特許 7539525 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】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(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 20120101AFI20240816BHJP

   G03F 1/80 20120101ALI20240816BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

G03F1/54

G03F1/80

G03F7/20 521

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023086553

(22)【出願日】2023-05-25

(65)【公開番号】P2024002920

(43)【公開日】2024-01-11

【審査請求日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】10-2022-0076792

(32)【優先日】2022-06-23

(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】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】キム、ソンユン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、ミンギョ

(72)【発明者】

【氏名】キム、テワン

(72)【発明者】

【氏名】シン、インキュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、テヨン

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２０２５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１９０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８１３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５７５９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｇ０３Ｆ １／００～１／８６

(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つを含み、Ｆｅをさらに含み、
前記遮光膜の表面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍであり、
前記遮光膜の表面は、０．０１μｍ ^２ 当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下である、ブランクマスク。

【請求項2】

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た第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０．３Å／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3】

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た第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１遮光層のエッチング速度が０．５６Å／ｓ以上である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項4】

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１．５Å／ｓ以上である、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項5】

前記遮光膜は、全遷移金属１００重量部に対して前記Ｆｅを０．０００１重量部～０．０３５重量部含むスパッタリングターゲットを用いて成膜された、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、及び前記第１遮光層上に配置された第２遮光層を含み、
前記第２遮光層は、遷移金属を４０ａｔ％以上７０ａｔ％以下含む、請求項１に記載のブランクマスク。

【請求項7】

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つを含み、Ｆｅをさらに含み、
前記遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍであり、
前記遮光パターン膜の表面は、０．０１μｍ ^２ 当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下である、フォトマスク。

【請求項8】

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つを含み、Ｆｅをさらに含み、
前記遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍであり、
前記遮光パターン膜の表面は、０．０１μｍ ^２ 当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下である、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】韓国登録特許第１０－１５８４３８３号

【文献】日本登録特許第５７９９０６３号

【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－００６５０４９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、パターニングを通じて高解像度を有するフォトマスクを実現することができ、高感度で遮光膜の表面を欠陥検査する場合にさらに正確な結果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、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】

前記遮光膜の表面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【0012】

前記遮光膜の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下であってもよい。

【0013】

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た第２遮光層を含むことができる。

【0014】

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０．３Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下であってもよい。

【0015】

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。

【0016】

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１．５Å／ｓ以上であってもよい。

【0017】

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Ｆｅをさらに含むことができる。

【0018】

前記遮光膜は、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０００１重量部以上０．０３５重量部以下含むスパッタリングターゲットを用いて成膜されたものであってもよい。

【0019】

前記第２遮光層は、遷移金属を４０ａｔ％以上７０ａｔ％以下含むことができる。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

前記遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

前記遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【発明の効果】

【0027】

具現例に係るブランクマスクなどは、パターニングを通じてさらに高い解像度を有するフォトマスクを実現することができ、高感度で遮光膜の表面を欠陥検査する場合にさらに正確な結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【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】

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

半導体の高集積化に伴い、パターニングされた遮光膜は、さらに狭い線幅を有することが要求される。但し、設計されたパターンの線幅が狭くなるほど、遮光パターン膜の形状を精巧に制御することが難しく、パターン膜に欠陥が発生する頻度が高くなることがある。

【0037】

一方、微細化されたパターンの場合、高い感度に設定された欠陥検査が求められる。但し、高感度の欠陥検査を行う場合、実際の欠陥以外に疑似欠陥も多数検出されるなど、検査結果の正確度が低下する問題が発生することがある。これはフォトマスクの不良率を高める原因となる。

【0038】

疑似欠陥は、ブランクマスク又はフォト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。

【0039】

具現例の発明者らは、遮光膜の表面のグレインサイズの平均値などを制御することによって、高解像度のフォトマスクの実現が可能であり、高感度の欠陥検査を通じた欠陥の検出が容易な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。

【0040】

以下、具現例について具体的に説明する。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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３参照）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。

【0047】

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。

【0048】

遮光膜の表面のグレイン関連の特性
遮光膜２０の表面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【0049】

遮光膜２０上に形成されたレジスト膜に電子ビームを照射してレジストパターン膜を形成することができる。最近、半導体素子の微細化により、露光工程に適用されるフォトマスクもさらに微細化されたパターン及び高いパターン密度を有する。このようなフォトマスクを実現するために、ブランクマスクは、従来よりも長い時間電子ビームに露光される。電子ビームの照射が続くと、レジスト膜の下に配置された遮光膜２０の表面に電子が蓄積されるチャージアップ（ｃｈａｒｇｅ ｕｐ）現象が発生することがある。チャージされた（ｃｈａｒｇｅｄ）遮光膜の表面上に電子ビームが照射される場合、電子ビームなどに含まれた電子と、遮光膜の表面内に蓄積された電子との間に反発が起こることがある。これにより、現像されるレジストパターン膜の形状を精巧に制御するのに困難が発生することがある。また、チャージされた遮光膜は、欠陥検査時に検査機に影響を与え、欠陥検査の正確度が低下する原因となり得る。

【0050】

具現例は、遮光膜２０の表面の遷移金属のグレインサイズの平均値を、具現例で設定した範囲内に制御して、前記表面の結晶粒界の密度を調節することができる。これを通じて、遮光膜２０の表面に蓄積された電子が、遮光膜内でさらに自由に移動できるようになり、遮光膜２０の表面のチャージング（ｃｈａｒｇｉｎｇ）の程度を効果的に低減することができる。これと同時に、遮光膜の表面の結晶粒界の密度が調節されることで、遮光膜のエッチング速度が過度に低くなること、及び遮光膜の表面の粗さが一定レベル以上に高くなることを抑制することができる。

【0051】

遮光膜２０の表面のグレインサイズの平均値は、ＳＥＭ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を介して測定する。具体的に、ＳＥＭの測定倍率を１５０ｋ、電圧を５．０ｋＶ、ＷＤ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ、レンズと試料との間の距離）を４ｍｍに設定して、遮光膜の表面のイメージを測定する。前記イメージから、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－９６ｅ１に記載されたインターセプト法（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を通じて、遮光膜の表面のグレインサイズの平均値を測定する。

【0052】

インターセプト法（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を通じたグレインサイズの平均値を測定する方法は、次の通りである。遮光膜２０の表面のイメージに、同じ長さを有する４個の任意の線を引く。各線別に下記式１による結晶粒の大きさ（Ｄ）を算出する。

【0053】

［式１］

【0054】

前記式１において、Ｄは、結晶粒の大きさであり、ｌは、線の長さであり、ｎは、線と遮光膜の表面の結晶粒界との交差点の数であり、Ｍは、ＳＥＭに適用された倍率である。

【0055】

算出された結晶粒の大きさの値の平均値を、遮光膜２０の表面のグレインサイズの平均値とする。

【0056】

遮光膜２０の表面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍであってもよい。前記平均値は１５ｎｍ以上であってもよい。前記平均値は１６ｎｍ以上であってもよい。前記平均値は１７ｎｍ以上であってもよい。前記平均値は１９ｎｍ以上であってもよい。前記平均値は２３ｎｍ以下であってもよい。前記平均値は２２ｎｍ以下であってもよい。このような場合、遮光膜上に、優れた解像度を有するレジストパターン膜を形成することができ、遮光膜の表面の欠陥検査の正確度を効果的に高めることができる。

【0057】

遮光膜２０の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下であってもよい。

【0058】

具現例は、遮光膜２０の表面の単位面積当たりのグレイン数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分布が調節されて、エッチング気体に対する遮光膜２０のエッチング速度が過度に低下することを抑制することができる。また、電子ビームを介したパターニング過程において、遮光膜２０の表面に電子間の反発が発生する程度を効果的に低減することができる。そして、チャージングによる検査機のエラー発生の頻度を実質的に低減することができる。

【0059】

遮光膜の表面の０．０１μｍ^２当たりのグレイン数は、遮光膜の表面に位置した横１μｍ、縦１μｍの領域のＳＥＭイメージから測定する。遮光膜の表面のＳＥＭイメージを測定する方法は、上述した内容と重複するので省略する。

【0060】

グレイン数の算定時に、横１μｍ、縦１μｍの領域の一辺にわたって位置し、一部のみが観察されるグレインは０．５個と算定し、前記領域のコーナー（ｃｏｒｎｅｒ）にわたって位置し、一部のみが観察されるグレインは０．２５個と算定する。

【0061】

遮光膜２０の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が２０個以上５５個以下であってもよい。遮光膜の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が２５個以上であってもよい。遮光膜の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が３０個以上であってもよい。遮光膜の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が５２個以下であってもよい。遮光膜の表面は、０．０１μｍ^２当たりのグレイン数が５０個以下であってもよい。このような場合、エッチング気体に対する遮光膜のエッチング速度を向上させることができ、遮光膜上にさらに薄い厚さのレジスト膜を適用して、精巧な遮光膜のパターニングが可能なようにすることができる。

【0062】

遮光膜のエッチング特性
図２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２を参照して具現例のブランクマスクを説明する。

【0063】

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

【0064】

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０．３Å／ｓ以上０．５Å／ｓ以下であってもよい。

【0065】

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。

【0066】

具現例は、遮光膜２０内の層別のグレイン関連の特性を制御して、遮光膜２０の各層別のエッチング速度を調節することができる。これを通じて、エッチング気体に対する遮光膜２０のエッチング速度が過度に低下することを抑制すると共に、パターニングを通じて遮光膜２０から具現された遮光パターン膜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することができる。

【0067】

特に、具現例は、アルゴン（Ａｒ）ガスでエッチングして測定した遮光膜２０内の各層別のエッチング速度を調節することができる。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との間の実質的な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。

【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、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０．３Å／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０．３５Å／ｓ以上であってもよい。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、遮光膜のエッチング速度が過度に低下することを抑制すると共に、パターニングされた遮光膜２０の形状をさらに精巧に制御できるようにするのに役立ち得る。

【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、遮光膜のパターニング過程において第２遮光層がエッチング気体に露出する時間を減らすことができる。

【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のパターニングに必要なレジスト膜の厚さを減少させることができる。このようなレジスト膜から具現されたレジストパターン膜は、減少したアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を有するようになり、崩壊現象が抑制され得る。

【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。ＴＥＭを介した遮光膜の厚さの測定方法は、上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体積比％～９５体積比％、酸素気体を５体積比％～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所要時間から、塩素系ガスによる遮光膜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１．５５Å／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、相対的に薄い厚さのレジスト膜を形成して、遮光膜２０のパターニングをさらに精巧に行うことができる。

【0079】

遮光膜の組成
具現例は、遮光膜２０に要求されるグレイン関連の特性、エッチング特性などを考慮して、工程条件及び遮光膜２０の組成などを制御することができる。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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３５ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は酸素を５５ａｔ％以下含んでもよい。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。

【0084】

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８ａｔ％以上含んでもよい。第１遮光層２１は窒素を２５ａｔ％以下含んでもよい。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。

【0085】

第１遮光層２１は炭素を２ａｔ％以上含んでもよい。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。第１遮光層２１は炭素を１８ａｔ％以下含んでもよい。

【0086】

このような場合、遮光膜２０が優れた消光特性を有するようにするのに役立ち、第１遮光層が第２遮光層に比べて相対的に高いエッチング速度を有するようにするのに役立ち得る。

【0087】

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６２ａｔ％以下含んでもよい。

【0088】

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８ａｔ％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３５ａｔ％以下含んでもよい。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。

【0089】

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８ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を３０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を２５ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は窒素を２０ａｔ％以下含んでもよい。

【0090】

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４ａｔ％以上含んでもよい。第２遮光層２２は炭素を２５ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は炭素を２０ａｔ％以下含んでもよい。第２遮光層２２は炭素を１６ａｔ％以下含んでもよい。

【0091】

このような場合、電子ビームまたは光の照射による遮光膜の表面の電子の蓄積の程度を低減できるようにするのに役立ち得る。

【0092】

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。

【0093】

遷移金属はＦｅをさらに含むことができる。

【0094】

遮光膜２０に少量のＦｅがさらに含まれる場合、熱処理過程でグレインのサイズが一定の範囲内に制御され得る。特に、このような遮光膜２０は、長時間の熱処理にもグレインの過度の成長が抑制され得る。これは、熱処理過程でＦｅが不純物として作用して、グレインの持続的な成長を妨げるためであると考えられる。具現例は、遮光膜２０にＦｅをさらに適用することで、遮光膜２０のグレイン関連の特性、エッチング特性及び粗さ特性などを、具現例で設定した範囲内に制御されるようにすることができる。

【0095】

遮光膜は、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０００１重量部以上０．０３５重量部以下含むスパッタリングターゲットを用いて成膜されたものであってもよい。前記スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．００３重量部以上含んでもよい。前記スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０３重量部以下含んでもよい。前記スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０２５重量部以下含んでもよい。このような場合、電子ビームの照射による遮光膜の表面のチャージングの程度が緩和され得、塩素系エッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）に対して安定したエッチング速度を有する遮光膜を提供することができる。

【0096】

スパッタリングターゲットの元素別の含量は、ＩＣＰ－ＯＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定して確認できる。例示的に、スパッタリングターゲットの元素別の含量は、セイコーインスツルメンツ社のＩＣＰ＿ＯＥＳにより測定できる。

【0097】

遮光膜の厚さ
第１遮光層２１の厚さは２５０Å～６５０Åであってもよい。第１遮光層２１の厚さは３５０Å～６００Åであってもよい。第１遮光層２１の厚さは４００Å～５５０Åであってもよい。

【0098】

このような場合、第１遮光層２１が優れた消光特性を有するようにするのに役立ち得る。

【0099】

第２遮光層２２の厚さは３０Å～２００Åであってもよい。第２遮光層２２の厚さは３０Å～１００Åであってもよい。第２遮光層２２の厚さは４０Å～８０Åであってもよい。このような場合、ブランクマスク１００から具現されるフォトマスクの解像度をさらに向上させることができる。

【0100】

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、パターニングされた遮光膜の側面の形状をさらに精巧に制御することができる。

【0101】

遮光膜２０の全厚さは２８０Å～８５０Åであってもよい。前記厚さは３８０Å～７００Åであってもよい。前記厚さは４４０Å～６３０Åであってもよい。このような場合、遮光膜に十分な消光特性を付与することができ、遮光膜のパターニング時に相対的に低い厚さのレジスト膜を適用することができる。

【0102】

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

【0103】

波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率が２％以下であってもよい。波長１９３ｎｍの光に対する遮光膜２０の透過率が１．９％以下であってもよい。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【0115】

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。

【0116】

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膜の機能を行うことができる。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

本明細書の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。

【0120】

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。

【0121】

遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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。

【0125】

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、光透過性基板上に第１遮光層を成膜する第１遮光層成膜ステップと、第１遮光層上に第２遮光層を成膜して遮光膜を製造する第２遮光層成膜ステップと、遮光膜を熱処理する熱処理ステップとを含む。

【0126】

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。

【0127】

スパッタリングターゲットは遷移金属を９０重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは遷移金属を９５重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは遷移金属を９９重量％以上含んでもよい。

【0128】

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を含むことができる。前記遷移金属はＣｒであってもよい。

【0129】

スパッタリングターゲットはＦｅをさらに含むことができる。

【0130】

スパッタリングターゲットはＦｅを０．０００１重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＦｅを０．００１重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＦｅを０．００３重量％以上含んでもよい。スパッタリングターゲットはＦｅを０．０３５重量％以下含んでもよい。スパッタリングターゲットはＦｅを０．０３重量％以下含んでもよい。スパッタリングターゲットはＦｅを０．０２５重量％以下含んでもよい。

【0131】

スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０００１重量部以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．００１重量部以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．００３重量部以上含んでもよい。スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０３５重量部以下含んでもよい。スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０３重量部以下含んでもよい。スパッタリングターゲットは、全遷移金属１００重量部に対してＦｅを０．０２５重量部以下含んでもよい。

【0132】

このような場合、前記ターゲットを適用して成膜された遮光膜は結晶粒界の密度が調節されることで、電子ビームの照射による遮光膜の表面の電子の蓄積の程度を低減することができる。これと同時に、結晶粒の成長による遮光膜のエッチング速度の低下を抑制することができる。

【0133】

スパッタリングターゲットの元素別の含量は、ＩＣＰ－ＯＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定して確認できる。例示的に、スパッタリングターゲットの元素別の含量は、セイコーインスツルメンツ社のＩＣＰ＿ＯＥＳにより測定できる。

【0134】

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。

【0135】

第１遮光層成膜ステップ及び第２遮光層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、各層別に要求される結晶粒界の分布特性、エッチング特性及び消光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。

【0136】

雰囲気ガスは、不活性ガス及び反応性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。

【0137】

不活性ガスは、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を含むことができる。不活性ガスはＡｒを含むことができる。不活性ガスは、成膜される薄膜の応力調節などの目的のためにＨｅをさらに含むことができる。

【0138】

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。

【0139】

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。

【0140】

第１遮光層成膜ステップにおいて、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。

【0141】

第１遮光層成膜ステップにおいて、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０．５以上であってもよい。前記流量の比率は０．７以上であってもよい。前記流量の比率は１．５以下であってもよい。前記流量の比率は１．２以下であってもよい。前記流量の比率は１以下であってもよい。

【0142】

前記雰囲気ガスにおいて、不活性気体全体の流量に対するアルゴン気体の流量の比率は０．２以上であってもよい。前記流量の比率は０．２５以上であってもよい。前記流量の比率は０．３以上であってもよい。前記流量の比率は０．５５以下であってもよい。前記流量の比率は０．５以下であってもよい。

【0143】

前記雰囲気ガスにおいて、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１．５以上４以下であってもよい。前記比率は１．８以上３．８以下であってもよい。前記比率は２以上３．５以下であってもよい。

【0144】

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ことを助けることができる。また、遮光膜のパターニング過程で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。

【0145】

第１遮光層の成膜は、２００秒以上３００秒以下の時間行ってもよい。第１遮光層の成膜は、２３０秒以上２８０秒以下の時間行ってもよい。このような場合、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。

【0146】

第２遮光層成膜ステップにおいて、スパッタリングターゲットに加える電力を１ｋＷ～２ｋＷとして適用してもよい。前記電力を１．２ｋＷ～１．７ｋＷとして適用してもよい。このような場合、第２遮光層が目的とする光学特性及びエッチング特性を有することを助けることができる。

【0147】

第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面と接して配置された薄膜（一例として第１遮光層）の成膜直後から１５秒以上経過した後に行われてもよい。第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面と接して配置された薄膜の成膜直後から２０秒以上経過した後に行われてもよい。第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面と接して配置された薄膜の成膜直後から３０秒以内に行われてもよい。

【0148】

第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面に接して配置された薄膜（一例として、第１遮光層）の成膜に適用された雰囲気ガスをスパッタリングチャンバから完全に排気した後に行われ得る。第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面に接して配置された薄膜の成膜に適用された雰囲気ガスを完全に排気した時点から１０秒内に行われてもよい。第２遮光層成膜ステップは、第２遮光層の下面に接して配置された薄膜の成膜に適用された雰囲気ガスを完全に排気した時点から５秒内に行われてもよい。

【0149】

このような場合、第２遮光層の組成をさらに細密に制御することができる。

【0150】

第２遮光層成膜ステップにおいて、雰囲気ガスに含まれた不活性気体の流量に対する反応性気体の流量の比率は０．４以上であってもよい。前記流量の比率は０．５以上であってもよい。前記流量の比率は０．６５以上であってもよい。前記流量の比率は１以下であってもよい。前記流量の比率は０．９以下であってもよい。

【0151】

前記雰囲気ガスにおいて、不活性気体全体に対するアルゴンガスの流量の比率は０．８以上であってもよい。前記流量の比率は０．９以上であってもよい。前記流量の比率は０．９５以上であってもよい。前記流量の比率は１以下であってもよい。

【0152】

第２遮光層成膜ステップにおいて、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。前記比率は０．１以下であってもよい。前記比率は０．００１以上であってもよい。前記比率は０以上であってもよい。

【0153】

このような場合、遮光膜の表面のグレイン関連の特性が、具現例で予め設定した範囲内に制御され得るようにするのに役立ち得る。

【0154】

第２遮光層の成膜は、１０秒以上３０秒以下の時間行ってもよい。第２遮光層の成膜時間は、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通じた遮光パターン膜の形成時に、遮光パターン膜の形状をさらに精巧に制御することができる。

【0155】

熱処理ステップにおいて、遮光膜を熱処理することができる。遮光膜が成膜された基板を熱処理チャンバ内に配置した後、遮光膜を熱処理することができる。具現例は、成膜された遮光膜に熱処理ステップを行うことで遮光膜の内部応力を解消することができ、再結晶を通じて形成された結晶粒の大きさを調節することができる。

【0156】

熱処理ステップにおいて、熱処理チャンバ内の雰囲気温度は１５０℃以上であってもよい。前記雰囲気温度は２００℃以上であってもよい。前記雰囲気温度は２５０℃以上であってもよい。前記雰囲気温度は４００℃以下であってもよい。前記雰囲気温度は３５０℃以下であってもよい。

【0157】

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１０分以上行われてもよい。熱処理ステップは６０分以下行われてもよい。熱処理ステップは４５分以下行われてもよい。熱処理ステップは２５分以下行われてもよい。

【0158】

このような場合、遮光膜内の結晶粒の成長の程度が制御されることで、遮光膜の表面が、具現例で予め設定した範囲のグレインサイズ及び粗さ特性を有するように助けることができ、遮光膜の内部応力を効果的に解消することができる。

【0159】

具現例のブランクマスクの製造方法は、熱処理を終えた遮光膜を冷却させる冷却ステップをさらに含むことができる。冷却ステップにおいて、光透過性基板側に冷却プレートを設置して遮光膜を冷却させることができる。

【0160】

光透過性基板と冷却プレートとの離隔距離は０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。冷却プレートの冷却温度は１０℃以上４０℃以下であってもよい。冷却ステップは５分以上２０分以下行われてもよい。

【0161】

このような場合、熱処理を終えた遮光膜内の残熱により結晶粒の成長が持続することを効果的に抑制することができる。

【0162】

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。

【0163】

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。

【0164】

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。

【0165】

遮光パターン膜の上面は、グレインサイズの平均値が１４ｎｍ～２４ｎｍである。

【0166】

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。

【0167】

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。

【0168】

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。

【0169】

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。

【0170】

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。

【0171】

以下、具体的な実施例についてより詳細に説明する。

【0172】

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、下記表１に記載された組成を有するスパッタリング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。

【0173】

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として適用して、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。

【0174】

第１遮光層の成膜を終えた後、第１遮光層上にＡｒ５７体積比％、Ｎ_２４３体積比％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、マグネットの回転速度を１１３ｒｐｍ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。

【0175】

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、雰囲気温度を２５０℃として適用して１５分間熱処理を行った。

【0176】

熱処理を経たブランクマスクの基板側に、冷却温度が１０℃～４０℃として適用された冷却プレートを設置し、冷却処理を行った。ブランクマスクの基板と冷却プレートとの離隔距離は０．１ｍｍとして適用した。冷却処理は５分～２０分間行った。

【0177】

実施例２：準備ステップにおいて、スパッタリングターゲットとして、下記表１に記載された組成を有するターゲットを配置し、熱処理ステップで雰囲気温度を３００℃として適用した以外は、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。

【0178】

実施例３～５及び比較例１～３：準備ステップにおいて、スパッタリングターゲットとして、下記表１に記載された組成を有するターゲットを配置した以外は、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。

【0179】

実施例及び比較例別に適用されたスパッタリングターゲットの組成は、下記表１に記載した。

【0180】

評価例：グレイン関連の測定
ＳＥＭを介して、実施例及び比較例別の遮光膜の表面のグレインサイズの平均値及び単位面積当たりのグレイン数を測定した。

【0181】

具体的に、ＳＥＭの測定倍率を１５０ｋ、電圧を５．０ｋＶ、ＷＤを４ｍｍに設定して、遮光膜の表面のイメージを測定した。前記イメージから、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－９６ｅ１に記載されたインターセプト法（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を通じて、遮光膜の表面のグレインサイズの平均値を測定した。

【0182】

また、前記ＳＥＭイメージ内の横１μｍ、縦１μｍの領域でのグレイン数を測定した。グレイン数の算定時に、横１μｍ、縦１μｍの領域の一辺にわたって位置し、一部のみが観察されるグレインは０．５個と算定し、前記領域のコーナーにわたって位置し、一部のみが観察されるグレインは０．２５個と算定した。

【0183】

実施例及び比較例別の測定結果は表２に記載した。

【0184】

評価例：遮光パターン膜が不良であるか否かの評価
実施例及び比較例別の試験片の遮光膜の上面にレジスト膜を形成した後、前記レジスト膜の中央部に電子ビームを用いてコンタクトホールパターン（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ ｐａｔｔｅｒｎ）を形成した。コンタクトホールパターンは、横方向に１３個ずつ、縦方向に１２個ずつ形成された計１５６個のコンタクトホールパターンで構成された。各コンタクトホールパターンの直径は６０ｎｍ～８０ｎｍに設定した。

【0185】

その後、各試験片別にパターニングされたレジスト膜の表面のイメージを測定した。各試験片別に欠陥として検出されたレジストコンタクトホールパターンの数が６個以上である場合にＦ（レジスト）と評価した。

【0186】

Ｆ（レジスト）と評価されなかった各試験片に対して遮光膜のパターニングを行った。その後、パターニングされたレジスト膜を除去し、パターニングされた遮光膜の表面のイメージを測定した。各試験片別に欠陥として検出された遮光膜コンタクトホールパターンの数が６個以上である場合にＦ（遮光膜）、５個以下である場合にＰと評価した。

【0187】

実施例及び比較例別の評価結果は、下記表２に記載した。

【0188】

評価例：遮光膜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。

【0189】

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。

【0190】

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。

【0191】

実施例１の他の一つの試験片を塩素系ガスでエッチングして、遮光膜全体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。

【0192】

実施例１のアルゴンガス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。

【0193】

評価例：薄膜別の組成の測定
実施例１及び比較例１の遮光膜内の各層の元素別の含量をＸＰＳ分析を用いて測定した。具体的には、実施例１及び比較例１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の領域をエッチングして、各層の元素別の含量を測定した。実施例１及び比較例１の測定結果は、下記表４に記載した。

【0194】

【表1】

【0195】

【表2】

【0196】

【表3】

【0197】

【表4】

【0198】

遮光パターン膜が不良であるか否かの評価において、実施例１～５はＰと評価されたのに対し、比較例１～３はＦと評価された。

【0199】

前記表３において、実施例１の各エッチング速度の測定値は、具現例で限定する範囲内に含まれるものと測定された。

【0200】

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】

【0201】

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】