JP4053723B2 - 露光用マスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスクの製造方法に係わり、特に位相シフトマスク等のように２回の露光を必要とする露光用マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（問題点１）
近年、露光用マスクとして、隣接パターンの位相差を利用して解像度の向上をはかった位相シフトマスクが注目されている。この位相シフトマスクのうち、ハーフトーンタイプの露光用マスクを製造するには、透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜を形成した状態で１回目の描画（露光）によりメインパターン領域にデバイスパターン（メインパターン）を形成した後、２回目の露光により開口パターンを作成するための重ね合わせ描画を行っている。この重ね合わせ描画を行う際に問題となるのが、メインパターンとそれに重ね合わせを行う開口パターンとの位置関係である。
【０００３】
メインパターンと開口パターンとの相対位置を合わせるために、従来は以下のような手法が取られている。即ち、先にメインパターンを露光する場合は、メインパターン領域にメインパターンを露光するのと同時にメインパターン領域以外にアライメントマークを露光する。このとき、メインパターンとアライメントマークは同じ座標系に載っていることになる。次に、重ね合わせ描画を行う際にはまずこのアライメントマークを検出し、座標系を割り出し、この座標系に則って開口パターンを露光する。
【０００４】
この方法をとれば、理想的にはメインパターンと開口パターンの座標系は同じものとなり、位置誤差は生じないことになる。しかしながら、実際にはアライメントマークの描画される位置は正規の位置からずれている。これは、描画装置内でマスクを固定するために真空チャックを使用すること、更には重力の影響などでマスクが変形するためである。これらの変形で生じる位置誤差は、特にマスク基板の外側で大きい。基板の中心にはメインパターンが配置されこれを避けてアライメントマークは外側に配置されるため、アライメントマークの位置誤差が大きくなる。従って、重ね合わせ描画する際に位置のずれたアライメントマークを参照していることになり、重ね合わせの相対的な位置誤差を５０ｎｍ以下に抑えることは非常に難しい。
【０００５】
（問題点２）
一方、位相シフトマスクに必要な開口パターンを形成するには逐次描画方式が採られている。逐次描画方式とは、例えばＥＴＥＣ社製ＣＯＲＥ−２５６４ＰＳＭのようにレーザビームをスポット状に絞り、このスポットを基板上で走査させるものである。基板にはレジストが予め塗布されており、レーザビームにより照射された部分は感光され、アルカリ現像液に対して溶解性を示すようになる。このような逐次描画方式により、レジストを取り除きたい部分はレーザを照射し、レジストを残しておきたい部分は照射させないことで、レジストを除きたい部分と残したい部分とに分けることが可能となる。
【０００６】
逐次描画方式を用いて開口パターンの描画を行う際の最大の問題点は、描画時間が長くなることである。レーザビームスポットを走査させてパターンの描画を行う場合、描画する面積と描画時間が比例関係にあり、開口パターンは面積が大きいため描画時間が長くなる。このため、位相シフトマスクの製造におけるスループットの低下を招く。また、逐次描画方式を採用する装置は一般に価格が高く、この装置を開口パターン描画のために長時間にわたって占有すると、位相シフトマスクの製造コスト増大を招くことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、ハーフトーンタイプ等の位相シフトマスクを製造するには、２回の露光が必要となり、重ね合わせ描画を行う際にメインパターンとそれに重ね合わせを行う開口パターンとの位置合わせが重要となる。しかし、従来方法ではアライメントマークの位置誤差が大きいため、重ね合わせの位置誤差を十分に小さくすることは困難であった。また、位相シフトマスクに必要な開口パターンを描画するには逐次描画方式を用いているが、逐次描画方式では描画時間が長くなり、スループットの低下を招く問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することのできる露光用マスクの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１１】
即ち本発明は、マスク基板（透明基板上に遮光膜又は位相シフト膜或いはその両方を形成したマスク基板）上で少なくとも２回の露光によるパターニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、１回目のパターン露光と２回目のパターン露光で異なる露光装置を用い、１回目のパターン露光時に、位置合わせの基準となるアライメントマークを、１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目のパターン露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、マスク基板上のメインパターン領域にメインパターンを露光する工程と、メインパターン領域の全体又は一部を露出させるためのパターンを露光する工程と、の少なくとも２回のパターンニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、１回目の露光と２回目の露光で異なる露光装置を用い、１回目の露光時に前記基板上のメインパターン領域以外の領域にアライメントマークを該メインパターンと同時に露光し、且つ１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１４】
(1) 透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜及び位相シフト膜を選択的にエッチングした後に、全面に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光により開口パターンを露光すること。
【００１５】
(2) 透明基板上に遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域を露出させるための開口パターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜を選択的にエッチングした後、全面に位相シフト膜を形成しその上に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光すること。
【００１６】
(3) メインパターンを露光するのに電子ビーム描画装置を用い、開口パターンを露光するのにレーザ描画装置を用いること。
【００２３】
（作用）
本発明によれば、１回目の露光時にアライメントマークを露光する際に、基板の変形（特にたわみ変形）による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光時に基板変形の位置誤差を補正してマークの位置を検出することにより、マークの位置誤差による重ね合わせずれをなくすことができ、重ね合わせの相対的な位置精度を向上させることができる。これにより、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
実施形態を説明する前に、ハーフトーン型位相シフトマスクの基本的な製造プロセスについて、図１及び図２を参照して説明する。
【００２７】
図１の例では、まず（ａ）に示すように、石英基板（透明基板）１０上にハーフトーン位相シフト膜１１及び遮光膜１２を堆積した後、デバイスパターン（メインパターン）と同時に位置合わせのためのアライメントマークを形成する。具体的には、石英基板１０上に位相シフト膜１１及び遮光膜１２を堆積し、その上に第１のレジスト（図示せず）を塗布した後、１回目の露光により、メインパターン領域１４にデバイスパターン（メインパターン）を描画し、その周辺領域にアライメントマークを描画する。この１回目の露光には、高精度のパターン形成が可能な電子ビーム描画装置を使用する。そして、レジストを現像してレジストパターンを形成した後に、これをマスクに遮光膜１２及び位相シフト膜１１を選択エッチングすることにより、図１（ａ）の構造が得られる。
【００２８】
ここで、遮光膜１２としてはＣｒの薄膜、位相シフト膜１１としてはモリブデンシリサイドの膜を採用した。位相シフト膜１１は露光光に対して半透過性を示し、位相シフト膜１１を透過した光は光強度が６％に低下し、位相が１８０度遅れる。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）に示すように、基板上の全面にレジスト（感光性樹脂）１５、例えば東京応化製ＴＯＫ−ｉｐ３６００を塗布し、メインパターン領域を露出させるための開口パターンを描画する。この２回目の露光には、速い描画速度が要求されるためレーザ描画装置を使用する。続いて、現像を行うことにより、図１（ｃ）に示すようにメインパターン領域１４のレジスト１５が取り除かれる。その後、図１（ｄ）に示すように、メインパターン領域１４の遮光膜１２をエッチングにより取り除く。そして、図１（ｅ）に示すように、レジスト１５を剥離することにより位相シフトマスクの作製工程が完了する。
【００３０】
図２の例では、図１の例とは異なる構造を持つ位相シフトマスクを作製している。図１の例との違いは位相シフト膜１１と遮光膜１２との配置順序が異なっており、パターンの順序もそれに合わせて始めに開口パターンの描画を行い、次にデバイスパターンの描画を行っている。
【００３１】
具体的には、図２（ａ）に示すように、石英基板１０上に遮光膜１２を堆積し、その上に第１のレジスト１３を塗布した後に、１回目の露光により、メインパターン領域１４を開口するための開口パターン及びアライメントマークを描画する。そして、図２（ｂ）に示すように、レジスト１３を現像してレジストパターンを形成し、これをマスクに遮光膜１２を選択エッチングする。その後、図２（ｃ）に示すように、レジスト１３を剥離した後、全面に位相シフト膜１１を堆積する。
【００３２】
次いで、図２（ｄ）に示すように、位相シフト膜１１上に第２のレジスト１５を塗布した後に、２回目の露光により、メインパターン領域１４にデバイスパターン（メインパターン）を露光する。次いで、図２（ｅ）に示すように、レジスト１５を現像してレジストパターンを形成し、これをマスクに位相シフト膜１１を選択エッチングし、その後レジスト１５を剥離することによって位相シフトマスクの作製工程が完了する。
【００３３】
位相シフトマスクにおいてこのような複雑な工程により、位相シフト膜１１のみによってパターンが構成されているメインパターン領域１４と遮光膜１２によって覆われている部分とに分けるのは、以下のような理由による。
【００３４】
位相シフトマスクを用いてウエハなどの基板にパターンを転写する際に露光エリアを限定するために、露光装置はブラインド機構を装備している。ブラインドは、マスクと光源の間にあり、ブラインド位置を調整することで目的とする場所以外の部分に光が当たらないようにするものである。但し、ブラインドはマスクと完全に共役な位置にないため、このブラインドの像がぼけてウエハ上で若干の光が漏れてしまう。１枚のウエハ上に多くのデバイスパターンを作製するために、それぞれの露光ショットは互いに接するか又は一部分が重なるように露光する。このような露光では、ブラインドから漏れた光がパターンに悪影響を及ぼす。
【００３５】
そこで、ブラインドから漏れる光をウエハに到達させないために、位相シフトマスクにも露光光を完全に遮蔽する遮光膜が必要となる。また、メインパターン領域内では位相シフト膜の半透過性と位相をずらすという本来の効果を出すために遮光膜があってはならない。従って、メインパターン領域とほぼ一致する部分の遮光膜を取り除くため、開口パターンの描画が必要となる。
【００３６】
開口パターンに必要な精度について、以下で述べる。開口パターンを作成する目的は、前記の通り２点に要約される。即ち、位相シフトマスク本来の効果を発揮するためにメインパターン領域で遮光膜を取り除くこと、更には露光ショットの境界で完全に光を遮光することである。開口パターンに要求される精度は、メインパターン領域との相対的位置関係で規定され、メインパターンと開口パターンとの位置誤差は５０ｎｍ以下であることが必要とされる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施形態として、１枚の基板に複数回の描画が行われる位相シフトマスクの製造方法において、それぞれで描画されるパターンの相対的な位置精度を上げる手法について述べる。
【００３８】
図３に、位相シフトマスクの重ね合わせ描画の手順を示す。まず、メインパターン３１と同時にアライメントマーク３２の描画を行う。このアライメントマーク３２は、メインパターン３１の外側に描画される。図３（ａ）は、メインパターン作成後に遮光膜及び位相シフト膜を選択的に除去した状態を示す平面図であり、前記図１（ａ）に対応している。
【００３９】
ハーフトーンタイプの位相シフトマスクの場合、次にこのメインパターン３１に重ね合わせて開口パターンが描画される。メインパターン３１と開口パターンの位置を合わせるために開口パターンの描画の前段階で予め描画しておいたアライメントマーク３２を検出し、アライメントマーク３２の位置を読み取る。読み取ったマーク位置からメインパターン３１を描画した時の座標系を算出し、この座標系に則って開口パターンを描画する。図３（ｂ）は、開口パターン形成後に露出した遮光膜を除去した状態を示す平面図であり、前記図１（ｅ）に対応している。
【００４０】
従来技術の項で述べたようにアライメントマークの位置は、基板が様々な外力を描画時に受けるため正規の位置からずれる。例えば、ＥＴＥＣ社製ＣＯＲＥ−２５６４ＰＳＭでは描画時に基板を保持するため真空チャックを使用している。また、基板は水平に保持されており重力の影響も受ける。このように基板は様々な外力を受けており、これらの影響で基板はたわみ変形を起こす。フォトマスク基板のように厚さが６．３ｍｍもある基板では、変形により表面が伸縮することになる。基板が凸変形する場合は上の面が伸び、下の面が縮む。逆に、凹変形する場合は上の面が縮み、下の面が伸びる。
【００４１】
描画時に保持した基板が凹変形する描画装置Ａでメインパターンとアライメントマークを描画した際に生じるアライメントマークの位置は、理想的な位置に対して図４のようにずれる。これらの数値を下記の（表１）で示す。凹変形の場合、描画時に描画面が縮み、理想状態に戻すと伸びることになるため、アライメントマークは正規の位置よりも外側にあることになる。なお、図４中のマーク４１〜４２は（表１）のマーク１〜４に相当している。
【００４２】
【表１】
【００４３】
一方、描画装置Ｂは基板を３点で支持しており、保持時に基板にかかるのは重力と支持点からの反力になる。この場合、基板のたわみ変形は複雑な形状となり、Ｘ方向は凹変形，Ｙ方向はある部分では凸変形，また他の部分では凹変形となる。このような描画装置Ｂで描画したアライメントマークにおいて、正規の位置に対して生じる位置ずれの量は、下記の（表２）の通りである。
【００４４】
【表２】
【００４５】
上記では、描画装置Ａ及び描画装置Ｂでアライメントマークを描画するとどの程度マークの位置が理想的な位置からずれるかを示した。次に、本発明の主眼である重ね合わせ描画を行った場合についてを示す。具体的には、描画装置Ａでメインパターンとアライメントマークを基板上に描画し、重ね合わせ描画を描画装置Ｂで行った。描画装置Ａで描画されたアライメントマークの位置には（表１）で示した位置誤差が載っている。この基板を描画装置Ｂに載せると基板は変形を起こし、アライメントマークの位置は変形に応じてさらに位置がずれる。アライメントマークの位置誤差は、描画装置Ａ及びＢ双方の誤差の影響を受けることになる。描画装置Ｂで検出したマークの位置には、以下の式のような位置誤差が混入している。マーク毎の検出誤差量を、下記の（表３）に示す。
【００４６】
検出時に生じる誤差＝（描画装置Ａの誤差）一（描画装置Ｂの誤差）
【表３】
【００４７】
上記の通り、重ね合わせ描画を行う際に異なった描画装置を用いると、アライメントマークの位置に非常に大きな系統誤差が含まれることになる。本実施形態では、複数の描画装置にまたがって描画を行ってもメインパターンと開口パターンの位置が相対的にずれないような方法を提供する。
【００４８】
前記の描画装置Ａ，Ｂを用いた重ね合わせ描画での問題点は、以下の２点に要約できる。第１に、アライメントマークの描画時に理想的な位置からずれた位置にマークを描画していること。このずれは基板を保持するときに基板が受ける外力による変形のため生じることは既に述べた。また第２には、アライメントマークの検出時に変形による位置ずれを考慮に入れることなく検出を行っていることである。従って、たとえアライメントマークが基板上の正しい位置にあったとしても、第２の理由によりメインパターンと開口パターンとの相対的な位置誤差を抑えることはできない。
【００４９】
この位置誤差を原理的に０にするために、本実施形態では以下の手法をとる。第１に、装置固有の位置誤差を予め予測しておき、アライメントマーク描画時に位置誤差を相殺するような位置にアライメントマークを描画する。例えば、（表２）に示したように、描画装置Ｂでマーク１の位置にパターンをそのまま描画すると正規の位置からＸ座標は＋３８ｎｍ，Ｙ座標は＋１６ｎｍずれる。これを相殺するために、マークの描画時に−３８ｎｍ，−１６ｎｍずれた位置に描画を行う。また、マーク２の描画も同様に生じる位置誤差と符号を逆にした位置に描画を行う。
【００５０】
このような描画を行った基板のマーク位置は、基板が外力を受けずに変形していない状態で正規の位置にあることになる。このように位置を補正して描画を行うためには、描画装置が位置補正機構を具備している必要がある。（表２）にもある通り補正量はマークの位置によって異なるため、描画装置は補正量の算出に関数を用いるか補正テーブルを持つことになる。以下では、３点支持による重力たわみによる位置誤差を補正するための式を示す。
【００５１】
Ｘ＝ｆ（ｘ，ｙ）
Ｙ＝９（ｘ，ｙ）
大文字のＸ，Ｙが補正後の描画する位置で、これらは理想的な位置ｘ，ｙから計算される。Ｘ，Ｙ共にｘ，ｙのクロスタームを含んだ４次の関数になっている。この補正式を用いれば、位置誤差を５ｎｍ以下に抑えることができ、アライメントマークの描画位置は基板のたわみ変形の影響を受けることはない。
【００５２】
次に、重ね合わせ描画を行う前段階でアライメントマークを検出する際に生じる誤差を補償する方法について述べる。基板が外力を受けない状態でアライメントマークが正規の位置にあっても、重ね合わせ描画を行うために描画装置に設置すると保持のための外力を受けて基板は変形を起こす。先ほどの例で示せば、正規の位置ｘ，ｙにあるマークはＸ，Ｙの位置で検出される。ｘとＸでは数十ｎｍ違いがあるためこれが誤差の要因になってしまう。これを避けるためにマークの読み取りの基準位置を、ｘではなくＸにする。つまり、いままではｘの位置からアライメントマークがどの程度ずれているかを判定していたが、本実施形態ではＸの位置からのずれを判別するようにする。
【００５３】
このようにすることにより、基板のたわみ変形によりアライメントマークの位置がずれたとしても、基板が外力を受けない状態でのアライメントマークの検出が可能となる。外力を受けない状態でアライメントマークが正規の位置にある基板を用いてアライメントマークの検出を行えば、アライメントマークが正規の位置にあると検出することができる。この位置検出アルゴリズムも描画時の補正と同様に、正規の位置と基板保持後の位置を変換するように描画装置自体が位置変換テーブル又は変換式を所有することになる。
【００５４】
このように本実施形態では、アライメントマークの描画時にたわみ変形を補正して描画し、重ね合わせ描画時に補正したアライメントマーク検出を行うことにより、メインパターンと開口パターンの位置合わせ精度を上げることができる。また、描画装置自体に位置補正機構を具備させることで表に現れる数字は正規の位置のみとなり、複雑な変換式や変換テーブルを必要としない。さらに、アライメントマークの位置は基板が外力を受けない状態で正規の位置にあるため、重ね合わせ描画を行うのに本実施形態を用いていれぱ、どの描画装置でも描画可能となる。つまり、メインパターンの描画と開口パターンの描画がどの描画装置の組み合わせを用いても可能となる。
【００５５】
（第２の実施形態）
従来技術の問題点２を克服するために本実施形態では、ハーフトーンタイプの位相シフトマスクにおける開口パターンを安価かつ短時間で描画できる方法を提案する。
【００５６】
位相シフトマスクの基本的な作製工程は、前記図１及び図２に示した通りである。図１（ａ）に示すようなメインパターン及びアライメントマークが形成された基板に対して、図１（ｂ）に示すようにレジストを塗布した後に、開口パターンを露光するが、開口パターンは図５又は図６の平面図で示すように、１つの長方形又は複数の長方形を組み合わせたもので構成されている。図５及び図６において、（ａ）は最終的に得られる位相シフトマスクの平面構造、（ｂ）は開口パターンのために描画する領域を示している。また、本実施形態は、図２で示されるような構造の位相シフトマスクの開口パターン描画においても適用が可能である。
【００５７】
開口パターンに要求される精度はメインパターン領域との相対的位置関係で規定され、メインパターンと開口パターンとの位置誤差は５０ｎｍ以下であることが必要とされる。この位置精度を達成するためには、第１の実施形態で述べた方法が有効となる。
【００５８】
次に、本実施形態の目的である開口パターンの描画を従来技術である逐次描画方式よりも短時間で行う方法について述べる。閉口パターンの描画に用いる装置は一定の広さの原版上にあるパターンを基板に一括で露光転写できる装置、一般的にステッパと呼ばれる装置（本実施形態ではｉ線ステッパ）を用いる。まず、図７に示すように、遮光部７１の一部に大小様々な大きさの正方形の基本図形（透光部）７２を備えた原版を準備する。本実施形態では、被転写基板上での大きさが最大の正方形で１５ｍｍ、最小のものが０．０１ｍｍ角の計７種類を用意した。描画すべき開口パターンは、前記図６の右側の開口パターン（ｂ）を例とする。
【００５９】
まず最初に、図８（ａ）に示すように、最も内側にあるパターンの直線を延長し、開口パターンの内側に単純な長方形の領域を作る。そして、図８（ｂ）に示すように、原版の中で長方形の領域に入る最も大きな基本図形を用いて、隙間がなくかつ長方形からはみ出さないように露光を行う。このとき、長方形の一辺の長さが正方形の露光量域の整数倍になっているとは限らないため、正方形の領域は重なる部分がでるが問題はない。重なる部分の受ける露光量は２倍以上になるが、開口パターンはその部分のレジストが抜ければよいので、露光量が２倍となっても全く問題はない。逆に、パターン同士が重ね合うことを許すことで大きな正方形が使用可能となるため、描画にかかる時間を短縮することができる。
【００６０】
内側の大きい長方形が正方形で敷きつめられた後は、図８（ｃ）に示すように、それ以外の部分を更に小さい基本図形を用いて敷きつめていく。このときも同様に、露光する正方形が最外周をはみ出さないこと、開口パターンのどの部分も少なくとも１回は露光をされていることの２つの条件を満たしていればよい。
【００６１】
このようにして、大小様々な大きさの正方形を組み合わせることで開口パターンの露光を行うと、１００個以下の正方形の組み合わせで複雑な開口パターンを実現することが可能となる。１回の正方形の露光は約１秒程度で可能であるため、この方法を用いた開口パターンの露光は数分程度で可能となる。これは、同じパターンをレーザ描画装置で描画するのに数時間かかっていたのに比して格段に速いものである。
【００６２】
本実施形態では、実現すべき開口パターンが長方形の組み合わせでできていたため、原版に用意したパターンは正方形のみであった。９０度以外の角度を持つ開口パターンを実現するためにはそれと同じ角度を持つ台形パターンなどを用意することで開口パターンの露光が可能となる。また、本実施形態では開口パターンの内側が完全に露光領域になるものを例としてその描画方法を述べた。それ以外の、例えば開口パターンの中心部に露光しない領域があるようなものでも本実施形態を用いればパターンの実現が可能であることは明らかである。
【００６３】
（第３の実施形態）
本実施形態では先の第２の実施形態をさらに発展させ、開口パターンの描画時にパターンの欠陥が混入するのを防ぐ方法について述べる。
【００６４】
原版上の基本図形を組み合わせて開口パターンを露光する際に、透過部から成る基本図形上にダストが付着している可能性がある。基本図形上にダストが存在すると、露光中に露光光を遮り露光基板上の露光されるべき部分に影ができることになり、この影の部分は欠陥となる。そこで本実施形態では、開口パターンの描画時に欠陥が発生しないため、以下のような２通りの描画を行った。
【００６５】
第１の描画方法では、開口パターンの描画工程において、１回目の露光は第２の実施形態と全く同様にして開口パターンの描画を行う。次いで、同一の基板に図８で示したのとは異なる分割を行って２回目の露光を行う。２回目の露光では、例えば図８中、図の中心の長方形を描画する際に、最大の正方形ではなく必ずひとつサイズの小さい正方形を使用する。また、図８（ｃ）においても１回目の露光に使用した正方形よりもひとつサイズの小さい正方形を使用する。
【００６６】
このようにすれば、基板上の開口パターンのどの部分も原版の異なった正方形パターンで少なくとも２回は描画されることになる。原版上にある２つの正方形パターンの両方にダストが付着している可能性は極めて少ないため、２回の描画で形成される開口パターンに欠陥が発生することは無いに等しい。
【００６７】
第２の描画方法では、まず第２の実施形態で使用した開口パターン描画のための原版を２枚用意した。これらの２枚は全く同一の基本図形が入っており、２枚の原版を用いて同一基板に開口パターンを２回描画する。このような描画方法でも、両方の原版の同じ基本図形にダストが付着している可能性は極めて低いため、開口パターンに欠陥が発生することは無いに等しい。
【００６８】
このように本実施形態では、同一の原版の異なる基本図形、又は異なる原版の同じ基本図形を用いて、開口パターンに対して２回の露光を行うことにより、開口パターンの何れの部分も少なくとも２回以上原版の異なった基本図形を用いて描画されることになる。従って、原版上のダストの影響を効果的に無くすことができ、開口パターンの描画による欠陥の発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、ハーフトーン型の位相シフトマスクの例を説明したが、これに限らず、図９に示すようなレベンソン型の位相シフトマスクの製造に適用することもできる。レベンソン型の場合、透明基板９０上の遮光膜９１をパターニングするための１回目の露光と、隣接するパターン（開口）の一方９２で基板９０を堀込むための２回目の露光とを必要とする。このように２回の露光を必要とする場合に本発明は適用できる。さらに、２回以上の露光を必要とする露光用マスクの製造に適用することも可能である。
【００７０】
また、メインパターン形成のための露光に用いる装置は電子ビーム描画装置に限るものではなく、高精度描画が可能な装置であればよく、仕様に応じて適宜変更可能である。同様に、開口パターン形成のための露光に用いる装置はレーザ描画装置やｉ線ステッパに限るものではなく、高速描画が可能な装置であればよく、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００７１】
また、露光用マスクの支持基板となる透明基板は必ずしも石英に限るものではなく、該マスクを用いた露光に使用する光に対して十分大きな透過率を有するものであればよい。さらに、遮光膜はＣｒに限るものではなく、露光光に対して十分大きな遮光率を有するものであればよい。また、位相シフト膜はモリブデンシリサイドに限るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、１回目の露光時にアライメントマークを露光する際に、基板の変形（特にたわみ変形）による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光時に基板変形の位置誤差を補正してマークの位置を検出することにより、マークの位置誤差による重ね合わせずれをなくすことができ、重ね合わせの相対的な位置精度を向上させることができる。これにより、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することが可能となる。本発明者らの実験では、１回目の露光で形成されたパターンと２回目以降の露光で形成されるパターンとの相対的な位置誤差を５０ｎｍ以下に抑えることが可能であった。
【００７３】
また本発明では、開口パターンを露光する際に、寸法の異なる複数の基本図形が形成された原版を用い、基本図形の組合せにより開口パターン全体を露光することにより、開口パターン領域を高速で露光することができ、スループット向上をはかることが可能となる。さらに、開口パターンを露光する際に、基本図形の組合せを変えて複数回の露光を行うことにより、開口パターンの欠陥発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示す断面図。
【図２】ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の他の例を示す断面図。
【図３】ハーフトーン型位相シフトマスクのメインパターン作成後と開口パターン作成後の状態を示す平面図。
【図４】アライメントマークを補正せずに描画した場合のアライメントマーク位置のずれを示す平面図。
【図５】ハーフトーン型位相シフトマスクの開口パターンの具体例を示す平面図。
【図６】ハーフトーン型位相シフトマスクの開口パターンの他の具体例を示す平面図。
【図７】寸法の異なる複数の基本図形を配置した原版の例を示す平面図。
【図８】複数の基本図形を組み合わせて開口パターンを露光する工程を説明するための図。
【図９】本発明の変形例を説明するためのもので、レベンソン型位相シフトマスクの例を示す断面図。
【符号の説明】
１０…石英基板（透明基板）
１１，５２，６２…位相シフト膜
１２ ，５１，６１…遮光膜
１３，１５…レジスト
１４…メインパターン領域
３１…メインパターン
３２，４１〜４４…アライメントマーク
５４，６４…開口パターン
７１…遮光部
７２…基本図形（透光部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスクの製造方法に係わり、特に位相シフトマスク等のように２回の露光を必要とする露光用マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（問題点１）
近年、露光用マスクとして、隣接パターンの位相差を利用して解像度の向上をはかった位相シフトマスクが注目されている。この位相シフトマスクのうち、ハーフトーンタイプの露光用マスクを製造するには、透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜を形成した状態で１回目の描画（露光）によりメインパターン領域にデバイスパターン（メインパターン）を形成した後、２回目の露光により開口パターンを作成するための重ね合わせ描画を行っている。この重ね合わせ描画を行う際に問題となるのが、メインパターンとそれに重ね合わせを行う開口パターンとの位置関係である。
【０００３】
メインパターンと開口パターンとの相対位置を合わせるために、従来は以下のような手法が取られている。即ち、先にメインパターンを露光する場合は、メインパターン領域にメインパターンを露光するのと同時にメインパターン領域以外にアライメントマークを露光する。このとき、メインパターンとアライメントマークは同じ座標系に載っていることになる。次に、重ね合わせ描画を行う際にはまずこのアライメントマークを検出し、座標系を割り出し、この座標系に則って開口パターンを露光する。
【０００４】
この方法をとれば、理想的にはメインパターンと開口パターンの座標系は同じものとなり、位置誤差は生じないことになる。しかしながら、実際にはアライメントマークの描画される位置は正規の位置からずれている。これは、描画装置内でマスクを固定するために真空チャックを使用すること、更には重力の影響などでマスクが変形するためである。これらの変形で生じる位置誤差は、特にマスク基板の外側で大きい。基板の中心にはメインパターンが配置されこれを避けてアライメントマークは外側に配置されるため、アライメントマークの位置誤差が大きくなる。従って、重ね合わせ描画する際に位置のずれたアライメントマークを参照していることになり、重ね合わせの相対的な位置誤差を５０ｎｍ以下に抑えることは非常に難しい。
【０００５】
（問題点２）
一方、位相シフトマスクに必要な開口パターンを形成するには逐次描画方式が採られている。逐次描画方式とは、例えばＥＴＥＣ社製ＣＯＲＥ−２５６４ＰＳＭのようにレーザビームをスポット状に絞り、このスポットを基板上で走査させるものである。基板にはレジストが予め塗布されており、レーザビームにより照射された部分は感光され、アルカリ現像液に対して溶解性を示すようになる。このような逐次描画方式により、レジストを取り除きたい部分はレーザを照射し、レジストを残しておきたい部分は照射させないことで、レジストを除きたい部分と残したい部分とに分けることが可能となる。
【０００６】
逐次描画方式を用いて開口パターンの描画を行う際の最大の問題点は、描画時間が長くなることである。レーザビームスポットを走査させてパターンの描画を行う場合、描画する面積と描画時間が比例関係にあり、開口パターンは面積が大きいため描画時間が長くなる。このため、位相シフトマスクの製造におけるスループットの低下を招く。また、逐次描画方式を採用する装置は一般に価格が高く、この装置を開口パターン描画のために長時間にわたって占有すると、位相シフトマスクの製造コスト増大を招くことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、ハーフトーンタイプ等の位相シフトマスクを製造するには、２回の露光が必要となり、重ね合わせ描画を行う際にメインパターンとそれに重ね合わせを行う開口パターンとの位置合わせが重要となる。しかし、従来方法ではアライメントマークの位置誤差が大きいため、重ね合わせの位置誤差を十分に小さくすることは困難であった。また、位相シフトマスクに必要な開口パターンを描画するには逐次描画方式を用いているが、逐次描画方式では描画時間が長くなり、スループットの低下を招く問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することのできる露光用マスクの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１１】
即ち本発明は、マスク基板（透明基板上に遮光膜又は位相シフト膜或いはその両方を形成したマスク基板）上で少なくとも２回の露光によるパターニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、１回目のパターン露光と２回目のパターン露光で異なる露光装置を用い、１回目のパターン露光時に、位置合わせの基準となるアライメントマークを、１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目のパターン露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、マスク基板上のメインパターン領域にメインパターンを露光する工程と、メインパターン領域の全体又は一部を露出させるためのパターンを露光する工程と、の少なくとも２回のパターンニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、１回目の露光と２回目の露光で異なる露光装置を用い、１回目の露光時に前記基板上のメインパターン領域以外の領域にアライメントマークを該メインパターンと同時に露光し、且つ１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１４】
(1) 透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜及び位相シフト膜を選択的にエッチングした後に、全面に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光により開口パターンを露光すること。
【００１５】
(2) 透明基板上に遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域を露出させるための開口パターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜を選択的にエッチングした後、全面に位相シフト膜を形成しその上に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光すること。
【００１６】
(3) メインパターンを露光するのに電子ビーム描画装置を用い、開口パターンを露光するのにレーザ描画装置を用いること。
【００２３】
（作用）
本発明によれば、１回目の露光時にアライメントマークを露光する際に、基板の変形（特にたわみ変形）による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光時に基板変形の位置誤差を補正してマークの位置を検出することにより、マークの位置誤差による重ね合わせずれをなくすことができ、重ね合わせの相対的な位置精度を向上させることができる。これにより、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
実施形態を説明する前に、ハーフトーン型位相シフトマスクの基本的な製造プロセスについて、図１及び図２を参照して説明する。
【００２７】
図１の例では、まず（ａ）に示すように、石英基板（透明基板）１０上にハーフトーン位相シフト膜１１及び遮光膜１２を堆積した後、デバイスパターン（メインパターン）と同時に位置合わせのためのアライメントマークを形成する。具体的には、石英基板１０上に位相シフト膜１１及び遮光膜１２を堆積し、その上に第１のレジスト（図示せず）を塗布した後、１回目の露光により、メインパターン領域１４にデバイスパターン（メインパターン）を描画し、その周辺領域にアライメントマークを描画する。この１回目の露光には、高精度のパターン形成が可能な電子ビーム描画装置を使用する。そして、レジストを現像してレジストパターンを形成した後に、これをマスクに遮光膜１２及び位相シフト膜１１を選択エッチングすることにより、図１（ａ）の構造が得られる。
【００２８】
ここで、遮光膜１２としてはＣｒの薄膜、位相シフト膜１１としてはモリブデンシリサイドの膜を採用した。位相シフト膜１１は露光光に対して半透過性を示し、位相シフト膜１１を透過した光は光強度が６％に低下し、位相が１８０度遅れる。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）に示すように、基板上の全面にレジスト（感光性樹脂）１５、例えば東京応化製ＴＯＫ−ｉｐ３６００を塗布し、メインパターン領域を露出させるための開口パターンを描画する。この２回目の露光には、速い描画速度が要求されるためレーザ描画装置を使用する。続いて、現像を行うことにより、図１（ｃ）に示すようにメインパターン領域１４のレジスト１５が取り除かれる。その後、図１（ｄ）に示すように、メインパターン領域１４の遮光膜１２をエッチングにより取り除く。そして、図１（ｅ）に示すように、レジスト１５を剥離することにより位相シフトマスクの作製工程が完了する。
【００３０】
図２の例では、図１の例とは異なる構造を持つ位相シフトマスクを作製している。図１の例との違いは位相シフト膜１１と遮光膜１２との配置順序が異なっており、パターンの順序もそれに合わせて始めに開口パターンの描画を行い、次にデバイスパターンの描画を行っている。
【００３１】
具体的には、図２（ａ）に示すように、石英基板１０上に遮光膜１２を堆積し、その上に第１のレジスト１３を塗布した後に、１回目の露光により、メインパターン領域１４を開口するための開口パターン及びアライメントマークを描画する。そして、図２（ｂ）に示すように、レジスト１３を現像してレジストパターンを形成し、これをマスクに遮光膜１２を選択エッチングする。その後、図２（ｃ）に示すように、レジスト１３を剥離した後、全面に位相シフト膜１１を堆積する。
【００３２】
次いで、図２（ｄ）に示すように、位相シフト膜１１上に第２のレジスト１５を塗布した後に、２回目の露光により、メインパターン領域１４にデバイスパターン（メインパターン）を露光する。次いで、図２（ｅ）に示すように、レジスト１５を現像してレジストパターンを形成し、これをマスクに位相シフト膜１１を選択エッチングし、その後レジスト１５を剥離することによって位相シフトマスクの作製工程が完了する。
【００３３】
位相シフトマスクにおいてこのような複雑な工程により、位相シフト膜１１のみによってパターンが構成されているメインパターン領域１４と遮光膜１２によって覆われている部分とに分けるのは、以下のような理由による。
【００３４】
位相シフトマスクを用いてウエハなどの基板にパターンを転写する際に露光エリアを限定するために、露光装置はブラインド機構を装備している。ブラインドは、マスクと光源の間にあり、ブラインド位置を調整することで目的とする場所以外の部分に光が当たらないようにするものである。但し、ブラインドはマスクと完全に共役な位置にないため、このブラインドの像がぼけてウエハ上で若干の光が漏れてしまう。１枚のウエハ上に多くのデバイスパターンを作製するために、それぞれの露光ショットは互いに接するか又は一部分が重なるように露光する。このような露光では、ブラインドから漏れた光がパターンに悪影響を及ぼす。
【００３５】
そこで、ブラインドから漏れる光をウエハに到達させないために、位相シフトマスクにも露光光を完全に遮蔽する遮光膜が必要となる。また、メインパターン領域内では位相シフト膜の半透過性と位相をずらすという本来の効果を出すために遮光膜があってはならない。従って、メインパターン領域とほぼ一致する部分の遮光膜を取り除くため、開口パターンの描画が必要となる。
【００３６】
開口パターンに必要な精度について、以下で述べる。開口パターンを作成する目的は、前記の通り２点に要約される。即ち、位相シフトマスク本来の効果を発揮するためにメインパターン領域で遮光膜を取り除くこと、更には露光ショットの境界で完全に光を遮光することである。開口パターンに要求される精度は、メインパターン領域との相対的位置関係で規定され、メインパターンと開口パターンとの位置誤差は５０ｎｍ以下であることが必要とされる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施形態として、１枚の基板に複数回の描画が行われる位相シフトマスクの製造方法において、それぞれで描画されるパターンの相対的な位置精度を上げる手法について述べる。
【００３８】
図３に、位相シフトマスクの重ね合わせ描画の手順を示す。まず、メインパターン３１と同時にアライメントマーク３２の描画を行う。このアライメントマーク３２は、メインパターン３１の外側に描画される。図３（ａ）は、メインパターン作成後に遮光膜及び位相シフト膜を選択的に除去した状態を示す平面図であり、前記図１（ａ）に対応している。
【００３９】
ハーフトーンタイプの位相シフトマスクの場合、次にこのメインパターン３１に重ね合わせて開口パターンが描画される。メインパターン３１と開口パターンの位置を合わせるために開口パターンの描画の前段階で予め描画しておいたアライメントマーク３２を検出し、アライメントマーク３２の位置を読み取る。読み取ったマーク位置からメインパターン３１を描画した時の座標系を算出し、この座標系に則って開口パターンを描画する。図３（ｂ）は、開口パターン形成後に露出した遮光膜を除去した状態を示す平面図であり、前記図１（ｅ）に対応している。
【００４０】
従来技術の項で述べたようにアライメントマークの位置は、基板が様々な外力を描画時に受けるため正規の位置からずれる。例えば、ＥＴＥＣ社製ＣＯＲＥ−２５６４ＰＳＭでは描画時に基板を保持するため真空チャックを使用している。また、基板は水平に保持されており重力の影響も受ける。このように基板は様々な外力を受けており、これらの影響で基板はたわみ変形を起こす。フォトマスク基板のように厚さが６．３ｍｍもある基板では、変形により表面が伸縮することになる。基板が凸変形する場合は上の面が伸び、下の面が縮む。逆に、凹変形する場合は上の面が縮み、下の面が伸びる。
【００４１】
描画時に保持した基板が凹変形する描画装置Ａでメインパターンとアライメントマークを描画した際に生じるアライメントマークの位置は、理想的な位置に対して図４のようにずれる。これらの数値を下記の（表１）で示す。凹変形の場合、描画時に描画面が縮み、理想状態に戻すと伸びることになるため、アライメントマークは正規の位置よりも外側にあることになる。なお、図４中のマーク４１〜４２は（表１）のマーク１〜４に相当している。
【００４２】
【表１】
一方、描画装置Ｂは基板を３点で支持しており、保持時に基板にかかるのは重力と支持点からの反力になる。この場合、基板のたわみ変形は複雑な形状となり、Ｘ方向は凹変形，Ｙ方向はある部分では凸変形，また他の部分では凹変形となる。このような描画装置Ｂで描画したアライメントマークにおいて、正規の位置に対して生じる位置ずれの量は、下記の（表２）の通りである。
【００４４】
【表２】
上記では、描画装置Ａ及び描画装置Ｂでアライメントマークを描画するとどの程度マークの位置が理想的な位置からずれるかを示した。次に、本発明の主眼である重ね合わせ描画を行った場合についてを示す。具体的には、描画装置Ａでメインパターンとアライメントマークを基板上に描画し、重ね合わせ描画を描画装置Ｂで行った。描画装置Ａで描画されたアライメントマークの位置には（表１）で示した位置誤差が載っている。この基板を描画装置Ｂに載せると基板は変形を起こし、アライメントマークの位置は変形に応じてさらに位置がずれる。アライメントマークの位置誤差は、描画装置Ａ及びＢ双方の誤差の影響を受けることになる。描画装置Ｂで検出したマークの位置には、以下の式のような位置誤差が混入している。マーク毎の検出誤差量を、下記の（表３）に示す。
【００４６】
検出時に生じる誤差＝（描画装置Ａの誤差）一（描画装置Ｂの誤差）
【表３】
上記の通り、重ね合わせ描画を行う際に異なった描画装置を用いると、アライメントマークの位置に非常に大きな系統誤差が含まれることになる。本実施形態では、複数の描画装置にまたがって描画を行ってもメインパターンと開口パターンの位置が相対的にずれないような方法を提供する。
【００４８】
前記の描画装置Ａ，Ｂを用いた重ね合わせ描画での問題点は、以下の２点に要約できる。第１に、アライメントマークの描画時に理想的な位置からずれた位置にマークを描画していること。このずれは基板を保持するときに基板が受ける外力による変形のため生じることは既に述べた。また第２には、アライメントマークの検出時に変形による位置ずれを考慮に入れることなく検出を行っていることである。従って、たとえアライメントマークが基板上の正しい位置にあったとしても、第２の理由によりメインパターンと開口パターンとの相対的な位置誤差を抑えることはできない。
【００４９】
この位置誤差を原理的に０にするために、本実施形態では以下の手法をとる。第１に、装置固有の位置誤差を予め予測しておき、アライメントマーク描画時に位置誤差を相殺するような位置にアライメントマークを描画する。例えば、（表２）に示したように、描画装置Ｂでマーク１の位置にパターンをそのまま描画すると正規の位置からＸ座標は＋３８ｎｍ，Ｙ座標は＋１６ｎｍずれる。これを相殺するために、マークの描画時に−３８ｎｍ，−１６ｎｍずれた位置に描画を行う。また、マーク２の描画も同様に生じる位置誤差と符号を逆にした位置に描画を行う。
【００５０】
このような描画を行った基板のマーク位置は、基板が外力を受けずに変形していない状態で正規の位置にあることになる。このように位置を補正して描画を行うためには、描画装置が位置補正機構を具備している必要がある。（表２）にもある通り補正量はマークの位置によって異なるため、描画装置は補正量の算出に関数を用いるか補正テーブルを持つことになる。以下では、３点支持による重力たわみによる位置誤差を補正するための式を示す。
【００５１】
Ｘ＝ｆ（ｘ，ｙ）
Ｙ＝９（ｘ，ｙ）
大文字のＸ，Ｙが補正後の描画する位置で、これらは理想的な位置ｘ，ｙから計算される。Ｘ，Ｙ共にｘ，ｙのクロスタームを含んだ４次の関数になっている。この補正式を用いれば、位置誤差を５ｎｍ以下に抑えることができ、アライメントマークの描画位置は基板のたわみ変形の影響を受けることはない。
【００５２】
次に、重ね合わせ描画を行う前段階でアライメントマークを検出する際に生じる誤差を補償する方法について述べる。基板が外力を受けない状態でアライメントマークが正規の位置にあっても、重ね合わせ描画を行うために描画装置に設置すると保持のための外力を受けて基板は変形を起こす。先ほどの例で示せば、正規の位置ｘ，ｙにあるマークはＸ，Ｙの位置で検出される。ｘとＸでは数十ｎｍ違いがあるためこれが誤差の要因になってしまう。これを避けるためにマークの読み取りの基準位置を、ｘではなくＸにする。つまり、いままではｘの位置からアライメントマークがどの程度ずれているかを判定していたが、本実施形態ではＸの位置からのずれを判別するようにする。
【００５３】
このようにすることにより、基板のたわみ変形によりアライメントマークの位置がずれたとしても、基板が外力を受けない状態でのアライメントマークの検出が可能となる。外力を受けない状態でアライメントマークが正規の位置にある基板を用いてアライメントマークの検出を行えば、アライメントマークが正規の位置にあると検出することができる。この位置検出アルゴリズムも描画時の補正と同様に、正規の位置と基板保持後の位置を変換するように描画装置自体が位置変換テーブル又は変換式を所有することになる。
【００５４】
このように本実施形態では、アライメントマークの描画時にたわみ変形を補正して描画し、重ね合わせ描画時に補正したアライメントマーク検出を行うことにより、メインパターンと開口パターンの位置合わせ精度を上げることができる。また、描画装置自体に位置補正機構を具備させることで表に現れる数字は正規の位置のみとなり、複雑な変換式や変換テーブルを必要としない。さらに、アライメントマークの位置は基板が外力を受けない状態で正規の位置にあるため、重ね合わせ描画を行うのに本実施形態を用いていれぱ、どの描画装置でも描画可能となる。つまり、メインパターンの描画と開口パターンの描画がどの描画装置の組み合わせを用いても可能となる。
【００５５】
（第２の実施形態）
従来技術の問題点２を克服するために本実施形態では、ハーフトーンタイプの位相シフトマスクにおける開口パターンを安価かつ短時間で描画できる方法を提案する。
【００５６】
位相シフトマスクの基本的な作製工程は、前記図１及び図２に示した通りである。図１（ａ）に示すようなメインパターン及びアライメントマークが形成された基板に対して、図１（ｂ）に示すようにレジストを塗布した後に、開口パターンを露光するが、開口パターンは図５又は図６の平面図で示すように、１つの長方形又は複数の長方形を組み合わせたもので構成されている。図５及び図６において、（ａ）は最終的に得られる位相シフトマスクの平面構造、（ｂ）は開口パターンのために描画する領域を示している。また、本実施形態は、図２で示されるような構造の位相シフトマスクの開口パターン描画においても適用が可能である。
【００５７】
開口パターンに要求される精度はメインパターン領域との相対的位置関係で規定され、メインパターンと開口パターンとの位置誤差は５０ｎｍ以下であることが必要とされる。この位置精度を達成するためには、第１の実施形態で述べた方法が有効となる。
【００５８】
次に、本実施形態の目的である開口パターンの描画を従来技術である逐次描画方式よりも短時間で行う方法について述べる。閉口パターンの描画に用いる装置は一定の広さの原版上にあるパターンを基板に一括で露光転写できる装置、一般的にステッパと呼ばれる装置（本実施形態ではｉ線ステッパ）を用いる。まず、図７に示すように、遮光部７１の一部に大小様々な大きさの正方形の基本図形（透光部）７２を備えた原版を準備する。本実施形態では、被転写基板上での大きさが最大の正方形で１５ｍｍ、最小のものが０．０１ｍｍ角の計７種類を用意した。描画すべき開口パターンは、前記図６の右側の開口パターン（ｂ）を例とする。
【００５９】
まず最初に、図８（ａ）に示すように、最も内側にあるパターンの直線を延長し、開口パターンの内側に単純な長方形の領域を作る。そして、図８（ｂ）に示すように、原版の中で長方形の領域に入る最も大きな基本図形を用いて、隙間がなくかつ長方形からはみ出さないように露光を行う。このとき、長方形の一辺の長さが正方形の露光量域の整数倍になっているとは限らないため、正方形の領域は重なる部分がでるが問題はない。重なる部分の受ける露光量は２倍以上になるが、開口パターンはその部分のレジストが抜ければよいので、露光量が２倍となっても全く問題はない。逆に、パターン同士が重ね合うことを許すことで大きな正方形が使用可能となるため、描画にかかる時間を短縮することができる。
【００６０】
内側の大きい長方形が正方形で敷きつめられた後は、図８（ｃ）に示すように、それ以外の部分を更に小さい基本図形を用いて敷きつめていく。このときも同様に、露光する正方形が最外周をはみ出さないこと、開口パターンのどの部分も少なくとも１回は露光をされていることの２つの条件を満たしていればよい。
【００６１】
このようにして、大小様々な大きさの正方形を組み合わせることで開口パターンの露光を行うと、１００個以下の正方形の組み合わせで複雑な開口パターンを実現することが可能となる。１回の正方形の露光は約１秒程度で可能であるため、この方法を用いた開口パターンの露光は数分程度で可能となる。これは、同じパターンをレーザ描画装置で描画するのに数時間かかっていたのに比して格段に速いものである。
【００６２】
本実施形態では、実現すべき開口パターンが長方形の組み合わせでできていたため、原版に用意したパターンは正方形のみであった。９０度以外の角度を持つ開口パターンを実現するためにはそれと同じ角度を持つ台形パターンなどを用意することで開口パターンの露光が可能となる。また、本実施形態では開口パターンの内側が完全に露光領域になるものを例としてその描画方法を述べた。それ以外の、例えば開口パターンの中心部に露光しない領域があるようなものでも本実施形態を用いればパターンの実現が可能であることは明らかである。
【００６３】
（第３の実施形態）
本実施形態では先の第２の実施形態をさらに発展させ、開口パターンの描画時にパターンの欠陥が混入するのを防ぐ方法について述べる。
【００６４】
原版上の基本図形を組み合わせて開口パターンを露光する際に、透過部から成る基本図形上にダストが付着している可能性がある。基本図形上にダストが存在すると、露光中に露光光を遮り露光基板上の露光されるべき部分に影ができることになり、この影の部分は欠陥となる。そこで本実施形態では、開口パターンの描画時に欠陥が発生しないため、以下のような２通りの描画を行った。
【００６５】
第１の描画方法では、開口パターンの描画工程において、１回目の露光は第２の実施形態と全く同様にして開口パターンの描画を行う。次いで、同一の基板に図８で示したのとは異なる分割を行って２回目の露光を行う。２回目の露光では、例えば図８中、図の中心の長方形を描画する際に、最大の正方形ではなく必ずひとつサイズの小さい正方形を使用する。また、図８（ｃ）においても１回目の露光に使用した正方形よりもひとつサイズの小さい正方形を使用する。
【００６６】
このようにすれば、基板上の開口パターンのどの部分も原版の異なった正方形パターンで少なくとも２回は描画されることになる。原版上にある２つの正方形パターンの両方にダストが付着している可能性は極めて少ないため、２回の描画で形成される開口パターンに欠陥が発生することは無いに等しい。
【００６７】
第２の描画方法では、まず第２の実施形態で使用した開口パターン描画のための原版を２枚用意した。これらの２枚は全く同一の基本図形が入っており、２枚の原版を用いて同一基板に開口パターンを２回描画する。このような描画方法でも、両方の原版の同じ基本図形にダストが付着している可能性は極めて低いため、開口パターンに欠陥が発生することは無いに等しい。
【００６８】
このように本実施形態では、同一の原版の異なる基本図形、又は異なる原版の同じ基本図形を用いて、開口パターンに対して２回の露光を行うことにより、開口パターンの何れの部分も少なくとも２回以上原版の異なった基本図形を用いて描画されることになる。従って、原版上のダストの影響を効果的に無くすことができ、開口パターンの描画による欠陥の発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、ハーフトーン型の位相シフトマスクの例を説明したが、これに限らず、図９に示すようなレベンソン型の位相シフトマスクの製造に適用することもできる。レベンソン型の場合、透明基板９０上の遮光膜９１をパターニングするための１回目の露光と、隣接するパターン（開口）の一方９２で基板９０を堀込むための２回目の露光とを必要とする。このように２回の露光を必要とする場合に本発明は適用できる。さらに、２回以上の露光を必要とする露光用マスクの製造に適用することも可能である。
【００７０】
また、メインパターン形成のための露光に用いる装置は電子ビーム描画装置に限るものではなく、高精度描画が可能な装置であればよく、仕様に応じて適宜変更可能である。同様に、開口パターン形成のための露光に用いる装置はレーザ描画装置やｉ線ステッパに限るものではなく、高速描画が可能な装置であればよく、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００７１】
また、露光用マスクの支持基板となる透明基板は必ずしも石英に限るものではなく、該マスクを用いた露光に使用する光に対して十分大きな透過率を有するものであればよい。さらに、遮光膜はＣｒに限るものではなく、露光光に対して十分大きな遮光率を有するものであればよい。また、位相シフト膜はモリブデンシリサイドに限るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、１回目の露光時にアライメントマークを露光する際に、基板の変形（特にたわみ変形）による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光時に基板変形の位置誤差を補正してマークの位置を検出することにより、マークの位置誤差による重ね合わせずれをなくすことができ、重ね合わせの相対的な位置精度を向上させることができる。これにより、１回目の露光と２回目の露光とのパターン位置合わせを精度良く行うことができ、位相シフトマスク等を高精度に作製することが可能となる。本発明者らの実験では、１回目の露光で形成されたパターンと２回目以降の露光で形成されるパターンとの相対的な位置誤差を５０ｎｍ以下に抑えることが可能であった。
【００７３】
また本発明では、開口パターンを露光する際に、寸法の異なる複数の基本図形が形成された原版を用い、基本図形の組合せにより開口パターン全体を露光することにより、開口パターン領域を高速で露光することができ、スループット向上をはかることが可能となる。さらに、開口パターンを露光する際に、基本図形の組合せを変えて複数回の露光を行うことにより、開口パターンの欠陥発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示す断面図。
【図２】ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の他の例を示す断面図。
【図３】ハーフトーン型位相シフトマスクのメインパターン作成後と開口パターン作成後の状態を示す平面図。
【図４】アライメントマークを補正せずに描画した場合のアライメントマーク位置のずれを示す平面図。
【図５】ハーフトーン型位相シフトマスクの開口パターンの具体例を示す平面図。
【図６】ハーフトーン型位相シフトマスクの開口パターンの他の具体例を示す平面図。
【図７】寸法の異なる複数の基本図形を配置した原版の例を示す平面図。
【図８】複数の基本図形を組み合わせて開口パターンを露光する工程を説明するための図。
【図９】本発明の変形例を説明するためのもので、レベンソン型位相シフトマスクの例を示す断面図。
【符号の説明】
１０…石英基板（透明基板）
１１，５２，６２…位相シフト膜
１２ ，５１，６１…遮光膜
１３，１５…レジスト
１４…メインパターン領域
３１…メインパターン
３２，４１〜４４…アライメントマーク
５４，６４…開口パターン
７１…遮光部
７２…基本図形（透光部）
Claims (4)
- マスク基板上で少なくとも２回の露光によるパターニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、
１回目のパターン露光と２回目のパターン露光で異なる露光装置を用い、１回目のパターン露光時に、位置合わせの基準となるアライメントマークを、１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目のパターン露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする露光用マスクの製造方法。 - マスク基板上のメインパターン領域にメインパターンを露光する工程と、メインパターン領域の全体又は一部を露出させるためのパターンを露光する工程と、の少なくとも２回のパターンニングを行って露光用のマスクを製造する露光用マスクの製造方法において、
１回目の露光と２回目の露光で異なる露光装置を用い、１回目の露光時に前記基板上のメインパターン領域以外の領域にアライメントマークを該メインパターンと同時に露光し、且つ１回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の露光前に２回目のパターン露光時における基板の保持状態により生じる基板変形による位置誤差を補正して前記アライメントマークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて２回目のパターン露光時に各露光パターンの位置合わせ行うことを特徴とする露光用マスクの製造方法。 - 透明基板上に位相シフト膜及び遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜及び位相シフト膜を選択的にエッチングした後に、全面に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光により開口パターンを露光することを特徴とする請求項２記載の露光用マスクの製造方法。
- 透明基板上に遮光膜が形成され、その上に第１のレジストが塗布された状態で、１回目の露光によりメインパターン領域を露出させるための開口パターンを露光し、形成されたレジストパターンをマスクに遮光膜を選択的にエッチングした後、全面に位相シフト膜を形成しその上に第２のレジストを塗布し、この第２のレジストに対し２回目の露光によりメインパターン領域にメインパターンを露光することを特徴とする請求項２記載の露光用マスクの製造方法。
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