JP2001228598A - 基板彫り込み型の位相シフトマスク用のマスクブランクス、基板彫り込み型の位相シフトマスク、および基板彫り込み型の位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板彫り込み精度が高い基板彫り込み型位相
シフトマスクと、その製造方法を提供する。同時に、基
板彫り込み精度が高い基板彫り込み型位相シフトマスク
を作製するための基板彫り込み型位相シフトマスク用ブ
ランクスを提供する。 【解決手段】 所定の測定波長の光を用いた非接触反射
型変位量計測装置によって、被エッチング面の非エッチ
ング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側
の表面と対向する裏面側から計測モニターしながら、彫
り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込み
型の位相シフトマスクの製造方法であって、計測モニタ
ーする際に前記所定の測定波長の光の反射を防止する、
反射防止膜を透明基板の、彫り込みを設ける側の表面と
対向する裏面に設けておき、裏面からの反射光によるノ
イズ分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
におけるフォトリソ工程中、投影用原板として用いられ
る基板彫り込み型の位相シフトマスク、あるいはまた、
ホログラムパタン加工用の原板となる基板彫り込み型ク
ロムレス位相シフトマスクに関し、特に、基板彫り込み
型の位相シフトマスクと基板彫り込み型の位相シフトマ
スク用のマスクブランクスおよび、基板彫り込み型の位
相シフトマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子（チップ）の高密度化
は激しく、０. ３５μｍ設計ルールの６４ＭＤＲＡＭの
量産もすでに始められ、０．２５μｍ設計ルールの２５
６ＭＤＲＡＭの時代へと移ろうとしている。最近では、
コスト低減を目指したチップ縮小が著しく、６４ＭＤＲ
ＡＭを０．２５設計ルールまで微細化して、あるいは、
２５６ＭＤＲＡＭを０．１８設計ルールまで微細化して
チップ縮小化を行い、ビットコストを下げる方法も採ら
れるようになってきており、０．１８μｍ設計ルールは
開発完了し、２０００年中には０．１５μｍ設計ルール
が開発完了予定とされている。仮に、６４ＭＤＲＡＭを
０．２μｍ設計ルールとすると、約１６ＭＤＲＡＭと同
じチップ寸法となり、ビットコストは１６Ｍの約１／４
になる。ウエハサイズの大サイズ化をせず、現装置でコ
スト低減が達成されることとなる。

【０００３】実用レベルで、デバイスパターンの解像性
を上げることができる方法として、位相シフトマスク
（位相シフトフォトマスクとも言う）をウエハへ直接縮
小投影するためのレチクルとして用いる方法が採られて
いるが、位相シフトマスクには、ますますその精度が求
められるようになってきた。尚、位相シフトマスクを用
いた方法は、従来のステッパー露光方式をそのまま使用
して、レチクルから転写されるデバイスパターンの解像
性を上げることができる。

【０００４】このように、半導体素子（チップ）の高密
度化に伴い、位相シフトマスクにも、ますます高い精度
が求められる中、図７に示すような基板彫り込み型にお
いては、加工精度が良く、工程が簡単な基板彫り込み加
工方法が求められていた。図７は、透明基板７１０に彫
り込み７３０を入れて半波長変化を行う方式のもので基
板彫り込み型と言う。透明基板として石英基板を用いた
ものは石英彫り込み型と言う。尚、図７（ａ）に示す位
相シフトマスクは、透明基板上に繰り返し模様の遮光層
を設け、遮光層間の１個おきのスペース部に露光光の半
波長変化させるシフター部６３１を設けるもので、レベ
ンソン型と言われるが、彫り込み型にはレベンソン型の
他、図７（ｂ）に示すような基板彫り込み型クロムレス
位相シフトマスク等種々ある。図７中、７１０、７１１
は透明基板、７２０は遮光層パタン部、７２１はパタン
部、７３０、７３１は彫り込み部（シフター部とも言
う）

【０００５】従来、基板彫り込み加工においては、エッ
チング終点目安が存在しないため、エッチングの方法に
係わらず終点を検出することが不可能であり、高精度な
エッチング加工を行うには、途中で加工を止め、触針式
段差計あるいは位相差計等で加工量をモニターし、その
後繰り返しリソグラフィ加工を行い不足分を追加加工す
る方法が行われていた。この方法は工程数が多く手間が
かかる上、工程に伴う外観不良発生の誘発等問題があっ
た。

【０００６】これに対応し、工程を短縮するために、透
明基板裏面より測定ビームを入射する、非接触の反射型
変位量計測装置を用いることが、特願平１０ー９６１０
８号（特開平１１ー２９５８７８号）により、本願発明
者により提案されている。しかし、この方法において
も、透明基板裏面と空気の界面による反射が存在するた
め、それがノイズの原因となり測定精度および信頼性が
低下するという問題があった。

【０００７】特願平１０ー９６１０８号（特開平１１ー
２９５８７８号）に記載の非接触の反射型変位量計測方
法は、簡単には、透明基板の所定パターン部分をエッチ
ングすることにより位相シフターを形成する位相シフト
マスクの製造の際、エッチングされない透明基板裏面よ
り周波数のわずかに異なる２本の光を照射して、その一
方を被エッチング面に他方を非エッチング面に入射さ
せ、それぞれの反射光を相互に干渉させて得られたビー
ト信号の基準信号に対する位相差を求めることによりエ
ッチング量を求め、そのエッチング量から被エッチング
部と非エッチング部の間の位相差を求めるもので、図６
（ａ）は、この計測方法の１形態の主要部を光路を含み
示した概略図である。尚、図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ
０部を拡大して示した断面図である。本計測方法におい
ては、図６に示すように、透明基板１１０のエッチング
されない裏面１１０Ｓからの不要反射光（図６（ｂ）の
破線で示す）は、検出器２１１Ａ、２１１Ｂ側に入射す
ると測定のノイズになるため、通常、ピンホール（絞り
とも言う）２１２が、これを遮断するように設けられて
いる。図６中、１０１は被測定部材（加工が行われてい
る位相シフトマスク用ブランクス）、１１０は透明基
板、１１０Ｓは裏面、１２０は遮光膜、１２１はクロム
層、１２２は低反射層（酸化クロム層）、１６０はレジ
スト、１８０はエッチング液（あるいはエッチングガ
ス）、１９５、１９６は反射光、２０６、２０９Ａ、２
０９Ｂはレンズ、２１１Ａ、２１１Ｂは検出器、２１２
はピンホール（絞りとも言う）、２１３は対物レンズ、
２２１、２２２は検出用光である。

【０００８】しかし、実際に、位相シフトフォトマスク
用のブランクスを加工して、位相シフトフォトマスクを
作製する際には、加工されている位相シフトフォトマス
ク用のブランクス（被測定部材）１０１の透明基板裏面
１１０Ｓからの不要反射光は、ピンホール（絞りとも言
う）２１２にて、充分に遮断できないことがあり、これ
が原因で目的とする加工精度が得られず問題になってい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、半導体
素子（チップ）の高密度化に伴い、位相シフトマスクに
も、ますます高い精度が求められる中、図７に示すよう
な基板彫り込み型においては、加工精度が良く、工程が
簡単な基板彫り込み加工方法が求められ、工程を短縮す
るために、透明基板裏面から反射型変位量計測装置を用
いて、非接触で、エッチング加工量をモニターする方法
を導入されているが、この方法においては、基板裏面と
空気の界面による反射光がノイズとなり測定精度の低下
をもたらし、結果、加工精度の低下と信頼性の低下とな
っており、この対応が求められていた。本発明は、これ
に対応するもので、基板彫り込み精度が高い基板彫り込
み型位相シフトマスクと、その製造方法を提供しようと
するものである。同時に、基板彫り込み精度が高い基板
彫り込み型位相シフトマスクを作製するための基板彫り
込み型位相シフトマスク用ブランクスを提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の基板彫り込み型
の位相シフトマスク用のマスクブランクスは、所定の測
定波長の光を用いた非接触反射型変位量計測装置によっ
て、被エッチング面の非エッチング面からの変位量を、
透明基板の彫り込みを設ける側の表面と対向する裏面側
から計測モニターしながら、彫り込み加工して、彫り込
み部を形成する、基板彫り込み型の位相シフトマスクの
製造方法において用いられる、基板彫り込み型の位相シ
フトマスク用のマスクブランクスであって、透明基板
の、彫り込みを設ける側の表面と対向する裏面に、計測
モニターする際に前記所定の測定波長の光の反射を防止
する、反射防止膜を設けていることを特徴とするもので
ある。そして、上記において、反射防止膜は、マスクパ
タン形成領域を含む透明基板の裏面ほぼ全面に設けられ
ていることを特徴とするものである。あるいは、上記に
おいて、反射防止膜は、変位量モニター用のモニタパタ
ン形成領域のみに設けられていることを特徴とするもの
である。また、上記において、反射防止層は、これより
作製される基板彫り込み型の位相シフトマスクが使用さ
れる露光装置での露光波長においても反射防止層として
機能するものであることを特徴とするものである。ま
た、上記において、非接触反射型変位量計測装置は、透
明基板裏面より周波数のわずかに異なる２本の光を照射
して、その一方を被エッチング面に他方を非エッチング
面に入射させ、それぞれの反射光を相互に干渉させて得
られたビート信号の基準信号に対する位相差を求めるこ
とによりエッチング量を求め、そのエッチング量から被
エッチング部と非エッチング部の間の位相差を求めるも
のであることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の基板彫り込み型の位相シフトマス
クは、所定の測定波長の光を用いた非接触反射型変位量
計測装置によって、被エッチング面の非エッチング面か
らの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側の表面と
対向する裏面側から計測モニターしながら、彫り込み加
工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込み型の位相
シフトマスクの製造方法により作製された、基板彫り込
み型の位相シフトマスクであって、透明基板の、彫り込
みを設けた側の表面と対向する裏面に、計測モニターす
る際に前記所定の測定波長の光の反射を防止する、反射
防止膜を設けていることを特徴とするものである。そし
て、上記において、反射防止膜は、マスクパタン領域を
含む透明基板の裏面ほぼ全面に設けられていることを特
徴とするものである。あるいは、上記において、反射防
止膜は、変位量モニター用のモニタパタン領域のみに設
けられていることを特徴とするものである。そして、上
記において、反射防止層は、これが使用される露光装置
での露光波長においても反射防止層として機能するもの
であることを特徴とするものである。また、上記におい
て、非接触反射型変位量計測装置は、透明基板裏面より
周波数のわずかに異なる２本の光を照射して、その一方
を被エッチング面に他方を非エッチング面に入射させ、
それぞれの反射光を相互に干渉させて得られたビート信
号の基準信号に対する位相差を求めることによりエッチ
ング量を求め、そのエッチング量から被エッチング部と
非エッチング部の間の位相差を求めるものであることを
特徴とするものである。

【００１２】本発明の基板彫り込み型の位相シフトマス
クの製造方法は、所定の測定波長の光を用いた非接触反
射型変位量計測装置によって、被エッチング面の非エッ
チング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける
側の表面と対向する裏面側から計測モニターしながら、
彫り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込
み型の位相シフトマスクの製造方法であって、計測モニ
ターする際に前記所定の測定波長の光の反射を防止す
る、反射防止膜を透明基板の、彫り込みを設ける側の表
面と対向する裏面に設けておき、裏面からの反射光によ
るノイズ分を除去することを特徴とするものである。そ
して、上記において、非接触反射型変位量計測装置は、
透明基板裏面より周波数のわずかに異なる２本の光を照
射して、その一方を被エッチング面に他方を非エッチン
グ面に入射させ、それぞれの反射光を相互に干渉させて
得られたビート信号の基準信号に対する位相差を求める
ことによりエッチング量を求め、そのエッチング量から
被エッチング部と非エッチング部の間の位相差を求める
ものであることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の基板彫り込み型の位相シフトマスク用
のマスクブランクスは、このような構成にすることによ
り、基板彫り込み精度が高い基板彫り込み型位相シフト
マスクと、その製造方法の提供を可能としている。具体
的には、所定の測定波長の光を用いた非接触反射型変位
量計測装置によって、被エッチング面の非エッチング面
からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側の表面
と対向する裏面側から計測モニターしながら、彫り込み
加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込み型の位
相シフトマスクの製造方法において用いられる、基板彫
り込み型の位相シフトマスク用のマスクブランクスであ
って、透明基板の、彫り込みを設ける側の表面と対向す
る裏面に、計測モニターする際に前記所定の測定波長の
光の反射を防止する、反射防止膜を設けていることによ
り、これを達成している。即ち、透明基板の、彫り込み
を設ける側の表面と対向する裏面に、計測モニターする
際に前記所定の測定波長の光の反射を防止する、反射防
止膜を設けていることにより、計測モニターする際の精
度を高いものとでき、これにより、エッチングの終点を
精確に得ることができる。

【００１４】反射防止層は、計測モニターする際の測定
波長の光の反射を防止するためのもので、その構成とし
ては、単層、多層の各種知られているが、多層のものと
しては高屈折率層、低屈折率層を交互に積層した構造の
ものが一般的である。反射防止層の材質は特に限定され
ない。スパッタリングや蒸着等のＤｒｙ方法により、あ
るいは、Ｗｅｔ塗布により反射防止層は作製される。
尚、高屈折率層としては、Ｔｉ酸化物、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｃ
ｅＯ₂ 、ＣｅＦ₃ 、ＬａＦ₃ 、ＰｂＦ₃ 、ＮｄＦ₃ 、Ｈ
ｆＯ₂ 、Ｐｒ₆ Ｏ₁₁、ＺｎＳ、ＺｒＯ₂ などが挙げられ
る。低屈折率層としては、硅素酸化物、ＭｇＦ₂ 、Ｃａ
Ｆ₂ などが挙げられる。

【００１５】反射防止膜が、マスクパタン形成領域を含
む透明基板の裏面ほぼ全面に設けられているもの、ある
いは、変位量を計測する変位量モニター用のモニタパタ
ン形成領域のみに設けられているもの等が挙げられる。
反射防止層としては、これより作製される基板彫り込み
型の位相シフトマスクが使用される露光装置での露光波
長においても反射防止層として機能するものである場合
には、特に好ましい。

【００１６】本発明の基板彫り込み型の位相シフトマス
クは、上記本発明の基板彫り込み型の位相シフトマスク
用のマスクブランクスを用いて作製されたもので、彫り
込み精度の良い基板彫り込み型の位相シフトマスクを提
供でき、更に、反射防止層が、これが使用される露光装
置での露光波長においても反射防止層として機能するも
のである場合には、ウエハ上への転写精度も向上でき
る。

【００１７】本発明の基板彫り込み型の位相シフトマス
クの製造方法は、このように構成することにより、計測
モニターする際に、透明基板の、彫り込みを設ける側の
表面と対向する裏面からの反射光によるノイズ分を除去
でき、彫り込み精度の高い、彫り込み型の位相シフトマ
スクの製造を可能にしている。非接触反射型変位量計測
装置としては、透明基板裏面より周波数のわずかに異な
る２本の光を照射して、その一方を被エッチング面に他
方を非エッチング面に入射させ、それぞれの反射光を相
互に干渉させて得られたビート信号の基準信号に対する
位相差を求めることによりエッチング量を求め、そのエ
ッチング量から被エッチング部と非エッチング部の間の
位相差を求める、図６（ａ）にその要部が図示される装
置を挙げることができるが、計測装置としてはこれに限
定されない。特に、本発明の方法及び装置を、エッチン
グ装置に組み込みエッチング中に使用すると、変位量つ
まり位相差を、エッチング最中にリアルタイムで、精度
良く測定可能で、これにより、測定した位相差によりエ
ッチングの終点決定が容易に可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例を図に基づ
いて説明する。図１（ａ）は本発明の彫り込み型の位相
シフトマスク用ブランクスの実施の形態の１例を示した
断面図で、図１（ｂ）はそのＡ１側からみた表面を示し
た平面図、図１（ｃ）はそのＡ２側からみた裏面を示し
た平面図で、図２（ａ）は本発明の彫り込み型の位相シ
フトマスクの実施の形態の１例の特徴部の一断面図で、
図２（ｂ）は図２（ａ）においてＢ１側からみた図で、
図３（ａ）は本発明の基板彫り込み型の位相シフトマス
クの製造方法の実施の形態の１例における計測モニター
方法の１形態の主要部を光路を含み示した概略図で、図
３（ｂ）はＤ０部の拡大断面図で、図４は基板彫り込み
型の位相シフトマスクの製造工程を示した工程断面図
で、図５は基板彫り込み型の位相シフトマスクの図４に
続く製造工程を示した工程断面図である。図１〜図５
中、１００は被測定部材（加工が行われている位相シフ
トマスク用ブランクス）、１１０は透明基板、１１０Ｓ
は裏面、１１７は彫り込み部、１２０は遮光膜、１２１
はクロム層、１２２は低反射層（酸化クロム層）、１２
５は遮光膜パタン、１２７は開口部、１３０は反射防止
層、１４０はレジスト、１４５はパタン部、１４７は開
口部、１５０は露光光、１６０はレジスト、１６５はパ
タン部、１６７は開口部、１７０は露光光、１８０はエ
ッチングガス、１８１はエッチング液、１９１、１９２
は反射光、２０６、２０９Ａ、２０９Ｂはレンズ、２１
１Ａ、２１１Ｂは検出器、２１２はピンホール（絞りと
も言う）、２１３は対物レンズ、２２１、２２２は検出
用光である。

【００１９】先ず、本発明の基板彫り込み型の位相シフ
トマスク用ブランクスの実施の形態の１例を、図１に基
づいて説明する。本例の基板彫り込み型の位相シフトマ
スク用ブランクスは、所定の測定波長の光を用いた非接
触反射型変位量計測装置によって、被エッチング面の非
エッチング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設
ける側の表面と対向する裏面側から計測モニターしなが
ら、彫り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫
り込み型の位相シフトマスクの製造方法において用いら
れる、基板彫り込み型の位相シフトマスク用のマスクブ
ランクスで、透明基板１１０の、彫り込みを設ける側の
表面（図のＡ１側）と対向する裏面（図１（ａ）のＡ２
側）に、マスクパタン形成領域を含むほぼ全面わたり設
けられている。透明基板１１０としては、これより位相
シフトマスクを形成し、ウエハへ露光する際の、露光光
の露光波長に透明なもので、石英ガラス等が用いられ
る。本例では、遮光膜１２０は、クロム層１２１と低反
射層（酸化クロム層）１２２を透明基板側から順に積層
したものである。クロム層１２１厚は８００〜９００Å
程度で、低反射層（酸化クロム層）１２２の膜厚は２０
０〜３００Å程度である。尚、適用できる遮光膜として
は、種々あり、通常、クロム層、酸化窒化クロム層等が
用いられるが、一般には、これらの層を設け、更にその
上に表面層として低反射防止層（酸化クロム層等）を設
けることもある。また、各層の厚さも適宜決める。反射
防止層１３０は、計測モニターする際の測定波長の光の
反射を防止するためのもので、その構成としては、単
層、多層の各種知られているが、多層のものとしては高
屈折率層、低屈折率層を交互に積層した構造のものが一
般的である。反射防止層の材質は特に限定されない。ス
パッタリングや蒸着等のＤｒｙ方法により、あるいは、
Ｗｅｔ塗布により反射防止層は作製される。尚、高屈折
率層としては、Ｔｉ酸化物、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｃ
ｅＦ₃ 、ＬａＦ₃ 、ＰｂＦ₃ 、ＮｄＦ₃ 、ＨｆＯ₂ 、Ｐ
ｒ₆ Ｏ₁₁、ＺｎＳ、ＺｒＯ₂ などが挙げられる。低屈折
率層としては、硅素酸化物、ＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ などが
挙げられる。反射防止層１３０が、これから作製される
位相シフトマスクが使用される露光装置での露光波長に
おいても反射防止層として機能するものである場合に
は、更に有効である。

【００２０】本例では、反射防止層をマスクパタン形成
領域を含むほぼ全面わたり設けられているが、必ずしも
この必要はなく、本例の変形例として、反射防止膜を、
変位量モニター用のモニタパタン形成領域のみに設けら
れているものも挙げられる。

【００２１】次に、本発明の基板彫り込み型の位相シフ
トマスクの実施の形態の１例を、図２に基づいて説明す
る。本例の基板彫り込み型の位相シフトマスクは、図１
に示す、彫り込み型の位相シフトマスク用ブランクスの
実施の形態の１例を用いて、作製されたレベンソン型位
相シフトマスクで、透明基板１１０の、彫り込み１１７
を設ける側の表面と対向する裏面に、計測モニターする
際に前記所定の測定波長の光の反射を防止する、反射防
止膜１３０を設けている。尚、露光されるウエハ上の光
強度分布を向上させるため、彫り込み部１１７の幅は、
遮光膜１２０の幅（ライン幅）よりも大きく調整されて
いる。また、図１に示す、彫り込み型の位相シフトマス
ク用ブランクスの実施の形態の１例での各部の材質の説
明で、本例マスクの各部の材質の説明に代える。

【００２２】次に、本発明の基板彫り込み型の位相シフ
トマスクの製造方法の実施の形態の１例について、図３
に基づいて、その特徴部を説明する。本例は、基板彫り
込み型位相シフトマスクの彫り込み部をエッチング形成
する際、所定の測定波長の光を用いた非接触反射型変位
量計測装置によって、被エッチング面の非エッチング面
からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側の表面
と対向する裏面側から計測モニターしながら、エッチン
グを進行させ、彫り込み部を形成するもので、図３
（ａ）に示すような計測モニター方法を採るが、彫り込
み型位相シフトマスク作製用のブランクスとして、計測
モニターする際に、所定の測定波長の光の反射を防止す
る、反射防止膜を透明基板の、彫り込みを設ける側の表
面と対向する裏面に設けている、図１に示す、彫り込み
型位相シフトマスク用ブランクスを用いており、計測モ
ニターする際、エッチング加工されている彫り込み型位
相シフトマスク作製用のブランクスの裏面からの反射光
によるノイズ分を除去することができる。

【００２３】本例の計測モニター方法は、図３（ａ）に
その要部を示す非接触反射型変位量計測装置を用いて行
うもので、簡単には、透明基板１１０の裏面側から周波
数のわずかに異なる２本の光を照射して、その一方を被
エッチング面に他方を非エッチング面に入射させ、それ
ぞれの反射光を相互に干渉させて得られたビート信号の
基準信号に対する位相差を求めることによりエッチング
量を求め、そのエッチング量から被エッチング部と非エ
ッチング部の間の位相差を求めるものである。即ち、加
工途中の位相シフトマスクに対し直接位相差測定を行う
ために、高精度・非接触型の変位計である差動型光ヘテ
ロダイン干渉計を用いて、エッチングされない基板裏面
より測定に用いるレーザービームを入射させ、被エッチ
ング面の変位量を非エッチング面を基準にして計測し、
両者の差を計算することで、エッチング面と非エッチン
グ面との位相差φm を求めるものである。このとき、位
相シフターを形成する基板材料の分散を予め記憶してお
くことにより、測定波長である例えばＨｅ−Ｎｅレーザ
ー波長６３２．８ｎｍ（λm ）における位相差φm 、屈
折率Ｎm と、位相シフトマスクを実際に使用する波長λ
uｎｍでの屈折率Ｎu から、その使用波長λu ｎｍでの
位相差φu を自動的に換算するようにする。

【００２４】先ず、周波数が相互にνだけ異なり進行方
向がわずかに異なる２つの光２２０、２２１は、ビーム
スプリッタ２０８に入射し、ここで、２つに分割され、
反射された光２２０、２２１は、偏光板２１０Ａを経て
レンズ２０９Ａにより検出器２１1 Ａ上の同じ位置に入
射する。一方、ビームスプリッター２０８を透過した光
２２０、２２１は、レンズ２０６によりピンホール（絞
り）２１２を通るように屈折され、ピンホール２１２を
通過した光２２０、２２１は、対物レンズ２１３を経て
被測定体である加工途中（図３（ｇ））の基板彫り込み
型（レベンソン型でもある）位相シフトマスク用ブラン
クス１００の透明基板１１０の裏面から入射する。尚、
図示していないが、特開平１１ー２９５８７８号にも記
載のように、レーザー光源から発振された波長λm の平
行光が音響光学素子に入射するようになっており、相互
に周波数がνだけ異なる２つの発振器からの信号が混合
器で混合され、音響光学素子に駆動信号として入力され
る。そして、このような音響光学素子にレーザー光源か
らの光が入射すると、ドップラー効果により、周波数が
相互にνだけ異なり進行方向がわずかに異なる２つの光
が音響光学素子から射出される。この２つの光はレン
ズ、ミラー等を経て、ビームスプリッター２０８に入射
される、周波数が相互にνだけ異なり進行方向がわずか
に異なる２つの光２２０、２２１となる。

【００２５】ここで、図３（ａ）に示すように、２つの
光２２０、２２１の中、一方の光２２０は、透明基板１
１０の非エッチング部に入射し、他方の光２２１は、透
明基板１１０のエッチング部に入射するように、対物レ
ンズ２１３によって屈折される。

【００２６】ここで、ピンホール２１２の位置では光２
２０、２２１それぞれは平行光となるようにレンズ系が
配置されており、対物レンズ２１３によってそれぞれ非
エッチング部、エッチング部の面に集光するような光学
配置になっている。そのため、非エッチング部の面（こ
の面には、クロム等の遮光膜１２０が設けられているた
め、反射率が高い。）で反射された光２２０は、今度は
入射のときの光２２１の光路を逆にたどり、エッチング
部の面で反射された光２２１は、今度は入射のときの光
２２０の光路を逆にたどり、何れも対物レンズ２１３、
ピンホール２１２を逆方向から通過し、ビームスプリッ
ター２０８に入射し、その分割面で反射された光２２
０、２２１は、偏光板２１０Ｂを経てレンズ２０９Ｂに
より検出器２１１Ｂ上の同じ位置に入射する。

【００２７】上記検出器２１１Ａ、２１１Ｂの検出面は
何れも音響光学素子（図示していない）と共役な位置に
配置されており、それぞれの光２２０、２２１が相互に
検出器２１１Ａ、２１１Ｂの検出面の位置で交差して入
射する。入射する前にそれぞれ偏光板２１０Ａ、２１０
Ｂを通過することによって偏光面がそろえられているの
で、２つの光２２０、２２１は相互に干渉して周波数ν
のビート信号が検出器２１１Ａ、２１１Ｂから得られ
る。

【００２８】ここで、差動型光ヘテロダイン干渉計の原
理から、検出器２１１Ａから得られる信号Ｉref は、 Ｉref ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ｃｏｓ（２πν＋φ0 ） ・・・（１） と書け、検出器２１１Ｂから得られる信号Ｉmea は、 Ｉmea ＝Ｃ1'＋Ｃ2'ｃｏｓ｛２πν＋（４πＮm ｄ／λm ）＋φ0 ｝ ・・・（２） と書ける。ここで、φ0 は一定の位相項であり、Ｎm は
測定波長λm での基板３１の屈折率、ｄは非エッチング
部とエッチング部の距離の差であるエッチング量であ
り、式（２）の位相項（４πＮm ｄ／λm ）は、非エッ
チング部とエッチング部との間の往復の光路差に基づく
位相差を表している。

【００２９】検出器２１１Ａ、２１１Ｂから得られたそ
れぞれ式（１）、（２）で表される信号Ｉref 、Ｉmea
は、特開平１１ー２９５８７８号にも記載のように、そ
れぞれの増幅器（図示していない）を経て、それぞれの
コンパレータ（図示していない）により、基準値より高
い信号部分は１に、低い部分は０と２値化され、位相比
較器１７に入力して、信号Ｉref を基準にして信号Ｉme
a の位相差（４πＮmｄ／λm ）が求められる。予めＮm
とλm が分かっており、パソコン等に記憶されている
ので、求められた位相差（４πＮm ｄ／λm ）からエッ
チング量ｄが求まる。また、パソコン等中には、測定対
象のガラス彫り込み型レベンソン型位相シフトマスクを
実際に使用する波長λu とその波長λu での基板３１の
屈折率Ｎu も記憶されているので、求められたエッチン
グ量ｄと、 φu ＝２πｄ（Ｎu −１）／λu ・・・（３） の関係から、ガラス彫り込み型レベンソン型位相シフト
マスクの位相シフターの位相差φu を求めることができ
る。レベンソン型位相シフトマスクにおいてはこの位相
差φu を１８０°あるいはその奇数倍に設定する必要で
あるが、上記の測定の結果、この値から位相差φuがず
れていると判定された場合には、後述する図５（ｋ）の
工程で、レジスト膜１６０の開口部１６７を通して透明
基板１１０をさらにエッチングし、位相差φu が１８０
°あるいはその奇数倍になるように加工をする。

【００３０】本計測モニター方法では、被測定体である
エッチング加工されている位相シフトマスク用ブランク
ス１００の透明基板１１０の裏面には、反射防止層１３
０が設けられており、裏面からの不要反射光が生じるこ
とはなく、図６に示す従来の方法のように、検出器２１
１Ｂに入射して測定のノイズの原因になることはない。

【００３１】

【実施例】更に、実施例を挙げて、本発明を説明する。
実施例は、図１に示す位相シフトマスク用ブランクスを
用い、図３に示す製造方法を採り入れ、図２に示す基板
彫り込み型の位相シフトマスクを作製したものである。
図４、図５に基づいて説明する。先ず、６. ３ｍｍ厚の
合成石英基板からなる透明基板１１０の一面に厚さ８０
０ｎｍのクロム層２１１、厚さ３００ｎｍの酸化クロム
層からなる低反射層２１２を、順に積層し、遮光層１２
０とし、もう一方の面には、Ｔｉ酸化物／珪素酸化物／
Ｔｉ酸化物／珪素酸化物／Ｔｉ酸化物／珪素酸化物の６
層繰り返しの反射防止層を設けた、位相シフトマスク用
ブランクスを用意した。（図４（ａ）） 尚、遮光層１２０の形成、反射防止層１３０の形成は、
スパッタリングにより行った。次いで、遮光層１２０上
に、ポジ型の電子ビームレジストＺ−ＥＰ（日本ゼオン
社製）を３５００Å厚に塗布し（図４（ｂ））、乾燥
後、電子ビーム描画装置（ＥＴＥＣ社、Ｍｅｂｅｓ■）
にて、２０μｃ／ｃｍ２のドーズ量で、所定領域を照射
し（図４（ｃ））、所定の現像液で現像し、所定の開口
部１４７を有するレジストパタン１４５を形成した。
（図４（ｄ）） 乾燥後、レジストパタン１４５をエッチングマスクとし
て、塩素ー酸素系のガスをエッチングガスとして、開口
１４７から露出している遮光層１２０をドライエッチン
グし（図４（ｅ））、次いで、所定の溶剤系の剥離液で
レジストパタン１４５を除去し、更にオゾンアッシング
を行った。（図４（ｆ））

【００３２】次いで、彫り込み部（図２の１１７に相
当）を形成する際の、エッチングマスクを形成するため
の、レジスト１６０を形成した。（図４（ｇ）） レジスト１６０としては、東京応化株式会社製のＩＰ３
５００を約４８００Å厚に塗布した。次いで、レーザー
描画装置（ＥＴＥＣ社、ＡＬＴＡ３０００）を用い、露
光波長３６３. ８ｎｍで、露光量１４０ｍＪ／ｃｍ２で
所定領域を照射した（図５（ｈ））後、所定の現像液で
現像し、所定の開口１６７を有するレジストパタン１６
５を形成し、これを彫り込み部形成用の耐エッチング用
マスクとした。（図５（ｉ））

【００３３】次いで、ＵＬＶＡＣ製のドライエッチング
装置、ＭＥＰＳを用い、ＣＦ４をエッチングガスとし
て、レジストパタン１６５の開口部１６７から露出した
透明基板１１０をドライエッチングし、位相差が６０度
程度の位置でエッチングを止めた。（図５（ｊ）） 次いで、図５（ｋ）に示すように（図３（ａ）に対
応）、透明基板１１０の裏面側から彫り込み部１１７の
彫り込み量を計測モニターしながら、緩衝ふっ酸液をエ
ッチング液として、ウェットエッチングし、所定の深さ
で、エッチングを止めた。（図５（ｌ）） この後、レジスト１６０（１６５）を所定の剥離液で除
去して、洗浄処理等を経て、目的とする基板彫り込み型
の位相シフトマスク（図２に相当）を得た。（図５
（ｍ））

【００３４】

【発明の効果】上記のように、本発明は、基板彫り込み
精度が高い基板彫り込み型位相シフトマスクと、その製
造方法の提供を可能とした。同時に、基板彫り込み精度
が高い基板彫り込み型位相シフトマスクを作製するため
の基板彫り込み型位相シフトマスク用ブランクスの提供
を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の彫り込み型の位相シフト
マスク用ブランクスの実施の形態の１例を示した断面図
で、図１（ｂ）はそのＡ１側からみた表面を示した平面
図、図１（ｃ）はそのＡ２側からみた裏面を示した平面
図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の彫り込み型の位相シフト
マスクの実施の形態の１例の特徴部の一断面図で、図２
（ｂ）は図２（ａ）においてＢ１側からみた図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の基板彫り込み型の位相シ
フトマスクの製造方法の実施の形態の１例における計測
モニター方法の１形態の主要部を光路を含み示した概略
図で、図３（ｂ）はＤ０部の拡大断面図である。

【図４】基板彫り込み型の位相シフトマスクの製造工程
の一部を示した工程断面図

【図５】基板彫り込み型の位相シフトマスクの製造工程
のうち、図４に続く製造工程を示した工程断面図

【図６】図６（ａ）は、この計測方法の１形態の主要部
を光路を含み示した概略図で、図６（ｂ）は図６（ａ）
のＥ０部を拡大して示した断面図である。

【図７】基板彫り込み型位相シフトマスクを示した図

【符号の説明】

１００ 被測定部材（加工が行われている位相シフ
トマスク用ブランクス） １０１ 被測定部材（加工が行われている位相シフ
トマスク用ブランクス） １１０ 透明基板 １１０Ｓ 裏面 １１７ 彫り込み部 １２０ 遮光膜 １２１ クロム層 １２２ 低反射層（酸化クロム層） １２５ 遮光膜パタン １２７ 開口部 １３０ 反射防止層 １４０ レジスト １４５ パタン部 １４７ 開口部 １５０ 露光光 １６０ レジスト １６５ パタン部 １６７ 開口部 １７０ 露光光 １８０ エッチングガス １８１ エッチング液 １９１、１９２ 反射光 １９５、１９６ 反射光 ２０６、２０９Ａ、２０９Ｂ レンズ ２１１Ａ、２１１Ｂ 検出器 ２１２ ピンホール（絞りとも言う） ２１３ 対物レンズ ２２１、２２２ 検出用光

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の測定波長の光を用いた非接触反射
   型変位量計測装置によって、被エッチング面の非エッチ
   ング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側
   の表面と対向する裏面側から計測モニターしながら、彫
   り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込み
   型の位相シフトマスクの製造方法において用いられる、
   基板彫り込み型の位相シフトマスク用のマスクブランク
   スであって、透明基板の、彫り込みを設ける側の表面と
   対向する裏面に、計測モニターする際に前記所定の測定
   波長の光の反射を防止する、反射防止膜を設けているこ
   とを特徴とする基板彫り込み型の位相シフトマスク用の
   マスクブランクス。
2. 【請求項２】 請求項１において、反射防止膜は、マス
   クパタン形成領域を含む透明基板の裏面ほぼ全面に設け
   られていることを特徴とする基板彫り込み型の位相シフ
   トマスク用のマスクブランクス。
3. 【請求項３】 請求項１において、反射防止膜は、変位
   量モニター用のモニタパタン形成領域のみに設けられて
   いることを特徴とする基板彫り込み型の位相シフトマス
   ク用のマスクブランクス。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３において、反射防止層
   は、これより作製される基板彫り込み型の位相シフトマ
   スクが使用される露光装置での露光波長においても反射
   防止層として機能するものであることを特徴とする基板
   彫り込み型の位相シフトマスク用のマスクブランクス。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４において、非接触反射
   型変位量計測装置は、透明基板裏面より周波数のわずか
   に異なる２本の光を照射して、その一方を被エッチング
   面に他方を非エッチング面に入射させ、それぞれの反射
   光を相互に干渉させて得られたビート信号の基準信号に
   対する位相差を求めることによりエッチング量を求め、
   そのエッチング量から被エッチング部と非エッチング部
   の間の位相差を求めるものであることを特徴とする基板
   彫り込み型の位相シフトマスク用のマスクブランクス。
6. 【請求項６】 所定の測定波長の光を用いた非接触反射
   型変位量計測装置によって、被エッチング面の非エッチ
   ング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける側
   の表面と対向する裏面側から計測モニターしながら、彫
   り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込み
   型の位相シフトマスクの製造方法により作製された、基
   板彫り込み型の位相シフトマスクであって、透明基板
   の、彫り込みを設けた側の表面と対向する裏面に、計測
   モニターする際に前記所定の測定波長の光の反射を防止
   する、反射防止膜を設けていることを特徴とする基板彫
   り込み型の位相シフトマスク。
7. 【請求項７】 請求項６において、反射防止膜は、マス
   クパタン領域を含む透明基板の裏面ほぼ全面に設けられ
   ていることを特徴とする基板彫り込み型の位相シフトマ
   スク。
8. 【請求項８】 請求項６において、反射防止膜は、変位
   量モニター用のモニタパタン領域のみに設けられている
   ことを特徴とする基板彫り込み型の位相シフトマスク。
9. 【請求項９】 請求項６ないし８において、反射防止層
   は、これが使用される露光装置での露光波長においても
   反射防止層として機能するものであることを特徴とする
   基板彫り込み型の位相シフトマスク。
10. 【請求項１０】 請求項６ないし９において、非接触反
    射型変位量計測装置は、透明基板裏面より周波数のわず
    かに異なる２本の光を照射して、その一方を被エッチン
    グ面に他方を非エッチング面に入射させ、それぞれの反
    射光を相互に干渉させて得られたビート信号の基準信号
    に対する位相差を求めることによりエッチング量を求
    め、そのエッチング量から被エッチング部と非エッチン
    グ部の間の位相差を求めるものであることを特徴とする
    基板彫り込み型の位相シフトマスク。
11. 【請求項１１】 所定の測定波長の光を用いた非接触反
    射型変位量計測装置によって、被エッチング面の非エッ
    チング面からの変位量を、透明基板の彫り込みを設ける
    側の表面と対向する裏面側から計測モニターしながら、
    彫り込み加工して、彫り込み部を形成する、基板彫り込
    み型の位相シフトマスクの製造方法であって、計測モニ
    ターする際に前記所定の測定波長の光の反射を防止す
    る、反射防止膜を透明基板の、彫り込みを設ける側の表
    面と対向する裏面に設けておき、裏面からの反射光によ
    るノイズ分を除去することを特徴とする基板彫り込み型
    の位相シフトマスクの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、非接触反射型変
    位量計測装置は、透明基板裏面より周波数のわずかに異
    なる２本の光を照射して、その一方を被エッチング面に
    他方を非エッチング面に入射させ、それぞれの反射光を
    相互に干渉させて得られたビート信号の基準信号に対す
    る位相差を求めることによりエッチング量を求め、その
    エッチング量から被エッチング部と非エッチング部の間
    の位相差を求めるものであることを特徴とする基板彫り
    込み型の位相シフトマスクの製造方法。