KR102503789B1 - Appratus for fabricating semiconductor device - Google Patents

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KR102503789B1
KR102503789B1 KR1020220021473A KR20220021473A KR102503789B1 KR 102503789 B1 KR102503789 B1 KR 102503789B1 KR 1020220021473 A KR1020220021473 A KR 1020220021473A KR 20220021473 A KR20220021473 A KR 20220021473A KR 102503789 B1 KR102503789 B1 KR 102503789B1
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Abstract

구현예는 반도체 소자의 제조 장치 및 블랭크 마스크에 관한 것으로, 광원; 및 상기 광원으로부터의 광이 입사되고, 상기 입사된 광을 선택적으로 투과시켜, 반도체 웨이퍼로 출사하는 포토 마스크를 포함하고, 상기 포토 마스크는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층 상에 배치되는 차광층을 포함하고, 상기 포토 마스크는 일반 모드 XRD로 분석되고, 상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고, 상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30° 사이에 위치하고, 하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.9 내지 1.1인 반도체 소자의 제조 장치;를 제공한다.
[식 1]

Figure 112022018495308-pat00026

상기 식 1에서, 상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고, 상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.Embodiments relate to an apparatus for manufacturing a semiconductor device and a blank mask, comprising: a light source; and a photomask through which light from the light source is incident, selectively transmits the incident light, and emits the incident light to a semiconductor wafer, wherein the photomask includes a transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; and a light blocking layer disposed on the phase shift layer, wherein the photomask is analyzed by normal mode XRD, and in the normal mode XRD analysis, the maximum peak of X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase shift layer is 2θ Is located between 15 ° and 30 °, and the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate in the normal mode XRD analysis is located between 15 ° and 30 °, 2θ is located between 15 ° and 30 °, and is represented by Equation 1 below An apparatus for manufacturing a semiconductor device having a first amorphous index (AI1) of 0.9 to 1.1.
[Equation 1]
Figure 112022018495308-pat00026

In Equation 1, XM1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, and XQ1 is the normal mode XRD analysis on the lower surface of the transparent substrate. When the normal mode XRD analysis is performed, It is the maximum value of the measured X-ray intensity.

Description

반도체 소자 제조 장치{APPRATUS FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor device manufacturing device

구현예는 반도체 소자의 제조 장치 및 블랭크 마스크에 관한 것이다.An embodiment relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device and a blank mask.

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.Due to high integration of semiconductor devices and the like, miniaturization of circuit patterns of semiconductor devices is required. For this reason, the importance of lithography technology, which is a technology of developing a circuit pattern using a photomask on the surface of a wafer, is becoming more prominent.

미세화된 회로 패턴을 현상하기 위해서는 노광 공정에서 사용되는 노광 광원의 단파장화가 요구된다. 최근 사용되는 노광 광원으로는 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등이 있다.In order to develop a miniaturized circuit pattern, a short wavelength of an exposure light source used in an exposure process is required. An exposure light source recently used includes an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) and the like.

한편, 포토마스크에는 바이너리 마스크(Binary mask)와 위상반전 마스크(Phase shift mask) 등이 있다. Meanwhile, the photomask includes a binary mask, a phase shift mask, and the like.

바이너리 마스크는 투명 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 노광 시 투과부 가장자리에서 발생하는 빛의 회절로 인해 미세 패턴 현상에 문제가 발생할 수 있다.The binary mask has a configuration in which a light blocking layer pattern is formed on a transparent substrate. The binary mask exposes the pattern on the resist film on the surface of the wafer by transmitting exposure light through a transmission portion not including a light blocking layer and blocking exposure light by blocking exposure light including a light blocking layer. However, as the pattern of the binary mask is miniaturized, a problem may occur in fine pattern development due to diffraction of light generated at the edge of the transmission portion during exposure.

위상반전 마스크로는 레벤슨형(Levenson type), 아웃트리거형(Outrigger type), 하프톤형(Half-tone type)이 있다. 그 중 하프톤형 위상반전 마스크는 투명 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.Phase shift masks include a Levenson type, an outrigger type, and a half-tone type. Among them, the half-tone phase shift mask has a configuration in which a pattern formed of a semi-transmissive film is formed on a transparent substrate. In the half-tone phase shift mask, on the surface where the pattern is formed, the transmissive portion not including the semi-transmissive layer transmits exposure light, and the transmissive portion including the semi-transmissive layer transmits attenuated exposure light. The attenuated exposure light has a phase difference compared to the exposure light passing through the transmission part. Due to this, the diffracted light generated at the edge of the transmission part is canceled by the exposure light passing through the semi-transmission part, so that the phase shift mask can form a more sophisticated fine pattern on the wafer surface.

관련 선행기술로는 국내등록특허 제 10-1360540 호ㅡ 미국공개특허 제 2004-0115537 호, 일본공개특허 제 2018-054836 호 등이 있다.Related prior art includes Korean Patent Registration No. 10-1360540, US Patent Publication No. 2004-0115537, and Japanese Patent Publication No. 2018-054836.

실시예는 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조 장치 및 블랭크 마스크를 제공하고자 한다.Embodiments are intended to provide an apparatus for manufacturing a semiconductor device and a blank mask capable of easily forming fine patterns.

일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 광원; 및 상기 광원으로부터의 광이 입사되고, 상기 입사된 광을 선택적으로 투과시켜, 반도체 웨이퍼로 출사하는 포토 마스크를 포함한다. An apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes a light source; and a photomask through which light from the light source is incident, selectively transmits the incident light, and emits the incident light to a semiconductor wafer.

일 실시예에 따른 포토 마스크는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층 상에 배치되는 차광층을 포함한다. A photo mask according to an embodiment includes a transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; and a light blocking layer disposed on the phase inversion layer.

상기 포토 마스크는 일반 모드 XRD로 분석된다. 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에서 위치하고, 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 상기 투명 기판의 하면 방향에 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고, 상기 포토마스크는 하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.98 내지 1.02이다.The photomask is analyzed by normal mode XRD. When the normal mode XRD analysis is performed, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase shift layer is located between 15° and 30° at 2θ, and when the normal mode XRD analysis is performed, the lower surface of the transparent substrate The X-ray intensity measured after reflection in the direction has a maximum value between 2θ of 15 ° and 30 °, and the photomask has a first amorphous index (AI1) represented by Equation 1 below of 0.98 to 1.02.

[식 1][Equation 1]

Figure 112022018495308-pat00001
Figure 112022018495308-pat00001

상기 식 1에서, 상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고, 상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.In Equation 1, XM1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, and XQ1 is the normal mode XRD analysis on the lower surface of the transparent substrate. When the normal mode XRD analysis is performed, It is the maximum value of the measured X-ray intensity.

일 실시예에서, 상기 위상 반전층은 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상차 조정층 및 상기 위상차 조정층 상에 위치하는 보호층을 포함한다. 상기 위상 반전막은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함한다. 상기 위상차 조정층은 질소를 40 내지 60원자% 포함하고, 상기 보호층은 질소를 20 내지 40원자% 포함할 수 있다.In one embodiment, the phase shift layer includes a phase difference adjustment layer disposed on the transparent substrate and a protective layer disposed on the phase difference adjustment layer. The phase shift layer includes a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen. The retardation adjustment layer may contain 40 to 60 atomic % of nitrogen, and the protective layer may contain 20 to 40 atomic % of nitrogen.

상기 보호층은 두께 방향으로 산소 함량 대비 질소 함량의 비율이 0.4 내지 2에 속하는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 보호층 전체 두께를 100%로 보았을 때 30 내지 80%의 두께를 가진다.The passivation layer includes a region in which the ratio of the nitrogen content to the oxygen content in the thickness direction is 0.4 to 2, and the region has a thickness of 30 to 80% when the total thickness of the passivation layer is taken as 100%.

일 실시예에서, 상기 위상 반전층의 두께를 100%로 보았을 때 상기 보호층의 두께는 4 내지 9%이고, 상기 보호층의 두께는 25Å 이상 80Å 이하이고, 상기 위상차 조정층은 굴절률이 2 내지 4이고, 소쇠계수가 0.3 내지 0.7이다.In one embodiment, when the thickness of the phase shift layer is 100%, the thickness of the protective layer is 4 to 9%, the thickness of the protective layer is 25 Å or more and 80 Å or less, and the retardation adjustment layer has a refractive index of 2 to 9%. 4, and the extinction coefficient is 0.3 to 0.7.

일 실시예에서, 상기 차광층은 크롬 및 질소를 포함하고, 상기 크롬을 44 내지 60원자% 포함하고, 상기 위상 반전층의 하면으로부터 상기 차광층의 상면까지 전체 광학농도가 3 이상이다.In one embodiment, the light blocking layer includes chromium and nitrogen, contains 44 to 60 atomic % of the chromium, and has a total optical concentration of 3 or more from the lower surface of the phase shift layer to the upper surface of the light blocking layer.

일 실시예에서, 상기 포토 마스크는 고정 모드 XRD로 분석되고, 상기 고정 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크인 제 1 피크는 2θ가 15° 내지 25°사이에 위치하고, 상기 고정 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크인 제 2 피크는 2θ가 15° 내지 25°사이에 위치하고, 상기 포토마스크는 하기의 식 2로 표시되는 제 2 비정질 지수(AI2)가 0.9 내지 1.1이다.In one embodiment, the photomask is analyzed by fixed mode XRD, and in the fixed mode XRD analysis, the first peak, which is the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase shift layer, has a 2θ of 15° to 25° The second peak, which is the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate in the fixed mode XRD analysis, is located between 15 ° and 25 ° in 2θ, and the photomask is expressed by Equation 2 below The displayed second amorphous index (AI2) is 0.9 to 1.1.

[식 2][Equation 2]

Figure 112022018495308-pat00002
Figure 112022018495308-pat00002

상기 식 2에서, 상기 XM2는 상기 제 1 피크의 강도 값이고, 상기 XQ2는 상기 제 2 피크의 강도 값이다.In Equation 2, XM2 is the intensity value of the first peak, and XQ2 is the intensity value of the second peak.

일 실시예에서, 상기 포토마스크는 하기의 식 3으로 표시되는 제 3 비정질 지수(AI3)가 0.9 내지 1.1이다.In one embodiment, the photomask has a third amorphous index (AI3) of 0.9 to 1.1 represented by Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Figure 112022018495308-pat00003
Figure 112022018495308-pat00003

상기 식 3에서, 상기 AM1은 상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 그래프에서 2θ가 15° 내지 30°사이인 영역에서의 면적이고, 상기 AQ1은 상기 투명 기판의 하면에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 그래프에서 2θ가 15° 내지 30°사이인 영역에서의 면적이다.In Equation 3, AM1 is the area in the region where 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity graph measured after reflection when normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, and AQ1 is the transparent When normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the substrate, it is the area in the region where 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity graph measured after reflection.

일 실시예에서, 상기 포토마스크는 하기의 식 4로 표시되는 제 4 비정질 지수(AI4)가 0.9 내지 1.1이다.In one embodiment, the photomask has a fourth amorphous index (AI4) of 0.9 to 1.1 represented by Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112022018495308-pat00004
Figure 112022018495308-pat00004

상기 식 4에서, 상기 XM4는 상기 위상 반전층에 진행된 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이고, 상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면에 진행된 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이다.In Equation 4, XM4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° in the normal mode XRD analysis performed on the phase shift layer, and XQ4 is the reflected X-ray intensity in the normal mode XRD analysis performed on the lower surface of the transparent substrate. , is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43°.

일 실시예에 따른 블랭크 마스크는 투명 기판; 및 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층을 포함하고, 상기 포토 마스크는 일반 모드 XRD로 분석되고, 상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고, 상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고, 상기 포토 마스크는 상기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI)가 0.98 내지 1.02이다.A blank mask according to an embodiment includes a transparent substrate; and a phase shift layer disposed on the transparent substrate, wherein the photomask is analyzed by normal mode XRD, and in the normal mode XRD analysis, a maximum peak of X-ray intensity measured after reflection in a direction of the phase shift layer is 2θ Is located between 15 ° and 30 °, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate in the normal mode XRD analysis is located between 15 ° and 30 °, 2θ is located between 15 ° and 30 °, and the photo mask is The first amorphous index (AI) represented by 1 is 0.98 to 1.02.

일 실시예에 따른 블랭크 마스크는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층 상에 배치되는 차광층을 포함한다. 상기 차광층을 통하여, 일반모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고, 상기 투명 기판의 하면을 통하여, 상기 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고, 상기 포토 마스크는 하기의 식 5로 표시되는 제 5 비정질 지수(AI5)가 0.9 내지 0.97이다.A blank mask according to an embodiment includes a transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; and a light blocking layer disposed on the phase inversion layer. When the normal mode XRD analysis is performed through the light-blocking layer, the X-ray intensity measured after reflection has a maximum value between 15° and 30° in 2θ, and when the XRD analysis is performed through the lower surface of the transparent substrate , X-ray intensity measured after reflection has a maximum value between 2θ of 15° and 30°, and the photomask has a fifth amorphous index (AI5) of 0.9 to 0.97 represented by Equation 5 below.

[식 5] [Equation 5]

Figure 112022018495308-pat00005
Figure 112022018495308-pat00005

상기 식 5에서, 상기 XC1은 상기 차광층을 통하여 측정된 X선 강도의 최대값이고, 상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면을 통하여 측정된 X선 강도의 최대값이다.In Equation 5, XC1 is the maximum value of X-ray intensity measured through the light blocking layer, and XQ1 is the maximum value of X-ray intensity measured through the lower surface of the transparent substrate.

일 실시예에서, 상기 블랭크 마스크는 하기의 식 6으로 표시되는 제 6 비정질 지수(AI6)가 1.05 내지 1.4일 수 있다.In one embodiment, the blank mask may have a sixth amorphous index (AI6) of 1.05 to 1.4 represented by Equation 6 below.

[식 6][Equation 6]

Figure 112022018495308-pat00006
Figure 112022018495308-pat00006

상기 식 6에서, 상기 XC4는 상기 차광층의 방향에서 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이고, 상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면 방향에서 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이다.In Equation 6, XC4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° when the normal mode XRD analysis is performed in the direction of the light blocking layer, and XQ4 is the normal mode XRD in the direction of the lower surface of the transparent substrate. When the analysis proceeds, it is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43°.

상기 제 1 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.Since the first amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 2 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the second amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 3 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the third amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 4 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the fourth amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

이에 따라서, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판의 결정 특성 차이에 따른 광학적 왜곡이 최소화될 수 있다. 즉, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판이 서로 유사한 XRD 분석에 따른 결정 특성을 가지기 때문에, 상기 포토마스크는 향상된 광학적 성능을 가질 수 있다. Accordingly, optical distortion due to a difference in crystal characteristics between the phase shift layer and the transparent substrate may be minimized. That is, since the phase shift layer and the transparent substrate have similar crystal characteristics according to XRD analysis, the photomask may have improved optical performance.

특히, 상기 투명기판 및 상기 위상 반전층은 유사한 결정 특성을 가지기 때문에, 상기 투명 기판 및 상기 위상 반전층이 서로 직접 접할 때, 상기 투명 기판 및 상기 위상 반전층 사이의 계면에서 발생되는 광학적 왜곡이 감소될 수 있다.In particular, since the transparent substrate and the phase shift layer have similar crystal characteristics, optical distortion generated at the interface between the transparent substrate and the phase shift layer is reduced when the transparent substrate and the phase shift layer directly contact each other. It can be.

또한, 상기 제 5 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 결정 특성을 가진다.In addition, since the fifth amorphous index has the above range, the light blocking layer and the transparent substrate have different crystal characteristics.

상기 제 6 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 결정 특성을 가진다.Since the sixth amorphous index has the above range, the light blocking layer and the transparent substrate have different crystal characteristics.

이에 따라서, 상기 차광층은 향상된 차광 성능을 가질 수 있다. Accordingly, the light blocking layer may have improved light blocking performance.

이에 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 노광 및 현상 공정에서 광학적 왜곡에 따른 공정 오차를 줄일 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 향상된 미세 선폭 특성을 가지는 반도체 소자를 용이하게 제조할 수 있다.Accordingly, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment can reduce process errors due to optical distortion in exposure and development processes. Therefore, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment can easily manufacture a semiconductor device having improved fine line width characteristics.

도 1은 일 실시예에 따른 노광 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다.
도 5는 일반 모드 XRD 분석 과정을 도시한 개략도이다.
도 6는 고정 모드 XRD 분석 과정을 도시한 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 투명 기판에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 차광층에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 위상 반전층에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 투명 기판에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 차광층에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.
1 is a schematic diagram showing an exposure apparatus according to an exemplary embodiment.
2 is a cross-sectional view illustrating a photomask according to an exemplary embodiment.
3 and 4 are cross-sectional views each illustrating a blank mask according to an exemplary embodiment.
5 is a schematic diagram showing a normal mode XRD analysis process.
6 is a schematic diagram showing a fixed mode XRD analysis process.
7 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a phase shift layer in a blank mask according to an exemplary embodiment.
8 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a transparent substrate in a blank mask according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a light blocking layer in a blank mask according to an exemplary embodiment.
10 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a phase shift layer in a blank mask according to an embodiment.
11 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a transparent substrate in a blank mask according to an embodiment.
12 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a light blocking layer in a blank mask according to an exemplary embodiment.

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. Hereinafter, embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, implementations may be implemented in many different forms and are not limited to the embodiments described herein.

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.As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or approximating that number when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and are intended to assist in the understanding of embodiments. Accurate or absolute figures are used to prevent undue exploitation by unscrupulous infringers of the stated disclosure.

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.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means a mixture or combination of one or more selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It means including one or more selected from the group consisting of.

본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, reference to "A and/or B" means "A, B, or A and B".

본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.Throughout this specification, terms such as “first” and “second” or “A” and “B” are used to distinguish the same terms from each other unless otherwise specified.

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.In this specification, the meaning that B is located on A means that B is located on A or that B is located on A while another layer is located therebetween, and B is located so as to come into contact with the surface of A It is not construed as being limited to

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.In this specification, a singular expression is interpreted as a meaning including a singular number or a plurality interpreted in context unless otherwise specified.

본 명세서에서 도면은 구현예의 설명을 위해 제시되며, 그 일부가 과장되거나 생략되어 표현될 수 있으며, 축적에 따라 표시되지 않는다.In this specification, the drawings are presented for explanation of embodiments, and some of them may be exaggerated or omitted, and are not displayed according to scale.

본 명세서에서 투과부(TA)란 투명기판 상에 패턴이 형성된 포토마스크 표면에서 위상 반전층을 실질적으로 포함하지 않아 노광광을 투과시키는 영역을 의미하고, 반투과부(NTA)란 위상 반전층을 실질적으로 포함하여 감쇠된 노광광을 투과시키는 영역을 의미한다(도 2 참조).In this specification, the transmissive portion TA refers to a region on the surface of a photomask on which a pattern is formed on a transparent substrate that does not substantially include a phase shift layer and transmits exposure light, and the transflective portion NTA refers to a region that substantially transmits exposure light. It refers to a region through which attenuated exposure light is transmitted, including (see FIG. 2).

반도체 소자의 제조 과정에는 반도체 웨이퍼 상에 노광 패턴을 형성함으로써 디자인된 패턴을 형성하는 과정이 포함된다. 구체적으로, 표면에 레지스트층이 도포된 반도체 웨이퍼 상에, 설계된 패턴을 포함하는 포토 마스크를 위치시킨 후, 광원을 통해 노광하면, 상기 반도체 웨이퍼의 레지스트층은 현상 용액 처리 후 설계된 패턴을 형성하게 된다.A process of manufacturing a semiconductor device includes a process of forming a designed pattern by forming an exposure pattern on a semiconductor wafer. Specifically, when a photo mask including a designed pattern is placed on a semiconductor wafer having a resist layer coated thereon, and exposed through a light source, the resist layer of the semiconductor wafer forms the designed pattern after treatment with a developing solution. .

반도체 고집적화에 따라 더욱 미세화된 회로 패턴이 요구된다. 반도체 웨이퍼 상에 미세화된 패턴을 형성하기 위해서는 종래 적용되는 노광광보다 파장이 더욱 짧은 노광광을 적용할 수 있다. 미세화된 패턴 형성을 위한 노광광으로는 예시적으로 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등이 있다.With the high integration of semiconductors, more miniaturized circuit patterns are required. In order to form a miniaturized pattern on a semiconductor wafer, exposure light having a shorter wavelength than conventionally applied exposure light may be applied. An example of exposure light for miniaturized pattern formation is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm).

이에 따라서, 상기 포토 마스크 내에 포함되어 패턴을 형성하는 막들은 향상된 광학적 특성을 요구받는다.Accordingly, films included in the photomask to form patterns are required to have improved optical characteristics.

또한, 단파장의 노광광을 발생시키는 광원은 높은 출력이 요구될 수 있다. 이러한 광원은 노광 공정에서 반도체 소자 제조장치 내 포함된 포토 마스크의 온도를 상승시킬 수 있다.In addition, a light source generating short-wavelength exposure light may require high output. Such a light source may increase the temperature of a photo mask included in a semiconductor device manufacturing apparatus in an exposure process.

이에 따라서, 상기 포토 마스크 내 포함되어 패턴을 형성하는 막들은 온도 변화에 따라 두께, 높이 등의 물리적 특성이 변화하는 특성을 나타낼 수 있다. 상기 포토 마스크 내에 포함되어 패턴을 형성하는 막들은 향상된 열적 특성도 요구받는다.Accordingly, the films that are included in the photomask and form patterns may exhibit characteristics in which physical properties, such as thickness and height, change according to temperature changes. Films included in the photomask to form patterns are also required to have improved thermal characteristics.

상기 포토마스크는 전체가 동일한 물질로 형성된 것이 아니라, 단면으로 보면 최소 2층 이상의 다층 구조이다. 따라서, 위상 반전막과 투명 기판이 포함된 적층체인 블랭크마스크의 특성도 포토마스크의 물성에 영향을 미치고, 제조 과정에서 산화처리, 열처리 등을 거치는 경우도 있어서, 최초 적층한 재료 자체의 특성과 완성된 블랭크마스크의 특성 사이에 차이를 보이기도 한다.The entirety of the photomask is not made of the same material, but has a multilayer structure of at least two layers in cross section. Therefore, the characteristics of the blank mask, which is a laminated body including the phase shift film and the transparent substrate, also affect the physical properties of the photomask, and in some cases undergo oxidation treatment and heat treatment during the manufacturing process, so that the characteristics and completion of the initially laminated material itself It also shows a difference between the characteristics of the blank mask.

상기 포토마스크에 포함된 각 층의 광학적 특성 및 열적 특성이 향상될 수 있도록, 상기 포토마스크에 포함된 각 층의 결정 특성이 적절하게 조절될 수 있다.Crystal characteristics of each layer included in the photomask may be appropriately adjusted to improve optical and thermal characteristics of each layer included in the photomask.

구현예의 발명자들은 반도체 소자 제조장치 내 포토마스크에 포함된 막들의 결정 특성을 일정 범위 내로 조절함으로써 단파장의 노광광을 발생시키는 광원에 의해 포토마스크의 온도가 상승되거나, 각 층의 광학적 물성의 차이에 발생되는 웨이퍼 상에 노광되는 패턴의 해상도 저하를 실질적으로 억제할 수 있음을 실험적으로 확인하여 구현예를 완성했다.According to the inventors of the embodiment, the temperature of the photomask is increased by a light source generating short-wavelength exposure light by adjusting the crystal characteristics of the films included in the photomask in the semiconductor device manufacturing apparatus within a certain range, or the difference in optical properties of each layer is affected. The embodiment was completed by experimentally confirming that the deterioration of the resolution of the pattern exposed on the resulting wafer can be substantially suppressed.

이하, 구현예들을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, implementations are described in more detail.

도 1은 일 실시예에 따른 노광 장치를 도시한 개략도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도이다. 도 3과 도 4는 각각 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 도 5는 일반 모드 XRD 분석 과정을 도시한 개략도이다. 도 6은 고정 모드 XRD 분석 과정을 도시한 개략도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다. 도 8은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 투명 기판에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다. 도 9는 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 차광층에 일반 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다. 도 10은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 위상 반전층에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다. 도 11은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 투명 기판에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다. 도 12은 일 실시예에 따른 블랭크 마스크에서, 차광층에 고정 모드 XRD 분석이 진행되어 측정된 X선 강도를 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram showing an exposure apparatus according to an exemplary embodiment. 2 is a cross-sectional view illustrating a photomask according to an exemplary embodiment. 3 and 4 are cross-sectional views each illustrating a blank mask according to an exemplary embodiment. 5 is a schematic diagram showing a normal mode XRD analysis process. 6 is a schematic diagram showing a fixed mode XRD analysis process. 7 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a phase shift layer in a blank mask according to an exemplary embodiment. 8 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a transparent substrate in a blank mask according to an exemplary embodiment. 9 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing normal mode XRD analysis on a light blocking layer in a blank mask according to an exemplary embodiment. 10 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a phase shift layer in a blank mask according to an embodiment. 11 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a transparent substrate in a blank mask according to an embodiment. 12 is a diagram illustrating X-ray intensities measured by performing fixed mode XRD analysis on a light blocking layer in a blank mask according to an embodiment.

반도체 소자의 제조 장치Semiconductor device manufacturing equipment

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 광원, 광학계 및 포토마스크를 포함한다. 상기 광학계는 집광렌즈 및 투사렌즈 등을 포함한다. 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 포토리소그래피 시스템이다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment includes a light source, an optical system, and a photomask. The optical system includes a condensing lens and a projection lens. An apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment is a photolithography system.

광원(10a)은 단파장의 노광광을 발생시킬 수 있는 장치이다. 상기 노광광은 파장 200nm 이하의 광일 수 있다. 상기 노광광은 구체적으로 파장 193nm 인 ArF 광일 수 있다.The light source 10a is a device capable of generating short-wavelength exposure light. The exposure light may be light having a wavelength of 200 nm or less. The exposure light may be ArF light having a wavelength of 193 nm.

상기 광원은 광을 발생시킨다. 상기 광원은 ArF 램프일 수 있다. 상기 광원은 자외선 광을 발생시킬 수 있다. 상기 광원에서 발생되는 광의 파장은 약 193㎚일 수 있다.The light source generates light. The light source may be an ArF lamp. The light source may generate ultraviolet light. A wavelength of light generated from the light source may be about 193 nm.

상기 집광렌즈(20a)는 상기 광원으로부터의 광을 상기 포토 마스크에 집광시킨다. The condensing lens 20a condenses the light from the light source onto the photo mask.

상기 포토 마스크(30a)는 상기 광원으로부터의 광을 선택적으로 투과시켜, 반도체 웨이퍼로 출사한다. 더 자세하게, 상기 집광렌즈로부터 출사되는 광은 상기 포토 마스크를 통하여 선택적으로 투과되고, 상기 선택적으로 투과된 광은 상기 투사 렌즈(40a)로 출사된다. 상기 투사렌즈는 상기 포토 마스크로부터 입사된 광을 집속하여 상기 반도체 웨이퍼(50a)로 출사한다.The photo mask 30a selectively transmits the light from the light source and emits it to the semiconductor wafer. In more detail, the light emitted from the condensing lens is selectively transmitted through the photo mask, and the selectively transmitted light is emitted to the projection lens 40a. The projection lens focuses the light incident from the photo mask and emits it to the semiconductor wafer 50a.

반도체 소자 제조장치에서 포토마스크와 반도체 웨이퍼 사이에 상기 투사 렌즈가 위치할 수 있다. 상기 투사 렌즈는 포토마스크 상의 회로 패턴 형상을 축소하여 반도체 웨이퍼 상에 전사하는 기능을 갖는다. 상기 투사 렌즈는 ArF 반도체 웨이퍼 노광공정에 일반적으로 적용될 수 있는 것이면 한정되지 않는다. 예시적으로, 상기 투사 렌즈는 불화칼슘(CaF2)으로 이루어진 렌즈를 적용할 수 있다.In a semiconductor device manufacturing apparatus, the projection lens may be positioned between a photomask and a semiconductor wafer. The projection lens has a function of reducing the shape of a circuit pattern on a photomask and transferring it onto a semiconductor wafer. The projection lens is not limited as long as it can be generally applied to an ArF semiconductor wafer exposure process. Illustratively, the projection lens may be a lens made of calcium fluoride (CaF 2 ).

상기 반도체 웨이퍼는 최상부에 포토레지스트층을 포함하는 반도체 기판일 수 있다. 상기 포토 마스크 및 상기 광학계에 의해서 선택적으로 투과된 광은 상기 반도체 웨이퍼를 현상할 수 있다. 더 자세하게, 상기 포토 마스크 및 상기 광학계에 의해서 선택적으로 투과된 광은 상기 포토레지스트층을 현상할 수 있다. 즉, 상기 광원, 상기 광학계 및 상기 포토마스크에 의해서, 포토리소그래피 공정을 수행될 수 있다.The semiconductor wafer may be a semiconductor substrate including a photoresist layer on top. The light selectively transmitted by the photo mask and the optical system may develop the semiconductor wafer. In more detail, light selectively transmitted by the photo mask and the optical system may develop the photoresist layer. That is, a photolithography process may be performed by the light source, the optical system, and the photomask.

포토마스크photomask

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 포토마스크는 투명기판(10), 상기 투명기판(10) 상에 배치되는 위상 반전층(20), 상기 위상 반전층(20) 상에 배치되는 차광층(30)을 포함한다.2, the photomask includes a transparent substrate 10, a phase shift layer 20 disposed on the transparent substrate 10, and a light blocking layer 30 disposed on the phase shift layer 20. ).

상기 투명 기판(10)은 노광광을 상기 투명 기판(10) 상에 형성된 박막으로 투과시키는 역할을 한다. The transparent substrate 10 serves to transmit exposure light to a thin film formed on the transparent substrate 10 .

상기 포토마스크(200) 내 위상 반전층(20)은 전사하고자 하는 패턴을 포함할 수 있다. 포토마스크(200) 내 차광층(30)은 미리 설정된 패턴을 포함할 수 있다.The phase shift layer 20 in the photomask 200 may include a pattern to be transferred. The light blocking layer 30 in the photomask 200 may include a preset pattern.

상기 위상 반전층(20)은 상기 위상 반전층(20)을 투과하는 노광광을 일부만 투과시키면서, 상기 일부만 투과시킨 노광광의 위상차를 조절하여 현상되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다.The phase shift layer 20 may transmit only a portion of the exposure light passing through the phase shift layer 20 and improve the resolution of the developed pattern by adjusting the phase difference of the exposure light partially transmitted.

차광층(30)은 상기 차광층(30) 표면에 도달하는 노광광의 투과를 차단할 수 있다.The light blocking layer 30 may block transmission of exposure light reaching the surface of the light blocking layer 30 .

포토마스크(200)는 아래에서 설명할 블랭크 마스크(100)로 제조할 수 있다. The photomask 200 may be made of a blank mask 100 to be described below.

포토마스크(200) 내 투명 기판(10), 위상 반전층(20) 및 차광층(30)의 층 구조, 광학 특성, 조성 및 스퍼터링 방법, 패턴화 방법 등에 대한 구체적인 설명은 아래의 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법을 설명하는 내용과 중복되므로 생략한다.A detailed description of the layer structure, optical properties, composition, and sputtering method and patterning method of the transparent substrate 10, the phase shift layer 20, and the light blocking layer 30 in the photomask 200 will be described below in the blank mask and photo mask layer 200. Since it overlaps with the description of the mask manufacturing method, it will be omitted.

위상 반전층(20)은 막을 구성하는 원소들의 조성, 막의 밀도, 막의 두께 등 다양한 요인에 따라 광학 특성이 결정된다. 따라서, 반도체 웨이퍼 상에 현상될 패턴의 해상도를 최대한 향상시키기 위해 상기 요인들을 고려하여 위상 반전층(20)을 설계 후 성막한다. 다만, 위상 반전층(20)은 노광공정 중 광원에서 발생하는 열로 인해 온도가 증가할 수 있고, 상기 열로 인해 위상 반전층(20)의 두께 수치, 응력 등이 변동될 수 있다. Optical characteristics of the phase shift layer 20 are determined according to various factors such as the composition of elements constituting the film, the density of the film, and the thickness of the film. Therefore, in order to maximize the resolution of a pattern to be developed on a semiconductor wafer, the phase shift layer 20 is designed and deposited in consideration of the above factors. However, the temperature of the phase shift layer 20 may increase due to heat generated from a light source during an exposure process, and the thickness value and stress of the phase shift layer 20 may vary due to the heat.

상기 위상 반전층(20)을 구성하는 원소, 원소별 함량, 스퍼터링 공정에서 자기장 세기, 기판 회전 속도, 타겟에 가하는 전압, 분위기 가스 조성, 스퍼터링 온도, 후처리 공정 시 조건 등의 요소들을 제어하여 조절할 수 있다.Elements constituting the phase inversion layer 20, content of each element, magnetic field strength in the sputtering process, substrate rotation speed, voltage applied to the target, atmospheric gas composition, sputtering temperature, post-processing conditions, etc. are controlled and adjusted can

스퍼터링 장비를 이용하여 위상 반전층(20)을 성막할 때, 스퍼터링 장비에 마그네트를 위치시키고 자기장을 형성하여 챔버 내 타겟 전면에 플라즈마가 분포되도록 한다. 그리고, 자기장의 분포, 세기 등은 스퍼터링 장비로 형성된 막의 밀도 등에 영향을 미칠 수 있다.When the phase shift layer 20 is formed using sputtering equipment, a magnet is placed on the sputtering equipment and a magnetic field is formed so that plasma is distributed over the entire surface of the target in the chamber. In addition, the distribution and strength of the magnetic field may affect the density of the film formed by the sputtering equipment.

구체적으로, 자기장 세기가 강할수록 챔버 내 형성되는 플라즈마의 밀도가 높아지게 되어 성막된 위상 반전층(20)이 밀해질 수 있다. 자기장 세기가 약할수록 챔버 내 형성되는 플라즈마의 밀도가 낮아지게 되어 성막된 위상 반전층(20)이 소해질 수 있다.Specifically, as the strength of the magnetic field increases, the density of the plasma formed in the chamber increases, and thus the formed phase shift layer 20 may become denser. As the intensity of the magnetic field decreases, the density of the plasma formed in the chamber decreases, so that the phase shift layer 20 formed can be eliminated.

포토마스크(200)의 위상 반전층(10)은 위상 반전층(10) 상에 위치하는 차광층(30)이 제거된 후, 패터닝되어 형성된다. 포토마스크(20)가 위상 반전층(20)과 차광층(30) 사이에 다른 막을 더 포함할 경우, 상기 다른 막도 제거한다. 즉, 위상 반전층(20)의 최표면이 드러나도록 블랭크마스크(200)가 가공되어, 상기 포토마스크가 형성된다. 차광층(30) 및 상기 다른 막을 제거하는 방법으로는 에천트를 통한 에칭방법 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.The phase shift layer 10 of the photomask 200 is formed by patterning after the light blocking layer 30 positioned on the phase shift layer 10 is removed. If the photomask 20 further includes another film between the phase shift layer 20 and the light blocking layer 30, the other film is also removed. That is, the blank mask 200 is processed so that the outermost surface of the phase shift layer 20 is exposed, and the photomask is formed. As a method of removing the light blocking layer 30 and the other film, an etching method using an etchant may be used, but is not limited thereto.

블랭크 마스크blank mask

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 블랭크 마스크(100)는 투명 기판(10), 상기 투명 기판(10) 상에 배치되는 위상 반전층(20) 및 상기 위상 반전층(20) 상에 배치되는 차광층(30)을 포함한다.As shown in FIG. 3 , the blank mask 100 includes a transparent substrate 10, a phase shift layer 20 disposed on the transparent substrate 10, and a light blocking layer disposed on the phase shift layer 20. Layer 30 is included.

투명 기판(10)의 소재는 노광광에 대한 광투과성을 갖고 포토마스크에 적용될 수 있는 소재면 제한되지 않는다. 구체적으로, 투명기판(10)의 파장 200nm 이하의 노광광에 대한 투과율은 85% 이상일 수 있다. 상기 투과율은 87% 이상일 수 있다. 예시적으로, 투명 기판(10)은 합성 쿼츠 기판이 적용될 수 있다. 이러한 경우, 투명 기판(10)은 상기 투명 기판(10)을 투과하는 광의 감쇠(attenuated)를 억제할 수 있다. The material of the transparent substrate 10 is not limited as long as it has light transmittance for exposure light and can be applied to a photomask. Specifically, transmittance of the transparent substrate 10 to exposure light having a wavelength of 200 nm or less may be 85% or more. The transmittance may be 87% or more. Illustratively, a synthetic quartz substrate may be applied to the transparent substrate 10 . In this case, the transparent substrate 10 can suppress attenuated light passing through the transparent substrate 10 .

또한 투명 기판(10)은 평탄도, 조도 등의 표면 특성을 조절하여 광학 왜곡 발생을 감소시킬 수 있다.In addition, optical distortion may be reduced by adjusting surface characteristics of the transparent substrate 10 such as flatness and roughness.

위상 반전층phase inversion layer

위상 반전층(20)은 투명기판(10)의 상면(front side) 상에 위치할 수 있다.The phase shift layer 20 may be positioned on the front side of the transparent substrate 10 .

위상 반전층(20)은 상기 투명기판의 상면 상에 위치하는 위상차 조정층(21) 및 상기 위상차 조정층(21) 상에 위치하는 보호층(22)을 포함할 수 있다. The phase shift layer 20 may include a phase difference adjustment layer 21 positioned on the upper surface of the transparent substrate and a protective layer 22 positioned on the phase difference adjustment layer 21 .

위상 반전층(20), 위상차 조정층(21) 및 보호층(22)은 각각 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함할 수 있다.The phase inversion layer 20 , the retardation adjustment layer 21 , and the protective layer 22 may each include a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen.

위상차 조정층(21)은 위상 반전층(20)에서 전이금속, 규소, 산소 및 질소가 깊이 방향으로 5 원자% 범위 내에서 균등하게 포함된 층이다. 위상차 조정층(21)은 위상 반전층(20)을 투과하는 노광광의 위상차 및 투과율을 실질적으로 조절할 수 있다.The retardation adjustment layer 21 is a layer in which transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen are evenly included within a range of 5 atomic % in the depth direction in the phase inversion layer 20 . The phase difference adjustment layer 21 can substantially adjust the phase difference and transmittance of the exposure light passing through the phase shift layer 20 .

구체적으로, 위상차 조정층(21)은 투명기판(10)의 배면(back side, 하면) 측에서 입사하는 노광광의 위상을 이동시키는 특성을 가진다. 이러한 특성으로 인해, 위상 반전층(20)은 포토마스크에서 투과부의 가장자리에 발생하는 회절광을 효과적으로 상쇄하여 리소그래피 공정 시 포토마스크의 해상력이 보다 향상된다.Specifically, the retardation adjusting layer 21 has a characteristic of shifting the phase of exposure light incident from the back side of the transparent substrate 10 . Due to this characteristic, the phase shift layer 20 effectively cancels diffracted light generated at the edge of the transmission portion of the photomask, thereby improving the resolution of the photomask during a lithography process.

또한 위상차 조정층(21)은 위상 반전층(20) 표면으로 입사하는 노광광을 감쇠시킨다. 이를 통해, 위상 반전층(20)은 상기 회절광을 상쇄시킴과 동시에 노광광을 적절히 차단할 수 있다.In addition, the phase difference adjustment layer 21 attenuates exposure light incident on the surface of the phase shift layer 20 . Through this, the phase shift layer 20 can properly block the exposure light while offsetting the diffraction light.

보호층(22)은 위상 반전층의 표면에 형성되어, 상기 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 함량이 연속적으로 감소하는 동시에 질소 함량이 연속적으로 증가하는 분포를 갖는 층이다. 보호층(22)은 포토마스크의 식각 공정 및 세정 공정에서 위상 반전층 패턴에 데미지가 발생하거나 불필요한 식각이 발생하는 것을 억제하여 위상 반전층의 내구성(durability)을 향상시킬 수 있다. 또한 보호층(22)은 노광공정에서 위상차 조정층(21)이 노광광으로 인해 산화되어 광학특성 변동이 발생하는 것을 일부 억제할 수 있다.The protective layer 22 is formed on the surface of the phase inversion layer and has a distribution in which the oxygen content continuously decreases and the nitrogen content continuously increases in the depth direction from the surface. The protective layer 22 may improve durability of the phase shift layer by suppressing damage to the phase shift layer pattern or unnecessary etching during the etching process and cleaning process of the photomask. In addition, the protective layer 22 can partially suppress the variation in optical characteristics caused by oxidation of the retardation adjusting layer 21 due to exposure light during an exposure process.

블랭크 마스크(100) 내에서 차광층(30)은 위상 반전층 상에 배치된다. 차광층(30)은 위상 반전층(20)을 패턴 형상대로 식각 시 위상 반전층(20)의 에칭 마스크로 사용될 수 있다. 또한 차광층(30)은 투명 기판(10)의 배면측으로부터 입사되는 노광광의 투과를 차단할 수 있다.In the blank mask 100, the light blocking layer 30 is disposed on the phase shift layer. The light blocking layer 30 may be used as an etching mask for the phase shift layer 20 when the phase shift layer 20 is etched in a pattern shape. In addition, the light blocking layer 30 may block transmission of exposure light incident from the rear side of the transparent substrate 10 .

차광층은 단층 구조일 수 있다. 차광층은 2층 이상의 복수층 구조일 수 있다. 차광층은 스퍼터링을 통해 성막될 수 있다. 차광층은 스퍼터링 제어 조건에 따라 2층 이상의 복수층 구조를 가질 수 있다.The light blocking layer may have a single layer structure. The light blocking layer may have a multilayer structure of two or more layers. The light blocking layer may be formed through sputtering. The light blocking layer may have a multilayer structure of two or more layers depending on sputtering control conditions.

위상 반전층(20)은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 전이금속은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 지르코늄(Zr) 등으로부터 선택되는 일종 이상의 원소일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예시적으로 상기 전이금속은 몰리브덴일 수 있다.The phase inversion layer 20 may include a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen. The transition metal may be one or more elements selected from molybdenum (Mo), tantalum (Ta), zirconium (Zr), and the like, but is not limited thereto. Illustratively, the transition metal may be molybdenum.

위상 반전층(20)은 전이금속을 1 내지 10 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 전이금속을 2 내지 7 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 규소를 15 내지 60 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 규소를 25 내지 50 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 질소를 30 내지 60 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 질소를 35 내지 55 원자%를 포함할 수 있다. 위상 반전층(20) 산소를 5 내지 35 원자% 포함할 수 있다. 위상 반전층(20)은 산소를 10 내지 25 원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 위상 반전층(20)은 단파장의 노광광, 구체적으로 200nm 이하의 파장을 갖는 광을 이용한 리소그래피 공정에 적합한 광학특성을 가질 수 있다.The phase shift layer 20 may include 1 to 10 atomic % of a transition metal. The phase shift layer 20 may include 2 to 7 atomic % of a transition metal. The phase inversion layer 20 may include 15 to 60 atomic % of silicon. The phase inversion layer 20 may include 25 to 50 atomic % of silicon. The phase inversion layer 20 may contain 30 to 60 atomic % of nitrogen. The phase inversion layer 20 may include 35 to 55 atomic % of nitrogen. The phase inversion layer 20 may contain 5 to 35 atomic % of oxygen. The phase inversion layer 20 may contain 10 to 25 atomic % of oxygen. In this case, the phase shift layer 20 may have optical characteristics suitable for a lithography process using short-wavelength exposure light, specifically, light having a wavelength of 200 nm or less.

위상 반전층(20)은 상기 언급된 원소 외에 다른 원소를 추가적으로 포함할 수 있다. 예시적으로 위상 반전층(20)은 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등을 포함할 수 있다.The phase inversion layer 20 may additionally include other elements in addition to the above-mentioned elements. Illustratively, the phase inversion layer 20 may include argon (Ar) or helium (He).

위상 반전층(20)은 두께 방향으로 원소별 함량이 상이할 수 있다.The phase shift layer 20 may have different contents for each element in the thickness direction.

위상차 조정층(21)과 보호층(22)의 깊이 방향으로 형성된 원소별 함량 분포는 위상 반전층의 뎁스 프로파일(depth profile)을 측정하여 확인할 수 있다. 예시적으로, Thermo Scientific사의 K-alpha모델을 이용하여 뎁스 프로파일을 측정할 수 있다.The content distribution of each element formed in the depth direction of the retardation adjustment layer 21 and the protective layer 22 can be confirmed by measuring a depth profile of the phase shift layer. Illustratively, the depth profile may be measured using Thermo Scientific's K-alpha model.

위상차 조정층(21)과 보호층(22)은 전이금속, 규소, 산소 및 질소 등의 원소별 함량이 층별로 상이할 수 있다.The retardation adjustment layer 21 and the passivation layer 22 may have different content for each element such as a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen.

위상차 조정층(21)은 전이금속을 3 내지 10원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 전이금속을 4 내지 8원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 규소를 20 내지 50원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 규소를 30 내지 40원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 산소를 2 내지 10원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 산소를 3 내지 8원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 질소를 40 내지 60 원자% 포함할 수 있다. 위상차 조정층(21)은 질소를 45 내지 55 원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 포토마스크 제조 시 단파장의 노광광, 구체적으로 파장 200nm 이하의 광을 노광광으로 적용 시 우수한 패턴 해상도를 가지는 블랭크 마스크를 제공할 수 있다.The retardation adjustment layer 21 may include 3 to 10 atomic % of a transition metal. The retardation adjustment layer 21 may include 4 to 8 atomic % of a transition metal. The retardation adjustment layer 21 may include 20 to 50 atomic % of silicon. The retardation adjustment layer 21 may contain 30 to 40 atomic % of silicon. The phase difference adjustment layer 21 may contain 2 to 10 atomic % of oxygen. The phase difference adjustment layer 21 may contain 3 to 8 atomic % of oxygen. The retardation adjustment layer 21 may contain 40 to 60 atomic % of nitrogen. The retardation adjustment layer 21 may contain 45 to 55 atomic % of nitrogen. In this case, a blank mask having excellent pattern resolution can be provided when short-wavelength exposure light, specifically, light having a wavelength of 200 nm or less is applied as exposure light during manufacture of the photomask.

보호층(22)은 산소를 많이 포함할수록 노광광 및 세정용액 등으로부터 위상차 조정층(21)을 안정적으로 보호할 수 있지만, 전체 위상 반전층(20)의 광학특성 변동 정도가 커질 수 있다. 따라서 보호층(22) 내 산소 및 질소의 함량 분포를 제어함으로써 위상 반전층(20)이 충분한 내광성 및 내약품성을 가지면서 목적하는 광학 특성을 가지도록 할 수 있다.As the protective layer 22 contains more oxygen, it can stably protect the retardation adjustment layer 21 from exposure light and cleaning solution, but the degree of optical characteristic variation of the entire phase shift layer 20 may increase. Therefore, by controlling the content distribution of oxygen and nitrogen in the protective layer 22, the phase shift layer 20 can have desired optical properties while having sufficient light resistance and chemical resistance.

보호층(22)은 질소를 20 내지 40원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 질소를 25 내지 35원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 산소를 10 내지 50원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 산소를 20 내지 40원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 규소를 10 내지 50원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 규소를 20 내지 40원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 전이금속을 0.5 내지 5원자% 포함할 수 있다. 보호층(22)은 전이금속을 1 내지 3원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 보호층(22)은 위상차 조정층(21)의 변질을 충분히 억제할 수 있다.The protective layer 22 may contain 20 to 40 atomic % of nitrogen. The protective layer 22 may contain 25 to 35 atomic % of nitrogen. The protective layer 22 may contain 10 to 50 atomic % of oxygen. The protective layer 22 may contain 20 to 40 atomic % of oxygen. The protective layer 22 may include 10 to 50 atomic % of silicon. The protective layer 22 may include 20 to 40 atomic % of silicon. The protective layer 22 may include 0.5 to 5 atomic % of a transition metal. The protective layer 22 may include 1 to 3 atomic % of a transition metal. In this case, the protective layer 22 can sufficiently suppress deterioration of the retardation adjusting layer 21 .

보호층(22)은 두께 방향으로 산소 함량(원자%) 대비 질소 함량(원자%)이 1 이상인 영역을 포함할 수 있고, 상기 영역은 보호층(22) 전체 두께 대비 40 내지 60%의 두께를 가질 수 있다. 상기 영역은 보호층(22) 전체 두께 대비 45 내지 55%의 두께를 가질 수 있다. 이러한 경우 보호층(22) 형성으로 인한 위상 반전층(20)의 광학특성 변동을 효율적으로 억제할 수 있다.The protective layer 22 may include a region in which the nitrogen content (atomic %) compared to the oxygen content (atomic %) in the thickness direction is 1 or more, and the region has a thickness of 40 to 60% of the total thickness of the protective layer 22. can have The region may have a thickness of 45 to 55% of the total thickness of the protective layer 22 . In this case, fluctuations in optical characteristics of the phase shift layer 20 due to formation of the protective layer 22 can be effectively suppressed.

보호층(22)은 두께 방향으로 산소 함량(원자%) 대비 질소 함량(원자%)의 비율이 0.4 내지 2인 영역을 포함할 수 있고, 상기 영역은 보호층(22) 전체 두께(100%) 대비 30 내지 80%의 두께를 가질 수 있다. 상기 영역은 보호층(22) 전체 두께(100%) 대비 40 내지 60%의 두께를 가질 수 있다. 이러한 경우, 충분한 장기 내구성을 가지면서도 해상도가 뛰어난 포토마스크를 제조할 수 있는 블랭크 마스크를 제공할 수 있다.The protective layer 22 may include a region in which the ratio of the nitrogen content (atomic %) to the oxygen content (atomic %) in the thickness direction is 0.4 to 2, and the region is the entire thickness of the protective layer 22 (100%). It may have a thickness of 30 to 80% compared to. The region may have a thickness of 40 to 60% of the total thickness (100%) of the protective layer 22 . In this case, it is possible to provide a blank mask capable of manufacturing a photomask having sufficient long-term durability and excellent resolution.

위상 반전층(20), 위상차 조정층(21), 보호층(22)의 원소별 함량 및 두께 방향으로 형성된 원소별 함량 분포는 뎁스 프로파일을 측정하여 확인할 수 있다. 예시적으로 Thermo Scientific사의 K-alpha 모델을 통해 측정할 수 있다.The content of each element of the phase shift layer 20, the phase difference adjustment layer 21, and the protective layer 22 and the distribution of the content of each element formed in the thickness direction can be confirmed by measuring a depth profile. Illustratively, it can be measured through Thermo Scientific's K-alpha model.

두께 방향으로 산소 함량(원자%) 대비 질소 함량(원자%)의 비율이 1 이상인 영역의 두께 측정은 뎁스 프로파일을 측정하여 확인할 수 있다. 다만, 뎁스 프로파일에서 보호층(22)의 깊이별 에칭 속도는 일정하다고 가정한다.The measurement of the thickness of a region in which the ratio of the nitrogen content (atomic %) to the oxygen content (atomic %) in the thickness direction is 1 or more can be confirmed by measuring a depth profile. However, it is assumed that the etching rate for each depth of the protective layer 22 is constant in the depth profile.

두께 방향으로 산소 함량(원자%) 대비 질소 함량(원자%)의 비율이 0.4 내지 2인 영역의 두께 측정은 뎁스 프로파일을 측정하여 확인할 수 있다. 다만, 뎁스 프로파일에서 보호층(22)의 깊이별 에칭 속도는 일정하다고 가정한다.Measurement of the thickness of a region in which the ratio of nitrogen content (atomic %) to oxygen content (atomic %) in the thickness direction is 0.4 to 2 can be confirmed by measuring a depth profile. However, it is assumed that the etching rate for each depth of the protective layer 22 is constant in the depth profile.

위상 반전층(20)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 위상차가 160 내지 200°일 수 있다. 위상 반전층(20)은 ArF 광에 대한 위상차가 160 내지 200°일 수 있다. 위상 반전층(20)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 위상차는 170 내지 190°일 수 있다. 위상 반전층(20)은 ArF 광에 대한 위상차는 170 내지 190°일 수 있다. 위상 반전층(20)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율이 3 내지 10%일 수 있다. 위상 반전층(20)은 ArF 광에 대한 투과율이 3 내지 10%일 수 있다. 위상 반전층(20)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 4 내지 8%일 수 있다. 위상 반전층(20)은 ArF 광에 대한 투과율은 4 내지 8%일 수 있다. 이러한 경우, 상기 위상 반전층(20)을 포함하는 포토마스크는 단파장의 노광광이 적용된 노광 공정에서 웨이퍼 상에 더욱 정교한 미세 패턴을 노광시킬 수 있다. The phase shift layer 20 may have a phase difference of 160° to 200° for light having a wavelength of 200 nm or less. The phase shift layer 20 may have a phase difference of 160° to 200° with respect to ArF light. The phase shift layer 20 may have a phase difference of 170° to 190° for light having a wavelength of 200 nm or less. The phase shift layer 20 may have a phase difference of 170° to 190° with respect to ArF light. The phase shift layer 20 may have transmittance of 3 to 10% for light having a wavelength of 200 nm or less. The phase shift layer 20 may have transmittance of 3 to 10% for ArF light. The phase shift layer 20 may have transmittance of 4 to 8% for light having a wavelength of 200 nm or less. The phase shift layer 20 may have transmittance of 4 to 8% for ArF light. In this case, the photomask including the phase shift layer 20 may expose more sophisticated fine patterns on the wafer in an exposure process to which short-wavelength exposure light is applied.

예시적으로 위상 반전층(20)의 위상차 및 투과율은 Lasertec사의 MPM193 모델을 통해 측정될 수 있다.For example, the phase difference and transmittance of the phase shift layer 20 may be measured through Lasertec's MPM193 model.

보호층(22)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 굴절률이 1.3 내지 2일 수 있다. 보호층(22)의 ArF 광에 대한 굴절률이 1.3 내지 2일 수 있다. 보호층(22)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 굴절률이 1.4 내지 1.8일 수 있다. 보호층(22)의 ArF 광에 대한 굴절률이 1.4 내지 1.8일 수 있다. 보호층(22)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 소쇠계수가 0.2 내지 0.4일 수 있다. 보호층(22)의 ArF 광에 대한 소쇠계수가 0.2 내지 0.4일 수 있다. 보호층(22)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 소쇠계수가 0.25 내지 0.35일 수 있다. 보호층(22)의 ArF 광에 대한 소쇠계수가 0.25 내지 0.35일 수 있다. 이러한 경우, 보호층(22) 형성으로 인한 위상 반전층(20)의 광학 특성 변동 효과를 최소화할 수 있다.The refractive index of the protective layer 22 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 1.3 to 2. The protective layer 22 may have a refractive index of 1.3 to 2 for ArF light. The refractive index of the protective layer 22 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 1.4 to 1.8. The refractive index of the protective layer 22 for ArF light may be 1.4 to 1.8. An extinction coefficient of the protective layer 22 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 0.2 to 0.4. An extinction coefficient of the protective layer 22 for ArF light may be 0.2 to 0.4. An extinction coefficient of the protective layer 22 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 0.25 to 0.35. An extinction coefficient of the protective layer 22 for ArF light may be 0.25 to 0.35. In this case, the optical characteristic variation effect of the phase shift layer 20 due to the formation of the protective layer 22 can be minimized.

위상차 조정층(21)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 굴절률이 2 내지 4일 수 있다. 위상차 조정층(21)은 ArF 광에 대한 굴절률이 2 내지 4일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 굴절률은 2.5 내지 3.5일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 ArF 광에 대한 굴절률은 2.5 내지 3.5일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 소쇠계수는 0.3 내지 0.7일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 ArF 광에 대한 소쇠계수는 0.3 내지 0.7일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 소쇠계수는 0.4 내지 0.6일 수 있다. 위상차 조정층(21)의 ArF 광에 대한 소쇠계수는 0.4 내지 0.6일 수 있다. 이러한 경우, 상기 위상 반전층(20)을 포함하는 포토마스크는 웨이퍼 표면 상에 노광 공정시 패터닝 효과가 우수한 특성을 나타낼 수 있다.The retardation adjustment layer 21 may have a refractive index of 2 to 4 for light having a wavelength of 200 nm or less. The phase difference adjusting layer 21 may have a refractive index of 2 to 4 for ArF light. The refractive index of the retardation adjustment layer 21 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 2.5 to 3.5. The refractive index of the retardation adjustment layer 21 for ArF light may be 2.5 to 3.5. An extinction coefficient of the retardation adjustment layer 21 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 0.3 to 0.7. An extinction coefficient of the retardation adjustment layer 21 for ArF light may be 0.3 to 0.7. An extinction coefficient of the retardation adjustment layer 21 for light having a wavelength of 200 nm or less may be 0.4 to 0.6. An extinction coefficient of the phase difference adjustment layer 21 for ArF light may be 0.4 to 0.6. In this case, the photomask including the phase shift layer 20 may exhibit excellent patterning effect during an exposure process on the wafer surface.

예시적으로, 위상 반전층(20), 위상 반전층(20) 내 포함된 보호층(22) 및 위상차 조정층(21)의 굴절률 및 소쇠계수는 NANO-VIEW사의 MG-PRO 장비를 통해 측정할 수 있다. Illustratively, the refractive index and extinction coefficient of the phase shift layer 20, the protective layer 22 and the phase difference adjustment layer 21 included in the phase shift layer 20 can be measured through NANO-VIEW's MG-PRO equipment. can

위상 반전층(20) 두께(1) 대비 보호층(22)의 두께 비율은 0.04 내지 0.09일 수 있다. 상기 두께 비율은 0.05 내지 0.08일 수 있다. 이러한 경우, 보호층(22)은 위상차 조정층(21)을 안정적으로 보호할 수 있다.A thickness ratio of the protective layer 22 to the thickness 1 of the phase shift layer 20 may be 0.04 to 0.09. The thickness ratio may be 0.05 to 0.08. In this case, the protective layer 22 can stably protect the retardation adjustment layer 21 .

보호층(22)의 두께는 25Å 이상 80Å 이하일 수 있다. 보호층(22)의 두께는 35Å 이상 45Å 이하일 수 있다. 이러한 경우, 위상 반전층 전체에 미치는 광학적 특성 변화 정도를 효율적으로 제어하면서 다수의 노광공정 및 세정공정에도 불구하고 안정적인 광학특성을 나타내는 위상 반전층(20)을 제공할 수 있다.The protective layer 22 may have a thickness of 25 Å or more and 80 Å or less. The protective layer 22 may have a thickness of 35 Å or more and 45 Å or less. In this case, it is possible to provide the phase shift layer 20 that exhibits stable optical properties despite a plurality of exposure processes and cleaning processes while efficiently controlling the degree of change in optical properties affecting the entire phase shift layer.

예시적으로, 위상 반전층(20) 및 위상 반전층(20)을 구성하는 각 층의 두께는 위상 반전층(20) 단면의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 이미지를 통해 확인할 수 있다.Illustratively, the phase shift layer 20 and the thickness of each layer constituting the phase shift layer 20 can be confirmed through a TEM (Transmission Electron Microscopy) image of a cross section of the phase shift layer 20 .

위상 반전층의 결정 특성: 비정질지수Crystal Characteristics of Phase Inversion Layer: Amorphous Index

상기 위상 반전층의 결정 특성은 상기 투명 기판의 결정 특성과 유사할 수 있다.Crystal characteristics of the phase shift layer may be similar to those of the transparent substrate.

상기 위상 반전층과 상기 투명 기판은 XRD(X-ray diffraction) 분석에 의해서 분석될 때, 서로 유사한 결정 특성을 가질 수 있다.When analyzed by X-ray diffraction (XRD) analysis, the phase inversion layer and the transparent substrate may have crystal characteristics similar to each other.

도 5를 참조하면, 상기 XRD 분석은 일반 모드로 진행될 수 있다. 상기 일반모드 XRD 분석은 θ-2θ 모드이다. 상기 일반 모드 XRD 분석에서, X선 발생기(60)로부터 X선이 발생되어 샘플(30)에 출사되고, 상기 샘플에서 반사된 X선은 검출기(70)를 통하여 검출된다.Referring to FIG. 5 , the XRD analysis may be performed in a normal mode. The normal mode XRD analysis is a θ-2θ mode. In the normal mode XRD analysis, X-rays are generated from the X-ray generator 60 and emitted to the sample 30, and X-rays reflected from the sample are detected through the detector 70.

이때, 상기 X선 발생기(60)는 소정의 입사각(θ)으로 상기 샘플(30)에 X선을 출사한다. 상기 입사각(θ)은 상기 X선 발생기로부터 X선의 방향과 상기 샘플의 수평면 사이의 각도이다. 또한, 상기 X선 발생기는 상기 입사각(θ)을 변경시켜가면서 상기 샘플에 X선을 출사한다.At this time, the X-ray generator 60 emits X-rays to the sample 30 at a predetermined incident angle θ. The incident angle θ is an angle between the direction of X-rays from the X-ray generator and the horizontal surface of the sample. In addition, the X-ray generator emits X-rays to the sample while changing the incident angle θ.

상기 검출기(70)는 상기 샘플에서 상기 X선에 입사되는 위치를 기준으로, 상기 X선 발생기가 배치되는 위치와 정반대편에 배치된다. 또한, 상기 검출기는 상기 샘플로부터 반사되는 X선 중, 소정의 출사각(θ)을 가지는 X선을 검출한다. 상기 출사각은 상기 샘플로부터 반사되는 X선의 방향과 상기 샘플의 수평면 사이의 각도이다.The detector 70 is disposed opposite to the position where the X-ray generator is disposed based on the position where the X-ray is incident on the sample. In addition, the detector detects X-rays having a predetermined emission angle (θ) among X-rays reflected from the sample. The emission angle is an angle between a direction of an X-ray reflected from the sample and a horizontal surface of the sample.

또한, 상기 검출(70)기는 상기 X선 발생기의 스캔 방향에 대응하여 스캔된다. 즉, 상기 검출기는 상기 X선 발생기가 스캔될 때, 상기 입사각(θ)과 상기 출사각(θ)이 서로 같도록 스캔된다. 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 상기 X선 발생기 및 상기 검출기는 동일 평면 상에서, 상기 입사각 및 상기 출사각이 서로 같도록 이동할 수 있다. 또한, 상기 X선 발생기는 상기 샘플에서 상기 X선이 입사되는 위치와의 거리가 일정하도록 이동할 수 있다. 또한, 상기 검출기는 상기 샘플에서 상기 X선이 반사되는 위치와의 거리가 일정하도록 이동할 수 있다. 즉, 상기 X선 발생기 및 상기 검출기는 호를 그리면서 이동될 수 있다.In addition, the detector 70 is scanned corresponding to the scanning direction of the X-ray generator. That is, the detector is scanned so that the incident angle θ and the emission angle θ are equal to each other when the X-ray generator is scanned. In the normal mode XRD analysis, the X-ray generator and the detector may move on the same plane so that the incident angle and the emission angle are equal to each other. In addition, the X-ray generator may be moved such that a distance from a position where the X-ray is incident on the sample is constant. In addition, the detector may be moved such that a distance from a position where the X-rays are reflected in the sample is constant. That is, the X-ray generator and the detector may be moved while drawing an arc.

상기 일반 모드 XRD 분석에서, X선 소스(X-ray source)는 구리 타겟(Cu target)일 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 상기 X선의 파장은 약 1.542nm일 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전압은 약 45kV일 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전류는 약 200mA일 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 2θ의 측정 범위는 약 10° 내지 약 100°일 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석은 2θ 기준으로 약 0.05°변할 때마다 측정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 상기 X선 발생기 및 상기 검출기의 스캔 속도는 약 5°/min일 수 있다.In the normal mode XRD analysis, an X-ray source may be a Cu target. In addition, in the normal mode XRD analysis, the wavelength of the X-ray may be about 1.542 nm. Also, in the normal mode XRD analysis, a voltage used to generate the X-rays may be about 45 kV. Also, in the normal mode XRD analysis, a current used to generate the X-rays may be about 200 mA. In addition, in the normal mode XRD analysis, the measurement range of 2θ may be about 10° to about 100°. In addition, the normal mode XRD analysis may be performed at every change of about 0.05 ° based on 2θ. Also, in the normal mode XRD analysis, the scan speed of the X-ray generator and the detector may be about 5°/min.

더 자세하게, 상기 일반 모드 XRD 분석에서, X선 소스(X-ray source)는 구리 타겟(Cu target)이고, 상기 X선의 파장은 약 1.542nm이고, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전압은 약 45kV이고, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전류는 약 200mA이고, 2θ의 측정 범위는 약 10° 내지 약 100°이고, 2θ 기준으로 약 0.05°변할 때마다 측정이 수행되고, 상기 X선 발생기 및 상기 검출기의 스캔 속도는 약 5°/min일 수 있다.More specifically, in the normal mode XRD analysis, the X-ray source is a copper target, the wavelength of the X-ray is about 1.542 nm, and the voltage used to generate the X-ray is about 45 kV, the current used to generate the X-rays is about 200 mA, the measurement range of 2θ is about 10 ° to about 100 °, and the measurement is performed every time the 2θ changes by about 0.05 °, the X-ray generator and a scan speed of the detector may be about 5°/min.

상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크 마스크에서, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 서로 유사한 결정 특성을 가질 수 있다. 상기 일반 모드 XRD 분석으로 측정된 상기 위상 반전층의 결정 특성과 상기 상기 일반 모드 XRD 분석으로 측정된 상기 투명 기판의 결정 특성이 서로 유사할 수 있다.In the photomask and/or the blank mask, the phase shift layer and the transparent substrate may have crystal characteristics similar to each other. Crystal characteristics of the phase shift layer measured by the normal mode XRD analysis and crystal characteristics of the transparent substrate measured by the normal mode XRD analysis may be similar to each other.

상기 위상 반전층 상에서 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고, 상기 투명 기판의 배면(하면) 상에서 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가질 수 있다.When normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer, the X-ray intensity measured after reflection has a maximum value between 15° and 30° in 2θ, and the normal mode XRD analysis is performed on the rear surface (lower surface) of the transparent substrate. When proceeding, the X-ray intensity measured after reflection may have a maximum value between 15° and 30° of 2θ.

이하에서, 위상 반전층에서 XRD 분석이 진행된다 함은, 위상반전층 상에서 포토마스크 또는 블랭크마스크의 XRD 분석이 진행된다는 것을 의미하고, 위상반전층 방향에서 XRD 분석이 진행된다고 표현하기도 한다. 유사하게, 투명 기판에 XRD 분석이 진행된다 함은, 투명 기판의 배면 상에서 XRD 분석이 진행된다는 것을 의미하고, 투명 기판 방향에서 XRD 분석이 진행된다고 표현하기도 한다.Hereinafter, the XRD analysis in the phase shift layer means that the XRD analysis of the photomask or the blank mask is performed on the phase shift layer, and the XRD analysis is performed in the direction of the phase shift layer. Similarly, that the XRD analysis is conducted on the transparent substrate means that the XRD analysis is conducted on the back side of the transparent substrate, and it is also expressed that the XRD analysis is conducted in the direction of the transparent substrate.

상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 20° 내지 25°사이에서 최대값을 가지고, 상기 투명 기판에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 20° 내지 25°사이에서 최대값을 가질 수 있다.When the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, the measured X-ray intensity after reflection has a maximum value between 20° and 25° for 2θ, and when the normal mode XRD analysis is performed on the transparent substrate, after reflection The measured X-ray intensity may have a maximum value between 20° and 25° of 2θ.

또한, 상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ와 상기 투명 기판에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ의 차이가 5°이내 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ와 상기 투명 기판에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ의 차이가 3°이내 일 수 있다. 상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ와 상기 투명 기판에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 최대인 2θ의 차이가 1°이내 일 수 있다.In addition, when the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, 2θ is the maximum X-ray intensity measured after reflection and when the normal mode XRD analysis is performed on the transparent substrate, the X-ray intensity measured after reflection is maximum. The difference in 2θ may be within 5°. More specifically, when the normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer, 2θ is the maximum X-ray intensity measured after reflection, and when the normal mode XRD analysis is performed on the transparent substrate, the X-ray intensity measured after reflection is the maximum. The difference in 2θ may be within 3°. When the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, 2θ is the maximum X-ray intensity measured after reflection and 2θ is the maximum X-ray intensity measured after reflection when the normal mode XRD analysis is performed on the transparent substrate. The difference can be less than 1°.

또한, 상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크 마스크에서, 하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.9 내지 1.1일 수 있다.In addition, in the photomask and/or the blank mask, a first amorphous index AI1 represented by Equation 1 below may be 0.9 to 1.1.

[식 1][Equation 1]

Figure 112022018495308-pat00007
Figure 112022018495308-pat00007

여기서, 상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고, 상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.Here, XM1 is the maximum value of the X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, and XQ1 is the measured X-ray intensity when the normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate. is the maximum value of the line intensity.

상기 제 1 비정질 지수는 0.95 내지 1.05일 수 있다. 상기 제 1 비정질 지수는 0.97 내지 1.03일 수 있다. 상기 제 1 비정질 지수는 0.98 내지 1.02일 수 있다. 상기 제 1 비정질 지수는 0.99 내지 1.01일 수 있다.The first amorphous index may be 0.95 to 1.05. The first amorphous index may be 0.97 to 1.03. The first amorphous index may be 0.98 to 1.02. The first amorphous index may be 0.99 to 1.01.

또한, 상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크마스크에서, 하기의 식 3으로 표시되는 제 3 비정질 지수(AI3)가 0.9 내지 1.1일 수 있다.Also, in the photomask and/or the blank mask, a third amorphous index (AI3) represented by Equation 3 below may be 0.9 to 1.1.

[식 3][Equation 3]

Figure 112022018495308-pat00008
Figure 112022018495308-pat00008

여기서, 상기 AM1은 상기 위상 반전층에 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도에서 2θ가 15° 내지 30°사이 일 때의 면적이고, 여기서, 상기 AQ1은 상기 투명 기판에 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도에서 2θ가 15° 내지 30°사이일 때의 면적이다.Here, AM1 is the area when 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity measured after reflection when XRD analysis is performed on the phase reversal layer, and AQ1 is the area where XRD analysis is performed on the transparent substrate. As it progresses, it is the area when 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity measured after reflection.

상기 제 3 비정질 지수는 0.95 내지 1.05일 수 있다. 상기 제 3 비정질 지수는 0.97 내지 1.03일 수 있다. 상기 제 3 비정질 지수는 0.98 내지 1.02일 수 있다. 상기 제 3 비정질 지수는 0.99 내지 1.01일 수 있다.The third amorphous index may be 0.95 to 1.05. The third amorphous index may be 0.97 to 1.03. The third amorphous index may be 0.98 to 1.02. The third amorphous index may be 0.99 to 1.01.

또한, 상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크마스크에서, 하기의 식 4로 표시되는 제 4 비정질 지수(AI4)가 0.9 내지 1.1일 수 있다.Also, in the photomask and/or the blank mask, a fourth amorphous index (AI4) represented by Equation 4 below may be 0.9 to 1.1.

[식 4][Equation 4]

Figure 112022018495308-pat00009
Figure 112022018495308-pat00009

여기서, 상기 XM4는 상기 위상 반전층에 상기 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이고, 상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면에 상기 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이다.Here, XM4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° when the XRD analysis is performed on the phase shift layer, and XQ4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° when the XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate. is the reflected X-ray intensity when .

상기 제 4 비정질 지수는 0.95 내지 1.05일 수 있다. 상기 제 4 비정질 지수는 0.97 내지 1.03일 수 있다. 상기 제 4 비정질 지수는 0.98 내지 1.02일 수 있다. 상기 제 4 비정질 지수는 0.99 내지 1.01일 수 있다.The fourth amorphous index may be 0.95 to 1.05. The fourth amorphous index may be 0.97 to 1.03. The fourth amorphous index may be 0.98 to 1.02. The fourth amorphous index may be 0.99 to 1.01.

도 6을 참조하면, 상기 XRD 분석은 고정 모드 XRD분석으로 진행될 수 있다. 상기 고정 모드 XRD 분석에서, X선 발생기로부터 X선이 발생되어 샘플에 출사되고, 상기 샘플에서 반사된 X선은 검출기를 통하여 검출된다.Referring to FIG. 6 , the XRD analysis may be performed as a fixed mode XRD analysis. In the fixed mode XRD analysis, X-rays are generated from an X-ray generator and emitted to a sample, and X-rays reflected from the sample are detected through a detector.

이때, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 X선 발생기는 고정된 입사각(예를 들어, 1°)으로 상기 샘플에 X선을 출사한다. 상기 입사각은 상기 X선 발생기로부터 X선의 방향과 상기 샘플의 수평면 사이의 각도이다.At this time, in the fixed mode XRD analysis, the X-ray generator emits X-rays to the sample at a fixed incident angle (eg, 1°). The angle of incidence is an angle between a direction of X-rays from the X-ray generator and a horizontal surface of the sample.

상기 검출기는 상기 샘플에서 상기 X선에 입사되는 위치를 기준으로, 상기 X선 발생기가 배치되는 위치와 정반대편에 배치된다. 또한, 상기 검출기는 상기 샘플로부터 반사되는 X선 중, 소정의 출사각(θ)을 가지는 X선을 검출한다. 상기 출사각은 상기 샘플로부터 반사되는 X선의 방향과 상기 샘플의 수평면 사이의 각도이다.The detector is disposed opposite to the position where the X-ray generator is disposed based on the position where the X-ray is incident on the sample. In addition, the detector detects X-rays having a predetermined emission angle (θ) among X-rays reflected from the sample. The emission angle is an angle between a direction of an X-ray reflected from the sample and a horizontal surface of the sample.

또한, 상기 검출기는 상기 X선 발생기 및 상기 X선이 입사되는 위치를 포함하고, 상기 샘플의 수평면에 대해서 수직한 면 내에서 스캔된다. 즉, 상기 검출기는 다양한 출사각(θ)으로 출사되는 X선을 검출하도록 스캔된다. 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 X선 발생기, 상기 검출기 및 상기 샘플에서 측정되는 부위는 동일 평면 상에서 배치된다. 또한, 상기 동일 평면상에서, 상기 검출기가 이동할 수 있다. 또한, 상기 검출기는 상기 샘플에서 상기 X선이 반사되는 위치와의 거리가 일정하도록 이동할 수 있다. 즉, 상기 검출기는 호를 그리면서 이동될 수 있다.In addition, the detector includes the X-ray generator and a position where the X-rays are incident, and is scanned in a plane perpendicular to the horizontal plane of the sample. That is, the detector is scanned to detect X-rays emitted at various emission angles θ. In the fixed mode XRD analysis, the X-ray generator, the detector, and the area to be measured in the sample are disposed on the same plane. Also, the detector may move on the same plane. In addition, the detector may be moved such that a distance from a position where the X-rays are reflected in the sample is constant. That is, the detector may be moved while drawing an arc.

상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 입사각은 약 1°일 수 있다. 상기 고정 모드 XRD 분석에서, X선 소스(X-ray source)는 구리 타겟(Cu target)일 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 X선의 파장은 약 1.542nm일 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전압은 약 45kV일 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전류는 약 200mA일 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 검출기의 2θ의 범위는 약 10° 내지 약 100°일 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석은 2θ 기준으로 약 0.05°변할 때마다 측정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 검출기의 스캔 속도는 약 5°/min일 수 있다.In the fixed mode XRD analysis, the incident angle may be about 1°. In the fixed mode XRD analysis, an X-ray source may be a Cu target. In addition, in the fixed mode XRD analysis, the wavelength of the X-ray may be about 1.542 nm. Also, in the fixed mode XRD analysis, a voltage used to generate the X-rays may be about 45 kV. Also, in the fixed mode XRD analysis, a current used to generate the X-rays may be about 200 mA. In addition, in the fixed mode XRD analysis, the range of 2θ of the detector may be about 10° to about 100°. In addition, the fixed mode XRD analysis may be performed at every change of about 0.05 ° based on 2θ. In addition, in the fixed mode XRD analysis, the scan speed of the detector may be about 5°/min.

더 자세하게, 상기 고정 모드 XRD 분석에서, 상기 입사각은 약 1°이고, 상기 X선 소스(X-ray source)는 구리 타겟(Cu target)이고, 상기 X선의 파장은 약 1.542nm이고, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전압은 약 45kV이고, 상기 X선을 발생시키기 위해서 사용되는 전류는 약 200mA이고, 2θ의 측정 범위는 약 10° 내지 약 100°이고, 2θ 기준으로 약 0.05°변할 때마다 측정이 수행되고, 상기 검출기의 스캔 속도는 약 5°/min일 수 있다.More specifically, in the fixed mode XRD analysis, the incident angle is about 1°, the X-ray source is a copper target, the wavelength of the X-ray is about 1.542 nm, and the X-ray source is a Cu target. The voltage used to generate the X-rays is about 45 kV, the current used to generate the X-rays is about 200 mA, the measurement range of 2θ is about 10° to about 100°, and every time the 2θ changes by about 0.05°. The measurement is performed, and the scan rate of the detector may be about 5°/min.

상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크 마스크에서, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 서로 유사한 결정 특성을 가질 수 있다. 상기 고정 모드 XRD 분석으로 측정된 상기 위상 반전층의 결정 특성과 상기 고정 모드 XRD 분석으로 측정된 상기 투명 기판의 결정 특성이 서로 유사할 수 있다.In the photomask and/or the blank mask, the phase shift layer and the transparent substrate may have crystal characteristics similar to each other. Crystal characteristics of the phase shift layer measured by the fixed mode XRD analysis and crystal characteristics of the transparent substrate measured by the fixed mode XRD analysis may be similar to each other.

상기 위상 반전층에 고정 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 25°사이에서 제 1 피크를 가지고, 상기 투명 기판에 상기 고정 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 25°사이에서 제 2 피크를 가질 수 있다.When the fixed mode XRD analysis is performed on the phase shift layer, the X-ray intensity measured after reflection has a first peak between 15° and 25° in 2θ, and when the fixed mode XRD analysis is performed on the transparent substrate, the reflection The measured X-ray intensity may have a second peak between 15° and 25° in 2θ.

상기 제 1 피크에서의 2θ가 약 17° 내지 약 23°사이이고, 상기 제 2 피크에서의 2θ가 약 17° 내지 약 23°사이일 수 있다.2θ of the first peak may be between about 17° and about 23°, and 2θ of the second peak may be between about 17° and about 23°.

상기 제 1 피크에서의 2θ가 약 19° 내지 약 22°사이이고, 상기 제 2 피크에서의 2θ가 약 19° 내지 약 22°사이일 수 있다.2θ of the first peak may be between about 19° and about 22°, and 2θ of the second peak may be between about 19° and about 22°.

상기 제 1 피크에서의 2θ와 상기 제 2 피크에서의 2θ의 차이는 약 5°이내일 수 있다. 상기 제 1 피크에서의 2θ와 상기 제 2 피크에서의 2θ의 차이는 약 3°이내일 수 있다. 상기 제 1 피크에서의 2θ와 상기 제 2 피크에서의 2θ의 차이는 약 2°이내일 수 있다. A difference between 2θ at the first peak and 2θ at the second peak may be within about 5°. A difference between 2θ at the first peak and 2θ at the second peak may be within about 3°. A difference between 2θ at the first peak and 2θ at the second peak may be within about 2°.

상기 포토마스크 및/또는 상기 블랭크마스크에서, 하기의 식 2로 표시되는 제 2 비정질 지수(AI2)가 약 0.9 내지 약 1.1일 수 있다.In the photomask and/or the blank mask, a second amorphous index (AI2) represented by Equation 2 below may be from about 0.9 to about 1.1.

[식 2][Equation 2]

Figure 112022018495308-pat00010
Figure 112022018495308-pat00010

여기서, 상기 XM2는 상기 제 1 피크의 최대 값이고, 상기 XQ2는 상기 제 2 피크의 최대 값이다.Here, XM2 is the maximum value of the first peak, and XQ2 is the maximum value of the second peak.

상기 제 2 비정질 지수는 약 0.95 내지 약 1.05일 수 있다. 상기 제 2 비정질 지수는 약 0.97 내지 약 1.03일 수 있다. 상기 제 2 비정질 지수는 약 0.98 내지 약 1.02일 수 있다.The second amorphous index may be about 0.95 to about 1.05. The second amorphous index may be about 0.97 to about 1.03. The second amorphous index may be from about 0.98 to about 1.02.

위상 반전층의 제조방법Manufacturing method of phase inversion layer

구현예의 위상 반전층(20) 중 위상차 조절층(21)은 투명기판(10) 위에 스퍼터링을 통해 박막을 형성하는 방식으로 제조될 수 있다.Among the phase shift layer 20 of the embodiment, the phase difference control layer 21 may be manufactured by forming a thin film on the transparent substrate 10 through sputtering.

스퍼터링 공정은 DC 전원을 사용할 수 있고, RF 전원을 사용할 수 있다.The sputtering process may use a DC power source or an RF power source.

박막을 구성하는 물질의 조성을 고려하여 타겟 및 스퍼터 가스를 선택할 수 있다.A target and a sputtering gas may be selected in consideration of the composition of a material constituting the thin film.

스퍼터링 타겟의 경우, 전이금속과 규소를 함께 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있고, 전이금속을 함유한 타겟과 규소를 함유한 타겟을 각각 적용할 수 있다. 스퍼터링 타겟으로 일 타겟을 적용하는 경우, 상기 타겟의 전이금속과 규소의 함량의 합 대비 전이금속 함량은 30% 이하일 수 있다. 상기 타겟의 전이금속과 규소의 함량의 합 대비 전이금속 함량은 20% 이하일 수 있다. 상기 타겟의 전이금속과 규소의 함량의 합 대비 전이금속 함량은 10% 이하일 수 있다. 상기 타겟의 전이금속과 규소의 함량의 합 대비 전이금속 함량은 2% 이상일 수 있다. 이러한 경우, 상기 타겟을 적용하여 스퍼터링 시 성막되는 위상 반전층은 목적하는 광학 특성을 가질 수 있다.In the case of a sputtering target, one target containing both a transition metal and silicon may be applied, and a target containing a transition metal and a target containing silicon may be respectively applied. When one target is applied as a sputtering target, the transition metal content compared to the sum of transition metal and silicon content of the target may be 30% or less. The transition metal content of the target relative to the sum of the transition metal and silicon content may be 20% or less. The transition metal content of the target relative to the sum of the transition metal and silicon content may be 10% or less. The content of the transition metal relative to the sum of the transition metal and silicon contents of the target may be 2% or more. In this case, the phase shift layer formed during sputtering using the target may have desired optical characteristics.

스퍼터 가스의 경우, 박막을 구성하는 원소 중 타겟에 함유된 조성 이외의 조성을 고려하여 스퍼터 가스를 조제할 수 있다. 구체적으로, 탄소를 함유하는 가스로 CH4, 산소를 함유하는 가스로 O2, 질소를 함유하는 가스로 N2 등이 도입될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 스퍼터 가스에는 박막을 구성하는 원소를 포함하는 가스 외에 불활성 가스가 첨가될 수 있다. 불활성 가스로는 Ar, He 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 불활성 가스의 조성에 따라 스퍼터링 시 성막되는 박막의 막질이 변동될 수 있다. 따라서 불활성 가스의 조성을 조절함으로써 박막의 광학 특성을 제어할 수 있다. 스퍼터링 가스는 동일 조성의 가스별로 각각 챔버 내에 도입할 수 있다. 스퍼터링 가스는 각 조성의 가스를 혼합하여 챔버 내에 도입할 수 있다.In the case of the sputter gas, the sputter gas may be prepared in consideration of a composition other than the composition contained in the target among elements constituting the thin film. Specifically, CH 4 as a gas containing carbon, O 2 as a gas containing oxygen, N 2 as a gas containing nitrogen, etc. may be introduced, but is not limited thereto. An inert gas may be added to the sputtering gas in addition to a gas containing an element constituting the thin film. Examples of the inert gas include Ar and He, but are not limited thereto. Depending on the composition of the inert gas, the film quality of the thin film formed during sputtering may vary. Therefore, the optical properties of the thin film can be controlled by adjusting the composition of the inert gas. The sputtering gas may be introduced into the chamber for each gas having the same composition. The sputtering gas may be introduced into the chamber by mixing the gases of each composition.

성막하는 박막의 두께 및 면 내 광학특성의 균일도 향상을 위해 챔버에 마그네트를 배치할 수 있다. 구체적으로, 마그네트를 스퍼터링 타겟의 배면(back side)에 위치시키고, 마그네트를 일정 크기의 속도로 회전시킴으로써 타겟 전면에 플라즈마가 일정한 분포를 유지하게 할 수 있다. 마그네트는 50 내지 200rpm의 속도로 회전시킬 수 있다.A magnet may be disposed in the chamber to improve the uniformity of the thickness and in-plane optical characteristics of the thin film to be formed. Specifically, by placing the magnet on the back side of the sputtering target and rotating the magnet at a constant speed, a constant distribution of plasma can be maintained on the entire surface of the target. The magnet may rotate at a speed of 50 to 200 rpm.

마그네트의 회전속도는 스퍼터링 시 일정한 속도로 고정될 수 있다. 마그네트의 회전 속도는 스퍼터링 시 가변할 수 있다. 마그네트의 회전 속도는 스퍼터링 시 최초의 회전속도로부터 일정한 속도로 향상시킬 수 있다.The rotational speed of the magnet may be fixed at a constant speed during sputtering. The rotational speed of the magnet can be varied during sputtering. The rotation speed of the magnet can be increased from the initial rotation speed to a constant speed during sputtering.

마그네트의 회전 속도는 스퍼터링 시 최초의 회전속도로부터 분당 5 내지 20rpm씩 상승시킬 수 있다. 마그네트의 회전 속도는 스퍼터링 시 최초의 회전속도로부터 분당 7 내지 15rpm씩 상승시킬 수 있다. 이러한 경우, 위상 반전층의 두께방향으로의 목적하는 막질 특성을 용이하게 제어할 수 있다.The rotation speed of the magnet may be increased by 5 to 20 rpm per minute from the initial rotation speed during sputtering. The rotation speed of the magnet may be increased by 7 to 15 rpm per minute from the initial rotation speed during sputtering. In this case, the desired film properties in the thickness direction of the phase inversion layer can be easily controlled.

앞에서 설명한 바와 같이, 마그네트의 자기장을 조절하면 챔버 내 형성되는 플라즈마의 밀도가 조절되어 성막되는 위상 반전층(20)의 결정 특성을 제어할 수 있다. 스퍼터링시 적용되는 마그네트의 자기장은 25 내지 60mT일 수 있다. 상기 자기장은 30 내지 50mT일 수 있다. 이러한 경우, 성막되는 위상 반전층(20)은 단파장의 노광광이 적용된 리소그래피 공정에서 상기 투명 기판과 유사한 결정 특성을 가질 수 있다.As described above, adjusting the magnetic field of the magnet controls the density of the plasma formed in the chamber, thereby controlling the crystal characteristics of the phase shift layer 20 to be deposited. The magnetic field of the magnet applied during sputtering may be 25 to 60 mT. The magnetic field may be 30 to 50 mT. In this case, the phase shift layer 20 to be formed may have crystal characteristics similar to those of the transparent substrate in a lithography process to which short-wavelength exposure light is applied.

스퍼터링 공정에서, 타겟과 기판 사이의 거리인 T/S거리와, 기판과 타겟간 각도를 조절할 수 있다. T/S거리는 240 내지 260mm 일 수 있다. 이러한 경우, 성막 속도가 안정적으로 조절되고, 성막되는 박막의 면내 광학 특성 균일도를 향상시킬 수 있다. 기판과 타겟간 각도는 20 내지 30도일 수 있다. 이러한 경우, 성막되는 박막의 내부응력이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.In the sputtering process, the T/S distance, which is the distance between the target and the substrate, and the angle between the substrate and the target may be adjusted. The T/S distance may be 240 to 260 mm. In this case, the film formation speed can be stably controlled, and the uniformity of in-plane optical properties of the thin film to be formed can be improved. The angle between the substrate and the target may be 20 to 30 degrees. In this case, excessive increase in the internal stress of the thin film to be formed can be suppressed.

스퍼터링 공정에서, 성막되는 기판의 회전 속도를 조절할 수 있다. 성막되는 기판의 회전속도는 2 내지 20RPM일 수 있다. 상기 기판의 회전속도는 5 내지 15RPM일 수 있다. 상기 성막되는 기판의 회전 속도를 이러한 범위 내로 조절할 경우, 성막된 위상 반전층(20)은 면내 방향으로의 광학특성의 균등화도가 더욱 향상되면서 안정적인 내구성을 가질 수 있다. In the sputtering process, the rotational speed of the substrate to be deposited may be adjusted. The rotational speed of the substrate to be filmed may be 2 to 20 RPM. The rotation speed of the substrate may be 5 to 15 RPM. When the rotational speed of the substrate to be formed is adjusted within this range, the formed phase shift layer 20 can have stable durability while improving the degree of equalization of optical characteristics in the in-plane direction.

또한, 위상차 조절층(21) 성막 시 스퍼터링 타겟에 가하는 전압의 세기를 조절할 수 있다. 스퍼터링 챔버 내 위치한 타겟에 전압을 공급함으로써 챔버 내 플라즈마 분위기를 포함하는 방전 영역을 형성한다. 상기 전압의 세기를 조절함으로써 마그네트와 함께 챔버 내 플라즈마 분위기를 조절하여 스퍼터링 시 성막되는 막의 막질을 조절할 수 있다. 스퍼터링 타겟에 가하는 전압의 세기는 1 내지 3kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.5 내지 2.5kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.8 내지 2.2kW일 수 있다. 이러한 경우, 위상 반전층(20)은 온도에 따른 두께 방향으로의 열적 변동이 일정 범위 내로 조절될 수 있다.In addition, when the phase difference control layer 21 is formed, the intensity of the voltage applied to the sputtering target may be adjusted. A discharge region including a plasma atmosphere in the chamber is formed by supplying a voltage to a target located in the sputtering chamber. By adjusting the strength of the voltage, the plasma atmosphere in the chamber can be adjusted together with the magnet to control the film quality of the film formed during sputtering. The strength of the voltage applied to the sputtering target may be 1 to 3 kW. The intensity of the voltage may be 1.5 to 2.5 kW. The intensity of the voltage may be 1.8 to 2.2 kW. In this case, the thermal fluctuation of the phase shift layer 20 in the thickness direction according to temperature may be controlled within a certain range.

스퍼터링 장비에 분광타원해석기를 설치할 수 있다. 이를 통해, 성막되는 위상차 조절층(21)이 목적하는 광학적 특성을 가질 수 있도록 성막 시간을 제어할 수 있다. 구체적으로, 입사광(Li)이 성막되는 위상차 조절층(21)의 표면과 이루는 각도(θ)를 설정한 후, 증착과정 동안 실시간으로 성막되는 위상차 조절층(21)의 Del 값을 모니터링 할 수 있다. 상기 Del 값이 설정 범위 내에 속할 때까지 증착 공정을 진행함으로써 위상 반전층(20)이 목적하는 광학 특성을 가지게 할 수 있다.A spectroscopic ellipse analyzer can be installed in the sputtering equipment. Through this, the deposition time can be controlled so that the retardation control layer 21 to be formed has desired optical characteristics. Specifically, after setting the angle (θ) formed by the incident light (L i ) with the surface of the retardation control layer 21 to be formed, the Del value of the retardation control layer 21 to be formed can be monitored in real time during the deposition process. there is. The phase shift layer 20 may have desired optical characteristics by performing a deposition process until the Del value falls within a set range.

분광타원해석기의 입사광의 포톤 에너지(Photon Energy)를 변화시키면서 반사광의 P파, S파간 위상차를 측정함으로써, 측정대상 박막의 층별 광학 특성 등을 측정할 수 있다. 구체적으로, 입사광의 포톤 에너지가 상대적으로 낮을 경우 입사광이 장파장을 형성하게 되어 측정 대상 박막의 하부층의 광학 특성 등을 측정할 수 있다. 입사광의 포톤 에너지가 상대적으로 높을 경우 입사광이 단파장을 형성하게 되어 측정 대상 박막의 상부층의 광학 특성 등을 측정할 수 있다.Optical characteristics of each layer of the thin film to be measured can be measured by measuring the phase difference between the P wave and S wave of the reflected light while changing the photon energy of the incident light of the spectroscopic ellipse analyzer. Specifically, when the photon energy of the incident light is relatively low, the incident light forms a long wavelength, and thus the optical characteristics of the lower layer of the thin film to be measured can be measured. When the photon energy of the incident light is relatively high, the incident light forms a short wavelength, and thus the optical characteristics of the upper layer of the thin film to be measured can be measured.

예시적으로, 위상 반전층은 입사각을 64.5°로 적용하여 분광타원해석기로 측정한 아래 식 A에 따른 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 1.8 내지 2.15eV이다.For example, the phase inversion layer has a photon energy of 1.8 to 2.15 eV at a point where a Del_1 value according to Equation A below is 0, measured by a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5°.

[식 A][Equation A]

Figure 112022018495308-pat00011
Figure 112022018495308-pat00011

상기 식 A 에서, 상기 DPSp 값은, 입사각을 64.5°로 적용하여 상기 위상 반전층을 분광타원해석기로 측정 시, 반사광의 P파 및 S파간 위상차가 180° 이하이면 상기 P파 및 S파간 위상차이고, 상기 반사광의 P파와 S파의 위상차가 180° 초과이면 360°에서 상기 P파 및 S파간 위상차를 뺀 값이다.In Equation A, the DPSp value is the phase difference between the P wave and the S wave when the phase shift layer is measured with a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5 ° and the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light is 180 ° or less. , If the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light exceeds 180°, it is a value obtained by subtracting the phase difference between the P wave and the S wave from 360°.

상기 PE 값은 1.5 내지 3.0 eV 범위 내에서의 포톤 에너지로, PE1은 1.5eV, PE2 은 3eV일 때이다.The PE value is a photon energy within the range of 1.5 to 3.0 eV, when PE 1 is 1.5 eV and PE 2 is 3 eV.

스퍼터링 공정을 마친 직후 위상차 조절층(21) 표면에 UV 광원 조사를 실시할 수 있다. 스퍼터링 공정에서 투명기판(10)을 구성하는 SiO2 매트릭스의 Si는 전이금속으로 치환되고, O는 N으로 치환될 수 있다. 스퍼터링 공정을 지속할 경우 전이금속이 고용한계(Solubility Limit)를 벗어나게 되어 SiO2 매트릭스 내 Si와 치환이 되는 것이 아닌 침입형 자리(Interstitial site)에 배치되어 전이금속이 Si, O, N 등의 원소와 함께 혼합물을 형성할 수 있다. 상기 혼합물은 균일(homogeneous) 상태 또는 불균일(inhomogeneous) 상태일 수 있다. UV light source irradiation may be performed on the surface of the retardation control layer 21 immediately after the sputtering process is finished. In the sputtering process, Si of the SiO 2 matrix constituting the transparent substrate 10 may be substituted with a transition metal, and O may be substituted with N. If the sputtering process is continued, the transition metal is out of the solubility limit, and is placed in an interstitial site rather than being substituted with Si in the SiO 2 matrix, so that the transition metal is an element such as Si, O, N, etc. can form a mixture with The mixture may be in a homogeneous state or inhomogeneous state.

표면에 불균일 상태의 혼합물이 형성된 위상차 조절층(21)의 경우, 노광공정 중 단파장의 노광광에 의해 위상차 조절층(21) 표면에 헤이즈 결함이 형성될 수 있다. 또한 디펙트 제거를 위한 세정 공정에서 세정액으로 황산을 사용할 경우, 세정 공정 후 황 이온이 위상차 조절층(21) 표면에 잔류할 수 있다. 잔류하는 황 이온은 웨이퍼 노광 공정 중 노광광에 의한 강한 에너지를 장기간 받을 경우 불균일 상태의 혼합물과 반응하여 위상차 조절층(21) 표면에 성장성 결함을 발생시킬 수 있다. 따라서 위상차 조절층(21) 표면에 미리 설정된 파장의 UV광을 노출시켜 위상차 조절층(21) 표면의 혼합물 내 전이금속 및 N 함량을 막 내 방향으로 균일화시킴으로써 위상차 조절층(21)의 내광성 및 내약품성을 향상시킬 수 있다.In the case of the retardation control layer 21 on which a non-uniform mixture is formed on the surface, haze defects may be formed on the surface of the retardation control layer 21 due to short-wavelength exposure light during an exposure process. In addition, when sulfuric acid is used as a cleaning solution in a cleaning process for removing defects, sulfur ions may remain on the surface of the retardation control layer 21 after the cleaning process. Residual sulfur ions may react with the non-uniform mixture to generate growth defects on the surface of the retardation control layer 21 when exposed to strong energy from exposure light for a long period of time during the wafer exposure process. Therefore, the surface of the retardation control layer 21 is exposed to UV light of a predetermined wavelength to uniformize the content of transition metal and N in the mixture on the surface of the retardation control layer 21 in the film direction, thereby improving the light resistance and resistance of the retardation control layer 21. Chemical properties can be improved.

UV광을 이용한 위상차 조절층(21) 표면 처리는 2 내지 10mW/cm2 파워에서 파장 200nm 이하의 광원을 5 내지 20분 동안 위상차 조절층(21)에 노출시키는 방법으로 진행될 수 있다.The surface treatment of the phase difference control layer 21 using UV light may be performed by exposing the phase difference control layer 21 to a light source having a wavelength of 200 nm or less at a power of 2 to 10 mW/cm 2 for 5 to 20 minutes.

UV광 조사공정과 함께 또는 별도로, 위상차 조절층(21)을 열처리할 수 있다. UV광 조사공정과 열처리는 UV 조사에 의해 진행되는 발열을 활용하여 적용될 수 있고, 별도의 공정으로 진행될 수도 있다. Together with or separately from the UV light irradiation process, the retardation control layer 21 may be heat treated. The UV light irradiation process and heat treatment may be applied using heat generated by UV irradiation, or may be performed as separate processes.

스퍼터링 공정을 통한 성막을 마친 위상차 조절층(21)은 내부 응력을 가질 수 있다. 내부응력은 스퍼터링의 조건에 따라 압축 응력일 수 있고, 인장 응력일 수 있다. 위상차 조절층(21)의 내부응력은 기판의 휘어짐을 초래할 수 있으며, 이는 블랭크 마스크(100)를 이용하여 제조한 포토마스크의 해상도 저하를 유발할 수 있다. 위상차 조절층(21)에 열처리를 행할 경우 위상 반전층(20)의 내부응력을 저감하여 기판의 휘어짐을 저감할 수 있다.The retardation control layer 21 formed through the sputtering process may have internal stress. Internal stress may be compressive stress or tensile stress depending on sputtering conditions. The internal stress of the retardation control layer 21 may cause the substrate to warp, which may cause a decrease in resolution of the photomask manufactured using the blank mask 100 . When heat treatment is applied to the retardation control layer 21 , internal stress of the phase shift layer 20 may be reduced, thereby reducing warpage of the substrate.

보호층(22)은 위상차 조정층(21) 상에 별도의 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다. 보호층(22)은 위상차 조정층(21)을 형성한 후 상기 위상차 조정층(21) 상에 표면 처리 공정을 실시하여 형성될 수 있다.The protective layer 22 may be formed on the retardation adjustment layer 21 through a separate sputtering process. The protective layer 22 may be formed by performing a surface treatment process on the retardation adjusting layer 21 after forming the retardation adjusting layer 21 .

보호층(22)은 스퍼터링을 통한 위상차 조정층(21) 성막 후 열처리 공정을 통하여 형성될 수 있다. 열처리 공정 시 위상차 조정층(21) 표면이 분위기 가스와 반응함으로써 보호층(22)이 형성될 수 있다. 다만, 보호층(22) 제조방법은 이에 한정되지 않는다.The protective layer 22 may be formed through a heat treatment process after forming the retardation adjustment layer 21 through sputtering. During the heat treatment process, the protective layer 22 may be formed by reacting the surface of the retardation adjustment layer 21 with atmospheric gas. However, the manufacturing method of the protective layer 22 is not limited thereto.

열처리 공정 시 챔버 내 분위기 가스를 도입함으로써 위상차 조절층(21) 표면에 보호층(22)을 형성할 수 있다. 열처리 공정 시 분위기 가스를 도입할 수 있다. 분위기 가스로는 He, Ar 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. During the heat treatment process, the protective layer 22 may be formed on the surface of the retardation control layer 21 by introducing atmospheric gas into the chamber. Atmospheric gas may be introduced during the heat treatment process. Atmospheric gases include He, Ar, and the like, but are not limited thereto.

열처리 공정은 승온단계, 온도 유지단계, 강온단계 및 보호층 형성단계를 포함할 수 있다. 열처리 공정은 표면에 위상차 조절층(21)이 성막된 블랭크 마스크를 챔버 내에 배치한 후 램프를 통해 가열함으로써 진행될 수 있다. The heat treatment process may include a temperature raising step, a temperature maintaining step, a temperature lowering step, and a protective layer forming step. The heat treatment process may be performed by disposing a blank mask having a retardation control layer 21 formed thereon in a chamber and then heating it using a lamp.

승온단계는 챔버 내 온도를 실온에서 설정온도인 150 내지 500℃로 상승시키는 단계이다. 온도 유지단계는 챔버 내 온도를 상기 설정온도로 유지하고, 챔버 내 압력을 0.1 내지 2.0 Pa로 유지하는 단계이다. 온도 유지단계는 5분 내지 60분 동안 진행될 수 있다. 강온단계는 챔버 내 온도를 설정온도에서 실온으로 강하하는 단계이다. 보호층 형성단계는 강온단계를 마친 후 챔버 내 반응성 기체를 포함하는 기체를 도입하여 위상 반전층 표면에 보호층을 형성시키는 단계이다. 상기 반응성 기체는 O2를 포함할 수 있다. 보호층 형성단계에서 챔버 내 도입되는 기체는 N2, Ar 및 He 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로 보호층 형성단계는 O2 기체를 챔버 내에 0.3 내지 2.5 SLM(Standard Liter per Minute)으로 도입할 수 있다. 상기 O2 기체를 챔버 내에 0.5 내지 2 SLM으로 도입할 수 있다. 보호층 형성단계 진행 시간은 10분 내지 60분동안 진행될 수 있다. 보호층 형성단계 진행 시간은 12분 내지 45분동안 진행될 수 있다. 이러한 경우, 보호층(22)의 두께 방향으로의 원소별 함량이 조절되어 보호층(22)으로 인한 위상 반전층(20)의 광학 특성 변동을 억제할 수 있다.The temperature raising step is a step of raising the temperature in the chamber from room temperature to a set temperature of 150 to 500°C. The temperature maintaining step is a step of maintaining the temperature in the chamber at the set temperature and maintaining the pressure in the chamber at 0.1 to 2.0 Pa. The temperature maintaining step may be performed for 5 to 60 minutes. The temperature lowering step is a step of lowering the temperature in the chamber from a set temperature to room temperature. The protective layer forming step is a step of forming a protective layer on the surface of the phase inversion layer by introducing a gas containing a reactive gas into the chamber after completing the temperature lowering step. The reactive gas may include O 2 . In the protective layer forming step, the gas introduced into the chamber may include at least one of N 2 , Ar, and He. Specifically, in the protective layer forming step, O 2 gas may be introduced into the chamber at 0.3 to 2.5 SLM (Standard Liter per Minute). The O 2 gas may be introduced into the chamber at 0.5 to 2 SLM. The protective layer forming step may proceed for 10 minutes to 60 minutes. The protective layer forming step may proceed for 12 minutes to 45 minutes. In this case, the content of each element in the thickness direction of the passivation layer 22 is adjusted so that variations in optical characteristics of the phase shift layer 20 due to the passivation layer 22 can be suppressed.

분광타원해석기(나노-뷰 사 MG-PRO제품)를 이용하여 PE1이 1.5eV, PE2가 5.0eV일 때의 Del_2 값 분포를 측정하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예 별 성막이 완료된 위상반전막 표면에 대하여 입사광의 각도를 64.5로 설정한 후, 포톤에너지에 따른 P파, S파간 위상차를 측정하여 이를 Del_2 값으로 환산하였다.The distribution of Del_2 values when PE 1 was 1.5 eV and PE 2 was 5.0 eV was measured using a spectroscopic ellipse analyzer (manufactured by Nano-View Co., Ltd. MG-PRO). Specifically, after setting the angle of the incident light to 64.5 for the surface of the phase shift film on which the film formation for each example and comparative example was completed, the phase difference between the P wave and the S wave according to the photon energy was measured and converted into a Del_2 value.

블랭크 마스크(100)는 PE1 값이 3.0eV이고, PE2 값이 5.0eV일 때, 아래 식 B로 표시되는 Del_2가 0인 점에서의 포톤 에너지가 3.9 내지 4.7eV일 수 있다.When the value of PE 1 is 3.0 eV and the value of PE 2 is 5.0 eV, the blank mask 100 may have a photon energy of 3.9 to 4.7 eV at a point where Del_2 represented by Equation B below is 0.

[식 B][Equation B]

Figure 112022018495308-pat00012
Figure 112022018495308-pat00012

상기 식 B에서, 상기 DPS 값은, 상기 보호층 상에서 입사각을 64.5°로 적용하여 상기 위상반전막 표면을 분광타원해석기로 측정 시, 반사광의 P파 및 S파간 위상차가 180° 이하이면 상기 P파 및 S파간 위상차이고, 반사광의 P파와 S파의 위상차가 180° 초과이면 360°에서 상기 P파 및 S파간 위상차를 뺀 값이다.In Equation B, the DPS value is the P wave when the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light is 180° or less when the surface of the phase shift film is measured with a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5° on the protective layer. and the phase difference between the S waves, and if the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light exceeds 180°, it is a value obtained by subtracting the phase difference between the P wave and the S wave from 360°.

상기 PE값은 상기 PE1 내지 상기 PE2 범위 내에서의 포톤 에너지이다.The PE value is a photon energy within the range of PE 1 to PE 2 .

차광층light blocking layer

상기 차광층(30)은 단층 구조일 수 있다. 차광층(30)은 2층 이상의 복수 층 구조일 수 있다. 차광층(30)은 스퍼터링을 통해 성막될 수 있다. 차광층(30)은 스퍼터링 제어 조건에 따라 2층 이상의 층구조를 가질 수 있다. 차광층(30) 스퍼터링 공정 시 층별 분위기 가스별 유량을 변경함으로써 복수층의 차광층(30)을 형성할 수 있다. 차광층(30) 스퍼터링 공정 시 층별로 스퍼터링 타겟을 변경함으로써 복수 층의 차광층(30)을 형성할 수 있다.The light blocking layer 30 may have a single layer structure. The light blocking layer 30 may have a multilayer structure of two or more layers. The light blocking layer 30 may be formed through sputtering. The light blocking layer 30 may have a two or more layer structure depending on sputtering control conditions. During the sputtering process of the light blocking layer 30 , multiple layers of the light blocking layer 30 may be formed by changing the flow rate of each atmosphere gas for each layer. During the light blocking layer 30 sputtering process, a plurality of light blocking layers 30 may be formed by changing a sputtering target for each layer.

차광층(30)은 크롬 및 질소를 포함할 수 있다. 차광층(30)은 크롬, 산소, 질소 및 탄소를 포함할 수 있다. 전체 차광층(30) 대비 원소별 함량은 두께 방향으로 상이할 수 있다. 전체 차광층(30) 대비 원소별 함량은 복수층의 차광층(30)일 경우 층별로 상이할 수 있다.The light blocking layer 30 may include chromium and nitrogen. The light blocking layer 30 may include chromium, oxygen, nitrogen, and carbon. The content of each element compared to the entire light blocking layer 30 may be different in the thickness direction. The content of each element compared to the entire light blocking layer 30 may be different for each layer in the case of a plurality of light blocking layers 30 .

차광층(30)은 크롬을 44 내지 60원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 크롬을 47 내지 57원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 탄소를 5 내지 30원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 탄소를 7 내지 25원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 질소를 3 내지 20원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 질소를 5 내지 15원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 산소를 20 내지 45원자% 포함할 수 있다. 차광층(30)은 산소를 25 내지 40원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 차광층(30)은 두께를 조절하여 충분한 소광 특성을 가지도록 할 수 있고, 적절한 식각 특성을 갖도록 유도할 수 있다.The light blocking layer 30 may include 44 to 60 atomic % of chromium. The light blocking layer 30 may include 47 to 57 atomic % of chromium. The light blocking layer 30 may include 5 to 30 atomic % of carbon. The light blocking layer 30 may include 7 to 25 atomic % of carbon. The light blocking layer 30 may contain 3 to 20 atomic % of nitrogen. The light blocking layer 30 may contain 5 to 15 atomic % of nitrogen. The light blocking layer 30 may contain 20 to 45 atomic % of oxygen. The light blocking layer 30 may contain 25 to 40 atomic % of oxygen. In this case, the thickness of the light blocking layer 30 may be adjusted so as to have sufficient quenching properties, and may be induced to have appropriate etching properties.

상기 위상반전층과 상기 차광층을 합쳐 다중막으로 표현할 수 있다. 즉, 다중막(미도시)은 위상 반전층(20)과 차광층(30)을 포함한다. 상기 다중막은 투명기판(10) 위에 블라인드 패턴을 형성하여 노광광이 투과되는 것을 억제할 수 있다.The phase shift layer and the light blocking layer may be combined and expressed as a multilayer. That is, the multilayer (not shown) includes the phase shift layer 20 and the light blocking layer 30 . The multilayer may form a blind pattern on the transparent substrate 10 to suppress transmission of exposure light.

다중막의 파장 200nm 이하의 광에 대한 광학농도는 3 이상일 수 있다. 다중막의 ArF 광에 대한 광학농도는 3 이상일 수 있다. 다중막의 파장 200nm 이하의 광에 대한 광학농도는 3.5 이상일 수 있다. 다중막의 ArF 광에 대한 광학농도는 3.5 이상일 수 있다. 이러한 경우, 다중막은 우수한 광 차단 특성을 가질 수 있다.The optical density for light having a wavelength of 200 nm or less of the multilayer may be 3 or more. The optical density of ArF light of the multilayer may be 3 or more. The optical density for light having a wavelength of 200 nm or less of the multilayer may be 3.5 or more. The optical density of ArF light of the multilayer may be 3.5 or more. In this case, the multilayer may have excellent light blocking properties.

차광층의 결정 특성: 비정질지수 Crystal Characteristics of Light-Shielding Layer: Amorphous Index

상기 차광층은 상기 투명 기판과 다른 결정 특성을 가진다. 상기 차광층의 결정 특성과 상기 투명 기판의 결정 특성은 서로 상이할 수 있다. 상기 차광층의 XRD 분석 결과와 상기 투명 기판의 XRD 분석 결과는 서로 상이할 수 있다. 상기 차광층의 일반 모드 XRD 분석 결과와 상기 투명 기판의 일반 모드 XRD 분석 결과가 서로 상이할 수 있다. 상기 차광층의 고정 모드 XRD 분석 결과와 상기 투명 기판의 고정 모드 XRD 분석 결과가 서로 상이할 수 있다.The light blocking layer has crystal characteristics different from those of the transparent substrate. Crystal characteristics of the light blocking layer and crystal characteristics of the transparent substrate may be different from each other. The XRD analysis result of the light blocking layer and the XRD analysis result of the transparent substrate may be different from each other. A normal mode XRD analysis result of the light blocking layer and a normal mode XRD analysis result of the transparent substrate may be different from each other. A fixed mode XRD analysis result of the light blocking layer and a fixed mode XRD analysis result of the transparent substrate may be different from each other.

상기 차광층을 통하여, 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고, 상기 투명 기판의 하면을 통하여, 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도가 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가질 수 있다.When the normal mode XRD analysis is performed through the light blocking layer, the X-ray intensity measured after reflection has a maximum value between 15° and 30° in 2θ, and through the lower surface of the transparent substrate, the normal mode XRD analysis When this proceeds, the X-ray intensity measured after reflection may have a maximum value between 15° and 30° of 2θ.

이때, 상기 포토 마스크 및 상기 블랭크마스크에서, 하기의 식 5로 표시되는 제 5 비정질 지수(AI5)가 0.5 내지 0.97일 수 있다.In this case, in the photo mask and the blank mask, a fifth amorphous index (AI5) represented by Equation 5 below may be 0.5 to 0.97.

[식 5] [Equation 5]

Figure 112022018495308-pat00013
Figure 112022018495308-pat00013

여기서, 상기 XC1은 상기 차광층을 통하여, 상기 일반 모드 XRD 분석으로 측정된 X선 강도의 최대값이고, 상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면을 통하여, 상기 일반 모드 XRD 분석으로 측정된 X선 강도의 최대값이다.Here, XC1 is the maximum value of the X-ray intensity measured by the normal mode XRD analysis through the light-shielding layer, and XQ1 is the maximum value of the X-ray intensity measured by the normal mode XRD analysis through the lower surface of the transparent substrate. is the maximum

상기 제 5 비정질 지수는 0.7 내지 0.97일 수 있다. 상기 제 5 비정질 지수는 0.5 내지 0.95일 수 있다. 상기 제 5 비정질 지수는 0.7 내지 0.95일 수 있다. 상기 제 5 비정질 지수는 0.7 내지 0.93일 수 있다. 상기 제 5 비정질 지수는 0.9 내지 0.93일 수 있다.The fifth amorphous index may be 0.7 to 0.97. The fifth amorphous index may be 0.5 to 0.95. The fifth amorphous index may be 0.7 to 0.95. The fifth amorphous index may be 0.7 to 0.93. The fifth amorphous index may be 0.9 to 0.93.

상기 포토마스크 및 상기 블랭크 마스크에서, 하기의 식 6으로 표시되는 제 6 비정질 지수(AI6)가 1.05 내지 1.4일 수 있다.In the photomask and the blank mask, a sixth amorphous index AI6 represented by Equation 6 below may be 1.05 to 1.4.

[식 6][Equation 6]

Figure 112022018495308-pat00014
Figure 112022018495308-pat00014

여기서, 상기 XM4는 상기 차광층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때, 측정된 X선 강도이고, 상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때, 측정된 X선 강도이다.Here, XM4 is the X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the light-blocking layer and 2θ is 43°, and XQ4 is the normal mode XRD analysis performed on the lower surface of the transparent substrate. When 2θ is 43°, it is the measured X-ray intensity.

상기 제 6 비정질 지수는 1.06 내지 1.4일 수 있다. 상기 제 6 비정질 지수는 1.07 내지 1.4일 수 있다. 상기 제 6 비정질 지수는 1.08 내지 1.4일 수 있다.The sixth amorphous index may be 1.06 to 1.4. The sixth amorphous index may be 1.07 to 1.4. The sixth amorphous index may be 1.08 to 1.4.

구현예의 차광층은 위상 반전층에 접하여 성막될 수 있고, 위상 반전층 상에 위치한 다른 박막에 접하여 성막될 수 있다.The light blocking layer of the embodiment may be formed in contact with the phase shift layer, and may be formed in contact with another thin film positioned on the phase shift layer.

차광층은 하층 및 상기 하층 상에 위치하는 상층을 포함할 수 있다.The light blocking layer may include a lower layer and an upper layer positioned on the lower layer.

스퍼터링 공정은 DC 전원을 사용할 수 있고, RF 전원을 사용할 수 있다.The sputtering process may use a DC power source or an RF power source.

차광층의 조성을 고려하여 차광층 스퍼터링 시 타겟 및 스퍼터 가스를 선택할 수 있다. 차광층이 2 이상의 층을 포함하는 경우, 각 층별 스퍼터링 시 스퍼터 가스의 조성을 상이하게 적용할 수 있다. 차광층이 2 이상의 층을 포함하는 경우, 각 층별 스퍼터링 시 스퍼터링 타겟 및 스퍼터 가스의 조성을 상이하게 적용할 수 있다.In consideration of the composition of the light-blocking layer, a target and a sputtering gas may be selected during sputtering of the light-blocking layer. When the light blocking layer includes two or more layers, different compositions of sputter gas may be applied during sputtering for each layer. When the light blocking layer includes two or more layers, different compositions of a sputtering target and a sputtering gas may be applied during sputtering for each layer.

스퍼터링 타겟의 경우, 크롬을 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있고, 크롬을 함유하는 일 타겟을 포함하여 2 이상의 타겟을 적용할 수 있다. 크롬을 함유하는 타겟은 크롬을 90원자% 이상 포함할 수 있다. 크롬을 함유하는 타겟은 크롬을 95원자% 이상 포함할 수 있다. 크롬을 함유하는 타겟은 크롬을 99원자% 이상 포함할 수 있다.In the case of the sputtering target, one target containing chromium may be applied, and two or more targets including one target containing chromium may be applied. A target containing chromium may contain 90 atomic percent or more chromium. A target containing chromium may contain 95 atomic percent or more chromium. A target containing chromium may contain 99 atomic percent or more chromium.

스퍼터 가스의 경우, 차광층의 각 층을 구성하는 원소의 조성, 차광층 막질, 광학특성 등을 고려하여 스퍼터 가스의 조성을 조절할 수 있다. In the case of the sputtering gas, the composition of the sputtering gas may be adjusted in consideration of the composition of elements constituting each layer of the light-shielding layer, film quality of the light-shielding layer, and optical characteristics.

스퍼터 가스는 반응성 기체와 불활성 기체를 포함할 수 있다. 스퍼터 가스 내 반응성 기체의 함량을 조절함으로써 성막되는 차광층의 광학특성 및 막질 등을 제어할 수 있다. 반응성 기체는 CO2, O2, N2 NO2 등을 포함할 수 있다. 반응성 기체는 상기 기재한 기체 외에 다른 기체를 더 포함할 수 있다. The sputter gas may include a reactive gas and an inert gas. By adjusting the content of the reactive gas in the sputter gas, it is possible to control the optical properties and film quality of the light-shielding layer to be formed. Reactive gases are CO 2 , O 2 , N 2 and NO 2 and the like. The reactive gas may further include other gases in addition to the gases described above.

스퍼터 가스 내 불활성 기체의 함량을 조절함으로써 성막되는 차광층의 막질등을 제어할 수 있다. 불활성 기체는 Ar, He 및 Ne 등을 포함할 수 있다. 불활성 기체는 상기 기재한 기체 외에 다른 기체를 더 포함할 수 있다. By adjusting the content of the inert gas in the sputtering gas, it is possible to control the film quality of the light-shielding layer to be formed. The inert gas may include Ar, He and Ne, and the like. The inert gas may further include other gases in addition to the gases described above.

차광층 하층 성막 시 Ar, N2, He 및 CO2를 포함하는 스퍼터 가스를 챔버 내 주입할 수 있다. 구체적으로, 상기 스퍼터 가스의 전체 유량 대비 CO2 및 N2의 유량의 합이 40% 이상인 스퍼터 가스를 챔버 내 주입할 수 있다. 이러한 경우, 차광층 하층은 목적하는 결정 특성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 포토마스크 및 상기 블랭크마스크는 상기 제 5 비정질 지수 및 상기 제 6 비정질 지수를 가질 수 있다.When forming the lower layer of the light blocking layer, a sputtering gas containing Ar, N2, He, and CO 2 may be injected into the chamber. Specifically, a sputter gas having a sum of the flow rates of CO 2 and N 2 relative to the total flow rate of the sputter gas is 40% or more may be injected into the chamber. In this case, the lower layer of the light blocking layer may have desired crystal properties. Accordingly, the photomask and the blank mask may have the fifth amorphous index and the sixth amorphous index.

차광층 상층 성막 시 Ar 및 N2를 포함하는 스퍼터 가스를 챔버 내 주입할 수 있다. 구체적으로, 상기 스퍼터 가스의 전체 유량 대비 N2의 유량이 30%이상인 스퍼터 가스를 챔버 내 주입할 수 있다. 이러한 경우, 상기 차광층의 상층은 목적하는 결정 특성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 포토마스크 및 상기 블랭크마스크는 상기 제 5 비정질 지수 및 상기 제 6 비정질 지수를 가질 수 있다.When forming the upper layer of the light blocking layer, a sputter gas containing Ar and N 2 may be injected into the chamber. Specifically, a sputter gas having a flow rate of N 2 of 30% or more relative to the total flow rate of the sputter gas may be injected into the chamber. In this case, the upper layer of the light blocking layer may have desired crystal characteristics. Accordingly, the photomask and the blank mask may have the fifth amorphous index and the sixth amorphous index.

스퍼터 가스를 구성하는 각 기체들은 스퍼터 챔버 내에 혼합하여 주입될 수 있다. 스퍼터 가스를 구성하는 각 기체들은 스퍼터 챔버 내 서로 다른 투입구를 통해 각각 개별적으로 주입될 수 있다.Each gas constituting the sputter gas may be mixed and injected into the sputter chamber. Each gas constituting the sputter gas may be individually injected through different inlets in the sputter chamber.

성막하는 차광층의 막질 및 면 내 광학특성의 균일도 제어를 위해 챔버에 마그네트를 배치할 수 있다. 구체적으로, 마그네트를 스퍼터링 타겟의 배면(back side)에 위치시키고, 마그네트를 일정 크기의 속도로 회전시킴으로써 타겟 전면에 플라즈마가 일정한 분포를 유지하게 할 수 있다. 마그네트는 각 층별 성막 시 50 내지 200rpm의 속도로 회전시킬 수 있다.A magnet may be disposed in the chamber to control the uniformity of film quality and in-plane optical characteristics of the light-shielding layer to be formed. Specifically, by placing the magnet on the back side of the sputtering target and rotating the magnet at a constant speed, a constant distribution of plasma can be maintained on the entire surface of the target. The magnet may be rotated at a speed of 50 to 200 rpm during film formation for each layer.

스퍼터링 공정에서, 타겟과 기판 사이의 거리인 T/S거리와, 기판과 타겟간 각도를 조절할 수 있다. 차광층의 각 층별 성막 시 T/S거리는 240 내지 300mm 일 수 있다. 이러한 경우, 성막 속도가 안정적으로 조절되고, 성막되는 박막의 면내 광학 특성 균일도를 향상시킬 수 있다. 기판과 타겟간 각도는 20 내지 30도일 수 있다. 이러한 경우, 성막되는 박막의 내부응력이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.In the sputtering process, the T/S distance, which is the distance between the target and the substrate, and the angle between the substrate and the target may be adjusted. When forming each layer of the light blocking layer, the T/S distance may be 240 to 300 mm. In this case, the film formation speed can be stably controlled, and the uniformity of in-plane optical properties of the thin film to be formed can be improved. The angle between the substrate and the target may be 20 to 30 degrees. In this case, excessive increase in the internal stress of the thin film to be formed can be suppressed.

스퍼터링 공정에서, 성막되는 기판의 회전 속도를 조절할 수 있다. 차광층의 각 층별 성막 시 성막되는 기판의 회전속도는 2 내지 50RPM일 수 있다. 상기 기판의 회전속도는 10 내지 40RPM일 수 있다. 상기 성막되는 기판의 회전 속도를 이러한 범위 내로 조절할 경우, 상기 차광층은 목적하는 결정 특성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 포토마스크 및 상기 블랭크마스크는 상기 제 5 비정질 지수 및 상기 제 6 비정질 지수를 가질 수 있다.In the sputtering process, the rotational speed of the substrate to be deposited may be adjusted. When forming each layer of the light blocking layer, the rotational speed of the substrate to be formed may be 2 to 50 RPM. The rotation speed of the substrate may be 10 to 40 RPM. When the rotational speed of the substrate to be deposited is adjusted within this range, the light blocking layer may have desired crystal characteristics. Accordingly, the photomask and the blank mask may have the fifth amorphous index and the sixth amorphous index.

또한, 차광층(30) 성막 시 스퍼터링 타겟에 가하는 전압의 세기를 조절할 수 있다. 스퍼터링 챔버 내 위치한 타겟에 전압을 공급함으로써 챔버 내 플라즈마 분위기를 포함하는 방전 영역을 형성한다. 상기 전압의 세기를 조절함으로써 마그네트와 함께 챔버 내 플라즈마 분위기를 조절하여 스퍼터링 시 성막되는 막의 막질을 조절할 수 있다. In addition, when the light blocking layer 30 is formed, the intensity of the voltage applied to the sputtering target may be adjusted. A discharge region including a plasma atmosphere in the chamber is formed by supplying a voltage to a target located in the sputtering chamber. By adjusting the strength of the voltage, the plasma atmosphere in the chamber can be adjusted together with the magnet to control the film quality of the film formed during sputtering.

차광층 하층 성막 시 스퍼터링 타겟에 가하는 전압의 세기는 0.5 내지 2kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.0 내지 1.8kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.2 내지 1.5kW일 수 있다. 차광층 상층 성막 시 스퍼터링 타겟에 가하는 전압의 세기는 1 내지 3kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.3 내지 2.5kW일 수 있다. 상기 전압의 세기는 1.5 내지 2.0kW일 수 있다. 이러한 경우, 차광층 하층은 목적하는 결정 특성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 포토마스크 및 상기 블랭크마스크는 상기 제 5 비정질 지수 및 상기 제 6 비정질 지수를 가질 수 있다.The strength of the voltage applied to the sputtering target when the lower layer of the light blocking layer is formed may be 0.5 to 2 kW. The intensity of the voltage may be 1.0 to 1.8 kW. The intensity of the voltage may be 1.2 to 1.5 kW. The strength of the voltage applied to the sputtering target when the upper layer of the light blocking layer is formed may be 1 to 3 kW. The intensity of the voltage may be 1.3 to 2.5 kW. The intensity of the voltage may be 1.5 to 2.0 kW. In this case, the lower layer of the light blocking layer may have desired crystal properties. Accordingly, the photomask and the blank mask may have the fifth amorphous index and the sixth amorphous index.

스퍼터링 장비에 분광타원해석기를 설치할 수 있다. 이를 통해, 성막되는 차광층(30)이 목적하는 광학적 특성을 가질 수 있도록 성막 시간을 제어할 수 있다. 차광층(30) 성막 시 스퍼터링 장비에 분광타원해석기를 설치 후 측정하는 방법은 위상 반전층 성막 시와 동일하므로 생략한다.A spectroscopic ellipse analyzer can be installed in the sputtering equipment. Through this, the film formation time can be controlled so that the light blocking layer 30 to be formed has desired optical characteristics. When forming the light shielding layer 30, the measurement method after installing the spectroscopic ellipse analyzer in the sputtering equipment is the same as when forming the phase inversion layer, so it is omitted.

차광층(30) 하층 성막 시 분광타원해석기로 측정한 반사광의 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤 에너지가 1.6 내지 2.2eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행할 수 있다. 차광층(30) 하층 성막 시 분광타원해석기로 측정한 반사광의 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤 에너지가 1.8 내지 2.0eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행할 수 있다.When forming the lower layer of the light shielding layer 30, sputtering may be performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light measured by the spectroscopic ellipse analyzer is 140° is 1.6 to 2.2 eV. When forming the lower layer of the light shielding layer 30, sputtering may be performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light measured by the spectroscopic ellipse analyzer is 140° is 1.8 to 2.0 eV.

차광층(30) 상층 성막 시 분광타원해석기로 측정한 반사광의 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤 에너지가 1.7 내지 3.2eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행할 수 있다. 차광층(30) 상층 성막 시 분광타원해석기로 측정한 반사광의 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤 에너지가 2.5 내지 3.0eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행할 수 있다.When the upper layer of the light blocking layer 30 is formed, sputtering may be performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light measured by the spectroscopic ellipse analyzer is 140° is 1.7 to 3.2 eV. When the upper layer of the light blocking layer 30 is formed, sputtering may be performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light measured by the spectroscopic ellipse analyzer is 140° is 2.5 to 3.0 eV.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 결정 특성을 가진다. 이에 따라서, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 광학 특성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 차광층은 높은 광학 밀도를 가질 수 있다.As described above, the light blocking layer and the transparent substrate have different crystal characteristics. Accordingly, the light blocking layer and the transparent substrate may have different optical properties. Accordingly, the light blocking layer may have a high optical density.

이러한 경우, 성막된 차광층은 포토마스크의 블라인드 패턴에 포함되어 노광광을 효과적으로 차단할 수 있다.In this case, the formed light blocking layer may be included in the blind pattern of the photomask to effectively block exposure light.

포토마스크의 제조Manufacture of photomask

구현예의 다른 실시예에 따른 포토마스크는 앞에서 설명한 블랭크 마스크(100)로 제조될 수 있다. A photomask according to another embodiment of the implementation may be manufactured with the previously described blank mask 100 .

구체적으로, 포토마스크는 상기 블랭크 마스크(100) 표면을 레지스트로 도포한 후 건조하여 레지스트막(미도시)을 형성할 수 있다. 레지스트는 포지티브 레지스트(positive resist)일 수 있고, 네가티브 레지스트(negative resist)일 수 있다. 레지스트막은 차광층(30)에 인접하여 형성될 수 있다. 레지스트막은 차광층(30) 상에 위치하는 다른 막 표면상에 인접하여 형성될 수 있다.Specifically, the photomask may form a resist film (not shown) by coating the surface of the blank mask 100 with resist and then drying. The resist may be a positive resist or may be a negative resist. A resist film may be formed adjacent to the light blocking layer 30 . A resist film may be formed adjacent to the surface of another film located on the light blocking layer 30 .

레지스트막 상에 EB 또는 광 조사를 통해 패턴을 묘화 후 가열, 현상하여 패턴을 형성할 수 있다. 상기 형성된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 블랭크 마스크(100) 표면에 형성된 박막을 에칭 가공할 수 있다. 상기 에칭 가공되는 박막은 차광층(30)일 수 있다. 상기 에칭 가공되는 박막은 차광층(30) 상에 형성된 다른 박막일 수 있다. 에칭 가공은 에칭 대상인 막의 조성에 따라 드라이 에칭을 적용할 수 있다. 드라이 에칭에 적용되는 에칭 기체로는 염소계 가스와 불소계 가스가 적용될 수 있다.A pattern may be formed by drawing a pattern on the resist film through EB or light irradiation, followed by heating and development. The thin film formed on the surface of the blank mask 100 may be etched using the formed resist pattern as an etching mask. The thin film to be etched may be the light blocking layer 30 . The thin film to be etched may be another thin film formed on the light blocking layer 30 . For the etching process, dry etching may be applied depending on the composition of the film to be etched. Chlorine-based gas and fluorine-based gas may be used as an etching gas applied to dry etching.

이후, 레지스트막을 제거하고, 위상 반전층 및 차광층을 설계한 패턴 형상대로 식각할 수 있다. 식각 시 박막 별 에칭 특성을 고려하여 서로 다른 에천트를 적용할 수 있다.Thereafter, the resist film may be removed, and the phase shift layer and the light blocking layer may be etched according to the designed pattern shape. During etching, different etchants may be applied considering the etching characteristics of each thin film.

상기 제 1 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.Since the first amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 2 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the second amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 3 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the third amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

또한, 상기 제 4 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판은 매우 유사한 결정 특성을 가진다.In addition, since the fourth amorphous index has the above range, the phase shift layer and the transparent substrate have very similar crystal properties.

이에 따라서, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판의 결정 특성 차이에 따른 광학적 왜곡이 최소화될 수 있다. 또한, 결정 특성 차이에서 기인하는 식각 정도의 차이 제어도 보다 용이하다. 즉, 상기 위상 반전층 및 상기 투명 기판이 서로 유사한 XRD 분석에 따른 결정 특성을 가지기 때문에, 상기 포토마스크는 향상된 광학적 성능을 가질 수 있다. Accordingly, optical distortion due to a difference in crystal characteristics between the phase shift layer and the transparent substrate may be minimized. In addition, it is easier to control the difference in etching degree due to the difference in crystal characteristics. That is, since the phase shift layer and the transparent substrate have similar crystal characteristics according to XRD analysis, the photomask may have improved optical performance.

특히, 상기 투명기판 및 상기 위상 반전층은 유사한 결정 특성을 가지기 때문에, 상기 투명 기판 및 상기 위상 반전층이 서로 직접 접할 때, 상기 투명 기판 및 상기 위상 반전층 사이의 계면에서 발생되는 광학적 왜곡이 감소될 수 있다.In particular, since the transparent substrate and the phase shift layer have similar crystal characteristics, optical distortion generated at the interface between the transparent substrate and the phase shift layer is reduced when the transparent substrate and the phase shift layer directly contact each other. It can be.

또한, 상기 제 5 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 결정 특성을 가진다.In addition, since the fifth amorphous index has the above range, the light blocking layer and the transparent substrate have different crystal characteristics.

상기 제 6 비정질 지수가 상기 범위를 가지기 때문에, 상기 차광층 및 상기 투명 기판은 서로 다른 결정 특성을 가진다.Since the sixth amorphous index has the above range, the light blocking layer and the transparent substrate have different crystal characteristics.

이에 따라서, 상기 차광층은 향상된 차광 성능을 가질 수 있다. Accordingly, the light blocking layer may have improved light blocking performance.

이에 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 노광 및 현상 공정에서 광학적 왜곡에 따른 공정 오차를 줄일 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 향상된 미세 선폭 특성을 가지는 반도체 소자를 용이하게 제조할 수 있다.Accordingly, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment can reduce process errors due to optical distortion in exposure and development processes. Therefore, the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment can easily manufacture a semiconductor device having improved fine line width characteristics.

이하, 구체적인 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments will be described in more detail.

제조예: 위상 반전층 및 차광층의 성막Production Example: Formation of phase inversion layer and light shielding layer

실시예 1: DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 배치하였다. 몰리브덴과 규소가 1:9 원자비로 포함된 타겟이 T/S 거리가 255mm, 기판과 타겟간 각도가 25도를 형성하도록 챔버 내에 배치하였다. 타겟 배면에는 40mT의 자기장을 갖는 마그네트를 위치시켰다. Example 1: A quartz material transparent substrate having a width of 6 inches, a length of 6 inches, and a thickness of 0.25 inches was disposed in a chamber of a DC sputtering equipment. A target containing molybdenum and silicon in an atomic ratio of 1:9 was placed in the chamber to form a T/S distance of 255 mm and an angle between the substrate and the target of 25 degrees. A magnet with a magnetic field of 40 mT was placed on the back of the target.

이후 Ar:N2:He=10:52:38의 비율로 혼합된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 2.05kW, 마그네트를 회전시키면서, 스퍼터링 공정을 실시하였다. 이때, 상기 마그네트의 회전속도는 최초 100rpm에서 분당 11 rpm씩 최대 155rpm까지 상승되었다. 박막이 형성되는 영역은 투명기판 표면의 가로 132mm, 세로 132mm의 넓이로 설정한 영역 내로 한정하였다. 스퍼터링 공정은 입사각을 64.5°로 적용하여 분광타원해석기로 측정한 아래 식 A에 따른 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 2.0eV가 될 때까지 실시하였다.Thereafter, a sputtering gas mixed at a ratio of Ar:N 2 :He = 10:52:38 was introduced into the chamber, and a sputtering process was performed while rotating the magnet at a sputtering voltage of 2.05kW. At this time, the rotational speed of the magnet was increased from the initial 100 rpm to a maximum of 155 rpm by 11 rpm per minute. The area where the thin film is formed was limited to an area set to a width of 132 mm in width and 132 mm in length of the surface of the transparent substrate. The sputtering process was performed until the photon energy at the point where the Del_1 value according to Equation A below is 0 is 2.0 eV, measured by a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5 °.

[식 A][Equation A]

Figure 112022018495308-pat00015
Figure 112022018495308-pat00015

상기 식 A에서, 상기 DPS 값은, 반사광의 P파 및 S파간 위상차가 180° 이하이면 상기 P파 및 S파간 위상차를 의미하고, 반사광의 P파와 S파의 위상차가 180° 초과이면 360°에서 상기 P파 및 S파간 위상차를 뺀 값을 의미한다. In Equation A, the DPS value means the phase difference between the P wave and the S wave when the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light is 180 ° or less, and when the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light exceeds 180 °, at 360 ° It means a value obtained by subtracting the phase difference between the P wave and the S wave.

스퍼터링을 마친 블랭크마스크의 위상 반전층 표면을 172nm 파장의 Excimer UV광을 노출시켰다. 이때, 상기 UV 광의 출력은 분당 3mW/cm2씩 최대 9mW/cm2 로 상승되었고, 9mW/cm2 파워에서 4분간 유지되었다.After the sputtering, the surface of the phase shift layer of the blank mask was exposed to Excimer UV light having a wavelength of 172 nm. At this time, the output of the UV light was raised to a maximum of 9mW/cm 2 by 3mW/cm 2 per minute, and was maintained for 4 minutes at 9mW/cm 2 power.

이후 상기 블랭크마스크를 열처리 공정용 챔버 내 도입한 후 1Pa에서 어닐링한 후 자연냉각하였다. 상기 어닐링 공정에서의 온도는 상온에서 분당 50℃씩 최대 400℃까지 상승되었고, 최대 온도에서 약 30분간 유지되었다. 자연냉각을 마친 후 열처리 공정용 챔버 내 O2 기체를 1SLM 속도로 30분간 챔버 내 도입하였다. 이때, O2의 공급 온도는 약 300℃였다.Thereafter, the blank mask was introduced into a heat treatment process chamber, annealed at 1Pa, and then naturally cooled. The temperature in the annealing process was raised from room temperature to a maximum of 400 °C at a rate of 50 °C per minute, and maintained at the maximum temperature for about 30 minutes. After natural cooling was completed, O 2 gas in the chamber for heat treatment process was introduced into the chamber at a rate of 1 SLM for 30 minutes. At this time, the supply temperature of O 2 was about 300°C.

상기 성막된 위상 반전층 표면 상에 차광층 스퍼터링 공정을 실시하였다. 구체적으로, 스퍼터링 챔버 내 T/S 거리가 255mm가 되고, 기판과 타겟간 각도가 25도를 형성하도록 크롬 타겟 및 위상 반전층이 성막된 투명기판을 배치하였다. 타겟 배면에는 40mT의 자기장을 갖는 마그네트를 위치시켰다. A light blocking layer sputtering process was performed on the surface of the formed phase shift layer. Specifically, the transparent substrate on which the chromium target and the phase inversion layer were formed was disposed so that the T/S distance in the sputtering chamber was 255 mm and the angle between the substrate and the target was 25 degrees. A magnet with a magnetic field of 40 mT was placed on the back of the target.

챔버 내 유량비가 Ar:N2:He:CO2=19:11:34:37인 스퍼터 가스를 주입하였다. 이후 스퍼터링 전압을 1.35kW로 적용하고, 마그네트를 회전시키면서 분광타원해석기로 측정한 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤에너지가 1.8 내지 2.0eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행하여 차광막 하층을 성막하였다. 스퍼터링 공정을 실시하였다. 이때, 상기 마그네트의 회전속도는 최초 100rpm에서 분당 11 rpm씩 최대 155rpm까지 상승되었다.A sputter gas having a flow rate in the chamber of Ar:N 2 :He:CO 2 =19:11:34:37 was injected. Thereafter, a sputtering voltage of 1.35 kW is applied, and while the magnet is rotated, sputtering is performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave is 140° measured by the spectroscopic ellipse analyzer is 1.8 to 2.0 eV, thereby removing the lower layer of the light shielding film. It was formed. A sputtering process was performed. At this time, the rotational speed of the magnet was increased from the initial 100 rpm to a maximum of 155 rpm by 11 rpm per minute.

차광층 하층 성막 후, 챔버 내 유량비가 Ar:N2=57:43인 스퍼터 가스를 주입하였다. 이후 스퍼터링 전압을 1.85kW로 적용하고, 마그네트를 회전시키면서 분광타원해석기로 측정한 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤에너지가 2.75 내지 2.95eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행하여 차광층 상층을 성막하였다.After forming the lower layer of the light shielding layer, a sputter gas having a flow rate ratio of Ar:N 2 =57:43 was injected into the chamber. Afterwards, a sputtering voltage of 1.85 kW was applied and the magnet was rotated. An upper layer of the light shielding layer was formed by performing sputtering until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave measured by the spectroscopic ellipse analyzer was 140° was 2.75 to 2.95 eV.

상기와 같은 성막 조건을 적용하여 총 2개의 샘플을 제조하였다.A total of two samples were prepared by applying the above film formation conditions.

실시예 2: 실시예 1과 동일한 조건으로 스퍼터링 공정을 진행하되, 마그네트 자력을 45mT로 적용하였고, 공정 진행 시간을 상기 식 A에 따른 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 1.89eV가 될 때까지 실시하였다.Example 2: The sputtering process is performed under the same conditions as Example 1, but the magnet magnetic force is applied at 45 mT, and the process progress time is when the photon energy at the point where the value of Del_1 according to Equation A is 0 becomes 1.89 eV. carried out up to

실시예 3: 실시예 1과 동일한 조건으로 스퍼터링 공정을 진행하되, 스퍼터링 가스의 조성을 Ar:N2:He=8:58:34의 비율로 변경하였다.Example 3: A sputtering process was performed under the same conditions as in Example 1, but the composition of the sputtering gas was changed at a ratio of Ar:N 2 :He = 8:58:34.

비교예 1: DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 배치하였다. 몰리브덴과 규소가 1:9 원자비로 포함된 타겟이 T/S 거리가 255mm, 기판과 타겟간 각도가 25도를 형성하도록 챔버 내에 배치하였다. 타겟 배면에는 60mT의 자기장을 갖는 마그네트를 위치시켰다. Comparative Example 1: A quartz material transparent substrate having a width of 6 inches, a length of 6 inches, and a thickness of 0.25 inches was disposed in a chamber of a DC sputtering device. A target containing molybdenum and silicon in an atomic ratio of 1:9 was placed in the chamber to form a T/S distance of 255 mm and an angle between the substrate and the target of 25 degrees. A magnet with a magnetic field of 60 mT was placed on the back of the target.

이후 Ar:N2:He=9:52:39의 비율로 혼합된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 2kW, 마그네트를 100rpm 속도로 회전시키면서, 스퍼터링 공정을 실시하였다. 박막이 형성되는 영역은 투명기판 표면의 가로 132mm, 세로 132mm의 넓이로 설정한 영역 내로 한정하였다. 스퍼터링 공정은 상기 식 A에 따른 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 2.0eV가 될 때까지 실시하였다. 성막 후 UV 광 처리 및 어닐링 처리는 적용하지 않았다.Thereafter, a sputtering gas mixed at a ratio of Ar:N 2 :He = 9:52:39 was introduced into the chamber, and a sputtering process was performed while rotating the magnet at a speed of 100 rpm and a sputtering voltage of 2 kW. The area where the thin film is formed was limited to an area set to a width of 132 mm in width and 132 mm in length of the surface of the transparent substrate. The sputtering process was performed until the photon energy at the point where Del_1 value according to Equation A was 0 reached 2.0 eV. UV light treatment and annealing treatment were not applied after film formation.

상기 성막된 위상 반전층 표면 상에 차광층 스퍼터링 공정을 실시하였다. 구체적으로, 스퍼터링 챔버 내 T/S 거리가 255mm가 되고, 기판과 타겟간 각도가 25도를 형성하도록 크롬 타겟 및 위상 반전층이 성막된 투명기판을 배치하였다. 타겟 배면에는 60mT의 자기장을 갖는 마그네트를 위치시켰다.A light blocking layer sputtering process was performed on the surface of the formed phase shift layer. Specifically, the transparent substrate on which the chromium target and the phase inversion layer were formed was disposed so that the T/S distance in the sputtering chamber was 255 mm and the angle between the substrate and the target was 25 degrees. A magnet with a magnetic field of 60 mT was placed on the back of the target.

챔버 내 유량비가 Ar:N2:He:CO2=19:11:34:37인 스퍼터 가스를 주입하였다. 이후 스퍼터링 전압을 1.35kW로 적용하고, 마그네트를 100rpm으로 회전시키면서 분광타원해석기로 측정한 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤에너지가 1.8 내지 2.0eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행하여 차광층 하층을 성막하였다. 스퍼터링 공정을 실시하였다.A sputter gas having a flow rate in the chamber of Ar:N 2 :He:CO 2 =19:11:34:37 was injected. Then, a sputtering voltage of 1.35 kW is applied, and while the magnet is rotated at 100 rpm, sputtering is performed until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave is 140°, measured by the spectroscopic ellipse analyzer, is 1.8 to 2.0 eV. The lower layer was formed into a film. A sputtering process was performed.

차광층 하층 성막 후, 챔버 내 유량비가 Ar:N2=57:43인 스퍼터 가스를 주입하였다. 이후 스퍼터링 전압을 1.85kW로 적용하고, 마그네트를 회전시키면서 분광타원해석기로 측정한 P파와 S파간 위상차가 140°인 점에서의 포톤에너지가 2.75 내지 2.95eV가 될 때까지 스퍼터링을 진행하여 차광층 상층을 성막하였다.After forming the lower layer of the light shielding layer, a sputter gas having a flow rate ratio of Ar:N2 = 57:43 in the chamber was injected. Afterwards, a sputtering voltage of 1.85 kW was applied and the magnet was rotated. An upper layer of the light shielding layer was formed by performing sputtering until the photon energy at the point where the phase difference between the P wave and the S wave measured by the spectroscopic ellipse analyzer was 140° was 2.75 to 2.95 eV.

비교예 2: 비교예 1과 동일한 조건으로 스퍼터링 공정을 진행하되, 마그네트 자력을 20mT로 적용하였다. 또한, 추가 열처리 공정이 적용되지 않았다.Comparative Example 2: A sputtering process was performed under the same conditions as Comparative Example 1, but a magnet force of 20 mT was applied. In addition, no additional heat treatment process was applied.

상기 샘플들은 차광층을 형성하기 전에, 스퍼터링 장치에 설치된 분광타원해석기(나노-뷰 사 MG-PRO제품)를 이용하여 PE1이 1.5eV, PE2가 5.0eV일 때의 Del_2 값 분포를 측정하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예 별 성막이 완료된 위상반전막 표면에 대하여 입사광의 각도를 64.5로 설정한 후, 포톤에너지에 따른 P파, S파간 위상차를 측정하여 이를 식 B에 따라 Del_2 값으로 환산하였다. 그 결과는 아래 표 2에 나타냈다.Before forming the light-shielding layer on the samples, the distribution of Del_2 values when PE 1 was 1.5 eV and PE 2 was 5.0 eV was measured using a spectroscopic ellipse analyzer (manufactured by Nano-View Co., Ltd. MG-PRO) installed in the sputtering device. . Specifically, after setting the angle of the incident light to 64.5 on the surface of the phase shift film on which the film formation for each example and comparative example was completed, the phase difference between the P wave and the S wave according to the photon energy was measured and converted into Del_2 value according to Equation B. did The results are shown in Table 2 below.

평가예: XRD 분석Evaluation example: XRD analysis

실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 블랭크 마스크에서, 상기 투명 기판의 하면을 통하여, 일반 모드 XRD 분석 및 고정 모드 XRD 분석이 진행되었다. 또한, 상기 블랭크 마스크에서, 상기 차광층을 통하여, 일반 모드 XRD 분석 및 고정 모드 XRD 분석이 진행되었다. 이후, 에칭 및 세정 공정에 의해서, 상기 블랭크마스크에 포함된 차광층이 제거되고, 상기 위상 반전막이 노출되었다.In the blank masks prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2, normal mode XRD analysis and fixed mode XRD analysis were performed through the lower surface of the transparent substrate. Further, in the blank mask, normal mode XRD analysis and fixed mode XRD analysis were performed through the light blocking layer. Thereafter, the light blocking layer included in the blank mask was removed by an etching and cleaning process, and the phase shift film was exposed.

이와 같이, 상기 노출된 위상 반전층을 통하여, 일반 모드 XRD 분석 및 고정 모드 XRD 분석이 진행되었다.In this way, normal mode XRD analysis and fixed mode XRD analysis were performed through the exposed phase inversion layer.

상기 일반 모드 XRD 분석은 하기와 같은 조건에서 진행되었다.The normal mode XRD analysis was performed under the following conditions.

장비명 : Rigaku 社 smartlabDevice name: Rigaku 社 smartlab

x-ray source : Cu targetx-ray source : Cu target

x-ray 정보 : 파장 1.542 nm, 45 kV, 200 mAx-ray information: wavelength 1.542 nm, 45 kV, 200 mA

(Θ-2Θ) measurement range: 10~100 ˚(Θ-2Θ) measurement range: 10~100 ˚

Step : 0.05 ˚Step : 0.05˚

Speed : 5 ˚/minSpeed : 5˚/min

상기 고정 모드 XRD 분석은 하기와 같은 조건에서 진행되었다.The fixed mode XRD analysis was performed under the following conditions.

장비명 : Rigaku 社 smartlabDevice name: Rigaku 社 smartlab

x-ray source : Cu targetx-ray source : Cu target

x-ray 정보 : 파장 1.542 nm, 45 kV, 200 mAx-ray information: wavelength 1.542 nm, 45 kV, 200 mA

X선 발생기 출사각 : 1°X-ray generator emission angle: 1°

(Θ-2Θ) measurement range: 10~100 ˚(Θ-2Θ) measurement range: 10~100 ˚

Step : 0.05 ˚Step : 0.05˚

Speed : 5 ˚/minSpeed : 5˚/min

평가예: 위상차, 투과율 측정Evaluation Example: Measurement of phase difference and transmittance

앞의 제조예를 통해 설명한 실시예 및 시편에 대해, 상기 열적 변동 측정 시와 동일한 방법의 에칭을 통해 차광층을 제거하였다. 위상차/투과율 측정기(Lasertec사 MPM193제품)를 이용하여 위상차 및 투과율을 측정하였다. 구체적으로, ArF 광원(파장 193nm)을 이용하여 각 시편의 위상 반전층이 성막된 영역과 위상 반전층이 성막되지 않은 영역에 빛을 조사하여, 양 영역을 통과한 빛 사이의 위상차 및 투과율 차이값을 산출하여 아래 표 2에 기재하였다.For the examples and specimens described in the previous preparation example, the light-blocking layer was removed through etching in the same manner as in the thermal fluctuation measurement. Phase difference and transmittance were measured using a retardation/transmittance meter (Lasertec MPM193 product). Specifically, by using an ArF light source (wavelength: 193 nm), light is irradiated to the area where the phase shift layer is formed and the area where the phase shift layer is not formed on each specimen, and the phase difference and transmittance difference value between the light passing through both areas was calculated and listed in Table 2 below.

평가예: 콘트라스트 및 CD 값 측정Evaluation Example: Contrast and CD value measurement

실시예 및 비교예 별 시편의 위상 반전층 표면에 포토레지스트막을 성막한 후, 상기 포토레지스트막 표면에 Nuflare 사의 EBM 9000 모델을 이용하여 밀집한 사각형 패턴을 노광하였다. 사각형 패턴의 타겟 CD 값은 400nm(4X)로 설정하였다. 이후 각 시편의 포토레지스트막 상에 패턴을 현상한 후, Applied material 사의 Tetra X 모델을 이용하여 차광층 및 위상 반전층을 현상된 패턴 형상에 따라 식각하였다. 이후 포토레지스트 패턴을 제거하였다.After forming a photoresist film on the surface of the phase reversal layer of the samples for each example and comparative example, a dense square pattern was exposed on the surface of the photoresist film using Nuflare's EBM 9000 model. The target CD value of the square pattern was set to 400 nm (4X). Then, after developing the pattern on the photoresist film of each specimen, the light-shielding layer and the phase reversal layer were etched according to the developed pattern shape using the Tetra X model of Applied Material. After that, the photoresist pattern was removed.

위상 반전층 패턴을 포함하는 실시예 및 비교예 별 시편에 대하여 Carl Zeiss 사의 AIMS 32 모델을 이용하여 위상 반전층의 Del_1 값, Del_2 값에 따른 웨이퍼 노광 공정시 현상된 패턴의 콘트라스트 및 정규화된 CD 값을 측정 및 산출하였다. 측정 및 산출 시 개구 수(NA)는 1.35, 조명계는 crosspole 30X, outer sigma 0.8, in/out sigma ratio 85%로 설정하였다. 측정한 데이터는 아래 표 3에 기재하였다.Contrast and normalized CD value of the pattern developed during the wafer exposure process according to the Del_1 value and Del_2 value of the phase shift layer using the AIMS 32 model of Carl Zeiss for the samples for each example and comparative example including the phase shift layer pattern was measured and calculated. During measurement and calculation, the numerical aperture (NA) was set to 1.35, the illumination system was set to crosspole 30X, outer sigma 0.8, and in/out sigma ratio 85%. The measured data are listed in Table 3 below.

AI1AI1 AI2AI2 AI3AI3 AI4AI4 AI5AI5 AI6AI6 실시예 1Example 1 1.001.00 1.021.02 1.011.01 0.990.99 0.960.96 1.09381.0938 실시예 2Example 2 1.011.01 1.021.02 1.021.02 0.990.99 0.950.95 1.101.10 실시예 3Example 3 1.001.00 1.031.03 1.021.02 1.001.00 0.930.93 1.111.11 비교예 1Comparative Example 1 0.970.97 0.960.96 0.940.94 1.051.05 0.990.99 1.051.05 비교예 2Comparative Example 2 0.940.94 0.950.95 0.930.93 1.021.02 0.980.98 1.051.05

자기장(mT)magnetic field (mT) Del_1 값이 0인 점에서의 포톤에너지(eV)Photon energy at the point where Del_1 value is 0 (eV) Del_2 값이 0인 점에서의 포톤에너지(eV)Photon energy at the point where Del_2 is 0 (eV) 투과율(%)Transmittance (%) 위상차(°)Phase difference (°) 실시예 1Example 1 4040 2.002.00 4.444.44 6.16.1 178.5178.5 실시예 2Example 2 4545 1.891.89 4.314.31 5.45.4 186.1186.1 실시예 3Example 3 3535 2.092.09 4.654.65 6.96.9 172.4172.4 비교예 1Comparative Example 1 6060 1.651.65 3.843.84 3.43.4 209.1209.1 비교예 2Comparative Example 2 2020 2.172.17 4.804.80 7.87.8 166.0166.0

정규화된 콘트라스트normalized contrast 정규화된 CD(nm)Normalized CD (nm) 실시예 1Example 1 1.0001.000 0.990.99 실시예 2Example 2 0.9890.989 1.011.01 실시예 3Example 3 0.9590.959 1.031.03 비교예 1Comparative Example 1 0.9290.929 1.061.06 비교예 2Comparative Example 2 0.8830.883 1.101.10

상기 표 1에서, 실시예 1 내지 3의 각 측정 조건별 TFT1 및 TFT2 값은 모두 0.25um/100℃ 이하의 값을 나타냈으나, 비교예 1 및 2의 각 측정 조건별 TFT1 및 TFT2 값은 모두 0.25um/100℃ 초과의 값을 나타냈다. 이는 스퍼터링 시 공정 조건 등을 제어함에 따라 블랭크 마스크 내 포함된 박막의 열적 변동을 조절할 수 있음을 나타낸다.In Table 1, the TFT1 and TFT2 values for each measurement condition in Examples 1 to 3 all showed values of 0.25um/100 ° C or less, but the TFT1 and TFT2 values for each measurement condition in Comparative Examples 1 and 2 were all Values greater than 0.25um/100°C were shown. This indicates that thermal fluctuations of the thin film included in the blank mask can be controlled by controlling process conditions during sputtering.

상기 표 2에서, 자기장을 30 내지 50mT 범위 내로 적용한 실시예 1 내지 3은 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 1.8 내지 2.15eV 범위 내에 포함되지만, 자기장이 30mT 미만 또는 50mT 초과인 비교예 1 및 2는 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 1.8 내지 2.15eV 범위 내에 포함되지 않는 것으로 나타났다. 이를 통해, 스퍼터링 공정에서 마그네트 자력을 조절함으로써 위상 반전층의 포톤에너지에 따른 Del_1 값 분포를 제어할 수 있음을 알 수 있다.In Table 2, in Examples 1 to 3 in which the magnetic field was applied within the range of 30 to 50 mT, the photon energy at the point where the Del_1 value was 0 was within the range of 1.8 to 2.15 eV, but the magnetic field was less than 30 mT or greater than 50 mT Comparative Example 1 and 2 showed that the photon energy at the point where the Del_1 value is 0 is not included within the range of 1.8 to 2.15 eV. Through this, it can be seen that the distribution of the Del_1 value according to the photon energy of the phase shift layer can be controlled by adjusting the magnetic force of the magnet in the sputtering process.

또한, 성막 후 추가 열처리 공정을 실시한 실시예 1 내지 3은 Del_2 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 4 내지 4.75eV 범위 내에 포함되지만, 성막 후 추가 열처리 공정을 실시하지 않은 비교예 1 및 2는 Del_2 값이 0인 점에서의 포톤에너지가 4 미만 또는 4.75 초과하는 것으로 나타났다. 이는 스퍼터링 성막 후 열처리 공정을 적용함으로써 위상 반전층의 포톤에너지에 따른 Del_2 값 분포를 제어할 수 있음을 의미한다.Further, in Examples 1 to 3 in which an additional heat treatment process was performed after film formation, the photon energy at the point where the Del_2 value was 0 was within the range of 4 to 4.75 eV, but in Comparative Examples 1 and 2, in which no additional heat treatment process was performed after film formation, It was found that the photon energy at the point where Del_2 value is 0 is less than 4 or more than 4.75. This means that the distribution of the Del_2 value according to the photon energy of the phase shift layer can be controlled by applying a heat treatment process after the sputtering film formation.

실시예 1 내지 3의 투과율은 5.4 내지 6.9% 범위 내에 속하고, 위상차는 170 내지 190°범위 내에 속하였지만, 비교예 1은 투과율이 4% 미만, 위상차가 200° 이상으로 측정되었고, 비교예 2는 투과율이 7.5% 이상, 위상차가 170° 미만으로 측정되었다. 이를 통해, Del_1 값이 0인 점에서의 포톤에너지 및 Del_2 값이 0인 점에서의 포톤에너지가 설정한 범위 내로 조절된 위상 반전층은 단파장의 노광광에 대하여 목적하는 투과율(6%) 및 위상차(180도)에 근접하는 광학특성을 나타내는 것을 알 수 있다. The transmittance of Examples 1 to 3 was within the range of 5.4 to 6.9% and the phase difference was within the range of 170 to 190 °, but Comparative Example 1 had a transmittance of less than 4% and a phase difference of 200 ° or more, Comparative Example 2 was measured to have a transmittance of 7.5% or more and a phase difference of less than 170°. Through this, the phase shift layer in which the photon energy at the point where Del_1 value is 0 and the photon energy at the point where Del_2 value is 0 are adjusted within the set range has the desired transmittance (6%) and phase difference for short-wavelength exposure light. It can be seen that the optical properties are close to (180 degrees).

상기 표 3에서, Del_1 값이 0인 점에서의 포톤에너지가 1.8 내지 2.15eV 범위 내에 속하고, Del_2 값이 0인 점에서의 포톤에너지가 4 내지 4.75eV 범위 내에 속하는 실시예 1 내지 3은 정규화된 콘트라스트 0.95 이상을 나타내고, 정규화된 CD 값이 1.03 이하를 나타내는 반면, 비교예 1 및 2는 정규화된 콘트라스트 0.93 미만을 나타내고, 정규화된 CD 값이 1.06 이상을 나타냈다. 이를 통해, 열적 변동이 제어되고, Del_1 값이 0인 점에서의 포톤에너지 및 Del_2 값이 0인 점에서의 포톤에너지가 설정한 범위 내로 조절된 위상 반전층은 패턴 노광 시 더 높은 수준의 해상도를 가지는 것을 알 수 있다.In Table 3, Examples 1 to 3, in which the photon energy at the point where Del_1 is 0 and the photon energy at the point where Del_2 is 0, fall within the range of 4 to 4.75 eV, are normalized. Comparative Examples 1 and 2 exhibited a normalized contrast of less than 0.93 and a normalized CD value of 1.06 or more, while a normalized contrast of 0.95 or more and a normalized CD value of 1.03 or less. Through this, the thermal fluctuation is controlled, and the photon energy at the point where the Del_1 value is 0 and the photon energy at the point where the Del_2 value is 0 are adjusted within the set range, so that the phase inversion layer achieves a higher level of resolution during pattern exposure. know what you have

이상에서 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 구현예의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the embodiments defined in the following claims are also within the scope of the present invention. it belongs

100: 블랭크 마스크 200: 포토 마스크
10: 투명기판
20: 위상 반전층 21: 위상차 조정층 22: 보호층
30: 차광막
60: X선 발생기(광원)
70: 검출기
100: blank mask 200: photo mask
10: transparent substrate
20: phase inversion layer 21: phase difference adjustment layer 22: protective layer
30: light shield
60: X-ray generator (light source)
70: detector

Claims (12)

광원; 및
상기 광원으로부터의 광이 입사되고, 상기 입사된 광을 선택적으로 투과시켜, 반도체 웨이퍼로 출사하는 포토 마스크를 포함하고,
상기 포토 마스크는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층 상에 배치되는 차광층을 포함하고,
상기 투명 기판은 합성 쿼츠 기판이 적용되고,
상기 위상 반전층은 상기 투명 기판 상에 위치하는 위상차 조정층 및 상기 위상차 조정층 상에 위치하는 보호층을 포함하고,
상기 위상 반전층은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함하고,
상기 위상차 조정층은 3 내지 10원자%의 전이금속, 20 내지 50원자%의 규소, 2 내지 10원자%의 산소 및 40 내지 60원자%의 질소를 포함하고,
상기 보호층은 0.5 내지 5원자%의 전이금속, 10 내지 50원자%의 규소, 10 내지 50원자%의 산소 및 20 내지 40원자%의 질소를 포함하고,
상기 포토 마스크는 일반 모드 XRD로 분석되고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.98 내지 1.02인 반도체 소자의 제조 장치;
[식 1]
Figure 112023002279188-pat00016

상기 식 1에서,
상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고,
상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.
light source; and
A photo mask through which light from the light source is incident, selectively transmits the incident light, and exits the incident light to a semiconductor wafer;
The photo mask may include a transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; And a light blocking layer disposed on the phase inversion layer,
The transparent substrate is a synthetic quartz substrate,
The phase shift layer includes a phase difference adjustment layer positioned on the transparent substrate and a protective layer positioned on the phase difference adjustment layer,
The phase inversion layer includes a transition metal, silicon, oxygen and nitrogen,
The retardation adjustment layer contains 3 to 10 atomic% of a transition metal, 20 to 50 atomic% of silicon, 2 to 10 atomic% of oxygen, and 40 to 60 atomic% of nitrogen,
The protective layer contains 0.5 to 5 atomic % of a transition metal, 10 to 50 atomic % of silicon, 10 to 50 atomic % of oxygen and 20 to 40 atomic % of nitrogen,
The photomask is analyzed by normal mode XRD,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase inversion layer is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
a semiconductor device manufacturing apparatus having a first amorphous index (AI1) represented by Equation 1 below of 0.98 to 1.02;
[Equation 1]
Figure 112023002279188-pat00016

In Equation 1 above,
XM1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer;
XQ1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate.
투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층의 적어도 일부 상에 배치되는 차광층을 포함하는 포토 마스크이고,
상기 투명 기판은 합성 쿼츠 기판이 적용되고,
상기 위상 반전층은 상기 투명 기판 상에 위치하는 위상차 조정층 및 상기 위상차 조정층 상에 위치하는 보호층을 포함하고,
상기 위상 반전층은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함하고,
상기 위상차 조정층은 3 내지 10원자%의 전이금속, 20 내지 50원자%의 규소, 2 내지 10원자%의 산소 및 40 내지 60원자%의 질소를 포함하고,
상기 보호층은 0.5 내지 5원자%의 전이금속, 10 내지 50원자%의 규소, 10 내지 50원자%의 산소 및 20 내지 40원자%의 질소를 포함하고,
상기 포토 마스크는 일반 모드 XRD로 분석되고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.98 내지 1.02인, 포토 마스크;
[식 1]
Figure 112023002279188-pat00017

상기 식 1에서,
상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고,
상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.
transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; and a light blocking layer disposed on at least a portion of the phase shift layer;
The transparent substrate is a synthetic quartz substrate,
The phase shift layer includes a phase difference adjustment layer positioned on the transparent substrate and a protective layer positioned on the phase difference adjustment layer,
The phase inversion layer includes a transition metal, silicon, oxygen and nitrogen,
The retardation adjustment layer contains 3 to 10 atomic% of a transition metal, 20 to 50 atomic% of silicon, 2 to 10 atomic% of oxygen, and 40 to 60 atomic% of nitrogen,
The protective layer contains 0.5 to 5 atomic % transition metal, 10 to 50 atomic % silicon, 10 to 50 atomic % oxygen and 20 to 40 atomic % nitrogen,
The photomask is analyzed by normal mode XRD,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase inversion layer is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
A photomask having a first amorphous index (AI1) represented by Equation 1 below of 0.98 to 1.02;
[Equation 1]
Figure 112023002279188-pat00017

In Equation 1 above,
XM1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer;
The XQ1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate.
제2항에 있어서,
상기 보호층은 두께 방향으로 산소 함량 대비 질소 함량의 비율이 0.4 내지 2에 속하는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 보호층 전체 두께를 100%로 보았을 때 30 내지 80%의 두께인, 포토 마스크.
According to claim 2,
The protective layer includes a region in which the ratio of the nitrogen content to the oxygen content in the thickness direction belongs to 0.4 to 2, and the region has a thickness of 30 to 80% when considering the total thickness of the protective layer as 100%.
제2항에 있어서,
상기 위상 반전층의 두께를 100%로 보았을 때 상기 보호층의 두께는 4 내지 9%이고,
상기 보호층의 두께는 25Å 이상 80Å 이하이고,
상기 위상차 조정층은 ArF 광에 대한 굴절률이 2 내지 4이고, ArF 광에 대한 소쇠계수가 0.3 내지 0.7인, 포토 마스크.
According to claim 2,
When the thickness of the phase inversion layer is 100%, the thickness of the protective layer is 4 to 9%,
The thickness of the protective layer is 25 Å or more and 80 Å or less,
The retardation adjustment layer has a refractive index of 2 to 4 for ArF light and an extinction coefficient for ArF light of 0.3 to 0.7.
제2항에 있어서,
상기 포토 마스크는 고정 모드 XRD로 분석되고,
상기 고정 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크인 제 1 피크는 2θ가 15° 내지 25°사이에 위치하고,
상기 고정 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크인 제 2 피크는 2θ가 15° 내지 25°사이에 위치하고,
하기의 식 2로 표시되는 제 2 비정질 지수(AI2)가 0.9 내지 1.1인 포토 마스크;
[식 2]
Figure 112022018495308-pat00018

상기 식 2에서,
상기 XM2는 상기 제 1 피크의 강도 값이고,
상기 XQ2는 상기 제 2 피크의 강도 값이다.
According to claim 2,
The photomask is analyzed by fixed mode XRD,
In the fixed mode XRD analysis, the first peak, which is the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase inversion layer, has 2θ between 15 ° and 25 °,
In the fixed mode XRD analysis, the second peak, which is the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate, has 2θ between 15 ° and 25 °,
a photomask having a second amorphous index (AI2) represented by Equation 2 below of 0.9 to 1.1;
[Equation 2]
Figure 112022018495308-pat00018

In Equation 2 above,
XM2 is the intensity value of the first peak,
The XQ2 is an intensity value of the second peak.
제2항에 있어서,
하기의 식 3으로 표시되는 제 3 비정질 지수(AI3)가 0.9 내지 1.1인, 포토 마스크;
[식 3]
Figure 112022018495308-pat00019

상기 식 3에서,
상기 AM1은 상기 위상 반전층에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 그래프에서 2θ가 15° 내지 30°사이인 영역에서의 면적이고,
상기 AQ1은 상기 투명 기판의 하면에 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 그래프에서 2θ가 15° 내지 30°사이인 영역에서의 면적이다.
According to claim 2,
A photomask having a third amorphous index (AI3) represented by Equation 3 below of 0.9 to 1.1;
[Equation 3]
Figure 112022018495308-pat00019

In Equation 3 above,
AM1 is an area where 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity graph measured after reflection when normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer;
The AQ1 is an area in a region where 2θ is between 15° and 30° in the X-ray intensity graph measured after reflection when normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate.
제6항에 있어서,
하기의 식 4로 표시되는 제 4 비정질 지수(AI4)가 0.9 내지 1.1인, 포토 마스크;
[식 4]
Figure 112022018495308-pat00020

상기 식 4에서,
상기 XM4는 상기 위상 반전층에 진행된 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이고,
상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면에 진행된 상기 일반 모드 XRD 분석에서, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이다.
According to claim 6,
A photo mask having a fourth amorphous index (AI4) represented by Equation 4 below of 0.9 to 1.1;
[Equation 4]
Figure 112022018495308-pat00020

In Equation 4 above,
XM4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43 ° in the normal mode XRD analysis conducted on the phase inversion layer,
The XQ4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° in the normal mode XRD analysis conducted on the lower surface of the transparent substrate.
투명 기판; 및 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층;을 포함하는 블랭크 마스크이고,
상기 투명 기판은 합성 쿼츠 기판이 적용되고,
상기 위상 반전층은 상기 투명 기판 상에 위치하는 위상차 조정층 및 상기 위상차 조정층 상에 위치하는 보호층을 포함하고,
상기 위상 반전층은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함하고,
상기 블랭크 마스크는 일반 모드 XRD로 분석되고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 위상 반전층 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
상기 일반 모드 XRD 분석에서 상기 투명 기판 방향에서 반사 후 측정된 X선 강도의 최대 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에 위치하고,
하기의 식 1로 표시되는 제 1 비정질 지수(AI1)가 0.98 내지 1.02인, 블랭크 마스크;
[식 1]
Figure 112023002279188-pat00021

상기 식 1에서,
상기 XM1은 상기 위상 반전층에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이고,
상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면에 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 측정된 X선 강도의 최대값이다.
transparent substrate; And a phase shift layer disposed on the transparent substrate; a blank mask including,
The transparent substrate is a synthetic quartz substrate,
The phase shift layer includes a phase difference adjustment layer positioned on the transparent substrate and a protective layer positioned on the phase difference adjustment layer,
The phase inversion layer includes a transition metal, silicon, oxygen and nitrogen,
The blank mask is analyzed by normal mode XRD,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the phase inversion layer is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
In the normal mode XRD analysis, the maximum peak of the X-ray intensity measured after reflection in the direction of the transparent substrate is located between 2θ of 15 ° and 30 °,
A blank mask having a first amorphous index (AI1) represented by Equation 1 below of 0.98 to 1.02;
[Equation 1]
Figure 112023002279188-pat00021

In Equation 1 above,
XM1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the phase inversion layer;
The XQ1 is the maximum value of X-ray intensity measured when the normal mode XRD analysis is performed on the lower surface of the transparent substrate.
제8항에 있어서,
상기 위상 반전층은 입사각을 64.5°로 적용하여 분광타원해석기로 측정한 아래 식 A에 따른 Del_1 값이 0인 점에서의 포톤 에너지가 1.8 내지 2.15eV인, 블랭크 마스크;
[식 A]
Figure 112022018495308-pat00022

상기 식 A 에서, 상기 DPSp 값은, 입사각을 64.5°로 적용하여 상기 위상 반전층을 분광타원해석기로 측정 시, 반사광의 P파 및 S파간 위상차가 180° 이하이면 상기 P파 및 S파간 위상차이고, 상기 반사광의 P파와 S파의 위상차가 180° 초과이면 360°에서 상기 P파 및 S파간 위상차를 뺀 값이고,
상기 PE 값은 1.5 내지 3.0 eV 범위 내에서의 포톤 에너지로, PE1은 1.5eV, PE2 은 3eV일 때이다.
According to claim 8,
The phase shift layer is a blank mask having a photon energy of 1.8 to 2.15 eV at a point where Del_1 value according to Equation A below is 0 measured by a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5 °;
[Equation A]
Figure 112022018495308-pat00022

In Equation A, the DPSp value is the phase difference between the P wave and the S wave when the phase shift layer is measured with a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5 ° and the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light is 180 ° or less. , If the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light exceeds 180 °, the value obtained by subtracting the phase difference between the P wave and the S wave from 360 °,
The PE value is a photon energy within the range of 1.5 to 3.0 eV, when PE 1 is 1.5 eV and PE 2 is 3 eV.
제9항에 있어서,
상기 위상 반전층은 입사각을 64.5°로 적용하여 분광타원해석기로 측정한 포톤 에너지가 PE1 값이 3.0eV이고, PE2 값이 5.0eV일 때, 아래 식 B로 표시되는 Del_2가 0인 점에서의 포톤 에너지가 3.9 내지 4.7eV인, 블랭크 마스크;
[식 B]
Figure 112023002279188-pat00023

상기 식 B에서, 상기 DPS 값은, 상기 보호층 상에서 입사각을 64.5°로 적용하여 상기 위상 반전층 표면을 분광타원해석기로 측정 시, 반사광의 P파 및 S파간 위상차가 180° 이하이면 상기 P파 및 S파간 위상차이고, 반사광의 P파와 S파의 위상차가 180° 초과이면 360°에서 상기 P파 및 S파간 위상차를 뺀 값이고, 상기 PE값은 상기 PE1 내지 상기 PE2 범위 내에서의 포톤 에너지이다.
According to claim 9,
In the phase inversion layer, when the photon energy measured by the spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5° is PE 1 value 3.0 eV and PE 2 value 5.0 eV, Del_2 represented by Equation B below is 0. A blank mask with a photon energy of 3.9 to 4.7 eV;
[Equation B]
Figure 112023002279188-pat00023

In Equation B, the DPS value is the P wave when the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light is 180 ° or less when the surface of the phase shift layer is measured with a spectroscopic ellipse analyzer by applying an incident angle of 64.5 ° on the protective layer. and a phase difference between the S waves, and if the phase difference between the P wave and the S wave of the reflected light exceeds 180°, it is a value obtained by subtracting the phase difference between the P wave and the S wave from 360°, and the PE value is the photon within the PE 1 to PE 2 range. It is energy.
투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되는 위상 반전층; 및 상기 위상 반전층 상에 배치되는 차광층을 포함하는 블랭크 마스크이고,
상기 투명 기판은 합성 쿼츠 기판이 적용되고,
상기 차광층은 크롬 및 질소를 포함하고,
상기 차광층을 통하여 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고,
상기 투명 기판의 하면을 통하여 상기 XRD 일반 모드 분석이 진행될 때, 반사 후 측정된 X선 강도 피크는 2θ가 15° 내지 30°사이에서 최대값을 가지고,
상기 블랭크 마스크는 하기의 식 5로 표시되는 제 5 비정질 지수(AI5)가 0.9 내지 0.97인, 블랭크 마스크;
[식 5]
Figure 112022018495308-pat00024

상기 식 5에서,
상기 XC1은 상기 차광층을 통하여 측정된 X선 강도의 최대값이고,
상기 XQ1은 상기 투명 기판의 하면을 통하여 측정된 X선 강도의 최대값이다.
transparent substrate; a phase inversion layer disposed on the transparent substrate; And a blank mask including a light blocking layer disposed on the phase shift layer,
The transparent substrate is a synthetic quartz substrate,
The light blocking layer contains chromium and nitrogen,
When normal mode XRD analysis is performed through the light-blocking layer, the X-ray intensity peak measured after reflection has a maximum value between 2θ of 15 ° and 30 °,
When the XRD common mode analysis is performed through the lower surface of the transparent substrate, the X-ray intensity peak measured after reflection has a maximum value at 2θ between 15 ° and 30 °,
The blank mask has a fifth amorphous index (AI5) represented by Equation 5 below of 0.9 to 0.97;
[Equation 5]
Figure 112022018495308-pat00024

In Equation 5 above,
XC1 is the maximum value of the X-ray intensity measured through the light-shielding layer,
XQ1 is the maximum value of X-ray intensity measured through the lower surface of the transparent substrate.
제11항에 있어서,
하기의 식 6으로 표시되는 제 6 비정질 지수(AI6)가 1.05 내지 1.4인, 블랭크 마스크;
[식 6]
Figure 112022018495308-pat00025

상기 식 6에서,
상기 XC4는 상기 차광층의 방향에서 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이고,
상기 XQ4는 상기 투명 기판의 하면 방향에서 상기 일반 모드 XRD 분석이 진행될 때, 2θ가 43°일 때 반사된 X선 강도이다.
According to claim 11,
A blank mask having a sixth amorphous index (AI6) represented by Equation 6 below of 1.05 to 1.4;
[Equation 6]
Figure 112022018495308-pat00025

In Equation 6 above,
XC4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° when the normal mode XRD analysis is performed in the direction of the light-shielding layer;
The XQ4 is the reflected X-ray intensity when 2θ is 43° when the normal mode XRD analysis is performed in the direction of the lower surface of the transparent substrate.
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