JPS6037461B2 - パタ−ン転写用マスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置の製造時に行なわれる写真食刻等
に使用されるパターン転写用マスクに関するものである
。

半導体ウェハ−にトランジスタ、ダイオードあるいは集
積回路を形成するに際し、種々の不純物拡散がたとえば
酸化膜を利用して行なわれる。

この種の酸化膜に所定のパターンを転写したり、あるい
は全面に蒸着したアルミニウムを電極パターンに加工す
るためのパターンを転写するにあたって、パターン転写
用マスクが使用される。半導体ウェハーには通常複数の
半導体装置が同時に形成されるが、このために使用する
パターン転写用マスクは個々の半導体チップに対応する
位置に同一のパターンが形成されている。このパターン
転写用マスクは、たとえば埋込層拡散用、各素子間の絶
縁拡散用からはじまって、トランジスタのソース、ドレ
ィン拡散用、電極用など１つの半導体装置を製造するの
に少くともｌｑ塵類近くのマスクが必要である。第１図
ａ〜ｆは従来のパターン転写用マスクを使用して行なわ
れるフオトェッチング（写真食刻）の基本工程図である
。

半導体ウェハーたとえばシリコン基板１の表面全面に熱
酸化膜２を形成し、表面を浄化した後感光性のレジスト
膜３をおよそ１００００Ａの均一な厚さで塗布形成する
。このレジスト膜３を乾燥させ、パターン転写用マスク
４をかごね決められた位置にあわせた後、紫外線によっ
て全面を露光させる。普通レジスト膜３は光があたった
部分だけ重合し硬化するから、ネガのパターンがマスク
４には形成されており、露光後に現像液に浸すことによ
って焼付けられたレジスト膜３′以外の部分で酸化膜が
露出される。その後、現像されたレジスト膜パターンに
従ってエッチング液により酸化膜２を選択剥離し、さら
に競付けられたレジスト膜３′も有機溶剤で溶かしたり
、または機械的に除去する。こうした密着印刷において
は、ウェハ−表面が常に平坦であるとは限らないし、ま
た表面に微小な突起（スパイク）が存在していることも
あって、通常パターン転写用マスクは数回の使用によっ
て傷がつき、役に立たなくなる。

ことに集積回路用ウェハ−に用いるマスクの庇は歩どま
りを大きく低下させるため、設計されたマスクパターン
はマスタマスク上に形成した後にサブマスタとして別の
マスクに転写され、さらに直接半導体ウェハーと接触す
るプロダクションマスクが複数枚あらかじめ用意される
。このため半導体装置の製造に際して相当なコストがこ
のマスク作成に費やされており、コストの低減をはかる
うえでパターン転写用マスクを半導体ゥェハーの表面か
ら一定距離隅することによって、マスクの損傷をなくす
ことも考えられている。

ところが、マスクとウェハ−とを離隔するとパターンの
位置合せに甚しい手間を要するうえ紫外線の廻り込みな
どによりパターンのエッジプロフアィルが劣下し、十分
な精度が得られないという欠点が生じた。さらに一般の
レジスト膜は紫外線によってト成分の光感応剤のアジト
系化合物が架橋結合をして現像液に不溶性のパターン部
分を形成するが、この架橋反応は可逆反応であるため架
橋結合と共に分解を起し、窒素ガスを放出する。

このためパターン転写用マスクの表面と半導体ウェフア
ー上のレジスト膜との接触間に窒素ガスが留ることによ
ってもパターンのエッジプロフアイルが劣下を起す。こ
の発明は上記事情に鑑みなされており、プロダクション
マスクあるいはウェハ−上へのマスクパターンを作成す
るにあたってパターンの損傷を少なくすることによって
コストの低減をはかり、かつ密着印刷法でのパターン精
度を低下せしめないようにできるパターン転写用マスク
を提供することを目的としている。

以下図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

第２図は／・ィレゾリューション（ｈｊ餌ｒｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ）乾板と称されるガラス板１ １に写真乳剤（
ェマルジョン）のパターン１２を形成したパターン転写
用マスクの側断面図である。

ガラス板１１にはパターン形状に対応した所定段差の凹
部があって、この段差はパターン１２を構成する乳剤の
厚さとほぼ等しい５〜１０″になっている。

パターン１２はガラス板１１の凸部の周辺から所定間隔
離して（例えば５仏）形成されていて、凹部に被看して
いる写真乳剤は照射される紫外線をほとんどすべて透過
し、凸部のパターン１２のみが部分的に光遮断領域をな
している。１３は半導体ウェハーであり、その表面にレ
ジスト膜１４が一様な厚さで塗布されている。上記パタ
ーン転写用マスクをゥェハー１３に位置合せして露光す
る工程は、防塵のためにクリーンベンチ内で行なわれる
。

しかし、レジスト膜１４の塗布時にすでに微細なちりが
その表面に付着している可能性があり、そしてそれ以上
にウェハー１３の表面酸化膜１５にスパイクがあって、
前述の如く従来の密着印刷工程（第１図）におけるマス
ク４では、これらちりやスパイクによってレジスト膜３
に欠陥が生じるおそれがあった。一方、第２図に示すパ
ターン転写用マスクでは、光遮断領域を含むパターン１
２の部分のみがウェハー１３上のレジスト膜１４と密着
しているから、ガラス板１１に形成された所定段差の凹
部に対応するレジスト膜１４は、ちり、スパイクによっ
て欠陥を生じるおそれがない。その上、通常のパターン
はゥェハー面積に較べて相当に小面積を占めるにすぎず
、また光遮断領域下のレジスト膜１４は露光されずに現
像・程で除去されるから、密着部分のレジスト上にちり
あるいはスパイクが存在していたとしてもその確率が小
さいばかりかレジスト膜そのものの欠陥は問題とされな
い。さらにこのパターン転写用マスクの大きな効果は前
述した様にレジストから放出される窒素ガスをマスクに
形成した凹部の空間へ逃がす事である。

これはマスクとゥェフアーを凸部の先端部でのみ接触さ
せて露光させるから、通常の平面全体でゥェフアーと接
触させるマスクに比べて多少強く接触させる事が可能で
ある。

従って凸部の先端とゥェフアーレジスト膜との間に留る
窒素ガスを凹部の空間へ強引に放出させる事がきるもの
である。第２図のパターン転写用マスクは、プロダクシ
ョンマスクとしてウェハー上にパターンを転写するもの
を説明したが、同様の構成でサブマスタマスクあるいは
マスタマスクを作成した場合、コピーマスクの作成にお
いても同様の効果をもたらす。

第３図はこの発明の他の実施例を示すマスクの側断面図
である。

このマスクはガラス板２１にクロムなどの金属薄膜２２
の転写パターンを被看形成したいわゆるメタルマスクで
あって、あらかじめ凸部を形成したガラス板２１の研磨
された表面全面に、１５００〜２０００Ａの厚さのクロ
ムを蒸着し、その上にフオトレジストを薄く塗布したの
ち、マスタマスクの密着焼付け、および余分なクロムの
腐食を行なって形成されるものである。このパターン転
写用のマスクは、従釆のメタルマスクにくらベガラス板
２１に約５〜１０仏の突部にパターンが形成されるもの
であるため、これをプロダクションマスクにしてウェハ
ーの所定部分にパターンを転写する際、マスクパターン
の損傷率が低くなり、とくに微細パターンでかつゥェハ
−の被転写面にくらべてパターン占有面積が十分に小さ
い場合の製品歩留りは著しく向上する。

そして、メタルマスクについてもェマルジョンマスクと
同様にこの発明のパターン転写用マスクはプロダクショ
ンマスクに限定されるものではなく、マスタあるいはサ
ブマスタマスクに適用し被転写面がガラス板上のパター
ン領域と考えることも可能である。このように上記実施
例の如く転写パターンの面積が被転写面の１′比〆内の
場合は、ガラス板の凸部のみにパターンが形成されるが
、反対に転写パターンが被転写面の大半を占める場合に
は、ガラス板の凹部のみにパターンを形成する。

こうすれば、ウェハー等被転写面とマスクとの接触面積
は小さく抑えたままでパターンの転写を行なえ、かつ接
触部分をウェハーのダィシングラィンに対応させること
によってパターンと被転写面との間隔は繰返し行なわれ
るパターン転写工程に関して常に正確うかつ一定に保持
できる。以上説明した様に、この発明のパターン転写用
マスクは透明板とその一面に形成された光遮断領域を含
むパターンとからなり、上記透明板の凹部が少なくとも
１／沙〆上の面積を占有する如く形成されており、この
透明板面の凹部あるいは凸部のみに上記パターンが形成
されていることも特徴とするものであって、パターンの
転写にあたってパターンの損傷を少なくでき半導体装置
の製造コストを十分に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆはフオトヱツチングの基本工程図、第２図
はこの発明の一実施例を示す側断面図、第３図はこの発
明の他の実施例を示す側断面図である。 １１……透明板（ガラス板）、１２……パターン、１３
・・・・・・半導体ウェハー。 第２図 第３図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パターン形状に対応した凸部あるいは凹部によつて
   形成されるパターンエリアを有する透明板と、この透明
   板の上記パターンエリア内の凸部あるいは凹部の周辺か
   ら所定間隔離して形成される光遮断領域を含む転写パタ
   ーンとから成ることを特徴とするパターン転写用マスク
   。 ２ 被転写面が半導体ウエハの一表面である場合、透明
   板面の凸部のみに光遮断領域を含むパターンを形成した
   特許請求の範囲第１項記載のパターン転写用マスク。