JP4843304B2 - フォトマスクの製造方法、デバイスの製造方法、及び、フォトマスクのモニタ方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体素子，磁気デバイス素子等の各種固体素子を製造する際に微細パターンを形成するのに用いて好適のフォトマスクの製造方法、デバイスの製造方法、及び、フォトマスクのモニタ方法に関する。

近年、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の製造においては、非常に微細なパターンの形成が要求されている。
このため、微細な回路パターンをウェーハ（半導体基板）上に転写する露光工程において、露光に用いられる光の位相を変化させてコントラストを上げる機能を有するフォトマスク（位相シフトマスク）が用いられている。特に、製造の簡便さなどから、ハーフトーン型位相シフトマスクが広く使用されている。

ハーフトーン型位相シフトマスクは、例えば図７（Ｆ）に示すように、合成石英基板などの透明基板１上に、半透明のハーフトーン位相シフト層２、遮光層３を順に積層したものとして構成される。
このハーフトーン型位相シフトマスクは、例えば図６に示すように、半導体チップに転写される回路パターン（メインパターン）が形成されている回路パターン領域（マスクパターン領域）８を備える。回路パターン領域８では、遮光層３を除去するとともに、回路パターンに応じてハーフトーン位相シフト層２を除去し、透明基板１を露出させることで回路パターンが形成されている。

このように構成されるハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光を行なうと、透明基板１が露出している領域では照明系からの光がそのまま透過する一方、ハーフトーン位相シフト層２が露出している領域では照明系からの光が１８０度位相をずらされて透過することになる。
また、ハーフトーン型位相シフトマスクの回路パターン領域８の外側の領域には、遮光層３が残されており、ウェーハに回路パターンを転写する際に、隣接する回路パターン領域（図示せず）への多重露光を防止するようにしている。

なお、図６中、符号８１はマスク識別用のバーコードパターン、符号８２はマスク識別用のナンバリングパターン、符号８３は露光装置との位置合わせ用のフィディシャルパターンをそれぞれ示している。
ところで、このようなフォトマスクにおいては、マスクパターンの精度の保証や管理が重要である。フォトマスクの精度保証としては、位置精度の保証と寸法精度の保証とがある。

そこで、従来、モニタパターンを、必要に応じて有効転写領域内外にレイアウトし、このモニタパターンを測定することによって精度の保証や管理を行なっている。なお、パターン形成方法としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
モニタパターンとしては、フォトマスクの精度を正確に測定するという観点から、精度の保証や管理に最適な単純図形のパターンを適切な場所に配置することが望ましい。

上述のハーフトーン型位相シフトマスクでは、図６に示すように、回路パターン領域８を含む所望の有効転写領域（図６中、破線で囲まれた領域）７の外側の領域に、マスクパターン６として、マスクパターンの位置精度保証用のモニタパターン６Ａ、及び、マスクパターンの寸法精度保証用のモニタパターン６Ｂが形成されている。
このようなモニタパターン６（６Ａ，６Ｂ）を含むハーフトーン型位相シフトマスクは、以下のようにして製造される。

まず、図７（Ａ）に示すように、透明基板１上に、ハーフトーン位相シフト層２、遮光層３を積層する。
次いで、図７（Ａ）に示すように、遮光層３上に第１のレジスト層４を形成し、図７（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層４を露光（描画），ＰＥＢ（Post Exposure Bake），現像して、第１のレジストパターン４ｐとして回路パターン５及びモニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ及び寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）を形成する。

次に、図７（Ｃ）に示すように、この第１のレジストパターン４ｐを有する第１のレジスト層４をマスクとして遮光層３をエッチングし、遮光層３に遮光パターン３ｐとして回路パターン５及びモニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ及び寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）を形成する。その後、第１のレジスト層４を除去する。
そして、図７（Ｄ）に示すように、遮光パターン３ｐを形成された遮光層３をマスクとしてハーフトーン位相シフト層２をエッチングし、ハーフトーン位相シフト層２に回路パターン５及びモニタパターン６を形成する。

次に、図７（Ｅ）に示すように、遮光層３上に第２のレジスト層４Ａを形成し、第２のレジスト層４Ａを露光（描画），ＰＥＢ，現像して、回路パターン領域８（図６参照）を含む所望の有効転写領域（スキャン領域）７（図６参照）を形成するための第２のレジストパターン４Ａｐを形成する。そして、図７（Ｆ）に示すように、この第２のレジストパターン４Ａｐを有する第２のレジスト層４Ａをマスクとして、遮光層３を選択的にエッチングした後、第２のレジスト層４Ａを除去して、ハーフトーン型位相シフトマスク（フォトマスク）を完成する。

そして、この完成した状態で、モニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ及び寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）を測定する。
このように、ハーフトーン型位相シフトマスクを製造する場合、マスクが完成した状態でモニタパターン６の測定を行ない、マスクパターンの精度の保証及び管理を行なっている。
特開２００２−１０７９１１号公報

しかしながら、近年、微細パターンの形成に使用されるフォトマスクでは、モニタパターン６を有効転写領域７内に自由にレイアウトすることができなくなってきている。
例えば、ＨＯＬＥ用フォトマスクの有効転写領域７に、図６中、符号６Ａで示すようなＬＩＮＥ系の位置精度保証用モニタパターンをレイアウトすると、ウェーハプロセスにおいて、ＨＯＬＥパターンに最適な転写条件とＬＩＮＥパターンに最適な転写条件とが異なるため、発塵源となる場合がある。このため、モニタパターン６Ａを有効転写領域７内に自由にレイアウトするのは難しい。

また、同様の理由で、様々な線幅を有する複数のラインからなる寸法精度保証用モニタパターン６Ｂを有効転写領域７に自由にレイアウトすることも困難である。
このため、モニタパターン６Ａ，６Ｂを有効転写領域７にレイアウトする場合、パターンが複雑な図形になってしまったり、パターンの線幅が制限されてしまったりすることになる。また、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction；光学近接効果補正）が必要になる場合もある。

一方、有効転写領域７内にモニタパターン６Ａ，６Ｂをレイアウトできない場合、上述のハーフトーン型位相シフトマスク（図６参照）のように、有効転写領域７の外側にモニタパターン６Ａ，６Ｂをレイアウトすることになる。
この場合、モニタパターン６Ａ，６Ｂは、フォトマスク製造時の保証や管理に用いられるものであり、回路パターン領域（チップ領域）８から離れれば離れるほど保証の妥当性が低下するため、可能な限り回路パターン領域（チップ領域）８の近傍にレイアウトする必要がある。

しかしながら、モニタパターン６Ａ，６Ｂをチップ領域近傍にレイアウトすると、ウェーハプロセスにおいて、フレアによってモニタパターン６Ａ，６Ｂがウェーハ上に転写されてしまうおそれがある。
このように、モニタパターン６Ａ，６Ｂを設ける場合、様々な制約がある。
この結果、例えば位置精度保証用モニタパターンを有効転写領域７内又はその近傍にレイアウトすることができないと、位置精度の保証の信頼性が低下してしまうおそれがある。また、寸法精度保証用モニタパターンとして、フォトマスクの精度を管理する上で必要な様々な線幅のラインを設けることができないと、様々な線幅のラインの寸法測定結果を得ることができないため、寸法精度の保証の信頼性が低下してしまうおそれがある。さらに、モニタパターンの線幅が小さくなってくると、測定器が本来有している再現性を十分に発揮することができず、測定再現性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、フォトマスクの精度保証や管理を行なう上で必要なパターンを自由にレイアウトできるようにした、フォトマスクの製造方法、デバイスの製造方法、及び、フォトマスクのモニタ方法を提供することを目的とする。

このため、本発明のフォトマスクの製造方法は、基板上に２層以上の金属層を形成し、２層以上の金属層のうち最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、モニタパターンを測定し、モニタパターンの測定後、モニタパターンを除去した後にメインパターンを最下層の金属層に形成して、又は、メインパターンを最下層の金属層に形成した後にモニタパターンを除去して、２層以上の金属層からなるフォトマスクを製造することを特徴としている。

また、本発明のデバイスの製造方法は、上記のフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスクを用いてパターン転写を行なう工程を含むことを特徴としている。
さらに、本発明のフォトマスクのモニタ方法は、基板上に２層以上の金属層を形成し、２層以上の金属層のうち最終的にマスクパターンが形成される最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、モニタパターンを除去し、メインパターンを最下層の金属層に形成する各工程を含み、モニタパターンを形成した後、モニタパターンを除去する前に、モニタパターンを測定することを特徴としている。

したがって、本発明のフォトマスクの製造方法及びフォトマスクのモニタ方法によれば、最終的に製造されるフォトマスクにモニタパターンを残さなくても良いため、フレアによる影響などのモニタパターンがフォトマスク上に残っていることによる不具合を考慮することなく、フォトマスクの精度保証や管理を行なう上で必要なパターンを自由にレイアウトできるようになるという利点がある。これにより、フォトマスクの精度保証の信頼性やモニタの信頼性を十分に確保できるようになる。この結果、従来よりも信頼性が高く、十分な精度を有するフォトマスクを実現できるようになる。

本発明のデバイスの製造方法によれば、本発明のフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスク（モニタパターンが除去されたもの）を用いるため、フレアによってモニタパターンがウェーハ上に転写されてしまうことがないなど、従来、モニタパターンがフォトマスク上に残っていることによって転写の際に生じていた不具合を防止することができるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの製造方法、デバイスの製造方法、及び、フォトマスクのモニタ方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかるフォトマスクの製造方法及びデバイスの製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。

本発明のフォトマスクの製造方法は、例えばハーフトーン型（ＨＴタイプ）の位相シフト型フォトマスクを製造するのに用いられる。
本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法では、フォトマスクの精度保証や管理のために用いられるモニタパターンをフォトマスク製造プロセスの途中で測定し、測定後、モニタパターンを除去するようにしている。

以下、本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法について、図１を参照しながら、ポジタイプハーフトーン位相シフト型フォトマスク（ポジタイプフォトマスク）を例に説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、例えば合成石英からなる透明基板１上に、例えばＭｏＳｉＯＮ膜からなるハーフトーン位相シフト層（半透明膜）２、例えばクロムと酸化クロムの積層膜からなる遮光層３とを順次積層させる。

次いで、図１（Ａ）に示すように、遮光層３上に、例えばスピンコートによってレジストを塗布して第１のレジスト層４を形成する。本実施形態では、ポジタイプハーフトーン位相シフト型フォトマスクを製造するため、最初に形成される第１のレジスト層４としてポジタイプレジスト層を形成する。
次に、図１（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層４に対して、露光（描画），ＰＥＢ（Post Exposure Bake），現像を行ない、第１のレジストパターン（ここではポジタイプレジストパターン）４ｐとしてメインパターン（回路パターン）５及びモニタパターン（位置精度保証用モニタパターン及び寸法精度保証用モニタパターン）６を形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なわない場合もある。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、第１のレジストパターン４ｐをエッチングマスクとして遮光層３を選択的にエッチングし、遮光パターン３ｐとしてメインパターン５及びモニタパターン６を形成した後、第１のレジスト層４を除去する。
本実施形態では、図２の模式的平面図に示すように、モニタパターン６として、位置精度保証用モニタパターン６Ａ及び寸法精度保証用モニタパターン６Ｂを有効転写領域７内にレイアウトしている。なお、モニタパターン６は、メインパターン５の精度（位置精度、寸法精度）を保証するために用いられるものに限られず、フォトマスクの管理に用いられるものであっても良い。

そして、この状態で、モニタパターン６（６Ａ，６Ｂ）の計測を行なう。
このモニタパターン６の計測後、図１（Ｄ）に示すように、遮光層３上にレジストを塗布して第２のレジスト層４Ａを形成する。そして、第２のレジスト層４Ａに対して、メインパターン５を描画、現像し、第２のレジストパターン（ここではポジタイプレジストパターン）４Ａｐを形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なう場合もある。

なお、ここでは、第２のレジスト層４Ａにメインパターン５を描画、現像することで、遮光層３に形成されたメインパターン５のエッジと第２のレジスト層４Ａに形成された第２のレジストパターン４Ａｐのエッジとがそろうようにしているが、必ずしも第２のレジスト層４Ａにメインパターン５を描画、現像する必要はなく、第２のレジスト層４Ａは少なくともモニタパターン６が覆われるように形成すれば良い。このため、この工程は高い描画精度を有する描画装置を用いる必要はない。

次に、図１（Ｅ）に示すように、第２のレジスト層４Ａ（又は第２のレジスト層４Ａに覆われずに露出している遮光層３）をエッチングマスクとしてハーフトーン位相シフト層２を選択的にエッチングして、メインパターン５をハーフトーン位相シフト層２に形成する。その後、第２のレジスト層４Ａを除去する。
この際、遮光層３に形成されているモニタパターン６は全て第２のレジスト層４Ａで覆われているため、このモニタパターン６の部分のハーフトーン位相シフト層２はエッチングされずに残ることになる。

続いて、図１（Ｆ）に示すように、遮光層３上にレジストを塗布して第３のレジスト層４Ｂを形成する。そして、回路パターン領域８の全面を露光（描画）、現像し、第３のレジストパターン４Ｂｐを形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なう場合もある。
次に、第３のレジスト層４Ｂ（第３のレジストパターン４Ｂｐ）をエッチングマスクとして遮光層３を選択的にエッチングした後、第３のレジスト層４Ｂを除去し、図１（Ｇ）に示すように、ハーフトーン型位相シフトマスク（フォトマスク）９が完成する。

なお、ここでは、メインパターン５及びモニタパターン６を中心に説明しているが、光透過部として形成されるマスク識別用のバーコードパターン８１，マスク識別用のナンバリングパターン８２，ウェーハ露光装置用のフィディシャルパターン８３は、メインパターン５と同様の工程を経て形成される。
本実施形態では、図３に示すようなフォトマスク９が製造される。つまり、本実施形態にかかるフォトマスク９は、有効転写領域７内にモニタパターン６を有しないものとして製造される。

このように、本フォトマスクの製造方法では、まず、基板１上に２層以上の金属層２，３を形成する。次に、２層以上の金属層２，３のうち最下層２以外の１層以上の金属層３にメインパターン５及びモニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ、寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）を形成する。このため、最下層２以外の１層以上の金属層３は選択的にエッチング可能な材料によって形成している。そして、この状態で、モニタパターン６を測定し、測定後、モニタパターン６を除去し、メインパターン５を最下層の金属層２に形成して、２層以上の金属層２，３からなるフォトマスクを製造する。

このように、モニタパターン６を除去し、最終的に製造されるフォトマスク９にはモニタパターン６は残らないため、フレアによる影響などのモニタパターン６がフォトマスク９上に残っていることによる不具合を考慮することなく、フォトマスク９の精度保証や管理を行なう上で必要なモニタパターン６を有効転写領域７内に自由にレイアウトできることになる。

このように、モニタパターン６をフォトマスク製造プロセスの途中で測定するようにしているのは、以下の理由による。
上述の背景技術の欄で述べたように、通常、最下層の金属層（金属膜）２をエッチングしてパターンを形成した後の最終的な工程でモニタパターン６を測定し、モニタするのが一般的である。しかしながら、本来、位置精度の保証のために用いられる位置精度保証用モニタパターン６Ａを測定し、モニタするためには、段差の形でパターンが形成されていれば良い。したがって、必ずしも最終的な工程でモニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ）の測定を行なう必要はない。

また、レジストをマスクとして最上層の金属膜をエッチングする時のバイアス精度が、ＣＤ（critical dimension）特性を決める主たる要因になっている。例えば、図１に示すようなハーフトーン型位相シフトマスクの場合、図１中、符号３で示す遮光層をエッチングする時のバイアス精度が重要である。
レジストをマスクとした金属膜のエッチングの場合、エッチングバイアスは金属膜エッチング時のレジスト後退量と密接に関係している。また、レジスト後退量は、レジストの状態やエッチング装置の状態によって変化する可能性がある。従来、完成したフォトマスクのモニタパターン６（寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）の測定を行なっていたが、レジストをマスクとして金属膜をエッチングした後［例えば図１（Ｃ）参照］に、モニタパターン６の測定を行なうことで、レジストをマスクとした金属膜の寸法精度を従来よりも直接的にモニタすることができる。

このように、本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によれば、最終的に製造されるフォトマスク９にモニタパターン６を残さなくても良いため、フレアによる影響などのモニタパターンがフォトマスク上に残っていることによる不具合を考慮することなく、フォトマスクの精度保証や管理を行なう上で必要なパターンを自由にレイアウトできるようになるという利点がある。これにより、フォトマスクの精度保証の信頼性や例えばマスクの傾向などの管理のためのモニタの信頼性を十分に確保できるようになる。この結果、従来よりも信頼性が高く、十分な精度を有するフォトマスクを実現できるようになる。

なお、本フォトマスクの製造方法は、従来のフォトマスクの製造方法と比べ、第２のレジストパターンを形成する工程が増えるものの、基本的な製造工程は従来のハーフトーン型位相シフトマスクとほぼ同様であるため、一般的に用いられている製造装置をそのまま使用することができるという利点もある。
なお、上述の実施形態では、遮光層３をエッチングし、レジスト４を除去した後の段階でモニタパターン６の測定を行なっているが、これに限られるものではなく、例えば、ハーフトーン位相シフト層２をエッチングし、レジスト４Ａを除去した後の段階でモニタパターン６の測定を行なうようにしても良い。

次に、本実施形態にかかるデバイスの製造方法について、図４を参照しながら説明する。
本デバイスの製造方法は、上述のフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスクを用いてウェーハへのパターン転写を行なう工程（露光工程）を含んでいる。
以下、具体的に説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、シリコン基板（ウェーハ）１０に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法によって素子分離領域１２を形成する。なお、図４（Ａ）中、左側の素子領域をｎ型トランジスタを形成する領域とし、右側の素子領域をｐ型トランジスタを形成する領域とする。
次に、図４（Ｂ）に示すように、例えば熱酸化法によって、素子分離領域１２によって画定された素子領域上に、犠牲酸化膜１４を形成する。そして、フォトリソグラフィによって、ｎ型トランジスタ形成領域が露出し、ｐ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜１６を形成する。また、フォトレジスト膜１６をマスクとしてイオン注入を行なって、ｎ型トランジスタ形成領域のシリコン基板１０中に、ｐ型不純物拡散領域１８，２０，２２を形成する。

ここで、ｐ型不純物拡散領域１８は、例えばインジウムイオン（Ｉｎ⁺）を、加速エネルギーを６０ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹³ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
ｐ型不純物拡散領域２０は、例えばインジウムイオン（Ｉｎ⁺）を、加速エネルギーを１８０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０¹³ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。

ｐ型不純物拡散領域２２は、例えばボロンイオン（Ｂ⁺）を、加速エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０¹³ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
次いで、図４（Ｃ）に示すように、フォトリソグラフィによって、ｐ型トランジスタ形成領域が露出し、ｎ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜２４を形成する。そして、フォトレジスト膜２４をマスクとしてイオン注入を行なって、ｐ型トランジスタ形成領域のシリコン基板１０中に、ｎ型不純物拡散領域２６，２８，３０を形成する。

ここで、ｎ型不純物拡散領域２６は、例えば砒素イオン（Ａｓ⁺）を、加速エネルギーを１００ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０¹²ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
ｎ型不純物拡散領域２８は、例えば砒素イオン（Ａｓ⁺）を、加速エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０¹³ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。

ｎ型不純物拡散領域３０は、例えばリンイオン（Ｐ⁺）を、加速エネルギーを３００ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０¹³ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
次に、例えば弗酸系の水溶液を用いたウェットエッチングによって、犠牲酸化膜１４を除去する。そして、図４（Ｄ）に示すように、例えば熱酸化法によって、犠牲酸化膜１４を除去することによって露出した素子領域上に、例えば膜厚１ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜３２を形成する。

次いで、ゲート絶縁膜３２上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、例えば膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜（図示せず）を堆積させる。次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによって、このポリシリコン膜をパターニングし、図４（Ｄ）に示すように、ポリシリコン膜からなるゲート電極３４ｎ，３４ｐを形成する。

ここで、ゲート電極３４ｎは、ｎ型トランジスタのゲート電極であり、ゲート電極３４ｐはｐ型トランジスタのゲート電極である。
次に、図４（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィによって、ゲート電極３４ｎを含むｎ型トランジスタ形成領域が露出し、ゲート電極３４ｐを含むｐ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜３６を形成する。そして、このフォトレジスト膜３６及びゲート電極３４ｎをマスクとしてイオン注入を行ない、ゲート電極３４ｎの両側のシリコン基板１０中に、ｎ型トランジスタのエクステンション領域となるｎ型不純物拡散領域３８を形成する。

このｎ型不純物拡散領域３８は、例えば砒素イオン（Ａｓ⁺）を、加速エネルギーを２ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹⁵ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。さらに、図４（Ｅ）に示すように、フォトレジスト膜３６及びゲート電極３４ｎをマスクとしてイオン注入を行ない、ｎ型トランジスタ形成領域にｐ型ポケット領域４０を形成する。
ｐ型ポケット領域４０は、例えばインジウムイオン（Ｉｎ⁺）を、加速エネルギーを５０ｋｅＶ、ドーズ量を２×１０¹³ｃｍ^-2、基板法線に対するチルト角を２５度としてイオン注入することにより形成する。

次いで、図４（Ｆ）に示すように、フォトリソグラフィによって、ｐ型トランジスタ形成領域が露出し、ｎ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜４２を形成する。そして、このフォトレジスト膜４２及びゲート電極３４ｐをマスクとしてイオン注入を行ない、ゲート電極３４ｐの両側のシリコン基板１０中に、ｐ型トランジスタのエクステンション領域となるｐ型不純物拡散領域４４を形成する。

このｐ型不純物拡散領域４４は、例えばボロンイオン（Ｂ⁺）を、加速エネルギーを０．５ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０¹⁵ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。さらに、図４（Ｆ）に示すように、フォトレジスト膜４２及びゲート電極３４ｐをマスクとしてイオン注入を行ない、ｐ型トランジスタ形成領域にｎ型ポケット領域４６を形成する。

ｎ型ポケット領域４６は、例えば砒素イオン（Ａｓ⁺）を、加速エネルギーを５０ｋｅＶ、ドーズ量を２×１０¹³ｃｍ^-2、基板法線に対するチルト角を２５度としてイオン注入することにより形成する。
次いで、図４（Ｇ）に示すように、例えばＣＶＤ法によって、例えば膜厚１００ｎｍのシリコン酸化膜を堆積させた後、このシリコン酸化膜をドライエッチングによってエッチバックし、ゲート電極３４ｎ，３４ｐの側壁部分に側壁絶縁膜４８を形成する。

その後、図４（Ｈ）に示すように、フォトリソグラフィによって、ｎ型トランジスタ形成領域が露出し、ｐ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜５０を形成する。そして、このフォトレジスト膜５０、ゲート電極３４ｎ及び側壁絶縁膜４８をマスクとしてイオン注入を行ない、ゲート電極３４ｎの両側のシリコン基板１０中に、ｎ型不純物領域５２を形成する。

ｎ型不純物領域５２は、例えばリンイオン（Ｐ⁺）を、加速エネルギーを２０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０¹⁵ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
次いで、図４（Ｉ）に示すように、フォトリソグラフィによって、ｐ型トランジスタ形成領域が露出し、ｎ型トランジスタ形成領域が覆われるように、フォトレジスト膜５４を形成する。そして、このフォトレジスト膜５４、ゲート電極３４ｐ及び側壁絶縁膜４８をマスクとしてイオン注入を行ない、ゲート電極３４ｐの両側のシリコン基板１０中に、ｐ型不純物領域５６を形成する。

ｐ型不純物領域５６は、例えばボロンイオン（Ｂ⁺）を、加速エネルギーを５ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０¹⁵ｃｍ^-2として、イオン注入することにより形成する。
次いで、例えば１０００℃、３秒間の短時間熱処理を行なって、注入した不純物を活性化させる。これにより、ｎ型トランジスタ形成領域には、図４（Ｊ）に示すように、ｐ型不純物拡散領域１８，２０，２２を含むｐ型ウェル５８と、ｎ型不純物拡散領域３８，５２からなるエクステンションソース・ドレイン構造のｎ型ソース／ドレイン領域６０とが形成される。また、ｐ型トランジスタ形成領域には、ｎ型不純物拡散領域２６，２８，３０を含むｎ型ウェル６２と、ｐ型不純物拡散領域４４，５６からなるエクステンションソース・ドレイン構造のｐ型ソース／ドレイン領域６４とが形成される。

このようにして、ゲート絶縁膜３２、ゲート電極３４ｎ，３４ｐ及び側壁絶縁膜４８からなるゲート構造体が形成される。
次いで、図４（Ｋ）に示すように、シリコン窒化膜６６をゲート構造体及びシリコン基板１０の全面を覆うように成膜する。さらに、シリコン窒化膜６６上に、例えばＣＶＤ法によって、例えば厚さ４００ｎｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６８を成膜した後、この層間絶縁膜６８を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法（化学的機械研磨法）を用いて平坦化する。

次に、トランジスタのソース／ドレイン領域６０，６４を露出させ、電極を取り出すためのコンタクトホールを形成する。
このコンタクトホール形成工程において、上述の実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用いる。
このため、まず、図４（Ｋ）に示すように、層間絶縁膜６８上に、反射防止膜７０及びフォトレジスト膜７４を形成する。

次に、例えばＡｒＦエキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置によって、本実施形態にかかる位相シフトマスクを用いて露光を行なって回路パターンを転写する。この場合の露光条件は、例えば、開口率（ＮＡ）を０．７０とし、σ値を０．７０とし、露光量を４７０Ｊ／ｃｍ²とすれば良い。
そして、現像を行なって、図４（Ｌ）に示すように、フォトレジスト膜７４にレジストパターンを形成する。

その後、一般的な工程を経て、デバイスが製造される。
したがって、本実施形態にかかるデバイスの製造方法によれば、上述の実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスク９（モニタパターン６が除去されたもの）を用いるため、フレアによってモニタパターン６がウェーハ上に転写されてしまうことがないなど、従来、モニタパターン６がフォトマスク９上に残っていることによって転写の際に生じていた不具合を防止することができるという利点がある。

この点、上述のようにして製造された半導体デバイスを、ウェーハパターン検査装置（例えばＫＬＡ社製ＫＬＡ２３５０）を用いて検査したところ、フォトマスク要因の欠陥は検出されず、本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスクの有効性が確認されている。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかるフォトマスクの製造方法及びデバイスの製造方法について、図５を参照しながら説明する。

本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法は、上述の第１実施形態のものに対し、ネガタイプハーフトーン位相シフト型フォトマスク（ネガタイプフォトマスク）である点が異なる。なお、図５では、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
以下、本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法について、図５を参照しながら、具体的に説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように、例えば合成石英からなる透明基板１上に、例えばＭｏＳｉＯＮ膜からなるハーフトーン位相シフト層（半透明膜）２、例えばクロムと酸化クロムの積層膜からなる遮光層３とを順次積層させる。
次いで、図５（Ａ）に示すように、遮光層３上に、例えばスピンコートによってレジストを塗布して第１のレジスト層４Ｘを形成する。本実施形態では、ネガタイプハーフトーン位相シフト型フォトマスクを製造するため、最初に形成する第１のレジスト層４Ｘとしてネガタイプレジスト層を形成する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層４に対して、露光（描画），ＰＥＢ，現像を行ない、第１のレジストパターン（ここではネガタイプレジストパターン）４Ｘｐとしてメインパターン（回路パターン）５及びモニタパターン（位置精度保証用モニタパターン及び寸法精度保証用モニタパターン）６を形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なわない場合もある。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、第１のレジストパターン４Ｘｐをエッチングマスクとして遮光層３を選択的にエッチングし、遮光パターン３Ｘｐとしてメインパターン５及びモニタパターン６を形成した後、第１のレジスト層４Ｘを除去する。
そして、この状態で、モニタパターン６（６Ａ，６Ｂ）の計測を行なう。
このモニタパターン６の計測後、図５（Ｄ）に示すように、遮光層３上にレジストを塗布して第２のレジスト層４ＸＡを形成する。そして、第２のレジスト層４ＸＡに対して、遮光層３に形成されたモニタパターン６が露出するようにメインパターン５を描画、現像し、第２のレジストパターン（ここではポジタイプレジストパターン）４ＸＡｐを形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なう場合もある。

次に、図５（Ｅ）に示すように、第２のレジスト層４ＸＡ（第２のレジストパターン４ＸＡｐ）をエッチングマスクとして遮光層３を選択的にエッチングして、モニタパターン６を除去する。
次いで、図５（Ｆ）に示すように、第２のレジスト層４ＸＡを除去した後、遮光層３をエッチングマスクとしてハーフトーン位相シフト層２を選択的にエッチングして、メインパターン５をハーフトーン位相シフト層２に形成する。

続いて、図５（Ｇ）に示すように、遮光層３上にレジストを塗布して第３のレジスト層４ＸＢを形成する。そして、回路パターン領域８の全面を露光（描画）、現像し、第３のレジストパターン４ＸＢｐを形成する。なお、使用するレジストによってはＰＥＢを行なう場合もある。
次に、図５（Ｈ）に示すように、第３のレジスト層４ＸＢ（第３のレジストパターン４ＸＢｐ）をエッチングマスクとして遮光層３を選択的にエッチングした後、第３のレジスト層４ＸＢを除去し、ハーフトーン型位相シフトマスク（フォトマスク）９Ｘが完成する。

なお、ここでは、メインパターン５及びモニタパターン６を中心に説明しているが、光透過部として形成されるマスク識別用のバーコードパターン８１，マスク識別用のナンバリングパターン８２，ウェーハ露光装置用のフィディシャルパターン８３は、メインパターン５と同様の工程を経て形成される。
なお、その他の詳細な説明は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。

したがって、本実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によれば、ネガタイプハーフトーン型位相シフトマスクフォトマスクにおいても、上述の第１実施形態のものと同様に、最終的に製造されるフォトマスク９Ｘにモニタパターン６を残さなくても良いため、フレアによる影響などのモニタパターンがフォトマスク上に残っていることによる不具合を考慮することなく、フォトマスクの精度保証や管理を行なう上で必要なパターンを自由にレイアウトできるようになるという利点がある。これにより、フォトマスクの精度保証の信頼性や例えばマスクの傾向などの管理のためのモニタの信頼性を十分に確保できるようになる。この結果、従来よりも信頼性が高く、十分な精度を有するフォトマスクを実現できるようになる。
［その他］
なお、上述の各実施形態では、２層の金属層を有するハーフトーン型位相シフトマスクを例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、２層以上の金属層を有するフォトマスクであれば良い。

例えば、透過部（例えば石英基板）と遮光部（例えばクロム）とからパターンを形成するバイナリーマスクであって、遮光部上に金属層（選択的にエッチング可能な金属膜）を有するもの（即ち、２層の金属層を有するバイナリーマスク）であっても良い。また、上述の実施形態のハーフトーン型位相シフトマスクの遮光層上に金属層（選択的にエッチング可能な金属膜）を有するもの（即ち、３層の金属層を有するハーフトーン型位相シフトマスク）であっても良い。これらのマスクは、遮光層のエッチングにレジストではなく、金属膜を用いるハードマスク型フォトマスクである。

また、上述の実施形態では、本発明をフォトマスクの製造方法に適用した例を説明しているが、本発明は、フォトマスクのモニタ方法として構成することもできる。
この場合、フォトマスクのモニタ方法を、モニタパターンをフォトマスク製造プロセスの途中で測定するように構成する。
つまり、まず、基板１上に２層以上の金属層２，３を形成する。次に、２層以上の金属層２，３のうち最終的にマスクパターンが形成される最下層２以外の１層以上の金属層３にメインパターン５及びモニタパターン６（位置精度保証用モニタパターン６Ａ、寸法精度保証用モニタパターン６Ｂ）を形成する。このため、最下層２以外の１層以上の金属層３は選択的にエッチング可能な材料によって形成している。そして、この状態で、モニタパターン６を測定する。そして、このモニタパターン６の測定結果を、メインパターン５の精度保証やフォトマスクの管理のために用いる。

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く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
（付記１）
基板上に２層以上の金属層を形成し、
前記２層以上の金属層のうち最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、
前記モニタパターンを測定し、
前記モニタパターンの測定後、前記モニタパターンを除去し、前記メインパターンを最下層の金属層に形成して、２層以上の金属層からなるフォトマスクを製造することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。

（付記２）
前記２層以上の金属層が、ハーフトーン位相シフト層、遮光層を含むことを特徴とする、付記１記載のフォトマスクの製造方法。
（付記３）
前記２層以上の金属層が、遮光層及び選択的にエッチング可能な金属層からなることを特徴とする、付記１記載のフォトマスクの製造方法。

（付記４）
前記最下層以外の１層以上の金属層にエッチングによってメインパターン及びモニタパターンを形成することを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
（付記５）
前記最下層以外の１層以上の金属層に形成されたメインパターンをマスクとして、前記最下層の金属層をエッチングして、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成することを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。

（付記６）
前記モニタパターンの測定後、前記メインパターンを覆わずに前記モニタパターンを覆うように形成されたマスクを用いて、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成し、
その後、前記モニタパターンを除去して、ポジタイプフォトマスクを製造することを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。

（付記７）
前記モニタパターンの測定後、前記モニタパターンを除去し、
その後、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成して、ネガタイプフォトマスクを製造することを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。

（付記８）
前記モニタパターンは、位置精度保証用モニタパターンであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
（付記９）
前記モニタパターンは、寸法精度保証用モニタパターンであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。

（付記１０）
付記１〜９のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスクを用いてパターン転写を行なう工程を含むことを特徴とする、デバイスの製造方法。
（付記１１）
基板上に２層以上の金属層を形成し、
前記２層以上の金属層のうち最終的にマスクパターンが形成される最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、
前記モニタパターンを測定することを特徴とする、フォトマスクのモニタ方法。

（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第１実施形態にかかるフォトマスクの製造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるフォトマスクの製造方法においてモニタパターンが形成されている状態を示す模式的平面図である。 本発明の第１実施形態にかかるフォトマスクの製造方法によって製造されるフォトマスクを示す模式的平面図である。 （Ａ）〜（Ｌ）は本発明の第１実施形態にかかるデバイスの製造方法を説明するための模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の第２実施形態にかかるフォトマスクの製造方法を説明するための模式的断面図である。 従来のモニタパターンのレイアウトの一例を示す模式的平面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１ 透明基板（合成石英基板）
２ ハーフトーン位相シフト層
３ 遮光層
３ｐ，３Ｘｐ 遮光パターン
４，４Ｘ 第１のレジスト層
４ｐ，４Ｘｐ 第１のレジストパターン
４Ａ，４ＸＡ 第２のレジスト層
４Ａｐ，４ＸＡｐ 第２のレジストパターン
４Ｂ，４ＸＢ 第３のレジスト層
４Ｂｐ，４ＸＢｐ 第３のレジストパターン
５ 回路パターン（メインパターン）
６ モニタパターン
６Ａ 位置精度保証用モニタパターン
６Ｂ 寸法精度保証用モニタパターン
７ 有効転写領域
８ 回路パターン領域
９，９Ｘ ハーフトーン型位相シフトマスク（フォトマスク）
１０ シリコン基板（ウェーハ）
１２ 素子分離領域
１４ 犠牲酸化膜
１６ フォトレジスト膜
１８，２０，２２ ｐ型不純物拡散領域
２４ フォトレジスト膜
２６，２８，３０ ｎ型不純物拡散領域
３２ ゲート絶縁膜
３４ｎ，３４ｐ ゲート電極
３６ フォトレジスト膜
３８ ｎ型不純物拡散領域
４０ ｐ型ポケット領域
４２ フォトレジスト膜
４４ ｐ型不純物拡散領域
４６ ｎ型ポケット領域
４８ 側壁絶縁膜
５０ フォトレジスト膜
５２ ｎ型不純物領域
５４ フォトレジスト膜
５６ ｐ型不純物領域
５８ ｐ型ウェル
６０ ｎ型ソース／ドレイン領域
６２ ｎ型ウェル
６４ ｐ型ソース／ドレイン領域
６６ シリコン窒化膜
６８ 層間絶縁膜
７０ 反射防止膜
７４ フォトレジスト膜
８１ マスク識別用のバーコードパターン
８２ マスク識別用のナンバリングパターン
８３ フィディシャルパターン

Claims (10)

1. 基板上に２層以上の金属層を形成し、
   前記２層以上の金属層のうち最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、
   前記モニタパターンを測定し、
   前記モニタパターンの測定後、前記モニタパターンを除去した後に前記メインパターンを最下層の金属層に形成して、又は、前記メインパターンを最下層の金属層に形成した後に前記モニタパターンを除去して、２層以上の金属層からなるフォトマスクを製造することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
2. 前記２層以上の金属層が、ハーフトーン位相シフト層、遮光層を含むことを特徴とする、請求項１記載のフォトマスクの製造方法。
3. 前記２層以上の金属層が、遮光層及び選択的にエッチング可能な金属層からなることを特徴とする、請求項１記載のフォトマスクの製造方法。
4. 前記最下層以外の１層以上の金属層にエッチングによってメインパターン及びモニタパターンを形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
5. 前記最下層以外の１層以上の金属層に形成されたメインパターンをマスクとして、前記最下層の金属層をエッチングして、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
6. 前記モニタパターンの測定後、前記メインパターンを覆わずに前記モニタパターンを覆うように形成されたマスクを用いて、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成し、
   その後、前記モニタパターンを除去して、ポジタイプフォトマスクを製造することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
7. 前記モニタパターンの測定後、前記モニタパターンを除去し、
   その後、前記メインパターンを前記最下層の金属層に形成して、ネガタイプフォトマスクを製造することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
8. 前記モニタパターンは、位置精度保証用モニタパターン又は寸法精度保証用モニタパターンであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフォトマスクの製造方法によって製造されたフォトマスクを用いてパターン転写を行なう工程を含むことを特徴とする、デバイスの製造方法。
10. 基板上に２層以上の金属層を形成し、
    前記２層以上の金属層のうち最終的にマスクパターンが形成される最下層以外の１層以上の金属層にメインパターン及びモニタパターンを形成し、
    前記モニタパターンを除去し、前記メインパターンを最下層の金属層に形成する各工程を含み、
    前記モニタパターンを形成した後、前記モニタパターンを除去する前に、前記モニタパターンを測定することを特徴とする、フォトマスクのモニタ方法。

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