JP2000162757A - 位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動的に、かつ正確に、位相差の分布を測定
する。 【解決手段】 透光性基板１０１上に、本来のマスクパ
ターンを描画するマスクパターン描画工程と、複数の光
透過率測定用パターンを本来のマスクパターンに重ね
て、位相シフトマスクに等間隔に配置する測定用パター
ン配置工程と、光透過率測定用パターンを用いて、隣接
する透明領域を透過する投影光の位相差が互いに１８０
度付近となるように前記透光性基板の部分的エッチング
を完成させるエッチング工程と、該エッチング工程の完
了後に、光透過率測定用パターンのうち、前記本来のマ
スクパターンの形状変化及び／又は透過率変化をもたら
す可能性のあるものを選択的に除去する測定用パターン
除去工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
の製造方法に関し、特に、一定形状のパターンをマスク
面内の規則的な位置に配置し、自動で位相差の分布を測
定することを容易にすると共に、位相差の測定を、半導
体素子のパターン近くで実施できるようにすることによ
り、位相差の測定を正確に行うことができるようにした
位相シフトマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の大容量化・小型化の進展に
伴い、微細加工に適した回路パターンの描画が要求され
ている。その手段として、光源に遠紫外光やレーザ等の
短波長光源を使用する工夫の他に、透光性基板上で、隣
接するマスク部分領域を透過する投影光の位相差を、互
いに１８０度とすることで微細パターンの解像度を向上
させる技術、すなわち、位相シフト技術を用いた位相シ
フトマスクが開発されている。従って、上記の技術を実
現するには、隣接する２点を透過する投影光の位相差を
測定する技術が必要である。

【０００３】現在、上記位相シフトマスクの位相差測定
には、レーザーテック製ＭＰＭ−１００／２４８あるい
は溝尻光学製Ｐｈａｓｅ−１等の位相シフトマスク専用
位相差測定器が開発され、位相差測定の標準機として使
用されている。ＭＰＭ−１００の位相差測定方法に関し
ては、文献：”フォトマスク アンドエックスレイ マ
スク テクノロジー，エス・ピー・アイ・イー プロシ
ーディングス２２５４巻，ページ２９４〜３０１、１９
９４年”（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ ａｎｄ Ｘ−Ｒａｙ
Ｍａｓｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＰＩＥ ｐｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ ｖｏｌ．２２５４，ｐｐ．２９４〜３０
１、１９９４）に詳しく述べられている。

【０００４】上記の位相差測定装置の特徴は、露光光と
同じ波長の光を用いている点である。そして、１本のビ
ームを２本に分割し、該分割したビームのそれぞれを、
位相差測定がなされる２点を透過させ、再び１本に集め
て、その際の干渉により位相差を測定している。

【０００５】また、これらの位相差測定装置では、マス
ク上のビーム径を０．２５μｍまで絞り、マスク上１μ
ｍパターンまでを測定可能としている。すなわち、クロ
ム遮光膜のパターンが近いと、パターンエッジからの回
折光が影響するため、測定光のビーム径の３〜４倍以上
に達する大きいパターンでなければ正確な位相差が測定
できない。そこで、従来は、位相シフトマスクの製造に
おいては、半導体素子パターンとマスクアライメントパ
ターン以外に、位相差測定用のパターンを配置してい
た。この位相差測定用パターンとしては、例えば、マス
ク上５０μｍ角のホールパターンのアレイパターン等が
用いられ、一方を位相差０度とし、他方を位相差１８０
度に加工していた。

【０００６】また、このように十分大きな位相差測定パ
ターンは、半導体基板上に転写されないようにすべく、
半導体素子パターンの外周部にのみ配置していた。な
お、位相差測定パターンをマスク上５０μｍと大きくし
ているのは、位相差測定用パターンを作業者が見つけ易
くするためである。通常、位相差測定パターンは、露光
領域の外側に半導体素子パターン露光時に邪魔にならな
い部分に配置される。よって、その配置位置には恣意性
があり、これといった規則性は考慮されていなかった。

【０００７】また、位相差測定装置は、１μｍ以上であ
れば測定可能であるが、位相差測定用パターンの形状お
よびピッチ等が異なると、装置の設定を変更するか若し
くは部品を交換しなければ測定できないこともあった。
よって、作業者が目視でも確認しやすく、かつ装置の調
整を必要としないように、一定形状の大きな位相差測定
用パターンを配置していた。

【０００８】次に、従来の位相シフトマスクの製造方法
について説明する。従来、露光光が水銀ランプのｇ／ｉ
線の場合には、位相シフトマスクにおいてはマスク基板
上に透明膜を積み、その透明膜を部分的にエッチングす
ることで、位相差を生じさせていた。上記透明膜の材料
としては、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）およびＣＶ
Ｄ酸化シリコンが用いられていた。ちなみに、理想とさ
れる１８０度の位相差を生じさせる透明膜は位相シフタ
ーと呼ばれている。

【０００９】このようにマスク上に透明膜を成膜した場
合の利点は、位相差の制御が容易な点である。たとえ
ば、ＳＯＧを用いれば、透明膜の膜厚は目標値±５０Å
に制御でき、ｉ線に対しては、±２．３度以内の位相差
ばらつきに制御できていた。ただし、透明基板（合成石
英）上でこれらの透明膜のエッチングを行うためには、
透明基板上と透明膜間に、エッチングストッパーが必要
であった。該エッチングストッパーの材料としては、酸
化スズ、アルミナ等が検討され、ｇ／ｉ線には透過率低
下を生じないエッチングストッパーが開発されていた。

【００１０】このように、透明膜をマスク上に成膜した
マスク構造の位相シフトマスクの製造方法においては、
マスク面内に位相差ばらつきは小さく、位相差測定用パ
ターン半導体素子パターンの外周に８カ所（各辺中央と
４隅）に配置しておけば十分位相差を保証することがで
きていた。

【００１１】しかし、露光光がさらに単波長化し、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザー（波長λ＝２４８ｎｍ）以下になる
と、エッチングストッパーとして適当な材料がなく、透
明膜をマスク上に成膜したマスク構造の製造は困難にな
った。そこで、現在では、位相シフター透明基板を部分
的にエッチングすることにより、隣接透明領域間に位相
差を生じさせるマスク構造が主流となりつつある。

【００１２】図６は、従来の両堀込み型位相シフトマス
クの構造を示す断面図である。この構造のマスクの製造
方法は、まず、隣接透明領域の一方を１８０度の位相差
が生じる深さにドライエッチングを用いて加工する。こ
の位相差１８０を生じさせる上記両領域の深さの差ｄ
は、 ｄ＝λ／２（ｎ−１） （ここで、λは露光光の波長、
ｎは透明基板の屈折率である。） そして、最後にマスク全面をウエットエッチングし、先
のドライエッチングで垂直に加工された透明基板の側壁
を遮光膜１０２の下に後退させている。上記の、位相シ
フター透明基板を部分的にエッチングしてなる位相シフ
トマスクの他に、従来は、ハーフトーン位相シフトマス
クと呼ばれる位相シフトマスクが使用されている。

【００１３】該位相シフトマスクは、透過率が４〜１０
％程度の半透明膜を用い、その半透明膜を透過する光と
周辺の透明領域の透過光に１８０度の位相差を生じさせ
る位相シフトマスクである。ここで、上記１８０度の位
相差を生じさせる為に、半透明膜の膜厚ｔは、 ｄ＝λ／２（ｎ₁−１） （ここで、λは露光光の波
長、ｎ₁は半透明膜の屈折率である。） と、設定される。ハーフトーン位相シフトマスクの位相
差も、先に示した位相差測定装置で測定できる（ちなみ
に透過率が数％以上あれば測定可能）が、そのためには
半透明膜のある部分と無い部分をマスク上に形成する必
要がある。

【００１４】ここで、位相マスクの製造方法に係る発明
を過去の特許出願から遡及調査すると、まず、特開平６
−１３０６５１号公報には、透明基板がドライエッチン
グされることによって多孔質の粗面となり、元の透明基
板を使用するよりも見掛け上の透過率が向上することを
防ぐために、位相シフトマスクのメインパターンとシフ
ターパターンの表面をいずれも多孔質化したドライエッ
チング面とすることと、透明基板の所定の深さのドライ
エッチングに際しては、透明基板の背面に光ファァイバ
を設置し、すなわち透明基板に対して垂直な光源を用い
て透過光量を測定する技術を開示している。

【００１５】また、特開平６−１７５３５３号公報に
は、データファイル上にある遮光パターンを形成する半
透明膜と遮光膜それぞれの図形データを基に、ライセン
サ（ハーフトーン型位相シフトマスクからの透過光を受
光する機構）が受け取る画素に対応したパターンデータ
を発生し、かつ上記図形データをマトリクス状に展開し
てパターン線幅を判定し、該線幅が所定値以下の部分の
バターンデータを半透明膜の光透過率に応じて補正し、
該補正されたパターンデータとライセンサの出力信号を
比較してパターン検査を行う技術が開示されている。

【００１６】また、特開平９−６１９９０号公報には、
ハーフトーン位相シフトマスクの遠紫外領域における改
造特性の向上と、可視光領域における被検査特性あるい
は取扱い性の向上を目的とし、ハーフトーン膜の開口部
内に表出した所定の深さを伴う基板部分を低透過領域と
する技術が開示されている。

【００１７】また、特開平１０−２６８２０号公報に
は、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、半透明
膜をジルコニウム化合物薄膜で形成することにより導電
率を高め、チャージアップや静電気埃の欠点を解消する
技術が開示されている。

【００１８】さらに、特開平１０−１８６６３２号公報
には、前記特開平１０−２６８２０号公報における半透
明膜を単層又は複数層とし、そのうちの少なくとも１層
をジルコニウムシリサイド化合物薄膜で形成する技術が
開示されている。しかしながら、上記の従来出願は、い
ずれも、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法のよ
うに、光透過率測定用パターンの配置に関する技術では
ない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の両堀込み型位相シフトマスクにおいては、エッチン
グプロセスにおいて均一性が保証されないことにより、
マスク面内で位相差のばらつきが生じることが問題とな
ってきている。すなわち、透明基板をエッチングする際
のエッチング面内のばらつきがそのまま位相差ばらつき
になる。

【００２０】そして、例えば、エッチング時の派生物の
再付着等で、エッチングガスの流れ方に影響する導入
口、排気口の形状等の因子が、エッチング装置を長期的
に使用していくうちに変化してしまう。そのため、エッ
チングばらつきの傾向も変化し、エッチング速度の均一
性をマスク基板全面で安定させるのが難しい。そのた
め、半導体素子パターンの外周部に配置した位相差測定
パターンだけでの位相差保証では十分でなくなり、半導
体素子パターン近くでの位相差の確認が必要となってき
た。

【００２１】また、従来のハーフトーン位相シフトマス
クと呼ばれている位相シフトマスクにおいては、最終的
にはマスクを作製してからでないと、位相差の正確な測
定ができないという問題点があった。すなわち、半透明
膜のある部分と無い部分をマスク上に形成する必要があ
り、そのために、半透明膜の膜厚あるいは屈折率が半透
明膜の成膜時にばらついたとしても、マスク基板作製時
には検査できない。

【００２２】そして、最終的にマスクを作製してから
（すなわち半透明膜をエッチングしてから）、半透明膜
の透過光とその周辺の透明領域の透過光を用いて位相差
が測定可能となる。よって、最終的にマスクを作製して
から、位相差の面内均一性が規格内に入っていないこと
が判明し、再作製となることがあった。特に、平均的な
位相差の補正は、ある程度可能であるが、面内でのばら
つきは補正が困難であり、この際には最初から再作製す
るしかなかった。

【００２３】本発明は、以上のような従来の位相シフト
マスクの製造方法における問題点に鑑みてなされたもの
であり、自動的に、かつ正確に、位相差の分布を測定す
ることができる位相シフトマスクの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、
「透光性基板上の隣接する透明領域を透過する投影光の
位相差を有するように、前記透光性基板のエッチングを
実施することにより微細マスクパターンの解像度を向上
させる方式の位相シフトマスクの製造方法において、前
記透光性基板上に、本来のマスクパターンを描画するマ
スクパターン描画工程と、前記透光性基板上に、複数の
光透過率測定用パターンを前記本来のマスクパターンに
重ねて、現在までの位相シフトマスクの面内一杯に等間
隔に配置する測定用パターン配置工程と、前記配置され
た光透過率測定用パターンを用いて、前記隣接する透明
領域を透過する投影光の位相差を有するように、前記透
光性基板の部分的エッチングを完成させるエッチング工
程と、前記エッチング工程の完了後に、前記配置された
光透過率測定用パターンのうち、前記本来のマスクパタ
ーンの形状変化及び／又は透過率変化をもたらす可能性
のあるものを選択的に除去する測定用パターン除去工程
を有すること」（請求項１）を特徴とし、これにより上
記目的を達成することができる。

【００２５】さらに、上記位相シフトマスクの製造方法
において、「前記光透過率測定用パターンは、遮光膜に
形成されるデータと位相シフターのデータとの組み合わ
せからなり、位相差測定装置で測定可能な最小寸法付近
のパターン幅を有するラインアンドスペースパターンで
あること」（請求項２）、を特徴とする。

【００２６】また、上記の課題を解決するために、本発
明に係る位相シフトマスクの製造方法は、「透光性基板
上に半透明膜を置き、その半透明膜を透過する光と周辺
の透明領域の透過光に位相差を生じさせて微細マスクパ
ターンの解像度を向上させる方式の位相シフトマスクの
製造方法において、前記透光性基板上に、複数の光透過
率測定用パターンを本来のマスクパターンが置かれる予
定の位置に重ねて、現在までの位相シフトマスクの面内
一杯に等間隔に配置する測定用パターン配置工程と、前
記配置された光透過率測定用パターンのうち、前記本来
のマスクパターンの形状変化及び／又は透過率変化をも
たらす可能性のあるものを選択的に除去する測定用パタ
ーン除去工程と、前記半透明膜をエッチングする半透明
膜エッチング工程と、前記配置された光透過率測定用パ
ターンを用いて、前記半透明膜を透過する光と周辺の透
明領域の透過光とに位相差が生じているか否かを検査す
る検査工程と、前記検査工程による検査結果が不合格で
あった場合に、新しい透光性基板を用いて、前記測定用
パターン配置工程からの一連の製造工程を反復する再作
製工程と、前記検査工程による検査結果が合格であった
場合に、遮光膜を用いて前記測定用パターンを遮光する
遮光工程と、前記遮光工程の後に、前記本来のマスクパ
ターンの描画を行うマスクパターン描画工程を有するこ
と」（請求項３）を特徴とし、これにより上記目的を達
成することができる。

【００２７】また、上記の課題を解決するために、本発
明に係る位相シフトマスクの製造方法は、「透光性基板
上に半透明膜を置き、その半透明膜を透過する光と周辺
の透明領域の透過光に位相差を生じさせて微細マスクパ
ターンの解像度を向上させる方式の位相シフトマスクの
製造方法において、前記透光性基板上に、本来のマスク
パターンを描画するマスクパターン描画工程と、前記透
光性基板上に、複数の光透過率測定用パターンを前記本
来のマスクパターン上に重ねて、現在までの位相シフト
マスクの面内一杯に等間隔に配置する測定用パターン配
置工程と、前記配置された光透過率測定用パターンを用
いて、前記半透明膜と周辺の透明領域を透過する投影光
の位相差を生ずるように前記半透明膜のエッチングを完
成させるエッチング工程と、前記エッチング工程の完了
後に、前記配置された光透過率測定用パターンのうち、
前記本来のマスクパターンの形状変化及び／又は透過率
変化をもたらす可能性のあるものを選択的に除去する測
定用パターン除去工程を有すること」（請求項４）を特
徴とし、これにより上記目的を達成することができる。

【００２８】さらに、上記位相シフトマスクの製造方法
において、 ・前記位相差を１８０度付近に設定すること（請求項
５）、 ・前記光透過率測定用パターンを、縦横等間隔で位相シ
フトマスクの面内一杯に配置したこと（請求項６）、 ・前記測定用パターン除去工程において、前記本来のマ
スクパターンと前記光透過率測定用パターンとが近接
し、透過率変化を生じさせる場合、光透過率測定用パタ
ーンを削除すること（請求項７）、を特徴とする。

【００２９】（作用）本発明の作用を説明すると、製造
過程において、位相差および光透過率測定用パターン
（以下、「モニターパターン」と略称する）が、マスク
上で等間隔に配置され、しかも、該モニターパターン
は、上記製造過程における位相差および透過率の検査過
程終了後に消去される。すなわち、位相シフトマスクの
製造時に、上記モニターパターンを半導体素子パターン
の近くに配置する。また、上記モニターパターンは、な
るべく面内の均一性が把握しやすいように、面内一杯に
等間隔で配置する。

【００３０】そして、上記モニターパターンを用いて位
相シフトマスクの検査を行った後、ＦＩＢ（フォーカス
ド・イオンビーム）等を用いて、上記モニターパターン
上に、カーボン等の遮光材料を堆積させ、モニターパタ
ーンが半導体基板上に転写されるのを防止している。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る位相シフトマスクの製造方法で使用されるモニ
ターパターンの構造を示す平面図である。まず、本実施
の形態に係るモニターパターンの製造方法について図面
を用いて説明する。

【００３２】図１に示すモニターパターン１は、本実施
の形態に係るモニターパターンであり、遮光膜に形成さ
れるデータ１ａと位相シフターのデータであるデータ１
ｂとの組み合わせからなり、これらを合わせてレベンソ
ン方式位相シフトマスクのラインアンドスペースパター
ンを構成している。ここで、モニターパターン１に描画
するパターンのパターン幅は、マスク上１μｍとする。
寸法が広いほど位相差測定は容易となる。しかし、実際
の半導体素子パターンとの寸法差が大きすぎると、エッ
チングプロセスで生じるマイクロローディング効果のた
め、エッチング深さが変わってしまう。そのため、既成
の位相差測定装置（ＭＰＭ−２４８）で測定可能な最小
寸法である１μｍとした。

【００３３】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る
位相シフトマスクの構造を示す平面図である。（ａ）
は、初期のモニターパターン１の位相シフトマスク上で
の配置を示す。（ｂ）は、本来のマスクパターンである
マスクパターン２の位相シフトマスク上での配置を示
す。（ｃ）は、モニターパターン１とマスクパターン２
の位相シフトマスク上での配置を示す。

【００３４】本実施の形態においては、図２（ａ）に示
すように、モニターパターン１を、予めマスク上５ｍｍ
間隔で縦横に配置したデータを使用している。そして、
このモニターパターンと、図２（ｂ）に示す本来のマス
クパターン２（すなわち、半導体素子パターンとマスク
アライメントマーク、あるいはマスク名等のマスクに必
要なパターン）とを重ね、本来のマスクパターン２に影
響するモニターパターン１を選んで、これを削除する。
上記した「影響」とは、本来のマスクパターン２の形状
変化および透過率変化のことを意味している。

【００３５】電子線露光時には、モニターパターンが重
なる場合は勿論、モニターパターンが本来のマスクパタ
ーン２の２μｍ以内に近づいても、近接効果で本来のマ
スクパターンが寸法変化することが考えられる。また、
後述するモニターパターンの遮光処理の際に、本来のマ
スクパターン２とモニターパターンが近過ぎると、透過
率が変化する危険性が生じる。よって、本実施の形態で
は、モニターパターン１と本来のマスクパターン２との
間隔が５μｍ以下である場合には、そのモニターパター
ン１は削除している。

【００３６】次に、上記のモニターパターンを用いた位
相シフトマスクの製造方法について、本実施の形態で
は、両堀込み型レベンソン位相シフトマスクの製造方法
の例で説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に
係る位相シフトマスクの製造方法を示す製造工程順の断
面図である。

【００３７】ここで用いるマスク基板は、合成石英の透
明基板１０１上にクロム７０ｎｍと酸化クロム３０ｎｍ
の遮光膜１０２を成膜した通常のマスク基板である。ま
ず、図４（ａ）の工程に示すように、透明基板１０１上
にレジスト１０５を塗布し、遮光膜１０２を加工する為
のデータを用いて、１回目のマスク描画を行う。ここ
で、マスクの機能として必要な本来のパターン部の間に
は、モニターパターン１が先の図２に示したように配置
されている。そして、図３に示す断面は、このモニター
パターン部を示している（本来のマスクパターン部分は
図示していない）。次に、図３（ｂ）の工程に示すよう
に現像を行い、所望のレジストパターンを形成した後、
ドライエッチングを行って、遮光膜１０２を選択的に除
去する。なお、クロム系材料を用いた遮光膜１０２のエ
ッチングには、塩素を含むガス（Ｃｌ２＋Ｏ２、ＣＦ４
＋Ｏ２等）が用いられている。

【００３８】次に、図３（ｃ）の工程に示すように、再
びレジスト１０５を塗布し、位相シフターのデータを用
いて２回目の描画を行う。そして、図３（ｄ）の工程に
示すように、再び現像を行い、所望のレジストパターン
を形成した後、透明基板１０１のエッチングを行う。透
明基板の材料は、フッ素を含むガス系（ＣＨＦ３＋Ｏ
２、ＣＦ４＋Ｏ２等）を用いてエッチングされる。ま
た、エッチングの深さｄ１は、透過光に１８０度の位相
差が生じるようにする必要がある。しかし、一旦は目標
の深さｔ１より浅めにエッチングする。

【００３９】そして、図３（ｅ）の工程に示すように、
レジスト１０５を剥離し、位相差測定装置により配置し
たモニターパターンを用いて、マスク面内の位相差を測
定する。ここでは、モニターパターンのマスク上の配置
座標はすべて分かっているので、位相差測定機のマスク
ステージをモニターパターンの配置ピッチで移動させ
て、自動的にマスク面内の位相差を測定することができ
る。

【００４０】そして、マスク面内で位相差が規格内（通
常は１８０度±３度程度）に入っていれば、次に、図３
（ｆ）の工程に示すように、ＦＩＢ（フォーカスド・イ
オンビーム）を用いて、マスクの有効露光領域内のモニ
ターパターンを遮光する。これには、通常の白欠陥（遮
光膜の欠け欠陥）と同じ修正手法を適用する。ソースと
してＧａを使用したＦＩＢ装置を用い、炭素を含むガス
を流しつつＦＩＢを照射することでカーボン膜１０３を
堆積させ遮光部とすることができる。

【００４１】なお、図３（ｅ）に示す工程で、一旦位相
差を測定した際に、位相差が目標範囲より低くずれてい
た場合には、再び図３（ｃ）の工程に戻り、追加のエッ
チングを行う。ここで、追加エッチングの量ｄ₂は、測
定した位相差をθ₁（度）として、 ｄ₂＝λ（１８０−θ₁）／３６０（ｎ−１） で与えられる。（但し、上式で、λは露光光の波長、ｎ
は透明基板の屈折率である。）

【００４２】また、反対に位相差が目標範囲より高く外
れていた場合にも、図４（ｃ）に戻る。しかし、この時
は、ネガ型レジストを用いて、前述の工程とはポジ・ネ
ガ反転したレジストパターンを形成する。そして、今度
は先にエッチングしたのとは逆の部分の石英基板をエッ
チングし、位相差が所望の範囲に入るようにする。な
お、反転したレジストパターンを形成するには、レジス
トのホジ・ネガを換える上記手段以外にも、コンピュー
タ上で描画データを反転して、その反転データを用いて
描画してもよい。

【００４３】そして、これ以後の工程は、通常の位相シ
フトマスク製造方法と同じくなので図示しないが、マス
ク全面をウエットエッチング（希釈フッ酸）し、透明基
板のエッチング側壁を遮光膜の下に後退させる。そして
再び、図３（ｅ）の工程に示すように、最終的な位相差
を確認して、位相シフトマスクが完成する。

【００４４】（第２の実施の形態）本実施の形態に係る
位相シフトマスクの製造方法は、ハーフトーン位相シフ
トマスクの製造方法である。ハーフトーン位相シフトマ
スクでは、半透明膜の成膜条件で主に位相差が決定され
る。しかし、何もパターンが形成されていないマスク基
板を作成した後には、半透明膜の位相差を正確に測定す
ることはできない。そこで、本実施の形態では、モニタ
ーパターンを先に基板上に形成し、位相差を確認してか
ら半導体製造用マスクの作製に移る。

【００４５】まず、本実施の形態に係るモニターパター
ンの製造方法について図面を用いて説明する。図４は、
本発明の第２の実施の形態に係る位相シフトマスクの製
造方法で使用されるモニターパターンの構造を示す平面
図である。モニターパターン１１は、マスク上５μｍ幅
のラインアンドスペースパターンである。マスク上での
モニターパターンの配置方法については、第１の実施の
形態と同じである。まず、モニターパターン１１は、初
期データでは、マスク上縦横等間隔（たとえば５ｍｍ間
隔）で配置されている。そして、このデータと本来のマ
スクパターンを重ね、本来のマスクパターンに近接する
モニターパターン１１を削除している。

【００４６】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
位相シフトマスクの製造方法を示す製造工程順の断面図
である。透明基板１０１、遮光板１０２、レジスト１０
５については、第１の実施の形態と同じである。まず、
図５（ａ）に示す工程では、合成石英（ＳｉＯ２）の透
明基板１０１上で、酸化窒化モリブデンシリサイドの半
透明膜１０４を成膜したハーフトーン位相シフトマスク
用マスク基板にレジスト１０５を塗布し、本来のマスク
パターン（製造システムにより記憶されている）に影響
しない位置の、モニターパターン１１を描画する。

【００４７】次に、図５（ｂ）に示す工程で、現像を行
い、レジストパターンを形成した後に、ハーフトーン膜
１０４のエッチングを行う。酸化窒化モリブデンシリサ
イドをハーフトーン膜１０４の材料として用いた場合の
エッチングガスとしては、フッ素系ガス（ＣＨＦ３，Ｃ
Ｆ４等）を用いるので、透明基板１０１（石英）も若干
エッチングされるが、エッチング条件を選択することで
十分な選択比が得られている。

【００４８】次に、図５（ｃ）の工程で、レジスト１０
３を剥離し、モニターパターン１１を用いてマスク面内
の位相差の測定を行う。ここで、位相差が所定の範囲か
ら外れている場合には、別のマスク基板を用いて、図５
（ａ）の初めの工程から再作製となる。そして、位相差
が所望の範囲に入っていれば、そのまま次の工程に進
む。

【００４９】次は、図５（ｄ）の工程に示すように、遮
光膜１０２の成膜を行う。本実施の形態では、遮光膜１
０２の成膜によりモニターパターンを遮光している。次
に、通常のハーフトーン位相シフトマスクの製造を行
う。図５（ｅ）の工程では、レジスト１０３を塗布し、
本来のマスクパターンの描画を行う。そして、図５
（ｆ）の工程で、現像後、遮光膜１０２およびハーフト
ーン膜１０４のエッチングを行う。次に、レジストを一
旦剥離した後、再び塗布し直し、マスク上でハーフトー
ン位相シフト領域とする部分のデータを用いて３回目の
描画を行なう。そして、図５（ｇ）の工程で、遮光膜１
０２を選択的に除去し、ハーフトーン位相シフトマスク
とする。

【００５０】本実施の形態では、本来のマスクパターン
の描画前にハーフトーンマスク基板の位相差を正確に確
認できる。ちなみに、位相シフトマスクを必要とする先
端デバイス（ＤＲＡＭでは６４ＭＤＲＡＭ以降のデバイ
ス）では、本来のマスクパターンのデータ量が増加し、
マスク描画に１０時間以上の描画時間を要するケースも
出てきている。そのため、マスク基板の不良を、本来の
マスクパターンの描画以前に正確に判別することが、今
後は益々重要となるものと思われる。

【００５１】なお、ハーフトーン位相シフトマスクの製
造方法においても、第１の実施の形態における両堀込み
型レベンソン位相シフトマスクの製造方法と同じく、本
来のマスクパターンとモニターパターンを同時に形成
し、測定後ＦＩＢで遮光処理を行ってもよい。この場
合、使用するマスク基板の不良（面内の位相差ばらつき
の大きいもの）を予め除外することはできなくなるが、
製造したハーフトーン位相シフトマスクの位相差を、必
要なパターン（半導体素子パターン）の近傍で測定で
き、かつ自動的に測定することが容易であるという効果
は、第１の実施の形態と同様に得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明に係る位
相シフトマスクの製造方法に依れば、一定形状のパター
ンをマスク面内の規則的な位置に配置しているので、自
動で位相差の分布を測定することが可能な位相シフトマ
スクが製造できる。また、本発明に係る位相シフトマス
クの製造方法に依れば、半導体素子の実際のパターン近
くで位相差の測定ができ、より正確に位相差の測定値を
得ることが可能なので、マスク基板の不良を本来のマス
クパターンの描画以前に正確に判別することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの製造方法で使用されるモニターパターンの構造を
示す平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの構造を示す平面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの製造方法を示す製造工程順の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの製造方法で使用されるモニターパターンの構造を
示す平面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの製造方法を示す製造工程順の断面図である。

【図６】従来の両堀込み型位相シフトマスクの構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１，１１ モニターパターン １ａ 遮光膜パターン １ｂ 位相シフターパターン ２ 本来のマスクパターン １０１ 透明基板 １０２ 遮光板 １０３ カーボン膜 １０４ ハーフトーン膜 １０５ レジスト

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板上の隣接する透明領域を透過
   する投影光の位相差を有するように、前記透光性基板の
   エッチングを実施することにより微細マスクパターンの
   解像度を向上させる方式の位相シフトマスクの製造方法
   において、 前記透光性基板上に、本来のマスクパターンを描画する
   マスクパターン描画工程と、 前記透光性基板上に、複数の光透過率測定用パターンを
   前記本来のマスクパターンに重ねて、現在までの位相シ
   フトマスクの面内一杯に等間隔に配置する測定用パター
   ン配置工程と、 前記配置された光透過率測定用パターンを用いて、前記
   隣接する透明領域を透過する投影光の位相差を有するよ
   うに、前記透光性基板の部分的エッチングを完成させる
   エッチング工程と、 前記エッチング工程の完了後に、前記配置された光透過
   率測定用パターンのうち、前記本来のマスクパターンの
   形状変化及び／又は透過率変化をもたらす可能性のある
   ものを選択的に除去する測定用パターン除去工程を有す
   ること、 を特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
2. 【請求項２】前記光透過率測定用パターンは、遮光膜に
   形成されるデータと位相シフターのデータとの組み合わ
   せからなり、位相差測定装置で測定可能な最小寸法付近
   のパターン幅を有するラインアンドスペースパターンで
   あること、 を特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造
   方法。
3. 【請求項３】透光性基板上に半透明膜を置き、その半透
   明膜を透過する光と周辺の透明領域の透過光に位相差を
   生じさせて微細マスクパターンの解像度を向上させる方
   式の位相シフトマスクの製造方法において、 前記透光性基板上に、複数の光透過率測定用パターンを
   本来のマスクパターンが置かれる予定の位置に重ねて、
   現在までの位相シフトマスクの面内一杯に等間隔に配置
   する測定用パターン配置工程と、 前記配置された光透過率測定用パターンのうち、前記本
   来のマスクパターンの形状変化及び／又は透過率変化を
   もたらす可能性のあるものを選択的に除去する測定用パ
   ターン除去工程と、 前記半透明膜をエッチングする半透明膜エッチング工程
   と、 前記配置された光透過率測定用パターンを用いて、前記
   半透明膜を透過する光と周辺の透明領域の透過光とに位
   相差が生じているか否かを検査する検査工程と、 前記検査工程による検査結果が不合格であった場合に、
   新しい透光性基板を用いて、前記測定用パターン配置工
   程からの一連の製造工程を反復する再作製工程と、 前記検査工程による検査結果が合格であった場合に、遮
   光膜を用いて前記測定用パターンを遮光する遮光工程
   と、 前記遮光工程の後に、前記本来のマスクパターンの描画
   を行うマスクパターン描画工程を有すること、 を特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
4. 【請求項４】透光性基板上に半透明膜を置き、その半透
   明膜を透過する光と周辺の透明領域の透過光に位相差を
   生じさせて微細マスクパターンの解像度を向上させる方
   式の位相シフトマスクの製造方法において、 前記透光性基板上に、本来のマスクパターンを描画する
   マスクパターン描画工程と、 前記透光性基板上に、複数の光透過率測定用パターンを
   前記本来のマスクパターン上に重ねて、現在までの位相
   シフトマスクの面内一杯に等間隔に配置する測定用パタ
   ーン配置工程と、 前記配置された光透過率測定用パターンを用いて、前記
   半透明膜と周辺の透明領域を透過する投影光の位相差を
   生ずるように前記半透明膜のエッチングを完成させるエ
   ッチング工程と、 前記エッチング工程の完了後に、前記配置された光透過
   率測定用パターンのうち、前記本来のマスクパターンの
   形状変化及び／又は透過率変化をもたらす可能性のある
   ものを選択的に除去する測定用パターン除去工程を有す
   ること、 を特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
5. 【請求項５】 前記位相差を１８０度付近に設定するこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   位相シフトマスクの製造方法。
6. 【請求項６】前記光透過率測定用パターンを、縦横等間
   隔で位相シフトマスクの面内一杯に配置したこと、 を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位
   相シフトマスクの製造方法。
7. 【請求項７】前記測定用パターン除去工程において、前
   記本来のマスクパターンと前記光透過率測定用パターン
   とが近接し、透過率変化を生じさせる場合、光透過率測
   定用パターンを削除すること、 を特徴とする請求項１又は請求項６記載の位相シフトマ
   スクの製造方法。