JPH0455856A - Photomask - Google Patents
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体装置等の製造工程において写真蝕刻法に
よりフォトレジストパターン形成を行う際、ステッパー
等の露光装置でそのパターンの原版として用いるフォト
マスクに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a photomask used as a pattern original in an exposure device such as a stepper when forming a photoresist pattern by photolithography in the manufacturing process of semiconductor devices, etc. It is.
従来の技術
フォトマスクは石英やソーダガラス等誘電体基板の上に
クロム等の金属被膜による任意の回路パターンを持つ遮
光体が形成されているものであり、露光装置において、
形成したいパターンの原版として用いる。遮光体の存在
しない部分を通過した光は半導体等の基板上に塗布され
たフォトレジストに達し、後に現像を行うことによって
この部分が選択的に除去あるいは残される。現在一般的
に用いられている露光装置であるステッパーにおいては
フォトマスク上のパターンは投影レンズで縮小されて基
板上に転写される。ところでステッパーの解像度の限界
は基板上で０．４μｍ前後であり、たとえば縮小率が５
＝１であればフォトマスク上では２μｍ前後である。こ
れ以下のパターンは転写されない。Conventional photomasks are made of a dielectric substrate such as quartz or soda glass, on which a light shielding body with an arbitrary circuit pattern is formed using a metal coating such as chromium.
Use it as the original plate of the pattern you want to form. The light that passes through the areas where the light shielding body is not present reaches the photoresist coated on the substrate such as a semiconductor, and this area is selectively removed or left by later development. In a stepper, which is an exposure device commonly used at present, a pattern on a photomask is reduced by a projection lens and transferred onto a substrate. By the way, the resolution limit of a stepper is around 0.4 μm on the substrate, and for example, if the reduction rate is 5
If =1, it is around 2 μm on the photomask. Patterns smaller than this will not be transferred.
発明が解決しようとする課題
ところでフォトマスク上のパターンサイズが露光装置の
解像度限界に近づくと基板上に投影された光はコントラ
ストが低下してマスク開口部を通過してくる光の強度が
低下する。このため、たとえばフォトマスク上のパター
ン寸法通り（ステンバーではちょうど縮小率を乗じた寸
法）のフォトレジストパターンを形成するために必要な
最適露光量はマスク上のパターン寸法に依存し、その開
口部の寸法が小さいほど大きな露光量が必要となる。Problems to be Solved by the Invention However, when the pattern size on the photomask approaches the resolution limit of the exposure device, the contrast of the light projected onto the substrate decreases, and the intensity of the light passing through the mask opening decreases. . For this reason, for example, the optimal exposure amount required to form a photoresist pattern that matches the pattern dimensions on the photomask (for Stember, the dimensions are exactly multiplied by the reduction ratio) depends on the pattern dimensions on the mask, and The smaller the size, the greater the exposure dose required.
一般にフォトマスクは大小さまざまな寸法のパターンを
含んでいる。したがって従来の方法においてはこれらの
すべてを忠実に基板上に転写することは極めて困難であ
った。Generally, a photomask includes patterns of various sizes. Therefore, it has been extremely difficult to faithfully transfer all of these onto a substrate using conventional methods.
またさらに基板に凹凸の存在する場合、露光した光の一
部が基板で乱反射されて周辺のフォトレジストを露光し
てしまうような場合があり、フォトレジストパターンが
異常な欠落や変形を起す。Further, if the substrate has irregularities, a portion of the exposed light may be diffusely reflected by the substrate and expose the surrounding photoresist, causing abnormal deletion or deformation of the photoresist pattern.
このような場合、部分的にフォトマスクを透過する光の
強度を下げたい場合があるが、従来の方法では困難であ
った。In such cases, it may be desirable to partially reduce the intensity of light that passes through the photomask, but this has been difficult with conventional methods.
また凹凸の存在する場合、基板の一部でフォトレジスト
の膜厚が極端に厚くなる場合がある。このような場合、
この部分のみ露光量を増すことによって基板全体で忠実
なフォトレジストパターンを形成できるが、従来の方法
によれば部分的に露光量を増すことは困難であった。Furthermore, if unevenness exists, the thickness of the photoresist may become extremely thick in a part of the substrate. In such a case,
A faithful photoresist pattern can be formed on the entire substrate by increasing the exposure dose only in this portion, but according to the conventional method, it is difficult to increase the exposure dose locally.
課題を解決するための手段
前記問題点を解決するために本発明においては次の２つ
のフォトマスクを提供するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides the following two photomasks.
（１）光が透過する部分の透過率に３％以上差のある２
つ以上の領域を有するフォトマスク。(1) There is a difference of 3% or more in the transmittance of the part through which light passes 2
A photomask with more than one area.
（２）光が透過する部分の一部に露光装置の限界解像度
より小さいパターンを有するフォトマスク。(2) A photomask that has a pattern smaller than the limit resolution of the exposure device in part of the part through which light passes.
作用 本発明によると、以下のような作用を呈する。action According to the present invention, the following effects are exhibited.
（１） フォトマスクの光透過部分の透過率を必要に
応じて部分的に変えることによってマスクパターンの寸
法や、基板の状態に対して最適な露光量を基板上で得る
ことができる。このためフォトマスクサイズに忠実なフ
ォトレジストパターンを形成することができる。また凹
凸基板上での忠実なパターン形成が可能である。(1) By partially changing the transmittance of the light transmitting portion of the photomask as necessary, the optimal exposure amount can be obtained on the substrate depending on the dimensions of the mask pattern and the condition of the substrate. Therefore, a photoresist pattern that is faithful to the photomask size can be formed. Furthermore, it is possible to form a faithful pattern on an uneven substrate.
（２） 露光装置の限界解像度以下のマスクパターン
は光のコントラストが低いためフォトレジスト上にパタ
ーンとして形成されることはない。たとえばピッチが十
分小さいラインアンドスペースパターンはコントラスト
が低く、単純な石英の開口部分に比べて透過率の低いフ
ィルター状態となる。この部分の透過率は、ラインとス
ペースのデユーティ−を変化させることによって所望の
値に設定することができる。したがって必要に応じて前
記パターンを設けることによって、第１項に記載したも
のと同様な作用を得ることができる。またこのような付
加的なパターンは、所望の遮光体パターンを形成する工
程において同時に形成できるため、工程が従来方法と同
一である。(2) A mask pattern with a resolution lower than the limit resolution of the exposure device is not formed as a pattern on the photoresist because the contrast of light is low. For example, a line-and-space pattern with a sufficiently small pitch has low contrast, resulting in a filter state with lower transmittance than a simple quartz aperture. The transmittance of this portion can be set to a desired value by changing the line and space duties. Therefore, by providing the pattern as necessary, the same effect as described in item 1 can be obtained. Further, since such an additional pattern can be formed at the same time as the process of forming a desired light shielding pattern, the process is the same as that of the conventional method.
実施例
本発明の一実施例であるフォトマスクに関して図面を参
照しながら詳細に説明する。Embodiment A photomask which is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明のフォトマスクの一例を示す図面である
。フォトマスクは５：１の縮小率を持つステッパーで用
いられるものである。マスク上にはクロム遮光体１をエ
ツチングして被露光基板上で０．６μｍ角となる３、０
μｍ角の開ロバターン２と基板上で０．８μｍ角となる
４、０μｍ角の開ロバターン３が存在している。シリコ
ン基板上に塗布された１、２μｍ厚のポジ型フォトレジ
スト（ＴＳＭＲ−Ｖ３東京応化■製）上に０．６μｍ角
のパターンをＮ、Ａ、 ０１５４の投影レンズを通し
て４３６ｎｍの波長の光で形成する場合、露光量は４７
０ｍＪ／ａｌ必要である。また０、８μｍ角のパターン
は、３３０ｍＪ／ｃｄが最適となる。FIG. 1 is a drawing showing an example of a photomask of the present invention. The photomask is used in a stepper with a 5:1 reduction ratio. On the mask, a chromium light shield 1 is etched to form a 0.6 μm square 3,0 mm square on the substrate to be exposed.
There is an open pattern 2 with a square μm square and an open pattern 3 with a square size of 4.0 μm, which is 0.8 μm square on the substrate. A 0.6 μm square pattern is formed on a 1 to 2 μm thick positive photoresist (TSMR-V3 manufactured by Tokyo Ohka Chemical Co., Ltd.) coated on a silicon substrate using light with a wavelength of 436 nm through an N, A, 0154 projection lens. In this case, the exposure amount is 47
0 mJ/al is required. Further, for a 0.8 μm square pattern, 330 mJ/cd is optimal.
これらのパターンを同時に忠実に形成するため、フォト
マスクの４．０μｍ角の開ロバターン３（基板上０．８
μｍ角）に透過率が７０％のフィルターを形成した。In order to faithfully form these patterns at the same time, the 4.0 μm square open pattern 3 of the photomask (0.8 μm on the substrate) is
A filter with a transmittance of 70% was formed on a square (μm square).
第２図は前記フォトマスクの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the photomask.
フォトマスクの構成を同図を用いて説明する。The structure of the photomask will be explained using the same figure.
０．１５インチ厚の石英基板４の上にクロムによる遮光
体１をエツチングして３．０μｍ角の開ロバターン２と
４．０μｍ角の開ロバターン３が形成されている。この
うち４゜０μｍ角の開口バターン３の上に７００ｎｍ厚
の炭素被膜による７０％の透過率を持つ層５が形成され
ている。A chromium light shield 1 is etched on a 0.15 inch thick quartz substrate 4 to form a 3.0 μm square open pattern 2 and a 4.0 μm square open pattern 3. Of these, a layer 5 having a transmittance of 70% is formed by a carbon film having a thickness of 700 nm on the opening pattern 3 of 4°0 μm square.
本実施例のフォトマスクを用いることによって基板上で
０．６μｍ角と０．８μｍ角のパターンを忠実に形成す
ることができた。開ロバターンの大きさによって透過率
に３％以上の差を設けることで多種の大きさのパターン
に対しても同様の効果が期待できる。By using the photomask of this example, patterns of 0.6 μm square and 0.8 μm square could be faithfully formed on the substrate. Similar effects can be expected for patterns of various sizes by providing a difference of 3% or more in transmittance depending on the size of the open pattern.
本発明の他の実施例であるフォトマスクに関して図面を
参照しながら詳細に説明する。A photomask according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第３図は本発明のフォトマスクにおいて光透過部に装置
の解像度以下のラインアンドスペースパターンを付加し
た部分を示す例である。石英基板上にクロムによる遮光
体をエツチングして２．５μｍ幅のスペース６と５，０
μｍ幅のスペース７が形成されている。２．５μｍ幅の
スペース６は５：ｌのステッパーで縮小投影すると０．
５μｍスペースパターンとなり、５．０μｍ幅のスペー
ス７は１．０μｍのスペースパターンである。０．５μ
ｍスペースをシリコン基板上に塗布した１、２μｍ厚の
フォトレジスト（ＴＳＭＲ−Ｖ３東京応化製）上にＮ、
Ａ、０．５４の投影レンズを通して４３６ｎｍの光で形
成するためには、５２０ｍＪ／ａｌの露光量が必要であ
る。一方１．０μｍスペースを形成するためには２６０
ｍ Ｊ ／ ａｔとなる。したがって基板上１．０μ
ｍのスペースを形成するためのフォトマスク上の５．０
μｍ幅のスペース７の部分の透過率を５０％とすれば、
１．０μｍのスペースパターンと０．５μｍのスペース
パターンを投影基板上に忠実に実現できる。このためフ
ォトマスク上５．０μｍ幅のスペース７の部分にステッ
パーの解像度限界を越えるフォトマスク上１．０μｍの
ラインアンドスペースパターン８を第３図のごとく形成
した。ラインアンドスペースパターンの光体は第１図の
クロムと同じものであるため、従来方法に比べて本発明
のフォトマスクの製作工程が複雑とはならない。またラ
インアンドスペースのデユーティーを変化させることに
より、前述の二側の中間的なスペースパターンに対して
も最適化が可能である。FIG. 3 shows an example of a photomask of the present invention in which a line-and-space pattern with a resolution lower than that of the device is added to the light-transmitting portion. A chromium light shield is etched on the quartz substrate to create spaces 6 and 5,0 with a width of 2.5 μm.
A space 7 having a width of μm is formed. When a space 6 with a width of 2.5 μm is reduced and projected using a 5:l stepper, it becomes 0.
This becomes a 5 μm space pattern, and the 5.0 μm wide space 7 is a 1.0 μm space pattern. 0.5μ
N,
In order to form with 436 nm light through a projection lens of A, 0.54, an exposure amount of 520 mJ/al is required. On the other hand, to form a 1.0 μm space, 260
mJ/at. Therefore, 1.0μ on the board
5.0 on the photomask to form a space of m
If the transmittance of the μm-wide space 7 is 50%, then
A 1.0 μm space pattern and a 0.5 μm space pattern can be faithfully realized on the projection substrate. For this purpose, a line-and-space pattern 8 with a width of 1.0 μm, which exceeds the resolution limit of the stepper, was formed on the photomask in a space 7 with a width of 5.0 μm on the photomask, as shown in FIG. Since the light body of the line and space pattern is the same as the chromium shown in FIG. 1, the manufacturing process of the photomask of the present invention is not complicated compared to the conventional method. Furthermore, by changing the line and space duty, it is possible to optimize the intermediate space pattern between the two sides described above.
発発明の効果
本発明のフォトマスクによれば、露光装置の解像度限界
に近いマスクパターンと同時にそれ以上のサイズのパタ
ーンを忠実に露光基板上に転写することができる。Effects of the Invention According to the photomask of the present invention, it is possible to faithfully transfer a mask pattern close to the resolution limit of an exposure apparatus and a pattern larger than that onto an exposure substrate at the same time.
第１図は本発明の一実施例であるフォトマスクの平面図
、第２図は本発明の他の実施例であるフォトマスクの断
面図、第３図は本発明のフォトマスクのパターンの一例
を示す平面図である。
１・・・・・・クロム遮光体、２・・・・・・３．０μ
ｍ角の開口部、３・・・・・・４．０μｍ角の開口部、
４・・・・・・石英基板、５・・・・・・炭素被膜、６
・・・・・・２．５μｍ幅の開口部、７・・・・・・５
．０μｍ幅の開口部、８・・・・・・１．０μｍ幅の遮
光体。
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第１図
！ クロム遮光体FIG. 1 is a plan view of a photomask according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a photomask according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an example of a pattern of a photomask according to the present invention. FIG. 1...Chrome light shield, 2...3.0μ
m square opening, 3...4.0 μm square opening,
4...Quartz substrate, 5...Carbon coating, 6
...2.5 μm wide opening, 7...5
．． 0 μm wide opening, 8...1.0 μm wide light shield. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and one other person Figure 1! chrome light shield
Claims (2)
３％以上異なる領域から成ることを特徴とするフォトマ
スク。(1) A photomask comprising a region on a transparent substrate where the transmittance of a portion without a light shielding material differs by 3% or more.
の限界解像力より小さいピッチで形成されたパターンを
有することを特徴とするフォトマスク。(2) A photomask characterized by having a pattern formed at least at a pitch smaller than the limiting resolution of an exposure device in a region through which exposing light passes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167172A JPH0455856A (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Photomask |
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| JP2167172A JPH0455856A (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Photomask |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH0455856A true JPH0455856A (en) | 1992-02-24 |
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ID=15844755
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2167172A Pending JPH0455856A (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Photomask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0455856A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60128447A (en) * | 1983-12-14 | 1985-07-09 | Fujitsu Ltd | Photomask |
| JPS62276552A (en) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | Pattern forming mask and method for fabricating electronic device by using it |
| JPS6318351A (en) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | Mask for pattern formation |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2167172A patent/JPH0455856A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60128447A (en) * | 1983-12-14 | 1985-07-09 | Fujitsu Ltd | Photomask |
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