JPS6039219B2 - パタ−ン転写用マスクの製造方法 - 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時
に使用されるパターン転写用マスクの製造方法に関する
ものである。

半導体ウェハーにトランジスタ、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−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。半導体ゥェハ−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１０種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をかさ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
って競付けられたレジスト膜３′以外の部分で酸化膜２
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、ウェハー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ーに用いるマスクの癖は歩どま
りを大きく低下させるため、設計されたマスクパターン
はマスクマスク上に形成した後にサブマス夕として別の
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
。第２図ａ〜ｄはプロダクションマスクあるいはサブス
タマスクを製造する従来工程を示しており、同図ａは透
明板たとえばガラス板１１の断面である。

表面を滑面としたガラス板１１はマスク基板であって、
この表面に写真乳剤（ェマルジョン）１２が１０仏程度
の厚さで塗布される（同図ｂ）。そして、原マスク１３
を密着して紫外線等で露光現像することによって、原マ
スク１３つまりマスタマスク等のパターンが転写される
。第３図ａ〜ｇはェマルジョンの代りに金属薄膜たとえ
ばクロムをパターンとするメタルマスクの製造工程であ
る。ガラス板１１にはまず金属薄膜１４が蒸着され、そ
の上にレジスト膜１５が塗布される。原マスク１３を用
いて上記しジスト膜１５を露光現像して、金属薄膜１４
を選択的に露出させ、その後レジスト膜１５のパターン
に従って金属パターンをエッチング形成する。第３図ｇ
はしジスト膜５を剥離して完成したメタルマスク断面図
である。上記ヱマルジョンマスク（第２図）、メタルマ
スク（第３図）のいずれの場合も、原マスク１３は写真
乳剤１２あるいはレジスト膜１５と密着させられる。

このために、マスタマスクやサプマスタマスクはプロダ
クションマスクを製造する工程で傷がつきやすく、ある
いはプロダクションマスクの製造歩図りが低下するとい
う欠点を有していた。この発明は上記事情に鑑みなされ
ており、コピーマスクの原マスクとなるマスタマスクあ
るいはサブマスタマスク等をパターンの転写に際して損
傷しないようにし、あわせてプロダクションマスクの歩
蟹りを高め写真食刻等に使用するマスクのコスト低減を
はかるようにしたパターン転写用マスクの製造方法を提
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方法の実施例を説明する
。

第４図の実施例はサブマスタとして用いるェマルジョン
マスクの製造工程になっている。同図ａはマスク基板と
なる透明板たとえばガラス板２１の側断面図である。こ
のガラス板２１にまず数仏のレジスト膜２２を全面均一
に塗布し、このガラス板２１に転写するパターンと対応
しかつそれよりやや大さめのパターンが形成されている
マスク２３を用いて、上記しジスト膜２２を選択露光す
る。露光し現像されたレジスト膜２２は、上記ガラス板
２１上の特定部分にのみ残存するから、このレジスト膜
２２をマスクにしてガラス板２１表面を５〜１０仏の深
さで食刻する。こうして第４図ｅに示す如く、ガラス板
２１は所定段差の凹部を形成することにより、特定部分
が同一平面をなす島状に形成される。次に、同図ｆに示
す様にガラス板２１の段差を有する一面にほぼ凹部の深
さと等しくェマルジョン（写真乳剤）層２４を島状の部
分も含めて一様な厚さに被着させる。

上言己ェマルジョン層２４を設けた側に対してガラス板
２１の原マスクとなるマスタマスク２５を載せると、島
状の突出したェマルジョン層２４とこのマスタマスク２
５とが密着する。したがって、この密着部分でマスタマ
スク２５のパターンの位置合せを行なったうえ紫外線で
露光すれば、島状のェマルジョン層が選択的に黒化され
る。第４図ｈ‘ま現像して完成したヱマルジョンマスク
であり、転写パターンは密着転写されたことになる。上
記マスクの製造方法では、マスタマスクとサブマスタマ
スクのコンタクトはパターンを形成する部分でのみ行な
うから、ェマルジョン層２４に付着するごみ、微粒子な
どが非コンタクト部分に存在する限りでマスク欠陥の原
因とならない。

従って、ガラス板２１面積にくらべてパターンの形成領
域の面積が十分４・さし、と、製造されるマスクに欠陥
が生じる確率が小さくなり、かつ原マスクとして使用す
るマスタマスクを損傷するおそれも少なくなる。この効
果は、サブマスタマスクを原マスクとしてプロダクショ
ンマスクを作る場合についても、全く同様に達成される
。またパターンがガラス板２１の凸部のみに形成される
ため、凹部に被着しているェマルジョン層２４は紫外線
をほとんど透過し、凸部の転写パターンが部分的に光遮
断領域をなしている。

このパターン転写用マスクは、プロダクションマスクと
して半導体ウェハー上にパターンを転写する場合でも、
不必要な部分でのコンタクトが行なわれないから、従来
のものにくらべて寿命が長くなる。なお、光遮断領域を
含むパターン領域の面積がガラス板２１面積にくらべて
比較的大きい場合には、ガラス板２１の選択食刻に用い
るマスク２３のパターンを反転させて、原マスクの転写
パターンにほぼ反応する部分を一様な深さでエッチング
除去し、非密着転写としても同様の効果が期待できる。
この場合には、マスタマスクのたとえばダィシングラィ
ンに相当する部分などが非パターン領域であるから、ガ
ラス板のこれに対応する部分が格子状に残る如くエッチ
ングすればよい。さらに、サブマスタマスクからプロダ
クションマスクにパターンの転写を行なうときにも同様
であり、とりわけ原マスクたるサブマスタマスクとプロ
ダクションマスクとの両方がほぼ同一の、あるいは反転
した凹凸を有するようになっていれば、より一層両マス
クの損傷防止は有効に果される。第５図はサブマスタと
して用いるためのメタルマスクを製造する工程を示して
いる。この実施例では、同図ａ乃至ｅにおいて示すガラ
ス板２１表面を一様な深さでエッチング除去する工程は
先の第４図の実施例と同一工程となっている。第５図ｆ
では金属薄膜２６を１５００〜２０００△程度の均一な
厚さでエッチングされたガラス板２１表面に蒸着する。
この上にさらにフオトレジスト膜２７を薄く塗布したの
ち、マスタマスク（通常は図示の如くのエマルジョンマ
スク）２８によってパターンを密着暁付けし、余分な金
属薄膜２６を腐食除去している。第５図Ｋは完成したメ
タルマスクを示す。ェマルジョンマスクとの違いは、光
透過領域はガラス板２１が露出していること、パターン
の厚さがヱマルジョン層にく．らべ著しく薄いことであ
る。パターンの厚さは、パターンの濃度比と解像力を同
時に向上させるうえで重要な点であって、また同一にコ
ントロールされた環境下での作業でもパターンの厚さの
うすし、メタルマスクの方が有効であることが知られて
いる。また、マスクの密着性の点でたとえば紫外線の照
射によってレジスト膜からＮ２ガスが発生してもマスク
間に隙間があるから密着不良とはならない。以上述べた
様にこの発明によれば、パターンの転写に際して嫁マス
クおよび転写されるマスクの両方の損傷が確実に防止で
き、半導体装置の製造工程に不可欠なパターン転写用マ
スクを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜“まフオトェッチングの基本工程図、第２図
ａ〜ｄおよび第３図ａ〜ｇはいずれも従来のパターン転
写用マスクの製造方法を示す工程説明図。 第４図ａ〜ｈはこの発明方法の一実施例を示す工程説明
図、第５図ａ〜ｋはこの発明方法の他の実施例を示す工
程説明図である。２１・・・透明板（ガラス板）、２５
，２８・・・原マスク、２４・・・ヱマルジョン膜、２
６・・・金属薄膜。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マスク基板となる透明板の一面をパターン形状に対
   応した一様な深さでエツチング除去し、島状のパターン
   エリアを形成する工程と、上記透明板のエツチングされ
   た一面に一様な厚さの遮光層を全面被着する工程と、上
   記遮光層に原マスクを密着して上記透明板のパターンエ
   リア内の島状領域の周辺から所定間隔離して転写パター
   ンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン
   転写用マスクの製造方法。 ２ 被着される遮光層が金属薄膜である特許請求の範囲
   第１項記載のパターン転写用マスクの製造方法。 ３ 被着される遮光層がエマルジヨン膜である特許請求
   の範囲第１項記載のパターン転写用マスクの製造方法。 ４ マスク基板となる透明板の一面をパターン形状に対
   応して一様な深さでエツチング除去し島状領域を形成す
   る工程と、上記透明板のエツチングされた一面に一様な
   厚さの遮光層を全面被着する工程と上記遮光層に原マス
   クを密着して上記透明板との非接触面内に上記島状領域
   から所定間隔離して転写パターンを形成する工程とを有
   することを特徴とする転写用マスクの製造方法。５ 被
   着される遮光層が金属薄膜である特許請求の範囲第４項
   記載のパターン転写用マスクの製造方法。 ６ 被着される遮光層がエマルジヨン膜である特許請求
   の範囲第４項記載のパターン転写用マスクの製造方法。