(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基体と、上記透光性基体上に設けられ露光光を減光し該露光光の位相をシフトさせる位相シフト膜パターンと、上記位相シフト膜パターンの外側周辺の上記透光性基体の上部表面を部分的に覆うレジスト膜とを有し、
上記レジスト膜の上記露光光に対する消衰係数が０．１以下であることを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】
前記レジスト膜はネガ型のレジスト膜であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項３】
前記位相シフト膜は上記露光光を１８０°の奇数倍位相シフトすることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
前記レジスト膜は露光処理され現像された後熱処理されたものであることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
上記レジスト膜は上記透光性基体の周縁部表面を除く上記位相シフト膜上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
上記位相シフト膜パターン及びその周辺の上記レジスト膜がペリクルによって覆われていることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項７】
上記レジスト膜の膜厚が上記位相シフト膜の膜厚より厚いことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、半導体集積回路装置、超電導装置、マイクロマシーン、電子デバイス等の微細デバイスの製造に用いるホトマスク、特に微細パターン形成に適したハーフトーン位相シフトマスク、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の製造においては、微細パターンを半導体ウエハ上に転写する方法としてリソグラフィ技術が用いられる。リソグラフィ技術においては主に投影露光装置が用いられ、投影露光装置に装着したホトマスクのパターンを半導体ウエハ上に転写してデバイスパターンを形成する。解像度の高い露光装置の露光領域はウエハ２１の大きさより小さいため、ウエハ上面図を図２に示すように複数のショットに分けステップあるいはスキャン送りをして複数のチップ２２を露光する。その露光の際、チップを切り出すためのスクライブエリア２３がチップの周囲に用意される。
【０００３】
近年、デバイスの高集積化、デバイス動作速度の向上要求に答えるため形成すべきパターンの微細化が進められている。このような背景の下、パターン形成に用いられる露光装置の露光光の短波長化が図られている。また、ハーフトーン位相シフト法という露光方法が使用されている。ハーフトーン位相シフトマスクは露光光を減光し、その位相をシフトさせる半透明な膜（ハーフトーン膜と呼ぶ）を透光性基体上に形成したマスクである。その膜の露光光に対する透過率は通常１％から２５％の範囲内が望ましいとされている。またこの膜を透過する露光光はこの膜がない場合に対して位相に差が生じるように調整されている。最も高い解像性能を引きだす位相差は１８０度及びその奇数倍であるが、１８０度の前後９０度に収まっていれば解像向上効果がある。ハーフトーンマスクを用いると一般に解像度が５％から２０％程度向上することが知られている。
【０００４】
チップ露光を行なう際、パターン形成部に隣のショットの外枠領域の一部が重なって露光される。遮光膜がＣｒ等の十分な遮光性を有するホトマスクでは外枠領域を透過する光が十分小さいため問題にはならないが、ハーフトーンマスクでは外枠領域はハーフトーン膜であって完全な遮光物となっていない。このため減光されながらもこの部分を透過する光が形成すべきパターンに重畳され、重畳された部分では露光されるレジストの膜べりが生じたり解像度が低下するといった問題が生じる。そこで従来はＣｒからなる遮光膜を外枠領域に形成してこの問題に対処してきた。このＣｒからなる遮光膜のことをＣｒ遮光帯と呼ぶ。
【０００５】
図３にそのＣｒ遮光帯を有するマスクの構造を示す。図３の（ａ）はマスクの平面図であり、図３の（ｂ）はＡ−Ａ'線に沿ったマスクの断面図である。転写すべき所望のパターン３１はハーフトーン膜からなるチップフィールド（パターン形成領域であって半導体装置製造の場合は回路形成領域に相当する）３２に配置されている。チップフィールド３２の外側のフィールドにはＣｒ遮光膜３３が全面に被着されている。３６は透光性基体である。
【０００６】
このチップフィールド３２内のパターンが露光によってウエハに転写され、図２のチップ２２が形成される。このときＣｒ膜３３が被着されていないとチップフィールド内の外周部付近の領域３４で重なり露光が起こる。これは、通常露光装置に露光領域の大きさを変える機構としてマスキングブレードが備えられているものの、その位置決め精度が５０μｍ程度と低く、かつマスキングブレードがシャープな遮光特性を有しておらず、周辺に露光カブリが生じるためである。この多重露光によってチップフィールド内の外周部付近に解像不良が発生する。一方、図３のようにＣｒ膜３３が外周部全面に被着されているとシャープに遮光されるためこのような問題は起こらない。
【０００７】
また、Ｃｒ遮光帯に代わる方法として、露光装置の解像度より微細な密集グレーティングパターンやチェッカパターンをハーフトーン膜に刻み、回折現象を利用してこの部分の露光光に対する透過率を十分下げるというハーフトーン遮光帯法が提案されている。この方法は特開平６−１７５３４７号公報に記載されている。
【０００８】
なお、ハーフトーン位相シフトに関する記載としては、例えば特開平５−１８１２５７号公報などがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図４に本発明者等の試作実験によるＣｒ遮光帯を用いたハーフトーン位相シフトマスクの作製工程を示す。まず図４の（ａ）に示すように石英ガラス４０上にハーフトーン膜４１、Ｃｒ膜４２、及びレジスト膜４３を順次被着し、所望のパターンを露光（４４）する。なお、このＣｒ膜４２はスパッタ技術によって形成した。次に、現像を行なって図４の（ｂ）に示すようにレジストパターン４３'を形成する。次に、図４の（ｃ）に示すように露出したＣｒ膜４２およびハーフトーン膜４１を順次エッチングし、Ｃｒパターン４２'およびハーフトーン膜パターン４１'を形成する。図４の（ｄ）に示すようにレジスト４３'を除去した後、図４の（ｅ）に示すように再度レジスト４５を塗布し、チップフィールドを露光（４６）する。現像を行なって図４の（ｆ）に示すようにレジストパターン４５'を形成し、レジストでマスクされていない場所のＣｒをエッチングによって除去し図４の（ｇ）に示すようにＣｒパターン４２”を形成する。最後に、レジスト４５'を除去して図４の（ｈ）に示すようなハーフトーン位相シフトマスク（これは図３の（ｂ）に相当する）を形成する。
【００１０】
上記の試作実験から本発明者等は以下の課題を見いだした。即ち、従来のＣｒ遮光帯を用いたハーフトーン位相シフトマスクはハーフトーン膜に加えＣｒ膜が被着された構造であるため、（１）マスクの製造工程数が多く、コスト面で課題がある。（２）工程数が多いことに加え、Ｃｒ膜のスパッタ成膜やエッチングといった異物欠陥を発生しやすい工程があるためマスク製造歩留まりが低いという課題がある。（３）図４の（ｆ）から（ｇ）の工程で微細パターンのハーフトーン位相シフト膜を被覆しているＣｒ膜を除去する際にハーフトーン膜が一部不均一にエッチングされるので位相制御性が低下する、更にはパターン寸法精度が低下するという課題がある。（４）ハーフトーン材料として、一方ではＣｒとエッチング選択比の取れる材料を選ばなければならず、他方ではＣｒとハーフトーン膜を重ねて寸法精度高くエッチングしなければならず、その材料選択の幅が狭められて精度向上に限界があるという課題がある。露光光のエネルギーが上がり、露光光照射耐性が問題となるＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）やＦ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）用のマスクでこのハーフトーン膜の材料選択範囲の制限は特に大きな問題となる。
【００１１】
また、このように課題の多いＣｒ遮光帯ではなくハーフトーン遮光帯を用いたハーフトーン位相シフトマスクではマスクの製造工数は少ないが、多数の微細パターンを含むためマスク描画時間が大幅に増加し、またマスクの欠陥検査に時間を要するという課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、改良された微細パターンマスクを提供することである。
【００１３】
本発明の更に具体的な目的は、ハーフトーン位相シフトマスクを用いてステップアンドリピートのように微細パターンの外枠部に対して複数の重ね露光を行っても極めて正確に転写が行える改良された微細パターンマスクを提供することである。
【００１４】
更に、本発明の他の目的はそのような改良された微細パターンマスクを再現性よく安価に製造するためのマスクの製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００１６】
即ち、本発明の位相シフトマスクは透光性基体上に設けられ露光光を減光し該露光光の位相をシフトさせるハーフトーン膜からなる位相シフト膜パターンと、この位相シフト膜パターンが形成されたチップフィールドの外側に設けられ透光性基体の上部表面を部分的に覆うレジスト膜とを有しており、このチップフィールドの外側のレジスト膜が十分な遮光帯として働き、マスクパターンの転写時に多重露光される部分のウエハ上のレジスト膜べりや解像不良を有効に防止することができ、またＣｒ膜の被着や加工の問題がなくなるため、前記した課題が解決されるのである。
【００１７】
また、そのレジスト膜として露光された部分が残るネガ型のレジスト膜を用いた位相シフトマスクとすることによって、更にそのマスクの製造工程が簡略化される。
【００１８】
また、露光装置のステージ及び搬送系に接触する場所にはレジスト膜を存在させないために、マスクを構成する透光基板の周縁部表面にはレジスト膜を形成せずに、チップフィールドに近接した外周部に部分的に設けることによって、露光装置への実装時の問題を解決している。
【００１９】
また、そのために更に異物保護用のペリクルがペリクル枠を使ってマスク基板に貼り付けられており、マスク基板と接着するこのペリクル枠の終端部及びペリクルの外側にはレジスト膜が存在しないようにされている。
【００２０】
なお、通常のホトマスクの製造工程の簡略化および高精度化を目的として、例えば特開平５−２８９３０７号公報においては、マスクパターン自体をレジスト膜で形成する方法が開示されている。このマスクは露光光透過部と十分な遮光体からなるバイナリーマスクであり、外枠の重なり露光の問題が元々ないマスクであり、本発明とは根本的に異なるものである。
【００２１】
また、ハーフトーン位相マスクへのレジスト遮光体の適用としては特開平９−２１１８３７号公報があるが、これはチップフィールド内でのサブピーク転写を防止し、パターンエッジ部近傍のみハーフトーン化されたリムタイプのハーフトーンマスクを形成するものである。本発明はこの方法とは目的及び効果が異なるとともに、レジストが形成されている場所も異なる。また該公報ではリム部の幅の設定に制限が生じる。リム部以外の場所もハーフトーン化された本発明とは異なる。また該公報ではその製造工程上の制約から必然的にポジ型レジストを用いてハーフトーン膜上の遮光物を形成しているが、本発明ではネガ型レジストが有利であるという点でも全く異なるものである。
【００２２】
更にまた、この特開平９−２１１８３７号公報の場合には、レジストを微細パターンが入った回路パターンの部分に形成するため、マスク上のレジストの膜厚に制限が生じる。膜厚が厚いとレジストが壁となり、転写特性に悪影響が出る。具体的には転写パターン寸法精度のマスク寸法忠実度が下がり、限界解像度が下がる。この現象は特に斜入射照明や、ＮＡの高いレンズを用いたときに顕著に現れる。
【００２３】
それに対し、前述したように本発明ではレジストパターンを微細パターン部に形成するのではなく、ショット周辺の非パターン部即ち、チップフィールドの外側に形成するものなのでこのようなレジスト膜厚の制限はない。
【００２４】
さらに、本発明ではレジストの膜厚をハーフトーン膜の膜厚より厚くすることによりレジスト遮光帯の吸光度（消衰係数）を適度に抑えることを特徴としている。このようにする事により半導体集積回路装置等の回路パターンのように極めて微細なパターンの部分にレジストが僅かに残ったとしてもその残りが露光光量に変化を与えないため解像不良が発生することがない。また、例え解像に影響を与えるレベルまでレジスト残りが発生したとしても、後述するように通常の欠陥検査よりも簡便で検査速度の速い蛍光検査で容易に残り欠陥を検出する事が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、本発明の第１の実施の形態であるハーフトーン位相シフトマスクの望ましい構造を示した図１を用いて全体の構成を説明する。図１の（ａ）は本発明のハーフトーン位相シフトマスクを上面から見た平面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）におけるＡ−Ａ'線でのマスクの断面を示したものである。
【００２６】
１はハーフトーン膜、２は転写されるべき集積回路パターンが配置される領域であるチップフィールド、３は転写すべきパターン、６はレジスト膜からなる遮光帯、７はレチクルアライメントマーク、８は石英ガラスからなる透光性基体である。透光性基体は露光光に対する透過性を有する基体であればよい。
【００２７】
レジスト膜からなる遮光帯６の形状はチップフィールド２を完全に取り囲むように四角い帯状（即ち、ロの字状）に設けた方がウエハの周辺部のチップに対する遮光特性を確保するためにも好ましいが、これに限るものではなく、ステップアンドリピート時のマスクの重なりを考慮することによって、Ｌ字状又はＣ字状などにしてもよい。
【００２８】
また、レジスト膜６が露光装置のステージや搬送系に接触すると剥がれて異物欠陥の基となるため、それらと接触する部分にはレジスト膜を残さないことが望ましい。従って、レジスト膜６はチップフィールド２の外側に位置する透光性基体８やハーフトーン膜の上部の全面ではなく内側の一部に形成されており、複数のレチクルアライメントマーク７がそれらの残りの上部に形成されている。なお本例でのチップフィールド２の中にはマスク間の位置合わせを行うためのウエハマークも配置されている。
【００２９】
なお、図１ではマスク製造時の工程を意識してパターン形成面が上になっているが、露光装置にマスクを挿入するときには向きが上下反転し、パターン面が下になる。レジスト膜６が十分な遮光膜として働き、転写時多重露光される部分のウエハ上のレジスト膜べりや解像不良を防止することができる。Ｃｒ膜被着や加工の問題がなくなるため、前記した種々の課題は解決される。
【００３０】
次に、このマスクの製造工程を説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態のハーフトーン位相シフトマスクの製造方法を説明するための製造工程毎の断面図である。
【００３１】
まず、図５の（ａ）に示すように石英ガラスからなる透光性基体８上にハーフトーン膜５１を、さらにその上にレジスト膜５２を形成し、所望のパターンを露光（５３）した。
【００３２】
ここではハーフトーン膜５１としてＣｒＯｘＦｙ膜を用いたが、これは一例に過ぎずこの他に例えばＺｒＳｉｘＯｙ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＣｒＦｘ膜、ＭｏＳｉｘ等も用いることができる。また、ハーフトーン膜５１は位相シフト効果をだす上で単一層のみならず複数の層で形成されていてもよい。ハーフトーン位相シフト効果を出すためにハーフトーン膜５１の膜厚ｄは、露光光の波長をλ、 ハーフトーン膜５１の露光波長に対する屈折率をｎとしたときにλ／｛２（ｎ−１）｝ となるように設定した。この条件が最も転写パターンの解像度および露光裕度を引きだせる条件であるが、この条件に限定されるものではない。露光光に対する透過率は６％に設定した。但し、これも一実施条件に過ぎず、この条件に限定されるものではない。
【００３３】
次に、図５の（ｂ）に示すように現像を行ってレジストパターン５４を形成し、図５の（ｃ）に示すようにこのレジストパターン５４をマスクにハーフトーン膜５１の選択的エッチングを行った。
【００３４】
次に、図５の（ｄ）に示すようにレジスト５４を剥離除去して所望のパターン３が形成されたハーフトーン膜５１'を形成した。
【００３５】
その後、図５の（ｅ）に示すように透光性基体８の上部にネガ型レジスト膜５５を塗布してチップフィールド外の領域を露光（５６）した。ただし、この露光の際露光装置のステージや搬送系に接触するレジスト膜の部分は露光を行わなかった。基本的にはチップフィールドの外周部境界から露光装置のマスキングブレードで十分にカバーされる幅を持ったレジスト帯６が形成されるような露光を行えば十分である。この露光には電子線を用いたが、レーザ光等の光を用いてもよい。
【００３６】
ここではレジスト膜５５、６の厚さは３μｍとしたが、これは一例にすぎない。レジスト膜５５の塗布ムラを低減するために、レジスト膜５５の膜厚はハーフトーン膜５１の膜厚より厚くすることが有効であった。また膜厚の上限としては、ハーフトーン膜５１を含めて露光光に対する透過率が０．３％以下になる膜厚が望ましい。同じ場所に多重露光される回数が４回までであればハーフトーン膜を含めて露光光に対する透過率が１％以下になる膜厚が望ましい。
【００３７】
更に又、レジスト膜５５、６の露光光に対する光吸収としては消衰係数で表現して０．１以下であると効果的であった。光吸収が非常に大きいとマスク上にわずかに残ったレジストが遮光物となり異物欠陥となるからである。残さ（スカム）程度の残りでは転写欠陥に結びつかず、また転写欠陥に結びつくほどの膜厚では容易に異物検査できるレベルを種々調べた結果、消衰係数０．１以下にした方がよいという結論を得た。
【００３８】
その後、図５の（ｆ）に示すように現像を行ってレジストパターン６をハーフトーン膜５１'上に形成した。ハーフトーン膜５１'上の遮光体としてネガレジストを用いたため特別な処理を施す必要なくパターン露光領域の外のレジスト５５を除去できた。パターン露光領域の外にレジストが残っているとマスクを露光装置に装着するときにレジストが剥離して異物となり、転写欠陥が発生する。またネガ型レジストを用いると描画面積が小さくスループットも優れるという効果がある。ここで、ネガ型レジストとは、現像後、光が照射された部分のレジストが残るタイプのレジストのことをいう。
【００３９】
その後、熱処理を行ってレジストパターン６の遮光率を高め、また露光光照射耐性を高めた。架橋反応を起こすネガ型レジストを用いたため高温の熱処理でも形状変形することがないという効果があった。ここでは２２０℃の熱処理を行ったが、さらに温度を上げて２６０℃の熱処理とすることもできた。このような高温の熱処理を行っても遮光帯として必要な形状は保たれ、熱ダレするようなことはなかった。また、遠紫外光を照射しながら高温の熱処理を加えるとさらに照射や熱耐性を向上させることが可能となる。熱処理や遠紫外線照射処理を行なうとマスク露光を行なったときにこのレジストから出てくるガスや有機物の放出が減り、露光装置のレンズやマスクに貼り付けたペリクルに曇りが生じるという問題がなくなるという効果がある。
【００４０】
なお、本実施の形態で用いられるマスクにおいて、サブピーク転写を防止する目的で、チップフィールド内のハーフトーン膜上にも部分的にレジストパターンを形成しておいてもよい（簡略化のため図示省略）。
【００４１】
以上の本発明により、マスク製造工程数は図４の８工程から６工程に減少し、製造時間は約２／３になり、異物欠陥も減少したことからマスク製造歩留りが向上した。また位相制御性が４％から３％に向上し、寸法精度も５％向上した。
【００４２】
次に、本実施の形態での位相シフトマスクを用いて半導体ウエハの主表面にそのマスクパターンを転写するための縮小投影露光装置の一例を図７に示す。縮小投影露光装置の光源１５０１から発する露光光はフライアイレンズ１５０２、照明形状調整アパーチャ１５０３、コンデンサレンズ１５０４,１５０５およびミラー１５０６を介してマスク１５０７を照射する。マスク１５０７の上にはマスキングブレード１５２２が置かれていて露光エリアの大きさに応じてその開口の大きさを調整できるようにしてある。このマスク１５０７は、遮光パターンが形成された主面（第１の主面）を下方（半導体ウエハ１５０９側）に向けた状態で載置されている。したがって、上記露光光は、マスク１５０７の裏面（第２の主面）側から照射される。これにより、マスク１５０７上に描かれたマスクパターンは、投影レンズ１５０８を介して試料基板である半導体ウエハ１５０９上に投影される。マスク１５０７の第１の主面には、異物付着によるパターン転写不良を防止するためのペリクル１５１０が必要に応じて設けられている。なお、マスク１５０７はマスク位置制御手段１５１１で制御されたマスクステージ１５１２上に真空吸着され、位置検出手段１５１３により位置合わせされ、その中心と投影レンズの光軸との位置合わせが正確になされている。半導体ウエハ１５０９は，試料台１５１４上に真空吸着されている。試料台１５１４は、投影レンズ１５０８の光軸方向、すなわちＺ軸方向に移動可能なＺステージ１５１５上に載置され、さらにＸＹステージ１５１６上に搭載されている。Ｚステージ１５１５およびＸＹステージ１５１６は、主制御系１５１７からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段１５１８、１５１９によって駆動されるので，所望の露光位置に移動可能である。その位置はＺステージ１５１５に固定されたミラー１５２０の位置として、レーザ測長器１５２１で正確にモニタされている。位置検出手段１５１３には、例えばハロゲンランプが用いられている。
【００４３】
露光装置のステージや搬送系統に接触する部分にはレジスト膜が残らないようにマスク上のレジストを露光して除去しておき搬送によって生じる異物の発生を防止した。この処理がない場合には異物が発生し、転写欠陥を引き起こした。
【００４４】
本発明のマスクを本露光装置に装着し、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマでステップアンドスキャン露光を行ってウエハ上にそのマスクパターンを転写した。その結果、転写欠陥は発生せず、寸法精度は従来法に比べ約２％向上した。
【００４５】
なお、ここではＡｒＦエキシマレーザを用いたが、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を用いても同様の効果を得ることができた。波長が２００ｎｍよりも長いとレジスト膜の吸光度は低下し、遮光率が下がるが、（１）元々透過率の高くないハーフトーン膜上に形成されていること（２）レジスト熱処理により吸光度を高めたこと（３）寸法的に高い精度を求める必要がないレジスト遮光帯なので必要に応じて膜厚を厚くできること、により全く問題なく遠紫外線露光に対しても上記と同様の効果があった。また、さらにレジストパターン６の膜厚を厚くして例えば１０μｍとすれば紫外線露光に対しても上記効果があった。
【００４６】
また、レジスト遮光帯６はハーフトーン膜１上に形成され、露光光はハーフトーン膜１を介してレジスト遮光帯６に到達する。したがってレジスト膜６はハーフトーン膜１で減光されて露光されるためレジスト遮光帯６の耐光性は問題がなかった。
【００４７】
なお、本実施の形態１ではノボラック樹脂をベースポリマとしたネガ型レジストを用いたが、これに限らずフェノール樹脂をベースポリマとしたレジストも用いることができる。更にカーボンを含んだブラックマトリックスも用いることができる。このブラックマトリックスは強い耐光性を持つという特長がある。
【００４８】
（実施の形態２）
本実施の形態２においては、マスクのパターン形成面（第１の主面）に異物が付着しないように作用する透明薄膜ペリクルをマスクの主面上に配置した例を説明する。これ以外は、前記実施の形態１と同じである。
【００４９】
本実施の形態２のマスクの具体例を図６に示す。なお、図６の（ａ）はマスクの平面図、図６の（ｂ）はマスクを所定の装置に装着した時の様子を示したＡ−Ａ'線でのマスクの断面図を示している。
【００５０】
本実施の形態２においては、マスクの主面（第１の主面）側に、ペリクル６２がペリクル貼り付けフレーム６１を介して接合されて固定されている。ペリクル６２は、マスクがペリクルに覆われている領域であるペリクルカバー領域に配置されている。すなわち、ペリクル６２は、マスクのチップフィールド２の全体及び遮光帯レジスト膜６を含むようにして集積回路パターン領域以外のペリクルカバー領域上のハーフトーン膜１に重なるように配置されている。
【００５１】
本実施の形態２においては、ペリクル張り付けフレーム６１の基部が、マスクの周辺内部領域におけるハーフトーン膜１に直接接触した状態で接合固定されている。ここで、周辺内部領域とはペリクルに覆われていない外部領域のうち、光学的パターンが形成されている内側の領域をいう。これにより、ペリクル張り付けフレーム６１の剥離を防止できる。また、ペリクル張り付けフレーム６１の取り付け位置にレジスト膜６が形成されていると、ペリクル６１の取り付け取り外しの際に、その部分のレジスト膜が剥離し異物発生の原因となる。本実施の形態２においては、ペリクル張り付けフレーム６１をハーフトーン膜１に直接接触させた状態で接合するので、そのような異物発生を防止できる。このような効果は、ペリクル張り付けフレーム６１をマスク基板８に直接接触させた状態で接合固定しても得られる。また、図６の（ｂ） に示すように、マスクと露光装置の装着部６３とが接触する表面部分６４にはレジスト膜６が形成されないようにした。これによりレジスト膜６の剥離や削れ等による異物の発生を防止できる。
【００５２】
このような実施の形態２によれば、前記実施の形態１で得られた効果の他に以下の効果を得ることが可能となる。
（１）マスクにペリクルを設けたことにより、マスクに異物が付着するのを防止し、その異物付着に起因する転写パターンの劣化を抑制または防止できる。
（２）ペリクル張り付けフレームを遮光パターンまたはマスク基板に直接接触させた状態で接合したことにより、ペリクルの取り付け取り外しに際して、遮光パターン形成用のレジスト膜が剥離したり削れたりするのを防止できる。このため、そのレジスト膜の剥離や削れ等に起因する異物の発生を防止できる。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、形成されたマスク表面上でのレジスト残り欠陥を簡便に検査する方法を説明する。
【００５４】
実施の形態１及び２で用いたホトマスクを用い、集積回路パターンが配置されているチップフィールドにＡｒレーザ光を照射した。そしてレジストの主構成要素であるベンゼン環から発生する蛍光を観察した。フォトマルチプライヤーの感度をその蛍光の波長に合わせると、チップフィールド内には本来レジストは存在しないはずなので、極めて高い感度でレジスト残りを検出することができる。実際、ペリクル越しでも膜厚１５ｎｍのレジスト残りも観察することができた。
【００５５】
この膜厚では露光光をほとんど透過するため、転写欠陥にはならない。チップフィールド内をＡｒレーザ光の一括照射で欠陥検査することも可能で、極めて短時間に、しかも十分な検出感度でレジスト残り欠陥検査を行うことができた。通常の欠陥検査を装置を用いると約２時間かかったものが、わずか１０分で検査することが可能となった。これにより検査結果に基づくホトマスクの修正も可能となり製造歩留まりを高くすることができる。
【００５６】
即ち、この実施の形態３によれば、レーザ光を発生する機構と、レジスト膜が被着されたホトマスクを検査台に載置する機構と、この載置されたホトマスクにレーザ光を照射する機構と、この照射されたレーザ光により残存するホトマスク材から発生する蛍光を検出する機構とを有するホトマスクの検査装置を用いて極めて簡単にホトマスクの検査を行うことができるので、極めて微細なマスクパターンのマスクを安価で大量に製造する実用的な方法を提供することができる。
【００５７】
（実施の形態４）
実施の形態４では、あらかじめメタルからなる外枠が露光光に対して透光性を有するガラス基板上に形成されたマスク基板を用いる。ここで、マスク遮光材料に関して「メタル」と言うときは、クロム、酸化クロム、その他の金属の同様な化合物を指し、広くは金属元素を含む単体、化合物、複合体等で遮光作用のあるものを含む。シリコンや窒素含有のメタルも含む。マスクアライメントマーク検出光が５５０ｎｍより波長の短い光である場合はポリシリコンも含む。
【００５８】
一部の露光装置ではマスクアライメントマーク検出の際、ハロゲン光、赤色ダイオード光、あるいはＨｅＮｅレーザ光を用いている。このような波長の長い光に対しては波長の短い露光光に調整されたハーフトーン膜は十分な遮光性を有せず、マスクアライメントマークを検出できないという問題がある。この問題を解決するためマスクアライメント用のメタルの外枠を形成しておく。
【００５９】
図８にそのためのマスク構造を示す。図８の（ａ）はかかる本発明のマスクを上面から見た平面図であり、図８の（ｂ）は図８の（ａ）でのＡ−Ａ'線を結ぶ線上のマスク断面を示したものである。図８中、１０２がそのためのメタル層で、１０８がマスクアライメントマーク、１１０が電子線描画合わせ用マークである。１ａはメタル層形成領域、１ｂはメタル層を形成していない領域を示す。メタル層形成領域１ａ の中にはマスクアライメントマーク１０８と電子線描画合わせマーク１１０が配置されている。メタル層外の１ｂ領域の中にはチップフィールド２が配置されている。レジスト遮光帯６はメタル層形成外領域１ｂ内に作られるが、メタル層形成領域１ａにレジストパターンの一部がかかるように作られていてもよい。
【００６０】
本実施の形態のマスクの製造工程は次の通りである。まず、ガラス基板８上にメタル層からなる外枠１０２を形成する。この外枠１０２にはマスクアライメント用のマーク１０８と電子線描画時のアライメントマーク１１０を形成しておく。その後、転写用の所望のパターンを持つハーフトーン膜１を実施の形態１と同様の工程で形成する。この際、アライメントマーク１１０の位置を参照しながら電子線描画を行なってパターンを形成する。逐次位置をモニタし、位置ずれを防止しながら描画するため位置精度の高いパターン形成が可能となる。またマスクアライメントマーク１１０上のハーフトーン膜は除去しておく。この際、メタル層パターンとの位置ずれを考慮してマスクアライメントマーク上の開口はメタル層に形成されたマークより大きくしておく。その後、実施の形態１と同様の工程でレジストパターン６をハーフトーン膜１，５上に形成する。
【００６１】
この方法によれば、長波長の光に対しても十分な遮光性を有するメタル層１０２でマスクアライメントマーク１１０が形成されるため、上記長波長の光によるマスクアライメントも問題が無くなる。また、本方法によりハーフトーン膜の加工精度や位相制御性は従来法より良くなった。本方法ではメタル層の被着と加工が必要になり、例えば実施の形態１に比べればマスク作製のコストが高くなるが、ハーフトーン膜まで再生して繰り返し使用するようにすればマスクセットのトータルのコストを下げることが出来る。
【００６２】
すなわち、チップフィールドの広い外枠を形成し、個々の製品のチップフィールドの大きさに合わせた調整はレジスト遮光帯６の大きさで調整するようにして外枠を汎用に再利用する。本再利用法は省資源化、資源再利用化の効果もある。
【００６３】
また、以上の種々の説明からも理解されるように、本発明は極めて微細なパターンを転写する際のマスクに適用できるものであり、従って半導体装置や半導体集積回路装置に限らず、超電導装置、マイクロマシーン、電子デバイス等の微細デバイスの製造に用いるホトマスク、特に微細パターン形成に適したハーフトーン位相シフトマスク、に適用してその効果を発揮するものである。
【００６４】
【発明の効果】
本願によって得られる種々の効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
（１） 本発明のマスクは、製造工程数が少なく、製造に要する時間が短く、またコストも安い。
（２） 本発明のマスクは製造工程数が少ないことに加え、異物欠陥を発生しやすいＣｒ膜のスパッタ成膜やエッチングを省くことができるためマスクの製造歩留まりが高い。
（３） 従来行われていたＣｒのようなハーフトーン膜上の遮光物をエッチングでとる工程が必要でない。このためハーフトーン膜が不均一にエッチングされ、部分的に膜厚が異なることがない。このためハーフトーン膜の位相制御性が高く、パターン寸法精度も高い。
（４） ハーフトーン材料の選択の際にＣｒとのエッチング選択比を考慮する必要がない。このためハーフトーン材料の材料選択の幅が大きい。
（５） 本発明のマスクでは、レジスト残り欠陥を蛍光検査方法を用いて短時間かつ高感度で検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクの構造を示す構造図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】ウエハへのチップ露光の概要を示すウエハの平面図である。
【図３】従来マスクの構造を示す構造図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明者等の試作による従来マスクの作製方法を示す工程別断面図である。
【図５】本発明のマスクの作製方法を示す工程別断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わるマスクの構造を示す構造図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのマスクを露光装置に装着したときの様子を示す断面図である。
【図７】本発明で用いた露光装置の概要を示した装置概念図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係わるマスクの構造を示す構造図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１…ハーフトーン膜、１ａ…メタル層形成領域、１ｂ…メタル層形成外領域、２…チップフィールド、３…パターン、６…レジスト膜、７…レチクルアライメントマーク、８…透光性基体（石英ガラス）、２１…ウエハ、２２…チップ、２３…スクライブエリア、３１…パターン、３２…チップフィールド、３３…Ｃｒ膜、３５…レチクルアライメントマーク、３６…透光性基体、４０…石英ガラス、４１…ハーフトーン膜、４２…Ｃｒ膜、４３…レジスト膜、４４…パターン露光、４５…レジスト膜、４６…露光、５１…ハーフトーン膜、５２…レジスト膜、５３…パターン露光、５４…レジストパターン、５５…ネガ型レジスト、５６…パターン露光、６１…ペリクル張り付けフレーム、６２…ペリクル、６３…露光装置装着部、６４……露光装置ステージ接触部、１０２…メタル層、１０８…マスクアライメントマーク、１１０…電子線描画合わせマーク、１５０１…光源、１５０２…フライアイレンズ、１５０３…照明形状調整アパーチャ、１５０４、１５０５…コンデンサレンズ、１５０６…ミラー、１５０７…マスク、１５０８…投影レンズ、１５０９…半導体ウエハ、１５１０…ペリクル、１５１１…マスク位置制御手段、１５１２…マスクステージ、１５１３…位置検出手段、１５１４…試料台、１５１５…Ｚステージ、１５１６…ＸＹステージ、１５１７…主制御系、１５１８、１５１９…駆動手段、１５２０…ミラー、１５２１…レーザ測長器、１５２２…マスキングブレード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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