KR101714908B1 - 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체 - Google Patents

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KR101714908B1
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이성규
박진구
안진호
안일신
김국진
고기호
김인선
박성모
이정환
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Abstract

마스크 상에 배치되고, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층(first protective layer), 상기 제1 보호층 상의 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층(core layer), 상기 코어층 상의 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층(second protective layer), 및 상기 제2 보호층 상의 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층(third protective layer)을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제공될 수 있다.

Description

극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체{Pellicle structure for extreme ultraviolet lithography}
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 관련된 것으로, 특정 두께를 갖는 실리콘 카바이드(SiC), 지르코늄(Zr), 및 실리콘 나이드라이드(Si3N4)를 적층하여, 극자외선에 대한 높은 투과율을 갖고, 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체와 관련된 것이다.
반도체 소자의 집적도가 급격하게 증가됨에 따라 해상도를 향상시키기 위해 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. 해상도 향상을 위해서는 짧은 노광 파장을 가질수록 높은 해상도를 가지게 되는데, 이를 위해서는 반도체 소자 제작 기술은 리소그래피 기술을 중심으로 발전해 왔다. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS)에 따른 리소그래피 기술 발전 방향을 살펴보면 현재 32 nm 급 및 22nm 급의 패턴에 적용할 수 있는 193nm의 노광 파장을 사용하는 Immersion ArF 리소그래피 기술이 사용 중에 있다. 향후 22nm 급 패턴에 적용할 수 있는 13.5nm의 노광 파장을 사용하는 EUV (Extreme Ultra Violet) 리소그래피로 진행될 것으로 보인다.
투과형 리소그래피 기술은 반도체 패턴이 형성되어 있는 포토마스크를 단색광의 파장이 발생되는 스텝퍼를 통해 레이저가 포토마스크를 통과하게 되며, 포토마스크를 통과한 레이저가 웨이퍼 위에 포토마스크 패턴은 1/4로 축소시켜 패턴을 형성하게 된다. 이러한 리소그래피 공정 중에 다양한 오염물들이 마스크 표면에 흡착되어 패턴 형성 시 defect으로 작용하게 되는데 반복적으로 웨이퍼에 전사 되기 때문에 이를 방지하기 위해 펠리클의 사용이 필수적이다. 펠리클은 포토 마스크 밑에 위치하여 노광 중에 발생되는 오염 입자들로부터 마스크를 보호하게 되고 패턴 형성에 아무런 영향을 미치지 않게 된다. 반도체 공정에서 요구되고 있는 오염 입자의 크기 및 개수 기준이 지속적으로 감소함에 따라, 펠리클 표면에 발생되는 오염입자에 대한 기준이 높아지게 되고 이러한 오염물 발생을 최소화할 수 있는 세정 용액 및 방법 개선에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 KR20050112600A (출원인: 주식회사 동부하이텍, 출원번호 KR20040037708A)에는, 포토 마스크 위에 위치하는 투명 박막, 투명 박막을 지지하며 포토 마스크에 부착되어 있는 프레임, 프레임에 형성되어 공기를 이동시키는 벤트홀, 벤트홀과 연결되어 프레임의 외측면에 설치되어 있는 풍선 형태의 복수개의 압력 조절기를 포함하여, 마스크 패턴 영역을 완전히 밀폐하고 풍선 형태의 압력 조절기를 프레임에 부착함으로써, 노광 시 포토 마스크용 펠리클이 부풀거나 저온에서 수축하지 않도록 하고, 미세 파티클 및 화학적 오염을 원천적으로 방지할 수 있는 포토 마스크용 펠리클의 제조 기술이 개시되어 있다.
반도체 메모리(memory) 소자의 고집적화에 따른 면적당 메모리 용량의 증가에 따라, 실리콘 웨이퍼 상에 미세한 패턴의 전사가 가능한 극자외선(EUV)에 대한 투과율이 높고, 대역외(Out of band, OoB) 방서선(radiation)에 대한 반사율이 낮은 새로운 리소그래피 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 특허 공개 공보 KR20050112600A
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 극자외선(EUV)에 대한 투과율이 높은 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 대역외(OoB) 방사선에 대한 반사율이 낮은 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 나노미터(nanometer) 단위의 두께를 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 물리적 변형 및 파괴율이 감소된 다층 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공기 중 산소(O2)에 의한 산화(oxidation) 반응을 최소화하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 10nm 이하의 미세 패턴 전사가 가능한 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체는, 마스크 상에 배치되고, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층(first protective layer), 상기 제1 보호층 상의 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층(core layer), 상기 코어층 상의 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층(second protective layer), 및 상기 제2 보호층 상의 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층(third protective layer)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 코어층의 두께는 22nm이고, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm이고, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 극자외선(Extreme-ultraviolet, EUV) 투과율(transmission)이 최소 90% 이상인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외(Out-of-band, OoB) 방사선(radiation) 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율(reflectance)이 11.76% 이하인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 11.80% 이하인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 서로 동일하고, 상기 제2 보호층의 두께는 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께보다 두꺼운 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 마스크상에 배치되고 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층, 상기 제1 보호층 상의 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층, 상기 코어층 상의 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층, 상기 제2 보호층 상의 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제공될 수 있다. 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 제1 보호층의 두께는 1nm, 상기 코어층의 두께는 22nm, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm, 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm로, 극자외선에 대한 높은 투과율 및 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖도록 최적화 될 수 있다. 이에 따라, 극자외선에 대한 높은 투과율 및 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율로 인해 극자외선 리소그래피 공정 시, 실리콘 기판 상에 형성되는 패턴의 정확도를 향상된 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체는, 상기 제1 보호층, 상기 코어층, 상기 제2 보호층, 상기 제3 보호층이 적층된 나노미터 단위의 두께를 갖는 다층 박막 구조로, 상기 극자외선에 대한 투과율이 높고, 중력 및/또는 공기 중 산소(O2)에 의한 물리적 변형 및 파괴가 최소화된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 이용한 극자외선 리소그래피 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 입사된 극자외선에 대한 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 입사된 후, 실리콘 웨이퍼 상에 도달하는 극자외선의 광량 비율을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 제1 보호층(first protective layer, 110), 코어층(core layer, 150), 제2 보호층(second protective layer, 120), 제3 보호층(third protective layer, 130)을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호층(110)은, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다. 상기 제1 보호층(110)에 포함된 실리콘 카바이드(SiC)는, 극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 파장에 대해 0.01 이하의 소광 계수를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 보호층(110)은, 상기 극자외선에 대한 투과율(transmittance)이 높을 수 있다. 상기 소광 계수는, 빛의 흡수와 관계되는 상수로, 상기 소광 계수 값이 작을수록 빛에 대한 흡수율이 낮다. 다시 말해서, 상기 소광 계수 값이 작을수록, 빛에 대한 투과율(transmittance)이 높다. 일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선의 파장은 13.5nm일 수 있다.
또한, 상기 제1 보호층(110)은, 나노미터(nanometer) 단위의 두께를 갖는 박막(thin film)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 보호층(110)의 두께는 1nm일 수 있다. 만약, 상기 제1 보호층(110)의 두께가 1nm보다 두꺼운 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 극자외선에 대한 투과율이 낮아질 수 있다. 또한, 상기 제1 보호층(110)의 두께가 1nm보다 두꺼운 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 대역외(Out-of-band, OoB) 방사선(radiation)에 대한 반사율(reflectance)은 높아질 수 있다. 상기 대역외 방사선은, 불화아르곤(ArF) 및 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 빛을 포함할 수 있다.
상기 코어층(150)은, 상기 제1 보호층(110) 상에 배치되고, 지르코늄(Zr)을 포함할 수 있다. 상기 코어층(150)에 포함된 지르코늄(Zr)은, 상기 제1 보호층(110)에 포함된 실리콘 카바이드(SiC)와 마찬가지로, 상기 극자외선 파장에 대해 0.01 이하의 소광 계수를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 코어층(150)은, 상기 극자외선에 대한 투과율이 높을 수 있다. 또한, 상기 코어층(150)은, 나노미터 단위의 두께를 갖는 박막일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코어층(150)의 두께는 22nm일 수 있다. 만약, 상기 코어층(150)의 두께가 22nm보다 두꺼운 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 극자외선에 대한 투과율은 낮아질 수 있다. 또한, 만약, 상기 코어층(150)의 두께가 22nm보다 얇은 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 대역외 방사선에 대한 반사율은 높아질 수 있다.
상기 제2 보호층(120)은, 상기 코어층(150) 상에 배치되고, 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함할 수 있다. 상기 제2 보호층(120)에 포함된 실리콘 나이트라이드(Si3N4)는, 상기 제1 보호층(110)에 포함된 실리콘 카바이드(SiC) 및 상기 코어층(150)에 포함된 지르코늄(Zr)과 마찬가지로, 극자외선 파장에 대해 0.01 이하의 소광 계수를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 보호층(120)은, 상기 극자외선에 대한 투과율이 높을 수 있다. 또한, 상기 제2 보호층(120)은, 나노미터 단위의 두께를 갖는 박막일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 보호층(120)의 두께는 2nm일 수 있다. 만약, 상기 제2 보호층(120)의 두께가 2nm보다 두꺼운 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 극자외선에 대한 투과율은 낮아질 수 있다. 또한, 상기 제2 보호층(120)의 두께가 2nm보다 얇은 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 대역외 방사선에 대한 반사율은 높아질 수 있다.
상기 제3 보호층(130)은, 상기 제2 보호층(120) 상에 배치되고, 상기 제1 보호층(110)을 참조하여 설명된 것과 같이, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 나노미터 단위 두께의 박막일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 보호층(130)의 두께는 1nm일 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 제1 보호층(110) 및 상기 제3 보호층(130)의 두께는 서로 동일할 수 있고, 상기 제2 보호층(120)의 두께는, 상기 제1 보호층(110) 및 상기 제3 보호층(130)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이와 같이, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 상기 극자외선에 대한 높은 투과율 및 상기 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖는 최적화된 두께의 상기 제1 보호층(110)(1nm), 상기 코어층(150)(22nm), 상기 제2 보호층(120)(2nm), 및 상기 제3 보호층(130)(1nm)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 극자외선에 대한 높은 투과율을 갖는 동시에, 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 가지므로, 극자외선 리소그래피 공정 시, 실리콘 기판 상에 형성되는 패턴의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 나노미터 단위의 두께를 갖는 박막들(상기 제1 보호층(110), 상기 코어층(150), 상기 제2 보호층(120), 및 상기 제3 보호층(130))이 적층된 나노미터 단위의 두께를 갖는 다층 박막 구조(multi-stack membrane)일 수 있다. 이와 같이, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 나노미터 단위의 얇은 두께를 가지므로, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 극자외선에 대한 투과율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 다층 박막 구조로 인해, 중력에 의한 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 물리적 변형 및 파괴를 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 다층 박막 구조로 인해, 공기 중 산소(O2)에 의한 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 산화(oxidation) 반응을 최소화할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 이용하여 실리콘 기판 상에 미세 패턴을 전사하는 방법이 설명된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 이용한 극자외선 리소그래피 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 마스크 패턴(mask pattern, 210)이 형성된 마스크(mask, 200) 상에 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)가 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 마스크(200)의 일면(200a)과 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 상기 제1 보호층(110)의 일면(110a)이 서로 대응하여 배치될 수 있다. 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 가장자리에 지지대(230, pellicle frame)가 배치될 수 있다. 상기 지지대(230)에 의해, 상기 마스크(200) 상에 상기 제1 보호층(110)은 분리되어 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 마스크(200) 상에 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)가 분리되어 배치될 수 있다.
상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)로 극자외선의 빛이 입사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선의 파장은 13.5nm일 수 있다. 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)로 입사되는 상기 극자외선의 빛은, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)를 통과한 후, 상기 마스크(200)에 도달될 수 있다. 상기 마스크(200)의 상기 마스크 패턴(210)에 대응하여 반사된 상기 극자외선의 빛은, 다시 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)를 통과한 후, 반사형 광학 거울(250)을 경유하여, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer, 300) 상에 도달될 수 있다. 이에 따라, 상기 실리콘 웨이퍼(300) 상에 상기 마스크(200)의 상기 마스크 패턴(210)에 대응하는 패턴이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실리콘 웨이퍼(300) 상에 형성된 상기 패턴의 크기는 10nm 이하일 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 마스크(200) 상에 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 극자외선 리소그래피 공정에서 발생하는 오염물질이 상기 마스크(200) 상에 부착되는 것을 최소화할 수 있다. 다시 말해서, 상기 극자외선 리소그래피 공정에서 발생하는 오염물질은 상기 마스크(200) 상에 배치된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100) 상에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(200) 상에 부착된 상기 오염물질에 의해, 상기 마스크(200)로부터 반사되는 상기 극자외선의 빛의 경로가 변경되는 것을 방지할 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 종래의 극자외선 리소그래피 공정은, 필터(spectral purity filter)를 사용하여 극자외선에 포함된 대역외 방사선을 제거한다. 이 경우, 상기 대역외 방사선 중 가시광선 및 적외선 영역의 빛은 제거할 수 있으나, 원자외선 영역의 빛은 제거할 수 없다. 현재 상기 원자외선 영역의 빛을 제거할 수 있는 필터는 개발되지 않은 상태이므로, 기존의 극자외선 광학 체계로는 상기 원자외선 영역의 빛을 효과적으로 제어하기 어려운 실정이다.
또한, 종래의 극자외선 리소그래피 공정에서는 상기 극자외선에 대한 투과율을 향상시키기 위해, 나노미터 단위의 얇은 두께를 갖는 단층 박막 구조의 펠리클이 이용된다. 이 경우, 나노미터 단위의 두께를 갖는 상기 단층 박막 구조로 인해, 상기 단층 박막이 중력에 의해 물리적으로 변형되고, 파괴될 수 있다. 또한, 상기 단층 박막이 공기 중 산소(O2)에 의해 산화되어, 상기 단층 박막 구조에 변형이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 펠리클을 통과하여 마스크 패턴에 도달된 후, 반사되는 상기 극자외선의 빛의 경로가 변경되어 실리콘 기판 상에 왜곡된 형상의 패턴이 형성될 수 있다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 마스크(200) 상에 배치되고 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층(110), 상기 제1 보호층(110) 상의 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층(150), 상기 코어층(150) 상의 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층(120), 상기 제2 보호층(120) 상의 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층(130)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 상기 극자외선에 대한 높은 투과율 및 상기 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖는 최적화된 두께의 상기 제1 보호층(110)(1nm), 상기 코어층(150)(22nm), 상기 제2 보호층(120)(2nm), 및 상기 제3 보호층(130)(1nm)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 극자외선 리소그래피 공정 시, 실리콘 기판 상에 형성되는 패턴의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)는, 상기 제1 보호층(110), 상기 코어층(150), 상기 제2 보호층(120), 상기 제3 보호층(130)이 적층된 나노미터 단위의 두께를 갖는 다층 박막 구조이므로, 상기 극자외선에 대한 투과율이 높고, 중력에 의한 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 물리적 변형 및 파괴를 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 공기 중 산소(O2)에 의한 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체(100)의 산화(oxidation) 반응을 최소화할 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 대한 특성 평가 결과가 설명된다.
실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층 및 제3 보호층(1nm, 2nm, 3nm, 4nm, 5nm), 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층(17nm, 18nm, 19nm, 20nm, 21nm, 22nm, 23nm, 24nm, 25nm, 26nm, 27nm), 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층(1nm, 2nm, 3nm, 4nm, 5nm)의 두께를 달리하여 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제조하였다. 제조된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외 방사선에 해당되는 불화아르곤(ArF) 및 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 및 극자외선에 대한 투과율을 측정하여, 상기 극자외선에 대한 높은 투과율과 상기 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖는 상기 제1 보호층, 상기 제2 보호층, 상기 코어층, 및 상기 제3 보호층의 두께를 도출하였다.
이하, 상술된 바와 같이, 상기 제1 보호층, 상기 제2 보호층, 상기 코어층, 및 상기 제3 보호층의 두께를 달리하여 제조된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외 방사선에 해당되는 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율을 측정하여 아래 [표 1] 내지 [표 11]에 나타내었다.
코어층 (Zr)
17nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 16.32 18.01 17.48 20.63 27.57
2 nm 15.82 17.00 17.31 21.78 29.41
3 nm 15.44 16.28 17.52 23.13 31.23
4 nm 15.16 15.84 18.05 24.60 32.98
5 nm 14.98 15.65 18.82 26.12 36.64
코어층 (Zr)
18nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 15.59 16.53 16.48 20.71 28.36
2 nm 15.00 15.65 16.62 22.10 30.28
3 nm 14.55 15.09 17.12 23.63 32.13
4 nm 14.24 14.82 17.90 25.23 33.89
5 nm 14.05 14.82 18.89 26.84 35.54
코어층 (Zr)
19nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 14.84 15.17 15.72 20.98 29.19
2 nm 14.17 14.44 16.15 22.56 31.14
3 nm 13.68 14.05 16.92 24.23 33.01
4 nm 13.35 13.97 17.92 25.92 34.76
5 nm 13.17 14.15 19.09 27.59 36.39
코어층 (Zr)
20nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 14.09 13.94 15.19 21.38 30.03
2 nm 13.35 13.37 15.89 23.11 32.01
3 nm 12.83 13.16 16.88 24.88 33.87
4 nm 12.49 13.27 18.08 26.64 35.60
5 nm 12.34 13.64 19.40 28.34 37.21
코어층 (Zr)
21nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 13.33 12.83 14.85 21.88 30.87
2 nm 12.55 12.44 15.79 23.72 32.85
3 nm 12.00 12.42 16.99 25.57 34.69
4 nm 11.68 12.71 18.34 27.37 36.40
5 nm 11.57 13.26 19.79 29.10 37.97
코어층 (Zr)
22nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 12.58 11.87 14.69 22.46 31.70
2 nm 11.76 11.66 15.84 24.38 33.66
3 nm 11.22 11.82 17.21 26.27 35.48
4 nm 10.92 12.29 18.70 28.10 37.15
5 nm 10.86 13.01 20.25 29.84 38.69
코어층 (Zr)
23nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 11.84 11.04 14.67 23.08 32.49
2 nm 11.00 11.01 16.01 25.06 34.43
3 nm 10.47 11.36 17.52 26.98 36.22
4 nm 10.21 12.00 19.12 28.82 37.90
5 nm 10.21 12.87 20.76 30.56 39.37
코어층 (Zr)
24nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 11.11 10.33 14.77 23.72 33.26
2 nm 10.28 10.49 16.27 25.74 35.17
3 nm 9.77 11.02 17.90 27.68 36.92
4 nm 9.56 11.82 19.59 29.52 38.53
5 nm 9.62 12.83 21.29 31.25 40.00
코어층 (Zr)
25nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 10.41 9.76 14.98 24.39 33.99
2 nm 9.59 10.10 16.61 26.43 35.87
3 nm 9.12 10.79 18.34 28.37 37.59
4 nm 8.97 11.74 20.10 30.20 39.16
5 nm 9.10 12.88 21.84 31.92 40.58
코어층 (Zr)
26nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 9.74 9.30 15.26 25.05 34.69
2 nm 8.94 9.81 17.00 27.10 36.52
3 nm 8.52 10.65 18.81 29.04 38.21
4 nm 8.43 11.74 20.62 30.86 39.74
5 nm 8.64 12.99 22.40 32.55 41.12
코어층 (Zr)
27nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 9.09 8.95 15.61 25.70 35.34
2 nm 8.33 9.62 17.44 27.75 37.14
3 nm 7.97 10.61 19.31 29.68 38.78
4 nm 7.95 11.82 21.16 31.48 40.28
5 nm 8.24 13.17 22.97 33.15 41.63
[표 1] 내지 [표 11]을 참조하면, 상기 코어층 및 상기 제2 보호층의 두께와 상관없이, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율은 증가하는 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 코어층 및 상기 제2 보호층의 두께가 1nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 알 수 있었다.
상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께가 1nm인 경우, 상기 코어층 및 상기 제2 보호층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율이 낮아지는 것을 확인하였다.
이하, 상술된 바와 같이, 상기 제1 보호층, 상기 제2 보호층, 상기 코어층, 및 상기 제3 보호층의 두께를 달리하여 제조된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외 방사선에 해당되는 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율을 측정하여 아래 [표 12] 내지 [표 22]에 나타내었다.
코어층 (Zr)
17nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 11.04 11.36 12.92 14.58 15.44
2 nm 9.89 10.55 12.15 13.60 14.12
3 nm 8.94 9.91 11.50 12.73 12.94
4 nm 8.21 9.43 10.98 12.00 11.91
5 nm 7.70 9.11 10.60 11.39 11.06
코어층 (Zr)
18nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 11.64 11.54 12.61 13.77 14.18
2 nm 10.30 10.53 11.65 12.64 12.74
3 nm 9.16 9.69 10.84 11.64 11.48
4 nm 8.25 9.04 10.18 10.81 10.42
5 nm 7.57 8.58 9.69 10.15 9.58
코어층 (Zr)
19nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 12.23 11.71 12.32 13.01 12.96
2 nm 10.70 10.51 11.18 11.72 11.42
3 nm 9.38 9.50 10.20 10.60 10.11
4 nm 8.30 8.68 9.41 9.68 9.04
5 nm 7.46 8.08 8.82 8.98 8.23
코어층 (Zr)
20nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 12.79 11.89 12.04 12.27 11.80
2 nm 11.08 10.50 10.73 10.84 10.18
3 nm 9.59 9.31 9.60 9.62 8.82
4 nm 8.34 8.34 8.69 8.63 7.76
5 nm 7.36 7.61 8.00 7.89 7.00
코어층 (Zr)
21nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 13.33 12.06 11.78 11.56 10.70
2 nm 11.45 10.49 10.29 10.00 9.01
3 nm 9.80 9.13 9.03 8.68 7.63
4 nm 8.39 8.02 8.00 7.64 6.59
5 nm 7.25 7.16 7.23 6.88 5.91
코어층 (Zr)
22nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 13.84 12.22 11.52 10.88 9.65
2 nm 11.80 10.48 9.88 9.21 7.92
3 nm 9.99 8.96 8.48 7.81 6.54
4 nm 8.43 7.71 7.35 6.72 5.55
5 nm 7.15 6.73 6.51 5.96 4.95
코어층 (Zr)
23nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 14.32 12.37 11.27 10.23 8.67
2 nm 12.13 10.46 9.48 8.45 6.90
3 nm 10.16 8.80 7.96 6.99 5.54
4 nm 8.46 7.41 6.74 5.87 4.61
5 nm 7.05 6.33 5.84 5.12 4.12
코어층 (Zr)
24nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 14.77 12.50 11.02 9.61 7.74
2 nm 12.43 10.43 9.10 7.74 5.97
3 nm 10.32 8.63 7.46 6.22 4.65
4 nm 8.48 7.12 6.16 5.09 3.80
5 nm 6.95 5.94 5.21 4.36 3.42
코어층 (Zr)
25nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 15.19 12.61 10.87 9.01 6.88
2 nm 12.71 10.40 8.72 7.07 5.11
3 nm 10.46 8.46 6.99 5.51 3.85
4 nm 8.49 6.85 5.62 4.39 3.09
5 nm 6.85 5.57 4.63 3.69 2.84
코어층 (Zr)
26nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 15.58 12.71 10.53 8.44 6.08
2 nm 12.96 10.36 8.36 6.43 4.34
3 nm 10.58 8.30 6.54 4.86 3.15
4 nm 8.50 6.58 5.12 3.75 2.50
5 nm 6.75 5.23 4.10 3.10 2.38
코어층 (Zr)
27nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 15.93 12.78 10.28 7.89 5.35
2 nm 13.19 10.30 8.01 5.84 3.65
3 nm 10.69 8.13 6.12 4.26 2.54
4 nm 8.49 6.32 4.64 3.17 2.01
5 nm 6.64 4.90 3.61 2.58 2.03
[표 12] 내지 [표 22]를 참조하면, 상기 코어층, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께와 상관없이, 상기 제2 보호층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율은 감소하는 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 제2 보호층의 두께가 5nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 알 수 있었다.
상기 제2 보호층의 두께가 5nm인 경우, 상기 코어층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 낮아지는 것을 확인하였다.
이하, 상술된 바와 같이, 상기 제1 보호층, 상기 제2 보호층, 상기 코어층, 및 상기 제3 보호층의 두께를 달리하여 제조된 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 극자외선에 대한 투과율을 측정하여 아래 [표 23] 내지 [표 33]에 나타내었다.
코어층 (Zr)
17nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 92.45 91.71 90.92 90.12 89.30
2 nm 91.71 90.94 90.14 89.34 88.52
3 nm 90.96 90.15 89.36 88.58 87.76
4 nm 90.17 89.35 88.59 87.82 87.03
5 nm 89.36 88.56 87.83 87.08 86.30
코어층 (Zr)
18nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 92.17 91.41 90.61 89.80 88.96
2 nm 91.43 90.63 89.83 89.02 88.19
3 nm 90.65 89.83 89.05 88.26 87.45
4 nm 89.84 89.04 88.28 87.51 86.73
5 nm 89.02 88.26 87.53 86.77 86.00
코어층 (Zr)
19nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 91.90 91.10 90.30 89.48 88.65
2 nm 91.13 90.31 89.52 88.71 87.89
3 nm 90.33 89.52 88.74 87.96 87.17
4 nm 89.51 88.74 87.99 87.21 86.44
5 nm 88.71 87.98 87.24 86.47 85.71
코어층 (Zr)
20nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 91.60 90.78 89.98 89.17 88.35
2 nm 90.80 89.99 89.20 88.41 87.61
3 nm 89.99 89.21 88.44 87.65 86.89
4 nm 89.20 88.44 87.68 86.91 86.15
5 nm 88.43 87.69 86.93 86.17 85.41
코어층 (Zr)
21nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 91.25 90.44 89.66 88.86 88.07
2 nm 90.45 89.66 88.89 88.10 87.33
3 nm 89.66 88.90 88.13 87.35 86.59
4 nm 88.89 88.14 87.37 86.61 85.85
5 nm 88.15 87.39 86.62 85.87 85.10
코어층 (Zr)
22nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 90.88 90.10 89.34 88.56 87.77
2 nm 90.10 89.34 88.57 87.79 87.03
3 nm 89.34 88.58 87.81 87.04 86.28
4 nm 88.60 87.83 87.05 86.30 85.54
5 nm 87.85 87.07 86.30 85.57 84.80
코어층 (Zr)
23nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 90.52 89.77 89.02 88.24 87.46
2 nm 89.77 89.03 88.26 87.48 86.70
3 nm 89.04 88.27 87.49 86.73 85.96
4 nm 88.29 87.51 86.74 86.99 85.22
5 nm 87.53 86.73 85.99 85.26 84.50
코어층 (Zr)
24nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 90.20 89.47 88.71 87.93 87.13
2 nm 89.48 88.73 87.95 87.17 86.37
3 nm 88.74 87.96 87.18 86.42 85.63
4 nm 87.98 87.18 86.43 85.69 84.91
5 nm 87.19 86.41 85.69 84.96 84.20
코어층 (Zr)
25nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 89.93 89.19 88.41 87.62 86.80
2 nm 89.20 88.42 87.64 86.86 86.05
3 nm 88.44 87.65 86.88 86.12 85.33
4 nm 87.65 86.87 86.14 85.39 84.62
5 nm 86.86 86.11 85.40 84.66 83.91
코어층 (Zr)
26nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 89.66 88.89 88.10 87.31 86.49
2 nm 88.91 88.12 87.34 86.56 85.76
3 nm 88.13 87.34 86.59 85.82 85.04
4 nm 87.33 86.58 85.85 85.09 84.34
5 nm 86.55 85.84 85.11 84.37 83.62
코어층 (Zr)
27nm		 제1 보호층, 제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm 3 nm 4 nm 5 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 89.37 88.57 87.79 87.01 86.20
2 nm 88.60 87.80 87.04 86.26 85.48
3 nm 87.81 87.04 86.29 85.52 84.77
4 nm 87.03 86.29 85.55 84.80 84.06
5 nm 86.28 85.56 84.82 84.08 83.33
[표 23] 내지 [표 33]를 참조하면, 상기 코어층, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 극자외선 대한 투과율은 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 상기 제2 보호층의 두께가 증가할수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 극자외선 대한 투과율은 감소하는 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 제1 보호층, 상기 코어층, 상기 제2 보호층, 및 상기 제3 보호층의 두께가 얇을수록, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 극자외선 대한 투과율이 높은 것을 알 수 있었다.
상기 제1 보호층, 상기 코어층, 상기 제2 보호층, 및 상기 제3 보호층의 두께에 따른 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선(불화아르곤(ArF), 불화크립톤(KrF))에 대한 반사율 측정값과 상기 극자외선에 대한 투과율 측정값의 결과로부터, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm이고, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm이고, 상기 코어층의 두께는 22nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 광학 특성이 가장 우수한 것을 알 수 있었다. 다시 말해서, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm이고, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm이고, 상기 코어층의 두께는 22nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 극자외선에 대한 투과율이 가장 높고, 상기 대역외 방사선(불화아르곤(ArF), 불화크립톤(KrF))에 대한 반사율이 가장 낮은 것을 알 수 있었다. [표 6] 및 [표 17]을 참조하면, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm이고, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm이고, 상기 코어층의 두께는 22nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율은 11.76%이고, 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율은 11.80%인 것을 확인하였다. 또한, [표 28]을 참조하면, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm이고, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm이고, 상기 코어층의 두께는 22nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 극자외선에 대한 투과율은 90.10%인 것을 확인하였다.
이하, 코어층 및 보호층의 구성 물질, 및 적층순서를 달리하여 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제작하였다. 먼저, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층, 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층, 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층, 및 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층 차례대로 적층하여 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제조하였다. 또한, 상기 코어층으로 실리콘(Si), 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 사용하고, 상기 보호층으로 실리콘 카바이드(SiC), 및/또는 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 사용하여 본 발명의 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제조하였다. 단, 본 발명의 실시 예 및 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 코어층의 두께는 22nm로 동일하고, 상기 코어층 상부 및 하부면에 적층되는 보호층들의 두께는 1nm 내지 2nm로 제작하여, 상기 대역외 방사선(불화아르곤(ArF), 불화크립톤(KrF))에 대한 반사율을 측정하였다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율은 아래 [표 34]에 나타내었다. 또한, 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율은 아래 [표 35] 내지 [표 40]에 나타내었다.
실시 예 (SiC / Si3N4 / Zr / SiC)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층,
제3 보호층 (SiC)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 12.58 11.87
2 nm 11.76 11.66
제1 비교 예 (Si3N4 / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 12.16 11.28
2 nm 13.63 12.47
제2 비교 예 (Si3N4 / Si / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 62.28 57.55
2 nm 62.36 57.64
제3 비교 예 (Si3N4 / SiC / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 37.56 37.51
2 nm 37.81 37.78
제4 비교 예 (Si / Zr / Si)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si)		 1 nm 16.89 23.01
2 nm 16.94 23.11
제5 비교 예 (SiC / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(SiC)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 11.10 16.33
2 nm 11.55 15.90
제6 비교 예 (Si3N4 / SiC / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층,
제3 보호층 (Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(SiC)		 1 nm 11.86 12.71
2 nm 17.83 18.61
[표 35] 내지 [표 37]을 참조하면, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)(불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 약 12%)을 사용하는 경우가 상기 코어층으로 실리콘(Si)(불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 약 60%), 또는 실리콘 카바이드(SiC)(불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 약 37%)를 사용하는 경우보다 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)을 사용하여 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제작하는 경우, 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 알 수 있었다.
또한, [표 34], [표 35], 및 [표 38] 내지 [표 40]을 참조하면, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)을 사용하는 경우, 상기 코어층의 상부 및 하부면에 적층된 상기 보호층들의 종류 및 두께에 따른 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율을 살펴보았다. 본 발명의 실시 예, 제1 비교 예, 제5 비교 예, 및 제6 비교 예에 따라 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘 카바이드(SiC), 및 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제1 보호층, 제2 보호층, 및/또는 제3 보호층이 적층된 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우가, 제4 비교 예에 따라 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘(Si)을 포함하는 제1 보호층, 및 제2 보호층이 적층된 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우보다 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 실시 예, 제1 비교 예, 제5 비교 예, 및 제6 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 값은 큰 차이가 없는 것을 확인하였다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율은 아래 [표 41]에 나타내었다. 또한, 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율은 아래 [표 42] 내지 [표 47]에 나타내었다.
실시 예 (SiC / Si3N4 / Zr / SiC)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층,
제3 보호층 (Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 13.84 12.22
2 nm 11.80 10.48
제1 비교 예 (Si3N4 / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 18.03 15.62
2 nm 19.11 16.74
제2 비교 예 (Si3N4 / Si / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 64.31 61.92
2 nm 64.37 61.98
제3 비교 예 (Si3N4 / SiC / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 55.54 54.80
2 nm 54.21 53.37
제4 비교 예 (Si / Zr / Si)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(Si)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si)		 1 nm 29.11 34.44
2 nm 31.52 36.31
제5 비교 예 (SiC / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층
(SiC)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(Si3N4)		 1 nm 15.56 11.18
2 nm 16.68 12.32
제6 비교 예 (Si3N4 / SiC / Zr / Si3N4)
코어층 (Zr)
22 nm		 제1 보호층,
제3 보호층 (Si3N4)
1 nm 2 nm
제2 보호층
(SiC)		 1 nm 13.38 12.54
2 nm 9.50 9.16
[표 42] 내지 [표 44]을 참조하면, 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 결과와 마찬가지로, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)(불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 약 17%)을 사용하는 경우가 상기 코어층으로 실리콘(Si)(불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 약 63%), 또는 실리콘 카바이드(SiC)(불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 약 54%)를 사용하는 경우보다 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)을 사용하여 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 제작하는 경우, 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 알 수 있었다.
또한, [표 41], [표 42], 및 [표 45] 내지 [표 47]을 참조하면, 상기 코어층으로 지르코늄(Zr)을 사용하는 경우, 상기 코어층의 상부 및 하부면에 적층된 상기 보호층들의 종류 및 두께에 따른 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율을 살펴보았다. 본 발명의 실시 예, 제1 비교 예, 제5 비교 예, 및 제6 비교 예에 따라 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘 카바이드(SiC), 및 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제1 보호층, 제2 보호층, 및/또는 제3 보호층이 적층된 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우가, 제4 비교 예에 따라 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘(Si)을 포함하는 제1 보호층, 및 제2 보호층이 적층된 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우보다 상기 대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 낮은 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 실시 예, 및 제6 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우(불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 약 9~13%)가 제1 비교 예, 및 제5 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우(불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율 약 11~19%)보다 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 값이 낮은 것을 확인하였다. 이로부터, 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘(Si), 및 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제1 보호층, 제2 보호층, 및 제3 보호층이 적층되는 경우가 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층의 상부 및 하부면에 실리콘(Si), 및 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제1 보호층, 및 제2 보호층이 적층되는 경우보다 상기 대역외 방사선 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율 값이 낮은 것을 알 수 있었다.
[표 34] 내지 [표 47]를 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예, 및 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선에 대한 반사율 측정 결과로부터, 본 발명의 실시 예, 및 제6 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 대역외 방사선에 대한 반사율이 가장 낮은 것을 확인하였다. 단, [표1] 내지 [표 33]을 참조하여 설명된 것과 같이, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 보호층은 두께가 1nm이고, 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 보호층의 두께가 2nm인 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 극자외선에 대한 투과율이 가장 우수하다는 것을 고려했을때, 결과적으로 본 발명의 실시 예에 따라, 실리콘 카바이드(SIC)를 포함하는 상기 제1 보호층(1nm), 지르코늄(Zr)을 포함하는 상기 코어층(22nm), 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 상기 제2 보호층(2nm), 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 상기 제3 보호층이 차례대로 적층된 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 광학 특성이 가장 우수한 것을 알 수 있었다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체는, 상기 극자외선에 대한 투과율이 높고, 상기 대역외 방사선에 대한 반사율이 낮은 것을 알 수 있었다.
도 3은 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 입사된 극자외선에 대한 반사율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시 예, 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 13.5nm 파장의 극자외선 광원을 조사하였다. 본 발명의 실시 예, 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 입사된 상기 극자외선에 대한 반사율을 측정하였다.
도 3을 참조하면, 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우, 상기 대역외 방사선에 대한 반사율은 최대 60%인 것을 확인하였다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 경우, 상기 대역외 방사선에 대한 반사율은 최대 20%로, 낮은 반사율 값을 나타내는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 상기 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 가지므로, 극자외선 리소그래피용 펠리클로 사용하기에 적합한 것을 알 수 있었다.
도 4는 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 입사된 후, 실리콘 웨이퍼 상에 도달하는 극자외선의 광량 비율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시 예, 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 13.5nm 파장의 극자외선 광원을 조사하였다. 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체에 입사된 후, 실리콘 웨이퍼 상에 도달하는 극자외선의 광량 비율을 측정하였다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 통과하고, 마스크에 반사되어 다시 본 발명의 실시 예 및 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체를 통과하고, 반사형 광학 체계를 경유한 후, 상기 실리콘 웨이퍼 상에 도달하는 극자외선 광량 비율을 산출하였다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체보다 상기 실리콘 웨이퍼 상에 도달하는 극자외선 광량 비율이 큰 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제2 비교 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체보다 우수한 광학 특성을 갖는 것을 확인하였다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체 는, 마스크 상에 배치되고 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제1 보호층, 지르코늄(Zr)을 포함하는 코어층, 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하는 제2 보호층, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 제3 보호층(130)이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 상기 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체의 상기 제1 보호층의 두께는 1nm, 상기 코어층의 두께는 22nm, 상기 제2 보호층의 두께는 2nm, 및 상기 제3 보호층의 두께는 1nm로, 극자외선에 대한 높은 투과율 및 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율을 갖도록 최적화 될 수 있다. 이에 따라, 극자외선에 대한 높은 투과율 및 대역외 방사선에 대한 낮은 반사율로 인해 극자외선 리소그래피 공정 시, 실리콘 기판 상에 형성되는 패턴의 정확도를 향상된 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체
110: 제1 보호층(first protective layer)
110a: 제1 보호층의 일면
120: 제2 보호층(second protective layer)
130: 제3 보호층(third protective layer)
150: 코어층(core layer)
200: 마스크(mask)
200a: 마스크의 일면
210: 마스크 패턴(mask pattern)
230: 지지대
250: 반사형 광학 거울
300: 실리콘 웨이퍼

Claims (6)

  1. 마스크 상에 배치되고, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하고, 1nm 두께의 제1 보호층(first protective layer);
    상기 제1 보호층 상의 지르코늄(Zr)을 포함하고, 22nm 두께의 코어층(core layer);
    상기 코어층 상의 실리콘 나이트라이드(Si3N4)를 포함하고, 2nm 두께의 제2 보호층(second protective layer); 및
    상기 제2 보호층 상의 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하고 1nm 두께의 제3 보호층(third protective layer)을 포함하되,
    극자외선(Extreme-ultraviolet, EUV) 투과율(transmission)이 90% 이상이고,
    대역외(Out-of-band, OoB) 방사선(radiation) 중 불화아르곤(ArF) 파장에 대한 반사율(reflectance)이 11.76% 이하이고,
    대역외 방사선 중 불화크립톤(KrF) 파장에 대한 반사율이 11.80% 이하인 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께는 서로 동일하고,
    상기 제2 보호층의 두께는, 상기 제1 보호층 및 상기 제3 보호층의 두께보다 두꺼운 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 구조체.
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