(57)【要約】【課題】遮光膜が薄い場合でもアライメントの精度を確保可能なマスクの製造方法、マスク基板、および荷電ビーム描画方法を提供する。【解決手段】  実施形態の位相シフトマスクの製造方法は、電子の照射により二次電子を放出する第１領域と、前記電子の照射により前記第1領域より高密度の二次電子を放出する第２領域と、を有する金属層を基板上に形成する工程と、前記金属層をパターニングして、前記第１領域にメインパタンを、前記第２領域にアライメントマークをそれぞれ形成する工程と、前記パターニングされた金属層上にレジスト層を形成する工程と、前記アライメントマークの二次電子像を用いて、前記基板をアライメントする工程と、を具備する。【選択図】図２
2015158594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子の照射により二次電子を放出する第１領域と、前記電子の照射により前記第1領域より高密度の二次電子を放出する第２領域と、を有する金属層を基板上に形成する工程と、
前記金属層をパターニングして、前記第１領域にメインパタンを、前記第２領域にアライメントマークをそれぞれ形成する工程と、
前記パターニングされた金属層上にレジスト層を形成する工程と、
前記アライメントマークの二次電子像を用いて、前記基板をアライメントする工程と、
を具備するマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第２の領域内の金属層が、前記第１の領域内の金属層より厚い
請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第１領域内の金属層が、第１金属材料からなり、
前記第２領域内の金属層が、前記第１金属材料より二次電子放出率が大きい第２金属材料からなる、
請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に配置され、電子の照射により二次電子を放出する第１領域と、前記電子の照射により前記第1領域より高密度の二次電子を放出する第２領域と、を有し、かつ前記第１および第２の領域にそれぞれメインパタンおよびアライメントマークを有するようにパターニングされた金属層と、
前記金属層上に配置されるレジスト層と、を具備し、
前記第２の領域内の金属層が、前記第１の領域内の金属層より厚い
マスク基板。
【請求項５】
請求項４記載のマスク基板のアライメントマークの二次電子像を用いて、前記マスク基板を位置合わせする工程と、
前記位置合わせされたマスク基板に描画する工程と、
を具備する荷電ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マスクの製造方法、マスク基板、および荷電ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体装置の微細化に対応して、位相シフトマスク（ＰＳＭ）による光リソグラフィーが用いられている。ＰＳＭでは、光の干渉を利用することで、光の波長より高精度での露光を可能とする。
ここで、レベンソン型の位相シフトマスクでは、例えば、１層目として、透光性のマスク基板上に形成された遮光膜へのパタンの作成後に、２層目として、当該マスク基板にシフタ用のパタンが形成される。このため、２層目のパタンの描画前に、１層目のパタンとのアライメントが行われる。このアライメントに際し、１層目のパタン（アライメントマーク）の二次電子像が用いられる。
しかし、近年、１層目の遮光膜の薄膜化が著しく、アライメントマークの検出が困難となり、１層目と２層目のパタンの重ね合わせ精度を確保することが困難となってきている。
なお、位置合わせマークの十分な検出信号を得るための技術が公開されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５０３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、遮光膜が薄い場合でもアライメントの精度を確保可能なマスクの製造方法、マスク基板、および荷電ビーム描画方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のマスクの製造方法は、電子の照射により二次電子を放出する第１領域と、前記電子の照射により前記第1領域より高密度の二次電子を放出する第２領域と、を有する金属層を基板上に形成する工程と、前記金属層をパターニングして、前記第１領域にメインパタンを、前記第２領域にアライメントマークをそれぞれ形成する工程と、前記パターニングされた金属層上にレジスト層を形成する工程と、前記アライメントマークの二次電子像を用いて、前記基板をアライメントする工程と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】マスク描画装置の模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る位相シフトマスク２０の平面図および断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図４】第１の実施形態に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図５】第１の実施形態に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図６】第１の実施形態に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図７】比較例に係る位相シフトマスク２０ｘの製造工程を表す図である。
【図８】比較例に係る位相シフトマスク２０ｘの製造工程を表す図である。
【図９】比較例に係るマスク基板Ｗｘ２のアライメント工程を表す図である。
【図１０】第１の実施形態の変形例に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図１１】第１の実施形態の変形例に係る位相シフトマスク２０の製造工程を表す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る位相シフトマスク２０ａの平面図および断面図である。
【図１３】原子番号Ｚと二次電子放出係数ηの関係を表すグラフである。
【図１４】第２の実施形態に係る位相シフトマスク２０ａの製造工程を表す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る位相シフトマスク２０ａの製造工程を表す図である。
【図１６】第２の実施形態に係る位相シフトマスク２０ａの製造工程を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
図１は、マスク描画装置１０の模式図である。図１（ａ）は、マスク描画装置１０の平面図である。図１（ｂ）は、マスク描画装置１０の断面図である。以下、図１を参照して、マスク描画装置１０の構成について説明する。なお、図１（ａ）では、電子ビーム鏡筒５００の図示を省略している。
【０００８】
図１に示すように、マスク描画装置１０は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１００と、搬入出（Ｉ／Ｏ）チャンバ２００と、ロボットチャンバ（Ｒチャンバ）３００と、ライティングチャンバ（Ｗチャンバ）４００と、電子ビーム鏡筒５００と、制御機構６００と、ゲートバルブＧ１〜Ｇ３とを備える。
【０００９】
Ｉ／Ｆ１００は、本実施形態で使用するマスク基板Ｗが収容された容器Ｃ（例えば、ＳＭＩＦＰｏｄ）を載置する載置台１１０と、マスク基板Ｗを搬送する搬送ロボット１２０とを備える。
【００１０】
マスク基板Ｗは、遮光膜（例えば、後述の金属層４０）およびレジスト膜（例えば、後述のレジスト層５０，５５）を積層した基板である。遮光膜は、メインパタンＭＰとアライメントマークＡＭを有する。
【００１１】
ここでは、アライメントマークＡＭ近傍とメインパタンＭＰ近傍とで、同一条件で電子を照射したときに、放出される二次電子の密度が異なる。即ち、アライメントマークＡＭ近傍から放出される二次電子の密度は、メインパタンＭＰ近傍から放出される二次電子の密度より大きい。メインパタンＭＰとアライメントマークＡＭで、遮光膜の特性（例えば、膜厚）、又は材質自体が異なることで、放出される二次電子の密度が異なる。この結果、メインパタンＭＰでの遮光膜が薄いときでも、アライメントマークＡＭの検出が容易となる。なお、この詳細は後述する。
【００１２】
Ｉ／Ｏチャンバ２００は、Ｒチャンバ３００内を真空（低気圧）に保ったままマスク基板Ｗを搬入出するためのロードロックチャンバである。Ｉ／Ｏチャンバ２００には、Ｉ／Ｆ１００との間にゲートバルブＧ１が設けられており、真空ポンプ２１０と、ガス供給系２２０とを備える。真空ポンプ２１０は、例えば、ドライポンプやターボ分子ポンプ等であり、Ｉ／Ｏチャンバ２００内を真空引きする。ガス供給系２２０は、Ｉ／Ｏチャンバ２００を大気圧とする際にＩ／Ｏチャンバ２００内へベント用ガス（例えば、窒素ガスやＣＤＡ）を供給する。
【００１３】
Ｉ／Ｏチャンバ２００内を真空引きする際は、Ｉ／Ｏチャンバ２００に接続された真空ポンプ２１０を用いて真空引きする。また、Ｉ／Ｏチャンバ２００内を大気圧に戻す際には、ガス供給系２２０からベント用ガスが供給され、Ｉ／Ｏチャンバ２００内が大気圧となる。なお、Ｉ／Ｏチャンバ２００内を真空引きする際及び大気圧とする際には、ゲートバルブＧ１，Ｇ２はＣｌｏｓｅ（閉）される。
【００１４】
Ｒチャンバ３００は、真空ポンプ３１０と、アライメント室３２０と、アース体収容室３３０と、搬送ロボット３４０とを備える。Ｒチャンバ３００は、ゲートバルブＧ２を介してＩ／Ｏチャンバ２００と接続されている。
【００１５】
真空ポンプ３１０は、例えば、Ｃｒｙｏポンプやターボ分子ポンプ等である。真空ポンプ３１０は、Ｒチャンバ３００に接続されており、Ｒチャンバ３００内を真空引きして高真空を保つ。アライメント室３２０は、マスク基板Ｗを位置決め（アライメント）するためのチャンバである。アース体収容室３３０は、アース体Ｈを収容するチャンバである。なお、このアライメントは、後述のＷチェンバ４００でのアライメントとは異なり、電子ビームの照射を前提としない。
【００１６】
アース体Ｈは、複数（例えば、３本）のアースピンＨａと、額縁形状の枠体Ｈｂとを備える。アース体Ｈは、マスク基板Ｗ上にセットされた状態で、マスク基板Ｗ上に電子ビームによる描画が行われる。この際、アース体Ｈは、図示しないアースと接続されている。つまり、アース体Ｈは、電子ビームの照射によるマスク基板Ｗへの電荷の蓄積（チャージ）を防止する。搬送ロボット３４０は、Ｉ／Ｏチャンバ２００、アライメント室３２０、アース体収容室３３０及びＷチャンバ４００間で、マスク基板Ｗを搬送する。
【００１７】
Ｗチャンバ４００は、真空ポンプ４１０と、Ｘ−Ｙステージ４２０と、駆動機構４３０Ａ，４３０Ｂ、二次電子検出器４４０とを備え、ゲートバルブＧ３を介してＲチャンバ３００と接続されている。
【００１８】
真空ポンプ４１０は、例えば、Ｃｒｙｏポンプやターボ分子ポンプ等である。真空ポンプ４１０は、Ｗチャンバ４００に接続されており、Ｗチャンバ４００内を真空引きして高真空を保つ。Ｘ−Ｙステージ４２０は、マスク基板Ｗを載置するための台である。駆動機構４３０Ａは、Ｘ−Ｙステージ４２０をＸ方向に駆動する。駆動機構４３０Ｂは、Ｘ−Ｙステージ４２０をＹ方向に駆動する。二次電子検出器４４０は、マスク基板Ｗの遮光膜（特にアライメントマークＡＭ）から放出される二次電子を検出し、二次電子信号を出力する。
【００１９】
電子ビーム鏡筒５００は、電子銃５１０、アパーチャ５２０、偏向器５３０、レンズ５４０（照明レンズ（ＣＬ）、投影レンズ（ＰＬ）、対物レンズ（ＯＬ））、反射防止板ＡＲＦ等から構成される電子ビーム照射手段を備え、Ｘ−Ｙステージ４２０上に載置されたマスク基板Ｗに電子ビームを照射する。
【００２０】
制御機構６００は、例えば、コンピュータ等であり、マスク描画装置１０を制御する。制御機構６００が、電子ビーム鏡筒５００とＸ−Ｙステージ４２０とを連動して制御することで、電子ビームでマスク基板Ｗ上に所望のパタンが描画される。
【００２１】
また、制御装置６００は、電子ビーム鏡筒５００から電子ビームを照射し、この電子ビームを走査（スキャン）しながら、二次電子検出器４４０からの二次電子信号を検出する。この結果、マスク基板ＷのアライメントマークＡＭの画像（二次電子像）を検出し、マスク基板Ｗのアライメントが可能となる。即ち、マスク基板Ｗの位置／回転の補正やメインパタンＭＰの歪みの補正が可能となる。
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態を説明する。以下、レベンソン型の位相シフトマスクを例として、マスク基板Ｗの作成、描画等の処理を説明する。但し、レベンソン型の位相シフトマスクは単なる一例であり、他のマスクの作成も可能である。
【００２３】
Ａ．位相シフトマスク
以下、本実施形態に係る位相シフトマスクを説明する。
図２は、第1の実施形態に係る位相シフトマスク２０を表す上面図および断面図である。図２の（ａ）、（ｂ）がそれぞれ、上面図および断面図に対応する。断面図は、上面図のＡ−Ａ線に沿って位相シフトマスク２０を切断した状態を拡大して表している。
【００２４】
位相シフトマスク２０は、フォトリソグラフィーによるＬＳＩ等の半導体装置を作成するために用いられるレジスト等の露光のためのマスクである。ここでは、透光性の基板３０および遮光膜である金属層４０の双方がパターニングされたいわゆるレベルソン型の位相シフトマスクを示している。ここでは、位相シフトマスク２０は、基板３０、金属層４０を有する。
【００２５】
基板３０の構成材料には、光（例えば、紫外線）の透過特性（透光性）が良好な光学材料（例えば、石英ガラス）が用いられる。
金属層４０の構成材料には、遮光性および二次電子放出特性を有する金属材料（例えば、Ｃｒ、Ｔａ、ＭｏＳｉ、またはＡｌ）が用いられる。なお、図示しないが、金属層４０の最上層は、反射防止のために、酸化された状態であるのが通例である。例えば、クロム（Ｃｒ）の金属層の上に薄い酸化クロム（ＣｒＯ２）の層が形成される。
【００２６】
基板３０の主面は、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２に区分される。
メインパタン領域Ａ１には、半導体装置作成用の半導体ウェハに投影するためのメインパタンＭＰが配置される。ここでは、メインパタンＭＰの一部として、金属層４０に複数の開口４１が形成されている。露光時には、この開口４１および基板３０を光が通過する。即ち、開口４１（４１ａ、４１ｂ）は、光が通過する透光部である。
【００２７】
複数の開口４１の一部（開口４１ａ）において、基板３０がエッチングされ、その厚さが薄くなっている。この開口４１ａでは、基板３０がエッチングされていない開口４１ｂと比べて、基板３０の厚さの差に対応する位相差が生じる。即ち、開口４１の内、開口４１ａは、位相差をもたらす位相シフタ透光部である。
【００２８】
なお、基板３０自体をエッチングするのではなく、基板３０と金属層４０の間に透光性材料の層を配置し、この層をエッチングしても良い。透光性材料の層をパターニングすることで、位相シフタ透光部を形成できる。
【００２９】
位相シフトマスク２０では、メインパタン領域Ａ１に、遮光部（開口を有しない箇所）、透光部、位相シフタ透光部を適宜に配置することで、光の干渉を利用した高精度のパタン露光が可能となる。
【００３０】
アライメントマーク領域Ａ２は、位相シフトマスク２０の作成時でのマスク基板Ｗの位置合わせ（アライメント）のためのアライメントマークＡＭが配置される領域である。ここでは、アライメントマークＡＭは、十字形状を有する金属層４０の開口４２で構成される。後述のように、アライメントマーク領域Ａ２に電子ビームを照射し、アライメントマークＡＭ付近の二次電子像を検出することで、マスク描画装置１０内のマスク基板Ｗの位置等を確認し、高精度の描画を行うことができる。
【００３１】
本実施形態では、メインパタン領域Ａ１よりも、アライメントマーク領域Ａ２において、金属層４０の厚さが厚い。この結果、アライメントマーク領域Ａ２に電子を照射したときの二次電子の量（密度）を確保し、明瞭な二次電子像を得ることができる。メインパタン領域Ａ１での金属層４０の厚さが薄く、これに電子を照射したときの二次電子の量（密度）が小さく、明瞭な二次電子像を得ることが困難な場合でも、アライメントマーク領域Ａ２では明瞭な二次電子像を得ることが容易となる。
【００３２】
本実施形態では、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２において、金属層４０の厚さに加えて、基板３０の厚さを異ならせている。金属層４０の厚さを、例えば、メインパタン領域Ａ１では５ｎｍ〜２０ｎｍ、アライメントマーク領域Ａ２では４０ｎｍ〜７０ｎｍとする。
【００３３】
この結果、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２において、金属層４０の上面の高さが略等しくなっている。金属層４０の主面（上面）の高さを一定としているのは、位相シフトマスク２０をフォトリソグラフィ用の露光装置に設置したときに、位相シフトマスク２０の位置の安定性を確保するためである。このとき、金属層４０の主面が露光装置の保持部上に配置されることから、金属層４０の主面の高さが揃っていないと、位相シフトマスク２０が傾いたりして安定に設置されず、露光精度が劣化する可能性がある。
【００３４】
なお、後述のように、位相シフトマスク２０の製造工程の関係で、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２で金属層４０の組成を異ならせることが好ましい。
【００３５】
Ｂ．位相シフトマスク２０の製造
以下、位相シフトマスク２０の製造方法を説明する。次の手順（１）〜（４）によって、位相シフトマスク２０を製造できる。
【００３６】
（１）マスク基板Ｗ１の用意
基板３０上に金属層４０およびレジスト層５０が形成されたマスク基板Ｗ１を作成する。このマスク基板Ｗ１は次の手順ａ〜ｄで作成できる。
【００３７】
ａ．基板３０のエッチング（図３（ａ）、（ｂ）参照）
基板３０を用意し（図３（ａ）参照）、アライメントマーク領域Ａ２に凹部３４を形成する（図３（ｂ）参照）。この凹部３４は、アライメントマーク領域Ａ２に設けられ、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２において、金属層４０の高さを均一化するためのものである。
この凹部３４の形成にエッチングまたは機械研磨（Mechanical Polishing)を利用できる。
【００３８】
・エッチングの場合
例えば、凹部３４に対応する開口を有するレジスト層を基板３０に作成し、このレジスト層をマスクとして基板３０をエッチングする。このエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching; RIE)等のドライエッチングを用いることができる。なお、エッチング後に、溶剤等によりレジスト層は除去される。
【００３９】
・機械研磨の場合
基板３０のアライメントマーク領域Ａ２を機械的に研磨することで、凹部３４を形成しても良い。この場合、レジスト等によるマスクは必ずしも必要はない。
【００４０】
ｂ．メインパタン領域Ａ１への金属層４０の形成（図４（ａ）、（ｂ）参照）
メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２に金属層４０を形成する。
アライメントマーク領域Ａ２にマスクＭＭ１を配置して、スパッタリング等で金属層４０を形成する。このマスクＭＭ１には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。
【００４１】
ｃ．アライメントマーク領域Ａ２への金属層４０の形成（図４（ｃ）、（ｄ）参照）
メインパタン領域Ａ１にマスクＭＭ２を配置して、スパッタリング等で金属層４０を形成する。このマスクＭＭ２には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。ここでは、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２の境界付近に金属層４０が重複して形成され、凸部４５が生じている。
【００４２】
ｄ．金属層４０の平坦化（図４（ｄ）、（ｅ）参照）
必要に応じて、化学機械研磨等を用いて金属層４０の表面を平坦化する。ここでは、平坦化により、前述の凸部４５が除去されている。
【００４３】
ｅ．レジスト層５０の形成（図５（ａ）参照）
その後、金属層４０上にレジスト層５０を形成することで、マスク基板Ｗ１が作成される（図５（ａ）参照）。
【００４４】
ここでは、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の順に金属層４０を形成しているが、この順序は逆でも良い。
また、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の境界に重複して金属層４０を形成しているが、境界において金属層４０が薄いかあるいは金属層４０を有しないことも許容される。
【００４５】
ここで、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の材質を変更して、メインパタン領域Ａ１よりも、アライメントマーク領域Ａ２の金属層４０のエッチングレートを大きくすることが好ましい。
【００４６】
これは、金属層４０のパターニングの精度を向上するためである。仮に、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２のエッチングレートが同一とする。このときには、メインパタン領域Ａ１でのエッチングが実質的に完了しているにも拘わらず、アライメントマーク領域Ａ２でのエッチングが完了せず、エッチングを継続しなければならなくなる。この場合、メインパタン領域Ａ１が過度にエッチングされ、メインパタン領域Ａ１でのパターニングの精度が低下することになる。
【００４７】
理想的には、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２のエッチングが同時に完了することが好ましい。ここで、メインパタン領域Ａ１での金属層４０の膜厚Ｄ１、アライメントマーク領域Ａ２での金属層４０の膜厚Ｄ２とする。メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２でのエッチングレートが、それぞれの膜厚Ｄ１，Ｄ２に比例することが理想となる。但し、この理想的な場合と比べて、ある程度、例えば、５〜１０％程度の誤差は許容され得る。
【００４８】
メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の材質を変更するのは、成膜条件（例えば、スパッタリング条件）を異ならせることで可能となる。例えば、スパッタリング時のガスをメインパタン領域Ａ１の形成時には、Ａｒ／Ｏ２混合ガスとし、アライメントマーク領域Ａ２の形成時には、純Ａｒガスとする。このようにすると、メインパタン領域Ａ１にはクロム（Ｃｒ）と酸化クロム（ＣｒＯ２）が入り交じった状態の金属層４０が、アライメントマーク領域Ａ２にはクロム（Ｃｒ）の金属層４０が形成される。このように、成膜条件を変更することで、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２それぞれでの金属層４０の材質を変更し、エッチングレートを異ならせることができる。
【００４９】
（２）金属層４０のパターニング（図５（ａ）〜（ｄ）参照）
金属層４０をパターニングし、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２それぞれにメインパタンＭＰ、アライメントマークＡＭを形成する。この金属層４０のパターニングは次の手順ａ〜ｃで行える。
【００５０】
ａ．マスク基板Ｗ１（図５（ａ）参照）をマスク描画装置１０のＷチェンバ４００内に搬送し、電子ビームにより描画する。
【００５１】
ｂ．その後、マスク描画装置１０からマスク基板Ｗ１を取り出して、現像することで、レジスト層５０をパターニングする（図５（ｂ）参照）。
既述のように、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２でのエッチングレートが異なることで、メインパタンＭＰの高精度での作成が可能となる。
【００５２】
ｃ．パターニングされたレジスト層５０をマスクとして、金属層４０を例えばドライエッチングし、パターニングし（図５（ｃ）参照）、溶剤等によりレジスト層５０を除去する。
【００５３】
（３）アライメント・描画（図６（ａ）参照）
金属層４０（第1層）のパターニング後に、基板３０（第２層）のパターニングが行われる。このパターニングに先立って、第１層と第２層のパタンを対応させるため、基板３０のアライメントが必要となる。第１層と第２層の電子ビームでの露光は、マスク描画装置１０で行われるが、その前後で、基板３０がマスク描画装置１０から取り出されるため、マスク基板Ｗ１の位置等が変更され、調整が必要となる。
なお、第１層と第２層の電子ビームでの露光が、異なるマスク描画装置１０で行われても良い。
【００５４】
このアライメントおよび描画は次の手順ａ〜ｄで行える。
ａ．アライメントに先立って、基板３０にレジスト層５５および導電層６０が形成される。この結果、マスク基板Ｗ２が形成される。
なお、導電層６０は、マスク基板Ｗ２に電子ビームが照射されたときに、エッチングによって露出された基板３０の開口部分がチャージングして位置精度が劣化するのを防止するためのものであり、例えば、スルホン酸を主成分とする導電性材料からなる。
【００５５】
ｂ．二次電子像の検出
マスク基板Ｗ２をマスク描画装置１０のＷチェンバ４００内に搬送して、電子ビームを照射し、アライメントマークＡＭ付近から放出される二次電子像を検出する。基板３０上で電子ビームを走査しながら、二次電子を検出することで、アライメントマークＡＭ付近の二次電子像を取得できる。アライメントマークＡＭ自体には、金属層４０が存在しないので、二次電子が事実上放出されない領域として、アライメントマークＡＭが検出される。このとき、二次電子の量そのものではなく、信号処理（例えば、微分処理）を行うことで、アライメントマークＡＭ自体（金属層４０が無い）とその周囲（金属層４０が有る）の境界をより明確化することができる。
【００５６】
ｃ．マスク基板Ｗ２のアライメント
このように、アライメントマークＡＭ、さらにはその位置を検出することで、
メインパタンＭＰの歪みや、位置／回転を補正することができる。
例えば、エッチングによって金属層４０の内部応力が変化すると、パタン内の相対的な位置ズレ、即ちパタンの歪みが発生する可能性がある。この歪みは、アライメントマークＡＭ間の相対的な距離のズレによって検出できる。
また、アライメントマークＡＭの平均的な位置により、マスク基板Ｗ２，ひいてはメインパタンＭＰの位置ズレおよび回転を検出できる。
このとき、アライメントマーク領域Ａ２での金属層４０の厚さが大きいため、二次電子信号が大きくなり、アライメントマークＡＭの検出が容易となる。
【００５７】
なお、ここでいうアライメントは、マスク基板Ｗ２の位置変更や回転を必ずしも意味しない。マスク基板Ｗ２の位置変更や回転を行わず、制御装置６００に記憶された電子ビームの照射の基準位置を変更することをアライメントと呼んで差し支えない。
【００５８】
ｄ．描画
アライメントマークＡＭによって、メインパタンＭＰの位置、歪みが検出され、この検出された歪み、位置ズレ、回転に対応するように、電子ビームを照射し、レジスト層５５への描画を行う。確実に検出されたアライメントマークＡＭを用いてアライメントを行った状態で描画するので、第１層と第２層の重ね合わせ精度の高い位相シフトマスク２０を製作できる。
【００５９】
（４）基板３０のパターニング（図６（ｂ）〜（ｄ）参照）
基板３０をパターニングする。このパターニングは次の手順ａ、ｂで行える。
ａ．マスク描画装置１０からマスク基板Ｗ２を取り出して、現像することで、レジスト層５０をパターニングする（図６（ｂ）参照）。
【００６０】
ｂ．パターニングされたレジスト層５５をマスクとして、基板３０を例えばドライエッチングし、パターニングし（図６（ｃ）参照）、溶剤等によりレジスト層５０を除去する（図６（ｄ）参照）。
以上のように、位相シフトマスク２０が作成される。
【００６１】
（比較例）
比較例を説明する。この比較例でも、金属層４０ｘおよびレジスト層５０が配置された基板３０（マスク基板Ｗｘ１）を用い、金属層４０のパターニング、アライメント・描画、基板３０のパターニングを順に行う。ここでは、金属層４０ｘの材料および膜厚がメインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２で同一である。次の手順（１）〜（３）によって、位相シフトマスク２０ｘを製造できる。
【００６２】
（１）金属層４０ｘのパターニング（図７（ａ）〜（ｄ））
（２）アライメント・描画（図８（ａ）参照）
（３）基板３０のパターニング（図８（ｂ）〜（ｄ）参照）
【００６３】
これらの手順（１）〜（３）は、第1の実施形態での手順（２）〜（４）と同様なので、詳細な説明を省略する。
しかし、比較例では、金属層４０ｘの材料および膜厚がメインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２で同一であることから、アライメントの際に問題が生じる可能性がある。
【００６４】
この背景として、遮光膜たる金属層４０ｘの薄膜化が進められていることがある。金属層４０のエッチング時に断面にテーパが形成され、形成されるマスクの精度に影響する。このため、パタンの微細化に伴い、遮光膜たる金属層４０が薄くなっている。
【００６５】
図９は、厚い金属層４０ｘ１および薄い金属層４０ｘ２を用いたマスク基板Ｗｘ２でのアライメント時の断面状態を表す図である。金属層４０ｘ１、４０ｘ２はそれぞれ、例えば、５０ｎｍ程度および１０ｎｍ以下程度の厚さを有する。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、厚い金属層４０ｘ１では、二次電子の信号が大きく、アライメントマークＡＭの輪郭を容易に検出できる。
一方、薄い金属層４０ｘ２では、二次電子の信号が小さく、アライメントマークＡＭの輪郭を容易には検出できない。即ち、アライメントマークＡＭ付近を走査（スキャン）しても、電子が金属層４０ｘ２（遮光膜）をすぐに貫通してしまい、二次電子の発生量（密度）が小さく、信号強度の確保が困難となる。
【００６７】
このように、アライメントマークＡＭの検出精度が低下すると、第１層、第２層でのパタンの重ね合わせの精度が低下する。
【００６８】
これに対して、第１の実施形態では、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２それぞれでの金属層４０の厚さを異ならせることで、メインパタンＭＰでのパタン精度の向上とアライメントマークＡＭの検出精度の確保を両立可能となる。
【００６９】
（第１の実施形態の変形例）
以下、第１の実施形態の変形例を説明する。ここでは、次の手順（１）〜（３）で、マスク基板Ｗ１を形成する。
【００７０】
（１）メインパタン領域Ａ１への金属層４０の形成（図１０（ａ）〜（ｃ）参照）
アライメントマーク領域Ａ２にマスクＭＭ１を配置して、スパッタリング等で金属層４０を形成する。このマスクＭＭ１には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。この結果、基板３０のメインパタン領域Ａ１にのみ金属層４０が形成される。
【００７１】
（２）基板３０のエッチング（図１０（ｄ）参照）
金属層４０をマスクとして、基板３０をエッチングする。この結果、基板３０のアライメントマーク領域Ａ２がエッチングされ、凹部３４が形成される。
【００７２】
（３）アライメントマーク領域Ａ２への金属層４０の形成（図１１（ａ）〜（ｄ）参照）
メインパタン領域Ａ１にマスクＭＭ２を配置して、スパッタリング等で金属層４０を形成する。このマスクＭＭ２には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。ここでは、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２の境界付近に金属層４０が重複して形成され、凸部４５が生じている。
【００７３】
その後、必要に応じて、化学機械研磨等を用いて金属層４０の表面を平坦化する。ここでは、平坦化により、前述の凸部４５が除去されている。
その後、金属層４０上にレジスト層５０を形成することで、マスク基板Ｗ１が作成される（図５（ａ）参照）。
以上のようにして、マスク基板Ｗ１を作成できる。その後は、第１の実施形態と同様の手順で、位相シフトマスク２０を作成できる。
【００７４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態を説明する。
Ａ．位相シフトマスク
以下、本実施形態に係る位相シフトマスクを説明する。
図１２は、第２の実施形態に係る位相シフトマスク２０ａを表す上面図および断面図である。図１２の（ａ）、（ｂ）がそれぞれ、上面図および断面図に対応する。断面図は、上面図のＡ−Ａ線に沿って位相シフトマスク２０を切断した状態を拡大して表している。
【００７５】
本実施形態では、メインパタン領域Ａ１の金属層４０ａでの二次電子放出率η１よりも、アライメントマーク領域Ａ２の金属層４０ｂでの二次電子放出率η２が大きい。この結果、アライメントマーク領域Ａ２に電子を照射したときの二次電子の量（密度）を確保し、明瞭な二次電子像を得ることができる。即ち、メインパタン領域Ａ１での金属層４０ａの厚さが薄く、これに電子を照射したときの二次電子の発生量（密度）が小さく、明瞭な二次電子像を得ることが困難な場合でも、アライメントマーク領域Ａ２では明瞭な二次電子像を得ることが容易となる。
【００７６】
金属層４０ａ，４０ｂの厚さを、例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍ（好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍ）とする。
【００７７】
図１３に示すように、金属元素でもその原子番号Ｚが大きいと、二次電子放出率ηも大きくなる。例えば、メインパタン領域Ａ１の金属層４０ａを例えば、Ｃｒから構成し、アライメントマーク領域Ａ２の金属層４０ｂを例えば、Ｔａから構成することで、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２での二次電子放出率ηを異ならせることができる。
【００７８】
なお、金属層４０ａ、４０ｂの組み合わせとして、ＣｒとＴａ以外にも、ＣｒとＷやＣｒとＰｔの組み合わせを挙げることができる。
【００７９】
このような基板の製作工程を図７に示す。アライメントマーク部の遮光膜の反射電子放出率が高いので、反射電子信号が大きくなる。
【００８０】
Ｂ．位相シフトマスク２０の製造
以下、位相シフトマスク２０の製造方法を説明する。ここでは、次の手順（１）〜（４）で、位相シフトマスク２０を形成する。
【００８１】
（１）マスク基板Ｗａ１の作成
次の手順ａ〜ｃで、マスク基板Ｗａ１を形成する。
【００８２】
ａ．メインパタン領域Ａ１への金属層４０ａの形成（図１４（ａ）〜（ｃ）参照）
アライメントマーク領域Ａ２にマスクＭＭ１を配置して、スパッタリング等で金属層４０ａを形成する。このマスクＭＭ１には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。
【００８３】
ｂ．アライメントマーク領域Ａ２への金属層４０ｂの形成（図１４（ｄ）、（ｅ）参照）
メインパタン領域Ａ１にマスクＭＭ２を配置して、スパッタリング等で金属層４０ｂを形成する。このマスクＭＭ２には、例えば、金属板等のメカニカルマスクを用いることができる。ここでは、メインパタン領域Ａ１とアライメントマーク領域Ａ２の境界付近に金属層４０ａ、４０ｂが重複して形成され、凸部４５ｂが生じている。
【００８４】
ｃ．金属層４０ａ，４０ｂの平坦化（図１４（ｅ）〜（ｆ）参照）
必要に応じて、化学機械研磨等を用いて金属層４０ａ，４０ｂの表面を平坦化する。ここでは、平坦化により、前述の凸部４５ｂが除去されている。
なお、金属層４０ａ，４０ｂに膜厚差があった場合も化学機械研磨等を用いて膜厚を均一化することが好ましい。
【００８５】
その後、金属層４０ａ，４０ｂ上にレジスト層５０を形成することで、マスク基板Ｗａ１が作成される（図１５（ａ）参照）。
以上のようにして、マスク基板Ｗａ１が作成される。
【００８６】
ここでは、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の順に金属層４０ａ，４０ｂを形成しているが、この順序は逆でも良い。
また、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２の境界に重複して金属層４０を形成しているが、境界において金属層４０ａ，４０ｂが薄いかあるいは金属層４０ａ，４０ｂを有しないことも許容される。
【００８７】
（２）金属層金属層４０ａ，４０ｂのパターニング（図１５（ａ）〜（ｄ）参照）
（３）アライメント・描画（図１６（ａ）参照）
（４）基板３０のパターニング（図１６（ｂ）〜（ｄ）参照）
【００８８】
これらの手順（２）〜（４）は、第1の実施形態での手順（２）〜（４）と同様なので、詳細な説明を省略する。
第２の実施形態では、金属層４０の材料がメインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２で異なることから、メインパタンＭＰでのパタン精度の向上とアライメントマークＡＭの検出精度の確保が容易となる。
【００８９】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態では、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２での金属層４０ａ、４０ｂの膜厚を同一としていた。これに対して、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２での金属層４０ａ、４０ｂの膜厚を異ならしても良い。
【００９０】
具体的には、第１の実施形態あるいはその変形例で示した手順でマスク基板Ｗａ１を作成する際に、メインパタン領域Ａ１、アライメントマーク領域Ａ２での金属層４０ａ、４０ｂの構成材料を異ならせる。
【００９１】
この場合、メインパタン領域Ａ１には薄く、かつ二次電子放出率ηの小さい金属層４０ａが、アライメントマーク領域Ａ２には厚く、かつ二次電子放出率ηの大きい金属層４０ｂが配置される。例えば、金属層４０ａの厚さを５ｎｍ〜２０ｎｍ（好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍ）、金属層４０ｂの厚さを３０ｎｍ〜６０ｎｍ（好ましくは、３０ｎｍ〜５０ｎｍ）とする。
この結果、アライメントマークＡＭのより確実な検出が可能となる。
【００９２】
（その他の実施形態）
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上記実施形態は、例示であり、本発明を上記実施形態に限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０：マスク描画装置、Ｗ：マスク基板、２０：位相シフトマスク、３０：基板、３４：凹部、４０：金属層、４１：開口、４１ａ：開口、４１ｂ：開口、４２：開口、４５：凸部、５０、５５：レジスト層、７０：導電層、Ａ１：メインパタン領域、Ａ２：アライメントマーク領域、ＡＭ：アライメントマーク、ＭＭ１，ＭＭ２：マスク、ＭＰ：メインパタン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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