KR102649129B1 - 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 반도체 장치의 제조 방법은, 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)을 포함하는 펠리클(pellicle)을 형성하고, 레티클(reticle)상에 상기 펠리클을 부착시키고, 상기 펠리클을 투과하여 상기 레티클에 반사된 극자외선(extreme ultraviolet)을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하되, 상기 펠리클을 형성하는 것은, 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 형성된 제2 영역을 포함하는 기판을 제공하고, 상기 기판의 제1 면 상에 제1 유전막을 형성하고, 상기 제1 유전막 상에 상기 비정질 탄소막을 형성하고, 상기 기판의 상기 제1 면과 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 제2 유전막을 형성하고, 상기 기판의 상기 제1 영역과 오버랩되는 상기 제2 유전막을 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 기판의 상기 제1 영역 및 상기 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 식각하여, 상기 기판의 상기 제2 영역 및 식각되지 않은 상기 제1 유전막의 나머지 일부를 포함하는 지지체를 형성하는 것을 포함한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법{Method for fabricating semiconductor device}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는, 반도체 소자의 미세한 가공을 위해, 극자외선 광을 이용하는 리소그래피(lithography) 공정이 제안되고 있다. 리소그래피 공정이란, 회로 패턴이 그려진 마스크를 통해 빛이나 빔을 실리콘 기판 상에 축소 투영하고, 포토레지스트 재료를 감광시켜 전자 회로를 형성하는 공정이다.
광 리소그래피(optical lithography) 공정에 의하여 형성되는 회로의 최소 가공 치수는 광원의 파장에 의존한다. 따라서, 반도체 소자를 가공하기 위한 광 리소그래피 공정에서, 광원의 단파장화가 필요하다. 차세대 리소그래피 광원으로서, 극자외선(Extreme Ultra Violet, EUV) 광원이 적절하다. 극자외선 광은 약 1 내지 100nm의 파장을 갖는다. 극자외선 광은 모든 물질에 대해 흡수율이 높기 때문에, 렌즈 등의 투과형 광학계를 이용하기 어렵고, 반사형 광학계를 이용한다.
광원 플라즈마 생성은, 레이저 조사 방식에 의한 광원 플라즈마 생성(Laser Produced Plasma, LPP)과 펄스 파워 기술에 의해 구동되는 가스 방전 방식에 의한 광원 플라즈마 생성(Discharge Produced Plasma, DPP)이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조가 혼재된 구조로 이루어진 비정질 탄소막을 이용하여 EUV 투과성 및 내열성이 높고, 내구성이 향상된 펠리클을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 기판과 비정질 탄소막이 일체형으로 구성되어 기판으로 지지체를 형성하는 펠리클을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시예는, 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)을 포함하는 펠리클(pellicle)을 형성하고, 레티클(reticle)상에 상기 펠리클을 부착시키고, 상기 펠리클을 투과하여 상기 레티클에 반사된 극자외선(extreme ultraviolet)을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하되, 상기 펠리클을 형성하는 것은, 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 형성된 제2 영역을 포함하는 기판을 제공하고, 상기 기판의 제1 면 상에 제1 유전막을 형성하고, 상기 제1 유전막 상에 상기 비정질 탄소막을 형성하고, 상기 기판의 상기 제1 면과 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 제2 유전막을 형성하고, 상기 기판의 상기 제1 영역과 오버랩되는 상기 제2 유전막을 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 기판의 상기 제1 영역 및 상기 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 식각하여, 상기 기판의 상기 제2 영역 및 식각되지 않은 상기 제1 유전막의 나머지 일부를 포함하는 지지체를 형성하는 것을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 다른 실시예는, 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)을 포함하는 펠리클(pellicle)을 형성하고, 레티클(reticle)상에 상기 펠리클을 부착시키고, 상기 펠리클을 투과하여 상기 레티클에 반사된 극자외선(extreme ultraviolet)을 이용하여 제1 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하되, 상기 펠리클을 형성하는 것은, 실리콘 기판의 제1 면 상에 제1 실리콘 산화막을 형성하고, 상기 제1 실리콘 산화막 상에 상기 비정질 탄소막을 형성하고, 상기 실리콘 기판의 상기 제1 면과 반대되는 상기 실리콘 기판의 제2 면에 실리콘 질화막을 형성하고, 상기 비정질 탄소막을 덮는 제2 실리콘 산화막을 형성하고, 상기 실리콘 질화막 상에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 포토 레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 질화막을 건식 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 실리콘 기판 및 상기 제1 실리콘 산화막을 습식 식각하여, 식각되지 않은 상기 실리콘 기판 및 식각되지 않은 상기 제1 실리콘 산화막을 포함하는 지지체를 형성하고, 상기 제2 실리콘 산화막을 제거하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 레티클 및 펠리클을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 극자외선 광 생성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따른 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 레티클 및 펠리클을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 레티클 및 펠리클을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 펠리클(pellicle)(100)이 장착된 레티클(2)에 광원(1)에서 생성된 광을 조사하고, 레티클(2)에 형성된 광학적 패턴에 반사된 광을 이용하여 웨이퍼(3) 상에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 포토 리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
광원(1)은 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 광원(1)은 탄소 플라즈마를 이용하여 약 13.5㎚의 파장을 갖는 극자외선을 발생시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 장치의 제조 방법들은 광원(1)에서 조사된 극자외선을 이용하여 펠리클(100)이 장착된 레티클(2)에 극자외선을 조사하고, 레티클(2)에 형성된 광학적 패턴에 반사된 극자외선을 이용하여 웨이퍼(3) 상의 포토 레지스트를 노광시켜 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것과 관련된다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 비정질 탄소막(130)은 펠리클(100)에 사용되는 펠리클막의 일 예이다.
펠리클막은 전체 조성 중에 탄소가 30 내지 100몰％, 수소가 0 내지 30몰％가 포함될 수 있다. 또한, 제3 성분(Si, B, N, O, Y, Zr, Nb, Mo로 이루어지는 군에서 선택되는 원소)이 0 내지 70몰％ 포함될 수도 있고, 비정질 탄소막(130)의 조성 중의 탄소, 수소 및 제3 성분의 합계는, 98％ 이상일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
펠리클막의 라만 스펙트럼에 있어서의 G(graphene) 밴드의 강도 I(G)와, 2D(diamond) 밴드의 강도 I(2D)와의 비(I(2D)/I(G))는 1 이하이거나, 또는 2D 밴드의 강도 I(2D)와 G 밴드의 강도 I(G)가 각각 0일 수 있다.
실리콘 카바이드막의 라만 스펙트럼에서는, 2D 밴드의 강도 I(2D)와 G 밴드의 강도 I(G)를 측정할 수 없는 경우가 있을 수 있다. 즉, 2D 밴드의 강도 I(2D) 및 G 밴드의 강도 I(G) 모두 0일 수 있다. 이 경우, G 밴드의 강도 I(G)와 2D 밴드의 강도 I(2D)와 사이의 비(I(2D)/I(G))가 1 이하라는 것은, 펠리클막에 그래핀(graphene)막이 포함되지 않음을 의미한다.
여기서, 라만 스펙트럼은, 라만 현미경을 사용하여 관찰할 수 있다. 라만 현미경에 의한 관찰은, 후술하는 바와 같이 수행될 수 있다.
레이저광을 빔 스플리터에 입사시키고, 빔 스플리터에서 반사된 레이저광을 광학 현미경용 대물 렌즈로 1㎛ 정도의 빔 직경으로 조일 수 있다. 이어서, 빔 직경이 조정된 레이저광을 샘플에 대하여 수직 방향으로 조사할 수 있다.
레이저광 조사에 의해 발생한 샘플로의 라만 산란광은 대물 렌즈에 의해 집광될 수 있다. 집광된 라만 산란광은 빔 스플리터 또는 애퍼쳐를 통하여 분광기에 입사시킬 수 있다.
라만 스펙트럼의 측정 위치는 특별히 제한되지 않지만, 막의 평활성이 높고, 또한 막 두께나 레이저 조사측의 표면 상태가 균일한 부분을 측정하는 것이 바람직하다.
라만 현미경은 일반적으로 X-Y 전동 스테이지가 사용되기 때문에, 맵핑 측정이나 다점 측정이 가능할 수 있다. 따라서, 펠리클막의 탄소 구조에 분포가 있는 경우에는 다점 측정을 수행할 수 있고, 탄소 구조에 분포가 없는 경우에는 한점만 측정할 수 있다.
라만 분광법에 사용되는 레이저광의 파장은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 레이저광의 파장은 일반적인 레이저광의 파장으로서, 1064㎚, 633㎚, 532㎚, 515㎚, 502㎚, 496㎚, 488㎚, 477㎚, 473㎚, 466㎚, 458㎚, 364㎚ 또는 351㎚를 가질 수 있다.
단층의 그래핀은 일반적으로 사이즈가 작은(통상 100 내지 1000㎚ 정도) 결정의 집합체로 구성될 수 있고, 1590㎝-1 부근과, 2800 내지 2600㎝-1에서 라만 스펙트럼이 관찰될 수 있다.
1590㎝-1 부근의 스펙트럼은, G 밴드라고 정의되고, sp2 혼성 궤도에서 공통으로 관찰되는 스펙트럼일 수 있다. 한편, 2800 내지 2600㎝-1에서 관찰되는 스펙트럼은, 2D 밴드라고 정의될 수 있다.
펠리클(100)은 레티클(2)의 표면에 형성된 광학적 패턴을 외부의 오염으로부터 보호할 수 있는 펠리클막 즉, 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)(130)을 포함할 수 있다. 또한, 펠리클(100)은 비정질 탄소막(130)을 지지하고, 레티클(2) 상에 비정질 탄소막(130)을 부착시키는 지지체(170)를 포함할 수 있다.
비정질 탄소막(130)은 단일막을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 비정질 탄소막(130)은 2층 이상의 막이 적층되어 형성될 수 있다.
비정질 탄소막(130)은 전체면이 지지체(170)에 의해 지지된 막일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 비정질 탄소막(130)은 단독으로 막 형상을 보유하고, 지지할 수 있는 막일 수도 있다.
비정질 탄소막(130)은 sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조를 포함할 수 있다. 여기에서, sp2 탄소 결합 구조는 평면 형상의 그래핀(graphene) 구조이고, sp3 탄소 결합 구조 입체 형상의 다이아몬드(diamond) 구조이다.
비정질 탄소막(130)은 sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조가 혼재된 구조이고, sp3 탄소 결합 구조를 50% 내지 60% 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, sp3 탄소 결합 구조의 혼합 비율은 다를 수 있다.
일반적으로, 그래핀 구조를 증착시키기 위해 1000℃ 이상의 고온이 필요하다. 하지만, 이와 달리, sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조가 혼재된 본 발명의 기술적 사상에 따른 비정질 탄소막(130)은, 400℃ 내지 500℃의 온도에서 증착될 수 있다. 이 경우, 비정질 탄소막(130)은 PECVD, PVD, ALD 및 Thermal-CVD 중 어느 하나의 방법에 의해 증착될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
비정질 탄소막(130)의 극자외선 투과율은 예를 들어, 대략 65%일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
지지체(170)는 비정질 탄소막(130)의 원판의 가장자리에 배치될 수 있고, 극자외선 입사면 측에 배치될 수도 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 비정질 탄소막(130)은 메쉬 형상의 지지체(170)의 간극에 매립될 수도 있다.
지지체(170) 사이의 내측 영역의 면적에 대한, 지지체(170)의 면적은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15％ 이하, 더욱 바람직하게는 10％ 이하일 수 있다. 지지체(170)의 면적이 20％를 초과하면, 극자외선의 투과율이 낮아져, 극자외선의 조사 효율이 감소할 수 있다.
지지체(170)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 지지체(170)의 형상은 하니컴 형상, 사각형 형상, 삼각형 형상 및/또는 다각형 형상 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
지지체(170)는 포토 레지스트를 노광시킬 때, 지지체(170)에 의해 그림자가 생기지 않도록 지지체(170)의 반복 단위의 사이즈가 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
또한, 개구율을 높이기 위해서, 지지체(170)의 폭은 기계 강도가 유지되는 범위에서 작게 하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 지지체(170)의 다각형의 반복 단위 사이즈는 10 내지 500㎛이고, 지지체(170)의 폭은 0.1 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 지지체(170)의 다각형의 반복 단위의 사이즈는 10 내지 200㎛이고, 지지체(170)의 폭은 0.1 내지 20㎛일 수 있다. 또한, 더욱 바람직하게는, 지지체(170)의 다각형의 반복 단위의 사이즈는 10 내지 50㎛, 지지체(170)의 폭은 0.1 내지 1㎛일 수 있다.
지지체(170)의 두께는, 기계 강도가 유지되는 범위에서 작게 하는 것이 바람직하다. 극자외선 광은, 약 6°의 경사각으로 비정질 탄소막(130)에 조사될 수 있고, 비정질 탄소막(130)을 투과할 수 있다. 비정질 탄소막(130)을 투과한 극자외선 광은, 레티클(2)에 형성된 광학적 패턴에서 조사될 수 있고, 약 6°의 경사각으로 다시 레티클(2)에 형성된 광학적 패턴에 반사되어 웨이퍼(3) 상에 형성된 포토 레지스트에 조사될 수 있다.
이로 인해, 극자외선 광이 지지체(170)에 차단되는 면적을 작게 하기 위해서, 지지체(170)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 지지체(170)의 두께는 0.1 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 지지체(170)의 두께는 0.1 내지 200㎛일 수 있다. 또한, 더욱 바람직하게는 지지체(170)의 두께는 0.1 내지 20㎛일 수 있다.
도시되어 있지는 않지만, 비정질 탄소막(130)의 표면에 산화 방지층이 형성될 수도 있다. 산화 방지층은 극자외선 조사시나 또는 펠리클의 보관시의 비정질 탄소막(130)의 산화되는 것을 억제시킬 수 있다. 산화 방지층은 비정질 탄소막(130)의 한쪽 면에만 형성될 수도 있고, 비정질 탄소막(130)의 양면에 형성될 수도 있다.
이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 극자외선 광 생성 장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 사용되는 극자외선 광 생성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 극자외선 광 생성 장치(1)는 베셀(vessel)(10) 내부의 화학적 반응을 이용하여 극자외선 광을 생성한다. 베셀(10) 내부에는 드랍릿(droplet)을 제공하는 드랍릿 발생기(30) 및 수직 방향으로 떨어진 드랍릿을 수용하는 드랍릿 캐쳐(40)가 배치될 수 있다.
드랍릿(d)은 주석(Sn), 리튬(Li), 또는 크세논(Xe) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 드랍릿(d)은 주석(Sn), 리튬(Li), 크세논(Xe) 등의 가스이거나 클러스터(cluster)일 수 있다. 드랍릿(d)이 제공되는 공간은, 진공 상태인 것이 바람직하다. 예를 들어, 드랍릿(d)이 제공되는 공간은 약 1mbar일 수 있다.
광원(20)은 제1 광을 제공할 수 있다. 즉, 광원(20)이 제공한 제1 광은 드랍릿(d)과 상호 작용을 하여 극자외선 광을 발생시킬 수 있다. 광원(20)이 제공한 제1 광은 반사 거울(61, 62)을 따라 베셀(10) 내의 드랍릿(d)으로 제공될 수 있다.
제1 광은, 예를 들어, CO2 레이저일 수 있다. 특히, 제1 광은, 40kHz 이상의 고 펄스를 가질 수 있고, 파장은 9.3㎛ 또는 10.6㎛로 발진하는 CO2 레이저일 수 있다.
베셀(10)의 일측에는 컬렉터 미러(70)가 배치될 수 있다. 컬렉터 미러(70)의 중심부에는 홀(hole)이 형성될 수 있다. 이러한 홀을 통해 광원(20)에서 제공된 제1 광이 베셀(10) 내로 제공될 수 있다.
드랍릿 발생기(30)로부터 제공된 드랍릿(d)은 베셀(10) 내로 제공된 제1 광과 반응하여 극자외선 광을 발생시킬 수 있다.
컬렉터 미러(70)는 생성된 극자외선 광을 수집하고 반사하여, 포커싱 렌즈(50)로 극자외선 광을 집중시킬 수 있고, 베셀(10) 외부로 극자외선 광을 방출할 수 있다. 이렇게 생성된 극자외선 광은 리소그래피 공정의 노광 장치에 이용될 수 있다.
이하에서, 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)은 제1 영역(도 8의 R1) 및 제1 영역의 양측에 형성된 제2 영역(도 8의 R2)을 포함할 수 있다. 후속하는 공정에서, 기판의(110)의 제1 영역(도 8의 R1)은 식각될 수 있고, 기판의(110)의 제2 영역(도 8의 R2)은 식각되지 않고 지지체(도 12의 170)의 일부로 사용될 수 있다.
기판(110)의 제1 면 상에 제1 유전막(120)이 형성될 수 있다. 기판(110)은 예를 들어 실리콘 기판일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 기판(110)은 다른 물질, 예를 들어, 실리콘게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다.
제1 유전막(120)은 실리콘 산화물을 포함하는 실리콘 산화막일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 제1 유전막(120)은 실리콘 질화물, 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 후속하는 공정에서, 제1 유전막(120)은 식각 저지막으로 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 유전막(120) 상에 비정질 탄소막(130)이 형성될 수 있다. 이 경우, 비정질 탄소막(130)은 PECVD, PVD, ALD 및 Thermal-CVD 중 어느 하나의 방법에 의해 제1 유전막(120) 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
비정질 탄소막(130)은 상술한 바와 같이, sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조가 혼재된 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조로 인해, 비정질 탄소막(130)은 예를 들어, 단결정 실리콘막과 비교하여, 극자외선 투과성 및 내열성이 높고, 내구성이 향상될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 유전막(120)이 배치되는 기판(110)의 제1 면과 반대되는 기판(110)의 제2 면 상에 제2 유전막(140)이 형성될 수 있다.
제2 유전막(140)은 실리콘 질화물을 포함하는 실리콘 질화막일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 제2 유전막(140)은 실리콘 산화물, 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 후속하는 공정에서, 제2 유전막(140)은 마스크 층으로 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 비정질 탄소막(130)의 측면에 노출된 제1 유전막(120) 및 비정질 탄소막(130) 상에 비정질 탄소막(130)을 덮도록 보호막(150)이 형성될 수 있다.
보호막(150)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 보호막(150)은 실리콘 질화물, 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 유전막(140) 상에 포토 레지스트 패턴(160)을 형성할 수 있다. 포토 레지스트 패턴(160)은 후술하는 공정을 통해 지지체(170)를 형성하기 위한 공정이므로 포토 레지스트 패턴(160)은 기판(110)의 가장자리 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 포토 레지스트 패턴(160)을 이용하여 제2 유전막(140)을 식각할 수 있다. 이 경우, 제2 유전막(140)은 건식 식각될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 유전막(140)이 식각되는 경우, 기판(110)의 제1 영역(R1) 상에 형성된 제2 유전막(140)이 식각될 수 있다.
구체적으로, 포토 레지스트 패턴(160)은 기판(110)의 제1 영역(R1) 상에 형성된 제2 유전막(140)이 식각될 수 있도록 제2 유전막(140) 상에 형성될 수 있고, 포토 레지스트 패턴(160)을 이용하여 기판(110)의 제1 영역(R1) 상에 형성된 제2 유전막(140)을 식각하여 마스크 패턴(141)을 형성할 수 있다.
도 9를 참조하면, 마스크 패턴(141)을 이용하여 기판(110)의 제1 영역(R1)을 식각할 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 제1 영역(R1)은 KOH를 이용하여 습식 식각될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(110)의 제1 영역(R1)이 KOH에 의해 습식 식각되는 경우, 보호막(150)은 비정질 탄소막(130)이 KOH에 의해 습식 식각되는 것을 방지할 수 있다.
도 10을 참조하면, 마스크 패턴(141)을 이용하여 기판(110)의 제1 영역(R1)이 식각되기 전 기판(110)의 제1 영역(R1) 상에 형성되었던 제1 유전막(120)을 식각할 수 있다. 이 경우, 제1 유전막(120)은 BOE(buffered oxide etcher) 또는 불화수소(HF) 중 어느 하나로 습식 식각될 수 있다. 또한, 제1 유전막(120)은 BOE(buffered oxide etcher) 또는 불화수소(HF) 중 어느 하나로 증기(vapor) 식각될 수도 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 11을 참조하면, 보호막(150)을 제거하여 비정질 탄소막(130)을 노출시킬 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 마스크 패턴(141) 상에 접착막(180)을 형성할 수 있다.
접착막(180)은 예를 들어, 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리 에스터 수지(polyester resin) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate) 중 적어도 하나의 유기 수지(organic resin)를 포함할 수 있다.
접착막(180)은 유지 수지를 포함함으로써 지지체(170)를 레티클(2)에 본딩(bonding)시킬 수 있다.
상술한 공정들을 통해, 식각되지 않은 제1 유전막(120)의 일부, 기판(110)의 제2 영역(R2), 마스크 패턴(141) 및 접착막(180)을 포함하는 지지체(170)를 형성할 수 있다.
이로 인해, 비정질 탄소막(130)과 지지체(170)를 포함하는 펠리클(100)이 완성된다.
도 13을 참고하면, 완성된 펠리클(100)은 레티클(2) 상에 부착될 수 있다. 구체적으로, 펠리클(100)은 레티클(2)의 광학적 패턴이 형성된 일 면에 접착막(180)을 이용하여 부착될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, sp2 탄소 결합 구조 및 sp3 탄소 결합 구조가 혼재된 구조로 이루어진 비정질 탄소막(130)을 이용하여 단결정 실리콘막과 비교하여, EUV 투과성 및 내열성이 높고, 내구성이 향상된 펠리클막을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 비정질 탄소막(130)이 박리 공정을 거쳐 기판(110)에 부착되는 것과 달리, 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 기판(110)과 비정질 탄소막(130)이 일체형으로 구성되어 기판(110)으로 지지체(170)를 형성함으로써 비정질 탄소막(130)의 박리 공정을 생략할 수 있다. 이로 인해, 비정질 탄소막(130)의 박리 공정에서 발행할 수 있는 잔여물에 의한 공정 불량을 감소시킬 수 있다.
이하에서, 도 14를 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 3 내지 도 13에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따른 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12에 도시된 제조 공정과 달리, 도 11에 도시된 제조 공정 즉, 비정질 탄소막(130) 상에 형성된 보호막(150)을 제거한 후에, 기판(110)의 제2 면 상에 형성된 마스크 패턴(141)을 제거할 수 있다.
다만, 다른 몇몇 실시예에서, 기판(110)의 제2 면 상에 형성된 마스크 패턴(141)을 제거한 후에, 비정질 탄소막(130) 상에 형성된 보호막(150)을 제거할 수도 있다.
이어서, 마스크 패턴(141)이 제거된 기판(110)의 제2 면 상에 접착막(280)을 형성할 수 있다. 이로 인해, 식각되지 않은 제1 유전막(120)의 일부, 기판(110)의 제2 영역(R2) 및 접착막(280)을 포함하는 지지체(270)를 형성할 수 있다.
이하에서, 도 15를 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 3 내지 도 13에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12에 도시된 제조 공정과 달리, 도 11에 도시된 제조 공정 즉, 비정질 탄소막(130) 상에 형성된 보호막(150)을 제거한 후에, 마스크 패턴(141) 상에 접착막이 형성되지 않을 수 있다.
이로 인해, 식각되지 않은 제1 유전막(120)의 일부, 기판(110)의 제2 영역(R2) 및 마스크 패턴(141)을 포함하는 지지체(370)를 형성할 수 있다.
비정질 탄소막(130) 및 지지체(370)를 포함하는 펠리클은 레티클(2)에 설치된 고정부(390)에 의해 레티클(2)에 부착될 수 있다.
구체적으로, 펠리클은 레티클(2)의 가장자리 또는 가장자리의 상면에 힌지 형상으로 설치된 고정부(390)를 이용하여 레티클(2) 상에 부착될 수 있다.
다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 고정부(390)는 힌지 형상 이외의 다른 형상으로 레티클(2)에 설치될 수 있다. 또한, 또 다른 몇몇 실시예에서, 고정부(390)는 펠리클의 가장자리에 힌지 형상으로 설치되어 펠리클과 레티클(2)에 부착시킬 수 있다.
펠리클을 고정부(390)를 이용하여 레티클(2)에 부착시킴으로써 레티클(2)의 일면에 형성된 광학적 패턴이 접착막에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 레티클(2)의 일면에 접착막의 잔여물이 존재하지 않으므로 고가의 장비인 레티클(2)을 용이하게 보관할 수 있다.
이하에서, 도 16 내지 도 20은 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 3 내지 도 13에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 기술적 사상에 따른 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7에 도시된 제조 공정과 달리, 도 6에 도시된 제조 공정 즉, 비정질 탄소막(130)의 측면에 노출된 제1 유전막(120) 및 비정질 탄소막(130) 상에 비정질 탄소막(130)을 덮도록 보호막(150)을 형성한 후에, 제2 유전막(140) 상에 포토 레지스트 패턴(460)을 형성할 수 있다.
이 경우, 포토 레지스트 패턴(460)의 폭은 후술하는 식각되지 않은 기판(110)의 측면의 경사 프로파일을 고려하여 도 7에 도시된 포토 레지스트 패턴(160)의 폭보다 작을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 17을 참조하면, 포토 레지스트 패턴(460)을 이용하여 제2 유전막(140)을 식각할 수 있다. 이 경우, 제2 유전막(140)은 건식 식각될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 유전막(140)이 식각되는 경우, 기판(110)의 제3 영역(R3) 상에 형성된 제2 유전막(140)이 식각될 수 있다.
구체적으로, 포토 레지스트 패턴(460)은 기판(110)의 제3 영역(R3) 상에 형성된 제2 유전막(140)이 식각될 수 있도록 제2 유전막(140) 상에 형성될 수 있고, 포토 레지스트 패턴(460)을 이용하여 기판(110)의 제3 영역(R3) 상에 형성된 제2 유전막(140)을 식각하여 마스크 패턴(441)을 형성할 수 있다.
도 18을 참조하면, 마스크 패턴(441)을 이용하여 기판(110)의 제3 영역(R3)을 이방성 식각할 수 있다.
이로 인해, 식각되지 않은 기판(110)의 제4 영역(R4)의 측면은 도 18에서 보는 바와 같이, 제1 유전막(120)에 가까울수록 그 폭이 증가하는 경사 프로파일을 가질 수 있다. 즉, 식각되지 않은 기판(110)의 제4 영역(R4) 사이의 간격은 제1 유전막(120)에 가까울수록 그 간격이 감소할 수 있다.
도 19를 참조하면, 식각되지 않은 기판(110)의 제4 영역(R4)을 마스크로 하여 제1 유전막(120)을 등방성 식각할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 제1 유전막(120)은 이방성 식각될 수도 있다.
도 20을 참조하면, 보호막(150)을 제거하여 비정질 탄소막(130)을 노출시킬 수 있다. 이어서, 마스크 패턴(441) 상에 접착막(480)을 형성함으로써 펠리클을 완성할 수 있다.
상술한 공정들을 통해, 식각되지 않은 제1 유전막(120)의 일부, 기판(110)의 제4 영역(R4), 마스크 패턴(441) 및 접착막(480)을 포함하는 지지체(470)를 형성할 수 있다.
이로 인해, 비정질 탄소막(130) 및 측면이 경사 프로파일을 갖는 지지체(470)를 포함하는 펠리클을 형성할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 광원 2: 레티클
100: 펠리클 110: 기판
120: 제1 유전막 130: 비정질 탄소막
140: 제2 유전막 141: 마스크 패턴
150: 보호막 160: 포토 레지스트 패턴
170: 지지체 180: 접착막
390: 고정부

Claims (10)

  1. 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)을 포함하는 펠리클(pellicle)을 형성하고,
    레티클(reticle)상에 상기 펠리클을 부착시키고,
    상기 펠리클을 투과하여 상기 레티클에 반사된 극자외선(extreme ultraviolet)을 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 펠리클을 형성하는 것은,
    제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 형성된 제2 영역을 포함하는 실리콘 기판을 제공하고,
    상기 실리콘 기판의 제1 면 상에 상기 실리콘 기판의 상기 제1 면과 직접 접하는 제1 유전막을 형성하고,
    상기 제1 유전막 상에 상기 제1 유전막과 직접 접하는 상기 비정질 탄소막을 형성하고,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 면과 반대되는 상기 실리콘 기판의 제2 면 상에 제2 유전막을 형성하고,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역과 오버랩되는 상기 제2 유전막을 식각하여 마스크 패턴을 형성하고,
    상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 및 상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 식각하여, 상기 실리콘 기판의 상기 제2 영역 및 식각되지 않은 상기 제1 유전막의 나머지 일부를 포함하는 지지체를 형성하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체를 형성하는 것은,
    상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역을 KOH로 습식 식각하고,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 BOE(buffered oxide etcher) 또는 불화수소(HF)로 습식 또는 증기(vapor) 식각하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 제2 유전막은 실리콘 질화물을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체를 형성하는 것은,
    상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역을 이방성 식각하고,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 등방성 식각하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 기판의 제2 면 상에 상기 제2 유전막을 형성한 후,
    상기 비정질 탄소막을 덮는 보호막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 레티클 상에 상기 펠리클을 부착시키는 것은,
    상기 레티클에 설치된 고정부를 이용하여 상기 펠리클을 상기 레티클 상에 부착시키는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체를 형성하는 것은,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 및 상기 실리콘 기판의 상기 제1 영역 상에 형성된 상기 제1 유전막을 식각한 후,
    상기 마스크 패턴을 제거하고,
    식각되지 않은 상기 제1 유전막의 나머지 일부 상에 접착막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체를 형성하는 것은,
    상기 마스크 패턴 상에 접착막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 비정질 탄소막(amorphous carbon layer)을 포함하는 펠리클(pellicle)을 형성하고,
    레티클(reticle)상에 상기 펠리클을 부착시키고,
    상기 펠리클을 투과하여 상기 레티클에 반사된 극자외선(extreme ultraviolet)을 이용하여 제1 포토 레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 펠리클을 형성하는 것은,
    실리콘 기판의 제1 면 상에 상기 실리콘 기판의 상기 제1 면과 직접 접하는 제1 실리콘 산화막을 형성하고,
    상기 제1 실리콘 산화막 상에 상기 제1 실리콘 산화막과 직접 접하는 상기 비정질 탄소막을 형성하고,
    상기 실리콘 기판의 상기 제1 면과 반대되는 상기 실리콘 기판의 제2 면에 실리콘 질화막을 형성하고,
    상기 비정질 탄소막을 덮는 제2 실리콘 산화막을 형성하고,
    상기 실리콘 질화막 상에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 제2 포토 레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 질화막을 건식 식각하여 마스크 패턴을 형성하고,
    상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 실리콘 기판 및 상기 제1 실리콘 산화막을 습식 식각하여, 식각되지 않은 상기 실리콘 기판 및 식각되지 않은 상기 제1 실리콘 산화막을 포함하는 지지체를 형성하고,
    상기 제2 실리콘 산화막을 제거하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 지지체의 일부를 형성하는 상기 실리콘 기판의 폭은 상기 제1 실리콘 산화막에 가까울수록 커지는 반도체 장치의 제조 방법.
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