(57)【要約】　　　（修正有）【課題】レジストパターン形状の変形、および転写パターンの精度低下を防ぐ。【解決手段】ペリクル枠０３にガス交換用の比較的大きな開口１０５を開け、フォトマスクを脱酸素雰囲気下に置いて、レジストパターン１０１が酸素環境下に置かれないようにして露光を行う。【選択図】　図１
2004146479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記レジストパターン周りを不活性ガス雰囲気下にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記レジストパターン周りの酸素濃度を大気中の酸素濃度より低くした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記レジストパターン周りを窒素ガス雰囲気下にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＫｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＡｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＦ２エキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記フォトマスクの第一の主面には、前記集積回路パターンを覆うようにペリクルが設けられていることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記ペリクルの枠には吸着剤が設けられていることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体集積回路の製造方法において、前記ペリクルの枠には開口が形成されていることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記開口にはフィルタが取り付けられていることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記開口は複数あることを特徴とした半導体集積回路の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記複数の開口は向かい合う位置にあることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１３】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記露光装置の露光室内部を脱酸素環境下にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光室内部に酸素吸着剤が配置されたことを特徴とした半導体集積回路の製造方法。
【請求項１５】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）第一の雰囲気下で保管した前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記レジストパターン周りを前記第一の雰囲気よりも酸素濃度の高い第二の雰囲気下にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であり、かつ、前記第二の雰囲気は大気雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１８】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記レジストパターン周りを第一の雰囲気にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程と、
（ｃ）前記フォトマスクを透過した光を投影することにより、半導体集積回路の第一主面上に形成されたレジスト膜上に、前記集積回路パターンを結像させ、第一のパターンを半導体基板上に作成する工程と、
（ｄ）前記レジストパターン周りを前記第一の雰囲気よりも酸素濃度の高い第二の雰囲気にした状態で前記フォトマスクに露光光を照射する工程と、
（ｅ）前記フォトマスクを透過した光を投影することにより、半導体集積回路の第一主面上に形成されたレジスト膜上に、前記集積回路パターンを結像させ、前記第一のパターンよりも寸法が大きい第二のパターンを半導体基板上に作成する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＫｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＡｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であり、かつ、前記第二の雰囲気は大気雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２３】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、前記フォトマスクには前記集積回路を覆うようにペリクルが設けられ、該ペリクルの枠に開口を有し、
（ａ）前記フォトマスクを露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記フォトマスク上に露光光を照射する工程と、
（ｃ）前記フォトマスクを透過した光を投影することにより、半導体集積回路ウエハの第一の主面上に形成されたフォトレジスト膜上に前記集積回路パターンを結像させることによって前記集積回路パターンを転写する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記開口にはフィルタが取り付けられていることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記開口は複数あることを特徴とした半導体集積回路の製造方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記複数の開口は向かい合う位置にあることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＫｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２８】
請求項２３記載の半導体集積回路の製造方法において、前記露光光がＡｒＦエキシマレーザー光であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項２９】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）露光光としてＡｒＦまたはＦ２エキシマレーザー光を使用する場合は、前記フォトマスクのレジストパターン周りを第一の雰囲気にした状態で露光を行う工程と、
（ｂ）露光光としてＫｒＦまたはｉ線を使用する場合は前記フォトマスクのレジストパターン周りを前記第一の雰囲気よりも酸素濃度の高い第二の雰囲気にした状態で露光を行う工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３１】
請求項２９記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は脱酸素雰囲気であり、かつ、前記第二の雰囲気は大気雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３２】
フォトマスク基板の主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
前記フォトマスクのパターンが金属または金属化合物または無機物である場合には前記パターン周りを第一の雰囲気にした状態で露光を行う工程と、
前記フォトマスクのパターンがレジストである場合にはパターン周りを前記第一の雰囲気よりも酸素濃度の低い第二の雰囲気にした状態で露光を行う工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第二の雰囲気は脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３４】
請求項３２記載の半導体集積回路の製造方法において、前記第一の雰囲気は大気雰囲気であり、かつ、前記第二の雰囲気は脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３５】
フォトマスク基板の主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に露光する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）脱酸素環境下で前記フォトマスクにＡｒＦまたはＦ２エキシマレーザー光の露光光を照射することにより、前記半導体ウエハの第一の主面上に形成されたレジスト膜上に、第一のパターンを作成する工程と、
（ｂ）前記フォトマスクにＫｒＦエキシマレーザー光またはｉ線の露光光を照射することにより、前記半導体ウエハの第一の主面上に形成されたレジスト膜上に、第一のパターンよりも寸法の大きい第二のパターンを作成する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３６】
フォトマスク基板の主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に露光する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクのパターンが金属または金属化合物または無機物であるフォトマスク上に露光光を照射することにより、前記半導体ウエハの第一の主面上に形成されたレジスト膜上に、第一のパターンを作成する工程と、
（ｂ）前記フォトマスクのパターンがレジストであるフォトマスク上に露光光を照射することにより、前記半導体ウエハの第一の主面上に形成されたレジスト膜上に、第一のパターンより寸法の小さい第二のパターンを作成する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の半導体集積回路の製造方法において、前記フォトマスクのパターンがレジストであるフォトマスクの基板上に露光光を照射するときのレジストパターン周りの雰囲気が脱酸素雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３８】
レジストパターンを遮光体あるいは減光体とするフォトマスクの主面上に形成された集積回路パターンを、半導体ウエハ上に転写する半導体集積回路の製造方法であって、
（ａ）前記フォトマスクを、気体をパージする手段を有する露光装置の露光室に設置する工程と、
（ｂ）前記フォトマスクに露光光を照射する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【請求項３９】
請求項３８記載の半導体集積回路の製造方法であって、前記気体は脱酸素雰囲気又は不活性ガス雰囲気または窒素ガス雰囲気であることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置、超電導装置、マイクロマシン、ＴＦＴ、配線基板等の電子装置の製造方法に関し、特に、半導体集積回路装置の製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造においては、微細パターンをウェハ上に形成する手段として、リソグラフィ技術が用いられる。リソグラフィ技術においては、主に投影露光装置が用いられ、投影露光装置に装着したフォトマスク（マスク）のパターンをウェハ上に転写してデバイスパターンを形成する。
【０００３】
通常のマスクは、透明なマスク基板上に形成されたクロム（Ｃｒ）等のような遮光性を有する金属膜あるいはＭｏＳｉ、ＺｒＳｉＯまたはＳｉＮ等のような減光性または遮光性を有する無機膜を加工して作製される。すなわち、通常のマスクは、透明なマスク基板上に上記金属膜あるいは無機膜が所望の形状で形成されて構成されている。
【０００４】
この金属膜または無機膜は、通常、スパッタリング法で形成される。その金属膜の加工方法は例えば次のとおりである。すなわち、まず、金属膜上にレジスト膜を塗布した後、そのレジスト膜に所望のパターンを描画する。続いて、現像により所望の形状のレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスキング層としてドライエッチングやウエットエッチングで金属膜を加工する。その後、レジストパターンを除去した後、洗浄等を行い、所望の形状の上記金属膜からなる遮光パターンを透明なマスク基板上に形成する。無機膜を用いたマスクも同様の工程で製造される。
【０００５】
しかし、この構成のマスクでは、製造工程数が多く、コストが高くなる問題がある。このマスクの製造工程の簡略化および低コスト化を目的として、たとえば特開平５−２８９３０７号公報においては、遮光体をレジスト膜で形成する、いわゆるレジストマスク法が開示されている。この方法は、通常の電子線感応レジスト膜や感光性レジスト膜が波長２００ｎｍ程度以下の真空紫外光を遮光する性質を利用したものである。この方法によれば遮光膜のエッチング工程やレジスト膜の除去工程が不要となり、マスクのコスト削減、工程の簡略化によるＴＡＴの短縮が可能となる。近年は、半導体集積回路装置の開発競争が進みデバイスデバッグを加速する必要から複数枚のマスクが必要となり、マスクを低コストかつ短期間で作製する必要性が高まっている。特に、少量多品種のシステムＬＳＩの需要が高まっているため、この要求は更に強まっている。これらの観点からマスクを短期間で製造することやマスクのコストを下げることが益々要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
レジストマスクはコスト削減、ＴＡＴ短縮に大きな効果があるが、遮光体であるレジスト膜は有機物であるため反応しやすい性質を有している。詳細評価の結果、特にＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザーなどの短波長の光を繰り返し露光することによってパターンが変形することが分かった。このようなレジストパターン形状の変形、および光の吸収、位相差の変化による転写パターンの精度低下を防ぐことが、本発明が解決しようとしている課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、フォトマスクのレジストパターン周りの雰囲気を不活性ガス下あるいは脱酸素下とし、露光する。
上記環境下とするため、フォトマスクに取り付けられたペリクルのフレームにガス交換用の開口を開け、フォトマスクを不活性ガス下あるいは脱酸素雰囲気下に置く。あるいはレチクルケース、レチクルストッカ、レチクル搬送系および露光時レチクル載置場所の雰囲気を不活性ガス下あるいは脱酸素下とする。
露光光照射耐性を詳細に調べた結果、光がレジスト遮光体パターンに照射されると表面から反応が進み、膜減りが起っていることが分かった。さらに検討を加えた結果、露光装置のマスク周辺は大気雰囲気であるため、ＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザーなどの短波長の光の照射することにより発生した活性酸素が膜厚変化、および寸法変化を引き起こすことを見い出した。つまり、膜厚変化等は、活性酸素によるエッチングを主反応としたレジストの表面反応によることが明らかになった。そこで、活性酸素を露光環境から低減させることにより、膜厚変化等の問題点を解消しようとした。ところが、フォトマスクには異物付着を防止するペリクルがはられているため、ペリクル内には酸素が残る。フォトマスクを不活性ガス環境においてもペリクル内のガス交換は十分進まず、レジストパターンは活性酸素による反応が避けられない。そこでペリクル枠にガス交換用の比較的大きな開口を開け、またフォトマスクを脱酸素雰囲気下に置いて、レジストパターンが酸素環境下に置かれないようにした。また第２の方法ではレチクルの保管から露光に至るまで脱酸素環境下において上記問題を解決した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により、発明の詳細を説明する。
（実施の形態１）
第１の実施例を図１から６を用いて説明する。第１図は本実施例で用いたフォトマスクを上面から見た構造図で、第２図は第１図に示されたＡ−Ａ’間の断面構造を、第３図は第１図に示されたＣ側から見た側面図を、そして第４図は第１図に示されたＢ−Ｂ’間の断面構造を示す。第１図に示されているように、石英ガラス基板１００の上にレジストからなる回路パターン（ウエハ用合わせマークパターンを含む）１０１、レジストからなる遮光帯１０２、ペリクル枠１０３、およびマスク合わせ用のアライメントマーク１０６が形成されている。ここでは遮光帯１０２およびアライメントマーク１０６はレジストで形成されているが、Ｃｒなどのメタル、ＭｏＳｉなどの金属化合物、あるいはＰｏｌｙ　Ｓｉなどの無機物で形成されていてもよい。回路パターン１０１もその一部がＣｒなどのメタルで形成されていてもよい。レジストとしてはノボラック樹脂をベース樹脂とした通常の化学増幅系ＥＢレジストを用いた。但しこれに限るものではなく、フェノール樹脂などをベース樹脂としたレジスト等でもかまわない。図２に示されるように、ペリクル枠の上にはペリクル１０４が貼られている。ペリクル枠１０３には大型の開口１０５が対角方向に設けられ、ペリクル内外との十分な通気性が確保されている。通常のＣｒマスクにも気圧調整用にペリクル枠に開口が形成されているが、気圧調整が目的のため狭窄部の開口の大きさは１ｍｍ×１ｍｍ程度の小さなもので、しかも通常開口は１個所のみである。ここでは十分な通気性を確保するため開口を対角方向の２個所とし、しかもその狭窄部の開口の大きさを高さ４ｍｍ幅８０ｍｍという大きなものとした。この大きさは一例に過ぎないが、ペリクル枠の強度が確保できる限り大きなものが望ましい。また開口は一例として対角方向に取り付けているが、これに限られず、対向方向等の向かい合う方向や隣り合う方向であってもよい。このように２以上の開口があることによりペリクル枠内の不活性ガス置換を速め、且つ面内分布を少なく均一に置換するために有効であった。さらに三方、あるいは四方というふうに開口をより多く取り付けることはガス置換が短時間に且つ均一性高く進むので、レジストパターンの耐光性向上に有効である。さらに、本実施例では、矩形状のマスクを想定しているが、マスクは矩形状であることに限られない。例えば、多角形や円形等の形状でもよく、そのようなマスクを使用する場合にも、上記のように開口を向かい合うようにに作成することや開口を複数設けること等がペリクル内のガス置換に有効である。さらに、ペリクル内のガス置換のためには単なる開口でも良いが、ペリクル内にパーティクルが進入することを防止するためと、レジストパターン１０１から時として出てくるデブリスがペリクル外部に進出することを防止するために、フィルタを設けておくことが望ましい。なお、フィルタは、１重構造であってもよいが、第５図に示すように２重、３重というように多重構造になっていることにより、パーティクル及びデブリスの出入がより防げるため、有効である。また、この種のデブリス等は静電吸着され易いため、静電吸着機能を持ったフィルタが異物低減のために望ましい。実際、静電吸着機能を持ったフィルタ���取り付けたところ使用時の異物増加数は無視できる程度であった。またペリクル枠の内面等のペリクル内部には粘着剤が被着されていることが望ましい。通気性が確保されているためペルクル枠内でパーティクルが舞いやすいためである。アライメントマーク１０６は本実施例ではペリクル枠の外に設けた。但しこれは一例で露光装置の構成によってはアライメントマークはペリクル枠の内側に設置される。ペリクル枠の内側にあるか外側にあるかは本質的な問題ではない。このマスクをＮ２パージが行われた外気の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となる環境下に置き、１０分放置した後に露光を行った。露光光としては波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いた。その結果通常のレジストを遮光体としたレジストマスクに比べ、露光経歴（露光枚数）による転写寸法の変化は約１／３に小さくなり、転写精度が向上することが確かめられた。なお、ここでは露光光として、ＡｒＦエキシマレーザー光を用いたが、露光光はこれに限られず、ＫｒＦエキシマレーザー光やＦ２エキシマレーザー光等も考えられる。また、ここでは窒素パージによって酸素濃度を下げる方法をとったが、酸素吸着材を使って酸素濃度を下げてもよい。また窒素に限らず、ヘリウムやネオン、アルゴンなどの不活性ガスを用いてもよい。この中で窒素は安価という特長があり、ヘリウムは温度による屈折率変化が少なく、マスク合わせを行うときのマークパターン検出精度が高まるなどの効果もある。
図６に照射耐性向上の一例を示す。この図はマスクにＫｒＦまたはＡｒＦエキシマレーザ光を照射したときのマスク上のパターン寸法の変化を示したものである。いずれの露光光源を用いても従来法よりも本発明の方がパターン寸法の変化量が小さい。例えば、マスク上のパターン寸法に要求される寸法変化量が２０ｎｍであったとすると、ＡｒＦエキシマレーザー光を照射した場合、従来のレジストマスクでは約３３Ｊ／ｃｍ２の照射が限界であるが、本発明により約１００Ｊ／ｃｍ２の照射が可能となる。３３Ｊ／ｃｍ２は８インチウエハで約５００枚分の露光に相当し、１００Ｊ／ｃｍ２は８インチウエハで約１５００枚の露光に相当する。一方、ＫｒＦエキシマレーザー光を照射した場合、従来のレジストマスクでは、約２５０Ｊ／ｃｍ２の照射が限界であるが、本発明により約７５０Ｊ／ｃｍ２の照射が可能となる。なお、本実施例は、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下としているが、この濃度に限られず、脱酸素雰囲気にすることが肝要である。脱酸素雰囲気とは、酸素濃度が空気中よりも低い濃度である雰囲気をいい、好ましくは酸素濃度が全体の１００ｐｐｍ以下である雰囲気をいうが、マスクの使用回数、露光装置のコスト、ウエハ上に形成するパターンによっては１％以下や３％以下あるいは１０％以下であってもよい。また、雰囲気としては露光光が透過でき、活性物質を発生しないものであれば窒素ガス雰囲気でなくともよく、不活性ガス雰囲気でもよい。不活性ガス雰囲気とは、本願では、希ガス雰囲気を主成分とするガスをいい、好ましくは、希ガスの濃度が全体の９９．９％以上である雰囲気をいうが、マスクの使用回数によっては９９％以上や９７％以上あるいは９０％以上であってもよい。希ガスには、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎ等があげられる。また、脱酸素化することにより、本願発明の更なる効果を期待できる。また、窒素ガス雰囲気とは、窒素濃度が空気よりも高い濃度である雰囲気をいい、好ましくは窒素濃度が全体の９９．９％以上である雰囲気をいうが、マスクの使用回数によっては９９％以上や９７％以上あるいは９０％以上であってもよい。また、脱酸素化することにより、本願発明の更なる効果を期待できる。
（実施の形態２）
第２の実施の形態では、レジストマスクを酸素の少ない環境に置き、レジストパターンの変形を防止する方法を示す。
【０００９】
図７は本発明を実施する装置の構成を示す図である。ＡｒＦエキシマレーザ（図示せず）から発した光２０１は、光源絞り部２０２やコンデンサレンズ２０３〜２０５を介してマスクステージ２３４上に置かれたマスク２０６を照明し、マスク２０６上に描かれているパターンは、投影レンズ２０７による結像作用でウエハステージ２０９上に置かれたウエハ２０８に転写される。本装置にはマスク露光室２１０、マスク搬送室２１１、マスクストッカ２１２およびマスク受け入れ前室２１３があり、各部屋にはシャッタ２１４、２１５、２１６および２１７が設置され、雰囲気環境を隔離できるようになっている。各部屋には窒素ガスパージシステム２１８、２１９、２２０および２２１と、酸素ガス濃度モニタ２２２、２２３、２２４および２２５が設けられている。さらに、各部屋には、酸素吸着剤２２６、２２７、２２８、２２９が配置されている。窒素ガスパージシステムは、稼働当初は、雰囲気ガスを排気してその分窒素ガスを送り込むが、酸素濃度が所定の値を下回った状態になると窒素ガス循環モードに切り替わり、酸素は吸着材で吸収し、その濃度が増えないように制御するシステムとなっている。また酸素濃度が所定の値を越えると、排気と窒素ガス送気をともに行う強制換気モードに切り替わって短時間で酸素濃度を下げる機構となっている。酸素吸着材としては還元性鉄粉を用いた。脱酸素剤と使用されている固体のものはすべて使用できるが、還元性のものが好ましく、その適当な例としては、還元性を有する金属粉、例えば還元性鉄、還元性亜鉛、還元性錫粉；金属低位酸化物、例えば酸化第一鉄、四三酸化鉄、更に還元性金属化合物、例えば炭化鉄、ケイ素鉄、鉄カルボニル、水酸化鉄；などの１種または組合せたものを主成分としたものが挙げられ、これらは必要に応じてアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、第三リン酸塩、第二リン酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、更に活性炭、活性アルミナ、活性白土のような助剤と組合せて使用することもできる。また多価フェノールを骨格内に有する高分子化合物、例えば多価フェノール含有フェノール・アルデヒド樹脂等も用いることができる。さらに、アスコルビン酸、エリソルビン酸、ヒドロキシカルボン酸あるいはそれらの塩類等も用いることができる。これらの高分子化合物や酸類はウエハプロセスに金属汚染をもたらすことがないため、特にマスク露光室とウエハ露光部との雰囲気上の隔壁が十分でない場合は有効である。マスク受け入れ前室２１３を除き、通常マスク露光室２１０、マスク搬送室２１１およびマスクストッカ２１２の雰囲気は窒素に置換し、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に下げておく。
この酸素吸着材を用いた機構により酸素濃度の低い環境を少ない窒素ガスで作ることができるとともに、エネルギー消費を少なくすることができる。マスク露光室内の酸素吸着材の配置は、レジストに近ければ近いほどその効果が大きいが、酸素を吸着した際の発熱等を考えると、レジストから離れた位置に配置した方がよい。なお、この酸素吸着剤は、各部屋に配置されているが、酸素吸着剤は、全ての部屋に配置しなくてもよい。さらに、脱酸素化が行えるならば、上記例に限定されず、酸素吸着剤のみで脱酸素化をする方法、稼動当初のみ、露光室内部を窒素ガスをパージする方法やマスクを切り替えるごとに窒素ガスをパージする方法、常に窒素ガスパージを行う方法、酸素濃度が所定の値を上回った状態になったときのみ窒素ガスをパージする方法、さらに、これらの組み合わせてもよい。この装置を用いて露光を行うときの工程を図８に示し、図７を参照しながらその露光手順を説明する。まずストッカ２１２にすでに置かれているマスクを使って露光を行うのか、新規なマスクを使って露光を行うのかを判断する（３０１）。ストッカに置かれていない場合、マスク受入口であるシャッタ２１７を開いて前室２１３にマスクを持ち込む（３０２）。このときマスクストッカ２１２との間にあるシャッタ２１６は閉じておく。ここではマスクとしてレジストを遮光体としたレジストマスクを用いた。このマスクのペリクル枠には０．５ｍｍ×０．５ｍｍという小さなオリフィスが１個所空いているだけで、さらにそのオリフィスの上にはポアサイズ０．０５μｍのフィルタが取り付けてある。
その後前室２１３内を窒素パージシステム２２１で強制的に窒素雰囲気に置換する（３０３）。ガス交換の様子を酸素モニタ２２５でモニタし、酸素が５０ｐｐｍ以下になったところで、シャッタ２１６を開き（３０４）、マスクストッカ２１２にマスクを移送する（３０５）。
ここでは前室の雰囲気制御に４０分ほどかかった。マスクの移送が終わったらシャッタ２１６を閉じる（３０６）。マスクストッカ２１２内の酸素量は酸素モニタ２２４で常にモニタし、パージシステム２２０を使って酸素濃度が所望の値以下になるようにコントロールする。ここでは酸素濃度１００ｐｐｍ以下となるように制御した。次ぎにマスクストッカの棚に置かれている所望のマスクを選択し（３０７）、シャッタ２１５を開いて（３０８）、搬送ロボット２３０にマスクを載せて搬送室２１１にマスクを運び（３０９）、運んだ後にシャッタ２１５を閉じる（３１０）。なお、所望のマスクがすでにストッカ２１２内に置かれている場合はこのマスク選択の工程（３０７）から進める。
次ぎに、シャッタ２１４を開いて（３１１）、マスク露光室２１０にマスクを搬送し（３１２）、マスク２０６をマスクステージ２３４上に載せ、真空吸着する。シャッタ２１４を閉じ（３１３）、露光室の酸素濃度をモニタ２２２によりチェックする（３１４）。酸素濃度が所定の値を超えた場合、窒素パージシステム２１８を強制換気モードに切り替え、酸素濃度を下げる（３１５）。酸素濃度が所定の値以下である場合、通常の方法で露光を行う（３１６）。なおここでは酸素濃度の基準を５０ｐｐｍ以下とした。
露光終了後はシャッタ２１４を開いて（３１７）、マスクを搬送室２１１に移し（３１８）、シャッタ２１４を閉じる（３１９）。さらにシャッタ２１５を開いて（３２０）、ストッカ２１２にマスクを移送し（３２１）、シャッタ２１５を閉じて（３２２）、マスクを酸素の極めて少ない窒素雰囲気となっているストッカに保管しておく。
ここではフィルタに開口数が１つのレジストマスクを用いたが、前室を設け、かつ各部屋毎に仕切りを設けて窒素置換を行っているため、窒素置換が進み露光照射耐性が向上した。ペリクル内の窒素置換は小さなフィルタを通して行なわれるとともに、ペリクル自体も窒素透過性があるため、実施の形態１のマスクに比べると置換にかかる時間はかかるものの、露光照射耐性を向上させることが可能となった。なお、さらに時間はかかるが、ペリクル枠に開口がなくとも、ペリクル自体の窒素透過性により窒素置換は可能である。また、ストッカにおかれているマスクを使う場合は前室のガス置換作業がないため、効率がよい。この方法はストッカ内に置かれたマスクを主に使う場合に特に有効である。また、本実施形態は、マスク露光室、マスク搬送室、マスクストッカ及びマスク受け入れ前室を有する工程を示したが、これに限られず、例えばマスク受け入れ前室またはマスク搬送室が省略されている工程等も考えられる。また、マスクストッカが第一ストッカと第二ストッカと分かれている場合等も考えられる。なお、ここでは窒素置換の場合を示したが、酸素濃度が十分低いことが肝要であり、実施の形態２に記載されている酸素吸着剤等を用いてもよい。本実施例は、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下としているが、この濃度に限られず、マスク及び露光装置のコストやウエハ上に形成するパターンに応じて変更可能である。雰囲気としては露光光が透過でき、活性物質を発生しないものであれば窒素雰囲気でなくともよい。例えばヘリウムやネオンなどの不活性ガスも有用である。特にヘリウムは温度変化に対する屈折率変化が少なく、高精度の露光や合わせを行うのに適している。一方、窒素は取り扱い容易で、安価という特長がある。
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１の専用のフィルタを付けたマスクと実施の形態２の露光装置を用いた。この場合ペリクル内の置換効率が高いので前室での置換時間が５分で済み、多数の新規マスクを使う場合に特に効果的であった。
（実施の形態４）
装置図である図９と処理工程を示す工程フロー図１０を用いて第４の実施例を説明する。
【００１０】
第４の実施の形態で用いた装置は、図９に示すように、実施の形態２で用いた装置から露光室と搬送室を仕切るシャッタ２１４と搬送室とストッカを仕切るシャッタ２１５を省いた装置である。使用するマスクは実施の形態１で述べた専用の大型フィルタを複数取り付けたレジストマスクとした。
この装置を用いて露光を行うときの工程を図１０に示し、図９を参照しながらその露光手順を説明する。まずストッカ２１２にすでに置かれているマスクを使って露光を行うのか、新規なマスクを使って露光を行うのかを判断する（３５１）。ストッカに置かれていないマスクを使う場合、マスク受入口であるシャッタ２１７を開いて前室２１３にマスクを持ち込む（３５２）。このときマスクストッカ２１２との間にあるシャッタ２１６は閉じておく。
その後前室２１３内を窒素パージシステム２２１で強制的に窒素雰囲気に置換する（３５３）。ガス交換の様子を酸素モニタ２２５でモニタし、酸素が１００ｐｐｍ以下になったところで、シャッタ２１６を開き（３５４）、マスクストッカ２１２にマスクを移送する（３５５）。
前室２１３の雰囲気制御は４分であった。マスクの移送が終わったらシャッタ２１６を閉じる（３５６）。マスクストッカ２１２内の酸素量は酸素モニタ２２４で常にモニタし、パージシステム２２０を使って酸素濃度が所望の値以下になるようにコントロールする。ここでは酸素濃度１００ｐｐｍ以下となるように制御した。次ぎにマスクストッカの棚に置かれている所望のマスクを選択し（３５７）、搬送ロボット２３０にマスクを載せて搬送室２１１を介して（３５８）、マスク露光室２１０にマスクを搬送し（３５９）、マスク２０６をマスクステージ２３４上に載せ、真空吸着する。また、露光室の酸素濃度をモニタ２２２によりチェックする（３６０）。酸素濃度が所定の値を超えた場合、窒素パージシステム２１８を強制換気モードに切り替え、酸素濃度を下げる（３６１）。酸素濃度が所定の値以下である場合、通常の方法で露光を行う（３６２）。なおここでは酸素濃度の基準を１００ｐｐｍ以下とした。
露光終了後はマスクを搬送室２１１を介して（３６３）、ストッカ２１２にマスクを移送し（３６４）、窒素雰囲気に制御されているストッカに保管しておく。
この方法は酸素の少ない環境下で露光を行えるので露光照射耐性が高く、露光処理数によって転写寸法が変わるという精度低下の問題が少なかった。また、シャッタが少なく、特にストッカと露光室間にはシャッタがないのでマスク入れ替えが容易であった。さらに実施の形態１のマスクを使うことによりペリクル内とマスクの置かれている部屋の雰囲気とで、酸素濃度の差が少なく、したがって酸素モニタの値が比較的大きな値で露光を行っても十分な照射耐性が得られるため、環境制御に要する時間と、エネルギーおよび消費ガスを少なくすることが可能となった。なお、本実施例では搬送室とストッカの間および露光室と搬送室の間に隔壁を設けていない場合を示したが、これに限られず、例えば、ストッカとマスク搬送室間のみに隔壁がない場合等、各部屋の間に隔壁を設けていないものを含む。さらに、隔壁を設けていない部屋間に窒素ガスによるエアカーテンを設けると酸素濃度をさらに容易に下げることができる。また露光室の窒素パージシステム２１８と酸素モニタ２２２、または搬送室の窒素パージシステム２１９と酸素モニタ２２３、またはマスクストッカの窒素パージシステム２２０と酸素モニタ２２４は省くこともできる。なお、ここでは窒素置換の場合を示すが、酸素濃度が十分低いことが肝要であり、実施の形態２に記載されている酸素吸着剤等を用いてもよい。本実施例は、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下としているが、この濃度に限られず、マスク及び露光装置のコストやウエハ上に形成するパターンに応じて変更可能である。また、雰囲気としては露光光が透過でき、脱酸素化等され、活性物質を発生しないものであればよく、例えばヘリウムやネオンなどの不活性ガスも有用である。特にヘリウムは温度変化に対する屈折率変化が少なく、高精度の露光や合わせを行うのに適している。一方、窒素は取り扱い容易で、安価という特長がある。
（実施の形態５）
実施の形態１のフォトマスクを適用し、半導体デバイスの製造を行なった。ここで製造したものはツイン・ウエル方式のＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＭＩＳ）回路を有する半導体集積回路装置で、その製造工程を図１１を用いて説明する。
【００１１】
図１１は、その製造工程中における半導体ウエハ３の要部断面図である。半導体ウエハ３を構成する半導体基板３ｓは、例えばｎ−型の平面が円形状のＳｉ単結晶からなる。その上部には、例えばｎウエル６ｎおよびｐウエル６ｐが形成されている。ｎウエル６ｎには、例えばｎ型不純物のリンまたはＡｓが導入されている。また、ｐウエル６ｐには、例えばｐ型不純物のホウ素が導入されている。ｎウエルおよびｐウエルは以下のようにして形成する。まず半導体基板３ｓ上にマスク合わせ用のウエハアライメントマークを形成する。（図示せず）このウエハアライメントマークは選択酸化工程を付加してウエル形成時に作成することもできる。その後図１１（ａ）　に示すように半導体基板３ｓ上に酸化膜１７を形成し、引き続きインプラマスク用のレジストパターン１８を酸化膜１７上に形成する。その後リンをインプラした。このインプラマスク用レジストパターン１８の形成には、通常のＣｒを遮光体としたフォトマスクを用いた。
その後アッシャを行ってレジスト１８を除去し、酸化膜１７を除去した後、図１１（ｂ）に示すように半導体基板３ｓ上に酸化膜１９を形成し、引き続きインプラマスク用のレジストパターン２０を酸化膜１９上に形成する。その後、ホウ素をインプラした。このインプラマスク用レジストパターン２０の形成にも通常のＣｒを遮光体としたフォトマスクを用いた。Ｃｒマスクは単位枚数あたりのコストは高いが、レジストマスクに比べ耐性があり、露光雰囲気を脱酸素雰囲気にする等の制御が比較的必要なく、大気中でも露光できるためウエル部のように汎用性ある部分の作成には有用である。また、これらのインプラ用のマスクは対象線幅がウエハ上０．８μｍ（マスク上３．２μｍ）と比較的大きく、要求精度もその対象寸法に対し±１５％と比較的大きいことから、Ｃｒマスクでも製造コスト全体に与える影響は小さい。その後、レジスト２０と酸化膜１９を除去し、半導体基板３ｓの主面（第１の主面）に、例えば酸化シリコン膜からなる分離用のフィールド絶縁膜７を溝型アイソレーションの形で形成した。（図１１（ｃ））なお、アイソレーション方法としてはＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ　Ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）法を用いてもよい。但し、ＬＯＣＯＳ法ではバーズビークが伸びるなどの理由によってレイアウト寸法が大きくなるという問題がある。このアイソレーション作製時のフォトマスクには実施の形態１で示したレジストを遮光体としたフィルタ付のフォトマスクを用いた。
このフィールド絶縁膜７によって囲まれた活性領域には、ｎＭＩＳ　ＱｎおよびｐＭＩＳＱｐが形成されている。ｎＭＩＳ　ＱｎおよびｐＭＩＳ　Ｑｐのゲート絶縁膜８は、例えば酸化シリコン膜からなり、熱酸化法等によって形成されている。また、ｎＭＩＳ　ＱｎおよびｐＭＩＳ　Ｑｐのゲート電極９は、例えば低抵抗ポリシリコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等によって堆積した後、その膜を、ＡｒＦエキシマレーザ光、縮小投影露光装置および実施の形態１で示したレジストを遮光体としたフィルタ付のマスクを用いてリソグラフィを行い、その後エッチングを行って形成されている。通常のレジストを遮光体としたマスクは、Ｃｒマスクに比べ低コストで高精度のパターンが形成でき、さらにマスクコストが下がるという利点があり、実施の形態１で示したレジストを遮光体としたフィルタ付のマスクは、従来のレジストマスクと比較して露光光の照射による耐性が著しく向上しているために、露光によるマスクパターンの膜ベリおよび寸法変化が生じない長寿命のマスクであり、半導体集積回路の量産の際、ゲート加工を精度よく行なうことが可能となる。このような長寿命のレジストマスクを用いてマスクパターン、特にゲート電極が精度良く加工できることは、半導体集積回路を量産する上で特に効果が大きかった。なお、上記ゲート電極９は、例えば低抵抗ポリシリコンの単体膜で形成されることに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば低抵抗ポリシリコン膜上にタングステンシリサイドやコバルトシリサイド等のようなシリサイド層を設けてなる、いわゆるポリサイド構造としても良いし、例えば低抵抗ポリシリコン膜上に、窒化チタンや窒化タングステン等のようなバリア導体膜を介してタングステン等のような金属腹を設けてなる、いわゆるポリメタル構造としてもよい。
ｎＭＩＳ　Ｑｎの半導体領域１０は、例えばリンまたはヒ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体基板３ｓにイオン注入法等によって導入することにより、ゲート電極９に対して自己整合的に形成されている。また、ｐＭＩＳ　Ｑｐの半導体領域１１は、例えばホウ素を、ゲート電極９をマスクとして半導体基板３ｓにイオン注入法等によって導入することにより、ゲート電極９に対して自己整合的に形成されている。
【００１２】
まず、このような半導体基板３ｓ上に、図１１（ｄ）に示すように、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１２をＣＶＤ法等によって堆積した後、その上面にポリシリコン膜をＣＶＤ法等によって堆積する。続いて、そのポリシリコン膜を、　実施の形態１のフォトマスクを用いてリソグラフィをおこない、エッチングしてパターニングした後、そのパターニングされたポリシリコン膜の所定領域に不純物を導入することにより、ポリシリコン膜からなる配線１３Ｌおよび抵抗１３Ｒを形成する。
【００１３】
その後、図１１（ｅ）に示すように、半導体基板３ｓ上に、例えば酸化シリコン膜１４をＣＶＤ法等によって堆積した後、層間絶縁膜１２および酸化シリコン膜１４に半導体領域１０，１１および配線１３Ｌの一部が露出するような接続孔１５を実施の形態１記載のレジストを遮光体としたフォトマスクを用いてリソグラフィを行い、エッチングして穿孔する。
【００１４】
さらに、半導体基板３ｓ上に、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびタングステン（Ｗ）からなる金属膜をスパッタリング法およびＣＶＤ法により順次堆積した後、その金属膜を実施の形態１に記載のレジストを遮光体としたフォトマスクを用いてリソグラフィを行い、エッチングすることにより、図１１（ｆ）に示すように、第１層配線１６Ｌ１　を形成する。これ以降は、第１層配線１６Ｌ１と同様に第２層配線以降を形成し、半導体集積回路装置を製造する。
【００１５】
本実施例では、マスクの汎用性やパターンサイズの大きさ等に合わせてＣｒマスクとレジストマスクを組み合わせて使用することにより、マスクコストを削減することができた。さらに、本実施例では、実施の形態１に記載のレジストを遮光体に用いたフィルタ付の７枚使用したが、このマスクは劣化寿命が長いため、マスク再作製の必要がなく、マスクコストを大幅に削減することが出来た。また、マスクや露光装置は実施の形態１に記載されたものに限られない。例えば、実施の形態２、３、４記載のマスク及び露光装置を用いてもよい。また、レジストマスクを用いる場合、露光光源が特にＡｒＦまたはＦ２エキシマレーザー光等のように短波長で使用する場合には、実施の形態１に記載されているように脱酸素環境下で露光する必要があるが、露光光源がＫｒＦエキシマレーザー光，ｉ線等のように長波長である場合には、雰囲気は大気中であっても脱酸素環境下であってもよい。ただし、大気中で露光を行う装置の方が簡便であり、露光装置のコスト面では有用である。
本実施例は、半導体デバイス作製の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、最もパターンサイズの小さいゲート部のみをレジストマスクを用いて露光した場合等、Ｃｒマスクとレジストマスクをパターンサイズにより適宜選択して使用できればよい。ただし、Ｃｒマスクは、エッチングの性質上、レジストパターン寸法と最終的に形成されるＣｒパターンとの寸法シフトが生じるため、より微細化が進むとレチクルの加工精度が無視できなくなるという問題を有している。したがって、特に微細パターンを含むパターンを形成する際には、レジストマスクを用いた方がコストの面では有用である。本実施例では、特にＣｒマスクの場合を記載したが、マスクのパターン材料は、Ｃｒに限られず、金属膜あるいは無機膜を用いてもよい。
（実施の形態６）
第６の実施の形態はマスク集中保管を行う露光システムに関するもので、その概要を示した図１２を用いて説明する。本露光システムはマスク集中保管庫４０７、搬送レール４１０、マスク搬送ボックス４１１、個別マスク保管庫４１３および露光装置部４１６で主に構成されている。集中マスク保管庫には前室４０２が付き、集中保管庫と前室の間にはシャッタ４０６があって、雰囲気ガスの出入りを遮断することができる構造になっている。また前室にはマスクを外部と出し入れするときに使うシャッタ４０１が設けられている。前室には実施の形態２と同様に窒素ガスパージシステム４０３が設けられ、前室４０２の酸素濃度は酸素モニタ４０５でモニタされ、その情報は窒素ガスパージシステム４０３の制御に使われる。集中保管庫４０７にも酸素濃度モニタ４１７と窒素ガスパージシステム４０４が設けられ、集中保管庫内の酸素濃度が所定のレベル以下に保たれている。集中保管庫４０７と個別保管庫４１３は搬送レール４１０で繋がれていて、搬送レールの上をマスク搬送ボックス４１１がシャトルのように走る構成となっている。集中保管庫４０７及び個別保管庫４１３にはマスク搬送ボックス４１１とのドッキングポートが設けられており、ドッキングすると保管庫側のシャッタ４０９あるいは４１４と、ボックス側のシャッタ４１２がともに開いてマスク４００を受け渡しする。このとき保管庫やボックス内に外気は進入しない構造となっている。個別保管庫４１３にも窒素ガスパージシステム４１８と酸素モニタ４１９が設けられ保管庫内の酸素濃度が所定のレベル以下に保たれている。個別保管庫４１３と露光装置部４１６は搬送室４１５で繋がれている。本実施例では個別保管庫から露光装置部に至る詳細な構成は実施の形態４の装置に準拠しているがこれに限られず、実施の形態２または３記載の装置を用いてもよい。個別保管庫はバッファ的役割で１０枚程度のマスクを仮置きし、当面使わないマスクは集中保管庫にストックしておく。本システムでは集中保管庫４０７から露光装置部４１６に至るまで雰囲気ガスを一旦窒素に置換すると基本的に窒素雰囲気に保たれる。すなわち立ち上げが終わって定常状態になると酸素濃度を下げるのに必要な窒素ガスの消費やそのためのエネルギー消費が極めて少なくなる。また雰囲気ガス環境を整えるための待ち時間がかかることなく、マスクをスムーズに移動できるためマスクの移し替えに必要な時間も短縮できる。この構成のシステムでは前室４０６での受け入れに時間がかかるが気圧調整用の穴の空いていないペリクル枠または気圧調整用の穴が１つ空いたペリクル枠を使用したレジストマスクを使用してもペリクル内を酸素濃度の低い窒素雰囲気にすることができるため、照射耐性が向上し、露光処理に対する寸法精度が向上した。これはペリクル膜にレートは遅いが窒素を透過する性質があるためである。本実施の形態１で示したマスクを用いた場合は前室４０２での受入時間が短く、入荷したマスクをすぐに露光でき、ＴＡＴ短縮効果が高まる。本露光システムをＡｒＦおよびＦ２エキシマレーザー光露光に適用した。ＡｒＦやＦ２エキシマレーザー光露光では、Ｏ２がある中で露光すると、発生した活性酸素によりレジストマスクのレジストがエッチングされ寸法が変わる。本システムでは酸素レスの環境での露光となるため、この問題を解決できる。
またＡｒＦリソグラフィには本露光システムを用い、ＫｒＦリソグラフィやｉ線リソグラフィには露光環境が大気である従来システムを混用してＬＳＩを製造した。その際、ＫｒＦリソグラフィやｉ線リソグラフィにもレジストを遮光体としたレジストマスクを用いた。この方法では、露光時に環境中に存在する酸素の影響を強く受ける短波長露光に対し寸法変化の少ないレジストマスクを用いた露光システムを適用しているため、本露光システムを適所に適用できた。この方法は特にＫｒＦリソグラフィやｉ線リソグラフィ工程の比率が大きい場合に効率がよい。なお、寸法精度が特に要求される場合は、ＫｒＦリソグラフィにおいても、酸素レスの環境での露光する必要がある。
また、露光環境を酸素フリーとし、マスクを集中管理して、シャトルで運ぶこの露光システムを全てのＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザー光露光に適用した。ここでは、マスク使用頻度、マスク供給ＴＡＴを勘案してレジストマスクと通常Ｃｒあるいはハーフトーンマスクを使い分けた。通常Ｃｒマスクやハーフトーンマスクは特別に酸素フリーの露光環境とする必要はないが、各種の露光方式を集中マスク保管庫、マスクシャトルに繋げて１つの露光システムとして管理することにより、装置構成が簡略化され、またＡｒＦ用ＣｒマスクをＫｒＦ露光装置で露光したりするときに効率的に露光処理の運用をすることが可能であった。なお、露光光源は上記光源に限定されず、ｉ線等を含めてもよい。本実施例では、特にＣｒマスクの場合を記載したが、マスクのパターン材料は、Ｃｒに限られず、金属膜あるいは無機膜を用いてもよい。また、本実施例では、窒素雰囲気の場合を記載したが、雰囲気としては露光光が透過でき、活性物質を発生しないものであれば窒素雰囲気でなくともよい。例えばヘリウムやネオンなどの不活性ガスも有用である。特にヘリウムは温度変化に対する屈折率変化が少なく、高精度の露光や合わせを行うのに適している。一方、窒素は取り扱い容易で、安価という特長がある。
（実施の形態７）
実施の形態１のフォトマスクを適用し、半導体デバイスの製造を行なった。その製造工程を図１３から１６を用いて説明する。
【００１６】
図１３（ａ）に示すようにＳｉウエハ５００上に酸化膜５０１および窒化膜５０２を堆積し、その上にアイソレーション用のパターン（Ｌパターンと呼ぶ）が形成されたレジストパターン５０３をリソグラフィによって形成した。ここではＡｒＦ等のエキシマレーザ光を用い、そのマスクとしては実施の形態１に示したフィルタ付きのマスクを用い、窒素ガス環境下で露光を行った。
【００１７】
次に図１３（ｂ）に示すように、エッチングを行ってＳｉに達する溝５０４を形成し、その後表面酸化、およびＯ３−ＴＥＯＳ酸化膜デポ５０５を行った（図１３（ｃ））。その後、上記アイソレーション用のＬパターンを白黒反転させ、データ処理により微細パターンを潰した反転Ｌパターンを持つレジストパターン５０６を図１３　（ｄ）に示すように形成した。マスクデータ上微細パターンの潰し方は、パターン寸法を一律に太らせ、狭いパターン間を潰した後で、パターン寸法を一律に細らせて作った。このパターン形成には通常のＣｒマスクとｉ線リソグラフィを用いた。パターン寸法が大きく、ｉ線リソグラフィで十分なためである。酸化膜のエッチングを行って角のように突出した酸化膜の部分を削り、その後ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行い、窒化膜を除去して、図１３（ｅ）に示すようにＳｉ基板５００に所望のアイソレーション５０７を形成した。
【００１８】
次に３重ウエルを形成するため、図１３（ｆ）に示すようにレジストパターン（ＮｉＳＯパターン）５０８を形成し、リンをインプラしてインプラ層５０９を形成し、図１３（ｇ）に示したレジストパターン（ＮＷパターン）５１０を形成し、リンをインプラしてインプラ層５１１を形成し、次にＮＷパターンを白黒反転させたＰＷレジストパターン５１２を形成し（図１４（ａ））、ボロンをインプラしてインプラ層５１３を形成した。さらに５枚のマスクを使ってＶｔｈ調整用のチャネルインプラを行った。これら一連のインプラ用のリソグラフィとしては、パターン寸法が０．３５μｍ以上と比較的大きいため、ｉ線リソグラフィを用い、マスクとしては通常のＣｒマスクを用いた。
【００１９】
図１４（ｂ）に示すようにレジストを除去した後、ゲート酸化膜を形成し、ゲートになるポリシリコン膜５１４および酸化膜５１５を形成し、ゲートレジストパターン（ＦＧパターン）５１６をその上に形成した（図１４（ｃ））。このゲートパターン寸法は６５ｎｍで、ＡｒＦ等のエキシマリソグラフィを用い、実施の形態１で示したレジストを遮光体としたフィルタ付のマスクを用いて形成した。通常のレジストを遮光体としたマスクは、Ｃｒマスクに比べ低コストで高精度のパターンが形成でき、さらにマスクコストが下がるという利点があるが、実施の形態１で示したレジストを遮光体としたフィルタ付のマスクは、従来のレジストマスクと比較して露光光の照射による耐性が著しく向上しているために、露光によるマスクパターンの膜ベリおよび寸法変化が生じない長寿命のマスクであり、半導体集積回路の量産の際、ゲート加工を常に精度よく行なうことが可能となる。このような長寿命のレジストマスクを用いてマスクパターン、特にゲート電極が精度良く加工できることは、半導体集積回路を量産する上で特に効果が大きかった。
その後ゲート配線膜エッチングを行い、図１４（ｄ）に示すように酸化膜キャップ５１８をともなったゲート５１７を形成した。次に通常のＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）形成方法で、図１４（ｅ）に示すようにサイドスペーサ５１９、拡散層５２０、５２１を形成した。その後サリサイデーションを行なった（図示せず）。この工程でもマスク（ＳＲパターン）を用いてリソグラフィを行ったが、パターン寸法が大きいのでｉ線リソグラフィを用い、マスクとしては通常のＣｒマスクを用いた。
次に、図１４（ｆ）に示すようにプラズマ窒化膜５２２、酸化膜５２３をデポし、その上に第一孔レジストパターン（ＭＣＮＴパターン）５２４を形成した。その後図１５（ａ）に示すように酸化膜５２３およびプラズマ窒化膜５２２をエッチングして開口をあけた後、バリア膜５２７及び金属５２６を孔内に被着し、埋め込んだ。この埋め込みにはＣＭＰを併用した。ここではバリア金属５２７としてＴｉとＴｉＮの２層膜を、金属５２６としてＷを用いたがこれは一例である。その後図１５（ｂ）に示すようにＷ５２８およびＴｉＮ５２９を被着し、レジストパターン（ＭＬパターン）５３０を形成した。その後後図１５（ｃ）に示すようにエッチングを行ってＷ配線５３１とそのキャップ５３２を形成し、層間膜５３３をデポした後、第二孔レジストパターン（ＣＮＴパターン）５３４を形成した（図１５（ｄ））。その後エッチングを行って図１６（ａ）に示すように開口した孔にバリアメタル５３６とメタル５３７を埋め込み、この層間膜／配線形成工程を繰り返すことによって図１６（ｂ）に示すように配線５３９、５４０、および層間膜５３８を形成した。
ＭＣＮＴ以降の配線工程にはＡｒＦあるいはＫｒＦリソグラフィを用い、そのマスクとしては実施の形態１記載のレジストを遮光体としたフィルタ付のフォトマスクを用いた。配線工程は品種展開によるパターン変更が多く、コストが低く、マスク製造ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ　Ａｒｏｕｎｄ　Ｔｉｍｅ）の短いレジストを遮光体としたマスクの効果は大きい。特にここで用いた実施の形態１に記載のレジストを遮光体に用いたフィルタ付のマスクは露光使用による寸法経時変化が少ない。このためこのマスクは劣化寿命が長いため、マスク再作製の必要がなく、マスクコストを大幅に削減することが出来た。この実施例では実施の形態１のフィルタ付きレジストマスクを８枚、通常のＣｒマスクを１０枚用いたが、Ｃｒマスクはｉ線用マスクなので元々の単価が安く、全体のコストに響かないのに対し、フィルタ付きレジストマスクが担当したマスクは微細で精度も要求されるため１枚当たりのコストが高く、枚数的には１８枚中８枚と約４５％の占有率であったが、コスト的には８５％の寄与があった。また最初に使うアイソレーション用のマスクがマスク製造ＴＡＴの短いレジストを遮光体としたマスクであるため、ＬＳＩ供給のスピードも高めることが出来た。なお、本実施例では配線にＷを主に用いた場合を示したが、ダマシンやデュアルダマシン法を使ってＣｕを配線に用いる場合にも同様にＴＡＴ、コストおよび寸法精度に効果があった。なお、本実施例としては、ＡｒＦエキシマレーザー光等で露光する際には、窒素雰囲気を用いたが、雰囲気としては露光光が透過でき、活性物質を発生しないものであれば窒素雰囲気でなくともよい。また、露光光源としては、パターンサイズに合わせて種々選択可能であるが、より微細または精度の要求されるパターンは短波長のＡｒＦやＦ２エキシマレーザー光を用いるのが有用である。さらに、光源にＡｒＦエキシマレーザー光等を用い、レジストマスクを使用した場合に、パターンサイズが大きい場合には、マスクのパターンサイズが変化したとしても、単位体積当たりの雰囲気の接触率が小さく、パターン寸法の精度も要求が低いため、大気中の露光でも無視できる場合がある。一方、パターンサイズが小さい場合には、単位体積当たりの雰囲気の接触率が大きく、パターン寸法の精度の要求が高いため、脱酸素化を行う必要性は高い。なお、ここでは露光光として、ＡｒＦエキシマレーザーを用いたが、露光光はこれに限られず、ＫｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザー等も考えられる。
（実施の形態８）
ＫｒＦエキシマレーザー光露光において実施の形態１に示した大きな開口にフィルタが取りつけられたレジストマスクを適用し、半導体デバイスの製造を行なった。ここでは露光雰囲気を通常の環境である大気とした。このフォトマスクを用いた場合と、直径０．５ｍｍの小さなフィルタ開口を１箇所持つ通常のレジストマスクを用いた場合を比較して露光照射に対するパターン寸法の経時変化を測定した。その結果、大きな開口にフィルタが取りつけられたレジストマスクを用いた場合、ステッパを用いた場合は約５％、スキャナを用いた場合は約１０％寸法変化が少なかった。これはペリクル内に発生した活性酸素が通常のレジストマスクでは閉じ込められ、その濃度が高まっていくのに対し、大きな開口が形成されたレジストマスクでは濃度の高まりが少ないためである。特にスキャナではフォトマスクもスキャン移動されるためペリクル内の空気の入れ替えが促進され、寸法変化が小さくなった。この方法は露光環境やマスク保管環境が通常の大気であるため、装置構成が簡便であり、従来露光装置構成が踏襲できるという特長があった。なお、本実施例では露光光源としてＫｒＦエキシマレーザーを用いたが、これに限定されるものではなく、ＡｒＦやＦ２エキシマレーザー光等の露光光源を用いてもよい。
（実施の形態９）
第９の実施の形態では、レジストマスクを酸素の少ない環境に保管することによって、レジストパターンの変形を防止する方法を示す。
【００２０】
図１７は本発明を実施する装置の構成を示す図である。実施の形態２と同様にＡｒＦ等のエキシマレーザー（図示せず）から発した光２０１は、光源絞り部２０２やコンデンサレンズ２０３〜２０５を介してマスクステージ２３０上に置かれたマスク２０６を照明し、マスク２０６上に描かれているパターンは、投影レンズ２０７による結像作用でウエハステージ２０９上に置かれたウエハ２０８に転写される。本装置にはマスク露光室２１０、マスク搬送室２１１、マスクストッカ２１２およびマスク受け入れ前室２１３があり、マスクストッカおよびマスク受け入れ前室にはシャッタ２１５、２１６および２１７が設置され、マスクストッカの雰囲気環境を隔離できるようになっている。マスクストッカには窒素ガスパージシステム２２０が設けられている。窒素ガスパージシステムからは窒素ガスが常時供給されている。新規窒素ガスを供給しても良いし、純化器を通して循環的に窒素ガスを供給しても良い。
この実施例では露光室内は大気であるが、マスクを数時間以上マスクストッカ２１２に置くことによりペリクル内の窒素濃度が高まり、マスクストッカ内が大気の通常の場合に比べて露光照射による寸法経時変化が少なかった。なお、上記記載のマスクや露光装置は実施の形態２に記載されたものに限られない。例えば、実施の形態１または３または４記載のマスク及び露光装置を用いてもよい。また、雰囲気としては露光光が透過でき、活性物質を発生しないものであれば窒素雰囲気でなくともよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、フォトマスクのレジスト遮光体のパターン変形を抑えることが出来、マスクを繰り返し使用した際に転写されるウエハ上に形成されるパターン転写寸法の変形量を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクの概観を示した平面構造図。
【図２】本発明マスクの概要を示す要部断面構造図。
【図３】本発明のマスクの概観を示した側面構造図。
【図４】本発明マスクの概要を示す要部断面構造図。
【図５】本発明のフィルタの断面構造図。
【図６】本発明のマスクと従来のマスクの露光照射耐性を示す特性図。
【図７】本発明で用いた露光装置の概要を示す説明図。
【図８】本発明で用いた露光のシーケンスを示す工程図。
【図９】本発明で用いた露光装置の概要を示す説明図。
【図１０】本発明で用いた露光のシーケンスを示す工程図。
【図１１】本発明を用いて製造された半導体装置の製造工程を示す要部断面工程図。
【図１２】本発明で用いた露光システムの概要を示す説明図。
【図１３】本発明を用いて製造された半導体装置の製造工程を示す要部断面工程図。
【図１４】本発明を用いて製造された半導体装置の製造工程を示す要部断面工程図。
【図１５】本発明を用いて製造された半導体装置の製造工程を示す要部断面工程図。
【図１６】本発明を用いて製造された半導体装置の製造工程を示す要部断面工程図。
【図１７】本発明で用いた露光装置の概要を示す説明図。
【符号の説明】
３ｓ…半導体基板、６ｎ…ｎウエル、６ｐ…ｐウエル、７…フィールド絶縁膜、８　…ゲート絶縁膜、９…ゲート電極、１０…ｎＭＩＳＱｎの半導体領域、１１…ｐＭＩＳＱｐの半導体領域、１２　…層間絶縁膜、１３Ｌ…配線、１３Ｒ…抵抗、１４…酸化シリコン膜、１５…接続孔、１６Ｌ１…　第１層配線、１００…石英ブランクス、１０１…レジスト遮光体パターン（回路パターン）、１０２…レジスト遮光帯、１０３…ペリクル枠、１０４…ペリクル膜、１０５…開口、１０６…アライメントマーク、２０１…ＡｒＦエキシマレーザ光、２０２…光源絞り部、２０３，　２０４，　２０５…コンデンサレンズ、２０６…マスク、２０７…投影レンズ、２０８…ウエハ、２０９…ウエハステージ、２１０…マスク露光室、２１１…マスク搬送室、２１２…マスクストッカ、２１３…マスク受け入れ前室、２１４，　２１５，　２１６，　２１７…シャッタ、２１８，　２１９，　２２０，　２２１…窒素ガスパージシステム、２２２，　２２３，　２２４，　２２５…酸素ガス濃度モニタ、２２６，２２７，２２８，２２９…酸素吸着剤、２３０…搬送ロボット、２３４…マスクステージ、４００…マスク、４０１…搬入シャッタ、４０２…前室、４０３…窒素パージシステム、４０４，　４１８…窒素パージシステム、４０５，　４１７，　４１９…酸素濃度計、４０６…シャッタ、４０７…集中マスク保管庫、４０９…接続ポート部シャッタ、４１０…搬送レール、４１１…マスク搬送ボックス、４１２…ボックス部シャッタ、４１３…　個別マスク保管庫、４１４…接続ポート部シャッタ、４１５…マスク搬送装置、４１６…露光装置部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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