JP4675745B2 - フォトマスク用基板の選別方法、フォトマスク作製方法及び半導体装置製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスク用基板の選別方法に係り、特に照明光として偏光を用いるフォトリソグラフィ工程に使用するフォトマスク用基板の選別方法、フォトマスク作製方法及び半導体装置製造方法に関する。

近年、微細な素子パターンを半導体基板上に形成するために、フォトリソグラフィ工程の照明光に偏光光が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、「偏光光」は電気ベクトルの振動方向を特定の方向に揃えた光である。フォトリソグラフィ工程における照明光を適切な状態の偏光光にすることにより、フォトマスク上の素子パターンを半導体基板上に所望の精度で転写し、照明光の波長より微細な形状の素子パターンを半導体基板上に形成できる。ここで、「偏光の状態」とは偏光の方向、つまり電気ベクトルの振動方向である。

しかし、偏光光が複屈折のある複屈折材質中を通過するときは、偏光光の偏光方向が回転して偏光の状態が変動する。「複屈折」は、複屈折材質中を透過する偏光光が、電気ベクトルの振動方向に依存した速度の異なる複数の偏光光に分けられる現象である。複屈折材質中を進行する偏光光に発生する速度差は、複屈折材質を透過した偏光光間の位相差として観測される。一般に、複屈折材質を通過する偏光光の偏光状態は変動する。

そのため、フォトマスクが複屈折材質である場合、フォトマスクを透過する照明光の偏光状態が変動すると、半導体基板上に投影される像のコントラストが変動する。つまり、フォトマスクが複屈折材質であり、照明光に偏光光を用いたフォトリソグラフィ工程において、照明光の偏光状態の変動量に依存して、半導体基板上に形成されるフォトレジスト膜の形状が、所望の形状から変動する。以下において、所望の形状から変動を「形状変動」という。ここでいう形状変動は、フォトレジスト膜の所望のパターン幅に対する２次元的な変動であり、厚みの変動を含まない。

照明光の偏光状態の変動量の大きさは、照明光が透過するフォトマスクの複屈折の大きさに依存する。ここで「複屈折の大きさ」とは、偏光光が複屈折材質を通過するときに生じる速度差であり、偏光光間の位相差として観測される。例えば、複屈折材質中を１ｃｍ通過したときの２つの偏光光間の位相差として、複屈折の大きさは表される。一般には、位相差は偏光光の波長で表され、例えば中心波長が１９３ｎｍであるフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光の場合、１波長分の位相差は１９３ｎｍである。そのため、複屈折の大きさの単位には［ｎｍ／ｃｍ］が使用される。

照明光の偏光状態の変動量の大きさはフォトマスクの複屈折の大きさに依存する。そのため、フォトマスクにおける複屈折の大きさの面内ばらつきによって、半導体基板上に形成されたフォトレジスト膜の形状の変動量に面内ばらつきが生じる。つまり、フォトマスクにおける複屈折の大きさの面内ばらつきが、半導体基板上に転写される素子パターンの寸法ばらつきの原因になる。その結果、フォトマスクに複屈折がある場合、半導体基板上に所望の形状の像が転写されない場合がある。

一般に、照明光の偏光状態の変動の大きさに対する半導体基板上に転写される素子パターンの形状の変動の大きさ（以下において、「偏光度誤差敏感度」という。）は、転写される素子パターンが微細なほど大きい。そのため、微細な素子パターンを半導体基板上に形成するために、複屈折が小さいフォトマスクをフォトリソグラフィ工程に適用する必要がある。例えば、フォトマスクの厚さ当りの複屈折の大きさが1ｎｍ以下とする。

フォトマスクの複屈折の大きさは、フォトマスク用基板の製造工程においてフォトマスク用基板に加えられる熱の分布が反映されることが知られている。そのため、例えばフォトマスク用基板の製造工程での焼きなまし（アニーリング）の実施、フォトマスク用基板の冷却方法の改善、或いはフォトマスク用基板の組成の調節等によって、フォトマスク用基板の複屈折の大きさの面内ばらつき低減が図られている（例えば、特許文献２参照。）。そして、製造された複数のフォトマスク用基板から複屈折の大きさの面内ばらつきが小さいマスク基板が選別され、選別されたフォトマスク用基板上に素子パターンを形成してフォトマスクが製作される。

しかしながら、複屈折の大きさの面内ばらつきが小さいフォトマスク用基板の製造には高度な技術が必要であり、複屈折の大きさの面内ばらつきが小さいフォトマスク用基板の歩留まりを向上させることは困難である。そのため、フォトマスク用基板の製造費用が増大し、その結果、フォトマスクの作製コストが増大する。つまり、半導体デバイスの製造コストが増大する問題がある。
特許第３２４６６１５号公報 特開２０００−３３０２６３号公報

本発明は、複屈折があるフォトマスクの作製コストの増大を抑制するフォトマスク用基板の選別方法、フォトマスク作製方法及び半導体装置製造方法を提供する。

本願発明の一態様によれば、（イ）特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域と、パターン領域以外の領域に分割するステップと、（ロ）フォトマスク用基板上の管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定するステップと、（ハ）複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの複屈折の大きさを検査するステップと、（ニ）複数のフォトマスク用基板候補から、複屈折の大きさが規格値を満足するフォトマスク用基板を特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップとを含むフォトマスク用基板の選別方法が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域と、パターン領域以外の領域に分割するステップと、（ロ）フォトマスク用基板上の管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定するステップと、（ハ）複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの複屈折の大きさを検査するステップと、（ニ）複数のフォトマスク用基板候補から、複屈折の大きさが規格値を満足するフォトマスク用基板を特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップと、（ホ）選別されたフォトマスク用基板上に、チップ領域に含まれる複数の素子パターンを形成して特定の転写パターン層のフォトマスクを作製するステップとを含むフォトマスク作製方法が提供される。
本願発明の更に他の態様によれば、（イ）特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域とパターン領域以外の領域に分割し、フォトマスク用基板上の管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定し、複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの複屈折の大きさを検査し、複数のフォトマスク用基板候補から、複屈折の大きさが規格値を満足するフォトマスク用基板を特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップと、（ロ）特定の転写パターン層のフォトマスク用基板の選別を複数の転写パターン層について繰り返し、それぞれの転写パターン層毎に選別された複数のフォトマスク用基板上に、対応する転写パターン層毎にチップ領域に含まれる複数の素子パターンを形成して複数枚のフォトマスクを作製するステップと、（ハ）複数枚のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程を他の加工工程と組み合わせて、半導体基板の表面及び半導体基板の表面に形成された薄膜の少なくとも一方を加工するステップとを含む半導体装置製造方法が提供される。

本発明によれば、複屈折があるフォトマスクの作製コストの増大を抑制するフォトマスク用基板の選別方法、フォトマスク作製方法及び半導体装置製造方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係るフォトマスク用基板（以下において、「マスク基板」という。）の選別方法は、図１に示すように、特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域とパターン領域以外の領域に分割するステップと、フォトマスク用基板上の管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定するステップと、複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの複屈折の大きさを検査するステップと、複数のフォトマスク用基板候補から、複屈折の大きさが規格値を満足するフォトマスク用基板を特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップとを含む。

「管理パターン領域」は、フォトリソグラフィ工程で使用される照明光の偏光状態の変動によって、半導体基板上に形成されるフォトレジスト膜の形状が所望の形状から変動する素子パターンを含むように設定される。つまり、複屈折の大きさの規格値（以下において、単に「規格値」という。）は、マスク基板上にチップ領域に含まれる各素子パターンを形成したときに、高精度の寸法管理を必要とする素子パターンを含む領域が形成されるマスク基板領域について規定される。

管理パターン領域を設定する方法として、例えば以下のような方法が採用可能である。即ち、互いに隣接する複数の配線群からなり、ハーフピッチが露光装置の照明光の波長の３分の１以下である配線パターンを含むチップ領域を管理パターン領域とする。例えば、中心波長が１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレーザ光を露光光源とする露光装置をフォトリソグラフィ工程に使用する場合、ハーフピッチが６５ｎｍのラインアンドスペースの配線群を含むチップ領域を管理パターン領域とする。

図２に、マスク基板上に配置が予定されるチップ領域１００を、管理パターン領域１０１〜１０４を含む複数の分割領域に分割した例を示す。図２は、チップ領域１００を管理パターン領域１０１〜１０４、及び管理パターン領域１０１〜１０４以外の分割領域に分割する例である。ここで、管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ配置されるマスク基板領域に設定される規格値は同一であるとする。

図２に示した管理パターン領域１０１に含まれる素子パターン１１１は、高精度の寸法管理を必要とする素子パターンである。管理パターン領域１０１〜１０４に含まれない、管理パターン領域１０１と管理パターン領域１０２の間に配置された素子パターン１１２は、素子パターン１１１より形状が大きく、高精度の寸法管理が不要な素子パターンである。例えば、素子パターン１１１は、素子パターン１１２が含まれる配線群より配線幅及び配線ピッチが狭い配線群の一部である。

本発明の実施の形態に係るマスク基板の選別方法を説明する前に、規格値を設定する方法を説明する。

先ず、露光装置の照明光の偏光状態を考慮した光学シミュレーションにより、マスク基板の複屈折（以下において、「マスク複屈折」という。）の大きさと、マスク基板上に素子パターンを形成して作製されるフォトマスク上のパターンが転写されて半導体基板上に形成されるフォトレジスト膜の、パターン幅の形状変動の大きさ（以下において、「形状変動量」という。）との関係を求める。「光学シミュレーション」とは、フォトマスクを透過した照明光が半導体基板に到達するときに、半導体基板表面に生じるであろう光強度分布を推定するように算出することをいう。更に、算出された光強度分布に基づいて、フォトマスク上の素子パターンの形状、露光量誤差及び半導体基板のフォーカス誤差に対する、半導体基板上に形成されるであろうフォトレジスト膜の形状変動量が、光学シミュレーションにより仮想的に算出される。

図３は、光学シミュレーションにより算出されたマスク複屈折の大きさＭＲとフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤの関係の例を示すグラフである。図３では、形状変動量ΔＣＤに対するマスク複屈折の大きさＭＲの影響が最大になる向きにマスク複屈折の軸（進相軸）が向いているとしている。

図３に示した直線３１は、図２に示した素子パターン１１１を半導体基板上に形成するためのフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤを示す。つまり、直線３１は素子パターン１１１に対するマスク複屈折の大きさＭＲの影響の大きさを表す。直線３２は素子パターン１１２を半導体基板上に形成するためのフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤを示す。図３に示すように、マスク複屈折の大きさＭＲが素子パターン１１２の形状変動量ΔＣＤに及ぼす影響は、素子パターン１１１に及ぼす影響に比べて小さい。つまり、素子パターン１１１に比べて素子パターン１１２の偏光度誤差敏感度が小さい。

光学シミュレーションの結果を用いて、マスク基板領域の規格値が設定される。例えば、図３に示すグラフを用いて、素子パターン１１１を形成するためのフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤの許容限界ＬＴに基づき、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の規格値ＳＴが設定される。

次に、図１に示したマスク基板の選別方法を説明する。以下では、図２に示したチップ領域１００が形成可能なマスク基板を選別する例を説明する。

（イ）ステップＳ１１において、チップ領域１００を、チップ領域１００に含まれる素子パターンの形状に基づき、図２に示すように管理パターン領域１０１〜１０４を含む複数の分割領域に分割する。

（ロ）ステップＳ１２において、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域における規格値を設定する。具体的には、既に説明した光学シミュレーション等により得られるマスク複屈折の大きさＭＲとフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤとの関係に基づき、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域における規格値ＳＴが設定される。

（ハ）ステップＳ１３において、複数のマスク基板候補の、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさＭＲを検査する。具体的には、マスク基板候補毎に管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさＭＲを測定し、規格値ＳＴ以下であるか否かを判定する。複屈折の大きさＭＲの測定方法は後述する。

（ニ）ステップＳ１４において、複数のマスク基板候補から、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさＭＲが、そのマスク基板領域にそれぞれ設定された規格値ＳＴを満足するマスク基板が選別される。選別されたマスク基板を用いて、素子パターン１１１、１１２の形成に使用するフォトマスクが作製される。

複屈折の大きさＭＲは、例えば、ビーム径を限定した照射光をマスク基板に入射し、マスク基板を透過した照射光の偏光状態を調べることにより測定される。具体的な複屈折の大きさＭＲの測定方法としては、検光子を回転させて透過光の偏光状態を検出する回転検光子法、或いは入射光の偏光方向を光軸の周りに回転させながら射出光の偏光状態を検出する位相変調法等が採用可能である。

ステップＳ１３においてマスク基板候補を検査する場合に、例えば以下のようにして検査の精度を調整できる。一般に、マスク基板の複屈折の大きさＭＲは、マスク基板の面内でばらつきを有する。したがって、単位面積あたりの複屈折の大きさＭＲの測定箇所の数を多くするほど検査の精度が上がり、マスク基板候補の複屈折をもれなく管理し、マスク基板の品質を保証できる。しかし、測定箇所の数が増えるにしたがって測定時間が増大し、マスク基板候補の検査の効率が低下する。このため、マスク基板領域の複屈折の大きさの測定の精度を、分割領域に含まれる素子パターンの形状に基づき、分割領域毎に設定してもよい。例えば、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域における複屈折の大きさＭＲの測定箇所の数を、管理パターン領域１０１〜１０４以外の分割領域が形成されるマスク基板領域の測定箇所の数より多くする。その結果、マスク基板の検査効率の低下が抑制される。例えば、測定箇所の数を、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域では１平方ミリメートル当り１点とし、管理パターン領域１０１〜１０４以外の分割領域が形成されるマスク基板領域では１平方センチメートル当り１点測定する。

又、管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成されるマスク基板領域の複数箇所で複屈折の大きさＭＲを測定する場合、例えば同一管理パターン領域内での複屈折の大きさＭＲの最大値、或いは同一管理パターン領域内での複屈折の大きさＭＲの平均値が、規格値ＳＴ以下であるか否かが判定される。

以上では、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の規格値が同一である例を示した。しかし、管理パターン領域１０１〜１０４に含まれる素子パターンの微細度等に応じて、管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成される各マスク基板領域において、互いに異なる規格値を設定してもよい。管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成される各マスク基板領域の規格値を互いに異なる値にする場合には、管理パターン領域１０１〜１０４にそれぞれ含まれる素子パターンを形成するためのフォトレジスト膜の形状変動量に要求される許容限界に基づき、各マスク基板領域の規格値をそれぞれ設定する。そして、管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成されるマスク基板領域の規格値をすべて満足するマスク基板を使用して、フォトマスクが作製される。ただし、素子パターンの微細度が低く、規格値を設定する必要がない管理パターン領域に含まれる素子パターンを形成するマスク基板領域については規格値を設定しない。

図１に示したフローチャートで説明した方法により選別されたマスク基板上に、素子パターンが形成されてフォトマスクが作製される。図４に、選別されたマスク基板２０上に図２に示したチップ領域１００が形成されて、フォトマスク２が作製された例を示す。つまり、図４に示した管理マスク領域２０１〜２０４に、図２に示した管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成される。図４に示すように、素子パターン１１１に基づき形成されるマスクパターン２１１が、管理マスク領域２０１に配置される。又、素子パターン１１２に基づき形成されるマスクパターン２１２が、管理マスク領域２０１と管理マスク領域２０２の間に配置される。

上述したように、管理マスク領域２０１〜２０４の複屈折の大きさが規格値ＳＴ以下であるようにマスク基板２０は選別される。そのため、図４に示したフォトマスク２を用いたフォトリソグラフィ工程では、半導体基板上に形成されるフォトレジスト膜の形状変動量ΔＣＤは、許容限界ＬＴ以下である。尚、図示を省略するが、図４に示したマスクパターン領域２００は、光透過部、遮光部、位相シフト部等を含む。更に、フォトマスク２は、図示を省略する位置合わせマーク等を含む。

図５に、図４に示したフォトマスク２を用いて半導体装置を製造する方法の例を示す。図５に示したフローチャートでは、半導体装置の製造方法のうちフォトリソグラフィ工程とフォトリソグラフィ工程によって形成されるレジストマスクでのエッチング工程のみ示しているが、後述する図９〜図１２に示した工程を含め種々の工程の一部を示しているに過ぎない。つまり、実際の半導体装置の製造においては、図５で図示を省略した多数の工程があることはもちろんであり、フォトリソグラフィ工程でのレジストマスクをイオン注入用のマスクとして、選択イオン注入してもよい。

フォトマスク２は、例えば図６に示した露光装置６に装着される。露光装置６は、偏光光であるＡｒＦエキシマレーザ光を露光光源６１として使用する。露光光源６１から発せられた偏光光６０１は、照射光学系６２を介して、照射光６０２としてフォトマスク２に照射される。フォトマスク２を透過した照射光６０２は投影光学系６３を通過し、フォトマスク２上に形成されたマスクパターンを、ウェハ３上に投影する。

図７及び図８に、フォトマスク２を用いて製造される半導体装置の例として、その一部の構造を示す。図７の上面図に配線パターンの一部を示した半導体装置では、図２に示した管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ形成された管理マスク領域２０１〜２０４が転写された管理領域３０１〜３０４が、チップ３０上に配置されている。即ち、図４に示したマスクパターン２１１が転写されて形成された素子パターン３１１が、管理領域３０１に配置される。更に、マスクパターン２１２が転写されて形成された素子パターン３１２が、管理領域３０１と管理領域３０２の間に配置される。

図８は、図７のＩ−Ｉ方向に沿った半導体装置の一部を説明する断面図であり、半導体基板３００、半導体基板３００上に配置された絶縁層３０５、及び絶縁層３０５上に配置された素子パターン３１１、３１２を備える。

図５にその一部を示した半導体装置の製造方法により、図７及び図８にその一部を示した半導体装置を製造する場合について、図９〜図１２を用いて以下に説明する。図９〜図１２では、素子パターン３１１及び素子パターン３１２が配線であり、導電層をエッチングして素子パターン３１１及び素子パターン３１２が形成されるとする。つまり、フォトマスク２が導電層パターニング用のフォトマスクである例を示す。尚、以下に述べる半導体装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法で実現可能であることはもちろんである。

（イ）ステップＳ１１〜Ｓ１４において、図１を用いて既に説明した方法によりマスク基板を選別する。即ち、チップ領域１００を複数の分割領域に分割し、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の規格値ＳＴを設定する。そして、複数のマスク基板候補から規格値ＳＴを満足するマスク基板を選別する。

（ロ）ステップＳ１５において、選別されたマスク基板上に図２に示したチップ領域１００が形成されて、図４に示すフォトマスク２が作製される。

（ハ）ステップＳ１６において、フォトマスク２を用いたフォトリソグラフィ工程を含む一連の半導体装置製造方法により、図７及び図８に示す半導体装置を製造する。即ち、半導体基板３００の内部に図示を省略した素子分離領域及びこの素子分離領域で囲まれた活性領域の内部に拡散領域等を形成し、トランジスタ等の活性素子を集積化する。これらの活性素子が配置された半導体基板３００上に、絶縁層３０５を化学気相成長法（ＣＶＤ法）等の技術により全面に形成し、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等により平坦化する。続いて、図示はしていないが、活性素子の所定の電極上にフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いてコンタクトホールを開孔する。その後、絶縁層３０５上に銅等の金属膜をメッキ蒸着等により全面に堆積させて、図示を省略する各電極上のコンタクトホールを埋め込むようにＣＭＰ法等により平坦化して導電層３１０を形成し、図９に示す構造断面図を得る。

（ニ）ステップＳ１６１において、図１０に示すように、フォトレジスト膜３２０を導電層３１０上の全面に塗布する。ステップＳ１６２において、フォトレジスト膜３２０のプリベークが行われる。

（ホ）ステップＳ１６３において、フォトマスク２を図６に示した露光装置６に装着して、フォトマスク２上に形成されたマスクパターンを透過した光でフォトレジスト膜３２０を露光する。ステップＳ１６４において、露光されたフォトレジスト膜３２０を現像して開口部３３０ａ〜３３０ｃを形成し、図１１に示すように導電層３１０の表面の一部を露出させる。ステップＳ１６５において、ポストベークによりフォトレジスト膜３２１〜３２２のキュアが行われる。

（ヘ）ステップＳ１６６において、フォトレジスト膜３２１及びフォトレジスト膜３２２をマスクとして、導電層３１０を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等を用いて選択的にエッチング除去して、図１２に示すように素子パターン３１１及び素子パターン３１２を形成する。

（ト）ステップＳ１６７において、アッシングによりフォトレジスト膜３２１及びフォトレジスト膜３２２が除去され、図７及び図８に示す半導体装置が完成する。

マスク基板２０の管理マスク領域２０１〜２０４における複屈折の大きさは規格値ＳＴ以下である。そのため、フォトマスク２を用いたフォトリソグラフィ工程において、管理マスク領域２０１に配置されたマスクパターン２１１が転写された、図１１に示したフォトレジスト膜３２１の形状変動量ΔＣＤは許容限界ＬＴ以下である。そのため、素子パターン３１１を高い精度で形成することが可能である。一方、管理マスク領域２０１〜２０４の外部に配置されたマスクパターン２１２が転写されたフォトレジスト膜３２２は、フォトレジスト膜３２１に比べて偏光度誤差敏感度が小さい。つまり、フォトレジスト膜３２１の形状変動量ΔＣＤは小さいため、所望の形状からの素子パターン３１２の形状変化量は許容範囲内である。

本発明の実施の形態に係るマスク基板の選別方法では、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域においてマスク複屈折が規格値を満足するか否かを検査する。管理パターン領域１０１〜１０４以外は、照明光の複屈折の大きさが変動しても、形状変動量ΔＣＤは小さい。そのため、管理パターン領域１０１〜１０４以外の分割領域が形成されるマスク基板領域における複屈折の規格値の設定は不要である。つまり、マスク基板において複屈折の大きさの規格値が設定されない分割領域がある。マスク基板全体の複屈折の大きさによりマスク基板を選択する場合に比べ、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさのみによりマスク基板を選択することによって、マスク基板の歩留まりの低下が避けられる。つまり、本発明の実施の形態に係るマスク基板の選別方法によれば、フォトマスクの作製コストの増大が抑制される。その結果、本発明の実施の形態に係るマスク基板の選別方法によって選別されたマスク基板を使用して作製されたフォトマスクをフォトリソグラフィ工程に適用することにより、半導体装置の製造コストの増大が抑制される。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係るマスク基板の選別方法は、マスク基板領域の複屈折の大きさＭＲを検査が、第１の検査と、第１の検査が行われたマスク基板を、チップ領域が形成される基板面の中心を通過する法線方向を回転軸として回転させ、複数の管理パターンの配列を入れ替えた後に行う第２の検査とを含むことを特徴とする。つまり、第１の検査で管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさＭＲが規格値ＳＴを満足しない場合、マスク基板候補を９０度、１８０度、或いは２７０度回転させた状態で第２の検査を行う。

一般にマスク基板は正方形であるため、マスク基板を９０度、１８０度、或いは２７０度回転させた状態でも、マスク基板上に素子パターンを形成してフォトマスクを作製することができる。そのため、マスク基板を回転させることによって、複屈折の大きさが規格値を満足しないマスク基板領域を管理パターン領域が形成されるマスク基板領域から除外できる場合、回転させたマスク基板上に素子パターンを形成してフォトマスクを作製できる。

したがって、マスク基板を９０度、１８０度、或いは２７０度回転させた状態のいずれかにおいて、管理パターン領域が形成されるマスク基板領域の複屈折の大きさＭＲが規格値ＳＴを満足する場合には、マスク基板を回転させた状態でマスク基板上に素子パターンを形成してフォトマスクが作製できる。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に、管理パターン領域１０１〜１０４が配置される管理マスク領域４０１〜４０４、及び複屈折の大きさＭＲが規格値ＳＴを満足しない不良基板領域４０５を有するマスク基板４０の例を示す。

図１３（ａ）は、第１の検査におけるマスク基板４０の状態を示す。つまり、管理パターン領域１０１〜１０４がそれぞれ管理マスク領域４０１〜４０４に配置される。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に対して反時計回りに９０度回転したマスク基板４０の状態を示す。管理パターン領域１０１〜１０４は、それぞれ管理マスク領域４０３、４０１、４０４、４０２に配置される。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に対して反時計回りに１８０度回転したマスク基板４０の状態を示す。管理パターン領域１０１〜１０４は、それぞれ管理マスク領域４０４、４０３、４０２、４０１に配置される。図１３（ｄ）は、図１３（ａ）に対して反時計回りに２７０度回転したマスク基板４０の状態を示す。管理パターン領域１０１〜１０４は、それぞれ管理マスク領域４０２、４０４、４０１、４０３に配置される。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｄ）では、管理マスク領域４０４、４０２及び４０３がそれぞれ不良基板領域４０５に重なるため、マスク基板４０は規格値ＳＴを満足しない。しかし、図１３（ｃ）に示すように、一回目に基板複屈折を測定する状態から反時計回りに１８０度回転させた状態では、不良基板領域４０５と管理マスク領域４０１〜４０４が重ならない。つまり、図１３（ｃ）に示した状態でマスク基板４０上に素子パターンを形成してフォトマスクを作製可能である。

本発明の実施の形態の第１の変形例に係るマスク基板の選別方法によれば、マスク基板上の複屈折の大きさの分布に応じてフォトマスクを作製するが可能である。その結果、マスク基板の歩留りが向上し、フォトマスクの作製コストの増大が抑制される。

（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係るフォトマスク作製方法を図１４に示す。図１４に示したフローチャートは、マスク基板を製造するマスク基板製造者とフォトマスクを作製するフォトマスク作製者が異なり、マスク基板製造者がマスク基板の選別を実施する場合のフォトマスク作製方法の例を示す。以下、図１４に示すフォトマスク作製方法を説明する。

（イ）ステップＳ１０１において、半導体装置の製造者等のフォトマスク購入予定者が、高精度の寸法管理が必要な素子パターンが形成されるマスク基板領域（以下において、「高精度管理パターン領域」という。）と、高精度な寸法管理が不要な素子パターンが形成されるマスク基板領域（以下において、「低精度管理パターン領域」という。）を、マスク基板上に定義する。図２に示したチップ領域１００を例にすると、管理パターン領域１０１〜１０４が形成されるマスク基板領域が高精度管理パターン領域或いは低精度管理パターン領域である。そして、フォトマスク購入予定者が、高精度管理パターン領域及び低精度管理パターン領域における規格値ＳＴ１及び規格値ＳＴ２をそれぞれ設定する。高精度管理パターン領域、低精度管理パターン領域、規格値ＳＴ１及び規格値ＳＴ２の情報は、基板製造者に伝達される。

（ロ）ステップＳ１０２において、マスク基板製造者は、フォトマスク購入予定者から伝達された高精度管理パターン領域領域及び低精度管理パターン領域における規格値ＳＴ１及びＳＴ２を満足するマスク基板が製造可能であるか否かを判断する。規格値を満足するマスク基板が製造できない場合、その旨をフォトマスク購入予定者に伝え、マスク基板の製造は中止される（ステップＳ１１１）。一方、規格値を満足するマスク基板が製造できる場合は、ステップＳ１０３において、マスク基板製造者は、過去の製造情報及び価格情報等に基づきマスク基板の予定価格及び予定納期を算出する。算出されたマスク基板の予定価格及び予定納期は、フォトマスク購入予定者に伝達される。

（ハ）ステップＳ１０４において、フォトマスク購入予定者は伝達されたマスク基板の予定価格及び予定納期に基づき、マスク基板及びフォトマスクの製造を進めるか否かを判断し、判断結果がマスク基板製造者に伝達される。マスク基板の製造を進めない場合は、その旨がマスク基板製造者に伝達され、マスク基板の製造は中止される（ステップＳ１１２）。マスク基板及びフォトマスクの製造を進める場合は、ステップＳ１０５に進む。

（ニ）ステップＳ１０５において、マスク基板製造者はフォトマスク購入予定者からのマスク基板を製造する旨の判断を受けてマスク基板を製造する。マスク基板製造者は、製造したマスク基板の複屈折を既に説明した方法を用いて検査する。検査結果はフォトマスク購入予定者に伝達される。

（ホ）ステップＳ１０６において、フォトマスク購入予定者がマスク基板の複屈折の検査結果を確認する。ステップＳ１０７において、製造したマスク基板の識別情報とマスク描画データが、フォトマスク購入予定者からフォトマスク作製者に伝達される。フォトマスク購入予定者からの伝達を受けて、フォトマスク作製者はマスク基板をマスク基板製造者から受け取る。

（ヘ）ステップＳ１０８において、フォトマスク作製者は、フォトマスク購入予定者から受け取ったマスク描画データに用いて、マスク基板上にパターンを形成し、フォトマスクを作製する。

（ト）ステップＳ１０９において、フォトマスク作製者は、作製されたフォトマスクの寸法・欠陥等の検査を行い、規定されたフォトマスクの仕様を満足するフォトマスクをフォトマスク購入予定者に出荷する。フォトマスクが規定された仕様を満足しない場合、ステップＳ１０８に戻ってフォトマスクを再度作製する。

以上に説明したフォトマスク作製方法によれば、マスク基板製造者、フォトマスク作製者、フォトマスク購入予定者が異なる場合に、複屈折の規格値を満足するマスク基板を用いてフォトマスクを作製できる。

（第３の変形例）
本発明の実施の形態の第３の変形例に係るフォトマスク作製方法を図１５に示す。図１５に示したフローチャートは、フォトマスク購入予定者が、複数種類のフォトマスクを作製する場合のフォトマスク作製方法の例を示す。図１５に示したフォトマスク作製方法は、マスク基板製造者とフォトマスク作製者が同一である場合、及びフォトマスク作製者がマスク基板の検査を実施する場合にも適用可能である。

図１５に示したフォトマスク作製方法では、フォトマスク購入予定者５１とフォトマスク作製者５２が接続するネットワーク５０、及びネットワーク５０に接続するサーバ５３を含む、図１６に示すネットワークシステムが使用可能である。サーバ５３に複屈折の規格値及びマスク基板の複屈折の検査結果等が登録される。図１６に示したネットワーク５０への接続態様は有線でも無線でもよい。以下では、図１５に示したフォトマスク作製方法を図１６に示したネットワークシステムを使用して実行する例を説明する。

（イ）図１５のステップＳ２０１において、フォトマスク購入予定者５１は、図１４に示したフローチャートで説明した方法と同様に、高精度管理パターン領域及び低精度管理パターン領域を定義する。更にフォトマスク購入予定者５１は、高精度管理パターン領域及び低精度管理パターン領域それぞれの複屈折の規格値を設定する。作製しようとするフォトマスクが複数あるため、それぞれのフォトマスクに使用するマスク基板について、高精度管理パターン領域及び低精度管理パターン領域それぞれの複屈折の規格値を設定する。フォトマスク購入予定者５１は、図１６に示したネットワーク５０を介して、設定された規格値に関する情報をサーバ５３に登録し、フォトマスク作製者５２にフォトマスクを発注する。

（ロ）ステップＳ２０２において、フォトマスク作製者５２が、フォトマスク購入予定者５１からの発注に応じてマスク基板を製造する。或いは、フォトマスク作製者５２は、マスク基板をマスク基板製造者に発注してもよい。

（ハ）ステップＳ２０３において、フォトマスク作製者５２は、ネットワーク５０を介して、サーバ５３に登録された規格値に関する情報を入手する。そして、フォトマスク作製者５２は、製造したマスク基板の複屈折を既に説明した方法を用いて検査する。

（ニ）ステップＳ２０４において、フォトマスク作製者５２は、ステップＳ２０３におけるマスク基板の検査結果に基づき、製造されたマスク基板が、作製しようとする複数のフォトマスクに使用するマスク基板のいずれかの規格値を満足しているか否かを判定する。作製しようとする複数のフォトマスクに使用するマスク基板のいずれかの規格値を製造されたマスク基板が満足する場合は、ステップＳ２０５において、フォトマスク作製者５２は、規格値を満足するマスク基板の複屈折の検査結果をサーバ５３に登録する。その後、ステップＳ２０６に進む。一方、製造されたマスク基板がいずれの規格値も満足しない場合は、再度、マスク基板を製造する（ステップＳ２０８）。規格値を満足しないマスク基板は、規格値がより緩い別のフォトマスクの作製に使用されるか、或いは廃棄される。

（ホ）ステップＳ２０６において、フォトマスク作製者５２は、各フォトマスクに使用するマスク基板の規格値を満足する、つまり各フォトマスクに使用可能なマスク基板をそれぞれ用いて、各フォトマスクを作製する。

（へ）ステップＳ２０７において、フォトマスク作製者５２は、作製したフォトマスクをフォトマスク購入予定者５１に納品する。フォトマスク購入予定者５１は、必要に応じてサーバ５３にアクセスして、複屈折検査の結果を入手できる。

以上に説明したフォトマスク作製方法によれば、ネットワーク５０を介して複数の複屈折の規格値をフォトマスク購入予定者５１からフォトマスク作製者５２に伝達することによって、スムーズにフォトマスクを製造できる。又、製造されたマスク基板が１つの規格値を満足しない場合でも、他の規格値を満足する場合があるため、マスク基板の歩留まりの低下が抑制される。その結果、フォトマスクの製造コストの増大が抑制される。

ところで、フォトマスクの価格は、一般に、製造されたマスク基板の全個数に対する規格値を満足するマスク基板の個数の割合（以下において、「マスク基板歩留り」という。）に応じて定められる。マスク基板歩留りは、規格値の設定に依存する。そのため、図１５に示したフローチャートを用いて上記に説明したフォトマスク作製方法において適正な取引を行うために、例えば以下の手順を追加してもよい。つまり、フォトマスク作製前にフォトマスク作製者５２がマスク基板歩留りを考慮してフォトマスクの価格を設定する。そして、設定されたフォトマスクの価格についてフォトマスク購入予定者５１の承認を得る。以下に、フォトマスク作製者５２が、フォトマスクの価格についてフォトマスク購入予定者５１の承認を得た後にフォトマスクを作製する例を、図１７に示したフローチャートを用いて説明する。

（イ）図１７のステップＳ２０１〜Ｓ２０４において、図１５に示したフローチャートを用いて説明した方法と同様にして、フォトマスク作製者５２が、フォトマスク購入予定者５１の発注に応じてマスク基板を製造し、製造したマスク基板が規格値を満足するか否か判定する。

（ロ）ステップＳ２１５において、製造されたマスク基板が複数の規格値のいずれかを満足している場合、フォトマスク作製者５２は、複屈折の検査結果、フォトマスクの予定納期、及びフォトマスクの販売価格等のマスク基板情報をサーバ５３に登録する。つまり、マスク基板情報がネットワーク５０を介して、フォトマスク購入予定者５１に提供される。

（ハ）ステップＳ２１６において、フォトマスク購入予定者５１が、サーバ５３に登録されたマスク基板情報を参照する。そして、ステップＳ２１７において、フォトマスク購入予定者５１は、マスク基板情報が登録されたマスク基板を使用して製造されるフォトマスクを受け入れるか否かを判断する。判断結果はフォトマスク作製者５２に伝達される。フォトマスク購入予定者５１がフォトマスクを受け入れると判断した場合は、ステップＳ２１８に進む。一方、フォトマスク購入予定者５１がフォトマスクを受け入れないと判断した場合は、フォトマスクの製作は中止される（ステップＳ２２０）。ただし、フォトマスク購入予定者５１が規格値の見直し、マスクパターン設計の見直し等を実施することにより、マスク基板情報が登録されたマスク基板を使用してフォトマスクを作製することも可能である。

（ニ）ステップＳ２１８において、フォトマスク購入予定者５１からフォトマスクを受け入れると伝達されたフォトマスク作製者５２は、サーバ５３にマスク基板情報が登録されたマスク基板を使用してフォトマスクを作製する。ステップＳ２１９において、フォトマスク作製者５２は、作製したフォトマスクをフォトマスク購入予定者５１に納品する。

以上に説明したフォトマスク作成方法によれば、フォトマスク作製前にフォトマスク作製者５２がマスク基板歩留りを考慮してフォトマスクの価格を設定する。そして、フォトマスクの価格についてフォトマスク購入予定者５１の承認を得た後にフォトマスクを作成することにより、適正な取引が行われる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、管理パターン領域を規定する場合に、配線のハーフピッチに対する条件及び半導体装置のレイアウトデータから管理パターン領域を自動抽出する管理パターン領域設定装置を使用してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係るマスク基板の選別方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るチップ領域の上面図である。 マスク複屈折の大きさとフォトレジスト膜の形状変動量の関係の例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るフォトマスク作成方法により作製されるフォトマスクの上面図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法に使用される露光装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法によって製造される半導体装置の上面図である。 図７に示した半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係るマスク基板の選別方法を説明するためのマスク基板の上面図であり、図１３（ａ）は一回目の検査時のマスク基板の上面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示したマスク基板の上面図を９０度回転させたマスク基板の上面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）に示したマスク基板の上面図を１８０度回転させたマスク基板の上面図、図１３（ｄ）は図１３（ａ）に示したマスク基板の上面図を２７０度回転させたマスク基板の上面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係るフォトマスク作製方法の例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係るフォトマスク作製方法の他の例を説明するためのフローチャートである。 図１５に示したフォトマスク作製方法において使用されるネットワークシステムの例を示す模式図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係るフォトマスク作製方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２…フォトマスク
３…ウェハ
６…露光装置
２０…マスク基板
３０…チップ
４０…マスク基板
１００…チップ領域
１０１〜１０４…管理パターン領域
１１１、１１２…素子パターン
２００…マスクパターン領域
２０１〜２０４…管理マスク領域
２１１、２１２…マスクパターン
４０１〜４０４…管理マスク領域
４０５…不良基板領域

Claims (5)

1. 特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、前記フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域と、前記パターン領域以外の領域に分割するステップと、
   前記フォトマスク用基板上の前記管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定するステップと、
   複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの前記複屈折の大きさを検査するステップと、
   前記複数のフォトマスク用基板候補から、前記複屈折の大きさが前記規格値を満足するフォトマスク用基板を前記特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップ
   とを含むことを特徴とするフォトマスク用基板の選別方法。
2. 前記管理パターン領域が複数設定され、前記複数の管理パターン領域に含まれる前記素子パターンの形状に基づき、前記検査の精度が前記複数の管理パターン領域毎に設定されることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク用基板の選別方法。
3. 前記検査が、
   第１の検査と、
   前記第１の検査が行われた前記フォトマスク用基板候補を、前記チップ領域が配置される基板面の中心を通過する法線方向を回転軸として回転させ、前記複数の管理パターンの配列を入れ替えた後に行う第２の検査
   とを含むことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク用基板の選別方法。
4. 特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、前記フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域と、前記パターン領域以外の領域に分割するステップと、
   前記フォトマスク用基板上の前記管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定するステップと、
   複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの前記複屈折の大きさを検査するステップと、
   前記複数のフォトマスク用基板候補から、前記複屈折の大きさが前記規格値を満足するフォトマスク用基板を前記特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップと、
   前記選別されたフォトマスク用基板上に、前記チップ領域に含まれる前記複数の素子パターンを形成して前記特定の転写パターン層のフォトマスクを作製するステップ
   とを含むことを特徴とするフォトマスク作製方法。
5. 特定の転写パターン層に関し、フォトマスク用基板上に配置が予定されるチップ領域を、前記フォトマスク用基板の複屈折により形状が変動する素子パターンが配置される管理パターン領域と前記パターン領域以外の領域に分割し、前記フォトマスク用基板上の前記管理パターン領域が配置される領域の複屈折の大きさの規格値を設定し、複数のフォトマスク用基板候補のそれぞれの前記複屈折の大きさを検査し、前記複数のフォトマスク用基板候補から、前記複屈折の大きさが前記規格値を満足するフォトマスク用基板を前記特定の転写パターン層のフォトマスク用基板として選別するステップと、
   前記特定の転写パターン層のフォトマスク用基板の選別を複数の転写パターン層について繰り返し、それぞれの転写パターン層毎に選別された複数のフォトマスク用基板上に、対応する転写パターン層毎に前記チップ領域に含まれる前記複数の素子パターンを形成して複数枚のフォトマスクを作製するステップと、
   前記複数枚のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程を他の加工工程と組み合わせて、半導体基板の表面及び前記半導体基板の表面に形成された薄膜の少なくとも一方を加工するステップ
   とを含むことを特徴とする半導体装置製造方法。

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