(57)【要約】【課題】  クロムレス位相反転マスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】  マスク基板と、このマスク基板をエッチングして設けられた複数の位相反転部と、を備えるクロムレス位相反転マスク。ここで、複数の位相反転部は相異なるエッチング深さを持つ。これにより、従来のクロムレス位相反転マスクでは具現できなかった現像後ＣＤを具現できる。【選択図】            図３
2006039552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク基板と、
前記マスク基板をエッチングして設けられた複数の位相反転部と、を備え、
前記複数の位相反転部は相異なるエッチング深さを持つことを特徴とするクロムレス位相反転マスク。
【請求項２】
前記複数の位相反転部の幅は互いに同じであることを特徴とする請求項１に記載のクロムレス位相反転マスク。
【請求項３】
前記クロムレス位相反転マスクを利用した現像後ＣＤは、８０ｎｍ以下である第１現像後ＣＤと、それより大きい第２現像後ＣＤとを含むことを特徴とする請求項１に記載のクロムレス位相反転マスク。
【請求項４】
前記複数の位相反転部のうち最も深いエッチング深さを持つ位相反転部が、１８０°以下の位相差を示すことを特徴とする請求項１に記載のクロムレス位相反転マスク。
【請求項５】
（ａ）マスク基板をエッチングして、複数の位相反転部を形成する工程と、
（ｂ）前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部をさらにエッチングして、位相差を調節する工程と、を含むことを特徴とするクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項６】
エッチングする深さを異ならせて、前記（ｂ）工程を行う工程を１回以上さらに含むことを特徴とする請求項５に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項７】
前記複数の位相反転部のうち最も深いエッチング深さを持つ位相反転部が、１８０°以下の位相差を有するように形成することを特徴とする請求項５に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項８】
前記複数の位相反転部の幅は、互いに同一に形成することを特徴とする請求項５に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項９】
マスク基板の全面に複数のリセスタイプの位相反転部を形成するための第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをエッチングマスクとして、前記マスク基板をエッチングして、第１深さを持つ複数の位相反転部を形成する工程と、
前記第１レジストパターンを除去する工程と、
前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部を露出させる第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンにより露出された前記一部の位相反転部をさらにエッチングして、第２深さを持つ位相反転部を形成する工程と、
前記第２レジストパターンを除去する工程と、を含むことを特徴とするクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２レジストパターンを形成する工程前に、マスク基板の全面にＨＭＤＳ処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１１】
前記第１レジストパターンを形成する段階前に、前記マスク基板の全面にクロム膜を形成する工程と、
前記第１レジストパターンをエッチングマスクとして前記クロム膜をエッチングすることによって、クロム膜パターンを形成する工程をさらに含み、
前記第１深さの位相反転部を形成する工程は、前記クロム膜パターン及び前記第１レジストパターンをエッチングマスクとして行い、前記クロム膜パターンは、前記第２レジストパターンを除去する工程で除去することを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１２】
前記第１深さ及び第２深さの位相反転部を形成する工程は、ドライエッチングとウェットエッチングとを混用して行うことを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１３】
前記第１深さ及び第２深さの位相反転部を形成する工程は、ＣＦ４＋Ｏ２系ガスを利用した反応性ドライエッチング方法によって行うことを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１４】
前記第１深さ及び第２深さの位相反転部を形成する工程は、それぞれ多段階に分けて行うが、位相調節及び均一度向上のために各工程ごとにエッチング率を算出して、その次の工程に適用することを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１５】
前記第２深さの位相反転部が１８０°以下の位相差を示すように形成することを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１６】
前記複数の位相反転部の幅は、互いに同一に形成することを特徴とする請求項９に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１７】
マスク基板をエッチングして形成した複数の位相反転部が１５０°の位相差を示すという仮定下に、前記位相反転部のデザインＣＤを変化させつつ現像後ＣＤを計算する工程と、
最適のコントラストを得られる最適デザインＣＤを選定する工程と、
前記最適デザインＣＤで最小目標現像後ＣＤを得るようにする適正ドーズを探す工程と、
前記最適デザインＣＤ及び前記適正ドーズで、前記複数の位相反転部が示す位相差を１５０°から１８０°まで段階的に変化させつつ、現像後ＣＤを計算する工程と、
１５０°と１８０°との間で、第１現像後ＣＤを表すことができる第１位相差と、前記第１現像後ＣＤより大きい第２現像後ＣＤを表すことができる第２位相差とを探す工程と、
マスク基板をエッチングして前記第１位相差を示し、幅が前記最適デザインＣＤである複数の位相反転部を形成する工程と、
前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部をさらにエッチングして、前記第２位相差を示すようにエッチング深さを延長する工程と、を含むことを特徴とするクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１８】
前記最適デザインＣＤを選定する工程は、前記デザインＣＤによるコントラスト曲線を描いてみて最適のフォーカスを示すデザインＣＤを、前記最適デザインＣＤとして選定することを特徴とする請求項１７に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項１９】
前記複数の位相反転部が示す位相差を１５０°から１８０°まで段階的に変化させつつ、現像後ＣＤを計算する工程では、位相差を５°ずつ増加させつつ計算することを特徴とする請求項１７に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【請求項２０】
前記第１現像後ＣＤは８０ｎｍ以下であり、前記第２現像後ＣＤは８０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１７に記載のクロムレス位相反転マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造のための位相反転マスク及びその製造方法に係り、より具体的には、クロムレス位相反転マスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デザインルールの減少が加速化しつつ、半導体製造工程の工程マージンも小さくなりつつある。特に、フォトリソグラフィ工程の場合、現在ＫｒＦ光源に代えてＡｒＦ光源、Ｆ２光源を利用するための研究が進みつつあるが、ＡｒＦ光源などを量産工程に適用するためには、まだ解決課題が残っている。したがって、既存光源、例えば、ＫｒＦ光源を使用して従来より微細なパターンを形成するために、解像力向上技術（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＲＥＴ）についての研究も現在活発に進みつつある。
【０００３】
ＲＥＴのうち一つは、位相反転マスク（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｍａｓｋ：ＰＳＭ）を使用するものである。ＰＳＭは、既存のクォーツ（ｑｕａｒｔｚ）基板及びクロムパターンで形成されたバイナリーマスク（Ｂｉｎａｒｙ  Ｍａｓｋ：ＢＭ）に代える新たな類型のマスクであり、位相反転を利用して解像力を向上させる技術である。ＰＳＭには、クロムで形成された不透光パターン上に位相反転用の物質膜パターンを形成するリム−シフト−ＰＳＭ（ｒｉｍ−ｓｈｉｆｔ−ＰＳＭ）、位相差を誘導し、かつ位相差を示した光を適正透過率で透過させるために、不透光クロムパターンをハーフトーンフィルムに代替して形成するか、または既存のＢＭにＭｏで形成された膜を追加するアテニュエイテッドＰＳＭ（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  ＰＳＭ：ａｔｔＰＳＭ）またはハーフトーンＰＳＭ、石英基板の透光領域上に位相反転用の物質膜を交互に形成するか、石英基板の透光領域に位相反転のためのリセスを交互に形成するＡＬＴ−ＰＳＭ（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ−ＰＳＭ）またはクロムレスＰＳＭなどがある。
【０００４】
このうち、現在ａｔｔＰＳＭが高集積半導体素子の量産工程に最も広く使われている。しかし、ａｔｔＰＳＭは、５％ないし２０％の透過率を持つ膜を使用するために、サイドローブが発生する問題点がある。サイドローブ現象を抑制できる不透光パターンを追加的に形成すれば、サイドローブが発生する問題点を解決できるが、これは、新たな工程を追加させることによって、マスクの製造のための工程時間（Ｔｕｒｎ  Ａｒｏｕｎｄ  Ｔｉｍｅ：ＴＡＴ）を延ばしてしまい、収率を減少させるという問題点がある。そして、Ｍｏ膜を使用すれば、ヘーズ（ｈａｚｅ）現象が発生するという問題点がある。ヘーズ現象とは、工程初期のａｔｔＰＳＭには欠陥のない状態であったが、一定の工程回数が経過すれば、ａｔｔＰＳＭの前面に突然に欠陥が発生して、全体ウェーハの収率を０％にすることをいう。したがって、ヘーズ現象が発生することを防止するためには、周期的にａｔｔＰＳＭを洗浄せねばならないという問題点がある。そして、洗浄を周期的に行ってもヘーズ現象が発生することを完全には防止できない。
【０００５】
ａｔｔＰＳＭを使用することによるサイドローブ現象及び／またはヘーズ現象を回避でき、同時にさらに優秀な解像力を確保できる方法が摸索されつつある。そのうち一つの方法が、クロムを使用せずに位相シフタ（位相反転パターン）だけで微細パターンをウェーハ上に具現するクロムレスＰＳＭである。クロムレスＰＳＭの一例は、特許文献１に示されている。クロムレスＰＳＭの位相シフタは、マスク基板を所定深さほどエッチングして設けられる。換言すれば、クロムレスＰＳＭの位相反転部を構成する位相シフタは、マスク基板を所定深さほどエッチングして設けられたリセスで構成される。
【０００６】
ところが、クロムレスＰＳＭが持っている次のような根本的な限界によって、半導体素子の製造への適用に多くの難点がある。
【０００７】
図１は、クロムレスＰＳＭのデザインＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）による現像後ＣＤ（ＡＤＩ  ＣＤ：Ａｆｔｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ＣＤ）の変化を示すグラフである。
【０００８】
図１に示すように、従来のクロムレスＰＳＭでは、デザインＣＤをいかに増加させてもＡＤＩ  ＣＤがそれ以上増加しない領域Ａが存在し、その領域以上のデザインＣＤでは、ＡＤＩ  ＣＤがかえって減少する領域がある。このような領域を、クロムレスＰＳＭＣＤデッドゾーンという。図１のように、最適のコントラストを示すデザインＣＤが７０ｎｍであり、位相差が１８０°の条件では、最大８０ｎｍまでのＡＤＩ  ＣＤを確保できる。そして、８０ｎｍのデザインＣＤまでは、ＡＤＩ  ＣＤが８０ｎｍに確保されてクロムレスＰＳＭを使用できるが、それ以上のデザインＣＤでは、ＡＤＩ  ＣＤがかえって減少して、クロムレスＰＳＭを使用できない。
【０００９】
したがって、従来では、一つのフォトマスクで８０ｎｍと９０ｎｍとのＡＤＩ  ＣＤを同時に具現せねばならない場合には、図２のような断面を持つフォトマスクを製造して利用している。図２を参照すれば、８０ｎｍＡＤＩ  ＣＤは、マスク基板１０をエッチングしてリセス１５を形成して、クロムレスＰＳＭ２０の形で具現し、クロムレスＰＳＭでは具現できない９０ｎｍのＡＤＩ  ＣＤは、マスク基板１０にクロムパターン２５を形成してＢＭ３０の形で具現する。
【００１０】
しかし、ＢＭは、クロムレスＰＳＭに比べて工程マージンが落ちるので、クロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンを除去して、８０ｎｍ以上のＡＤＩ  ＣＤも具現できるならばその方が望ましい。
【特許文献１】米国公開特許ＵＳ２００３／００３１９３５  Ａ１明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ＣＤデッドゾーンを除去して、多様なＡＤＩ  ＣＤを具現できるクロムレスＰＳＭを提供する。
【００１２】
本発明は、ＣＤデッドゾーンを除去して、多様なＡＤＩ  ＣＤを具現できるクロムレスＰＳＭ製造方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるクロムレスＰＳＭは、マスク基板と、前記マスク基板をエッチングして設けられた複数の位相反転部と、を備える。ここで、前記複数の位相反転部は相異なるエッチング深さを持つことを特徴とする。
【００１４】
本発明によるクロムレスＰＳＭの製造方法の一態様は、（ａ）マスク基板をエッチングして、複数の位相反転部を形成する工程と、（ｂ）前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部をさらにエッチングして、位相差を調節する工程と、を含む。
【００１５】
本発明によるクロムレスＰＳＭの製造方法の他の態様では、マスク基板の全面に複数のリセスタイプの位相反転部を形成するための第１レジストパターンを形成する。前記第１レジストパターンをエッチングマスクとして、前記マスク基板をエッチングして、第１深さを持つ複数の位相反転部を形成した後、前記第１レジストパターンを除去する。前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部を露出させる第２レジストパターンを形成した後、前記第２レジストパターンにより露出された前記一部の位相反転部をさらにエッチングして、第２深さを持つ位相反転部を形成する。前記第２レジストパターンを除去する。
【００１６】
本発明によるクロムレスＰＳＭの製造方法のさらに他の態様では、マスク基板をエッチングして形成した複数の位相反転部が１５０°の位相差を示すという仮定下に、前記位相反転部のデザインＣＤを変化させつつＡＤＩ  ＣＤを計算した後、最適のコントラストを得られる最適デザインＣＤを選定する。前記最適デザインＣＤで最小目標ＡＤＩ  ＣＤを得るようにする適正ドーズを探した後、前記最適デザインＣＤ及び前記適正ドーズで、前記複数の位相反転部が示す位相差を１５０°から１８０°まで段階的に変化させつつ、ＡＤＩ  ＣＤを計算する。１５０°と１８０°との間で、第１ＡＤＩ  ＣＤを表すことができる第１位相差と、前記第１ＡＤＩ  ＣＤより大きい第２ＡＤＩ  ＣＤを表すことができる第２位相差とを探す。次いで、マスク基板をエッチングして前記第１位相差を示し、幅が前記最適デザインＣＤである複数の位相反転部を形成し、前記複数の位相反転部のうち一部の位相反転部をさらにエッチングして、前記第２位相差を示すようにエッチング深さを延長する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるクロムレスＰＳＭは、位相反転部のエッチング深さを異ならせて位相差を調節することによって、クロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンを除去する。すなわち、クロムレスＰＳＭを形成するための位相差１８０°で工程マージンが減少しない領域内で、位相差変化による絶対ドーズ変化を利用して、クロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンである８０ｎｍ以上の領域を確保する。これにより、多様なＡＤＩ  ＣＤを一つのクロムレスＰＳＭで具現できる。
【００１８】
このために、クロムレスＰＳＭの形成のための全面を、第１位相差を持つようにエッチングした後、デッドゾーン領域のみをオープンして追加でエッチングする。このような製造方法は、比較的簡単である。
【００１９】
一部の位相反転部を露出させるレジストパターンを形成する工程と、そのレジストパターンにより露出された一部の位相反転部をさらにエッチングする工程とをさらに反復して、２つ以上の相異なるエッチング深さを持つ位相反転部を形成できる。したがって、このような製造方法によるクロムレスＰＳＭは、少なくとも二つのＡＤＩ  ＣＤを具現でき、位相反転部のエッチング深さをより多様に異ならせることによって、２つ以上のＡＤＩ  ＣＤを一つのクロムレスＰＳＭで具現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ要素を示す。しかし、本発明の実施形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されると解釈されるものではない。本発明は、特許請求の範囲により定義される本発明の思想及び範ちゅう内に含まれうる代案、変形及び等価物を含む。また、後続する本発明の詳細な説明で複数の特定細部は、本発明の完全な理解を助けるために提供されたものである。しかし、当業者ならば、それら特定細部がなくても本発明が実施できるということが分かる。
【００２１】
本発明のクロムレスＰＳＭは、多様な微細電子素子の製造に適用されるフォトマスクである。本発明のクロムレスＰＳＭは、ＤＲＡＭ以外にも、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ素子などの高集積回路半導体メモリ素子、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵとＤＳＰとを組合わせたプロセッサー、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＭＥＭ’ｓ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）素子、光電子素子、ディスプレイ素子などの製造に適用できる。しかし、それらは例示的なものにすぎない。
【００２２】
図３は、本発明によるクロムレスＰＳＭの断面図である。
【００２３】
図３を参照すれば、本発明によるクロムレスＰＳＭは、マスク基板１１０、及びマスク基板１１０をエッチングして設けられた複数の位相反転部１３０、１４０を備える。マスク基板１１０は、露光源（例えば、ｉ−ライン、ＫｒＦエクサイマーレーザーまたはＡｒＦエクサイマーレーザー）の照明に対して透明である。例えば、マスク基板１１０の材質は、ガラス、ヒューズドシリカ（ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ）またはクォーツである。複数の位相反転部１３０、１４０の幅ｗは互いに同一である。しかし、位相反転部１３０、１４０は、相異なるエッチング深さｄ１、ｄ２を持つ。位相反転部１３０、１４０のうち最も深いエッチング深さを持つ位相反転部１４０は、１８０°以下の位相差を示すことが望ましい。
【００２４】
一般的に、リセスタイプの位相反転部による位相差ΔΦと、エッチング深さｔとの間には、マスク基板１１０の屈折率をｎｉ、露光源の波長をλとする時に次の関係式が成立する。
【００２５】
ΔΦ＝２π（ｎｉ−１）ｔ／λ
例えば、マスク基板１１０の材質がヒューズドシリカである場合、１８０゜位相差を示すためのエッチング深さｔは、波長λが２４８ｎｍであるＫｒＦエクサイマーレーザーの利用時に２４７０Åであり、波長λが１９３ｎｍであるＡｒＦエクサイマーレーザーの利用時に１８５０Åである。特に、マスク基板１１０の材質がクォーツである場合、エッチング深さが１３．４Åずつ深くなる度に位相差は約１゜ずつ増加すると計算される。前記数式１から分かるように、同じ波長λでは、エッチング深さｔが深いほど位相差ΔΦが大きくなるので、エッチング深さｔが深いほど照明強度が減少する。
【００２６】
複数の位相反転部１３０、１４０が相異なるエッチング深さを持つために、位相反転部１３０、１４０が示す位相差は相異なる。位相反転部１４０のエッチング深さｄ２がさらに大きいので、位相反転部１４０が示す位相差がさらに大きい。位相差が大きいほど照明強度が減少して、ウェーハに転写されるＡＤＩ  ＣＤは増加する。したがって、位相反転部１３０、１４０がたとえ同じ幅ｗを持つとしても、エッチング深さｄ１、ｄ２の差による位相差のために、位相反転部１３０、１４０が具現するＡＤＩ  ＣＤは相異なり、エッチング深さがさらに深い位相反転部１４０によるＡＤＩ  ＣＤがさらに大きくなる。
【００２７】
本発明によるクロムレスＰＳＭは、露光源の波長、位相反転部１３０、１４０の幅と間隔（すなわち、ピッチ）、エッチング深さｄ１、ｄ２を適切に調節することによって、８０ｎｍ以下の第１ＡＤＩ  ＣＤとそれより大きい第２ＡＤＩ  ＣＤとを具現することもできる。しかし、従来には、８０ｎｍ以上のＡＤＩ  ＣＤは、クロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンに属するものであるので、クロムレスＰＳＭでは具現できなかった。
【００２８】
このように、本発明によるクロムレスＰＳＭは、マスク基板に複数の位相反転部を形成し、この複数の位相反転部のエッチング深さを調節することによって微細パターンの大きさ調節が可能であるだけでなく、相異なる大きさを持つ微細パターンを形成できる。マスク基板のドライエッチング深さを異ならせて位相差を調節すれば、エッチング深さが深くなるほどウェーハに転写されるパターンを大きくすることができる。マスク基板を深くエッチングするほど光源のそれを通過する照明の強度が落ちるので、ウェーハでの微細パターンの線幅調節が可能になる。したがって、クロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンを除去することによって、ＡＤＩ  ＣＤの制限なしに多様なＡＤＩ  ＣＤを一つのクロムレスＰＳＭで具現できるという長所がある。
【００２９】
図４ないし図１１は、図３のような本発明のクロムレスＰＳＭを製造する方法の第１実施形態を説明するための工程断面図である。
【００３０】
図４を参照して、マスク基板１１０の全面にクロム膜１１５を形成する。クロム膜１１５は、スパッタリグにより形成できる。クロム膜１１５上にレジストを塗布した後、これをパターニングして、複数のリセスタイプの位相反転部を形成するための第１レジストパターン１２０を形成する。ここで、クロム膜１１５は、マスク基板１１０と第１レジストパターン１２０との粘着力を高め、マスク基板１１０のエッチング時に第１レジストパターン１２０と共にエッチングマスクとして作用する。また、第１レジストパターン１２０を形成するためにＥビーム露光設備を利用する場合に、チャージング防止膜としても機能する。
【００３１】
クロム膜１１５を形成しない場合には、マスク基板１１０と第１レジストパターン１２０との粘着力を向上させるために、マスク基板１１０の全面にＨＭＤＳ（Ｈｅｘａ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）処理を行う段階をさらに含むことが望ましい。この時には、第１レジストパターン１２０を形成するためにレーザー露光設備を利用できる。
【００３２】
レーザーまたはＥビームがレジスト表面に設計された第１レジストパターン１２０のデータ情報を走査すれば、レジストのポリマー化学的結合構造の特性が物理的に変化する。現像装置で現像液をスピンまたはパドル方式で噴射させれば、露光されたレジスト領域は選択的に露出される。クロム膜１１５を形成するか、またはＨＭＤＳ処理を行うので、第１レジストパターン１２０の現像時にパターンがとられることが防止される。Ｅビーム工程では、追加的にハードベイキングの焼成工程及び現像後に残る残留レジストスカム（ｓｃｕｍ）をプラズマを利用して除去するデスカム（ｄｅｓｃｕｍ）工程が必要である。
【００３３】
図５を参照して、第１レジストパターン１２０をエッチングマスクとして、クロム膜１１５をエッチングすることによって、クロム膜パターン１１５ａを形成する。この時、ウェットエッチングで行う。
【００３４】
次いで、図６のように、第１レジストパターン１２０をエッチングマスクとして、マスク基板１１０をエッチングして第１深さｄ１を持つ複数の位相反転部１３０を形成する。ここでは、クロム膜パターン１１５ａもエッチングマスクとして利用される。複数の位相反転部１３０の幅はｗであって、互いに同一である。
【００３５】
位相反転部１３０を形成するためにマスク基板１１０をエッチングする時に、ドライエッチングとウェットエッチングとを混用して行えば、位相反転部１３０の大きさ（幅と深さ）を精密に調整でき、これを通じて、デューティ率を正確に１：１に具現できる。もちろん、位相反転部１３０は、ＣＦ４＋Ｏ２系ガスを利用した反応性ドライエッチング方法によって形成してもよい。
【００３６】
位相反転部１３０の形成のために、マスク基板１１０をエッチングする時に多段階に分けて行うが、位相調節及び均一度の向上のために、各段階ごとにエッチング率を算出してその次の段階に適用することが望ましい。これにより、所望の位相差を正確に確保でき、また各段階でのエッチング時間を適切に分配できるので、エッチング時間の延長による均一度の低下を防止できる。
【００３７】
図７は、マスク基板１１０から第１レジストパターン１２０を除去した状態を示す。第１レジストパターン１２０の除去後、クリーニング工程を行う。
【００３８】
次いで、図８を参照して、複数の位相反転部１３０のうち一部の位相反転部を露出させる第２レジストパターン１３５を形成する。この時にも、マスク基板１１０と第２レジストパターン１３５との粘着力を向上させるために、マスク基板１１０の全面にＨＭＤＳ処理する段階をさらに含むことができる。
【００３９】
次いで、図９のように、第２レジストパターン１３５により露出された一部の位相反転部１３０をさらにエッチングして、第２深さｄ２を持つ位相反転部１４０を形成する。ここで、位相反転部１４０は、１８０度以下の位相差を示すように形成する。エッチング深さが深くなりすぎると正確な深さを調節することが難しくなり、それにより位相差の調節が正確にならないという問題があるためである。位相反転部１４０を形成するためにマスク基板１１０をさらにエッチングする時にも、ドライエッチングとウェットエッチングとを混用して行うことができる。ＣＦ４＋Ｏ２系ガスを利用した反応性ドライエッチング方法によって行うこともできる。エッチングは多段階で行い、位相調節及び均一度向上のために、各段階ごとにエッチング率を算出してその次の段階に適用することが望ましい。その後、第２レジストパターン１３５及びクロム膜パターン１１５ａを除去する。第２レジストパターン１３５及びクロム膜パターン１１５ａを除去した後、クリーニング工程を行う。
【００４０】
図１０は、第２レジストパターン１３５を除去した状態の図面であり、図１１は、クロム膜パターン１１５ａを除去した状態の図面である。このようにして、マスク基板１１０、及びマスク基板１１０をエッチングして設けられた複数の位相反転部１３０、１４０を備えるクロムレスＰＳＭを製造できる。位相反転部１３０、１４０の幅ｗは相等しいが、相異なるエッチング深さｄ１、ｄ２を持つ。
【００４１】
ここで、位相反転部１３０、１４０のうち一部の位相反転部をさらにエッチングする深さを異ならせて位相調節する段階を１回以上さらに行うことができる。すなわち、図８及び図９を参照して説明したような、一部の位相反転部を露出させるレジストパターンを形成する工程と、そのレジストパターンにより露出された一部の位相反転部をさらにエッチングする工程とをさらに反復して、二つ以上の相異なるエッチング深さを持つ位相反転部を形成できる。したがって、このような製造方法によるクロムレスＰＳＭは、少なくとも二つのＡＤＩ  ＣＤを具現でき、位相反転部のエッチング深さをさらに多様に異ならせることによって、２つ以上のＡＤＩ  ＣＤを一つのクロムレスＰＳＭで具現することもできる。
【００４２】
図１２は、本発明のクロムレスＰＳＭを製造する方法の第２実施形態を説明するためのフローチャートである。このような方法の段階のうち計算、選定、検索などは、この分野で広く使われているソフトウェアであるＳＯＬＩＤ−Ｃというシミュレーションプログラムを利用して行うことができる。本発明の理解を助けるために、以下では、本発明者が行ったシミュレーション結果と共に第２実施形態を説明する。
【００４３】
図１２を参照すれば、段階Ｓ１で、マスク基板をエッチングして形成した複数の位相反転部が１５０°の位相差を示すという仮定下に、位相反転部のデザインＣＤを変化させつつＡＤＩ  ＣＤを計算する。
【００４４】
次いで、段階Ｓ２のように、最適のコントラストを得られる最適デザインＣＤを選定する。最適デザインＣＤを選定する方法は、デザインＣＤによるコントラスト曲線を描いてみて最適のフォーカスを示すデザインＣＤを最適デザインＣＤと選定する方法による。例えば、０．７５ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）及びアパーチャー直径σの露光設備を使用する場合、０．３５σないし０．６５σ部分を光透過領域として使用すれば、最適デザインＣＤは、約７０ｎｍでシミュレーションされる。
【００４５】
次いで、段階Ｓ３で、最適デザインＣＤで最小目標ＡＤＩ  ＣＤを得るようにする適正ドーズを探す。
【００４６】
段階Ｓ４で、最適デザインＣＤ及び適正ドーズで複数の位相反転部が示す位相差を、１５０°から１８０°まで段階的に変化させつつＡＤＩ  ＣＤを計算する。例えば、位相差を５°ずつ増加させつつ計算してシミュレーションした結果、図１３のようなグラフを得られる。
【００４７】
図１３は、本発明によるクロムレスＰＳＭのデザインＣＤによるＡＤＩ  ＣＤの変化を示すグラフであり、位相差を１５０°から１８０°まで５°ずつ増加させつつ得たシミュレーショングラフである。
【００４８】
図１３を参照すれば、位相差が増加するほどデザインＣＤ−ＡＤＩ  ＣＤ曲線が上方にシフトする。したがって、最適デザインＣＤ７０ｎｍを表す線を基準に位相差によるＡＤＩ  ＣＤを見れば、位相差が増加するほどＡＤＩ  ＣＤも増加して、位相差が１５０°である時にはＡＤＩ  ＣＤが６０ｎｍ未満であるが、位相差が１８０°である時にはＡＤＩ  ＣＤが９０ｎｍ程度になることが分かる。これを通じて、従来のクロムレスＰＳＭでは具現できなかったＡＤＩ  ＣＤ（いわゆる、ＣＤデッドゾーンに属するＡＤＩ  ＣＤ）を、本発明では位相差調節を通じて具現でき、クロムレスＰＳＭの使用領域を拡張させうることが確認できる。
【００４９】
次の段階Ｓ５で、１５０°と１８０°との間で、第１ＡＤＩ  ＣＤを表すことができる第１位相差と、第１ＡＤＩ  ＣＤより大きい第２ＡＤＩ  ＣＤを表すことができる第２位相差とを探す。
【００５０】
例えば、図１３のようなグラフで、最適デザインＣＤを表す線が各位相差によるグラフと合う点のＡＤＩ  ＣＤを読み取る。もし、第１ＡＤＩ  ＣＤとして８０ｎｍを所望し、第２ＡＤＩ  ＣＤとして９０ｎｍを所望する場合、第１位相差は１６５°、第２位相差は１８０°に選定する。
【００５１】
一方、位相差をこのように１６５°と１８０°とに決定する場合、工程上差異点があるかどうかを確認するために、工程マージンをシミュレーションしてみた。図１４は、位相差が１６５°である時の工程マージンを、図１５は、位相差が１８０°である時の工程マージンを示す図面である。
【００５２】
図１４を見れば、位相差が１６５°である時に、工程マージンは、焦点深度（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ：ＤＯＦ）が約０．２５０μｍ、ＥＬ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｌａｔｉｔｕｄｅ）が約１０．５７％である。図１５を見れば、位相差が１８０°である時に工程マージンは、ＤＯＦが約０．２５０μｍ、ＥＬが約１１．３２％である。図１４及び図１５から分かるように、適正位相差である１８０°でも１６５°でも工程マージン差がほとんどないことが確認できる。
【００５３】
すなわち、普通ＰＳＭを形成するためには、１８０°の位相差を形成せねばならないが、本発明のようなクロムレスＰＳＭの場合、位相差が完全に合わなくても工程マージン差はほとんどない代りに、絶対ドーズ差が発生してしまう。これを応用してデザインで克服できないＣＤデッドゾーンを、本発明では位相差を適切に調節して除去しようとすることである。
【００５４】
その後、段階Ｓ６で、マスク基板をエッチングして第１位相差を示し、幅が最適デザインＣＤである複数の位相反転部を形成し、段階Ｓ７で複数の位相反転部のうち一部の位相反転部をさらにエッチングして第２位相差を示すように、エッチング深さを延長する。このような段階Ｓ６と段階Ｓ７とは、前記図４ないし図１１を参照して説明したようなクロムレスＰＳＭ製造方法を参照すればよい。
【００５５】
まず、図４ないし図７を参照して説明したような段階を進めて位相反転部１３０を形成する。この時、位相反転部１３０の幅ｗを最適デザインＣＤ、本シミュレーションでは７０ｎｍとし、位相反転部１３０のエッチング深さｄ１は第１位相差、本シミュレーションでは１６５°を示す深さとする。その後、図８ないし図１１を参照して説明したような段階を進めて、位相反転部１３０のエッチング深さを延長することによって位相反転部１４０を形成する。位相反転部１４０のエッチング深さｄ２は、本シミュレーションでは１８０°位相差を示す深さとする。このような方法でクロムレスＰＳＭを製造すれば、最適デザインＣＤ７０ｎｍを持って位相差１６５°を示す位相反転部１３０は、図１３のように８０ｎｍのＡＤＩ  ＣＤを表し、最適デザインＣＤ  ７０ｎｍを持って位相差１８０°を示す位相反転部１４０は、図１３のように９０ｎｍ  ＡＤＩ  ＣＤを表す。
【００５６】
すなわち、一枚のクロムレスＰＳＭで８０ｎｍと９０ｎｍとのＡＤＩ  ＣＤを同時に具現するためには、本シミュレーションで行ったように、クロムレスＰＳＭの形成のために全面を１６５°までエッチングした後、９０ｎｍ  ＡＤＩ  ＣＤを具現するための領域の位相反転部のみをオープンして、追加１５°のエッチングを通じて１８０°の位相差を示すことによって、ＣＤデッドゾーンを除去できる。このようにして、本発明では、従来のクロムレスＰＳＭのＣＤデッドゾーンに属する８０ｎｍ以上のＡＤＩ  ＣＤを確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、２つ以上のＡＤＩ  ＣＤを一つのクロムレスＰＳＭで具現できて、ＫｒＦ光源などを使用した半導体素子の露光に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来のクロムレスＰＳＭのデザインＣＤによるＡＤＩ  ＣＤの変化を示すグラフである。
【図２】従来の８０ｎｍと９０ｎｍとのＡＤＩ  ＣＤを同時に具現するためのフォトマスクの断面図である。
【図３】本発明によるクロムレスＰＳＭの断面図である。
【図４】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図５】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図６】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図７】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図８】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図９】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１１】図３のクロムレスＰＳＭを製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１２】本発明のクロムレスＰＳＭを製造する方法の第２実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明によるクロムレスＰＳＭのデザインＣＤによるＡＤＩ  ＣＤの変化を示すグラフであり、位相差を１５０°から１８０°まで５°ずつ増加させつつ得たシミュレーショングラフである。
【図１４】本発明によるシミュレーションで、位相差が１６５°である時の工程マージンを示す図面である。
【図１５】本発明によるシミュレーションで、位相差が１８０°である時の工程マージンを示す図面である。
【符号の説明】
【００５９】
１１０  マスク基板
１３０、１４０  位相反転部
【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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