KR101303795B1 - 초극자외선용 펠리클 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 디바이스 또는 액정 디스플레이 등을 제조할 때 방진막으로 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 초극자외선용 펠리클에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 자외선이 투과하는 펠리클 막과 상기 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함하는 반도체 리소그래피용 펠리클에 있어서, 상기 펠리클 막은 두께가 100㎚이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클이 제공된다. 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클은 연성이 큰 금속 박막을 펠리클 막으로 사용하기 때문에 별도의 베이스 기판에 의한 지지가 없어도 쉽게 손상되지 않는다. 따라서 베이스 기판이 필요 없으며, 베이스 기판의 보강틀에 의한 패턴이 기판에 전사되는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 초극자외선에 대한 투과율이 70% 이상으로 높다. 또한, 베이스 기판을 사용하지 않기 때문에 베이스 기판과 펠리클 막의 열팽창 계수 차이에 의한 변형도 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 디바이스 또는 액정 디스플레이 등을 제조할 때 방진막으로 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 초극자외선용 펠리클에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 경우에 포토리소그래피라는 방법이 사용된다. 포토리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다. 이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사한 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 발생한다. 따라서, 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 이 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되고, 리소그래피시에는 초점이 마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는 이점이 있다.
점차 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 높아져 가고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 광원의 파장이 점점 더 짧아지고 있다. 구체적으로, UV광원은 자외광 g선(436), I선(365), KrF 엑시머 레이저(248), ArF 엑시머 레이저(193)에서 초극자외선(EUV, extreme UltraViolet, 13.5㎚)으로 점점 파장이 짧아지고 있다. 이러한 초극자외선을 이용한 노광 기술을 실현하기 위해서는 새로운 광원, 레지스트, 마스크, 펠리클의 개발이 불가결하다.
공개특허 제2009-0088396호에는 에어로겔 필름으로 이루어진 펠리클이 개시되어 있다.
공개특허 제2009-0122114호에는 도 1과 2에 도시된 바와 같이 실리콘 단결정막으로 이루어지는 펠리클 막(1)과 그 펠리클 막(1)의 지지만을 목적으로 하는 베이스 기판(2)을 포함하며, 베이스 기판(2)은 60%이상의 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클이 개시되어 있다.
그러나 공개특허 제2009-0122114호에 개시된 초극자외선용 펠리클은 초극자외선의 투과를 위해서 실리콘 단결정막을 박막으로 형성하여야 한다. 이러한 실리콘 단결정 박막은 작은 충격에도 쉽게 손상될 수 있으므로, 이를 지지하기 위한 베이스 기판(2)을 사용한다. 이러한 베이스 기판(2)의 보강틀은 일정한 패턴을 형성하며, 이 패턴이 리소그래피 공정에서 기판에 전사된다는 문제가 있다. 또한, 투과율이 60%정도로 매우 낮다는 문제가 있다.
초극자외선은 파장이 짧기 때문에 에너지가 매우 높으며, 투과율이 낮기 때문에 상당량의 에너지가 펠리클 막(1)과 베이스 기판(2)에 흡수되어 펠리클 막(1)과 베이스 기판(2)이 가열될 수 있다. 따라서 펠리클 막(1)과 베이스 기판(2)의 재질이 서로 다를 경우에는 리소그래피 공정에서 발생하는 열에 의한 열팽창 차이에 의해서 변형이 발생할 수 있다는 문제 또한 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 초극자외선에 대한 투과율이 높고, 연성이 커 충격에 강한 금속 단일 박막을 펠리클 막으로 사용한 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 자외선이 투과하는 펠리클 막과 상기 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함하는 반도체 리소그래피용 펠리클에 있어서, 상기 펠리클 막은 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 단일 박막인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클이 제공된다.
상기 펠리클 막은 파장이 13.5㎚의 초극자외선에 대한 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하다.
상기 펠리클 프레임은 세라믹인 것이 바람직하며, 흑색 세라믹인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막 층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 중심부를 제거하여 상기 금속 박막 층을 노출시킴으로써 초극자외선이 투과될 수 있는 노광 영역을 형성하는 단계를 포함하는 초극자외선용 펠리클의 제조방법이 제공된다.
또한, 유기물 기판에 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막 층을 형성하는 단계와, 상기 금속 박막 층에 펠리클 프레임을 결합하는 단계와, 상기 유기물 기판을 제거하는 단계를 포함하는 초극자외선용 펠리클의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클은 연성이 큰 금속 박막을 사용하기 때문에 별도의 베이스 기판에 의한 지지가 없어도 쉽게 손상되지 않는다. 따라서 펠리클 막을 지지하기 위한 베이스 기판이 필요 없으며, 베이스 기판의 보강틀에 의한 패턴이 기판에 전사되는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 초극자외선에 대한 투과율이 70% 이상으로 높다. 또한, 베이스 기판을 사용하지 않기 때문에 베이스 기판과 펠리클 막의 열팽창 계수 차이에 의한 변형도 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 초극자외선용 펠리클의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 초극자외선용 펠리클의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클의 일실시예의 사시도이다.
도 4는 지르코늄 박막의 파장에 따른 투과율을 나타내는 도표이다.
도 5는 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 초극자외선용 펠리클의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클의 일실시예의 사시도이다.
도 4는 지르코늄 박막의 파장에 따른 투과율을 나타내는 도표이다.
도 5는 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클에 대해서 상세히 설명한다.
다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클의 일실시예의 사시도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클은 펠리클 막(10)과 펠리클 프레임(20)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 펠리클 막(10)은 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막으로 이루어지며, 지르코늄 금속 박막인 것이 바람직하다. 금속 박막의 두께는 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 증가하면 투과율이 감소하기 때문이다. 도 4는 두께가 50㎚이며, 상대 밀도가 6.39인 지르코늄 박막의 파장에 따른 투과율을 나타내는 도표이다. 도 4에서 알 수 있듯이, 초극자외선(EUV, extreme ultraviolet)에 해당하는, 파장이 13.5㎚인 자외선에 대한 투과율이 70% 이상인 것을 알 수 있다. 지르코늄 또는 몰리브덴 금속 박막은 연성이 크기 때문에 실리콘 박막과 달리 충격에 의해서 쉽게 손상되지 않는다.
펠리클 막(10)은 통상의 박막 제조 방법에 따라서 제조할 수 있다. 예를 들어, 기판 위에 전자빔 방식, 스퍼터링 방식, 진공 증착 방식 등으로 금속 박막을 형성한다. 기판으로는 유기물 기판을 사용하였으며 금속 박막 형성 후 유기물 기판을 용매로 녹여 제거하였다.
금속 박막을 기판에서 분리하기 전에, 펠리클 프레임과 열 접합 등의 방법을 통해서 먼저 접합한 후 금속 박막을 기판에서 분리할 수도 있다.
펠리클 프레임(20)은 세라믹 재질이며, 흑색 세라믹 재질인 것이 바람직하다.
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세라믹 펠리클 프레임은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2) 등을 주성분으로 하며, 흑색으로 착색하기 위한 착색제로서 망간, 크롬, 카본 등을 일부 포함하는 흑색 세라믹인 것이 바람직하다. 펠리클 프레임에 노광광이 반사되는 것을 최소화하기 위함이다.
예를 들어, 알루미나 파우더에 Cr2O3 1~3wt%, TiO2 0.5~1.5wt%, La2O3 0.2~1.5wt%를 첨가하여 혼합한 후 1500℃ 이상에서 소결하면, 흑색 알루미나를 얻을 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 초극자외선용 펠리클는 다음과 같은 방법으로도 제조할 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 세라믹 재질의 기판(21), 바람직하게는 상술한 흑색 세라믹 기판에 전자빔 방식, 스퍼터링 방식, 진공 증착 방식 등으로 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막(11)을 형성한다.
다음으로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(21)의 금속 박막(11)이 형성된 면의 반대 면 중 테두리 부분에 감광액(photoresist, 30)를 고르게 도포한다. 일반적인 반도체공정과 같이 노광 및 현상과정을 거쳐서 현상액으로 중심부의 감광액은 제거하고 테두리 부분에만 감광액이 남도록 할 수도 있다.
다음으로, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 습식 또는 건식 방법으로 기판의 중심부분을 식각(etching)하여 테두리 부분만 남긴다. 따라서 기판(22)의 중심부분은 금속 박막(11)만 남고 기판은 모두 제거된 상태가 된다.
마지막으로, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 감광액(30)을 제거하면, 남아 있는 기판의 테두리 부분은 펠리클 프레임(20)이 되며, 금속 박막은 펠리클 막(10)이 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10: 펠리클 막 20: 펠리클 프레임
Claims (8)
- 자외선이 투과하는 펠리클 막과 상기 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함하는 반도체 리소그래피용 펠리클에 있어서,
상기 펠리클 막은 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 단일 박막이며,
상기 펠리클 프레임은 세라믹인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 막은 13.5㎚의 초극자외선에 대한 투과율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 흑색 세라믹인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클. - 기판에 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막 층을 형성하는 단계와,
상기 기판의 중심부를 제거하여 상기 금속 박막 층을 노출시킴으로써 초극자외선이 투과될 수 있는 노광 영역을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 기판은 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클의 제조방법. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 세라믹 기판은 흑색인 것을 특징으로 하는 초극자외선용 펠리클의 제조방법. - 용매에 용해되는 유기물 기판에 두께가 100㎚ 이하인, 지르코늄(zirconium, Zr) 또는 몰리브덴(molybdenum, Mo) 금속 박막 층을 형성하는 단계와,
상기 금속 박막 층에 세라믹 펠리클 프레임을 결합하는 단계와,
상기 유기물 기판을 용매를 이용하여 용해하여 제거하는 단계를 포함하는 초극자외선용 펠리클의 제조방법.
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