングでき、前記段差領
域及び非段差領域に照射される露光量を調節することに
より、奇麗で確実なパターンを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体フォトリソグラフ
ィー技術に係り、特に段差のある半導体基板上に微細な
パターンを形成できるマスク及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置の各種パターンはフ
ォトリソグラフィー技術により形成されることはよく知
られており、前記フォトリソグラフィー技術は二つの工
程に大別される。
【０００３】第１に、半導体基板上に形成された絶縁膜
や導電膜、すなわちパターンを形成すべき膜上に紫外
線、Ｘ線及び電子線などのような光線の照射により溶解
度が変わるフォトレジストを塗布し、マスクを用いて前
記フォトレジストの所定部分を光線に露光させた後、現
像により溶解度の大きい部分を取り除いてフォトレジス
トパターンを形成する。
【０００４】第２に、前記パターンを形成すべき膜の露
出された部分を部分食刻により取り除くことにより配線
や電極など各種のパターンを形成する。
【０００５】最近、半導体装置が高集積化するにつれ、
的確なフォトリソグラフィー技術が高集積度を得るため
の大事な要因となっている。特に、半導体装置は製造工
程が進むほど半導体基板上に複数の膜を順次に形成及び
パタニングする反復的な段階を含むので、段差を有する
構造物に対して的確な微細パターンを形成しなければ半
導体装置の高集積化は不可能である。
【０００６】図１は従来の技術による微細パターン形成
方法を示す図面である。
【０００７】具体的に、紫外線または電子ビームなどの
光１をマスクパターンの形成されているマスク２に照射
すれば、照射された光はステッパの投影レンズ３を通じ
て段差１１０を有する半導体ウェーハ上に形成されたフ
ォトレジストに前記マスクパターンを転写させる。この
際、前記段差上部１１０に存するフォトレジストは十分
感光されるが（４：感光されたフォトレジスト、５：感
光されていないフォトレジスト）、ウェーハ領域上に存
するフォトレジスト６は十分感光されていないので、Ｂ
に示した通りフォトレジストの残留物が生ずる問題があ
る。これは、前記段差１１０を有する半導体ウェーハ上
にフォトレジストを塗布する際、段差上部に形成された
フォトレジストがウェーハ領域上に形成されたフォトレ
ジストより薄く塗布されるので、低い位置に存するウェ
ーハ領域上に形成されたフォトレジストの露光量が足り
なくなる。
【０００８】従って、低い位置に存するウェーハ領域上
に存するフォトレジストの残留物はパターン間のブリッ
ジを起こして的確なパターン形成を困難にする問題点が
ある。
【０００９】前述した問題点を解決するための方法とし
て多重レジスト（以下、ＭＬＲと称する）方法が提案さ
れた。
【００１０】図２は前記ＭＬＲ方法を用いた微細パター
ン形成方法を示した図面である。
【００１１】具体的に、階段形の構造１１０を有する半
導体ウェーハ上に下部フォトレジスト２０を塗布した
後、酸化膜系列の絶縁物質２２を介して上部フォトレジ
ストを塗布する。次いで、マスク２及び投影レンズ３を
用いて光１を前記半導体ウェーハ上に照射して、図２Ａ
に示した通り、前記上部フォトレジストを露光させた後
（２４：感光されていない上部フォトレジスト、２５：
感光された上部フォトレジスト）、現像して図２Ｂに示
したとおり、上部フォトレジストパターン２４ａを形成
する。次いで、図２Ｃに示した通り、前記上部フォトレ
ジストパターン２４ａを食刻マスクとして前記絶縁物質
２２を異方性食刻して絶縁パターン２２ａを形成し、下
部フォトレジスタは異方性食刻され下部フォトレジスト
パターン２０ａを形成する。
【００１２】前記ＭＬＲ方法で段差を有する半導体ウェ
ーハ上に微細パターンを形成する場合、上部フォトレジ
ストのみを露光及び現像し、現像された前記上部フォト
レジストを食刻マスクとして用いて絶縁物質及び下部フ
ォトレジストを異方性食刻することによりパターンを形
成する。従って、段差の底に位置しており半導体ウェー
ハ領域上にフォトレジストの残留物が残ることが防げ
る。
【００１３】しかし、前記ＭＬＲ方法は工程が複雑であ
って生産性が落ち、工程コストが高くつくのみならず、
前記異方性食刻により半導体ウェーハ上に欠陥が生ずる
問題点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は段差構
造の形成されている半導体基板上に的確で微細なパター
ンを形成できるマスクを提供することである。
【００１５】本発明の他の課題は前記マスクを製造する
に適合し、工程の容易な製造方法を提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は所定パターンを段差構造の形成された
半導体ウェーハ上に転写するマスクにおいて、前記半導
体ウェーハ上に形成された段差構造により噛み合って対
応する段差を有するマスク基板と、前記段差の形成され
たマスク基板上に光を遮断させる遮光性マスクパターン
を含むことを特徴とする。
【００１７】前記マスク基板の段差は前記半導体ウェー
ハ上に存する段差に投影レンズ倍率の二乗をかけた値の
厚さを有するよう形成されるのが好適であり、前記マス
ク基板の段差の厚さは前記光がマスク基板の段差領域及
び非段差領域を通過する際３６０°±５°の位相差を有
するよう形成するのが望ましい。
【００１８】また、前記マスク基板の段差は垂直形態ま
たは多段の階段形態または所定の傾きを有する傾斜形態
のうちいずれか一つの形態よりなる。
【００１９】そして、本発明は所定パターンを段差構造
の形成された半導体ウェーハ上に転写するマスクにおい
て、マスク基板と、前記マスク基板の段差構造に噛み合
って対応する構造で前記マスク基板の一部領域に形成さ
れた光透明膜パターンと、前記マスク基板及び光透明膜
パターンに光を遮断させる遮光性マスクパターンを含む
ことを特徴とする。
【００２０】また、本発明は所定パターンを段差構造の
形成された半導体ウェーハ上に転写するマスクにおい
て、透明なマスク基板と、前記マスク基板上に形成され
前記光を遮断させる遮光性マスクパターンと、前記遮光
性マスクパターン及び前記基板の一部にパタニングする
半導体ウェーハ上の段差に対応する構造で光透過率調節
膜パターンが形成されていることを特徴とするマスクを
提供する。
【００２１】前記光透過率調節膜パターンを構成する物
質は、光に対してマスク基板を構成する物質と透過率が
異なる物質、例えばフォトレジスト、薄いクロム、薄い
アルミニウム、ＳＯＧまたはＳｉＯ2 などを用いるのが
望ましい。
【００２２】また、前記光透過率調節膜パターンは前記
光がマスク基板上のパターン領域及び非パターン領域を
通過する際、１８０°±２０°の位相差が出ないように
その厚さを定める。
【００２３】前記他の目的を達成するための本発明のマ
スク製造方法は、パタニングする半導体ウェーハ上の段
差構造に噛み合って対応するマスク基板に段差を形成す
る工程と、前記段差の形成されたマスク基板の全面に光
を遮断させるための遮光性物質層を形成する工程と、前
記遮光性物質層をパタニングして遮光性マスクパターン
を形成する工程を備えてなることを特徴とする。
【００２４】前記マスク基板の段差は、マスク基板の主
表面を直接に食刻して前記段差を形成させることがで
き、前記光に対して透明な絶縁物質、例えばＳＯＧなど
の透明物質を前記マスク基板の全面に塗布した後パタニ
ングして前記マスク基板に前記透明物質よりなる段差を
形成することもできる。
【００２５】また、本発明のマスク製造方法は、透明な
マスク基板の全面に前記光を遮断させるための遮光物質
層を形成する工程と、前記遮光物質層をパタニングして
遮光性マスクパターンを形成する工程と、前記遮光性マ
スクパターンの形成されているマスク基板の全面に光透
過率調節膜を形成する工程と、前記遮光性マスクパター
ン及び前記基板の一部にパタニングする半導体ウェーハ
上の段差に対応する構造となるよう前記光透過率調節膜
をパタニングして光透過率調節膜パターンを形成する工
程を備えてなることを特徴とする。
【００２６】
【作用】本発明によれば、半導体ウェーハ上の段差の上
段及びウェーハ領域上に同一な露光焦点が合わされるこ
とができ、前記段差に照射される露光量を調節すること
により奇麗で的確なパターンを形成しうる。
【００２７】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に
説明する。
【００２８】図３は本発明の基本的な光学系の投影原理
を示す図面である。まず、投影体が形成される原理を見
れば次のとおりである。
【００２９】像がフォーカシングされる時、光学系の焦
点を“Ｆ”とすれば、被写体“０”から光軸に平行に入
射した光は焦点Ｆを通り過ぎ、光学系の中心を通過する
光は屈折せずそのまま透過する。前記透過した光と焦点
を通過する光が会うところで的確な投影体“Ｉ”が形成
される。
【００３０】もし、図３に示した通り、被写体が光軸線
上に根を張って、ここで“ｃ”ほど光学系９側に近づく
矢印物体１０、１１の場合は、前述したような原理によ
り投影面に逆像の投影体１２、１３が生じ、前記矢印物
体の１０は１２のところに、１１は前記１２から“ｄ”
ほど離れて１３のところにフォーカシングされる。この
際、前記投影体Ｉの大きさは光学系の倍率ｍにより定め
られ、倍率は次のとおりである。
【００３１】 倍率（ｍ）＝ｂ／ａ＝Ｉ／Ｏ＝（ｄ／ｃ）（ｍ＞０） 通常、半導体リソグラフィー技術において使われる光学
系の倍率は１：１、１：４、１：５及び１：１０などが
多用されている。ここで、前記投影体Ｉにおいて、前記
“ｄ”を半導体ウェーハ上における段差と仮定すれば、
被写体では“ｃ”ほどの差、即ち“ｃ”ほどの厚さを有
し、半導体ウェーハ上の段差と反対の構造で前記段差の
厚さに比例する段差をマスク上に形成すれば、前記半導
体ウェーハ上に同一な露光焦点が照射されうる。
【００３２】図４は前記図３に示した原理に基づいて製
作した本発明による第１マスクを用いて微細パターンを
形成する方法を示す図面である。
【００３３】紫外線または電子ビームなどの光をマスク
パターンの形成されているマスク１４に照射すれば、照
射された光はステッパの投影レンズ３を通じて段差１１
を有する半導体ウェーハ上に形成されたフォトレジスト
に前記マスクパターンを転写させるようなっている。特
に、図４Ａに示した通り、段差１１０を有する半導体ウ
ェーハ上にフォトレジストを塗布すれば、前記段差上段
に比べてウェーハ領域上にはフォトレジストが厚く塗布
される。しかし、前記厚く塗布されたウェーハ領域上の
フォトレジストも段差の存するところから遠く離れれば
その厚さが薄くなる。
【００３４】また、図４Ａに示した通り、段差上段に存
するフォトレジスト厚さの１／２程度に当たるところが
“ｂ”と仮定すれば、前記半導体ウェーハ上には前記段
差上段及び段差下段の厚さ差である“ａ−ｂ”に当たる
段差が存することになる。
【００３５】従って、前記フォトレジストの厚さの１／
２程度に当たるところに投影レンズの焦点をフォーカシ
ングさせれば最も良好な露光結果を奏するので、前記段
差上段及び段差下段のそれぞれ異なるフォトレジストの
厚さの差、即ち“ａ−ｂ”ほどの段差がマスク上に形成
されるよう（Ａ−Ｂ）マスクを製作すれば、前述した通
り半導体ウェーハ上の段差上段と段差下段に同一な露光
焦点がフォーカシングされ的確なパターンを形成しう
る。
【００３６】この際、前記マスク上の段差“Ａ−Ｂ”の
大きさは１：１投影レンズの場合は前記半導体ウェーハ
上の段差である“ａ−ｂ”となり、１：５投影レンズの
場合は前記半導体ウェーハ上の段差である“ａ−ｂ”に
２５をかけた“２５×（ａ−ｂ）”となるべきである。
即ち、前記マスク上の段差“Ａ−Ｂ”の厚さは“半導体
ウェーハ上の段差（ａ−ｂ）×投影レンズの倍率”ほど
の厚さを有させる。
【００３７】また、前記マスク上の段差境界部位（図１
２のｐ）が無クロム位相シフトマスクのような役割を果
たし、前記マスク上の段差領域及び非段差領域における
光の位相差により前記半導体ウェーハ上に細い線を残す
ことができるので、前記位相差が１８０°とならないよ
うマスク上の段差を調節すべきである。従って、前記位
相差が１８０°とならず好適に３６０°になるようにす
るために段差厚さを計算すれば次のとおりである。
【００３８】θ（位相差）＝２πｔ（ｎ−１）／λと表
現でき、この式を整理すれば、ｔ＝θ・λ／２πｔ（ｎ
−１）と表現される。ここで、位相差に２πを代入して
整理すれば、式はｔ＝λ／（ｎ−１）となる。
【００３９】ここで、λは使う光源の波長、ｎはマスク
の屈折率、ｔは段差の厚さである。即ち、ｔ＝λ／（ｎ
−１）となり、もし使用光源の班長が３６５ｎｍである
ｉ線であり、マスク基板として石英（屈折率ｎ＝１．
５）を使う場合は、ｔ＝３６５ｎｍ／（１．５−１）＝
７３０ｎｍとなる。
【００４０】即ち、マスクが１８０°ではなく３６０°
の位相差を有することを望めば７３０ｎｍの厚さを有す
るよう前記マスク上に段差を形成すべきである。
【００４１】この際、投影レンズの倍率が１：５である
ステッパを使う場合、半導体ウェーハ上の段差は次のと
おりである。
【００４２】ａ−ｂ＝（Ａ−Ｂ）／２５＝７３０ｎｍ／
２５＝２９．２ｎｍ＝２９２Å 即ち、前記半導体ウェーハ上で２９２Åの段差のある場
合、前記マスク上に７３０ｎｍ（７３００Å）の段差を
形成すれば、マスクが３６０°の位相差を有するので、
無クロム位相シフトマスク効果か無くせるのみならず、
前記半導体ウェーハ上の段差下段で露光焦点不良を改善
する効果がある。この際、前記無クロム位相シフトマス
ク効果を無くすためには３６０°が最も望ましいが、２
πｎ±２０°（ここでｎは定数）にならない条件なら、
完璧ではないが無クロム位相シフトマスク効果を減らす
ことができる。
【００４３】従って、本発明のマスクを用いてフォトレ
ジストを露光させれば、パタニングする半導体ウェーハ
上の段差領域には“ａ”線上に露光焦点がフォーカシン
グされ、前記半導体ウェーハ領域上には“ｂ”線上に焦
点がフォーカシングされるので、現像後に前記段差下段
にフォトレジストの残留物が残らず奇麗にパタニングさ
れることがわかる。この際、前記露光時使われる光源と
してはｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ブロードバンド（波長
３００〜５００ｎｍ、２４０〜３００ｎｍ）、ＫｒＦエ
キシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレー
ザ（波長１９３ｎｍ）などが使え、前記フォトレジスト
としては前記光源の各波長帯によく反応するものを選択
して使う。
【００４４】また、前記半導体ウェーハ上の段差は投影
レンズのフィールド深さが許す範囲内で決定することが
でき、よって前記マスク上の段差の厚さ“Ａ−Ｂ”は次
の式を満たす範囲で形成する。
【００４５】Ａ−Ｂ＝ｍ2 （ａ−ｂ）＝λ／（ｎ−１） 図５ないし図１２は本発明の第１マスク製造方法の第ｌ
実施例を説明するための断面図である。
【００４６】図５はマスク基板１５上にフォトレジスト
１７、ｌ７ａを塗布し露光する段階を示す。
【００４７】光１に対して透明な物質、例えば石英より
なるマスク基板１５上に０．３μｍ〜２．０μｍ程度の
厚さでフォトレジスト１７、１７ａを塗布してから露光
し、前記マスク基板１５を食刻させる所定部分のフォト
レジスト１７ａを感光させる。
【００４８】図６はフォトレジストパターン１７を形成
した後基板の主表面を食刻する段階を示す。
【００４９】具体的には、感光されたフォトレジストを
現像してフォトレジストパターン１７を形成する。次い
で、前記フォトレジストパターン１７を食刻マスクとし
て前記マスク基板１５の主表面を異方性食刻する。
【００５０】図７は前記フォトレジストパターン１７を
ストリップして取り除く段階を示す。
【００５１】具体的には、前記フォトレジスト１７を取
り除いて所定の段差を有するマスク基板１５を形成す
る。
【００５２】図８は前記段差を有するマスク基板１５上
に遮光物質層１８を形成する段階を示す。
【００５３】具体的に、段差の形成された前記マスク基
板１５上に光を遮断させる遮光物質、例えばクロムを沈
積して遮光物質層１８を形成する。この際、前記例とし
て挙げたクロム上にクロム酸化膜をさらに積層して遮光
物質層１８を形成することもできる。
【００５４】図９は前記遮光物質層１８上にフォトレジ
スト１９、１９ａを塗布し露光する段階を示す。
【００５５】具体的には、前記遮光物質層１８上にフォ
トレジスト１９、１９ａを塗布した後、光１を照射して
前記フォトレジスト１９、１９ａを露光する。こうすれ
ば、前記フォトレジスト１９、１９ａは感光されたフォ
トレジスト１９ａと感光されていないフォトレジスト１
９より分かれる。
【００５６】図１０は前記フォトレジストをパタニング
する段階を示す。前記フォトレジスト１９、１９ａを現
像してフォトレジストパターン２０を形成する。
【００５７】図１１は前記遮光物質層１８をパタニング
して遮光性マスクパターン１８ａを形成する段階を示
す。
【００５８】前記フォトレジストパターン２０を食刻マ
スクとして前記遮光物質層１８を異方性食刻する。こう
すれば基板上に遮光性マスクパターン１８ａが形成され
る。
【００５９】図１２は前記フォトレジストパターン２０
をストリップして取り除く段階を示す。
【００６０】前記フォトレジストパターン２０を取り除
いて遮光物質よりなる遮光性マスクパターン１８ａを形
成することにより本発明のマスクを完成する。Ｐは前述
した段差領域と非段差領域との段差境界部位を示す。
【００６１】図１３ないし図１６は本発明による第１マ
スク製造方法の第２実施例を説明するための断面図であ
る。
【００６２】図１３はマスク基板１５上にフォトレジス
ト１７、１７ａを塗布し露光する段階を示す。
【００６３】まず、前記図５で説明した通り、マスク基
板１５上に段差形成のためのフォトレジスト１７、１７
ａを塗布した後、光１を照射して前記フォトレジストの
所定部分を露光して感光させる。この際、前記フォトレ
ジスト１７、１７ａは２μｍ〜３μｍ程度の厚さで厚く
塗布したり、または材質特性上傾斜食刻時に傾きの激し
いフォトレシスト１７、１７ａを使用できる。
【００６４】図１４は前記フォトレジスト１７、１７ａ
を傾斜食刻してフォトレジストパターン１９を形成した
後前記マスク基板１５を傾斜食刻する段階を示す。
【００６５】具体的に、前記露光されたフォトレジスト
１７ａを食刻して傾きを有するフォトレジストパターン
２１を形成する。この際、前記フォトレジストに傾きを
持たせる方法は、前記図１３で説明した通り、材質特性
上傾斜食刻時に傾きが多く生ずるフォトレジストを用い
て傾斜食刻を行え、または前記フォトレジス卜を垂直に
パタニングした後ベーク温度を前記マスク基板１５を構
成する物質、例えば石英の転移温度以上に高めることに
より、前記フォトレジストをフローさせ傾斜させること
もできる。
【００６６】次いで、前記傾きを有するフォトレジスト
パターン２１を食刻マスクとして異方性食刻することに
より前記マスク基板１５の主表面を傾斜食刻する。ま
た、前記傾斜食刻はまず第１実施例のように垂直段差を
マスク基板に形成してから透明絶縁膜を塗布し、前記透
明絶縁膜をエッチバックして透明絶縁膜スベーサをマス
ク基板の前記垂直段差の側面に形成した後、前記透明絶
縁膜スペーサの傾きを用いて傾斜食刻して形成すること
もできる。
【００６７】図１５は前記フォトレジストパターン２１
をストリップして取り除く段階を示す。
【００６８】食刻マスクとして用いられた前記フォトレ
ジストパターン２１を取り除いて所定の段差を有するマ
スク基板１５を形成する。
【００６９】図１６は前記段差を有するマスク基板１５
上に遮光物質層２２を形成する段階を示す。
【００７０】段差の形成された前記マスク基板１５上に
光源を遮断させうる物質、例えばクロムを沈積して遮断
物質層２２を形成する。
【００７１】前述した第２実施例によれば、前記第１実
施例で説明したマスク基板の段差厚さの位相差を３６０
°になるよう形成しにくい場合、実施例２のように前記
マスク基板に段差形成時異方性食刻をせず、段差面に傾
きが生ずるよう傾斜食刻して段差を形成することにより
前記マスクの段差厚さの依存性を取り除くことができ
る。
【００７２】図１７は本発明による第１マスク製造方法
の第３実施例を説明するための断面図である。実施例３
はマスク基板の段差境界部位を多段の階段形態より形成
することにより、前記第２実施例のようにマスクの段差
厚さの依存性を取り除ける。
【００７３】また、前記第１実施例、第２実施例及び第
３実施例に示したマスクの段差はマスク基板自体を食刻
せずマスク基板の全面に光に対して透明な物質、例えば
ＳＯＧなどを塗布した後、写真食刻工程で前記光透明膜
を食刻することにより前記マスク基板に光透明膜よりな
った段差を形成することもできる。
【００７４】図１８は本発明による第２マスクを用いて
微細パターン形成方法を示す図面である。
【００７５】紫外線または電子ビームなどの光をマスク
パターンの形成されているマスク２に照射すれば、照射
された光はステッパの投影レンズ３を通じて段差１１０
を有する半導体ウェーハ上に形成されたフォトレジスト
に前記マスクパターンを転写させるようになっている。
【００７６】特に、遮光性マスクパターンの形成されて
いるマスク基板２上の所定箇所にパタニングする半導体
ウェーハ上の段差に対応する構造であり、光１に対して
前記マスク基板２を構成する物質とは透過率の異なる物
質よりなった光透過率調節膜パターン３０が形成されて
いる。前記マスク基板上のパターン領域Ｃを通過する露
光量が非パターン領域Ｄを通過する露光量より少なく調
節することにより、段差を有する半導体ウェーハ上に的
確なパターンを形成させる。また、前記光透過率調節膜
パターン３０は前記光がマスク基板上のパターン領域及
び非パターン領域を通過する時、１８０°±２０°の位
相差が出ないようその厚さを定める。
【００７７】さらに説明すれば、段差１１０を有する半
導体ウェーハ上にフォトレジス卜を塗布した後、前記光
透過率調節膜パターン３０の形成されたマスクを用いて
前記フォトレジストを露光させれば、感光されたフォト
レジスト３２と感光されていないフォトレジスト３１よ
り分かれる。特に、前記半導体ウェーハ領域上にフォト
レジストｄは前記マスクの非パターン領域Ｄを通じて露
光され、前記半導体ウェーハ上の段差上段１１０に存す
るフォトレジストＣは前記マスクのパターン領域Ｃを通
じて露光されるので、前記ウェーハ領域上にさらに多く
の露光量が照射され露光量不足による不完全なパターン
形成が解決できるので半導体ウェーハ上に確実なフォト
レジストパターン３１ａを形成することができる。
【００７８】図１９及び図２０は本発明による第２マス
ク製造方法を説明するための断面図である。
【００７９】図１９は遮光性マスクパターンの形成され
たマスク基板１５上に光透過率調節膜４０、４０ａを形
成し露光する段階を示す。
【００８０】光に対して透明な物質、例えば石英よりな
るマスク基板１５上に前記光を遮断させる遮光性物質、
例えばクロムを形成した後パタニングして遮光性マスク
パターンを形成する。次いで、前記遮光性マスクパター
ンの形成されているマスク基板１５の全面に、光に対し
て前記マスク基板１５を構成する物質とは透過率の異な
る透過率調節膜４０，４０ａ、例えばフォトレジストを
塗布した後、光１で前記フォトレジストの所定箇所４０
のみを露光する。
【００８１】図２０は前記光透過率調節膜パターン４０
ａを形成する段階を示す。
【００８２】前記露光されたフォトレジスト４０を食刻
することにより前記マスク基板上にフォトレジストより
なる光透過率調節膜パターン４０ａを形成する。この
際、フォトレジストの代わりに薄いクロム、薄いアルミ
ニウム、ＳＯＧ、Ｓｉ０2 などを使うことができ、ＳＯ
Ｇを用いる場合、前記マスク基板の全面にスピンコーテ
ィング方法でＳＯＧを塗布し、前記ＳＯＧ上にフォトレ
ジストを塗布して前記フォトレジストを露光及び現像し
た後、パタニングされたフォトレジストを食刻マスクと
して前記ＳＯＧを異方性食刻することにより前記マスク
基板上にＳＯＧよりなるパターンを形成する。
【００８３】図２１及び図２２は本発明の第２マスクを
用いてフォトレジストパターンを形成するのをシミュレ
ーションした結果を示す平面図及び断面図である。
【００８４】段差を有する半導体ウェーハ上にパターン
形成のためのフォトレジストを１μｍ程度の厚さで塗布
した後、ｉ線（波長３６５ｎｍ）の光源を９５μＣのド
ーズ（ｄｏｓｅ）で照射して露光及び現像を行った結果
を示した。
【００８５】特に、前記半導体ウェーハ上の段差上段に
は８０％の露光量が照射され、ウェーハ領域上には１０
０％の露光量が照射されることにより、前記ウェーハ領
域上における不完全なパターン形成を解決して奇麗で確
実なパターンが形成されることがわかる。
【００８６】
【発明の効果】したがって、前述した本発明による新た
なマスクを用いれば、半導体ウェーハ上の段差の上段及
びウェーハ領域上に同一な露光焦点が照射されることが
でき、前記段差の上段及びウェーハ領域上に照射される
露光量を調節することにより奇麗で確実なパターンを形
成することができる。
【００８７】また、工程の複雑なＭＬＲ方法を用いず工
程の容易なＳＬＲ方法を用いることができて工程簡素化
及びコスト節減に有利であり、半導体装置の製造失敗及
び不良率を減らせるのみならず、半導体装置の信頼性を
大幅に向上させうる。
【００８８】本発明が前記実施例に限らず、種々の変形
が本発明の技術思想内で当分野における通常の知識を持
つものにとって可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による微細パターン形成方法を示
す図面である。
【図２】 多層レジストを用いた微細パターン形成方法
を示す図面である。
【図３】 基本的な光学系の投影原理を示す図面であ
る。
【図４】 本発明による第１マスクを用いて微細パター
ンを形成する方法を示す図面である。
【図５】 本発明による第１マスク製造方法の第１実施
例を説明するための断面図である。
【図６】 本発明による第１マスク製造方法の第１実施
例を説明するための断面図である。
【図７】 本発明による第１マスク製造方法の第１実施
例を説明するための断面図である。
【図８】 本発明による第１マスク製造方法の第１実施
例を説明するための断面図である。
【図９】 本発明による第１マスク製造方法の第１実施
例を説明するための断面図である。
【図１０】 本発明による第１マスク製造方法の第１実
施例を説明するための断面図である。
【図１１】 本発明による第１マスク製造方法の第１実
施例を説明するための断面図である。
【図１２】 本発明による第１マスク製造方法の第１実
施例を説明するための断面図である。
【図１３】 本発明による第１マスク製造方法の第２実
施例を説明するための断面図である。
【図１４】 本発明による第１マスク製造方法の第２実
施例を説明するための断面図である。
【図１５】 本発明による第１マスク製造方法の第２実
施例を説明するための断面図である。
【図１６】 本発明による第１マスク製造方法の第２実
施例を説明するための断面図である。
【図１７】 本発明による第１マスク製造方法の第３実
施例を説明するための断面図である。
【図１８】 本発明の第２マスクを用いて微細パターン
形成する方法を示す断面図である。
【図１９】 本発明の第２マスク製造方法を説明するた
めの断面図である。
【図２０】 本発明の第２マスク製造方法を説明するた
めの断面図である。
【図２１】 本発明の第２マスクを用いてフォトレジス
トパターンを形成することをシミュレーションした結果
を示した平面図である。
【図２２】 本発明の第２マスクを用いてフォトレジス
トパターンを形成することをシミュレーションした結果
を示した断面図である。
【符号の説明】
１ 光、２ マスク、３ 投影レンズ、４ 感光された
フォトレジスト、５ 感光されていないフォトレジス
ト、６ フォトレジスト、９ 光学系、１０，１１矢印
物体、１２，１３ 投影体、１４ マスク、１５ マス
ク基板、１７，１７ａ フォトレジスト、１８ 遮光物
質層、１９ フォトレジスト、２０ 下部フォトレジス
ト、２０ａ 下部フォトレジストパターン、２１ フォ
トレジストパターン、２２ 絶縁物質、２２ａ 絶縁パ
ターン、２４ 感光されていない上部フォトレジスト、
２５ 感光された上部フォトレジスト、３１，３２ フ
ォトレジスト、４０ 透過率調節膜、１１０ 段差

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定パターンを段差構造の形成された半
    導体ウェーハ上に転写するマスクにおいて、 前記半導体ウェーハ上に形成された段差構造により噛み
    合って対応する段差を有するマスク基板と、 前記段差の形成されたマスク基板上に光を遮断させる遮
    光性マスクパターンを含むことを特徴とするマスク。
  2. 【請求項２】 前記マスク基板の段差は前記半導体ウェ
    ーハ上の段差の厚さに投影レンズ倍率の二乗をかけた値
    の厚さを有するよう形成されたことを特徴とする請求項
    １項記載のマスク。
  3. 【請求項３】 前記マスク基板の段差は、前記光がマス
    ク基板の段差領域及び非段差領域を通過する際３６０°
    ±５°の位相差を有するよう形成されたことを特徴とす
    る請求項１項記載のマスク。
  4. 【請求項４】 所定パターンを段差構造の形成された半
    導体ウェーハ上に転写するマスクにおいて、 マスク基板と、 前記マスク基板の段差構造に噛み合って対応する構造で
    前記マスク基板の一部領域に形成された光透明膜パター
    ンと、 前記マスク基板及び光透明膜パターンに光を遮断させる
    遮光性マスクパターンを含むことを特徴とするマスク。
  5. 【請求項５】 前記光透明膜パターンはＳＯＧであるこ
    とを特徴とする請求項４項記載のマスク。
  6. 【請求項６】 前記マスク基板の段差は垂直形態である
    ことを特徴とする請求項１項記載のマスク。
  7. 【請求項７】 前記マスク基板の段差は多段の階段形態
    であることを特徴とする請求項１項記載のマスク。
  8. 【請求項８】 前記マスク基板の段差は所定の傾きを有
    する傾斜形態であることを特徴とする請求項１項記載の
    マスク。
  9. 【請求項９】 半導体ウェーハ上の段差構造に噛み合っ
    て対応するようマスク基板に段差を形成する工程と、 前記段差の形成されたマスク基板の全面に前記光を遮断
    させるための遮光性物質層を形成する工程と、 前記遮光性物質層をパタニングして遮光性マスクパター
    ンを形成する工程を含むことを特徴とするマスク製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記マスク基板の段差は前記マスク基
    板の主表面を食刻して形成することを特徴とする請求項
    ９項記載のマスク製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記マスク基板の段差は光学的に透明
    した絶縁物質を前記マスク基板の全面に塗布した後パタ
    ニングして前記マスク基板に透明物質よりなる段差を形
    成することを特徴とする請求項９項記載のマスク製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記マスク基板の段差は異方性食刻で
    垂直形態を有するよう形成することを特徴とする請求項
    ９項記載のマスク製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記マスク基板の段差は異方性食刻法
    を用いて多段の階段形態で形成することを特徴とする請
    求項９項記載のマスク製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記マスク基板の段差は傾斜食刻法に
    より所定の傾きを有する傾斜形態で形成することを特徴
    とする請求項９項記載のマスク製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記所定の傾きを有する傾斜形態の形
    成方法はフォトレジストの材質特性を用いて傾斜食刻し
    てなされることを特徴とする請求項１４項記載のマスク
    製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記所定の傾きを有する傾斜形態の形
    成方法はフォトレジストのベーク温度を前記マスク基板
    を構成する物質の転移温度以上にしてフォトレジストに
    傾斜を形成し、前記フォトレジストの傾斜を用いて傾斜
    食刻してなされることを特徴とする請求項１４項記載の
    マスク製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定の傾きを有する傾斜形態の形
    成方法は垂直段差をマスク基板に形成した後透明膜を塗
    布し、透明膜をエッチバックして透明絶縁膜スペーサを
    マスク基板の前記垂直段差側面に形成することにより前
    記透明膜スペーサの傾きを用いて傾斜食刻してなされる
    ことを特徴とする請求項１４項記載のマスク製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記遮光物質としてクロムを用いるこ
    とを特徴とする請求項９項記載のマスク製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記クロム物質上にクロム酸化膜を積
    層して形成することを特徴とする請求項１８項記載のマ
    スク製造方法。
  20. 【請求項２０】 透明したマスク基板と、 前記マスク基板上に形成された遮光性マスクパターン
    と、 前記遮光性マスクパターン及び前記基板の一部にパタニ
    ングする半導体ウェーハ上の段差に対応する構造で光透
    過率調節膜パターンが形成されていることを特徴とする
    マスク。
  21. 【請求項２１】 前記光透過率調節膜パターンは前記光
    がマスク基板上のパターン領域及び非パターン領域を通
    過する際、１８０°±２０°の位相差が出ないようにそ
    の厚さが定められることを特徴とする請求項２０項記載
    のマスク。
  22. 【請求項２２】 透明なマスク基板の全面に前記光を遮
    断させるための遮光物質層を形成する工程と、 前記遮光物質層をパタニングして遮光性マスクパターン
    を形成する工程と、前記遮光性マスクパターンの形成さ
    れているマスク基板の全面に光透過率調節膜を形成する
    工程と、 前記遮光性マスクパターン及び前記基板の一部にパタニ
    ングする半導体ウェーハ上の段差に対応する構造となる
    よう前記光透過率調節膜をパタニングして光透過率調節
    膜パターンを形成する工程を備えてなることを特徴とす
    るマスク製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記光透過率屈折膜パターンを構成す
    る物質は前記マスク基板を構成する物質と光透過率が異
    なることを特徴とする請求項２２項記載のマスク。
  24. 【請求項２４】 前記透過率屈折膜パターンを構成する
    物質はフォトレジスト、薄いクロム、薄いアルミニウ
    ム、ＳＯＧよりなる一群から選ばれたいずれか一つを用
    い、前記マスク基板を構成する物質は石英を用いること
    を特徴とする請求項２３項記載のマスク。
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