JP2002107911A

JP2002107911A - 露光用マスクの製造方法

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Publication number: JP2002107911A
Application number: JP2000294979A
Authority: JP
Inventors: Suigen Kiyou; 帥現姜; Iwao Tokawa; 巌東川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: US20020037625A1; JP4053723B2; US6635549B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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
を高精度に作製する。【解決手段】１回目の露光時に電子ビーム描画装置を
用いて、透明基板上のメインパターン領域にメインパタ
ーン３１を露光し、２回目の露光時にレーザ描画装置を
用いて、メインパターン領域の全体を露出させるための
開口パターンを露光する露光用マスクの製造方法におい
て、１回目の露光時にメインパターン領域以外の領域に
アライメントマーク３２を露光し、且つ該マークを基板
変形による位置誤差を補正した位置に露光し、２回目の
露光時に基板変形による位置誤差を補正してマーク３２
の位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて各露
光パターンの位置合わせ行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＣＯＲ
Ｅ−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。

【０００９】また、本発明の他の目的は、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
はかり得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露光
する際に、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時に基板変形による位置誤
差を補正して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
ターン領域の全体を露出させるための開口パターンを露
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露光する際
に、基板変形による位置誤差を補正した位置に露光し、
２回目の露光時に基板変形による位置誤差を補正してマ
ークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて
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。

【００１７】(4) 位相シフト膜は、半透明膜（ハーフト
ーン）であること。

【００１８】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
ターン領域の全体を露出させるための開口パターンを露
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、前記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を特徴と
する。

【００１９】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。

【００２０】(1) 開口パターンを露光する際に、露光す
べき全ての領域に対し２回以上の露光を行い、かつ各々
の回の露光において同一原版上の異なる基本図形を選
択、又は異なる原版を用いること。

【００２１】(2) 原版上の基本図形は、全て矩形である
こと。

【００２２】(3) 開口パターンを露光するのにｉ線ステ
ッパを用いること。

【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。

【００２４】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。

【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ＣＯＲ
Ｅ−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＋１６
ｎｍ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がつ短時
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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H095 BB03 BB06 BB14 BB34 BE03 BE10 2H097 AA12 GB00 KA03 KA20 KA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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露光する際に、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
パターン露光時に基板変形による位置誤差を補正してマ
ークの位置を検出し、該検出したマーク位置に基づいて
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。
【請求項２】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
体を露出させるための開口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露光する際に、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
時に基板変形による位置誤差を補正してマークの位置を
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。
【請求項３】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。
【請求項４】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。
【請求項５】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
体を露出させるための開口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、前記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
よって開口パターン全体を露光することを特徴とする露
光用マスクの製造方法。
【請求項６】前記開口パターンを露光する際に、露光す
べき全ての領域に対し２回以上の露光を行い、かつ各々
の回の露光において同一原版上の異なる基本図形を選択
するか、又は異なる原版を用いることを特徴とする請求
項５記載の露光用マスクの製造方法。