KR19990055459A - 엑스-선 마스크의 멤브레인 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

엑스-선 마스크의 멤브레인(memgrane) 및 그 제조방법에 관한 것으로, ECRCVD(Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition)법으로 마이크로 웨이브 파워(microwave power)의 조건을 조절하여 제 1층은 결정질 실리콘 카바이트(SiC)로, 제 2층은 비정질 실리콘 카바이드로 이루어지도록 2중층으로 형성함으로써, 멤브레인의 표면 조도를 개선하여 가시광 투과도를 향상시킬 수 있다.

Description

엑스-선 마스크의 멤브레인 및 그 제조방법

본 발명은 엑스-선 마스크에 관한 것으로, 특히 엑스-선 마스크의 멤브레인(membrane) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 엑스-선 마스크의 제조방법은 서브트랙티브(subtractive) 방법과 어디티브(additive) 방법으로 크게 대별된다.

현재 실용화를 위해 널리 연구되고 있는 것은 서브트랙티브 방법으로서, 도 1a 내지 1d와 같다.

그 제조공정을 설명하면, 먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(1)위에 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(SiN), 다이아몬드(diamond)와 같은 재질로 이루어진 얇은 멤브레인(2)을 형성하고, 멤브레인(2) 위에 스퍼터링 등의 박막증착기술을 이용하여 엑스-선 흡수율이 높은 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 타이타늄(W-Ti) 등을 엑스-선 흡수체(3)로 형성한 다음, 기판(1) 밑면에는 습식 에칭 보호막(4)을 형성한다.

이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 습식 에칭 보호막(4)을 마스크로 기판(1)을 에칭하여 멤브레인(2)을 노출시킨 후, 습식 에칭 보호막(4) 위에 마스크 프레임(5)을 접합한다.

그리고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 흡수체(3) 위에 일렉트론 빔 레지스트(electron beam resist)(6)을 형성하고, 일렉트론 빔 리소그래피 기술을 이용하여 소정의형상으로 일렉트론 빔 레지스트(6)를 패터닝한다.

이어, 도 1d에 도시된 바와 같이, 건식 에칭 방법으로 흡수체(3)를 에칭하여 엑스-선 마스크를 제조한다.

이와 같이, 종래의 서브트랙티브 방법은 실리콘 기판 위에 멤브레인 및 엑스-선 흡수체를 성막하고 일렉트론 빔 리소그래피를 진행하게 되는데, 이때의 멤브레인 및 엑스-선 흡수체의 잔류응력 및 표면 조도가 매우 중요하다.

그 이유는 잔류응력은 마스크 미세 패턴의 위치를 변화시키기 때문에 엑스-선 리소그래피에 의해 패턴을 전사하게 되면 패턴이 의도했던 위치에서 벗어나게 되는 큰 문제가 있으며, 멤브레인의 표면 조도는 멤브레인 위에 성막되는 흡수체의 조도에 직접적인 영향을 미치고 멤브레인의 가시광 투과도를 저하시키기 때문에 패턴의 정확한 정렬이 어려워져 엑스-선 리소그래피 패턴의 위치가 의도했던 곳에서 벗어나는 문제가 있다.

한편, 실리콘 나이트라이드 및 실리콘 카바이드박막은 영률(young's modulus)이 커서 기계적 강도가 크고, 옵티컬 밴드 갭(optical band gap)이 크기 때문에 광 투과도가 좋으며, 엑스-선 조사에 의한 막의 특성 열화가 작기 때문에 엑스-선 마스크용 멤브레인 재료로 널리 연구되고 있다.

그러나, 실리콘 나이트라이드박막의 경우는 엑스-선 조사에 의한 저항성이 실리콘 카바이드박막에 비해 작기 때문에 반복적인 엑스-선 리소그래피 후에는 멤브레인 위에 형성된 패턴의 위치가 변동되는 단점이 있다.

또한, 실리콘 카바이드박막의 경우는 엑스-선에 대한 저항성이 실리콘 나이트라이드박막보다 매우 우수하고, 영률이 실리콘 나이트라이드박막보다 커서 패턴의 변형이 작아 최근에 멤브레인 재료로 널리 연구되고 있다.

그러나, 실리콘 카바이드박막은 광 투과도가 실리콘 나이트라이드박막에 비하여 낮기 때문에 광 투과도를 형상시키기 위해서는 박막 증착후에 기계적 연마 등의 부가적인 공정을 도입하고 있다.

이러한 기계적 연마를 통해 표면 조도를 향상시켜서 박막의 광 투과도를 향상시키는 공정은 수율이 낮고 안정화가 어려워 매우 까다로운 공정이다.

종래 기술에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(SiN), 다이아몬드(diamond) 등과 같은 재질로 이루어진 멤브레인은 표면 조도가 좋지 않아 가시광 투과도를 저하시키므로 엑스-선 리소그래피시에 패턴의 위치가 의도했던 곳에서 벗어나는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, ECRCVD법을 이용하여 표면 조도 및 가시광 투과도를 향상시킬 수 있는 엑스-선 마스크의 멤브레인 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조공정을 보여주는 공정단면도

도 2는 본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인을 보여주는 구조단면도

도 3는 본 발명 제 1실시예에 따른 멤브레인의 투과도를 보여주는 그래프

도 4는 본 발명 제 2실시예에 따른 멤브레인의 투과도를 보여주는 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 멤브레인 11a : 결정질 실리콘 카바이드

11b : 비정질 실리콘 카바이드

본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인의 주요 특징은 ECRCVD(Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition)법으로 마이크로 웨이브 파워(microwave power)의 조건을 조절하여 제 1층은 결정질 실리콘 카바이트(SiC)로, 제 2층은 비정질 실리콘 카바이드로 이루어지도록 2중층으로 형성되는데 있다.

본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법의 특징은 기판 위에 결정질상을 갖는 실리콘 카바이드층을 형성하는 스텝과, 결정질상을 갖는 실리콘 카바이드층 위에 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드층을 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.

본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법의 다른 특징은 기판 위에 다결정질상을 갖는 베타-실리콘 카바이드(β-SiC)층을 형성하는 스텝과, 다결정질상을 갖는 베타-실리콘 카바이드층 위에 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드층을 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 ECRCVD(Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 엑스-선 마스크의 멤브레인 물질로 사용되는 실리콘 카바이드 박막의 미세구조를 조절함으로써, 멤브레인 박막의 표면 조도를 향상시켜 가시광 투과도를 높이는데 있다.

멤브레인의 가시광 투과도를 높이는 이유는 엑스-선 리소그래피시에 마스크와 웨이브를 정렬시킬 때, 가시광이 투과되어야 정확하게 정렬시킬 수 있기 때문이다.

이와 같이, 본 발명에서는 멤브레인의 가시광 투과도를 높이기 위하여 ECRCVD를 이용하는데, 그 이유는 다음과 같다.

일반적으로 멤브레인 재료인 실리콘 카바이드 박막을 증착할 때, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)를 주고 사용하는데, 그에 의해 증착되는 실리콘 카바이드 박막은 1000℃ 이상의 고온에서 증착되기 때문에 박막의 구조는 결정질의 베타-실리콘 카바이드(β-SiC)구조를 갖게 되므로, 이로 인해 표면 조도가 수십 nm에 이르게 된다.

엑스-선 마스크의 멤브레인은 표면 조도가 수 nm 이하가 되어야 하므로 이를 위하여 결정질의 베타-실리콘 카바이드를 증착한 후에 기계적 연마 등의 처리를 해야 한다.

이에 반해, ECRCVD에 의한 실리콘 카바이드의 성막 특성은 마이크로웨이브의 파워 조건에 따라 달라진다.

즉, 마이크로웨이브의 파워가 낮은 조건에서는 비정질의 박막이 성막되고, 높은 조건에서는 비정질 조직내에 미세결정질이 형성된 조직이 얻어진다.

이러한 특성을 이용하여 본 발명에서는 결정질 실리콘 카바이드의 단점을 보완하기 위하여 상기의 ECRCVD 조건에 의해 결정질 실리콘 카바이드와 비정질 실리콘 카바이드로 이루어진 2중층의 멤브레인을 형성함으로써, 비정질 실리콘 카바이드와 결정질 실리콘 카바이드의 장점을 이용하였다.

즉, 엑스-선에 대해 저항성이 강한 결정질 실리콘 카바이드의 장점과 표면조도가 양호하여 가시광 투과도가 큰 비정질 실리콘 카바이드의 장점들을 이용하였다.

[제 1실시예]

도 2는 본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인을 보여주는 구조단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 멤브레인(11)의 하부는 결정질 실리콘 카바이드(11a)로 형성하고, 상부는 비정질 실리콘 카바이드(11b)로 형성한다.

제 1실시예에서는 결정질 실리콘 카바이드(11a) 박막 형성시, ECRCVD의 마이크로웨이브 파워는 약 1000W로 하고 결정질 실리콘 카바이드(11a)의 두께는 약 1μm로 한다.

그리고, 비정질 실리콘 카바이드(11b)박막 형성시에는 ECRCVD의 마이크로웨이브 파워는 약 300W로 하고 비정질 실리콘 카바이드(11b)의 두께는 약 1μm로 한다.

이와 같이 형성된 멤브레인의 표면 조도는 약 3nm이었으며, 가시광 투과도는 도 3과 같았다.

도 3은 본 발명 제 1실시예에 따른 멤브레인의 투과도를 보여주는 그래프로서, A는 ECRCVD의 마이크로웨이브 파워를 약 1000W로 하고 단층의 실리콘 카바이드를 갖는 멤브레인의 투과도이고, B는 본 발명 제 1실시예인 2중층을 갖는 멤브레인의 투과도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, A는 가시광 투과도가 파장 633nm에서 약 60% 이었지만, B는 85% 이상의 양호한 가시광 투과도를 얻을 수 있었다.

[제 2실시예]

제 2실시예에서는 도 2에 도시된 멤브레인의 결정질 박막은 두께 약 1μm의 다결정 베타-실리콘 카바이드로 형성하고, 비정질 박막은 두께 약 1μm의 비정질 실리콘 카바이드로 형성한다.

여기서, 다결정 베타-실리콘 카바이드는 LPCVD로 형성하고, 비정질 실리콘 카바이드는 ECRCVD로 형성한다.

도 4는 본 발명 제 2실시예에 따른 멤브레인 투과도를 보여주는 그래프로서는, C는 LPCVD로 성막된 베타-실리콘 카바이드만을 갖는 멤브레인의 투과도이고, D는 본 발명 제 2실시예인 2중층을 갖는 멤브레인의 투과도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, C는 가시광 투과도가 파장 633nm에서 약 35% 이하 이었지만, D는 50% 이상으로 크게 향상된 가시광 투과도를 얻을 수 있었다.

본 발명에 따른 엑스-선 마스크의 멤브레인 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

결정질 실리콘 카바이드와 비정질 실리콘 카바이드로 이루어진 2중층을 갖는 멤브레인을 형성하여 멤브레인의 표면 조도를 개선함으로써, 가시광 투과도를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 기판 및 흡수체를 갖는 엑스-선 마스크에 있어서,

   상기 기판 및 흡수체 사이에 형성되고, 결정질 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 제 1층;

   상기 제 1층 위에 형성되고, 비정질 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 제 2층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 엑스-선 마스크의 멤브레인.
2. 기판 및 흡수체를 갖는 엑스-선 마스크에 있어서,

   상기 기판 위에 결정질상을 갖는 실리콘 카바이드(SiC)층을 형성하는 스텝;

   상기 결정질상을 갖는 실리콘 카바이드(SiC)층 위에 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드(SiC)층을 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 결정질상 및 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드는 ECRCVD법으로 형성함을 특징으로 하는 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법.
4. 기판 및 흡수체를 갖는 엑스-선 마스크에 있어서,

   상기 기판 위에 다결정질상을 갖는 베타-실리콘 카바이드(β-SiC)층을 형성하는 스텝;

   상기 다결정질상을 갖는 베타-실리콘 카바이드(β-SiC)층 위에 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드(SiC)층을 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 다결정질상을 갖는 베타-실리콘 카바이드층은 LPCVD법으로 형성되고, 상기 비정질상을 갖는 실리콘 카바이드는 ECRCVD법으로 형성함을 특징으로 하는 엑스-선 마스크의 멤브레인 제조방법.