KR20210036770A - 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
극자외선 리소그래피용 펠리클은 펠리클 프레임 상에 형성된 중심층을 구비하며, 중심층은 제 1 층과 제 2 층을 구비한다. 제 1 층은 실리콘으로 구성된다. 제 2 층은 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 또는 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물로 구성된다. 펠리클의 광학적 특성 손실을 최소화하면서 펠리클의 기계적, 열적, 화학적 안정성을 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극자외선 노광 광에 대하여 85% 이상 투과율 및 1% 이하 반사율을 만족하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photo-lithography)라고 불리는 노광(Exposure) 기술의 발달은 반도체 집적 회로의 고집적화(High integration)를 가능하게 하였다. 웨이퍼 위에 보다 미세한 회로 패턴을 형성하려면 분해능 이라고도 불리는 노광 장비의 해상력(resolution)이 높아져야 한다. 해상력의 한계를 넘어서는 미세 패턴을 전사한다면, 빛의 회절(diffraction)과 산란(scattering)으로 인한 빛 간섭이 발생하여 원래의 마스크 패턴과는 다른 왜곡된 상이 전사되는 문제가 발생한다.
현재 상용화된 노광 공정은 193㎚의 ArF 파장을 이용하는 노광 장비로 전사 공정을 진행하여 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하고 있으나, 50㎚ 이하의 미세 패턴 형성에 대해서는 빛의 회절과 산란으로 인한 한계를 보이고 있어 공기보다 굴절률이 큰 액상 매체를 이용한 액침 노광기술(Immersion lithography), 노광 공정을 두 번 시행하는 이중 노광기술(Double lithography), 빛의 위상을 180˚ 반전시켜 인접하는 투과광과 소멸간섭을 발생시키도록 하는 위상전이기술(Phase shift technology), 빛의 간섭 및 회절 효과에 의하여 설계 패턴 크기보다 작아지거나 끝부분이 라운드 되는 현상을 보정하는 광학위상보정(Optical phase correction) 등 다양한 방법들이 개발되고 있다.
그러나, 상기 ArF 파장을 이용하는 노광 기술로는 더욱 미세화된 32㎚ 이하의 회로 선폭을 구현하기 어려울 뿐 아니라, 생산 비용이 증가하고 공정 복합성이 증가 할 수 밖에 없다. 이로 인하여 193㎚의 파장에 비하여 매우 단파장인 13.5㎚ 파장을 주 노광 파장으로 사용하는 극자외선(Extreme Ultra-Violet, 이하 EUV 라고 함)광을 사용하는 EUV 리소그래피 기술이 차세대 공정으로 주목을 받고 있다.
한편, 리소그래피 공정은 패터닝을 위한 원판으로서 포토마스크(Photomask)가 사용되고, 포토마스크 상의 패턴이 웨이퍼(Wafer)에 전사되는데, 만약, 포토마스크 상에 파티클(Particle)이나 이물질 등의 불순물이 부착되어 있으면 이 불순물로 인해 노광 광이 흡수되거나 반사되어 전사된 패턴이 손상될 수 있으며, 이에 따라 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하를 초래할 수 있다.
이에 따라, 포토마스크 표면에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 포토마스크에 펠리클(Pellicle)을 부착하는 방법이 사용되고 있다. 펠리클은 포토마스크 표면 상부에 배치되며, 펠리클 상에 불순물이 부착되더라도, 포토리소그래피 공정 시 초점은 포토마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 불순물은 초점이 맞지 않아 웨이퍼 표면에 전사되지 않는다. 최근에는, 회로 선폭의 미세화에 따라 패턴 손상에 영향을 미칠 수 있는 불순물의 크기 또한 줄어 들었기 때문에, 포토마스크 보호를 위한 펠리클의 역할이 더욱 중요해지고 있다.
본 발명은 펠리클의 광학적 특성 손실을 최소화하면서 펠리클의 기계적, 열적, 화학적 안정성을 개선할 수 있는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달숭하기 위한 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은, 펠리클 프레임 상에 형성된 중심층을 구비하며, 상기 중심층은: 실리콘으로 구성되는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되며, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 경원소는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 어느 하나 이상이다.
상기 금속은 Mo 및 Ru 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 제 2 층은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제 2 층은 상기 제 1 층의 양면에 각각 형성될 수 있다.
상기 제 2 층은 상기 제 1 층의 상면에만 형성될 수 있으며, 이때 상기 제 1 층은 단결정 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 중심층의 상면 및 하면 중 적어도 하나 이상에는, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 캡핑층이 형성된다.
상기 캡핑층은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 중심층과 상기 캡핑층 사이의 계면, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 계면, 또는 복수의 상기 캡핑층들 사이의 계면에 계면층이 형성되거나, 상기 캡핑층 중 다층 박막 구조의 최외곽층의 표면에 표면층이 형성될 수 있다.
상기 중심층은 EUV 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 1% 이하의 반사율을 가진다.
상기 중심층은 100nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 중심층과 상기 캡핑층에 의해 형성되는 복수의 층은 노광광의 입사 방향을 따라 하기 재질의 순서로 적층된 층구조 중 어느 하나를 가질 수 있다.
SiCxOy/MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
RuSix/SiNx/Si/SiCxOy;
RuSiXCYOZ/Si/SiNx;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ;
SiNx/Si/RuSiXCYOZ;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ;
RuSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/RuSiXCYOZ
한편, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판 상에 식각저지층을 형성하는 단계; 상기 식각저지층 상에 중심층을 형성하는 단계; 상기 중심층 상부에 식각보호층을 형성하고 상기 기판의 하부에 식각 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 식각 마스크층 패턴을 이용하여 상기 기판의 하부와 상기 식각저지층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 상기 식각보호층을 제거하는 단계;를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다. 여기에서 상기 중심층은, 실리콘으로 구성되는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되며, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층;을 포함하여 구성된다.
본 발명의 제조방법은, 상기 중심층의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 형성 전에 형성될 수도 있고, 상기 식각보호층의 제거 후에 형성될 수도 있다.
상기 중심층 하부의 상기 캡핑층은, 상기 중심층의 형성 전에 형성될 수도 있고, 상기 펠리클 프레임의 형성 후에 형성될 수도 있다.
상기 중심층 또는 상기 캡핑층은, 실리콘/금속=0.05~20 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 화합물(O, C, N 중 하나 이상)/실리콘=0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 20~600℃ 의 온도 범위에서 스퍼터링을 함으로써 형성된다.
본 발명의 제조방법은, 상기 캡핑층을 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, Si 기판층, 절연층, 및 실리콘층이 순차 적층된 구조의 SOI 기판을 이용하여 제작되어, 상기 Si 기판층을 펠리클 프레임으로 사용하고 상기 실리콘층을 중심층의 제 1 층으로 사용하고 상기 절연층을 식각저지층으로 사용하는 펠리클의 제조 방법으로서, 상기 중심층의 상기 제 1 층 상에, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층을 형성하는 단계; 상기 제 2 층의 상부에 식각보호층을 형성하고 상기 Si 기판층의 하부에 식각 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 식각 마스크층 패턴을 이용하여 상기 Si 기판층의 하부를 식각하여 상기 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 상기 식각보호층을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제조방법은, 상기 중심층의 상부 및 또는 하부 중 적어도 하나 이상에 캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 형성 전에 형성될 수도 있고, 상기 식각보호층의 제거 후에 형성될 수도 있고, 상기 펠리클 프레임의 형성 후에 형성될 수도 있다.
상기 중심층 또는 상기 캡핑층은, 금속:실리콘=1:0.1~3 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 실리콘:화합물(O, C, N 중 하나 이상)=1:0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 스퍼터링을 함으로써 형성된다.
본 발명의 제조방법은, 상기 캡핑층을 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 펠리클의 광학적 특성 손실이 최소화되면서 기계적, 열적, 화학적 안정성이 개선되고, 극자외선 노광 광에 대하여 85% 이상 투과율 및 1% 이하 반사율을 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 4 내지 8 은 도 1 및 2 에 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 4 내지 8 은 도 1 및 2 에 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은 EUV 노광 광이 투과되는 중심층(10)을 구비하며, 중심층(10)은 제 1 층(11) 및 제 2 층(12)을 포함하여 구성된다.
제 1 층(11)은 단결정, 다결정 또는 비정질의 실리콘으로 형성된다. 실리콘 재질은 투과율이 높으나 기계적 강도, 열적 특성, 및 화학적 안정성이 낮다.
제 2 층(12)은 EUV 노광 광에 대해 높은 투과율을 유지하면서도 기계적 강도, 열적 특성, 및 화학적 안정성이 우수한 물질로 구성된다. 이를 위하여 제 2 층(12)은 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성된다. 실리콘 화합물을 구성하기 위한 경원소는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 어느 하나 이상일 수 있다. 금속 실리사이드를 구성하기 위한 금속은 원소 주기율표 상의 원자번호 80 이하의 전이금속으로서, Mo 및 Ru 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제 2 층(12)은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
중심층(10)은 EUV 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 1% 이하의 반사율을 가지며, 이를 위해 중심층(10)을 구성하는 각 층(11, 12)의 두께는 다양한 조합을 가질 수 있다. 중심층(10)은 100nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 도 1 에는 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은 중심층(10)을 지지하는 역할을 하며 또한 펠리클 제작완료 시 핸들링 및 이송을 용이하게 하는 역할을 수행하는 펠리클 프레임을 포함한다. 펠리클 프레임은 건식/습식 식각공정이 가능한 물질로 형성되며, 예를 들어 석영, SOI 기판 또는 실리콘 웨이퍼를 식각공정이나 미세가공기술을 이용하여 형성할 수 있다. 이하, 후술되는 본 발명의 실시예에 따른 펠리클은 펠리클 프레임에 대한 특별한 언급이 없더라도 펠리클 프레임을 포함한다.
제 2 층(12)은 제 1 층(11)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 제 1 층(11)의 상면에만 형성되거나 제 1 층(11)의 하면에만 형성될 수도 있다.
제 2 층(12)이 제 1 층(11)의 상면에만 형성되는 경우에는 제 1 층(11)은 단결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 단결정 실리콘은 다결정이나 비정질 실리콘에 비해 광 투과율이 높으므로 제 1 층(11)은 단결정 실리콘으로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나 단결정 실리콘은 다른 층 위에 증착 등을 통해 성막하기가 어렵다. 따라서, 만약 제 2 층(12)이 제 1 층(11)의 하부에 배치되는 경우에는 제 2 층(12) 형성 후에 제 1 층(11)을 단결정 실리콘으로 성막하기가 어렵게 된다. 그러나, 예컨대 실리콘 기판층, 절연층, 및 실리콘층을 구비한 SOI(Silicon-on-Insulator) 기판을 이용하여 단결정 실리콘으로 제 1 층(11)을 형성할 수 있다. 즉, SOI 기판의 최상층인 실리콘층을 제 1 층(11)으로 사용하고 제 1 층(11)의 상부에 제 2 층(12)을 성막한다면, 제 1 층(11)이 단결정 실리콘으로 제작될 수 있다. 따라서 SOI 기판을 이용할 경우 제 1 층(11)이 단결정 실리콘 재질로 제작되어 투과율이 매우 우수한 펠리클이 얻어질 수 있다. SOI 기판을 이용하여 본 발명을 구현하는 구체적인 방법에 대해서는 후술한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
본 실시예의 펠리클은 중심층(10)과 캡핑층(20)을 가지며, 중심층(10)의 구조는 도 1 의 실시예에서와 동일하다. 캡핑층(20)은 중심층(10)의 상면과 하면에 각각 구비되어 있다. 캡핑층(20)은 중심층(10)의 상면과 하면 중 어느 하나에만 구비되도록 할 수도 있다.
캡핑층(20)은 극자외선 리소그래피 환경에서 일어나는 화학적 반응으로부터 중심층(10)을 보호하고, 중심층(10)의 기계적 강도를 강화하며, 열방사를 통하여 중심층(10)의 열적 안정성을 높이는 역할을 한다. 이를 위해, 캡핑층(20)은 수소(H) 라디칼 및 산소(O)와의 반응성이 낮고 화학적으로 안정하면서 기계적으로 우수한 물질들로 구성된다.
캡핑층(20)의 구성 물질로는 중심층(10)의 제 2 층(12)의 구성 물질과 동일한 물질이 채용될 수 있다. 즉, 캡핑층(20)은 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 실리콘 화합물을 구성하기 위한 경원소는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 어느 하나 이상일 수 있다. 금속 실리사이드를 구성하기 위한 금속은 원소 주기율표 상의 원자번호 80 이하의 전이금속으로, Mo 및 Ru 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 캡핑층(20)은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
캡핑층(20)은 15nm 이하의 두께, 바람직하게는 10nm 이하의 두께를 가지며, 중심층(10)의 기계적 강도 및 광학적 특성을 고려하여 다양한 두께로 형성할 수 있다. 캡핑층(20)은 EUV 노광 광에 대하여 반사율을 최대로 감소시키는 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하나 이상의 층에서 반사한 극자외선 노광 광과 상쇄간섭 일으키는 광학두께로 형성할 수 있다.
최종 펠리클이 EUV 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 1% 이하의 반사율을 가지기 위하여 중심층(110)을 구성하는 각 층(11, 12) 및 캡핑층(20)의 두께는 다양한 조합을 가질 수 있다.
각 캡핑층(20)은 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 다층 구조인 경우 각 층은 그 조성물이 서로 상이하거나 조성물의 비율이 서로 상이하도록 구성된다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
본 실시예의 펠리클은 중심층(10), 캡핑층(20), 계면층(30), 및 표면층(40)을 가지며, 중심층(10)과 캡핑층(20)의 구성은 도 2 의 실시예에서와 동일하다. 또한 본 실시예에서는 캡핑층(20)이 중심층(10)의 상부와 하부에 각각 두 개씩 구비되어 있다.
계면층(30)은 중심층(10)과 캡핑층(20) 사이, 중심층(10)의 제 1 층(11)과 제 2 층(12)의 사이, 및 각 캡핑층(20)들의 사이에 형성된다. 표면층(40)은 캡핑층(20) 중에서 다층 박막 구조의 최외곽의 층의 표면에 형성된다. 계면층(30)과 표면층(40)은 각 층을 성막하는 과정에서 자연스럽게 형성될 수 있고, 또는 인위적인 형성 공정을 통해 형성될 수 있다. 계면층(130)과 표면층(40)은 인접한 층을 구성하는 물질과 조성이 상이하거나 조성비가 상이한 물질로 형성될 수 있다. 계면층(30)과 표면층(40)의 조성은 두께 방향의 위치에 따라 선형 또는 비선형적으로 변화할 수 있고, 평면 방향의 위치에 따라 상이할 수 있으며, 또한 이 둘이 혼합된 형태일 수 있다.
예를 들어, 인접하는 두 층이 Si 층과 금속 실리사이드 층인 경우, Si 층과 금속 실리사이드 층의 계면에서는 두께 방향으로 금속실리사이드 층의 조성이 차이날 수 있으며, 이 차이가 나는 부분이 계면층(30)을 구성할 수 있다. 다른 예로서, 인접하는 두 층이 Si 층과 MoSiX 층인 경우, 계면층(30)은 Si 층과 인접한 위치에서는 MoSiX (X = 0.9) 조성으로 형성되고 MoSiX 층과 인접한 위치에서는 MoSiX (X = 1.1) 조성으로 형성될 수 있으며, 또는 그 반대의 조성으로 형성될 수 있다.
계면층(130)의 형성에 대하여 위 예시한 구조 외에도, 계면에서는 계면을 이루는 인접 층들의 물질에 따라 다양한 조성의 계면층(30)이 존재할 수 있다. 즉, 각 층간 계면에 하나 이상의 층이 존재하고 계면에 존재하는 층의 물질 또는 조성이 계면을 형성하는 인접한 두 층을 구성하는 물질들의 조합으로 형성된다면, 이는 계면층(30)의 범주에 포함될 수 있다.
또한, 표면에 하나 이상의 층이 존재하고 표면에 구비된 층의 조성이 최외각층을 구성하는 물질과 산소(O) 및 또는 탄소(C)의 조합으로 형성된다면, 이는 표면층(40)의 범주에 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들 중에서, 상술한 바와 같은 층들 구조에 따라 구체적으로 구현한 다층막의 구성예는 하기와 같다. 하기 층 구조는, 중심층(제 1 층 및 제 2 층 포함)과 하나 이상의 캡핑층에 의해 형성되는 복수의 적층된 층에 대해 노광광의 입사 방향을 따라 순서대로 그 재질을 기재한 것이다.
SiCxOy/MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
RuSix/SiNx/Si/SiCxOy;
RuSiXCYOZ/Si/SiNx;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ;
SiNx/Si/RuSiXCYOZ;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ;
RuSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/RuSiXCYOZ
도 4 내지 8 은 도 1 및 2 에 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 4 를 참조하면, 실리콘 기판(50) 상에 식각저지층(60) 및 중심층(10)을 순차적으로 형성한다. 식각저지층(60)은 예컨대 실리콘 산화막 재질의 층일 수 있다.
도 5 를 참조하면, 실리콘 기판(50)의 하부 식각 시 중심층(10)을 식각으로부터 보호하기 위한 식각보호층(70)을 중심층(10) 상면에 형성하고, 실리콘 기판(50)의 하면에 식각 마스크층 패턴(80)을 형성한다. 식각 마스크층 패턴(80)은 한 면 식각용 지그(One side etching jig)를 이용하거나, 건식 또는 습식 식각을 통하여 형성할 수 있다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 식각 마스크층 패턴(80)을 식각 마스크로 하여, 노출된 실리콘 기판(50)의 하부를 KOH, TMAH 등을 이용한 습식 식각 공정으로 식각하여 지지층 패턴(50a)을 형성하고, 이어서 식각저지층(60)을 식각하여 식각저지층 패턴(60a)을 형성함으로써 중심층(10)의 하부를 노출시킨다. 지지층 패턴(50a)과 식각저지층 패턴(60a)은 중심층(10)을 지지하는 펠리클 프레임(90)을 구성한다.
이후, 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 상부의 식각보호층(70), 하부의 식각 마스크층 패턴(80)을 제거하여, 도 7 과 같은 구조의 펠리클을 얻는다. 도 7 의 펠리클은 도 1 에 도시된 본 발명의 제 1 실시예의 구조에 해당된다.
도 7 의 상태에서, 노출된 중심층(10)의 상면과 하면에 캡핑층(30)을 형성함으로써 도 8 과 같은 구조의 펠리클을 얻는다. 도 8 의 펠리클은 도 2 에 도시된 본 발명의 제 2 실시예의 구조에 해당된다. 필요에 따라, 캡핑층(30)은 중심층(10)의 상면이나 하면 중 어느 하나에만 형성할 수도 있다.
한편, 상술한 식각저지층(60), 중심층(10), 캡핑층(20), 식각보호층(70), 식각 마스크층 패턴(80)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering)을 포함하는 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition: PVD), 원자층증착법(Atomic layer deposition, ALD), 열산화법(Thermal Oxidation), 후열처리 (Annealing) 등의 방법을 통하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 이들 층은 해당 층을 구성하는 물질의 조성과 일치하는 스퍼터링 타겟(Target)을 이용하거나, 실리콘/금속=0.05~20 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 화합물(O, C, N 중 하나 이상)/실리콘=0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 20~600℃ 의 온도 범위에서 스퍼터링(Sputtering)을 함으로써 형성될 수 있다. 또한, 각 층은, 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도로 열처리될 수 있다.
한편, 상기한 제조과정의 실시예에서, 캡핑층(30)은 위 도시된 바와는 다른 순서로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 실시예에서는 중심층(10) 상부의 캡핑층(30)이 식각보호층(70)의 제거 후에 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 상부의 캡핑층(30)은 식각보호층(70)의 형성 전에 형성될 수도 있다. 또한 상기 실시예에서 중심층(10) 하부의 캡핑층(30)은 펠리클 프레임(90)의 형성 후에 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 하부의 캡핑층(30)은 중심층(10)의 형성 전에 형성될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 펠리클은 SOI 기판을 이용하여 제작될 수 있으며, SOI 기판으로 제작되는 경우에는 중심층(10)의 제 1 층(11)이 단결정 실리콘으로 제작 가능하여 투과율이 더욱 향상될 수 있다.
SOI 기판은 하부의 Si 기판층 위에 SiO2 재질의 절연층과 실리콘층이 순차 형성되어 있는 상태로 제작되는 기판이다. 본 발명에서는 SOI 기판의 Si 기판층, 절연층, 및 실리콘층이 최종 제작된 펠리클에서 지지층 패턴(50a), 식각저지층 패턴(60a), 및 중심층(10)의 제 1 층(11)으로 각각 사용된다. 따라서, SOI 기판은 도 5 의 구조에서 실리콘 기판(50), 식각저지층(60), 및 중심층(10)의 제 1 층(11)이 이미 형성되어 있는 상태가 된다.
이러한 상태에서 SOI 기판의 상부에 중심층(10)의 제 2 층(12)을 추가 형성함으로써 도 4 와 같은 구조가 얻어진다. 이후의 공정은 전술한 도 5 내지 8 의 공정과 동일하며, 반복 기재는 생략되고 본 실시예의 방법에서 원용된다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 구조를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 구조는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 구조로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구조가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 중심층
11 : 제 1 층
12 : 제 2 층 20 : 캡핑층
30 : 계면층 50 : 실리콘 기판
50a : 지지층 패턴 60 : 식각저지층
60a : 식각저지층 패턴 70 : 식각보호층
80 : 식각 마스크층 패턴 90 : 펠리클 프레임
12 : 제 2 층 20 : 캡핑층
30 : 계면층 50 : 실리콘 기판
50a : 지지층 패턴 60 : 식각저지층
60a : 식각저지층 패턴 70 : 식각보호층
80 : 식각 마스크층 패턴 90 : 펠리클 프레임
Claims (28)
- 펠리클 프레임 상에 형성된 중심층을 구비하는 극자외선 리소그래피용 펠리클에 있어서,
상기 중심층은:
실리콘으로 구성되는 제 1 층; 및
상기 제 1 층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되며, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경원소는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속은 Mo 및 Ru 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 층은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 층은 상기 제 1 층의 양면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 층은 상기 제 1 층의 상면에만 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 층은 단결정 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층의 상면 및 하면 중 적어도 하나 이상에 형성되며, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 캡핑층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 8 항에 있어서,
상기 캡핑층은, SiNX (X = 0.5~2), SiCX (X = 0.1~2), SiCXO2-X (X = 0~2), MSiX (M : 금속, X = 0.3~4), MoSiXCYOZ (X = 0.5~4, Y=0~2, Z=0~2) 및 RuSiXCYOZ (X = 0~3, Y=0~2, Z=0~2) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 8 항에 있어서,
상기 중심층과 상기 캡핑층 사이의 계면, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 계면, 또는 복수의 상기 캡핑층들 사이의 계면에 계면층이 형성되거나,
상기 캡핑층 중 다층 박막 구조의 최외곽층의 표면에 표면층이 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층은 EUV 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 1% 이하의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 11 항에 있어서,
상기 중심층은 100nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 8 항에 있어서,
상기 중심층과 상기 캡핑층에 의해 형성되는 복수의 층은 노광광의 입사 방향을 따라 하기 재질의 순서로 적층된 층구조 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클:
SiCxOy/MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
MoSiXCYOZ/SiNx/Si/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiNx;
RuSix/SiNx/Si/SiCxOy;
RuSiXCYOZ/Si/SiNx;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
SiNx/Si/MoSiXCYOZ;
SiNx/Si/RuSiXCYOZ;
SiCxOy/MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ/SiCxOy;
MoSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/MoSiXCYOZ;
RuSiXCYOZ/Si/SiCxOy;
SiCxOy/Si/RuSiXCYOZ
- 기판 상에 식각저지층을 형성하는 단계;
상기 식각저지층 상에 중심층을 형성하는 단계;
상기 중심층 상부에 식각보호층을 형성하고 상기 기판의 하부에 식각 마스크층 패턴을 형성하는 단계;
상기 식각 마스크층 패턴을 이용하여 상기 기판의 하부와 상기 식각저지층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및
상기 식각보호층을 제거하는 단계;
를 포함하며,
상기 중심층은,
실리콘으로 구성되는 제 1 층; 및
상기 제 1 층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되며, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 중심층의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 캡핑층을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 형성 전에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 제거 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 중심층 하부의 상기 캡핑층은, 상기 중심층의 형성 전에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 중심층 하부의 상기 캡핑층은, 상기 펠리클 프레임의 형성 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 중심층 또는 상기 캡핑층은,
실리콘/금속=0.05~20 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 화합물(O, C, N 중 하나 이상)/실리콘=0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 20~600℃ 의 온도 범위에서 스퍼터링을 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 20 항에 있어서,
상기 캡핑층을 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법.
- Si 기판층, 절연층, 및 실리콘층이 순차 적층된 구조의 SOI 기판을 이용하여 제작되어, 상기 Si 기판층을 펠리클 프레임으로 사용하고 상기 실리콘층을 중심층의 제 1 층으로 사용하고 상기 절연층을 식각저지층으로 사용하는 펠리클의 제조 방법으로서,
상기 중심층의 상기 제 1 층 상에, 실리콘에 금속이 포함된 금속 실리사이드, 실리콘에 경원소가 포함된 실리콘 화합물, 및 실리콘에 금속과 경원소가 포함된 금속 실리사이드 화합물, 중 어느 하나로 구성되는 제 2 층을 형성하는 단계;
상기 제 2 층의 상부에 식각보호층을 형성하고 상기 Si 기판층의 하부에 식각 마스크층 패턴을 형성하는 단계;
상기 식각 마스크층 패턴을 이용하여 상기 Si 기판층의 하부를 식각하여 상기 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및
상기 식각보호층을 제거하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 중심층의 상부 및 또는 하부 중 적어도 하나 이상에 캡핑층을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 형성 전에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 중심층 상부의 상기 캡핑층은, 상기 식각보호층의 제거 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 중심층 하부의 상기 캡핑층은, 상기 펠리클 프레임의 형성 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 중심층 또는 상기 캡핑층은,
금속:실리콘=1:0.1~3 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 실리콘:화합물(O, C, N 중 하나 이상)=1:0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 스퍼터링을 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 켈리클 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 캡핑층을 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법.
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