KR100849714B1 - Structure and method for manufacturing pellicle of photo-mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토 마스크의 펠리클 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 펠리클은, 빛을 투과시키고, 요철 형태를 갖는 멤브레인 박막과, 멤브레인 박막 하부에 얇게 형성된 제 1 산화 방지 박막과, 멤브레인 박막 상부에 얇게 형성된 제 2 산화 방지 박막을 구비한다. 그러므로, 본 발명은, 펠리클의 멤브레인 박막을 종래 평탄한 구조보다는 요철 형태로 형성하기 때문에 프리 스탠딩 구조에 적합하게 내구성을 높일 수 있고, 멤브레인 박막 하부, 상부에 각각 산화 방지막을 형성함으로써, 멤브레인 박막이 자연 산화 등에 의해 변화되거나 외부 파티클에 의해 오염되는 것을 막아 빛의 투과성을 높게 유지할 수 있다.The present invention relates to a pellicle structure of a photomask and a method of manufacturing the same, in particular, the pellicle of the present invention includes a membrane thin film that transmits light and has a concave-convex shape, a first antioxidant thin film thinly formed under the membrane thin film, and a membrane. A second anti-oxidation thin film is formed on the thin film. Therefore, in the present invention, since the membrane thin film of the pellicle is formed into a concave-convex shape rather than a conventional flat structure, durability can be suitably increased for a free standing structure, and the membrane thin film is naturally formed by forming an antioxidant film under and above the membrane thin film. It is possible to keep the light transmittance high by preventing change by oxidation or contamination by external particles.
펠리클, 파티클, 요철, 산화 Pellicle, particle, irregularities, oxidation
Description
도 1은 일반 포토 마스크의 펠리클 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a pellicle structure of a general photo mask.
도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크에 적용되는 펠리클 구조를 나타낸 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view showing a pellicle structure applied to a photo mask according to the present invention.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클 제조 방법을 순차적으로 설명하기 위한 공정 순서도이다.3A to 3G are process flowcharts for sequentially explaining a method for manufacturing a pellicle of a photo mask according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 기판 102 : 레지스트 패턴100
104 : 기판의 식각 부위 106 : 제 1 산화 방지 박막104: etching portion of the substrate 106: the first anti-oxidation thin film
108 : 멤브레인 박막 110 : 제 2 산화 방지 박막108: membrane thin film 110: second anti-oxidation thin film
본 발명은 포토 리소그래피(photo-lithography) 기술에 관한 것으로서, 특히 빛의 투과도를 유지하면서 파티클(particle)에 의한 포토 마스크의 오염을 방지할 수 있는 포토 마스크의 펠리클 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photo-lithography technique, and more particularly, to a pellicle structure of a photomask and a method of manufacturing the same, capable of preventing contamination of the photomask by particles while maintaining light transmittance.
일반적으로, 반도체 제조공정 중 포토 리소그래피의 포토 마스크(photo mask)공정은, 웨이퍼상에 실제로 필요로 하는 회로를 구현하기 위하여 설계하고자 하는 회로 패턴이 그려진 레티클(reticle) 또는 마스크(mask)에 빛을 조사하여 웨이퍼상에 도포된 감광제(photo resist)를 감광시킴으로써 원하는 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있게 된다.In general, a photo mask process of photolithography in a semiconductor manufacturing process is performed by applying a light to a reticle or a mask on which a circuit pattern intended to be designed to implement a circuit actually required on a wafer is drawn. By irradiating a photoresist applied on the wafer, the desired pattern can be formed on the wafer.
즉, 포토 마스크공정은 사진 기술과 화학적 부식법을 병용한 것으로, 웨이퍼상에 감광제를 도포한 후, 웨이퍼를 원하는 방향의 빛만 통과시키도록 패턴 정보가 담겨져 있는 레티클(reticle)을 투과한 빛에 노출시키면, 감광제는 레티클에 담겨진 패턴에 따라 원하는 영역에서만 감광되므로, 감광된 영역의 감광제를 제거함으로써, 웨이퍼 표면에 원하는 패턴이 형성될 수 있는 것이다.In other words, the photo mask process is a combination of photographic techniques and chemical corrosion methods. After the photosensitive agent is applied onto the wafer, the photomask process is exposed to light transmitted through a reticle containing pattern information so that only the light in a desired direction passes through the wafer. In this case, since the photosensitive agent is only exposed to the desired area according to the pattern contained in the reticle, the desired pattern may be formed on the surface of the wafer by removing the photosensitive agent of the exposed area.
상기와 같이 레티클은 웨이퍼에 패터닝(patterning)을 하는 중요한 요소로 수선 기술(repair technique)등의 기법을 사용하여 레티클을 결함없이 제조할 수 있다고 해도 조작과 대기 중 오염물질에 의한 레티클의 오염의 가능성을 완전히 배제할 수 없다.As mentioned above, the reticle is an important factor for patterning the wafer, and even if the reticle can be manufactured without defects using a repair technique or the like, there is a possibility of contamination of the reticle due to manipulation and atmospheric contaminants. Cannot be completely excluded.
그리하여, 노광 장비에서 레티클을 파티클 등의 오염원으로부터 보호하는 수단으로 제시된 것이 대기 중 파티클이 레티클에 떨어져 빛을 가리는 것을 방지하는 펠리클이며, 이 펠리클은 감광제의 결함을 줄이고 레티클의 수명을 늘리는데 쓰이는 장비이다.Therefore, the pellicle suggested by the exposure equipment as a means of protecting the reticle from contaminants such as particles is a pellicle which prevents particles from falling into the reticle and blocking light, and this pellicle is used to reduce the defect of the photoresist and increase the life of the reticle. .
도 1은 일반 포토 마스크의 펠리클 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a pellicle structure of a general photo mask.
도 1에 도시된 바와 같이, 레티클(10)은 그 상측으로 위치하는 광원(도면에 표현되지 않음)으로부터 노광되며, 그 하측으로는 레티클(10)상에 형성된 이미지 패턴(11)을 감광제(60)가 도포된 웨이퍼(70)에 축소 투영하는 투영 렌즈(50)가 설치된다.As shown in FIG. 1, the
펠리클은 빛을 투과시키는 얇은 멤브레인 박막(21)이 레티클(10)과 간격을 두고 배치되도록 프레임(frame)(22)을 매개로 레티클(10)의 크롬쪽 혹은 양쪽에 부착된다.The pellicle is attached to the chrome side or both sides of the
한편, 반도체 소자의 고집적화에 따라 포토 리소그래피의 노광 공정에 적용되는 노광 장비또한 KrF(248㎚), ArF(193㎚), F2(157㎚)로 구성된 레이저 노광 장비, G-line(436㎚), I-line(365㎚)로 구성된 램프계 노광 장비, 그리고 EUV 노광 장비 등을 사용하고 있다.On the other hand, the exposure equipment applied to the photolithography exposure process in accordance with the high integration of the semiconductor device is also laser exposure equipment consisting of KrF (248 nm), ArF (193 nm), F2 (157 nm), G-line (436 nm), Lamp-based exposure equipment composed of I-line (365 nm) and EUV exposure equipment are used.
하지만, EUV 노광 장비에 사용하는 빛의 파장은 13.5㎚로 일반 노광 장비에 적용해왔던 유기질 펠리클에 적용할 수 없다. 게다가, I-line, KrF, ArF 등의 레이저 및 램프계 노광 장비에서 사용해온 유기질 펠리클또한 EUV 빛의 파장을 흡수하는 문제가 존재한다.However, the wavelength of light used in EUV exposure equipment is 13.5 nm, and thus cannot be applied to organic pellicles that have been applied to general exposure equipment. In addition, organic pellicles used in laser and lamp-based exposure equipment such as I-line, KrF, and ArF also suffer from the problem of absorbing the wavelength of EUV light.
따라서, EUV 노광 공정시 EUV 파장의 빛 투과도를 높게 유지하면서, 동시에 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있는 펠리클의 제작 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is an urgent need for a technology for manufacturing a pellicle capable of preventing contamination by particles while maintaining high light transmittance at an EUV wavelength during an EUV exposure process.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 요철 형태 구조를 갖도록 함으로써, EUV 등의 빛의 투과도를 높게 유지하면서 파티클에 의한 포토 마스크의 오염을 방지할 수 있는 포토 마스크의 펠리클 구조를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to have a concave-convex structure in order to solve the problems of the prior art as described above, the pellicle structure of the photo mask that can prevent contamination of the photo mask by the particles while maintaining a high transmittance of light such as EUV To provide.
본 발명의 다른 목적은, 내화성 물질로 광투과 멤브레인 박막을 감싸면 요철 형태 구조로 패터닝함으로써 EUV 등의 빛의 투과도를 높게 유지하면서 파티클에 의한 포토 마스크의 오염을 방지할 수 있는 포토 마스크의 펠리클 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to cover the light-transmitting membrane thin film with a refractory material by patterning in a concave-convex structure to maintain the high permeability of light such as EUV, while preventing the contamination of the photomask by the particles pellicle manufacturing method of the photomask To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토 마스크의 펠리클에 있어서, 빛을 투과시키고, 요철 형태를 갖는 멤브레인 박막과, 멤브레인 박막 하부에 얇게 형성된 제 1 산화 방지 박막과, 멤브레인 박막 상부에 얇게 형성된 제 2 산화 방지 박막을 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the pellicle of the photomask, a membrane thin film that transmits light and has a concave-convex shape, a first anti-oxidation thin film thinly formed under the membrane thin film, and a thin film formed on the membrane thin film 2 anti-oxidation thin film.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토 마스크의 펠리클 제조 방법에 있어서, 요철 형태의 기판을 형성하는 단계와, 기판 하부에 얇게 제 1 산화 방지 박막을 형성하는 단계와, 기판 상부에 빛을 투과시키고, 요철 형태를 갖는 멤브레인 박막을 형성하는 단계와, 멤브레인 박막 상부에 얇게 제 2 산화 방지 박막을 형성하는 단계와, 기판을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pellicle of a photomask, the method comprising: forming a substrate having a concave-convex shape, forming a thin first antioxidant thin film under the substrate, and applying light to the substrate. Forming a membrane thin film having a concave-convex shape, forming a thin second antioxidant thin film on the membrane thin film, and removing the substrate.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크에 적용되는 펠리클 구조를 나타낸 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view showing a pellicle structure applied to a photo mask according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 펠리클은, 빛을 투과시키는 얇은 멤브레인 박막(108)이 요철(凹凸) 구조로 패터닝되어 있다. 여기서, 멤브레인 박막(108)은 빛의 투과성이 좋은 실리콘(Si)으로 이루어지며 그 두께는 25㎚∼50㎚ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, in the pellicle of the present invention, a thin membrane
그리고, 펠리클의 멤브레인 박막(108) 상부 및 하부에는 각각 산화 방지를 위한 루테늄(Ru) 등의 산화 방지 박막(120, 106)이 형성되어 있다. 여기서, 산화 방지 박막(120, 106)은 각각 5㎚ 이내의 두께를 갖는 것이 바람직하다.In addition, anti-oxidation
그러므로, 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클은, 종래 평탄한 구조보다는 요철 형태의 프리 스탠딩(free-standing) 구조를 갖기 때문에 내구성을 높일 수 있다.Therefore, the pellicle of the photomask according to the present invention can increase durability because it has a free-standing structure of irregularities rather than a conventional flat structure.
게다가, 본 발명은, 펠리클의 멤브레인 박막(108)의 물질을 EUV 등의 빛의 투과성이 좋은 실리콘(Si) 물질로 형성하고, 멤브레인 박막(108) 상부, 하부에 각각 산화 방지막(120, 106)을 형성함으로써, 실리콘 물질이 자연 산화 등에 의해 변화되거나 외부 파티클에 의해 오염되는 것을 막아 빛의 투과성을 높게 유지할 수 있다.In addition, the present invention, the material of the membrane
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클 제조 방법을 순차적으로 설명하기 위한 공정 순서도이다.3A to 3G are process flowcharts for sequentially explaining a method for manufacturing a pellicle of a photo mask according to the present invention.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클 제조 공정은 다음과 같이 진행된다.Referring to these drawings, the pellicle manufacturing process of the photomask according to the present invention proceeds as follows.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 평탄화된 쿼츠 글래스(quzrtz glass) 등의 기판(100)을 준비한다.First, as shown in FIG. 3A, a
도 3b에 도시된 바와 같이, 사진 공정을 진행하여 기판(100)에 레지스트를 도포하고 요철 형태를 갖는 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴(102)을 형성한다. 예를 들어, 패턴 간격(pitch)은 300㎚∼400㎚로 형성하며 1:1 라인/스페이스(line/space)를 형성하도록 한다.As shown in FIG. 3B, a photolithography process is performed to apply a resist to the
도 3c에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴에 의해 드러난 기판(100)을 건식 식각 공정을 실시하여 소정 깊이(104), 예를 들어 100㎚∼200㎚ 정도 깊이로 식각하고, 에슁(ashing) 등의 공정을 진행하여 레지스트 패턴을 제거한다.As shown in FIG. 3C, the
이로 인해, 쿼츠 글래스 기판(100)이 300㎚∼400㎚의 간격을 가지며 100㎚∼200㎚의 높이를 갖는 요철 형태의 굴곡을 갖게 된다. 이때, 요철 형태의 굴곡은 1:1 라인/스페이스(line/space) 형태로 형성된다.As a result, the
계속해서 도 3d에 도시된 바와 같이, 요철 형태의 쿼츠 글래스 기판(100) 상부에 산화 방지를 위하여 루테늄(Ru) 등의 제 1 산화 방지 박막(106)을 형성한다. 여기서, 제 1 산화 방지 박막(106)은 5㎚ 이내의 두께를 갖는다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3D, a first anti-oxidation
이어서 도 3e에 도시된 바와 같이, 제 1 산화 방지 박막(106) 상부에 빛을 투과시키는 얇은 멤브레인 박막(108)을 형성한다. 여기서, 멤브레인 박막(108)은 빛의 투과성이 좋은 실리콘(Si)으로 형성하며, 그 두께는 25㎚∼50㎚ 정도로 형성 한다.Subsequently, as shown in FIG. 3E, a thin membrane
이에 따라, 실제 펠리클의 멤브레인 역할을 하는 실리콘 박막(108)은 하부의 쿼츠 글래스 기판(100)의 요철 형태에 의해 동일한 요철 형태의 굴곡을 갖게 된다.Accordingly, the silicon
도 3f에 도시된 바와 같이, 요철 형태의 멤브레인 박막(108) 상부에 산화 방지를 위하여 루테늄(Ru) 등의 제 2 산화 방지 박막(120)을 형성한다. 여기서, 제 2 산화 방지 박막(120)은 5㎚ 이내의 두께를 갖는다.As shown in FIG. 3F, a second anti-oxidation
그리고나서, 습식 식각 등의 공정으로 제 1 산화 방지 박막(106) 하부의 요철 형태의 기판(100)을 제거하여 본 발명에 따른 펠리클을 제조한다.Then, the pellicle according to the present invention is manufactured by removing the
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클은, 도면에 도시되지 않았지만 멤브레인 박막(108)을 프레임을 매개로 레티클에 부착하여 지지함으로써 포토 리소그래피의 노광 공정에 사용된다.The pellicle of the photomask according to the present invention thus manufactured is used in the photolithography exposure process by attaching and supporting the membrane
그러므로, 본 발명에 따른 포토 마스크의 펠리클 제조 방법은, 멤브레인 박막(108)을 종래 평탄한 구조보다는 요철 형태로 형성하기 때문에 프리 스탠딩 구조에 적합하게 내구성을 높일 수 있다.Therefore, the method of manufacturing a pellicle of the photomask according to the present invention can increase the durability suitable for the free standing structure because the membrane
또한, 본 발명의 제조 방법은, 펠리클의 멤브레인 박막(108)의 물질을 EUV 등의 빛의 투과성이 좋은 실리콘(Si) 물질로 형성하고, 멤브레인 박막(108) 하부, 상부에 각각 제 1, 제 2 산화 방지막(106, 120)을 형성함으로써, 실리콘 물질이 자연 산화 등에 의해 변화되거나 외부 파티클에 의해 오염되는 것을 막아 빛의 투과성을 높게 유지할 수 있다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, the material of the membrane
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위 에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
상기한 바와 같이 본 발명은, 펠리클의 멤브레인 박막을 종래 평탄한 구조보다는 요철 형태로 형성하기 때문에 프리 스탠딩 구조에 적합하게 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, since the membrane thin film of the pellicle is formed in a concave-convex shape rather than a conventional flat structure, there is an effect of increasing the durability suitable for the free standing structure.
또한, 본 발명은, 펠리클의 멤브레인 박막의 물질을 EUV 등의 빛의 투과성이 좋은 실리콘(Si) 물질로 형성하고, 멤브레인 박막 하부, 상부에 각각 산화 방지막을 형성함으로써, 실리콘 물질이 자연 산화 등에 의해 변화되거나 외부 파티클에 의해 오염되는 것을 막아 빛의 투과성을 높게 유지할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention is formed by forming a membrane thin film of the pellicle into a silicon (Si) material having good light permeability, such as EUV, and forming an antioxidant film on the lower and upper portions of the membrane thin film, so that the silicon material is formed by natural oxidation or the like. There is an advantage that can maintain high light transmittance by preventing changes or contamination by external particles.
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