KR102503790B1 - 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 - Google Patents

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조하현
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김성윤
최석영
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김수현
손성훈
정민교
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Abstract

구현예에 따른 블랭크 마스크는, 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광막을 포함한다. 차광막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 파장 193nm의 광으로 차광막의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다. 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다. 차광막 표면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하이다. 이러한 경우. 블랭크 마스크의 차광막에서 정확도가 향상된 광학 특성 측정 및 결함 검사를 실시할 수 있다.

Description

블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 {BLANK MASK AND PHOTOMASK USING THE SAME}
구현예는 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 고집적화로 인해, 반도체 디바이스의 회로 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이로 인해, 웨이퍼 표면상에 포토마스크를 이용하여 회로 패턴을 현상하는 기술인 리소그래피 기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
미세화된 회로 패턴을 현상하기 위해서는 노광 공정에서 사용되는 노광 광원의 단파장화가 요구된다. 최근 사용되는 노광 광원으로는 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등이 있다.
한편, 포토마스크에는 바이너리 마스크(Binary mask)와 위상반전 마스크(Phase shift mask) 등이 있다.
바이너리 마스크는 광투과성 기판 상에 차광층 패턴이 형성된 구성을 갖는다. 바이너리 마스크는 패턴이 형성된 면에서, 차광층을 포함하지 않은 투과부는 노광광을 투과시키고, 차광층을 포함하는 차광부는 노광광을 차단함으로써 웨이퍼 표면의 레지스트막 상에 패턴을 노광시킨다. 다만, 바이너리 마스크는 패턴이 미세화될수록 노광공정에서 투과부 가장자리에서 발생하는 빛의 회절로 인해 미세 패턴 현상에 문제가 발생할 수 있다.
위상반전 마스크로는 레벤슨형(Levenson type), 아웃트리거형(Outrigger type), 하프톤형(Half-tone type)이 있다. 그 중 하프톤형 위상반전 마스크는 광투과성 기판 상에 반투과막으로 형성된 패턴이 형성된 구성을 갖는다. 하프톤형 위상반전 마스크는 패턴이 형성된 면에서, 반투과층을 포함하지 않은 투과부는 노광광을 투과시키고, 반투과층을 포함하는 반투과부는 감쇠된 노광광을 투과시킨다. 상기 감쇠된 노광광은 투과부를 통과한 노광광과 비교하여 위상차를 갖게 된다. 이로 인해, 투과부 가장자리에서 발생하는 회절광은 반투과부를 투과한 노광광에 의해 상쇄되어 위상반전 마스크는 웨이퍼 표면에 더욱 정교한 미세 패턴을 형성할 수 있다.
국내 공개특허 제 10-2007-0060529 호 국내 등록특허 제 10-1593390 호
구현예의 목적은 차광막에 광학 특성 측정 및 결함 검사를 실시할 경우 더욱 정확한 측정값을 얻을 수 있는 블랭크 마스크 등을 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크는 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광막을 포함한다.
상기 차광막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광막의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
상기 차광막 표면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값은 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정한 광학밀도 값의 평균값이다.
상기 10회 측정은 각 회차에서 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정하되, 상기 10회의 측정에서 모두 동일한 측정점을 적용하는 측정이다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광막의 반사율을 10회 측정할 때, 측정된 반사율 값들의 표준편차가 0.032% 이하일 수 있다.
상기 측정된 반사율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.09% 이하일 수 있다.
190nm 이상 550nm 이하의 파장의 광에 대한 상기 차광막의 반사율이 15% 이상 35% 이하일 수 있다.
상기 차광막 표면의 Rku 값은 3.5 이하일 수 있다.
상기 차광막 표면의 Rp 값은 4.7nm 이하일 수 있다.
상기 차광막 표면의 Rpv 값은 8.5nm 이하일 수 있다.
상기 차광막은 제1차광층 및 상기 제1차광층 상에 배치되는 제2차광층을 포함할 수 있다.
상기 제2차광층의 천이금속 함량은 상기 제1차광층의 천이금속 함량보다 더 큰 값을 가질 수 있다.
상기 천이금속은 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 포토마스크는, 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 위치하는 차광 패턴막을 포함한다.
상기 차광 패턴막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막 상면의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
상기 차광 패턴막 상면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하이다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법은 광원, 포토마스크 및 레지스트막이 도포된 반도체 웨이퍼를 배치하는 준비단계; 상기 포토마스크를 통해 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 반도체 웨이퍼 상에 선택적으로 투과시켜 출사하는 노광단계; 및 상기 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 현상하는 현상단계;를 포함한다.
상기 포토마스크는 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광 패턴막을 포함한다.
상기 차광 패턴막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막 상면의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
상기 차광 패턴막 상면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하이다.
구현예의 블랭크 마스크 등은 차광막의 광학특성 측정 및 결함 검사를 실시할 경우, 더욱 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
도 1은 본 명세서가 개시하는 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도.
도 2는 차광막의 광학밀도 측정방법을 설명하는 개념도.
도 3은 본 명세서가 개시하는 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도.
도 4는 본 명세서가 개시하는 또 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도.
도 5는 본 명세서가 개시하는 또 다른 실시예에 따른 포토마스크를 설명하는 개념도.
이하, 구현예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예는 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 구현예의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.
본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하거나 할 수 있다는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 표면 프로파일(surface profile)은 표면에서 관찰되는 윤곽 형상을 의미한다.
Rsk 값은 ISO_4287에 근거하여 평가되는 값이다. Rsk 값은 측정 대상 표면 프로파일(surface profile)의 높이 대칭성(왜도, skewness)을 나타낸다.
Rku 값은 ISO_4287에 근거하여 평가되는 값이다. Rku 값은 측정 대상 표면 프로파일의 뾰쪽한 정도(첨도, kurtosis)를 나타낸다.
피크(peak)는 차광막 표면 프로파일에서 기준선(표면 프로파일에서 높이 평균선을 의미한다)의 상부에 위치한 부분이다.
밸리(valley)는 차광막 표면 프로파일에서 기준선 하부에 위치한 부분이다.
Rp 값은 ISO_4287에 근거하여 평가되는 값이다. Rp 값은 측정 대상 표면 프로파일 내 최대 피크 높이이다.
Rv 값은 ISO_4287에 근거하여 평가되는 값이다. Rv 값은 측정 대상 표면 프로파일 내 최대 밸리 깊이이다.
Rpv 값은 측정 대상 표면의 Rp 값과 Rv 값을 합한 값이다.
본 명세서에서 표준편차는 표본 표준편차를 의미한다.
본 명세서에서 의사결함이란 차광막 표면에 위치하고, 블랭크 마스크의 해상도 저하를 유발하지 않아 실제 결함에 해당하지는 않지만, 고감도 결함 검사 장치로 검사할 경우 결함으로 판정되는 것을 의미한다.
반도체 고집적화에 따라 반도체 웨이퍼 상에 더욱 미세화된 회로 패턴을 형성하는 것이 요구된다. 반도체 웨이퍼 상에 현상되는 패턴의 선폭이 더욱 감소하면서, 포토마스크의 해상도 저하 관련 이슈도 증가하는 추세이다.
반도체 웨이퍼 상에 미세 회로 패턴을 정교하게 현상하기 위해서는 포토마스크의 차광 패턴막이 목적하는 광학 특성을 갖도록 제어되는 것과, 차광 패턴막이 미리 설계된 패턴 형상대로 정교하게 패터닝되는 것이 요구될 수 있다.
블랭크 마스크 내 차광막을 패터닝하기 전, 스펙트로스코픽 엘립소미터(Spectroscopic ellipsometer)를 이용하여 차광막의 광학 밀도, 반사율 등을 측정하는 광학 특성 검사가 실시될 수 있고, 차광막 성막 후 및 차광 패턴막 형성 후 결함 검사가 실시될 수 있다. 광학 특성 검사 과정에서, 측정 회차에 따라 측정값이 상이하게 측정되어 차광막의 광학 밀도, 반사율 등을 정확히 특정하기에 어려움이 있을 수 있다. 또한, 결함 검사 과정에서 차광막의 표면 특성에 따라 의사결함이 다수 검출되거나 플레어(flare) 현상이 발생하여 실제 결함을 검출하는데 어려움이 발생할 수 있다.
구현예의 발명자들은 차광막의 광학밀도 등을 복수 회 측정할 경우 측정값들이 조절된 표준편차 등을 나타내고, 차광막 표면의 피크와 밸리의 비대칭성 등이 제어된 블랭크 마스크 등을 적용하여 이러한 문제를 해결할 수 있음을 확인하고 구현예를 완성하였다.
이하, 구현예를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 명세서가 개시하는 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도이다. 상기 도 1을 참조하여 구현예의 블랭크 마스크를 설명한다.
블랭크 마스크(100)는 광투과성 기판(10) 및 상기 광투과성 기판(10) 상에 위치하는 차광막(20)을 포함한다.
광투과성 기판(10)의 소재는 노광광에 대한 광투과성을 갖고 블랭크 마스크(100)에 적용될 수 있는 소재면 제한되지 않는다. 구체적으로, 광투과성 기판(10)의 파장 193nm의 노광광에 대한 투과율은 85% 이상일 수 있다. 상기 투과율은 87% 이상일 수 있다. 상기 투과율은 99.99% 이하일 수 있다. 예시적으로, 광투과성 기판(10)은 합성 쿼츠 기판이 적용될 수 있다. 이러한 경우, 광투과성 기판(10)은 상기 광투과성 기판(10)을 투과하는 광의 감쇠(attenuated)를 억제할 수 있다.
또한 광투과성 기판(10)은 평탄도 및 조도 등의 표면 특성을 조절하여 광학 왜곡 발생을 억제할 수 있다.
차광막(20)은 광투과성 기판(10)의 상면(top side) 상에 위치할 수 있다.
차광막(20)은 광투과성 기판(10)의 하면(bottom side) 측으로 입사하는 노광광을 적어도 일정 부분 차단하는 특성을 가질 수 있다. 또한, 광투과성 기판(10)과 차광막(20) 사이에 위상반전막(30) (도 3 참고)등이 위치할 경우, 차광막(20)은 상기 위상반전막(30) 등을 패턴 형상대로 식각하는 공정에서 에칭 마스크로 사용될 수 있다.
차광막(20)은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
차광막의 광학 특성
파장 193nm의 광으로 상기 차광막(20)의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
성막을 마친 차광막(20)이 목적하는 광학밀도, 반사율 등을 갖는지 측정하기 위해 스펙트로스코픽 엘립소미터를 이용하여 상기 값을 측정할 수 있다. 측정 과정에서, 동일 차광막(20)을 동일한 방법으로 복수 회 측정할 경우, 측정값들의 편차가 상당히 크게 나타날 수 있다. 이는 차광막(20) 표면에서 검사광의 난반사가 발생되어 정확한 측정을 방해하기 때문인 것으로 생각된다.
구현예는 동일한 측정방법으로 광학밀도를 복수 회 측정하여 얻은 측정값들의 표준편차 등이 조절된 차광막(20)을 적용하여, 차광막(20)의 광학밀도 값을 정확하게 측정하는 것이 용이하도록 할 수 있다.
차광막(20)의 광학밀도 값들의 표준편차 등을 측정하는 방법은 아래와 같다.
도 2는 차광막의 광학밀도 측정방법을 설명하는 개념도이다. 상기 도 2를 참조하여 구현예의 블랭크 마스크를 설명한다.
차광막(20)에서, 차광막(20) 중심에 위치하는 가로 132mm, 세로 132mm의 측정영역(da)을 특정한다. 상기 측정영역(da)을 가로 6등분, 세로 6등분하여 형성되는 총 36개의 섹터(ds)를 특정한다. 상기 각 섹터(ds)의 총 49개의 꼭지점을 측정점(dp)으로 특정하여, 상기 측정점(dp)에서 투과율 값을 측정한다. 상기 투과율 값으로부터 아래 식 1의 광학밀도를 산출한다.
[식 1]
Figure 112021115037385-pat00001
상기 측정점(dp) 별 광학밀도 값들의 평균값을 산출하여, 그 산출된 값을 차광막(20)의 광학밀도 값으로 한다.
광학밀도 값들의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 산출하기 위해, 차광막(20)의 광학밀도를 총 10회 측정한다. 차광막(20)의 광학밀도를 10회 측정하는 과정은 모두 동일한 측정점(dp)에서 동일한 측정 조건으로 실시한다.
광학밀도는 스펙트로스코픽 엘립소미터를 이용하여 측정할 수 있다. 검사광 파장은 193nm로 적용한다. 스펙트로스코픽 엘립소미터는 예시적으로 나노뷰 사의 MG-Pro를 사용할 수 있다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광막(20)의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0.006 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0.0055 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0 이상일 수 있다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.025 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.02 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0 이상일 수 있다.
이러한 경우, 차광막(20)의 광학밀도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.
파장 193nm의 광에 대한 차광막의 광학밀도 값은 1.5 이상 3 이하일 수 있다. 파장 193nm의 광에 대한 차광막의 광학밀도 값은 1.7 이상 2.8 이하일 수 있다. 파장 193nm의 광에 대한 차광막의 광학밀도 값은 1.8 이상 2.5 이하일 수 있다. 이러한 경우, 차광막이 위상반전막과 적층 구조를 형성할 때, 노광광을 효과적으로 차단할 수 있다.
파장 193nm의 광에 대한 차광막(20)의 투과율은 1% 이상일 수 있다. 파장 193nm의 광에 대한 차광막(20)의 투과율은 1.3% 이상일 수 있다. 파장 193nm의 광에 대한 차광막(20)의 투과율은 1.4% 이상일 수 있다. 파장 193nm의 광에 대한 차광막(20)의 투과율은 2% 이하일 수 있다. 이러한 경우, 차광막(20)은 위상반전막 상에 적층되어 노광광을 효과적으로 차단하는 것을 도울 수 있다.
파장 193nm의 광으로 차광막(20)의 투과율을 10회 측정할 때, 측정된 투과율 값들의 표준편차가 0.0018% 이하일 수 있다. 상기 측정된 투과율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값이 0.0055% 이하일 수 있다.
상기 투과율 값들의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 측정하는 방법은 앞에서 설명한 광학밀도들의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 측정하는 방법과 동일하다.
파장 193nm의 광으로 차광막(20)의 투과율을 10회 측정할 때, 측정된 투과율 값들의 표준편차가 0.0018% 이하일 수 있다. 상기 표준편차가 0.0015% 이하일 수 있다. 상기 표준편차가 0.001% 이하일 수 있다. 상기 표준편차가 0% 이상일 수 있다.
파장 193nm의 광으로 차광막(20)의 투과율을 10회 측정할 때, 측정된 투과율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.0055% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.0045% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.0035% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0% 이상일 수 있다.
이러한 경우, 스펙트로스코픽 엘립소미터를 이용하여 차광막(20)으로부터 정확한 투과율을 측정하는 것이 용이할 수 있다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광막(20)의 반사율을 10회 측정할 때, 측정된 반사율 값들의 표준편차가 0.032% 이하이다.
상기 측정된 반사율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.09% 이하이다.
반사율 값들을 측정하는 방법은 앞에서 설명한 광학밀도 값들을 측정하는 방법과 동일하다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광막(20)의 반사율을 10회 측정할 때, 측정된 반사율 값들의 표준편차가 0.032% 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0.03% 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0.028% 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 0% 이상일 수 있다.
상기 측정된 반사율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.09% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.0855% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.083% 이하일 수 있다. 상기 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0% 이상일 수 있다.
이러한 경우, 차광막(20) 표면으로부터 더욱 정확한 반사율 값을 측정할 수 있다.
190nm 이상 550nm 이하의 파장의 광에 대한 차광막(20)의 반사율이 15% 이상 35% 이하일 수 있다.
차광막(20) 표면을 결함 검사하는 과정에서, 검사광이 차광막(20) 표면에 입사되어 차광막(20) 표면에서 반사광을 형성한다. 결함검사기는 상기 반사광을 분석하여 결함 여부를 판정할 수 있다. 구현예는 결함 검사기의 검사광 파장 범위에서 차광막(20) 표면의 반사율을 구현예에서 미리 설정한 범위 내로 제어할 수 있다. 이를 통해, 결함 검사 과정에서 반사광의 광 강도로 인해 결함 검사기의 정확도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
차광막(20)의 반사율은 스펙트로스코픽 엘립소미터를 통해 측정한다. 차광막(20)의 반사율은 예시적으로 나노뷰 사의 MG-Pro 모델을 이용하여 측정할 수 있다.
190nm 이상 550nm 이하의 파장의 광에 대한 차광막(20)의 반사율이 15% 이상 35% 이하일 수 있다. 상기 반사율이 17% 이상 30% 이하일 수 있다. 상기 반사율이 20% 이상 28% 이하일 수 있다. 이러한 경우, 차광막(20) 표면의 결함 검사의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
차광막의 표면 조도 관련 특성
차광막(20) 표면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하일 수 있다.
차광막(20)의 표면 조도 특성에 따라 측정 회차별 차광막(20)의 광학 특성 측정값이 변동될 수 있다. 검사광이 차광막(20) 표면에서 반사 및 투과되는 과정에서 차광막(20) 표면에 분포된 피크들은 검사광의 난반사를 유발할 수 있다. 이는 광학 특성 측정값의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.
검사광의 난반사 현상을 억제하기 위해, 차광막(20)의 표면 거칠기를 단순히 낮추는 방법을 고려할 수 있다. 다만, 이러한 경우, 차광막(20) 표면의 결함 검출 과정에서 검사기 렌즈에 과도한 세기의 반사광이 입사하는 플레어(flare) 현상이 발생할 수 있다. 플레어 현상은 측정된 차광막 표면 이미지의 왜곡을 유발하여 차광막(20)의 실제 결함 검출을 어렵게 할 수 있다.
구현예는 차광막(20)의 조성, 층 구조, 표면 처리 공정 조건 등을 제어할 수 있다. 이와 동시에, 차광막(20) 표면 프로파일, 특히 피크와 밸리의 비대칭성을 구현예에서 미리 설정한 범위 내로 제어할 수 있다. 이를 통해, 광학 특성 값 측정 시 더욱 정확한 측정값을 얻는데 유리하도록 반사광 경로를 제어할 수 있다. 또한, 결함 검출 과정에서, 차광막 표면 이미지의 왜곡이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rsk 값을 측정하는 방법은 아래와 같다.
Rsk 값은 차광막(20) 표면의 중심부(중앙부)에 위치한 가로 1㎛, 세로 1㎛인 영역에서 측정한다. 2차원 조도측정기를 이용하여 상기 영역에서 스캔 속도를 0.5Hz로 설정하여 Non-contact mode에서 Rsk 값을 측정한다. 예시적으로, 탐침으로 Park System 사의 Cantilever 모델인 PPP-NCHR을 적용한 Park System 사의 XE-150 모델을 적용하여 Rsk 값을 측정할 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -1 이상일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.9 이상일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.88 이상일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.8 이상일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.7 이상일 수 있다. 상기 Rsk 값은 0 이하일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.15 이하일 수 있다. 상기 Rsk 값은 -0.2 이하일 수 있다. 이러한 경우, 차광막(20)의 표면에서 검사광의 난반사가 발생하는 정도를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rku 값은 3.5 이하일 수 있다.
구현예는 차광막(20) 표면에 분포하는 피크의 첨도를 제어할 수 있다. 이러한 경우, 광학특성 측정 과정에서, 피크 표면에서 검사광이 반사되어 검사광이 목적하는 광 경로에서 이탈하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 차광막(20) 표면의 반사율이 과도하게 높아지는 것을 억제하여 결함 검사의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rku 값을 측정하는 방법은 앞에서 설명한 Rsk 값을 측정하는 방법과 동일하다.
차광막(20) 표면의 Rku 값은 3.5 이하일 수 있다. 상기 Rku 값은 3.2 이하일 수 있다. 상기 Rku 값은 3 이하일 수 있다. 상기 Rku 값은 1 이상일 수 있다. 상기 Rku 값은 2 이상일 수 있다. 이러한 경우, 차광막(20) 표면에서 난반사 발생을 억제하는 것을 도울 수 있고, 차광막이 결함 검사에 적합한 반사율을 나타내도록 도울 수 있다.
구현예는 차광막(20) 표면에 위치하는 최대 피크 높이 또는 밸리 최대 깊이를 제어할 수 있다. 이를 통해, 결함 검사 과정에서, 차광막(20) 표면에서 반사된 검사광이 결함을 검출하기에 충분한 세기를 갖도록 하여 의사결함 검출 빈도를 현저하게 낮출 수 있다. 또한, 광학 특성 값 측정 시 측정값들의 편차를 감소시킬 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rp 값, Rv 값을 측정하는 방법은 앞에서 설명한 Rsk 값을 측정하는 방법과 동일하다. Rpv 값은 Rp 값과 Rv 값을 합하여 산출한다.
차광막(20) 표면의 Rp 값은 4.7nm 이하일 수 있다. 상기 Rp 값은 4.65nm 이하일 수 있다. 상기 Rp 값은 4.5nm 이하일 수 있다. 상기 Rp 값은 1nm 이상일 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rv 값은 3.9nm 이하일 수 있다. 상기 Rv 값은 3.6nm 이하일 수 있다. 상기 Rv 값은 3.5nm 이하일 수 있다. 상기 Rv 값은 1nm 이상일 수 있다.
차광막(20) 표면의 Rpv 값은 8.5nm 이하일 수 있다. 상기 Rpv 값은 8.4nm 이하일 수 있다. 상기 Rpv 값은 8.3nm 이하일 수 있다. 상기 Rpv 값은 8nm 이하일 수 있다. 상기 Rpv 값은 7.9nm 이하일 수 있다. 상기 Rpv 값은 1nm 이상일 수 있다.
이러한 경우, 차광막(20) 표면의 결함 측정 및 광학 특성 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
차광막의 층 구조 및 조성
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도이다. 상기 도 3을 참조하여 구현예를 설명한다.
차광막(20)은 제1차광층(21) 및 상기 제1차광층(21) 상에 배치되는 제2차광층(22)을 포함할 수 있다.
제2차광층(22)은 천이금속과 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 35 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 40 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 45 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 50 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 75 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 70 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 65 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 천이금속을 60 at% 이하 포함할 수 있다.
제2차광층(22)의 산소 또는 질소에 해당하는 원소의 함량은 15 at% 이상일 수 있다. 상기 함량은 20 at% 이상일 수 있다. 상기 함량은 25 at% 이상일 수 있다. 상기 함량은 55at% 이하일 수 있다. 상기 함량은 50at% 이하일 수 있다. 상기 함량은 45at% 이하일 수 있다.
제2차광층(22)은 산소를 5 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 산소를 10 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 산소를 25 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 산소를 20 at% 이하 포함할 수 있다.
제2차광층(22)은 질소를 10 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 질소를 15 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 질소를 30 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 질소를 25 at% 이하 포함할 수 있다.
제2차광층(22)은 탄소를 1 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 탄소를 3 at% 이상 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 탄소를 10 at% 이하 포함할 수 있다. 제2차광층(22)은 탄소를 8 at% 이하 포함할 수 있다.
이러한 경우, 차광막(20)이 위상반전막(30)과 함께 적층체를 형성하여 노광광을 실질적으로 차단하는 것을 도울 수 있다.
제1차광층(21)은 천이금속과, 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 20 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 25 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 30 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 55 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 50 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 천이금속을 45 at% 이하 포함할 수 있다.
제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 22 at% 이상일 수 있다. 제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 30 at% 이상일 수 있다. 제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 40 at% 이상일 수 있다. 제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 70 at% 이하일 수 있다. 제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 60 at% 이하일 수 있다. 제1차광층(21)의 산소 함량 및 질소 함량을 합한 값은 50 at% 이하일 수 있다.
제1차광층(21)은 산소를 20 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 산소를 25 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 산소를 30 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 산소를 50 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 산소를 45 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 산소를 40 at% 이하 포함할 수 있다.
제1차광층(21)은 질소를 2 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 질소를 5 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 질소를 20 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 질소를 15 at% 이하 포함할 수 있다.
제1차광층(21)은 탄소를 5 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 탄소를 10 at% 이상 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 탄소를 25 at% 이하 포함할 수 있다. 제1차광층(21)은 탄소를 20 at% 이하 포함할 수 있다.
이러한 경우, 제1차광층(21)은 차광막(20)이 우수한 소광 특성을 갖도록 도울 수 있다.
상기 천이금속은 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 천이금속은 Cr일 수 있다.
제1차광층(21)의 막 두께는 250 내지 650Å일 수 있다. 제1차광층(21)의 막 두께는 350 내지 600Å일 수 있다. 제1차광층(21)의 막 두께는 400 내지 550Å일 수 있다. 이러한 경우, 제1차광층(21)은 차광막(20)이 노광광을 효과적으로 차단하는 것을 도울 수 있다.
제2차광층(22)의 막 두께는 30 내지 200 Å일 수 있다. 제2차광층(22)의 막 두께는 30 내지 100 Å일 수 있다. 제2차광층(22)의 막 두께는 40 내지 80 Å일 수 있다. 이러한 경우, 제2차광층(22)은 차광막(20)의 소광 특성을 향상시키고, 차광막(20) 패터닝 시 형성되는 차광 패턴막의 측면 표면 프로파일을 더욱 정교하게 제어하는 것을 도울 수 있다.
제1차광층(21)의 막 두께 대비 제2차광층(22)의 막 두께 비율은 0.05 내지 0.3일 수 있다. 상기 막 두께 비율은 0.07 내지 0.25일 수 있다. 상기 막 두께 비율은 0.1 내지 0.2일 수 있다. 이러한 경우, 차광막(20)은 충분한 소광특성을 가지면서도, 차광막(20) 패터닝 시 형성되는 차광 패턴막이 수직에 가까운 측면 표면 프로파일을 형성할 수 있다.
제2차광층(22)의 천이금속 함량은 제1차광층(21)의 천이금속 함량보다 더 큰 값을 가질 수 있다.
차광막(20) 패터닝 시 형성되는 차광 패턴막의 측면 표면 프로파일을 정교하게 제어하고, 결함 검사에 적합한 반사율을 확보하기 위해, 제2차광층(22)은 제1차광층(21) 대비 천이금속 함량이 더 큰 값을 가질 수 있다. 다만, 이러한 경우 차광막(20)을 열처리함에 따라 제2차광층(22)에서 천이금속의 회복, 재결정 및 결정립 성장이 발생할 수 있다. 천이금속이 높은 함량으로 포함된 제2차광층(22)에서 결정립 성장이 제어되지 않을 경우 차광막(20)의 표면은 과도하게 성장된 천이금속 입자로 인해 열처리 전과 비교하여 변형된 윤곽을 형성할 수 있다. 이는 차광막(20)의 조도 특성 변동을 유발할 수 있고, 차광막(20)의 광학 특성 측정 및 결함 검사 정확도에 영향을 미칠 수 있다.
구현예는 제2차광층(22)의 천이금속 함량은 제1차광층(21)의 천이금속 함량보다 더 큰 값을 가지면서도 차광막(20)의 조도 특성, 열처리, 냉각 처리 및 표면 처리 등에서의 공정 조건 등을 제어할 수 있다. 이를 통해, 차광막(20)이 목적하는 광학 특성 및 식각 특성을 가지면서도, 차광막(20) 표면으로부터 더욱 정확한 광학 특성 측정값 및 결함 검사 결과를 얻을 수 있도록 할 수 있다.
기타 박막
도 4는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 설명하는 개념도이다. 상기 도 4를 참조하여 구현예의 블랭크 마스크를 설명한다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크(100)는 광투과성 기판(10), 상기 광투과성 기판(10) 상에 배치되는 위상반전막(30) 및 상기 위상반전막(30) 상에 배치되는 차광막(20)을 포함한다.
위상반전막(30)은 천이금속 및 규소를 포함한다.
차광막(20)에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
위상반전막(30)은 광투과성 기판(10)과 차광막(20) 사이에 위치할 수 있다. 위상반전막(30)은 상기 위상반전막(30)을 투과하는 노광광의 광 세기를 감쇄하고, 위상차를 조절하여 패턴 가장자리에 발생하는 회절광을 실질적으로 억제하는 박막이다.
위상반전막(30)은 파장 193nm의 광에 대한 위상차가 170 내지 190°일 수 있다. 위상반전막(30)은 파장 193nm의 광에 대한 위상차가 175 내지 185°일 수 있다. 위상반전막(30)은 파장 193nm의 광에 대한 투과율이 3 내지 10%일 수 있다. 위상반전막(30)은 파장 193nm의 광에 대한 투과율이 4 내지 8%일 수 있다. 이러한 경우, 상기 위상반전막(30)이 포함된 포토마스크의 해상도가 향상될 수 있다.
위상반전막(30)은 천이금속 및 규소를 포함할 수 있다. 위상반전막(30)은 천이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 상기 천이금속은 몰리브덴일 수 있다.
광투과성 기판(10)과 차광막(20)의 물성 및 조성 등에 대한 설명은 각각 앞에서 한 내용과 중복되므로 생략한다.
차광막(20) 상에 하드마스크(미도시)가 위치할 수 있다. 하드마스크는 차광막(20) 패턴 식각 시 에칭 마스크막 기능을 할 수 있다. 하드마스크는 규소, 질소 및 산소를 포함할 수 있다.
포토마스크
도 5는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 포토마스크를 설명하는 개념도이다. 상기 도 5를 참조하여 구현예의 포토마스크를 설명한다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 포토마스크(200)는 광투과성 기판(10) 및 상기 광투과성 기판(10)상에 배치되는 차광 패턴막(25)을 포함한다.
차광 패턴막(25)은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막(25) 상면의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차는 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
차광 패턴막(25)의 상면의 Rsk 값은 -2 이상 0.1 이하이다.
차광 패턴막(25)은 앞에서 설명한 블랭크 마스크(100)의 차광막(20)을 패터닝하여 형성할 수 있다.
차광 패턴막(25)의 광학밀도를 측정하는 방법은 앞에서 설명한 차광막(20)에서 광학밀도를 측정하는 방법과 동일하다. 다만, 측정점이 차광 패턴막(25) 상면에 위치하지 아니할 경우, 상기 측정점의 근방에 위치한 차광 패턴막(25) 상면에서 측정점의 위치를 설정한 후 광학 밀도를 측정한다.
차광 패턴막(25) 상면에서 Rsk 값을 측정하는 방법은 앞에서 설명한 차광막(20) 표면의 Rsk 값을 측정하는 방법과 동일하다. 다만, 포토마스크(200) 표면의 중심부(중앙부)에 위치한 가로 1㎛, 세로 1㎛인 영역에 차광 패턴막(25)의 상면이 위치하지 않을 경우, 상기 영역의 근방에 위치한 차광 패턴막(25) 상면에서 측정한다.
차광 패턴막(25)의 물성, 조성 및 구조 등에 대한 설명은 블랭크 마스크(100)의 차광막(20)에 대한 설명과 중복되므로 생략한다.
차광막의 제조방법
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 스퍼터링 챔버 내에 광투과성 기판 및 스퍼터링 타겟을 설치하는 준비단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 주입하고, 스퍼터링 타겟에 전력을 가하여 광투과성 기판 상에 차광막을 성막하는 성막단계;를 포함할 수 있다.
성막단계는 광투과성 기판 상에 제1차광층을 성막하는 제1차광층 성막과정; 및 상기 제1차광층 상에 제2차광층을 성막하는 제2차광층 성막과정을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 150℃ 이상 300℃이하의 분위기에서 5분 이상 30분 이하의 시간동안 열처리하는 열처리 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 상기 열처리 단계를 거친 차광막을 냉각시키는 냉각단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 냉각 단계를 거친 블랭크 마스크를 10℃ 이상 60℃ 이하의 분위기에서 안정화시키는 안정화 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크의 제조방법은, 안정화 단계를 거친 블랭크 마스크의 차광막을 표면 처리하는 표면처리 단계;를 포함할 수 있다.
표면처리 단계는 차광막 표면에 산화제 용액을 적용하는 표면 산화 처리과정을 포함할 수 있다.
표면처리 단계는 차광막 표면에 린스를 실시하는 린스 과정을 포함할 수 있다.
준비단계에서, 차광막의 조성을 고려하여 차광막을 성막 시 타겟을 선택할 수 있다. 스퍼터링 타겟은 천이금속을 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있다. 스퍼터링 타겟은 천이금속을 함유하는 일 타겟을 포함하여 2 이상의 타겟을 적용할 수 있다. 천이금속을 함유하는 타겟은 천이금속을 90 at% 이상 포함할 수 있다. 천이금속을 함유하는 타겟은 천이금속을 95 at% 이상 포함할 수 있다. 천이금속을 함유하는 타겟은 천이금속을 99 at% 포함할 수 있다.
천이금속은 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 천이금속은 Cr을 포함할 수 있다.
스퍼터링 챔버 내에 배치되는 광투과성 기판에 대해서는 앞에서 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
준비단계에서 스퍼터링 챔버 내 마그네트를 배치할 수 있다. 마그네트는 스퍼터링 타겟에서 스퍼터링이 발생하는 일 면에 대향되는 면에 배치될 수 있다.
차광막 성막단계에서, 차광막에 포함된 각 층별 성막 시 성막 공정 조건을 상이하게 적용할 수 있다. 특히, 차광막의 표면 조도 특성, 소광 특성 및 에칭 특성 등을 고려하여, 분위기 가스 조성, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력, 성막 시간 등 각종 공정 조건을 각 층별로 상이하게 적용할 수 있다.
분위기 가스는 불활성 가스, 반응성 가스 및 스퍼터링 가스를 포함할 수 있다. 불활성 가스는 성막된 박막을 구성하는 원소를 포함하지 않는 가스이다. 반응성 가스는 성막된 박막을 구성하는 원소를 포함하는 가스이다. 스퍼터링 가스는 플라즈마 분위기에서 이온화하여 타겟과 충돌하는 가스이다.
불활성 가스는 헬륨을 포함할 수 있다.
반응성 가스는 질소 원소를 포함하는 가스를 포함할 수 있다. 상기 질소 원소를 포함하는 가스는 예시적으로 N2, NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5 등일 수 있다. 반응성 가스는 산소 원소를 포함하는 가스를 포함할 수 있다. 상기 산소 원소를 포함하는 가스는 예시적으로 O2, CO2 등일 수 있다. 반응성 가스는 질소 원소를 포함하는 가스 및 산소 원소를 포함하는 가스를 포함할 수 있다. 상기 반응성 가스는 질소 원소와 산소 원소를 모두 포함하는 가스를 포함할 수 있다. 상기 질소 원소와 산소 원소를 모두 포함하는 가스는 예시적으로 NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5 등일 수 있다.
스퍼터링 가스는 Ar 가스일 수 있다.
스퍼터링 타겟에 전력을 가하는 전원은 DC 전원을 사용할 수 있고, RF 전원을 사용할 수도 있다.
제1차광층 성막과정에서, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1.5kW 이상 2.5kW 이하로 적용할 수 있다. 제1차광층 성막과정에서, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1.6 kW 이상 2kW 이하로 적용할 수 있다.
제1차광층 성막과정에서, 분위기 가스의 불활성 기체의 유량 대비 반응성 기체의 유량 비율은 1.5 이상 3 이하일 수 있다. 상기 유량 비율은 1.8 이상 2.7 이하일 수 있다. 상기 유량 비율은 2 이상 2.5 이하일 수 있다.
반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 1.5 이상 4 이하일 수 있다. 반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 2 이상 3 이하일 수 있다. 반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 2.2 이상 2.7 이하일 수 있다.
이러한 경우, 제1차광층은 차광막이 충분한 소광 특성을 갖는 것을 도울 수 있고. 제1차광층의 식각 특성을 제어하여 패터닝 후 차광막 패턴 측면 표면 프로파일이 광투과성 기판으로부터 수직에 가까운 형상을 갖도록 도울 수 있다.
제1차광층의 성막 시간은 200초 이상 300초 이하일 수 있다. 제1차광층의 성막 시간은 210초 이상 240초 이하일 수 있다. 이러한 경우, 제1차광층은 차광막이 충분한 소광 특성을 갖도록 도울 수 있다.
제1차광층 성막을 실시한 후, 5초 이상 10초 이하의 시간동안 스퍼터링 챔버에 전력 및 분위기 가스를 공급하는 것을 중단하고, 제2차광층 성막과정에서 전력 및 분위기 가스를 다시 공급할 수 있다.
제2차광층 성막과정에서, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1kW 이상 2kW 이하로 적용할 수 있다. 제2차광층 성막과정에서, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1.2kW 이상 1.7kW 이하로 적용할 수 있다.
제2차광층 성막과정에서, 분위기 가스의 불활성 기체의 유량 대비 반응성 기체의 유량 비율은 0.3 이상 0.8 이하일 수 있다. 상기 유량 비율은 0.4 이상 0.6이하일 수 있다.
제2차광층 성막과정에서, 반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 0.3 이하일 수 있다. 반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 0.1 이하일 수 있다. 반응성 기체에 포함된 질소 함량 대비 산소 함량 비율은 0.001 이상일 수 있다.
이러한 경우, 차광막의 표면 조도 특성을 구현예가 목적하는 범위 내로 제어하는데 기여할 수 있고, 차광막이 안정적인 소광 특성을 가지는데 기여할 수 있다.
제2차광층의 성막 시간은 10초 이상 30초 이하일 수 있다. 제2차광층의 성막 시간은 15초 이상 25초 이하일 수 있다. 이러한 경우, 제2차광층은 차광막에 포함되어 노광광의 투과를 억제하는데 도울 수 있다.
열처리 단계에서, 성막단계를 마친 차광막을 열처리할 수 있다. 구체적으로, 상기 차광막 성막을 마친 기판을 열처리 챔버 내에 배치한 후, 열처리를 실시할 수 있다.
차광막을 열처리하여 상기 차광막에 형성된 응력을 제거하고, 차광막의 치밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 차광막에 열처리가 적용되면, 차광막에 포함된 천이금속은 회복(recovery) 및 재결정(recrystallization)을 거치게 되고, 차광막에 형성된 응력은 효과적으로 제거될 수 있다. 다만, 열처리 단계에서, 열처리 온도 및 시간 등의 공정 조건이 제어되지 않을 경우, 차광막에 결정립 성장(grain growth)이 발생하고, 크기가 제어되지 않은 천이금속으로 구성된 결정립으로 인해 차광막 표면 프로파일이 열처리 전에 비해 상당히 변형될 수 있다. 이는 차광막의 표면 조도 특성에 영향을 미칠 수 있고, 차광막 표면의 광학 특성 및 결함 측정 과정에서 문제를 발생시킬 수 있다.
구현예는 열처리 단계에서 열처리 시간 및 온도를 제어하고, 아래에서 상술할 냉각단계에서 냉각 속도, 냉각 시간, 냉각 시 분위기 가스 등을 제어하여 차광막에 형성된 내부 응력을 효과적으로 제거하면서 차광막 표면이 구현예에서 미리 설정한 조도 특성을 갖도록 하고, 차광막으로부터 정확한 광학특성 측정값 및 결함 검사를 얻는 것을 도울 수 있다.
열처리 단계는 160 내지 300℃에서 실시될 수 있다. 열처리 단계는 180 내지 280℃에서 실시될 수 있다.
열처리 단계는 5 내지 30분간 실시될 수 있다. 열처리 단계는 10 내지 20분간 실시될 수 있다.
이러한 경우, 차광막에 형성된 내부 응력을 효과적으로 제거할 수 있고, 열처리에 따른 천이금속 입자의 과도한 성장을 억제하는데 도울 수 있다.
냉각 단계에서, 열처리를 마친 차광막을 냉각할 수 있다. 열처리 단계를 마친 블랭크 마스크의 기판 측에, 구현예에서 미리 설정한 냉각 온도로 조절된 냉각 플레이트를 배치하여 블랭크 마스크를 냉각시킬 수 있다. 냉각단계에서, 블랭크 마스크와 냉각 플레이트간 간격을 조절하고, 분위기 가스를 도입하는 등의 공정 조건을 적용하여 블랭크 마스크의 냉각 속도를 제어할 수 있다.
블랭크 마스크는 열처리 단계를 마친 후 2분 내에 냉각 단계를 적용할 수 있다. 이러한 경우, 차광막 내 잔열에 의한 천이금속 입자의 성장을 효과적으로 막을 수 있다.
냉각 플레이트에 조절된 길이를 갖는 핀을 각 모서리에 설치하고, 상기 핀 위에 기판이 냉각 플레이트를 향하도록 블랭크 마스크를 배치하여 블랭크 마스크의 냉각속도를 제어할 수 있다.
냉각 플레이트에 의한 냉각방법에 더하여, 냉각단계가 진행되는 공간에 비활성 가스를 주입하여 블랭크 마스크를 냉각시킬 수 있다. 이러한 경우, 냉각 플레이트에 의한 냉각 효율이 다소 떨어지는 블랭크 마스크의 차광면 측의 잔열을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
비활성 기체는 예시적으로 헬륨일 수 있다.
냉각단계에서, 냉각 플레이트에 적용된 냉각 온도는 10 내지 30℃일 수 있다. 상기 냉각 온도는 15 내지 25℃일 수 있다.
냉각단계에서, 블랭크 마스크와 냉각 플레이트간 이격 거리는 0.01 내지 30mm일 수 있다. 상기 이격 거리는 0.05 내지 5mm일 수 있다. 상기 이격 거리는 0.1 내지 2mm일 수 있다.
냉각단계에서, 블랭크 마스크의 냉각 속도는 30 내지 80℃/min일 수 있다. 상기 냉각속도는 35 내지 75℃/min일 수 있다. 상기 냉각속도는 40 내지 70℃/min일 수 있다.
이러한 경우, 열처리 후 차광막에 남아있는 열에 의한 천이금속의 결정립 성장을 억제하여 차광막 표면이 구현예에서 미리 설정한 범위 내의 표면 조도 특성을 갖는 것을 도울 수 있다.
안정화 단계에서, 냉각 단계를 거친 블랭크 마스크를 안정화시킬 수 있다. 이를 통해, 급격한 온도 변화로 인한 블랭크 마스크의 손상을 방지할 수 있다.
냉각 단계를 거친 블랭크 마스크를 안정화시키는 방법은 다양할 수 있다. 일 예로서, 냉각 단계를 거친 블랭크 마스크를 냉각 플레이트로부터 분리한 후 상온의 대기 중에 소정 시간 방치할 수 있다. 다른 일 예로서, 냉각 단계를 거친 블랭크 마스크를 냉각 플레이트로부터 분리한 후 15℃ 이상 30℃ 이하의 분위기에서 30분 이상 200분 이하의 시간동안 안정화시킬 수 있다. 이 때, 블랭크 마스크를 20rpm 이상 50rpm 이하의 속도로 회전시킬 수 있다. 또 다른 일 예로서, 냉각 단계를 거친 블랭크 마스크에 블랭크 마스크와 반응하지 않는 기체를 5L/min 이상 10L/min 이하의 유량으로 1분 이상 5분 이하의 시간동안 분사시킬 수 있다. 이 때, 블랭크 마스크와 반응하지 않는 기체는 20℃ 이상 40℃ 이하의 온도를 가질 수 있다.
표면처리 단계에서, 차광막 표면에 산화제 용액을 분사하여 차광막을 표면처리할 수 있다. 산화제 용액은 차광막을 비롯한 금속막을 산화시킬 수 있을 정도의 반응성을 갖는 용액이다. 산화제 용액을 차광막 표면에 분사하면, 산화제 용액은 차광막 표면과 반응하여 차광막 표면이 구현예가 목적하는 조도 특성을 갖도록 도울 수 있다. 특히, 산화제 용액의 조성, 유량, 분사 방법 등을 제어하여 차광막 표면에 위치하는 피크의 형상, 크기 및 분포 등을 구현예에서 미리 설정한 범위 내로 조절할 수 있다.
이하, 표면처리 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
표면처리 단계는 제1린스과정, 표면 산화 처리과정 및 제2린스과정을 포함할 수 있다.
표면처리 단계에서, 표면 산화 처리과정을 실시하기 전 차광막 표면에 제1린스과정을 실시할 수 있다. 구체적으로, 제1린스과정에서 블랭크 마스크를 저속 회전시키면서 차광막 표면에 탄산수를 1000ml/min 이상 1800ml/min 이하의 유량으로 분사할 수 있다. 이를 통해, 차광막 표면에 흡착된 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.
표면 산화 처리과정에서, 차광막 표면에 산화제 용액을 분사할 수 있다.
산화제 용액은 금속막에 대한 산화력이 있는 용액이라면 제한되지 않는다. 예시적으로, 산화제 용액은 수소수, SC-1 용액 중 적어도 어느 하나를 적용할 수 있다.
산화제 용액으로 SC-1 용액을 적용할 경우, SC-1 용액 내 암모니아수(NH4OH) 함량은 0.02부피% 이상일 수 있다. 상기 암모니아수 함량은 0.05부피% 이상일 수 있다. 상기 암모니아수 함량은 0.1부피% 이상일 수 있다. 상기 암모니아수 함량은 2부피% 미만일 수 있다. 산화제 용액으로 SC-1 용액을 적용할 경우, SC-1 용액 내 과산화수소(H2O2) 함량은 1부피% 이하일 수 있다. 상기 과산화수소 함량은 0.5부피% 이하일 수 있다. 상기 과산화수소 함량은 0.1부피% 이하일 수 있다. 상기 과산화수소 함량은 0.01부피% 이상일 수 있다. 상기 과산화수소 함량은 0.05부피% 이상일 수 있다.
상기 SC-1 용액의 전기전도도는 1000 μS/cm 이상일 수 있다. 상기 SC-1 용액의 전기전도도는 1500 μS/cm 이상일 수 있다. 상기 SC-1 용액의 전기전도도는 3000 μS/cm 이하일 수 있다. 상기 SC-1 용액의 전기전도도는 2500 μS/cm 이상일 수 있다.
이러한 경우, 차광막 표면 내 위치하는 피크 및 밸리의 비대칭성 및 형상 등을 제어하여, 광학 특성 측정 시 검사광의 난반사 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
산화제 용액은 총 500ml/min 이상 4000ml/min 이하의 유량으로 분사될 수 있다. 산화제 용액은 총 700ml/min 이상 3000ml/min 이하의 유량으로 분사될 수 있다. 산화제 용액은 총 1000ml/min 이상 2000ml/min 이하의 유량으로 분사될 수 있다.
산화제 용액으로 서로 다른 2 이상의 용액이 적용되는 경우, 각 용액은 동시에 분사될 수 있다. 산화제 용액으로 서로 다른 2 이상의 용액이 적용되는 경우, 각 용액은 순차적으로 분사될 수 있다.
산화제 용액은 100초 이상 2000초 이하의 시간동안 분사될 수 있다. 산화제 용액은 200초 이상 1500초 이하의 시간동안 분사될 수 있다. 산화제 용액은 300초 이상 1000초 이하의 시간동안 분사될 수 있다. 산화제 용액은 400초 이상 700초 이하의 시간동안 분사될 수 있다.
이러한 경우, 차광막 표면 조도 제어를 효율적으로 실시할 수 있다.
산화제 용액은 단일 종류의 용액을 적용할 수 있고, 2 이상의 용액을 적용할 수 있다. 산화제 용액으로 2 이상의 용액을 적용할 경우, 각 용액들은 별도의 노즐을 이용하여 차광막 표면에 분사될 수 있다.
산화제 용액으로 2 이상의 용액을 적용할 경우, 각 용액별 분사 시간은 서로 동일할 수 있다. 각 용액별 분사 시간은 서로 다를 수 있다.
차광막의 전 영역에 고른 유량으로 산화제 용액을 분사하기 위해, 분사 과정 중 차광막 영역 내에서 분사 노즐의 위치를 이동시키면서 산화제 용액을 분사시킬 수 있다.
표면 산화 처리과정을 마친 후, 제2린스과정을 실시할 수 있다. 구체적으로, 제2린스과정에서 블랭크 마스크를 저속 회전시키면서 차광막 표면에 탄산수를 1000ml/min 이상 1800ml/min 이하의 유량으로 분사할 수 있다. 이를 통해, 차광막 표면에 잔류하는 산화제 용액을 효과적으로 제거할 수 있다.
반도체 소자 제조방법
본 명세서의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법은 광원, 포토마스크 및 레지스트막이 도포된 반도체 웨이퍼를 배치하는 준비단계, 상기 포토마스크를 통해 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 반도체 웨이퍼 상에 선택적으로 투과시켜 출사하는 노광단계 및 상기 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 현상하는 현상단계를 포함한다.
포토마스크는 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광 패턴막을 포함한다.
차광 패턴막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막 상면의 광학밀도를 10회 측정할 대, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.009 이하이다.
상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.03 미만이다.
차광 패턴막 상면의 Rsk 값이 -2 이상 0.1 이하이다.
준비단계에서, 광원은 단파장의 노광광을 발생시킬 수 있는 장치이다. 노광광은 파장 200nm 이하의 광일 수 있다. 노광광은 파장 193nm인 ArF 광일 수 있다.
포토마스크와 반도체 웨이퍼 사이에 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 렌즈는 포토마스크 상의 회로 패턴 형상을 축소하여 반도체 웨이퍼 상에 전사하는 기능을 갖는다. 렌즈는 ArF 반도체 웨이퍼 노광공정에 일반적으로 적용될 수 있는 것이면 한정되지 않는다. 예시적으로 상기 렌즈는 불화칼슘(CaF2)으로 구성된 렌즈를 적용할 수 있다.
노광단계에서, 포토마스크를 통해 반도체 웨이퍼 상에 노광광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 이러한 경우, 레지스트막 중 노광광이 입사된 부분에서 화학적 변성이 발생할 수 있다.
현상단계에서, 노광단계를 마친 반도체 웨이퍼를 현상 용액 처리하여 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 현상할 수 있다. 도포된 레지스트막이 포지티브 레지스트(positive resist)일 경우, 레지스트막 중 노광광이 입사된 부분이 현상용액에 의해 용해될 수 있다. 도포된 레지스트막이 네가티브 레지스트(negative resist)일 경우, 레지스트막 중 노광광이 입사되지 않은 부분이 현상용액에 의해 용해될 수 있다. 현상용액 처리에 의해 레지스트막은 레지스트 패턴으로 형성된다. 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성할 수 있다.
포토마스크에 대한 설명은 앞의 내용과 중복되므로 생략한다.
이하, 구체적인 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
제조예: 차광막의 성막
실시예 1: DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 광투과성 기판을 배치하였다. T/S 거리가 255mm, 기판과 타겟간 각도가 25도를 형성하도록 크롬 타겟을 챔버 내에 배치하였다.
이후 Ar 21 부피%, N2 11 부피%, CO2 32 부피%, He 36 부피%가 혼합된 분위기 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1.85kW으로 적용하여, 250초간 스퍼터링 공정을 실시하여 제1차광층을 성막하였다.
제1차광층 성막을 마친 후, 제1차광층 상에 Ar 57 부피%, N2 43 부피%가 혼합된 분위기 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 타겟에 가하는 전력을 1.5kW으로 적용하여, 25초간 스퍼터링 공정을 실시하여 제2차광층을 성막한 블랭크 마스크 시편을 제조하였다.
제2차광층 성막을 마친 시편을 열처리 챔버 내에 배치하고, 200℃의 분위기 온도에서 15분동안 열처리를 실시하였다.
열처리를 거친 시편의 기판 측에 냉각 온도가 23℃로 적용된 냉각 플레이트를 설치하였다. 시편의 차광막 표면에서 측정한 냉각 속도가 45℃/min이 되도록 시편의 기판과 냉각 플레이트간 이격 거리를 조정한 후, 5분간 냉각 단계를 실시하였다.
냉각 처리를 마친 후, 시편을 20℃ 이상 25℃ 이하의 분위기에서 대기 중에 보관하는 방식으로 120분간 안정화시켰다.
안정화를 마친 시편의 차광막에 제1린스과정을 실시하였다. 구체적으로, 저속 회전시키면서 시편의 차광막 표면에 1000ml/min 이상 1800ml/min 이하의 유량이 적용된 탄산수를 80초간 분사하여 린스를 실시하였다.
제1린스과정을 마친 후, 시편의 차광막 표면에 표면 산화 처리과정을 실시하였다. 구체적으로, 상기 차광막 표면에 산화제 용액으로 500ml/min 이상 1000ml/min 이하의 유량이 적용된 SC-1 용액 및 500ml/min 이상 1500ml/min 이하의 유량이 적용된 수소수를 504초간 동시에 분사하였다. 이후 500ml/min 이상 1500ml/min 이하의 유량이 적용된 수소수를 단독으로 160초동안 차광막 표면에 분사하였다.
상기 SC-1 용액은 암모니아수(NH4OH) 함량이 0.1부피%이고, 과산화수소(H2O2) 함량이 0.08부피%이다.
SC-1 용액 및 수소수를 분사하는 과정에서 분사 노즐을 시편의 차광막 영역 내에서 대각선 방향으로 반복적으로 이동시키면서 분사를 실시하였다.
이후, 시편을 저속 회전시키면서 1000ml/min 이상 1800ml/min 이하의 유량이 적용된 탄산수를 88초동안 시편의 차광막 표면에 분사하여 제2린스과정을 실시하였다.
실시예 2: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, SC-1 용액 내 암모니아수(NH4OH) 함량을 0.15부피%로 적용하였다.
실시예 3: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, SC-1 용액 내 암모니아수(NH4OH) 함량을 0.05부피%로 적용하였다.
실시예 4: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, SC-1 용액 내 암모니아수(NH4OH) 함량을 0.5부피%로 적용하였다.
실시예 5: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, SC-1 용액 내 암모니아수 함량을 0.07부피%로 적용하였다.
비교예 1: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 안정화 처리 이후 제1린스과정, 표면 산화 처리과정 및 제2린스과정을 적용하지 아니하였다.
비교예 2: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, 산화제 용액 대신 1000ml/min 이상 2500ml/min 이하의 유량이 적용된 탄산수를 분사하였다.
비교예 3: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 표면 산화 처리과정에서, SC-1 용액 내 암모니아수 함량을 2부피%로 적용하였다.
비교예 4: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 열처리 과정에서 열처리 온도를 150℃로 적용하였고, 냉각 과정에서 냉각 온도를 27℃로 적용하였다.
비교예 5: 실시예 1과 동일한 조건으로 블랭크 마스크 시편을 제조하였다. 다만, 안정화 과정을 20분간 실시하였다.
실시예 및 비교예별 공정 조건에 대해 아래 표 1에 기재하였다.
평가예: 광학특성 편차 평가
실시예 및 비교예별 시편의 차광막 표면에서, 차광막 중심에 위치하는 가로 132mm, 세로 132mm의 측정영역을 특정하였다. 상기 측정영역을 가로 6등분, 세로 6등분하여 형성되는 총 36개의 섹터를 특정하였다. 상기 각 섹터의 총 49개의 꼭지점을 측정점으로 특정하여, 상기 측정점에서 스펙트로스코픽 엘립소미터(spectroscopic ellipsometer)를 이용하여 투과율 값을 측정하고, 상기 투과율 값으로부터 식 1의 광학밀도를 산출하였다. 상기 측정점 별 광학밀도 값의 평균값을 산출하여, 그 값을 각각 차광막의 광학밀도 값으로 하였다.
광학밀도 값들의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 산출하기 위해, 차광막의 광학밀도를 총 10회 측정하였다. 차광막의 광학밀도를 10회 측정하는 과정은 모두 동일한 측정점에서 동일한 측정 조건으로 실시하였다.
스펙트로스코픽 엘립소미터는 나노뷰 사의 MG-Pro를 사용하였고, 검사광 파장은 193nm를 적용하였다.
광학밀도 값들의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 산출하는 방법과 동일한 방법으로, 투과율 및 반사율의 표준편차 및 최대값에서 최소값을 뺀 값을 산출하였다.
실시예 및 비교예별 측정값은 아래 표 2에 기재하였다.
평가예: 표면 조도 평가
실시예 및 비교예별 차광막 표면의 Rsk, Rku, Rp, Rv 값을 ISO_4287에 준거하여 측정하였다. 상기 Rp 값 및 Rv 값을 합하여 Rpv 값을 산출하였다.
구체적으로, 차광막 중심부의 가로 1㎛, 세로 1㎛의 영역에서 탐침으로 Park System 사의 Cantilever 모델인 PPP-NCHR을 적용한 Park System 사의 XE-150 모델을 이용하여 스캔 속도 0.5Hz, Non-contact mode에서 Rsk, Rku, Rp, Rv 및 Rpv 값을 측정하였다.
실시예 및 비교예 별 측정결과는 아래 표 3에 기재하였다.
열처리 온도
(℃)		 냉각
속도
(℃/min)		 안정화
시간
(min)		 SC-1 용액 내 암모니아수 함량(부피%) SC-1 용액
유량(ml/min)		 수소수 유량(ml/min) 제1,2
린스과정
린스 실시 여부
실시예1 250 45 120 0.1 500~1000 500~1500 O
실시예2 250 45 120 0.15 500~1000 500~1500 O
실시예3 250 45 120 0.05 500~1000 500~1500 O
실시예4 250 45 120 0.5 500~1000 500~1500 O
실시예5 250 45 120 0.07 500~1000 500~1500 O
비교예1 250 45 120 - - - X
비교예2 250 45 120 - - - O
비교예3 250 45 120 2 500~1000 500~1500 O
비교예4 150 27 120 0.1 500~1000 500~1500 O
비교예5 250 45 20 0.1 500~1000 500~1500 O
표준편차 최대값에서 최소값을 뺀 값
광학밀도 투과율(%) 반사율(%) 광학밀도 투과율(%) 반사율(%)
실시예1 0.0049 0.00092 0.0245 0.016 0.0030 0.0813
실시예2 0.0050 0.00094 0.0249 0.016 0.0030 0.0814
실시예3 0.0053 0.00099 0.0272 0.017 0.0032 0.0851
실시예4 0.0052 0.00098 0.0271 0.017 0.0032 0.0849
실시예5 0.0051 0.00095 0.0254 0.016 0.0031 0.0827
비교예1 0.0101 0.00190 0.0400 0.033 0.0061 0.1271
비교예2 0.0093 0.00182 0.0328 0.030 0.0058 0.0994
비교예3 0.0103 0.00195 0.0422 0.033 0.0062 0.1273
비교예4 0.0101 0.00192 0.0417 0.034 0.0061 0.1296
비교예5 0.0099 0.00189 0.0387 0.032 0.0060 0.1198
Rsk Rku Rp(nm) Rv(nm) Rpv(nm)
실시예1 -0.876 2.715 4.289 3.072 7.361
실시예2 -0.708 2.837 4.694 3.144 7.838
실시예3 -0.205 2.962 4.630 3.590 8.220
실시예4 -0.318 3.199 4.450 3.896 8.346
실시예5 -0.686 2.849 4.452 3.466 7.918
비교예1 0.599 4.176 4.816 3.751 8.567
비교예2 0.278 3.663 4.694 3.844 8.538
비교예3 0.399 4.048 5.894 3.023 8.917
비교예4 0.457 3.894 4.791 3.854 8.645
비교예5 0.294 3.514 4.743 3.789 8.532
상기 표 2에서, 실시예 1 내지 5의 광학밀도 표준편차는 0.009 이하로 측정된 반면, 비교예 1 내지 5의 광학밀도 표준편차는 0.009 초과로 측정되었다.
실시예 1 내지 5의 반사율 표준편차는 0.032% 이하로 측정된 반면, 비교예 1 내지 5의 반사율 표준편차는 0.032% 초과로 측정되었다.
실시예 1 내지 5의 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.02 이하로 측정된 반면, 비교예 1 내지 5는 0.03 초과로 측정되었다.
실시예 1 내지 5의 반사율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.09% 이하인 반면, 비교예 1 내지 5는 0.09% 초과로 측정되었다.
100: 블랭크 마스크
10: 광투과성 기판
20: 차광막
21: 제1차광층
22: 제2차광층
30: 위상반전막
200: 포토마스크
25: 차광 패턴막
da: 측정영역
dp: 측정점
ds: 섹터

Claims (11)

  1. 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광막을 포함하고,
    상기 차광막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    파장 193nm의 광으로 상기 차광막의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.0049 이상 0.009 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.016 이상 0.03 미만이고,
    상기 차광막 표면의 Rsk 값은 -2 이상 -0.205 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값은 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정한 광학밀도 값의 평균값이고,
    상기 10회 측정은 각 회차에서 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정하되, 상기 10회의 측정에서 모두 동일한 측정점을 적용하는 측정인, 블랭크 마스크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    파장 193nm의 광으로 상기 차광막의 반사율을 10회 측정할 때, 측정된 반사율 값들의 표준편차가 0.0245% 이상 0.032% 이하이고,
    상기 측정된 반사율 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.0813% 이상 0.09% 이하이고,
    상기 측정된 반사율 값은 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정한 반사율 값의 평균값이고,
    상기 10회 측정은 각 회차에서 상기 차광막의 표면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정하되, 상기 10회의 측정에서 모두 동일한 측정점을 적용하는 측정인, 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    190nm 이상 550nm 이하의 파장의 광에 대한 상기 차광막의 반사율이 15% 이상 35% 이하인, 블랭크 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 표면의 Rku 값은 2.715 이상 3.5 이하인, 블랭크 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 표면의 Rp 값은 4.289nm 이상 4.7nm 이하인, 블랭크 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 표면의 Rpv 값은 7.361nm 이상 8.5nm 이하인, 블랭크 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은 제1차광층 및 상기 제1차광층 상에 배치되는 제2차광층을 포함하고,
    상기 제2차광층의 천이금속 함량은 상기 제1차광층의 천이금속 함량보다 더 큰 값을 갖는, 블랭크 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 천이금속은 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 블랭크 마스크.
  10. 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 위치하는 차광 패턴막을 포함하고,
    상기 차광 패턴막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막 상면의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.0049 이상 0.009 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.016 이상 0.03 미만이고,
    상기 차광 패턴막 상면의 Rsk 값은 -2 이상 -0.205 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값은 상기 차광 패턴막의 상면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정한 광학밀도 값의 평균값이고,
    상기 10회 측정은 각 회차에서 상기 차광 패턴막의 상면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정하되, 상기 10회의 측정에서 모두 동일한 측정점을 적용하는 측정인, 포토마스크.
  11. 광원, 포토마스크 및 레지스트막이 도포된 반도체 웨이퍼를 배치하는 준비단계; 상기 포토마스크를 통해 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 반도체 웨이퍼 상에 선택적으로 투과시켜 출사하는 노광단계; 및 상기 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 현상하는 현상단계;를 포함하고,
    상기 포토마스크는 광투과성 기판 및 상기 광투과성 기판 상에 배치되는 차광 패턴막을 포함하고,
    상기 차광 패턴막은 천이금속과, 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    파장 193nm의 광으로 상기 차광 패턴막 상면의 광학밀도를 10회 측정할 때, 측정된 광학밀도 값들의 표준편차가 0.0049 이상 0.009 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값들의 최대값에서 최소값을 뺀 값은 0.016 이상 0.03 미만이고,
    상기 차광 패턴막 상면의 Rsk 값은 -2 이상 -0.205 이하이고,
    상기 측정된 광학밀도 값은 상기 차광 패턴막의 상면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정한 광학밀도 값의 평균값이고,
    상기 10회 측정은 각 회차에서 상기 차광 패턴막의 상면에서 특정한 총 49개의 측정점에서 각각 측정하되, 상기 10회의 측정에서 모두 동일한 측정점을 적용하는 측정인, 반도체 소자 제조방법.
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