KR20210054385A - 외부 충격을 감쇠 할 수 있는 펠리클 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

따른 펠리클은 지지층 패턴에 의해 지지된 펠리클부를 구비한다. 펠리클부에는 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역 상에 펠리클부를 그 판면의 가장자리 영역과 내측 영역으로 구획하는 요홈이 형성된다. 펠리클부에 요철 형태의 모양를 형성화함으로써 외부 충격이 펠리클 박막에 직접 전달 되지 못하게 된다. 이에 따라 일시적 또는 지속적인 외부 자극이 가해지더라도 펠리클 박막의 균열 및 파괴가 방지된다.

Description

외부 충격을 감쇠 할 수 있는 펠리클 및 그의 제조방법 {Pellicle with a Pattern to reduce external stimulus, and Method for manufacturing the same}
본 발명은 펠리클 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EUV 리소그래피 공정에 사용되는 포토마스크에 부착되는 펠리클 및 그 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photo-lithography)라고 불리는 노광(Exposure) 기술의 발달은 반도체 집적 회로의 고집적화(High Integration)를 가능하게 하였다. 리소그래피 공정은 패터닝을 위한 원판으로서 포토마스크(Photomask)를 사용하고, 포토마스크 상의 패턴이 웨이퍼(Wafer)에 전사된다. 이때 포토마스크에 파티클(Particle), 이물질 등의 불순물이 부착되어 있으면 불순물로 인해 노광광이 흡수되거나 반사되어 전사된 패턴이 손상되어 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하가 초래된다. 이에 따라, 포토마스크의 표면에 불순물이 부착하는 것을 방지하기 위하여 포토마스크에 펠리클(Pellicle)을 부착하는 방법이 채용되고 있다.
펠리클은 포토마스크의 표면 상부에 배치되며, 포토리소그래피 공정 시 초점은 포토마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상에 불순물이 부착되더라도 펠리클 상의 먼지 또는 이물질은 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는다. 최근에는 회로 선폭의 미세화에 따라 패턴 손상에 영향을 미칠 수 있는 불순물의 크기 또한 줄어들어 포토마스크 보호를 위한 펠리클의 역할이 더욱 중요해지고 있다.
EUV 리소그래피 공정에서 사용되는 펠리클은 EUV의 높은 투과률을 갖기 위해서 EUV 파장에 대한 흡수율이 낮거나 또는 매우 얇은 두께를 가져야 한다. 예를 들면, 실리콘은 EUV 파장을 잘 투과하는 물질로서 EUV용 펠리클 물질로 각광을 받아오고 있다. 실리콘은 (100) 면을 주면으로 하는 실리콘 단결정막을 펠리클 박막으로서 사용할 경우 EUV 광학 특성이 우수한 장점을 가지고 있지만, 실리콘 박막이 외부 충격에 쉽게 파괴되거나 균열이 생길 수 잇는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 외부의 충격으로부터 박막의 균열 및 파괴를 방지 할 수 있는 펠리클 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 펠리클은, 코어층을 구비하는 펠리클부, 및 상기 펠리클부를 하부에서 지지하는 지지층 패턴을 포함하며, 상기 코어층 또는 상기 펠리클부에는 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층 또는 상기 펠리클부를 그 판면의 가장자리 영역과 내측 영역으로 구획하는 요홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 요홈은 상기 코어층 또는 상기 펠리클부의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 전체 영역에 걸쳐 폐루프를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 요홈은 상기 코어층 또는 상기 펠리클부의 두께 구간의 일부에 걸쳐 형성될 수도 있고, 두께 구간의 전부에 걸쳐 형성될 수도 있다.
상기 요홈은 상기 펠리클부의 하부에 배치된 식각저지층 패턴의 일부 또는 전부에 연장 형성될 수도 있고, 상기 지지층 패턴의 일부에 연장 형성될 수도 있다.
상기 코어층은, 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질, 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질로 구성되거나, CNT(Carbon Nano Tube), 그래파이트(graphite), 또는 그래핀(graphene)로 구성될 수 있다. 또한 상기 코어층은, 1) 몰리브데늄(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 구리(Cu), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플랫티늄(Pt), 철(Fe), 아연(Zn), 주석(Sn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 인듐(In), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금, 2) B(Boron), Al(Aluminium), Ga(Gallium), In(Indium), As(Arsenic), Sb(Antimony), Bi(Bismuth) 중 1종 이상의 비금속 또는 이들의 화합물, 3) 상기 1), 2)의 금속 또는 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 4) 상기 1), 2)의 금속 및 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 5) 상기 1) 내지 4)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 화합물, 중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 코어층은 10~100nm 의 두께를 가진다.
상기 펠리클부는 캡핑층을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 캡핑층은 상기 코어층의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 형성된다.
상기 캡핑층은 구성 물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이한 다층 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 캡핑층은, 1) 크롬(Cr), 질화 크롬(CrN), 알루미늄(Al), 산화알루미늄(Al2O3), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 프라세어디뮴(Pr), 란탄넘(La), 텔루륨(Te), 로듐(Rh), 유로퓸(Eu), 은(Ag) 중 1종 이상의 물질 또는 이들의 합금이나 화합물, 2) 상기 물질에 루세늄(Ru)을 포함하는 이들의 합금이나 화합물, 3) 상기 1), 2)의 물질에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 4) 상기 1) 내지 3)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상, 5) 디칼코게니드 전이금속, 중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 캡핑층은 1~20nm 의 두께를 가진다.
상기 펠리클부는 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보조층은, 1) 붕소(B), 또는 질화 붕소(BN), 2) 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질, 3) 전이금속 (transition metal, M)과 칼코젠 원소 (chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속(transition metal dichalcogenide, TMD), 중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 보조층은 구성 물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이한 다층 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 보조층은 0.5~10nm 의 두께를 갖는다.
본 발명의 펠리클은, 상기 지지층 패턴과 상기 펠리클부 사이에 배치된 식각저지층 패턴;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 식각저지층 패턴은, 1) 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물, 2) 금속 실리사이드 계열 물질, 3) Cr, Ti, Au, Ta, Ni, Na 중 어느 하나 이상의 금속 물질 또는 이 금속 물질에 산소(O), 탄소(C), 질소(N)를 포함한 물질, 중 적어도 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다.
상기 식각 저지층 패턴은 5~1000nm 의 두께를 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, a) 지지층 패턴을 구성할 기판 상에 펠리클부의 코어층을 형성하는 단계; b) 상기 코어층을 식각하여, 상기 코어층의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층의 판면의 가장자리 영역과 내측 영역을 구획하는 요홈을 형성하는 단계; 및 c) 상기 기판을 식각하여 상기 지지층 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법이 제공된다.
상기 펠리클 제조 방법은, 상기 a) 단계 전에 상기 기판 상에 식각저지층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 펠리클 제조 방법은, 상기 b) 단계 후에 상기 코어층 상부에 캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 펠리클 제조 방법은, 상기 b) 단계 후에 상기 코어층 상부에 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, SOI 기판을 이용하여 제작되어, 하부의 Si 기판층을 지지층 패턴으로 사용하고 상부의 실리콘층을 펠리클부의 코어층으로 사용하고 중간의 절연층을 식각저지층으로 사용하는 펠리클의 제조 방법으로서, a) 상기 SOI 기판의 상기 실리콘층을 식각하여, 상기 실리콘층에 의해 구성되는 상기 코어층의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층의 판면의 가장자리 영역과 내측 영역을 구획하는 요홈을 형성하는 단계; b) 상기 SOI 기판의 상기 Si 기판층을 식각하여 상기 지지층 패턴을 형성하는 단계; 및 c) 상기 SOI 기판의 상기 절연층을 식각하여 상기 코어층을 노출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법이 제공된다.
상기 펠리클 제조 방법은, 상기 a) 단계 후에 상기 코어층 상부에 캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 펠리클 제조 방법은, 상기 a) 단계 후에 상기 코어층 상부에 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 펠리클 박막에 요철 형태의 모양를 형성화함으로써 외부 충격이 펠리클 박막에 직접 전달 되지 못하게 한다. 이에 따라 일시적 또는 지속적인 외부 자극이 가해지더라도 펠리클 박막의 균열 및 파괴가 방지된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 측단면도.
도 2 는 도 1 의 상면도.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펠리클의 측단면도.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 펠리클의 측단면도.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 펠리클의 측단면도.
도 6 내지 도 15 는 도 3 에 도시된 제 2 실시예에 따른 펠리클의 제조 과정을 순차적으로 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 측단면도이고, 도 2 는 도 1 의 상면도이다.
본 발명의 펠리클(100)은 펠리클부(30)과 지지부(40)로 구성된다. 펠리클부(30)는 코어층(10)으로 구성되며, 지지부(40)는 지지층 패턴(21a)과 식각 저지층 패턴(12a)을 포함하여 구성된다.
지지층 패턴(21a)은 석영(Quartz) 또는 실리콘(Si) 기판을 식각하여 형성된다. 지지층 패턴(21a)은 400~800μm 의 두께를 갖는다.
식각저지층 패턴(12a)은 지지층 패턴(21a) 형성을 위한 식각 시 펠리클부(30)를 보호하는 기능을 한다. 식각저지층 패턴(12a)은 코어층(10) 및 지지층 패턴(21a)에 대한 식각 선택비가 최소한 1000배 이상인 것이 바람직하다. 식각저지층 패턴(12a)은 1) 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물, 2) 금속 실리사이드 계열 물질, 3) Cr, Ti, Au, Ta, Ni, Na 중 어느 하나 이상의 금속 물질 또는 이 금속 물질에 산소(O), 탄소(C), 질소(N)를 포함한 물질, 중 적어도 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다. 식각 저지층 패턴(12a)은 5~1000nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 50~100nm 의 두께를 갖는다.
코어층(10)의 중앙 영역, 즉 지지층 패턴(21a)에 의해 지지되어 있는 가장자리 영역을 제외한 영역은 노광광이 투과되는 펠리클 박막으로서 기능한다. 코어층(10)은 투과율이 우수한 물질이 바람직하다. 코어층(10)은 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질, 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질로 형성될 수 있다. 또한 코어층(10)은 CNT(Carbon Nano Tube), 그래파이트(graphite), 또는 그래핀(graphene) 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 코어층(10)은 1) 몰리브데늄(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 구리(Cu), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플랫티늄(Pt), 철(Fe), 아연(Zn), 주석(Sn), 크롬(Cr), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금, 2) B(Boron), Al(Aluminium), Ga(Gallium), In(Indium), As(Arsenic), Sb(Antimony), Bi(Bismuth) 중 1종 이상의 비금속 또는 이들의 화합물, 3) 상기 1), 2)의 금속 또는 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 4) 상기 1), 2)의 금속 및 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 5) 상기 1) 내지 4)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하여 형성할 수 있다. 코어층(10)은 10~100nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 20~50nm 의 두께를 갖는다.
본 발명의 기술적 특징은 펠리클부(30)의 코어층(10)에 요홈(51)이 형성되어 있는 것이다. 요홈(51)은 코어층(10)의 판면 중에서 지지층 패턴(21a)에 의해 지지되는 영역에 형성된다. 요홈(51)은 코어층(10)의 판면의 가장자리 영역과 그의 내측 영역을 구획하도록 형성된다. 요홈(51)은 바람직하게는 코어층(10)의 판면을 관통하도록 형성되어, 식각저지층 패턴(12a)이 요홈(51) 형성 부위에서 외부에 노출된다. 이에 따라 도 1 에 도시된 바와 같이 코어층(10)의 단면은 그 양측의 가장자리 영역과 그의 내측 영역이 단절된 구조를 갖는다.
또한 도 2 에 도시된 바와 같이, 요홈(51)은 지지층 패턴(21a)에 의해 지지되는 전체 영역에 걸쳐 폐루프를 이루도록 형성된다. 즉, 지지층 패턴(21a)은 직사각형 형상의 코어층(10)의 가장자리의 전체 영역을 지지하는 구조를 가지며, 요홈(51)은 이 가장자리 전체 영역에 걸쳐 직사각형 형상을 갖는 트렌치 형상으로 형성된다. 이에 따라 코어층(10)의 가장자리 영역의 전체 구간이 코어층(10)의 내측 영역과 분리된다.
이러한 구조에 의하면, 외부에서 펠리클부(30)의 코어층(10)의 가장자리 영역에 충격이 가해지는 경우 충격은 요홈(51)에 의해 차단되어 코어층(10)의 중앙 영역으로 직접 전달되지 않는다. 가장자리 영역에 가해지는 충격의 일부는 식각저지층 패턴(12a)과 지지층 패턴(21a)을 통해 코어층(10)의 중앙 부위에 전달될 수는 있으나, 이와 같은 전달 경로상에서는 충격의 상당 부분이 식각저지층 패턴(12a)과 지지층 패턴(21a)에 의해 흡수되어 매우 감쇄된 충격만이 코어층(10)에 전달된다. 펠리클(100) 전체에서 펠리클 윈도우를 구성하는 코어층(10)의 중앙 영역은 가장 얇은 박막으로 구성되어 기계적 충격에 매우 취약하다. 따라서 코어층(10)의 측방에서 가해지는 작은 충격에도 코어층(10)의 파손이 발송할 가능성이 매우 높다. 그러나 본 발명에 따르면 충격의 직접적인 전달이 차단됨에 따라 일정 이상의 충격이 가해지더라도 코어층(10)의 중앙 영역은 손상되지 않는다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펠리클의 측단면도이다. 제 2 실시예에서는 도 1 의 제 1 실시예의 구조에서 코어층(10) 상부와 하부에 캡핑층(11)이 추가로 구비되어 있다. 캡핑층(11)은 코어층(10)과 함께 펠리클부(30)를 구성한다. 코어층(10) 상부의 캡핑층(11)은 코어층(10)의 요홈(51) 구조에 의하여 펠리클부(30)의 가장자리에서 함몰된 구조를 갖는다.
캡핑층(11)은 코어층(10)의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 역할을 수행한다. 도 3 에서는 캡핑층(11)이 코어층(10)의 상면과 하면에 모두 형성되어 있으나, 캡핑층(11)은 상부와 하부 중 어느 하나에만 구비되도록 구성될 수도 있다. 각각의 캡핑층(11)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 다층인 경우 인접하는 층들은 구성물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이하도록 구성된다.
캡핑층(11)은 열적특성이 우수한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 캡핑층(11)은, 1) 크롬(Cr), 질화 크롬(CrN), 알루미늄(Al), 산화알루미늄(Al2O3), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 프라세어디뮴(Pr), 란탄넘(La), 텔루륨(Te), 로듐(Rh), 유로퓸(Eu), 은(Ag) 중 1종 이상의 물질 또는 이들의 합금이나 화합물, 2) 상기 물질에 루세늄(Ru)을 포함하는 이들의 합금이나 화합물(특히, RuB2, RuZr, RuY, RuNb, RuTi, RuLa), 3) 상기 1), 2)의 물질에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물, 4) 상기 1) 내지 3)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하여 형성할 수 있다. 또한, MoSi2, TiSi2, Ru2Si, Ru2Si3, MeNxByCzOn,; Ru, MoSi2, Ru2Si, Ru2Si3, RuNx, MoSi2N, LaB6, Ce3B6 로 구성될 수 있다.
또한, 캡핑층(11)은, 전이금속 (transition metal, M)과 칼코젠 원소 (chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속 단일층 (transition metal dichalcogenide, TMD monolayer)을 이용할 있으며, 상기 MX2를 구성하는 물질로는 Mo 와 W 를　포함하는 전이금속(transition metal)과 S, Se, Te을 포함하는 디칼코게니드(dichalcogenide) 물질로서 대표적으로 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 등이 있다. 또한 화합물 MeNxByCzOn, Me의 물질로 Ru, MoSi2, Ru2Si, Ru2Si3, Ti, La, Ce이 사용된 화합물; 또는 육방정계 붕소 질화물(hexagonal boron nitride, h-BN), 등축정계 붕소 질화물(cubic boron nitride, c-BN), 울짜이츠 결정구조 붕소 질화물(Wurtzite boron nitride, w-BN); 또는 전이금속 디칼코제나이드 MX2 물질; 또는 graphene, graphite; 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 또한, RuN, Ru2SiN, Ru2Si3N, LaB6N, CeB6N, h-BN, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 중 선택될 수 있다.
캡핑층(11)은 1~20nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 3~5nm 의 두께를 갖는다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 펠리클의 측단면도이다. 본 실시예에서는 도 3 의 제 2 실시예의 구조에서 캡핑층(11)의 상부와 하부에 보조층(61)이 추가로 구비되어 있다. 보조층(61)은 상부와 하부 중 어느 하나에만 구비되도록 구성될 수도 있다. 보조층(61)은 코어층(10) 및 캡핑층(11)과 함께 펠리클부(30)를 구성한다. 코어층(10) 상부의 보조층(61)은 코어층(10)의 요홈(51) 구조에 의하여 펠리클부(30)의 가장자리에서 함몰된 구조를 갖는다.
보조층(61)은 코어층(10)의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하기 위한 역할을 수행한다. 도 4 에서는 보조층(61)이 코어층(10)의 상면과 하면에 모두 형성되어 있으나, 보조층(61)은 상부와 하부 중 어느 하나에만 구비되도록 구성될 수도 있다. 각각의 보조층(61)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 다층인 경우 인접하는 층들은 구성물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이하도록 구성된다.
보조층(61)은 반사율을 최소로 할 수 있은 물질로 구성되며, 산화 및 수소와의 반응을 방지할 수 있는 물질로 구성된다. 더불어, 보조층(61)은 캡핑층(11)의 열방사를 방해하지 않은 물질이어야 한다.
보조층(61)은 결정 내 결정 결합이 최소인 물질, 단일 결합 물질로써 2D 물질인 질화 붕소(BN), 붕소(B) 물질이 바람직하다. 보조층(61)은 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질로 구성될 수 있다. 더불어, 보조층(61)은 전이금속 (transition metal, M)과 칼코젠 원소 (chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속 단일층 (transition metal dichalcogenide, TMD monolayer)으로 구성될 수 있으며, 상기 MX2를 구성하는 물질로는 Mo와 W를　포함하는 전이금속(transition metal)과 S, Se, Te을 포함하는 디칼코게니드(dichalcogenide) 물질로서, 대표적으로 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 등이 있다.
각 보조층(61)은 다층 구조를 구비할 수 있으며, 다층 구조인 경우 각 층은 그 구성 물질의 조성이나 조성비가 상이하게 구성된다.
보조층(61)은 0.5~10nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 0.5~3nm 의 두께를 갖는다.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 펠리클의 측단면도이다.
본 실시예는 SOI(Silicon-on-Insulator) 기판을 이용하여 펠리클을 제작하는 데에 최적화된 구조를 제시한다. SOI 기판은 실리콘 기판 상에 SiO2 절연막을 형성하고 그 위에 실리콘층을 형성한 기판으로서, 초미세 집적회로를 제작하기 위해 상용적으로 제작되어 사용되는 기판이다. 이러한 SOI 기판의 하부 실리콘 기판을 이용하여 지지층 패턴(22a)을 형성하고, 그 위의 절연막과 실리콘층을 이용하여 각각 식각저지층(21)과 코어층(10)을 형성하며, 이 코어층 상부에 캡핑층(11)이 형성함으로써 도 5 의 펠리클이 용이하게 제작될 수 있다.
도 5 에서 하부의 캡핑층(11)은 지지층 패턴(22a)의 내측면과 코어층(10)의 하층에 걸쳐 형성된다.
한편, 상기한 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에서는 요홈(51)이 코어층(10)에만 형성된 예를 보여주고 있다. 그러나, 요홈(51)은 코어층(10)에만 형성되지 않고 코어층(10) 하부의 층까지 일정 깊이 이상으로 연장 형성될 수 있다.
예컨대 도 1 및 도 5 의 실시예에서 요홈(51)은 식각저지층 패턴(12a)의 일부 또는 전부의 깊이로 추가 함몰된 형태로 연장 형성될 수도 있고, 더 나아가 지지층 패턴(21a)의 상면의 일부 깊이에 이르도록 연장 형성될 수도 있다. 또한 도 3 의 실시예에서는 코어층(10) 하부의 캡핑층(11)의 일부 또는 전부의 깊이에 걸쳐서 연장 형성될 수도 있고, 이에 나아가 식각저지층 패턴(12a)의 일부 또는 전부의 깊이에 걸쳐서 연장 형성되거나 지지층 패턴(21a)의 상부 일부의 깊이에 이르도록 연장 형성될 수도 있다. 마찬가지로 도 4 의 실시예에서도, 요홈(51)은 코어층(10) 하부의 캡핑층(11)에 이르도록, 보조층(61)에 이르도록, 식각저지층 패턴(12a)에 이르도록, 또는 지지층 패턴(21a)에 이르도록 연장 형성될 수도 있다.
또한 요홈(51)은 코어층(10) 및 그 하부의 캡핑층(11)과 보조층(61)에 국한되지 않고, 코어층(10) 상부의 캡핑층(11)과 보조층(61)에도 형성될 수 있다. 즉, 요홈(51)은 코어층(10)에 국한되지 않고 펠리클부(30)의 전체 두께 구간 또는 펠리클부(30)의 일부 두께 구간에 걸쳐 형성될 수 있다.
나아가, 상기한 실시예들에서는 요홈(51)이 코어층(10)의 전체 두께 구간을 관통하도록 형성되어 있으나, 두께 구간의 일부, 예컨대 코어층(10)의 상면으로부터 하면에 이르는 구간의 50~80% 정도의 깊이로 형성될 수도 있다.
도 6 내지 도 15 는 도 3 에 도시된 제 2 실시예에 따른 펠리클의 제조 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6 을 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조를 위한 기초로 사용되는 지지층(21)은 실리콘 또는 쿼츠 웨이퍼를 이용한다.
도 7 을 참조하면, 지지층(21) 상에 식각저지층(12)을 화학기상층착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 산화공정(Thermal oxidation), 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 형성한다. 이때 증착된 식각저지층(12)은 기판을 식각 할 시 식각 마스크 역할을 한다. 식각저지층(12)은 증착 공정 등의 수행 과정에서 지지층(21)의 하부에도 형성된다.
도 8 을 참조하면, 식각저지층(12) 상부에 캡핑층(11)과 코어층(10)이 화학기상층착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 산화공정(Thermal oxidation), 스퍼터링(Sputtering), 전자빔 증발법(E-beam evaporation), 에피택셜(Epitaxy), 원자층증착(Atomic layer deposition)등의 방법을 통하여 순차적으로 형성된다. 경우에 따라는 어닐링(annealing)이 공정이 동반하여 잔류 응력을 조절한다. 잔류 응력은 200Mpa 이하가 바람직하다.
도 9 를 참조하면, 상부 프레임층(110)에 요홈(51)을 형성하기 위한 공정으로서 코어층(10)의 상부에 포토레지스트를 스핀 코팅 방법으로 도포하여 패터닝한다.
도 10 을 참조하면, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 건식 및 습식 식각을 통해 코어층(10)을 식각함으로써 요홈(51)을 형성한다. 이때, 요홈(51)은 펠리클부(30) 뿐만 아니라, 지지층(21)에까지 이르도록 형성할 수 있다.
도 11 을 참조하면, 포토레지스트 패턴을 제거하고 코어층(10) 상에 캡핑층(11)을 스텝 커버리지가 우수한 화학기상층착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 전자빔 증발법(E-beam evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 원자층 증착(ALD) 등으로 증착한다.
도 12 를 참조하면, 기판(21)의 하부에 포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 13 을 참조하면, 캡핑층(11)의 상부에 지지층(21)의 식각 동안 펠리클부(30)를 보호하기 위해 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, Pro tek, 패럴린 등으로 이루어진 보호막을 형성한다.
도 14 를 참조하면, 하부의 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각 또는 KOH, TMAH 등의 습식 식각에 의해 지지층(21)을 식각함으로써 지지층 패턴(21a)을 형성한다.
도 15 를 참조하면, 식각저지층(21)을 식각하여 식각저지층 패턴(21a)을 형성하고, 이어 하부의 식각 마스크와 상부의 보호막을 제거함으로써, 본 발명의 펠리클(100)을 완성한다.
한편, 도 5 에 도시된 본 발명의 제 4 실시예는 본 발명의 펠리클이 SOI 기판을 이용하여 제작된 예를 보여준다. 이하에서는 이러한 SOI 기판을 이용하여 제작하는 공정을 기술한다.
SOI 기판은 하부의 Si 기판층 위에 절연층과 실리콘층이 형성되어 있는 상태로 제작되는 기판이다. 본 발명에서는 SOI 기판의 Si 기판층, 절연층, 실리콘층이 최종 제작된 펠리클에서 지지층 패턴(22a), 식각저지층 패턴(21a), 펠리클부(200)의 코어층(10)으로 각각 사용된다.
먼저, SOI 기판의 코어층(10), 즉 실리콘층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이를 식각 마스크로 사용하여 요홈(51)을 형성한다. 그리고 나서, 포토레지스트 패턴을 제거하고 코어층(10) 상부에 상부 캡핑층(11)을 형성한다.
그리고 나서, SOI 기판의 하부에 위치한 Si 기판층을 식각하여 코어층(10)을 지지하는 지지층 패턴(22a)을 형성하고, SOI 기판의 절연층을 식각하여 코어층(10)을 노출시키는 식각저지층 패턴(21a)을 형성한다. 추가적으로, 펠리클부(200)의 하면에 하부 캡핑층(11)을 형성함으로써, 도 5 에 도시된 구조의 펠리클이 완성된다.
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 가진자라면 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 : 코어층 11 : 캡핑층
12 : 식각저지층 12a: 식각저지층패턴
21 : 지지층 21a: 지지층패턴
30: 펠리클부 51 : 요홈
61 : 보조층 100 : 펠리클

Claims (27)

  1. 코어층을 구비하는 펠리클부, 및 상기 펠리클부를 하부에서 지지하는 지지층 패턴을 포함하며,
    상기 코어층 또는 상기 펠리클부에는, 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층 또는 상기 펠리클부를 그 판면의 가장자리 영역과 내측 영역으로 구획하는 요홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요홈은 상기 코어층 또는 상기 펠리클부의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 전체 영역에 걸쳐 폐루프를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 요홈은 상기 코어층 또는 상기 펠리클부의 두께 구간의 일부에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 요홈은 상기 코어층 또는 상기 펠리클부의 두께 구간의 전부에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요홈은 상기 펠리클부의 하부에 배치된 식각저지층 패턴의 일부 또는 전부에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 요홈은 상기 지지층 패턴의 일부에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어층은,
    단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질, 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질로 구성되거나,
    CNT(Carbon Nano Tube), 그래파이트(graphite), 또는 그래핀(graphene)로 구성되거나,
    1) 몰리브데늄(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 구리(Cu), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플랫티늄(Pt), 철(Fe), 아연(Zn), 주석(Sn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 인듐(In), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금,
    2) B(Boron), Al(Aluminium), Ga(Gallium), In(Indium), As(Arsenic), Sb(Antimony), Bi(Bismuth) 중 1종 이상의 비금속 또는 이들의 화합물,
    3) 상기 1), 2)의 금속 또는 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물,
    4) 상기 1), 2)의 금속 및 비금속에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물,
    5) 상기 1) 내지 4)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 화합물,
    중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어층은 10~100nm 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 펠리클부는 캡핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡핑층은 상기 코어층의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡핑층은 구성 물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이한 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡핑층은,
    1) 크롬(Cr), 질화 크롬(CrN), 알루미늄(Al), 산화알루미늄(Al2O3), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 프라세어디뮴(Pr), 란탄넘(La), 텔루륨(Te), 로듐(Rh), 유로퓸(Eu), 은(Ag) 중 1종 이상의 물질 또는 이들의 합금이나 화합물,
    2) 상기 물질에 루세늄(Ru)을 포함하는 이들의 합금이나 화합물,
    3) 상기 1), 2)의 물질에 실리콘(Si)을 포함하는 실리사이드 또는 혼합물,
    4) 상기 1) 내지 3)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상,
    5) 디칼코게니드 전이금속,
    중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡핑층은 1~20nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 펠리클부는 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보조층은,
    1) 붕소(B), 또는 질화 붕소(BN),
    2) 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질 또는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물 재질,
    3) 전이금속 (transition metal, M)과 칼코젠 원소 (chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속(transition metal dichalcogenide, TMD),
    중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 보조층은 구성 물질의 조성이 상이하거나 그 조성비가 상이한 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 보조층은 0.5~10nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지층 패턴과 상기 펠리클부 사이에 배치된 식각저지층 패턴;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 식각저지층 패턴은,
    1) 단결정, 다결정 및 무결정 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물,
    2) 금속 실리사이드 계열 물질,
    3) Cr, Ti, Au, Ta, Ni, Na 중 어느 하나 이상의 금속 물질 또는 이 금속 물질에 산소(O), 탄소(C), 질소(N)를 포함한 물질,
    중 적어도 1종 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 식각 저지층 패턴은 5~1000nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
  21. a) 지지층 패턴을 구성할 기판 상에 펠리클부의 코어층을 형성하는 단계;
    b) 상기 코어층을 식각하여, 상기 코어층의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층의 판면의 가장자리 영역과 내측 영역을 구획하는 요홈을 형성하는 단계; 및
    c) 상기 기판을 식각하여 상기 지지층 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 a) 단계 전에 상기 기판 상에 식각저지층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 b) 단계 후에 상기 코어층 상부에 캡핑층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 b) 단계 후에 상기 코어층 상부에 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  25. SOI 기판을 이용하여 제작되어, 하부의 Si 기판층을 지지층 패턴으로 사용하고 상부의 실리콘층을 펠리클부의 코어층으로 사용하고 중간의 절연층을 식각저지층으로 사용하는 펠리클의 제조 방법으로서,
    a) 상기 SOI 기판의 상기 실리콘층을 식각하여, 상기 실리콘층에 의해 구성되는 상기 코어층의 상기 지지층 패턴에 의해 지지되는 영역의 적어도 일 부위에 상기 코어층의 판면의 가장자리 영역과 내측 영역을 구획하는 요홈을 형성하는 단계;
    b) 상기 SOI 기판의 상기 Si 기판층을 식각하여 상기 지지층 패턴을 형성하는 단계; 및
    c) 상기 SOI 기판의 상기 절연층을 식각하여 상기 코어층을 노출시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 a) 단계 후에 상기 코어층 상부에 캡핑층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 a) 단계 후에 상기 코어층 상부에 상기 코어층의 EUV 반사도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 보완하는 보조층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 제조 방법.
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