(57)【要約】【課題】密着露光時の密着圧力を下げることなくレジスト剥がれが生じにくく、かつフォトマスクを頻繁に洗浄することなく、作業効率を向上させることを可能とする。【解決手段】パターンを形成したマスク面全体に、ガラス膜を被膜させたフォトマスク４を使用し、このフォトマスク４と、表面にレジスト膜３を設けた半導体ウエハ１とを密着させ、前記フォトマスク４のパターンを前記半導体ウエハ１のレジスト膜３上に露光する。【選択図】    図１
2009054908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを形成したマスク面全体に、ガラス膜を被膜させたフォトマスクを使用し、
該フォトマスクと、表面にレジスト膜を設けた半導体ウエハとを密着させ、
前記フォトマスクのパターンを前記半導体ウエハのレジスト膜上に露光する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記マスク面全体に被膜させた前記ガラス膜の膜厚さが３００〜１，０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記レジスト膜がノボラック樹脂系のポジ型レジスト膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクを用いて半導体ウエハ上にパターンを形成する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体装置の製造方法の一工程に、フォトリソグラフィ技術を用いたレジストパターンの製造方法がある。その製造方法の中に、フォトマスクと半導体ウエハとを密着させて露光する密着露光方式を用いたものがある。
【０００３】
図２（ａ）は、そのような密着式露光方式を用いたポジ型レジストパターンの製造方法の概念図である。
【０００４】
マスクステージ６にセットされるフォトマスク４には、パターンが形成されている。このパターンは金属膜で覆われているマスク面４ａと、金属膜が取り除かれてフォトマスク材である石英が露出している石英面４ｂとから構成される。また、ウエハチャック５上にセットされる半導体ウエハ１は、そのウエハ表面にガラス膜２が形成され、そのガラス膜２の上にレジスト膜３が形成されている。レジスト膜３が形成された半導体ウエハ１と、パターンが形成されたフォトマスク４とを密着させ、フォトマスク４のパターンを半導体ウエハ１のレジスト膜３上に露光する。
【０００５】
しかしながら図２（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１表面がレジスト膜３と密着性の悪いガラス膜２であった場合には、密着露光完了後、半導体ウエハ１がフォトマスク４から密着解除される際、主にフォトマスク４の金属膜と密着していたレジスト膜３の一部（３ｂ）が剥がれ、フォトマスク表面に汚れ３ａとして残る。これは元々レジスト膜３が、下地のガラス膜２との密着性が悪いことにより、密着露光によりマスク面４ａを構成する金属膜に強く押し付けられることにより剥がれるためである。
【０００６】
ウエハ表面のレジスト膜が部分剥がれを起こすことにより、レジストパターン不良３ｂが発生する。更にいったん汚れが付着したフォトマスクを使用した場合、レジスト膜の付着した部分で、必ず以降の半導体ウエハでもレジスト剥がれが生じ、パターン不良が発生する。しかも、剥がれたレジスト膜がマスク表面で厚くなっていくことにより、フォトマスクと半導体ウエハの密着不良が発生し、レジストパターンの解像度不良がウエハの広い範囲で発生する。これと共に半導体ウエハとフォトマスクとの合わせ精度も低下し、素子の歩留低下、或いはレジストパターン形成の再作業実施による作業効率の低下に繋がる。
【０００７】
なお、図２中では、石英面４ｂはレジスト膜３と接触しないように見えるが、実際はフォトマスク４及び半導体ウエハ１の反りにより接触することがある。しかし、フォトマスク４のマスク面ではない石英面（ガラスの領域）４ｂでは、密着露光の際レジスト膜３が強く押し付けられても、レジスト膜３との密着性が悪いガラスであることより、剥がれはほとんど発生しない。
【０００８】
なお、この種の関連技術としては、レジスト膜上全面に酸化クロム膜を被覆したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５７−５６８４５号公報（第２頁下段左欄第１２行〜第１８行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、上述したレジスト膜の部分剥がれ対策として、レジスト膜とガラス膜との密着性向上のためにレジスト塗布条件の見直し等が行われてきたが、剥がれ対策としての効果は非常に小さかった。最も効果的な剥がれ対策として、密着露光時の密着圧力を下げる方法があるが、この方法だとレジストパターンの解像度低下及び位置合わせ精度の低下が発生するという問題がある。
そのため、現状では、フォトマスクをレジストの溶剤で頻繁に洗浄を行うことにより対応しており、レジストパターン形成工程の作業効率が大幅に低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、密着露光時の密着圧力を下げることなくレジスト剥がれが生じにくく、かつフォトマスクを頻繁に洗浄することなく、作業効率を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、パターンを形成したマスク面全体にガラス膜を被膜させたフォトマスクを使用し、該フォトマスクと表面にレジスト膜を設けた半導体ウエハとを密着させ、前記フォトマスクのパターンを前記半導体ウエハのレジスト膜上に露光する半導体装置の製造方法が提供される。
前記マスク面全体に被膜させるガラス膜の膜厚さは３００〜１，０００Åであるのが好ましい。また、前記レジスト膜はノボラック樹脂系のポジ型レジスト膜であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、密着露光時の密着圧力を下げることなくレジスト剥がれを生じにくくすることができ、しかもフォトマスクを頻繁に洗浄することなく、作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態を説明する。
本実施の形態によれば、密着露光式マスクアライナに使用されるフォトマスクであって、そのマスク面全体にガラス膜を被膜させたフォトマスクを使用し、密着式露光を行うようにして、半導体ウエハがフォトマスクから密着解除される際に、レジスト剥離が生じないようにしたものである。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１を用いて説明する。
図１は本発明の半導体装置の製造方法を、フォトマスクと半導体ウエハとを密着させて露光する密着露光方式を用いたレジストパターンの製造方法に適用した実施の形態の説明図で（ａ）は半導体ウエハがフォトマスクと密着した状態の図、（ｂ）は半導体ウエハとフォトマスクとの密着が解除された状態の図である。
【００１５】
この製造方法には密着露光式マスクアライナを用いる。ここで、マスクアライナは、フォトリソグラフィを行うための露光装置である。密着露光式マスクアライナは、半導体ウエハに対して、フォトマスクの位置を正確に位置決めするため、図示するマスクステージ６、ウエハチャック５を備え、また図示しない顕微鏡光学系や微動機構等を備えている。
【００１６】
フォトマスク４をマスクステージ６の上面にセットし、半導体ウエハ１をウエハチャック５上にセットする。ウエハチャック５は中央部にフランジ５ａを備え、このフランジ５ａをマスクステージ６の下面に当接することで、フランジ５ａとフォトマスク４間にマスクステージ６で囲まれたチャンバ８を構成する。
【００１７】
ここで、半導体ウエハ１は、そのウエハ表面にガラス膜２が形成され、そのガラス膜２の上にポジ型レジスト膜３が形成されている。半導体ウエハとしては例えばＧａＡｓなどの化合物半導体を挙げることができる。
また、フォトマスク４は、その一面に遮光膜例えば金属膜により形成される素子パターンを有する。素子パターンが形成されているフォトマスクの中央部をパターン領域といい、素子パターンが形成されていないフォトマスクの外周部を非パターン領域という。パターン領域には、金属膜で覆われている面と、金属膜が除去されてフォトマスク材である石英ガスが露出している面とが存在する。金属膜で覆われている面をマスク面４ａといい、金属膜が除去されてフォトマスク材である石英ガラスが露出している面を石英面４ｂという。そして、マスク面４ａと石英面４ｂの両方を含む全体面をマスク面全体という。
上述したガラス膜としては例えば石英ガラスや青板ガラス等を、遮光膜としては主にクロムなどの金属、その他Ｓｉ等をそれぞれ挙げることができる。また、金属膜の膜厚は約１，０００Åである。
【００１８】
このマスク面全体は、非常に薄いガラス膜、例えば厚さ５００Åのガラス膜７で被覆されており、金属膜も被膜されている。これにより、半導体ウエハ１上に形成されたポジ型レジスト膜３はマスク面４ａを構成する金属膜と直接接触することはない。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、フォトマスク４と半導体ウエハ１との位置合わせを行うために、半導体ウエハ１とフォトマスク４とを対向させる。半導体ウエハ１にフォトマスク４が合ったら、ウエハチャック５を用いて両者を密着させる。このとき、密着部分が納まっているチャンバ８内を減圧してさらに密着性を高める。次にフォトマスク４のマスク面と反対側の面から光を当て、フォトマスク４のパターンを半導体ウエハ１のポジ型レジスト膜３上に選択的に露光させる。露光されたレジスト膜３は、その後、現像液によって現像され、レジストパターンが形成される。
【００２０】
密着露光完了後、図１（ｂ）に示すように、ウエハチャック５が下がり半導体ウエハ１とフォトマスク４の密着が解除される。レジスト膜３とフォトマスク４の接触面はレジスト膜３と密着性の悪いガラス膜７であることより、密着性の良い金属膜である場合と比べて、半導体ウエハ１がフォトマスク４から密着解除された際に、レジスト剥がれは生じにくく、フォトマスク４の金属膜面にレジスト膜が付着することが大幅に低減できる。これにより、密着露光時の密着圧力を下げることなく、フォトマスク４のレジスト汚れによるレジストパターン不良を大幅に低減することができる。
【００２１】
また、ウエハ表面のレジスト膜の部分剥がれが起きにくくなるので、レジストパターン不良も発生しにくい。また、いったん汚れが付着したフォトマスクを使用した場合、レジスト膜の付着した部分で、必ず以降の半導体ウエハでもレジスト剥がれが生じパターン不良が発生しやすいが、そのようなこともない。また、剥がれたレジスト膜がマスク表面で厚くなっていくということもないので、フォトマスクと半導体ウエハの密着不良も発生しにくく、レジストパターンの解像度不良がウエハの広い範囲で発生するのを有効に防止できる。
【００２２】
したがって、半導体ウエハとフォトマスクとの合わせ精度の低下や、素子の歩留低下、或いはレジストパターン形成の再作業実施による作業効率の低下を防止できる。因みに、本発明の実施の形態を実施することにより、フォトマスクの溶剤洗浄頻度を、ガラス膜を被覆させない従来の１／５に低減できた。なお、本実施の形態は、レジスト膜の下地がガラス膜の密着露光の場合でも、レジスト剥がれが生じにくい密着式露光方式を提供することにあるが、レジスト膜の下地がガラス膜ではない場合、例えば半導体結晶面、金属膜でも本発明は効果があり、下地が半導体結晶面の場合には、フォトマスクの溶剤洗浄頻度を
、ガラス膜を被覆させない従来の１／２に低減できた。
【００２３】
本実施の形態は以上のように構成されたことから、次の効果が得られる。
【００２４】
（１）フォトマスク表面全体に薄いガラス膜を被膜させることにより、密着露光時のレジスト剥がれが生じにくく、レジストパターン不良を大幅に低減できる。
【００２５】
（２）フォトマスクにレジスト膜が付着しにくくなることにより、フォトマスクの溶剤洗浄頻度を大幅に低減でき、作業効率を向上させることが出来る。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、マスク面全体となるパターン領域にガラス膜を被膜させたが、非パターン領域もガラス膜で被覆するようにしてもよい。
【００２７】
また、マスク面全体に被膜させるガラス膜の膜厚さは３００〜１，０００Åと非常に薄いことが好ましい。膜厚さが３００Åより薄いとレジスト膜と金属膜との接触を断つ効果が薄く、１，０００Åより厚いと、レジストパターンの解像度、及び位置合わせ精度の低下が起こるからである。
【００２８】
また、前記レジスト膜はノボラック樹脂系のポジ型レジスト膜であることが好ましい。ノボラック樹脂系のポジ型レジストはネガフォトレジストに比べて解像度がよく微細加工に適しているので、特に半導体ウエハに適している。
【００２９】
本発明の好ましい態様を付記すると下記の通りである。
第１の態様は、パターンを形成したマスク面全体にガラス膜を被膜させたフォトマスクを使用し、該フォトマスクと表面にレジスト膜を設けた半導体ウエハとを密着させ、前記フォトマスクのパターンを前記半導体ウエハのレジスト膜上に露光する半導体装置の製造方法である。
マスク面全体に薄いガラス膜を被膜させたフォトマスクを使用するので、フォトマスクと半導体ウエハとを密着させる密着露光の際、半導体ウエハ上のレジスト膜が、金属膜ではなくガラス膜と接触するため、レジスト剥がれの発生頻度を大幅に低減できる。これによりレジストパターン不良の低減が計れる。また、フォトマスクをレジストの溶剤で頻繁に洗浄する必要がなくなるため、フォトマスクの溶剤洗浄頻度も大幅に低減でき、レジストパターン形成工程の作業効率が大幅に向上する。
【００３０】
第２の態様は、半導体ウエハと密着させて該半導体ウエハのレジスト膜上にパターンを露光するためのフォトマスクであって、前記パターンを形成したマスク面全体に、膜厚３００〜１，０００Åのガラス膜を被膜したことを特徴とするフォトマスクである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を実施するための一実施の形態を示す説明図である。
【図２】従来例の半導体装置の製造方法を実施するための説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    半導体ウエハ
２    ガラス膜
３    ポジ型レジスト膜
３ａ    レジスト剥がれ（マスク汚れ）
３ｂ    レジスト剥がれ
４    フォトマスク
４ａ    マスク面
４ｂ    石英面
５    ウエハチャック
６    マスクステージ
７    ガラス膜
【図１】
2009054908.tif 000003
【図２】
2009054908.tif 000004