(57)【要約】【課題】ＣＤパフォーマンスの大幅な改善が可能であり、且つ精度良く非掘り込み部上に遮光膜を残すことが可能なクロムレス位相シフトマスク及びクロムレス位相シフトマスクの製造方法を提供する。【解決手段】露光光に対して透明な基板上に、基板を掘り込む部分である掘り込み部と掘り込まない部分である非掘り込み部とを設け、前記掘り込み部と非掘り込み部を透過する光の位相差を制御したクロムレス位相シフトマスクである。前記基板上に設けられた遮光膜は、基板上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率と位相を制御され、且つ、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ａと、前記膜Ａ上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率を制御され、且つ、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ｂと、から成る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光に対して透明な基板上に、基板を掘り込む部分である掘り込み部と掘り込まない部分である非掘り込み部とを設け、前記掘り込み部と非掘り込み部を透過する光の位相差を制御したクロムレス位相シフトマスクにおいて、
前記基板上に設けられた遮光膜は、
基板上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率と位相を制御され、且つ、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ａと、前記膜Ａ上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率を制御され、且つ、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ｂと、から成ることを特徴とするクロムレス位相シフトマスク。
【請求項２】
前記非掘り込み部上の少なくとも一部の領域は、前記膜Ａを具備し、前記膜Ｂを具備しないことを特徴とする請求項１に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項３】
前記膜Ａは、前記膜Ｂをエッチング可能なフッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないことを特徴とする請求項1又は２に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項４】
前記膜Ｂは、前記膜Ａをエッチング可能な塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項５】
前記膜Ａの露光光に対する透過率は、１％以上３０％以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項４のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項６】
前記膜Ａ中を透過する露光光と空気中を伝播する露光光の位相差の絶対値は、３０度以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項７】
前記膜Ａと前記膜Ｂからなる遮光膜の露光光に対する透過率が、１％以下になるように、前記膜Ｂの露光光に対する透過率を調整することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項８】
前記膜Ａは、Ｃｒを含む膜からなることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項９】
前記Ｃｒ含む膜は、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を含むものであり、５ｎｍ〜４０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項８に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項１０】
前記膜Ｂは、Ｍｏ及びＳｉの少なくとも一方を主な材料とする膜からなることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項１１】
前記Ｍｏ及びＳｉの少なくとも一方を主な材料とする膜は、Ｍｏ、Ｓｉ、ＭｏＳｉの酸化物、窒化物、酸窒化物の単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を含むものであり、２０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１０に記載のクロムレス位相シフトマスク。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のクロムレス位相シフトマスクを製造する方法であって、前記遮光膜を加工する工程は、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより前記膜Ａを加工する工程と、フッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより前記膜Ｂを加工する工程と、を含むことを特徴とするクロムレス位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１３】
前記膜Ｂと前記基板をフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより同時にエッチングする工程を備えることを特徴とする請求項１２に記載のクロムレス位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１４】
前記膜Ｂ上に第１のレジストパターンを形成する工程、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂをパターニングする工程、
塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａをパターニングする工程、
前記第１のレジストパターンを除去する工程、
前記膜Ｂ上について、遮光領域を覆い且つ位相シフトパターン領域を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂの露出する部分を除去し、且つ前記基板の露出する部分を掘り込む工程、
塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａの露出する部分を除去する工程、
前記第２のレジストパターンを除去する工程、
を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のクロムレス位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１５】
前記膜Ｂ上に第１のレジストパターンを形成する工程、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂをパターニングする工程、
塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａをパターニングする工程、
前記第１のレジストパターンを除去する工程、
前記膜Ｂ上について、遮光領域を覆い且つ位相シフトパターン領域を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂの露出する部分を除去し、且つ前記基板の露出する部分を掘り込む工程、
前記第２のレジストパターンを除去する工程、
前記位相シフトパターン領域の一部を覆わないように、第３のレジストパターンを形成する工程、
前記第３のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａの露出する部分を除去する工程、
前記第３のレジストパターンを除去する工程
を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のクロムレス位相シフトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロムレス位相シフトマスク及びクロムレス位相シフトマスクの製造方法に係わり、特に、半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＬＣＤ（液体表示素子）用カラーフィルタ、及び磁気ヘッド等の製造に用いられるクロムレス位相シフトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化に伴い、投影露光装置にも高い解像性が求められている。そして、フォトマスクの分野においては、転写パターンの解像性を向上させる手法として、位相シフト法がある。位相シフト法の原理は、開口部を通過した透過光の位相が開口部に隣接する部分を通過した透過光の位相と反転するように調整することによって、透過光が干渉し合う際に境界部での光強度を弱め、その結果として転写パターンの解像性及び焦点深度を向上させるものである。
【０００３】
このように位相シフト法により解像性を向上させたフォトマスクとして、クロムレス位相シフトマスク（ＣＰＬ：Ｃｈｒｏｍｌｅｓｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）がある。クロムレス位相シフトマスクの透過光の位相を調整する手段としては、現在、開口部の透明基板をエッチング等により掘り込む部分（掘り込み部）と掘り込まない部分（非掘り込み部）とに分けて、交互に配置する方法が主流である。
【０００４】
クロムレス位相シフトマスクには、非掘り込み部上の遮光膜を完全に除去したタイプと、非掘り込み部上の少なくとも一部に遮光膜を残したタイプとがある。
このようなクロムレス位相シフトマスクを製造するためのフォトマスクブランクは、透明基板上に、Ｃｒからなる遮光層と、ＣｒＯからなる低反射層を積層したＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜とを有するものが知られており（例えば、特許文献１参照）、遮光膜のトータルの膜厚は、７０ｎｍ〜１００ｎｍとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、フォトマスクのＣＤパフォーマンスの改善には、遮光膜とそれを形成するためのレジストの薄膜化が有効である。しかし、遮光膜を薄膜化すると、透過率が増加してしまう。現状のＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜では、一般に必要とされている透過率０．１％以下を達成するために、６４ｎｍのトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である。また、遮光膜が薄膜化できないと、レジストとの選択比が原因でレジストも薄膜化することができない。したがって、大きなＣＤの改善を望むことができない。
【０００７】
また、クロムレス位相シフトマスクでは、疎なパターンと密なパターンとで同等の転写性能を得るために、一部のパターンの非掘り込み部上に遮光膜を残す方法が一般的である。しかし、遮光膜を有しない透過率１００％の非掘り込み部に対して、透過率０．１％以下の遮光膜を有する非掘り込み部は遮光性が強すぎるため、非掘り込み部上の遮光膜の一部を取り除く工程が必要である。非掘り込み部上の遮光膜の一部を取り除く方法としては、レジストパターンを非掘り込み部上に形成し、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより遮光膜を取り除く方法があるが、レジストパターンの厳しい寸法精度と位置精度がクロムレス位相シフトマスクの作製を困難にしている。
本発明は、以上のような事情の下になされ、ＣＤパフォーマンスの大幅な改善が可能であり、且つ精度良く非掘り込み部上に遮光膜を残すことが可能なクロムレス位相シフトマスク及びクロムレス位相シフトマスクの製造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】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、請求項１に記載の発明は、露光光に対して透明な基板上に、基板を掘り込む部分である掘り込み部と掘り込まない部分である非掘り込み部とを設け、前記掘り込み部と非掘り込み部を透過する光の位相差を制御したクロムレス位相シフトマスクにおいて、
前記基板上に設けられた遮光膜は、
基板上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率と位相を制御され、且つ、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ａと、前記膜Ａ上に成膜されて、且つ、露光光に対する透過率を制御され、且つ、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる膜Ｂと、から成ることを特徴とする。
【０００９】
次に、請求項２に記載した発明は、前記非掘り込み部上の少なくとも一部の領域は、前記膜Ａを具備し、前記膜Ｂを具備しないことを特徴とする。
次に、請求項３に記載した発明は、前記膜Ａは、前記膜Ｂをエッチング可能なフッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないことを特徴とする。
【００１０】
次に、請求項４に記載した発明は、前記膜Ｂは、前記膜Ａをエッチング可能な塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないことを特徴とする。
次に、請求項５に記載した発明は、前記膜Ａの露光光に対する透過率は、１％以上３０％以下の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項６に記載した発明は、前記膜Ａ中を透過する露光光と空気中を伝播する露光光の位相差の絶対値は、３０度以下であることを特徴とする。
次に、請求項７に記載した発明は、前記膜Ａと前記膜Ｂからなる遮光膜の露光光に対する透過率が、１％以下になるように、前記膜Ｂの露光光に対する透過率を調整することを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項８に記載した発明は、前記膜Ａは、Ｃｒを含む膜からなることを特徴とする。
次に、請求項９に記載した発明は、前記Ｃｒ含む膜は、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮの単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を含むものであり、５ｎｍ〜４０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項１０に記載した発明は、前記膜Ｂは、Ｍｏ及びＳｉの少なくとも一方を主な材料とする膜からなることを特徴とする。
次に、請求項１１に記載した発明は、前記Ｍｏ及びＳｉの少なくとも一方を主な材料とする膜は、Ｍｏ、Ｓｉ、ＭｏＳｉの酸化物、窒化物、酸窒化物の単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜を含むものであり、２０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項１２に記載した発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載のクロムレス位相シフトマスクを製造する方法であって、前記遮光膜を加工する工程は、塩素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより前記膜Ａを加工する工程と、フッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより前記膜Ｂを加工する工程と、を含むことを特徴とする。
次に、請求項１３に記載した発明は、前記膜Ｂと前記基板をフッ素系ガスを主体として用いるエッチングプロセスにより同時にエッチングする工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
次に、請求項１４に記載した発明は、前記膜Ｂ上に第１のレジストパターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂをパターニングする工程、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａをパターニングする工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記膜Ｂ上について、遮光領域を覆い且つ位相シフトパターン領域を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂの露出する部分を除去し、且つ前記基板の露出する部分を掘り込む工程、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａの露出する部分を除去する工程、前記第２のレジストパターンを除去する工程、を備えることを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項１５に記載した発明は、前記膜Ｂ上に第１のレジストパターンを形成する工程、前記第１のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂをパターニングする工程、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａをパターニングする工程、前記第１のレジストパターンを除去する工程、前記膜Ｂ上について、遮光領域を覆い且つ位相シフトパターン領域を覆わないように、第２のレジストパターンを形成する工程、前記第２のレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ｂの露出する部分を除去し、且つ前記基板の露出する部分を掘り込む工程、前記第２のレジストパターンを除去する工程、前記位相シフトパターン領域の一部を覆わないように、第３のレジストパターンを形成する工程、前記第３のレジストパターンをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより前記膜Ａの露出する部分を除去する工程、  前記第３のレジストパターンを除去する工程、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るクロムレス位相シフトマスクでは、遮光膜を、塩素系ガスでエッチング可能な膜Ａと、フッ素系ガスでエッチング可能な膜Ｂという互いにエッチング特性の異なる成膜材料から形成したので、膜Ｂをエッチングする際、膜Ａがエッチングストッパーとして働く。したがって、レジスト膜は膜Ｂのエッチングにのみ耐えられる厚さを有していれば良いことから、レジスト薄膜化が可能となり、大幅なＣＤパフォーマンスの改善が可能となる。
また、膜Ａは、透過率と位相を所望の値に調整して、一部の非掘り込み部に膜Ａをそのまま残すことで、疎なパターンと密なパターンとで同等の転写パフォーマンスを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るクロムレス位相シフトマスクを示す断面概略図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るクロムレス位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るクロムレス位相シフトマスクの製造方法を順に示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実施形態について説明する。
従来は、Ｃｒからなる遮光層とＣｒＯからなる低反射層を積層したＣｒＯ／Ｃｒ遮光膜とを使用しており、遮光層と低反射層とを単一のドライエッチングプロセスにてエッチングするため、レジストダメージが大きくレジスト薄膜化に適さないことが問題であった。
これに対し、本発明においては、クロムレス位相シフトマスクの遮光膜を、塩素系ガスでエッチング可能な膜Ａと、フッ素系ガスでエッチング可能な膜Ｂという互いにエッチング特性の異なる成膜材料から形成している。したがって、膜Ｂをエッチングする際、膜Ａがエッチングストッパーとして働くため、レジスト膜は膜Ｂのエッチングにのみ耐えられる厚さを有していれば良く、レジスト薄膜化が可能となる。また、下層の膜Ａをエッチングする際は、上層の膜Ｂがハードマスクとして働くため正確なパターン形成が可能となる。
【００２０】
そして、レジスト薄膜化が可能になると、レジストパターンのアスペクト比が小さくなるため、現像時のレジストダメージを抑制でき、パターン倒れによる解像性の悪化を防ぐことができる。また、レジスト高さによるエッチングの阻害が小さくなるため、小スペース部にもエッチングが入りやすくなり、ＣＤパフォーマンスを改善することができる。さらに、レジスト膜厚の制約が無くなるため、よりアグレッシブにクロムレス位相シフトマスクのプロセスを決定できる。
【００２１】
また、最上層がＣｒを含む膜である従来のクロムレス位相シフトマスクでは、化学増幅型レジストの断面が、Ｃｒを含む膜との界面で、ポジ型レジストの場合は裾引き形状、ネガ型レジストの場合は食い込み形状となる。これはＣｒ化合物が持つローンペア（非共有電子対）に酸が配位され、この膜の界面付近の酸が失活してしまうことが原因である。このようにレジストの断面形状が悪化すると、レジストパターンをエッチングマスクとして下層の遮光膜をエッチングする際に、所望のＣＤからのずれが生じる。
本発明のクロムレス位相シフトマスクでは、最上層の膜ＢがＭｏ及び／又はＳｉを主な材料とする膜からなり、酸の失活を引き起こすＣｒを含まない。したがって、膜Ｂ上に形成される化学増幅型レジストは良好な断面形状となり、下層の遮光膜をエッチングにより正確にパターニングすることができる。
【００２２】
また、クロムレス位相シフトマスクにおいて、疎なパターンと密なパターンとが混在する場合、すべてのパターンで同等の転写性能を得るために、一部のパターンの非掘り込み部上に遮光膜を残す方法が一般的である。しかし、遮光膜を有しない透過率１００％の非掘り込み部に対して、透過率０．１％以下のＣｒからなる遮光膜を有する非掘り込み部は遮光性が強すぎるため、非掘り込み部上の遮光膜の一部を取り除き、透過率を調整する工程が必要である。非掘り込み部上の遮光膜の一部を取り除く方法としては、レジストパターンを非掘り込み部上に形成し、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより遮光膜を取り除く方法があるが、レジストパターンの厳しい寸法精度と位置精度がクロムレス位相シフトマスクの作製を困難にしていた。
【００２３】
これに対し、本発明では、膜Ａの透過率をあらかじめ所望の値に調整してある。したがって、非掘り込み部上の膜Ｂを取り除き、膜Ａをそのまま残すだけで、疎なパターンと密なパターンの転写性能のバランスを取ることが可能となり、従来必要であった遮光膜の一部を取り除く工程が不要となる。
また、本発明では、膜Ａの位相差もあらかじめ所望の値に調整してある。したがって、膜Ａを残した非掘り込み部と、これに隣接する掘り込み部との間で位相シフト効果が発生する。従来のＣｒからなる遮光膜では、非掘り込み部上の遮光膜の一部を取り除くことで透過率を調整することはできるが、位相差を調整することはできない。したがって、位相シフト効果を発揮できる本発明のクロムレス位相シフトマスクのほうが、転写性能の点で有利である。
【００２４】
以下に、本実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本実施形態のクロムレス位相シフトマスクを示す断面概略図である。
（クロムレス位相シフトマスク）
本実施形態のクロムレス位相シフトマスク１１は、図１に示すように、露光光に対して透明な基板１２と、基板１２上に成膜された膜１３と、膜１３上に成膜された膜１４とを備える。膜１３は、露光光に対する透過率と位相が制御され、塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる。膜１４は、露光光に対する透過率が制御され、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでエッチング可能な材料からなる。
ここで、前記膜１３が膜Ａを構成し、膜１４が膜Ｂを構成する。
【００２５】
クロムレス位相シフトマスク１１のメインパターン１５は、基板１２をエッチングにより掘り込んだ部分（掘り込み部）と、掘り込まない部分（非掘り込み部）とが交互に配置されている構造を持つ。また、一部の非掘り込み部上には、他のメインパターンと同等の転写性能を得るため、膜１３が残っている。クロムレス位相シフトマスク１１の遮光帯１６は、膜１３と膜１４が共に残っている部分と共に残っていない部分とからなる。
ここで、前記露光光に対して透明な基板１２については特別な制限はなく、透明な基板１２としては、石英ガラスやＣａＦ２あるいはアルミノシリケートガラスなどが一般的である。
【００２６】
前記膜１３は、クロム酸化物、クロム窒化物、もしくはクロム酸窒化物を主成分とする金属化合物膜又はクロムを主成分とする金属膜もしくは合金膜であり、炭素やフッ素などの非金属元素が含有されてもよい。これらの材料の含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率と位相を調整する。露光光に対する透過率の値としては、最終的なフォトマスク作製終了時に１％以上３０％以下であり、より好ましくは１０％以上２０％以下である。膜１３中を透過する露光光と空気中を伝播する露光光の位相差の絶対値としては、最終的なフォトマスク作製終了時に３０度以下であり、よりこの好ましくは３％以下である。これらの透過率と位相差の値は露光する設計パターンや条件により適宜選択される。また、膜１３の膜厚は、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
前記膜１３は、前記膜１４をエッチング可能なフッ素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないように、材料の含有量の比率を調整する。
【００２７】
前記膜１４は、ＭｏＳｉ、ＭｏＳｉ酸化物、ＭｏＳｉ窒化物、ＭｏＳｉ酸窒化物の単層膜、又はこれらの複数層膜若しくは傾斜膜であり、これらの材料の含有量の比率と膜厚を適宜選択することで露光波長に対する透過率を調整させたものである。露光波長に対する透過率の値としては、下層の膜１３を含めて１％以下であり、より好ましくは０．１％以下である。また、膜１４は、複数の異なる組成の膜を積層させて反射防止層とするようにしてもよい。この場合、露光波長に対する反射率を例えば２０％以下、好ましくは１５％以下に抑えることが、露光の際にフォトマスクと投影露光面との間での多重反射を抑制する上で望ましい。さらに、フォトマスクブランクやフォトマスクの反射検査に用いる波長（例えば２５７ｎｍ）に対する反射率を例えば３０％以下とすることが、欠陥を高精度で検出する上で望ましい。また、膜１４の膜厚は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、より好ましくは３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
前記膜１４は、前記膜１３をエッチング可能な塩素系ガスを主体とするエッチングガスを用いたエッチングプロセスでは実質的にエッチングされないように、材料の含有量の比率を調整する。
【００２８】
（製造方法）
次に図２及び図３を参照して、図１に示すクロムレス位相シフトマスク１１の製造方法を順に示す。
図２（ａ）は、基板１２上に膜１３が成膜され、その膜１３上に膜１４が成膜され、更に膜１４上にレジスト膜１７を形成した状態を示している。
なお、レジスト材料としては、ポジ型レジストでもネガ型レジストでも用いることができるが、高精度パターンの形成を可能とする電子ビーム描画用の化学増幅型レジストを用いることが好ましい。レジスト膜１７の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲である。特に、微細なパターン形成が求められるフォトマスクを作製する場合、パターン倒れを防止する上で、レジストパターンのアスペクト比が大きくならないようにレジスト膜１７を薄膜化することが必要であり、２００ｎｍ以下の膜厚が好ましい。一方、レジスト膜１７の膜厚の下限は用いるレジスト材料のエッチング耐性などの条件を総合的に考慮して決定され、一般的なレジスト材料を用いた場合には５０ｎｍ以上とされるが、より好ましくは７５ｎｍ以上とされる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）は、レジスト膜１７に対し、描画を施し、その後に現像処理を行って、レジストパターン１８を形成する工程を示す。この際の描画は、光露光による方法もあるが、一般には、電子ビーム露光による方法が採用される。例えば、レジストとして化学増幅型のものを使用する場合、電子ビームのエネルギー密度は３〜４０μＣ／ｃｍ２の範囲であり、この描画の後に加熱処理及び現像処理を施してレジストパターン１８を得る。
【００３０】
次に、図２（ｃ）は、前記レジストパターン１８に沿ってフッ素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングで膜１４をパターニングする工程を示す。このとき、膜１３は、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングでは実質的にエッチングされないため、図２（ｃ）のように、本工程ではパターニングされずに残る。エッチング条件は、従来より珪素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよく、特別な制限は無い。フッ素系ガスとしては、ＣＦ４やＣ２Ｆ６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスを混合しても良い。
【００３１】
次に、図２（ｄ）は、前記膜１４のパターンに沿って塩素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングで膜１３をパターニングする工程を示す。エッチング条件は、従来よりクロム化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよく、一般に、塩素系ガスに酸素ガスを混合する。また、必要に応じて窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスを混合しても良い。
【００３２】
次に、図２（ｅ）は、残存したレジストパターン１８を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。剥離除去はドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。
次に、図２（ｆ）は、レジストパターン１９を新たに形成する工程を示す。本工程では、図２（ａ）、図２（ｂ）と同様に、レジスト膜を形成し、電子ビーム描画を行った後、現像処理することで、レジストパターン１９を得る。
【００３３】
次に、図２（ｇ）は、前記レジストパターン１９に覆われていない領域の基板１２と膜１４とをフッ素系ガスを主体とするエッチングガスにより同時にエッチングする工程を示す。
本工程のエッチングによる基板１２の掘り込み量は、基板１２の掘り込み部を透過する露光光と基板１２の非掘り込み部を透過する露光光との位相差の絶対値が１５０度以上２４０度以下となるようにエッチング時間を調整し、より好ましくは、１７０度以上２２０度以下となるように調整する。また、前記レジストパターン１９に覆われていない領域の膜１４は、基板１２が所望の位相差となるように掘り込まれる前に完全に除去されるが、膜１３は、フッ素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングでは実質的にエッチングされないため、本工程では除去されずに残る。エッチング条件は、従来より珪素系化合物膜をドライエッチングする際に用いられてきた公知のものとしてよく、特別な制限は無い。フッ素系ガスとしては、ＣＦ４やＣ２Ｆ６が一般的であり、必要に応じて窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスを混合しても良い。
【００３４】
次に、図２（ｈ）は、残存したレジストパターン１９を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。剥離除去はドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。
次に、図３（ｉ）は、レジストパターン２０を新たに形成する工程を示す。本工程では、図２（ａ）、図２（ｂ）と同様に、レジスト膜を形成し、電子ビーム描画を行った後、現像処理することで、レジストパターン２０を得る。
【００３５】
次に、図３（ｊ）は、前記レジストパターン２０及び膜１４に覆われていない領域の膜１３を塩素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングにて除去する工程を示す。ここで、膜１４及び基板１２は、塩素系ガスを主体とするエッチングガスによるエッチングでは実質的にエッチングされないため、本工程では除去されずに残る。
次に、図３（ｋ）は、残存したレジストパターン２０を剥離除去した後、洗浄する工程を示す。剥離除去はドライエッチングにより行うことも可能だが、一般には剥離液によりウェット剥離する。本工程により、本発明のクロムレス位相シフトマスク１１が完成する。
【００３６】
以上説明してきたように、遮光膜を、塩素系ガスでエッチング可能な膜Ａとフッ素系ガスでエッチング可能な膜Ｂという互いにエッチング特性の異なる成膜材料から形成したので、膜Ｂをエッチングする際、膜Ａがエッチングストッパーとして働く。したがって、レジスト膜は膜Ｂのエッチングにのみ耐えられる厚さを有していれば良く、レジスト薄膜化が可能となり、大幅なＣＤパフォーマンスの改善が可能となる。また、膜Ａは、透過率と位相を所望の値に調整してあるため、一部の非掘り込み部に膜Ａをそのまま残すことで、疎なパターンと密なパターンとで同等の転写パフォーマンスを得ることが可能となる。
【００３７】
以上、本発明に基づく実施形態のクロムレス位相シフトマスク及びクロムレス位相シフトマスクの製造方法について説明したが、上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。これらの実施形態を種々変形することは本発明の範囲内であり、本発明の範囲内において他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明では、クロムレス位相シフトマスクの層構造、組成及び膜厚と、クロムレス位相シフトマスク製造の工程及び条件を適切な範囲で選択したので、ハーフピッチ４５ｎｍ以降の半導体デバイスの製造に対応した、微細なパターンを高精度で形成したクロムレス位相シフトマスクを提供することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１１・・・クロムレス位相シフトマスク
１２・・・透明な基板
１３・・・膜（膜Ａ）
１４・・・膜（膜Ｂ）
１５・・・メインパターン
１６・・・遮光帯
１７・・・レジスト膜
１８・・・レジストパターン
１９・・・レジストパターン
２０・・・レジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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