KR20020052933A - 디바이스의 제조방법, 그것에 이용하는 포토마스크, 및 그포토마스크의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
레지스트를 차광체로서 이용하는 레지스트 마스크에서는, 다른 장치 등과의 접촉에 의해 이물이 발생하여 패턴 전사의 결함이 되어, 제조하는 디바이스의 수율이 저하한다는 문제가 생긴다.
다른 장치 등과의 기계적인 접촉부에서는 레지스트가 피착되어 있지 않은 레지스트 패턴이 첨부된 포토마스크를 이용하여 디바이스를 제조한다.
Description
본 발명은, 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 반도체 집적회로장치 등의 미세한 패턴을 가지는 디바이스에 알맞은 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로장치의 제조에 있어서는, 미세패턴을 반도체 웨이퍼에 전사하는 방법으로서, 리소그래피기술이 이용된다. 리소그래피기술에 있어서는, 주로 투영노광장치가 이용된다. 투영노광장치에 장착한 포토마스크의 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사하여 디바이스 패턴을 형성한다.
통상의 포토마스크는, 석영기판 등의 투광성기체 상에 형성된 크롬(Cr) 등의 차광재를 가공하여 제작된다. 즉, 통상의 포토마스크는 투광성기체 상에 크롬 등으로 이루어지는 차광막이 소망의 형상으로 형성되어 구성되어 있다. 차광막의 가공은, 예컨대 다음과 같다. 차광막 상에 전자선 감응 레지스트를 도포한 후, 그 전자선 감응 레지스트에 전자선 묘화장치에서 소망의 패턴을 묘화한다. 계속해서 현상에 의해 소망의 형상의 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이에칭이나 웨트에칭으로 차광막을 가공한다. 그후, 레지스트를 제거한 후, 세정 등을 행하여, 소망의 형상의 차광패턴을 투광성기체 상에 형성하고 있다.
최근, LSI의 개발경쟁이 진행되는 디바이스 디버그를 가속해야 할 필요 때문에 다수의 포토마스크가 필요하게 되어, 포토마스크를 저코스트로 만들 필요성이 높아졌다. 또, 포토마스크를 짧은 제작기간(TAT)에 제작할 필요도 높아졌다. 특히 소량다품종의 시스템 LSI의 수요가 높아지고 있으므로, 이 요구는 더욱 높아지고 있다.
포토마스크의 제작공정의 간략화 및 저코스트화를 목적으로, 예컨대 일본 특개평 5-289307호 일본 특개평 9-211837호 공보에 있어서는, 차광막을 레지스트막으로 형성하는, 이른바 레지스트 마스크법이 개시되어 있다. 이 방법에 의하면 차광막의 에칭공정이나 레지스트의 제거공정이 필요없게 되며, 포토마스크의 코스트 저감, 공정의 간략화로 인한 TAT의 단축이 가능하다.
종래와 같이 크롬(Cr)이 차광체인 경우, 접촉부에 크롬(Cr)이 형성되어 있어도 견고한 금속부이므로 접촉에 의해 이물이 발생하는 일은 적고, 제조하는 디바이스의 수율이 저하한다는 문제는 중요한 점이 아니었다. 그러므로, 필드부분이 차광부인 다크 필드 마스크인 경우, 일반적으로 외주부에 형성된 크롬(Cr)의 일부가 접촉을 하지만, 이것에 의해 디바이스의 수율이 저하한다는 것은 중요한 문제는 되지 않았다. 한편, 감광성 조성물인 레지스트를 차광체로서 이용하는 레지스트 마스크에서는, 차광체인 레지스트가 접촉에 의해 벗겨져, 이물이 발생하여 패턴전사의 결함이 되며, 제조하는 디바이스나 제조하는 마스크 그자체의 수율이 저하한다는 과제가 존재하지만, 종래부터 이 과제에 대해서는 배려가 되어 있지 않으며, 예컨대 일본 특개평 5-289307호 및 일본 특개평 9-211837호 공보에서도 상기 과제 및 그 해결수단의 개시는 없다.
상기와 같이, 레지스트 부착 포토마스크를 이용할 때의 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 다른 장치 등과의 접촉부에는 레지스트를 피착하지 않는 구조의 레지스트 부착 마스크를 제공한다.
또, 본 발명에서는 다른 장치 등과의 접촉부에는 레지스트를 피착하지 않는 구조의 레지스트 부착 포토마스크를 이용하여 디바이스 또는 포토마스크 그자체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 그외의 과제와 신규한 특징은 이하의 발명의 실시형태 및 도면을 이용하여 명백하게 될 것이다.
도1의 (a)는 반도체집적회로장치의 제조에 이용하는 본 발명의 실시형태 1의 포토마스크의 평면도, (b)는 (a)의 A-A선의 단면도, (c)는 (a), (b)의 포토마스크를 소정의 장치에 장착했을 때의 모양을 나타내는 포토마스크의 요부단면도,
도2의 (a) ~ (c)는 도1의 광학마스크의 제조공정 중에서의 요부단면도,
도3은 대표적인 전자선 레지스트막의 분광투과율을 나타내는 그래프도,
도4는 도1의 광학마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 전사된 포토레지스트 패턴을 모식적으로 나타내는 반도체 웨이퍼의 요부단면도,
도5는 축소투영 노광장치의 설명도,
도6은 반도체 집적회로장치의 제조공정 중에서의 반도체 웨이퍼의 요부단면도,
도7은 도6에 이어지는 반도체 집적회로장치의 제조공정 중에서의 반도체 웨이퍼의 요부단면도,
도8은 도7에 이어지는 반도체 집적회로장치의 제조공정 중에서의 반도체 웨이퍼의 요부단면도,
도9는 도8에 이어지는 반도체 집적회로장치의 제조공정 중에서의 반도체 웨이퍼의 요부단면도,
도10은 마스크제조의 제조공정을 나타내는 공정도,
도11은 마스크의 전자선 묘화장치 장착상태를 나타내는 설명도, (a)는 평면도이고, (b)는 단면도,
도12의 (a) 및 (b)는 포토마스크의 대전을 방지하는 방법을 나타낸 도면,
도13은 포토마스크의 구조를 나타낸 구조도, (a)는 평면도이고, (b)는 단면도,
도14의 (a) 및 (b)는 마스크의 핸드링을 설명하는 설명도,
도15의 (a) 및 (b)는레지스트의 형성방법을 설명하는 설명도,
도16은 마스크의 구조를 나타내는 구조도,
도17은 본 발명의 일실시형태의 반도체 집적회로장치의 제조방법에 이용하는 포토마스크의 평면도,
도18은 본 발명의 일실시형태의 반도체 집적회로장치의 제조방법에 이용하는 포토마스크의 평면도,
도19는 본 발명의 일실시형태의 반도체 집적회로장치의 제조방법에 이용하는 포토마스크 요부의 평면도,
도20은 본 발명의 일실시형태의 반도체 집적회로장치의 제조방법에 이용하는 포토마스크 요부의 평면도,
도21은 본 발명의 일실시예에 이용한 광학마스크의 패턴 데이터 처리의 흐름과 그 처리를 행하는 장치의 구성의 개략을 나타내는 도면,
도22는 본 발명의 일실시예에 이용한 광학마스크의 제조공정의 흐름을 나타내는 도면,
도23은 본 발명의 일실시예에 이용한 광학마스크의 평면도이며, 레지스트막을 제거해야할 영역을 나타내는 도면,
도24의 (a)는 본 발명의 일실시형태의 반도체 집적회로장치의 제조방법에 이용하는 광학마스크의 평면도, (b)는 (a)의 TA-TA' 선의 단면도,
도25는 광학마스크를 마스크 검사장치에 세트한 상태를 나타내는 도면,
도26은 광학마스크를 다른 마스크 검사장치에 세트한 상태를 나타내는 도면,
도27의 (a)는 본 발명의 일실시예에 이용한 광학마스크를 수납 케이스에 수납한 상태의 평면도, (b)는 (a)의 TA-TA' 선의 단면도,
도28은 광학마스크를 반송하는 상태를 나타내는 도면,
도29는 본 발명의 다른 실시예에 이용한 광학마스크의 평면도이며, 레지스트막을 제거해야할 영역을 나타내는 도면,
도30은 본 발명의 다른 실시예에 이용한 광학마스크의 패턴 데이터 처리의 흐름을 나타내는 도면,
도31은 축소투영 노광장치의 개략구성을 나타내는 도면,
도32는 본 발명의 실시형태의 포토마스크를 소정의 장치에 장착했을 때의 모양을 나타내는 포토마스크의 요부단면도,
도33은 본 발명의 실시형태의 포토마스크를 소정의 장치에 장착했을 때의 모양을 나타내는 포토마스크의 요부단면도,
도34는 본 발명의 실시형태의 포토마스크를 소정의 장치에 장착했을 때의 모양을 나타내는 포토마스크의 요부단면도,
도35는 본 발명의 일실시형태의 포토마스크에서 제조장치 등과의 접촉영역에 관한 데이터의 관리 또는 이용방법의 시스템 구성도이다.
(부호의 설명)
1PA1포토마스크(광학마스크)
1a투광성기체
1b차광패턴
1mr마크패턴
1R레지스트막
2장착부
3반도체 웨이퍼
3s반도체기판
4레지스트 패턴
5축소투영 노광장치
5a광원
5b플라이 아이 렌즈
5c조명형상 조정 애퍼처
5d1, 5d2콘덴서 렌즈
5e미러
5f투영렌즈
5g마스크 위치제어수단
5h마스크 스테이지
5i위치검출수단
5j시료대
5kZ 스테이지
5mXY 스테이지
5n주제어계
5p1, 5p2구동수단
5q미러
5r레이저 측장기
6nn웰
6pp웰
7필드 절연막
8게이트 절연막
9게이트 전극
10반도체영역
11반도체영역
12층간절연막
13L배선
13R저항
14SOG막
15접속구멍
QppMIS
QnnMIS
11-1마스크 홀더
11-2어스핀
11-3핀
11-4핀
11-5투광성기체
11-6레지스트
12-2도전성 재료
12-3레지스트
12-4도전막
13-3마스크 스테이지
13-4레지스트 패턴
13-5흡착부
13-6페리클 프레임
13-7접촉부
13-8페리클
14-1포토마스크 기판
14-2레지스트
14-3핸들러
14-4,14-5암
15-1마스크
15-3레지스트
15-4레지스트
15-5노즐
15-6밸브
15-7위치제어계
15-8제어계
15-10데이터 베이스
16-2마스크 접촉면
16-3핀
GP유리기판
17a집적회로 패턴영역
17b회로패턴
17c웨이퍼 정렬마크
17d레티클 정렬마크
17e마스크 식별 바코드 마크
17f마스크 식별자
17g베이스 라인 보정마크
17h페리클 프레임
17i단치수 측정패턴
17j장치수 측정패턴
17k묘화상대위치 어긋남 측정패턴
17l묘화 정렬마크
17m위상차 측정마크
17n레지스트
19a필드
19b차광체 패턴
19c제외패턴
19d레지스트
19e기계적 접촉영역
20a유리면
12ta레이아웃 데이터
12tb마스크 패턴 데이터
12tc마스크 패턴 묘화데이터
13ta마스크 전용 마크데이터
13tb노광장치 접촉부 데이터
13tc반송장치 접촉부 데이터
13td검사장치 접촉부 데이터
13te레크트 데이터
15ta마스크
MRM마스크
41ta레지스트 차광막
42ta금속 차광막
43ta페리클 프레임
43tb페리클
41ta레지스트 차광막
42ta금속 차광막
51ta,61ta마스크 검사장치의 시료 스테이지
52ta,62ta마스크 검사장치의 검출광원
53ta,53tb,63ta,63tb마스크 검사장치의 수광부
71ta마스크 수납 케이스
72ta수납 케이스의 마스크 지지부
101ta부분 마스크 데이터
101tb,101tc마스크 패턴 묘화데이터
L노광용 조명광
W웨이퍼
311ta조명광의 광로
311tb마스크 카셋트
311tc마스크 반송경로
32-1투광성기체
32-2레지스트
32-3개구부
32-4마스크 스테이지
33-1투광성기체
33-2위상시프터
33-3마스크 스테이지
33-4레지스트
33-5페리클 프레임
34-1투광성기체
34-2금속
34-3레지스트
34-4마스크 스테이지
35pa반도체 집적회로장치의 제조업자(IC 메이커)
35pb포토마스크 제조업자(마스크 메이커)
35pc시스템 관리기관
35pd반도체 제조장치 메이커 또는 포토마스크 제조장치 메이커(제조장치 메이커)
35ha호스트 컴퓨터
35hb호스트 컴퓨터
35hc호스트 컴퓨터
35da데이터 베이스
35db데이터 베이스
35dc데이터 베이스
35fa데이터 베이스군
35fb데이터 베이스군
35fc데이터 베이스군
35ta단말
35sa단말
35sb단말
35eaIC 제조장치
35eb포토마스크 제조장치
35i전기통신회선
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 이하에서는 주로 반도체 집적회로장치의 제조, 그것에 이용하는 포토마스크 및 그 포토마스크의 제조방법을 중심으로 예시하지만, 본 발명의 기술적 사상은 그것에 한정되지 않고, 초전도장치, 광소자 디바이스, 마이크로 머신, 마이크로 디바이스, 포토마스크, TFT, 배선기판, DNA칩, 바이오센서 등의 디바이스의 제조방법, 그것에 이용하는 포토마스크 및 그 제조방법에 적용 가능하다. 또, 반도체 집적회로장치라 할 때는, 실리콘 웨이퍼나 사파이어 기판 등의 반도체 또는 절연체 기판 상에 만들어지는 것뿐 아니라, 한정이 없는 한, TFT(Tin-Film-Transistor) 및 STN(Super-Twisted-Nematic)액정 등과 같은 유리등의 다른 절연기판 상에 만들어지는 것 등도 포함하는 것으로 한다. 또한 레지스트로 형성된 차광막 또는 차광패턴에는 위상을 시프트시키는 기능을 가진 감광체, 이른바 하프톤 위상 시프터도 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, p채널형의 MISFET(Metal Isulator Semiconductor Field Effect Transister)를 pMIS로 약기하고, n채널형의 MISFET를nMIS라 약기한다.
(실시형태 1)
도1의 (a)는 반도체 집적회로장치의 제조에 이용하는 본 발명의 실시형태 1의 포토마스크의 평면도, (b)는 (a)의 A-A선의 단면도, (c)는 (a), (b)의 포토마스크를 소정의 장치에 장착했을 때의 모양을 나타내는 포토마스크의 단면도이다. 또한, 도1의 (a)의 파선은 설명을 알기 쉽게 하기 위해 도시한 것으로 실물에 형성되어 있는 것은 아니다.
본 실시형태 1의 포토마스크(1PA1)는, 예컨대 실측의 5배의 치수의 반도체 집적회로 패턴의 원화를 축소투영 광학계 등을 통해서 반도체 웨이퍼에 결상하여 전사하기 위한 포토마스크이며, 예컨대 g선(파장 436㎚), i선(파장 365㎚), 플르오르화 크립톤(KrF) 엑시머 레이저(파장 248㎚), 플르오프화 아르곤(ArF) 엑시머 레이저(파장 193㎚) 또는 플르오르 가스(F2) 레이저광(파장 157㎚) 등을 광원으로 하는 투영노광장치에서 이용하는 것이다. 물론, 본 발명의 포토마스크는 축소투영 노광장치용에 한정되는 것이 아니고, 등배(等倍) 노광장치 등에서도 이용하는 것은 가능하다.
이 포토마스크(1PA1)를 구성하는 투광성기체(1a)는, 예컨대 사각형 모양으로 형성된 투명한 합성석영 유리등으로 이루어진다. 도1의 (a)의 가장 내측의 파선으로 둘러싸인 영역은, 전사되어야 할 집적회로 패턴이 배치되는 영역인 집적회로 패턴영역을 나타내고 있다. 이 집적회로 패턴영역에는, 반도체 웨이퍼 상에 집적회로패턴을 전사하기 위한 차광패턴(1b)이 배치되어 있다. 본 실시형태 1에 있어서는, 이 차광패턴(1b)이 레지스트막으로 형성되어 있다. 여기서 레지스트란 감광성 조성물을 말하며, 노볼락수지나 페놀수지, 노보덴 등의 지환화합물을 이용한 일반적인 전자선 레지스트, 포토레지스트, 아크릴수지를 이용한 전자선 레지스트, 포토레지스트는 물론이며, 전자선이나 자외선, 원자외선으로 감광하고, 현상에 의해 패턴형성이 가능한 재료도 포함한다. 블랙카본을 함유하는 감광성 조성물, 금속산화물(예컨대 Ti산화물) 등의 산란미립자를 포함하는 감광성 조성물도 포함한다. 나프토퀴논 디아지드 등의 감광제가 직접 노광광(전자)에 감응하는 이른바 비화학증폭계 레지스트, 산촉매반응에 의해 감광성이 얻어지는 화학증폭계 레지스트 및 캐스케이드적으로 화학증식반응이 진행하는 화학증식계 레지스트를 포함한다. 또, 에칭 내성이 약한것도 포함한다.
상기 집적회로 패턴영역의 외측은 집적회로 패턴영역 이외의 영역인 집적회로 패턴 주변영역이다. 이중, 집적회로 패턴영역의 외측의 파선으로 둘러싸인 영역은, 페리클로 덮여져있지 않은 외부영역인 주변영역 중, 광학적 패턴이 형성되어 있는 내측의 영역인 주변 내부영역에 상당하는 영역이며, 포토마스크(1PA1)의 정보를 검출하기 위한 마크패턴(1mr)이 형성되어 있다. 본 실시형태 1에 있어서는, 이 마크패턴(1mr)도 레지스트막에 의해 형성되어 있다. 이 마크패턴(1mr)에는, 예컨대 정렬용의 마크나 포토마스크 제조에서 이용하는 교정용의 마크 등이 있다. 정렬용의 마크는, 포토마스크(1PA1)를 포토마스크 제조장치나 디바이스 제조장치에 장착했을 때에, 포토마스크(1PA1)의 위치를 검출함으로써 포토마스크(1PA1)와 상기 장치와의 정렬을 행하기 위해 이용하는 마크이다. 여기서 말하는 포토마스크 제조장치는, 포토마스크용 노광장치(예컨대, 패턴 노광장치), 포토마스크 패턴 묘화장치, 레지스트 도포장치, 레지스트 현상장치, 포토마스크 치수 측정장치, 포토마스크 검사장치, 포토마스크 수정장치, 포토마스크 반송장치도 포함하는 것으로 한다. 디바이스 제조장치(예컨대, 반도체 제조장치)는, 노광장치, 반송장치도 포함한다. 또, 교정용의 마크는 패턴 정렬 어긋남, 패턴의 형상상태 또는 패턴전사 정밀도를 측정할 때에 이용하는 마크이다. 또한, 마크패턴(1mr)은 반도체 웨이퍼 상에는 전사되지 않는 패턴이다.
또한, 이 주변 내부영역의 외측은, 도1의 (c)에 나타내는 바와 같이, 포토마스크(1PA1)를 포토마스크 제조장치나 디바이스 제조장치의 장착부(2)에 장착했을 때에 포토마스크(1PA1)가 그 장착부(2)에 직접 접촉하는 주변 외부영역(주변영역으로 진공흡착 등에 사용되는 부분)이다. 본 실시형태 1에 있어서는, 이 주변 외부영역에 패턴형성용의 레지스트막이 형성되어 있지 않다. 이 주변 외부영역에 레지스트막이 형성되어 있으면, 포토마스크(1PA1)를 포토마스크 제조장치나 디바이스 제조장치에 장착했을 때에 그 레지스트막이 박리하거나 깍여지거나 함으로써 이물이 발생하지만, 본 실시형태 1에 있어서는, 그 주변 외부영역에 레지스트막이 형성되어 있지 않기 때문에, 그와 같은 기계적 충격에 기인하는 레지스트막의 박리나 이물의 발생 등의 불합리를 방지할 수 있다. 또한, 장착부(2)는 진공흡착 기구를 가지는 것이 예시되어 있다. 또한, 여기서는 노광장치의 장착부의 예를 나타내지만, 포토마스크의 제조과정, 치수 측정과정, 검사과정, 수정과정, 페리클 프레임 장착과정, 반송과정, 작업자가 포토마스크를 직접 유지하여 취급하는 경우, 포토마스크 치구 등으로 취급하는 경우, 포토마스크 용기에 수납하는 경우에 있어서도, 레지스트가 손상된다고 생각되는 영역에는 레지스트가 존재하지 않는 구조로 하는 것이 필요하다. 또, 그와 같은 구조를 가지는 포토마스크이면, 도32와 같이 투광성기체(32-1)에 에칭가공을 시행함으로써, 에칭하지 않은 부분을 통과하는 광과는 위상이 거의 180도 다르게 위상을 시프트시키는 개구부(32-3)를 설치한 것, 또는 도33에 나타내는 바와 같이 투광성기체(33-1)와 레지스트 패턴(33-4) 이외에, 예컨대 하프톤 재료, 석영재료 등의 위상 시프터(33-2)가 설치되어 있어도 좋다. 하프톤 재료는 위상 시프터와 차광막을 겸용하는 하프톤막의 투과율이 1% 이상, 40% 미만에서, 그것이 없는 부분과 비교했을 때의 위상 시프트 양이 광의 위상을 반전시키는 하프톤 시프터로 되는 것이 바람직하다. 또한 도34와 같이 마스크 스테이지(34-4) 등의 기계적 접촉부를 금속(34-2)으로 형성해 두는 방법도 있다.
다음에, 도1의 포토마스크(1PA1)의 제조방법의 일예를 설명한다.
먼저, 도2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예컨대 두께 약 6㎜의 합성 석영기판으로 이루어지는 투광성기체(1a)를 준비한 후, 도2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 그 투광성기체(1a)의 주면상 전면에, 예컨대 ArF 엑시머 레이저 또는 F2레이저광 등과 같은 진공자외광을 흡수하는 성질을 가지는 레지스트막(1R)을 스핀코트법 등에 의해 도포한다. 이 레지스트막(1R)은 전자선에 감응하는 레지스트막이다. 여기서는 노보락계 레지스트막을, 예컨대 150㎚의 막두께로 형성했다.
계속해서, 도2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 통상의 포토마스크의 제조공정에서의 소망 패턴의 형성방법과 같은 방법에 의해, 레지스트막으로 이루어지는 차광패턴(1b) 및 마크패턴(1mr)을 형성했다. 여기서, 후술하는 전자선의 대전에 대한 대책을 행했다. 또, 포토마스크(1PA1)의 주변부는 예컨대 투영노광장치에 대한 접촉부가 되므로, 레지스트막은 제거되도록 하여 기계적 충격에 의한 레지스트막의 박리나 깍임 등에 기인하는 이물의 발생을 방지했다.
이 레지스트막(1R)에는, 예컨대 α-메틸스틸렌과 α-클로로아크릴산의 공중합체, 노볼락수지와 퀴논 지아지드, 노볼락수지와 폴리메틸 펜텐-1-술폰, 클로로메틸화 폴리스틸렌 등을 주성분으로 하는 것을 이용했다. 페놀수지나 노볼락수지에 인히비터(inhibitor) 및 산발생제를 혼합한, 이른바 화학증폭형 레지스트 등을 이용할 수 있다. 여기서 이용하는 레지스트막(1R)의 재료로서는, 투영노광장치의 광원에 대해 차광특성을 가지고 있으며, 포토마스크 제조공정에서의 패턴 묘화장치의 광원, 예컨대 전자선의 광에 감도를 가지는 특성을 가지고 있는 것이 필요하며, 상기 재료에 한정되는 것이 아니고 여러가지 변경 가능하다. 또, 막두께도 150㎚로 한정되는 것이 아니고, 상기 조건을 만족하는 막두께라도 좋다.
대표적인 전자선 레지스트막의 분광투과율을 도3에 나타낸다. 폴리페놀계, 노볼락계 수지를 약100㎚의 막두께로 형성한 경우는, 예컨대 150㎚ ~ 230㎚ 정도의 파장에서 투과율이 거의 0이며, 예컨대 파장 193㎚의 ArF 엑시머 레이저광, 파장 157㎚의 F2레이저 등에 충분한 마스크 효과를 가진다. 여기서는, 파장 200㎚ 이하의 진공자외광을 대상으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 파장 248㎚의 KrF 엑시머 레이저광 등과 같은 마스크재는 다른 재료를 이용하든지, 레지스트막에 흡수재를 첨가하는 것이 필요하다. 또, 레지스트막으로 구성되는 차광패턴(1b)이나 마크패턴(1mr)을 형성한 후에, 노광광 조사에 대한 내성을 향상시키는 목적으로서의 열처리 공정의 부가나 미리 자외광을 강력하게 조사하는, 이른바 레지스트막의 하드닝(hardening) 처리를 행하는 것도 유효하다. 또, 레지스트막의 산화를 방지하는 것을 목적으로서, 패턴면을 질소(N2) 등의 불활성 가스 분위기로 유지하는 것도 유효하다. 또, 레지스트막의 패턴 묘화는 전자선 묘화에 한정하지 않고, 예컨대 230㎚ 이상의 자외선에 의한 패턴 묘화, 레이저에 의한 묘화, 패턴 노광 등도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 취지는, 레지스트막을 포토마스크로 이용하는데 있으며, 실용적인 포토마스크의 구조를 제공하는데 있다. 따라서, 차광대상파장, 레지스트 재료, 투광성기체 재료는 다른 것을 이용해도 좋다.
이 포토마스크(1PA1)를 이용하여 축소투영 노광장치에 의해 패턴을 전사했다. 축소투영 노광장치의 투영광은, 예컨대 파장 193㎚ 정도의 ArF 엑시머 레이저광을 이용하고, 투영렌즈의 개구수(NA)는, 예컨대 0.68 정도, 광원의 코히어런시(coherency)(σ)는, 예컨대 0.7을 이용했다. 피가공물이 되는 반도체 웨이퍼 상에는, ArF에 감광성을 가지는 통상의 포지티브형 레지스트막을, 에컨대 300㎚ 정도의 막두께로 형성했다. 축소투영 노광장치와 포토마스크(1PA1)와의 정렬은 포토마스크(1PA1)에 형성한 마크패턴(1mr)을 검출하는 것으로 행했다. 여기서의 정렬은, 예컨대 파장 633㎚의 헬륨-네온(He-NE) 레이저광을 이용했다. 이 때문에, 레지스트막으로 구성되는 마크패턴(1mr)에서는 차광효과가 없고, 마크패턴(1mr)을 투과한 광과 광투광부를 투과한 광과의 사이의 콘트라스트를 얻을 수 없다. 여기서, 마크패턴(1mr)의 에지에서의 산란광을 검출했다. 이것에 의해, 도4에 나타내는 바와 같이, 통상의 방법으로 포토마스크(1PA1) 상의 반도체 집적회로 패턴을 반도체 웨이퍼(3)의 주면(제1의 주면) 상에 투영하고, 통상의 열처리, 현상공정을 행하여 레지스트 패턴(4)을 형성했다. 그 결과, 예컨대 크롬(Cr) 등과 같은 금속막을 차광패턴으로서 투광성기체 상에 형성하여 이루어지는 포토마스크를 이용했을 때와 거의 같은 패턴 전사특성이 얻어졌다. 예컨대 0.19㎛ 라인앤드 스페이스가 0.4㎛의 초점심도로 형성되었다.
이 노광처리에서 이용한 축소투영 노광장치의 일예를 도5에 나타낸다. 축소투영 노광장치(5)의 광원(5a)에서 발하는 노광광은 플라이 아이 렌즈(5b), 조명형상 조정 애퍼처(5c), 콘덴서 렌즈(5d1, 5d2) 및 미러(5e)를 통해서 포토마스크(1PA1)를 조사한다. 이 포토마스크(1PA1)는, 차광패턴이 형성된 주면(제1의 주면)을 하방(반도체 웨이퍼(3)측)을 향한 상태로 재치되어 있다. 따라서, 상기 노광광은, 포토마스크(1PA1)의 이면(제2의 주면)측에서 조사된다. 이것에 의해, 포토마스크(1PA1) 상에 그려진 마스크 패턴은, 투영렌즈(5f)를 통해서 피가공물인 반도체 웨이퍼(3) 상에 투영된다. 포토마스크(1PA1)의 제1의 주면에는, 이물부착에 의한 패턴전사 불량을 방지하기 위한 페리클(1p)이 경우에 따라 설치되어 있다. 또한, 포토마스크(1PA1)는, 마스크 위치 제어수단(5g)으로 제어된 마스크 스테이지(5h) 상에 진공 흡착되고, 위치검출수단(5i)에 의해 위치 정렬되어, 그 중심과 투영렌즈(5f)의 광축과의 위치 정렬이 정확하게 행해지고 있다. 반도체 웨이퍼(3)는, 시료대(5j) 상에 진공 흡착되어 있다. 시료대(5j)는 투영렌즈(5f)의 광축방향, 즉 Z축 방향으로 이동 가능한 Z 스테이지(5k) 상에 재치되고, 또한 XY 스테이지(5m) 상에 재치되어 있다. Z 스테이지(5k) 및 XY 스테이지(5m)는, 주제어계(5n)로부터의 제어명령에 따라 각각의 구동수단(5p1, 5p2)에 의해 구동되므로, 소망의 노광위치로 이동 가능하다. 그 위치는 Z 스테이지(5k)에 고정된 미러(5q)의 위치로서, 레이저 측장기(5r)에서 정확하게 모니터되고 있다. 또한, 위치검출수단(5i)에는, 예컨대 할로겐 램프가 이용되고 있다. 즉, 특별한 광원을 위치검출수단(5i)에 이용하지 않아도(새로운 기술이나 어려운 기술을 새롭게 도입하지도 않고), 지금 그대로의 축소투영 노광장치를 이용할 수 있다는 점에서 바람직하다. 그러나, 새롭게 특별한 광원의 위치검출수단을 설치해도 좋다. 새로운 위치검출수단을 설치하지 않는 점에 있어서는, 포토마스크(1PA1) 상의 차광패턴을 레지스트막에 의해 형성하는 포토마스크(1PA1)를 이용하여 제조되는 제품의 코스트의 증가를 억제하는데 유효하다.
다음에, 본 발명의 기술사상을, 예컨대 트윈·웰(twin well)방식의 CMIS(Complementary MIS)회로를 가지는 반도체 집적회로장치의 제조공정에 적용한 경우를 도6 ~ 도9를 이용하여 설명한다.
도6은, 그 제조공정 중에서의 반도체 웨이퍼(3)의 요부단면도이다. 반도체 웨이퍼(3)는, 예컨대 평면 거의 원형모양의 반도체 박판으로 이루어진다. 반도체웨이퍼(3)를 구성하는 반도체 기판(3s)은, 예컨대 n-형의 Si단결정으로 이루어지며, 그 상부에는, 예컨대 n웰(6n) 및 p웰(6p)이 형성되어 있다. n웰(6n)에는, 예컨대 n형 불순물의 인 또는 비소(As)가 도입되어 있다. 또, p웰(6p)에는, 예컨대 p형 불순물의 붕소가 도입되어 있다.
이 반도체 기판(3s)의 주면(제1의 주면)에는, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지는 분리용의 필드 절연막(7)이 LOCOS(Local Oxidization of Silicon)법 등에 의해 형성되어 있다. 또한, 분리부는 홈형으로 해도 좋다. 즉, 반도체 기판(3s)의 두께방향으로 파여진 홈내에 절연막을 매립합으로써 분리부를 형성해도 좋다.
이 필드 절연막(7)에 의해 둘러싸인 활성영역에는, nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)가 형성되어 있다. nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)의 게이트 절연막(8)은, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지며, 열산화법 등에 의해 형성되어 있다. 또, nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)의 게이트전극(9)은, 예컨대 저저항 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 형성막을 CVD법 등에 의해 퇴적한 후, 그 막을, 상기 축소투영 노광장치(5) 및 포토마스크(1PA1)를 이용한 포토리소그래피 기술과 통상의 에칭기술에 의해 형성되어 있다. 특히 한정되는 것은 아니지만, 게이트 길이는, 예컨대 0.18㎛ 정도이다. nMIS(Qn)의 반도체영역(10)은, 예컨대 인 또는 비소를, 게이트전극(9)을 마스크로 하여 반도체 기판(3s)에 이온주입법 등에 의해 도입함으로써, 게이트전극(9)에 대해서 자기정합적으로 형성되어 있다. 또, pMIS(Qp)의 반도체영역(11)은, 예컨대 붕소를, 게이트전극(9)을 마스크로 하여 반도체 기판(3s)에 이온주입법 등에 의해 도입함으로써, 게이트전극(9)에 대해서 자기정합적으로 형성되어 있다. 단, 상기 게이트전극(9)은, 예컨대 저저항 폴리실리콘의 단체막으로 형성되는 것에 한정되는 것이 아니고, 여러가지 변경 가능하며, 예컨대 저저항 폴리실리콘막 상에 텅스텐 실리사이드나 코발트 실리사이드 등과 같은 실리사이드층을 설치하여 이루어지는, 이른바 폴리사이드 구조로 해도 좋으며, 예컨대 저저항 폴리실리콘막 상에 질화티탄이나 질화텅스텐 등과 같은 베리어 도체막을 통해서 텅스텐 등과 같은 금속막을 설치하여 이루어지는, 이른바 폴리메탈구조로 해도 좋다.
먼저, 이와 같은 반도체 기판(3s) 상에, 도7에 나타내는 바와 같이, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지는 층간절연막(12)을 CVD법 등에 의해 퇴적한 후, 그 상면에 폴리실리콘막을 CVD법 등에 의해 퇴적한다. 계속해서, 그 폴리실리콘막을, 상기 축소투영 노광장치(5) 및 포토마스크(1PA1)를 이용한 포토리소그래피 기술 및 통상의 에칭기술에 의해 패터닝한 후, 그 패터닝된 폴리실리콘막의 소정 영역에 불순물을 도입함으로써, 폴리실리콘막으로 이루어지는 배선(13L) 및 저항(13R)을 형성한다. 그후, 도8에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(3s) 상에, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지는 SOG(Spin On Glass)막(14)을 도포법 등에 의해 퇴적한 후, 층간절연막(12) 및 SOG막(14)에 반도체영역(10, 11) 및 배선(13L)의 일부가 노출하는 접속구멍(15)을 상기 축소투영 노광장치(5) 및 포토마스크(1PA1)를 이용한 포토리소그래피 기술 및 통상의 에칭기술에 의해 천공한다. 또한, 반도체 기판(3s) 상에, 예컨대 알루미늄(Al) 또는 Al합금 등으로 이루어지는 금속막을 스퍼터링법 등에 의해 퇴적한 후, 그 금속막을 상기 축소투영 노광장치(5) 및 포토마스크(1PA1)를 이용한 포토리소그래피 기술 및 통상의 에칭기술에 의해 패터닝함으로써, 도9에 나타내는 바와 같이, 제1층 배선(16L1)을 형성한다. 이 이후는, 제1층 배선(16L1)과 마찬가지로 제2층 배선 이후를 형성하여, 반도체 집적회로장치를 제조한다.
이와 같이, 본 실시형태 1에 있어서는, 예컨대 이하의 효과의 적어도 어느것을 얻는 것이 가능하게 된다.
(1) 포토마스크(1PA1) 상의 차광패턴(1b) 및 마크패턴(1mr)을 레지스트막으로 구성함으로써, 차광패턴을 형성하기 위한 금속막의 에칭공정 및 그 때에 에칭 마스크로서 이용하는 레지스트막의 제거공정을 삭감할 수 있다. 이 때문에, 포토마스크의 코스트를 저감할 수 있다. 또, 포토마스크(1PA1) 상의 패턴 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 포토마스크(1PA1) 상의 결함을 저감할 수 있다.
(2) 포토마스크(1PA1)의 외주에 있어서, 검사장치나 노광장치 등의 장착부(2)가 접하는 영역에는 레지스트막으로 이루어지는 각종 패턴을 설치하지 않도록 함으로써, 포토마스크(1PA1)를 검사장치나 노광장치 등에 장착했을 때의 기계적 충격에 기인하는 포토마스크(1PA1) 상의 상기 레지스트막의 박리나 깍임 등으로 인한 이물의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다.
(3) 상기 (2)에 의해, 포토마스크(1PA1) 상의 레지스트막의 박리나 깍임 등에 기인하는 검사 정밀도의 열화, 노광패턴의 전사 정밀도의 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.
(4) 상기 (2)에 의해, 포토마스크(1PA1) 상의 레지스트막의 박리나 깍임 등에 기인하는 반도체 웨이퍼(3) 상에서의 패턴 사이의 단락불량이나 개방불량 등을 방지하는 것이 가능하게 된다.
(5) 상기 (1) ~ (4)에 의해, 반도체 집적회로장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(6) 상기 (1) ~ (4)에 의해, 반도체 집적회로장치의 수율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명의 포토마스크는 반도체 집적회로장치를 제조 또는 양산함에 있어, 시작(試作), 시험, 연구용으로 이용되는 포토마스크로서도 상기의 효과에 의해 유효하였다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태 2는, 상기 포토마스크(1PA1)의 제조부터 사용, 또는 보관에 있어 본 포토마스크에의 이물의 부착을 방지하는 방법을 설명한다.
도10에 마스크의 흐름을 나타낸다. 투광성기체를 준비하고, 필요하면 통상의 세정을 행하여, 차광재의 레지스트를 성막한다. 레지스트의 성막은 통상 스핀코터를 이용하지만, 이 포토마스크의 반송은 포토마스크 기판 이면측에 접촉하여 행하는 경우도 있다. 다음에 통상의 열처리 등의 공정을 거쳐 패턴 묘화를 행한다. 여기서는 전자선 묘화를 이용한 예를 나타내지만, 이것에 한정하지 않는다. 또한, 네가티브형 레지스트를 이용하면 패턴 묘화를 행한 기능부 이외의 불필요한 영역의 레지스트가 현상으로 자동적으로 제거되므로 바람직하다. 전자선 묘화장치에서의 포토마스크 장착의 상태를 도11의 (a) (b)에 나타낸다. 마스크 홀더(11-1)에 투광성기체(11-5) 상에 레지스트(11-6)가 도포된 상태로 장착한다. 포토마스크의 주변의 테두리부는 이물발생의 원이이 되지만, 후술하는 부분적 도포법을 이용하면 레지스트는 제거될 수 있다. 마스크의 이면은 핀(11-4)으로 지탱되며, 수평방향의 위치결정은 핀(11-3)으로 지시되고, 11-5에서 마스크 측면에 힘을 가하는 3점핀 지시로 위치를 고정한다. 레지스트가 부분적 도포법으로 형성된 경우는 포토마스크 기체의 레지스트 형성면 상의 레지스트가 형성되어 있지 않은 부분을 눌러 고정해도 좋다. 또, 전자선 묘화에서는 레지스트에 전자선을 조사하면 레지스트 표면에 전자가 축적하는 소위 챠지업 현상이 발생하여 묘화 정밀도 저하의 원이이 된다. 이것을 방지하기 위해 어스핀(11-2)으로 어스를 취할 필요가 있다. 여기서, 본 마스크 구조의 경우는 투광성기체(11-5) 및 레지스트(11-6)에 도전성이 없으므로 투광성기체 표면 혹은 레지스트 표면에 도전성 재료를 설치할 필요가 있다. 투광성기체 표면에 투명 도전성 재료를 설치하는 경우는 레지스트 표면부터 어스를 취하는 경우가 있다. 이 경우는 레지스트 표면에 결함이 발생한다. 이것을 방지하는 방법으로서, 도12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레지스트(12-3)가 마스크 주변의 레지스트가 없는 부분의 기판 표면의 도전막(12-4)이 노출한 부분부터 어스를 취하는 것도 유효하다. 투명 도전막으로서는, 예컨대 ITO(인듐-딘-옥사이드)막을 이용할 수 있다. 이 투명 도전막은 가공할 필요는 없다. 또, 도12의 (a)에 나타내는 바와 같이 레지스트(12-3)를 부분적으로 포토마스크 장치 등과의 접촉부를 피하여 형성하고, 도전성 재료(12-2)를 그 위에 피착하여, 기판 상에 도전성막만이 피착된 부분에 어스핀을 접촉시켜 어스를 취하는 것도 유효하다. 이 경우 레지스트(12-3)에는 결합은 발생하지 않는다. 그 후의 현상에서, 도전성막(12-2)은 제거되므로 이물 발생의 염려는 없다. 도전성막(12-2)은 현상시에 동시에 제거하는 것을 고혀하면 수용성이바람직하다. 수용성 도전유기막으로서는, 예컨대 에스페서(espacer)(쇼와덴코 KK제)나 아쿠아세이브(AQUA-SAVE)(미쓰비시 레이용 사제) 등을 이용했다. 다음에, 도10에 나타내는 바와 같이, 현상, 열처리, 세정 등의 공정을 행한다. 이들의 공정에서도, 반송 등의 기판과 접촉하는 부분에는 레지스트가 없도록 할 필요가 있다. 이들의 장치의 반송계, 프로세스부에서는 포토마스크 이면과 측면에 접촉하는 것이 일반적이다. 다음의 외관검사, 치수측정, 수정작업에 있어서도 마찬가지이지만, 장치에 의해서는 도16에 나타내는 바와 같이 마스크 표면의 레지스트 형성면 측에서 접촉시키는 타입도 있다. 이 경우는 포토마스크 표면을 아래로 하여 검사작업을 행하기 때문이다. 마스크 반송에서는 16-3의 핀이, 마스크 로드 위치에서는 16-2가 포토마스크 표면에 접촉한다. 따라서 이 위치에도 레지스트가 없는 구조로 했다. 다음의 페리클(13-8) 장착하는 공정에 있어서는 도13에 나타내는 바와 같이, 페리클 프레임(13-6)이 접촉하는 부분에는 레지스트가 없도록 할 필요가 있다. 레지스트가 있는 경우는 레지스트와 함께 프레임이 벗겨지는 경우가 있기 때문이다. 다음에, 완성 포토마스크를 출하용의 포토마스크 용기에 수납하는 경우도, 포토마스크 용기와의 접촉부에는 레지스트가 없는 구조로 했다. 통상은 마스크의 극주변이 접촉하는 구조로 되어 있기 때문에, 그 부분에 대응하는 주변부분에 레지스트가 없는 구조로 했다. 다음에, 포토마스크의 사용부처에 포토마스크가 입하했을 때의 수입(受入)검사나 사용할 때의 수입측의 포토마스크 용기 등에서의 접촉부분에도 레지스트가 없는 구조로 했다. 또한, 포토마스크 용기에서의 포토마스크의 추출, 노광장치에의 반송, 장착, 노광장치에서의 추출, 재차 포토마스크에 수납하는 경우에 있어서 접촉하는 부분에 대해서도, 레지스트가 없는 구조로 했다. 도13에 노광장치와 포토마스크가 접촉하는 위치를 나타낸다. 도13의 (a)의 13-5가 포토마스크를 진공흡착 유지하는 부분이다. 흡착부(13-5) 근방의 13-4의 부분에는 여러가지의 검출용의 레지스트 패턴이 있으므로, 기계적인 접촉은 회피하는 구조로 되어 있다. 흡착부분의 단면을 도13의 (b)에 나타낸다. 마스크 스테이지(13-3)의 포토마스크와의 접촉부(13-7)에 대응하는 마스크 상에는 레지스트가 없는 구조로 했다. 또, 사람이 취급하는 경우, 포토마스크용 치구(핸들러)를 이용해도 좋다. 이들의 치구류가 포토마스크에 접촉하는 부분에도 레지스트가 없는 구조로 했다. 구체적인 예를 도14의 (a) (b)에 나타낸다. 포토마스크 기판(14-1)에 레지스트(14-2)가 도포되어 있다. 이 포토마스크를 핸들러(14-3)로 잡는 경우 마스크 단부를 암(14-4, 14-5)에 끼워넣는, 포토마스크와의 접촉부의 상세를 도14의 (b)에 나타낸다. 이 도면은 도14의 (a)의 14-6의 부분을 A에서 본 도면이다. 암(14-4)에 포토마스크 기판(14-1)을 끼워넣고 있다. 이때 그 부분에 레지스트가 있으면, 이물이 발생하기 때문에 접촉부분에는 레지스트(14-2)가 없는 구조로 했다.
포토마스크 주변에 레지스트를 형성하지 않는 방법으로서는, 투광성기체 전면에 레지스트를 도포한 후에 레지스트의 용제로 마스크 주변의 레지스트를 용해 제거하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 이 방법에서는, 임의 부분의 제거는 곤란하며, 본 마스크에서의 요구는 반드시 만족할 수 없다. 본 실시예의 일수단으로서, 부분적으로 레지스트를 도포하는 방법을 설명한다. 도15에 부분적 도포의 개요를 나타낸다.
도15의 (a)에 마스크(15-1) 표면에의 레지스트의 도포방법을 나타낸다. 투광성기체에 레지스트를 전면적이 아니고 부분적으로 도포하는 방법에 있어서는, 15-1 표면의 레지스트를 설치하지 않은 부분(15-2 이외의 영역)을 유지해도 좋다. 레지스트(15-3)는 위치제어계(15-7)로 위치제어된 노즐(15-6)에서 분출하여 웨이퍼 표면을 화살표방향으로 사행하면서 띠모양으로 레지스트(15-3)를 형성한다. 노즐 선단(15-5)에서의 레지스트(15-4)의 분출은 레지스트 공급계(15-9)에서 도입되며 제어계(15-8)에서 전기적으로 제어되어 분출을 온/오프 할 수 있도록 되어 있다. 제어계(15-8)에서는 도포영역을 지시하는 데이터 베이스(15-10)를 기초로 레지스트 분출을 온/오프 시킨다. 상기 부분적으로 도포하는 방법에서는, 레지스트의 기계적 접촉을 피할 뿐아니라 또한 레지스트의 소비량을 억제하여 마스크 제조 코스트의 저감을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 레지스트의 도포방법은 상기 띠모양의 스캔 도포에 한정하지 않고, 포토마스크 제조장치와의 접촉부를 피하여 레지스트를 도포할 수 있는 방법이라면 좋다. 예컨대 마스크를 회전 또는 스캔시켜, 노즐의 온/오프로 소망의 형상으로 도포하는 것이 가능하다. 이상, 본 발명자에 의해 행해진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.
(실시형태 3)
도17에 제3의 실시형태에서 이용한 포토마스크의 상면도를 나타낸다. 이 포토마스크는 필드부분이 투과면의 이른바 A마스크라 불리고 있는 포토마스크의 예이다. 유리기판(GP) 상의 집적회로 패턴영역(17a) 중에 차광체 혹은 위상을 시프트시키는 감광체로서 기능하는 레지스트 패턴(17b)이 형성되어 있다. 또 집적회로 패턴영역(17a) 중에는 웨이퍼 정렬마크(17c)도 형성되어 있다. 이 웨이퍼 정렬마크는 웨이퍼에 전사된 후 다음 공정 이후의 정렬 기준마크가 된다. 따라서 웨이퍼에 전사된 웨이퍼 정렬마크의 위치를 검출하여 포토마스크와의 위치 정렬이 행해진다. 집적회로 패턴영역(17a)의 외측에는 레티클 정렬마크(17d), 마스크 식별 바코드 마크(17e), 마스크 식별자(17f), 베이스 라인 보정마크(17g), 페이클 프레임(17h), 단치수 측정패턴(17i), 장치수 측정패턴(17j)이 형성되어 있다. 레지스트 패턴(17b)이 감광막인 경우에는 위상차 및 감광율 측정패턴(17m)이 추가된다. 또 실시형태 4 및 5에서 서술하는 크롬(Cr)패턴을 병용하는 경우에는, 마스크 묘화의 위치 기준이 되는 묘화 정렬마크(17l)가 크롬(Cr)패턴으로 형성된다. 또 크롬(Cr)패턴과 레지스트 패턴 사이의 정렬 어긋남을 측정하기 위한 묘화 상대위치 어긋남 측정패턴(17k)도 형성된다. 본 실시예에서는, 레티클 정렬마크(17d), 마스크 식별 바코드 마크(17e), 마스크 식별자(17f), 및 베이스 라인 보정마크(17g)가 페리클 프레임의 외측에 형성되어 있지만, 반드시 외측에 형성되지 않으면 안될 이유는 없다. 예컨대 레티클 정렬마크(17d)는 노광장치에 의해 페리클 프레임의 내측에 두지 않으면 안되는 경우도 있다. 또 반대로 단치수 측정패턴(17i), 장치수 측정패턴(17j), 묘화 상대위치 어긋남 측정패턴(17k), 묘화 정렬마크(17l) 및 위상차 및 감광율 측정패턴(17m)도 반드시 페리클 프레임의 내측에 두지 않으면 안되는 것은 아니고, 외측에 있어도 좋다. 여기서, 레티클 정렬마크(17d)는 레티클의 위치를 나타내는 마크로, 웨이퍼 정렬마크 위치와 레티클 정렬마크 위치를 모니터함으로써 위치 정렬을 행한다.
마스크 식별 바코드 마크(17e)는 마스크의 명칭, 공정, 내력 등을 기계로 판독하여 마스크나 노광관리하기 위해 설치된 마크이다. 마스크 식별자(17f)는 마스크 명칭, 로토 관리번호 및 마스크 제조업자 등이 기재된 것으로, 통상은 작업자가 이해되도록 문자로 쓰여져 있다. 베이스 라인 보정마크(17g)란 노광장치의 경시(經時) 변화를 모니터하고, 피드백을 걸어 노광 정밀도를 높이기 위한 마크로서, 통상은 정렬이나 포커스를 모니터한다. 단치수 측정패턴(17i)은 마스크 상의 단치수 관리를 하기 위한 패턴이고, 장치수 측정패턴(17j)은 장치수 관리를 하기 위한 패턴이다.
도18은 집적회로 패턴 필드부분이 차광부의 다크 필드 마스크, 이른바 B 마스크의 경우를 나타낸다. 크롬(Cr)을 이용한 통상의 다크 필드 마스크에서는 마스크 주변부의 필드부분도 크롬(Cr)으로 덮여져 있지만, 본 마스크에서는 주변의 필드를 유리면으로 했다. 집적회로 패턴영역(17a)을 덮는 영역에 레지스트(17n)를 피착했다. 집적회로 패턴영역(17a)보다 크게 하고 있는 것은 노광장치의 마스킹 브레이드의 제어성을 고려한 결과로서, 100 - 500㎛ 정도의 폭만큼 넓게 취해둔다.
이와 같이 하여 주변영역의 유리면 영역을 크게 하여 기계적 접촉부분에 레지스트가 덮여지지 않도록 배려했다. 그 구체예를 도19 및 도20에 나타낸다. 도19는 브라이트 필드 마스크의 경우이며, 도20은 다크 필드의 경우이다. 브라이트 필드의 경우, 기계적 접촉부분(19e)을 피해서 레지스트 패턴(19b 및 19d)을 배치한다. 또한, 도면 중의 19c는 제외패턴을 나타낸다. 다크 필드인 경우의 패턴(19e, 20a)의 외측에는 레지스트가 피착되어 있지만, 기계적 접촉부분 19e부의 레지스트를 제거하고, 유리면 또는 금속부의 면으로 함과 동시에, 접촉부(19e)가 패턴(19b)에 닿지 않도록 했다. 통상은 접촉부(19e)는 패턴(20a)에도 닿지 않도록 하지만, 19c의 패턴이 목적으로 그 주변의 20c가 단순히 브라이트 필드이면 좋은 경우는, 접촉부(19e)는 패턴(20a)에 닿아도 좋다. 단, 그 경우라도 접촉부(19e)는 패턴(20a)에는 닿지 않도록 한다. 이와 같이 함으로써 기계적 접촉에 의한 레지스트 박리, 이물발생의 문제가 일어나지 않게 되며, 그 결과 웨이퍼 상에 전사된 패턴의 결함 밀도가 낮아지고, 이 마스크를 이용하여 제조된 반도체장치의 수율이 향상했다.
(실시형태 4)
본 발명의 제4의 실시형태를 이하에 나타낸다. 도21은 본 발명의 반도체 집적회로장치의 제조에 이용하는 광학 마스크에서의 패턴 레이아웃 설계 및 마스크 제조를 위한 패턴 데이터 처리와 그 처리를 행하는 장치의 구성의 개요를 나타내는 도면이다. 포토마스크는 적어도 레지스트막을 가지며, 상기 레지스트막에는 노광광을 투과하는 개구부를 형성하여 소망의 반도체 집적회로 패턴을 포함하는 마스크 패턴이 되도록 했다. 또, 경우에 따라서는 후술하는 바와 같이 크롬 등의 금속을 차광막으로 하는 영역도 부가하는 것도 유효하다. 여기서 금속이라고 말할 때는, 금속 원소를 포함하는 단체, 화합물, 복합체 등으로 차광작용이 있는 것을 포함한다. 본 마스크에서는 다른 기기와 접촉할 가능성이 있는 부분, 즉, 노광장치의 마스크 스테이지와 접하는 부분이나 마스크 검사기나 포토마스크 용기의 지지부와 접촉하는 부분 등에는, 레지스트막으로 이루어지는 차광막을 설치하지 않는다. 만약 이들의 영역의 일부에 패턴이 필요한 경우는, 금속 차광막을 채용하여 패턴을 형성한다. 그 때문에, 본 발명의 광학 마스크의 패턴 레이아웃 설계에 있어서는, 상기의 기기가 마스크와 접촉하는 영역을 나타내는 정보를 참조하도록 했다.
도21에 있어서, 먼저, 반도체 디바이스의 요구성능에 맞춘 회로설계를 공정 11ta에서 행하고, 이어서 공정 11tb에서 마스크 패턴 레이아웃을 결정하여 레이아웃 데이터로서 파일(12ta)에 저장한다. 다음에, 이 데이터를 기초로 하여 공정 11tc에서 마스크 패턴 데이터를 생성하고, 마스크 패턴 데이터 파일(12tb)에 저장한다. 이 시점에서, 레이아웃 검증체크를 행하며(공정 11td), 만약 불합리가 있으면 수정하여(공정 11te), 재차 레이아웃 데이터 필드에 피드백한다. 여기까지의 공정은, 종래의 크롬 마스크를 제조할 때의 데이터 처리의 공정과 동일하다.
한편, 본 발명에서는, 마스크 패턴을 결정하는데 있어 새로운 공정을 설치했다. 즉, 반도체 디바이스의 회로패턴과은 직접 관계하지 않는 광학 마스크의 위치 정렬이나 여러가지의 평가패턴, 페리클 장착영역 등의 마스크 전용의 데이터(13ta) 외에, 마스크를 노광장치에 재치할 때에 마스크 스테이지에 접촉하는 영역을 나타내는 데이터(13tb), 마스크를 수납 케이스에 수납할 때나 반송할 때에 반송수납장치의 마스크 유지부분과 마스크가 접촉하는 영역을 나타내는 데이터(13tc) 및 마스크를 검사할 때에 검사장치의 유지부분과 마스크가 접촉하는 영역을 나타내는 데이터(13tb)를 판독하여, 집적회로 패턴 데이터 이외의 레크트 패턴 데이터를 결정하는 공정(14ta)을 설치하였다. 그리고, 생성된 레크트 데이터를 한번 레크트 데이터 파일(13te)에 저장했다. 이들은 포토마스크 제조 또는 그 사용에 있어서 장치 등과의 접촉영역에 관하는 데이터이다. 접촉영역에 관한 데이터로서는, 상기 데이터와는 반대로 장치 등과 접촉하지 않는 영역을 나타내는 데이터로서 저장되어 있어도 좋다.
상기 데이터 파일(13ta, 13tb, 13tc, 13td)에 저장되어 있는 데이터로 나타낸 영역은, 최종적으로 마스크 상에서는 레지스트막을 차광막으로서 설치하지 않는 영역이 되도록 선택하여 이용된다. 레지스트막을 차광막으로서 이용하지 않는 영역을 결정하는데 있어, 광학 마스크의 종류나 노광장치의 종류에 따라서는, 반드시 상기 4종류의 파일의 데이터의 전부를 참조할 필요가 없는 경우도 있을 수 있다. 반대로, 마스크 제조에서 노광장치에 의한 마스크 패턴전사, 마스크 회수 사이에 마스크의 적어도 일부가 접촉하는 상기 이외의 공정이 존재하는 경우는, 그 공정에서의 접촉부 데이터도 레지스트막을 차광막으로서 이용하지 않는 영역을 결정하는 데이터로서 추가된다.
마지막으로, 공정 14tb에서, 상기의 마스크 패턴 데이터 파일(12tb)에 저장되어 있는 데이터와, 상기의 레크트 데이터 파일(13te)에 저장된 데이터를 취입하여 마스크 묘화 데이터를 작성, 파일(12tc)에 저장한다. 마스크 묘화 데이터는 주로 레크트 패턴을 정의하는 금속 차광막 중의 패턴과, 주로 반도체 집적회로장치 패턴을 정의 하는 레지스트막에 형성해야 할 패턴으로 분류했다. 그리고, 마스크 제조공정(14tc)에서 마스크 패턴의 묘화, 패턴형성을 행하는 마스크(15ta)를 제조할 수 있도록 했다.
또, 상기의 마스크 묘화 데이터를 작성할 때까지의 공정은, 주로 레이아웃 설계장치를 이용하여 행해지지만, 본 발명의 포토마스크를 제작하는데 있어 필요한 수단으로서 도21의 21A에 장치의 구성을 나타낸다. 통상의 레이아웃 설계장치는, 회로, 레이아웃, 마스크 패턴 또는 묘화 데이터 작성부(예컨대 11ta ~ td ; 기지(旣知)의 좌표 데이터의 입력, 편집, 기능 기술에서의 패턴 자동생성 등을 행한다)와 그 데이터의 저장부(예컨대 12ta ~ tb, 12tc)를 가지고 있다. 한편, 본 발명에 있어서는 본 발명의 포토마스크를 제작하기 위해서, 접촉영역에 관한 데이터를 저장하는 저장부(예컨대 13ta ~ td), 그 데이터를 이용하여 레크트 패턴을 작성하는 레크트 패턴 작성부(예컨대 14ta ; 기지의 입력, 편집장치로 구성된다), 그 레크트 패턴 데이터를 저장하는 자장부(예컨대 13te), 그 레크트 패턴 데이터와 집적회로 패턴 데이터를 합성하는 마스크 묘화 패턴 데이터 작성부(예컨대 14tb ; 예컨대 레이아웃 패턴의 좌표 데이터를 합성하는 기능을 가진다)라는 새로운 수단을 설치했다. 이들의 수단을 구비한 레이아웃 설계장치는 전용장치로서 하드웨어 본체에 부속하는 것 뿐만아니라, 상기의 공정처리를 명령프로그램으로서 저장한 소프트웨어를 통상의 컴퓨터 또는 워크스테이션에 인스톨하는 것에 의해서도 달성할 수도 있다.
다음에, 상기 마스크 제조공정(14tc)에서 마스크 패턴을 형성하는 플로우챠트를 도22에 나타낸다. 공정 21ta에서 마스크 기판을 준비한 후, 공정 21tb에서 금속 차광영역을 형성하기 위한 금속막 형성을 행한다. 패턴 형성공정(21tc)은, 상기금속 차광막 중에 형성해야 할 패턴의 형성을 행하는 공정이며, 종래의 크롬 마스크 제조와 마찬가지로, 레지스트 도포, 전자선 묘화, 현상, 금속의 에칭 등의 공정으로 이루어진다. 여기서, 레지스트막을 차광막으로 하여 회로패턴을 형성하는 영역의 금속막도 에칭 제거되도록 했다. 그후 공정 21td에서 세정 및 패턴검사를 행한다.
다음에, 공정 21te에서, 금속 차광막 및 패턴이 형성된 마스크 기판 상에, 레지스트막으로 이루어지는 차광막을 형성한다. 패턴 형성공정(21tf)에서, 금속 차광막에 형성된 소정 마크(도시하지 않음)와 위치 정렬을 행하는 회로패턴의 묘화, 현상을 행하여 반도체 디바이스의 회로패턴을 형성했다. 이때 동시에, 반도체 디바이스의 회로패턴과는 직접 관계하지 않는 영역으로, 최종적으로 광학 마스크가 다른 기기의 부재와 접촉하는 영역의 레지스트막을 제거하도록 했다. 그후, 마스크의 검사(공정 21tg) 및 페리클의 장착(공정 21th)을 행했다. 마지막으로 전체의 검사를 행하고(공정 21ti), 수납 케이스 등의 포토마스크 용기에 수납하여(공정 21tj), 출하 혹은 패턴 노광의 준비를 행했다.
여기서, 금속 차광막과 그 중의 패턴의 형성까지의 공정 22ta는, 반드시 개개의 마스크를 제조할 때마다 설치한다고는 한정하지 않는다. 즉, 미리 공정 22ta에서 금속 차광영역 및 패턴을 가지는 마스크 원판을 제조해 두고, 필요에 따라, 공정 21te부터 착수해도 좋다. 오히려 그러는 것이, 마스크 제조기간의 단축의 면에서 우위이다.
도23은, 마스크 기판(GP)을 이용한 본 발명의 광학 마스크의 패턴면 중, 최종적으로 레지스트막을 제거해야 할 영역을 나타낸 도면이다. 31ta는 페리클 프레임을 접착하는 영역, 31tb는 마스크를 노광창치에 재치했을 때의 마스크 정렬마크를 배치하는 영역으로서, 이들은 도21에 나타내는 데이터 파일(13ta)에 저장된 데이터로 정의된다. 또, 32ta는, 마스크를 노광장치의 마스크 스테이지에 셋트할 때의 반송수단 혹은 스테이지 흡착면과의 접촉부이다. 또, 패턴형성이 종료한 마스크를 마스크 검사장치에 셋트했을 때에 직접 지지부와 접촉하는 부분도 거의 같은 영역이다. 33ta는, 마스크 수납 게이스의 마스크 유지부가 광학 마스크의 패턴면과 접촉하는 부분이다. 이들의 영역을 나타내는 데이터는, 도21에 나타내는 데이터 파일(13tb, 13tc, 13td)에 저장되어 있다. 또한, 파선으로 나타낸 영역(34ta)은, 레지스트막으로 회로패턴을 설치하는 영역이다.
도24는, 완성한 광학 마스크(MRM)의 일예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 마스크는, 마스크 기판(GP), 레지스트 차광영역(41ta)과 그곳에 형성한 광투과 패턴(41tb), 금속 차광영역(42ta)과 그곳에 형성한 광투과 패턴(42tb), 페리클 프레임(43ta)과 페리클(43tb) 등으로 구성된다. 또, 본 실시예에서는, 레지스트 차광영역(41ta) 내의 일부에 투명영역(41tc)을 설치하여, 그 내측에 레지스트 차광패턴(41td)을 가지는 영역도 포함되어 있다. 본 실시예에서는, 레지스트막은 도시의 41ta의 영역에 존재하며, 당연히 도23에 나타낸 레지스트막을 제거해야 할 영역을 피하여 설치되도록 했다.
여기서, 레지스트막을 제거해야 할 영역의 구체예를 이하에 나타낸다. 도25는 마스크 검사장치의 스테이지(51ta)에 본 발명의 광학 마스크(MRM)를 재치한 상태를 나타내는 도면이다. 광원(52ta)에서 발하는 검출광을 패턴면에서 마스크로 조사하고, 마스크 투과광을 제1의 검출기(53ta)로, 반사광을 제2의 검출기(53tb)로 검출하여, 주로 금속 차광막에 형성된 패턴의 결함이나 모든 패턴면 상의 이물의 검출을 행한다. 마스크 검사장치의 스테이지(51ta)가 마스크에 직접 접촉하므로, 그영역을 나타내는 데이터를 도21에 나타내는 데이터 파일(13td)에 저장할 수 있도록 했다.
도26은, 다른 검사장치의 스테이지(61ta)에 본 발명의 광학 마스크(MRM)를 셋트한 상태를 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 광원(62ta)에서 발하는 검출광을 광학 마스크에 수직 조사하고, 마스크 투과광을 제1의 검출기(63ta)로, 반사광을 빔 스플리터(63tc)를 통해서 제2의 검출기(63tb)로 잡아 검출하고 있다. 이경우, 검사장치의 마스크 스테이지(61ta)는, 본 발명의 광학 마스크의 패턴면과는 반대의 면과 접촉하므로, 반드시 레지스트막을 제거해야 할 영역은 되지 않는다. 그러나, 마스크를 스테이지 상에 반송하여 셋트할 때의 반송수단이 패턴면과 접촉하는 경우가 있으므로, 그 접촉영역도 도21에 나타내는 데이터 파일(13tc)에 저장할 수 있도록 했다.
마스크 수납 케이스의 마스크 유지부가 광학 마스크의 패턴면과 접촉하는 예를 도27에 나타낸다. 본 발명의 광학 마스크(MRM)는, 수납 케이스(71ta)에 수납되어 있다. 광학 마스크(MRM)의 패턴면과 반대면에는 케이스의 지지부(73ta)가 접촉하지만, 마스크를 고정하기 위해서, 패턴면측에도 마스크의 4모퉁이에 소면적의 지지부(72ta)가 접촉하여 있다. 그래서, 이 접촉부를 나타내는 데이터도, 레지스트막을 제거해야 할 영역으로서 도21에 나타내는 데이터 파일(13tc)에 저장할 수 있도록 했다.
도28은, 본 발명의 광학 마스크를 투영노광장치의 마스크 스테이지 상에 반송하는데 있어, 반송수단(81ta)이 화살표(83ta)의 방향으로 이동하여 82ta의 위치로 이동하고, 광학 마스크(MRM)의 반송의 준비를 하는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 반송수단(81ta)의 일부가 광학 마스크(MRM)의 패턴면의 일부에 접촉할 가능성이 있다. 또, 투영노광장치의 마스크 스테이지 상에 셋트되면, 통상 패턴면의 주변부분이 진공흡착되므로, 흡착부는 패턴면과 접촉하게 된다. 이들의 접촉부의 영역을 나타내는 데이터를, 도21에 나타내는 데이터 파일(13tb)에 저장했다.
이상과 같이, 레지스트막을 차광부로서 포함하는 광학 마스크의 제조에서 이용까지의 모든 공정에 있어서, 상기 마스크의 패턴면이 직접 다른 기기와 접촉하는 영역을 나타내는 데이터를 저장해 두고, 마스크 패턴 데이터의 제작공정에서 참조할 수 있도록 했다. 그 결과, 패턴면이 직접 다른 기기와 접촉하는 영역의 레지스트막을 완전하게 제거할 수 있고, 접촉에 의한 이물발생 등을 방지할 수 있다. 이 때문에 제조된 반도체 집적회로장치의 수율은 높아졌다. 또, 본 광학 마스크를 투영노광장치의 마스크 스테이지에 재치하여 반도체 기판 상에의 패턴전사를 행하고, 정밀도 좋게 패턴형성을 행할 수 있음과 동시에, 반도체 집적회로장치를 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 레지스트막이 차광막의 경우를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고 레지스트막이 위상을 시프트시키는 감광막의 경우도 같은 효과가 있다.
(실시형태 5)
이하, 레지스트막에 형성한 패턴과 금속 차광막에 형성한 패턴을 조합한 광학 마스크를 이용하여, 소망의 반도체 집적회로장치의 패턴을 전사하는 실시형태를 나타낸다.
도29는, 본 발명의 반도체 집적회로장치의 제조에 이용하는 광학 마스크의 다른 실시예를 나타내는 도면이며, 실시형태 4에 나타낸 광학 마스크의 평면도(도23)에 상당한다. 즉, 91ta는 페리클 프레임을 장착하는 영역, 91tb는 마스크를 노광장치에 셋트했을 때의 마스크 정렬마크를 배치하는 영역, 92ta는 마스크를 노광장치의 마스크 스테이지에 셋트할 때의 반송수단 혹은 스테이지 흡착면과의 접촉부, 93ta는, 마스크 수납 케이스의 마스크 유지부가 광학 마스크의 패턴면과 접촉하는 부분이다. 이들은, 어느것이나 마스크 기판(GP) 상의 패턴면 중, 최종적으로 레지스트막을 제거해야 할 영역을 나타낸 도면이다. 여기서, 실시형태 4에 나타낸 도 23과의 차는, 반도체 집적회로장치의 패턴영역 중에도 레지스트막을 제거해야 할 영역(94ta)이 존재하는 것이다. 이 영역은 금속막을 차광막으로서 회로패턴이 형성되는 영역이다. 반도체 집적회로장치의 패턴영역 중에서 레지스트막을 차광막으로 하여 사용할 수 있는 영역은, 95ta로 나타낸 영역이다. 즉, 레지스트막에 형성한 패턴과 금속 차광막에 형성한 패턴을 조합한 광학 마스크를 이용하여, 소망의 반도체 집적회로장치의 패턴을 반도체 기판(웨이퍼) 상에 전사했다. 레지스트막에 형성하는 패턴은 소량의 웨이퍼마다 패턴형상을 바꾸는 패턴으로 하고, 금속 차광막에 형성하는 패턴은 대량의 웨이퍼 노광에 공통의 패턴으로서, 양자를 사용에 따라 나누었다.
도30은, 상기와 같이 소망의 반도체 집적회로장치 패턴이 금속 및 레지스트막의 2종류의 차광막으로 이루어지는 광학 마스크를 제조할 때의, 데이터 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 마스크 패턴 데이터 파일(12tb) 및 레크트 데이터 파일(13te)은 도21과 동일하며, 이들의 데이터 파일을 제작할 때까지 공정도 도21에 나타내는 공정과 공통이므로, 도30에서는 생략했다. 여기서 새롭게 부분 마스크 데이터 파일(101ta)을 준비했다. 이것은, 반도체 집적회로장치 패턴 중, 차광막으로서 금속을 이용하는 부분을 저장한 것이다. 즉, 도29에 나타내는 영역(95ta)의 윤곽을 나타내는 데이터와 그 내부의 패턴 데이터를 저장했다. 이 부분 마스크 데이터 파일(101ta)과 마스크 패턴 데이터 파일(12tb) 및 레크트 데이터 파일(13te)을 참조하여, 마스크 묘화 데이터 작성공정(102ta)에서, 금속 차광막에 형성해야 할 묘화 데이터(1)를 파일(101tb)에, 레지스트 차광막에 형성해야 할 묘화 데이터(2)를 파일(101tc)에, 각각 저장했다. 상기 묘화 데이터(1)는, 레크트 데이터와 반도체 집적회로장치 패턴으로 이루어지는 모든 마스크 데이터에서, 상기 레지스트 차광막에 형성해야 할 패턴 데이터를 제외한 묘화 데이터가 저장되어 있다. 도22에 나타내는 플로우챠트와 같은 마스크 제조공정(102tb)에 있어서, 상기의 묘화 데이터(1)와 묘화 데이터(2)를 순차 이용하여, 실시형태 4와 마찬가지로 광학 마스크(MRM)를 제조했다.
상기의 마스크(MRM) 상의 패턴을, 축소투영 노광장치를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 전사했다. 도31은 축소투영 노광장치의 개략 구성을 나타내는 도면이며, 도5에 나타낸 장치부분과 같은 부분은 같은 번호를 붙여 나타낸다. 축소투영 노광장치는, 광원에서 발하는 조명광(L)을 지나가게 하는 광로(311ta), 플라이 아이 렌즈(5b), 조명형상 조정 애퍼처(5c), 콘덴서 렌즈(5d1, 5d2) 및 미러(5e), 마스크 스테이지(5h), 투영렌즈(5f), 웨이퍼 스테이지(5j) 등을 가지고 있다. 마스크(M)를 마스크 스테이지(5h)로, 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(5j) 상에 각각 셋트하여 마스크(M) 상의 패턴을 웨이퍼(W) 상에 전사한다. 노광광원에서의 광(L)으로서, 여기서는 ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚)을 이용했지만, KrF 엑시머 레이저광(파장 248㎚)이나 F2레이저광(파장 157㎚) 혹은 g선(파장 436㎚), i선(파장 365㎚)이라도 마찬가지다. 마스크 스테이지(5h)의 위치제어는 마스크 위치제어수단(5g)에서 행해진다. 웨이퍼 스테이지(5j)의 위치 결정은 구동수단(5p1)에 의한 Z 스테이지(5k)의 구동 및 구동수단(5p2)에 의한 XY 스테이지(5m)의 구동에 의해 행해진다. 상기의 각 구동수단은 주제어계(5n)로부터의 제어명령에 의해 동작한다. 반복노광을 실시함에 있어, 웨이퍼(W)의 위치는 웨이퍼 스테이지(5j) 상에 고정된 미러(5q)의 위치를 레이저 측장계(5r)에 의해 검출함으로써 얻을 수 있다. 그래서 얻어진 위치정보는 주제어계(5n)로 전송되며, 주제어계(5n)는 그 정보에 기초하여 구동수단(5p1, 5p2)을 구동한다. 또, 주제어계(5n)는 네트워크 장치(311te)와 전기적으로 접속되어 있으며, 노광장치의 상태의 원격감시 등이 가능하게 되어 있다.
마스크(M)는, 마스크 카세트(311tb)에 저장되어 있는 마스크(MM) 중에서 선택되며, 레지스트가 접촉하지 않도록 추출된다. 즉, 마스크 카세트(311tb)를 화살표(311tb)의 방향으로 상하로 움직여, 소정의 위치에서 마스크 반송경로(311tc)를 통해서 마스크를 마스크 스테이지(5h) 상에 세트한다. 여기서, 위치검출수단(5i)과 검출광을 수광하는 수광부(5i2)에 의해 셋트된 마스크(M)의 위치결정 마크를 검출하여 마스크의 위치결정을 행한다. 본 실시형태에서는 검출광에 파장(670㎚)의 광을 이용했기 때문에, 검출광은 본 발명의 광학 마스크에 이용한 레지스트막을 투과하므로, 마스크 위치결정용 마크는 금속 차광막부에 형성한 마크를 채용했다. 단 검출광에 노광광과 같은 파장의 광을 이용할 때 등, 레지스트막이 검출광을 충분하게 감광하는 경우에는 레지스트막으로 이루어지는 마스크 위치결정용 마크를 이용할 수도 있다. 반도체 웨이퍼를 노광후, 동일 웨이퍼에 전사하기 위해서 새롭게 포토마스크를 마스크 스테이지(5h) 상에 셋트할 필요가 있다. 이 경우, 먼저 이용한 레지스트 부착 포토마스크를 스테이지에서 레지스트가 접촉하지 않도록 추출하여 마스크 카세트(311tb)에 재차 수납할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서 제조한 마스크를 이용한 패턴전사를 반복 수행하여, 짧은 TAT로 회로패턴을 형성하고, 높은 수율로 반도체 집적회로장치를 제조할 수 있다.
(실시형태 6)
이하, 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 나타낸 제조장치 등과의 접촉영역에 관한 데이터의 관리 또는 이용방법에 대한 실시형태를 나타낸다. 도35는 전기통신회선을 통해서 행해지는 제조장치 등과 접촉하는 영역에 관한 데이터의 관리 또는 이용방법의 시스템 구성도이다. 반도체 집적회로장치의 제조업자(35pa)(이하, IC 메이커라 한다)의 설계자는 실시형태 4에서 나타낸 바와 같이 포토마스크 작성에 필요한 레크트 패턴 데이터(예컨대 도21의 13te)를 작성한다. 이때, 포토마스크 제조업자(35pb)(이하, 마스크 메이커라 한다)가 소유하는 포토마스크 제조장치(35eb)와의 접촉부 데이터(예컨대 도21에서의 13tb ~ td)를 미리 입수해 둔다. 마스크 메이커(35pb)측에서는 IC 메이커(35pa)로 접촉부 데이터를 송신하기 때문에, 적어도 접촉부 데이터를 저장한 데이터 베이스(35db), 공정이력, 납기관리, 출하정보, 고객정보 등의 마스크 관련 데이터 베이스군(35fb) 또는 호스트 컴퓨터(35hb), 그것에 접속되는 단말(35sb)(경우에 따라서는 포토마스크 제조장치(35eb) 제어목적의 단말도 포함한다)이 설치되어 있다. 또한, 마스크 메이커는 상기 접촉부 데이터에 관해서는 새롭게 제조장치를 도입했을 때 또는 적당한 때, 데이터의 추가·갱신을 하는 것이 바람직하다. 이 접촉부 데이터는 전기통신회선(35i)을 통해서 IC 메이커(35pa)측에 송신된다. 전기통신회선(35i)은 무선, 유선에 관계없이, IC 메이커와 마스크 메이커 사이가 가능한 전용회선, 디지털통신 회선망 또는 인터넷 등이라도 좋다. 송신된 마스크 메이커로부터의 접촉부 데이터는 호스트 컴퓨터(35ha)를 통해서 데이터 베이스(35da)에 저장된다. 호스트 컴퓨터(35ha)는 복수의 단말(35ta)(또는 IC 제조장치(35ea) 제어의 단말(35sa))과 접속되어 있다. 호스트 컴퓨터(35ha)와 단말(35ta)은 회로 또는 레이아웃 설계장치로서의 기능을 가지고 있으며, 설계자는 단말(35ta)에서 소망의 IC 또는 그 레이아웃의 설계를 행할 수있다. 상기 설계에서 설계자는 레크트 패턴 데이터를 작성할 때, 데이터 베이스(35da)에 저장된 접촉부 데이터를 호스트 컴퓨터(35ha)를 통해서 판독하고, IC 사양에 마추어 적절하게 이용할 수 있다. 상기 접촉부 데이터를 이용함으로써 IC 메이커는 소망의 IC를 제조할 수 있다. 레크트 패턴 데이터의 작성을 마치고 작성된 마스크 데이터는 호스트 컴퓨터를 통해서 IC 메이커측의 마스크 관련 데이터 베이스군(35fa)의 1데이터 베이스로서 저장된다. 접촉부 데이터 및 그것을 이용하여 작성된 레크트 패턴 데이터를 데이터 베이스군으로 하여 일관 관리하고, 설계자끼리 공유화 해 두는 것은, IC 설계의 코스트 삭감에 유효하다. 즉, 재차 같은 레크트 패턴 데이터를 사용하는 경우 혹은 복수의 설계자가 IC를 공동 설계하는 경우에 같은 데이터를 이용할 수 있으므로, 중복작업을 방지할 수 있다. 또, IC 메이커(35pa), 마스크 메이커(35pb)측에서 서로 상기의 데이터 베이스군(35fa, 35fb)에 축지 또는 리얼타임으로 액세스 가능하게 하는 것이 유효하다. 이것에 의해 예컨대, 마스크 메이커측은 IC용 포토마스크 설계의 진척상황을 파악할 수 있고, 그 포토마스크의 제조일정, 필요 재료 또는 제조라인 설정 등의 준비를 사전에 행할 수 있는 한편, IC 메이커측도 포토마스크 제조의 진척상황, 납기 등을 파악하여 IC 제조의 일정, 라인 등의 사전 준비를 행할 수 있다는 쌍방의 이점이 있다. 즉, 제조일수의 단축, 제조 코스트의 삭감을 기대할 수 있다.
또한, 상기와 반대로 마스크 메이커가 IC 메이커에서 반도체 제조장치와의 접촉부 데이터를 입수하여 레이아웃 설계 또는 데이터 관리를 행할 수도 있다. 또, 접촉부 데이터, 마스크 데이터 등을 공통관리하는 시스템 관리기관(35pc)을 설립해도 좋다. 관리기관(35pc)으로서는 자연인, 법인, 사단, 재단, 단체라도 좋다. 시스템 관리기관(35pc)도 접촉부 데이터, 마스크 데이터 등의 관리를 행할 수 있도록 적어도 호스트 컴퓨터(35hc), 접촉부 데이터의 데이터 베이스(35dc) 또는 마스크 데이터 관리관련 데이터 베이스군(35fc)를 가지고 있으며, IC 메이커(35pa), 마스크 메이커(35pb)의 요망에 따라, 전기통신회선(35i)을 통한 접촉부 데이터, 마스크 데이터 등의 수입, 제공을 행할 수 있도록 한다. 시스템 관리기관(35pc)은 취급하는 IC 메이커, 마스크 메이커의 2자간으로 설립할 수도 있지만, 복수의 IC 메이커, 마스크 메이커를 포함한 관리기관으로서 설립할 수도 있다. 접촉부 데이터를 각 회사간에서 공통의 형태로 해두면, 반도체 산업 비지니스에서 토탈적으로 마스크 제조 코스트, 반도체 제조 코스트를 낮추는데 유효하다. 또, 반도체 제조장치 메이커 또는 포토마스크 제조장치 메이커(35pd)의 참가에 의해, 접촉부 데이터를 시스템 관리기관(35pc)에 제공하는 것도 상기 접촉부 데이터의 공용화에 더욱 유효하다.
본 발명에 의해, 레지스트가 다른 장치 등과의 접촉을 하지 않게 되므로, 이물발생이 감소하고, 디바이스 또는 포토마스크 그 자체의 제조수율이 향상한다.
Claims (47)
- 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크에 있어서, 상기 면 상에서, 적어도 포토마스크 제조장치와의 접촉부에는 상기 레지스트가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 포토마스크 제조장치와의 접촉부를 피하여, 투광성기체의 적어도 하나의 면상에 레지스트에 의한 차광패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크에 있어서, 상기 면 상에서는, 적어도 포토마스크 용기 혹은 포토마스크용 치구와의 접촉부에는 상기 레지스트가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크에 있어서, 상기 면 상에서는, 적어도 페리클 프레임과의 접촉부에는 상기 레지스트가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크에 있어서, 상기 면 상에서는, 적어도 반도체 제조장치와의 접촉부에는상기 레지스트가 설치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 포토마스크 제조장치는, 포토마스크용 노광장치, 포토마스크용 패턴 묘화장치, 레지스트 도포장치, 레지스트 현상장치, 포토마스크 치수 측정장치, 포토마스크 검사장치, 포토마스크 수정장치, 포토마스크 반송장치의 적어도 어느 하나 인것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 포토마스크는 금속에 의해 형성된 패턴을 더 가지며, 상기 포토마스크 제조장치, 상기 포토마스크 용기, 상기 포토마스크용 치구, 상기 페리클 프레임 또는 상기 반도체장치와의 접촉부는 상기 금속에 의해 형성된 패턴부인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 포토마스크는 위상시프터를 상기 면 상에 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 투광성기체는 상기 면측에 위상을 시프트시키기 위한 개구부를 가지는것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트는 네가티브형의 레지스트인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트와 상기 투광성기체 사이에 도전성재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트는 화학증폭계 레지스트인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트는 아크릴수지, 노볼락수지, 페놀수지, 블랙카본 또는 금속산화물이 적어도 어느 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트는 적어도 g선, i선, ArF 엑시머 레이저선, KrF 엑시머 레이저선, F2레이저선 노광의 어느 하나의 감광 혹은 차광에 이용되는 레지스트인 것을특징으로 하는 포토마스크.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 투광성기체는 석영기판인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체를 준비하는 공정,상기 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 부분적으로 레지스트를 도포하는 공정,상기 레지스트에 패턴을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 투광성기체를 준비하는 공정은 기판 표면에 도전성재가 설치된 투광성기체를 준비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 부분적으로 레지스트를 도포하는 공정은, 적어도 포토마스크 제조장치와의 접촉부에는 레지스트를 설치하지 않도록 레지스트를 도포하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 상기 레지스트가 부분적으로 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,패턴 노광장치 또는 패턴 묘화장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 상기 포토마스크 기체를 유지하여, 패턴노광 또는 패턴묘화를 행하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 레지스트는 스캔도포법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 패턴묘화는 전자선 묘화인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 전자선 묘화 전에 상기 포토마스크 기체에 도전성재를 도포하는 공정을 더 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트가 도포된 투광성기체를 준비하는 공정과, 상기 레지스트에 대해 패턴노광 또는 패턴묘화를 행하여 포토마스크 제조장치와의 접촉부에는 레지스트를 설치하지 않도록 패턴 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 레지스트 첨부 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정,상기 포토마스크 기체를 포토마스크 치수 측정장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 치수측정을 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정,상기 포토마스크 기체를 포토마스크 검사장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 검사하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정,상기 포토마스크 기체를 포토마스크 수정장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 수정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정,상기 포토마스크 기체를 포토마스크 반송장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 반송하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정,상기 포토마스크 기체를 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 취급하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 포토마스크 기체를 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 취급하는 공정에서는, 포토마스크용 치구를 이용하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 제 24 항 내지 제 29 항중 어느 한 항에 있어서,상기 포토마스크 기체를 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하는 공정에 있어서는, 상기 면 상을 유지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 레지스트로 형성된 패턴을 가지는 포토마스크를 준비하는 공정과,상기 포토마스크를 포토마스크 용기에 레지스트가 접촉하지 않도록 수납하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 삽입용기의 제조방법.
- 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크의 제조방법으로서,투광성기체의 적어도 하나의 면 상에 상기 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크 기체를 준비하는 공정,상기 포토마스크 기체에 페리클 프레임을 상기 레지스트와 접촉하지 않도록 장착하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
- 투광성기체 상의 적어도 하나의 면 상에 레지스트에 의해 형성된 패턴을 가지는 포토마스크를 준비하는 공정과,상기 포토마스크를 노광장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 디바이스용의 피가공물을 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
- 제 33 항에 있어서,상기 디바이스는 반도체 집적회로장치이며, 상기 피가공물은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
- 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서,상기 포토마스크의 상기 면 상에서, 상기 레지스트가 형성되어 있지 않은 것을 유지하여 노광하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
- 투광성기체 상에 레지스트로 형성된 패턴과 금속으로 형성된 패턴을 가지는 포토마스크를 준비하는 공정과,축소투영 노광장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 상기 금속으로 형성된 패턴부에서 상기 포토마스크를 유지하여, 반도체 웨이퍼를 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 투광성기체 상에 레지스트가 도포된 포토마스크 기체를 준비하는 공정과,상기 포토마스크 기체의 상기 레지스트를 패터닝하고, 상기 레지스트로 형성된 패턴을 가지는 포토마스크를 제작하는 공정과,상기 포토마스크를 축소투영 노광장치의 유지기구에 상기 레지스트가 접촉하지 않도록 유지하여 반도체 웨이퍼를 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 제 37 항에 있어서,상기 포토마스크를 유지하는 면을, 상기 레지스트를 부분적으로 도포함으로써 형성해 두는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 제 37 항에 있어서,상기 포토마스크를 유지하는 면을, 상기 레지스트를 패터닝함으로써 형성해 두는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 반도체장치의 회로패턴의 데이터와 축소투영 노광장치와의 접촉영역에 관한 데이터를 이용하여 레지스트 첨부 포토마스크의 레이아웃 패턴 데이터를 작성하는공정과,상기 레이아웃 패턴 데이터를 이용하여 제작된 레지스트 첨부 포토마스크를 축소투영 노광장치에 셋트하여 반도체 웨이퍼를 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 제 33 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 노광은 g선, i선, ArF 엑시머 레이저선, KrF 엑시머 레이저선 또는 F2레이저선의 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 디바이스 또는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 반도체 집적회로의 레이아웃 설계장치에 있어서,반도체 집적회로의 패턴 데이터를 저장하는 수단과,마스크 제조장치 또는 반도체 집적회로장치 제조용의 노광장치와의 접촉영역에 관한 데이터를 저장하는 수단과,상기 반도체 집적회로의 패턴 데이터와 상기 접촉영역에 관한 데이터를 이용하여 레지스트 첨부 포토마스크의 레이아웃 패턴 데이터를 작성하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로의 레이아웃 설계장치.
- 제 42 항 기재의 레이아웃 설계장치를 이용하여 설계된 레지스트 첨부 포토마스크를 이용하여 반도체 집적회로장치를 제조하는 방법.
- 반도체 집적회로의 패턴 데이터를 저장하여 두는 공정과,포토마스크 제조장치 또는 반도체 집적회로장치 제조용의 노광장치와의 접촉영역에 관한 데이터를 저장해 두는 공정과,상기 반도체 집적회로의 패턴 데이터와 상기 접촉영역에 관한 데이터를 이용하여 레지스트 첨부 포토마스크의 레이아웃 패턴 데이터를 작성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로의 레이아웃 설계방법.
- 포토마스크 용기에 수납된 레지스트 첨부 포토마스크를 상기 레지스트에 접촉하지 않도록 추출하는 공정과,상기 포토마스크를 축소투영 노광장치에 셋트하여 반도체 웨이퍼를 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 반도체 웨이퍼 노광후, 레지스트 첨부 포토마스크를 레지스트에 접촉하지 않도록 축소투영 노광장치에서 추출하여 포토마스크 용기에 수납하는 공정과,포토마스크 용기에서 상기 레지스트 첨부 포토마스크와는 별도의 포토마스크를 축소투영 노광장치에 셋트하여 반도체 웨이퍼를 노광하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 제조방법.
- 전기통신회선을 통해서 레지스트 첨부 마스크와 반도체 제조장치 또는 포토마스크 제조장치와의 접촉영역에 관한 데이터를 입수해 두는 공정과,호스트 컴퓨터를 통해서 상기 데이터를 데이터 베이스에 저장하여 두는 공정과,상기 호스트 컴퓨터에 접속된 복수의 이용자 단말에서 액세스 가능하도록, 상기 데이터 베이스를 상기 호스트 컴퓨터를 통해서 관리하여 두는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 데이터 관리방법.
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