特許 7534366 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】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(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 1/54 20120101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

G03F1/54

【請求項の数】 9

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022153409

(22)【出願日】2022-09-27

(65)【公開番号】P2023056485

(43)【公開日】2023-04-19

【審査請求日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】10-2021-0133001

(32)【優先日】2021-10-07

(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】イ、ゴンゴン

(72)【発明者】

【氏名】チョ、ハヒョン

(72)【発明者】

【氏名】シン、インキュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ソンユン

(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

(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】キム、テワン

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２６７０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７６４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０８６７４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第３２７６９５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２０－１９７５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５１４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ １／００－１／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過性基板と、前記光透過性基板上に配置される遮光膜とを含み、
前記遮光膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含み、
前記遮光膜は、第１遮光層と、前記第１遮光層上に配置される第２遮光層とを含み、
前記第２遮光層は、クロム及び窒素を含み、
前記遮光膜の表面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である、ブランクマスク。

【請求項2】

１９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光に対する前記遮光膜の反射率が１５％以上３５％以下である、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Ｒｋｕ値は３．５以下である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項4】

前記遮光膜の表面のＲｐ値は４．７ｎｍ以下である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項5】

前記遮光膜の表面のＲｐｖ値は８．５ｎｍ以下である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項6】

前記遮光膜は、第１遮光層と、前記第１遮光層上に配置される第２遮光層とを含み、
前記第２遮光層の遷移金属の含量は、前記第１遮光層の遷移金属の含量よりもさらに大きい値を有する、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項7】

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8】

光透過性基板と、前記光透過性基板上に位置する遮光パターン膜とを含み、
前記遮光パターン膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含み、
前記遮光パターン膜は、第１遮光層と、前記第１遮光層上に配置される第２遮光層とを含み、
前記第２遮光層は、クロム及び窒素を含み、
前記遮光パターン膜の上面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である、フォトマスク。

【請求項9】

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、光透過性基板と、前記光透過性基板上に配置される遮光パターン膜とを含み、
前記遮光パターン膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含み、
前記遮光パターン膜は、第１遮光層と、前記第１遮光層上に配置される第２遮光層とを含み、
前記第２遮光層は、クロム及び窒素を含み、
前記遮光パターン膜の上面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である、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。バイナリマスクは、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、バイナリマスクは、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発生する光の回折により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で形成された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は、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】韓国公開特許第１０－２００７－００６０５２９号

【文献】韓国登録特許第１０－１５９３３９０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、遮光膜に光学特性の測定及び欠陥検査を行う場合にさらに正確な測定値を得ることができ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、光透過性基板と、前記光透過性基板上に配置される遮光膜とを含む。

【0010】

前記遮光膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0011】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下である。

【0012】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0013】

前記遮光膜の表面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である。

【0014】

前記測定された光学密度の値は、前記遮光膜の表面で特定した計４９個の測定点でそれぞれ測定した光学密度の値の平均値である。

【0015】

前記１０回の測定は、各回次において前記遮光膜の表面で特定した計４９個の測定点でそれぞれ測定し、前記１０回の測定において全て同じ測定点を適用する測定である。

【0016】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜の反射率を１０回測定したとき、測定された反射率の値の標準偏差が０．０３２％以下であってもよい。

【0017】

前記測定された反射率の値の最大値から最小値を引いた値は０．０９％以下であってもよい。

【0018】

１９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光に対する前記遮光膜の反射率が１５％以上３５％以下であってもよい。

【0019】

前記遮光膜の表面のＲｋｕ値は３．５以下であってもよい。

【0020】

前記遮光膜の表面のＲｐ値は４．７ｎｍ以下であってもよい。

【0021】

前記遮光膜の表面のＲｐｖ値は８．５ｎｍ以下であってもよい。

【0022】

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

【0023】

前記第２遮光層の遷移金属の含量は、前記第１遮光層の遷移金属の含量よりもさらに大きい値を有することができる。

【0024】

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。

【0025】

本明細書の他の実施例に係るフォトマスクは、光透過性基板と、前記光透過性基板上に位置する遮光パターン膜とを含む。

【0026】

前記遮光パターン膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0027】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光パターン膜の上面の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下である。

【0028】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0029】

前記遮光パターン膜の上面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である。

【0030】

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。

【0031】

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

【0032】

前記遮光パターン膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0033】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光パターン膜の上面の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下である。

【0034】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0035】

前記遮光パターン膜の上面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である。

【発明の効果】

【0036】

具現例のブランクマスクなどは、遮光膜の光学特性の測定及び欠陥検査を行う場合、さらに正確な測定値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【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】遮光膜の光学密度の測定方法を説明する概念図である。

【図3】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4】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5】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】

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

本明細書において、表面プロファイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）は、表面で観察される輪郭形状を意味する。

【0046】

Ｒｓｋ値は、ＩＳＯ＿４２８７に準拠して評価される値である。Ｒｓｋ値は、測定対象の表面プロファイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ）を示す。

【0047】

Ｒｋｕ値は、ＩＳＯ＿４２８７に準拠して評価される値である。Ｒｋｕ値は、測定対象の表面プロファイルの尖度（ｋｕｒｔｏｓｉｓ）を示す。

【0048】

ピーク（ｐｅａｋ）は、遮光膜の表面プロファイルにおいて基準線（表面プロファイルにおける高さの平均線を意味する）の上部に位置した部分である。

【0049】

バレー（ｖａｌｌｅｙ）は、遮光膜の表面プロファイルにおいて基準線の下部に位置した部分である

【0050】

Ｒｐ値は、ＩＳＯ＿４２８７に準拠して評価される値である。Ｒｐ値は、測定対象の表面プロファイル内の最大ピーク高さである。

【0051】

Ｒｖ値は、ＩＳＯ＿４２８７に準拠して評価される値である。Ｒｖ値は、測定対象の表面プロファイル内の最大バレー深さである。

【0052】

Ｒｐｖ値は、測定対象の表面のＲｐ値とＲｖ値を合わせた値である。

【0053】

本明細書において、標準偏差は標本標準偏差を意味する。

【0054】

本明細書において、擬似欠陥とは、遮光膜の表面に位置し、ブランクマスクの解像度の低下を誘発しないので実際の欠陥には該当しないが、高感度の欠陥検査装置で検査する場合に欠陥として判定されるものを意味する。

【0055】

半導体の高集積化に伴い、半導体ウエハ上にさらに微細化された回路パターンを形成することが要求される。半導体ウエハ上に現像されるパターンの線幅がさらに減少するに伴い、フォトマスクの解像度の低下に関連する問題も増加する傾向にある。

【0056】

半導体ウエハ上に微細回路パターンを精巧に現像するためには、フォトマスクの遮光パターン膜が目的とする光学特性を有するように制御されること、及び遮光パターン膜が予め設計されたパターン形状通りに精巧にパターニングされることが要求され得る。

【0057】

ブランクマスク内の遮光膜をパターニングする前に、分光エリプソメータ（Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）を用いて遮光膜の光学密度、反射率などを測定する光学特性検査が行われ得る。また、遮光膜の成膜後及び遮光パターン膜の形成後に欠陥検査が行われ得る。光学特性検査過程において、測定回次に応じて測定値が変動して遮光膜の光学密度、反射率などを正確に測定するのに困難があり得る。また、欠陥検査過程において、遮光膜の表面特性に応じて擬似欠陥が多数検出されたり、フレアー（ｆｌａｒｅ）現象が発生したりして、実際の欠陥を検出するのに困難が発生し得る。

【0058】

具現例の発明者らは、遮光膜の光学密度などを複数回測定する場合に、測定値が調節された標準偏差などを示し、遮光膜の表面の歪度などが制御されたブランクマスクなどを適用することでこのような問題を解決できることを確認し、具現例を完成した。

【0059】

以下、具現例を具体的に説明する。

【0060】

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。

【0061】

ブランクマスク１００は、光透過性基板１０と、前記光透過性基板１０上に位置する遮光膜２０とを含む。

【0062】

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。

【0063】

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

【0064】

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。

【0065】

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を少なくとも一定部分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４参照）などが位置する場合、遮光膜２０は、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エッチングマスクとして使用され得る。

【0066】

遮光膜２０は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0067】

遮光膜の光学特性
波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜２０の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下である。

【0068】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0069】

分光エリプソメータを用いて、成膜を終えた遮光膜２０の光学密度、反射率などを測定することができる。測定過程において、遮光膜２０を同じ方法で複数回測定する場合、測定値の偏差がかなり大きく示され得る。これは、遮光膜２０の表面で検査光の乱反射が発生して正確な測定を妨げるためであると考えられる。

【0070】

具現例は、同じ測定方法で光学密度を複数回測定して得た測定値の標準偏差などが調節された遮光膜２０を適用することで、遮光膜２０の光学密度の値を正確に測定することが容易になるようにすることができる。

【0071】

遮光膜２０の光学密度の値の標準偏差などを測定する方法は、以下の通りである。

【0072】

図２は、遮光膜の光学密度の測定方法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。

【0073】

遮光膜２０において、遮光膜２０の中心に位置する横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの測定領域ｄａを特定する。前記測定領域ｄａを横６等分、縦６等分して形成される計３６個のセクタｄｓを特定する。前記各セクタｄｓの計４９個の頂点を測定点ｄｐとして特定し、前記測定点ｄｐで遮光膜２０の透過率の値を測定する。前記透過率の値から下記式１の光学密度を算出する。

【0074】

［式１］

【0075】

前記測定点ｄｐ別の光学密度の値の平均値を算出し、その算出された値を遮光膜２０の光学密度の値とする。

【0076】

光学密度の値の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を算出するために、遮光膜２０の光学密度を計１０回測定する。遮光膜２０の光学密度を１０回測定する過程は、全て同じ測定点ｄｐで同じ測定条件で行う。

【0077】

光学密度は、分光エリプソメータを用いて測定することができる。検査光の波長は１９３ｎｍを適用する。分光エリプソメータは、例示的にナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏを用いることができる。

【0078】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜２０の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下であってもよい。前記標準偏差は０．００６以下であってもよい。前記標準偏差は０．００５５以下であってもよい。前記標準偏差は０以上であってもよい。

【0079】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．０２５以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．０２以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０以上であってもよい。

【0080】

このような場合、遮光膜２０の光学密度をさらに正確に測定することができる。

【0081】

波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜の光学密度の値は１．５以上３以下であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜の光学密度の値は１．７以上２．８以下であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜の光学密度の値は１．８以上２．５以下であってもよい。このような場合、遮光膜が位相反転膜と積層構造を形成する際に、露光光を効果的に遮断することができる。

【0082】

波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率は１％以上であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率は１．３％以上であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率は１．４％以上であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率は２％以下であってもよい。このような場合、遮光膜２０は、位相反転膜上に積層されて露光光を効果的に遮断することを助けることができる。

【0083】

波長１９３ｎｍの光で遮光膜２０の透過率を１０回測定したとき、測定された透過率の値の標準偏差が０．００１８％以下であってもよい。前記測定された透過率の値の最大値から最小値を引いた値が０．００５５％以下であってもよい。

【0084】

前記透過率の値の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を測定する方法は、前述した光学密度の値の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を測定する方法と同一である。

【0085】

波長１９３ｎｍの光で遮光膜２０の透過率を１０回測定したとき、測定された透過率の値の標準偏差が０．００１８％以下であってもよい。前記標準偏差が０．００１５％以下であってもよい。前記標準偏差が０．００１％以下であってもよい。前記標準偏差が０％以上であってもよい。

【0086】

波長１９３ｎｍの光で遮光膜２０の透過率を１０回測定したとき、測定された透過率の値の最大値から最小値を引いた値は０．００５５％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．００４５％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．００３５％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０％以上であってもよい。

【0087】

このような場合、分光エリプソメータを用いて遮光膜２０から正確な透過率を測定することが容易であり得る。

【0088】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜２０の反射率を１０回測定したとき、測定された反射率の値の標準偏差が０．０３２％以下である。

【0089】

前記測定された反射率の値の最大値から最小値を引いた値は０．０９％以下である。

【0090】

反射率の値を測定する方法は、前述した光学密度の値を測定する方法と同一である。

【0091】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光膜２０の反射率を１０回測定したとき、測定された反射率の値の標準偏差が０．０３２％以下であってもよい。前記標準偏差は０．０３％以下であってもよい。前記標準偏差は０．０２８％以下であってもよい。前記標準偏差は０％以上であってもよい。

【0092】

前記測定された反射率の値の最大値から最小値を引いた値は０．０９％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．０８５５％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０．０８３％以下であってもよい。前記最大値から最小値を引いた値は０％以上であってもよい。

【0093】

このような場合、遮光膜２０の表面からさらに正確な反射率の値を測定することができる。

【0094】

１９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光に対する遮光膜２０の反射率が１５％以上３５％以下であってもよい。

【0095】

遮光膜２０の表面を欠陥検査する過程において、検査光が遮光膜２０の表面に入射して遮光膜２０の表面で反射光を形成する。欠陥検査機は、前記反射光を分析して欠陥の有無を判定することができる。具現例は、欠陥検査機の検査光の波長の範囲で、遮光膜２０の表面の反射率を、具現例で予め設定した範囲内に制御することができる。これを通じて、欠陥検査過程において、制御されていない反射光の光強度により欠陥検査機の正確度が低下することを抑制することができる。

【0096】

遮光膜２０の反射率は、分光エリプソメータを通じて測定する。遮光膜２０の反射率は、例示的にナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏモデルを用いて測定することができる。

【0097】

１９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長の光に対する遮光膜２０の反射率が１５％以上３５％以下であってもよい。前記反射率が１７％以上３０％以下であってもよい。前記反射率が２０％以上２８％以下であってもよい。このような場合、遮光膜２０の表面の欠陥検査の正確度をさらに向上させることができる。

【0098】

遮光膜の表面粗さ関連の特性
遮光膜２０の表面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下であってもよい。

【0099】

遮光膜２０の表面粗さ特性に応じて、測定回次別の遮光膜２０の光学特性の測定値が変動し得る。検査光が遮光膜２０の表面で反射及び透過される過程で、遮光膜２０の表面に分布したピークは検査光の乱反射を誘発し得る。これは、光学特性の測定値の正確度に影響を及ぼすことがある。

【0100】

検査光の乱反射現象を抑制するために、遮光膜２０の表面粗さを単純に低下させる方法を考慮し得る。但し、このような場合、遮光膜２０の表面の欠陥検出過程において検査機のレンズに過度の強度の反射光が入射するフレアー（ｆｌａｒｅ）現象が発生し得る。フレアー現象は、測定された遮光膜の表面イメージの歪みを誘発し、遮光膜２０の実際の欠陥検出を困難にすることがある。

【0101】

具現例は、遮光膜２０の組成、層構造、表面処理工程の条件などを制御することができる。これと同時に、遮光膜２０の表面プロファイル、特に歪度特性を、具現例で予め設定した範囲内に制御することができる。これを通じて、光学特性値の測定時にさらに正確な測定値を得るのに有利なように反射光の経路を制御することができる。また、欠陥検出過程において、遮光膜の表面イメージの歪みが発生することを効果的に抑制することができる。

【0102】

遮光膜２０の表面のＲｓｋ値を測定する方法は、以下の通りである。

【0103】

Ｒｓｋ値は、遮光膜２０の表面の中心部（中央部）に位置した横１μｍ、縦１μｍの領域で測定する。２次元粗さ測定器を用いて、前記領域で、スキャン速度を０．５Ｈｚに設定し、非接触モード（Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ ｍｏｄｅ）でＲｓｋ値を測定する。例示的に、探針としてＰａｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ社のカンチレバー（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）モデルであるＰＰＰ－ＮＣＨＲを適用したＰａｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ社のＸＥ－１５０モデルを適用して、Ｒｓｋ値を測定することができ。

【0104】

遮光膜２０の表面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－１以上であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．９以上であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．８８以上であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．８以上であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．７以上であってもよい。前記Ｒｓｋ値は０以下であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．１５以下であってもよい。前記Ｒｓｋ値は－０．２以下であってもよい。このような場合、遮光膜２０の表面で検査光の乱反射が発生する程度を効果的に減少させることができる。

【0105】

遮光膜２０の表面のＲｋｕ値は３．５以下であってもよい。

【0106】

具現例は、遮光膜２０の表面に分布するピークの尖度を制御することができる。このような場合、光学特性の測定過程において、遮光膜の表面で反射された検査光が目的とする光経路から離脱することを抑制することができる。また、遮光膜２０の表面の反射率が過度に高くなることを抑制して、欠陥検査の正確度をさらに向上させることができる。

【0107】

遮光膜２０の表面のＲｋｕ値を測定する方法は、前述したＲｓｋ値を測定する方法と同一である。

【0108】

遮光膜２０の表面のＲｋｕ値は３．５以下であってもよい。前記Ｒｋｕ値は３．２以下であってもよい。前記Ｒｋｕ値は３以下であってもよい。前記Ｒｋｕ値は１以上であってもよい。前記Ｒｋｕ値は２以上であってもよい。このような場合、遮光膜２０の表面で乱反射が発生することを抑制するように助けることができ、遮光膜が欠陥の検査に適した反射率を示すように助けることができる。

【0109】

具現例は、遮光膜２０の表面に位置する最大ピーク高さまたは最大バレー深さを制御することができる。これを通じて、欠陥検査過程において、遮光膜２０の表面で反射された検査光が欠陥を検出するのに十分な強度を有するようにして、擬似欠陥の検出頻度を著しく低減することができる。また、光学特性値の測定時に測定値の偏差を減少させることができる。

【0110】

遮光膜２０の表面のＲｐ値、Ｒｖ値を測定する方法は、前述したＲｓｋ値を測定する方法と同一である。Ｒｐｖ値は、Ｒｐ値とＲｖ値を合わせて算出する。

【0111】

遮光膜２０の表面のＲｐ値は４．７ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐ値は４．６５ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐ値は４．５ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐ値は１ｎｍ以上であってもよい。

【0112】

遮光膜２０の表面のＲｖ値は３．９ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｖ値は３．６ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｖ値は３．５ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｖ値は１ｎｍ以上であってもよい。

【0113】

遮光膜２０の表面のＲｐｖ値は８．５ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐｖ値は８．４ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐｖ値は８．３ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐｖ値は８ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐｖ値は７．９ｎｍ以下であってもよい。前記Ｒｐｖ値は１ｎｍ以上であってもよい。

【0114】

このような場合、遮光膜２０の表面の欠陥測定及び光学特性測定の正確度を向上させることができる。

【0115】

遮光膜の層構造及び組成
図３は、本明細書の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を参照して具現例を説明する。

【0116】

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

【0117】

第２遮光層２２は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含むことができる。第２遮光層２２は遷移金属を３５ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を４０ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を４５ａｔ％以上含んでもよい。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７５ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を７０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を６５ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は遷移金属を６０ａｔ％以下含んでもよい。

【0118】

第２遮光層２２の酸素又は窒素に該当する元素の含量は１５ａｔ％以上であってもよい。前記含量は２０ａｔ％以上であってもよい。前記含量は２５ａｔ％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。

【0119】

第２遮光層２２は酸素を５ａｔ％以上含んでもよい。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。

【0120】

第２遮光層２２は窒素を１０ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を１５ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を３０ａｔ％以下含含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を２５ａｔ％以下含んでもよい。

【0121】

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３ａｔ％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。第２遮光層２２は炭素を８ａｔ％以下含んでもよい。

【0122】

このような場合、遮光膜２０が位相反転膜３０と共に積層体を形成して露光光を実質的に遮断することを助けることができる。

【0123】

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。第１遮光層２１は遷移金属を４５ａｔ％以下含んでもよい。

【0124】

第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は２２ａｔ％以上であってもよい。第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は３０ａｔ％以上であってもよい。第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は４０ａｔ％以上であってもよい。第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は７０ａｔ％以下であってもよい。第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は６０ａｔ％以下であってもよい。第１遮光層２１の酸素含量及び窒素含量を合わせた値は５０ａｔ％以下であってもよい。

【0125】

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。

【0126】

第１遮光層２１は窒素を２ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は窒素を５ａｔ％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。

【0127】

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。

【0128】

このような場合、第１遮光層２１は、遮光膜２０が優れた消光特性を有するように助けることができる。

【0129】

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。前記遷移金属はＣｒであってもよい。

【0130】

第１遮光層２１の厚さは２５０～６５０Åであってもよい。第１遮光層２１の厚さは３５０～６００Åであってもよい。第１遮光層２１の厚さは４００～５５０Åであってもよい。このような場合、第１遮光層２１は、遮光膜２０が露光光を効果的に遮断することを助けることができる。

【0131】

第２遮光層２２の厚さは３０～２００Åであってもよい。第２遮光層２２の厚さは３０～１００Åであってもよい。第２遮光層２２の厚さは４０～８０Åであってもよい。このような場合、第２遮光層２２は、遮光膜２０の消光特性を向上させ、遮光膜２０のパターニング時に形成される遮光パターン膜の側面の表面プロファイルをさらに精巧に制御することを助けることができる。

【0132】

第１遮光層２１の厚さに対する第２遮光層２２の厚さの比率は０．０５～０．３であってもよい。前記厚さの比率は０．０７～０．２５であってもよい。前記厚さの比率は０．１～０．２であってもよい。このような場合、遮光膜２０は、十分な消光特性を有しながらも、遮光膜２０のパターニング時に形成される遮光パターン膜が垂直に近い側面の表面プロファイルを形成することができる。

【0133】

第２遮光層２２の遷移金属の含量は、第１遮光層２１の遷移金属の含量よりもさらに大きい値を有することができる。

【0134】

遮光膜２０のパターニング時に形成される遮光パターン膜の側面の表面プロファイルを精巧に制御し、欠陥の検査に適した反射率を確保するために、第２遮光層２２は、第１遮光層２１と比較して遷移金属の含量がさらに大きい値を有することができる。但し、このような場合、遮光膜２０を熱処理することによって、第２遮光層２２で遷移金属の回復、再結晶及び結晶粒の成長が発生し得る。遷移金属が高い含量で含まれた第２遮光層２２で結晶粒の成長が制御されない場合、遮光膜２０の表面は、過度に成長した遷移金属粒子により、熱処理前と比較して変形された輪郭を形成し得る。これは、遮光膜２０の粗さ特性の変動を誘発し得、遮光膜２０の光学特性の測定及び欠陥検査の正確度に影響を及ぼし得る。

【0135】

具現例は、第２遮光層２２の遷移金属の含量が第１遮光層２１の遷移金属の含量よりもさらに大きい値を有するように制御すると同時に、遮光膜２０の粗さ特性、熱処理、冷却処理及び表面処理などでの工程条件などを制御することができる。これを通じて、遮光膜２０が目的とする光学特性及びエッチング特性を有しながらも、遮光膜２０の表面からさらに正確な光学特性測定値及び欠陥検査結果を得ることができるようにすることができる。

【0136】

その他の薄膜
図４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４を参照して、具現例のブランクマスクを説明する。

【0137】

本明細書の他の実施例に係るブランクマスク１００は、光透過性基板１０と、前記光透過性基板１０上に配置される位相反転膜３０と、前記位相反転膜３０上に配置される遮光膜２０とを含む。

【0138】

位相反転膜３０は、遷移金属及び珪素を含む。

【0139】

遮光膜２０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。

【0140】

位相反転膜３０は、光透過性基板１０と遮光膜２０との間に位置することができる。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、位相差を調節して、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。

【0141】

位相反転膜３０は、波長１９３ｎｍの光に対する位相差が１７０～１９０°であってもよい。位相反転膜３０は、波長１９３ｎｍの光に対する位相差が１７５～１８５°であってもよい。位相反転膜３０は、波長１９３ｎｍの光に対する透過率が３～１０％であってもよい。位相反転膜３０は、波長１９３ｎｍの光に対する透過率が４～８％であってもよい。このような場合、前記位相反転膜３０が含まれたフォトマスクの解像度が向上することができる。

【0142】

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。

【0143】

光透過性基板１０と遮光膜２０の物性及び組成などについての説明は、それぞれ、前述した内容と重複するので省略する。

【0144】

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膜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。

【0145】

フォトマスク
図５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５を参照して、具現例のフォトマスクを説明する。

【0146】

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と、前記光透過性基板１０上に配置される遮光パターン膜２５とを含む。

【0147】

遮光パターン膜２５は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0148】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光パターン膜２５の上面の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差は０．００９以下である。

【0149】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0150】

遮光パターン膜２５の上面のＲｓｋ値は－２以上０．１以下である。

【0151】

遮光パターン膜２５は、前述したブランクマスク１００の遮光膜２０をパターニングして形成することができる。

【0152】

遮光パターン膜２５の光学密度を測定する方法は、前述した遮光膜２０において光学密度を測定する方法と同一である。但し、測定点が遮光パターン膜２５の上面に位置しない場合、前記測定点の近傍に位置した遮光パターン膜２５の上面で測定点の位置を再設定した後、光学密度を測定する。

【0153】

遮光パターン膜２５の上面でＲｓｋ値を測定する方法は、前述した遮光膜２０の表面のＲｓｋ値を測定する方法と同一である。但し、フォトマスク２００の表面の中心部（中央部）に位置した横１μｍ、縦１μｍの領域に遮光パターン膜２５の上面が位置しない場合、前記領域の近傍に位置した遮光パターン膜２５の上面で測定する。

【0154】

遮光パターン膜２５の物性、組成及び構造などについての説明は、ブランクマスク１００の遮光膜２０についての説明と重複するので省略する。

【0155】

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、スパッタリングチャンバ内に光透過性基板及びスパッタリングターゲットを設置する準備ステップ；を含むことができる。

【0156】

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、スパッタリングチャンバ内に雰囲気ガスを注入し、スパッタリングターゲットに電力を加えて、光透過性基板上に遮光膜を成膜する成膜ステップ；を含むことができる。

【0157】

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遮光層の成膜過程と、前記第１遮光層上に第２遮光層を成膜する第２遮光層の成膜過程とを含むことができる。

【0158】

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、１５０℃以上３００℃以下の雰囲気で５分以上３０分以下の時間熱処理する熱処理ステップ；を含むことができる。

【0159】

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、前記熱処理ステップを経た遮光膜を冷却させる冷却ステップ；を含むことができる。

【0160】

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、冷却ステップを経たブランクマスクを１０℃以上６０℃以下の雰囲気で安定化させる安定化ステップ；を含むことができる。

【0161】

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、安定化ステップを経たブランクマスクの遮光膜を表面処理する表面処理ステップ；を含むことができる。

【0162】

表面処理ステップは、遮光膜の表面に酸化剤溶液を適用する表面酸化処理過程を含むことができる。

【0163】

表面処理ステップは、遮光膜の表面にリンスを行うリンス過程を含むことができる。

【0164】

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。スパッタリングターゲットは、遷移金属を含有する一つのターゲットを適用してもよい。スパッタリングターゲットは、遷移金属を含有する一つのターゲットを含めて２以上のターゲットを適用してもよい。遷移金属を含有するターゲットは、遷移金属を９０ａｔ％以上含んでもよい。遷移金属を含有するターゲットは、遷移金属を９５ａｔ％以上含んでもよい。遷移金属を含有するターゲットは、遷移金属を９９ａｔ％含んでもよい。

【0165】

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を含むことができる。遷移金属はＣｒであってもよい。

【0166】

スパッタリングチャンバ内に配置される光透過性基板については、前述した内容と重複するので省略する。

【0167】

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に対向する面に配置され得る。

【0168】

遮光膜の成膜ステップにおいて、遮光膜に含まれた各層別の成膜時に、成膜工程の条件を異なって適用することができる。特に、遮光膜の表面粗さ特性、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遮光膜内の各層別に異なって適用することができる。

【0169】

雰囲気ガスは、不活性ガス、反応性ガス及びスパッタリングガスを含むことができる。不活性ガスは、成膜された薄膜を構成する元素を含まないガスである。反応性ガスは、成膜された薄膜を構成する元素を含むガスである。スパッタリングガスは、プラズマ雰囲気でイオン化してターゲットと衝突するガスである。

【0170】

不活性ガスはヘリウムを含むことができる。

【0171】

反応性ガスは、窒素元素を含むガスを含むことができる。前記窒素元素を含むガスは、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、酸素元素を含むガスを含むことができる。前記酸素元素を含むガスは、例示的にＯ_２、ＣＯ_２などであってもよい。反応性ガスは、窒素元素を含むガス、及び酸素元素を含むガスを含むことができる。前記反応性ガスは、窒素元素と酸素元素の両方を含むガスを含むことができる。前記窒素元素と酸素元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。

【0172】

スパッタリングガスは、アルゴン（Ａｒ）ガスであってもよい。

【0173】

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。

【0174】

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

【0175】

第１遮光層の成膜過程において、雰囲気ガスの不活性気体の流量に対する反応性気体の流量の比率は１．５以上３以下であってもよい。前記流量の比率は１．８以上２．７以下であってもよい。前記流量の比率は２以上２．５以下であってもよい。

【0176】

反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は１．５以上４以下であってもよい。反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は２以上３以下であってもよい。反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は２．２以上２．７以下であってもよい。

【0177】

このような場合、第１遮光層は、遮光膜が十分な消光特性を有することを助けることができ、第１遮光層のエッチング特性を制御して、パターニング後の遮光パターン膜の側面の表面プロファイルが光透過性基板から垂直に近い形状を有するように助けることができる。

【0178】

第１遮光層の成膜時間は２００秒以上３００秒以下であってもよい。第１遮光層の成膜時間は２１０秒以上２４０秒以下であってもよい。このような場合、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。

【0179】

第１遮光層の成膜を行った後、５秒以上１０秒以下の時間の間、スパッタリングチャンバに電力及び雰囲気ガスを供給することを中断し、第２遮光層の成膜過程で電力及び雰囲気ガスを再び供給することができる。

【0180】

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

【0181】

第２遮光層の成膜過程において、雰囲気ガスの不活性気体の流量に対する反応性気体の流量の比率は０．３以上０．８以下であってもよい。前記流量の比率は０．４以上０．６以下であってもよい。

【0182】

第２遮光層の成膜過程において、反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は０．３以下であってもよい。反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は０．１以下であってもよい。反応性気体に含まれた窒素含量に対する酸素含量の比率は０．００１以上であってもよい。

【0183】

このような場合、遮光膜の表面粗さ特性を具現例が目的とする範囲内に制御するのに寄与することができ、遮光膜が安定した消光特性を有するのに寄与することができる。

【0184】

第２遮光層の成膜時間は１０秒以上３０秒以下であってもよい。第２遮光層の成膜時間は１５秒以上２５秒以下であってもよい。このような場合、第２遮光層は、遮光膜に含まれて露光光の透過を抑制することを助けることができる。

【0185】

熱処理ステップにおいて、成膜ステップを終えた遮光膜を熱処理することができる。具体的には、前記遮光膜の成膜を終えた基板を熱処理チャンバ内に配置した後、熱処理を行うことができる。

【0186】

遮光膜を熱処理して前記遮光膜に形成された応力を除去し、遮光膜の密度をさらに向上させることができる。遮光膜に熱処理が適用される場合、遮光膜に含まれた遷移金属は回復（ｒｅｃｏｖｅｒｙ）及び再結晶（ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）を経るようになり、遮光膜に形成された応力は効果的に除去され得る。但し、熱処理ステップにおいて、熱処理温度及び時間などの工程条件が制御されない場合、遮光膜に結晶粒の成長（ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｔｈ）が発生し、大きさが制御されていない遷移金属の結晶粒により、遮光膜の表面プロファイルが熱処理前に比べて相当に変形することがある。これは、遮光膜の表面粗さ特性に影響を及ぼし得、遮光膜の表面の光学特性及び欠陥の測定過程において問題を発生させ得る。

【0187】

具現例は、熱処理ステップでの熱処理時間及び温度を制御し、以下で詳述する冷却ステップでの冷却速度、冷却時間、冷却時の雰囲気ガスなどを制御することで、遮光膜に形成された内部応力を効果的に除去すると共に、遮光膜の表面が、具現例で予め設定した粗さ特性を有するようにし、遮光膜から正確な光学特性測定値及び欠陥検査を得ることを助けることができる。

【0188】

熱処理ステップは１６０～３００℃で行われてもよい。熱処理ステップは１８０～２８０℃で行われてもよい。

【0189】

熱処理ステップは５～３０分間行われてもよい。熱処理ステップは１０～２０分間行われてもよい。

【0190】

このような場合、遮光膜に形成された内部応力を効果的に除去することができ、熱処理による遷移金属粒子の過度の成長を抑制することを助けることができる。

【0191】

冷却ステップにおいて、熱処理を終えた遮光膜を冷却させることができる。熱処理ステップを終えたブランクマスクの基板側に、具現例で予め設定した冷却温度に調節された冷却プレートを配置し、ブランクマスクを冷却させることができる。冷却ステップにおいて、ブランクマスクと冷却プレートとの間隔を調節し、雰囲気ガスを導入するなどの工程条件を適用して、ブランクマスクの冷却速度を制御することができる。

【0192】

ブランクマスクは、熱処理ステップを終えた後、２分内に冷却ステップを適用することができる。このような場合、遮光膜内の残熱による遷移金属粒子の成長を効果的に防止することができる。

【0193】

冷却プレートに、調節された長さを有するピンを各角部に設置し、前記ピン上に基板が冷却プレートに向かうようにブランクマスクを配置して、ブランクマスクの冷却速度を制御することができる。

【0194】

冷却プレートによる冷却方法に加え、冷却ステップが行われる空間に非活性ガスを注入してブランクマスクを冷却させることができる。このような場合、冷却プレートによる冷却効率が多少劣るブランクマスクの遮光膜側の残熱をさらに効果的に除去することができる。

【0195】

非活性気体は、例示的にヘリウムであってもよい。

【0196】

冷却ステップにおいて、冷却プレートに適用された冷却温度は１０～３０℃であってもよい。前記冷却温度は１５～２５℃であってもよい。

【0197】

冷却ステップにおいて、ブランクマスクと冷却プレートとの離隔距離は０．０１～３０ｍｍであってもよい。前記離隔距離は０．０５～５ｍｍであってもよい。前記離隔距離は０．１～２ｍｍであってもよい。

【0198】

冷却ステップにおいて、ブランクマスクの冷却速度は３０～８０℃／ｍｉｎであってもよい。前記冷却速度は３５～７５℃／ｍｉｎであってもよい。前記冷却速度は４０～７０℃／ｍｉｎであってもよい。

【0199】

このような場合、熱処理後に遮光膜に残っている熱による遷移金属の結晶粒の成長を抑制することで、遮光膜の表面が具現例で予め設定した範囲内の表面粗さ特性を有することを助けることができる。

【0200】

安定化ステップにおいて、冷却ステップを経たブランクマスクを安定化させることができる。これを通じて、急激な温度変化によるブランクマスクの損傷を防止することができる。

【0201】

冷却ステップを経たブランクマスクを安定化させる方法は様々であり得る。一例として、冷却ステップを経たブランクマスクを冷却プレートから分離した後、常温の大気中に所定時間放置してもよい。他の一例として、冷却ステップを経たブランクマスクを冷却プレートから分離した後、１５℃以上３０℃以下の雰囲気で３０分以上２００分以下の時間安定化させてもよい。このとき、ブランクマスクを２０ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下の速度で回転させることができる。更に他の一例として、冷却ステップを経たブランクマスクに、ブランクマスクと反応しない気体を５Ｌ／ｍｉｎ以上１０Ｌ／ｍｉｎ以下の流量で１分以上５分以下の時間噴射してもよい。このとき、ブランクマスクと反応しない気体は、２０℃以上４０℃以下の温度を有することができる。

【0202】

表面処理ステップにおいて、遮光膜の表面に酸化剤溶液を噴射して遮光膜を表面処理することができる。酸化剤溶液は、遮光膜をはじめとする金属膜を酸化させることができる程度の反応性を有する溶液である。酸化剤溶液を遮光膜の表面に噴射すると、酸化剤溶液は遮光膜の表面と反応し、遮光膜の表面が具現例が目的とする粗さ特性を有するように助けることができる。特に、酸化剤溶液の組成、流量、噴射方法などを制御することで、遮光膜の表面に位置するピークの形状、大きさ及び分布などを具現例で予め設定した範囲内に調節することができる。

【0203】

以下、表面処理ステップについて具体的に説明する。

【0204】

表面処理ステップは、第１リンス過程、表面酸化処理過程、及び第２リンス過程を含むことができる。

【0205】

表面処理ステップにおいて、表面酸化処理過程を行う前に遮光膜の表面に第１リンス過程を行うことができる。具体的に、第１リンス過程において、ブランクマスクを低速回転させながら、遮光膜の表面に炭酸水を１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上１８００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で噴射することができる。これを通じて、遮光膜の表面に吸着されたパーティクルを効果的に除去することができる。

【0206】

表面酸化処理過程において、遮光膜の表面に酸化剤溶液を噴射することができる。

【0207】

酸化剤溶液は、金属膜に対する酸化力がある溶液であれば、制限されない。例示的に、酸化剤溶液は、水素水及びＳＣ－１溶液のうちの少なくともいずれか１つを適用することができる。

【0208】

酸化剤溶液としてＳＣ－１溶液を適用する場合、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）の含量は０．０２体積％以上であってもよい。前記アンモニア水の含量は０．０５体積％以上であってもよい。前記アンモニア水の含量は０．１体積％以上であってもよい。前記アンモニア水の含量は２体積％未満であってもよい。

【0209】

酸化剤溶液としてＳＣ－１溶液を適用する場合、ＳＣ－１溶液中の過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の含量は１体積％以下であってもよい。前記過酸化水素の含量は０．５体積％以下であってもよい。前記過酸化水素の含量は０．１体積％以下であってもよい。前記過酸化水素の含量は０．０１体積％以上であってもよい。前記過酸化水素の含量は０．０５体積％以上であってもよい。

【0210】

前記ＳＣ－１溶液の電気伝導度は１０００μＳ／ｃｍ以上であってもよい。前記ＳＣ－１溶液の電気伝導度は１５００μＳ／ｃｍ以上であってもよい。前記ＳＣ－１溶液の電気伝導度は３０００μＳ／ｃｍ以下であってもよい。前記ＳＣ－１溶液の電気伝導度は２５００μＳ／ｃｍ以下であってもよい。

【0211】

このような場合、遮光膜の表面の歪度及び形状などを制御することで、光学特性の測定時の検査光の乱反射現象を効果的に抑制することができる。

【0212】

酸化剤溶液は、計５００ｍｌ／ｍｉｎ以上４０００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で噴射されてもよい。酸化剤溶液は、計７００ｍｌ／ｍｉｎ以上３０００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で噴射されてもよい。酸化剤溶液は、計１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上２０００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で噴射されてもよい。

【0213】

酸化剤溶液として互いに異なる２以上の溶液が適用される場合、各溶液は同時に噴射されてもよい。酸化剤溶液として互いに異なる２以上の溶液が適用される場合、各溶液は順次噴射されてもよい。

【0214】

酸化剤溶液は、１００秒以上２０００秒以下の時間噴射されてもよい。酸化剤溶液は、２００秒以上１５００秒以下の時間噴射されてもよい。酸化剤溶液は、３００秒以上１０００秒以下の時間噴射されてもよい。酸化剤溶液は、４００秒以上７００秒以下の時間噴射されてもよい。

【0215】

このような場合、遮光膜の表面粗さの制御を効率的に行うことができる。

【0216】

酸化剤溶液は、単一種類の溶液を適用してもよく、または２以上の溶液を適用してもよい。酸化剤溶液として２以上の溶液を適用する場合、各溶液は、別々のノズルを用いて遮光膜の表面に噴射することができる。

【0217】

酸化剤溶液として２以上の溶液を適用する場合、各溶液別の噴射時間は互いに同一であってもよい。各溶液別の噴射時間は互いに異なってもよい。

【0218】

遮光膜の全領域に均一な流量で酸化剤溶液を噴射するために、噴射過程中に遮光膜の領域内で噴射ノズルの位置を移動させながら酸化剤溶液を噴射することができる。

【0219】

表面酸化処理過程を終えた後、第２リンス過程を行うことができる。具体的に、第２リンス過程において、ブランクマスクを低速回転させながら、遮光膜の表面に炭酸水を１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上１８００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量で噴射することができる。これを通じて、遮光膜の表面に残留する酸化剤溶液を効果的に除去することができる。

【0220】

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。

【0221】

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

【0222】

遮光パターン膜は、遷移金属と、酸素及び窒素のうちの少なくともいずれか１つとを含む。

【0223】

波長１９３ｎｍの光で前記遮光パターン膜の上面の光学密度を１０回測定したとき、測定された光学密度の値の標準偏差が０．００９以下である。

【0224】

前記測定された光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０３未満である。

【0225】

遮光パターン膜の上面のＲｓｋ値が－２以上０．１以下である。

【0226】

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。

【0227】

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。

【0228】

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、レジスト膜中の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。

【0229】

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、レジスト膜中の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、レジスト膜中の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。

【0230】

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。

【0231】

以下、具体的な実施例についてより詳細に説明する。

【0232】

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°をなすようにクロムターゲットをチャンバ内に配置した。

【0233】

その後、Ａｒ２１体積％、Ｎ_２１１体積％、ＣＯ_２３２体積％、Ｈｅ３６体積％が混合された雰囲気ガスを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として適用し、２５０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。

【0234】

第１遮光層の成膜を終えた後、第１遮光層上に、Ａｒ５７体積％とＮ_２４３体積％が混合された雰囲気ガスを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として適用し、２５秒間スパッタリング工程を行って第２遮光層を成膜したブランクマスク試験片を製造した。

【0235】

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、２００℃の雰囲気温度で１５分間熱処理を行った。

【0236】

熱処理を経た試験片の基板側に、冷却温度が２３℃として適用された冷却プレートを設置した。試験片の遮光膜の表面で測定した冷却速度が４５℃／ｍｉｎになるように試験片の基板と冷却プレートとの離隔距離を調整した後、５分間冷却ステップを行った。

【0237】

冷却処理を終えた後、試験片を２０℃以上２５℃以下の雰囲気で大気中に保管する方式で１２０分間安定化させた。

【0238】

安定化を終えた試験片の遮光膜に第１リンス過程を行った。具体的には、低速回転させながら、試験片の遮光膜の表面に１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上１８００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用された炭酸水を８０秒間噴射してリンスを行った。

【0239】

第１リンス過程を終えた後、試験片の遮光膜の表面に表面酸化処理過程を行った。具体的には、前記遮光膜の表面に、酸化剤溶液として、５００ｍｌ／ｍｉｎ以上１０００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用されたＳＣ－１溶液、及び５００ｍｌ／ｍｉｎ以上１５００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用された水素水を５０４秒間同時に噴射した。その後、５００ｍｌ／ｍｉｎ以上１５００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用された水素水を単独で遮光膜の表面に１６０秒間噴射した。

【0240】

前記ＳＣ－１溶液は、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）の含量が０．１体積％であり、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の含量が０．０８体積％である。

【0241】

ＳＣ－１溶液及び水素水を噴射する過程で、噴射ノズルを試験片の遮光膜の領域内で対角線方向に繰り返して移動しながら噴射を行った。

【0242】

その後、試験片を低速回転させながら、１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上１８００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用された炭酸水を試験片の遮光膜の表面に８８秒間噴射して、第２リンス過程を行った。

【0243】

実施例２：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）の含量を０．１５体積％として適用した。

【0244】

実施例３：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）の含量を０．０５体積％として適用した。

【0245】

実施例４：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）の含量を０．５体積％として適用した。

【0246】

実施例５：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水の含量を０．０７体積％として適用した。

【0247】

比較例１：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、安定化処理後に第１リンス過程、表面酸化処理過程及び第２リンス過程を適用しなかった。

【0248】

比較例２：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、酸化剤溶液の代わりに、１０００ｍｌ／ｍｉｎ以上２５００ｍｌ／ｍｉｎ以下の流量が適用された炭酸水を噴射した。

【0249】

比較例３：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、表面酸化処理過程において、ＳＣ－１溶液中のアンモニア水の含量を２体積％として適用した。

【0250】

比較例４：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、熱処理過程で熱処理温度を１５０℃として適用し、冷却過程で冷却温度を２７℃として適用した。

【0251】

比較例５：実施例１と同じ条件でブランクマスク試験片を製造した。但し、安定化過程を２０分間行った。

【0252】

実施例及び比較例別の工程条件について、下記表１に記載した。

【0253】

評価例：光学特性の偏差の評価
実施例及び比較例別の試験片の遮光膜の表面において、遮光膜の中心に位置する横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの測定領域を特定した。前記測定領域を横６等分、縦６等分して形成される計３６個のセクタを特定した。前記各セクタの計４９個の頂点を測定点として特定し、前記測定点で分光エリプソメータ（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）を用いて透過率の値を測定し、前記透過率の値から式１の光学密度を算出した。前記測定点別の光学密度の値の平均値を算出し、その値をそれぞれ遮光膜の光学密度の値とした。

【0254】

光学密度の値の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を算出するために、遮光膜の光学密度を計１０回測定した。遮光膜の光学密度を１０回測定する過程は、全て同じ測定点で同じ測定条件で行った。

【0255】

分光エリプソメータはナノビュー社のＭＧ－Ｐｒｏを使用し、検査光の波長は１９３ｎｍを適用した。

【0256】

光学密度の値の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を算出する方法と同じ方法により、透過率及び反射率の標準偏差及び最大値から最小値を引いた値を算出した。

【0257】

実施例及び比較例別の測定値は、下記表２に記載した。

【0258】

評価例：表面粗さの評価
実施例及び比較例別の遮光膜の表面のＲｓｋ、Ｒｋｕ、Ｒｐ、Ｒｖ値をＩＳＯ＿４２８７に準拠して測定した。前記Ｒｐ値とＲｖ値を合わせてＲｐｖ値を算出した。

【0259】

具体的には、遮光膜の中心部の横１μｍ、縦１μｍの領域で、探針としてＰａｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ社のカンチレバー（Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）モデルであるＰＰＰ－ＮＣＨＲを適用したＰａｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ社のＸＥ－１５０モデルを用いて、スキャン速度０．５Ｈｚ、非接触モード（Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ ｍｏｄｅ）でＲｓｋ、Ｒｋｕ、Ｒｐ、Ｒｖ及びＲｐｖ値を測定した。

【0260】

実施例及び比較例別の測定結果は、下記表３に記載した。

【0261】

【表1】

【0262】

【表2】

【0263】

【表3】

【0264】

前記表２において、実施例１～５の光学密度の標準偏差は０．００９以下と測定されたのに対し、比較例１～５の光学密度の標準偏差は０．００９超と測定された。

【0265】

実施例１～５の反射率の標準偏差は０．０３２％以下と測定されたのに対し、比較例１～５の反射率の標準偏差は０．０３２％超と測定された。

【0266】

実施例１～５の光学密度の値の最大値から最小値を引いた値は０．０２以下と測定されたのに対し、比較例１～５は０．０３超と測定された。

【0267】

実施例１～５の反射率の値の最大値から最小値を引いた値は０．０９％以下と測定されたのに対し、比較例１～５は０．０９％超と測定された。

【符号の説明】

【0268】

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
３０ 位相反転膜
２００ フォトマスク
２５ 遮光パターン膜
ｄａ 測定領域
ｄｐ 測定点
ｄｓ セクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】