KR20120013931A - 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법 - Google Patents

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요시히로 쿠보타
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 리소그래피용 펠리클은 단결정 실리콘의 펠리클막(10)을 구비하고 있으며 상기 펠리클막(10)은 외측 테두리부(20a)와 상기 외측 테두리부(20a) 의 내측 영역에 다공부(메시 구조)(20b)를 가지는 지지부재(20)에 의해 지지되고 있다. 또한 펠리클막(10) 표면의 산화를 방지하기 위하여 단결정 실리콘막이 외부에 노출되어지는 부분을 피복하는 산화방지막(30a, 30b)이 형성되어 있다. 지지부재(20)는 SOI 기판의 핸들기판을 가공함에 의해 얻어지며, 단결정 실리콘의 펠리클막(10)은 SOI 기판의 SOI층으로부터 얻어진다. 펠리클막(10)은 지지부재(20)와 견고하게 결합되어 있으므로 기계적인 강도를 충분히 확보할 수가 있다.

Description

리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법{PELLICLE FOR LITHOGRAPHY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 리소그래피용 펠리클 및 그 제조 방법에 관하여 더욱 자세하게는 극단 자외광(EUV광)에 대한 높은 투과성을 가지고 또한 화학적으로 안정한 재료인 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 고집적화 및 미세화는 해마다 가속되어 오고 있으며, 현재에서는 선폭이 45㎚ 정도의 패터닝도 실용화되어지고 있다. 이와 같은 미세한 패터닝에 대해서는 종래의 엑시머 노광 기술의 개량에 의해, 즉 ArF 액침 노광기술이나 이중 노광기술 등의 방법을 통해서도 대응 가능하다고 되어지고 있다.
그러나, 차세대에 예정되어 있는 더욱 미세화한 선폭 32㎚ 이하의 패터닝은 이제는 엑시머 레이저를 이용한 노광 기술로는 대응이 어렵게 되어, 엑시머 레이저에 비해 더 짧은 파장의 광인 주파장 13.5㎚인 극단 자외(EUV : Extreme Ultra Violet) 광을 사용하는 EUV 노광 기술이 가장 유력시 되고 있다.
이 EUV 노광 기술의 실용화를 위해서는 광원, 레지스터 및 포토마스크 상으로의 이물질의 부착을 방지하기 위한 방진용 펠리클 등의 각 요소 기술에 있어서의 기술적 과제의 해결이 필수적이다. 이러한 요소 기술 중 광원과 레지스터에 대해서는 현상에 있어서 이미 상당한 발전을 보이고 있다. 한편, 반도체 디바이스 등의 제조 수율을 좌우하는 방진용 펠리클에 대해서는 현상에 있어서도 각종의 미해결한 과제가 남아 있으며 EUV 노광 기술의 실용화에 큰 장애로 되고 있다.
EUV 노광에 사용되는 펠리클이 안고있는 해결되지 않은 기술적 과제는 구체적으로는 (1) EUV광에 대한 높은 투과성을 가지고 또한 화학적으로 안정한 재료의 개발, (2) 초박막으로 될 수 밖에 없는 투과막(펠리클막)을 이완없이 일정한 장력하에 보호지지하는 구성으로 할 것, (3) 상압 하에서 포토마스크에 부착한 후 진공 하에서의 사용을 가능하게 하는 것 등이다. 이러한 미해결 과제 중에서도 특히 상기 (1)의 문제는 심각하며 EUV광의 투과율이 높고 게다가 산화 등에 의한 경시변화가 없는 화학적으로 안정한 투과막의 재료개발에는 아직 목표가 서 있지 않은 것이 실제 사정이다.
종래의 펠리클막에 사용되어 온 재료(주로 유기재료)는 EUV광의 파장대에서는 투명성을 가지고 있지 않아 EUV광을 투과하지 않는 것에 더하여 광조사에 의해 분해되거나 열화되거나 하는 문제가 있다. EUV광의 파장대에 있어서 완전한 투명성을 나타내는 재료는 현재로서는 알려져 있지 않지만 비교적 투명성이 높은 재료로서 실리콘이 주목되고 있으며 문헌 등에서도 소개되고 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) (문헌1)이나 Livinson et al., United States Patent US6,623,893 B1, "PELLICLE FOR USE IN EUV LITHOGRAPHIY AND METHOD OF MAKING SUCH A PELLICLE" (문헌2)를 참조하시기를 바란다.
그러나, 상기 문헌1에 보고되어 있는 EUV 노광용 펠리클에 사용되는 실리콘은 스퍼터링 등의 방법으로 퇴적된 실리콘막이며 필연적으로 비정질의 막이 되어 버리기 때문에 EUV 파장대의 빛의 흡수율(흡수 계수)이 높아지게 된다.
또한, 상기 문헌2에 보고되어 있는 EUV 노광용 펠리클에 사용되는 실리콘은 CVD법 등으로 퇴적된 막인 것이 전제되어 있으며 이 경우에도 실리콘막은 비정질막 혹은 다결정막이 되어 EUV 파장대의 빛의 흡수율(흡수 계수)이 높아지게 된다.
더욱이, 펠리클막으로서 프레임에 부착된 상태의 실리콘막에는 약간의 인장 응력이 가해지고 있는 것이 바람직하지만, 응력이 지나치게 가해지면 파손될 수도 있기 때문에 실리콘막을 부착할 때의 온도는 실온 혹은 실온보다 약간 높은 정도가 바람직하다. 그런데 위에서 언급한 바와 같이 기존 방법의 실리콘막에는 해당 퇴적과정(스퍼터링 공정이나 CVD공정 등)에서 이미 강한 응력이 도입되어 버린다.
또한, 이러한 실리콘막은 단결정 실리콘막이 아니기 때문에, 막 안에 포함된 비정질 부분이나 입계가 원인이 되어 EUV광의 흡수율(흡수 계수)을 높이고 투과율을 저하시키게 된다. 더우기 화학적으로도 불안정하며 간단하게 산화되기 쉽기 때문에 시간이 지나면서 EUV광에 대한 투과율이 저하되어 버려, 실용에서는 버틸 수 없는 막이었다.
본 발명은 위에서 언급한 문제에 비추어 이루어진 것으로서, 그 목적하는 바는 극단 자외광(EUV광)에 대한 높은 투과성을 가지고 또한 화학적으로 안정한 재료인 실리콘 단결정 막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 리소그래피용 펠리클은 외측 테두리부와 상기 외측 테두리부의 내측 영역의 다공부를 가지는 지지부재와, 상기 다공부에 의해 지지되어진 단결정 실리콘의 펠리클막을 구비하고 있다.
상기 리소그래피용 펠리클은 상기 펠리클막의 표면을 피복하는 산화 방지막을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 산화 방지막은, 예를 들어 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rh 군 중의 1종 이상의 재료로 이루어져 있다.
상기 리소그래피용 펠리클은 상기 지지부재의 테두리부에 기체를 투과하는 필터가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지부재는 실리콘 결정으로 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 외측 테두리부와 이 외측 테두리부의 내측 영역의 다공부를 가지는 지지부재와, 상기 다공부에 의해 지지되어진 단결정 실리콘의 펠리클막을 구비한 리소그래피용 펠리클의 제조 방법으로서, 핸들기판의 표면상에 절연층을 사이에 두고 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 SOI 기판의 상기 핸들기판을 부분적으로 제거하여 상기 외측 테두리부와 상기 다공부를 형성하는 지지부재 형성공정을 구비하고 있다.
상기 핸들기판의 부분적인 제거는 실리콘 DRIE(Silicon Deep Reactive Ion Etching)법에 따라 드라이 에칭하여 실행할 수 있다.
상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정 후에 상기 다공부에 노출되어진 절연층 부분을 제거하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 핸들기판의 뒷면에서부터 연마하여 해당 핸들기판을 400㎛ 이하로 박판화하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 보강 기판을 마련하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 보호막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
상기 보호막 형성공정은 산화 규소막(SiOx), 질화 규소막(SiNx), 산질화 규소막(SiOxNy) 중 어느 하나의 막을 퇴적함으로써 실행되는 것이 바람직하다.
상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 산화 방지막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 지지부재 형성공정 후에 상기 다공부에 노출되어진 단결정 실리콘층 부분에 산화 방지막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
상기 산화 방지막의 형성은 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rh 군 중의 적어도 1종의 재료로 이루어진 막을 퇴적함으로써 실행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화물 방지막의 퇴적은 이온빔 원용 증착법 또는 원용 가스ㆍ클러스터ㆍ이온빔 (GCIB) 증착법에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
더우기, 상기 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 상기 외측 테두리부에 기체를 투과하는 필터를 마련하는 공정을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 리소그래피용 펠리클은 외측 테두리부와 상기 외측 테두리부 내측 영역의 다공부를 가지는 지지부재와, 상기 다공부에 의해 지지 되어진 단결정 실리콘의 펠리클막을 구비하고 있는 구성으로 했기 때문에 극단 자외광(EUV광)에 대한 높은 투과성을 가지며 또한 화학적으로 안정한 재료인 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 리소그래피용 펠리클의 제조 방법은 핸들기판의 표면상에 절연층을 사이에 두고 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 SOI 기판의 상기 핸들기판을 부분적으로 제거하여 상기 외측 테두리부와 상기 다공부를 형성하여 지지부재를 형성하고, 상기 다공부에 의해 지지되어진 상기 단결정 실리콘층을 펠리클막으로서 이용하기로 했기 때문에 극단 자외광(EUV광)에 대한 높은 투과성을 가지고 또한 화학적으로 안정한 재료인 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 13.5㎚ 근방 파장의 빛에 대한 단결정 실리콘막의 흡수 계수를 비정질 실리콘막의 흡수 계수와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 리소그래피용 펠리클 구조를 예시하여 나타내는 하면도이다.
도 2b는 도 2a 가운데에 나타낸 A-A에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 리소그래피용 펠리클의 상기 메시 구조부를 확대하여 나타내는 광학 현미경 사진이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 리소그래피용 펠리클 제조 방법의 제 1 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 리소그래피용 펠리클 제조 방법의 제 2 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리소그래피용 펠리클 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.
위에서 언급한 바와 같이, 실리콘은 EUV광의 파장대에 있어서 비교적 투명성이 높은 재료이기는 하지만 기존에 보고되는 EUV 노광용 펠리클용의 실리콘막은 스퍼터링법이나 CVD 법에 의해 형성된 것이므로 비정질이나 다결정의 막이 되어 버려, EUV 파장대의 빛의 흡수율(흡수 계수)이 높아지게 되는 등의 문제가 있다. 그래서 본 발명자들은 단결정 실리콘막을 펠리클막으로서 사용하는 검토를 거듭하여 본 발명을 이루게 되었다.
도 1은 13.5㎚ 근방 파장의 빛에 대한 단결정 실리콘막의 흡수 계수를 비정질 실리콘막의 흡수 계수와 비교하여 나타내는 도이다. 이 도에서 나타낸 바와 같이 단결정 실리콘막은 그 흡수 계수가 비정질 실리콘막의 흡수 계수와 비교하여 약 40% 정도이며, EUV 파장대의 빛에 대한 투과성이 높고 펠리클막으로서의 우수한 특성을 가지고 있다. 또한, 도 1에 나타낸 흡수 계수에 대해서는, 예를 들어 Edward D. Palik, ed., "Handbook of Optical Constants of Solids," Academic Press, Orlando (1985) (문헌3)를 참조하시기 바란다.
본 발명자들은 단결정 실리콘막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클을 실현하기 위해서, 단결정 실리콘층을 SOI층으로서 구비하는 SOI 기판을 사용하기로 하여, 해당 단결정 실리콘층을 펠리클막으로 함과 동시에 상기 SOI 기판의 베이스기판(핸들기판)을 가공하여 펠리클막의 지지부재를 형성하는 방법에 대해 검토를 거듭했다. 이러한 방법으로 얻어지는 펠리클에는 EUV 파장대의 빛에 대한 투과성이 높다는 장점뿐만 아니라, 기존의 것과 같이 펠리클막과 이를 지탱하는 프레임을 별도로 형성한 후 펠리클막을 프레임에 펼쳐 설치한다는 수고를 덜어준다는 이점도 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 리소그래피용 펠리클의 구조를 예시하여 나타내는 도이며, 도 2a는 하면도, 도 2b는 도 2a 가운데에 나타낸 A-A에 따른 단면도이다. 이들 도에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 리소그래피용 펠리클은 단결정 실리콘의 펠리클막(10)을 구비하고 있으며 상기 펠리클막(10)은 외측 테두리부(20a)와 해당 외측 테두리부(20a)의 내측 영역의 다공부(20b)(메시 구조)를 가지는 지지부재(20)에 의해 지지되고 있다.
이 예에서는 펠리클막(10) 표면의 산화를 방지하기 위하여 단결정 실리콘막이 외부로 노출되는 부분을 피복하는 산화 방지막(30a, 30b)가 형성되어 있다. 또한, 도 가운데 부호 40으로 나타낸 것은 SOI 기판의 절연체층(BOX층)이었던 부분이다. 또한, 도 중 부호 50a, 50b로 나타낸 것은 지지부재(20)의 테두리부(20a)에 마련된 필터이며 해당 필터를 기체가 투과하는 것으로 펠리클 사용시의 내부 압력 조절을 가능하게 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 리소그래피용 펠리클의 상기 메시 구조부를 확대하여 나타낸 광학 현미경 사진이다. 도 중 「M」으로 나타낸 부분은 지지부재의 메시 구조부이며, 「P」로 나타낸 부분은 메시 구조부의 구멍부에서 들여다 보이는 단결정 실리콘의 펠리클막 부분이다. 이 예에서는 지지부재의 외측 테두리부의 내측 영역에는 직경이 약 200㎛의 거의 6각형 모양의 구멍부가 다수 형성되어 있으며, 구멍부와 구멍부의 간격은 대략 20㎛이다. 이들 구멍부로부터는 단결정 실리콘 펠리클막 부분을 관찰할 수 있으며, 노광시의 빛은 해당 부분으로부터 포토마스크(레티클)로 조사되게 된다.
이후의 설명에 있어서 SOI 기판의 핸들기판은 실리콘 기판이라는 것으로 설명하지만 다른 기판(예를 들어, 유리 기판이나 석영 기판)이라도 좋다.
위에서 언급한 구성을 가지는 펠리클을 제작하기 위한 SOI 기판으로서는, 예를 들어 CZ법으로 결정 육성된 단결정 실리콘 웨이퍼끼리 산화막을 사이에 두고 서로 부착해서 제작된 SOI 기판을 사용할 수가 있다.
이러한 SOI 기판은, 예를 들면 다음과 같은 순서로 얻을 수 있다. 우선 제 1 단결정 실리콘 기판의 표면(맞붙인 면)에 열산화 등의 방법으로 미리 산화막을 형성해 놓고, 이 단결정 실리콘 기판의 표면에 수소 이온을 주입하여 표면 근방의 소정의 깊이(평균 이온 주입 깊이 L)에 균일한 이온 주입층을 형성하며, 또한 플라즈마 처리 등에 의해 표면 활성화를 도모한다. 다음으로 표면 활성화를 실시한 제 1 단결정 실리콘 기판과 제 2 단결정 실리콘 기판을 밀착시켜서 맞붙여, 위에서 언급한 이온 주입 층을 이용하여 제 1 단결정 실리콘 기판에서 실리콘층을 기계적으로 박리한다. 이러한 순서에 의해 제 2 단결정 실리콘 기판 위에 실리콘층(SOI 층)을 가지는 SOI 기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 리소그래피용 펠리클이 구비하는 지지부재의 외측 테두리부의 내측 영역에 다공부(메시 구조)를 마련하는 이유는 EUV용 펠리클 단결정 실리콘의 펠리클막 두께는 수십 ㎚~ 수백 ㎚ 정도로 얇게 할 수밖에 없으며, 해당 얇은 펠리클막을 펠리클 프레임(외측 테두리부)만으로 안정적이고 또한 기계적 강도도 담보한 상태로 담지하는 것은 매우 곤란하기 때문이다.
위에서 언급한 문헌1에서는 메시 구조를 금속으로 제작하고, 비정질 실리콘 펠리클막을 유기물을 접착제로 이용하여 상기 메시 구조에 접착하는 방법이 채용되고 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 펠리클막 전면을 균일하면서도 고정밀하게 메시 구조에 밀착시키는 것은 곤란하다. 또한 펠리클을 진공하에서 사용할 때 발생하는 접착제 기인의 유기물 오염도 우려된다. 게다가 펠리클막의 응력 조정은 매우 어렵다.
이러한 문제를 감안하여, 본 발명에서는 SOI 기판의 핸들기판을 지지부재로서 가공한다는 방법을 선택하기로 하고 있다. 즉, 핸들기판을 원하는 두께가 될 때까지 뒷면으로부터 연삭ㆍ연마 등을 하며, 또한 핸들기판을 부분적으로 제거하여 구멍부를 형성하여 메시 구조로 한다. 이러한 핸들기판의 부분적인 제거에는, 예를 들어 MEMS 등에서 널리 사용되고 있는 실리콘 DRIE(Silicon Deep Reactive Ion Etching)법에 의한 드라이 에칭을 이용할 수가 있다.
이러한 드라이 에칭을 실시한 경우에는 실리콘 산화막 등의 절연체층(BOX층)에서 에칭이 정지하기(또는 에칭 속도가 매우 느리게 됨) 때문에 펠리클막으로서 이용하게 될 단결정 실리콘층(SOI층)이 에칭되어 버리는 일이 없다. 또한, 단결정 실리콘 펠리클막은 지지부재와 견고하게 결합하고 있기 때문에, 충분한 기계적 강도도 확보할 수 있다. 게다가 접착제를 사용하지 않기 때문에 유기물 등의 잔존에 의한 오염도 회피된다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 실시형태와 같이 산화 방지막을 형성하면 고출력의 광원을 사용하여 노광할 때에 요구되는 높은 내산화성을 얻을 수 있다. 이러한 산화 방지막은, 예를 들어 Mo, Ru, Rh 등의 내산화성 금속, 혹은 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN 등의 무기물, 또는 이들 군 중의 1종 이상의 재료로 이루어지는 막을 단결정 실리콘 층의 표면에 형성함으로써 얻을 수 있다.
또한, 산화 방지막의 형성은 CVD법, 스퍼터링 법, 전자빔 증착법 등의 방법에 의해서도 가능하지만, 이온빔 원용 증착법 이나 원용 가스ㆍ클러스터ㆍ이온빔(GCIB) 증착법에 의하면 이론밀도에 가까운 고밀도의 치밀한 막을 형성할 수가 있어, 산화 방지막을 얇게 하더라도 높은 내산화성을 얻을 수가 있기 때문에 높은 투과율을 손상시키지는 않다. 이 점에 대해서는, 예를 들어 L . Dong et al. Journal of Applied physics, vol.84, No.9, pp.5261 - 5269, 1998 (문헌4)이나 야마다 이사오 편저 「클러스터 이온빔 기초 및 응용」제4장 닛칸고교(문헌5) 등을 참조하시기 바란다.
또한, 통상 펠리클은 진공 하에서 사용되기 때문에 내부의 압력조정이 필요하게 되지만, 이러한 압력조정의 기구에는 기체의 유출입시에 있어서 이물질 혼입을 방지할 수 있다는 것이 요구된다. 이러한 기구로서는 매우 미세한 이물질도 포획할 수 있는 ULPA와 같은 필터나 금속 필터가 적합하다. 또한, 이러한 필터는 펠리클막이 불균일한 압력차로 인해 신축하거나 파손되지 않을 정도의 면적으로 하는 것이 중요하다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 리소그래피용 펠리클 제조 방법의 제 1 예를 설명하기 위한 도이다. 먼저, SOI 기판을 준비한다(도 4a). 이 SOI 기판은 핸들기판(20) 위에 실리콘 산화막의 BOX층(40)을 사이에 두고 단결정 실리콘의 SOI층(10)이 마련되어 있다.
통상 8인치(200㎜) 기판의 경우 그 두께는 700㎛ 정도있기 때문에 원하는 두께(예를 들어, 400㎛ 이하)까지 연삭ㆍ연마 등으로 핸들기판측을 얇게 해 놓아도 좋다. 이것은 지지부재의 높이가 필요 이상으로 높으면 후의 에칭 공정에 있어서 부담이 가기 때문이다. 또 핸들기판측을 미리 얇게 해 두면 에칭 공정에 필요한 시간을 단축할 수도 있다.
다음으로, 필요에 따라 단결정 실리콘의 SOI층(10) 위에 산화 방지막(30a)을 형성한다(도 4b). 또한 필요에 따라 SOI층(10)이 마련되어 있는 면[여기서는 산화 방지막(30a)의 위]에 SOI층(10)을 보호하기 위한 보호막(60)을 마련해도 좋다(도 4c). 이러한 보호막으로서는, 예를 들어 산화 규소막(SiOx), 질화 규소막(SiNx), 산질화 규소막(SiOxNy)을 예시할 수가 있다.
이어서, 핸들기판(뒷면)에 메시 구조를 형성하기 위한 에칭 마스크(70)를 형성하고(도 4d), 이 에칭 마스크(70)에 의해 피복되어 있지 않은 영역이 다공부가 되도록 드라이 에칭하여 메시 구조를 형성한다.
그리고, 에칭 마스크(70) 및 SOI층 측에 설치한 보호막(60)을 제거함과 동시에 다공부에 의해 노출되어 있는 부분의 절연층인 BOX층(40)을 제거하여 단결정 실리콘의 펠리클막을 가지는 리소그래피용 펠리클을 얻는다(도 4f). 덧붙여, 다공부에 의해 노출하게 된 부분의 SOI층(10)의 산화를 방지하기 위해 산화 방지막(30b)을 마련해도 좋다. 또 도 4g에 나타내는 것처럼 보호지지부재의 외측 테두리부(20a)에는 기체를 투과하는 필터(50a, 50b)가 마련된다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 2 예를 설명기 위한 도면이다. 위에서 언급한 제 1 예와의 차이점은 SOI 기판의 기계적 강도를 보완하기 위해 지지부재의 형성공정에 앞서 SOI 기판의 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 보강 기판(80)을 마련하는 공정(도 5d)을 구비하고 있다는 점이다.
이것은 핸들기판을 얇게 할 경우(예를 들면 200㎛ 이하)에는 SOI 기판이 자립하지 못하고 휘어져 버리기 때문에 기계적 강도를 보완함으로써 이러한 단점을 회피하기 위해서이다. 또한 보강 기판(80)은 잠정적으로 기계적 강도를 부여하며, 최종적으로는 제거되는 것이기(도 5g) 때문에, 그 재질에 특별한 제한은 없다.
다음은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 실시예에 대해 설명한다.
[실시예1]
직경 200㎜, 두께 725㎛의 실리콘기판 (핸들기판) 위에 COP 등의 결정 결함이 매우 낮은 밀도의 실리콘 단결정(Nearly Perfect Crystal : NPC)의 두께 300㎚의 SOI층이 500㎚ 막두께의 실리콘 열산화막을 사이에 두고 부착되어 있는 SOI 기판을 사용했다. 이 SOI 기판의 핸들기판을 연삭 및 연마에 의해 300㎛까지 박화한 후, 리소그래피에 의해 핸들기판 측에 에칭 마스크를 패터닝하고, 메시 구조를 DRIE에 의해 만들고, 마지막으로 HF 처리하여 구멍부에 노출되어 있는 실리콘 열산화막(BOX층)을 제거하여 펠리클을 완성시켰다. 이 펠리클에는 단결정 실리콘의 펠리클막의 파손은 관찰되지 않았다.
[실시예2]
실시예1과 같이 직경 200㎜, 두께 725㎛의 실리콘기판(핸들기판) 위에 COP 등의 결정 결함이 매우 낮은 밀도의 실리콘 단결정(Nearly Perfect Crystal : NPC)의 두께 300㎚ SOI층이, 500㎚ 막두께의 실리콘 열산화막을 사이에 두고 부착되어 있는 SOI 기판을 사용했다. 이 SOI 기판을 TEMPAX 유리제의 보강 기판에 맞붙인 후 핸들기판을 연삭ㆍ연마로 100㎛까지 박화한 후, 리소그래피에 의해 핸들기판 측에 에칭 마스크를 패터닝하고, 메시 구조를 DRIE에 의해 만들고, 마지막으로 HF 처리하여 구멍부에 노출되어 있는 실리콘 열산화막(BOX층)을 제거함과 동시에 보강 기판을 박리하여 펠리클을 완성시켰다. 이 펠리클에는 단결정 실리콘의 펠리클막의 파손은 관찰되지 않았다.
[비교예1]
직경 200㎜, 두께 725㎛의 실리콘 기판(핸들기판) 위에 COP 등의 결정 결함이 매우 낮은 밀도의 실리콘 단결정(Nearly Perfect Crystal : NPC)의 두께 100㎚의 SOI층이 500㎚ 막두께의 실리콘 열산화막을 사이에 두고 부착되어 있는 SOI 기판을 사용한 것 이외에는 상술한 실시예2와 같은 순서에 의해 펠리클을 완성시켰다. 이 펠리클에서는 사용한 SOI 기판 단결정 실리콘층의 두께가 100㎚로 얇기 때문에 펠리클막의 일부에 파손이 관찰되었다.
[실시예3]
비교예1과 같이 직경 200㎜, 두께 725㎛의 실리콘 기판(핸들기판) 위에 COP 등의 결정 결함이 매우 낮은 밀도의 실리콘 단결정(Nearly Perfect Crystal : NPC)의 두께 100㎚ SOI층이, 500㎚ 막두께의 실리콘 열산화막을 사이에 두고 부착되어 있는 SOI 기판을 사용했다. 이 SOI 기판의 SOI층 위에 보호막이 되는 산화막을 PECVD법으로 3㎛ 퇴적시킨 후, 이 보호막을 TEMPAX 유리제의 보강 기판에 맞붙였다.
이어서, 핸들기판을 연삭 및 연마에 의해 100㎛까지 박화한 후, 리소그래피에 의해 핸들기판 측에 에칭 마스크를 패터닝하고, 메시 구조를 DRIE에 의해 만들고, 마지막으로 HF처리하여 구멍부에 노출되어 있는 실리콘 열산화막(BOX층)을 제거함과 동시에 보강 기판을 박리하고, 또한 보호막을 HF처리에 의해 제거하여 펠리클을 완성시켰다. 이 펠리클에서는 단결정 실리콘의 펠리클막의 파손은 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 얻은 펠리클의 메시 구조부를 확대하여 나타낸 광학 현미경 사진이 도 3이다. 이 사진처럼 단결정 실리콘의 펠리클막에는 휨도 없고 고품질의 펠리클막이 얻어진다.
<상업상의 이용 가능성>
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 의하면 극단 자외광(EU광)에 대한 높은 투과성을 가지며 또한 화학적으로 안정한 재료인 실리콘 단결정막을 펠리클막으로서 구비한 리소그래피용 펠리클 및 그 제조 방법이 제공된다.

Claims (17)

  1. 외측 테두리부와 해당 외측 테두리부의 내측 영역의 다공부를 가지는 지지부재와, 상기 다공부에 의해 지지된 단결정 실리콘의 펠리클막을 구비하고 있고, 또한 상기 펠리클막의 표면을 피복하는 산화 방지막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 산화 방지막은 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rh 군 중의 적어도 1종의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 지지부재의 테두리부에 기체를 투과하는 필터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
  4. 제 1 항에 있어서
    상기 지지부재는 실리콘 결정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
  5. 외측 테두리부와 해당 외측 테두리부의 내측 영역의 다공부를 가지는 지지부재와, 상기 다공부에 의해 지지된 단결정 실리콘의 펠리클막을 구비한 리소그래피용 펠리클의 제조 방법으로서,
    핸들기판의 표면상에 절연층을 사이에 두고 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 SOI 기판의 상기 핸들기판을 부분적으로 제거하여 상기 외측 테두리부와 상기 다공부를 형성하는 지지부재 형성공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서
    상기 핸들기판의 부분적 제거를, 실리콘 DRIE(Silicon Deep Reactive Ion Etching)법에 의해 드라이 에칭하여 실행하는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정 후에, 상기 다공부에 노출된 절연층 부분을 제거하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정에 앞서, 상기 핸들기판의 뒷면에서부터 연마하여 해당 핸들기판을 400㎛ 이하로 박판화하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 보강 기판을 설치하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 보호막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서
    상기 보호막 형성공정은 산화 규소막(SiOx), 질화 규소막(SiNx), 산질화 규소막(SiOxNy) 중 어느 하나의 막을 퇴적함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  12. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정에 앞서 상기 단결정 실리콘층이 마련되어 있는 면에 산화 방지막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서
    상기 산화 방지막의 형성은 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rh 군 중의 적어도 1종의 재료로 이루어진 막을 퇴적함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  14. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 지지부재 형성공정 후에, 상기 다공부에 노출된 단결정 실리콘층 부분에 산화 방지막을 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서
    상기 산화 방지막의 형성은 SiOx(x = 2를 포함), SixNy(x : y = 3:4를 포함), SiON, SiC, Y2O3, YN, Mo, Ru, Rh 군 중의 적어도 1종의 재료로 이루어진 막을 퇴적함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서
    상기 산화 방지막의 퇴적은 이온빔 원용 증착법 또는 원용 가스ㆍ클러스터ㆍ이온빔(GCIB) 증착법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
  17. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서
    상기 외측 테두리부에 기체를 투과하는 필터를 마련하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클의 제조 방법.
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