フォトマスク及びその製造方法
【課題】漏れ光を抑制し、高い寸法精度及び位置精度を実現しうるフォトマスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、周辺パターンが形成された領域の透明基板内に形成され、デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する周辺パターンの光透過部の透過率を、露光光に対するデバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層とを有する。
【解決手段】透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、周辺パターンが形成された領域の透明基板内に形成され、デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する周辺パターンの光透過部の透過率を、露光光に対するデバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの高集積化に伴い、デバイスパターンの微細化が進んでいる。デバイスパターンの形成に用いるフォトマスクには、高い寸法精度及び位置精度を実現することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０４３６９号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、露光光の短波長化に伴い、フォトマスクに形成されたデバイスパターンをウェーハへ転写する際、デバイスパターン領域以外の領域を通過する露光光（漏れ光、フレア）が増加してきた。この漏れ光により、ウェーハに不要なパターンが転写されたり、転写されるデバイスパターンの寸法や形状が変化したりすることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、漏れ光を抑制し、高い寸法精度及び形状を実現しうるフォトマスク及びそ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】
実施形態の一観点によれば、透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層とを有するフォトマスクが提供される。
【０００７】
また、実施形態の他の観点によれば、透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程とを有するフォトマスクの製造方法が提供される。
【０００８】
また、実施形態の更に他の観点によれば、透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示のフォトマスク及びその製造方法によれば、フォトマスクに形成されたデバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができる。これにより、半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。
【図３】図３は、マスクアライメントの方法を示す概略図である。
【図４】図４は、露光装置の観察機構により観察されたアライメントマークの一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その１）である。
【図６】図６は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その２）である。
【図７】図７は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図８】図８は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図９】図９は、第２実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その１）である。
【図１２】図１２は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その２）である。
【図１３】図１３は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図１４】図１４は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その４）である。
【図１５】図１５は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
第１実施形態によるフォトマスク及びその製造方法について図１乃至図８を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。図２は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。図３は、マスクアライメントの方法を示す概略図である。図４は、露光装置の観察機構により観察されたアライメントマークの一例を示す図である。図５乃至８は、本実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図である。
【００１３】
はじめに、本実施形態によるフォトマスクの構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【００１４】
本実施形態によるフォトマスクは、透明基板１０上に、遮光層１２によって所定のパターンが形成されたものである。透明基板１０は例えばガラス基板であり、遮光層１２は例えばクロム膜である。
【００１５】
透明基板１０上には、デバイスパターン領域１４と、周辺パターン領域１６とが設けられている。なお、図１はフォトマスクの一部分を示したものであり、実際には、デバイスパターン領域１４を囲むように周辺パターン領域１６が配置されている。
【００１６】
デバイスパターン領域１４は、半導体ウェーハに転写する所定のデバイスパターン１８が形成された領域である。
【００１７】
周辺パターン領域１６には、種々の周辺パターンが形成されている。周辺パターンは、フォトマスクユーザ毎に必要とするパターンが異なっているため、名称や配置場所、内容は異なることがあり、特に限定されるものではない。周辺パターンの代表例としては、例えば、フォトマスク位置精度測定マーク、フォトマスクナンバリングやバーコード、マスクアライメントマーク（フェディシャルマーク）等が挙げられる。また、フォトマスクの欠陥検査時に使用するアライメントマーク、ハーフトーンマスク製造時などに使用する重ね描画時に使用するターゲットパターン、フォトマスク製造上に必要なパターン等が挙げられる。図１には、これら周辺パターンの例として、フォトマスクの位置合わせに用いられるアライメントパターン２０、パターンの配置精度の測定に用いられる配置精度測定パターン２２、及びフォトマスクの管理等に用いられるナンバリングパターン２４を示している。
【００１８】
図２に示すように、周辺パターン（アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４）の光透過部（遮光層１２が形成されていない領域）の透明基板１０の表面部には、改質層２６が形成されている。改質層２６は、透明基板１０の光学特性を変化するものである。改質層２６の厚さは、例えば５０ｎｍである。
【００１９】
なお、改質層２６は、周辺パターンの光透過部の透明基板１０の表面部のみならず、周辺パターン領域１６の全体に形成されていてもよい。
【００２０】
改質層２６が形成された領域の透明基板１０は、マスクアライメントに使用されるアライメント光の透過率は高いが、ウェーハ露光に使用される露光光の透過率が低くなっている。例えば、アライメント光としては、６５０ｎｍや６３３ｎｍの波長の光が用いられている。一方、露光光としては、例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光や、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光が用いられている。
【００２１】
次に、本実施形態によるフォトマスクの機能について図３及び図４を用いて説明する。
【００２２】
ウェーハやフォトマスクのＸＹ方向の誤差と回転のずれを修正して基準位置を合わせる作業を、アライメントという。アライメントには、フォトマスクのＸＹ方向や回転のずれを補正するマスクアライメント（プリアライメント）と、ウェーハとフォトマスクの位置合わせを行うウェーハアライメントとがある。
【００２３】
マスクアライメントでは、露光装置のフォトマスクステージ４０上にフォトマスクを載置し、フォトマスクとフォトマスクステージ４０との位置合わせを行う。フォトマスクには、予め遮光層１２上に、ペリクル４１を形成しておく。
【００２４】
まず、露光装置の光源４２からフォトマスクのアライメントマーク２０に向けてマスクアライメント光を照射し、アライメントマーク２０を通過したマスクアライメント光を観察機構４４に投影・結像する。
【００２５】
次いで、アライメントパターン２０の投影像５２と、観察機構４４の所定位置に予め配された、アライメントパターン２０に対応するパターン５４とが合致するように、フォトマスクステージ４０を移動させる。これにより、Ｘ，Ｙ方向や回転のずれを補正し、フォトマスクの位置合わせを行う。
【００２６】
ウェーハ露光では、露光装置のウェーハステージ（図示せず）上に、レジストが塗布されたウェーハを載置する。
【００２７】
次いで、デバイスパターン領域１４内のスクライブ領域に配置されたアライメントマークとウェーハ上のアライメントマークとをそれぞれ検出し、位置合わせを行いながらウェーハ上に形成されたレジストが露光される。
【００２８】
この際、周辺パターン領域１６にあるパターンに露光光が照射されないようにするために、アパーチャによる周辺パターン領域のブラインドが、ウェーハ露光前に行われる。
【００２９】
こうして、半導体装置は製造される。
【００３０】
しかしながら、近年の半導体デバイスの微細化により、露光光波長が短波長化し、ウェーハ露光の際のブラインドだけで漏れ光を抑制することが困難になってきた。この漏れ光は、周辺パターン領域１６に形成されている各種パターンを透過した光が一因となっている。
【００３１】
周辺パターン領域１６に配置されたアライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２は、その性質上、デバイスパターン領域１４の近傍に配される。これは、デバイスパターン領域１４に近いほど、検査精度が向上するためである。そのため、デバイスパターン１８をウェーハへ転写する際に、アライメントパターン２０や配置精度測定パターン２２を通過した露光光（漏れ光、フレア）がウェーハに到達することがある。これにより、不要なパターンが転写されたり、転写されたデバイスパターン１８の形状や寸法が変化したりする。
【００３２】
そこで、本実施形態によるフォトマスクでは、周辺パターン（アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４）の光透過部（遮光層１２が形成されていない領域）の透明基板１０表面部に、改質層２６を形成している。
【００３３】
これにより、改質層２６は、マスクアライメント光を透過する一方、ウェーハ露光光の透過を抑制することができる。即ち、本実施形態によるフォトマスクは、漏れ光による周辺パターンのウェーハへの転写や、転写されたデバイスパターン１８の寸法及び形状の変化を防止することができる。
【００３４】
改質層２６は、透明基板１０の表面にイオンを注入することにより形成することができる。注入するイオンとしては、例えばリンイオンやアルミニウムイオンやガリウムイオン等を用いることができる。
【００３５】
透明基板１０にイオンが注入されることにより、透明基板１０の改質層２６形成部の屈折率が変化する。これは、改質層２６内のネットワーク構造の変化と、イオンを注入する際に形成された照射損傷のためである。改質層２６の屈折率が高くなるようなイオンを注入することにより、反射増加効果が得られる。一般的に、波長の短い光ほど、反射面に対して屈折及び反射しやすくなる。また、イオンを注入することにより、改質層２６の紫外光吸収が誘起される。
【００３６】
このように、改質層２６は、屈折率の増加及び紫外光の吸収により、短波長の光ほど、光の透過率を低減させることができる。
【００３７】
デバイスパターン１８をウェーハへ転写する際に用いられる露光光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。ＫｒＦエキシマレーザ光の波長は、２４８ｎｍである。ＡｒＦエキシマレーザ光の波長は、１９３ｎｍである。露光光は、紫外光である。即ち、改質層２６の屈折率の増加及び改質層２６による露光光の吸収により、露光光は改質層２６を透過しにくい。
【００３８】
一方、フォトマスクと露光装置との位置合わせに用いられるマスクアライメント光としては、波長が６３３ｎｍ〜６５０ｎｍ等の光が用いられる。マスクアライメント光は、露光光と比べて長波長である。それ故、マスクアライメント光は、改質層２６の屈折率の増加の影響を受けず、改質層２６を透過することができる。また、マスクアライメント光は改質層２６に吸収されない。即ち、マスクアライメント光は改質層２６を容易に透過することができる。
【００３９】
次に、本実施形態によるフォトマスクの製造方法について図５乃至図８を用いて説明する。
【００４０】
まず、透明基板１０を用意する。透明基板１０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００４１】
次いで、透明基板１０上に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚７３０ｎｍのクロムを堆積する。これにより、クロム膜の遮光層１２を形成する。
【００４２】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜６０を形成する（図５（ａ）参照）。電子線レジスト膜６０は、電子線ポジ型レジストでも電子線ネガ型レジストでもよい。
【００４３】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６０をパターニングする。これにより、デバイスパターン１８を形成するための開口部６４、アライメントパターン２０を形成するための開口部６４及び配置精度測定パターン２２を形成するための開口部６６を形成する（図５（ｂ）参照）。開口部６２，６４，６６の開口寸法は、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２の形状に応じて適宜選択される。
【００４４】
次いで、電子線レジスト膜６０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする。これにより遮光層１２にデバイスパターン１８、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００４５】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜６０を除去する（図６（ａ）参照）。
【００４６】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜６８を形成する（図６（ｂ）参照）。電子線レジスト膜６８としては、電子線ポジ型レジストを用いる。
【００４７】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６８をパターニングする。これにより、電子線レジスト膜６８に開口部７０を形成する。また、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２が形成されている領域における透明基板１０が露出する（図６（ｃ）参照）。
【００４８】
次いで、電子線レジスト膜６８をマスクとしてイオン注入を行い、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、改質層２６を形成する（図７（ａ）参照）。
【００４９】
例えば、リンイオンを、加速電圧５０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０１５／ｃｍ２の条件でイオン注入し、厚さ５０ｎｍの改質層２６を形成する。なお、改質層２６の厚さは、５０ｎｍ以上でもよい。また、ドーズ量は、５×１０１５／ｃｍ２以上であってもよい。
【００５０】
或いは、アルミニウムイオンをイオン注入し、改質層２６を形成する。改質層２６に注入されるアルミニウムイオン濃度が８ｐｐｍ以上となるようにイオン注入条件を適宜設定することにより、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いた露光光の透過率を１０％以下に抑制することができる。このときのマスクアライメント光の透過率は、９０％以上である。
【００５１】
或いは、例えばガリウムの集束イオンビーム（ＦＩＢ、Focused Ion Beam）を照射し、改質層２６を形成する。ガリウムを用いる場合のイオン照射条件としては、例えば加速電圧３０ｋｅＶとする。これにより、厚さ２５ｎｍ程度の改質層２６を形成することができる。
【００５２】
ガリウムを用いたイオン注入においては、改質層２６の厚さと加速電圧との関係は、下記の式（１）により表される。
【００５３】
Ｄ＝０．５８×Ｖ＋６．７・・・（１）
式中、Ｄは改質層２６の厚さ（ｎｍ）を表し、Ｖは加速電圧（ｋｅＶ）を表す。
【００５４】
加速電圧は、必要とされる改質層２６の厚さに応じて、式（１）に基づき適宜設定することが望ましい。その際、所望の改質層２６の厚さとなる加速電圧の値より大きな加速電圧を印加することが望ましい。
【００５５】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜６８を除去する（図７（ｂ）参照）。
【００５６】
こうして、本実施形態によるフォトマスクが製造される。
【００５７】
なお、電子線レジスト膜６８のパターニング工程及び改質層２６の形成工程は、以下のようにしてもよい。
【００５８】
例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６８をパターニングする。これにより、アライメントパターン２０と同様の形状の開口部７２及び配置精度測定パターン２２と同様の形状の開口部７４を形成する（図８（ａ）参照）。
【００５９】
次いで、透明基板１０の表面に、図７（ａ）を用いて上述した改質層２６の形成方法と同様の方法により、改質層２６を形成する（図８（ｂ）参照）。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、周辺パターン領域１６における透明基板１０の表面に、透明基板の光学特性を変化する改質層２６を形成するので、露光光が周辺パターン領域１６を透過するのを防止することができる。これにより、デバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を効果的に抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができ、ひいては半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【００６１】
［第２実施形態］
第２実施形態によるフォトマスクについて図９乃至図１５を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１実施形態によるフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
【００６２】
図９は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。図１０は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。図１１乃至図１５は、本実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図である。
【００６３】
はじめに、本実施形態によるフォトマスクの構造について図９乃至図１０を用いて説明する。なお、図１０は、図９におけるＡ−Ａ′線断面図である。
【００６４】
本実施形態によるフォトマスクは、透明基板１０上に、位相シフト層８０及び遮光層１２によって所定のパターンが形成されたものである。位相シフト層８０は、例えばハーフトーン型位相シフタである。
【００６５】
透明基板１０上には、デバイスパターン領域１４と周辺パターン領域１６とが設けられている。図９は、フォトマスクの一部分を示したものであり、実際には、デバイスパターン領域１４を囲むように周辺パターン領域１６が形成されている。
【００６６】
デバイスパターン領域１４においては、遮光層１２が除去されており、位相シフト層８０によってデバイスパターン１８が形成されている。
【００６７】
周辺パターン領域１６においては、遮光層１２と位相シフト層８０との積層膜によって周辺パターンが形成されている。周辺パターンは、第１実施形態によるフォトマスクの周辺パターンと同様に特に限定されるものではない。図９には、周辺パターンの例として、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を示している。
【００６８】
図１０に示すように、周辺パターンの光透過部の透明基板１０の表面には、第１実施形態によるフォトマスクと同様に、改質層２６が形成されている。改質層２６の厚さは、例えば５０ｎｍである。
【００６９】
改質層２６は、第１実施形態において説明したように、マスクアライメント光を透過する一方、露光光の透過を抑制することができる。即ち、本実施形態によるフォトマスクは、漏れ光による周辺パターンのウェーハへの転写や、転写されたデバイスパターン１８の寸法及び形状の変化を防止することができる。
【００７０】
次に、本実施形態によるフォトマスクの製造方法について図１１乃至図１５を用いて説明する。
【００７１】
まず、透明基板１０を用意する。透明基板１０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００７２】
次いで、透明基板１０上に、例えば反応性スパッタリング法により、例えば膜厚６９０ｎｍのＭｏＳｉ膜を形成する。これにより、透明基板１０上にハーフトーン型位相シフタの位相シフト層８０を形成する。
【００７３】
次いで、位相シフト層８０上に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５９０ｎｍのクロムを堆積する。これにより、クロム膜の遮光層１２を形成する。
【００７４】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８１を形成する（図１１（ａ）参照）。電子線レジスト膜８１は、電子線ポジ型レジストでも電子線ネガ型レジストでもよい。
【００７５】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８１をパターニングする。これにより、デバイスパターン１８を形成するための開口部６４、アライメントパターン２０を形成するための開口部６４及び配置精度測定パターン２２を形成するための開口部６６を形成する（図１１（ｂ）参照）。開口部６２，６４，６６の開口寸法は、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２の形状に応じて適宜選択される。
【００７６】
次いで、電子線レジスト膜８１をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする（図１１（ｃ）参照）。
【００７７】
次いで、電子線レジスト膜８１をマスクとして、例えばＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、位相シフト層８０をエッチングする。これにより、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を形成する（図１１（ｄ）参照）。
【００７８】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８１を除去する（図１２（ａ）参照）。
【００７９】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８２を形成する（図１２（ｂ）参照）。
【００８０】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８２をパターニングする。これにより、デバイスパターン領域１４の形状に応じた開口部８４を形成する（図１２（ｃ）参照）。
【００８１】
次いで、電子線レジスト膜８２をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする（図１３（ａ）参照）。
【００８２】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８２を除去する（図１３（ｂ）参照）。
【００８３】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８６を形成する（図１３（ｃ）参照）。電子線レジスト膜８６としては、電子線ポジ型レジストを用いる。
【００８４】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８６をパターニングする。これにより、電子線レジスト膜８６に開口部８８を形成する。また、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２が形成されている領域における透明基板１０が露出する（図１４（ａ）参照）。
【００８５】
次いで、電子線レジスト膜８６をマスクとして、図７（ａ）を用いて上述したイオン注入と同様のイオン注入を行い、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、改質層２６を形成する（図１４（ｂ）参照）。
【００８６】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８６を除去する（図１４（ｃ）参照）。
【００８７】
こうして、本実施形態によるフォトマスクは製造される。
【００８８】
なお、電子線レジスト膜８６のパターニング工程及び改質層２６の形成工程は、以下のようにしてもよい。
【００８９】
電子線レジスト膜８６に、図８（ａ）を用いて上述した電子線レジスト膜６８のパターニング方法と同様にして、アライメントパターン２０と同様の形状の開口部７２及び配置精度測定パターン２２と同様の形状の開口部７４を形成する（図１５（ａ）参照）。
【００９０】
次いで、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、図７（ａ）を用いて上述した改質層２６の形成方法と同様の方法により、改質層２６を形成する（図１５（ｂ）参照）。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、周辺パターン領域１６における透明基板１０の表面に、透明基板の光学特性を変化する改質層２６を形成するので、露光光が周辺パターン領域１６を透過するのを防止することができる。これにより、デバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を効果的に抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができ、ひいては半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【００９２】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９３】
例えば上記実施形態では、改質層２６を形成するための物質として、リン、ガリウム又はアルミニウムを用いたが、適用可能な物質はこれらに限定されるものではない。例えば、これら物質のほか、アルカリ金属やアルカリ土類金属や遷移金属を用いることができる。これらの金属元素は紫外光や真空紫外光を吸収する性質を有するため、これらを用いた改質層２６によって露光光の透過率を低減させることができる。
【００９４】
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム等が挙げられる。遷移金属としては、例えばチタン、クロム、鉄、ニッケル、バナジウム、マンガン、コバルト等が挙げられる。
【００９５】
また、これら金属元素のみならず、シリコン及び酸素以外の他の元素を用いてもよい。シリコン及び酸素イオン以外の物質のなかにも紫外線を吸収する性質を有するものがあり、これらを用いた改質層２６によって露光光の透過率を低減させることができる。
【００９６】
また、注入するイオンは１種類に限定されるものではなく、複数種類のイオンを用いてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、総ての周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に改質層２６を形成したが、実験に基づいて改質層２６が必要と判断された領域の透明基板１０の表面に改質層２６を形成してもよい。
【００９８】
また、例えばハードマスク等を用いた多層フォトマスクにおいては、周辺パターン領域１６の光透過部の表面が透明基板１０以外の層である場合がある。このような場合には、実験に基づいて改質層２６必要と判断された領域の光透過部の表面に改質層２６を形成すればよい。
【００９９】
また、第２実施形態では、周辺パターン領域１６の光透過部の表面は透明基板１０であったが、露光光の透過性を低下させるために光透過部に位相シフト層８０を残す場合がある。このような場合には、実験に基づいて改質層２６が必要とされる領域の位相シフト層８０の表面に改質層２６を形成するようにしてもよい。
【０１００】
また、位相シフト層８０として、レベンソン型位相シフタを用いる場合においては、第１実施形態によるフォトマスクの製造方法と同様の製造方法により、所望のフォトマスクを製造することができる。
【０１０１】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０２】
（付記１） 透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、
前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、
前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層と
を有することを特徴とするフォトマスク。
【０１０３】
（付記２）
付記１記載のフォトマスクにおいて、 前記フォトマスクを位置合わせする際に用いるマスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率は、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高い
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０４】
（付記３） 付記２記載のフォトマスクにおいて、
前記マスクアライメント光は、前記露光光よりも長波長である
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０５】
（付記４） 付記３記載のフォトマスクにおいて、
前記改質層は、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質を含む
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０６】
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記露光光は、ＡｒＦエキシマレーザ光又はＫｒＦエキシマレーザ光である
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０７】
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記デバイスパターン及び前記周辺パターンは、前記透明基板上に形成された遮光層により形成さている
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０８】
（付記７） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記デバイスパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト層により形成され、
前記周辺パターンは、前記透明基板上に形成された遮光層及び位相シフト層により形成されている
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０９】
（付記８） 透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、
前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、
前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１０】
（付記９） 付記８記載のフォトマスクの製造方法において、
前記改質層を形成する工程では、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質をイオン注入し、前記改質層を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１１】
（付記１０） 付記８又は９記載のフォトマスクの製造方法において、
前記改質層を形成する工程は、前記周辺パターンをマスクとして、前記透明基板にイオン注入を行う
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１２】
（付記１１） 透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、
前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…透明基板
１２…遮光層
１４…デバイスターン領域
１６…周辺パターン領域
１８…デバイスパターン
２０…アライメントパターン
２２…配置精度測定パターン
２４…ナンバリングパターン
２６…改質層
４０…フォトマスクステージ
４１…ペリクル
４２…光源
４４…観察機構
５２…投影像
５４…パターン
６０…電子線レジスト膜
６２，６４，６６…開口部
６８…電子線レジスト膜
７０，７２，７４…開口部
８１，８２…電子線レジスト膜
８４…開口部
８６…電子線レジスト膜
８８…開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの高集積化に伴い、デバイスパターンの微細化が進んでいる。デバイスパターンの形成に用いるフォトマスクには、高い寸法精度及び位置精度を実現することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０４３６９号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、露光光の短波長化に伴い、フォトマスクに形成されたデバイスパターンをウェーハへ転写する際、デバイスパターン領域以外の領域を通過する露光光（漏れ光、フレア）が増加してきた。この漏れ光により、ウェーハに不要なパターンが転写されたり、転写されるデバイスパターンの寸法や形状が変化したりすることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、漏れ光を抑制し、高い寸法精度及び形状を実現しうるフォトマスク及びそ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】
実施形態の一観点によれば、透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層とを有するフォトマスクが提供される。
【０００７】
また、実施形態の他の観点によれば、透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程とを有するフォトマスクの製造方法が提供される。
【０００８】
また、実施形態の更に他の観点によれば、透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示のフォトマスク及びその製造方法によれば、フォトマスクに形成されたデバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができる。これにより、半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。
【図３】図３は、マスクアライメントの方法を示す概略図である。
【図４】図４は、露光装置の観察機構により観察されたアライメントマークの一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その１）である。
【図６】図６は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その２）である。
【図７】図７は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図８】図８は、第１実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図９】図９は、第２実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その１）である。
【図１２】図１２は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その２）である。
【図１３】図１３は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その３）である。
【図１４】図１４は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その４）である。
【図１５】図１５は、第２実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
第１実施形態によるフォトマスク及びその製造方法について図１乃至図８を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。図２は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。図３は、マスクアライメントの方法を示す概略図である。図４は、露光装置の観察機構により観察されたアライメントマークの一例を示す図である。図５乃至８は、本実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図である。
【００１３】
はじめに、本実施形態によるフォトマスクの構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【００１４】
本実施形態によるフォトマスクは、透明基板１０上に、遮光層１２によって所定のパターンが形成されたものである。透明基板１０は例えばガラス基板であり、遮光層１２は例えばクロム膜である。
【００１５】
透明基板１０上には、デバイスパターン領域１４と、周辺パターン領域１６とが設けられている。なお、図１はフォトマスクの一部分を示したものであり、実際には、デバイスパターン領域１４を囲むように周辺パターン領域１６が配置されている。
【００１６】
デバイスパターン領域１４は、半導体ウェーハに転写する所定のデバイスパターン１８が形成された領域である。
【００１７】
周辺パターン領域１６には、種々の周辺パターンが形成されている。周辺パターンは、フォトマスクユーザ毎に必要とするパターンが異なっているため、名称や配置場所、内容は異なることがあり、特に限定されるものではない。周辺パターンの代表例としては、例えば、フォトマスク位置精度測定マーク、フォトマスクナンバリングやバーコード、マスクアライメントマーク（フェディシャルマーク）等が挙げられる。また、フォトマスクの欠陥検査時に使用するアライメントマーク、ハーフトーンマスク製造時などに使用する重ね描画時に使用するターゲットパターン、フォトマスク製造上に必要なパターン等が挙げられる。図１には、これら周辺パターンの例として、フォトマスクの位置合わせに用いられるアライメントパターン２０、パターンの配置精度の測定に用いられる配置精度測定パターン２２、及びフォトマスクの管理等に用いられるナンバリングパターン２４を示している。
【００１８】
図２に示すように、周辺パターン（アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４）の光透過部（遮光層１２が形成されていない領域）の透明基板１０の表面部には、改質層２６が形成されている。改質層２６は、透明基板１０の光学特性を変化するものである。改質層２６の厚さは、例えば５０ｎｍである。
【００１９】
なお、改質層２６は、周辺パターンの光透過部の透明基板１０の表面部のみならず、周辺パターン領域１６の全体に形成されていてもよい。
【００２０】
改質層２６が形成された領域の透明基板１０は、マスクアライメントに使用されるアライメント光の透過率は高いが、ウェーハ露光に使用される露光光の透過率が低くなっている。例えば、アライメント光としては、６５０ｎｍや６３３ｎｍの波長の光が用いられている。一方、露光光としては、例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光や、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光が用いられている。
【００２１】
次に、本実施形態によるフォトマスクの機能について図３及び図４を用いて説明する。
【００２２】
ウェーハやフォトマスクのＸＹ方向の誤差と回転のずれを修正して基準位置を合わせる作業を、アライメントという。アライメントには、フォトマスクのＸＹ方向や回転のずれを補正するマスクアライメント（プリアライメント）と、ウェーハとフォトマスクの位置合わせを行うウェーハアライメントとがある。
【００２３】
マスクアライメントでは、露光装置のフォトマスクステージ４０上にフォトマスクを載置し、フォトマスクとフォトマスクステージ４０との位置合わせを行う。フォトマスクには、予め遮光層１２上に、ペリクル４１を形成しておく。
【００２４】
まず、露光装置の光源４２からフォトマスクのアライメントマーク２０に向けてマスクアライメント光を照射し、アライメントマーク２０を通過したマスクアライメント光を観察機構４４に投影・結像する。
【００２５】
次いで、アライメントパターン２０の投影像５２と、観察機構４４の所定位置に予め配された、アライメントパターン２０に対応するパターン５４とが合致するように、フォトマスクステージ４０を移動させる。これにより、Ｘ，Ｙ方向や回転のずれを補正し、フォトマスクの位置合わせを行う。
【００２６】
ウェーハ露光では、露光装置のウェーハステージ（図示せず）上に、レジストが塗布されたウェーハを載置する。
【００２７】
次いで、デバイスパターン領域１４内のスクライブ領域に配置されたアライメントマークとウェーハ上のアライメントマークとをそれぞれ検出し、位置合わせを行いながらウェーハ上に形成されたレジストが露光される。
【００２８】
この際、周辺パターン領域１６にあるパターンに露光光が照射されないようにするために、アパーチャによる周辺パターン領域のブラインドが、ウェーハ露光前に行われる。
【００２９】
こうして、半導体装置は製造される。
【００３０】
しかしながら、近年の半導体デバイスの微細化により、露光光波長が短波長化し、ウェーハ露光の際のブラインドだけで漏れ光を抑制することが困難になってきた。この漏れ光は、周辺パターン領域１６に形成されている各種パターンを透過した光が一因となっている。
【００３１】
周辺パターン領域１６に配置されたアライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２は、その性質上、デバイスパターン領域１４の近傍に配される。これは、デバイスパターン領域１４に近いほど、検査精度が向上するためである。そのため、デバイスパターン１８をウェーハへ転写する際に、アライメントパターン２０や配置精度測定パターン２２を通過した露光光（漏れ光、フレア）がウェーハに到達することがある。これにより、不要なパターンが転写されたり、転写されたデバイスパターン１８の形状や寸法が変化したりする。
【００３２】
そこで、本実施形態によるフォトマスクでは、周辺パターン（アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４）の光透過部（遮光層１２が形成されていない領域）の透明基板１０表面部に、改質層２６を形成している。
【００３３】
これにより、改質層２６は、マスクアライメント光を透過する一方、ウェーハ露光光の透過を抑制することができる。即ち、本実施形態によるフォトマスクは、漏れ光による周辺パターンのウェーハへの転写や、転写されたデバイスパターン１８の寸法及び形状の変化を防止することができる。
【００３４】
改質層２６は、透明基板１０の表面にイオンを注入することにより形成することができる。注入するイオンとしては、例えばリンイオンやアルミニウムイオンやガリウムイオン等を用いることができる。
【００３５】
透明基板１０にイオンが注入されることにより、透明基板１０の改質層２６形成部の屈折率が変化する。これは、改質層２６内のネットワーク構造の変化と、イオンを注入する際に形成された照射損傷のためである。改質層２６の屈折率が高くなるようなイオンを注入することにより、反射増加効果が得られる。一般的に、波長の短い光ほど、反射面に対して屈折及び反射しやすくなる。また、イオンを注入することにより、改質層２６の紫外光吸収が誘起される。
【００３６】
このように、改質層２６は、屈折率の増加及び紫外光の吸収により、短波長の光ほど、光の透過率を低減させることができる。
【００３７】
デバイスパターン１８をウェーハへ転写する際に用いられる露光光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。ＫｒＦエキシマレーザ光の波長は、２４８ｎｍである。ＡｒＦエキシマレーザ光の波長は、１９３ｎｍである。露光光は、紫外光である。即ち、改質層２６の屈折率の増加及び改質層２６による露光光の吸収により、露光光は改質層２６を透過しにくい。
【００３８】
一方、フォトマスクと露光装置との位置合わせに用いられるマスクアライメント光としては、波長が６３３ｎｍ〜６５０ｎｍ等の光が用いられる。マスクアライメント光は、露光光と比べて長波長である。それ故、マスクアライメント光は、改質層２６の屈折率の増加の影響を受けず、改質層２６を透過することができる。また、マスクアライメント光は改質層２６に吸収されない。即ち、マスクアライメント光は改質層２６を容易に透過することができる。
【００３９】
次に、本実施形態によるフォトマスクの製造方法について図５乃至図８を用いて説明する。
【００４０】
まず、透明基板１０を用意する。透明基板１０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００４１】
次いで、透明基板１０上に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚７３０ｎｍのクロムを堆積する。これにより、クロム膜の遮光層１２を形成する。
【００４２】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜６０を形成する（図５（ａ）参照）。電子線レジスト膜６０は、電子線ポジ型レジストでも電子線ネガ型レジストでもよい。
【００４３】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６０をパターニングする。これにより、デバイスパターン１８を形成するための開口部６４、アライメントパターン２０を形成するための開口部６４及び配置精度測定パターン２２を形成するための開口部６６を形成する（図５（ｂ）参照）。開口部６２，６４，６６の開口寸法は、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２の形状に応じて適宜選択される。
【００４４】
次いで、電子線レジスト膜６０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする。これにより遮光層１２にデバイスパターン１８、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００４５】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜６０を除去する（図６（ａ）参照）。
【００４６】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜６８を形成する（図６（ｂ）参照）。電子線レジスト膜６８としては、電子線ポジ型レジストを用いる。
【００４７】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６８をパターニングする。これにより、電子線レジスト膜６８に開口部７０を形成する。また、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２が形成されている領域における透明基板１０が露出する（図６（ｃ）参照）。
【００４８】
次いで、電子線レジスト膜６８をマスクとしてイオン注入を行い、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、改質層２６を形成する（図７（ａ）参照）。
【００４９】
例えば、リンイオンを、加速電圧５０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０１５／ｃｍ２の条件でイオン注入し、厚さ５０ｎｍの改質層２６を形成する。なお、改質層２６の厚さは、５０ｎｍ以上でもよい。また、ドーズ量は、５×１０１５／ｃｍ２以上であってもよい。
【００５０】
或いは、アルミニウムイオンをイオン注入し、改質層２６を形成する。改質層２６に注入されるアルミニウムイオン濃度が８ｐｐｍ以上となるようにイオン注入条件を適宜設定することにより、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いた露光光の透過率を１０％以下に抑制することができる。このときのマスクアライメント光の透過率は、９０％以上である。
【００５１】
或いは、例えばガリウムの集束イオンビーム（ＦＩＢ、Focused Ion Beam）を照射し、改質層２６を形成する。ガリウムを用いる場合のイオン照射条件としては、例えば加速電圧３０ｋｅＶとする。これにより、厚さ２５ｎｍ程度の改質層２６を形成することができる。
【００５２】
ガリウムを用いたイオン注入においては、改質層２６の厚さと加速電圧との関係は、下記の式（１）により表される。
【００５３】
Ｄ＝０．５８×Ｖ＋６．７・・・（１）
式中、Ｄは改質層２６の厚さ（ｎｍ）を表し、Ｖは加速電圧（ｋｅＶ）を表す。
【００５４】
加速電圧は、必要とされる改質層２６の厚さに応じて、式（１）に基づき適宜設定することが望ましい。その際、所望の改質層２６の厚さとなる加速電圧の値より大きな加速電圧を印加することが望ましい。
【００５５】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜６８を除去する（図７（ｂ）参照）。
【００５６】
こうして、本実施形態によるフォトマスクが製造される。
【００５７】
なお、電子線レジスト膜６８のパターニング工程及び改質層２６の形成工程は、以下のようにしてもよい。
【００５８】
例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜６８をパターニングする。これにより、アライメントパターン２０と同様の形状の開口部７２及び配置精度測定パターン２２と同様の形状の開口部７４を形成する（図８（ａ）参照）。
【００５９】
次いで、透明基板１０の表面に、図７（ａ）を用いて上述した改質層２６の形成方法と同様の方法により、改質層２６を形成する（図８（ｂ）参照）。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、周辺パターン領域１６における透明基板１０の表面に、透明基板の光学特性を変化する改質層２６を形成するので、露光光が周辺パターン領域１６を透過するのを防止することができる。これにより、デバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を効果的に抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができ、ひいては半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【００６１】
［第２実施形態］
第２実施形態によるフォトマスクについて図９乃至図１５を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１実施形態によるフォトマスクと同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
【００６２】
図９は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す平面図である。図１０は、本実施形態によるフォトマスクの構造を示す断面図である。図１１乃至図１５は、本実施形態によるフォトマスクの製造工程を示す工程断面図である。
【００６３】
はじめに、本実施形態によるフォトマスクの構造について図９乃至図１０を用いて説明する。なお、図１０は、図９におけるＡ−Ａ′線断面図である。
【００６４】
本実施形態によるフォトマスクは、透明基板１０上に、位相シフト層８０及び遮光層１２によって所定のパターンが形成されたものである。位相シフト層８０は、例えばハーフトーン型位相シフタである。
【００６５】
透明基板１０上には、デバイスパターン領域１４と周辺パターン領域１６とが設けられている。図９は、フォトマスクの一部分を示したものであり、実際には、デバイスパターン領域１４を囲むように周辺パターン領域１６が形成されている。
【００６６】
デバイスパターン領域１４においては、遮光層１２が除去されており、位相シフト層８０によってデバイスパターン１８が形成されている。
【００６７】
周辺パターン領域１６においては、遮光層１２と位相シフト層８０との積層膜によって周辺パターンが形成されている。周辺パターンは、第１実施形態によるフォトマスクの周辺パターンと同様に特に限定されるものではない。図９には、周辺パターンの例として、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を示している。
【００６８】
図１０に示すように、周辺パターンの光透過部の透明基板１０の表面には、第１実施形態によるフォトマスクと同様に、改質層２６が形成されている。改質層２６の厚さは、例えば５０ｎｍである。
【００６９】
改質層２６は、第１実施形態において説明したように、マスクアライメント光を透過する一方、露光光の透過を抑制することができる。即ち、本実施形態によるフォトマスクは、漏れ光による周辺パターンのウェーハへの転写や、転写されたデバイスパターン１８の寸法及び形状の変化を防止することができる。
【００７０】
次に、本実施形態によるフォトマスクの製造方法について図１１乃至図１５を用いて説明する。
【００７１】
まず、透明基板１０を用意する。透明基板１０としては、例えばガラス基板を用いることができる。
【００７２】
次いで、透明基板１０上に、例えば反応性スパッタリング法により、例えば膜厚６９０ｎｍのＭｏＳｉ膜を形成する。これにより、透明基板１０上にハーフトーン型位相シフタの位相シフト層８０を形成する。
【００７３】
次いで、位相シフト層８０上に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５９０ｎｍのクロムを堆積する。これにより、クロム膜の遮光層１２を形成する。
【００７４】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８１を形成する（図１１（ａ）参照）。電子線レジスト膜８１は、電子線ポジ型レジストでも電子線ネガ型レジストでもよい。
【００７５】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８１をパターニングする。これにより、デバイスパターン１８を形成するための開口部６４、アライメントパターン２０を形成するための開口部６４及び配置精度測定パターン２２を形成するための開口部６６を形成する（図１１（ｂ）参照）。開口部６２，６４，６６の開口寸法は、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２の形状に応じて適宜選択される。
【００７６】
次いで、電子線レジスト膜８１をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする（図１１（ｃ）参照）。
【００７７】
次いで、電子線レジスト膜８１をマスクとして、例えばＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、位相シフト層８０をエッチングする。これにより、デバイスパターン１８、アライメントパターン２０、配置精度測定パターン２２及びナンバリングパターン２４を形成する（図１１（ｄ）参照）。
【００７８】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８１を除去する（図１２（ａ）参照）。
【００７９】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８２を形成する（図１２（ｂ）参照）。
【００８０】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８２をパターニングする。これにより、デバイスパターン領域１４の形状に応じた開口部８４を形成する（図１２（ｃ）参照）。
【００８１】
次いで、電子線レジスト膜８２をマスクとして、例えばドライエッチングにより、遮光層１２をエッチングする（図１３（ａ）参照）。
【００８２】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８２を除去する（図１３（ｂ）参照）。
【００８３】
次いで、遮光層１２上に、例えばスピンコート法により、電子線レジスト膜８６を形成する（図１３（ｃ）参照）。電子線レジスト膜８６としては、電子線ポジ型レジストを用いる。
【００８４】
次いで、例えば電子線リソグラフィ技術により、電子線レジスト膜８６をパターニングする。これにより、電子線レジスト膜８６に開口部８８を形成する。また、アライメントパターン２０及び配置精度測定パターン２２が形成されている領域における透明基板１０が露出する（図１４（ａ）参照）。
【００８５】
次いで、電子線レジスト膜８６をマスクとして、図７（ａ）を用いて上述したイオン注入と同様のイオン注入を行い、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、改質層２６を形成する（図１４（ｂ）参照）。
【００８６】
次いで、例えばアッシングにより、電子線レジスト膜８６を除去する（図１４（ｃ）参照）。
【００８７】
こうして、本実施形態によるフォトマスクは製造される。
【００８８】
なお、電子線レジスト膜８６のパターニング工程及び改質層２６の形成工程は、以下のようにしてもよい。
【００８９】
電子線レジスト膜８６に、図８（ａ）を用いて上述した電子線レジスト膜６８のパターニング方法と同様にして、アライメントパターン２０と同様の形状の開口部７２及び配置精度測定パターン２２と同様の形状の開口部７４を形成する（図１５（ａ）参照）。
【００９０】
次いで、周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に、図７（ａ）を用いて上述した改質層２６の形成方法と同様の方法により、改質層２６を形成する（図１５（ｂ）参照）。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、周辺パターン領域１６における透明基板１０の表面に、透明基板の光学特性を変化する改質層２６を形成するので、露光光が周辺パターン領域１６を透過するのを防止することができる。これにより、デバイスパターンをウェーハへ転写する際の漏れ光を効果的に抑制し、高い寸法精度及び位置精度でデバイスパターンを形成することができ、ひいては半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
【００９２】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９３】
例えば上記実施形態では、改質層２６を形成するための物質として、リン、ガリウム又はアルミニウムを用いたが、適用可能な物質はこれらに限定されるものではない。例えば、これら物質のほか、アルカリ金属やアルカリ土類金属や遷移金属を用いることができる。これらの金属元素は紫外光や真空紫外光を吸収する性質を有するため、これらを用いた改質層２６によって露光光の透過率を低減させることができる。
【００９４】
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム等が挙げられる。遷移金属としては、例えばチタン、クロム、鉄、ニッケル、バナジウム、マンガン、コバルト等が挙げられる。
【００９５】
また、これら金属元素のみならず、シリコン及び酸素以外の他の元素を用いてもよい。シリコン及び酸素イオン以外の物質のなかにも紫外線を吸収する性質を有するものがあり、これらを用いた改質層２６によって露光光の透過率を低減させることができる。
【００９６】
また、注入するイオンは１種類に限定されるものではなく、複数種類のイオンを用いてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、総ての周辺パターン領域１６の透明基板１０の表面に改質層２６を形成したが、実験に基づいて改質層２６が必要と判断された領域の透明基板１０の表面に改質層２６を形成してもよい。
【００９８】
また、例えばハードマスク等を用いた多層フォトマスクにおいては、周辺パターン領域１６の光透過部の表面が透明基板１０以外の層である場合がある。このような場合には、実験に基づいて改質層２６必要と判断された領域の光透過部の表面に改質層２６を形成すればよい。
【００９９】
また、第２実施形態では、周辺パターン領域１６の光透過部の表面は透明基板１０であったが、露光光の透過性を低下させるために光透過部に位相シフト層８０を残す場合がある。このような場合には、実験に基づいて改質層２６が必要とされる領域の位相シフト層８０の表面に改質層２６を形成するようにしてもよい。
【０１００】
また、位相シフト層８０として、レベンソン型位相シフタを用いる場合においては、第１実施形態によるフォトマスクの製造方法と同様の製造方法により、所望のフォトマスクを製造することができる。
【０１０１】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０２】
（付記１） 透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、
前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、
前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層と
を有することを特徴とするフォトマスク。
【０１０３】
（付記２）
付記１記載のフォトマスクにおいて、 前記フォトマスクを位置合わせする際に用いるマスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率は、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高い
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０４】
（付記３） 付記２記載のフォトマスクにおいて、
前記マスクアライメント光は、前記露光光よりも長波長である
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０５】
（付記４） 付記３記載のフォトマスクにおいて、
前記改質層は、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質を含む
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０６】
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記露光光は、ＡｒＦエキシマレーザ光又はＫｒＦエキシマレーザ光である
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０７】
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記デバイスパターン及び前記周辺パターンは、前記透明基板上に形成された遮光層により形成さている
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０８】
（付記７） 付記１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記デバイスパターンは、前記透明基板上に形成された位相シフト層により形成され、
前記周辺パターンは、前記透明基板上に形成された遮光層及び位相シフト層により形成されている
ことを特徴とするフォトマスク。
【０１０９】
（付記８） 透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、
前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、
前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１０】
（付記９） 付記８記載のフォトマスクの製造方法において、
前記改質層を形成する工程では、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質をイオン注入し、前記改質層を形成する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１１】
（付記１０） 付記８又は９記載のフォトマスクの製造方法において、
前記改質層を形成する工程は、前記周辺パターンをマスクとして、前記透明基板にイオン注入を行う
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【０１１２】
（付記１１） 透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、
前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…透明基板
１２…遮光層
１４…デバイスターン領域
１６…周辺パターン領域
１８…デバイスパターン
２０…アライメントパターン
２２…配置精度測定パターン
２４…ナンバリングパターン
２６…改質層
４０…フォトマスクステージ
４１…ペリクル
４２…光源
４４…観察機構
５２…投影像
５４…パターン
６０…電子線レジスト膜
６２，６４，６６…開口部
６８…電子線レジスト膜
７０，７２，７４…開口部
８１，８２…電子線レジスト膜
８４…開口部
８６…電子線レジスト膜
８８…開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、
前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、
前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層と
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１記載のフォトマスクにおいて、
前記フォトマスクを位置合わせする際に用いるマスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率は、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高い
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフォトマスクにおいて、
前記改質層は、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質を含む
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、
前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、
前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、
前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、
前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、
前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層と
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１記載のフォトマスクにおいて、
前記フォトマスクを位置合わせする際に用いるマスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率は、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高い
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフォトマスクにおいて、
前記改質層は、リン、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属を含む群から選択される少なくとも１つの物質を含む
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
透明基板の第１の領域上に、デバイスパターンを形成する工程と、
前記透明基板の第２の領域上に、周辺パターンを形成する工程と、
前記透明基板の前記第２の領域に選択的にイオン注入を行い、前記第２の領域の前記透明基板に、前記周辺パターンの光透過部の透過率を、前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低下させる改質層を形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
透明基板の第１の領域上に形成されたデバイスパターンと、前記透明基板の第２の領域上に形成された周辺パターンと、前記周辺パターンが形成された領域の前記透明基板内に形成され、前記デバイスパターンをウェーハに露光する際に用いる露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記デバイスパターンの光透過部の透過率よりも低く、マスクアライメント光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率が、前記露光光に対する前記周辺パターンの光透過部の透過率よりも高くなる改質層とを有するフォトマスクに、前記マスクアライメント光を照射してマスクアライメントを行う工程と、
前記フォトマスクに前記露光光を照射して前記ウェーハ上のレジストを露光する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３７８６９（Ｐ２０１２−２３７８６９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６６４３（Ｐ２０１１−１０６６４３）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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