JPS63129619A

JPS63129619A - パタ−ン露光方法およびパタ−ン露光転写用マスク

Info

Publication number: JPS63129619A
Application number: JP61277327A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura; 奥村　勝彌
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-06-02
Also published as: US5045419A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は，半導体装置等の製造に際して使用されるパタ
ーン露光方法およびパターン露光転写用マスクに関する
。

（従来の技術）半導体ウニへ表面に塗布されたフォトレジストに微細な
パターン像を転写する場合，石英などのガラスミスフ上
に所望のパターンの拡大（通常は５倍）像がクロムなど
の金属層によ多形成されたフォトマスクを予め作成し、
このフォトマスクの拡大像をレンズにより縮小して前記
フォトレジストに蕗元転写し，且つステップアンドリピ
ート方式により大面積のウェハ上に所望の微細なパタ−
ン像を転写していく方法が主に採用されている。

上述したような方法は、同一のフｔトマスク像を多数の
ウェハに転写していくメモリなどのようなＬＳ　ＩＣＩ
製造に際しては最も適している。しかし、カスタムＬＳ
Ｉの製造におけるように同一のパターン像を転写するウ
ェア１数が少なく、且つパターン図が決定してからパタ
ーンを転写するまでの期間を短かくする必要が強い場合
には、前述した方法のようにガラスマスクに拡大像を作
成して。

これを転写していたのでは時間が長くかかりすぎていた
。そこで、上記ガラスマスクに拡大像を作成する代わシ
に電子ビーム鈷光装置を利用してウェハに所望のパター
ンを直接に描画していく手法か検討されている。しかし
、この直接描画法では。

装置か高価すぎる点や生産性か余シにも低すぎるなどの
問題かある。

（発明か解決しようとする問題点）本発明は、上記したようにパターンの露光転写を行なう
前に予めガラスマスクに拡大像を形成する方法はパター
ンか決定してから露光転写する工程までの所要時間が長
くなるという問題点を解決すべくなされたもので、任意
のパターン像を容易に作成でき、パターン決定からＮ光
転写１での所要時間を短縮し得るパターン露光方法を提
供することを目的とする。

また１本発明は、上記パターン露光方法に使用するため
の任意のパターン像を容易に作成し得るパターン膳光転
写用マスクを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕。

（問題点を解決するための手段）本発明のパターン露光方法は、光学的なコントラストが
電気的制御により変化可能な光変調マスクを用い、この
光変調マスクの光学的なパターン像を露光対象物に露光
転写させることを特徴とする。

また１本発明のパターン露光転写用マスクは、上記パタ
ーン露光方法に用いられるものであり。

光学的なコントラストが電気的制御により変化可能に構
成されてなることを特徴とする。

（作用）上記パターンｍ元方法に、光変調マスクにより任意のパ
ターン像を容易に作成できるようになυ、パターン決定
から露光転写までの所要時間を短縮することか可能にな
る。

また、上記パターン露光転写用マスクによれば。

従来の半導体ウェハ路光に用いられるガラスマスクに比
べて任意のパターン像を容易に作成することが可能でア
リ、上記パターン露光方法に使用して好適である。

（実施例）以下１図面を参照して本′発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図はパターン露光転写用の光変調マスク１０および
これを用いたパターン露光状態を示しておシ、１１は露
光装置の光源（図示せず）よシ発生されてレンズなどに
より平行に揃えられた平行光＃、１２は前記光変調マス
ク１０から透過したパターン像光線、１３は上記パター
ン像光線１２を透過させると共にパターン像をたとえば
１／１００　　に縮小して投影するためのレンズであり
。

半導体ウニ八１４上に塗布された７ｔトレジスト膜１５
を上Ｂピレンズ１３からの投影像光＃ｉ１６によ如露光
するものである。上記半導体ウエノＳ１４はＸＹステー
ジ（図示せず）上に搭載されており。

このステージはステップアンドリピート方式のパターン
像投影を行なうための駆動制御が行なわれるものであっ
て、ステップアンドリピート方式の露光装置の一部を構
成している。

上記光変調マスク１０は、光学的なコントラストを電気
的手段によって変化させ得るように構成されておシ、そ
の一例としては一対の偏光板２１゜２２間に光学的変調
が可能な透過型の液晶セルプレート２０が挾まれた構造
を有している。この液晶セルプレート２０は、複数個の
セグメントを有し、このセグメントに電気信号を印加し
て光学的なコントラストを変化させて任意のパターン像
を作成し得るようになっている。

ここで、上記液晶セルプレート２０の一例として、カス
タム１．ＳＩ用のコンタクトホールのマスクパターンを
作成する場合について第２図（ａ）、［有］）を参照し
て詳細に説明する。２３．２４はそれぞれ１５Ｑｍｘ１
５Ｑｗｋ、厚さ２ＩＩＩＩのガラス板でアリ。

それぞれの片面にはインジウムと錫の酸化物からなる厚
１ｔｏｏｏＫの透明導電膜が堆積されたのちピッチ１膓
で幅２００μｍの１００本のストライプ群２５．２６か
残るようにパターニングされている。この２枚のガラス
板２３．２４は、それぞれの片面に形成されているスト
ライプ群２５．２６が互いに直交する向きとなシ、且つ
上記ストライフＨ２５、２６Ｏ各−ｍＷ：Ｓ（透明導ｉ
＆を膜端子部）２５’　、２６’以外の部分が相互間に
ｌ□ｃＲｎ　　の間隙を有して対向するように配置され
１図示しないスペーサを介して両者が固定されている。

この場合。

上記ガラス＆２３．２４の各片面（内面）は、後述する
液晶分子２７か配向し易いように表面処理が施されてい
る。そして、上記ガラスｊｌＬ２３ｔ２４相互の間隙部
にネマチック液晶分子２７か注入されて封止されている
。この場＆、前記表面処理によって、液晶分子２１はガ
ラス板２３．２４に平行で且つ９０度旋回した状態で配
列されている。

上記液晶セルプレート２０は、二枚のガラス板の各スト
ライプ群が１ｍピッチの格子状に配列された平面パター
ンを有している。そして、外部から透明導電膜端子部２
５’　、２６’を通じて二枚のガラス板のストライプ間
にｔＯＶの電圧を印加すると、液晶分子２７が電界方向
に配向して光の旋回性が消失し、上記電圧印加を止める
と、液晶分子２７が再び元通りに配列して光の旋回性が
回復する。これらの現象の応答速度は、実測した結果、
１９ｍ秒のオーダであった。

一方、上記液晶セヌプレーに−２０を挾むように配設さ
れた前記一対の偏光板２１．２２は偏光方向が平行にな
るように配置されている。この場合。

前述したように液晶セルプレート２０は電圧印加が行な
われない状態では光を９０度旋回するように製作されて
いるので、上記一対の偏光板２１゜２２を通して光が透
過しないようになっている。

次に、第１図を参照してパターン露光方法について述べ
る。液晶セルプレート２０のガラス板２３．２４それぞ
れの透明導電膜端子部２５′。

２６′にソケット（表示の簡単化のため、一方のガラス
板２３に対応する１個だけを図示している）２８を嵌合
させ、ガラス板２３．２４のストライプ群ｘｓｔｚｅの
うち、それぞれ所望のコンタクトホール形成位置に対応
して選択されるストライプ相互間に１０マの電圧を印加
する。この場合。

一方のガラス板の選択されたストライプには外部電源（
図示せず）から＋５ｖを印加し、他方のガラス板の選択
されたストライプには外部電源（図示せず）から−５マ
を印加する。これによって。

選択されたストライプの交差領域で液晶分子２７がガラ
ス面に垂直に配向して旋光性がなくなる。

したがりて、平行光線１１が上側の偏光板２１の全面に
照射すると、前述したように選択されたストライプ交差
領域のみから光が透過し、下側の偏光板２２を光が透過
する。この光変調マスク１０を透過した光像１２ｔ−レ
ンズ１３で１００分の１に縮小して７１）レジスト膜１
５上に露光転写する。この場合、液晶セルプレート２０
における１００本づつのストライプ相互の交差領域を全
て含む１００ｓｓｘ１００ｓｓの領域により形成されて
いるパターン像は１ＷＸｌ謡の縮小された領域のバター
７像となシ、液晶セルプレート２０における２００μｍ
×２００ｐｍ　のストライプ交差領域が２μｍｘ２μｍ
の微小な像（コンタクトホール像）になる。したがって
、上記１膓×１腸の領域に１０μｍピッチで２μｍ×２
μｍの微小な像のプレイ（コンタクトホールアレイ）を
形成することが可能でイあシ、このコンタクトホールアレー〇うち所望のコンタ
クトホール形成個所にのみフォトレジスト膜１５の無光
が行なわれるように液晶セルプレート２０のストライプ
選択、電圧印加を行なりて露光転写を行なうことが可能
である。そして、上記１ｓ×１鵬の領域の無光が完了す
ると、ウェハ、１４をｌ襲移動させ１次の１ｓｓｘ１ｓ
ｓの領域に所望のコンタクトホールパターン像を無光す
る。

上記したような要領でウェハ１４上の無光か必要な領域
を順次無光していく。

上述したような無光方法によって、直径が、１２５腸の
ウェハ上の必要領域を露光するのに要した時間は約５分
でありた。

即ち、上記パターン露光方法に用いられる光変調マスク
によれば％電気的に光変調を行なうことが可能であυ、
任意のパターン像を容易に作成できるので、パターン変
更を容易に且つ迅速に行なうことができる。したがって
、上記光変調マスクを用いたパターン露光方法によれば
、一枚のウェハ上に棟々のパターン像を露光転写する際
、パターン決定から露光転写までの所要時間を短縮する
ことができ、少量多品種のカスタムＬＳＩを短期間で製
造して納品することができる。また、この場合、ウェハ
直接描画装置に比べて極めて安価なステップアンドリピ
ート方式の露光装置を用いることが可能であυ、極めて
経済的である。

なお、上記実施例では％光変調マスクを１個のみ用いた
が１元変調マスクを複数個用いて一層複雑なパターン像
を転写するようにしてもよい、また、光変調マスクとし
て、一対の偏光板と液晶セルプレートとの組合せを用い
たが、これ以外にエレクトロクロミック現象や電気泳動
現象を用いて光変調を行なうマスクを使用してもよい、
また。

投影露光時の縮小率も光変調マスクの分解能に応じて適
切に選べばよい。

また、本発明４．半導体ウェハ以外のプリント回路基板
、セラミック基板、液晶表示用ガラス基板等にパターン
像を露光転写する場合にも適用可能であυ、パターン像
の縮小転写以外に等倍転写。

拡大転写を行なう場合にも適用可能でラシ、ステップア
ンドリピート露光装置は必らずしも必要としない。

〔発明の効果〕

上述したように本発明のパターン露光方法によれば、任
意のパターン像を電気的制御により容易に作成可能な光
変調マスクを用いるので、パターン決定から露光転写ま
での所要時間を著しく短縮することができ、カスタムＬ
ＳＩ用の半導体ウェハ上にステップアンドリピート方式
によりバターン露光を行なう場合に適用して特に好適で
ある。

また１本発明のパターン露光転写用マスクによれホ、パ
ターン像の変更を容易に且つ迅速に行なうことができる
ので、上記本発明方法に使用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターン露光方法の一実施例によるパ
ターン露光状態を示す図、第２図（１）。（ｂ）は第１図中の光変調マスクの液晶セルプレートを
取り出して示す平面図および側断面図である。１０・・・光変調マスク、１３・φ・レンズ、１４・・
・半導体ウェハ、１５・・・フォトレジスト膜、２１゜
２２・・・偏光＠、ＺＳ、：ａ・・・ガラス板、２５゜
２６・・・ストライプ群（セグメント電極群）、！１５
’。２６′・・・端子部、２７・・・液晶分子、２８・・・
ソケット。出願人代理人　弁理士　　鈴　江　武　彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光学的なコントラストが電気的制御により変化可
能な光変調マスクを用い、この光変調マスクの光学的な
パターン像を露光対象物に露光転写させることを特徴と
するパターン露光方法。
（２）前記光変調マスクの光学的なパターン像をレンズ
により縮小してステップアンドリピート方式により半導
体ウェハ上に露光転写することを特徴とする前記特許請
求の範囲第１項記載のパターン露光方法。
（３）光学的なコントラストか電気的制御により変化す
るように構成され、光学的なパターン像の露光転写に用
いられることを特徴とするパターン露光転写用マスク。
（４）前記光変調マスクは、一対の偏光板間に液晶セル
プレートが挾まれた構造を有し、上記液晶セルプレート
は複数個のセグメント電極のうちの所望のセグメント電
極が選択されて電気信号が印加されることによって光学
的なコントラストが変化するように構成されていること
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のパターン
露光転写用マスク。