JP3631201B2 - 位相シフトマスクの検査方法 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩなどの微細パターンを投影露光装置にて転写する際に用いられる位相シフトマスクの位相差や透過率などの測定検査方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相シフトマスクの位相差及び透過率を測定する装置として、例えば特開平７−１５９９７８号公報記載の装置がある。この装置は、マスクで露光する際に用いる波長と同一の波長を有する光を用いて、位相シフター部と光透過部を透過した光を干渉させて得られる干渉光強度信号から、位相差及び透過率を測定する。
このような技術を適用した実際の測定装置としては例えば、使用波長３６５ｎｍ（ｉ線）用としてＭＰＭ−３６５、使用波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）用としてＭＰＭ−２４８、使用波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）用としてＭＰＭ−１９３（いずれもレーザーテック（株）社製）が既に市販されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、位相差、透過率は、当然マスクで露光する際に使用する波長での値を測定しなければならず、その波長ごとに上記のような装置を揃えなければならなかった。これらの装置は使用する波長によって光学系（光源を含む）や使用材質等が異なることから共通化できないため、これら装置の設置にあたっては膨大な費用を要することになっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために、以下の構成を有する。
【０００５】
（構成１）透明基板上に、少なくとも、位相シフター部又は半透光性位相シフター部を有する位相シフトマスクにおいて、前記位相シフター部又は半透光性位相シフター部の位相差及び前記半透光性位相シフター部の透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【０００６】
（構成２）位相シフター部又は半透光性位相シフター部が、それぞれ位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜からなり、測定対象となる位相シフトマスクにおける位相シフター部又は半透光性位相シフター部と同じ材料の位相シフター部又は半透光性位相シフター部について、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における位相差φ２を求め、その換算係数ＫをＫ＝φ１／φ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの位相シフター部又は半透光性位相シフター部の位相差を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その位相差測定値φ２からφ＝Ｋ・φ２として、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００７】
（構成３）半透光性位相シフター部が半透光膜と透明基板部とからなり、測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光膜と同じ材料及び同じ膜厚で透明基板部のエッチング量を変化させたときのマスクで露光する際に用いる波長における位相差φ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における位相差φ２を求め、その換算係数ＫＱをＫＱ＝φ１／φ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の位相差を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その位相差測定値φ２からφ＝ＫＱ・φ２として、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００８】
（構成４）測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光性位相シフター部と同じ材料及び同じ膜厚の半透光性位相シフター部について、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における透過率Ｔ２を求め、その換算係数ＫＴをＫＴ＝Ｔ１／Ｔ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の透過率を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その透過率測定値Ｔ２からＴ＝ＫＴ・Ｔ２として、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００９】
（構成５）構成１〜４のいずれかに記載の検査方法を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【００１０】
（構成６）透明基板上に、少なくとも位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜を有する位相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜の位相差及び前記半透光性位相シフター膜の透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする位相シフトマスクブランクの検査方法。
【００１１】
（構成７）構成６に記載の検査方法を含むことを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、位相差および透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いる構成にすることで、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質な位相シフトマスク等が得られる。
【００１３】
以下本発明を詳細に説明する。
本第１発明は、透明基板上に、少なくとも、位相シフター部または半透光膜パターンを有する位相シフトマスクにおいて、位相差および透過率の測定における測定光波長を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする。
具体的には、マスクで露光する際に用いる使用波長よりも長い波長の光を使う。例えば、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）用のマスクでは波長４３６ｎｍ（ｇ線）または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を用い、波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）用のマスクでは波長３６５ｎｍまたは波長２４８ｎｍを用い、波長１５７ｎｍ（Ｆ２レーザー）用のマスクでは波長２４８ｎｍまたは波長１９３ｎｍを用いて測定を行なう。このように、マスクで露光する際に用いる使用波長よりも長い波長の光を用いることにより、透過率測定値が高くなるため、測定値のＳ／Ｎ比が向上して測定精度が上がるという利点がある。光源の安定性の面から、望ましくはマスクで露光する際に用いる波長より一世代前の波長である。なお、基本的に波長が短くなるほど膜の透過率は低下するため、露光波長よりも小さな波長での測定は透過率が極端に小さくなり測定に要する最低限の光量が得られないため好ましくない。
【００１４】
位相シフトマスクにおいては、光透光部と位相シフター部の露光波長及び測定光波長の位相差をそれぞれφ１及びφ２とした場合、
φ１＝２π（ｎ１−ｎ０）ｄ／λ１
φ２＝２π（ｎ２−ｎ０）ｄ／λ２
で示すことができる。
ここで、ｎ１、ｎ２はそれぞれ位相シフター部の露光波長及び測定光波長における屈折率、ｎ０は空気の屈折率（＝１）、ｄは位相シフター部の膜厚、λ１、λ２はそれぞれ露光波長及び測定光波長である。
従って、位相シフタ一部が単層膜の場合は、換算係数Ｋは、
Ｋ＝φ１／φ２＝（ｎ１−１）λ２／（ｎ２−１）λ１
である。上記の式で判るように、単層膜の屈折率が異なるものについては、換算係数は異なる値となるため、使用露光波長が異なる場合や透過率が異なる規格の製品については、それぞれについて換算係数を求めておく必要がある。尚、予め換算係数を求める方法としては、それぞれの波長の位相差を測定する方法がある。具体的には、例えば、ある材料からなる１つの半透光膜（ハーフトーン膜）で予めそれぞれの測定機により測定を行ない、測定値の相対関係を求めておく。実際には、例えば露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予め、ある材料、膜厚からなる半透光膜について、３６５ｎｍにおける位相差測定値φ３６５と２４８ｎｍにおける位相差測定値φ２４８を求めておき、その換算係数Ｋを、φ２４８＝Ｋ・φ３６５から求めておく。例えば、φ２４８＝１８０°、φ３６５＝１２９．７°であれば、Ｋ＝１．３８８となる。
その他に、予め換算係数を求める方法としては、屈折率を測定して上記式により算出する方法が考えられる。
【００１５】
尚、本発明は、レベンソン型、クロムレス型、ハーフトーン型等、少なくとも位相シフト機能を発揮する位相シフター部を有するあらゆるタイプの位相シフトマスクに適用可能である。
【００１６】
一方、位相シフトマスクの特性を最大限に発揮させるためには位相シフト量が１８０°であることが理想的であるが、実用上はおよそ１８０°±３０°の範囲に入ることが望ましい。そこで例えば予め位相差φが９０°＜φ＜１８０°である半透光膜を形成しておき、半透光膜パターン形成後に透明基板であるガラスを所定量エッチングしガラス部（基板堀込み部）および半透光膜部の位相差がトータルとして１８０°になるようにする方法が特開平７−１５２１４２号公報に開示されている。このような構成にした場合、半透光膜としては単層膜であるが、実質的に位相差を形成するための層としては半透光膜＋ガラス部ということになる。すると、上述した場合のような単純な換算では正確な位相差は測定できず、ＱＺ（石英）などで形成されるガラス部の位相差も考慮しなければならない。
特に、半透光膜が金属シリサイド系の場合には、半透光膜の加工にはフッ素系ガスを用いたドライエッチングが用いられている。通常、半透光膜パターンの寸法（ＣＤ）制御あるいは余剰欠陥発生防止の意味でジャストエッチング時間に対していくらかのオーバーエッチングを行なう。この時基板のガラスもエッチング時間に比例してエッチングされるため、そのエッチングされた透明基板（合成石英）の深さ分だけ位相差も増えることになる。すなわち測定される位相差は半透光膜分＋透明基板エッチング分ということになる。つまり、透明基板を積極的にエッチングして位相シフター部を形成するタイプの位相シフトマスクでない場合においても、透明基板のオーバーエッチングにより同様の問題が生じることがある。このオーバーエッチング量はいつも一定ではなく、材料毎に変化する半透光膜の位相差に応じて調節されるものである。一般には半透光膜と透明基板のエッチングレート比で表わされる選択比は大きい方が良いとされているが、ブランクスロットが必ずしも安定していない状況では半透光膜と透明基板の選択比が大きい場合や半透光膜と透明基板の選択比が大きくない場合においても位相差調整という意味で積極的にオーバーエッチングを利用する場合がある。
【００１７】
以上のようなことから、例えば、波長３６５ｎｍから２４８ｎｍへの換算に際して厳密には半透光膜での位相差と透明基板での位相差を分けて考えて換算しなければならないことになるのである。すなわちマスクの位相差φは透明基板の屈折率と厚さで決まる位相差φＱＺと半透光膜の屈折率と膜厚で決まる位相差φＨＴの和
φ＝φＱＺ＋φＨＴ
で表わされる。
図１は露光波長２４８ｎｍ用の半透光膜パターンを有するハーフトーン型マスクにおいて、透明基板のエッチング量と位相差の変化を示している。透明基板はエッチングしていない（＝半透光膜のみ）場合の位相差を基準０として透明基板のエッチングを加えていった時の位相差の変化を、露光波長２４８ｎｍでの実測値（実線で示す）と、測定波長３６５ｎｍでの位相差実測値から求めた単純な換算値を用いて求めた値（破線で示す）で示している。この図から、透明基板のエッチング量が多くなる程、換算値を用い求めた値は露光波長での実測値からずれていくのがわかる。すなわち、露光波長と測定波長が異なる場合には透明基板のエッチング量を考慮しなくてはならないことがわかる。
実際には作業を簡単にするために、例えば露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予め透明基板のエッチング量を変化させたときの３６５ｎｍ測定値と２４８ｎｍ測定値を求めておき、その換算係数を求めておく。その例を図２に示す。どれだけ透明基板をエッチングしたかで、その換算係数を図より読み取ることで、結果として波長３６５ｎｍで測定しても実際の露光波長２４８ｎｍで測定した値と同様の値を精度良く得ることができる。
例えば、透明基板を３００オングストロームエッチングした場合は図２より、測定波長３６５ｎｍで得られた位相差に換算係数１．４０４を乗じることで露光波長２４８ｎｍでの測定値と同様な値が得られるということである。
【００１８】
次に、半透光膜の透過率に関しては、予め、測定対象となる位相シフトマスクと同じ材料、膜厚からなる半透光膜について、３６５ｎｍにおける透過率測定値Ｔ３６５と２４８ｎｍにおける透過率測定値Ｔ２４８を求めておき、その換算係数ＫＴを、Ｔ２４８＝ＫＴＴ３６５から求めておけばよい。透明基板の透過率に関しては、透明基板材料が同じであれば、換算係数は一義的に決まるものである。透明基板材料が異なる場合は、別途換算係数を求めることが必要である。
なお透明基板エッチング部分の透過率に関しては、透明基板をエッチングすることによる透過率低下はほぼ無視できるレベルであり（但しエッチング条件により透明基板表面が荒れてしまう場合には光の乱反射による透過光の低下を考慮する必要がある）、換算係数は一義的に決まるものである。従って、透明基板をエッチングした場合も、半透光膜の透過率に関しては、上記と同様である。
【００１９】
以上のように、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質な半透光位相シフトマスクが得られる。
また、透明基板を積極的にエッチングして形成した位相シフター部を有するタイプの位相シフトマスクや、半透光膜パターン等を形成する際に透明基板がオーバーエッチングされて形成された位相シフト機能を発現する透光部を有するタイプの位相シフトマスクなどの、２つの位相シフト機能を発現する部分の位相差の和によって位相シフト機能を発現するタイプの位相シフトマスクにおいて、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質なハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。
【００２０】
本発明において、現在のところ、使用波長１９３ｎｍ用測定機や使用波長１５７ｎｍ用測定機は、光源が不安定であり光源の調整が煩雑であるが、使用波長２４８ｎｍ用測定機や使用波長３６５ｎｍ用測定機は、光源が安定であり光源を調整せずに使用可能であることからも、本発明は有利である。
尚、位相シフター部又は半透光性位相シフター部がそれぞれ位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜からなる場合は、前記膜をパターニングする前の位相シフトマスクブランクの状態で上述と同様の検査を行うことができる。
【００２１】
【実施例】
実施例１
図３は本発明の一実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明図である。以下この図を参照しながら本実施例を説明する。
透明基板１は表面を鏡面研度した石英ガラス基板（大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチ）を所定の洗浄を施したものである。まず透明基板１上にモリフデン、シリコン、酸素、窒素からなる半透光膜２を膜厚１００ｎｍでスパッタクリング法により形成し、続けてクロムからなる遮光膜３を膜厚１００ｎｍで形成した。次いで、ポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）４をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布した（同図（ａ））。
次に、所望のパターンを電子線描画装置（ＭＥＢＥＳ：ＥＴＥＣ社製）にて電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｂ））。
次に、レジストパターン４ａをマスクにして遮光膜３を塩素と酸素からなるドライエッチングにてエッチングし、第一の遮光膜パターン３ａを形成した（同図（ｃ））。
次に、レジストパターン４ａを剥離したのち、遮光膜パターン３ａをマスクにして半透光膜２をＣＦ４／Ｏ２の混合ガス、圧力０．４Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件でドライエッチングし半透光膜パターン２ａを形成した（同図（ｄ）、（ｅ））。
この時、予め半透光膜単独での位相差は１６５°であることがわかっていたため、目標値である１８０°までに１５°足りないことから波長２４８ｎｍにて位相差を１５°増やすためにガラス基板１を約２０ｎｍエッチングしトータルとして１８０°となるようにして第一段楷までパターニングされたマスクが完成した（同図（ｅ））。
その後、フォトレジスト（ＡＺ１３５０：クラリアント社製）５をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布してベークした（同図（ｆ））。
次に、所望のパターンを光露光装置（ＡＬＴＡ３０００：ＥＴＥＣ社製）にて重ね露光し、現像してレジストパターン５ａを形成した（同図（ｇ））。
次に、レジストパターン５ａをマスクにし第一の遮光膜パターン３ａを硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用いてエッチングして第二の遮光膜パターン３ｂを形成した（同図（ｈ））。
最後にレジストパターン５ａを剥離して所定の洗浄を施し露光波長２４８ｎｍ用のハーフトーン型位相シフトマスクを得た（同図（ｉ））。
【００２２】
このマスクを波長３６５ｎｍで位相差を測定したところ、１２９．０°であった。ここで先の２図より、ＱＺを２０ｎｍエッチングしていることから波長２４８ｎｍへの換算値は１．３９９であり、１２９．０×１．３９９＝１８０．５°と計算され、所望のマスクが得られたことがわかる。ちなみにこのマスクをＱＺエッチング量を考慮しないで換算すると１２９．０×１．３８８＝１７９．０°となり、１．５°の差が生じてしまい正確な値とはならない。高精度な要求として１８０±２°の位相差制御を求められる場合があり、この１．５°の差は大きいことは言うまでもない。
なお、このマスクを用いた転写においては、高精度に位相差が制御されたことから良好な結果が得られた。
また、このマスクを波長３６５ｎｍで透過率を測定したところ、２３．２％であった。２４８ｎｍへの換算係数は０．２６０であり、２４８ｎｍへの換算値は２３．２×０．２６０＝６．０３％と計算され、所望のマスクが得られていることがわかる。
【００２３】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。
例えば、上記の実施例では、露光波長２４８ｎｍ用のマスクに対して波長３６５ｎｍで測定していたが、露光波長３６５ｎｍ用のマスクに対しては波長４３６ｎｍで、露光波長１９３ｎｍ用のマスクに対しては波長２４８ｎｍで、露光波長１５７ｎｍ用のマスクに対しては波長１９３ｎｍで測定するのが望ましく、予め設定した換算係数の確かさによっては露光波長２４８ｎｍ用のマスクに対して波長４３６ｎｍで、露光波長１９３ｎｍ用のマスクに対して波長３６５ｎｍで、露光波長１５７ｎｍ用のマスクに対して波長２４８ｎｍで測定しても構わない。
また、上記実施例ではモリフデン、シリコン、酸素、窒素からなる半透光膜を用いたが、半透光膜はこれに限定されない。また、透明基板をエッチングして位相差を制御するタイプのマスクに限られない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光波長２４８ｎｍ用ハーフトーン型マスクにおいて、ＱＺエッチング量と位相差の変化を示す図である。
【図２】露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予めＱＺエッチング量を変化させたときの３６５ｎｍでの測定値と２４８ｎｍでの測定値を求めておき、その換算係数を求めておく例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 半透光膜
２ａ 半透光膜パターン
３ 遮光膜
３ａ 第一の遮光膜パターン
３ｂ 第二の遮光膜パターン
４ レジスト
４ａ レジストパターン
５ レジスト
５ａ レジストパターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩなどの微細パターンを投影露光装置にて転写する際に用いられる位相シフトマスクの位相差や透過率などの測定検査方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相シフトマスクの位相差及び透過率を測定する装置として、例えば特開平７−１５９９７８号公報記載の装置がある。この装置は、マスクで露光する際に用いる波長と同一の波長を有する光を用いて、位相シフター部と光透過部を透過した光を干渉させて得られる干渉光強度信号から、位相差及び透過率を測定する。
このような技術を適用した実際の測定装置としては例えば、使用波長３６５ｎｍ（ｉ線）用としてＭＰＭ−３６５、使用波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）用としてＭＰＭ−２４８、使用波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）用としてＭＰＭ−１９３（いずれもレーザーテック（株）社製）が既に市販されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、位相差、透過率は、当然マスクで露光する際に使用する波長での値を測定しなければならず、その波長ごとに上記のような装置を揃えなければならなかった。これらの装置は使用する波長によって光学系（光源を含む）や使用材質等が異なることから共通化できないため、これら装置の設置にあたっては膨大な費用を要することになっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために、以下の構成を有する。
【０００５】
（構成１）透明基板上に、少なくとも、位相シフター部又は半透光性位相シフター部を有する位相シフトマスクにおいて、前記位相シフター部又は半透光性位相シフター部の位相差及び前記半透光性位相シフター部の透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。
【０００６】
（構成２）位相シフター部又は半透光性位相シフター部が、それぞれ位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜からなり、測定対象となる位相シフトマスクにおける位相シフター部又は半透光性位相シフター部と同じ材料の位相シフター部又は半透光性位相シフター部について、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における位相差φ２を求め、その換算係数ＫをＫ＝φ１／φ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの位相シフター部又は半透光性位相シフター部の位相差を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その位相差測定値φ２からφ＝Ｋ・φ２として、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００７】
（構成３）半透光性位相シフター部が半透光膜と透明基板部とからなり、測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光膜と同じ材料及び同じ膜厚で透明基板部のエッチング量を変化させたときのマスクで露光する際に用いる波長における位相差φ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における位相差φ２を求め、その換算係数ＫＱをＫＱ＝φ１／φ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の位相差を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その位相差測定値φ２からφ＝ＫＱ・φ２として、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００８】
（構成４）測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光性位相シフター部と同じ材料及び同じ膜厚の半透光性位相シフター部について、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔ１とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における透過率Ｔ２を求め、その換算係数ＫＴをＫＴ＝Ｔ１／Ｔ２として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の透過率を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その透過率測定値Ｔ２からＴ＝ＫＴ・Ｔ２として、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔを求めることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスクの検査方法。
【０００９】
（構成５）構成１〜４のいずれかに記載の検査方法を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【００１０】
（構成６）透明基板上に、少なくとも位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜を有する位相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜の位相差及び前記半透光性位相シフター膜の透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする位相シフトマスクブランクの検査方法。
【００１１】
（構成７）構成６に記載の検査方法を含むことを特徴とする位相シフトマスクブランクの製造方法。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、位相差および透過率の測定における測定光波長として、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いる構成にすることで、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質な位相シフトマスク等が得られる。
【００１３】
以下本発明を詳細に説明する。
本第１発明は、透明基板上に、少なくとも、位相シフター部または半透光膜パターンを有する位相シフトマスクにおいて、位相差および透過率の測定における測定光波長を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いることを特徴とする。
具体的には、マスクで露光する際に用いる使用波長よりも長い波長の光を使う。例えば、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）用のマスクでは波長４３６ｎｍ（ｇ線）または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を用い、波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）用のマスクでは波長３６５ｎｍまたは波長２４８ｎｍを用い、波長１５７ｎｍ（Ｆ２レーザー）用のマスクでは波長２４８ｎｍまたは波長１９３ｎｍを用いて測定を行なう。このように、マスクで露光する際に用いる使用波長よりも長い波長の光を用いることにより、透過率測定値が高くなるため、測定値のＳ／Ｎ比が向上して測定精度が上がるという利点がある。光源の安定性の面から、望ましくはマスクで露光する際に用いる波長より一世代前の波長である。なお、基本的に波長が短くなるほど膜の透過率は低下するため、露光波長よりも小さな波長での測定は透過率が極端に小さくなり測定に要する最低限の光量が得られないため好ましくない。
【００１４】
位相シフトマスクにおいては、光透光部と位相シフター部の露光波長及び測定光波長の位相差をそれぞれφ１及びφ２とした場合、
φ１＝２π（ｎ１−ｎ０）ｄ／λ１
φ２＝２π（ｎ２−ｎ０）ｄ／λ２
で示すことができる。
ここで、ｎ１、ｎ２はそれぞれ位相シフター部の露光波長及び測定光波長における屈折率、ｎ０は空気の屈折率（＝１）、ｄは位相シフター部の膜厚、λ１、λ２はそれぞれ露光波長及び測定光波長である。
従って、位相シフタ一部が単層膜の場合は、換算係数Ｋは、
Ｋ＝φ１／φ２＝（ｎ１−１）λ２／（ｎ２−１）λ１
である。上記の式で判るように、単層膜の屈折率が異なるものについては、換算係数は異なる値となるため、使用露光波長が異なる場合や透過率が異なる規格の製品については、それぞれについて換算係数を求めておく必要がある。尚、予め換算係数を求める方法としては、それぞれの波長の位相差を測定する方法がある。具体的には、例えば、ある材料からなる１つの半透光膜（ハーフトーン膜）で予めそれぞれの測定機により測定を行ない、測定値の相対関係を求めておく。実際には、例えば露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予め、ある材料、膜厚からなる半透光膜について、３６５ｎｍにおける位相差測定値φ３６５と２４８ｎｍにおける位相差測定値φ２４８を求めておき、その換算係数Ｋを、φ２４８＝Ｋ・φ３６５から求めておく。例えば、φ２４８＝１８０°、φ３６５＝１２９．７°であれば、Ｋ＝１．３８８となる。
その他に、予め換算係数を求める方法としては、屈折率を測定して上記式により算出する方法が考えられる。
【００１５】
尚、本発明は、レベンソン型、クロムレス型、ハーフトーン型等、少なくとも位相シフト機能を発揮する位相シフター部を有するあらゆるタイプの位相シフトマスクに適用可能である。
【００１６】
一方、位相シフトマスクの特性を最大限に発揮させるためには位相シフト量が１８０°であることが理想的であるが、実用上はおよそ１８０°±３０°の範囲に入ることが望ましい。そこで例えば予め位相差φが９０°＜φ＜１８０°である半透光膜を形成しておき、半透光膜パターン形成後に透明基板であるガラスを所定量エッチングしガラス部（基板堀込み部）および半透光膜部の位相差がトータルとして１８０°になるようにする方法が特開平７−１５２１４２号公報に開示されている。このような構成にした場合、半透光膜としては単層膜であるが、実質的に位相差を形成するための層としては半透光膜＋ガラス部ということになる。すると、上述した場合のような単純な換算では正確な位相差は測定できず、ＱＺ（石英）などで形成されるガラス部の位相差も考慮しなければならない。
特に、半透光膜が金属シリサイド系の場合には、半透光膜の加工にはフッ素系ガスを用いたドライエッチングが用いられている。通常、半透光膜パターンの寸法（ＣＤ）制御あるいは余剰欠陥発生防止の意味でジャストエッチング時間に対していくらかのオーバーエッチングを行なう。この時基板のガラスもエッチング時間に比例してエッチングされるため、そのエッチングされた透明基板（合成石英）の深さ分だけ位相差も増えることになる。すなわち測定される位相差は半透光膜分＋透明基板エッチング分ということになる。つまり、透明基板を積極的にエッチングして位相シフター部を形成するタイプの位相シフトマスクでない場合においても、透明基板のオーバーエッチングにより同様の問題が生じることがある。このオーバーエッチング量はいつも一定ではなく、材料毎に変化する半透光膜の位相差に応じて調節されるものである。一般には半透光膜と透明基板のエッチングレート比で表わされる選択比は大きい方が良いとされているが、ブランクスロットが必ずしも安定していない状況では半透光膜と透明基板の選択比が大きい場合や半透光膜と透明基板の選択比が大きくない場合においても位相差調整という意味で積極的にオーバーエッチングを利用する場合がある。
【００１７】
以上のようなことから、例えば、波長３６５ｎｍから２４８ｎｍへの換算に際して厳密には半透光膜での位相差と透明基板での位相差を分けて考えて換算しなければならないことになるのである。すなわちマスクの位相差φは透明基板の屈折率と厚さで決まる位相差φＱＺと半透光膜の屈折率と膜厚で決まる位相差φＨＴの和
φ＝φＱＺ＋φＨＴ
で表わされる。
図１は露光波長２４８ｎｍ用の半透光膜パターンを有するハーフトーン型マスクにおいて、透明基板のエッチング量と位相差の変化を示している。透明基板はエッチングしていない（＝半透光膜のみ）場合の位相差を基準０として透明基板のエッチングを加えていった時の位相差の変化を、露光波長２４８ｎｍでの実測値（実線で示す）と、測定波長３６５ｎｍでの位相差実測値から求めた単純な換算値を用いて求めた値（破線で示す）で示している。この図から、透明基板のエッチング量が多くなる程、換算値を用い求めた値は露光波長での実測値からずれていくのがわかる。すなわち、露光波長と測定波長が異なる場合には透明基板のエッチング量を考慮しなくてはならないことがわかる。
実際には作業を簡単にするために、例えば露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予め透明基板のエッチング量を変化させたときの３６５ｎｍ測定値と２４８ｎｍ測定値を求めておき、その換算係数を求めておく。その例を図２に示す。どれだけ透明基板をエッチングしたかで、その換算係数を図より読み取ることで、結果として波長３６５ｎｍで測定しても実際の露光波長２４８ｎｍで測定した値と同様の値を精度良く得ることができる。
例えば、透明基板を３００オングストロームエッチングした場合は図２より、測定波長３６５ｎｍで得られた位相差に換算係数１．４０４を乗じることで露光波長２４８ｎｍでの測定値と同様な値が得られるということである。
【００１８】
次に、半透光膜の透過率に関しては、予め、測定対象となる位相シフトマスクと同じ材料、膜厚からなる半透光膜について、３６５ｎｍにおける透過率測定値Ｔ３６５と２４８ｎｍにおける透過率測定値Ｔ２４８を求めておき、その換算係数ＫＴを、Ｔ２４８＝ＫＴＴ３６５から求めておけばよい。透明基板の透過率に関しては、透明基板材料が同じであれば、換算係数は一義的に決まるものである。透明基板材料が異なる場合は、別途換算係数を求めることが必要である。
なお透明基板エッチング部分の透過率に関しては、透明基板をエッチングすることによる透過率低下はほぼ無視できるレベルであり（但しエッチング条件により透明基板表面が荒れてしまう場合には光の乱反射による透過光の低下を考慮する必要がある）、換算係数は一義的に決まるものである。従って、透明基板をエッチングした場合も、半透光膜の透過率に関しては、上記と同様である。
【００１９】
以上のように、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質な半透光位相シフトマスクが得られる。
また、透明基板を積極的にエッチングして形成した位相シフター部を有するタイプの位相シフトマスクや、半透光膜パターン等を形成する際に透明基板がオーバーエッチングされて形成された位相シフト機能を発現する透光部を有するタイプの位相シフトマスクなどの、２つの位相シフト機能を発現する部分の位相差の和によって位相シフト機能を発現するタイプの位相シフトマスクにおいて、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができ、結果として安価で高品質なハーフトーン型位相シフトマスクが得られる。
【００２０】
本発明において、現在のところ、使用波長１９３ｎｍ用測定機や使用波長１５７ｎｍ用測定機は、光源が不安定であり光源の調整が煩雑であるが、使用波長２４８ｎｍ用測定機や使用波長３６５ｎｍ用測定機は、光源が安定であり光源を調整せずに使用可能であることからも、本発明は有利である。
尚、位相シフター部又は半透光性位相シフター部がそれぞれ位相シフター膜又は半透光性位相シフター膜からなる場合は、前記膜をパターニングする前の位相シフトマスクブランクの状態で上述と同様の検査を行うことができる。
【００２１】
【実施例】
実施例１
図３は本発明の一実施例にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明図である。以下この図を参照しながら本実施例を説明する。
透明基板１は表面を鏡面研度した石英ガラス基板（大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチ）を所定の洗浄を施したものである。まず透明基板１上にモリフデン、シリコン、酸素、窒素からなる半透光膜２を膜厚１００ｎｍでスパッタクリング法により形成し、続けてクロムからなる遮光膜３を膜厚１００ｎｍで形成した。次いで、ポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）４をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布した（同図（ａ））。
次に、所望のパターンを電子線描画装置（ＭＥＢＥＳ：ＥＴＥＣ社製）にて電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｂ））。
次に、レジストパターン４ａをマスクにして遮光膜３を塩素と酸素からなるドライエッチングにてエッチングし、第一の遮光膜パターン３ａを形成した（同図（ｃ））。
次に、レジストパターン４ａを剥離したのち、遮光膜パターン３ａをマスクにして半透光膜２をＣＦ４／Ｏ２の混合ガス、圧力０．４Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件でドライエッチングし半透光膜パターン２ａを形成した（同図（ｄ）、（ｅ））。
この時、予め半透光膜単独での位相差は１６５°であることがわかっていたため、目標値である１８０°までに１５°足りないことから波長２４８ｎｍにて位相差を１５°増やすためにガラス基板１を約２０ｎｍエッチングしトータルとして１８０°となるようにして第一段楷までパターニングされたマスクが完成した（同図（ｅ））。
その後、フォトレジスト（ＡＺ１３５０：クラリアント社製）５をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布してベークした（同図（ｆ））。
次に、所望のパターンを光露光装置（ＡＬＴＡ３０００：ＥＴＥＣ社製）にて重ね露光し、現像してレジストパターン５ａを形成した（同図（ｇ））。
次に、レジストパターン５ａをマスクにし第一の遮光膜パターン３ａを硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用いてエッチングして第二の遮光膜パターン３ｂを形成した（同図（ｈ））。
最後にレジストパターン５ａを剥離して所定の洗浄を施し露光波長２４８ｎｍ用のハーフトーン型位相シフトマスクを得た（同図（ｉ））。
【００２２】
このマスクを波長３６５ｎｍで位相差を測定したところ、１２９．０°であった。ここで先の２図より、ＱＺを２０ｎｍエッチングしていることから波長２４８ｎｍへの換算値は１．３９９であり、１２９．０×１．３９９＝１８０．５°と計算され、所望のマスクが得られたことがわかる。ちなみにこのマスクをＱＺエッチング量を考慮しないで換算すると１２９．０×１．３８８＝１７９．０°となり、１．５°の差が生じてしまい正確な値とはならない。高精度な要求として１８０±２°の位相差制御を求められる場合があり、この１．５°の差は大きいことは言うまでもない。
なお、このマスクを用いた転写においては、高精度に位相差が制御されたことから良好な結果が得られた。
また、このマスクを波長３６５ｎｍで透過率を測定したところ、２３．２％であった。２４８ｎｍへの換算係数は０．２６０であり、２４８ｎｍへの換算値は２３．２×０．２６０＝６．０３％と計算され、所望のマスクが得られていることがわかる。
【００２３】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。
例えば、上記の実施例では、露光波長２４８ｎｍ用のマスクに対して波長３６５ｎｍで測定していたが、露光波長３６５ｎｍ用のマスクに対しては波長４３６ｎｍで、露光波長１９３ｎｍ用のマスクに対しては波長２４８ｎｍで、露光波長１５７ｎｍ用のマスクに対しては波長１９３ｎｍで測定するのが望ましく、予め設定した換算係数の確かさによっては露光波長２４８ｎｍ用のマスクに対して波長４３６ｎｍで、露光波長１９３ｎｍ用のマスクに対して波長３６５ｎｍで、露光波長１５７ｎｍ用のマスクに対して波長２４８ｎｍで測定しても構わない。
また、上記実施例ではモリフデン、シリコン、酸素、窒素からなる半透光膜を用いたが、半透光膜はこれに限定されない。また、透明基板をエッチングして位相差を制御するタイプのマスクに限られない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、位相差および透過率を測定検査するにあたって、高価な各々の使用波長に合わせた測定装置を用いなくても位相差および透過率を測定することができ、かつ正確な値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光波長２４８ｎｍ用ハーフトーン型マスクにおいて、ＱＺエッチング量と位相差の変化を示す図である。
【図２】露光波長２４８ｎｍで使用するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、予めＱＺエッチング量を変化させたときの３６５ｎｍでの測定値と２４８ｎｍでの測定値を求めておき、その換算係数を求めておく例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 半透光膜
２ａ 半透光膜パターン
３ 遮光膜
３ａ 第一の遮光膜パターン
３ｂ 第二の遮光膜パターン
４ レジスト
４ａ レジストパターン
５ レジスト
５ａ レジストパターン
Claims (3)
- 透明基板上に、少なくとも、半透光性位相シフター部を有する位相シフトマスクにおいて、
半透光性位相シフター部が半透光膜と透明基板部とからなり、測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光膜と同じ材料及び同じ膜厚で透明基板部のエッチング量を変化させたときのマスクで露光する際に用いる波長における位相差φ1とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における位相差φ2を求め、その換算係数ＫQをＫQ＝φ1／φ2として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の位相差を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その位相差測定値φ2から、測定対象の位相シフトマスクの透明基板部のエッチング量に対応する換算係数Ｋ Q を用い、φ＝Ｋ Q ・φ 2 より、マスクで露光する際に用いる波長における位相差φを求めることを特徴とする位相シフトマスクの検査方法。 - 測定対象となる位相シフトマスクにおける半透光性位相シフター部と同じ材料及び同じ膜厚の半透光性位相シフター部について、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔ1とマスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長における透過率Ｔ2を求め、その換算係数ＫTをＫT＝Ｔ1／Ｔ2として予め求めておき、
測定対象の位相シフトマスクの半透光性位相シフター部の透過率を、マスクで露光する際に用いる波長とは異なる波長の光を用いて測定し、その透過率測定値Ｔ2からＴ＝ＫT・Ｔ2として、マスクで露光する際に用いる波長における透過率Ｔを求めることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの検査方法。 - 請求項１又は２のいずれかに記載の検査方法を含むことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
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