KR20090122114A - 펠리클 및 펠리클의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

과제

고투과성과 기계적, 화학적 안정성이 우수하고, 휨이나 변형이 없으며, 나아가서는 제조 수율이 높고, 비용적으로도 실용적인 EUV 용 펠리클막을 구비한 펠리클을 제공하는 것.

해결 수단

SOI 기판을 사용하여, 실리콘 단결정막으로 이루어지는 펠리클막 (11) 과, 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판 (12) 을 단일 기판으로 형성하는 것과, 베이스 기판 (12) 에는 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되는 개구부를 형성함과 함께, 베이스 기판의 비노광 영역에 보강틀 (12a) 을 형성하는 것으로 하였다. 펠리클막 (11) 과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판 (12) 이 단일 기판으로 형성된 것인 것 (일체화 구조) 및 베이스 기판에 보강틀을 형성함으로써 강도 상승 효과가 얻어진다. 또, 실리콘 단결정막 (11) 의 주면을 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면으로 하였다.

펠리클막, 펠리클, 실리콘 단결정막, 베이스 기판, 포토마스크

Description

펠리클 및 펠리클의 제조 방법{PELLICLE AND METHOD FOR PRODUCING PELLICLE}

본 발명은 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극단 자외광 (EUV : Extreme Ultra Violet) 을 이용한 리소그래피에 적합한 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 고집적화에 따라 리소그래피에 의해 형성되는 패턴은 미세화되어, 현재는 45㎚ 정도의 패턴폭을 갖는 디바이스도 실용화되어 있다. 이러한 세선 패턴은, 종래의 엑시머 노광 기술의 개량 기술인 ArF 액침법이나 2 중 노광법과 같은 수법에 의한 리소그래피에 의해 실현할 수 있다.

그러나, 이러한 엑시머 노광 기술에 기초하는 리소그래피로는 패턴폭이 32㎚ 이하인 더욱 미세화가 요구되는 패터닝에는 대응하기 곤란하여, 이것을 대신하는 새로운 노광 기술로서의 극단 자외광 (EUV : Extreme Ultra Violet) 을 이용한 리소그래피가 주목받고 있다.

13.5㎚ 를 주(主)파장으로 하는 EUV 광을 이용한 노광 기술을 실용화하기 위해서는, 광원은 물론 새로운 레지스트나 펠리클 등의 개발이 불가결하지만, 이들 중 광원이나 레지스트에 대해서는 이미 상당한 진전이 보이는 한편, 펠리클에 관해서는 EUV 용 펠리클을 실현하기 위해 해결해야 할 기술적 과제가 해결되지 않은 채 많이 남아 있다.

EUV 용 펠리클에 형성되는 펠리클막에는 포토마스크 상으로의 이물질의 부착을 방지하는 방진 기능은 물론, EUV 광에 대한 높은 투과성과 화학적 안정성이 요구되는데, 이들 고투과성과 화학적 안정성, 나아가서는 제조 수율이 우수한 실용적인 펠리클막의 재료 개발이라고 하는 과제의 해결은 아직 불가능한 것이 현 상황이다.

13.5㎚ 를 주파장으로 하는 파장대의 광에 대해 투명한 재료는 현재 알려져 있지 않지만, 실리콘은 이 파장대의 광에 대한 투과율이 비교적 높기 때문에, EUV 용 펠리클막 재료로서 실리콘이 주목받고 있다 (예를 들어, Shroff et al. "EUV pellicle Development for Mask Defect Control," Emerging Lithographic Technologies X, Proc of SPIE Vol.6151 615104-1 (2006) : (비특허 문헌 1), 미국 특허 제6,623,893호 명세서 : (특허 문헌 1)).

그러나, 비특허 문헌 1 에서 펠리클막으로서 사용되고 있는 실리콘은 스퍼터 등의 방법에 의해 퇴적된 막이기 때문에, 필연적으로 비정질이 되어, EUV 영역에서의 흡수 계수가 높아져, 투과율은 낮아지지 않을 수 없다.

또, 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 펠리클막도, 그 재료는 실리콘이지만, 이 실리콘막은 CVD 등의 방법에 의해 퇴적되는 것이 전제로 되어 있어, 이 경우의 실리콘막은 비정질 또는 다결정의 막이 되기 때문에, EUV 영역에서의 흡수 계수는 높 아지지 않을 수 없다.

이에 추가하여, 특허 문헌 1 이나 비특허 문헌 1 에 개시되어 있는 펠리클막과 같이, 스퍼터법이나 CVD 법에 의해 성막한 실리콘 결정 중에는 강한 응력이 도입되고 쉽고, 당해 응력에 의해 광학막 특성이 열화되거나 불균일한 것이 되기 쉽다는 문제도 있다.

그래서, 본 발명자들은, 상기 서술한 결점을 해결하여, 고투과성과 화학적 안정성이 우수한 실용적인 EUV 용 펠리클 및 그 제법을 고안하여 특허출원을 하였다 (일본 특허출원 2007-293692호 (미공개)). 그러나, 그 이후의 검토 결과, 상기 특허출원에 관련된 발명 중, (100) 면을 주면으로 하는 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 사용한 경우에는, EUV 펠리클의 광학 특성은 우수하지만, 펠리클 제조 공정에서 실리콘 결정을 박막화할 때에, 박리, 에칭 또는 핸들링 등의 공정에서 실리콘 결정막에 균열이나 결함이 발생되기 쉬워 제조 수율을 저하시킨다는 문제가 있는 것으로 판명되었기 때문에, 더욱 상기 특허출원에 관련된 발명을 개량하여 새롭게 특허출원을 하였다 (일본 특허출원 2008-120664 (미공개)).

그러나, 본 발명자들의 그 이후의 검토에 의하면, 이 개량 발명에서도 여전히 수송시 등의 진동 등으로 인하여 에지 칩핑이 발생되거나, EUV 노광시에 실리콘 단결정막이 광 에너지에 의해 온도가 상승하고, 그 결과, 접착제에 의해 부착시킨 펠리클 프레임은, 그 팽창률차에 의한 열응력을 받아 휨을 발생시키거나, 또는 접착시의 변형이 발생되기 쉽다는 등의 결점이 있는 것으로 판명되었다. 그래서, 본 발명자들은 추가적인 개선을 하기 위해 검토하여, 본 발명에 도달한 것이다.

또한, 본 명세서에서 결정면 및 그 방위를 나타내기 위해 사용한 기호의 의미는, 예를 들어 비특허 문헌 2 의 제 2 장 2.2 항에 기재된 바와 같으며, 당업자에게 일반적으로 사용되고 있는 정도의 것이다.

[특허 문헌 1] 미국 특허 제6,623,893호 명세서

[비특허 문헌 1] Shroff et al. "EUV pellicle Development for Mask Defect Control," Emerging Lithographic Technologies X, Proc of SPIE Vol.6151 615104-1 (2006).

[비특허 문헌 2] 시무라 후미오 저, 「반도체 실리콘 결정 공학」 제 2 장 2.2 항 (마루젠 주식회사) 1993년

[비특허 문헌 3] F. Shimura, "Semiconductor Silicon Crystal Technology" Chapter 3, Academic Press, Inc. (1989)

[비특허 문헌 4] 야마다 이사오 편저 「클러스터 이온빔 기초와 응용」 제 4 장 (닛칸 공업사)

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 고투과성과 기계적, 화학적 안정성이 우수하고, 또한 노광시나 접착시의 휨이나 변형을 해소하여, 제조 수율이 높으며, 비용적으로도 실용적인 EUV 용 펠리클막을 구비한 펠리클을 제공하는 것에 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 펠리클은, 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 펠리클로서, 상기 펠리클막과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판이 단일 기판으로 형성된 것이고, 상기 베이스 기판에는, 그 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되는 개구부가 형성되어 있으며, 상기 베이스 기판의 비노광 영역에 보강틀이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 상기 노광 영역에 창틀 형상으로 형성된 벽부에 의해 둘러싸여 있다.

바람직하게는, 상기 실리콘 단결정막은 13.5㎚ 의 파장의 광에 대한 흡수 계수가 0.005/㎚ 이하이다.

또, 바람직하게는, 상기 실리콘 단결정막의 주면은 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면이다. 예를 들어, 상기 격자면은 {100} 면군에 속하고, 상기 결정면은 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사져 있다. 또, 예를 들어, 상기 격자면은 {111} 면군에 속하고, 상기 결정면은 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사져 있다.

상기 단일 기판에는 SOI 기판, SOQ 기판 또는 SOG 기판을 사용할 수 있다.

본 발명의 펠리클은, 상기 실리콘 단결정막의 적어도 일방의 면에 보호막을 구비하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 상기 보호막은 13.5㎚ 의 파장의 광에 대한 흡수 계수가 0.05/㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또, 상기 보호막은 SiC, SiO₂, Si₃N₄, SiON, Y₂O₃, YN, Mo, Ru 및 Rh 로 이루어지는 군 중 적어도 1 개의 재료로 이루어지는 것인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 펠리클막과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판을 단일 기판으로 형성하는 것으로 하고, 베이스 기판에는 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되는 개구부를 형성함과 함께, 베이스 기판의 비노광 영역에 보강틀을 형성하는 것으로 했기 때문에, 펠리클막과 베이스 기판의 일체화 구조가 얻어지며, 보강틀에 의한 강도 상승을 도모할 수 있게 된다. 또, 실리콘 단결정막의 주면을 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면으로 함으로써, 벽개 (劈開) 내성이나 화학적 안정성이 향상된다.

그 결과, 박리, 연마나 에칭 등의 여러 가지 펠리클 제조시의 기계적, 화학적 처리를 안정적으로 실시할 수 있게 되어, 핸들링이나 수송시에 동반되는 충격 등에서 기인하는 균열, 에지 칩핑이나 보이드 등의 발생도 대폭 저감시킬 수 있다. 요컨대, 고투과성과 기계적, 화학적 안정성이 우수하고, 또한 노광시나 접착시의 휨이나 변형을 해소하여, 제조 수율이 높으며, 비용적으로도 실용적인 EUV 용 펠리클막을 구비한 펠리클을 제공할 수 있게 된다.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 펠리클의 구조에 대하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 펠리클의 구조예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1 의 (A) 는 상면 개략도, 도 1 의 (B) 는 도 1 의 (A) 중의 a-a' 를 따르는 단면 개략도이다. 이 펠리클 (10) 은 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 펠리클로서, 펠리클막 (11) 과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판 (12) 이 단일 기판으로 형성된 것이다. 베이스 기판 (12) 에는 그 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되도록 베이스 기판을 부분적으로 제거하여 형성된 개구부가 형성되고, 베이스 기판 (12) 의 비노광 영역 (외주부) 에 보강틀 (12a) 이 형성되어 있다. 또한, 여기에서 예시한 펠리클에서는, 개구부는 창틀 형상으로 형성된 벽부 (12b) 에 의해 둘러싸여 있다.

실리콘 단결정막 (11) 으로는, 그 면방위가 <100> 이나 <111> 인 것도 사용할 수는 있지만, 바람직하게는 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면인 것이 사용된다. 이러한 실리콘 단결정막은, 예를 들어 결정 방위가 <100> 에서 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사 ({100} 면군에 속하는 격자면으로부터 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사) 진 결정면인 것이나, 결정 방위가 <111> 에서 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사 ({111} 면군에 속하는 격자면으로부 터 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사) 진 결정면인 것이다.

여기에서, 결정 방위가 <111> 인 결정면 ({111} 면) 에는 결정 방위가 [111], [11-1], [1-11], [-111], [1-1-1], [-11-1], [-1-11], [-1-1-1] 의 8 개의 결정면이 포함되는데, 이들 중 어느 결정면이어도 된다. 마찬가지로, <110> 방향에는 [110], [-110], [-1-10], [1-10], [011], [0-11], [0-1-1], [01-1], [-101], [101], [-10-1], [10-1] 의 12 개의 방향이 포함된다. 「<111> 에서 <110> 방향으로 3 ∼ 5°어긋나 있다」고 하는 경우, 결정 방위가 [111] 인 경우에는, 예를 들어 [-110] 방향으로 3 ∼ 5°어긋나 있는 것이 된다.

펠리클막 (11) 이 되는 실리콘 단결정막은 간접 천이형 반도체막이기 때문에, EUV 광에서의 흡수 계수는 다른 물질보다 상대적으로 낮아 펠리클막에 적합하다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 실리콘 단결정막의 흡수 계수 등의 광학 특성에 관해서는 그 주면의 결정 방위에 따른 우열은 거의 인정되지 않지만, 기계적 특성, 화학적 특성, 또는 수율 등의 제조 비용면에서 유의 (有意) 한 결정 방위 의존성이 인정된다는 것을 알 수 있었다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명자들은 (100) 면을 주면으로 하는 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 사용한, 고투과성과 화학적 안정성이 우수한 실용적인 EUV 용 펠리클 및 그 제법, 나아가서는 그 기계적인 결점을 개선하기 위해, 주면이 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면인 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 이용하는 방법을 고안하여 특허출원하였는데, 휨이나 변형 등의 면에서 아직 완전히 만족시킨 것이 얻어지지 않았다.

또한, 주면의 결정 방위가 <100>, <111> 등인 실리콘 단결정은 기계적, 화학적으로 비교적 안정적이고, 전기적 성능도 높고, 가공성이 우수하고, 반도체용으로는 균형이 맞춰져 있으며, 양적으로 많이 생산되고 있기 때문에 비용도 저렴하다는 이점이 있지만, 펠리클 제조 공정에서 실리콘 결정을 박막화할 때에, 박리, 에칭 또는 핸들링 등의 공정에서 실리콘 결정막에 균열이나 결함이 발생되기 쉽다. 또, <110> 이나 <511> 과 같은 결정 방위의 실리콘 단결정 기판은 제조량이 적어 경제적으로 불리하기 때문에, 실제적이라고는 할 수 없다.

이러한 구성의 펠리클에서는 박리, 연마나 에칭 등의 여러 가지 펠리클 제조시의 기계적, 화학적인 처리를 안정적으로 실시할 수 있게 되어, 휨 또는 변형 등이나 핸들링에 따른 충격 등에서 기인하는 균열이나 보이드 등의 발생을 대폭 저감시킬 수 있다.

이것은 펠리클막 (11) 과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판 (12) 이 단일 기판으로 형성된 것 (일체화 구조) 및 베이스 기판에 보강틀을 형성한 것에 따른 강도 상승 효과에 추가하여, {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사 (3°오프 내지 5°오프) 진 결정면을 주면으로 하는 실리콘 단결정은, 예를 들어 <100> 방위의 실리콘 단결정보다 유효 본드 밀도나 영률이 40 ∼ 50% 정도 높기 때문에, 벽개가 일어나기 어려워 균열이 발생되기 어려운 것, 또 내불산성 등의 화학적 내성이 높아 에치 피트나 보이드가 발생되기 어려운 것 등에 의한 것으로 생각된다 (예를 들어, 비특허 문헌 3 참조).

그런데, 펠리클막 재료로서, 실리콘 단결정과 같은 저흡수 계수의 재료가 요 구되는 것은 가능한 한 EUV 광을 투과시키면서도, 어느 정도의 막강도도 갖게 할 필요가 있기 때문이다. 구체적으로는, 예를 들어 20 ∼ 150㎚ 정도 두께의 펠리클막으로서, EUV 광의 투과율 (13.5㎚ 의 파장의 광의 투과율) 을 50% 이상으로 하기 위해서이다.

펠리클막의 흡수 계수를 α (㎚^-1), 막두께를 x (㎚) 로 하면, 펠리클막을 투과한 광의 강도 (I) 는, 입사광의 강도를 I₀ 으로 하여, 다음 식으로 주어진다.

I = I₀θ^-αx (1)

따라서, EUV 광의 투과율을 50% 이상으로 하기 위해 필요한 펠리클막의 두께 (x) 는 대략 0.693/α 가 되고, 흡수 계수 (α) 가 0.005/㎚ 이하이면, 140㎚ 두께의 펠리클막에서도 50% 의 EUV 투과율을 확보할 수 있다. 실리콘 단결정은 이것에 합치되는 최적의 물질이다. 이러한 펠리클막은, 예를 들어 후술하는 수법에 의해, SOI 기판 (여기에서, 「SOI 기판」은 SOQ 기판이나 SOG 기판을 포함하는 용어로서 사용하고 있다) 을 박막화하여 얻어진 SOI 막으로 제조하는 것이 바람직하다.

도 2 는 본 발명의 펠리클의 제 2 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도로서, 이 도면에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 펠리클 (10) 은, 펠리클막 (11) 인 실리콘 단결정막의 적어도 일방의 주면에 보호막 (16) 을 형성하여 실리콘 결정면을 피 복하도록 해도 된다. 이러한 보호막은 고출력 광원으로부터의 광에 의한 실리콘 단결정막 표면의 산화를 방지하는 등의 역할을 담당하는 것으로서, 예를 들어 SiC, SiO₂, Si₃N₄, SiON, Y₂O₃, YN 등의 세라믹스의 막이나, Mo, Ru, Rh 등의 금속막 등을 예시할 수 있으며, 이들의 조합에 의해 얻어지는 재료로 이루어지는 막으로 하거나, 복수의 막을 적층시킨 양태의 막으로 할 수도 있다.

보호막의 형성법에 특별한 제한은 없으며, 공지된 CVD 법, 스퍼터법, 전자빔 증착법 등에 의한 성막이 가능한데, 가스 클러스터ㆍ이온빔 (GCIB) 증착법에 의하면, 이론 밀도에 가까운 고밀도의 치밀한 보호막을 형성할 수 있으며, 얇은 막이라 하더라도 높은 내산화성을 얻는 것을 기대할 수 있다 (비특허 문헌 4 : 야마다이사오 편저 「클러스터 이온빔 기초와 응용」제 4 장 닛칸 공업사). 따라서, 펠리클로서의 투과율을 그다지 저하시키지 않는 보호막의 형성법으로는 GCIB 증착법이 바람직하다.

보호막은 비교적 얇게 형성하기 용이하기 때문에, 그 흡수 계수는 펠리클막만큼 낮은 것일 필요는 없지만, 13.5㎚ 의 파장의 광에 대한 흡수 계수를 0.05/㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보호막을 형성한 경우에는, 당해 보호막과 펠리클막을 투과하는 EUV 광의 투과율이 50% 이상이 되도록 쌍방의 두께 등이 설계되게 된다.

베이스 기판만으로는 펠리클의 높이가 부족한 경우에는, 실리콘 단결정 등으로 추가로 펠리클 프레임을 베이스 기판의 외주부에 접합시켜도 된다. 실리콘 단결정은 순도가 높고 또한 기계적 강도도 확보할 수 있으며, 게다가 펠리클 프레임으로 했을 때의 발진 (發塵) 도 억제할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 투과막 (펠리클막 및 보호막) 이 오염되거나 균열이 생기거나 한 경우에는 당해 투과막을 교체하여 부착할 필요가 있다. 이 때문에, 투과막의 탈착ㆍ장착을 용이하게 실시할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 펠리클 프레임과 베이스 기판의 접합은 일반적인 접착제나 땜납을 이용한 고정 방법에 의하는 것으로 하지 말고, 탈착ㆍ장착이 가능한 점착제, 자석, 정전 척 또는 후크 등의 기계적인 고정 방법에 의하는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 기계적인 고정 부재는 EUV 광의 조사에 의해 열화되기 어려운 것으로 하거나, 또는 EUV 광으로부터 차폐되도록 형성되는 것이 바람직하다.

펠리클을 포토마스크에 부착시키는 작업은, 통상은 상압 하에서 행해지는데, EUV 노광은 진공 하에서 행해진다. 이 때문에, 펠리클 프레임에는 압력 조정 기구를 형성해 두는 것이 바람직하다. 이러한 압력 조정 기구는, 기체의 유출입시에 이물질이 혼입되지 않는 구조인 것일 필요가 있다. 따라서, 압력 조정 기구에 ULPA 와 같은 매우 미세한 이물질도 포획할 수 있는 필터를 형성해 두는 것이 바람직하다. 그러한 필터는 투과막이 불균일한 압력차 때문에 크게 신축되거나 또는 파손되거나 하지 않는 면적인 것으로 하는 것이 중요하다.

(실시예 1)

도 3 은 본 발명의 펠리클 제조 방법의 프로세스예를 설명하기 위한 도면이다. 광의의 SOI 기판이 SOQ (Silicon 0n Quartz) 기판 및 SOG (Silicon 0n Glass) 기판인 경우의 지지 기판 (베이스 기판) 은 각각 석영 기판 및 유리 기판이다. 또, 협의의 SOI (Silicon On Insulator) 기판의 지지 기판은, 실리콘 기판 표면 상에 산화막이 형성되어 있는 기판이다. 도 3 에는 협의의 SOI 기판을 사용한 예가 나타나 있으며, 지지 기판 (베이스 기판 ; 12) 의 일방의 주면에 산화막 (13) 을 통하여 실리콘 단결정막 (11) 이 형성되어 있다 (도 3 의 (A)).

상기 서술한 이유에 의해, 실리콘 단결정막 (11) 은, {111} 면군에 속하는 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면을 주면으로 하는 막으로서, 이 실리콘 단결정막 (11) 이 펠리클막이 된다. 또한, 이 실리콘 단결정막 (11) 은 EUV 광의 흡수 계수가 대략 0.0015㎚^-1 이고, 막두께 70㎚ 정도인 막이다.

여기에서, SOI 기판의 지지 기판이 되는 실리콘 기판 (12) 은, 예를 들어 CZ 법 (초크랄스키법) 에 의해 육성된 일반적으로 시판되고 있는 단결정 실리콘 기판이다. 이 단결정 실리콘 기판 (12) 의 표면에 열 산화 등의 방법에 의해 미리 산화막 (13) 이 100㎚ 정도 형성되고, 그 위에 결정 방위 <111> 에서 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사진 결정면을 주면으로 하는 단결정의 실리콘 결정막 (11) 이 SOI 층으로서 형성되어 있다.

이러한 SOI 기판 (SOQ 기판이나 SOG 기판에서도 동일) 으로서 단변 122㎜ 와 장변 149㎜ 의 직사각형 기판을 준비하고, 지지 기판 (베이스 기판 ; 12) 의 이면측 (도면에서는 상면측) 으로부터, 지지 기판의 부분적 제거에 따라 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 비노광 영역의 지지 기판부 (최외주 에지 부분) 에 보강틀 이 되는 벽부 (폭 5㎜) 를 형성함과 함께, 또 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역이 되는 부분에서의 개구비가 70% 가 되는 창틀이 되도록 실리콘벽을 형성하여 개구부를 형성하고 (도 3 의 (B)), 또한 노출된 산화막 (13) 을 제거하였다 (도 3 의 (C)).

구체적으로는, 먼저 지지 기판 (12) 인 실리콘 기판을 100㎛ 정도까지 연삭, 연마로 스폿 페이싱을 실시한 후, 최외주를 폭 5㎜ 남겨 보강틀로 하고, 노광부의 얇게 한 실리콘 부분을 KOH 에천트로 개구비가 70% 가 되도록 창틀 형상으로 에칭하여 산화막 (13) 을 노출시키고, 그 후에 HF 에 의해 산화막 (13) 을 제거하였다.

계속해서, 보강틀 (12a) 에 실리콘 단결정제 펠리클 프레임 (14) 을 5㎛ 의 금박 (도시 생략) 을 사이에 두고 450℃ 에서 접합시키고, 이 펠리클 프레임 (14) 에 ULPA 필터 (15) 를 장착하였다 (도 3 의 (D)). 또한, 이 펠리클 프레임 (14) 은 높이 7㎜ 이고, 두께 2㎜ 이며, 측면에는 ULPA 필터 장착용의 복수의 개구부가 형성되어 있으며, 이면의 최외주에는 폭 1㎜, 깊이 2㎜ 의 홈이 형성되어 있다.

사용하는 기판이 SOQ 기판이나 SOG 기판인 경우에는, 상기 서술한 바와 동일한 순서로 지지 기판 (12) 을 이면으로부터 연마하여 100㎛ 정도까지 얇게 스폿 페이싱한 후에, 남은 SiO₂ 부분을 HF 에 의해 제거하여 실리콘 단결정막만으로서 펠리클막 (11) 으로 할 수 있다.

마지막으로, 펠리클 프레임 (14) 의 이면 최외주부에 형성된 홈에 실리콘 점 착제를 주입하여 펠리클 (10) 로서 완성시켰다. 또한, 이 홈은 노광광으로부터 실리콘 점착제를 차폐시키기 위한 것이다.

상기 서술한 바와 같이, SOI 기판 (SOQ 기판, SOG 기판, 협의의 SOI 기판) 을 사용하여, 펠리클막과 그 펠리클막을 지지하는 베이스 기판을 단일 기판으로 형성하는 것으로 하고, 베이스 기판에는 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되는 개구부를 형성함과 함께, 베이스 기판의 비노광 영역에 보강틀을 형성하는 것으로 하면, 펠리클막과 베이스 기판의 일체화 구조가 얻어져, 보강틀에 의한 강도 상승을 도모할 수 있게 된다.

또, 실리콘 단결정막의 주면을 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면으로 함으로써, 벽개 내성이나 화학적 안정성이 향상된다.

그 결과, 박리, 연마나 에칭 등의 여러 가지 펠리클 제조시의 기계적, 화학적인 처리를 안정적으로 행할 수 있게 되어, 핸들링이나 수송시에 동반되는 충격 등에서 기인하는 균열, 에지 칩핑이나 보이드 등의 발생도 대폭 저감시킬 수 있다. 요컨대, 고투과성과 기계적, 화학적 안정성이 우수하고, 또한 노광시나 접착시의 휨이나 변형을 해소하여, 제조 수율이 높으며, 비용적으로도 실용적인 EUV 용 펠리클막을 구비한 펠리클을 제공할 수 있게 된다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 실리콘 단결정막인 펠리클막 (11) 의 적어도 일방의 면에 보호막을 형성하거나, 미리 실리콘 단결정막에 보호막이 형성된 기판을 사용해도 된다.

(실시예 2)

실시예 1 에서 설명한 바와 마찬가지로, SOI 기판의 지지 기판 (베이스 기판) 인 실리콘 기판 (12) 을 150㎛ 정도까지 연삭, 연마로 스폿 페이싱, 최외주를 폭 5㎜ 남겨 보강틀로 하고, 노광부를 얇게 한 실리콘 부분을 KOH 에천트로 개구비가 75% 가 되도록 창틀 형상으로 에칭하여 산화막 (13) 을 노출시키고, 그 후에 HF 에 의해 산화막 (13) 도 제거하여 실리콘 단결정막 (11) 만으로서 펠리클막으로 하였다.

실리콘 단결정막의 결정 방위는 <111> 에서 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사져 있는 (3°오프 내지 5°오프) 방위면을 주면으로 하는 것을 사용하였다. 그 후, 이것을 펠리클 프레임 (14) 에 접합시켰다. 또한, 본 실시예의 실리콘 단결정막의 펠리클막 (11) 의 두께는 20㎚ 이다. 그리고, 이 펠리클막 (11) 의 표면과 이면 각각에 수 ㎚ 두께의 SiC 박막을 가스 클러스터ㆍ이온빔 증착법으로 증착시켜 실리콘 단결정막의 펠리클막 (11) 을 피복하였다.

실시예 1 및 실시예 2 에서 얻어진 펠리클은 모두 EUV 광의 투과율이 50% 이상이고, EUV 노광시의 스루풋도 실용적 레벨이며, 이물질에 의한 디바이스의 수율 저하는 전혀 관찰되지 않은 것이 확인되었다.

상기 서술한 실시예에서는, 펠리클막이, 결정 방위가 <111> 에서 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사 ({111} 면군에 속하는 격자면으로부터 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사) 진 결정면을 주면으로 하는 단결정 실리콘막인 경우에 대하여 설명했는데, 실리콘 단결정막의 주면은 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격자면으로부 터 3 ∼ 5°경사진 결정면이면 되고, 예를 들어 결정 방위가 <100> 에서 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사 ({100} 면군에 속하는 격자면으로부터 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사) 진 결정면을 주면으로 하는 단결정 실리콘막을 펠리클막으로 해도 된다.

또, 도 4 에 예시한 바와 같이, 상기 서술한 스폿 페이싱의 양태에는 여러 가지의 것이 있을 수 있다. 예를 들어, 노광 영역뿐만 아니라 비노광 영역 (의 일부) 에도 스폿 페이싱을 행하는 양태 (도 4 의 (A)), 또는 노광 영역에만 스폿 페이싱을 행하는 양태 (도 4 의 (B)), 또는 노광 영역 및 비노광 영역 어느 쪽도 스폿 페이싱을 행하지 않는 양태 (도 4 의 (C)) 등이다.

산업상 이용 가능성

본 발명은 고투과성과 기계적, 화학적 안정성이 우수하고, 휨이나 변형이 없으며, 나아가서는 제조 수율이 높고, 비용적으로도 실용적인 EUV 용 펠리클막을 구비한 펠리클을 제공한다.

도 1 은 본 발명의 펠리클의 제 1 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도.

도 2 는 본 발명의 펠리클의 제 2 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도.

도 3 은 본 발명의 펠리클 제조 방법의 프로세스예를 설명하기 위한 도면.

도 4 는 스폿 페이싱의 양태를 예시하기 위한 도면.

*부호의 설명*

11 : 실리콘 단결정막 12 : 지지 기판 (베이스 기판)

12a : 보강틀 12b : 창틀 형상으로 형성된 벽부

13 : 산화막 14 : 펠리클 프레임

15 : ULPA 필터 16 : 보호막

Claims (14)

1. 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 펠리클로서,

   상기 펠리클막과 상기 펠리클막을 지지하는 베이스 기판이 단일 기판으로 형성된 것이고,

   상기 베이스 기판에는, 상기 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되는 개구부가 형성되어 있으며, 상기 베이스 기판의 비노광 영역에 보강틀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개구부는 상기 노광 영역에 창틀 형상으로 형성된 벽부에 의해 둘러싸여 있는, 펠리클.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 실리콘 단결정막은 13.5㎚ 의 파장의 광에 대한 흡수 계수가 0.005/㎚ 이하인, 펠리클.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 실리콘 단결정막의 주면은 {100} 면군 및 {111} 면군에 속하는 어느 격 자면으로부터 3 ∼ 5°경사진 결정면인 것을 특징으로 하는 펠리클.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 격자면은 {100} 면군에 속하고, 상기 결정면은 <111> 방향으로 3 ∼ 5°경사져 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 격자면은 {111} 면군에 속하고, 상기 결정면은 <110> 방향으로 3 ∼ 5°경사져 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단일 기판은 SOI 기판, SOQ 기판 또는 SOG 기판인, 펠리클.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 실리콘 단결정막의 적어도 일방의 면에 보호막을 구비하고 있는, 펠리클.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 보호막은 13.5㎚ 의 파장의 광에 대한 흡수 계수가 0.05/㎚ 이하인, 펠리클.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 보호막은 SiC, SiO₂, Si₃N₄, SiON, Y₂O₃, YN, Mo, Ru 및 Rh 로 이루어지는 군 중 적어도 1 개의 재료로 이루어지는 것인, 펠리클.
11. 베이스 기판 상에 실리콘 단결정막을 갖는 단일 기판으로부터 상기 실리콘 단결정막으로 이루어지는 펠리클막 및 상기 펠리클막을 지지하는 베이스 기판을 구비한 펠리클을 제조하는 방법으로서,

    상기 베이스 기판의 부분적 제거에 의해 상기 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 비노광 영역의 베이스 기판부에 보강틀이 되는 벽부를 형성하는 공정과,

    상기 펠리클을 포토마스크에 사용했을 때의 노광 영역의 베이스 기판부에, 상기 노광 영역에서 차지하는 비율 (개구비) 이 60% 이상이 되도록 개구부를 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 실리콘 단결정막의 적어도 일방의 면에 보호막을 형성하는 공정을 추가로 구비하고 있는, 펠리클의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보호막의 형성이 SiC, SiO₂, Si₃N₄, SiON, Y₂O₃, YN, Mo, Ru 및 Rh 로 이루어지는 군 중 적어도 1 개의 재료로 이루어지는 막을 피막함으로써 실행되는, 펠리클의 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 보호막의 피막 방법이 가스 클러스터ㆍ이온빔 증착법인, 펠리클의 제조 방법.

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