KR20220152678A - Method for manufacturing pellicle sturcture and pellicle structure manufactured by the method - Google Patents

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KR20220152678A
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김기범
이상봉
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a pellicle structure and a pellicle structure manufactured thereby. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a pellicle structure and a pellicle structure manufactured thereby, wherein a multilayer structure in which a silicon thin film and a silicon carbide thin film formed by heat-treating an amorphous silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere are stacked is used. An embodiment of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention includes: a step of forming a lower protective layer on the entire surface of a substrate; a silicon thin film forming step of forming a silicon (Si) thin film on the lower protective layer; a multilayer film forming step of forming a multilayer film by heat-treating the silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere to form a multilayer film having a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film is formed on the silicon thin film; and etching a portion of the rear surface of the substrate to expose a portion of the lower protective layer. A multilayer film having excellent physical properties can be produced.

Description

펠리클 구조체 제조 방법 및 그에 따라 제조된 펠리클 구조체{METHOD FOR MANUFACTURING PELLICLE STURCTURE AND PELLICLE STRUCTURE MANUFACTURED BY THE METHOD}Method for manufacturing a pellicle structure and a pellicle structure manufactured thereby

본 발명은 펠리클 구조체 제조 방법 및 그에 따라 제조된 펠리클 구조체으로, 보다 상세하게는 비정질 실리콘 박막을 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여 형성된 탄화실리콘 박막과 실리콘 박막이 적층된 구조의 다층막을 이용하는 펠리클 구조체 및 그에 따라 제조된 펠리클 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for manufacturing a pellicle structure and a pellicle structure manufactured thereby, and more particularly, a pellicle structure using a multilayer structure in which a thin film of silicon carbide and a thin film of silicon are laminated by heat-treating an amorphous silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere, and thereby It relates to a method for manufacturing a manufactured pellicle structure.

포토리소그래피(Photo-lithography)라고 불리는 노광(Exposure) 기술의 발달은 반도체 집적 회로의 고집적화를 가능하게 하였다.The development of exposure technology called photo-lithography has enabled high integration of semiconductor integrated circuits.

현재 상용화된 노광 공정은 193 ㎚의 ArF 파장대를 이용하는 노광 장비로 전사 공정을 진행하여 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하고 있으나, 32 ㎚ 이하의 미세 패턴 형성에 한계를 보이고 있어 액침노광(Immersion Lithography), 이중노광(Double Patterning), 사중노광(Quadruple Patterning), 위상전이(Phase Shift), 광학위상보정(Optical Phase Correction) 등 다양한 방법들이 개발되고 있다. 그러나, ArF 파장을 이용하는 노광 기술로는 더욱 미세화된 32 ㎚ 이하의 회로 선폭을 구현하기 어려우며, 193 ㎚의 파장에 비하여 매우 단파장인 13.5 ㎚ 파장을 주 노광 파장으로 사용하는 극자외선(Extreme Ultra Violet, EUV)광을 사용하는 EUV 포토리소그래피 기술이 차세대 공정으로 주목을 받고 있다.The currently commercialized exposure process forms a fine pattern on a wafer by performing a transfer process with exposure equipment using an ArF wavelength of 193 nm, but it has limitations in forming fine patterns of 32 nm or less, so immersion lithography, Various methods such as double patterning, quadruple patterning, phase shift, and optical phase correction are being developed. However, exposure technology using ArF wavelengths makes it difficult to implement a more refined circuit line width of 32 nm or less, and extreme ultraviolet (Extreme Ultra Violet, EUV photolithography technology using EUV) light is attracting attention as a next-generation process.

한편, 포토리소그래피 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 손상됨에 따라 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하를 초래한다.Meanwhile, in the photolithography process, a photomask is used as an original plate for patterning, and a pattern on the photomask is transferred to a wafer. At this time, if impurities such as particles and foreign substances are attached to the photomask, exposure light is absorbed or reflected due to the impurities, and the transferred pattern is damaged, resulting in a decrease in performance or yield of the semiconductor device.

이에 따라, 포토마스크의 표면에 불순물이 부착하는 것을 방지하기 위하여 포토마스크에 펠리클(Pellicle)을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 상기 펠리클은 포토마스크의 표면 상부에 배치되며, 펠리클 상에 불순물이 부착되더라도 포토리소그래피 공정시, 초점은 포토마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지 또는 이물질은 초점이 맞지 않아 패턴에 전사가 되지 않게 된다. 최근에는, 회로 선폭의 미세화에 따라 패턴 손상에 영향을 미칠 수 있는 불순물의 크기 또한 줄어들어 포토마스크 보호를 위한 펠리클의 역할이 더욱 중요해지고 있다.Accordingly, in order to prevent impurities from adhering to the surface of the photomask, a method of attaching a pellicle to the photomask has been performed. The pellicle is disposed on the surface of the photomask, and even if impurities are attached to the pellicle, during the photolithography process, the focus is consistent with the pattern of the photomask, so dust or foreign matter on the pellicle is out of focus and is not transferred to the pattern. will not be Recently, the role of the pellicle for photomask protection has become more important as the size of impurities that may affect pattern damage has also decreased as circuit line width has been refined.

펠리클 구조체는 극자외선용 노광광의 우수한 투과를 위해 100 ㎚ 이하 두께의 극박막 형태를 갖는 펠리클층을 포함하여 구성된다. 또한, 펠리클층은 진공 환경과 스테이지의 이동 가속도에 대한 기계적 신뢰성 및 장기간의 노광 공정에도 견딜 수 있는 열적 신뢰성을 만족해야 하고, 이러한 요소들을 고려하여 구성 물질 및 구조가 결정된다.The pellicle structure includes a pellicle layer in the form of an ultra-thin film having a thickness of 100 nm or less for excellent transmission of exposure light for extreme ultraviolet rays. In addition, the pellicle layer must satisfy mechanical reliability against a vacuum environment and stage movement acceleration and thermal reliability that can withstand a long-term exposure process, and the constituent material and structure are determined in consideration of these factors.

이러한 펠리클 구조체를 이루는 구성 물질로 극자외선의 투광도가 우수한 실리콘(Si) 또는 탄소(C) 계열의 물질(예컨대, 탄소 나노튜브(Carbon Nanotube) 또는 그래핀(Graphehe))이 제안되고 있다.Silicon (Si) or carbon (C)-based materials (eg, carbon nanotubes or graphene) having excellent transmittance of extreme ultraviolet rays have been proposed as constituent materials of the pellicle structure.

탄화실리콘(SiC) 소재는 실리콘과 탄소의 결합에 의하여 형성되는 소재로, 실리콘과 탄소 모두 극자외선 흡수에 대한 산란단면적(Scattering Cross-Section)이 작고, 역적(力積), 기계적, 화학적 안정성이 우수하므로 펠리클 구조체에 사용하기에 적합한 소재이다.Silicon carbide (SiC) material is a material formed by the combination of silicon and carbon. Both silicon and carbon have a small scattering cross-section for extreme ultraviolet ray absorption, high power, and mechanical and chemical stability. Since it is excellent, it is a suitable material for use in the pellicle structure.

그러나 두께 균일성을 갖는 50nm 이하의 탄화실리콘 박막이 포함된 펠리클 구조체를 펠리클 구조체로 이용하기에 적합한 물성을 가지도록 제조하는 방법이 개발되고 있지 않는 실정이므로, 탄화실리콘 박막을 이용한 펠리클 구조체를 제조할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있다.However, since a method for manufacturing a pellicle structure including a silicon carbide thin film having thickness uniformity of 50 nm or less to have physical properties suitable for use as a pellicle structure has not been developed, it is possible to manufacture a pellicle structure using a silicon carbide thin film. A new method is needed.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 물성이 우수한 탄화실리콘 박막을 이용하여 펠리클 구조체를 제조할 수 있는 방법 및 그에 따라 제조된 펠리클 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a pellicle structure using a silicon carbide thin film having excellent physical properties and a pellicle structure manufactured accordingly.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예는 기판 전면 상에 하부 보호층을 형성하는 단계; 상기 하부 보호층 상에 실리콘(Si) 박막을 형성하는 실리콘 박막 형성 단계; 상기 실리콘 박막을 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여, 상기 실리콘 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막이 형성된 구조의 다층막을 형성하는 다층막 형성 단계; 및 상기 기판의 후면 일부를 식각하여 상기 하부 보호층 일부를 노출시키는 단계;를 포함한다.In order to solve the above technical problem, one embodiment of the pellicle structure manufacturing method according to the present invention is to form a lower protective layer on the entire surface of the substrate; a silicon thin film forming step of forming a silicon (Si) thin film on the lower passivation layer; a multilayer film forming step of heat-treating the silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere to form a multilayer film having a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film is formed on the silicon thin film; and etching a portion of the rear surface of the substrate to expose a portion of the lower passivation layer.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다층막 형성 단계는, 상기 실리콘 박막을 탄화수소 가스 분위기에서 급속 열처리하여, 상기 실리콘 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막과 탄소(Carbon) 박막이 순차적으로 형성된 구조의 다층막을 형성하는 단계이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, in the step of forming a multilayer film, the silicon thin film is subjected to rapid heat treatment in a hydrocarbon gas atmosphere, and a silicon carbide (SiC) thin film and carbon are formed on the silicon thin film. This is a step of forming a multilayer film having a structure in which thin films are sequentially formed.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 박막은 그래핀(Graphene) 박막이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the carbon thin film is a graphene thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 그래핀 박막은 다층 그래핀 박막이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the graphene thin film is a multilayer graphene thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다층막 형성 단계 이후에, 상기 다층막 상에 상부 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함한다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, after the step of forming the multilayer film, forming an upper protective layer on the multilayer film; further includes.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 열처리는 급속 열처리(Rapid Thermal Process, RTP)이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the heat treatment is a rapid thermal process (RTP).

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 상부 보호층 및 상기 하부 보호층 중 적어도 하나의 보호층은 질화실리콘(SiN)을 포함하여 이루어진다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, at least one protective layer of the upper protective layer and the lower protective layer includes silicon nitride (SiN).

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 실리콘 박막 형성 단계는, 상기 하부 보호층 상에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the forming of the silicon thin film is a step of forming an amorphous silicon thin film on the lower protective layer.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다층막을 구성하는 실리콘 박막은 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the silicon thin film constituting the multilayer film is a poly-Si thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화수소 가스의 탄소-탄소 결합 중 적어도 하나는 이중 결합 또는 삼중 결합이 포함된다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, at least one of the carbon-carbon bonds of the hydrocarbon gas includes a double bond or a triple bond.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화수소 가스는 에틸렌(C2H4) 가스 및 아세틸렌(C2H2) 중 적어도 하나의 가스를 포함한다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the hydrocarbon gas includes at least one of ethylene (C2H4) gas and acetylene (C2H2) gas.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다층막 형성 단계는, 1000 ~ 1300 ℃ 범위의 온도에서 열처리한다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, in the step of forming the multilayer film, heat treatment is performed at a temperature in the range of 1000 to 1300 °C.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화실리콘 박막은 β-SiC을 포함하여 이루어진다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the silicon carbide thin film includes β-SiC.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 펠리클 구조체의 일 실시예는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 하부 보호층; 및 상기 하부 보호층 상에 형성되며, 실리콘(Si) 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막이 형성된 구조의 다층막;을 포함하며, 상기 다층막은 상기 하부 보호층 상에 실리콘 박막을 형성한 후, 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여 형성된다.For solving the above technical problem, one embodiment of the pellicle structure according to the present invention is a substrate; a lower protective layer formed on the substrate; and a multilayer film formed on the lower protective layer and having a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film is formed on a silicon (Si) thin film, wherein the multilayer film forms a silicon thin film on the lower protective layer, and hydrocarbon It is formed by heat treatment in a gas atmosphere.

본 발명에 따른 펠리클 구조체의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다층막은, 실리콘 박막 상에 탄화실리콘 박막과 탄소 박막이 순차적으로 적층된 구조이다.In some embodiments of the pellicle structure according to the present invention, the multilayer film has a structure in which a silicon carbide thin film and a carbon thin film are sequentially stacked on a silicon thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄소 박막은 그래핀(Graphene) 박막이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the carbon thin film is a graphene thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 그래핀 박막은 다층 그래핀 박막이다.In some embodiments of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, the graphene thin film is a multilayer graphene thin film.

본 발명에 따른 펠리클 구조체의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화실리콘 박막은 β-SiC을 포함하여 이루어진다.In some embodiments of the pellicle structure according to the present invention, the silicon carbide thin film includes β-SiC.

본 발명에 따르면, 비정질 실리콘 박막을 형성한 이후 이를 탄화수소 가스 분위기에서 급속 열처리함으로써 물성이 우수하고 두께 균일성을 가지는 탄화실리콘 박막을 실리콘 박막 상에 형성된 다층막을 제조할 수 있으며, 상기 다층막은 펠리클 구조체에 이용하기에 적합하다.According to the present invention, after forming an amorphous silicon thin film, a silicon carbide thin film having excellent physical properties and thickness uniformity can be produced by rapid heat treatment in a hydrocarbon gas atmosphere to produce a multilayer film formed on a silicon thin film, and the multilayer film is a pellicle structure. suitable for use in

또한, 탄화실리콘 박막은 실리콘 박막의 상부를 탄화시켜 형성되는 것으로서, 탄화실리콘 박막 내에 실리콘의 확산이 잘 이루어지지 않아, 탄화실리콘 박막의 성장은 자기제한(self-limited)되므로, 원하는 두께의 탄화실리콘 박막을 형성하는 것이 매우 용이하다.In addition, the silicon carbide thin film is formed by carbonizing the top of the silicon thin film, and since silicon does not diffuse well in the silicon carbide thin film, the growth of the silicon carbide thin film is self-limited, so that the silicon carbide film having a desired thickness It is very easy to form thin films.

도 1은 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.1 is a flowchart showing a process of performing an embodiment of a method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention.
2a to 2f are views for schematically explaining an embodiment of a method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, depending on, for example, manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, the embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing. The same sign means the same element throughout. Further, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the present invention is not limited by the relative sizes or spacings drawn in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.1 is a flowchart showing a process of performing an embodiment of a method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, and FIGS. 2A to 2F are views for schematically explaining an embodiment of a method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention.

도 1 및 도 2a 내지 도 2i를 참조하면, 본 발명에 따른 펠리클 구조체 제조 방법의 일 실시예는 우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(210) 전면 상에 하부 보호층(220)을 형성한다(S110). 기판(210)은 기판(210') 상에 절연막(212)이 형성된 기판이 이용될 수 있다. 기판(210')이나 절연막(212)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 기판(210')은 실리콘, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘카바이드, 그라파이트, 그래핀, Ⅲ-Ⅴ 화합물, Ⅱ-Ⅵ 화합물 등으로 이루어진 기판이 이용될 수 있다. 절연막(212)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 금속산화물, 금속질화물 등이 이용될 수 있으며, 절연막(212)을 형성하는 방법도 특별히 제한되지 않는다. 물리적기상증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 등으로 박막을 형성할 수 있으며, 공정 온도나 공정 압력도 특별히 제한되지 않는다. 본 실시예에서는 실리콘 기판 상에 실리콘 산화막이 형성된 기판(210)이 이용되었다. 1 and 2a to 2i, in one embodiment of the method for manufacturing a pellicle structure according to the present invention, first, as shown in FIG. 2a, a lower protective layer 220 is formed on the entire surface of the substrate 210. Do (S110). As the substrate 210, a substrate having an insulating film 212 formed on the substrate 210' may be used. The type of the substrate 210' or the insulating film 212 is not particularly limited. As the substrate 210 ′, a substrate made of silicon, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, graphite, graphene, a III-V compound, a II-VI compound, or the like may be used. The insulating film 212 may be formed of silicon oxide, silicon nitride, metal oxide, metal nitride, or the like, and a method of forming the insulating film 212 is not particularly limited. A thin film can be formed using Physical Vapor Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Atomic Layer Deposition (ALD), etc., and the process temperature or process pressure is not particularly limited. don't In this embodiment, a substrate 210 on which a silicon oxide film is formed on a silicon substrate is used.

하부 보호층(220)은 후술할 다층막(250)을 보호하기 위한 것으로, 1 ~ 20 nm 정도의 얇은 두께로 형성된다. 본 실시예에서는 하부 보호층(220)으로 질화실리콘(SiN)이 이용되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The lower protective layer 220 is for protecting the multilayer film 250 to be described later, and is formed to a thin thickness of about 1 to 20 nm. In this embodiment, silicon nitride (SiN) is used as the lower protective layer 220, but is not limited thereto.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하부 보호층(220) 상에 실리콘(Si) 박막(230)을 형성한다(S120). 실리콘 박막(230)은 비정질(Amorphous) 실리콘 박막 또는 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막일 수 있으며, 바람직하게는 비정질 실리콘 박막이다. 실리콘 박막(230)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 물리적기상증착법, 화학적기상증착법, 원자층증착법 등으로 형성할 수 있으며, 공정 온도나 공정 압력도 특별히 제한되지 않는다. 실리콘 박막(230)은 10 ~ 50nm 정도의 두께로 형성된다.Next, as shown in FIG. 2B , a silicon (Si) thin film 230 is formed on the lower protective layer 220 (S120). The silicon thin film 230 may be an amorphous silicon thin film or a poly-Si thin film, and is preferably an amorphous silicon thin film. A method of forming the silicon thin film 230 is not particularly limited, and may be formed by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, or the like, and process temperature or process pressure is not particularly limited. The silicon thin film 230 is formed to a thickness of about 10 to 50 nm.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 실리콘 박막(230)을 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여 다층막(250)을 형성한다(S130). 이때 형성되는 다층막(250)은 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘(SiC) 박막(240)이 형성된 구조이거나 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘(SiC) 박막(240)과 탄소 박막(미도시)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.Next, as shown in FIG. 2C , the multilayer film 250 is formed by heat-treating the silicon thin film 230 in a hydrocarbon gas atmosphere (S130). At this time, the multilayer film 250 formed is a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film 240 is formed on a silicon thin film 230, or a silicon carbide (SiC) thin film 240 and a carbon thin film (not shown) are formed on the silicon thin film 230. ) may be a sequentially stacked structure.

실리콘 박막(230)을 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하게 되면, 실리콘 박막(230)의 표면이 탄화(Carburization)가 되어 실리콘 박막(230)의 표면에 탄화실리콘 박막(240)이 형성되어 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘 박막(240)이 형성된 다층막(250) 구조가 형성될 수 있다. 이때 탄화실리콘 박막(240)의 상부에는 탄소 박막이 형성될 수 있으며, 형성되는 탄소 박막은 비정질 탄소(Amorphous Carbon) 박막 또는 그래핀(Graphene) 박막일 수 있고, 그래핀 박막은 다층(Multilayer) 그래핀 박막일 수 있다. 따라서 S130 단계를 수행하면, 실리콘 박막(230)이 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘 박막(240)이 형성된 구조의 다층막(250)이 형성되거나, 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘 박막(240)과 다층 그래핀 박막이 순차적으로 적층된 구조의 다층막(250)이 형성될 수 있다.When the silicon thin film 230 is heat-treated in a hydrocarbon gas atmosphere, the surface of the silicon thin film 230 becomes carbonized and a silicon carbide thin film 240 is formed on the surface of the silicon thin film 230 to form a silicon thin film 230 A multilayer film 250 structure on which the silicon carbide thin film 240 is formed may be formed. At this time, a carbon thin film may be formed on the top of the silicon carbide thin film 240, the formed carbon thin film may be an amorphous carbon thin film or a graphene thin film, and the graphene thin film may be a multilayer graphene thin film. It may be a fin film. Therefore, when step S130 is performed, the multilayer film 250 having a structure in which the silicon thin film 230 is formed on the silicon thin film 230 or the silicon carbide thin film 240 is formed, or the silicon carbide thin film 240 is formed on the silicon thin film 230. ) and a multilayer graphene thin film may be sequentially stacked to form a multilayer film 250 .

S130 단계를 수행하기 위해 공급되는 탄화수소 가스는 탄소의 분해가 잘 일어나지 않는 탄화수소 가스가 이용될 수 있다. 이를 위해 S130 단계에 이용되는 탄화수소 가스는 탄소-탄소 결합 중 이중 결합이나 삼중 결합이 포함된 불포화 탄화수소 가스일 수 있다. 바람직하게는 에틸렌(C2H4) 가스 또는 아세틸렌(C2H2) 가스가 이용될 수 있다. 에틸렌 가스 또는 아세틸렌 가스를 이용하여 S130 단계를 수행하면, 우수한 물성과 균일한 두께를 갖는 탄화실리콘 박막(240)을 형성할 수 있다.As the hydrocarbon gas supplied to perform step S130, a hydrocarbon gas in which decomposition of carbon does not occur may be used. To this end, the hydrocarbon gas used in step S130 may be an unsaturated hydrocarbon gas containing a double bond or a triple bond among carbon-carbon bonds. Preferably, ethylene (C2H4) gas or acetylene (C2H2) gas may be used. When step S130 is performed using ethylene gas or acetylene gas, a silicon carbide thin film 240 having excellent physical properties and a uniform thickness can be formed.

S130 단계에서 수행하는 열처리는 급속 열처리(Rapid Thermal Process, RTP) 방법이 이용될 수 있다. S130 단계는 1000 ~ 1300℃ 정도의 온도에서 수십초 ~ 수분 동안 수행될 수 있다. 1000℃ 이하의 온도에서 S130 단계를 수행하면, 형성되는 탄화실리콘 박막(240)이 아일랜드(Island) 형태로 성장하여 균일한 박막으로 성장되기 어려우며, 1300℃ 이상의 온도에서 S130 단계를 수행하면, 탄화실리콘 박막(240) 성장 속도가 매우 빨라, 10 ~ 30 nm 정도의 매우 얇은 두께의 탄화실리콘 박막(240)을 성장시키는 것이 쉽지 않다. The heat treatment performed in step S130 may use a rapid thermal process (RTP) method. Step S130 may be performed at a temperature of about 1000 to 1300 ° C for several tens of seconds to several minutes. When step S130 is performed at a temperature of 1000 ° C or lower, the formed silicon carbide thin film 240 grows in an island shape, making it difficult to grow into a uniform thin film, and when step S130 is performed at a temperature of 1300 ° C or higher, silicon carbide Since the growth rate of the thin film 240 is very fast, it is not easy to grow the silicon carbide thin film 240 having a very thin thickness of about 10 to 30 nm.

열처리하여 실리콘 박막(230) 상에 탄화실리콘 박막(240)이 형성되면, 탄화실리콘 박막(240)에서 실리콘이 잘 확산되지 않으므로, 열처리를 장시간 수행하여도 탄화실리콘 박막(240)의 두께가 많이 증가되지 않는다. 즉, 실리콘 박막(230)을 탄화시켜 실리콘 박막(230) 표면에 탄화실리콘 박막(240)을 성장시키면 자기제한(Self Limited)되어 탄화실리콘 박막(240)의 성장이 제한된다.When the silicon carbide thin film 240 is formed on the silicon thin film 230 by heat treatment, since silicon does not diffuse well in the silicon carbide thin film 240, the thickness of the silicon carbide thin film 240 increases significantly even if the heat treatment is performed for a long time. It doesn't work. That is, when the silicon thin film 230 is carbonized and the silicon carbide thin film 240 is grown on the surface of the silicon thin film 230 , growth of the silicon carbide thin film 240 is limited due to self-limiting.

실리콘 박막(230)이 비정질 실리콘 박막인 경우, S130 단계를 수행하면 상부는 탄화실리콘으로 탄화되고, 하부의 실리콘은 다결정 실리콘으로 결정화될 수 있다.When the silicon thin film 230 is an amorphous silicon thin film, when step S130 is performed, the upper part may be carbonized into silicon carbide and the lower part of the silicon film may be crystallized into polycrystalline silicon.

이와 같이 실리콘 박막(230)을 형성한 후 이를 탄화(Carburization)시켜 탄화실리콘 박막(240)을 형성하게 되면, β-SiC(3C-SiC)로 이루어진 탄화실리콘 박막(240)을 손쉽게 형성할 수 있다. 일반적으로 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)으로 탄화실리콘 박막을 형성하게 되면 α-SiC(6H-SiC)가 주로 형성되는데, α-SiC에 비해 β-SiC는 열전도도와 경도가 우수하여 펠리클 구조체에 적용하기에는 β-SiC로 이루어진 탄화실리콘 박막(240)이 적절하다. 또한, 화학적기상증착법으로 β-SiC로 이루어진 탄화실리콘 박막을 형성하게 되면, 표면 거칠기가 증가하므로, 펠리클 구조체에 적용하기에 적절하지 않다. 따라서 펠리클 구조체에 적용하기에 적절한 탄화실리콘 박막(240)을 형성하기 위해서는 본 발명에서와 같이 실리콘 박막(230)을 형성한 후 이를 탄화시켜 탄화실리콘 박막(240)을 형성하는 것이 바람직하다.In this way, when the silicon thin film 230 is formed and then carbonized to form the silicon carbide thin film 240, the silicon carbide thin film 240 made of β-SiC (3C-SiC) can be easily formed. . In general, when a silicon carbide thin film is formed by chemical vapor deposition (CVD), α-SiC (6H-SiC) is mainly formed. A silicon carbide thin film 240 made of β-SiC is suitable for application to . In addition, when a silicon carbide thin film made of β-SiC is formed by chemical vapor deposition, since surface roughness increases, it is not suitable for application to a pellicle structure. Therefore, in order to form the silicon carbide thin film 240 suitable for application to the pellicle structure, it is preferable to form the silicon carbide thin film 240 by carbonizing it after forming the silicon thin film 230 as in the present invention.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 다층막(250) 상에 상부 보호막(260)을 형성한다(S140). 상부 보호층(270)은 다층막(250)을 보호하기 위한 것으로, 1 ~ 20 nm 정도의 얇은 두께로 형성된다. 상부 보호층(270)은 하부 보호층(220)과 동일하게 질화실리콘(SiN)으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Next, as shown in FIG. 2D , an upper protective film 260 is formed on the multilayer film 250 (S140). The upper protective layer 270 is to protect the multilayer film 250 and is formed to a thin thickness of about 1 to 20 nm. The upper passivation layer 270 may be formed of silicon nitride (SiN) in the same manner as the lower passivation layer 220, but is not limited thereto.

또한, 후속 공정을 위해 도 2e에 도시된 바와 같이 기판(210) 후면에 마스크패턴(280)을 형성할 필요가 있는데, 마스크 패턴(280)으로 질화실리콘(SiN)을 이용하는 경우, 상부 보호막(260)을 형성하는 단계(S140)에서 기판(210) 후면에도 질화실리콘 박막을 한꺼번에 형성할 수 있다. 예컨대 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 상부 보호막(260)으로 질화실리콘(SiN)을 형성하면, 기판(210) 후면에 질화실리콘 박막까지 하나의 공정으로 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 마스크 패턴(280)을 이루는 질화실리콘 박막과 상부 보호막(260)을 이루는 질화실리콘 박막을 하나의 공정으로 형성하는 경우에 대해 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 각각 별도의 공정에 의해 형성될 수 있다.In addition, it is necessary to form a mask pattern 280 on the rear surface of the substrate 210 as shown in FIG. 2E for a subsequent process. When silicon nitride (SiN) is used as the mask pattern 280, the upper protective film 260 ) In the step of forming (S140), a silicon nitride thin film may be formed on the back side of the substrate 210 at once. For example, when silicon nitride (SiN) is formed as the upper passivation layer 260 by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a silicon nitride thin film may be formed on the back side of the substrate 210 in one process. In this embodiment, the case where the silicon nitride thin film forming the mask pattern 280 and the silicon nitride thin film forming the upper passivation layer 260 are formed in one process has been shown and described, but is not limited thereto, and each separate process can be formed by

다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 마스크층을 형성한 후 일부를 식각하여 마스크 패턴(285)을 형성한다(S150). 마스크 패턴(280)은 포토리쏘그라피(Photolithography) 공정과 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching,RIE) 공정을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2E, a mask pattern 285 is formed by partially etching the mask layer after forming the mask layer (S150). The mask pattern 280 may be formed using a photolithography process and a reactive ion etching (RIE) process.

다음으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(280)을 이용하여 기판(210) 후면을 식각하여 하부 보호층(220) 일부를 노출시킨다(S160). 이때 하부 보호층(220)의 일부도 식각될 수 있다. 본 실시예서와 같이 기판(210)이 실리콘 기판(210') 상에 실리콘 산화막(212)이 형성된 경우, 실리콘 기판(210')은 KOH를 이용한 습식 식각 공정을 이용하여 식각할 수 있으며, 실리콘 산화막(212) 건식 식각 공정을 이용하여 식각할 수 있다. Next, as shown in FIG. 2F, a portion of the lower protective layer 220 is exposed by etching the back surface of the substrate 210 using the mask pattern 280 (S160). At this time, a portion of the lower protective layer 220 may also be etched. When the substrate 210 has the silicon oxide film 212 formed on the silicon substrate 210' as in the present embodiment, the silicon substrate 210' can be etched using a wet etching process using KOH, and the silicon oxide film (212) It can be etched using a dry etching process.

이와 같은 방법으로 펠리클 구조체를 제조하면, 펠리클은 하부 보호층(220), 다층막(250) 및 상부 보호층(260)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 펠리클은 전체적으로 100 nm 이하, 바람직하게는 40 nm 이하의 두께로 형성되어야 하므로, 각 박막(220, 230, 240, 260)은 1 ~ 20 nm의 범위의 얇은 두께로 형성되어야 한다.When the pellicle structure is manufactured in this way, the pellicle has a structure in which a lower protective layer 220, a multilayer film 250, and an upper protective layer 260 are sequentially stacked. Since the entire pellicle must be formed to a thickness of 100 nm or less, preferably 40 nm or less, each of the thin films 220, 230, 240, and 260 must be formed with a thin thickness in the range of 1 to 20 nm.

상술한 바와 같이, 비정질 실리콘 박막을 형성한 이후 이를 탄화수소 가스 분위기에서 급속 열처리함으로써 물성이 우수하고 두께 균일성을 가지는 탄화실리콘 박막이 실리콘 박막 상에 형성된 다층막을 제조할 수 있으며, 상기 다층막은 펠리클 구조체에 이용하기에 적합하다. 또한, 탄화실리콘 박막은 실리콘 박막의 상부를 탄화시켜 형성되는 것으로서, 상술한 바와 같이, 탄화실리콘 박막의 성장은 자기제한(self-limited)되므로, 원하는 두께의 탄화실리콘 박막을 형성하는 것이 매우 용이하다. 그리고 본 발명과 같이 탄화실리콘을 형성하면 탄화실리콘 박막의 결정 방향(orientation)과 두께를 제어하기에 용이하게 된다.As described above, after forming the amorphous silicon thin film, it is possible to manufacture a multilayer film on which a silicon carbide thin film having excellent physical properties and uniform thickness is formed on the silicon thin film by rapid heat treatment in a hydrocarbon gas atmosphere, and the multilayer film is a pellicle structure. suitable for use in In addition, the silicon carbide thin film is formed by carbonizing the top of the silicon thin film. As described above, since the growth of the silicon carbide thin film is self-limited, it is very easy to form a silicon carbide thin film having a desired thickness. . In addition, when silicon carbide is formed as in the present invention, it is easy to control the crystal orientation and thickness of the silicon carbide thin film.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and conventional techniques in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Anyone with knowledge can make various modifications, of course, and such changes are within the scope of the claims.

Claims (18)

기판 전면 상에 하부 보호층을 형성하는 단계;
상기 하부 보호층 상에 실리콘(Si) 박막을 형성하는 실리콘 박막 형성 단계;
상기 실리콘 박막을 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여, 실리콘 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막이 형성된 구조의 다층막을 형성하는 다층막 형성 단계; 및
상기 기판의 후면 일부를 식각하여 상기 하부 보호층 일부를 노출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.forming a lower protective layer on the entire surface of the substrate;
a silicon thin film forming step of forming a silicon (Si) thin film on the lower passivation layer;
forming a multilayer film by heat-treating the silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere to form a multilayer film having a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film is formed on the silicon thin film; and
Etching a part of the rear surface of the substrate to expose a part of the lower protective layer; manufacturing method of the pellicle structure comprising a. 제1항에 있어서,
상기 다층막 형성 단계는,
상기 실리콘 박막을 탄화수소 가스 분위기에서 급속 열처리하여, 상기 실리콘 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막과 탄소(Carbon) 박막이 순차적으로 형성된 구조의 다층막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the multilayer film,
A step of rapidly heat-treating the silicon thin film in a hydrocarbon gas atmosphere to form a multilayer film of a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film and a carbon thin film are sequentially formed on the silicon thin film. Method for manufacturing a pellicle structure. 제2항에 있어서,
상기 탄소 박막은 그래핀(Graphene) 박막인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to claim 2,
The carbon thin film is a pellicle structure manufacturing method, characterized in that the graphene (Graphene) thin film. 제3항에 있어서,
상기 그래핀 박막은 다층 그래핀 박막인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to claim 3,
The graphene thin film is a method for manufacturing a pellicle structure, characterized in that the multi-layer graphene thin film. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층막 형성 단계 이후에,
상기 다층막 상에 상부 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
After the multilayer film formation step,
Forming an upper protective layer on the multilayer film; method of manufacturing a pellicle structure characterized in that it further comprises. 제5항에 있어서,
상기 상부 보호층 및 상기 하부 보호층 중 적어도 하나의 보호층은 질화실리콘(SiN)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to claim 5,
At least one protective layer of the upper protective layer and the lower protective layer is a pellicle structure manufacturing method, characterized in that made of silicon nitride (SiN). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열처리는 급속 열처리(Rapid Thermal Process, RTP)인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The heat treatment is a method for manufacturing a pellicle structure, characterized in that the rapid heat treatment (Rapid Thermal Process, RTP). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 박막 형성 단계는,
상기 하부 보호층 상에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The silicon thin film forming step,
The method of manufacturing a pellicle structure, characterized in that the step of forming an amorphous silicon thin film on the lower protective layer. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층막을 구성하는 실리콘 박막은 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The method of manufacturing a pellicle structure, characterized in that the silicon thin film constituting the multi-layer film is a poly-silicon (Poly-Si) thin film. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화수소 가스의 탄소-탄소 결합 중 적어도 하나는 이중 결합 또는 삼중 결합이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
A method for manufacturing a pellicle structure, characterized in that at least one of the carbon-carbon bonds of the hydrocarbon gas contains a double bond or a triple bond. 제10항에 있어서,
상기 탄화수소 가스는 에틸렌(C2H4) 가스 및 아세틸렌(C2H2) 중 적어도 하나의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to claim 10,
The hydrocarbon gas is a method for manufacturing a pellicle structure, characterized in that it comprises at least one gas of ethylene (C2H4) gas and acetylene (C2H2). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화실리콘 박막은 β-SiC을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The method of manufacturing a pellicle structure, characterized in that the silicon carbide thin film is made of β-SiC. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층막 형성 단계는,
1000 ~ 1300 ℃ 범위의 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The step of forming the multilayer film,
Method for manufacturing a pellicle structure, characterized in that heat treatment at a temperature in the range of 1000 ~ 1300 ℃. 기판;
상기 기판 상에 형성되는 하부 보호층; 및
상기 하부 보호층 상에 형성되며, 실리콘(Si) 박막 상에 탄화실리콘(SiC) 박막이 형성된 구조의 다층막;을 포함하며,
상기 다층막은 상기 하부 보호층 상에 실리콘 박막을 형성한 후, 탄화수소 가스 분위기에서 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체.Board;
a lower protective layer formed on the substrate; and
A multilayer film formed on the lower protective layer and having a structure in which a silicon carbide (SiC) thin film is formed on a silicon (Si) thin film;
The multilayer film is formed by forming a silicon thin film on the lower protective layer and then heat-treating it in a hydrocarbon gas atmosphere. 제14항에 있어서,
상기 다층막은,
실리콘 박막 상에 탄화실리콘 박막과 탄소 박막이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체.According to claim 14,
The multilayer film,
A pellicle structure characterized by a structure in which a silicon carbide thin film and a carbon thin film are sequentially stacked on a silicon thin film. 제15항에 있어서,
상기 탄소 박막은 그래핀(Graphene) 박막인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체.According to claim 15,
The carbon thin film is a graphene (Graphene) thin film, characterized in that the pellicle structure. 제16항에 있어서,
상기 그래핀 박막은 다층 그래핀 박막인 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체.According to claim 16,
The graphene thin film is a pellicle structure, characterized in that the multi-layer graphene thin film. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화실리콘 박막은 β-SiC을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체.According to any one of claims 14 to 17,
The silicon carbide thin film is a pellicle structure, characterized in that made of β-SiC.
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