KR20110118539A - 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법이 개시된다. 블랭크 마스크는 투명 기판, 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막이 순차적으로 적층되어 이루어진다. 여기에서 금속막 및 하드 마스크막 중에서 적어도 하나는, 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 갖는다. 본 발명에 따르면, 기존의 깊이 방향으로 원소의 조성비가 균일한 박막과 비교할 때 광학 밀도의 균일성, 반사율의 균일성, 표면 거칠기, 내화학성, 내노광성 등을 향상시킬 수 있고, 성장성 결함과 잔류응력의 문제를 감소시킬 수 있다.

Description

블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법{Blankmask, Photomask and manutacturing method of the same}
본 발명은 반도체 리소그래피(Lithography) 공정에서 고정밀도의 최소 선폭 (Critical Dimension : CD)의 구현이 가능한 블랭크 마스크(Blankmask), 포토 마스크(Photomask) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 65 nm 급 이하의 최소 선폭을 구현할 수 있는 ArF(파장: 193 nm) 리소그래피, ArF 액침(Immersion) 리소그래피에 적용할 수 있는 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 대규모 집적회로의 고집적화에 따른 회로패턴의 미세화 요구에 대응하기 위해 고도의 반도체 미세공정 기술이 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 고집적회로의 경우, 저전력과 고속동작을 위해 회로 배선이 미세화되고 있고, 층간 연결을 위한 컨택트 홀 패턴(Contact Hall Pattern) 및 집적화에 따른 회로 구성 배치 등에 대한 기술적 요구가 점점 높아지고 있다. 따라서 이러한 요구들을 충족시키기 위해서는 회로 패턴(Pattern)의 원본이 기록되는 포토 마스크 (Photomask)를 제조함에 있어서도 미세화가 가능하고, 정밀한 회로 패턴을 기록할 수 있는 기술이 필요하다.
특히, 65 nm 이하의 초정밀 회로 패턴을 형성하기 위해, 근래에는 기존의 레지스트막을 식각 마스크(Etching Mask)로 사용하지 않고, 무기물의 하드 마스크막을 식각 마스크로 하여 최종 패턴을 형성하는 금속막을 식각하는 블랭크 마스크 구조가 개발되고 있다. 하드 마스크용 블랭크 마스크에서 하드 마스크막은 기존의 두꺼운 레지스트막을 대신하며, 이러한 하드 마스크막에 의해 하부 금속막 대비(Aspect Ratio)와 선택비 (Selectivity)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 금속막의 건식 식각 시 로딩효과(Loading Effect)가 저감되어 우수한 CD Mean to Target(MTT), CD 선형성(Linearity), CD 균일도(Uniformity) 등을 얻을 수 있다.
한편, 종래의 하드 마스크용 블랭크 마스크는 일반적으로 6025 크기의 합성석영유리 기판 위에 조성비가 깊이 방향으로 균일한 차광막, 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막이 순차적으로 형성된 구조를 갖는다. 이때 금속막은 반사방지막을 포함할 수 있으며, 하드 마스크막은 식각 마스크(Etch Mask)로 기능한다. 이때 박막의 조성비가 깊이 방향으로 균일하다는 것은 박막 형성 시 스퍼터 타겟 (Sputter Target), 공정 시간, 파워 (Power), 압력 (Pressure), 반응성 가스 (Reactive Gas) 및 불활성 가스의 종류와 투입량과 같은 전반적인 공정 조건 및 공정 환경이 동일한 상태에서 형성되었음을 의미한다.
조성비가 깊이 방향으로 균일하고 단계적으로 형성되는 박막 공정은, 공정 변화가 각 단계에서만 변하기 때문에 각 층은 독립적으로 그 역할을 수행할 수 있는 장점을 가진다. 예를 들어 차광막은 특정한 파장을 갖는 노광광을 차광하는 기능을, 그리고 반사방지막은 노광광에 대한 표면 반사율을 저감하시키는 기능을 중심으로 단지 2단계의 공정 조건만이 필요하며, 이를 통해 2층막의 금속막이 형성되는 장점이 있다.
한편, 구현하고자 하는 회로 패턴이 65 nm 이하, 특히 45 nm 이하와 같이 더욱 더 미세화됨에 따라 노광광에 대한 차광기능 및 반사방지기능 외에도 박막의 균일도, 내화학성 특성, 표면 거칠기, 잔류 응력, 성장성 결함, CD 균일도 및 결함과 같은 문제점에 대한 요구사항이 더욱 엄격해지고 있다. 이는 65 nm 이상의 패턴 구현 시에는 상기와 같은 문제가 구현하고자 하는 CD 와 비교할 때 그 영향이 미미하고, 365 nm의 i-line, 248 nm의 KrF와 같이 노광광의 파장이 상대적으로 장파장이기 때문에 큰 문제가 발생하지 않았다. 그러나, 65 nm 이하의 CD 구현을 위한 193 nm의 ArF와 같은 단파장을 이용한 초정밀 패턴 형성 시에는 구현하고자 하는 CD가 미세해 짐에 따라 단계적으로 형성된 기존의 박막의 잔류 응력, 박막의 균일도, 박막 밀도에 의해 발생하는 결함이 더욱 크게 문제시되고 있다.
그러나, 단계적으로 형성되는 박막을 이용하여 상기와 같은 복합적인 문제를 해결할 경우 근본적으로 박막의 계면에서 발생하는 급격한 조성비의 변화, 박막 밀도의 변화, 잔류 응력의 변화로 상기 문제를 해결하기 어렵고, 광학밀도 균일도, 반사율 균일도, 내화학성, 표면 거칠기, 성장성 결함 특성을 만족하기 위해서는 또 다른 박막을 추가하여 증착해야 하는 복잡한 제조 공정이 발생하게 된다. 이러한 복잡한 공정은 파티클(Particle)과 같은 결함(Defect)을 발생시키는 원인으로 작용할 뿐만 아니라, 전체적인 박막의 두께의 증가를 가져와 로딩효과를 증가시켜 해상도, CD MTT, CD 균일도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반사율 균일도, 광학밀도의 균일도, 박막간의 접착성(Adhesion), 잔류 응력(Stress), 성장성 결함(Growth Defect), 내화학성(Chemical Durability), 내노광성(Exposure Durability) 및 표면 거칠기와 같은 박막의 특성이 양호한 ArF 리소그래피 및 ArF 액침노광 리소그래피에 사용되는 바이너리 블랭크 마스크, 위상반전 블랭크 마스크 및 하드마스크용 블랭크 마스크를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 블랭크 마스크의 바람직한 실시예는 투명 기판, 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막이 순차적으로 적층되고, 상기 금속막 및 상기 하드 마스크막 중에서 적어도 하나는, 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 포함한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 포토 마스크의 바람직한 실시예는 투명 기판, 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막이 순차적으로 적층되고, 상기 금속막 및 상기 하드 마스크막 중에서 적어도 하나는, 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 포함하는 블랭크 마스크를 패터닝 및 식각하여 제조된다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 블랭크 마스크 제조방법의 바람직한 제1실시예는 (a) 제1증착 시간 동안 동일한 공정 조건을 유지하면서 상기 투명 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 및 (b) 플라즈마가 켜져 있는 상태에서 제2증착 시간 동안 적용되는 공정 조건을 구성하는 복수의 공정 조건 중에서 적어도 하나를 단계적으로 또는 연속적으로 변경하여 상기 금속막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 형성하는 단계;를 가지며, 상기 (a)단계와 상기 (b)단계는 순서를 변경하여 수행되거나 번갈아 수행된다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 블랭크 마스크 제조방법의 바람직한 제2실시예는 (a) 제1증착 시간 동안 상기 투명 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 및 (b) 플라즈마가 켜져 있는 상태에서 제2증착 시간 동안 적용되는 공정 조건을 구성하는 복수의 공정 조건 중에서 적어도 하나를 단계적으로 또는 연속적으로 변경하여 상기 하드 마스크막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 형성하는 단계;를 가진다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법에 의하면, 블랭크 마스크는 제조 시 박막의 구성하는 적어도 하나 이상의 원소 함유량에 대하여 선택적으로 박막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하게 하여 박막의 접착력, 반사율 균일도, 내화학성, 잔류응력 특성을 개선할 수 있다. 또한 본 발명에 의해 우수한 특성을 가지는 블랭크 마스크 제조가 가능하며, 이를 통해 우수한 성능을 가지는 포토 마스크의 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크에 대한 바람직한 실시예의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크 제조 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크의 제조에 사용되는 롱 쓰루 스퍼터링 장비의 개략도, 그리고,
도 4는 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크의 실시예에 따른 박막의 조성비 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크(100)는 투명 기판(110), 금속막(120), 하드 마스크막(130) 및 레지스트막(140)을 포함한다. 투명 기판(110), 금속막(120), 하드 마스크막(130) 및 레지스트막(140)은 순차적으로 적층되어 형성된다. 이때 금속막(120)과 하드 마스크막(130) 중 적어도 하나는, 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 1 내지 50 at% 범위 이내에서 변하는 구간(이하, '성분변화구간'이라 함)을 포함한다.
그리고 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간이 형성된다는 것은 각각의 박막의 특성 제어를 위한 공정 조건이 플라즈마를 끄지 않은 상태로 연속적으로 또는 단계적으로 변하는 구간을 하나 이상 포함하여 증착된다는 것을 의미한다. 즉, 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간이 형성되기 위해서는 기판에 대한 박막의 스퍼터링(Sputtering) 중 공정 조건에 연속적 또는 단계적 변화를 가지는 것을 의미한다.
투명 기판(110)은 기판 모재에 대해 복수의 랩핑(Lapping) 공정과 폴리싱(Polishing) 공정을 수행하여 형성된다. 투명 기판(110)의 소재는 합성 석영(Synthetic Quartz), 불화칼슘(CaF2), 불소도핑석영(F-Doped Quartz) 중 하나가 될 수 있다. 투명 기판(110)의 크기는 6025이며, 193 nm에서의 복굴절률이 2 nm/6.35 mm 이하인 것이 바람직하다. 이때 기판 모재는 순도가 99.9999 % 이상인 산화규소(SiO2)로 이루어지며, 합성석영 잉곳(Ingot)을 슬라이싱(Slicing)과 에지 그라인딩(Edge Grinding) 가공을 통해 제조되어 152x152±0.2 mm 크기 및 6.3 mm 이상의 두께를 가진다.
투명 기판(110)은 기판 모재에 대해 복수회의 랩핑(Lapping) 공정과 복수회의 폴리싱(Polishing) 공정을 수행하여 제조된다. 먼저, 152x152±0.2 mm 크기 및 6.3 mm 이상의 두께를 갖는 기판 모재에 대해 먼저 복수회의 랩핑(Lapping) 공정을 수행한다. 일회의 랩핑 공정을 수행하는 경우에는 공정의 효율성을 고려하여 상대적으로 큰 크기의 연마 입자를 사용하여 높은 압력 하에서 랩핑 공정을 진행한다. 이 경우 목표 두께 감소량은 쉽게 달성할 수 있지만, 기판 표면에서 깊이 방향으로 생성되는 크랙 (Crack)을 포함하는 손상(Damage)이 발생한다. 이와 같이 기판 모재에 내부적으로 발생된 크랙은 후 공정에서 결함으로 발견된다. 또한 거친 연마입자의 영향으로 목표 두께 정확도를 달성하기 어려워진다. 따라서 본 발명에 사용되는 투명 기판(110)은 기판 모재에 대해 결함 감소 및 목표 두께 정확도를 달성하기 위해 복수회의 랩핑 공정을 수행하여 제조되는 것이 바람직하다. 기판 모재의 랩핑 공정에서 적용되는 연마입자는 실리콘 카바이드(SiC), 다이아몬드(C), 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3) 중에서 선택된 1종 이상의 연마입자로서, 이를 복수의 랩핑 공정에 적용한다. 또한, 랩핑 공정에 적용되는 연마입자의 크기는 4 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 연마입자의 크기가 4 ㎛ 이하이면 목표 두께 정확도는 쉽게 달성할 수 있지만 공정 시간이 길어짐에 따라 생산성이 저하된다. 그리고 연마입자의 크기가 20 ㎛ 이상이면 목표 두께 정확도를 달성하기 어렵고, 결함 레벨이 저하된다.
다음으로 복수회의 랩핑 공정이 수행된 기판 모재에 대해 복수회의 폴리싱 공정을 수행한다. 이와 같은 복수회의 폴리싱 공정에서 사용되는 슬러리는 산화세륨(CeO2), 콜로이달 실리카(SiO2) 연마입자, 과산화수소(H2O2)를 함유하며, 질산(HNO3) 또는 수산화칼륨(KOH)으로 pH를 조절한다. 폴리싱 공정에서 연마 슬러리의 전체적인 pH는 6 내지 12로 조절되는 것이 바람직하다. 특히 수산화칼륨(KOH)과 같은 무기 알칼리는 기판 모재의 에칭(Etching) 효과를 가져서 시너지 효과를 보이는 장점을 가진다. 한편 폴리싱 공정에서 연마입자는 물리적으로 기판 모재를 제거하는 역할을 한다. 이때 연마입자의 크기가 5 ㎛ 이상이면 목표 두께 감소량을 달성하는 것이 용이하나 양호한 표면 거칠기를 확보하기 어려운 결과를 가져올 수 있다. 또한 연마입자의 크기가 0.5 ㎛ 이하이면 랩핑 공정을 거친 기판 모재의 두께 감소량이 작아서 오랜 공정 시간을 필요하게 되어 공정의 효율성을 저하시킨다. 따라서 폴리싱 공정에서 산화세륨 연마입자의 크기는 0.5 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다. 또한 복수회의 폴리싱 공정에 사용되는 콜로이달 실리카 연마입자의 크기는 20 내지 200 nm인 것이 바람직하다. 이때 콜로이달 실리카 연마입자의 크기가 20 nm 이하이면 폴리싱 공정의 효율성이 저하되고, 200 nm 이상이면 폴리싱 공정에서 획득해야 하는 표면 거칠기를 만족시킬 수 없다.
폴리싱 공정은 표면 거칠기를 향상시키는 공정이므로, 폴리싱 공정의 수행시마다 점차적으로 작은 연마입자를 이용하는 것이 바람직하다. 1차 폴리싱 공정에서는 랩핑 공정으로 인해 상대적으로 거친 표면 상태를 가지므로, 2차 및 3차 폴리싱 공정보다 많은 양의 기판 모재를 제거해야 한다. 따라서 1차 폴리싱 공정에서는 경도가 높고 압축률이 낮은 다공성 세륨패드를 연마패드로 사용하고, 2차 폴리싱 공정에서는 연질 패드인 SUBA #400 내지 800을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 연마 패드는 종류에 따라 기판 모재의 제거양과 표면 상태를 결정한다. #400 이하의 연마패드를 사용하면 상대적으로 높은 압축률과 탄성회복률 및 낮은 경도 특성 때문에 공정 시간이 늘어나 연마 효율성이 저하되는 결과를 가져온다. 그리고 #800 이상의 연마패드를 사용하면 낮은 압축률과 탄성회복률 및 높은 경도 특성 때문에 목표 표면 거칠기를 달성하기 어렵다. 또한 2차 폴리싱 공정에 사용되는 연질 패드의 압축률은 3 % 이상,　탄성회복률은 65 % 이상인 것이 바람직하다. 3 % 이상의 압축률을 가지는 연마패드는 연마 압력이 실리카 입자에 부과될 때 입자를 둘러싸는 냅층이 탄성적으로 변형됨으로써, 연마 압력을 분산 및 흡수하여 기판 표면에 발생할 수 있는 오목 형상의 결점 형성을 억제한다. 한편 65 % 이상의 높은 탄성회복률을 가지는 연마패드는 냅층이 용이하게 압축 및 회복(Recovery)할 수 있어 큰 실리카 입자들이 냅층에 남아 있지 않게 만들어 오목 형상 결점을 억제시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 3차 폴리싱 공정에서는 초연질 패드인 스웨이드(Suede) 패드를 연마패드로 사용한다. 3차 폴리싱 공정은 표면 거칠기와 파티클 특성을 최대한 개선하는 공정이므로, 경도가 낮고 탄성회복률과 압축률이 상대적으로 큰 초연질의 연마패드를 사용한다. 3차 폴리싱 공정에 사용되는 초연질 연마패드의 압축률은 6 % 이상,　탄성회복률은 72 % 이상인 것이 바람직하다. 3차 폴리싱 공정에서는 결함을 더욱 엄격하게 관리해야 하기 때문에 2차 연마패드 보다 더 큰 압축률 및 탄성회복률을 가지는 연마패드를 사용해야 한다.
한편 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드에 존재하는 홈(Groove)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 일예로 피치(Pitch) 25 mm, 폭(Width) 4 mm, 깊이(Depth) 0.5 mm 형태의 홈을 가진 연마패드를 사용할 수 있다. 연마패드의 홈은 폴리싱 공정시 투명 기판(110)에 충분한 양의 슬러리를 공급해줌으로써, 투명 기판(110)의 연마 효율성을 증가시키는 역할을 한다. 이때, 홈이 형성되지 않은 연마패드의 사용도 가능하다. 홈의 크기는 연마 공정에 따라 변경될 수 있으며, 홈이 형성되어 있는 연마패드의 사용여부 역시 연마 공정에 따라 선택적으로 결정될 수 있다. 나아가 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드가 2층 이상 구조로 구성된 경우에, 정반 방향으로부터 2층에 해당하는 연마패드의 냅(Nap) 층의 두께는 200 내지 600 ㎛인 것이 바람직하다. 냅층의 두께가 200 ㎛ 이하이면 연마패드의 탄성회복률이 떨어져 표면 거칠기 확보가 어렵고 파티클을 포함하는 결함 측면에서도 악영향을 줄 수 있다. 그리고 냅층이 600 ㎛ 이상이면 표면 거칠기 확보를 위한 연마의 효율성이 떨어진다.
금속막(120)은 투명 기판(110) 위에 형성되며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 각각의 단층 또는 다층의 내부 또는 계면에서 박막을 구성하는 어느 하나 이상의 원소 조성비가 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 연속막을 포함한다. 이때 금속막(120)의 내부 또는 계면에 적어도 형성되는 하나 이상의 원소성분의 비율이 1 내지 50 at% 범위 이내에서 변하는 연속막이 형성되며, 연속막의 두께는 50 Å보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 또한 금속막(120)이 서로 다른 원소가 하나 이상 포함되는 다층막으로 형성되는 경우에 금속막(120)을 구성하는 복수의 박막 사이의 계면에 5 nm 이상의 두께로 형성된 연속막이 위치할 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 금속막(120)은 최종 패턴이 형성되는 표면으로부터 투명 기판(110)에 이르기까지 적층되어 있는 박막으로서, 식각저지막, 응력저감막, 차광막 및 반사방지막과 같은 최종 패턴 이하 부분의 모든 박막을 포괄하여 지칭한다. 또한 투명 기판(110)과 금속막(120) 사이에 위상반전막이 선택적으로 형성될 수 있다. 이와 같이 위상반전막이 형성되어 있는 블랭크 마스크는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크라 불리운다.
또한 금속막(120)을 구성하는 구성원소의 원소 조성비 중 질소 및/또는 실리콘의 조성비는 필수적으로 연속적인 변화를 가지며, 그 변화하는 두께는 1 nm 이상인 것이 바람직하다. 질소는 박막의 투과율 및 반사율과 같은 광학적 특성뿐만 아니라, 내화학성 및 내노광성에 영향을 미치는 요인으로 작용한다. 예를 들어, 질소의 함유량이 높으면 박막의 광학적 특성의 측면에서 살펴볼 때 박막 표면에서의 반사율이 낮게 형성되고, 반면에 질소의 함유량이 낮으며 박막 표면에서의 반사율이 높게 형성된다.　 또한, 질소는 내화학성 특성에도 영향을 미치는데, 질소의 함유량이 높아짐에 따라 박막 표면에서 SC-1 및 황산에 대한 내화학성 특성이 나빠지게 되고, 질소의 함유량이 낮아짐에 따라 박막 표면에서 SC-1 및 황산에 대한 내화학성 특성이 우수한 특성을 나타낸다. 따라서, 이와 같은 특성을 고려하기 위해 금속막(120)을 형성할 때 질소의 함유량이 막 내부에서도 깊이 방향에 따라 각기 다른 분포도를 가지도록 설계하는 것이 바람직하다. 이때 변화 두께가 1 nm 이하이면 앞서 언급한 바와 같은 박막의 특성에 대한 의미있는 변경결과를 얻기 어렵기 때문에, 질소의 함유량이 연속적으로 변화하는 구간의 두께가 1 nm 이상인 구간이 하나 이상 존재하는 것이 바람직하다.
한편 실리콘을 필수적으로 포함하는 금속막(120)에 있어서, 실리콘의 원소 조성비의 연속적인 변화 구간의 두께가 5 nm 이상인 구간이 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. 또한 하드 마스크용 블랭크 마스크에 있어서, 로딩효과를 저감하기 위하여 금속막(120)의 두께를 감소시키고, 내화학성 특성이 우수한 물질을 선별하는 것이 중요하다. 이때 금속막(120)에 대한 실리콘의 함유량은 광학특성 및 내화학성 특성에 영향을 미치게 되며, 실리콘 조성비의 비율이 높을수록 투과율은 증가하고, 내화학성 특성이 우수해진다. 이때 내화학성은 금속막(120) 표면에서의 화학약품에 대한 특성을 평가하여 얻어지기 때문에 표면에서의 실리콘 함유량이 높아야 한다. 반면, 동일 두께의 박막과 비교할 때 실리콘 함유량이 높으면 투과율이 높아져 결국에는 박막의 두께가 증가하게 된다. 따라서, 상기 조건에 대한 특성을 우수하게 만족하기 위하여 실리콘 조성비의 함유량이 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간이 필수적으로 필요하며, 금속막(120)의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간의 두께는 5 nm 이상(보다 바람직하게는 10nm 이상)인 것이 바람직하다.
나아가 금속막(120)은 넓이 방향으로 조성비 분포가 균일하며, 특히 금속막(120)의 넓이 방향으로 조성비 균일도는 10% 이하이고, 금속막(120)에서 박막의 깊이 방향으로의 밀도 변화가 0.2 내지 2.0 g/cm3인 것인 것이 바람직하다. 이때 조성비 균일도는 다음의 수학식으로 계산할 수 있으며, 측정 위치는 넓이 방향으로 최소 5 군데 이상이다. 그리고 박막의 조성비는 AES, XPS, RBS 등과 같은 방법을 통해 분석이 가능하다.
Figure pat00001
한편 박막의 깊이 방향으로의 밀도 변화가 0.2 g/cm3보다 작은 경우에는 박막의 밀도가 변하지 않은 상태와 유사하게 되어 효과가 미미하며, 2.0 g/cm3보다 큰 경우에는 박막 내부의 응력이 서로 크게 달라지는 문제가 있다. 또한 금속막(120)은 막의 깊이 방향으로 상이한 잔류 응력을 가지며, 잔류 응력의 차이가 10 MPa 이상인 구간을 포함하는 것이 바람직하다. 이때 금속막(120)은 적어도 하나 이상의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 성분변화구간을 포함하며, 특히 박막 내부의 잔류 응력을 저감시키기 위해 선택적으로 탄소를 포함시키는 것이 바람직하다.
나아가 금속막(120)의 표면 부분에 원소의 조성비가 변하는 성분변화구간을 포함시킴으로써, 표면 거칠기를 1.0 nmRa 이하로 제어할 수 있다. 금속막(120)의 표면 거칠기는 기판의 표면 거칠기 상태, 스퍼터링되는 원자의 종류, 반응성 가스 및 기타 공정 조건에 의해 결정된다. 이때, 플라즈마가 켜져 있는 상태에서 반응성 가스의 종류, 증착 파워, 챔버내 압력 및 챔버로 도입되는 가스의 유량 중 적어도 하나를 연속적으로 또는 단계적으로 변경하여 금속막(120) 표면 또는 내부에 금속막(120)을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 성분변화구간을 형성함으로써 표면 거칠기를 제어할 수 있다. 또한 금속막(120)의 표면 부분에서 상대적으로 깊이 대비 질소 원자의 비율이 높은 것이 바람직다. 나아가 금속막(120)은 표면에서 깊이 방향으로 5 nm의 두께 범위 이내에서 질소의 원소비가 산소 원소비보다 높은 것이 바람직하다. 이 경우에 특히 최외곽 표면의 질소함유량을 깊이방향에 대해 상대적으로 높게 분포시켜 193 nm에서의 반사율 균일도가 1 % 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 금속막(120)이 서로 다른 원소가 하나 이상이 변하는 다층막 구조를 가질 경우에 금속막(120)을 구성하는 각 박막 중에서 서로 접하는 박막에 포함되어 있는 동일한 원소의 하나 이상이 서로 접하는 박막들의 계면에서 5 nm 이상의 두께로 1 at% 내지 50 at% 의 조성비 변화를 가지고 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다. 하드 마스크용 블랭크 마스크에 있어서, 금속막(120)은 최종적인 패터닝 후에 표면에 노출되는 막이다. 이때, 원소의 조성비가 균일한 금속막의 경우 빛을 차광하는 차광막과 빛의 반사를 저감하는 반사방지막을 적어도 포함하기 때문에 차광막을 성막한 후 반사방지막의 성막에 의한 원소 조성비의 급격한 변화로 인해 계면에서 잔류 응력(Stress)이 크게 발생하게 된다. 또한, 단계적으로 형성되는 박막의 계면(차광막과 반사방지막)의 원소 조성이 서로 다르게 되면, 박막 밀도의 변화가 발생하고, 건식 식각시 식각비가 급격히 달라짐에 따라 넥킹(Necking) 문제가 발생하게 된다. 이러한 넥킹은 65 nm 이상의 CD에서는 구현하고자 하는 패턴 CD와 비교할 때 넥킹에 의해 발생하는 CD 오차가 미미하여 웨이퍼의 노광시 문제가 되지 않았으나, 65 nm 이하의 CD 구현시에는 이로 인해 결함과 같은 문제점이 나타난다.
본 발명에서는 박막의 표면 또는 내부에 성분변화구간을 형성함으로써 박막의 계면에 의한 급격한 조성비의 변화와 박막 밀도 변화에 의해 발생하는 문제점을 감소시킬 수 있다. 이때 기존의 단계적으로 형성된 박막과 비교할 때, 박막을 형성하는 원소의 변화 비율이 1 at% 이내이면 박막 응력 및 건식 식각비의 변화가 적어지게 된다. 한편 박막을 형성하는 원소의 변화 비율이 50 at% 이상이면 물질간의 잔류응력이 급변하게 되어 단계적으로 형성한 박막과 동일한 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 금속막(120)의 내부에 금속막(120)을 구성하는 원소 중 하나 이상의 원소성분의 변화율이 1 at% 내지 50 at% 이내(보다 바람직하게는 3 at% 내지 30 at% 이내)인 연속막을 적어도 한 층 형성하는 것이 바람직하다.
나아가 넥킹 및 응력은 구현하고자 하는 패턴 크기가 미세화됨에 따라 더욱 크게 발생하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 금속막(120) 형성 시 성분변화구간을 형성함으로써, 넥킹과 응력에 의한 결함 문제를 완화할 수 있다. 나아가 내화학성, 응력, 박막 밀도와 같은 특성을 변경할 수 있으며, 이에 의해 박막 특성이 우수한 블랭크 마스크 제조가 가능하게 된다.
한편 금속막(120)은 깊이 방향으로 식각률의 변화가 적어도 하나 이상의 구간에서 표면 부분과 비교할 때 빠른 것이 바람직하다. 금속막(120)의 건식 식각시 발생하는 로딩효과를 감소기키기 위해서는 박막의 깊이 방향으로 식각비가 증가하는 것이 바람직하다. 이는 박막의 두께가 깊이 방향으로 존재하기 때문에 라디칼 이온과 식각되는 금속막이 깊이 방향으로 갈수록 반응성이 낮아지기 때문이다. 따라서, 수직한 패턴 형성을 위해서는 깊이 방향으로 갈수록 식각비가 증가하는 것이 바람직하다. 이러한 식각비 제어를 위해 연속막 형성시 질소 (N), 산소 (O) 및 탄소 (C)의 원소비율을 제어함으로서 식각비를 빠르게 또는 늦도록 제어가 가능할 수 있다.
상술한 바와 같은 연속막을 포함하는 금속막(120)의 두께, 표면에서의 광학밀도, 내화학성, 잔류응력, 평탄도 등의 광학적, 물리적, 화학적 특성은 다음의 표에 기재되어 있다.
특성 값
금속막의 두께 300 내지 600 Å
표면에서의 광학밀도 193 nm 파장의 노광광에 대해 2.7 내지 3.5 이내
내화학성 SC-1(암모니아수:과산화수소수:초순수=1:1:5)에 2 시간 침지 후 193 nm의 노광광에 대한 반사율 변화가 1 % 이내
잔류응력 100 MPa 이내
평탄도 ± 0.5 um 이내
한편 본 발명에 따른 블랭크 마스크(100)의 금속막(120)은 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다. 이때 금속막(120)을 형성하기 위해 사용되는 스퍼터 타겟은 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 몰리브데늄 탄탈늄 실리사이드(MoTaSi), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 티탄늄(Ti), 루세늄(Ru) 중에서 선택되는 1종 이상의 원소로 이루어진다. 그리고 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 타겟을 사용하는 경우에 Mo:Si=20 at%:80at%, Mo:Si=10 at%:90 at% 등의 조성비를 갖는 타겟을 사용할 수 있다. 또한 금속막(120)이 연속막 구간을 포함하여 단계적으로 형성될 때, 기판과 인접한 금속막(120) 부분을 성막하기 위한 MoSi 스퍼터 타겟에는 10 내지 30 at%의 Mo가 함유되어 있으며, 금속막(120)의 표면을 형성하기 위한 MoSi 스퍼터 타겟에는 10 at% 이하의 Mo가 함유되는 것이 바람직하다. 나아가 금속막(120)은 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링, RF 반응성 마그네트론 스퍼터링, 롱 쓰루 스퍼터링(long Throw Sputtering, LTS), 이온 빔 스퍼터링 방법을 이용하여 증착될 수 있다. 이러한 스퍼터링시 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 이들의 혼합물이 불활성 가스로 사용될 수 있다. 그리고 반응성 가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
또한 금속막(120)을 스퍼터링 공정에 의해 형성할 때 0.1 내지 0.15 Pa 범위의 공정 압력하에서 기판과 타겟 간의 거리를 100 mm 이상 유지한 상태로 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 그리고 스퍼터링 공정의 전력 밀도는 0.6 내지 13 W/mm로 설정하고, 기판 가열 온도는 50 내지 300도로 설정하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 공정 시 기판 온도는 스퍼터링된 원자가 기판에 충돌할 시 접착력에 영향을 준다. 따라서, 스퍼터링 전에 기판을 가열함으로써 기판과 원자간의 접착력을 강화할 수 있으며, 다층막일 경우 박막과 박막간의 접착력 또한 증가된다. 그러나, 가열 온도가 50도 미만이면 그 온도가 낮아 기판과 박막, 박막과 박막간의 접착력 효과가 미미하며, 300도 이상일 경우 박막의 성막 도중 및 성막 후에 높은 잔류 응력을 나타내어 평탄도가 나빠지는 문제점을 가지게 된다. 따라서, 기판은 50도 내지 300도의 범위로 가열되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100도 내지 300도로 유지된다.
하드 마스크막(130)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 성분변화구간을 포함한다. 이때 하드 마스크막(130)의 두께는 50 내지 150 Å이고, 면저항은 1kΩ/□ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 하드 마스크막(130)이 다층막으로 형성될 경우에 서로 인접한 박막의 동일한 원소의 하나 이상이 인접한 박막의 계면에서 5 nm 이상의 두께로 1 at% 내지 50 at% 의 조성비 변화를 가지고 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 하드 마스크막(130)은 5 nm 이상의 두께를 가진 질소의 함유량이 연속적으로 변화는 구간이 적어도 하나 포함하며, 박막의 깊이 방향으로의 밀도 변화가 0.2 내지 2.0 g/cm3인 것인 것이 바람직하다. 또한 하드 마스크막(130)은 깊이 방향으로 식각률의 변화가 적어도 하나 이상의 구간에서 표면 부분과 비교할 때 빠른 것이 바람직하다. 또한 불소계 또는 염소계 건식 식각시 하드 마스크막(130)의 하부에 위치한 금속막(120)과의 선택비가 5 이상인 것이 바람직하다.
한편 하드 마스크막(130)을 형성하기 위해 사용되는 스퍼터 타겟은 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 몰리브데늄 탄탈늄 실리사이드(MoTaSi), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 티탄늄(Ti) 중에서 선택되는 1종 이상의 원소로 이루어진다. 또한 하드 마스크막(130)은 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법을 통해 형성되며, 이때 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 이들의 혼합물이 불활성 가스로 사용되고, 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 이들의 혼합물이 반응성 가스로 사용될 수 있다.
레지스트막(140)은 강산을 포함하는 레지스트 물질로 구성되고, 두께는 1,000 내지 2,000Å로 형성된다. 그리고 레지스트막(140)의 하부에 레지스트막(140)보다 높은 농도를 가지는 강산을 포함하는 두께가 200 Å 이하인 유기 박막이 형성되는 것이 바람직하다. 이때 레지스트막(140)의 하부에 위치한 유기 박막은 노광공정의 적용여부와 관계없이 현상액에 의해 현상된다. 그리고 하드 마스크막(130)의 표면에 코팅되는 레지스트 물질은 화학증폭형 레지스트이다.
도 2는 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크의 제조 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 6025 크기의 투명기판(110) 위에 HIP 방식으로 제조된 Mo:Si의 조성비가 1:9(즉, Mo:Si=10 at%:90 at%)인 스퍼터 타겟을 이용하여 도 3에 도시된 바와 같은 롱 쓰루 스퍼터링 장비를 적용하여 금속막(120)을 형성한다(S200). 금속막(120)의 증착시 공정 조건은 다음의 표에 기재된 바와 같다.
공정 조건 설정값
파워 0.7 kW
아르곤 가스 유입량 5 sccm
공정 압력 0.05 Pa
표 2에 기재된 바와 같은 공정 조건으로 50초 동안 금속막(120)에 대한 증착 공정을 수행한 이후에 10초 동안 서서히 질소의 유입량을 1.0 → 1.5 → 2.0 (sccm)과 같이 연속적으로 변경하여 증착되는 금속막(120) 내에 성분변화구간을 형성하였다. 또한 플라즈마를 끄지 않은 상태로 5.0 → 9.0 → 13.0 → 9.0 → 5.0 (sccm)과 같이 질소의 유입량을 연속적으로 변경하고, 파워는 0.7 → 1.0 → 1.2 → 1.5 (kW)로 순차적으로 증가시킴으로써 성분변화구간을 형성하였다. 이와 같이 제조된 금속막(120)에 대해 분석 장비(n&k사의 Analyzer 1512RT 장비)를 이용하여 광학밀도 및 반사율을 148 mm sq. 범위에서 49 포인트(Point)를 측정하였으며, 두께는 GXR 장비를 이용하여 중심의 한 포인트를 측정하였다. 측정 결과, 평균 광학밀도는 193 nm 파장의 노광광에 대해 3.0, 광학밀도의 균일도는 0.02, 평균 반사율은 18.3 %, 반사율 균일도는 0.52 %를 나타내었으며, 두께는 483 Å을 나타내어 하드 마스크용 블랭크 마스크의 금속막으로 우수한 특성을 나타내었다.
또한, 제조된 금속막(120)에 대하여 85 %의 황산 및 23 %의 SC-1(과산화수소수:암모니아수:초순수 = 1:1:5)에 2시간 동안 침지시킨 후 반사율 변화를 동일한 분석 장비를 이용하여 평가하였다. 그 결과, 193 nm 파장의 노광광에 대해 황산에 0.12 %, SC-1에 0.42 %의 반사율 변화를 나타내어 금속막으로 우수한 성능을 나타내었다. 또한, 제조된 금속막(120)에 대해 Atomic Force Spectrometer(AFM) 장비를 이용하여 1 ㎛ × 1 ㎛ 영역의 표면 거칠기를 측정한 결과 0.53 nmRa 값을 나타내어 우수한 표면 거칠기 특성을 나타내었다.
다음으로, 스퍼터 타겟을 크롬 타겟으로 교체하고 다음의 표에 기재된 공정 조건에 의해 금속막(120) 상부에 하드 마스크막(130)을 형성한다(S210).
공정 조건 설정값
파워 0.4 kW
공정 압력 0.5 Pa
아르곤 가스 유입량 3 sccm
메탄 가스 유입량 0.1 sccm
이산화 질소 가스 유입량 5 sccm
표 3에 기재된 바와 같은 공정 조건으로 10초 동안 하드 마스크막(130)에 대한 증착 공정을 수행한 이후에 플라즈마를 끄지 않은 상태로 이산화질소 가스의 유입량을 5.0 → 3.0 → 1.0 (sccm)과 같이 순차적으로 변경하고, 파워는 0.4 → 1.0 → 1.5 (kW)로 순차적으로 증가시킴으로써 성분변화구간을 형성하였다. 이와 같이 제조된 하드 마스크막(130)의 표면에서 4 포인트 프로브 장비를 이용하여 하드 마스크막(130)의 면저항을 측정한 결과 324 Ω/□를 나타내어 우수한 면저항 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 또한 GXR 장비로 하드 마스크막(130)의 두께를 측정한 결과 106 Å으로 확인되었으며, 이후 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크의 조성비를 분석하기 위하여 Auger Electron Spectrometer(AES) 장비를 이용하여 측정하였다. 도 4는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 하드 마스크막의 조성비 분석 결과를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예의 하드 마스크막의 조성비 분석 결과, 하드 마스크막이 각 원자의 조성비가 연속적으로 변하는 구간을 포함하고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로 하드 마스크막(130)의 표면에 강산을 함유하는 유기 박막을 스핀 코팅(Spin Coating)에 의해 100 Å의 두께로 형성한 후, FEP-171 포지티브 화학증폭형 레지스트 물질을 1500 Å의 두께로 코팅하여 하드 마스크용 블랭크 마스크를 제조한다(S220). 이와 같이 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크는 포토 마스크 공정에 의해 포토 마스크로 제조된다. 이때 50 keV의 전자빔(E-beam)으로 블랭크 마스크에 대해 기록(Writing)을 실시하고, 2.38 %의 THMA 현상액을 이용하여 현상을 실시한 후 하드 마스크막(130)를 염소계 가스로 식각한다. 이후 다시 레지스트막(140)을 제거한 후 하드 마스크막(130)을 식각 마스크로 하여 금속막(120)을 식각한다. 다음으로 하드 마스크막(130)을 크롬 식각액를 이용하여 제거하여 포토 마스크를 제조를 완료한다. 이후 CD-SEM을 이용하여 최종 패터닝된 박막에 대한 CD를 측정하였으며, 그 결과 50 nm의 CD가 현상되었음을 확인할 수 있었다.
이하에서는 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크와 종래의 단계적 성막 기법에 의해 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크에 대한 평가 결과를 설명한다. 평가를 위해 다음의 공정을 수행하여 종래의 단계적 성막 기법에 의해 블랭크 마스크를 제작하였다. 먼저 6025 크기의 투명 기판 위에 HIP 방식으로 제조된 Mo:Si의 조성비가 1:9(즉, Mo:Si=10 at%:90 at%)인 스퍼터 타겟을 이용하여 반응성 DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 적용하여 금속막을 형성하였다. 증착 시 사용된 파워는 0.7 kW, 아르곤(Ar) 가스의 유입량은 5 sccm, 공정 압력은 0.05 Pa, 공정 시간은 55초이다. 이후 플라즈마를 끄고 아르곤 가스를 5 sccm, 질소 가스를 10 sccm인 상태로 1.5kW의 파워에서 반사방지막을 형성하였다. 이와 같은 공정 조건에 의해 단계적으로 형성된 박막에 대하여 광학밀도 및 반사율을 동일한 측정 장비에 의해 8 mm sq. 범위에서 49 포인트를 측정하였다. 그리고 GXR 장비를 이용하여 중심의 한 포인트에 대해 두께를 측정하였다. 측정 결과, 종래의 단계적인 성막 기법에 의해 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크에 성막된 금속막의 평균 광학밀도는 193 nm 파장의 노광광에 대해 3.0, 광학밀도의 균일도는 0.03, 평균 반사율은 19.8 %, 반사율 균일도는 1.12 %를 나타내었으며, 두께는 512 Å을 나타내어 하드 마스크용 블랭크 마스크의 금속막으로 사용하기에 큰 문제점은 없었다.
다음으로 종래의 단계적인 성막 기법에 의해 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크의 금속막에 대해 85 도의 황산 및 23 도의 SC-1(과산화수소수:암모니아수:초순수=1:1:5)에 2시간 동안 침치한 후 반사율 변화를 측정하였다. 그 결과, 황산에 대하여 0.52 %, SC-1에 대하여 0.83%의 반사율 변화를 나타내어 금속막으로 우수한 성능을 나타내었지만, 본 발명에 따른 하드 마스크용 블랭크 마스크의 연속막을 포함하는 금속막과 비교할 때 내화학성 특성이 나쁜 것을 확인할 수 있었다. 또한, 종래의 단계적인 성막 기법에 의해 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크의 금속막에 대해 AFM 장비를 이용하여 1 ㎛ × 1 ㎛ 영역의 표면 거칠기를 측정한 결과 0.83 nmRa 값을 나타내었다. 따라서 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 하드 마스크막(130)과 비교할 때 표면 거칠기가 저하되었음을 알 수 있다.
다음으로 스터퍼 타겟을 크롬으로 교체하고, 아르곤 가스의 유량을 3 sccm, 메탄(CH4) 가스의 유량을 0.1 sccm, 그리고, 이산화질소 가스의 유량을 5 sccm로 설정하고, 0.4 kW의 파워와 0.5 Pa의 압력하에서 12초 동안 종래의 단계적인 성막 기법에 의해 제조된 하드 마스크용 블랭크 마스크의 금속막 상부에 하드 마스크막을 증착하였다. 이와 같이 제조된 종래의 하드 마스크용 블랭크 마스크의 하드 마스크막 표면에서 4 포인트 프로브 장비를 이용하여 측정한 박막의 면저항은 402 Ω/□으로 양호하며, GXR로 측정한 하드 마스크막의 두께는 116 Å를 나타내었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (32)

  1. 투명 기판, 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막을 포함하는 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 금속막 및 상기 하드 마스크막 중에서 적어도 하나는, 막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 성분변화구간에서 원소의 조성비는 1 at% 내지 50 at% 범위에서 변하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  3. 제 1항에 있어서
    상기 금속막 또는 상기 하드 마스크막은 복수의 박막이 적층되어 있는 다층 구조를 가지며, 상기 성분변화구간이 다층 구조의 박막의 내부에 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 성분변화구간이 상기 다층 구조의 박막의 내부에 형성되는 경우에, 상기 성분변화구간의 두께는 5nm보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막에 포함된 성분변화구간의 두께는 5 nm보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제 1항에 있어서.
    상기 금속막에 포함된 성분변화구간의 두께는 1nm보다 크거나 같고, 조성비가 상기 금속막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 원소는 질소인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 제 1항에 있어서.
    상기 금속막에 포함된 성분변화구간의 두께는 5 nm보다 크거나 같고, 조성비가 상기 금속막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 원소에는 실리콘이 포함되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제 1항에 있어서.
    상기 금속막의 넓이 방향으로 조성비 균일도가 10%보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막의 깊이 방향으로의 밀도 변화는 0.2 g/cm3 내지 2.0 g/cm3인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막은 막의 깊이 방향으로 상이한 잔류 응력을 가지며, 상기 잔류 응력의 차이가 10 MPa 이상 차이가 발생하는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막의 표면에 성분변화구간이 포함되며, 상기 성분변화구간의 상면의 표면 거칠기는 1.0 nmRa보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막은 표면으로부터 깊이 방향으로 5 nm보다 작거나 같은 범위에서 질소의 원소비가 산소의 원소비보다 높은 성분변화구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막은 성분변화구간을 포함하며, 상기 금속막 표면의 질소 함유량은 상기 표면으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 지점의 질소 함유량보다 높은 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 하드 마스크막은 두께가 20 Å보다 크거나 같은 성분변화구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 하드 마스크막은 성분변화구간을 포함하며, 상기 하드 마스크막의 표면으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 지점의 식각비의 변화가 상기 하드 마스크막의 표면의 식각비의 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 하드 마스크막에 포함된 성분변화구간의 두께는 1nm보다 크거나 같고, 조성비가 상기 금속막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 원소는 질소인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 하드 마스크막의 깊이 방향으로의 밀도 변화는 0.2 g/cm3 내지 2.0 g/cm3인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 레지스트막은 강산을 포함하는 레지스트 물질로 이루어지고, 상기 레지스트막 하부에는 상기 레지스트막보다 더 높은 농도를 가지는 강산을 포함하는 유기 박막이 형성된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 레지스트막 하부에 형성된 유기 박막은 현상액에 의해 현상되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 기판은 복수회의 랩핑 공정 및 복수회의 폴리싱 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 복수회의 랩핑 공정은 실리콘 카바이드(SiC), 다이아몬드(C), 지르코니아(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3) 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하는 연마입자를 이용하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 연마입자의 크기는 4 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 복수회의 폴리싱 공정은 산화세륨(CeO2), 콜로이달 실리카(SiO2) 및 과산화수소(H2O2)를 포함하는 슬러리를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 산화세륨의 입자 크기는 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛이고,
    상기 콜로이달 실리카의 입자 크기는 20 ㎛ 내지 200 ㎚인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 슬러리의 산성도는 6 pH 내지 12 pH인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 복수회의 폴리싱 공정은 경도, 압축률 및 탄성회복률 중에서 적어도 하나가 상이한 패드를 이용하여 수행되는 적어도 3번의 폴리싱 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 기재된 블랭크 마스크를 패터닝 및 식각하여 제조된 포토 마스크.
  28. 투명 기판 상에 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막을 순차적으로 형성하여 블랭크 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 제1증착 시간 동안 동일한 공정 조건을 유지하면서 상기 투명 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 및
    (b) 플라즈마가 켜져 있는 상태에서 제2증착 시간 동안 적용되는 공정 조건을 구성하는 복수의 공정 조건 중에서 적어도 하나를 단계적으로 또는 연속적으로 변경하여 상기 금속막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (a)단계와 상기 (b)단계는 순서를 변경하여 수행되거나 번갈아 수행되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 제조 방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 반응성 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 제조 방법.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 반응성 가스의 유량은 연속적으로 증가하다 감소하며, 상기 파워는 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 제조 방법.
  31. 투명 기판 상에 금속막, 하드 마스크막 및 레지스트막을 순차적으로 형성하여 블랭크 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 제1증착 시간 동안 상기 투명 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 및
    (b) 플라즈마가 켜져 있는 상태에서 제2증착 시간 동안 적용되는 공정 조건을 구성하는 복수의 공정 조건 중에서 적어도 하나를 단계적으로 또는 연속적으로 변경하여 상기 하드 마스크막을 구성하는 원소 중에서 적어도 하나의 원소의 조성비가 막의 깊이 방향으로 연속적으로 변하는 구간인 성분변화구간을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 제조 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 하드 마스크막 상에 강산을 함유하는 유기 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 유기 박막 상에 레지스트 물질을 코팅하여 레지스트막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 제조 방법.
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