(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、
遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、
この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、
この第１の予測工程の予測結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、
この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第２の予測工程と、
前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、
この第２の測定工程の測定結果と前記第２の予測工程の予測結果とを比較し、前記遮光膜を成膜された基板が前記所望の平坦度であるか否かを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする露光マスク基板製造方法。
【請求項２】
前記第２の予測工程は、所定の被覆率で前記遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の遮光膜成膜後の平坦度を予測することを特徴とする請求項１に記載の露光マスク基板製造方法。
【請求項３】
前記所望の平坦度は、前記基板を前記露光装置にチャックした後の前記基板の主面中央部領域の平坦度が、所定値以下であるための前記基板の遮光膜成膜後の平坦度であることを特徴とする請求項１または２に記載の露光マスク基板製造方法。
【請求項４】
基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、
遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、
この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、
この第１の予測工程の予測結果から、第１の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第１の選択工程と、
この第１の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、
この第２の測定工程の測定結果から、前記遮光膜を成膜した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第２の予測工程と、
この第２の予測工程の予測結果から、第２の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第２の選択工程と、
を有することを特徴とする露光マスク基板製造方法。
【請求項５】
前記第２の予測工程は、所定の被覆率で前記遮光膜を成膜した後の前記基板の平坦度を予測することを特徴とする請求項４に記載の露光マスク基板製造方法。
【請求項６】
基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板により露光マスクを製造する露光マスク製造方法おいて、
遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、
この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、
この第１の予測工程の予測結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、
この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第２の予測工程と、
前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、
この第２の測定工程の測定結果と前記第２の予測工程の予測結果とを比較し、前記遮光膜を成膜された基板が前記所望の平坦度を満足すると判定されたとき前記基板に所望のパターンを形成して露光マスクを製造することを特徴とする露光マスク製造方法。
【請求項７】
基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板により露光マスクを製造する露光マスク製造方法において、
遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、
この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、
この第１の予測工程の予測結果から、第１の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第１の選択工程と、
この第１の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の遮光膜成膜後の平坦度を測定する第２の測定工程と、
この第２の測定工程の測定結果から、前記遮光膜を成膜した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第２の予測工程と、
この第２の予測工程の予測結果から、第２の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第２の選択工程と、
この第２の選択工程で選択された前記基板に所望のパターンを形成して露光マスクを製造することを特徴とする露光マスク製造方法。
【請求項８】
前記第２の予測工程は、所定の被覆率で前記遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の遮光膜成膜後の平坦度を予測することを特徴とする請求項６または７に記載の露光マスク製造方法。
【請求項９】
前記所望の平坦度は、前記基板を前記露光装置にチャックした後の前記基板の主面中央部領域の平坦度が、所定値以下であるための前記基板の遮光膜成膜後の平坦度であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の露光マスク製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載の露光マスク製造方法により製造された露光マスクを露光装置にチャックし、
前記露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、前記パターンの像を所定の基板上に転写させることを特徴とする半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光マスク基板製造方法、露光マスク製造方法、及び半導体装置製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。半導体デバイスの微細化が進むに連れ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、デバイスの設計ルールは０．１μｍにまで微細化し、制御しなければならないパターン寸法は１０ｎｍ以下と極めて厳しい精度が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような中、パターン形成工程の高精度化を妨げている要因として、リソグラフィ工程に用いられるフォトマスクの平坦度の問題がある。微細化に伴いリソグラフィ工程での焦点裕度が少なくなる中で、フォトマスクの平坦度が無視できなくなっている。
【０００４】
フォトマスクの平坦度は、露光装置にチャックした場合のフォトマスクの形状を予めシミュレーションにより予測することで、実際に用いられる状態での管理が可能になる。これにより、従来の平坦度の予測を行わない場合と比較して、フォトマスクの平坦度による問題は減少している。
【０００５】
しかしながら、シミュレーションにより予測されたフォトマスクの形状と、実際に露光装置にチャックされたフォトマスクの形状とが一致しない場合があることが問題となっている。これは、フォトマスク上に形成されている遮光体膜に内部応力が存在するため、開口率の大きいパターンを有するフォトマスクの場合、エッチングにより遮光体が除去されることで生じる応力の開放が、マスクの平坦度を変化させていたことが原因であった。
【０００６】
本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を製造することが可能な露光マスク基板製造方法を提供することにある。
【０００７】
また本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクを製造することが可能な露光マスク製造方法を提供することにある。
【０００８】
また本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクにより半導体装置を製造することが可能な半導体装置製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明の露光マスク基板製造方法、露光マスク製造方法、及び半導体装置製造方法は以下の如く構成されている。
【００１０】
本発明の露光マスク基板製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、この第１の予測工程の予測結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第２の予測工程と、前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の測定結果と前記第２の予測工程の予測結果とを比較し、前記遮光膜を成膜された基板が前記所望の平坦度であるか否かを判定する判定工程と、を有する。
【００１１】
本発明の露光マスク基板製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、この第１の予測工程の予測結果から、第１の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第１の選択工程と、この第１の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の測定結果から、前記遮光膜を成膜した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第２の予測工程と、この第２の予測工程の予測結果から、第２の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第２の選択工程と、を有する。
【００１２】
本発明の露光マスク製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板により露光マスクを製造する露光マスク製造方法おいて、遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、この第１の予測工程の予測結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を成膜した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第２の予測工程と、前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の測定結果と前記第２の予測工程の予測結果とを比較し、前記遮光膜を成膜された基板が前記所望の平坦度を満足すると判定されたとき前記基板に所望のパターンを形成して露光マスクを製造する。
本発明の露光マスク製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板により露光マスクを製造する露光マスク製造方法において、遮光膜を成膜する前の少なくとも１つの基板の平坦度を測定する第１の測定工程と、この第１の測定工程の測定結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第１の予測工程と、この第１の予測工程の予測結果から、第１の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第１の選択工程と、この第１の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を成膜する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を成膜された前記基板の遮光膜成膜後の平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の測定結果から、前記遮光膜を成膜した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第２の予測工程と、この第２の予測工程の予測結果から、第２の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第２の選択工程と、この第２の選択工程で選択された前記基板に所望のパターンを形成して露光マスクを製造する。
【００１３】
本発明の半導体装置製造方法は、上記露光マスク製造方法により製造された露光マスクを露光装置にチャックし、前記露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、前記パターンの像を所定の基板上に転写させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の概要は、Ｃｒ及びハーフトーン（ＨＴ）膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第１の測定工程と、石英基板上に遮光体膜を形成した基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能な遮光体膜形成後の主面平坦度をシミュレーションする工程と、実際に遮光体膜を石英基板上に形成した後に基板の主面平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の結果とシミュレーションの結果とを比較して、所望の平坦度を得ることが可能かどうかを判断する工程とを含む。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る露光マスク基板（マスクブランクス）製造工程を示すフローチャートである。以下、図１と後述する表１，２とを基に、第１の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【００１７】
表１は、１０枚の石英基板（ガラス基板）（Ａ〜Ｊ）の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、６インチ角（１５２ｍｍ角）で厚さが約６ｍｍである。
【００１８】
【表１】
0003673263.tif 000002
【００１９】
まず、ステップＳ１０１で、各石英基板（Ａ〜Ｊ）における１４８ｍｍ角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Ｔｒｏｐｅｌ社のＵｌｔｒａＦｌａｔを用いた。次に、ステップＳ１０２で、平坦度を測定した１０枚の石英基板（Ａ〜Ｊ）のうち、１４８ｍｍ角領域の平坦度が凸形状（マスク中央部がマスク周辺部よりも高い）をなす９枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ〜Ｊ）を選択し、さらにその中で基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下の８枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ，Ｉ）を選択した。
【００２０】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である８枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック（真空チャック）する前の平坦度が０．３μｍを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００２１】
次に、ステップＳ１０３で、この８枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ，Ｉ）に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップＳ１０４で、８枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である７枚（Ａ〜Ｆ，Ｈ）を選択した。
【００２２】
表２は、選択された７枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ）における遮光体膜形成後の平坦度の予測、測定結果を示している。
【００２３】
【表２】
0003673263.tif 000003
【００２４】
さらに、ステップＳ１０５で、この７枚の各石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ）に対して、遮光体膜形成後の基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度の上限を、図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この上限は、石英基板に遮光体膜を形成し、マスクステージにチャックした後の基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度が、レンジで０．３μｍ以下であるための条件を示している。すなわち、この上限以下が遮光体膜形成後の基板の所望の平坦度である。
【００２５】
次に、ステップＳ１０６で、前述の７枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ）に対して、基板主面にＭｏＳｉＯＮからなるＨＴ膜を成膜し、その上にＣｒ膜を成膜して、ステップＳ１０７で、各基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップＳ１０８で、７枚の石英基板（Ａ〜Ｆ，Ｈ）のうち、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である６枚の石英基板（Ａ〜Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈ）を選択した。
【００２６】
さらに、ステップＳ１０９で、この６枚の石英基板（Ａ〜Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈ）に対して、その成膜後の平坦度の測定結果と上記シミュレーションによる予測結果とを比較し、基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度が前述のシミュレーションにより得た上限以内であるか否かを判定した。その結果から、ステップＳ１１０で、６枚の石英基板（Ａ〜Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｈ）のうち、前記上限以内である４枚の石英基板（Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ）を選択した。この４枚の石英基板は、その主面平坦度が前述のシミュレーションにより得た上限以内にあり、チャック後に所望の平坦度を得ることが可能であると考えられる。
【００２７】
その後、ステップＳ１１１で、この４枚の石英基板（Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ）の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【００２８】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である６枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が０．３μｍを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００２９】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した４枚の露光マスク基板に対して、電子ビーム描画装置（ＮＦＴ製ＥＢＭ４０００）により、開口率が異なる４種類のパターンをそれぞれ描画した後、べ一ク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置（ＵＮＡＸＩＳ社製ＶＬＲ−Ｇ３）により、Ｃｒ膜及びＨＴ膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、ＨＴ膜上のＣｒ膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる４枚のＨＴマスクを形成した。これら、４枚の露光マスクの開口率は、それぞれ５％、４０％、７０％、９５％となっている。
【００３０】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が０．３μｍ以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリングラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【００３１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の概要は、Ｃｒ及びハーフトーン（ＨＴ）膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第１の測定工程と、石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第１のシミュレーション工程と、この第１のシミュレーション工程の結果から石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する工程と、この判断工程にて所望の主面平坦度を得ることが可能と判明した石英基板に遮光体膜を形成する遮光体膜形成工程と、この遮光体膜付き基板の主面平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の結果から遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第２のシミュレーション工程と、この第２のシミュレーション工程の結果から遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する判断工程とを含む。
【００３２】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図２と後述する表３，４とを基に、第２の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【００３３】
表３は、１０枚の石英基板（Ｋ〜Ｔ）の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、６インチ角（１５２ｍｍ角）で厚さが約６ｍｍである。
【００３４】
【表３】
0003673263.tif 000004
【００３５】
まず、ステップＳ２０１で、各石英基板（Ｋ〜Ｔ）における１４８ｍｍ角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Ｔｒｏｐｅｌ社のＵｌｔｒａＦｌａｔを用いた。次に、ステップＳ２０２で、平坦度を測定した１０枚の石英基板（Ｋ〜Ｔ）のうち、１４８ｍｍ角領域の平坦度が凸形状（マスク中央部がマスク周辺部よりも高い）をなす９枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ〜Ｔ）を選択し、さらにその中で基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下の８枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ〜Ｔ）を選択した。
【００３６】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である８枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック（真空チャック）する前の平坦度が０．３μｍを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００３７】
次に、ステップＳ２０３で、この８枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ〜Ｔ）に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップＳ２０４で、８枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である６枚（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）を選択した。
【００３８】
表４は、選択された６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）における遮光体膜形成後の平坦度の測定、予測結果を示している。
【００３９】
【表４】
0003673263.tif 000005
【００４０】
次に、ステップＳ２０５で、前述の６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）に対して、基板主面にＭｏＳｉＯＮからなるＨＴ膜を成膜し、その上にＣｒ膜を成膜して、ステップＳ２０６で、各基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップＳ２０７で、６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）のうち、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）を選択した。
【００４１】
さらに、ステップＳ２０８で、この５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップＳ２０９で、５枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である３枚（Ｋ，Ｌ，Ｔ）を選択した。
【００４２】
その後、ステップＳ２１０で、この３枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｔ）の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【００４３】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である５枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が０．３μｍを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００４４】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した３枚の露光マスク基板に対して、電子ビーム描画装置（ＮＦＴ製ＥＢＭ４０００）により、開口率が異なる３種類のパターンをそれぞれ描画した後、べ一ク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置（ＵＮＡＸＩＳ社製ＶＬＲ−Ｇ３）により、Ｃｒ膜及びＨＴ膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、ＨＴ膜上のＣｒ膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる３枚のＨＴマスクを形成した。これら、３枚の露光マスクの開口率は、それぞれ５％、５０％、９５％となっている。
【００４５】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が０．３μｍ以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【００４６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の概要は、Ｃｒ及びハーフトーン（ＨＴ）膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第１の測定工程と、所望の被覆率の範囲で石英基板上に遮光体膜を形成した基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能な遮光体膜形成後の主面平坦度をシミュレーションする工程と、実際に遮光体膜を石英基板上に形成した後に基板の主面平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の結果とシミュレーションの結果とを比較して、所望の平坦度を得ることが可能かどうかを判断する工程とを含む。
【００４７】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図３と後述する表５，６とを基に、第３の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【００４８】
表５は、１０枚の石英基板（Ａ〜Ｊ）の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、６インチ角（１５２ｍｍ角）で厚さが約６ｍｍである。
【００４９】
【表５】
0003673263.tif 000006
【００５０】
まず、ステップＳ３０１で、各石英基板（Ａ〜Ｊ）における１４８ｍｍ角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Ｔｒｏｐｅｌ社のＵｌｔｒａＦｌａｔを用いた。次に、ステップＳ３０２で、平坦度を測定した１０枚の石英基板（Ａ〜Ｊ）のうち、１４８ｍｍ角領域の平坦度が凸形状（マスク中央部がマスク周辺部よりも高い）をなす１０枚の石英基板（Ａ〜Ｊ）を選択し、さらにその中で基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下の９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）を選択した。
【００５１】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である９枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック（真空チャック）する前の平坦度が０．３μｍを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００５２】
表６は、選択された９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）における遮光体膜形成後の平坦度の予測、測定結果を示している。
【００５３】
【表６】
0003673263.tif 000007
【００５４】
さらに、ステップＳ３０３で、この９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）に対して、基板主面に遮光体膜を形成した後の基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度の範囲を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この範囲は、石英基板に遮光体膜を被覆率５０％〜１００％の範囲で形成し、マスクステージにチャックした後の基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度が、レンジで０．３μｍ以下であるための条件を示している。すなわち、この範囲が遮光体膜形成後の基板の所望の平坦度である。
【００５５】
次に、ステップＳ３０４で、前述の９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）に対して、基板主面にＭｏＳｉＯＮからなるＨＴ膜を成膜し、その上にＣｒ膜を成膜して、ステップＳ３０５で、各基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップＳ３０６で、９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）のうち、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）を選択した。
【００５６】
さらに、ステップＳ３０７で、この９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）に対して、その成膜後の平坦度の測定結果と上記シミュレーションによる予測結果とを比較し、基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度が前述のシミュレーションにより得た範囲内であるか否かを判定した。その結果から、ステップＳ３１０で、９枚の石英基板（Ａ〜Ｉ）のうち、前記範囲内である７枚の石英基板（Ａ〜Ｃ，Ｅ〜Ｈ）を選択した。この７枚の石英基板は、その主面平坦度が前述のシミュレーションにより得た範囲内にあり、チャック後に所望の平坦度を得ることが可能であると考えられる。
【００５７】
その後、ステップＳ３１１で、この７枚の石英基板（Ａ〜Ｃ，Ｅ〜Ｈ）の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【００５８】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である９枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が０．３μｍを超えるものは、露光装置にチャックした後のマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００５９】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した７枚の露光マスク基板のうち３枚に対して、電子ビーム描画装置（ＮＦＴ製ＥＢＭ４０００）により、開口率が異なる４種類のパターンをそれぞれ描画した後、ベーク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置（ＵＮＡＸＩＳ社製ＶＬＲ−Ｇ３）により、Ｃｒ膜及びＨＴ膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、ＨＴ膜上のＣｒ膜をウェットエッチングにより除去し、開口率の異なる３枚のＨＴマスクを形成した。これら、３枚の露光マスクの遮光体被覆率は、それぞれ５０％、７０％、９５％となっている。
【００６０】
次に、各露光マスクに対して、ウェハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が０．３μｍ以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【００６１】
本第３の実施の形態では、所望の遮光体被覆率が５０％〜１００％である場合を示したが、０％〜５０％など０％の遮光体被覆率が含まれる場合は、まず遮光体形成前の石英基板の平坦度測定結果からウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの石英基板の平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測し、チャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度が所望の平坦度になる石英基板を選択し、その石英基板に対して遮光体膜を形成することも可能である。
【００６２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態の概要は、Ｃｒ及びハーフトーン（ＨＴ）膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第１の測定工程と、石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第１のシミュレーション工程と、この第１のシミュレーション工程の結果から石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する工程と、この判断工程にて所望の主面平坦度を得ることが可能と判明した石英基板に遮光体膜を形成する遮光体膜形成工程と、この遮光体膜付き基板の主面平坦度を測定する第２の測定工程と、この第２の測定工程の結果から所望の遮光体被覆率の範囲の遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第２のシミュレーション工程と、この第２のシミュレーション工程の結果から遮光体膜付き石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する判断工程とを含む。
【００６３】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図２と後述する表７，８とを基に、第２の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【００６４】
表７は、１０枚の石英基板（Ｋ〜Ｔ）の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、６インチ角（１５２ｍｍ角）で厚さが約６ｍｍである。
【００６５】
【表７】
0003673263.tif 000008
【００６６】
まず、ステップＳ４０１で、各石英基板（Ｋ〜Ｔ）における１４８ｍｍ角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Ｔｒｏｐｅｌ社のＵｌｔｒａＦｌａｔを用いた。次に、ステップＳ４０２で、平坦度を測定した１０枚の石英基板（Ｋ〜Ｔ）のうち、１４８ｍｍ角領域の平坦度が凸形状（マスク中央部がマスク周辺部よりも高い）をなす９枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ〜Ｔ）を選択し、さらにその中で基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下の８枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ〜Ｔ）を選択した。
【００６７】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である８枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック（真空チャック）する前の平坦度が０．３μｍを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００６８】
次に、ステップＳ４０３で、この８枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ〜Ｔ）に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップＳ４０４で、８枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である６枚（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）を選択した。
【００６９】
表８は、選択された６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）における遮光体膜形成後の平坦度の測定、予測結果を示している。
【００７０】
【表８】
0003673263.tif 000009
【００７１】
次に、ステップＳ４０５で、前述の６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）に対して、基板主面にＭｏＳｉＯＮからなるＨＴ膜を成膜し、その上にＣｒ膜を成膜して、ステップＳ４０６で、各基板主面１４８ｍｍ角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップＳ４０７で、６枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｎ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）のうち、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）を選択した。
【００７２】
さらに、ステップＳ４０８で、この５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）に対して、遮光体被覆率が０％〜５０％の場合に、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップＳ４０９で、５枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）を選択した。
【００７３】
その後、ステップＳ４１０で、この５枚の石英基板（Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｒ，Ｔ）の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【００７４】
ここで、基板主面中央部１３２ｍｍ角領域の平坦度がレンジで０．３μｍ以下である５枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が０．３μｍを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【００７５】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した５枚の露光マスク基板のうち３枚に対して、電子ビーム描画装置（ＮＦＴ製ＥＢＭ４０００）により、開口率が異なる３種類のパターンをそれぞれ描画した後、ベーク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置（ＵＮＡＸＩＳ社製ＶＬＲ−Ｇ３）により、Ｃｒ膜及びＨＴ膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、ＨＴ膜上のＣｒ膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる３枚のＨＴマスクを形成した。これら、３枚の露光マスクの開口率は、それぞれ５％、３０％、５０％となっている。
【００７６】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が０．３μｍ以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【００７７】
また、各実施の形態で述べた露光マスク基板製造工程により製造された露光マスク基板を用いて製造した露光マスクを露光装置にチャックし、この露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、このパターンの像を所定の基板上に転写させることで、半導体装置を製造することができる。
【００７８】
このように上記実施の形態によれば、遮光体を成膜する前の基板の平坦度計測データから、チャック後の平坦度シミュレーションを行い、所望の平坦度を有する基板を選択し、次に、基板に遮光体が成膜された場合に所望の平坦度を有するための遮光体成膜後の平坦度を見積り、実際に基板に遮光体を成膜した後に、その基板が見積った前記平坦度を満足するか否か判断し、満足する基板を露光マスク基板として用いる。この方法により製作した露光マスクを用いてウエハを露光することにより、従来よりも格段にかつ確実に焦点裕度を大きくすることが可能になる。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、遮光体はＭｏＳｉＯＮやＣｒに限ることは無く、Ｔａ化合物や窒化シリコン化合物などでもよい。さらに、基板も石英基板に限ることなく、シリコン基板等でも良く、電子ビーム露光用マスク基板でもよい。また、上記ステップＳ１０５及びＳ３０３では、基板を１種類のマスクステージにチャックする場合に限らず、２種類以上のマスクステージにチャックする場合に対しても所望の平坦度が得られるようにシミュレーションすることが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を製造することが可能な露光マスク基板製造方法を提供できる。
【００８１】
また本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクを製造することが可能な露光マスク製造方法を提供できる。
【００８２】
また本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクにより半導体装置を製造することが可能な半導体装置製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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