JP2006084534A - 露光用マスクとその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 シフター部と非シフター部の位相差を精度良く測定することができる露光用マスクとその製造方法を提供すること。
【解決手段】 デバイス領域Iにおける石英基板(透明基板)10上に第1の間隔W1をおいて形成され、第1凹部10aに張り出す二つの第1デバイス用遮光パターン10cと、第1デバイス用遮光パターン10cから第2の間隔W2で隔てられた第2デバイス用遮光パターン10dと、モニター領域IIにおける石英基板10上に第1の間隔W1よりも広い第3の間隔W3をおいて形成され、第2凹部10bに張り出す二つの第1モニター用遮光パターン11eと、第1モニター用遮光パターン11eから第2の間隔W2よりも広い第4の間隔W4で隔てられた第2モニター用遮光パターン11eとを有し、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2が、第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下である露光用マスクによる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、露光用マスクとその製造方法に関する。
近年、LSI等の半導体素子は微細化の一途を辿っており、ゲート電極等のデバイスパターンの最小寸法は90nmにまで達している。このような微細化を実現するには、フォトリソグラフィ工程で使用される露光機の解像度を向上させる必要があり、位相シフトマスクを使用した超解像技術が盛んに研究されている。その位相シフトマスクの先駆的な例では、特許文献1に開示されるように、遮光パターンの間の光透過部に位相をシフトさせるためのλ/2板を設けている。
図1は、位相シフトマスクの一種である掘り込み型のレベンソンマスクの断面図である。
従来例に係るレベンソンマスク3は、透明基板1の上に第1、第2遮光パターン2a、2bを間隔をおいて形成してなり、シフター部Aの透明基板1には、第1遮光パターン2aよりも側面が後退した凹部1aが形成される。このように側面を後退させることで、透明基板1に対して斜めに入射する露光光の間口が広がり、点線に示すような凹部1aの側面による露光光のケラレが防止される。
また、このレベンソンマスク3では、凹部1aを透過した露光光と、凹部1aが無く非シフター部Bとなる透明基板1を透過した露光光との位相差が丁度180°だけずれるように凹部1aの深さが決定される。このようにすると、シフター部Aと非シフター部Bとの境界付近の光路において、透明基板1を透過した露光光同士が干渉して打ち消し合い、その部分でのコントラストか向上し、高解像度の露光パターンをウエハ上に転写することが可能となる。
但し、これができるためには、マスク3の製造時に、上記の露光光の位相差が実際に180°になることを確認しなければならない。
この点に鑑み、特許文献2では、デバイス用のパターンを投影するためのデバイス用パターンの他に、位相差を測定するための位相差評価用パターンを別に設け、光学的な位相差測定装置により位相差評価用パターンの位相差が180°であることを確認し、それによりデバイス用パターンにおける位相差を保証している。
特開昭62−50811号公報 特開平9−258427号公報
ところが、特許文献2の方法では、位相差評価用のパターンをデバイス用のパターンと同じデザインルールで形成しているため、デザインルールが微細な場合、位相差測定装置で発生される光束が位相差評価用のパターンによってケラレてしまい、位相差を精度良く測定するのが困難となる。
本発明の目的は、シフター部と非シフター部の位相差を精度良く測定することができる露光用マスクとその製造方法を提供することにある。
本発明の一観点によれば、デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第3の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、を有し、前記第1モニター用遮光パターンの寸法が、前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下である露光用マスクが提供される。
本発明の別の観点によれば、デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、を有し、前記第2デバイス用遮光パターン寄りの前記第1デバイス用遮光パターンの端面から第1の距離にある前記第1デバイス用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第1凹部に張り出る部分の前記第1デバイス用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1デバイス用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされていると共に、前記第2モニター用遮光パターン寄りの前記第1モニター用遮光パターンの端面から前記第1の距離よりも短い第2の距離にある前記第1モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第2凹部に張り出る部分の前記第1モニター用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1モニター用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされている露光用マスクが提供される。
本発明の他の観点によれば、透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられ、且つ前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下の寸法の二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの上面の一部が露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンの上面の一部が露出する第2窓とを有するレジストパターンを形成する工程と、前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、を有する露光用マスクの製造方法が提供される。
本発明によれば、モニター領域におけるパターン間隔を、デバイス領域におけるパターン間隔よりも広くしたので、光学的な位相差測定装置の光束が第1、第2モニター用遮光パターンでケラレ難くなり、位相差の測定精度が向上する。
また、第1モニター用遮光パターンの寸法を第1デバイス用遮光パターンの寸法以下としたので、レジストパターンと第1モニター用遮光パターンとのオーバーラップ量が、該レジストパターンと第1デバイス用遮光パターンとのオーバーラップ量以下となる。従って、レジストパターンが位置ずれしたり、第1、第2凹部のエッチング時にレジストパターンの側面が後退したりして、上記のオーバーラップ量が不十分となった場合、第1、第2凹部を拡張するためのエッチング液のしみ込みにより、デバイス領域とモニター領域の両方の非シフター部の透明基板に侵食が発生する。そのため、侵食による位相のずれ量がデバイス領域とモニター領域とで同じになるので、モニター領域の第1の位相差を測定することで、デバイス領域の位相差を精度良く保証することが可能となる。
本発明の更に他の観点によれば、透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられた二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンとを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンが露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンが露出する第2窓とを有して、前記第1デバイス用遮光パターンと第1のオーバーラップ量で重なり、且つ前記第1モニター用遮光パターンと前記第1のオーバーラップ量よりも小さい第2のオーバーラップ量で重なるレジストパターンを形成する工程と、前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、を有する露光用マスクの製造方法が提供される。
本発明によれば、第1デバイス用遮光パターンと第1のオーバーラップ量で重なり、且つ第1モニター用遮光パターンと第1のオーバーラップ量よりも小さい第2のオーバーラップ量で重なるようにレジストパターンを形成する。これによると、レジストパターンの位置ずれや側面の後退によって第1のオーバーラップ量が減少した場合、第2のオーバーラップ量も減少するので、第1、第2凹部を拡張するためのエッチング液のしみ込みにより、デバイス領域とモニター領域の両方の非シフター部の透明基板に侵食が発生する。そのため、侵食による位相のずれ量がデバイス領域とモニター領域とで同じになるので、モニター領域の第1の位相差を測定することで、デバイス領域の位相差を精度良く保証することが可能となる。
更に、モニター領域に、第1の間隔よりも広い第5の間隔で隔てられた二つの第3モニター用遮光パターンと、該第3モニター用遮光パターンから第2の間隔よりも広い第6の間隔がおかれた第4モニター用遮光パターンとを形成し、二つの第3モニター用遮光パターンの間の透明基板に第3凹部を形成してもよい。その場合は、上記したレジストパターンを形成する工程において、第3モニター用遮光パターンとレジストパターンとのオーバーラップ量を、前記第11デバイス用遮光パターンとのオーバーラップ量よりも大きくするのが好ましい。
このようにすると、第3モニター用遮光パターンとレジストパターンとの大きなオーバーラップ量により、第3モニター用遮光パターンの横の透明基板に上記した侵食が発生し難くなる。従って、二つの第3モニター用遮光パターンの間の第3凹部と、第3モニター用遮光パターンと第4モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板の位相差を第2の位相差として測定し、その値が上記した第1の位相差と同じか否かによって、透明基板の侵食の有無を判断することが可能となる。
本発明によれば、モニター領域におけるパターン間隔を、デバイス領域におけるパターン間隔よりも広くしたので、光学的な位相差測定装置の光束が第1、第2モニター用遮光パターンでケラレ難くなり、位相差の測定精度を向上させることができる。
また、第1モニター用遮光パターンの寸法を第1デバイス用遮光パターンの寸法以下としたので、デバイス領域の透明基板に侵食が発生した場合にはモニター領域にもその侵食が発生するようになり、モニター領域における位相差でデバイス領域における位相差を精度良く保証することができる。
或いは、これに代えて、第1デバイス用遮光パターンと第1のオーバーラップ量で重なり、且つ第1モニター用遮光パターンと第1のオーバーラップ量よりも小さい第2のオーバーラップ量で重なるようにレジストパターンを形成しても、位相差を精度良く保証できる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下の各実施形態では、掘り込み型のレベンソンマスクが作製される。
(1)第1実施形態
図2〜図6は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。
最初に、図2(a)に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、デバイス用遮光パターンが形成されるデバイス領域Iと、露光光の位相差を測定するためのモニター領域IIとを有する石英基板(透明基板)10を不図示のスパッタチャンバ内に入れる。なお、デバイス領域Iとは、金属配線、ゲート電極、又は絶縁膜のホール等をパターニングする際の露光パターンを得るための領域である。
また、その石英基板10のサイズは特に限定されないが、本実施形態では、一辺の長さが6インチで厚さが0.25インチの基板を採用する。そして、Ar(アルゴン)ガスを用いたスパッタ法により、石英基板10上にクロム層11aを約70nmの厚さに形成する。
これに引き続いてO2(酸素)をスパッタチャンバ内に導入し、Ar+O2でCrターゲットをスパッタリングする。これにより、気相中でクロムと酸素とが反応し、クロム層11aの上に酸化クロム層11bが約30nmの厚さに形成される。そのようなスパッタ法は、反応性スパッタ法と呼ばれる。
以上により、クロム層11aと酸化クロム層11bとで構成される厚さ約100nmの遮光膜11が形成されたことになる。その遮光膜11を構成する酸化クロム層11bは、最終的に完成する露光用マスクを露光器内で使用する際に、露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
遮光膜11の層構造はこれに限定されない。例えば、反応性スパッタ法により、石英基板10と酸化クロム層11aとの間に密着層として酸化クロム層を形成してもよい。
その後に、スピンコート法により遮光膜11の上に第1ポジ型電子線フォトレジスト12を約400nmの厚さに形成する。
なお、石英基板10と遮光膜11は、それらを合わせてブランクスと呼ばれるが、そのブランクスの上に第1フォトレジスト12が形成されたものをブランクスメーカから購入し、以下の工程を行ってもよい。
更に、デバイス領域Iとモニター領域IIの配置の仕方も特に限定されない。例えば、図8(a)に示すように、石英基板10の四隅にモニター領域IIを配置し、モニター領域IIに形成される遮光パターンがウエハに転写されないようにしてもよい。或いは、その遮光パターンの転写が問題にならない場合には、図8(b)に示すように、デバイス領域Iの中にモニター領域IIを配置してもよい。
続いて、図2(b)に示すように、EB(Electron Beam)露光装置を用いて第1フォトレジスト12を露光した後、それを現像して、遮光膜11の上に第1レジストパターン12aを形成する。
次に、図3(a)に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、不図示のICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置により、第1レジストパターン12aをマスクにして遮光膜11をドライエッチングする。
これにより、石英基板10のデバイス領域Iに、少なくとも二つの第1デバイス用遮光パターン11cが第1の間隔W1をおいて形成されると共に、この第1デバイス用遮光パターン11cから第2の間隔W2をおいて第2デバイス用遮光パターン11dが形成される。
同様に、石英基板10のモニター領域IIには、第3の幅W3をおいて二つの第1モニター用遮光パターン11eが形成されると共に、この第1モニター用遮光パターン11eから第4の間隔W4をおいて第2モニター用遮光パターン11fが形成される。
第1〜第4の間隔W1〜W4のうち、デバイス領域Iにおけるパターン間隔W1、W2としては、デバイスの設計ルールに則した値が採用され、本実施形態では例えばW1=W2=0.56μmとする。
これに対し、モニター領域IIでは、後で光学的な位相差測定装置の光束を石英基板10に通す際に、第1、第2モニターパターン11e、11fによる光束のケラレ量を小さくする必要がある。そこで、本実施形態では、モニター領域IIでの間隔W3、W4がデバイス領域Iでの間隔W1、W2よりも大きくなるように、W1<W3、W2<W4とする。各間隔W3、W4は、2〜5μmとするのが好ましく、本実施形態では3.76μmとする。
更に、各パターン11c〜11fの寸法に関しては、デバイス領域にある第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1を、デバイスの設計ルールに則してL1=0.24μmとする。
一方、モニター領域IIにある第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2としては、上記したデバイス用遮光パターン11cの寸法L1と同じかそれよりも小さい値が採用され、本実施形態ではL1と同じ0.24μmを採用する。
この後に、第1レジストパターン12aを酸素プラズマによってアッシングして除去し、ウエット処理により基板10を洗浄する。
次に、図3(b)に示すように、石英基板10上と各遮光パターン11c〜11e上に、スピンコート法により第2ポジ型電子線フォトレジスト13を約400nmの厚さに形成し、更にその上に、aquaSAVE(三菱レイヨン株式会社製)等の帯電防止材をスピンコート法により塗布することにより、厚さ約100nmの帯電防止層14を形成する。
次いで、図4(a)に示すように、EB露光装置を用いて第2フォトレジスト13を露光した後、それを現像して第2レジストパターン13dとする。
その第2レジストパターン13dは、第2デバイス用遮光パターン11dと第2モニター用遮光パターン11fを覆う。そして、後でシフター用の凹部が形成される領域上の第2レジストパターン13dには、第1、第2窓13a、13bが形成される。
但し、次のエッチング工程において、第1デバイス用遮光パターン11cや第1モニター用遮光パターン11eと自己整合的にシフター用の凹部が形成されるため、これらのパターン11c、11eが第2レジストパターン13dで完全に覆われると、シフター用の凹部の幅が予定よりも狭くなり、その加工精度が低下する。
そこで、本実施形態では、第1窓13aの側面を、第1デバイス用遮光パターン11cの側面からΔ1=50nmだけ後退させ、第1デバイス用遮光パターン11cの上面の一部を第1窓13aから露出させる。同様に、第2窓13bの側面も、第1モニター用遮光パターン11eの側面からΔ2=50nmだけ後退させて、第1モニター用遮光パターン11eの上面の一部を第2窓13bから露出させる。
このようにすると、各遮光パターン11c〜11fと第2レジストパターン13dとの位置合わせが多少ずれても、第2レジストパターン13dによって第1デバイス用遮光パターン11cと第1モニター用遮光パターン11eが完全に覆われないので、シフター用の凹部を精度良く加工することができる。
上記のように各窓13a、13bの側面を後退させる方法は特に限定されない。例えば、EB露光機の露光データに後退量を加えたり、或いは、窓13a、13bを形成する際の露光量を意図的にオーバードーズにして窓13a、13bを太らせたりすることで、上記の後退量Δ1、Δ2を得てもよい。
次に、図4(b)に示すように、CF4ガスをエッチングガスとするRIE(Reactive Ion Etching)により、第1、第2窓13a、13bを通じて石英基板10をドライエッチングすることにより、深さ約70nmのシフター用の第1、第2凹部10a、10bを石英基板10に形成する。このようなエッチングの条件としては、例えば、CF4ガスの流量100sccm、高周波電力の周波数13.56Hz、高周波電力のパワー200W、圧力6Pa、及びエッチング時間240秒が採用される。
ところで、このエッチングでは、石英基板10の主面と垂直な方向に運動するプラズマによって石英基板10が略垂直にエッチングされる。しかし、プラズマの中には、石英基板10の主面と平行な方向の運動成分を有するものがあり、このようなプラズマによって各窓13a、13bの側面がダメージを受け、これらの側面がΔ3、Δ4だけ後退することになる。その後退量Δ3、Δ4は、エッチング条件によっても異なるが、典型的には約20nmとなる。
更に、このエッチングでは、石英基板10の他に、第1、第2窓13a、13bから部分的に露出する第1デバイス用遮光パターン11cと第1モニター用遮光パターン11eの上面もプラズマによって僅かにエッチングされる。
その結果、図4(b)のデバイス領域Iにおける点線円内に示されるように、第2デバイス用遮光パターン11d寄りの第1デバイス用遮光パターン11cの端面から第1の距離d1にある第1デバイス用遮光パターン11cの上面に段11jが形成される。その距離d1は、第2レジストパターン13dの位置ずれが無い場合にはL1−Δ1−Δ3となる。そして、段11jから第1凹部10aに至る部分の第1デバイス用遮光パターン11cの上面の高さが、第2デバイス用遮光パターン11d寄りの部分と比較して低くなる。
これと同様に、モニター領域IIにおける点線円内に示されるように、第2モニター用遮光パターン11f寄りの第1モニター用遮光パターン11eの端面から第2の距離d2にある第1モニター用遮光パターン11eの上面に段11kが形成され、該段11kから第2凹部10bに至る部分の第1モニター用遮光パターン11eの上面の高さが低くなる。
この距離d2は、第2レジストパターン13dの位置ずれが無い場合にはL2−Δ2−Δ4となる。そして、既述のように、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2を第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下とし、且つ、Δ1=Δ2、Δ3=Δ4となるので、第2の距離d2は第1の距離d1(=L1−Δ1−Δ3)以下の値となる。更に、レジストパターン12cが全体的に位置ずれしても、その位置ずれ量はデバイス領域Iとモニター領域IIとで同じになるので、やはり第2の距離d2は第1の距離d1以下となる。
次いで、図5(a)に示すように、エッチング液として緩衝フッ酸を用い、第1、第2窓13a、13bを通じて石英基板10を等方的にウエットエッチングすることにより、第1、第2凹部10a、10bの幅と深さをそれぞれ約100nmだけ拡張し、各凹部10a、10bの深さを約170nmとする。このようなエッチングの結果、第1デバイス用遮光パターン11cが第1凹部10aの両側から張り出すと共に、第1モニター用遮光パターン11eが第2凹部10bの両側から張り出す構造が得られることになる。
その後に、図5(b)に示すように、酸素プラズマによるアッシングとウエット処理により、第2レジストパターン13dを除去し、本実施形態に係る露光用マスク15の基本構造を完成させる。
その露光用マスク15は、第1、第2凹部10a、10bにより厚さが薄くなった部分の石英基板10で構成されるシフター部Aと、凹部10a、10bが形成されずに厚さが薄くされていない石英基板10で構成される非シフター部Bとを有する。
この後は、デバイス領域Iにおけるシフター部Aと非シフター部Bを通る露光光の位相差が実際に180°となっていることを確かめる検査工程に移る。
その検査工程では、露光用マスク15で使用が予定されている露光光と同じ波長の二つの光束をシフター部Aと非シフター部Bに通し、受光部によって各光束の位相差を測定する。その光束の直径は、通常は数μmであるため、デバイス領域Iにおける遮光パターン11c、11dの間隔も数μm程度必要となる。しかし、デバイス領域Iでは、デザインルールの縮小化に伴い各遮光パターン11c、11d同士の間隔が密になっているので、遮光パターンによる光束のケラレが生じる。こうなると、受光部が受ける光束の強度が減少し、受光部から出力される信号のS/N比が小さくなり、位相差を精度良く測定するのが困難となる。
そこで、本実施形態では、デバイス領域Iよりもパターン間隔の広いモニター領域IIにおいて上記の位相差を測定する。
この測定では、図6に示されるように、モニター領域IIにおけるシフター部Aと非シフター部Bのそれぞれに、露光波長と同じ193nmのArFエキシマレーザの光束20a、20bを通し、各光束20a、20bに対して個別に設けられた受光部21a、21bにより各光束20a、20bの位相差を測定する。このような測定は、例えばレーザーテック株式会社製のMPM248等の位相差測定装置を用いて行うことができる。
そして、この測定により得られた位相差が180°となっている場合には、上記のプロセス条件が適切であると判断される。一方、その位相差が180°からずれている場合には、例えば図4(a)における第1、第2凹部10a、10bのエッチング量に過不足があると判断され、そのエッチング条件の変更を試みる。
ところで、図6に示した位相差の測定では、本来求めるべきデバイス領域Iでの位相差をモニター領域IIの位相差で保証しているので、各領域I、IIでの位相差が同じであることを前提としている。
デバイス領域Iのシフター部Aと非シフター部Bにおける位相差は、本来なら第1凹部10aのエッチング深さによって定まる。しかし、図7に示すように、第2レジストパターン13dの全体的な位置ずれにより、第1窓13aが第2デバイス用遮光パターン11d側にシフトする場合がある。こうなると、図5(a)で説明した第1、第2凹部10a、10bの幅を拡げるウエットエッチングの際、デバイス領域Iの非シフター部Bの石英基板10に第1窓13aの側面からウエットエッチング液が浸入し、図7に示すように、非シフター部Bにおける石英基板10がエッチングされて侵食10dが発生してしまう。その結果、たとえ第1凹部10aの深さが適切であっても、デバイス領域Iのシフター部Aと非シフター部Bにおける位相差が180°からずれることになる。このような現象は、第2レジストパターン13dの位置ずれの他に、図4(b)で説明したドライエッチングでの第1窓13aの後退量Δ3、Δ4が予定よりも大きい場合にも発生する。
但し、このような非シフター部Bの侵食10dが発生しても、それを発見することができれば、第2レジストパターン13dの位置ずれを修正する等の対策を行うことで、特に問題は無い。
そこで、このような現象を図6の位相差測定工程において確実に発見するために、本実施形態では、図3(a)で説明した工程において、モニター領域IIにある第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2として、デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下の寸法を採用した。このようにすると、図7に示すように、第2レジストパターン13dが全体的に位置ずれして第2レジストパターン13dと第1デバイス用遮光パターン11cとのオーバーラップ量がd1となった場合、第2レジストパターン13dと第1モニター用遮光パターン11eとのオーバーラップ量d2は必ずd1以下の値となる。従って、不十分なオーバーラップ量d1に起因してデバイス領域Iの非シフター部Bに侵食10dが発生した場合、オーバーラップ量d2がd1以下のモニター領域でも、非シフター部Bに確実に侵食10dが発生する。
従って、デバイス領域Iにおける位相差と、モニター領域IIにおける位相差とが、各領域に発生した侵食10dによって同じ値になるので、デバイス領域Iにおける位相差をモニター領域IIでの位相差で精度良く保証することが可能となる。
図9は、上記のような本実施形態に反し、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2を第1モニター用遮光パターン11cの遮光パターンの寸法L1より広くとった比較例に係る断面図である。
そのような比較例でも、第1デバイス用遮光パターン11cと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d1が不十分な場合に、デバイス領域Iの非シフター部Bにエッチング液のしみ込みによる侵食10dが発生する。しかし、モニター領域IIでは、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2を大きくしたため、その第1モニター用遮光パターン11eと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d2が、デバイス領域Iにおけるd1よりも大きくなる。その結果、モニター領域IIの非シフター部Bでは、石英基板10の侵食10dが発生し難くなる。こうなると、侵食10dの有無により、デバイス領域Iとモニター領域IIとで位相差が異なってしまうので、本実施形態のようにデバイス領域Iの位相差をモニター領域IIで保証することが困難となる。
(2)第2実施形態
図10〜図13は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。これらの図において、第1実施形態で説明した要素には第1実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
第1実施形態では、モニター領域IIにおける第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2を、デバイス領域Iにおける第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下とすることで、デバイス領域Iの位相差をモニター領域IIの位相差で保証した。
これに対し、本実施形態では、レジストパターンと遮光パターンとのオーバーラップ量を以下のように設定することで、第1実施形態と同様の利点を得るようにする。
まず、第1実施形態で説明した図2(a)〜図3(b)の工程を行うことにより、図10(a)に示すように、石英基板10の上に遮光パターン11c〜11fを形成する。
本実施形態では、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2は、第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1とは関係無く設定することが可能であり、例えばL2=2.0μm、L1=0.24μmとする。また、各遮光パターン11c〜11f同士の間隔W1〜W4については第1実施形態と同様であり、例えばW1=W2=0.56μm、W3=W4=3.76μmとする。
次に、第1実施形態で説明した図4(a)と同じ工程を行うことにより、図10(b)に示すように、各遮光パターン11c〜11fの上に第2レジストパターン13dを形成する。
但し、第1実施形態では、第2レジストパターン13dの第1、第2窓13a、13bのそれぞれの後退量Δ1、Δ2として同じ値を採用したが、本実施形態では、例えばΔ1=50nm、Δ2=1.81μmとする。その結果、この時点での第2レジストパターン13dと第1モニター用遮光パターン11eとのオーバーラップ量d4が0.19μ(=2.0μm−1.81μm)となって、第1デバイス用遮光パターン11cにおけるオーバーラップ量d3(=0.24μm−50nm)と同じになる。なお、本実施形態はこれに限定されず、後退量Δ1、Δ2を上記よりも更に大きくして、d4≦d3としてよい。
その後に、第1実施形態で説明した図4(b)の工程を行うことにより、図11(a)に示すように、ドライエッチングにより、深さが約70nmのシフター用の第1、第2凹部10a、10bを石英基板10に形成する。
このドライエッチングでは、第1実施形態と同様に、石英基板10の主面と平行な方向の運動成分を有するプラズマによって、第1、第2窓13a、13bの側面が略同じ値のΔ3、Δ4だけ後退し、その後退量Δ3、Δ4は典型的には約20nmとなる。これにより、第1デバイス用遮光パターン11cと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量は、元々のオーバーラップ量であるd3よりもさらに小さなd5(=d3−Δ3)となる。同様に、第1モニター用遮光パターン11eと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量も、元々のオーバーラップ量であるd4よりもさらに小さなd6(=d4−Δ4)となる。
また、このドライエッチングにより、第2デバイス用遮光パターン11d寄りの第1デバイス用遮光パターン11cの端面から距離d5にある第1デバイス用遮光パターン11cの上面に段11jが形成され、該段11jから第1凹部10aに至る部分の第1デバイス用遮光パターン11cの上面の高さが低くなる。
同様に、第2モニター用遮光パターン11f寄りの第1モニター用遮光パターン11eの端面から距離d5よりも短い距離d6にある第1モニター用遮光パターン11eの上面に段11kが形成され、該段11kから第2凹部11bに至る部分の第1モニター用遮光パターン11eの上面の高さが低くなる。
この後に、第1実施形態で説明した図5(a)の工程を行うことにより、図11(b)に示すように、ウエットエッチングによって第1、第2凹部10a、10bの側面を約100nmだけ拡張すると共に、その深さを約170nmとする。
続いて、図12に示すように、酸素アッシングとウエット処理によって第2レジストパターン13dを除去することにより、本実施形態に係る露光用マスク16の基本構造を完成させる。
この後は、図13に示すように、例えばレーザーテック株式会社製のMPM248等の位相差測定装置を用いることにより、モニター領域IIにおけるシフター部Aと非シフター部Bのそれぞれに、ArFエキシマレーザの光束20a、20bを通し、各光束20a、20bに対して個別に設けられた受光部21a、21bにより各光束20a、20bの位相差を測定する。そして、その位相差が180°となっているか否かに応じ、上記のプロセスが適切であるかどうかが判断される。
以上説明した本実施形態によれば、図10(b)に示した工程において、第1モニター用遮光パターン11eと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d4を、第1デバイス用遮光パターン11cと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d3以下の値とした。
このようにすると、図11(a)のドライエッチング工程で第2レジストパターン13dの側面が後退した後でも、各遮光パターン11e、11cと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d5、d6の大小関係は、エッチングの前(d4≦d3)と同じくd6≦d5となる。
その結果、図14に示すように、例えば第2レジストパターン13dの全体的な位置ずに起因してデバイス領域Iでのオーバーラップ量d5が不十分となり、図10(b)のウエットエッチング工程でデバイス領域Iの非シフター部Bがエッチングされて侵食10dが発生しても、モニター領域IIでのオーバーラップ量d6もやはり不十分となるので、モニター領域IIの非シフター部Bにも石英基板10の侵食10dが発生する。
従って、たとえ上記のように第2レジストパターン13dが位置ずれしても、モニター領域IIの位相差がデバイス領域Iの位相差と同じになるので、モニター領域IIにおいて位相差を測定することでデバイス領域Iの位相差を確実に把握することができる。
図15は、遮光パターンの寸法とピッチ(パターン同士の中心間距離)により、非シフター部Bにおける石英基板10の侵食量(エッチング深さ)にどのような変化が見られるのかを調査して得られたグラフである。
図15の横軸は、遮光パターンとレジストパターンとのオーバーラップ量(上記のd3、d4に相当)を示し、縦軸は、エッチング液のしみ込みによる石英基板10の侵食量(侵食10dの深さ)をAFM(Atomic Force Microscope)によって測定した値を示す。
この調査では、ピッチが2.0μmで寸法が1.0μmの遮光パターンと、ピッチが0.8μmで寸法が0.2μmの遮光パターンについて調査された。前者の遮光パターンは、第1モニター用遮光パターン11eを想定し、後者は、65nmルールのロジックデバイスにおけるゲート電極パターンを想定したものである。
図15に示されるように、いずれの遮光パターンでも結果が良好に一致した。このことから、石英基板10の侵食量は、遮光パターン11c〜11fのレイアウトによらず、これらの遮光パターン11c〜11fと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量にのみ依存することが明らかとなった。
(3)第3実施形態
上記した第1実施形態では、モニター領域IIにある第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2として、デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下の寸法を採用することで、デバイス領域Iの非シフター部Bに石英基板10の侵食10dが発生した場合に、モニター領域Iの非シフター部Bにも同じようにして侵食10dが発生するようにした。これにより、モニター領域IIとデバイス領域Iのそれぞれの位相差を一致させることができ、モニター領域IIの位相差でデバイス領域Iの位相差を保証することができた。
但し、実際にモニター領域IIの位相差が180°からずれていた場合、そのずれが、第2凹部10bのエッチングの過不足に起因するのか、或いは各領域I、IIの石英基板10の侵食10dに起因するものなのか判断に迷う。
その判断を容易にするため、本実施形態では、以下のような露光用マスクを作製する。
図16〜図18は、本実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。これらの図において、第1、第2実施形態で説明した要素にはこれらの実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
まず、第1実施形態で説明した図2(a)〜図3(b)の工程を行うことにより、図16(a)に示すように、石英基板10の上に遮光パターン11c〜11fを形成する。これらの遮光パターン11c〜11fは、遮光膜11をパターニングして形成されるが、そのパターニング工程では、二つの第3モニター用遮光パターン11gと第4モニター用遮光パターン11hとがモニター領域IIに更に形成される。そして、二つの第3モニター用遮光パターン11gは、第1デバイス用遮光パターン11c同士の第1の間隔W1よりも広い第5の間隔W5で互いに隔てられる。一方、第3モニター用遮光パターン11gと第4モニター遮光11hとは、第1デバイス用遮光パターン11cと第2デバイス用遮光パターン11d同士の第2の間隔W2よりも広い第6の間隔W6で互いに隔てられる。このような条件を満たす限りこれらの間隔W5、W6は特に限定されることはなく、例えばW5=2.0μm、W6=2.0μmとされる。
このように、デバイス領域Iと比較して間隔W5、W6を広めることで、後で光学的な位相差測定装置で位相差を測定する際、その装置の光束が各遮光パターン11g、11hでケラレるのを防ぐことができる。
また、第1デバイス用遮光パターン10cの寸法L1と第1モニター用遮光パターン10eの寸法L2については、第1実施形態と同様にL2≦L1であれば特に限定されず、例えばL1=L2=0.24μmとされる。
そして、第3モニター用遮光パターン11gの寸法L3も特に限定されず、例えば2.0μmとする。
次に、第1実施形態で説明した図4(a)と同じ工程を行うことにより、図16(b)に示すように、各遮光パターン11c〜11fの上に第2レジストパターン13dを形成する。
その第2レジストパターン13dを形成する工程では、第2レジストパターン13dで第4モニター用遮光パターン11hを覆い、且つ二つの第3モニター用遮光パターン11gの上面の一部が露出する第3窓13cを第2レジストパターン13dに形成する。
そして、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d7を、第1デバイス用遮光パターン11cとのオーバーラップ量d3よりも大きくし、例えばd7=1.8μmとする。
その後に、第1実施形態で説明した図4(b)の工程を行うことにより、図17(a)に示すように、ドライエッチングにより、深さが約70nmのシフター用の第1、第2凹部10a、10bを石英基板10に形成する。
これら第1、第2凹部10a、10bを形成する工程では、第2レジストパターン13dの第3窓13cを通じて石英基板10をドライエッチングすることにより、二つの第3モニター用遮光パターン11gの間の石英基板10に第3凹部10cを形成する。
また、このドライエッチングでは、エッチング雰囲気中のプラズマにより、第1〜第3窓13a〜13cの側面がそれぞれΔ3〜Δ5だけ後退する。その後退量Δ3〜Δ5は典型的には約20nmとなる。
そして、このように第1〜第3窓13a〜13cの側面が後退することで、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量が、元々のオーバーラップ量であるd7よりも減少してd8(=d7−Δ5)となる。
更に、このドライエッチングにより、第4モニター用遮光パターン11h寄りの第3モニター用遮光パターン11gの端面から距離d2よりも長い距離d8にある第3モニター用遮光パターン11gの上面に段11mが形成され、該段11mから第3凹部10cに至る部分の第3モニター用遮光パターン11gの上面の高さが低くなる。
その後に、第1実施形態で説明した図5(a)の工程を行うことにより、図16(b)に示すように、ウエットエッチングによって第1〜3凹部10a〜10cの側面を約100nmだけ拡張すると共に、その深さを約170nmとする。
続いて、図18に示すように、酸素アッシングとウエット処理によって第2レジストパターン13dを除去することにより、本実施形態に係る露光用マスク17の基本構造を完成させる。
ところで、第1、第2実施形態で説明したように、図19のように第2レジストパターン13dが全体的に位置ずれし、第2レジストパターン13dと第1デバイス用遮光パターン11cとのオーバーラップ量が不十分となると、図16(b)のウエットエッチング工程において、デバイス領域Iの非シフター部Bにおける石英基板10にエッチング液が浸入し、この部分の石英基板10が図示のようにエッチングされて侵食10dが発生する。
同様に、モニター領域IIにおいて、寸法L2が第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1以下の第1モニター用遮光パターン11eの側方でも、第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量が不足してやはり侵食10dが発生する。
これに対し、同じモニター領域IIでも、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d7(図16(b)参照)は、第1デバイス用遮光パターン11cとのオーバーラップ量d3よりも大きくしてある。従って、上記のように第2レジストパターン13dが位置ずれした後でも、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量が十分確保されるので、第3モニター用遮光パターン11gと第4モニター用遮光パターン11hとの間の石英基板10にはエッチング液がしみ込まず、その部分の石英基板10に侵食は発生しない。
特に、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d7として、第1〜第3凹部10a〜10bを形成する工程でのエッチングによる第2レジストパターン13dの後退量Δ5と、第2レジストパターン13dの考えられる最大の位置ずれ量との和よりも大きい値を採用することで、エッチング液のしみ込みを防止し易くなる。
更に、そのエッチング液のしみ込みは、オーバーラップ量d7を200μm以上とすることで確実に防止することが可能となる。
本実施形態では、このようなモニター領域IIでの侵食10dの有無を利用して、デバイス領域Iに侵食10dがあるか否かが次のようにして判断される。
まず、図20(a)に示すように、例えばレーザーテック株式会社製のMPM248等の位相差測定装置を使用して、二つの第1モニター用遮光パターン11eの間と、第1、第2モニター用遮光パターン11e、11dとの間にArFエキシマレーザの光束20a、20bを通し、これらの光束20a、20bの位相差を受光部21a、21bで第1の位相差として測定する。
次いで、図20(b)に示すように、今度は二つの第3モニター用遮光パターン11gの間と、第3、第4遮光パターン11g、11hとの間に上記の光束20a、20bを通し、これらの光束の位相差を第2の位相差として測定する。
第2、第3凹部10a、10bの深さは同じなので、上記した第1の位相差と第2の位相差が違う場合には、第1モニター用遮光パターン11eと第2モニター用遮光パターン11dとの間の侵食10dによって位相差の違いが発生したと判断できる。
一方、第2の位相差が第1の位相差と同じである場合には、上記の侵食10dが発生していないと判断することができる。
従って、第1の位相差が180°からずれ、且つ第2の位相差とは異なる値となった場合には、侵食10dによって第1の位相差が180°からずれたと判断できる。
一方、第1の位相差が180°からずれていても、その値が第2の位相差と同じである場合には、侵食10dが発生しておらず、第1〜第3凹部10a〜10cのエッチングの過不足によって第1の位相差が180°からずれたと判断できる。
本願発明者は、このような判断の妥当性を確かめるために次のような実験を行った。
この実験では、第2レジストパターン13dの位置ずれを意図的に起こし、デバイス領域Iにおける位相差と、モニター領域IIにおける第1、第2の位相差を測定した。
このうち、デバイス領域Iにおける位相差は、一般的に使用される光学的な位相差測定装置では測定するのが困難なため、カールツァイス株式会社製のシミュレーション顕微鏡MSM193により得られた光学像より導いた。
その結果、デバイス領域Iにおける位相差と、モニター領域IIにおける第1の位相差は共に175°となった。一方、モニター領域IIにおける第2の位相差は、これよりずれた180°となった。このように、第1の位相差と第2の位相差が異なるので、上で説明したように、第1モニター用遮光パターン11eと第2モニター用遮光パターン11dとの間に侵食10dが発生していると考えられる。
そこで、AFMにより石英基板10の上面を実際に測定したところ、第1〜第3凹部10a〜10cは目標通りの深さに加工されていたが、侵食10dが図20(a)、(b)に示した通りに発生していた。
上記のように、モニター領域IIにおける第1の位相差と第2の位相差が同じ場合には侵食10dが発生していないので、第1〜第3凹部10a〜10cの深さを目標値にまで掘り下げる等の追加工によって、設計通りの露光用マスク17を得ることができる。しかし、第1の位相差と第2の位相差が異なる場合には、侵食10dが発生しており、露光用マスク15を再利用することが困難なので、露光用マスク17を不良と判断することができる。
(4)第4実施形態
第3実施形態では、第1実施形態で説明した露光用マスクに対し更に第3、第4モニター用遮光パターン11g、11hを形成することにより、侵食10dの有無の判断を可能にした。
このような利点は、第2実施形態の露光用マスクに第3、第4モニター用遮光パターン11g、11hを形成しても得ることができる。
図21(a)、(b)は、本実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。これらの図において、第1〜第3実施形態で説明した要素にはこれらの実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
まず、第2実施形態で説明した図10(a)、(b)の工程を行うことにより、図21(a)に示すように、各遮光パターン11c〜11hの上に第2レジストパターン13dを形成する。
本実施形態では、第2実施形態と同じように、第1モニター用遮光パターン11eの寸法L2を、第1デバイス用遮光パターン11cの寸法L1とは関係無く設定することが可能であり、例えばL2=2.0μm、L1=0.24μmとされる。そして、第3モニター用遮光パターン11gの寸法L3も特に限定されず、第3実施形態と同様に2.0μmとしてよい。
更に、各遮光パターン11c〜11e同士の間隔(W1〜W6)についても第1〜第3実施形態と同じ値を採用してよい。
また、各遮光パターン11c、11eの第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d3、d4についても、第2実施形態で説明した理由によりd4≦d3である限り特に限定されることは無く、本実施形態では第2実施形態と同様にd3=d4=0.19μとする。
一方、第3モニター用遮光パターン11gと第2レジストパターン13dとのオーバーラップ量d7は、第3実施形態と同様に、第1デバイス用遮光パターン11cとのオーバーラップ量d3よりも大きくし、1.8μmとする。
この後は、第3実施形態で説明した図17〜図18の工程を行うことにより、図19(b)に示す露光用マスク18の基本構造を完成させる。
このような露光用マスク18は、図20(a)、(b)で説明したように、モニター領域IIにおいて第1の位相差と第2の位相差とを測定し、これらの値が同じであるか否かにより、侵食10dの有無を判断することが可能となる。
以下に、本発明の特徴を付記する。
(付記1) デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、
前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、
前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、
前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、
前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、
を有し、
前記第1モニター用遮光パターンの寸法が、前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下であることを特徴とする露光用マスク。
(付記2) 前記第1モニター用遮光パターンの寸法と前記第1デバイス用遮光パターンの寸法とは、同一の断面における寸法であることを特徴とする付記1に記載の露光用マスク。
(付記3) 前記第2デバイス用遮光パターン寄りの前記第1デバイス用遮光パターンの端面から第1の距離にある前記第1デバイス用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第1凹部に張り出る部分の前記第1デバイス用遮光パターンの上面の高さが低くされていると共に、
前記第2モニター用遮光パターン寄りの前記第1モニター用遮光パターンの端面から前記第1の距離よりも短い第2の距離にある前記第1モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第2凹部に張り出る部分の前記第1モニター用遮光パターンの上面の高さが低くされていることを特徴とする付記1に記載の露光用マスク。
(付記4) デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、
前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、
前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、
前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、
前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、
を有し、
前記第2デバイス用遮光パターン寄りの前記第1デバイス用遮光パターンの端面から第1の距離にある前記第1デバイス用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第1凹部に張り出る部分の前記第1デバイス用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1デバイス用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされていると共に、
前記第2モニター用遮光パターン寄りの前記第1モニター用遮光パターンの端面から前記第1の距離よりも短い第2の距離にある前記第1モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第2凹部に張り出る部分の前記第1モニター用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1モニター用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされていることを特徴とする露光用マスク。
(付記5) 前記モニター領域の前記透明基板に形成された第3凹部の両側から張り出すようにして形成され、前記第1の間隔よりも広い第5の間隔をおいて形成された二つの第3モニター用遮光パターンと、
前記第3モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第6の間隔をおいて前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成された第4モニター用遮光パターンとを有し、
前記第4モニター用遮光パターン寄りの前記第3モニター用遮光パターンの端面から前記第2の距離よりも長い第3の距離にある前記第3モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第3凹部に張り出る部分の前記第3モニター用遮光パターンの上面の高さが低くされていることを特徴とする付記3又は付記4に記載の露光用マスク。
(付記6) 透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられ、且つ前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下の寸法の二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、
前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの上面の一部が露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンの上面の一部が露出する第2窓とを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、
前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
(付記7) 前記第1デバイス用遮光パターンの寸法と前記第1モニター用遮光パターンの寸法として、同一の断面で測定された寸法を採用することを特徴とする付記6に記載の露光用マスクの製造方法。
(付記8) 透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられた二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、
前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンとを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンが露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンが露出する第2窓とを有して、前記第1デバイス用遮光パターンと第1のオーバーラップ量で重なり、且つ前記第1モニター用遮光パターンと前記第1のオーバーラップ量よりも小さい第2のオーバーラップ量で重なるレジストパターンを形成する工程と、
前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、
前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
(付記9) 前記遮光膜をパターニングする工程において、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第5の間隔で隔てられた二つの第3モニター用遮光パターンと、該第3モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第6の間隔がおかれた第4モニター用遮光パターンとを形成し、
前記レジストパターンを形成する工程において、前記レジストパターンで前記第4モニター用遮光パターンを覆い、且つ前記二つの第3モニター用遮光パターンの上面の一部が露出する第3窓を前記レジストパターンに形成して、前記第3モニター用遮光パターンと前記レジストパターンとのオーバーラップ量を、前記第1デバイス用遮光パターンとのオーバーラップ量よりも大きくし、
前記第1、第2凹部を形成する工程において、前記第3窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第3モニター用遮光パターンの間の前記透明基板に第3凹部を形成し、
前記第1、第2凹部の幅を拡張する工程において、前記第3凹部の幅も拡張して、前記第3モニター用遮光パターンを前記第3凹部に張り出させ、
前記二つの第3モニター用遮光パターンの間の前記第3凹部と、前記第3モニター用遮光パターンと前記第4モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第3凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第2の位相差として測定して、前記第1の位相差と前記第2の位相差が同じか否かにより、前記第1〜第3凹部を拡張する工程で前記透明基板に侵食が発生したかどうかを判断する工程を更に有することを特徴とする付記6又は付記8に記載の露光用マスクの製造方法。
(付記10) 前記第3モニター用遮光パターンと前記レジストパターンとのオーバーラップ量として、前記第1〜第3凹部を形成する工程でのエッチングによる前記レジストパターンの後退量と、前記レジストパターンの最大位置ずれ量との和よりも大きい値を採用することを特徴とする付記7に記載の露光用マスクの製造方法。
(付記11) 前記第3モニター用遮光パターンと前記レジストパターンとのオーバーラップ量として200nm以上の値を採用することを特徴とする付記7に記載の露光用マスクの製造方法。
図1は、従来例に係る掘り込み型のレベンソンマスクの断面図である。 図2(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その1)である。 図3(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その2)である。 図4(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その3)である。 図5(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その4)である。 図6は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その5)である。 図7は、本発明の第1実施形態に係る露光用マスクにおいて、デバイス領域Iとモニター領域IIの両方の石英基板に侵食が発生することを示す断面図である。 図8(a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る露光用マスクにおいて、デバイス領域Iとモニター領域IIの配置を示す平面図である。 図9は、比較例に係る露光用マスクの断面図である。 図10(a)、(b)は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その1)である。 図11(a)、(b)は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その2)である。 図12は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その3)である。 図13は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その4)である。 図14は、本発明の第2実施形態に係る露光用マスクにおいて、デバイス領域Iとモニター領域IIの両方の石英基板に侵食が発生することを示す断面図である。 図15は、本発明の第2実施形態において、遮光パターンの寸法とピッチにより、非シフター部における石英基板の侵食量にどのような変化が見られるのかを調査して得られたグラフである。 図16(a)、(b)は、本発明の第3実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その1)である。 図17(a)、(b)は、本発明の第3実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その2)である。 図18は、本発明の第3実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図(その3)である。 図19は、本発明の第3実施形態に係る露光用マスクにおいて、第2レジストパターンが位置ずれした場合の断面図である。 図20(a)、(b)は、本発明の第3実施形態に係る露光用マスクにおいて、位相差測定装置で位相差を測定する場合の断面図である。 図21(a)、(b)は、本発明の第4実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。
符号の説明
1、10…透明基板、10a〜10c…第1〜第3凹部、2a…第1遮光パターン、2b…第2遮光パターン、3…レベンソンマスク、11a…クロム層、11b…酸化クロム層、11c…第1デバイス用遮光パターン、11d…第2デバイス用遮光パターン、11e…第1モニター用遮光パターン、11f…第2モニター用遮光パターン、11g…第3モニター用遮光パターン、11h…第4モニター用遮光パターン、11j、11k…段、11…遮光膜、12…第1ポジ型電子線フォトレジスト、12a…第1レジストパターン、13…第2ポジ型電子線フォトレジスト、13a〜13c…第1〜第3窓、13d…第2レジストパターン、14…帯電防止層、15〜18…露光用マスク、I…デバイス領域、II…モニター領域、A…シフター部、B…非シフター部。

Claims (10)

  1. デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、
    前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、
    前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、
    前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、
    前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、
    を有し、
    前記第1モニター用遮光パターンの寸法が、前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下であることを特徴とする露光用マスク。
  2. 前記第1モニター用遮光パターンの寸法と前記第1デバイス用遮光パターンの寸法とは、同一の断面における寸法であることを特徴とする請求項1に記載の露光用マスク。
  3. 前記第2デバイス用遮光パターン寄りの前記第1デバイス用遮光パターンの端面から第1の距離にある前記第1デバイス用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第1凹部に張り出る部分の前記第1デバイス用遮光パターンの上面の高さが低くされていると共に、
    前記第2モニター用遮光パターン寄りの前記第1モニター用遮光パターンの端面から前記第1の距離よりも短い第2の距離にある前記第1モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第2凹部に張り出る部分の前記第1モニター用遮光パターンの上面の高さが低くされていることを特徴とする請求項1に記載の露光用マスク。
  4. デバイス領域に第1凹部を有し、モニター領域に第2凹部を有する透明基板と、
    前記デバイス領域における前記透明基板上に第1の間隔をおいて形成され、前記第1凹部の両側からそれぞれ該第1凹部に張り出す二つの第1デバイス用遮光パターンと、
    前記デバイス領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔で隔てられた第2デバイス用遮光パターンと、
    前記モニター領域における前記透明基板上に前記第1の間隔よりも広い第3の間隔をおいて形成され、前記第2凹部の両側からそれぞれ該第2凹部に張り出す二つの第1モニター用遮光パターンと、
    前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成され、前記第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔で隔てられた第2モニター用遮光パターンと、
    を有し、
    前記第2デバイス用遮光パターン寄りの前記第1デバイス用遮光パターンの端面から第1の距離にある前記第1デバイス用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第1凹部に張り出る部分の前記第1デバイス用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1デバイス用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされていると共に、
    前記第2モニター用遮光パターン寄りの前記第1モニター用遮光パターンの端面から前記第1の距離よりも短い第2の距離にある前記第1モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第2凹部に張り出る部分の前記第1モニター用遮光パターンの上面の高さが、該段より前記第1モニター用遮光パターンの前記端面寄りの部分の高さよりも低くされていることを特徴とする露光用マスク。
  5. 前記モニター領域の前記透明基板に形成された第3凹部の両側から張り出すようにして形成され、前記第1の間隔よりも広い第5の間隔をおいて形成された二つの第3モニター用遮光パターンと、
    前記第3モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第6の間隔をおいて前記モニター領域における前記透明基板の平坦面上に形成された第4モニター用遮光パターンとを有し、
    前記第4モニター用遮光パターン寄りの前記第3モニター用遮光パターンの端面から前記第2の距離よりも長い第3の距離にある前記第3モニター用遮光パターンの上面に段が形成され、該段から前記第3凹部に張り出る部分の前記第3モニター用遮光パターンの上面の高さが低くされていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の露光用マスク。
  6. 透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、
    前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられ、且つ前記第1デバイス用遮光パターンの寸法以下の寸法の二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、
    前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの上面の一部が露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンの上面の一部が露出する第2窓とを有するレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、
    前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、
    前記レジストパターンを除去する工程と、
    前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、
    を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
  7. 前記第1デバイス用遮光パターンの寸法と前記第1モニター用遮光パターンの寸法として、同一の断面で測定された寸法を採用することを特徴とする請求項6に記載の露光用マスクの製造方法。
  8. 透明基板の上に遮光膜を形成する工程と、
    前記遮光膜をパターニングすることにより、前記透明基板のデバイス領域に、第1の間隔で隔てられた二つの第1デバイス用遮光パターンと、該第1デバイス用遮光パターンから第2の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成すると共に、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第3の間隔で隔てられた二つの第1モニター用遮光パターンと、該第1モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第4の間隔がおかれた第2デバイス用遮光パターンを形成する工程と、
    前記第2デバイス用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンとを覆うと共に、前記二つの第1デバイス用遮光パターンが露出する第1窓と、前記二つの第1モニター用遮光パターンが露出する第2窓とを有して、前記第1デバイス用遮光パターンと第1のオーバーラップ量で重なり、且つ前記第1モニター用遮光パターンと前記第1のオーバーラップ量よりも小さい第2のオーバーラップ量で重なるレジストパターンを形成する工程と、
    前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第1デバイス用遮光パターンの間の前記石英基板に第1凹部を形成すると共に、前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記石英基板に第2凹部を形成する工程と、
    前記第1、第2窓を通じて前記透明基板をウエットエッチングして前記第1、第2凹部の幅を拡張することにより、前記第1デバイス用遮光パターンを前記第1凹部に張り出させると共に、前記第1モニター用遮光パターンを前記第2凹部に張り出させる工程と、
    前記レジストパターンを除去する工程と、
    前記二つの第1モニター用遮光パターンの間の前記第2凹部と、前記第1モニター用遮光パターンと前記第2モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第2凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第1の位相差として測定して、該第1の位相差が180°になっているか否かを確認する工程と、
    を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
  9. 前記遮光膜をパターニングする工程において、前記透明基板のモニター領域に、前記第1の間隔よりも広い第5の間隔で隔てられた二つの第3モニター用遮光パターンと、該第3モニター用遮光パターンから前記第2の間隔よりも広い第6の間隔がおかれた第4モニター用遮光パターンとを形成し、
    前記レジストパターンを形成する工程において、前記レジストパターンで前記第4モニター用遮光パターンを覆い、且つ前記二つの第3モニター用遮光パターンの上面の一部が露出する第3窓を前記レジストパターンに形成して、前記第3モニター用遮光パターンと前記レジストパターンとのオーバーラップ量を、前記第1デバイス用遮光パターンとのオーバーラップ量よりも大きくし、
    前記第1、第2凹部を形成する工程において、前記第3窓を通じて前記透明基板をエッチングすることにより、前記二つの第3モニター用遮光パターンの間の前記透明基板に第3凹部を形成し、
    前記第1、第2凹部の幅を拡張する工程において、前記第3凹部の幅も拡張して、前記第3モニター用遮光パターンを前記第3凹部に張り出させ、
    前記二つの第3モニター用遮光パターンの間の前記第3凹部と、前記第3モニター用遮光パターンと前記第4モニター用遮光パターンの間の部分の透明基板のそれぞれに光を通すことにより、前記第3凹部と前記基板とでの透過光の位相差を第2の位相差として測定して、前記第1の位相差と前記第2の位相差が同じか否かにより、前記第1〜第3凹部を拡張する工程で前記透明基板に侵食が発生したかどうかを判断する工程を更に有することを特徴とする請求項6又は請求項8に記載の露光用マスクの製造方法。
  10. 前記第3モニター用遮光パターンと前記レジストパターンとのオーバーラップ量として200nm以上の値を採用することを特徴とする請求項7に記載の露光用マスクの製造方法。
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