JP7329031B2 - ブランクマスク及びそれを用いたフォトマスク - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

バイナリマスクは、透明基板上に遮光膜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、遮光膜を含まない透過部は露光光を透過させ、遮光膜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、露光時に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。

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）、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、透明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。

関連先行技術としては、韓国登録特許第１０－１３６０５４０号、米国特許公開第２００４/０１１５５３７号、特開２０１８－０５４８３６号公報などがある。

具現例は、微細パターンを容易に形成することができるブランクマスクなどを提供しようとする。

一実施例に係るブランクマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜上に配置される遮光膜とを含む。

前記ブランクマスクは、一般モードのＸＲＤで分析される。

前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°である。

前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°である。

前記ブランクマスクは、下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９～１．１である。

［式１］

前記式１において、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ブランクマスクは、固定モードのＸＲＤで分析されてもよい。

前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第１ピークの２θが１５°～２５°であってもよい。

前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第２ピークの２θが１５°～２５°であってもよい。

前記ブランクマスクは、下記の式２で表されるＡＩ２値が０．９～１．１であってもよい。

［式２］

前記式２において、前記ＸＭ２は、前記第１ピークの強度値であり、前記ＸＱ２は、前記第２ピークの強度値である。

前記ブランクマスクは、下記の式３で表されるＡＩ３値が０．９～１．１であってもよい。

［式３］

前記式３において、前記ＡＭ１は、前記位相反転膜の上面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°の間である領域での面積である。

前記ＡＱ１は、前記透明基板の下面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°である領域の面積である。

前記ブランクマスクは、下記の式４で表されるＡＩ４値が０．９～１．１であってもよい。

［式４］

前記式４において、前記ＸＭ４は、前記位相反転膜の上面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記遮光膜を通じて、一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度が、２θが１５°～３０°の間で最大値を有することができる。

前記透明基板の下面を通じて、前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度が、２θが１５°～３０°の間で最大値を有することができる。

前記ブランクマスクは、下記の式５で表されるＡＩ５値が０．９～０．９７であってもよい。

［式５］

前記式５において、前記ＸＣ１は、前記遮光膜の上面で測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面で測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ブランクマスクは、下記の式６で表されるＡＩ６値が１．０５～１．４であってもよい。

［式６］

前記式６において、前記ＸＣ４は、前記遮光膜の上面で前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面で前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ブランクマスクは、ＰＥ_１が１．５ｅＶ、ＰＥ_２が３ｅＶであるとき、下記の式７によるＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８～２．１４ｅＶであってもよい。

［式７］

前記式７において、前記ＤＰＳ値は、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、前記反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値である。

前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーである。

前記ブランクマスクは、ＰＥ_１値が３．０ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが３．８～４．６４ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が７８～９８°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が－６５～－５５°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であり、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が６０～１２０°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の最大値が１０５～３００°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記Ｄｅｌ＿１値の最大値である点での光子エネルギーが４．５ｅＶ以上であってもよい。

前記位相反転膜は、位相差調整層、及び前記位相差調整層上に位置する保護層を含むことができる。

前記位相反転膜は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含むことができる。

前記位相差調整層は、窒素を４０～６０原子％含むことができる。

前記保護層は、窒素を２０～４０原子％含むことができる。

前記保護層は、厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含むことができる。

前記領域は、前記保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有することができる。

他の実施例に係るブランクマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜上に配置される遮光膜とを含む。

前記ブランクマスクは、ＰＥ_１値が３．０ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、下記の式７で表されるＤｅｌ＿１が０である点での入射光の光子エネルギーが３．８～４．６４ｅＶである。

［式７］

前記式７において、前記ＤＰＳ値は、前記ブランクマスクから前記遮光膜を除去した後、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜の表面を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値である。

前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーである。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギーが１．８～２．１４ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が７８～９８°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が－６５～－５５°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であり、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が６０～１２０°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の最大値が１０５～３００°／ｅＶであってもよい。

前記ブランクマスクは、前記Ｄｅｌ＿１値の最大値である点での光子エネルギーが４．５ｅＶ以上であってもよい。

前記ブランクマスクは、一般モードのＸＲＤで分析されてもよい。

前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、位相反転膜方向で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置することができる。

前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、前記透明基板の下面方向で反射後に測定されたＸ線強度が、２θが１５°～３０°の間で最大値を有することができる。

前記ブランクマスクは、下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９～１．１であってもよい。

［式１］

前記式１において、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ブランクマスクは、固定モードのＸＲＤで分析されてもよい。

前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第１ピークは、２θが１５°～２５°の間に位置することができる。

前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第２ピークは、２θが１５°～２５°の間に位置することができる。

前記ブランクマスクは、下記の式２で表されるＡＩ２値が０．９～１．１であってもよい。

［式２］

前記式２において、前記ＸＭ２は、前記第１ピークの強度値であり、前記ＸＱ２は、前記第２ピークの強度値である。

一実施例において、前記フォトマスクは、下記の式３で表されるＡＩ３値が０．９～１．１であってもよい。

［式３］

前記式３において、前記ＡＭ１は、前記位相反転膜の上面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°の間である領域での面積である。

前記ＡＱ１は、前記透明基板の下面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°の間である領域での面積である。

一実施例において、前記フォトマスクは、下記の式４で表されるＡＩ４値が０．９～１．１であってもよい。

［式４］

前記式４において、前記ＸＭ４は、前記位相反転膜の上面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記遮光膜を通じて、一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度が、２θが１５°～３０°の間で最大値を有することができる。

前記透明基板の下面を通じて、前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度が、２θが１５°～３０°の間で最大値を有することができる。

前記ブランクマスクは、下記の式５で表されるＡＩ５値が０．９～０．９７であってもよい。

［式５］

前記式５において、前記ＸＣ１は、前記遮光膜の上面を通じて測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面を通じて測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ブランクマスクは、下記の式６で表されるＡＩ６値が１．０５～１．４であってもよい。

［式６］

前記式６において、前記ＸＣ４は、前記遮光膜の上面側で前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面側で前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記位相反転膜は、位相差調整層、及び前記位相差調整層上に位置する保護層を含むことができる。

前記位相反転膜は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含むことができる。

前記位相差調整層は、窒素を４０～６０原子％含むことができる。

前記保護層は、窒素を２０～４０原子％含むことができる。

前記保護層は、厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含むことができる。

前記領域は、前記保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有することができる。

更に他の実施例のフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜の少なくとも一部上に配置される遮光膜とを含む。

前記フォトマスクは、一般モードのＸＲＤで分析される。

前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置する、

前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置する。

下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９～１．１である。

［式１］

前記式１において、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

更に他の実施例のフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜上に配置される遮光膜とを含む。

ＰＥ_１値が３．０ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、下記の式８で表されるＤｅｌ＿２が０である点での入射光の光子エネルギーが４．０～５．０ｅＶである。

［式８］

前記式８において、前記ｐＤＰＳ値は、前記フォトマスクから前記遮光膜を除去した後、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜の表面を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値である。

前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーである。

具現例に係るブランクマスクなどは、位相反転膜と透明基板の結晶特性の差による光学的歪みを最小化することができる。また、具現例に係るブランクマスクなどは、露光及び現像工程において光学的歪みによる工程誤差が減少することができる。

一実施例に係るブランクマスクを示した断面図である。 一般モードのＸＲＤ分析の過程を示した概略図である。 一実施例に係るブランクマスクにおいて、位相反転膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。 一実施例に係るブランクマスクにおいて、透明基板に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。 固定モードのＸＲＤ分析の過程を示した概略図である。 一実施例に係るブランクマスクにおいて、位相反転膜に固定モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。 一実施例に係るブランクマスクにおいて、透明基板に固定モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。 一実施例に係るブランクマスクにおいて、遮光膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。 他の実施例に係るブランクマスクを示した断面図である。 分光エリプソメータを用いて位相反転膜の反射光のＰ波とＳ波の位相差を測定する原理を示した概念図である。 他の実施例に係るフォトマスクを示した断面図である。 実施例４～６の光子エネルギーによるＤＰＳ値の分布を測定したグラフである。 実施例４～６の光子エネルギーによるＤｅｌ＿１値の分布を測定したグラフである。 比較例３及び４の光子エネルギーによるＤＰＳ値の分布を測定したグラフである。 比較例３及び４の光子エネルギーによるＤｅｌ＿１値の分布を測定したグラフである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本明細書において、図面は、具現例の説明のために提示され、その一部が誇張又は省略されて表現されてもよく、縮尺に従って表示されない。

本明細書において、透過部ＴＡとは、透明基板上にパターンが形成されたフォトマスクの表面において位相反転膜を実質的に含まないので露光光を透過させる領域を意味し、半透過部ＮＴＡとは、位相反転膜を実質的に含むことで、減衰された露光光を透過させる領域を意味する（図１１参照）。

半導体素子の製造過程は、半導体ウエハ上に露光パターンを形成することによって、デザインされたパターンを形成する過程を含む。具体的には、表面にレジスト層が塗布された半導体ウエハ上に、設計されたパターンを含むフォトマスクを位置させた後、光源を介して露光を行う場合、前記半導体ウエハのレジスト層は、現像溶液の処理後、設計されたパターンを形成するようになる。

半導体の高集積化に伴い、さらに微細化された回路パターンが求められる。半導体ウエハ上に微細化されたパターンを形成するためには、従来適用されている露光光よりも波長がさらに短い露光光を適用することができる。微細化されたパターンの形成のための露光光としては、例示的にＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）などがある。

回路パターンがさらに微細化されるに伴い、前記フォトマスク内に含まれてパターンを形成する膜は、向上した光学的特性を有することが要求される。

また、短波長の露光光を発生させる光源は高い出力が要求され得る。このような光源は、露光工程で半導体素子の製造装置内に含まれたフォトマスクの温度を上昇させることがある。

フォトマスク内に含まれてパターンを形成する膜は、温度の変化によって厚さ、高さなどの物理的特性が変化する特性を示すことができる。前記フォトマスク内に含まれてパターンを形成する膜は、さらに減少した熱的変動特性を有することが要求される。

フォトマスクは、ブランクマスクをパターニングして形成され得る。したがって、ブランクマスクの特性がフォトマスクの物性に影響を及ぼし得る。また、ブランクマスクの製造過程において酸化処理、熱処理などを経る場合もあるので、成膜直後のブランクマスク内の薄膜自体の特性と、完成されたブランクマスク内の薄膜の特性との間に差を示すこともある。

前記ブランクマスクに含まれた各層の光学的特性及び熱的特性が向上できるように、前記ブランクマスクに含まれた各層の結晶特性を適切に調節することができる。

具現例の発明者らは、ブランクマスクに含まれた膜の結晶特性を調節することによって、短波長の露光光を発生させる光源による温度の上昇、または各薄膜間の光学的物性の差により発生するフォトマスクの解像度の低下を実質的に抑制できることを実験的に確認し、具現例を完成した。

以下、具現例をより詳細に説明する。

図１は、一実施例に係るブランクマスクを示した断面図である。前記図１を参照して具現例を説明する。

ブランクマスク１００は、透明基板１０と、前記透明基板１０上に配置される位相反転膜２０と、前記位相反転膜２０上に配置される遮光膜３０とを含む。

透明基板１０の素材は、露光光に対する光透過性を有し、フォトマスクに適用できる素材であれば制限されない。具体的には、透明基板１０の波長２００ｎｍ以下の露光光に対する透過率は８５％以上であり得る。前記透過率は８７％以上であってもよい。透明基板１０のＡｒＦ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。例示的に、透明基板１０は合成石英基板が適用されてもよい。このような場合、透明基板１０は、前記透明基板１０を透過する光の減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）を抑制することができる。

また、透明基板１０は、平坦度、粗さなどの表面特性を調節して光学歪みの発生を減少させることができる。

位相反転膜２０は、透明基板１０の上面（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）上に位置することができる。

ブランクマスク１００内において、遮光膜３０は位相反転膜上に配置される。遮光膜３０は、位相反転膜２０をパターン形状の通りにエッチングする際に、位相反転膜２０のエッチングマスクとして用いることができる。また、遮光膜３０は、透明基板１０の背面側から入射される露光光の透過を遮断することができる。

位相反転膜の結晶特性
一実施例に係るブランクマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜の少なくとも一部上に配置される遮光膜とを含む。

ブランクマスクは、一般モードのＸＲＤで分析される。

一般モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜方向で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°である。

一般モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板方向で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°である。

下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９～１．１である。

［式１］

前記式１において、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値であり、前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

位相反転膜２０の光学特性は、位相反転膜２０を構成する元素の組成、膜の密度、膜の厚さなどの様々な要因によって決定される。したがって、半導体ウエハ上に現像されるパターンの解像度を最大限向上させるために、前記要因を考慮して位相反転膜２０を設計した後、成膜する。

一方、位相反転膜２０は、露光工程中に光源から発生する熱により温度が増加し得、前記熱により位相反転膜２０の厚さの数値、応力などが変動し得る。

熱的変動特性において、位相反転膜２０と透明基板１０は互いに異なる特性を有することができる。これは、位相反転膜２０に含まれた元素の種類、元素別の含量及び結晶構造などにおいて透明基板１０と異なるためであると考えられる。このような差は、フォトマスクの解像度の低下を誘発する一要因となり得る。具体的には、長時間の繰り返される露光工程において、透明基板１０と位相反転膜２０は、互いに異なる数値の変動及び応力の変動を示し得る。これにより、特に、透明基板１０と位相反転膜２０とが接する界面において、光経路の歪みが発生し得る。

具現例は、位相反転膜２０の結晶特性を透明基板１０にさらに類似するように制御することで、透明基板１０と位相反転膜２０との界面で発生する光学的歪みを減少させることができる。

位相反転膜２０を構成する元素の種類、元素別の含量、スパッタリング工程での磁場の強度、基板の回転速度、ターゲットに加える電圧、雰囲気ガスの組成、スパッタリング温度、後処理工程時の条件などの要素を制御して、位相反転膜２０の結晶特性を調節することができる。

特に、具現例は、スパッタリング装備を用いて位相反転膜２０を成膜する際に、スパッタリング装備にマグネットを配置し、磁場を形成して、チャンバ内のターゲットの前面にプラズマが分布するようにすることができる。磁場の分布、強度などを制御して、スパッタリング装備で形成される位相反転膜の結晶特性などを調節することができる。

図２は、一般モードのＸＲＤ分析の過程を示した概略図である。前記図２を参照して具現例を説明する。

位相反転膜及び透明基板の結晶特性は、ＸＲＤ（Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析によって分析することができる。

ＸＲＤ分析を行う前に、位相反転膜上に配置された遮光膜を除去する。位相反転膜と遮光膜との間に他の薄膜が位置する場合、前記他の薄膜も除去する。すなわち、遮光膜を除去して位相反転膜の上面が露出するようにする。薄膜を除去する方法としては、例示的にエッチングを適用することができる。

ＸＲＤ分析は一般モードで行うことができる。前記一般モードのＸＲＤ分析はθ－２θモードである。前記一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０から発生したＸ線がサンプル８０に出射され、前記サンプル８０で反射されたＸ線は、検出器７０を介して検出される。

このとき、前記Ｘ線発生器６０は、所定の入射角θで前記サンプル８０にＸ線を出射する。前記入射角θは、前記Ｘ線発生器６０から出射されたＸ線の方向と前記サンプル８０の水平面との間の角度である。また、前記Ｘ線発生器６０は、前記入射角θを変更させながら前記サンプル８０にＸ線を出射する。

検出器７０は、サンプル８０のＸ線が入射される位置を基準として、前記Ｘ線発生器６０が配置される位置と正反対側に配置される。また、検出器７０は、前記サンプル８０から反射されるＸ線のうち、所定の出射角θを有するＸ線を検出する。出射角θは、サンプル８０から反射されるＸ線の方向と前記サンプル８０の水平面との間の角度である。

また、検出器７０は、Ｘ線発生器６０のスキャン方向に対応して移動する。すなわち、検出器７０は、Ｘ線発生器６０がサンプル８０をスキャンするとき、入射角θと前記出射角θが互いに同一になるように移動する。一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０及び検出器７０は、同一平面上で、前記入射角θと前記出射角θが互いに同一になるように移動できる。また、前記Ｘ線発生器６０は、サンプル８０のＸ線が入射される位置との距離が一定になるように移動できる。また、検出器７０は、サンプル８０のＸ線が反射される位置との距離が一定になるように移動できる。すなわち、Ｘ線発生器６０及び検出器７０は、弧を描きながら移動することができる。

一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線ソース（Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ）は銅ターゲット（Ｃｕ ｔａｒｇｅｔ）であってもよい。一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線の波長は約１．５４２ｎｍであってもよい。一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線を発生させるために使用される電圧は約４５ｋＶであってもよい。一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線を発生させるために使用される電流は約２００ｍＡであってもよい。一般モードのＸＲＤ分析において、２θの測定範囲は、約１０°～約１００°であってもよい。一般モードのＸＲＤ分析は、２θを基準として約０．０５°変わる度に測定を行うことができる。一般モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０及び検出器７０のスキャン速度は約５°／ｍｉｎであってもよい。

図３は、一実施例に係るブランクマスクにおいて、位相反転膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。図４は、一実施例に係るブランクマスクにおいて、透明基板に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。前記図３及び図４を参照して具現例を説明する。

位相反転膜で一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θは１５°～３０°であってもよい。前記透明基板の背面（下面）で一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θは１５°～３０°であってもよい。

以下で、位相反転膜でＸＲＤ分析が行われるということは、位相反転膜上でブランクマスクのＸＲＤ分析が行われるということを意味し、位相反転膜方向でＸＲＤ分析が行われると表現することもある。同様に、透明基板でＸＲＤ分析が行われるということは、透明基板の下面上でＸＲＤ分析が行われるということを意味し、透明基板方向でＸＲＤ分析が行われると表現することもある。

位相反転膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θは２０°～２５°であってもよい。透明基板に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θは２０°～２５°であってもよい。

また、位相反転膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θと、透明基板に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θとの差値の絶対値が５°以下であってもよい。前記絶対値が３°以下であってもよい。前記絶対値が１°以下であってもよい。

ブランクマスクにおいて、下記式１のＡＩ１値が０．９～１．１であってもよい。

［式１］

ここで、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値であり、前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＡＩ１値は０．９５～１．０５であってもよい。前記ＡＩ１値は０．９７～１．０３であってもよい。前記ＡＩ１値は０．９８～１．０２であってもよい。前記ＡＩ１値は０．９９～１．０１であってもよい。このような場合、露光工程で長時間の温度の変化によるフォトマスクの解像度の低下を抑制することができる。

ブランクマスクにおいて、下記の式３で表されるＡＩ３値が０．９～１．１であってもよい。

［式３］

ここで、前記ＡＭ１は、前記位相反転膜の上面にＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度において２θが１５°～３０°である領域の面積であり、前記ＡＱ１は、前記透明基板の下面にＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度において２θが１５°～３０°である領域の面積である。

前記ＡＩ３値は０．９５～１．０５であってもよい。前記ＡＩ３値は０．９７～１．０３であってもよい。前記ＡＩ３値は０．９８～１．０２であってもよい。前記ＡＩ３値は０．９９～１．０１であってもよい。このような場合、透明基板と位相反転膜との結晶特性の差が減少して、パターニングされた位相反転膜の温度の変化による劣化を抑制することができる。

ブランクマスクにおいて、下記の式４で表されるＡＩ４値が０．９～１．１であってもよい。

［式４］

ここで、前記ＸＭ４は、前記位相反転膜の上面に前記ＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度であり、前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面に前記ＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。

前記ＡＩ４値は０．９５～１．０５であってもよい。前記ＡＩ４値は０．９７～１．０３であってもよい。前記ＡＩ４値は０．９８～１．０２であってもよい。前記ＡＩ４値は０．９９～１．０１であってもよい。

このような場合、透明基板と位相反転膜との熱的変動特性の差を効果的に減少させることができる。

図５は、固定モードのＸＲＤ分析の過程を示した概略図である。以下、前記図５を参照して具現例を説明する。

ＸＲＤ分析は固定モードで行うことができる。固定モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０からＸ線が発生してサンプル８０に出射され、前記サンプル８０で反射されたＸ線は、検出器７０を介して検出される。

このとき、固定モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０は、固定された入射角（例えば、１°）で前記サンプル８０にＸ線を出射する。入射角は、Ｘ線発生器６０から出射されるＸ線の方向と前記サンプル８０の水平面との間の角度である。

検出器７０は、サンプル８０のＸ線が入射される位置を基準として、前記Ｘ線発生器６０が配置される位置と正反対側に配置される。また、検出器７０は、サンプル８０から反射されるＸ線のうち、所定の出射角θを有するＸ線を検出する。出射角θは、サンプル８０から反射されるＸ線の方向と前記サンプル８０の水平面との間の角度である。

検出器７０は、様々な出射角θで出射されるＸ線を検出するように移動することができる。固定モードのＸＲＤ分析において、Ｘ線発生器６０、検出器７０及びサンプル８０で測定される部位は同一平面上に配置される。また、前記同一平面上で、検出器７０が移動できる。また、前記検出器７０は、サンプル８０でのＸ線が反射される位置との距離が一定になるように移動できる。すなわち、検出器７０は、弧を描きながら移動することができる。

固定モードのＸＲＤ分析において、前記入射角は約１°であり、前記Ｘ線ソース（Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ）は銅ターゲット（Ｃｕ ｔａｒｇｅｔ）であり、前記Ｘ線の波長は約１．５４２ｎｍであり、前記Ｘ線を発生させるために使用される電圧は約４５ｋＶであり、前記Ｘ線を発生させるために使用される電流は約２００ｍＡであり、２θの測定範囲は約１０°～約１００°であり、２θを基準として約０．０５°変わる度に測定が行われ、前記検出器７０のスキャン速度は約５°／ｍｉｎである。

図６は、一実施例に係るブランクマスクにおいて、位相反転膜に固定モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。図７は、一実施例に係るブランクマスクにおいて、透明基板に固定モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。前記図６及び図７を参照して具現例を説明する。

固定モードのＸＲＤ分析が行われるとき、位相反転膜側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第１ピークの２θが１５°～２５°であってもよい。固定モードのＸＲＤ分析が行われるとき、透明基板側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第２ピークの２θが１５°～２５°であってもよい。

前記第１ピークの２θが１７°～２３°であり、前記第２ピークの２θが１７°～２３°であってもよい。

前記第１ピークの２θが１９°～２２°であり、前記第２ピークでの２θが１９°～２２°であってもよい。

前記第１ピークの２θと前記第２ピークの２θとの差値の絶対値は５°以下であってもよい。前記絶対値は３°以下であってもよい。前記絶対値は２°以下であってもよい。

ブランクマスクは、下記の式２で表されるＡＩ２値が０．９～１．１であってもよい。

［式２］

ここで、前記ＸＭ２は、前記第１ピークの強度値であり、前記ＸＱ２は、前記第２ピークの強度値である。

前記ＡＩ２値は０．９５～１．０５であってもよい。前記ＡＩ２値は０．９７～１．０３であってもよい。前記ＡＩ２値は０．９８～１．０２であってもよい。このような場合、透明基板と位相反転膜との界面で発生し得る光学的歪みを抑制することができる。

遮光膜の結晶特性
遮光膜は、ブランクマスクに含まれる他の薄膜に比べて相対的に高い含量の金属元素を含むことができる。これにより、遮光膜は、温度の変化による厚さ方向への数値の変動が他の薄膜に比べて相対的に大きくなり得る。このような遮光膜がパターニングされて位相反転膜と共にブラインドパターンを形成する場合、パターニングされた遮光膜は、高出力の露光光源から発生する熱により形状が変形し得る。これは、半導体ウエハ上に微細なパターンを精巧に現像するのに困難をもたらしたりもする。

具現例は、ＸＲＤで測定した遮光膜と透明基板の結晶特性を制御することで、反復的にかつ長時間行われる露光工程でも遮光パターン膜の形状の変形の発生が抑制されたブランクマスクを提供することができる。

図８は、一実施例に係るブランクマスクにおいて、遮光膜に一般モードのＸＲＤ分析が行われて測定されたＸ線強度を示した概念図である。前記図８を参照して具現例を説明する。

遮光膜の上面で一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°であってもよい。透明基板の下面で一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°である。

ブランクマスクは、下記の式５で表されるＡＩ５値が０．５～０．９７であってもよい。

［式５］

ここで、前記ＸＣ１は、前記遮光膜の上面で、一般モードのＸＲＤ分析で測定されたＸ線強度の最大ピークの強度値であり、前記ＸＱ１は、透明基板の下面で、一般モードのＸＲＤ分析で測定されたＸ線強度の最大ピークの強度値である。

前記ＡＩ５値は０．７～０．９７であってもよい。前記ＡＩ５値は０．５～０．９５であってもよい。前記ＡＩ５値は０．７～０．９５であってもよい。前記ＡＩ５値は０．７～０．９３であってもよい。前記ＡＩ５値は０．９～０．９３であってもよい。このような場合、短波長の露光工程によるブラインドパターンの形状の変形を抑制することができる。

ブランクマスクは、下記の式６で表されるＡＩ６値が１．０５～１．４であってもよい。

［式６］

ここで、前記ＸＣ４は、前記遮光膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときのＸ線の強度値であり、前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、２θが４３°であるときのＸ線の強度値である。

前記ＡＩ６値は１．０６～１．４であってもよい。前記ＡＩ６値は１．０７～１．４であってもよい。前記ＡＩ６値は１．０８～１．４であってもよい。このような場合、温度の変化による遮光膜の厚さ方向への数値の変動を抑制することができる。

位相反転膜の層構造
図９は、本明細書の他の実施例に係るブランクマスクを示す概念図である。前記図９を参照して具現例を説明する。

位相反転膜２０は、位相差調整層２１と、前記位相差調整層２１上に配置される保護層２２とを含むことができる。

位相反転膜２０、位相差調整層２１及び保護層２２は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含むことができる。

位相差調整層２１は、位相反転膜２０において、遷移金属、珪素、酸素及び窒素が深さ方向に５原子％の範囲内で均等に含まれた層である。位相差調整層２１は、位相反転膜２０を透過する光の位相差及び透過率を実質的に調節することができる。

具体的に、位相差調整層２１は、透明基板１０の背面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）側から入射する露光光の位相を移動させる特性を有する。このような特性により、位相反転膜２０は、フォトマスクにおいて透過部の縁部に発生する回折光を効果的に相殺して、リソグラフィー工程時にフォトマスクの解像度がさらに向上する。

また、位相差調整層２１は、透明基板１０の背面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）側から入射する露光光を減衰させる。これを通じて、位相反転膜２０は、透過部の縁部で発生する回折光を相殺させると同時に、露光光の透過を遮断することができる。

保護層２２は、位相反転膜の表面に形成され、前記表面から深さ方向に酸素含量が連続的に減少すると同時に、窒素含量が連続的に増加する分布を有する層である。保護層２２は、フォトマスクのエッチング工程又は洗浄工程において位相反転膜２０またはパターニングされた位相反転膜にダメージが発生することを抑制することで、位相反転膜の２０の耐久性を向上させることができる。また、保護層２２は、露光工程で位相差調整層２１が露光光により酸化することを抑制することができる。

エリプソメータで測定した位相反転膜の光学特性
ブランクマスクは、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、下記の式７によるＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８ｅＶ～２．１４ｅＶであってもよい。

［式７］

前記式７において、前記ＤＰＳ値は、前記ブランクマスクから前記遮光膜を除去し、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜の表面を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、前記反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値である。

前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーである。

位相反転膜２０の光学特性を精巧に調節してフォトマスクの解像度を向上させることができる。

具体的には、位相反転膜２０の露光光に対する位相差と透過率を同時に調節することができる。位相反転膜２０の位相差及び透過率は、位相反転膜の成分、厚さなどを調節して制御することができる。位相反転膜２０の厚さと透過率、位相反転膜２０の厚さと位相差は互いに関連している特徴を有する。但し、位相差と透過率は、同時に意図する値を有するようにし難いトレードオフ（ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係を有する。

具現例は、エリプソメータで測定した位相反転膜のＰ波とＳ波との位相差の分布を制御することによって、波長２００ｎｍ以下の光に対する位相反転膜の位相差及び透過率が、具現例で予め設定した範囲内に調節されながらも、さらに薄膜化された位相反転膜２０を提供することができる。

図１０は、分光エリプソメータを用いて位相反転膜の反射光のＰ波とＳ波との位相差を測定する原理を示す概念図である。前記図１０を参照して具現例を説明する。

反射光Ｌ_ｒのＰ波（Ｐ｀）とＳ波（Ｓ｀）との位相差（△）値は、固定された入射角θで分光エリプソメータの入射光Ｌ_ｉの光子エネルギー（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）に応じて変わり得る。位相反転膜２０の入射光Ｌ_ｉの光子エネルギーに対する反射光Ｌ_ｒのＰ波（Ｐ｀）とＳ波（Ｓ｀）との位相差△を測定して、前記Ｄｅｌ＿１値を算出することができる。

位相反転膜２０を構成する元素、スパッタリング工程の条件、薄膜の厚さ、分光エリプソメータで設定した入射角などの様々な要素を制御して、Ｄｅｌ＿１値の分布を調節することができる。特に、位相反転膜２０の成膜に適用される磁場の強度を調節するなどの方法で位相反転膜２０のＤｅｌ＿１値の分布を制御することができる。

Ｄｅｌ＿１値は、分光エリプソメータを通じて測定する。例示的に、位相反転膜の反射光Ｌ_ｒのＰ波（Ｐ｀）とＳ波（Ｓ｀）との位相差△は、ナノ－ビュー社のＭＧ－ＰＲＯモデルを通じて測定することができる。

位相反転膜２０のＤｅｌ＿１値の分布の測定時に、位相反転膜２０上に位置する遮光膜を除去した後に測定する。位相反転膜２０と遮光膜との間に他の薄膜が位置する場合、前記他の膜も除去する。遮光膜及び前記他の膜を除去する方法としてはエッチング方法などがある。但し、これに限定されない。位相反転膜２０の損傷なしに位相反転膜上に位置する他の膜を除去することは技術的に困難であるので、前記エッチング過程で位相反転膜に厚さ方向に１ｎｍ以下の損傷が加えられることは許容する。

ブランクマスクは、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８ｅＶ～２．１４ｅＶであってもよい。前記光子エネルギーが１．８５ｅＶ～２．１ｅＶであってもよい。前記光子エネルギーが１．９ｅＶ～２．０５ｅＶであってもよい。このような場合、位相反転膜２０は、短波長の露光光に対して目的とする透過率及び位相差を有することができ、さらに小さい厚さを有することができる。

ブランクマスクは、ＰＥ_１値が３ｅＶであり、ＰＥ_２値が５ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが３．８～４．６４ｅＶであってもよい。

光子エネルギーの高い入射光Ｌ_ｉを測定対象に照射すると、入射光Ｌ_ｉの波長が短いことにより、入射光Ｌ_ｉは、位相反転膜２０の表面または表面から深さ方向に浅い所で反射される。光子エネルギーを高く設定した入射光Ｌ_ｉを位相反転膜２０の表面に照射して形成される反射光のＰ波とＳ波との位相差を分析する場合、位相反転膜２０の表面部の光学特性、特に保護層２２の光学特性を確認することができる。

保護層２２は、位相差調整層２１上に位置し、露光光及び洗浄溶液などから位相差調整層２１を保護する機能を行う。保護層２２の厚さが厚いほど、保護層２２が緻密な構造を有するほど、保護層２２は位相差調整層２１をさらに安定的に保護することができる。但し、保護層２２を形成する際に、位相差調整層２１の安定した保護のみを考慮して保護層２２を形成する場合、保護層２２の形成の影響により、位相反転膜２０全体の光学特性の変動が非常に大きく発生することがある。このような場合、位相反転膜２０は、当初設計された光学特性を外れる特性を有することがある。具現例は、位相反転膜２０のＰ波及びＳ波の分布特性を制御することで、位相差調整層２１が安定的に保護されながらも、保護層２２の形成前と比較して光学特性が大きく変動しない位相反転膜２０を提供することができる。

ＰＥ_１値が３ｅＶであり、ＰＥ_２値が５ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーの分布は、位相差調整層２１のアニーリング工程時に、雰囲気ガスの組成、アニーリング温度、温度上昇速度などの要素を制御して調節できる。特に、成膜された位相差調整層２１の表面にＵＶ光を処理した後、アニーリング工程時の熱処理温度、時間などを制御してＤｅｌ＿１値を制御できる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が３ｅＶであり、ＰＥ_２値が５ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが３．８ｅＶ以上であってもよい。前記光子エネルギーが４ｅＶ以上であってもよい。前記光子エネルギーが４．２ｅＶ以上であってもよい。前記光子エネルギーは４．３ｅＶ以上であってもよい。前記光子エネルギーは４．６４ｅＶ以下であってもよい。前記光子エネルギーが４．６２ｅＶ以下であってもよい。前記光子エネルギーが４．６ｅＶ以下であってもよい。このような場合、保護層２２が位相差調整層２１を十分に保護しながらも、保護層２２の形成による位相反転膜２０の光学特性の変動を一定範囲内に制御することができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であるとき、Ｄｅｌ＿１の平均値が７８°／ｅＶ～９８°／ｅＶであってもよい。

入射光の光子エネルギーが、１．５ｅＶ以上、Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうち最小値以下の範囲内の値を有する場合、入射光は、相対的に長い波長値を有する。このような入射光は、位相反転膜の内部に相対的に深く透過した後、反射されるので、光子エネルギーを前記のような範囲に設定して測定したＤｅｌ＿１の平均値は、位相反転膜２０内の位相差調整層２１の光学特性などを示す。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であるとき、Ｄｅｌ＿１値の平均値が７８～９８°／ｅＶであってもよい。前記平均値が８０～９５°／ｅＶであってもよい。前記平均値が８２～９３°／ｅＶであってもよい。このような場合、位相差調整層２１は、位相反転膜２０が比較的低い厚さを有すると共に、短波長の光に対して目的とする位相差及び透過率を有するのを助けることができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が、Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であり、ＰＥ_２値が、Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であるとき、Ｄｅｌ＿１の平均値が－６５～－５５°／ｅＶであってもよい。

入射光の光子エネルギーが、Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうち最小値以上、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうち最大値以下の範囲内の値を有する場合、このような条件を適用して測定したＤｅｌ＿１値の平均値は、位相差調整層２１と保護層２２との界面付近に位置した部分の光学特性などを反映する。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であり、ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であるとき、Ｄｅｌ＿１の平均値が－６５～－５５°／ｅＶであってもよい。前記平均値が－６２～－５６°／ｅＶであってもよい。前記平均値が－５９～－５７°／ｅＶであってもよい。このような場合、位相差調整層２１と保護膜２２との間に形成された界面が位相反転膜全体の光学特性に大きく影響を及ぼすことを抑制することができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１の平均値が６０～１２０°／ｅＶであってもよい。

ＰＥ_１値を、Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値、ＰＥ_２値を５．０ｅＶに設定して測定したＤｅｌ＿１の平均値は、保護層２２の光学特性などを反映する。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値の平均値が６０°／ｅＶ～１２０°／ｅＶであってもよい。前記平均値が７０～１１０°／ｅＶであってもよい。前記平均値が８０～１０５°／ｅＶであってもよい。このような場合、保護層２２が位相反転膜２０全体の光学特性に及ぼす影響を減少させながら、位相反転膜２０が安定した耐久性を有することができる。

ブランクマスク１００は、保護層２２を形成した後に測定した、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値と、保護層２２を形成する前に測定した、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値との差値の絶対値が０．００１～０．２ｅＶであってもよい。

位相差調整層２１上に保護層２２を形成する過程で位相差調整層２１自体の光学特性の変動が発生し得る。具体的には、制御された雰囲気圧力及び温度の条件で位相差調整層にアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）を適用する場合、位相差調整層内の残留応力、位相差調整層の表面の組成に変動が発生し得る。このような変動は、位相差調整層自体の光学特性の変動をもたらすことがある。これは、位相反転膜が具現例で目的とする光学特性から外れる特性を有するようになる原因となり得る。具現例は、保護層の形成前後の位相差調整層自体の光学特性の差値を制御して、さらに高い解像度を示すことができるブランクマスクを提供できる。

ブランクマスク１００は、保護層２２を形成した後に測定した、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値と、保護層２２を形成する前に測定した、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値との差値の絶対値が０．００１～０．２ｅＶであってもよい。前記絶対値は０．００５～０．１ｅＶであってもよい。前記絶対値は０．０１～０．００８ｅＶであってもよい。このような場合、ブランクマスク１００は、保護層２２の形成による位相差調整層２１自体の光学変動を抑制することができる。

ブランクマスク１００は、保護層２２を形成した後に測定した、ＰＥ_１値が３．０ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値と、保護層２２を形成する前に測定した、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギー値との差値の絶対値が０．０５～０．３ｅＶであってもよい。前記絶対値は０．０６～０．２５ｅＶであってもよい。前記絶対値は０．１～０．２３ｅＶであってもよい。このような場合、ブランクマスク１００は、保護層２２自体の光学特性が位相反転膜２０全体の光学特性に及ぼす影響を減少させることができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１の最大値が１０５°／ｅＶ～３００°／ｅＶであってもよい。

具現例は、ブランクマスク１００のＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるときのＤｅｌ＿１の最大値を調節することによって、位相反転膜２０が安定した耐久性を有すると共に、保護層２２の形成による位相反転膜２０全体の光学特性の変動を一定範囲以内に調節することができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１の最大値が１０５～３００°／ｅＶであってもよい。前記最大値が１２０～２００°／ｅＶであってもよい。前記最大値が１４０～１６０°／ｅＶであってもよい。このような場合、保護層２２の形成による位相反転膜２０全体の光学特性の変動を減少させながら、位相反転膜２０が優れた耐光性及び耐薬品性などを有するようにすることができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１が最大値である点での光子エネルギーが４．５ｅＶ以上であってもよい。

ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、Ｄｅｌ＿１の最大値は保護層２２の光学特性などを反映する。具現例は、Ｄｅｌ＿１の最大値である点での光子エネルギー値を調節することによって、保護層２２が安定した耐久性を有しながらも、保護層２２が位相反転膜２０全体の光学特性に及ぼす影響を減少させることができる。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１の最大値である点での光子エネルギー値は４．５ｅＶ以上であってもよい。前記Ｄｅｌ＿１の最大値である点での光子エネルギー値は４．５５ｅＶ以上であってもよい。前記Ｄｅｌ＿１の最大値である点での光子エネルギー値は５ｅＶ以下であってもよい。前記Ｄｅｌ＿１の最大値である点での光子エネルギー値は４．８ｅＶ以下であってもよい。このような場合、位相反転膜２０は、短波長に対して目的とする光学特性を示すと同時に、露光工程及び洗浄工程による光学特性の変動が抑制され得る。

ブランクマスク１００は、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１の最大値から前記Ｄｅｌ＿１の最小値を引いた値は６０～２６０°／ｅＶであってもよい。

具現例の発明者らは、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１の最大値は、位相反転膜２０の保護層２２の光学特性などを反映し、前記Ｄｅｌ＿１の最小値は、位相差調整層２１の上部の光学特性などを反映することを実験的に確認した。

保護層の形成前後に、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１の最大値及びＤｅｌ＿１の最小値は変動が発生し得る。前記Ｄｅｌ＿１の最大値から前記Ｄｅｌ＿１の最小値を引いた値が一定範囲内に制御される場合、保護層２２の形成前後の位相反転膜２０全体の光学特性の変動が許容範囲内で発生し得る。

ブランクマスクは、ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１の最大値から前記Ｄｅｌ＿１の最小値を引いた値は６０～２６０°／ｅＶであってもよい。前記Ｄｅｌ＿１の最大値から前記Ｄｅｌ＿１の最小値を引いた値は８０～２４０°／ｅＶであってもよい。前記Ｄｅｌ＿１の最大値から前記Ｄｅｌ＿１の最小値を引いた値は９０～２３０°／ｅＶであってもよい。このような場合、保護層の形成前後の位相反転膜全体の光学特性の変動は一定範囲内に制御され得る。

位相反転膜の組成
位相反転膜２０は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含むことができる。遷移金属は、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などから選択される１種以上の元素であってもよいが、これに限定されない。例示的に、前記遷移金属はモリブデンであってもよい。

位相反転膜２０は、遷移金属を１～１０原子％含むことができる。位相反転膜２０は、遷移金属を２～７原子％含むことができる。位相反転膜２０は、珪素を１５～６０原子％含むことができる。位相反転膜２０は、珪素を２５～５０原子％含むことができる。位相反転膜２０は、窒素を３０～６０原子％含むことができる。位相反転膜２０は、窒素を３５～５５原子％含むことができる。位相反転膜２０は、酸素を５～３５原子％含むことができる。位相反転膜２０は、酸素を１０～２５原子％含むことができる。このような場合、位相反転膜２０は、短波長の露光光、具体的に２００ｎｍ以下の波長を有する光を用いたリソグラフィー工程に適した光学特性を有することができる。

位相反転膜２０は、前記言及された元素以外に他の元素をさらに含むことができる。例示的に、位相反転膜２０はアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などを含むことができる。

位相反転膜２０は、厚さ方向に元素別の含量が異なり得る。

位相差調整層２１及び保護層２２の深さ方向に形成された元素別の含量分布は、位相反転膜２０のデプスプロファイル（ｄｅｐｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ）を測定して確認できる。位相反転膜２０のデプスプロファイルは、例示的に、サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－ａｌｐｈａモデルを用いて測定できる。

位相差調整層２１及び保護層２２は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素などの元素別の含量が互いに異なり得る。

位相差調整層２１は、遷移金属を３～１０原子％含むことができる。位相差調整層２１は、遷移金属を４～８原子％含むことができる。位相差調整層２１は、珪素を２０～５０原子％含むことができる。位相差調整層２１は、珪素を３０～４０原子％含むことができる。位相差調整層２１は、酸素を２～１０原子％含むことができる。位相差調整層２１は、酸素を３～８原子％含むことができる。位相差調整層２１は、窒素を４０～６０原子％含むことができる。位相差調整層２１は、窒素を４５～５５原子％含むことができる。このような場合、露光光として、短波長の露光光、具体的に波長２００ｎｍ以下の光を適用する場合、ブランクマスクは、優れたパターン解像度を有することができる。

保護層２２は、酸素を多く含むほど、露光光及び洗浄溶液などから位相差調整層２１を安定的に保護することができる。但し、このような保護層２２は、保護層２２の形成前後に発生する位相反転膜２０全体の光学特性の変動にさらに大きな影響を及ぼし得る。したがって、保護層２２内の酸素及び窒素の含量分布を制御することによって、位相反転膜２０が十分な耐光性及び耐薬品性を有すると共に、具現例で目的とする光学特性を有するようにすることができる。

保護層２２は、窒素を２０～４０原子％含むことができる。保護層２２は、窒素を２５～３５原子％含むことができる。保護層２２は、酸素を１０～５０原子％含むことができる。保護層２２は、酸素を２０～４０原子％含むことができる。保護層２２は、珪素を１０～５０原子％含むことができる。保護層２２は、珪素を２０～４０原子％含むことができる。保護層２２は、遷移金属を０．５～５原子％含むことができる。保護層２２は、遷移金属を１～３原子％含むことができる。このような場合、保護層２２は位相差調整層２１の変質を十分に抑制することができる。

保護層２２は、厚さ方向に酸素含量（原子％）に対する窒素含量（原子％）が１以上である領域を含むことができる。前記領域は、保護層２２全体の厚さに対して４０～６０％の厚さを有することができる。前記領域は、保護層２２全体の厚さに対して４５～５５％の厚さを有することができる。このような場合、保護層２２の形成による位相反転膜２０の光学特性の変動を効果的に抑制することができる。

保護層２２は、厚さ方向に酸素含量（原子％）に対する窒素含量（原子％）の比率が０．４～２である領域を含むことができ、前記領域は、保護層２２全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有することができる。前記領域は、保護層２２全体の厚さに対して４０～６０％の厚さを有することができる。このような場合、十分な長期耐久性を有しながらも、解像度に優れたフォトマスクを製造できるブランクマスクを提供することができる。

前記厚さ方向に酸素含量（原子％）に対する窒素含量（原子％）の比率が調節された領域の厚さの測定は、デプスプロファイルを測定して確認できる。但し、前記領域の厚さの測定時に、デプスプロファイルにおいて保護層２２の深さ別のエッチング速度は一定であると仮定する。

位相反転膜の光学特性及び層別の厚さ
位相反転膜２０は、波長２００ｎｍ以下の光に対する位相差が１６０～２００°であってもよい。位相反転膜２０は、ＡｒＦ光に対する位相差が１６０～２００°であってもよい。位相反転膜２０は、波長２００ｎｍ以下の光に対する位相差が１７０～１９０°であってもよい。位相反転膜２０は、ＡｒＦ光に対する位相差が１７０～１９０°であってもよい。位相反転膜２０は、波長２００ｎｍ以下の光に対する透過率が３～１０％であってもよい。位相反転膜２０は、ＡｒＦ光に対する透過率が３～１０％であってもよい。位相反転膜２０は、波長２００ｎｍ以下の光に対する透過率が４～８％であってもよい。位相反転膜２０は、ＡｒＦ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２０を含むフォトマスクは、短波長の露光光が適用された露光工程でウエハ上にさらに精巧な微細パターンを形成することができる。

保護層２２の波長２００ｎｍ以下の光に対する屈折率が１．３～２であってもよい。保護層２２のＡｒＦ光に対する屈折率が１．３～２であってもよい。保護層２２の波長２００ｎｍ以下の光に対する屈折率が１．４～１．８であってもよい。保護層２２のＡｒＦ光に対する屈折率が１．４～１．８であってもよい。保護層２２の波長２００ｎｍ以下の光に対する消衰係数が０．２～０．４であってもよい。保護層２２のＡｒＦ光に対する消衰係数が０．２～０．４であってもよい。保護層２２の波長２００ｎｍ以下の光に対する消衰係数が０．２５～０．３５であってもよい。保護層２２のＡｒＦ光に対する消衰係数が０．２５～０．３５であってもよい。このような場合、保護層２２の形成による位相反転膜２０の光学特性の変動を最小化することができる。

位相差調整層２１は、波長２００ｎｍ以下の光に対する屈折率が２～４であってもよい。位相差調整層２１は、ＡｒＦ光に対する屈折率が２～４であってもよい。位相差調整層２１の波長２００ｎｍ以下の光に対する屈折率は２．５～３．５であってもよい。位相差調整層２１のＡｒＦ光に対する屈折率は２．５～３．５であってもよい。位相差調整層２１の波長２００ｎｍ以下の光に対する消衰係数は０．３～０．７であってもよい。位相差調整層２１のＡｒＦ光に対する消衰係数は０．３～０．７であってもよい。位相差調整層２１の波長２００ｎｍ以下の光に対する消衰係数は０．４～０．６であってもよい。位相差調整層２１のＡｒＦ光に対する消衰係数は０．４～０．６であってもよい。このような場合、前記位相反転膜２０を含むフォトマスクの解像度はさらに向上することができる。

位相反転膜２０、保護層２２及び位相差調整層２１の光学特性は、分光エリプソメータを通じて測定することができる。例示的に、前記光学特性は、ナノ－ビュー（ＮＡＮＯ－ＶＩＥＷ）社のＭＧ－ＰＲＯ装備を通じて測定することができる。

位相反転膜２０全体の厚さに対する保護層２２の厚さの比率は０．０４～０．０９であってもよい。前記厚さの比率は０．０５～０．０８であってもよい。このような場合、保護層２２は、位相差調整層２１を安定的に保護することができる。

保護層２２の厚さは２５Å以上８０Å以下であってもよい。保護層２２の厚さは３５Å以上４５Å以下であってもよい。このような場合、位相反転膜全体に及ぼす光学的特性の変化の程度を効果的に減少させながら、長期間の露光工程及び洗浄工程でも安定した光学特性を示す位相反転膜２０を提供することができる。

位相反転膜２０及び位相反転膜２０を構成する各層の厚さは、位相反転膜２０の断面のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）イメージを通じて測定することができる。

遮光膜の層構造、組成及び光学特性
遮光膜３０は位相反転膜２０上に配置することができる。遮光膜３０は、位相反転膜２０を予め設計されたパターン形状の通りにエッチングする際に、位相反転膜２０のエッチングマスクとして用いることができる。また、遮光膜３０は、透明基板１０の背面側から入射される露光光の透過を遮断することができる。

遮光膜３０は単層構造であってもよい。遮光膜３０は２層以上の複数層の構造であってもよい。遮光膜３０のスパッタリング工程において、遮光膜内の層別に雰囲気ガスの組成及び流量を異なって適用して複数層の遮光膜３０を形成することができる。遮光膜３０のスパッタリング工程において、遮光膜内の層別にスパッタリングターゲットを異なって適用して複数層の遮光膜３０を形成することができる。

遮光膜３０は、クロム、酸素、窒素及び炭素を含むことができる。遮光膜３０内の元素別の含量は、遮光膜３０の厚さ方向に異なり得る。複数層の遮光膜の場合、遮光膜３０内の各層は、組成が互いに異なり得る。

遮光膜３０は、クロムを３０～７０原子％含むことができる。遮光膜３０は、クロムを４７～５７原子％含むことができる。遮光膜３０は、炭素を５～３０原子％含むことができる。遮光膜３０は、炭素を７～２５原子％含むことができる。遮光膜３０は、窒素を３～３０原子％含むことができる。遮光膜３０は、窒素を５～２５原子％含むことができる。遮光膜３０は、酸素を２０～５５原子％含むことができる。遮光膜３０は、酸素を２５～４０原子％含むことができる。このような場合、遮光膜３０は十分な消光特性を有することができる。

多重膜（図示せず）は、位相反転膜２０と遮光膜３０を含む。前記多重膜は、透明基板１０上にブラインドパターンを形成して露光光が透過することを抑制することができる。

多重膜の波長２００ｎｍ以下の光に対する光学濃度は３以上であってもよい。多重膜のＡｒＦ光に対する光学濃度は３以上であってもよい。多重膜の波長２００ｎｍ以下の光に対する光学濃度は３．５以上であってもよい。多重膜のＡｒＦ光に対する光学濃度は３．５以上であってもよい。このような場合、多重膜は、優れた光遮断特性を有することができる。

位相反転膜の製造方法
具現例の位相反転膜における位相差調整層は、透明基板上にスパッタリングを通じて薄膜を形成する方式で製造することができる。

スパッタリング工程は、ＤＣ電源を用いてもよく、またはＲＦ電源を用いてもよい。

成膜される位相反転膜の組成を考慮して、ターゲット及びスパッタガスを選択することができる。

スパッタリングターゲットの場合、遷移金属と珪素を共に含有する一つのターゲットを適用してもよく、または遷移金属を含有したターゲットと珪素を含有したターゲットをそれぞれ適用してもよい。スパッタリングターゲットとして一つのターゲットを適用する場合、前記ターゲットの遷移金属と珪素の含量の合計に対する遷移金属の含量は３０％以下であってもよい。前記ターゲットの遷移金属と珪素の含量の合計に対する遷移金属の含量は２０％以下であってもよい。前記ターゲットの遷移金属と珪素の含量の合計に対する遷移金属の含量は１０％以下であってもよい。前記ターゲットの遷移金属と珪素の含量の合計に対する遷移金属の含量は２％以上であってもよい。このような場合、前記ターゲットを適用してスパッタリングする際に成膜される位相反転膜は、目的とする光学特性を有することができる。

スパッタガスの場合、炭素を含有するガスとしてＣＨ_４、酸素を含有するガスとしてＯ_２、窒素を含有するガスとしてＮ_２などが導入されてもよい。但し、これに限定されない。スパッタガスに不活性ガスが添加されてもよい。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などがある。但し、これに限定されない。不活性ガスの種類及び含量に応じて、スパッタリング時に成膜される位相反転膜の結晶特性などが調節され得る。スパッタリングガスは、ガス別にそれぞれ個別にチャンバ内に導入してもよい。スパッタリングガスは、各ガスを混合してチャンバ内に導入してもよい。

位相反転膜が面内方向にさらに均一化された結晶特性を有するようにするために、チャンバにマグネットを配置することができる。具体的には、マグネットをスパッタリングターゲットの背面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）に位置させ、マグネットを一定の大きさの速度で回転させることによって、ターゲットの前面にプラズマが一定の分布を維持するようにすることができる。マグネットは、５０～２００ｒｐｍの速度で回転させることができる。

マグネットの回転速度は、スパッタリング時に一定の速度に固定されてもよい。マグネットの回転速度は、スパッタリング時に可変してもよい。マグネットの回転速度は、スパッタリング時に、最初の回転速度から一定の速度で向上させることができる。

マグネットの回転速度は、スパッタリング時に最初の回転速度から１分当たり５～２０ｒｐｍ上昇させることができる。マグネットの回転速度は、スパッタリング時に最初の回転速度から１分当たり７～１５ｒｐｍずつ上昇させることができる。このような場合、位相反転膜の厚さ方向への目的とする膜質特性を容易に制御することができる。

マグネットの磁場を調節すると、チャンバ内に形成されるプラズマの密度が調節されることで、成膜される位相反転膜の結晶特性を制御することができる。スパッタリング時に適用されるマグネットの磁場は２５～６０ｍＴであってもよい。前記磁場は３０～５０ｍＴであってもよい。このような場合、成膜される位相反転膜２０は、前記透明基板とさらに類似の結晶特性を有することができる。

スパッタリング工程において、ターゲットと基板との間の距離であるＴ／Ｓ距離、及び基板とターゲットとの間の角度を調節することができる。Ｔ／Ｓ距離は２４０～２６０ｍｍであってもよい。基板とターゲットとの間の角度は２０～３０°であってもよい。このような場合、位相反転膜の成膜速度が安定的に調節され、位相反転膜の内部応力が過度に上昇することを抑制することができる。

スパッタリング工程において、成膜対象の表面を有する基板の回転速度を調節することができる。前記基板の回転速度は２～２０ｒｐｍであってもよい。前記基板の回転速度は５～１５ｒｐｍであってもよい。前記基板の回転速度をこのような範囲内に調節する場合、成膜された位相反転膜は、面内方向への光学特性の均等化度がさらに向上することで、安定した耐久性を有することができる。

また、位相差調整層の成膜時にスパッタリングターゲットに加える電力の強度を調節できる。スパッタリングターゲットに電力を供給することによって、チャンバ内にプラズマ雰囲気を含む放電領域を形成できる。前記電力の強度を調節すると同時に、マグネットの磁場及び回転速度などを共に調節することで、成膜される位相反転膜の結晶特性を調節できる。スパッタリングターゲットに加える電力の強度は１～３ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．５～２．５ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．８～２．２ｋＷであってもよい。このような場合、位相反転膜は、温度による厚さ方向への熱的変動が一定範囲内に調節され得る。

スパッタリング装備に分光エリプソメータを設置することができる。これを通じて、成膜される位相差調整層２１の光学的特性をモニタしながら、成膜時間を制御することができる。具体的には、入射光が成膜される位相差調整層の表面となす角度を設定した後、成膜過程の間、リアルタイムで成膜される位相差調整層２１のＤｅｌ＿１値をモニタすることができる。前記Ｄｅｌ＿１値が具現例で予め設定した範囲内に属するまで成膜工程を行うことによって、位相反転膜が目的とする光学特性を有するようにすることができる。

分光エリプソメータの入射光の光子エネルギー（Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）を変化させながら反射光のＰ波とＳ波との位相差を測定することによって、位相反転膜の層別の光学特性などを測定できる。具体的には、入射光の光子エネルギーを相対的に低く設定する場合、入射光が長波長を形成するようになり、測定対象の位相反転膜の下部層の光学特性などを測定できる。入射光の光子エネルギーを相対的に高く設定する場合、入射光が短波長を形成するようになり、測定対象の位相反転膜の上部層の光学特性などを測定できる。

スパッタリング工程を終えた直後に、位相差調整層の表面にＵＶ光を照射することができる。スパッタリング工程において、透明基板を構成するＳｉＯ_２マトリックスのＳｉは遷移金属で置換され、ＳｉＯ_２マトリックスのＯはＮで置換され得る。スパッタリング工程を継続して行う場合、固溶限界（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｌｉｍｉｔ）を外れるようになり、遷移金属がＳｉＯ_２マトリックス中のＳｉと置換されるものではなく、侵入型位置（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｓｉｔｅ）に配置され得る。このような場合、遷移金属は、Ｓｉ、Ｏ、Ｎなどの元素と共に混合物を形成し得る。前記混合物は均一（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）状態であるか、または不均一（ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）状態であり得る。

位相差調整層の表面に不均一状態の混合物が形成される場合、露光工程で短波長の露光光によって位相差調整層の表面にヘイズ欠陥が形成されることがある。このようなヘイズを除去するために、硫酸を洗浄液として洗浄工程を行う場合、洗浄工程後に硫黄イオンが位相差調整層の表面に残留することがある。残留する硫黄イオンは、ウエハの露光工程で露光光から強いエネルギーを持続的に受け得る。高エネルギーの硫黄イオンは、不均一状態の混合物と反応して位相差調整層の表面に成長性欠陥を発生させることがある。具現例は、位相差調整層の表面に制御された波長のＵＶ光を照射して、位相差調整層の表面の混合物中の遷移金属及びＮの含量を面内方向に均一化させることで、位相差調整層の耐光性及び耐薬品性をさらに向上させることができる。

２～１０ｍＷ／ｃｍ^２のパワーを有する光源を用いて、波長２００ｎｍ以下の光を５～２０分間位相差調整層の表面に照射して、位相差調整層を表面処理することができる。

ＵＶ光の照射工程と共に又は別途に、位相差調整層２１を熱処理することができる。ＵＶ光の照射工程と熱処理は、ＵＶ照射による発熱を活用して適用されてもよく、または別々の工程で行われてもよい。

スパッタリング工程を通じて形成された位相差調整層２１は内部応力を有し得る。内部応力は、スパッタリングの条件に応じて圧縮応力であるか、または引張応力である。位相差調整層の内部応力は基板の反りをもたらし得、結果的に、前記位相差調整層が適用されたフォトマスクの解像度の低下を誘発することがある。具現例は、位相差調整層に熱処理を適用することで、基板の反りを低減することができる。

保護層は、位相差調整層の成膜後、熱処理工程を通じて形成されてもよい。熱処理工程時にチャンバ内に雰囲気ガスを導入して、位相差調整層２１の表面に保護層を形成できる。熱処理工程において位相差調整層の表面が雰囲気ガスと反応することによって保護層が形成され得る。但し、保護層の製造方法は、これに限定されない。

熱処理工程は、昇温ステップ、温度維持ステップ、降温ステップ及び保護層形成ステップを含むことができる。熱処理工程は、表面に位相差調整層２１が成膜されたブランクマスクをチャンバ内に配置した後、ランプを通じて加熱する方法で行われてもよい。

昇温ステップにおいて、熱処理チャンバ内の雰囲気温度を、設定温度である１５０～５００℃に上昇させることができる。

温度維持ステップにおいて、チャンバ内の雰囲気温度を前記設定温度に維持し、チャンバ内の圧力を０．１～２．０Ｐａに調節することができる。温度維持ステップは５分～６０分間行うことができる。

降温ステップは、チャンバ内の温度を設定温度から室温に降下させることができる。

保護層形成ステップは、降温ステップを終えた後、チャンバ内に反応性ガスを含む雰囲気ガスを導入して位相反転膜の表面に保護層を形成させるステップである。前記反応性ガスはＯ_２を含むことができる。保護層形成ステップでチャンバ内に導入される気体は、Ｎ_２、Ａｒ及びＨｅのうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。具体的には、保護層形成ステップにおいて、Ｏ_２気体をチャンバ内に０．３～２．５ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）で導入することができる。前記Ｏ_２気体をチャンバ内に０．５～２ＳＬＭで導入することができる。保護層形成ステップは１０分～６０分間行うことができる。保護層形成ステップは１２分～４５分間行うことができる。このような場合、保護層の厚さ方向への元素別の含量が調節されることで、保護層の形成による位相反転膜全体の光学特性の変動を抑制することができる。

遮光膜の製造方法
具現例の遮光膜は、位相反転膜に接して成膜されてもよく、または位相反転膜上に位置した他の薄膜に接して成膜されてもよい。

遮光膜は、下層、及び前記下層上に位置する上層を含むことができる。

スパッタリング工程は、ＤＣ電源を用いてもよく、またはＲＦ電源を用いてもよい。

遮光膜の組成を考慮して、遮光膜のスパッタリング時のターゲット及びスパッタガスを選択できる。遮光膜が２以上の層を含む場合、各層別にスパッタリング時に適用されるスパッタガスの種類及び流量を異なって適用できる。

スパッタリングターゲットの場合、クロムを含有する１つのターゲットを適用してもよく、またはクロムを含有する一つのターゲットを含め、２以上のターゲットを適用してもよい。ターゲットは、クロムを９０原子％以上含むことができる。ターゲットは、クロムを９５原子％以上含むことができる。ターゲットは、クロムを９９原子％以上含むことができる。

遮光膜の各層を構成する元素の組成、遮光膜の結晶特性、光学特性などを考慮して、スパッタガスの種類及び流量を調節できる。

スパッタガスは、反応性ガス及び不活性ガスを含むことができる。スパッタガス中の反応性ガスの種類及び含量に応じて、成膜される遮光膜の光学特性及び結晶特性などを制御することができる。反応性ガスは、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２及びＮＯ_２などを含むことができる。反応性ガスは、前記ガス以外に他のガスをさらに含むことができる。

スパッタガスに含まれた不活性ガスの種類及び含量に応じて、成膜される遮光膜の結晶特性などを制御することができる。不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ及びＮｅなどを含むことができる。不活性ガスは、前記ガス以外に他のガスをさらに含むことができる。

遮光膜の下層の成膜時に、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅ及びＣＯ_２を含むスパッタガスをチャンバ内に注入することができる。具体的には、前記スパッタガスの全体流量に対するＣＯ_２及びＮ_２の流量の合計が４０％以上であるスパッタガスをチャンバ内に注入することができる。

遮光膜の上層の成膜時に、Ａｒ及びＮ_２を含むスパッタガスをチャンバ内に注入することができる。具体的には、前記スパッタガスの全体流量に対するＮ_２の流量が３０％以上であるスパッタガスをチャンバ内に注入することができる。

このような場合、前記遮光膜は、具現例で目的とする結晶特性を有することができる。

スパッタガスを構成する各ガスは、スパッタチャンバ内に混合して注入されてもよい。スパッタガスを構成する各ガスは、種類別にスパッタチャンバ内に互いに異なる投入口を介してそれぞれ個別に注入されてもよい。

成膜する遮光膜の結晶特性及び面内光学特性の均一度の制御のために、チャンバにマグネットを配置することができる。具体的には、マグネットをスパッタリングターゲットの背面（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ）に位置させ、マグネットを具現例で予め設定した範囲内の速度で回転させることによって、ターゲットの前面にプラズマが相対的に一定に分布するようにすることができる。遮光膜の各層別の成膜時に、マグネットは５０～２００ｒｐｍの速度で回転することができる。

スパッタリング工程において、ターゲットと基板との間の距離であるＴ／Ｓ距離、及び基板とターゲットとの間の角度を調節できる。遮光膜の各層別の成膜時に、Ｔ／Ｓ距離は２４０～３００ｍｍであってもよい。基板とターゲットとの間の角度は２０～３０°であってもよい。このような場合、遮光膜の成膜速度が安定的に調節され、遮光膜の内部応力が過度に上昇することを抑制できる。

スパッタリング工程において、成膜対象の表面を有する基板の回転速度を調節できる。前記基板の回転速度は２～５０ｒｐｍであってもよい。前記基板の回転速度は１０～４０ｒｐｍであってもよい。前記基板の回転速度をこのような範囲内に調節する場合、遮光膜は、長期間の露光工程において減少した数値変動特性を示すことができる。

また、遮光膜の成膜時にスパッタリングターゲットに加える電力の強度を調節できる。スパッタリングチャンバ内に位置したターゲットに電力を供給することによって、チャンバ内にプラズマ雰囲気を含む放電領域を形成できる。前記電力の強度を調節することによって、マグネットと共に、チャンバ内のプラズマ雰囲気を制御できる。これを通じて、スパッタリング時に成膜される遮光膜の結晶特性を調節できる。

遮光膜の下層の成膜時にスパッタリングターゲットに加える電力の強度は０．５～２ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．０～１．８ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．２～１．５ｋＷであってもよい。遮光膜の上層の成膜時にスパッタリングターゲットに加える電力の強度は１～３ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．３～２．５ｋＷであってもよい。前記電力の強度は１．５～２．０ｋＷであってもよい。このような場合、遮光膜の熱的変動によりフォトマスクの解像度が低下することを効果的に防止することができる。

スパッタリング装備に分光エリプソメータを設置することができる。これを通じて、成膜される遮光膜の光学的特性をモニタしながら成膜時間を制御することができる。遮光膜の成膜時にスパッタリング装備に分光エリプソメータを設置した後、遮光膜の光学的特性を測定する方法は、位相反転膜の成膜時と重複するので省略する。

遮光膜の下層の成膜時に、分光エリプソメータで測定した反射光のＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．６～２．２ｅＶになるまでスパッタリングを行うことができる。遮光膜の下層の成膜時に、分光エリプソメータで測定した反射光のＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．８～２．０ｅＶになるまでスパッタリングを行うことができる。

遮光膜の上層の成膜時に、分光エリプソメータで測定した反射光のＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．７～３．２ｅＶになるまでスパッタリングを行うことができる。遮光膜の上層の成膜時に、分光エリプソメータで測定した反射光のＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが２．５～３．０ｅＶになるまでスパッタリングを行うことができる。

このような場合、成膜された遮光膜はフォトマスクのブラインドパターンに含まれて露光光を効果的に遮断することができる。

フォトマスク
図１１は、他の実施例に係るフォトマスクを示した断面図である。前記図１１を参照して具現例を説明する。

本明細書の他の実施例に係るフォトマスク２００は、透明基板１０と、前記透明基板１０上に配置される位相反転膜２０と、前記位相反転膜２０の少なくとも一部上に配置される遮光膜３０とを含む。

前記フォトマスク２００は、一般モードのＸＲＤで分析され、前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜２０側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置する。

前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板１０側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置する。

下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９～１．１である。

［式１］

前記式１において、前記ＸＭ１は、前記位相反転膜に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。

前記フォトマスクは、上述したブランクマスクで製造され得る。具体的には、ブランクマスクの位相反転膜及び遮光膜をパターニングしてフォトマスクを製造することができる。

前記位相反転膜及び前記遮光膜に対する熱的変動特性、光学特性などについての説明は、前述した位相反転膜及び遮光膜の熱的変動特性及び光学特性についての説明と重複するので省略する。

本明細書の他の実施例に係るフォトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜上に配置される遮光膜とを含む。

フォトマスクは、ＰＥ_１値が３．０ｅＶであり、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、下記の式８で表されるＤｅｌ＿２が０である点での入射光の光子エネルギーが４．０～５．０ｅＶである。

［式８］

前記式８において、
前記ｐＤＰＳ値は、前記フォトマスクから前記遮光膜を除去した後、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜の表面を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値である。

前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーである。

前記フォトマスクは、前述したブランクマスクで製造され得る。具体的には、ブランクマスクの位相反転膜及び遮光膜をパターニングしてフォトマスクを製造することができる。

前記位相反転膜及び前記遮光膜に対する光学特性などについての説明は、前述した位相反転膜及び遮光膜の光学特性についての説明と重複するので省略する。

以下、具体的な実施例についてより詳細に説明する。

製造例：位相反転膜及び遮光膜の成膜
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インチの石英素材の透明基板を配置した。モリブデンと珪素が１：９の原子比で含まれたターゲットを、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、チャンバ内に配置した。ターゲットの背面には、４０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

以降、Ａｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝１０：５２：３８の比率で混合されたスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電力を２ｋＷとし、マグネットを回転させながら、スパッタリング工程を行った。このとき、前記マグネットの回転速度は、最初の１００ｒｐｍから１分当たり１１ｒｐｍずつ最大１５５ｒｐｍまで上昇した。薄膜が形成される領域は、透明基板の表面の横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの面積で設定した領域内に限定した。スパッタリング工程は、入射角を６４．５°として適用して分光エリプソメータで測定したＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが２．０ｅＶになるまで行った。

スパッタリングを終えたブランクマスクの位相反転膜の表面を、１７２ｎｍの波長のエキシマ（Ｅｘｃｉｍｅｒ）ＵＶ光に曝露させた。このとき、前記ＵＶ光の出力は、１分当たり３ｍＷ／ｃｍ^２ずつ最大９ｍＷ／ｃｍ^２に上昇し、９ｍＷ／ｃｍ^２のパワーで４分間維持された。

以降、前記ブランクマスクを熱処理工程用チャンバ内に導入した後、１Ｐａでアニーリングし、その後、自然冷却させた。前記アニーリング工程での温度は、常温で１分当たり５０℃ずつ最大４００℃まで上昇し、最大温度で約３０分間維持された。自然冷却を終えた後、熱処理工程用チャンバ内にＯ_２気体を１ＳＬＭの速度で３０分間導入した。このとき、Ｏ_２の供給温度は約３００℃であった。

前記成膜された位相反転膜の表面上に遮光膜のスパッタリング工程を行った。具体的には、スパッタリングチャンバ内に、Ｔ／Ｓ距離が２５５ｍｍであり、基板とターゲットとの間の角度が２５°をなすように、クロムターゲット及び位相反転膜が成膜された透明基板を配置した。ターゲットの背面には、４０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

チャンバ内に、流量比がＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ：ＣＯ_２＝１９：１１：３４：３７であるスパッタガスを注入した。以降、スパッタリング電力を１．３５ｋＷとして適用し、マグネットを回転させながら、分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．８～２．０ｅＶになるまでスパッタリングを行って遮光膜の下層を成膜した。このとき、前記マグネットの回転速度は、最初の１００ｒｐｍから１分当たり１１ｒｐｍずつ最大１５５ｒｐｍまで上昇した。

遮光膜の下層の成膜後、チャンバ内に、流量比がＡｒ：Ｎ_２＝５７：４３であるスパッタガスを注入した。以降、スパッタリング電力を１．８５ｋＷとして適用し、マグネットを回転させながら、分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが２．７５～２．９５ｅＶになるまでスパッタリングを行って遮光膜の上層を成膜した。

前記のような成膜条件を適用して計２個のサンプルを製造した。

実施例２：実施例１と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、マグネットの磁力を４５ｍＴとして適用し、工程実行時間をＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８９ｅＶになるまで行った。

実施例３：実施例１と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、スパッタリングガスの組成をＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝８：５８：３４の比率に変更した。

実施例４：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インチの石英素材の透明基板を配置した。モリブデンと珪素が１：９の原子比で含まれたターゲットを、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、チャンバ内に配置した。ターゲットの背面には、４０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

以降、Ａｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝９：５２：３９の比率で混合されたスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電力を２ｋＷとし、マグネットを１５０ｒｐｍの速度で回転させながら、スパッタリング工程を行った。薄膜が形成される領域は、透明基板の表面の横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの面積で設定した領域内に限定した。スパッタリング工程は、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが２．０ｅＶになるまで行った。

スパッタリングを終えたブランクマスクの位相反転膜の表面を、７ｍＷ／ｃｍ^２のパワーで１７２ｎｍの波長のエキシマ（Ｅｘｃｉｍｅｒ）ＵＶ光に５分間曝露させた。

以降、前記ブランクマスクを熱処理工程用チャンバ内に導入した後、１Ｐａで４００℃で３０分間アニーリングした後、自然冷却させた。自然冷却を終えた後、熱処理工程用チャンバ内にＯ_２気体を１ＳＬＭの速度で３０分間導入した。このとき、Ｏ_２の供給温度は約３００℃であった。

前記成膜された位相反転膜の表面上に遮光膜のスパッタリング工程を行った。具体的には、位相反転膜が成膜された透明基板及びクロムターゲットをスパッタリングチャンバ内に配置した後、流量比がＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ：ＣＯ_２＝１９：１１：３４：３７であるスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電圧を１．３５ｋＷとして適用してスパッタリングを行った。スパッタリングを分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．９ｅＶになるまで行って遮光膜の下層を成膜した。

以降、流量比がＡｒ：Ｎ_２＝５７：４３であるスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電圧を２．７５ｋＷとして適用してスパッタリングを行った。スパッタリングを分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが２．７５ｅＶになるまで行って遮光膜の上層を成膜した。

前記のような成膜条件を適用して計２個のサンプルを製造した。

実施例５：実施例４と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、マグネットの磁力を４５ｍＴとして適用し、工程実行時間をＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８９ｅＶになるまで行った。

実施例６：実施例４と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、スパッタリングガスの組成をＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝８：５８：３４の比率に変更した。

比較例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インチの石英素材の透明基板を配置した。モリブデンと珪素が１：９の原子比で含まれたターゲットを、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、チャンバ内に配置した。ターゲットの背面には、６０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

以降、Ａｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝９：５２：３９の比率で混合されたスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電力を２ｋＷとし、マグネットを１００ｒｐｍの速度で回転させながら、スパッタリング工程を行った。薄膜が形成される領域は、透明基板の表面の横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの面積で設定した領域内に限定した。スパッタリング工程は、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが２．０ｅＶになるまで行った。成膜後、ＵＶ光処理及びアニーリング処理は適用しなかった。

前記成膜された位相反転膜の表面上に遮光膜のスパッタリング工程を行った。具体的には、スパッタリングチャンバ内に、Ｔ／Ｓ距離が２５５ｍｍであり、基板とターゲットとの間の角度が２５°を形成するように、クロムターゲット及び位相反転膜が成膜された透明基板を配置した。ターゲットの背面には６０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

チャンバ内に、流量比がＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ：ＣＯ_２＝１９：１１：３４：３７であるスパッタガスを注入した。以降、スパッタリング電力を１．３５ｋＷとして適用し、マグネットを１００ｒｐｍで回転させながら、分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．８～２．０ｅＶになるまでスパッタリングを行って遮光膜の下層を成膜した。

遮光膜の下層の成膜後、チャンバ内に、流量比がＡｒ：Ｎ_２＝５７：４３であるスパッタガスを注入した。以降、スパッタリング電力を１．８５ｋＷとして適用し、マグネットを回転させながら、分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが２．７５～２．９５ｅＶになるまでスパッタリングを行って遮光膜の上層を成膜した。

比較例２：比較例１と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、マグネットの磁力を２０ｍＴとして適用した。また、追加の熱処理工程が適用されなかった。

比較例３：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インチの石英素材の透明基板を配置した。モリブデンと珪素が１：９の原子比で含まれたターゲットを、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、チャンバ内に配置した。ターゲットの背面には６０ｍＴの磁場を有するマグネットを位置させた。

以降、Ａｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝９：５２：３９の比率で混合されたスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電力を２ｋＷとし、マグネットを１００ｒｐｍの速度で回転させながら、スパッタリング工程を行った。薄膜が形成される領域は、透明基板の表面の横１３２ｍｍ、縦１３２ｍｍの面積で設定した領域内に限定した。スパッタリング工程は、Ｄｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが２．０ｅＶになるまで行った。追加のＵＶ光処理及び熱処理は適用しなかった。

前記成膜された位相反転膜の表面上に遮光膜のスパッタリング工程を行った。具体的には、位相反転膜が成膜された透明基板及びクロムターゲットをスパッタリングチャンバ内に配置した後、流量比がＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ：ＣＯ_２＝１９：１１：３４：３７であるスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電圧を１．３５ｋＷとして適用してスパッタリングを行った。スパッタリングを分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが１．９ｅＶになるまで行って遮光膜の下層を成膜した。

以降、流量比がＡｒ：Ｎ_２＝５７：４３であるスパッタガスをチャンバ内に導入し、スパッタリング電力を２．７５ｋＷとして適用してスパッタリングを行った。スパッタリングを分光エリプソメータで測定したＰ波とＳ波との位相差が１４０°である点での光子エネルギーが２．７５ｅＶになるまで行って遮光膜の下層を成膜した。

比較例４：比較例３と同じ条件でスパッタリング工程を行うが、マグネットの磁力を２０ｍＴとして適用し、スパッタリングガスの組成をＡｒ：Ｎ_２：Ｈｅ＝８：５８：３４の比率に変更した。

実施例１～３及び比較例１、２のサンプルは、遮光膜を形成する前に、スパッタリング装置に設置された分光エリプソメータ（ナノ－ビュー社製のＭＧ－ＰＲＯ）を用いてＤｅｌ＿１値の分布を測定した。具体的には、実施例及び比較例別に、成膜が完了した位相反転膜の表面に対して入射光の角度を６４．５°に設定した後、光子エネルギーによるＰ波とＳ波との位相差を測定し、これをＤｅｌ＿１値に換算した。Ｄｅｌ＿１値に関連するパラメータの測定結果は、下記の表２に示した。

評価例：ＸＲＤ分析
実施例１～３、比較例１及び比較例２の試片の透明基板の下面で一般モードのＸＲＤ分析及び固定モードのＸＲＤ分析を行い、試片の遮光膜の上面で一般モードのＸＲＤ分析及び固定モードのＸＲＤ分析を行った。以降、エッチング及び洗浄工程によって、前記試片に含まれた遮光膜を除去して位相反転膜が露出するようにした。

前記露出された位相反転膜で一般モードのＸＲＤ分析及び固定モードのＸＲＤ分析を行った。

前記一般モードのＸＲＤ分析は、下記のような条件で行われた。
装備名：Ｒｉｇａｋｕ社のｓｍａｒｔｌａｂ
ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ：銅ターゲット（Ｃｕ ｔａｒｇｅｔ）
ｘ－ｒａｙ情報：波長１．５４２ｎｍ、４５ｋＶ、２００ｍＡ
（θ－２θ）測定範囲（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒａｎｇｅ）：１０～１００°
Ｓｔｅｐ：０．０５°
Ｓｐｅｅｄ：５°／ｍｉｎ

前記固定モードのＸＲＤ分析は、下記のような条件で行われた。
装備名：Ｒｉｇａｋｕ社のｓｍａｒｔｌａｂ
ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ：銅ターゲット（Ｃｕ ｔａｒｇｅｔ）
ｘ－ｒａｙ情報：波長１．５４２ｎｍ、４５ｋＶ、２００ｍＡ
Ｘ線発生器の出射角：１°
（θ－２θ）測定範囲（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒａｎｇｅ）：１０～１００°
Ｓｔｅｐ：０．０５°
Ｓｐｅｅｄ：５°／ｍｉｎ

実施例及び比較例別の測定結果は下記の表１に示した。

評価例：Ｄｅｌ＿１値の測定
実施例４～６及び比較例３、４の試片からエッチングを通じて遮光膜を除去した。具体的には、各サンプルをチャンバ内に配置した後、エッチャントである塩素系ガスを供給してエッチング工程を行って遮光膜を除去した。

以降、前記試片に対して、スパッタリング装置に設置された分光エリプソメータ（ナノ－ビュー社製のＭＧ－ＰＲＯ）を用いて、ＰＥ_１が１．５ｅＶ、ＰＥ_２が５．０ｅＶであるときのＤｅｌ＿１値の分布を測定した。具体的には、実施例及び比較例別に、成膜が完了した位相反転膜の表面に対して入射光の角度を６４．５°に設定した後、光子エネルギーによるＰ波とＳ波との位相差を測定し、これをＤｅｌ＿１値に換算した。

前記試片別に測定された前記Ｄｅｌ＿１値の分布に関連するパラメータは、下記の表２に示した。前記試片別に測定されたＤＰＳ値及びＤｅｌ＿１値の分布を示すグラフは、図１２乃至図１５に示した。

評価例：位相差及び透過率の測定
先の製造例を通じて説明した実施例及び比較例の試片に対して、前記ＸＲＤを分析する方法と同じ方法のエッチングを通じて遮光膜を除去した。位相差／透過率測定器（Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製のＭＰＭ１９３）を用いて、位相差及び透過率を測定した。具体的には、ＡｒＦ光源（波長１９３ｎｍ）を用いて、各試片の位相反転膜が成膜された領域と位相反転膜が成膜されなかった領域に光を照射し、両領域を通過した光間の位相差及び透過率の差値を算出し、下記の表３に示した。

評価例：コントラスト及びＣＤ値の測定
実施例及び比較例別の試片の位相反転膜の表面にフォトレジスト膜を成膜した後、前記フォトレジスト膜の表面にＮｕｆｌａｒｅ社のＥＢＭ９０００モデルを用いて密集した四角形パターンを露光した。四角形パターンのターゲットＣＤ値は４００ｎｍ（４Ｘ）に設定した。以降、各試片のフォトレジスト膜上にパターンを現像した後、Ａｐｐｌｉｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ社のＴｅｔｒａ Ｘモデルを用いて、遮光膜及び位相反転膜を現像されたパターン形状に沿ってエッチングした。以降、フォトレジストパターンを除去した。

位相反転膜パターンを含む実施例及び比較例別の試片に対して、カールツァイス（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ）社のＡＩＭＳ ３２モデルを用いて、位相反転膜のＤｅｌ＿１値によるウエハの露光工程時に現像されたパターンのコントラスト及び正規化されたＣＤ値を測定及び算出した。測定及び算出時の開口数（ＮＡ）は１．３５、照明系はｃｒｏｓｓｐｏｌｅ ３０Ｘ、ｏｕｔｅｒ ｓｉｇｍａ ０．８、ｉｎ／ｏｕｔ ｓｉｇｍａ ｒａｔｉｏ ８５％に設定した。測定したデータは下記の表３に示した。

評価例：保護層の厚さ方向への元素別の含量の測定及び評価
実施例４～６及び比較例３、４の試片に対して、保護層の厚さ方向への元素別の含量を測定した。具体的には、サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のＫ－ａｌｐｈａモデルを用いて、分析器のタイプ／チャンネルを１８０°二重フォーカシング半球分析器／１２０チャンネル、Ｘ線光源をＡｌ Ｋａ ｍｉｃｒｏ－ｆｏｃｕｓｅｄ、パワーを１ｋｅＶ、Ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅを１Ｅ－７ｍｂａｒ、ガスをＡｒとして適用し、保護層の厚さ方向への元素別の含量を測定した。

測定の結果、保護層が厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含み、前記領域が、保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有する場合に○、前記領域が、保護層全体の厚さに対して３０％未満または８０％を超える厚さを有する場合に×と評価した。測定結果は下記の表３に示した。

前記表１において、実施例１～３のＡＩ１、ＡＩ２、ＡＩ３及びＡＩ４値は、比較例１、２に比べて１にさらに近い値として測定された。

前記表３において、実施例１～６の透過率は５．４～６．９％の範囲内に属し、位相差は１７０～１９０°の範囲内に属するが、比較例１及び３は、透過率が４％未満、位相差が２００°以上と測定され、比較例２及び４は、透過率が７．５％以上、位相差が１７０°未満と測定された。

保護層の厚さ方向への元素別の含量の評価において、実施例４～６は○と評価された反面、比較例３、４は×と評価された。

実施例１～６は、正規化されたコントラストが０．９５以上を示し、正規化されたＣＤ値が１．０３以下を示す反面、比較例１～４は、正規化されたコントラストが０．９３未満を示し、正規化されたＣＤ値が１．０６以上を示した。

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。

１００ ブランクマスク
１０ 透明基板
２０ 位相反転膜
２１ 位相差調整層
２２ 保護層
３０ 遮光膜
６０ Ｘ線発生器
７０ 検出器
８０ サンプル
２００ フォトマスク
ＴＡ 透過部
ＮＴＡ 半透過部
θ 入射角
Ｎ 法線
Ｌ_ｉ 入射光
Ｌ_ｒ 反射光
Ｐ 入射光のＰ波成分
Ｓ 入射光のＳ波成分
Ｐ｀ 反射光のＰ波成分
Ｓ｀ 反射光のＳ波成分
△ 反射光のＰ波とＳ波との位相差

Claims (14)

1. 透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜の少なくとも一部上に配置される遮光膜とを含むブランクマスクであって、
   前記位相反転膜は、位相差調整層、及び前記位相差調整層上に位置する保護層を含み、
   前記位相反転膜は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含み、
   前記位相差調整層は、窒素を４０～６０原子％含み、
   前記保護層は、窒素を２０～４０原子％含み、
   前記保護層は、厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含み、前記領域は、前記保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有し、
   前記ブランクマスクは、一般モードのＸＲＤで分析され、
   前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°であり、
   前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークの２θが１５°～３０°であり、
   下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９８～１．０２である、ブランクマスク。
   ［式１］
   前記式１において、
   前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値であり、
   前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。
2. 前記ブランクマスクは、固定モードのＸＲＤで分析され、
   前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第１ピークの２θが１５°～２５°であり、
   前記固定モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークである第２ピークの２θが１５°～２５°であり、
   下記の式２で表されるＡＩ２値が０．９７～１．０３である、請求項１に記載のブランクマスク。
   ［式２］
   前記式２において、
   前記ＸＭ２は、前記第１ピークの強度値であり、
   前記ＸＱ２は、前記第２ピークの強度値である。
3. 下記の式３で表されるＡＩ３値が０．９５～１．０５である、請求項１に記載のブランクマスク。
   ［式３］
   前記式３において、
   前記ＡＭ１は、前記位相反転膜の上面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°である領域の面積であり、
   前記ＡＱ１は、前記透明基板の下面に一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、反射後に測定されたＸ線強度のグラフにおいて２θが１５°～３０°である領域の面積である。
4. 下記の式４で表されるＡＩ４値が０．９９～１．０１である、請求項３に記載のブランクマスク。
   ［式４］
   前記式４において、
   前記ＸＭ４は、前記位相反転膜の上面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度であり、
   前記ＸＱ４は、前記透明基板の下面に行われた前記一般モードのＸＲＤ分析において、２θが４３°であるときの反射されたＸ線の強度である。
5. ＰＥ_１は１．５ｅＶ、ＰＥ_２は３ｅＶであるとき、下記の式７によるＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが１．８～２．１４ｅＶである、請求項１に記載のブランクマスク。
   ［式７］
   前記式７において、
   前記ＤＰＳ値は、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、前記反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値であり、
   前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーであり、
   前記Ｄｅｌ＿１値は、反射光のＰ波とＳ波との位相差の変化率であり、ＰＥ _１ 値及びＰＥ２値は、Ｄｅｌ＿１値が０である点の前記ＰＥ値の範囲を特定するものである。
6. ＰＥ_１値が３．０ｅＶ、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、下記の式７によるＤｅｌ＿１値が０である点での光子エネルギーが３．８～４．６５ｅＶである、請求項１に記載のブランクマスク。
   ［式７］
   前記式７において、
   前記ＤＰＳ値は、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、前記反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値であり、
   前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーであり、
   前記Ｄｅｌ＿１値は、反射光のＰ波とＳ波との位相差の変化率であり、ＰＥ _１ 値及びＰＥ２値は、Ｄｅｌ＿１値が０である点の前記ＰＥ値の範囲を特定するものである。
7. 透明基板と、
   前記透明基板上に配置される位相反転膜と、
   前記位相反転膜上に配置される遮光膜とを含み、
   前記位相反転膜は、位相差調整層、及び前記位相差調整層上に位置する保護層を含み、
   前記位相反転膜は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含み、
   前記位相差調整層は、窒素を４０～６０原子％含み、
   前記保護層は、窒素を２０～４０原子％含み、
   前記保護層は、厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含み、前記領域は、前記保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有し、
   ＰＥ_１値が３．０ｅＶ、ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、下記の式７で表されるＤｅｌ＿１が０である点での入射光の光子エネルギーが３．８～４．６５ｅＶである、ブランクマスク。
   ［式７］
   前記式７において、
   前記ＤＰＳ値は、前記ブランクマスクから前記遮光膜を除去した後、入射角を６４．５°として適用して前記位相反転膜の表面を分光エリプソメータで測定する際に、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°以下であれば、前記Ｐ波とＳ波との位相差であり、反射光のＰ波とＳ波との位相差が１８０°を超えれば、３６０°から前記Ｐ波とＳ波との位相差を引いた値であり、
   前記ＰＥ値は、前記ＰＥ_１値～前記ＰＥ_２値の範囲内での入射光の光子エネルギーであり、
   前記Ｄｅｌ＿１値は、反射光のＰ波とＳ波との位相差の変化率であり、ＰＥ _１ 値及びＰＥ２値は、Ｄｅｌ＿１値が０である点の前記ＰＥ値の範囲を特定するものである。
8. 前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶ、前記ＰＥ_２値が３．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値が０である点での入射光の光子エネルギーが１．８～２．１４ｅＶである、請求項７に記載のブランクマスク。
9. 前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶであり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が７８～９８°／ｅＶである、請求項７に記載のブランクマスク。
10. 前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最小値であり、前記ＰＥ_２値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が－６５～－５５°／ｅＶである、請求項７に記載のブランクマスク。
11. 前記ＰＥ_１値が、前記Ｄｅｌ＿１値が０になる点での入射光の光子エネルギーのうちの最大値であり、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の平均値が６０～１２０°／ｅＶである、請求項７に記載のブランクマスク。
12. 前記ＰＥ_１値が１．５ｅＶ、前記ＰＥ_２値が５．０ｅＶであるとき、前記Ｄｅｌ＿１値の最大値が１０５～３００°／ｅＶである、請求項７に記載のブランクマスク。
13. 前記Ｄｅｌ＿１値の最大値である点での光子エネルギーが４．５ｅＶ以上である、請求項１２に記載のブランクマスク。
14. 透明基板と、前記透明基板上に配置される位相反転膜と、前記位相反転膜の少なくとも一部上に配置される遮光膜とを含むフォトマスクであって、
    前記位相反転膜は、位相差調整層、及び前記位相差調整層上に位置する保護層を含み、
    前記位相反転膜は、遷移金属、珪素、酸素及び窒素を含み、
    前記位相差調整層は、窒素を４０～６０原子％含み、
    前記保護層は、窒素を２０～４０原子％含み、
    前記保護層は、厚さ方向に酸素含量に対する窒素含量の比率が０．４～２である領域を含み、前記領域は、前記保護層全体の厚さに対して３０～８０％の厚さを有し、
    前記フォトマスクは、一般モードのＸＲＤで分析され、
    前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記位相反転膜の上面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置し、
    前記一般モードのＸＲＤ分析において、前記透明基板の下面側で反射後に測定されたＸ線強度の最大ピークは、２θが１５°～３０°の間に位置し、
    下記の式１で表されるＡＩ１値が０．９８～１．０２である、フォトマスク。
    ［式１］
    前記式１において、
    前記ＸＭ１は、前記位相反転膜の上面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値であり、
    前記ＸＱ１は、前記透明基板の下面に前記一般モードのＸＲＤ分析が行われるとき、測定されたＸ線強度の最大値である。