(57)【要約】【課題】  デバイスパターンの寸法変動を容易に保証することができる露光用マスクの製造方法を提供すること。【解決手段】  石英基板１上に形成された遮光膜２をパターニングして遮光パターン２ｃを形成するステップＳ１と、石英基板１の表面から遮光パターン２ｃの上面までの段差Hを直接測定して、該段差Hの実測値を得るステップＳ４と、を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法による。【選択図】  図７
2006078763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された遮光膜をパターニングして遮光パターンを形成するステップと、
前記透明基板の表面から前記遮光パターンの上面までの段差を直接測定して、該段差の実測値を得るステップと、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【請求項２】
デバイスパターンの寸法変動量に許容幅を設定するステップと、
前記デバイスパターンの寸法変動が前記許容幅に収まるように、前記段差に公差を設けるステップと、
前記段差の実測値と前記遮光パターンの設計膜厚との差が前記公差に収まるか否かにより、次の製造工程に進むか否かを判断するステップと、を有することを特徴とする請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項３】
前記段差の公差を、前記遮光膜の設計膜厚に応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項４】
前記段差に公差を設けるステップは、
前記段差の変動量と、前記デバイスパターンの寸法変動量との関係を示すグラフを作製し、該グラフを参照しながら、前記デバイスパターンの寸法変動量が前記許容幅に収まるような前記段差の変動量を求め、該変動量を前記公差とすることにより行われることを特徴とする請求項２に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項５】
前記グラフを、前記遮光膜の設定膜厚毎に作製することを特徴とする請求項４に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項６】
前記段差の実測値を得るステップは、AFM(Atomic Force Microscope)装置、又は触針式の段差測定装置を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項７】
前記遮光パターンを形成するステップでは、前記透明基板上において、デバイスパターンを投影するデバイス領域に前記遮光パターンを形成するのと同時に、前記透明基板上において、前記デバイス領域の周辺領域に孤立パターンを形成し、
前記段差の実測値を得るステップでは、該実測値として、触針式の段差測定装置で測定された前記透明基板の表面から前記孤立パターンの上面までの段差を採用することを特徴とする請求項１に記載の露光マスクの製造方法。
【請求項８】
前記遮光パターンを形成するステップは、前記遮光膜の上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をプラズマエッチングすることにより行われ、
前記段差の実測値を得るステップは、前記プラズマエッチングによって削れた前記透明基板の削れ量と、前記遮光パターンの膜厚との和を前記段差として採用することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は微細化の一途を辿っており、デバイスパターンの最小寸法は９０nmにまで到達するようになっている。このように極めて微細なデバイスパターンを形成するには、露光工程において、ArFレーザのような短波長（１９３nm）の光を露光光として使用するだけでなく、露光用マスクの露光パターンから得られるデバイスパターンの寸法を厳格に管理する必要がある。
【０００３】
露光用マスクには様々な種類があり、透明基板の上に単に遮光パターンを形成したものや、隣接する遮光パターン間で露光光の位相をπだけ反転させて解像度を向上させた位相シフトマスク等がある。いずれの露光用マスクにおいても、デバイスパターンの微細化を更に推し進めるために、デバイスパターンの寸法を厳格に管理する必要がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、レベンソン型の露光用マスクにおいて、遮光膜に対する位相シフト膜の膜厚比を増加させるために遮光膜の膜厚を薄くする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１５８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、デバイスパターンの寸法変動を容易に保証することができる露光用マスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、透明基板上に形成された遮光膜をパターニングして遮光パターンを形成するステップと、前記透明基板の表面から前記遮光パターンの上面までの段差を直接測定して、該段差の実測値を得るステップと、を有する露光用マスクの製造方法が提供される。
【０００７】
上記した段差の測定は、工程数の増大等を招いたり、それを行う理由が無いため、通常は行われない。しかし、本願発明者が行ったシミュレーションによると、その段差の変動がデバイスパターンの寸法変動に影響を与えることが明らかとなった。そのため、段差の実測値を得ることにより、デバイスパターンの寸法変動を保証することができるようになる。
【０００８】
その保証方法は特に限定されないが、デバイスパターンの寸法変動量に許容幅を設定するステップと、デバイスパターンの寸法変動が上記許容幅に収まるように、上記の段差に公差を設けるステップと、段差の実測値と遮光パターンの設計膜厚との差が上記公差に収まるか否かにより、次の製造工程に進むか否かを判断するステップとを行うのが好ましい。
【０００９】
これによれば、段差の実測値と遮光パターンの設計膜厚との差が上記公差に収まるか否かにより、デバイスパターンの寸法変動量が許容幅に収まるかどうかを判断することができ、それによりデバイスパターンの寸法を保証することが可能となる。
【００１０】
また、上記した段差の公差は、遮光膜の設計膜厚に応じて設定されるのが好ましい。
【００１１】
更に、段差に公差を設けるステップは、段差の変動量と、デバイスパターンの寸法変動量との関係を示すグラフを作製し、該グラフを参照しながら、デバイスパターンの寸法変動量が前記許容幅に収まるような段差の変動量を求め、該変動量を上記公差とするのが好ましい。
【００１２】
段差を測定する方法は限定されないが、AFM(Atomic Force Microscope)装置、又は触針式の段差測定装置を用いて段差を測定するのが好ましい。
【００１３】
このうち、触針式の段差測定装置を用いる場合は、隣り合う遮光パターンの間隔が密だと、装置のプローブでパターン間の透明基板を走査するのが困難となる。そこで、この場合は、透明基板の周辺領域に孤立パターンを設け、その孤立パターンとその近傍の透明基板をプローブで走査し、その測定値を上記の実測値とするのが好ましい。これによれば、デバイスの微細化に対応するために遮光パターンを高密度に形成しても、孤立パターンにおける段差は容易に測定できるので、その段差を基にしてデバイスパターンの寸法変動を管理することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の別の観点によれば、透明基板と、前記透明基板上において、デバイスパターンを投影するデバイス領域に形成された遮光パターンと、前記透明基板上において、前記デバイス領域の周辺領域に形成された孤立パターンと、を有する露光用マスクが提供される。
【００１５】
そして、本発明の更に別の観点によれば、透明基板の上に遮光パターンを形成してなる露光用マスクと、前記透明基板の表面から前記遮光パターンの上面までの段差の実測値が記載された検査成績表と、を有する露光用マスクの梱包体が提供される。
【００１６】
上記の検査成績表に記載された段差の実測値は、段差を直接測定して得られたものなので、石英基板の全面に形成されて膜厚の実測が困難な遮光膜の設計膜厚で段差を代用する場合と比較して、段差を精度良く保証することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、透明基板の表面から遮光パターンの上面までの段差を直接測定して該段差の実測値を得るので、その実測値を基にしてデバイスパターンの寸法変動を保証することができる。
【００１８】
更に、上記の段差に公差を設け、段差の実測値と遮光パターンの設計膜厚との差がその公差に収まるか否かにより、デバイスパターンの寸法変動量が許容幅に収まるかどうかを判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（１）予備的事項の説明
本発明の実施の形態について説明する前に、本発明の予備的事項について説明する。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｄ）は、一般的に行われている露光用マスクの製造途中の断面図である。
【００２２】
最初に、図１（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００２３】
まず、不図示のスパッタチャンバ内に石英基板（透明基板）１を入れ、そのチャンバ内で予め加熱されているステージ上に石英基板１を載せることにより、石英基板１を所定温度に加熱する。次いで、スパッタガスとしてAr（アルゴン）をスパッタチャンバ内に導入した後、ステージとCr（クロム）ターゲットとの間に直流電圧を印加し、スパッタリングにより石英基板１の上にクロム層２ａを約７３nmの厚さに形成する。
【００２４】
引き続いて、チャンバ内にO2（酸素）を供給し、ArとO2との混合ガスでCrターゲットをスパッタリングする。これにより、スパッタガス中のO2とターゲットのCrとが反応して気相中に酸化クロムが生成され、それにより石英基板１上に酸化クロム層２ｂが約３０nmの厚さに形成される。このようなスパッタ法は、反応性スパッタ法とも呼ばれる。
【００２５】
以上により、クロム層２ａと酸化クロム層２ｂとで構成される厚さ約１０３nmの遮光膜２が形成されたことになる。その遮光膜２を構成する酸化クロム層２ｂは、完成後の露光用マスクにおいて、露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
【００２６】
また、遮光膜２を構成する材料は、クロムと酸化クロムに限定されず、金属、該金属の酸化物、窒化物、及び酸窒化物のいずれかの材料で遮光膜２を構成してもよい。
【００２７】
そのような遮光膜２と石英基板１は、それらを合わせてブランクス３を構成する。
【００２８】
この後に、フォトレジスト４としてポジ型化学増幅型レジストを遮光膜２上に厚さ約４００nmに塗布し、それをベークする。非化学増幅型レジストと比較して、ポジ型化学増幅型レジストは、酸発生剤の添加量が少ないため光透過性に優れているので、微細なパターンを形成するのに好適である。但し、パターンの微細化があまり要求されないデバイスに対しては、非化学増幅型レジストをフォトレジスト４として使用してもよい。更に、ネガ型化学増幅型レジストをフォトレジスト４として形成してもよい。
【００２９】
ここまでの工程はブランクス３の製造メーカが行うものであり、現在市場に供給されているブランクス３の遮光膜２の厚さは、最も薄いものでも上記の１０３nm程度である。そして、半導体装置の製造メーカは、図１（ａ）のようにブランクス３にフォトレジスト４が塗布されたものをブランクスの製造メーカから購入し、それに対して以下の工程を行うことになる。
【００３０】
まず、図１（ｂ）に示すように、フォトレジスト４を露光した後、そのフォトレジスト４に対してPEB(Post Exposure Bake)を行い、レジスト中の酸の発生を促進させる。その後、フォトレジスト４を現像してレジストパターン４ａとする。
【００３１】
続いて、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン４ａをマスクとしながら、プラズマエッチングによって遮光膜２をエッチングして遮光パターン２ｃを形成する。
【００３２】
このプラズマエッチングは、例えば図２に示されるICP(Inductively Coupled Plasma)プラズマエッチングチャンバを用いて行われる。このエッチングチャンバ２０の内部には、石英基板１が載置される下部電極２１が設けられており、その下部電極２１には、第１高周波電源２３によって、周波数が１３．５６MHzの高周波電力が印加される。更に、チャンバ２０の外周には磁場を生成するためのコイル２２が設けられる。そして、そのコイル２２には、第２高周波電源２４によって、周波数が２MHzの高周波電力が印加される。
【００３３】
また、チャンバ２０の上面にはガス供給口２０ａが設けられており、エッチングガスとなるO2とCl2との混合ガスが、このガス供給口２０ａからチャンバ２０内に導入される。
【００３４】
このようなエッチングチャンバ２０では、下部電極２１に印加される高周波電力のパワーを高めることで、エッチング雰囲気中のプラズマが透明基板１に向かって垂直に引き込まれ、エッチングの異方性を高めることができる。
【００３５】
また、チャンバ２０内でのエッチング速度は、石英基板１の面内において均一ではなく、通常は石英基板１の中心付近と周縁とで異なる値となる。そこで、このエッチングでは、最もエッチング速度が遅い部分に合わせて、全体的にオーバーエッチング気味になるようにエッチング時間が設定される。その結果、図１（ｃ）の点線円内に示すように、遮光膜２ｃの間に露出する石英基板１の表面１ａがプラズマによって僅かに削れることになる。その削れ量は、典型的には１０nmよりも小さい。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン４ａを酸素でアッシングして除去する。但し、プラズマエッチングによって変質した部分のレジストパターン４ａはアッシングによって除去されないので、アッシングの後に、ウエット処理によって全てのレジストパターン４ａを完全に除去するのが好ましい。
【００３７】
以上により、露光用マスク５の基本構造が完成したことになる。
【００３８】
この後は、この露光用マスク５を用いた半導体装置の製造工程に移る。
【００３９】
図３は、露光用マスク５が使用されるステッパ６の構成図であり、図４（ａ）〜（ｄ）は、このステッパ６を用いるフォトリソグラフィ工程の工程断面図である。
【００４０】
まず、図３に示すように、ステッパ６にこの露光用マスク５をセットし、光源７から発せられるArFレーザ光等の露光光を露光用マスク５に通し、ステージ８に載置されたシリコンウエハW上に遮光パターンを露光する。その露光パターンは、レンズ９によって、遮光パターン２ｃを所定の縮小倍率、例えば１/４の縮小倍率で縮小したパターンである。また、露光光の光束は、照明絞り１５によって整形される。
【００４１】
そのシリコンウエハWの上には、図４（ａ）に示されるように、ゲート絶縁膜となる熱酸化膜１０と、ゲート電極となるポリシリコン層１１とが順に形成されており、更にその上にポリシリコン層１１をパターニングするためのフォトレジスト１２が形成されている。
【００４２】
そして、上記のように露光を行った結果、フォトレジスト１２が露光して、感光部１２ａと未感光部１２ｂとがフォトレジスト１２に形成されることになる。
【００４３】
その後、図４（ｂ）に示すように、フォトレジスト１２を現像することにより感光部１２ａを除去し、未感光部１２ｂよりなるレジストパターン１２ｃをポリシリコン層１１の上に形成する。
【００４４】
次いで、図４（ｃ）に示すように、このレジストパターン１２ｃをエッチングマスクとして使用しながら、ポリシリコン層１１をエッチングすることにより、デバイスパターン１１ａとしてポリシリコンよりなるゲート電極を形成する。
【００４５】
上記では、デバイスパターン１１ａの一例としてゲート電極を挙げたが、デバイスパターンはこれに限定されない。本明細書で言うデバイスパターンとは、レジストパターンをエッチングマスクにしてパターニングされた膜のことを言い、ゲート電極の他に、溝やホールが形成された層間絶縁膜、及び金属配線等もある。
【００４６】
次に、図４（ｄ）に示すように、酸素アッシングとウエット処理によってレジストパターン１２ｃを除去する。この後は、洗浄工程等に移るが、その詳細については省略する。
【００４７】
上記した露光用マスクの製造方法では、図１（ｃ）で説明したように、エッチングチャンバ２０の下部電極２１にパワーの大きな高周波電力を印加することで、遮光膜２のエッチング異方性を高めている。
【００４８】
しかし、エッチング異方性を高めようとして、上記の高周波電力のパワーを大きくし過ぎると、エッチング雰囲気中のプラズマが高い運動エネルギを持つようになり、そのプラズマによってレジストパターン４ａが膜減りを起こしてしまい、最悪の場合には、遮光膜２のエッチングが終了する前にレジストパターン４ａが消失してしまう。
【００４９】
このような不都合を解消するために、一般的には、下部電極２１へ印加される高周波電力のパワーを弱め、レジストパターン４ａが受けるダメージを低減するようにしている。
【００５０】
ところが、これでは、エッチング雰囲気中のプラズマの運動方向のうち、透明基板１の横方向への運動成分が大きくなるので、エッチング異方性が小さくなり、図１（ｃ）に示すように、エッチングによって遮光パターン２ｃの側面が大きく後退してしまう。その後退量Eは、エッチングバイアスとも呼ばれる。
【００５１】
そのエッチングバイアスEが大きいと、遮光パターン２ｃの平面形状がレジストパターン４ａのそれに追従しなくなるので、設計したとおりの形状の遮光パターン２ｃを得るのが困難となると共に、遮光パターン２ｃの寸法精度が悪化する。
【００５２】
そこで、エッチング後にもレジストパターン４ａを残存させ、且つエッチングバイアスを縮小させる方法として、遮光膜２の厚さを現行の１０３nmよりも更に薄くすることが考えられる。このようにすると、エッチングバイアスを縮小するために下部電極２１に印加する高周波電力のパワーを高めても、遮光膜２の厚さが薄いため、そのエッチングが短時間に終了するので、エッチング中にレジストパターン４ａが消失することが無い。
【００５３】
但し、このように遮光膜２の厚さを現行よりも薄くすると、いままで発見されていなかった現象が起き、それによって新たな不都合が起きる恐れがある。
【００５４】
この点に鑑み、本願発明者は次のような光強度シミュレーションを行った。
【００５５】
この光強度シミュレーションでは、露光用マスク５に仮想的に露光光を透過させ、遮光パターン２ｃの像から得られたデバイスパターン１１ａ（図４（ｄ）参照）の線幅（寸法）CDが算出された。そして、その光強度シミュレーションでは、露光用マスク５のモデルとして、表１に示すモデル１〜３が想定された。
【００５６】
【表１】
2006078763.tif 000003
表１に示すように、各モデル１〜３では、遮光パターン２ｃの設計膜厚を変えている。
【００５７】
また、各モデル１〜３の光学定数（屈折率n、及び吸収係数k）は、各モデル１〜３の透過率と反射率の実測値から算出された値を用いた。そして、遮光パターン２ｃの平面形状としては、図５に示すように、ライン（L）とスペース(S)が共に５６０nmのラインアンドスペースを採用した。更に、露光条件としては、露光波長１９３nm（ArF）、開口数（NA）０．７、照明絞り（σ）０．７を採用した。
【００５８】
そして、上記のような遮光パターン２ｃの設計膜厚を変動させ、それによりデバイスパターン１１ａの線幅CDにどのような影響が見られるかをシミュレーションしたところ、図６に示される結果が得られた。
【００５９】
図６の横軸は、表１に示した各モデル１〜３の遮光パターン２ｃの設計膜厚を中心にして、その膜厚を増減させた変動量であり、＋の記号は膜厚を増やしたことを示し、−の記号は膜厚を減らしたことを示す。一方、縦軸は、遮光パターン２ｃの膜厚を変動させた場合の、遮光パターン２ｃの投影像から得られたデバイスパターン１１ａの線幅CDの変動量を示す。
【００６０】
図６の結果から、二つの現象が発生しているのが理解される。
【００６１】
第１の現象は、遮光パターン２ｃの投影像から得られるデバイスパターン１１ａの線幅変動が、遮光パターン２ｃの膜厚変動に依存するということであり、この現象は遮光パターン２ａの設計膜厚（t0=103nm、73nm、58nm）に関係なく発生する。但し、この設計膜厚t0とは、ブランクスメーカが保証する遮光膜２の膜厚のことを言う。また、ブランクスメーカに頼らずに、半導体工場の中で遮光膜２を形成する場合には、設計膜厚t0とはデポレート等によって間接的に保証された遮光膜２の膜厚のことを言う。
【００６２】
第２の現象は、遮光パターン２ｃの膜厚を薄くするにつれ、図６のグラフの傾きが増大し、遮光パターン２ｃの膜厚変動がデバイスパターン１１ａの線幅変動に与える影響が大きくなるということである。
【００６３】
このシミュレーションでは、遮光パターン２ｃの設計膜厚をパラメータとして採用したが、実際の露光用マスク５では、図１（ｃ）の点線円内に示したように、プラズマエッチングによって石英基板１の表面１ａも若干削れる。そのため、石英基板１ａの削れ量と遮光パターン２ｃの膜厚とを合わせた段差Hが変動することによっても、上記の第１、第２の現象は発生する。
【００６４】
このように新たに見出された現象に基づき、本願発明者は、以下のような本発明の実施形態に想到した。
【００６５】
（２）第１実施形態
次に、本発明の第１実施形態に係る露光用マスクの製造方法について説明する。
【００６６】
図７は、本実施形態に係る露光用マスクの製造方法を示すフローチャートであり、図８は、本実施形態で作成された露光用マスクの断面図である。図８において、図１（ｄ）で既に説明した要素には図１（ｄ）と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。また、図９は、本実施形態で使用される、段差変動量−デバイスパターンの線幅（CD）変動量グラフである。
【００６７】
図７に示す全てのステップＳ１〜Ｓ８は、試験用の露光用マスクだけでなく、全ての露光用マスク５に対して行われる。
【００６８】
そのステップＳ１では、既述の図１（ａ）〜（ｄ）に従うことにより、図８に示す露光用マスク５を作製する。本実施形態では、露光用マスク５を構成する石英基板１として、平面サイズが１５２．４mm×１５２．４mmで厚さが６．３５mmのものを使用する。
【００６９】
また、遮光パターン２ｃの膜厚も特に限定されず、現行の１０３nm程度の膜厚であってもよいし、或いはそれより厚くてもよい。但し、その膜厚を５０nm以上１１０nm以下にするのが好適である。膜厚の下限を５０nmとしたのは、遮光パターン２ｃの膜厚均一性等が維持される最小の厚さが５０nm程度であることによる。また、膜厚の上限を１１０nmとしたのは、膜厚がこれよりも厚いと、既述のエッチングバイアスE（図１（ｃ）参照）が大きくなり、遮光パターン２ｃの寸法精度が悪化するためである。
【００７０】
本実施形態では、エッチングバイアスEを小さくして遮光パターン２ｃの寸法精度を向上させるため、遮光パターン２ｃの設計膜厚として、現行の１０３nmよりも薄い７３nmを採用する。
【００７１】
但し、その設計膜厚は、ブランクスメーカが保証する遮光膜２（図１（ａ）参照）の膜厚であり、通常は基板面内で数nm程度の誤差がある。この誤差が発生する理由は、メーカからブランクス３が出荷される際、遮光膜２が石英基板１の全面に形成され、膜厚の基準点となる石英基板１の表面が遮光膜２で覆われてしまっているので、その設計膜厚を直接的に測定する手段が無いためである。従って、ブランクスメーカからではなく、半導体工場内でブランクス３を製造する場合にも、上記した遮光膜２の膜厚誤差が発生することになる。
【００７２】
また、遮光パターン２ｃ（図８参照）を形成する際のプラズマエッチングでは、既述のように石英基板１の表面１ａが削れるので、表面１ａから遮光パターン２ｃの上面２ｄまでの段差Ｈは、遮光パターン２ｃの厚さよりも僅かに大きくなる。
【００７３】
その後、図７のステップＳ２に移行し、デバイスパターン１１ａ（図４（ｄ）参照）の線幅CDの変動量に許容幅ΔCDを設定する。その許容幅ΔCDは、線幅CDが設計線幅からどの程度変動しても良いかを示す指標であって、その設定の仕方は特に限定されず、デバイスのデザインルール、品種、或いはプロセスに応じて適切な仕方で設定すればよい。
【００７４】
本実施形態では、上記の許容幅ΔCDの上限値を＋１nm、下限値を−１nmとすることで、ΔCDを２nm（＝＋１nm−（−１nm））とする。
【００７５】
次に、ステップＳ３に移行し、図９に示す段差変動量−デバイスパターンの線幅（CD）変動量グラフ３０を参照する。なお、このグラフ３０は、遮光パターン２ｃの設計膜厚t0毎に複数用意されるが、図９ではそのうちのt0＝７３nmのグラフのみが示されている。そして、本ステップでは、複数のグラフ３０のうち、遮光パターン２ｃの設計膜厚である７３nmと等しいものを参照する。
【００７６】
グラフ３０は、既述の図６と同じようにシミュレーションによって作製してもよいし、実際に実験を行って作製してもよい。また、このグラフ３０は、横軸として段差Hの変動量を採用しているので、エッチングによる基板の削れを考慮せずに遮光パターン２ｃの膜厚変動量だけを採用する図６と比較して、縦軸の線幅（CD）変動の精度が向上されている。
【００７７】
また、図６で説明したように、グラフの傾きは、遮光パターン２ｃの厚さが薄くなるにつれ大きくなる。
【００７８】
そして、このグラフ３０を参照しながら、デバイスパターン１１ａの線幅変動が上記の許容幅ΔCDに収まるように、段差Ｈに公差ΔHを設ける。グラフ３０は単調増加なので、公差ΔHの上限と下限は、グラフ３０によって許容幅ΔCDの上限と下限を横軸に移した値となる。今の場合、ΔCDの上限と下限がそれぞれ＋１nm、−１nmなので、公差ΔHの上限と下限はそれぞれ＋２．７nm、−２．７nmとなり、ΔH＝５．４nm（＝＋２．７nm−（−２．７nm））となる。
【００７９】
また、その公差ΔHは、遮光パターン２ｃの設計膜厚t0に応じて設定されるのが好ましい。
【００８０】
次に、図７のステップＳ４に移行し、図８に示した露光用マスク５をAFM(Atomic Force Microscope)装置内に入れ、石英基板１の表面１ａから遮光パターン２ｃの上面２ｄまでの段差Hを直接測定して、該段差Hの実測値を得る。
【００８１】
ブランクスのベタ状の遮光膜２と異なり、遮光パターン２ｃでは、それらの間に段差Hの基準点となる石英基板１の表面１ａが露出しているので、段差Hを直接かつ正確に測定することが可能となる。
【００８２】
なお、誤差Hの実測値を得るための測定装置としては、AFM装置の他に、触針式の段差測定装置もある。
【００８３】
段差Hの測定ポイントとその数は特に限定されない。但し、遮光パターン２ｃの膜厚やそれを形成するときのエッチングの不均一性により、段差Hが基板の場所によって異なる値になっており、一箇所だけ段差Hを測定したのでは、測定値の統計的な信頼性に不安がある。
【００８４】
そこで、本実施形態では、図１０の平面図に示すように、露光用マスク５の面内９点で測定を行うことにする。図１１は、AFM装置により実際に測定された段差Hの実測値を示すグラフであり、この例では、段差Hの均一性（uniformity）は約１．１nmとなっている。
【００８５】
続いて、図７のステップＳ５に移行し、上記の面内９点の全てにおいて、段差Hの実測値と遮光パターン２ｃの設計膜厚（７３nm）との差ΔHaを算出する。
【００８６】
次いで、ステップＳ６に移行し、上記の面内９点の全てにおいて、ステップＳ５で算出した差ΔHaが、ステップＳ３で設定した公差ΔH（図９参照）に収まるか否かを判断する。その判断の結果、面内９点のうち少なくとも一点において差ΔHaが公差ΔHに収まらない場合（NO）は、その一点においてデバイスパターンの線幅CDが許容幅ΔCDを越えて変動し、デバイスが不良となる危険性がある。
【００８７】
そこで、この場合は、次の製造工程に進まずに、ステップＳ７に移行して露光用マスク５を廃棄処分し、その後ステップＳ１に戻って露光用マスク５を再度作製する。
【００８８】
一方、ステップＳ６において、面内９点の全てにおいて差ΔHaが公差ΔHに収まっている場合（YES）は、デバイスパターンの線幅CDの変動幅を許容幅ΔCD内に収めることができ、設計通りの特性のデバイスを作製することができるので、次の製造工程に進むと判断し、ステップＳ８に移行する。
【００８９】
図１１の例では、差ΔHaの最大値が約１．０nmであり、公差５．４nmに収まっているので、ステップ８に移行することができる。
【００９０】
そのステップＳ８では、例えば遮光パターン２ｃの線幅を測定し、その線幅が設計通りになっているかどうかが確認される。
【００９１】
以上により、本実施形態に係る露光用マスク５の製造方法の主要ステップが終了したことになる。
【００９２】
上記した本実施形態によれば、工程数が増えるとして通常は測定されない段差Hを実測し、その実測値と遮光パターン２ｃの設計膜厚との差ΔHaが、グラフ３０から定まる段差Hの公差ΔHに収まるか否かを判断する。そして、その判断の結果に基づき、遮光パターン２ｃの投影像から得られるデバイスパターン１１ａの線幅CDの変動が、許容幅ΔCD内に収まるか否かが判断される。
【００９３】
そのグラフ３０は、遮光パターン２ｃの設計膜厚t0が薄くなるほどその傾きが大きくなるので、許容幅ΔCDから決まる段差Hの公差ΔHは、遮光パターン２ｃの設計膜厚t0が薄いほど狭くなり、段差Hを厳しく管理することが必要となる。
【００９４】
現行の１０３nmの厚さの遮光パターン２ｃでは、ブランクスメーカが保証する遮光膜の膜厚変動量が面内で約±５nmであるが、実際にはそれよりも少なく約±２．０nmとなっている。但し、既述したプラズマエッチングによる基板１の削れ（約１〜３nm）も考慮すると、現行のマスク５では段差Hの変動量は±５nmになると予測される。
【００９５】
そして、図６で説明したグラフの横軸を上記の段差Hの変動量に読み替えると、線幅CDの変動量の許容幅ΔCDを本実施形態と同様に±１nmの範囲内に収めるには、段差Hの公差ΔHを±５nmにすればよい。従って、現行の１０３nmの厚さの遮光パターン２ｃでは、線幅CDの変動量が許容幅ΔCD内に自動的に収まり、本実施形態のように段差Hを実測する必要性が少ない。
【００９６】
ところが、遮光パターン２ｃの設計膜厚として現行よりも薄い膜厚、例えば５８nmの膜厚を採用する場合には、図６から段差Hの公差ΔHを±１．３nmとする必要があり、ブランクスメーカが保証する遮光膜の膜厚変動量よりも厳しくなる。
【００９７】
そのため、このように膜厚が現行よりも薄い遮光パターン２ｃを採用する場合には、本実施形態を適用することにより、デバイスパターンの線幅変動が許容幅CD内に保証された露光用マスク５を提供することが可能となり、特に最先端のフォトリソグラフィにおいて、微細なデバイスパターンの寸法精度を向上させることが可能となる。
【００９８】
（３）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る露光用マスクについて説明する。
【００９９】
図１３は、本実施形態に係る露光用マスクの平面図である。
【０１００】
第１実施形態では、図７のステップＳ７において、AFM装置を用いて段差Hの実測値を得た。これに対し、本実施形態では、触針式の段差測定装置により段差Hを測定するのに好適な露光用マスク５について説明する。
【０１０１】
図１２は、触針式の段差測定装置で段差Hを測定する場合の断面図である。
【０１０２】
同図に示されるように、この装置では、石英基板１や遮光パターン２ｃの表面にプローブ４０の先端を当接させ、この状態でプローブ４０を一方向に走査し、走査面の凹凸に応じたプローブ４０の上下方向の移動量から、表面の段差を算出している。
【０１０３】
ところが、隣り合う遮光パターン２ｃ同士の間隔がプローブ４０の直径Rよりも小さいと、遮光パターン２ｃの間にプローブ４０が入り込めなくなり、段差を測定できない恐れがある。
【０１０４】
特に、微細なデザインルールに対応した露光用マスク５では、遮光パターン２ｃ同士の間隔が詰まるため、上記の理由によって段差Hを正確に測定するのが困難となる。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、図１３の平面図のような露光用マスク５を作成する。
【０１０６】
この露光用マスク５は、平面的にはデバイス用のパターンを投影するデバイス領域Ａと、その周囲の周辺領域Ｂとに大別される。そして、デバイス領域Ａには、既述の遮光パターン２ｃが形成されており、周辺領域Ｂには孤立パターン２ｅが形成される。
【０１０７】
この孤立パターン２ｅは、遮光パターン２ｃと同時に同じプロセスで形成されるものであり、周辺領域Ｂにおいて孤立して設けられる。
【０１０８】
そして、図７のステップＳ７において、触針式の段差測定装置を用いて、この孤立パターン２ｅの上面と、石英基板１の表面との段差Hを測定する。
【０１０９】
これによれば、段差測定装置のプローブ４０を走査するとき、プローブ４０の先端が石英基板１の表面に確実に当接するので、デバイス領域Ａの遮光パターン２ｃを直接測定する場合と比較して、上記の段差Hをより正確に測定することが可能となる。
【０１１０】
（４）第３実施形態
図１４は、本実施形態に係る露光用マスクの梱包体の斜視図である。
【０１１１】
この露光用マスク梱包体５０は、第１〜第２実施形態で作製した露光用マスク５をプラスチック製の梱包箱５２内に収容してなり、運搬時には、梱包箱５２に蓋５４が被せられる。
【０１１２】
更に、この梱包体５０には、第１〜第２実施形態で説明したような、透明基板１の表面から遮光パターン２ｃの上面までの段差Hの実測値が記載された検査成績表５３が付属している。その実測値は、図７のステップＳ４で測定されたものであり、段差Hを直接測定して得られたものなので、ブランクスメーカが保証する遮光膜２の設計膜厚で段差Hを代用する場合と比較して、段差Hを精度良く保証することが可能となる。
【０１１３】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態では、石英基板１の上に遮光パターン２ｃを設けただけの露光マスク５について説明したが、本発明は位相シフトマスクにも適用することができる。
【０１１４】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１１５】
（付記１）  透明基板上に形成された遮光膜をパターニングして遮光パターンを形成するステップと、
前記透明基板の表面から前記遮光パターンの上面までの段差を直接測定して、該段差の実測値を得るステップと、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【０１１６】
（付記２）  デバイスパターンの寸法変動量に許容幅を設定するステップと、
前記デバイスパターンの寸法変動が前記許容幅に収まるように、前記段差に公差を設けるステップと、
前記段差の実測値と前記遮光パターンの設計膜厚との差が前記公差に収まるか否かにより、次の製造工程に進むか否かを判断するステップと、を有することを特徴とする付記１に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１１７】
（付記３）  前記段差の公差を、前記遮光パターンの設計膜厚に応じて設定することを特徴とする付記２に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１１８】
（付記４）  前記段差に公差を設けるステップは、
前記段差の変動量と、前記デバイスパターンの寸法変動量との関係を示すグラフを作製し、該グラフを参照しながら、前記デバイスパターンの寸法変動量が前記許容幅に収まるような前記段差の変動量を求め、該変動量を前記公差とすることにより行われることを特徴とする付記２に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１１９】
（付記５）  前記グラフを、前記遮光膜の設定膜厚毎に作製することを特徴とする付記４に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２０】
（付記６）  前記段差の実測値を得るステップは、AFM(Atomic Force Microscope)装置、又は触針式の段差測定装置を用いて行われることを特徴とする付記１に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２１】
（付記７）  前記遮光パターンを形成するステップでは、前記透明基板上において、デバイスパターンを投影するデバイス領域に前記遮光パターンを形成するのと同時に、前記透明基板上において、前記デバイス領域の周辺領域に孤立パターンを形成し、
前記段差の実測値を得るステップでは、該実測値として、触針式の段差測定装置で測定された前記透明基板の表面から前記孤立パターンの上面までの段差を採用することを特徴とする付記１に記載の露光マスクの製造方法。
【０１２２】
（付記８）  前記遮光パターンを形成するステップは、前記遮光膜の上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をプラズマエッチングすることにより行われ、
前記段差の実測値を得るステップは、前記プラズマエッチングによって削れた前記透明基板の削れ量と、前記遮光パターンの膜厚との和を前記段差として採用することにより行われることを特徴とする付記１に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２３】
（付記９）  前記遮光膜を構成する材料として、金属、該金属の酸化物、窒化物、及び酸窒化物のいずれかの材料を採用することを特徴とする付記１に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２４】
（付記１０）  前記金属としてクロムを採用することを特徴とする付記９に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２５】
（付記１１）  前記遮光膜の厚さを５０nm以上１１０nm以下とすることを特徴とする付記１に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１２６】
（付記１２）  透明基板と、
前記透明基板上において、デバイスパターンを投影するデバイス領域に形成された遮光パターンと、
前記透明基板上において、前記デバイス領域の周辺領域に形成された孤立パターンと、
を有することを特徴とする露光用マスク。
【０１２７】
（付記１３）  透明基板の上に遮光パターンを形成してなる露光用マスクと、
前記透明基板の表面から前記遮光パターンの上面までの段差の実測値が記載された検査成績表と、
を有することを特徴とする露光用マスクの梱包体。
【０１２８】
（付記１４）  前記段差は、前記遮光パターンの膜厚と、プラズマエッチングによるパターニングで前記遮光パターンを形成するときに削れた前記透明基板の削れ量との和であることを特徴とする付記１３に記載の露光用マスクの梱包体。
【０１２９】
（付記１５）  前記削れ量は１０nmよりも小さいことを特徴とする付記１４に記載の露光用マスクの梱包体。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態において、一般的に行われている露光用マスクの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態において使用されるエッチングチャンバの断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態で作製された露光用マスクがセットされるステッパ６の構成図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態の露光用マスクを使用して行われる半導体装置の製造工程の工程断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の光強度シミュレーションで使用された露光用マスクのモデルの平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態において、遮光パターンの設計膜厚を変動させ、それによりデバイスパターンの線幅にどのような影響が見られるかをシミュレーションして得られたグラフである。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る露光用マスクの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態で作製される露光用マスクの断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態で使用される段差変動量−デバイスパターンの線幅変動量グラフである。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態において、露光用マスクの段差Hの測定ポイントを示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態において、AFM装置により実際に測定された段差Hの実測値を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態において、触針式の段差測定装置で段差Hを測定する場合の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２実施形態に係る露光用マスクの平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３実施形態に係る露光用マスクの梱包体の斜視図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…石英基板、２…遮光膜、２ａ…クロム層、２ｂ…酸化クロム層、３…ブランクス、４、１２…フォトレジスト、４ａ、１２ｃ…レジストパターン、２ｃ…遮光パターン、５…露光用マスク、６…ステッパ、７…光源、８…ステージ、９…レンズ、１０…熱酸化膜、１１…ポリシリコン層、１１ａ…ゲート電極（デバイスパターン）、１２ａ…感光部、１２ｂ…未感光部、１５…照明絞り、２０…エッチングチャンバ、２０ａ…ガス供給口、２１…下部電極、２２…コイル、２３…第１高周波電源、２４…第２高周波電源、３０…段差変動量−デバイスパターンの線幅（CD）変動量グラフ、４０…プローブ、５０…露光用マスク梱包体、５２…箱、５３…検査成績表、５４…蓋。
【図１】
2006078763.tif 000004
【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】
2006078763.tif 000011
【図９】
2006078763.tif 000012
【図１０】
2006078763.tif 000013
【図１１】
2006078763.tif 000014
【図１２】
2006078763.tif 000015
【図１３】
2006078763.tif 000016
【図１４】
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