特許 7479536 ブランクマスク及びそれを用いたフォトマスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】ブランクマスク及びそれを用いたフォトマスク

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/58 20120101AFI20240426BHJP

   G03F 1/80 20120101ALI20240426BHJP

【ＦＩ】

G03F1/58

G03F1/80

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023056461

(22)【出願日】2023-03-30

(65)【公開番号】P2023168235

(43)【公開日】2023-11-24

【審査請求日】2023-04-05

(31)【優先権主張番号】10-2022-0058833

(32)【優先日】2022-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】505232852

【氏名又は名称】エスケー エンパルス カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｅｎｐｕｌｓｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１０４３，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄａｅｒｏ，Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １７７８４， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】キム、ソンユン

(72)【発明者】

【氏名】ソン、ソンフン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、ミンギョ

(72)【発明者】

【氏名】シン、インキュン

(72)【発明者】

【氏名】チェ、スクヨン

(72)【発明者】

【氏名】イ、ヒョンジュ

(72)【発明者】

【氏名】キム、スヒョン

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－００３２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７８４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９７２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８５０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－２３７７４０６（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ １／５８

Ｇ０３Ｆ １／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光膜を含み、
前記遮光膜は、遷移金属及び酸素を含み、
前記遮光膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である、ブランクマスク。

【請求項2】

前記遮光膜の表面の前記遷移金属の含量は３０ａｔ％～５０ａｔ％である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項3】

前記遮光膜の表面の前記酸素の含量は３５ａｔ％～５５ａｔ％である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項4】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含み、
アルゴンガスでエッチングして測定した前記第２遮光層のエッチング速度が０．４Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項5】

アルゴンガスでエッチングして測定した前記第１遮光層のエッチング速度が０．５６Å／ｓ以上である、請求項４に記載のブランクマスク。

【請求項6】

塩素系ガスでエッチングして測定した前記遮光膜のエッチング速度は１．３Å／ｓ以上である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項7】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含み、
前記第２遮光層は、前記遷移金属を５０ａｔ％～８０ａｔ％含み、前記酸素を１０ａｔ％以上含む、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項8】

前記遷移金属は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項9】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含み、
前記遮光膜の厚さに対する前記第２遮光層の厚さの比率は０．０５～０．１５である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項10】

光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜を含み、
前記遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含み、
前記遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である、フォトマスク。

【請求項11】

光源、フォトマスク、及びレジスト膜が塗布された半導体ウエハを配置する準備ステップと、前記フォトマスクを介して、前記光源から入射された光を前記半導体ウエハ上に選択的に透過させて出射する露光ステップと、前記半導体ウエハ上にパターンを現像する現像ステップとを含み、
前記フォトマスクは、光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜を含み、
前記遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含み、
前記遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である、半導体素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

具現例は、ブランクマスク及びそれを用いたフォトマスクなどに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスなどの高集積化により、半導体デバイスの回路パターンの微細化が求められている。これにより、ウエハの表面上にフォトマスクを用いて回路パターンを現像する技術であるリソグラフィー技術の重要性が益々高まっている。

【0003】

微細化された回路パターンを現像するためには、露光工程で用いられる露光光源の短波長化が要求される。最近用いられている露光光源としてはＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）などがある。

【0004】

一方、フォトマスクにはバイナリマスク（Ｂｉｎａｒｙ ｍａｓｋ）と位相反転マスク（Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｍａｓｋ）などがある。

【0005】

バイナリマスクは、光透過性基板上に遮光層パターンが形成された構成を有する。バイナリマスクのパターンが形成された面において、遮光層を含まない透過部は露光光を透過させ、遮光層を含む遮光部は露光光を遮断することによって、ウエハ表面のレジスト膜上にパターンを露光させる。但し、バイナリマスクのパターンが微細化されるほど、露光工程で透過部の縁部で光の回折が発生して、微細パターンの現像に問題が発生することがある。

【0006】

位相反転マスクとしては、レベンソン型（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ ｔｙｐｅ）、アウトリガー型（Ｏｕｔｒｉｇｇｅｒ ｔｙｐｅ）、及びハーフトーン型（Ｈａｌｆ－ｔｏｎｅ ｔｙｐｅ）がある。その中でハーフトーン型位相反転マスクは、光透過性基板上に半透過膜パターンが形成された構成を有する。ハーフトーン型位相反転マスクのパターンが形成された面において、半透過層を含まない透過部は露光光を透過させ、半透過層を含む半透過部は減衰された露光光を透過させる。前記減衰された露光光は、透過部を通過した露光光と比較して位相差を有するようになる。これにより、透過部の縁部で発生する回折光は、半透過部を透過した露光光によって相殺され、位相反転マスクは、ウエハの表面にさらに精巧な微細パターンを形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】日本登録特許第６８３０９８５号

【文献】韓国登録特許第１０－１５７９８４８号

【文献】日本登録特許第６５７１２２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

具現例の目的は、優れた遮光特性を有する遮光膜を含み、パターニング時の反復的な露光工程でも安定した解像度を有するブランクマスクなどを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本明細書の一実施例に係るブランクマスクは、光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光膜を含む。

【0010】

前記遮光膜は、遷移金属及び酸素を含む。

【0011】

前記遮光膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である。

【0012】

前記遮光膜の表面の遷移金属の含量は３０ａｔ％～５０ａｔ％であってもよい。

【0013】

前記遮光膜の表面の酸素の含量は３５ａｔ％～５５ａｔ％であってもよい。

【0014】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含むことができる。

【0015】

アルゴンガスでエッチングして測定した前記第２遮光層のエッチング速度が０．４Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下であってもよい。

【0016】

アルゴンガスでエッチングして測定した前記第１遮光層のエッチング速度が０．５６Å／ｓ以上であってもよい。

【0017】

塩素系ガスでエッチングして測定した前記遮光膜のエッチング速度は１．３Å／ｓ以上であってもよい。

【0018】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含むことができる。

【0019】

前記第２遮光層は、遷移金属を５０ａｔ％～８０ａｔ％含み、酸素を１０ａｔ％以上含むことができる。

【0020】

前記遷移金属は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。

【0021】

前記遮光膜は、第１遮光層、及び前記第１遮光層上に配置される第２遮光層を含むことができる。

【0022】

前記遮光膜の厚さに対する前記第２遮光層の厚さの比率は０．０５～０．１５であってもよい。

【0023】

本明細書の他の実施例に係るフォトマスクは、光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜を含む。

【0024】

前記遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含む。

【0025】

前記遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である。

【0026】

本明細書の更に他の実施例に係る半導体素子の製造方法は、光源、フォトマスク、及びレジスト膜が塗布された半導体ウエハを配置する準備ステップと、前記フォトマスクを介して、前記光源から入射された光を前記半導体ウエハ上に選択的に透過させて出射する露光ステップと、前記半導体ウエハ上にパターンを現像する現像ステップとを含む。

【0027】

前記フォトマスクは、光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜を含む。

【0028】

前記遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含む。

【0029】

前記遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である。

【発明の効果】

【0030】

具現例に係るブランクマスクなどは、優れた遮光特性を有する遮光膜を含み、パターンの具現時の反復的な露光工程でも安定した解像度を有することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本明細書が開示する一実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。

【図2】本明細書が開示する他の実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。

【図3】本明細書が開示する更に他の実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。

【図4】本明細書が開示する更に他の実施例に係るフォトマスクを説明する概念図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0032】

以下、具現例の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、実施例について詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。

【0033】

本明細書で使用される程度の用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質の許容誤差が提示されるとき、その数値で又はその数値に近接した意味で使用され、具現例の理解を助けるために正確又は絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。

【0034】

本明細書全体において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群から選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記構成要素からなる群から選択される１つ以上を含むことを意味する。

【0035】

本明細書全体において、「Ａ及び／又はＢ」の記載は、「Ａ、Ｂ、または、Ａ及びＢ」を意味する。

【0036】

本明細書全体において、「第１」、「第２」又は「Ａ」、「Ｂ」のような用語は、特に説明がない限り、同一の用語を互いに区別するために使用される。

【0037】

本明細書において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上にＢが位置したり、それらの間に別の層が位置しながらＡ上にＢが位置したりすることができることを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することに限定されて解釈されない。

【0038】

本明細書において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味で解釈される。

【0039】

遷移金属が適用された遮光パターン膜が露光光に露出される場合、前記遷移金属は、イオン化されて他の位置に移動し得る。遮光パターン膜が露光工程に長期間使用される場合、遷移金属イオンの移動が累積して、遮光パターン膜の形状にかなりの変形が発生することがある。これは、フォトマスクの解像度が低下する原因となり得る。特に、パターニングされた遮光膜の線幅が狭いほど、パターンの変形がフォトマスクの解像度に及ぼす影響がさらに大きい。

【0040】

具現例の発明者らは、高エネルギーの光照射による遮光膜のスカム形成の所要時間を制御するなどの方法を通じて、耐光性に優れ、反復的な露光工程でも安定した解像度を有するブランクマスクなどを提供できることを確認し、具現例を完成した。

【0041】

以下、具現例について具体的に説明する。

【0042】

図１は、本明細書が開示する一実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。前記図１を参照して具現例のブランクマスクを説明する。

【0043】

ブランクマスク１００は、光透過性基板１０、及び前記光透過性基板１０上に配置される遮光膜２０を含む。

【0044】

光透過性基板１０の素材は、露光光に対する光透過性を有し、ブランクマスク１００に適用できる素材であれば制限されない。具体的には、光透過性基板１０の波長１９３ｎｍの露光光に対する透過率は８５％以上であってもよい。前記透過率は８７％以上であってもよい。前記透過率は９９．９９％以下であってもよい。例示的に、光透過性基板１０は合成クォーツ基板が適用されてもよい。このような場合、光透過性基板１０は、前記光透過性基板１０を透過する光の減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）を抑制することができる。

【0045】

また、光透過性基板１０の平坦度及び粗さなどの表面特性を調節して、ブランクマスク１００の光学歪みの発生を抑制することができる。

【0046】

遮光膜２０は、光透過性基板１０の上面（ｔｏｐ ｓｉｄｅ）上に位置することができる。

【0047】

遮光膜２０は、光透過性基板１０の下面（ｂｏｔｔｏｍ ｓｉｄｅ）側に入射する露光光の少なくとも一部を遮断する特性を有することができる。また、光透過性基板１０と遮光膜２０との間に位相反転膜３０（図３参照）などが位置する場合、前記位相反転膜３０などをパターンの形状通りにエッチングする工程で遮光膜２０をエッチングマスクとして使用できる。

【0048】

遮光膜２０は、遷移金属及び酸素を含む。

【0049】

遮光膜の表面の組成
遮光膜２０の表面の遷移金属の含量は３０ａｔ％～５０ａｔ％である。

【0050】

具現例は、遮光膜２０の表面の遷移金属の含量を制御することができる。これを通じて、露光光に直接的に露出される遷移金属原子の数を減少させて、遮光膜２０に由来するディフェクトが形成されることを抑制することができる。これと同時に、遮光膜２０をドライエッチングする過程において、遮光膜２０の表面部のエッチング速度が過度に高くなることを抑制することができる。

【0051】

遮光膜２０の表面の遷移金属の含量は５０ａｔ％以下であってもよい。前記含量は４５ａｔ％以下であってもよい。前記含量は４０ａｔ％以下であってもよい。前記含量は３０ａｔ％以上であってもよい。前記含量は３５ａｔ％以上であってもよい。このような場合、遮光膜は、安定した消光特性を有すると共に、耐光性が向上することができる。

【0052】

具現例は、遮光膜２０の表面の酸化の程度を制御することができる。これを通じて、光に対する遷移金属の反応性を低下させることができ、遷移金属がイオン化されて遮光膜２０の表面から離脱することを抑制することができる。

【0053】

遮光膜２０の表面の酸素の含量は３５ａｔ％以上であってもよい。前記含量は４０ａｔ％以上であってもよい。前記含量は４５ａｔ％以上であってもよい。前記含量は５５ａｔ％以下であってもよい。前記含量は５２ａｔ％以下であってもよい。前記含量は５０ａｔ％以下であってもよい。このような場合、遷移金属のマイグレーション（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）が抑制された遮光膜を提供することができる。

【0054】

遮光膜２０の表面の窒素の含量は１ａｔ％以上であってもよい。前記含量は２ａｔ％以上であってもよい。前記含量は１０ａｔ％以下であってもよい。

【0055】

遮光膜２０の表面の炭素の含量は５ａｔ％以上であってもよい。前記含量は１０ａｔ％以上であってもよい。前記含量は２５ａｔ％以下であってもよい。前記含量は２０ａｔ％以下であってもよい。

【0056】

遮光膜２０の表面の元素別の含量は、ＸＰＳ（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）成分分析器を通じて測定する。例示的に、各薄膜の元素別の含量は、サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－ａｌｐｈａモデルを通じて測定することができる。

【0057】

遮光膜の耐光性
遮光膜２０上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である。

【0058】

スカム（ｓｃｕｍ）は、遮光膜に由来した欠陥である。スカムは遷移金属化合物を含む。

【0059】

前記スカム形成の所要時間は、遮光膜２０の表面の遷移金属の含量だけでなく、遷移金属の結晶構造にも影響を受けるパラメータである。具体的に、遮光膜２０に遷移金属の結晶化が発生すると、遮光膜２０の表面に結晶粒界が形成され得る。結晶粒界は、遷移金属原子間の結合が他の領域に比べて相対的に弱く、反応性が高い特性を有し得る。すなわち、同じ遷移金属含量が適用された遮光膜でも、遮光膜内の遷移金属の結晶構造に応じて異なる耐光性を有し得る。

【0060】

具現例は、遮光膜２０の表面の組成と共に、遮光膜のスカム形成の所要時間を制御することができる。これを通じて、遮光膜２０の表面の結晶粒界の密度を調節して、遮光膜がさらに向上した耐光性を有するようにすることができる。

【0061】

遮光膜２０のスカム形成の所要時間の測定方法は、次の通りである。スカムを容易に把握するために、遮光膜内に一定の線幅を有する透過パターンを形成する。その後、ＵＶ露光加速器を用いて、遮光膜の表面に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光照射を行う。光を照射する過程において、３０分単位で遮光膜の表面イメージをＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で測定し、スカムが形成されたか否かを判定する。スカムが観察されるまで同じ方法で光照射を繰り返す。

【0062】

遮光膜２０上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上であってもよい。前記スカム形成の所要時間が１５０分以上であってもよい。前記スカム形成の所要時間が３００分以下であってもよい。前記スカム形成の所要時間が２００分以下であってもよい。このような場合、遮光膜の表面の結晶粒界の密度をさらに減少させることで、遮光膜の耐光特性をさらに向上させることができる。

【0063】

遮光膜のエッチング特性
図２は、本明細書が開示する他の実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。前記図２を参照して具現例のブランクマスクを説明する。

【0064】

遮光膜２０は、第１遮光層２１、及び前記第１遮光層２１上に配置される第２遮光層２２を含むことができる。

【0065】

アルゴンガスでエッチングして測定した第２遮光層２２のエッチング速度が０．４Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下であってもよい。

【0066】

アルゴンガスをエッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）として適用して行った乾式エッチングは、エッチャントと遮光膜２０との間に実質的に化学反応を伴わない物理的エッチングに該当する。アルゴンガスをエッチャントとして測定したエッチング速度は、遮光膜２０内の各層の組成、化学反応性などに対して独立しており、前記各層の結晶粒界の密度を効果的に反映できるパラメータであると考えられる。

【0067】

具現例は、アルゴンガスでエッチングして測定した第２遮光層のエッチング速度を制御することができる。これを通じて、遮光膜の上部の結晶粒界の密度を調節し、露光による遷移金属のイオン化及びマイグレーションを効果的に抑制することができる。

【0068】

アルゴンガスでエッチングして第１遮光層２１及び第２遮光層２２のエッチング速度を測定する方法は、以下の通りである。

【0069】

まず、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて第１遮光層２１及び第２遮光層２２の厚さを測定する。具体的には、測定対象であるブランクマスク１００を横１５ｍｍ、縦１５ｍｍのサイズに加工して試験片を準備する。前記試験片の表面をＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）処理した後、表面処理された試験片をＴＥＭイメージ測定装備内に配置し、前記試験片のＴＥＭイメージを測定する。前記ＴＥＭイメージから第１遮光層２１及び第２遮光層２２の厚さを算出する。例示的に、ＴＥＭイメージは、ＪＥＯＬ ＬＴＤ社のＪＥＭ－２１００Ｆ ＨＲモデルを通じて測定することができる。

【0070】

その後、前記試験片の第１遮光層２１及び第２遮光層２２をアルゴンガスでエッチングし、各層をエッチングするのにかかる時間を測定する。具体的には、前記試験片をＸＰＳ（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定装備内に配置し、前記試験片の中央部に位置する横４ｍｍ、縦２ｍｍの領域をアルゴンガスでエッチングして、各層別のエッチング時間を測定する。エッチング時間の測定時に、測定装備内の真空度は１．０×１０^－８ｍｂａｒ、Ｘ－ｒａｙソース（Ｓｏｕｒｃｅ）はＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ Ａｌ Ｋα（１４８６．６ｅＶ）、アノード電力は７２Ｗ、アノード電圧は１２ｋＶ、アルゴンイオンビームの電圧は１ｋＶとして適用する。例示的に、ＸＰＳ測定装備は、サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－Ａｌｐｈａモデルを適用することができる。

【0071】

測定された第１遮光層２１及び第２遮光層２２の厚さ及びエッチング時間から、アルゴンガスでエッチングして測定した各層のエッチング速度を算出する。

【0072】

アルゴンガスでエッチングして測定した前記第２遮光層２２のエッチング速度が０．４Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下であってもよい。前記エッチング速度が０．４１Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度が０．５Å／ｓ以下であってもよい。前記エッチング速度が０．４７Å／ｓ以下であってもよい。前記エッチング速度が０．４５Å／ｓ以下であってもよい。このような場合、遮光膜の上部が低い結晶粒界の密度を有することができ、遮光膜の耐光性が向上することができる。

【0073】

アルゴンガスでエッチングして測定した前記第１遮光層２１のエッチング速度が０．５６Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度が０．５８Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度が０．６Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度が１Å／ｓ以下であってもよい。前記エッチング速度が０．８Å／ｓ以下であってもよい。このような場合、遮光膜２０のパターニング時に、パターニングされた遮光膜２０の側面が、基板の表面からさらに垂直に近い形状を有するように助けることができ、遮光膜２０のエッチング速度が過度に低くなることを防止することができる。

【0074】

具現例は、塩素系ガスでエッチングして測定した遮光膜２０のエッチング速度を制御することができる。これを通じて、遮光膜２０のパターニング時に、さらに薄いレジスト膜を適用できるようにすることができ、遮光膜２０のパターニング過程でレジストパターン膜が崩れる現象を抑制することができる。

【0075】

塩素系ガスに対する遮光膜２０のエッチング速度を測定する方法は、以下の通りである。

【0076】

まず、遮光膜２０のＴＥＭイメージを測定して遮光膜２０の厚さを測定する。遮光膜２０のＴＥＭイメージを測定する方法は、前述した内容と重複するので省略する。

【0077】

その後、塩素系ガスで遮光膜２０をエッチングしてエッチング時間を測定する。塩素系ガスは、塩素気体を９０～９５体積比％、酸素気体を５～１０体積比％含むガスを適用する。測定した遮光膜２０の厚さ及びエッチング時間から、塩素系ガスでエッチングして測定した遮光膜２０のエッチング速度を算出する。

【0078】

塩素系ガスでエッチングして測定した遮光膜２０のエッチング速度は１．３Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度は１．６Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度は１．７Å／ｓ以上であってもよい。前記エッチング速度は３Å／ｓ以下であってもよい。前記エッチング速度は２Å／ｓ以下であってもよい。このような場合、遮光膜のパターニング時に、相対的に薄い厚さのレジスト膜を遮光膜上に形成できるので、さらに精巧な遮光膜パターンを実現することができる。

【0079】

遮光膜の組成
具現例は、遮光膜の露光光に対する反応性、消光特性、エッチング特性などを考慮して、各層別の元素別の含量を制御することができる。

【0080】

第２遮光層２２は、遷移金属及び酸素を含むことができる。第２遮光層２２は遷移金属を５０ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を５５ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を６０ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を６５ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を８０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を７５ａｔ％以下含んでもよい。

【0081】

第２遮光層２２は酸素を１０ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は酸素を１２ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は酸素を３０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は酸素を２５ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は酸素を２０ａｔ％以下含んでもよい。

【0082】

このような場合、第２遮光層に含まれた遷移金属の酸化の程度が制御されることで、光照射による遷移金属原子の反応性を低下させることができ、第２遮光層が安定した遮光性を有することができる。また、エッチングガスに対する第２遮光層のエッチング速度が制御されることで、前記遮光膜から具現された遮光パターン膜の側面が、光透過性基板の表面から垂直に近く形成され得る。

【0083】

第２遮光層２２は窒素をさらに含むことができる。第２遮光層２２は炭素をさらに含むことができる。

【0084】

第２遮光層２２は窒素を３ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を５ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を２０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を１５ａｔ％以下含んでもよい。

【0085】

第２遮光層２２は炭素を１ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は炭素を１０ａｔ％以下含んでもよい。

【0086】

このような場合、遮光膜２０内の各層のエッチング速度を、具現例で予め設定した範囲に容易に調節されるように助けることができる。

【0087】

第１遮光層２１は、遷移金属と、酸素及び窒素を含むことができる。第１遮光層２１は遷移金属を２０ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を２５ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を３０ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を３５ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を６０ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を５５ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は遷移金属を５０ａｔ％以下含んでもよい。

【0088】

第１遮光層２１は酸素を２０ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を２５ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を３０ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を５０ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を４５ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を４０ａｔ％以下含んでもよい。

【0089】

第１遮光層２１は窒素を３ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は窒素を７ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は窒素を２０ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は窒素を１５ａｔ％以下含んでもよい。

【0090】

第１遮光層２１は炭素を５ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は炭素を１０ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は炭素を２５ａｔ％以下含んでもよい。第１遮光層２１は炭素を２０ａｔ％以下含んでもよい。

【0091】

このような場合、第１遮光層２１は、遮光膜２０に優れた消光特性を付与することができる。また、第１遮光層２１のエッチング速度が制御されることで、精巧な遮光パターン膜を実現することができる。

【0092】

第２遮光層２２の遷移金属の含量から第１遮光層２１の遷移金属の含量を引いた値の絶対値は１５ａｔ％以上であってもよい。前記絶対値は２０ａｔ％以上であってもよい。前記絶対値は２５ａｔ％以上であってもよい。前記絶対値は４５ａｔ％以下であってもよい。前記絶対値は４０ａｔ％以下であってもよい。前記絶対値は３５ａｔ％以下であってもよい。このような場合、パターニングされた遮光膜の側面が光透過性基板から垂直に近い形状を有するように各層のエッチング特性が制御され得る。

【0093】

遷移金属は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。遷移金属はＣｒであってもよい。

【0094】

遮光膜２０の各層別の元素別の含量は、ＸＰＳ（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いたデプスプロファイル（ｄｅｐｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ）を測定して確認できる。具体的には、ブランクマスク１００を横１５ｍｍ、縦１５ｍｍのサイズに加工して試験片を準備する。その後、前記試験片をＸＰＳ測定装備内に配置し、前記サンプルの中心部に位置する横４ｍｍ、縦２ｍｍの領域をエッチングして各層の元素別の含量を測定する。

【0095】

例示的に、各薄膜の元素別の含量は、サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－ａｌｐｈａモデルを通じて測定することができる。

【0096】

遮光膜の厚さ
遮光膜の厚さに対する第２遮光層の厚さの比率は０．０５～０．１５であってもよい。前記厚さの比率は０．０７以上であってもよい。前記厚さの比率は０．１２以下であってもよい。

【0097】

第１遮光層２１の厚さは２５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは３０ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは３５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは４０ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは６５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは６０ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは５５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは５０ｎｍ以下であってもよい。

【0098】

第２遮光層２２の厚さは２ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは２０ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは１５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは１０ｎｍ以下であってもよい。

【0099】

このような場合、遮光膜をパターニングして具現された遮光パターン膜の形状制御を容易にすることができ、遮光膜が露光光を実質的に遮断するのに十分な遮光性を有するようにすることができる。

【0100】

遮光膜２０の厚さは２７ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは３５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは４０ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは４５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さは８５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは７５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは６５ｎｍ以下であってもよい。前記厚さは５７ｎｍ以下であってもよい。このような場合に、遮光膜は安定した遮光効果を示すことができる。

【0101】

遮光膜の光学特性
波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の光学密度が１．３以上であってもよい。前記光学密度が１．４以上であってもよい。

【0102】

波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率が１％以下であってもよい。前記透過率が０．５％以下であってもよい。前記透過率が０．２％以下であってもよい。

【0103】

このような場合、遮光膜２０は、露光光の透過を効果的に遮断することを助けることができる。

【0104】

遮光膜２０の光学密度及び透過率は、分光エリプソメータ（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定できる。例示的に、遮光膜２０の光学密度及び透過率は、ナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏモデルを用いて測定できる。

【0105】

その他の薄膜
図３は、本明細書の更に他の実施例に係るブランクマスクを説明する概念図である。前記図３を参照して、以下の内容を説明する。

【0106】

光透過性基板１０と遮光膜２０との間に位相反転膜３０が配置され得る。位相反転膜３０は、前記位相反転膜３０を透過する露光光の光強度を減衰し、露光光の位相差を調節して、転写パターンの縁部に発生する回折光を実質的に抑制する薄膜である。

【0107】

波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０の位相差が１７０～１９０°であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０の位相差が１７５～１８５°であってもよい。

【0108】

波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０の透過率が３～１０％であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０の透過率が４～８％であってもよい。

【0109】

このような場合、パターン膜の縁部で発生し得る回折光を効果的に抑制することができる。

【0110】

波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０と遮光膜２０を含む薄膜の光学密度が３以上であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する位相反転膜３０と遮光膜２０を含む薄膜の光学密度が５以下であってもよい。このような場合、前記薄膜は、露光光の透過を効果的に抑制することができる。

【0111】

位相反転膜３０の位相差、透過率、及び位相反転膜３０と遮光膜２０を含む薄膜の光学密度は、分光エリプソメータを用いて測定できる。例示的に、分光エリプソメータは、ナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏモデルを用いることができる。

【0112】

位相反転膜３０は、遷移金属及び珪素を含んでもよい。位相反転膜３０は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含んでもよい。前記遷移金属はモリブデンであってもよい。

【0113】

遮光膜２０上にハードマスク（図示せず）が位置することができる。ハードマスクは、遮光膜２０のパターンエッチング時にエッチングマスクの機能を行うことができる。ハードマスクは、珪素、窒素及び酸素を含むことができる。

【0114】

遮光膜上にレジスト膜（図示せず）が位置することができる。レジスト膜は、遮光膜の上面に接して形成されてもよい。レジスト膜は、遮光膜上に配置された他の薄膜の上面に接して形成されてもよい。

【0115】

レジスト膜は、電子ビームの照射及び現像を通じてレジストパターン膜を形成することができる。レジストパターン膜は、遮光膜２０のパターンエッチング時にエッチングマスクの機能を行うことができる。

【0116】

レジスト膜は、ポジティブレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔ）が適用されてもよい。レジスト膜は、ネガティブレジスト（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔ）が適用されてもよい。例示的に、レジスト膜は、Ｆｕｊｉ社のＦＥＰ２５５モデルを適用することができる。

【0117】

フォトマスク
図４は、本明細書の更に他の実施例に係るフォトマスクを説明する概念図である。前記図４を参照して、以下の内容を説明する。

【0118】

本明細書の更に他の実施例に係るフォトマスク２００は、光透過性基板１０、及び前記光透過性基板１０上に配置される遮光パターン膜２５を含む。

【0119】

遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含む。

【0120】

遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム形成の所要時間が１２０分以上である。

【0121】

フォトマスク２００に含まれた光透過性基板１０についての説明は、前述した内容と重複するので省略する。

【0122】

遮光パターン膜２５は、前述した遮光膜２０をパターニングして形成することができる。

【0123】

遮光パターン膜２５の層構造、物性、組成などについての説明は、先の遮光膜２０についての説明と重複するので省略する。

【0124】

遮光膜の製造方法
本明細書の一実施例に係るブランクマスクの製造方法は、遷移金属を含むスパッタリングターゲット及び光透過性基板をスパッタリングチャンバ内に配置する準備ステップと、光透過性基板上に遮光膜を成膜する成膜ステップと、遮光膜を熱処理する熱処理ステップとを含む。

【0125】

準備ステップにおいて、遮光膜の組成を考慮して、遮光膜を成膜する際のターゲットを選択することができる。

【0126】

スパッタリングターゲットは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを９０重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを９５重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを９９重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ及びＨｆのうちの少なくともいずれか１つを１００重量％以下含んでもよい。

【0127】

スパッタリングターゲットはＣｒを９０重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＣｒを９５重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＣｒを９９重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＣｒを９９．９重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＣｒを９９．９７重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＣｒを１００重量％以下含んでもよい。

【0128】

準備ステップにおいて、スパッタリングチャンバ内にマグネットを配置することができる。マグネットは、スパッタリングターゲットにおけるスパッタリングが発生する一面と対向する面に配置され得る。

【0129】

成膜ステップは、光透過性基板上に第１遮光層を成膜する第１遮光層成膜過程、及び前記第１遮光層上に第２遮光層を成膜する第２遮光層成膜過程を含むことができる。

【0130】

成膜ステップにおいて、遮光膜に含まれた各層別にスパッタリング工程の条件を異なって適用することができる。具体的には、各層別に要求される結晶化特性、消光特性及びエッチング特性などを考慮して、雰囲気ガスの組成、スパッタリングターゲットに加える電力、成膜時間などの各種工程条件を各層別に異なって適用することができる。

【0131】

雰囲気ガスは反応性ガスを含むことができる。反応性ガスは、成膜される薄膜を構成する元素を含むガスである。

【0132】

雰囲気ガスは、プラズマ雰囲気でイオン化してターゲットと衝突するスパッタリングガスを含むことができる。

【0133】

雰囲気ガスは、成膜される薄膜の応力を調節する応力調節ガスをさらに含むことができる。

【0134】

スパッタリングガスは、Ａｒ、Ｎｅ及びＫｒのうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。スパッタリングガスはＡｒであってもよい。

【0135】

応力調節ガスはＨｅを含むことができる。応力調節ガスはＨｅであってもよい。

【0136】

反応性ガスは、窒素を含むガスを含むことができる。前記窒素を含むガスは、例示的にＮ_２、ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_５などであってもよい。反応性ガスは、酸素を含むガスを含むことができる。前記酸素を含むガスは、例示的にＯ_２、ＣＯ_２などであってもよい。反応性ガスは、窒素を含むガス、及び酸素を含むガスを含むことができる。前記反応性ガスは、窒素と酸素の両方を含むガスを含むことができる。前記窒素と酸素の両方を含むガスは、例示的にＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_５などであってもよい。

【0137】

スパッタリングターゲットに電力を加える電源は、ＤＣ電源を使用してもよく、またはＲＦ電源を使用してもよい。

【0138】

成膜ステップにおいて、光透過性基板の温度を具現例で予め設定した範囲内に制御して、成膜される遮光膜の表面の結晶粒界の密度を制御することができる。成膜される薄膜の発熱を迅速に制御して、遷移金属の結晶粒界の形成を効果的に抑制することができる。

【0139】

光透過性基板の温度は、冷却手段を介した冷却処理を通じて制御することができる。具体的に、温度が制御された冷媒を基板の周辺部またはスパッタリングチャンバの外部で循環させることで、スパッタリング過程で発生する熱を除去することができる。冷媒は、流体を適用することができ、例示的に水を適用してもよい。

【0140】

光透過性基板の温度は、温度測定センサを介して測定することができる。

【0141】

成膜ステップにおいて、光透過性基板の温度は１０℃以上であってもよい。前記温度は１５℃以上であってもよい。前記温度は２０℃以上であってもよい。前記温度は４０℃以下であってもよい。前記温度は３５℃以下であってもよい。前記温度は３０℃以下であってもよい。

【0142】

第１遮光層成膜過程において、光透過性基板の温度は１０℃以上であってもよい。前記温度は１５℃以上であってもよい。前記温度は２０℃以上であってもよい。前記温度は４０℃以下であってもよい。前記温度は３５℃以下であってもよい。前記温度は３０℃以下であってもよい。

【0143】

第２遮光層成膜過程において、光透過性基板の温度は１０℃以上であってもよい。前記温度は１５℃以上であってもよい。前記温度は２０℃以上であってもよい。前記温度は４０℃以下であってもよい。前記温度は３５℃以下であってもよい。前記温度は３０℃以下であってもよい。

【0144】

このような場合、光照射による遷移金属イオンの移動を抑制することを助けることができる。

【0145】

第１遮光層成膜過程において、スパッタリングターゲットに加える電力を１．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下として適用してもよい。前記スパッタリングターゲットに加える電力を１．６ｋＷ以上２ｋＷ以下として適用してもよい。

【0146】

第１遮光層成膜過程において、雰囲気ガスはスパッタリングガスを１０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを１５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを３０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを２５体積％以下含んでもよい。

【0147】

雰囲気ガスは反応性ガスを３０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを３５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを４０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを６０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを５５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを５０体積％以下含んでもよい。

【0148】

雰囲気ガスは、酸素を含むガスを２５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、酸素を含むガスを３０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、酸素を含むガスを４５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは、酸素を含むガスを４０体積％以下含んでもよい。

【0149】

雰囲気ガスは、窒素を含むガスを５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを２０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを１５体積％以下含んでもよい。

【0150】

雰囲気ガスは応力調節ガスを２０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは応力調節ガスを２５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは応力調節ガスを３０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは応力調節ガスを５０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは応力調節ガスを４５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは応力調節ガスを４０体積％以下含んでもよい。

【0151】

第１遮光層成膜過程において、雰囲気ガスの圧力は０．８×１０^－４ｔｏｒｒ～１．５×１０^－３ｔｏｒｒであってもよい。前記圧力は１×１０^－３ｔｏｒｒ～１．５×１０^－３ｔｏｒｒであってもよい。

【0152】

このような場合、成膜された第１遮光層は、遮光膜が十分な消光特性を有するように助けることができる。また、遮光膜から具現される遮光パターン膜の形状を精密に制御することを助けることができる。

【0153】

第１遮光層成膜過程は、２００秒以上３００秒以下の時間行ってもよい。第１遮光層成膜過程は、２３０秒以上２８０秒以下の時間行ってもよい。このような場合、第１遮光層は、遮光膜に十分な遮光性を付与できる程度の厚さを有することができる。

【0154】

第２遮光層成膜過程において、スパッタリングターゲットに加える電力を１～２ｋＷとして適用してもよい。前記電力を１．２～１．７ｋＷとして適用してもよい。

【0155】

第２遮光層成膜過程において、雰囲気ガスはスパッタリングガスを３５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを４０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを４５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを５０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを７５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを７０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを６５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスはスパッタリングガスを６０体積％以下含んでもよい。

【0156】

雰囲気ガスは反応性ガスを２０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを２５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを３０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを３５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを６０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを５５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは反応性ガスを５０体積％以下含んでもよい。

【0157】

雰囲気ガスは、窒素を含むガスを２０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを２５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを３０体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを３５体積％以上含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを６０体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを５５体積％以下含んでもよい。雰囲気ガスは、窒素を含むガスを５０体積％以下含んでもよい。

【0158】

第２遮光層成膜過程において、雰囲気ガスの圧力は２×１０^－４ｔｏｒｒ～９×１０^－４ｔｏｒｒであってもよい。前記圧力は３×１０^－４ｔｏｒｒ～７×１０^－４ｔｏｒｒであってもよい。

【0159】

このような場合、遮光膜の表面が優れた耐光性を有しながらも、遮光膜のパターニング時に精巧な遮光パターン膜の具現が可能なようにすることができる。

【0160】

第２遮光層成膜過程は、１０秒以上３０秒以下の時間行ってもよい。第２遮光層成膜過程は、１５秒以上２５秒以下の時間行ってもよい。このような場合、ドライエッチングを介した遮光パターン膜の具現時に、遮光パターン膜の側面が光透過性基板の表面から垂直に近く形成され得る。

【0161】

熱処理ステップにおいて、遮光膜の表面の温度などを調節して、遮光膜の表面の元素別の組成を制御することができる。これを通じて、光照射による遷移金属イオンの形成を抑制すると同時に、遮光膜の表面がエッチングガスによって過度にエッチングされることを防止することができる。

【0162】

熱処理ステップにおいて、遮光膜の表面の温度は１５０℃以上であってもよい。前記温度は２００℃以上であってもよい。前記温度は２２０℃以上であってもよい。前記温度は４００℃以下であってもよい。前記温度は３５０℃以下であってもよい。前記温度は３００℃以下であってもよい。

【0163】

熱処理ステップは２分以上行われてもよい。熱処理ステップは５分以上行われてもよい。熱処理ステップは１５分以下行われてもよい。

【0164】

熱処理ステップは、ドライエア（ｄｒｙ ａｉｒ）の雰囲気で行われてもよい。ドライエアは、水蒸気を含まない不飽和空気である。

【0165】

このような場合、遮光膜の表面部の耐エッチング性の低下を抑制しながらも、遮光膜の耐光性を向上させることができる。

【0166】

半導体素子の製造方法
本明細書の他の実施例に係る半導体素子の製造方法は、光源、フォトマスク、及びレジスト膜が塗布された半導体ウエハを配置する準備ステップと、前記フォトマスクを介して、前記光源から入射された光を前記半導体ウエハ上に選択的に透過させて出射する露光ステップと、前記半導体ウエハ上にパターンを現像する現像ステップとを含む。

【0167】

フォトマスクは、光透過性基板、及び前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜を含む。

【0168】

遮光パターン膜は、遷移金属及び酸素を含む。

【0169】

遮光パターン膜上に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光を照射する際に、スカム（ｓｃｕｍ）形成の所要時間が１２０分以上である。

【0170】

準備ステップにおいて、光源は、短波長の露光光を発生させることができる装置である。露光光は、波長２００ｎｍ以下の光であってもよい。露光光は、波長１９３ｎｍのＡｒＦ光であってもよい。

【0171】

フォトマスクと半導体ウエハとの間にレンズがさらに配置されてもよい。レンズは、フォトマスク上の回路パターンの形状を縮小して半導体ウエハ上に転写する機能を有する。レンズは、ＡｒＦ半導体ウエハ露光工程に一般に適用できるものであれば限定されない。例示的に、前記レンズは、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）で構成されたレンズを適用できる。

【0172】

露光ステップにおいて、フォトマスクを介して、半導体ウエハ上に露光光を選択的に透過させることができる。このような場合、レジスト膜において露光光が入射した部分で化学的変性が発生することができる。

【0173】

現像ステップにおいて、露光ステップを終えた半導体ウエハを現像溶液で処理して半導体ウエハ上にパターンを現像することができる。塗布されたレジスト膜がポジティブレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔ）である場合、レジスト膜において露光光が入射した部分が現像溶液によって溶解され得る。塗布されたレジスト膜がネガティブレジスト（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔ）である場合、レジスト膜において露光光が入射していない部分が現像溶液によって溶解され得る。現像溶液の処理によって、レジスト膜はレジストパターンとして形成される。前記レジストパターンをマスクとして半導体ウエハ上にパターンを形成することができる。

【0174】

フォトマスクについての説明は、前述の内容と重複するので省略する。

【0175】

以下、具体的な実施例についてより詳細に説明する。

【0176】

製造例：遮光膜の成膜
実施例１：ＤＣスパッタリング装備のチャンバ内に、横６インチ、縦６インチ、厚さ０．２５インチ、平坦度５００ｎｍ未満のクォーツ素材の光透過性基板を配置した。Ｔ／Ｓ距離が２５５ｍｍ、基板とターゲットとの間の角度が２５°を形成するようにクロムターゲットをチャンバ内に配置した。前記スパッタリングターゲットの後面にマグネットを設置した。スパッタリングチャンバの外部には、冷却水が循環できる冷媒管を設置した。

【0177】

その後、Ａｒ１９体積比％、Ｎ_２１１体積比％、ＣＯ_２３６体積比％、Ｈｅ３４体積比％が混合された雰囲気ガスを、１．２×１０^－３ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．８５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍ、光透過性基板の温度を２４℃として適用して、２４８秒間スパッタリング工程を行って第１遮光層を成膜した。

【0178】

第１遮光層の成膜を終えた後、第１遮光層上に、Ａｒ５７体積比％とＮ_２４３体積比％が混合された雰囲気ガスを、５．４×１０^－４ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍとして適用し、光透過性基板の温度を２４℃として適用して、２２．５秒間スパッタリング工程を行って第２遮光層を成膜した。

【0179】

第２遮光層の成膜を終えた試験片を熱処理チャンバ内に配置した。その後、ドライエアの雰囲気で遮光膜の表面温度を２５０℃として適用して１０分間熱処理を行った。

【0180】

比較例１：実施例１と同じ条件でスパッタリングチャンバ内にクロムターゲットを配置した。

【0181】

その後、Ａｒ２１体積比％、Ｎ_２１１体積比％、ＣＯ_２３２体積比％、Ｈｅ３６体積比％が混合された雰囲気ガスを、９．５×１０^－４ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．８５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍ、光透過性基板の温度を１２０℃として適用して、２８３秒間スパッタリング工程を行って第１遮光層を成膜した。

【0182】

第１遮光層の成膜を終えた後、第１遮光層上に、Ａｒ８０体積比％とＮ_２２０体積比％が混合された雰囲気ガスを、４．６×１０^－４ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍとして適用し、光透過性基板の温度を１２０℃として適用して、２５秒間スパッタリング工程を行って第２遮光層を成膜した。

【0183】

第２遮光層の成膜を終えた試験片を熱処理チャンバ内に配置した。その後、ドライエアの雰囲気で遮光膜の表面温度を１２０℃として適用して２０分間熱処理を行った。

【0184】

比較例２：実施例１と同じ条件でスパッタリングチャンバ内にクロムターゲットを配置した。

【0185】

その後、Ａｒ２２体積比％、Ｎ_２６体積比％、ＣＯ_２３３体積比％、Ｈｅ３９体積比％が混合された雰囲気ガスを、８．０×１０^－４ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．８５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍ、光透過性基板の温度を１２０℃として適用して、１３７秒間スパッタリング工程を行って第１遮光層を成膜した。

【0186】

第１遮光層上に、Ａｒ８０体積比％とＮ_２２０体積比％が混合された雰囲気ガスを、４．７×１０^－４ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍとして適用し、光透過性基板の温度を１２０℃として適用して、２０秒間スパッタリング工程を行って第２遮光層を成膜した。

【0187】

第２遮光層上に、Ａｒ２１体積比％、Ｎ_２１１体積比％、ＣＯ_２３２体積比％、Ｈｅ３６体積比％が混合された雰囲気ガスを、１．０×１０^－３ｔｏｒｒの圧力でチャンバ内に導入し、スパッタリングターゲットに加える電力を１．５ｋＷ、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍとして適用し、光透過性基板の温度を１２０℃として適用して、７０秒間スパッタリング工程を行って第３遮光層を成膜した。

【0188】

実施例及び比較例別に適用された成膜ステップでの光透過性基板の温度、熱処理温度及び時間は、下記表１に記載した。

【0189】

評価例：スカム形成時間の測定
実施例及び比較例別の試験片の遮光膜内に一定の線幅を有する透過パターンを形成した。その後、波長１７２ｎｍのＵＶ露光加速器を用いて遮光膜の表面に波長１７２ｎｍ及び強度１０ｋＪ／ｃｍ^２の光照射を行った。光を照射する過程において、３０分単位で遮光膜の表面イメージをＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で測定し、透過パターン上にスカムが形成されたかを判定した。

【0190】

実施例及び比較例別に測定されたスカム形成時間は、下記表１に記載した。

【0191】

評価例：遮光膜の層別のエッチング特性の測定
実施例１の試験片をそれぞれ２個ずつ横１５ｍｍ、縦１５ｍｍのサイズに加工した。加工した試験片の表面をＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）処理した後、ＪＥＯＬ ＬＴＤ社のＪＥＭ－２１００Ｆ ＨＲモデルの装備内に配置し、前記試験片のＴＥＭイメージを測定した。前記ＴＥＭイメージから第１遮光層及び第２遮光層の厚さを算出した。

【0192】

その後、実施例１の一つの試験片に対して、アルゴンガスで第１遮光層及び第２遮光層をエッチングするのにかかる時間を測定した。具体的には、前記試験片をサーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－Ａｌｐｈａモデル内に配置し、前記試験片の中央部に位置する横４ｍｍ、縦２ｍｍの領域をアルゴンガスでエッチングして、各層別のエッチング時間を測定した。各層別のエッチング時間の測定時に、測定装備内の真空度は１．０×１０^－８ｍｂａｒ、Ｘ－ｒａｙソース（Ｓｏｕｒｃｅ）はＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ Ａｌ Ｋα（１４８６．６ｅＶ）、アノード電力は７２Ｗ、アノード電圧は１２ｋＶ、アルゴンイオンビームの電圧は１ｋＶとして適用した。

【0193】

測定された第１遮光層及び第２遮光層の厚さ及びエッチング時間から、各層別のエッチング速度を算出した。

【0194】

実施例１のアルゴンガスに対するエッチング速度の測定値は、下記表２に記載した。

【0195】

評価例：全体遮光膜の厚さ及びエッチング特性の測定
実施例及び比較例の試験片を横１５ｍｍ、縦１５ｍｍのサイズに加工した。加工した試験片の表面をＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）処理した後、ＪＥＯＬ ＬＴＤ社のＪＥＭ－２１００Ｆ ＨＲモデルの装備内に配置し、前記試験片のＴＥＭイメージを測定した。前記ＴＥＭイメージから遮光膜内の各層別の厚さを算出した。

【0196】

その後、ドライエッチング機器であるアプライドマテリアルズ社のＴＥＴＲＡ Ｘモデルを用いて、実施例及び比較例の試験片を塩素系ガスでエッチングして、全体遮光膜をエッチングするのにかかる時間を測定した。前記塩素系ガスとして、塩素気体を９０～９５体積比％、酸素気体を５～１０体積比％含むガスを適用した。前記遮光膜の厚さ及び遮光膜のエッチング時間から、塩素系ガスに対する遮光膜のエッチング速度を算出した。

【0197】

実施例及び比較例別の遮光膜内の層別の厚さ及び塩素系ガスに対するエッチング速度の測定値は、下記表３に記載した。

【0198】

評価例：遮光膜の表面及び層別の組成の測定
実施例１の遮光膜の表面、及び実施例と比較例の遮光膜の層別の組成をＸＰＳ分析を用いて測定した。具体的に、実施例及び比較例別のブランクマスクを横１５ｍｍ、縦１５ｍｍのサイズに加工して試験片を準備した。前記試験片をサーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－Ａｌｐｈａモデルの測定装備内に配置した後、前記試験片の中央部に位置した横４ｍｍ、縦２ｍｍの領域の元素別の含量を測定した。その後、前記領域をエッチングして、各層の元素別の含量を測定した。

【0199】

実施例及び比較例別の測定結果は、下記表４に記載した。

【0200】

評価例：遮光膜の消光特性の評価
実施例及び比較例別の遮光膜の波長１９３ｎｍの光に対する透過率を測定した。具体的に、分光エリプソメータであるナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏモデルを用いて、各試験片の遮光膜の波長１９３ｎｍの光に対する透過率を測定した。

【0201】

実施例及び比較例別の測定結果は、下記表４に記載した。

【0202】

【表1】

【0203】

【表2】

【0204】

【表3】

【0205】

【表4】

【0206】

前記表１において、実施例１のスカム形成の所要時間は１５０分と測定されたのに対し、比較例は１００分以下と測定された。

【0207】

以上、好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している具現例の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0208】

１００ ブランクマスク
１０ 光透過性基板
２０ 遮光膜
２１ 第１遮光層
２２ 第２遮光層
２５ 遮光パターン膜
３０ 位相反転膜
２００ フォトマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】