KR102176709B1 - 리소그래피 및 다른 적용분야에서 극자외 방사선을 이용하는 재료, 성분 및 사용을 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
자외선(UV), 극자외선(EUV) 및/또는 연질 X레이 파장에서 작동되는 소자 및 시스템에서 사용을 위한 나노구조 광자 재료 및 관련된 성분이 기재된다. 이러한 재료는 선택된 파장 범위, 예컨대 특히 UV, EUV, 또는 연질 X레이 파장 또는 파장 범위를 위해 맞춰진 나노스케일 피처에 의해 제작된다. 이러한 재료는 리소그래피, 웨이퍼 패터닝, 생물의학적 적용분야 또는 다른 적용분야와 같은 적용분야에서 사용을 위한 성분, 예컨대 거울, 렌즈 또는 다른 광학, 패널, 광원, 마스크, 포토레지스트 또는 다른 성분을 만들기 위해 사용될 수 있다.
Description
관련 출원
본 출원은 2012년 1월 19일 출원된 미국 특허 가출원 제61/588601호(발명의 명칭: Materials, Components, and Methods for Use with Extreme Ultraviolet Radiation in Lithography & Other Applications)의 정규 출원이며, 이 기초출원은 본 명세서에 그의 전문이 참조로서 포함된다.
광리소그래피 시스템은, 예를 들어, 소자의 제작을 위해 흔히 사용된다. 이러한 시스템의 분해능은 노출 파장에 비례한다. 따라서, 더 짧은 파장이 제작시 분해능을 개선시킬 수 있다. 극자외선 리소그래피(Extreme ultraviolet lithography: EUVL)는 극자외선(extreme ultraviolet: EUV) 파장(대략 120 나노미터 내지 0.1 나노미터)에서 전자기 방사선을 사용한다. 따라서, 이들 파장에서 광자는 대략 10 일렉트론 볼트(electron volt: eV) 내지 12.4keV(각각 124㎚ 및 0.1㎚에 대응됨)의 범위에서 나타난다. 극자외선 파장은 플라즈마 및 싱크로트론광 공급원과 같은 소자에 의해 인공적으로 만들어질 수 있다. 리소그래피를 위해 EUV 파장을 사용하는 것은 반도체칩과 같은 소자에서뿐만 아니라 중합체 전자학, 태양 전지, 바이오테크, 의학 기술과 같은 다른 적용분야에서 피처 크기(feature size)를 감소시키는 잠재적 이점을 가진다. EUV 파장에서, 리소그래피 시스템, 예를 들어 거울, 렌즈, 포토레지스트 등의 성분을 형성하기 위해 사용된 재료는 중요하게 된다. 그러나, 대부분의 재료는 EUV 파장에서의 방사선에 대해 높은 흡수율을 가진다. EUV 파장에서 이들 재료에서의 더 높은 흡수는 EUV 리소그래피 시스템의 성능을 감소시킨다. 예를 들어, EUV 리소그래피 시스템은 이 흡수를 극복하기 위한 더 높은 전력 공급원을 필요로 할 수 있다.
본 개시내용은 대체로, 예컨대 리소그래피(EUVL) 또는 다른 적용분야에서 자외선(UV), 극자외선(EUV) 및 연질 X레이 방사선을 이용하는 재료, 소자, 장치 및 사용을 위한 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 배타적으로는 아니지만, 본 개시내용은 UV, EUV 및 연질 X레이 적용에서 사용을 위한 재료 및 성분뿐만 아니라 EUV 방사선을 사용하는 장치, 소자 및 시스템에서의 이러한 재료 및 성분의 제작 및 사용 방법에 관한 것이다.
특정 실시형태에서, 본 개시내용은 노광 시스템(light exposure system)에서 사용될 수 있는 부재(element)에 관한 것이되, 시스템 또는 하위시스템은 파장을 갖는 광을 전송하기 위한 광 공급원을 포함한다. 부재는 다수의 구조적 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 다수의 구조적 피처는 선택된 파장에 대해 부재의 반사율을 70% 초과로 개선시킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 본 개시내용은 노광 시스템에서 사용될 수 있는 부재에 관한 것이다. 시스템 또는 하위시스템은 파장을 갖는 광을 전송하기 위한 광 공급원을 포함할 수 있다. 부재는 다수의 구조적 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 다수의 구조적 피처는 선택된 파장에 대해 부재의 투과(transmission)를 4% 초과로 개선시킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 본 개시내용은 노광 시스템에서 사용될 수 있는 부재에 관한 것이다. 시스템 또는 하위시스템은 파장을 갖는 광을 전송하기 위한 광 공급원을 포함할 수 있다. 부재는 다수의 구조적 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 다수의 구조적 피처는 선택된 파장에 대한 전자기 방사선 흡수를 제어할 수 있다.
일부 실시형태에서, 노광 시스템은 포토리소그래피 도구, 생명공학 시스템, 주사 또는 영상화 시스템, 천문학적 시스템, 재료 가공처리 시스템 또는 인쇄 시스템을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 파장은 250㎚ 이하이다. 다수의 구조적 피처는 제1 크기를 가질 수 있으며, 여기서 제1 크기는 파장과 실질적으로 상관관계가 있다. 일 실시형태에서, 다수의 구조적 피처는 250㎚ 내지 0.01㎚의 제1 크기를 가진다. 다수의 구조적 피처는 1, 2 또는 3차원일 수 있다. 다수의 구조적 피처는 재료에서 주기성을 가질 수 있다. 주기성은 1, 2 또는 3차원일 수 있다. 다수의 구조적 피처는 다음 중 하나로 배열될 수 있다: 반주기적, 비주기적, 준주기적, 등급화, 부분적으로 등급화, 대칭적, 프랙탈(fractal), 자이로이드(gyroid), 스위스 롤(swiss roll), 비평면, 세그먼트, 반복된 단위, 패턴 형성, 또는 재료에서의 무작위 또는 준무작위 순서. 재료는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 금속, 유전체, 기체, 액체, 화합물, 반도체, 중합체, 유기 재료, 생물학적 재료, 1구조적 부품 재료, 공기, 탄소, 몰리브덴, 베릴륨, 란탄, 탄화붕소, 규소, SiO2, TiO2, 루테늄, 니오븀, 로듐, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 게르마늄, DNA, 단백질, 그래핀, 흑연, 탄소 나노튜브, MoS, O2, N2, He, H2, Ar, CO2. 구조적 피처는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 금속, 유전체, 기체, 액체, 화합물, 반도체, 중합체, 유기 재료, 생물학적 재료, 1원자 재료, 공기, 탄소, 몰리브덴, 베릴륨, 란탄, 탄화붕소, 규소, SiO2, TiO2, 루테늄, 니오븀, 로듐, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 게르마늄, DNA, 단백질, 그래핀, 흑연, 탄소 나노튜브, 또는 MoS, O2, N2, He, H2, Ar, CO2, 진공 또는 보이드(void). 다수의 구조적 피처는 층, 필름, 구체(sphere), 블록, 피라미드, 고리, 다공성 구조, 원통형, 연결된 형상, 껍질, 자유형상, 카이럴 구조, 반구체(hemisphere) 또는 세그먼트를 함유하는 형상 또는 차원을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 부재는 기판, 거울, 렌즈, 표면, 윈도, 패싯, 필터, 덮개 부재, 캡핑층, 보호층, 장벽층, 박막, 코팅, 내표면적, 컬렉터, 액적 발생기, 내부분산된(interdispersed) 재료, 패널, 도파관, 캐비티, 섬유, 구조적 부품, 반사부재, 투과형 부재, 검출기, 파장 모니터, 대역폭 또는 전력 모니터, 센서, 포토마스크, 포토레지스트, 냉각 기구, 열관리 기구, 광 공급원, 램프, 레이저, 광학 부재, 마스크 얼라이너, 적분기, 구조적 부품. 광학 소자, 전기 소자일 수 있다.
일부 실시형태에서, 재료 또는 구조적 피처는 다음의 처리 방법들: 화학적 에칭, 레이저 방사선 또는 가열 중 하나의 처리 방법에 의해 세정되거나 또는 후처리될 수 있다.
일 실시형태에서, 재료 또는 재료의 서브세트 또는 재료의 양태는 다음의 처리 방법들: 자기 조립, 직접 조립, 연질 템플레이팅, 전주(electroforming), 전기도금, 희생 재료 또는 스캐폴딩 재료(scaffolding material), 블록 공중합체, 바텀 업(bottom-up) 기술, EUV 또는 XUV 리소그래피, 초점 전자 또는 이온 빔, 나노임프린팅, 원자력 현미경, 주사 탐침형 현미경(scanning probe microscopy), 2 이상의 광자 리소그래피, 레이저 조사, 탈성분 부식, 화학적 에칭, 화학적 계면활성제, 표면 처리 중 하나의 처리 방법에 의해 제작될 수 있다.
특정 실시형태에서, 본 개시내용은 파장에서 70% 초과의 반사율을 가질 수 있는 재료를 제작하는 방법을 제공한다. 해당 방법은 호스트층을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 해당 방법은 중합체 또는 스캐폴드 구조를 조립하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 해당 방법은 스캐폴딩 구조 위로 주요층을 성장시키는 단계를 포함할 수 있다. 해당 방법은 주요층의 표면을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, 해당 방법은 중합체 또는 스캐폴딩 구조를 제거하는 단계를 포함할 수 있어서, 재료의 반사율은 0.1㎚ 내지 250㎚의 파장에서 70% 초과이다. 일부 실시형태에서, 해당 방법은 레이저 조사 또는 화학적 에칭을 통해 하나 이상의 층을 평활화하는 단계를 포함할 수 있다. 중합체 또는 스캐폴딩 구조는 하나 이상의 블록 공중합체일 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 방법은 캡핑 또는 기판을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용은 수반되는 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명과 관련하여 더욱 완전하게 인식될 수 있다:
도 1은 본 명세서에 기재된 재료의 구조와 비교하여 EUV 파장에서 Mo/Si 다중층 스택의 반사율 특징의 상세한 설명을 도시한 도면;
도 2는 구조적 피처를 함유하는 3차원 구조의 실시형태 및 EUV 파장에서 보이드를 함유하는 구조로부터의 예시적 반사 프로파일을 도시한 도면;
도 3은 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 포토리소그래피 마스크의 실시형태를 도시한 도면;
도 4는 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 포토레지스트의 실시형태를 도시한 도면;
도 5는 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 광학 부재 또는 표면의 실시형태를 도시한 도면;
도 6은 중합체 템플레이트를 사용하여 본 명세서에 기재된 재료를 만드는 제작 공정의 실시형태를 도시한 도면.
도 1은 본 명세서에 기재된 재료의 구조와 비교하여 EUV 파장에서 Mo/Si 다중층 스택의 반사율 특징의 상세한 설명을 도시한 도면;
도 2는 구조적 피처를 함유하는 3차원 구조의 실시형태 및 EUV 파장에서 보이드를 함유하는 구조로부터의 예시적 반사 프로파일을 도시한 도면;
도 3은 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 포토리소그래피 마스크의 실시형태를 도시한 도면;
도 4는 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 포토레지스트의 실시형태를 도시한 도면;
도 5는 본 명세서에 기재된 재료를 지니는 광학 부재 또는 표면의 실시형태를 도시한 도면;
도 6은 중합체 템플레이트를 사용하여 본 명세서에 기재된 재료를 만드는 제작 공정의 실시형태를 도시한 도면.
극자외 방사선을 사용하는 리소그래피는 더 작은 피처 크기를 지니는 소자의 제작을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 대부분의 재료는 EUV 스펙트럼에서 전자기 방사선의 높은 흡수율을 가진다. EUV 스펙트럼에서 낮은 흡수율을 지니는 천연 재료의 선택은 제한되어 있다. 따라서, 대부분의 재료의 높은 흡수율은 EUV 리소그래피(EUVL) 시스템의 성능에 영향을 미친다. 예를 들어, 고수준의 광전력이 EUVL 시스템을 작동시키는데 필요할 수 있다. 시스템은 또한 증가된 광전력 때문에 대규모 열 관리 시스템을 필요로 할 수 있다.
본 개시내용은 EUVL 시스템의 성능을 개선시킬 수 있는 재료를 기재한다. 본 개시내용은 이들 재료의 제작 및 EUVL 시스템의 성분, 장치 및 소자에서 이들 재료를 사용하는 것을 추가로 기재한다. 본 명세서에 기재된 재료, 방법 및 시스템은 또한 전자기 방사선이 자외선 및 연질 X레이 파장인 경우 시스템에서 사용될 수 있다.
재료는 UV, EUV 또는 연질 X-레이 파장을 사용할 수 있는 비리소그래피 시스템에서 성능을 추가로 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 램프 및 광 공급원, 생물학적(예를 들어, 생물학적 분석 및 어레이 개발), 식물학적 시스템, 영상화 및 현미경 시스템, 센서 활성화, 형광, 양자점, 천문학 시스템, 재료 가공처리 시스템 및 원자, 핵 및 입자 방출 방사선, 가속화 시스템, 공간 시스템.
본 명세서에 사용된 바와 같이, UV 방사선은 대략 400 나노미터 내지 120 나노미터의 파장 범위에서의 전자기 방사선이며, EUV 방사선은 대략 120 나노미터 내지 1 나노미터의 파장 범위에서의 전자기 방사선이고, 연질 X-레이 방사선은 대략 1 나노미터 내지 0.01 나노미터의 파장 범위에서의 전자기 방사선이다. 선택된 파장 범위는 UV, EUV 또는 X-레이 범위에서의 여기와 동일할 수 있는 2 이상의 광자 처리의 부분일 수 있다. 정의에서 일부 차이점은 일반 문헌에 존재할 수 있지만, 의도된 영역은 거의 동일하다. 추가로, 의도된 범위는 XUV 방사선으로서 정의된 방사선을 포함하는 것으로 의도된다.
본 개시내용은 또한 생체재료 개발, 인쇄, 및 패터닝, 현미경관찰, 재료 가공처리, 천문학적 시스템, 노광, 영상화 및 주사 시스템에서 적용을 위한 UV, EUV, XUV, 연질 X-레이 방사선을 사용할 수 있는, 시스템, 장치, 및 방법을 기재한다. 더 구체적으로는, 적용은 3D 인쇄, 선택적 생체재료 패터닝, 바이오센서 활성화, DNA/펩타이드 패터닝, 양자점 활성화, 형광 현미경관찰, 선택적 생체재료 활성화를 포함할 수 있다.
본 개시내용은 극자외선 파장 적용분야에서 사용될 수 있는 재료를 기재한다. 재료는 하나 이상의 전자기 파장 범위에서의 작동을 필요로 하는 적용분야에서 사용될 수 있는 피처를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 구조적 피처의 치수는 극자외선 적용분야에서 사용되는 파장과 거의 동일하다. 예를 들어, 구조적 피처는 대략 13.5㎚의 치수를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 피처는 대략 10 내지 20㎚의 치수를 가지는 구조적 피처일 수 있다. 다른 실시형태에서, 재료는 0.001㎚ 내지 10㎚의 범위에서 구조적 피처를 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 재료는 10㎚ 내지 250㎚의 범위에서 구조적 피처를 가질 수 있다. 이들 피처는 나노스케일 피처로서 지칭될 수 있다. 나노스케일 피처는 1차원, 2차원 또는 3차원일 수 있다. 구조적 피처는 재료의 벌크 전자기 흡수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 적용분야에서, 나노스케일 피처는 해당 적용분야에서 사용되는 방사선의 파장과 거의 상관관계가 있을 수 있다. 재료는 하위-파장 피처를 포함할 수 있다.
재료는 또한 자외선(UV) 파장 범위를 사용하는 적용분야에서 흡수를 감소시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 구조적 피처의 치수는 UV 파장과 상관관계가 있을 수 있다. 다른 실시형태에서, 구조적 피처의 치수는 연질 X-레이 파장 범위과 상관관계가 있을 수 있다. 선택된 파장 범위는 UV, EUV 또는 X-레이 범위를 대체하는 2 이상의 광자(다광자)를 대체하는 공정의 부분일 수 있다.
나노스케일 피처는, 예를 들어 주기적 또는 반주기적, 준주기적 또는 비주기적 구조 또는 반복의 또는 반복된 부재를 포함할 수 있다. 주기적 구조는 1, 2 또는 3차원 구조일 수 있다. 구조는 층상 구조의 부분이거나 또는 기판 상에 있을 수 있다. 기판은 평면 또는 비평면 또는 자유형일 수 있다. 주기적 구조의 예는 나노입자의 2D 또는 3D 어레이, 자이로이드 구조, 스위스 롤 구조를 포함한다. 나노스케일 피처는 임의의 치수에서 임의의 형상을 가질 수 있지만, 예를 들어, 층, 필름, 구체, 블록, 피라미드, 고리, 다공성 구조, 원통, 연결된 형상, 껍질, 자유형상, 카이럴 구조, 반구 또는 세그먼트 또는 이들의 임의의 조합으로 제한되지 않는다.
재료는, 예를 들어 등급화된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어 재료 내에서 일부 층이 길이, 깊이, 두께, 기간 또는 반복 단위를 가지는 임의의 차원에서의 층상 구조는 이전의 층으로부터 증가되거나 또는 감소된다. 일 실시형태에서, 층이 등급화된 굴절률을 생성하는 방법으로 배열된다면, 맞춤화된 광반응이 더 넓은 범위의 파장 또는 각도에 대해 생성된다. 구조는 층상 구조의 부분일 수 있거나 또는 기판 상에 있을 수 있다. 기판은 평면 또는 비평면 또는 자유형일 수 있다.
도 2는 보이드를 지니는 3D 어레이의 실시형태를 도시한다. 재료는 임의의 형상의 갭 또는 보이드(220)를 포함할 수 있다. 갭 또는 보이드는 임의의 차원에서 재료 전체적으로 분포될 수 있고, 0.01㎚ 내지 마이크론 크기 범위의 크기를 가질 수 있다. 갭 또는 보이드는 유체, 액체 기체, 1원자 재료, 유기 재료, 중합체 또는 진공으로 채워질 수 있다. 재료는 막, 자립 구조(free standing structure) 또는 부재, 또는 부분적으로 지지된 구조 또는 피처, 또는 지지 구조를 포함할 수 있다. 피처는 구조 또는 성분에 의해 지지될 수 있다. 갭은 분포가 주기적 또는 무작위일 수 있다. 기체는 O2, H2, He, N2, Ar, CO2 또는 비활성 기체를 포함하는 다른 기체를 포함할 수 있다. 예는 공기 갭을 지니는 금속 구체의 3D 주기적 어레이이다. 시스템이 진공하에 있다면, 보이드는 또한 진공을 포함할 수 있다. 도 2는 또한 보이드를 포함할 수 있는 재료로부터의 반사 프로파일을 도시한다. 도 2에서 나타내는 바와 같이, 반사는 대략 13.5㎚의 파장에서 70% 초과이다.
재료는 1원자 재료의 마이크로 또는 나노 구조적 피처를 추가로 포함할 수 있다. 1원자 재료의 일부 예는 그래핀, 흑연, 몰리브덴 황화물, 및 탄소 나노튜브를 포함한다. 1원자 재료는 광학 부재 또는 열관리 또는 냉각 기구 부재로서 작용할 수 있다. 1원자 재료는 다른 재료, 예를 들어 금속, 유전체, 반도체와 조합으로 사용될 수 있다. 이는 층상 구조, 주기적 구조, 다차원 또는 자유형구조의 부분을 형성할 수 있거나, 또는 기판 상에 있을 수 있다.
재료는 유기 재료 또는 생체재료일 수 있다. 재료는 유기 또는 바이오 재료의 마이크로 또는 나노 구조적 피처를 추가로 포함할 수 있다. 유기 재료 또는 바이오재료의 예는 파장에서 흡수를 낮추는 DNA, 단백질, 또는 다른 분자적 또는 게놈 재료를 포함한다. 유기 재료 또는 생체재료는 또한 희생적 재료, 또는 연질 템플레이팅 또는 스캐폴딩 구조일 수 있다. 유기 또는 바이오 재료는 배타적으로는 아니지만, 중합체 또는 유전체 또는 반도체를 포함하는 다른 재료에서 캡슐화될 수 있다. 유기 또는 바이오 재료는 광학 부재 또는 열관리 또는 냉각 기구 부재로서 작용할 수 있다. 유기 또는 바이오 재료는 다른 재료, 예를 들어 금속, 유전체, 반도체와 조합하여 사용될 수 있다. 이는 층상 구조, 주기적 구조, 다차원 또는 자유형구조의 부분일 수 있거나, 또는 기판 상에 있을 수 있다.
재료는 또한 중합체를 포함할 수 있다. 재료는 중합체의 마이크로 또는 나노 구조적 피처를 추가로 포함할 수 있다. 중합체는 희생적 재료, 또는 연질 템플레이팅 또는 스캐폴딩 구조일 수 있다. 일부 실시형태에서, 중합체는 재료에서의 갭 또는 보이드를 이탈하여 제거될 수 있다. 이들 갭 또는 보이드는 재료에서의 구조적 피처를 형성할 수 있다. 다른 실시형태에서, 중합체는 재료에 남아있을 수 있다. 중합체는 포토레지스트일 수 있다. 중합체는 또한 방사선조사될 수 있고, 레이저 또는 2 이상의 광자 레이저 공정에 의해 노출될 수 있다.
재료는 금속, 반도체, 합금, 유전체, 화합물, 기체, 액체 또는 이들의 조합물을 사용하여 만들어진 나노스케일 피처를 포함할 수 있다. 이들 나노스케일 구조는 파장의 하나 이상의 밴드에서 재료에 의해 흡수를 감소시키도록 엔지니어링될 수 있다. 금속은 예를 들어 금, 은, 백금, 몰리브덴, 베릴륨, 루테늄, 로듐, 나이오븀, 팔라듐, 구리, 란타늄을 포함할 수 있다. 조합된 재료는, 예를 들어 규소, 이산화규소, 탄화붕소, 탄소, 유기, 생체재료, 게르마늄, 중합체 또는 1원자 재료, 액체 또는 기체 또는 다른 부재, 합금 또는 화합물, 또는 진공을 포함할 수 있다. 이 경우에, 하나의 재료가 나머지보다 더 많은 경우, 재료는 굴절률의 허수 부분에 의해 설명되는 바와 같은 소량의 흡수를 가질 수 있다.
재료는 어레이를 형성하거나 또는 1, 2 또는 3차원에서 주기적인 나노크기 구조 및 피처를 가질 수 있지만, 광자의 결정, 플라스몬 결정, 메타재료, 카이럴 구조 또는 하위파장 구조로 제한되지 않는다. 어레이의 피처는 대역폭, 광자 밴드갭, 각 수용도(angular acceptance), 평균 반사를 포함하는 반사(스펙트럼 범위에 걸쳐 평균화될 때), 투과(transmission), 흡수, 산란 및 전자기 향상계수(enhancement factor), 공명 또는 상호작용 방식을 최적화하도록 조율될 수 있다. 구조는 전자기 상호작용을 증가시키거나 또는 도파관 또는 캐비티를 형성하기 위해 빛의 군속도를 늦추는 캐비티를 제공할 수 있으며, 여기서 특정 전자기 노드는 향상되고, 특정 노드는 금지된다. 금지된 전송 방식의 경우에, 이는 조율가능한 피크 파장 및 스펙트럼 대역폭 특성을 지니는 선택적 또는 전방향성 거울을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 캐비티는 또한 적외선으로부터 EUV까지 빛의 전환을 향상시키기 위해 사용될 수 있는데, 2 이상의 광자 공정, 또는 적외선 여기, 예를 들어 플라즈마 공급원으로부터 EUV 방사선을 방출시키는 광 공급원에서 필요할 수 있기 때문이다.
재료의 나노스케일 피처는, 예를 들어, 3D 육각형으로 채워진 어레이로서 구성될 수 있다. 3D 육각형으로 채워진 어레이는 금속을 포함할 수 있다. 금속은, 예를 들어, 금, 은, 루테늄, 몰리브덴, 규소, 게르마늄, 또는 백금, 팔라듐 또는 다른 금속일 수 있다. 도 2 참조.
재료의 나노스케일 피처는, 예를 들어 자이로이드 구조를 포함할 수 있다. 자이로이드 구조는 금속, 예를 들어, 금, 은, 루테늄, 몰리브덴, 규소, 게르마늄, 또는 백금일 수 있다.
재료의 나노스케일 피처는, 예를 들어, 그래핀 또는 몰리브덴 그래핀(Mo-그래핀)을 사용하여 만들어질 수 있다. 나노스케일 피처는 그래핀 이중 자이로이드 구조를 포함할 수 있다.
나노광학 재료는 UV, EUV, 또는 연질 X-레이 파장과 같은 선택된 파장에서 전자기 방사선의 낮은 벌크 흡수를 가지도록 공학적으로 조작된 주기적 1, 2 또는 3차원 구조를 포함할 수 있다.
본 개시내용은 재료를 제작하기 위해 사용된 방법, 장치 및 기술을 추가로 기재한다. EUV 재료는 탑다운(top down) 제작 절차를 사용하여 제작될 수 있으며, 여기서 재료는 제어된 진공 환경에서 전착(electrodeposition)을 통해 편평 기판 상에 증착된다. 증착된 재료는 대략 5㎚ 이하의 두께 및 람다/20 미만의 조도 계수(roughness factor)를 가질 수 있다. 재료의 전반적인 반사 또는 투과(transmission)를 감소시키는 이상으로부터의 Mie 산란 때문에 낮은 조도(roughness)가 바람직할 수 있다. 충분하게 낮은 조도를 지니는 울트라플랫 재료를 증착시키는 것은 문제가 될 수 있다. 다양한 재료 또는 층상 구조가 사용될 때, 각각의 재료 및 층은 개개로 평활화되거나 또는 연마될 수 있다.
일부 실시형태에서, EUV 재료는 바텀 업 접근을 사용하여 제작될 수 있다. 바텀 업 제작 접근에서, 벌크 재료는 구조의 바닥 단부로부터 물질을 삽입함으로써 점진적으로 성장할 수 있고, 이에 의해 평활화에 대해 하나의 표면(가장 높은 외곽층)만을 필요로 한다. 바텀 업 접근은 파장의 UV, EUV 및 연질 X-레이 범위에서 사용을 위한 리소그래피 기반 재료를 제작하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 특정 파장에 대해 최적화된 재료는 연질 템플레이팅 접근을 사용하여 제작될 수 있다. 연질 템플레이팅 접근에서, 특정 중합체 또는 희생적 또는 일시적 재료는, 배타적으로는 아니지만, 전착 및 다른 재료 증착 기술과 함께 일시적으로 사용될 수 있다. 희생적 재료 또는 중합체는 일단 실제 재료가 제자리에 있다면 이후에 제거될 수 있는 연질 템플레이트 또는 스캐폴딩 구조를 형성한다. 희생적 또는 일시적 재료는 화학적 에칭 또는 다른 방법에 의해 제거될 수 있다. 희생적 재료의 예는 포토레지스트일 수 있다. 일시적 재료의 다른 예는 나노구체이다. 연질 템플레이팅 접근은 하나 이상의 파장 또는 UV, EUV 및 연질 X-레이 범위에서의 파장 범위에 대한 흡수를 감소시키도록 최적화된 리소그래피 기반 재료를 제작하기 위해 사용될 수 있다. 이들 EUV 재료는 리소그래피 시스템에 대한 부재를 제조하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 도 6은 중합체 기반 연질 템플레이팅 접근을 사용하여 본 명세서에 기재된 제작 재료에 대한 방법의 실시형태를 도시한다. 방법(500)은 호스트층을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 중합체 또는 스캐폴딩 구조를 조립하는 단계를 중합체 또는 스캐폴딩 구조를 조합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 방법은 스캐폴딩 구조를 거쳐서 주요층을 성장시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 주요층의 표면을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, 상기 방법은 중합체 또는 스캐폴딩 구조를 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 따라서, 재료의 반사율은 0.1㎚ 내지 250㎚의 파장에서 70% 초과이다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 레이저 조사 또는 화학적 에칭을 통해 하나 이상의 층을 평활화시키는 단계를 포함할 수 있다. 중합체 또는 스캐폴딩 구조는 하나 이상의 블록 공중합체일 수 있다. 일 실시형태에서, 해당 방법은 캡핑 또는 기판을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
EUV 재료는 또한 전주 또는 다른 유사한 가공처리를 사용하여 제작될 수 있다. 전주에서 재료, 예를 들어 금속은 화학적, 전기적 또는 자기적 수단에 의해 다른 재료를 통해 성장된다. 본 방법은 금속 몰리브덴 및 루테늄의 전주에서 사용될 수 있는데, 이는 보통 전주된 금속이 아니다. 전주 공정은 UV, EUV 및 연질 X-레이 범위에서 리소그래피 기반 재료의 제작에서 사용될 수 있다.
EUV 재료는 자기 조립 또는 다른 유사한 공정을 사용하여 추가로 제작될 수 있다. 자기 조립에서, 재료의 특정 양태, 예를 들어 나노스케일 피처는 전반적인 벌크 구조를 형성하기 위해 함께 조립된다. 어셈블리 형성은 자기 조립 또는 직접 조립일 수 있다. 일 실시형태에서, 피처는 화학적 또는 전기적 또는 자기적 수단을 통해 주어진 강성 구조를 보유할 수 있다. 이것의 예는 화학적으로 편광된 재료이다. 다른 실시형태에서, 재료의 기판은 우선적 구조 또는 그것의 상부에 배치된 벌크 재료의 실시형태를 보장하기 위해 사전 패턴화될 수 있다. 다른 실시형태에서, 기판은 우선적 또는 선택적 구조 또는 그것의 상부에 배치된 벌크 재료의 실시형태를 보장하기 위해 유기 또는 생체재료로 표면처리될 수 있거나 또는 화학적으로 처리될 수 있다. 자기 조립 접근은 파장의 UV, EUV 및 연질 X-레이 범위에서의 사용을 위해 리소그래피 기반 재료를 제작하는데 사용될 수 있다.
재료는 또한 폴딩 공정(folding process)을 사용하여 제작될 수 있다. 폴딩 공정에서, 재료 또는 재료의 서브세트는 폴딩될 수 있거나 또는 구부러지거나 또는 힌지되어 전반적인 재료 구조에 대해 더 높은 치수를 더할 수 있다. 예를 들어, 이하로 제한되는 것은 아니지만, 금속-유전체 2D 어레이는 폴딩되어 3D 계층의 물체를 형성할 수 있는데, 여기서 전반적인 벌크 재료는 다수 단위의 본래 재료의 적층 구조를 나타낸다.
재료는 또한 빌딩 블록 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 빌딩 블록 공정에서, 재료 또는 재료의 서브세트는 전반적인 벌크 재료 구조를 만들도록 조립되거나 또는 적층될 수 있다. 예를 들어, 이하에 제한되는 것은 아니지만, 금속 반도체, 3D 어레이는 3D 벌크 재료 물체를 형성하기 위한 임의의 구성으로 적층될 수 있으며, 여기서 전반적인 벌크 재료는 다수 단위의 본래 재료의 적층 구조를 나타낸다.
재료는, 예를 들어 화학적 에칭 공정에 의해 제작될 수 있다. 화학적 에칭액(예를 들어 산)은 또한 반도체 또는 중합체 또는 금속에서 선택적으로 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 재료는 탈성분 부식 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 이 방법에서, 재료는 금속을 포함할 수 있다. 금속은, 예를 들어 가열/용융 공정을 통해 다른 보조제와 혼합되어 잉곳을 형성할 수 있다. 부식될 수 있는 산은 그 다음에 보조제 금속, 예를 들어 금 또는 은을 선택적으로 제거되어 본래 재료의 다공성 구조를 이탈할 수 있다. 남아있는 구조는 원자 수준에서 균일하고 평활한 표면을 형성할 수 있다.
EUV 재료 또는 재료의 임의의 서브세트 또는 부재는 레이저를 사용하여 추가로 연마되거나 또는 평활화될 수 있다. 레이저는 펨토초 또는 피코초 범위에서 펄스 지속시간을 가질 수 있다. 레이저는 제작 전, 제작 동안 또는 제작 후 사용될 수 있다. 레이저는 또한 어떤 결함, 이상 또는 비균일함을 없애거나, 제거하거나, 세정하거나 또는 벗어나게 하기 위해 제작 후 재료에 방사선조사하는데 사용될 수 있다. 이는 제작 공정에서, 포토마스크 상의 재료의 실시형태에서 직접적으로 수반되지 않는 결함의 제거를 포함한다. 포토마스크는 한편으로는 그것의 제작 공정의 다름 부분으로부터의 결함 입자, 또는 리소그래피 또는 광원 시스템에서 산재하는 이온/부재로부터의 결함 입자를 수용할 수 있다. 포토마스크는 후속적으로 레이저 조사 공정에 의해 세정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 재료의 나노스케일 구조적 피처 또는 빌딩 블록 또는 부재는 레이저에 의해 추가로 제작될 수 있다. 레이저는 제작 전 제작 동안 또는 제작 후 사용될 수 있다. 레이저 접근은 2 이상의 광자 공정 접근의 부분일 수 있다.
재료 또는 재료의 임의의 서브세트 또는 부재는 제어된 농도를 이용하는 화학적 에칭액을 사용하여 추가로 연마되거나 또는 평활화될 수 있다. 일 실시형태에서, 재료 또는 재료의 임의의 서브세트 또는 부재는 재료의 형성 동안 계면활성제, 또는 화학적으로 처리된 표면을 사용하여 추가로 평활화될 수 있다. 계면활성제는 이후에 제거될 수 있다. 화학적 계면활성제 접근은 UV, EUV 및 연질 X레이 범위에서 사용을 위한 광자 구조 형성을 제작하기 위해 사용될 수 있다.
재료 또는 재료의 임의의 서브세트 또는 부재, 또는 나노스케일 피처는 또한 리소그래피 또는 인쇄, 또는 패터닝 공정에 의해 제조될 수 있다. 리소그래피 또는 인쇄, 공정은, 예를 들어, e-빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, UV, EUV 또는 X-레이 리소그래피, 2D 또는 3D 리소그래피, 스테레오리소그래피, 초점 전자 또는 이온 빔, 주사 터널링 현미경관찰, 주사 탐침형 리소그래피, 원자력 현미경관찰, 졸-겔 나노제작, 2 이상의 광자 리소그래피, 딥 펜 리소그래피, 근접장 리소그래피, 레이저 보조 임프린팅, 온도 기반 패터닝, 레이저 기반 패터닝을 포함할 수 있다. 추가로, 에칭 또는 증착 또는 온도 공정은 리소그래피 또는 인쇄, 공정과 조합되어 사용될 수 있다. 리소그래피 또는 인쇄, 접근은 UV, EUV 및 연질 X-레이 범위에서 리소그래피 기반 재료를 제작하기 위해 사용될 수 있으며, 리소그래피 소자, 시스템 또는 장치에서 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 선택된 전자기 파장 범위에서 사용을 위해 나노스케일 피처를 포함하는 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 재료는 리소그래피 또는 다른 광학 적용분야를 위해 사용되는 부재 또는 소자에 대해 본 명세서에 기재된 바와 같은 재료일 수 있다. 재료는 또한 블록 공중합체 스캐폴드 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 해당 방법은, 예를 들어, 적어도 제1 블록 및 제2 블록을 갖는 블록 공중합체 구조를 제작하는 단계를 포함할 수 있다. 해당 방법은 제1 블록을 제거하는 단계, 및 제1 블록에 의해 점유되는 구조 용적의 적어도 일부를 금속 또는 반도체 또는 중합체, 유전체 또는 1원자 재료로 대체하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 블록 공중합체 접근은 파장의 UV, EUV, 및 연질 X-레이 범위에서 사용을 위한 리소그래피 기반 재료를 제작하기 위해 사용될 수 있다.
제1 블록은, 예를 들어 선택적으로 분해가능한 블록일 수 있다. 해당 방법은 전체적으로 또는 부분적으로, 제2 블록을 제거하는 단계 및/또는 임의의 추가적인 블록을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 블록 및/또는 임의의 추가적인 블록은 플라즈마 에칭과 같은 공정을 사용하여 제거될 수 있다.
용적의 적어도 일부의 대체는, 예를 들어 금속 또는 반도체를 전기화학적으로 증착시키는 단계를 포함할 수 있다. 용적의 적어도 일부의 대체는 금속 또는 반도체의 전착 또는 전주를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 재료는 스위스 롤 또는 라미네이트 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 스위스 롤 공정에서, 재료 또는 재료의 서브세트는 더 높은 차원을 더하기 위해 일 단부로부터 전반적인 재료 구조로 롤링될 수 있고, 전반적인 재료의 교차 부문은 재료의 다수 형성물로서 나타난다. 예를 들어, 이하에 제한되는 것은 아니지만, 금속-유전체 2D 어레이는 3D 원통형 물체를 형성하기 위해 일 단부로부터 롤링될 수 있는데, 여기서 축에 수직인 원통형 물체의 교차 부문은 본래 재료의 다수 단위의 적층 구조를 나타낼 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 시스템 또는 하위시스템의 부재에 관한 것이다. 부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 전자기 방사선, 또는 전자기 상호작용 향상에 대해 적어도 부분적으로 반사적이거나 또는 투과적이도록(transmissive) 설계된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 재료는 본 명세서에서 이전에 또는 후속적으로 기재되는 것과 같은 재료일 수 있다. 재료는 부재 상에 배치되거나 또는 부재 내에 함입되거나, 또는 방사선 방출 시스템 또는 선택된 파장 범위에서의 방사선 방출 시스템 또는 방사선 모니터링 소자 내의 부재 내에 함입될 수 있다.
일 실시형태에서, 시스템 또는 하위시스템은 리소그래피 시스템이다. 부재는 리소그래피 시스템의 성분 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 부재는 포토마스크, 검출기, 파장 모니터, 대역폭 또는 전력 모니터, 센서, 포토레지스트, 기판, 냉각 기구, 열관리 기구, 광 공급원, 램프, 레이저, 광학 부재, 마스크 얼라이너, 적분기, 구조적 부품, 전기 소자, 광학 소자 또는 시스템 내에 함유된 임의의 다른 성분을 포함하지만, 이들로 제한되지 않을 수 있다. 시스템 또는 하위시스템은 또한 반도체 제조 소자 또는 장치를 포함할 수 있다. 도 3은 재료(316)를 포함할 수 있는 부재(300)(포토마스크, 본 예에서)를 도시한다. 마스크(300)는 선택된 파장의 방사선(320)을 수용할 수 있다. 일 실시형태에서, 재료(316)는 도 2에 대해 기재된 바와 같은 3-D 어레이일 수 있다. 다른 실시형태에서, 재료(316)는 부재(300)의 반사를 증가시킬 수 있는 본 명세서에 기재된 재료 중 어떤 것일 수 있다. 일부 실시형태에서, 부재(300)의 반사율은 선택된 파장에 대해 70% 초과로 증가될 수 있다. 파장은 0.1㎚ 내지 250㎚일 수 있다. 재료(316)는 도 3에 도시한 바와 같이 마스크(300)에서 통합될 수 있다. 일 실시형태에서, 재료는 마스크(300)의 상부와 하부층 사이에 샌드위치된다. 재료(316)을 부착하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있다.
리소그래피 시스템에 추가로, 상기 기재한 재료는 또한 바이오테크 시스템, 2D 또는 3D 인쇄, 또는 패터닝 시스템, 또는 재료 가공처리 시스템에서 사용될 수 있다. 이들 시스템은 또한 성능을 개선시키기 위해 EUV 재료를 사용할 수 있는 부재를 포함할 수 있다. 부재는, 예를 들어, 포토마스크, 검출기, 파장 모니터, 대역폭 또는 전력 모니터, 센서, 포토레지스트, 기판, 냉각 기구, 열관리 기구, 광 공급원, 램프, 레이저, 광학 부재, 마스크 얼라이너, 적분기, 구조적 부품 또는 임의의 다른 부재 또는 시스템 내에 함유된 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, EUV 재료는 투사 렌즈 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 시스템에서, 기기장치는 선택된 파장 범위에서 다수의 광학부재, 예를 들어 망원경 또는 위성을 포함할 수 있다.
EUV 재료가 사용될 수 있는 시스템의 다른 예는 선택된 전자기 파장 범위, 예를 들어, X-레이 검출, 영상화 및 주사 시스템, 핵 입자로부터의 방사선 및 가속화기 시스템, 생명공학 시스템에서 검출을 수반하는 시스템이다. EUV 재료는 또한 주사 및 영상화 시스템에서 사용될 수 있다. EUV 재료는 또한 작동 파장의 하나 이상의 범위에서 감소된 흡수를 필요로 하는 시스템에서 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 부재는 광학 부재이다. 광학 부재는 광학 기판, 거울, 렌즈, 표면, 윈도, 패싯, 필터, 덮개 부재, 캡핑층, 장벽층, 박막, 코팅, 내표면적, 컬렉터, 액적 발생기, 내부분산된 재료, 패널, 도파관, 캐비티, 섬유, 구조적 부품, 반사부재, 투과형 부재, 검출기, 파장 모니터, 대역폭 또는 전력 모니터, 센서, 전기 소자 또는 광학 소자, 또는 상기 기재된 시스템에서 사용될 수 있는 임의의 다른 광학 부재를 포함할 수 있다. 광학 기판은 융합된 규소, 또는 불화칼슘 또는 불화마그네슘일 수 있다. 광학 부재는 또한 투과적(transmissive)이지도 또는 반사적이지도 않을 수 있지만, 특정 영역과의 전자기 상호작용을 증가시키는 작용을 할 수 있다. 예를 들어, 이는 특정 전자기 방식 방사선을 향상시키거나, 캐비티를 형성하거나, 또는 상호작용을 위해 이용가능한 내표면적을 증가시킬 수 있다. 도 5는 광학 부재(500)의 실시형태를 도시하며, 여기서 재료(510)는 광학 부재(500)의 표면(520)의 상부에 배치된다. 재료는 본 명세서에 나타내지 않은 다른 방법을 사용하여 광학 부재(500)에 부착될 수 있다. 광학 부재(500)는 선택된 파장의 방사선(530)을 수용할 수 있다. 일 실시형태에서, 재료(510)는 도 2에 대해 기재된 바와 같은 3-D 어레이일 수 있다. 다른 실시형태에서, 재료(510)는 광학 부재(500)의 반사를 증가시킬 수 있는 본 명세서에 기재된 재료 중 어떤 것일 수 있다. 일부 실시형태에서, 광학 부재(500)의 반사율은 선택된 파장에 대해 70% 초과로 증가될 수 있다. 파장은 0.1㎚ 내지 250㎚일 수 있다. 광학 부재는 본 명세서에 기재된 시스템 중 어떤 것과 함께 사용될 수 있다.
도 4는 재료-포토레지스트 복합재료(400)의 실시형태를 도시한다. 재료(410)는 호스트 재료, 예를 들어 포토레지스트(420)에서 함입되거나 또는 내부분산될 수 있다. 재료는 호스트 재료(420)의 성능을 개선시킬 수 있다. 포토레지스트의 경우에, 전자기 상호작용, 즉, 중합체 또는 유기 재료에 의한 산란 및 흡수에서의 증가는 포토레지스트의 민감도를 증가시킬 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 반사부재에 관한 것이다. 반사부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 반사되도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 재료는 본 명세서에서 이전에 또는 후속적으로 기재된 바와 같은 재료일 수 있다.
반사부재는, 예를 들어, 광학기기(optic) 또는 광학기기의 부품일 수 있다. 광학기기는, 예를 들어, 거울, 렌즈, 광학 윈도, 필터 또는 코팅, 박막, 막 또는 기판 또는 다른 광학 부재일 수 있다. 대안적으로, 반사부재는 마스크의 성분 또는 마스크 재료의 코팅 또는 층일 수 있다. 마스크는 포토리소그래피 마스크일 수 있다. 대안적으로, 반사부재는 포토레지스트 또는 포토레지스트의 부재일 수 있다. 포토레지스트는 포토리소그래피 포토레지스트일 수 있다. 반사부재는, 예를 들어, 리소그래피 소자 또는 시스템, 예컨대 EUVL 시스템, 또는 연질 X-레이 시스템의 성분 또는 부재일 수 있다.
반사부재는, 예를 들어, 광학기기, 포토레지스트, 마스크, 또는 다른 성분 또는 소자 상에서 또는 내에 배치된 재료의 코팅 또는 층일 수 있다. 광학기기는 융합된 실리카 또는 불화칼슘 광학기기일 수 있다.
반사부재는, 예를 들어 포토리소그래피 소자의 성분으로서 구성될 수 있다. 반사부재는 전자기 방사선 공급원 소자의 성분으로서 구성될 수 있다. 반사부재는 반도체 제조 소자 또는 UV, EUV, 또는 연질 X-레이 전자기 방사선을 사용하는 다른 소자의 성분으로서 구성될 수 있다. 반사부재는 UV, EUV, 또는 X-레이 광원의 부품일 수 있다.
반사부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 부분적으로 반사되도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 반사부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 실질적으로 완전히 반사되도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 반사부재는 70% 이상의 반사율을 갖도록 구성된 구조적 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다.
반사부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 반사되도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있으며, 여기서 재료는 70% 이상의 반사율을 갖도록 지속적으로 제작될 수 있다.
반사부재는 전자기 파장 범위에서 스펙트럼 대역폭을 증가시키도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 이것의 예는 등급화된 구조이다.
반사부재는 전자기 파장 범위에서 각 수용도를 증가시키도록 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 이것의 예는 2D 또는 3D 대칭적 구조이다.
반사부재는 전자기 파장 범위에서 평균 반사율을 증가시키도록 구성된(스펙트럼 범위에 걸쳐 통합되거나 또는 평균화됨) 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 개시내용은 투과적인(transmissive)/투명한 부재에 관한 것이다. 투명한 부재는 선택된 전자기 파장 범위에서 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투과적이 되도록(4% 이상) 구성된 나노스케일 피처를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 재료는 본 명세서에서 이전에 또는 후속적으로 기재된 것과 같은 재료일 수 있다. 투명한 부재는, 예를 들어 리소그래피 소자 또는 시스템, 예컨대 EUVL 시스템, 또는 연질 X-레이 시스템 또는 생명공학 또는 재료 가공처리 시스템의 성분 또는 부재일 수 있다.
투명한 부재는, 예를 들어, 광학기기 또는 광학기기의 성분일 수 있다. 광학기기는, 예를 들어, 거울, 렌즈, 광학 윈도, 또는 다른 광학 부재일 수 있다. 대안적으로, 투명한 부재는 마스크의 성분 또는 마스크의 재료의 코팅 또는 층일 수 있다. 마스크는 포토리소그래피 마스크일 수 있다. 대안적으로, 투명한 부재는 포토레지스트 또는 포토레지스트의 부재일 수 있다. 포토레지스트는 포토리소그래피 포토레지스트일 수 있다.
투명한 부재는, 예를 들어, 광학기기, 포토레지스트, 마스크, 또는 다른 성분 또는 소자 상에 또는 내에 배치된 재료의 코팅 또는 층일 수 있다. 광학기기는 융합된 실리카 또는 불화칼슘 광학기기일 수 있다.
투명한 부재는 포토리소그래피 소재의 성분일 수 있다. 일부 실시형태에서, 투명한 부재는 전자기 방사선 공급원 소자의 성분일 수 있다. 투명한 부재는 또한 반도체 제조 소자 또는 UV, EUV, 또는 연질 X레이 전자기 방사선을 사용하는 다른 소자의 성분으로서 구성될 수 있다. 투명한 부재는 UV, EUV, 또는 X-레이 광 공급원의 성분일 수 있다. 투명한 부재는 광학 윈도 또는 광학 윈도 상에 또는 내에 배치된 재료의 코팅 또는 층의 성분일 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 전체적으로 또는 부분적으로 상기 기재된 나노광학 재료 및 관련된 방법을 사용하고 제작하기 위한 수단에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 극자외선 리소그래피(EUVL) 또는 연질 X레이 리소그래피 시스템 또는 다른 시스템과 같은 시스템에서 이러한 나노광학 재료를 사용하는 방법에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 전체적으로 또는 부분적으로 상기 기재된 나노광학 재료를 포함하는 성분, 소자 및 시스템에 관한 것이다.
다양한 추가적인 양태, 특징 및 기능성은 첨부되는 도면과 함께 이하에 추가로 기재된다.
본 명세서에 기재된 예시적 실시형태는 파이프, 도관 및 다른 보이드라면 내부를 조사하기 위한 장치, 방법 및 시스템의 다양한 양태, 상세한 설명 및 기능의 예를 예시하는 목적을 위해 제공되지만; 그러나, 기재된 실시형태는 어떤 방법으로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 다양한 양태가 본 개시내용의 정신과 범주 내에서의 다른 실시형태에서 실행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같은 용어 "예시적"은 "예, 사례 또는 예시로서 작용하는 것"을 의미한다. "예시적"으로서 본 명세서에 기재된 어떤 양태, 상세한 설명, 기능, 실행 및/또는 실시형태가 반드시 다른 양태 및/또는 실시형태에 걸쳐 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
극자외선 리소그래피는 다른 자외선(UV) 리소그래피, 예컨대 오늘날 일반적 사용에서 딥 자외선 리소그래피 기술로부터 상당히 벗어난다. EUV 방사선은 모든 재료에 의해 고도로 흡수되고, 따라서 EUV 리소그래피는 전형적으로 진공에서 일어난다. 이러한 시스템에서 광학 부재는 EUV 방사선의 흡수를 최소화하도록 구성되어야 하지만, 그러나 이는 실행하기 어렵다. 예를 들어, 거울과 같은 성분은 전형적으로 입사광선의 약 35% 내지 40%를 흡수할 것이다.
전형적인 생산전 EUVL 시스템은 지금까지 적어도 2개의 컨덴서 다층 거울, 6개의 투사 다층 거울s, 및 다층 물체(마스크)를 함유하도록 구성되었다. 광학기기는 이미 이용가능한 EUV 광의 대략 96%를 흡수하기 때문에, 적절한 EUV 광원은 방사선의 이런 손실을 극복하기에 충분하게 될 필요가 있을 것이다. EUV 공급원 개발은 레이저 또는 방전펄스에 의해 만들어진 플라즈마에 초점을 두었다. 광을 수집하는 것을 초래하는 거울은 플라즈마에 직접적으로 노출되며, 따라서 열 손상 및 고에너지 이온 및 다른 파편으로부터의 손상을 입기 쉽다. EUV 방사선을 만드는 고에너지 공정과 관련된 이런 손상은 리소그래피의 EUV 광 공급원의 실행을 제한하였다.
결과적으로, 기존의 EUV 리소그래피 스캐너 단위는 광학기기, 거울, 광학 윈도, 마스크, 포토레지스트, 및 다른 부재 또는 성분과 같은 부재에 대해 전통적인 재료를 사용하는 EUV 리소그래피 소자의 이들 흡수 특성 때문에 불량한 효율을 가진다.
1차원 구조가 일부 잠재적 이점을 제공할 수 있지만, 그것들은 또한 제한을 포함한다. 예를 들어, 몰리브덴/규소 다층 스택 구성의 초기 시뮬레이션 분석은 50층의 주기성으로 90 나노미터에서 1차원 몰리브덴/규소 다층 스택으로부터 얻을 수 있는 최대 반사율이 도 1에서 나타내는 바와 같이 0도 입사각에서 70.6%의 이론적 최대값이라는 것을 나타낸다. 실행에서, 반사율은 제작 공정 및 미산란(Mie Scattering)에서의 결함때문에 더 낮다.
따라서, 일부 실시형태에서, 대략 13.5㎚의 파장 범위에서 작동하기 위한 2 또는 3차원 나노스케일 구조를 가지면서 80% 이상의 반사율을 갖는 EUV 반사부재(및 관련된 소자)는 본 명세서에 기재된 것과 같은 기술을 사용하여 EUVL과 같은 적용분야에서 제작되고 사용될 수 있다. 추가로, 유사하게 투과적(transmissive) 특성을 지니는 재료(예를 들어, EUV 투명 재료 및 관련된 성분 및 소자)는 본 명세서에 기재된 것과 같은 기술을 사용하여 유사하게 제작될 수 있다.
다른 양태에서, 나노구조의(나노광학) 2 또는 3차원의 재료, 예컨대 본 명세서에 기재된 것 또는 유사하거나 또는 동일한 재료는, 예를 들어, 레이저 및 레이저 시스템, 광 공급원, 스캐너, 마스크, 및 레지스트 재료, 또는 다른 소자 또는 반도체 또는 다른 소자를 제조하는데 사용을 위한 시스템과 같은 성분 및 소자에서 사용될 수 있다.
다른 적용분야는 플라즈마 공급원 또는 싱크로트론 방사선 공급원 또는 다른 전자기 방사선 공급원을 포함할 수 있다. 또 다른 적용분야는 적외선, 가시광선, UV, EUV, 또는 X레이 파장과 같은 파장 범위에서의 전자기 방사선을 만들거나 또는 사용하기 위한 X-레이 전자기 방사선 소자 또는 다른 소자뿐만 아니라 엑시머 또는 다른 레이저, 예컨대 산업적 레이저를 포함할 수 있다. 나노광자 재료를 사용하는 성분 및 소자는 또한 생물의학 소자 또는 다른 소자 또는 시스템과 같은 다른 적용분야에서 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 3차원 그래핀 광자 결정은 UV, EUV 및 X레이 파장에서 작동하는 소자 및 시스템에 대한 나노광학 재료로서 사용될 수 있다. 그래핀은 반사 또는 흡수성으로 만들어진 적층, 층상화 또는 다른 복합재료 구성의 사용을 통해 투명하게 되도록 구성될 수 있고, 높은 열 전도도를 가지는 최근에 개발된 재료이다. 유사하게, 일부 실시형태에서, 그래핀에 대해 유사한 특성을 갖는 탄소 나노튜브는 투명하거나 또는 반사적인 나노광학 재료를 만들기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 그래핀 또는 탄소 나노튜브 재료는, 예를 들어, 코팅 또는 층상화 재료로서 리소그래피 소자에서 사용될 수 있다. 이들 재료의 높은 열전도도는 그것들을 고전도 발생 열(포토레지스트를 패터닝하는 것과 같이 UV, EUV, 및/또는 X레이 방사선이 사용되는 웨이퍼 패터닝, 2광자 소자, 또는 다른 소자 또는 시스템을 위한 광주사 도구와 같은 소자에서 높은 열 방출)에 대한 필요와 함께 투명도 또는 반사율이 필요한(예를 들어, UV, EUV, 및/또는 연질 X레이 파장) 적용분야에 유리하게 만든다.
다른 실시형태에서, 나노구조 재료는 이중 자이로이드 구조에서 제작될 수 있다. 이중 자이로이드 구조는, 예를 들어, 금(Au) 및/또는 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 이중 자이로이드 구조는 본 명세서에서 이전에 기재된 것과 같은 블록 공중합체 기술을 사용하여 제작될 수 있다. 이러한 재료는 작은 틈에서 주위 공기에 의해 낮은 금속 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 금속 밀도는 대응되는 벌크 재료의 10배 미만일 수 있다.
본 개시내용의 다른 실시형태 및 변형은 이들 교시의 관점에서 당업자에게 용이하게 일어날 수 있다. 따라서, 본 개시내용에 의해 얻어지는 보호는 상기 명세서 및 수반되는 도면과 함께 고려할 때 모든 이러한 실시형태 및 변형을 포함하는 다음의 특허청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.
본 명세서에 개시된 공정 및 방법에서의 단계 또는 스테이지의 구체적 순서 또는 체계는 예시적인 접근의 예인 것으로 이해된다. 설계 선호도에 기반하여, 공정에서의 구체적 순서 또는 체계는 재배치될 수 있는 한편, 달리 주목되지 않는다면 본 명세서의 범주 내에 남아있을 수 있는 것으로 이해된다.
개시된 실시형태의 이전의 설명은 당업자가 본 명세서를 만들거나 또는 사용하는 것을 가능하게 하도록 제공된다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변형은 당업자에게 용이하게 명확할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적 원칙은 본 명세서의 정신 또는 범주로부터 벗어나는 일 없이 다른 실시형태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 본 명세서에 나타낸 실시형태로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 본 명세서에 개시된 원칙 및 신규한 특징과 일치되는 가장 넓은 범주에 따라야 한다.
본 개시내용은 본 명세서에 나타낸 양태로 제한되도록 의도되지 않지만, 명세서 및 도면과 일치되는 전체 범주에 따라야 하되, 단수의 구성요소에 대한 언급은 "하나 및 단지 하나"를 의미하는 것으로 의도되지 않으며, 그렇게 구체적으로 언급되지 않는다면, "하나 이상"을 의미하는 것으로 의도된다. 달리 구체적으로 언급되지 않는다면, 용어 "일부"는 하나 이상을 지칭한다. 항목의 열거의 "적어도 하나"에 대한 어구는 단일 구성원을 포함하는 해당 항목의 어떤 조합을 지칭한다. 예로서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는 a; b; c; a 및 b; a 및 c; b 및 c; 및 a, b 및 c을 포괄하는 것으로 의도된다.
개시된 양태의 이전의 설명은 당업자가 본 개시내용을 만들거나 또는 사용하는 것을 가능하게 하도록 제공된다. 이들 양태에 대한 다양한 변형은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적 원칙은 본 개시내용의 정신 또는 범주로부터 벗어나는 일 없이 다른 양태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 본 명세서에 나타낸 양태로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 본 명세서에 개시된 원칙 및 신규한 특징과 일치되는 가장 넓은 범위에 따라야 한다.
본 명세서에서 사용되는 조건적 언어, 예컨대 특히 "할 수 있다", "할지도 모른다", "할 수도 있다", "예를 들어" 등은 달리 구체적으로 언급되지 않거나 또는 사용되는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는다면, 대체로 특정 실시형태가 포함하는 한편 다른 실시형태가 특정 특징, 구성요소 및/또는 상태를 포함하지 않는 것을 전달하도록 의도된다. 따라서, 이러한 조건적 언어는 대체로 특징, 구성요소 및/또는 언급이 하나 이상의 실시형태에 필요한 어떤 방법이거나 또는 하나 이상의 실시형태가 이들 특징, 구성요소 및/또는 언급이 임의의 특정 실시형태에 포함되거나 또는 수행되어야 하는지 여부를 쓰거나 입력하거나 또는 촉발하는 것과 함께 또는 이런 일 없이, 결정에 대한 논리를 필수적으로 포함하는 것을 암시하는 것으로 의도되지 않는다. 용어 "포함하는", "포함하는", "갖는" 등은 동의어이며, 제약을 두지 않은 형식으로 포괄적으로 사용되고, 추가적인 구성요소, 특징, 작용, 작동 등을 제외하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그것의 포괄적 의미에서(그것의 배타적 의미가 아님) 사용되며, 예를 들어 구성요소의 열거를 연결하기 위해 사용될 때, 용어 "또는"이 열거된 구성요소 중 하나, 일부 또는 모두를 의미한다. 추가로, 단수의 용어는 달리 구체화되지 않는다면 "하나 이상의" 또는 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
어구 "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"와 같은 접속 언어는 달리 구체적으로 언급되지 않는다면, 항목, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 바와 같은 내용으로 달리 이해된다. 따라서, 이러한 접속 언어는 특정 실시형태가 X의 적어도 하나, Y의 적어도 하나 및 Z의 적어도 하나가 각각이 존재하는데 필요하다는 것을 암시하기 위한 것으로 대체로 의도되지 않는다.
상기 상세한 설명은 다양한 실시형태로 적용된 바와 같은 신규한 특징을 나타내고, 기재하며, 지시하였지만, 예시된 소자 또는 알고리즘의 형태 및 상세한 설명에서 다양한 생략, 치환 및 변화가 본 개시내용의 정신으로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 앞서 언급한 설명에서 어떤 것도 임의의 특정 특징, 특징적 단계, 모듈 또는 블록이 필요하거나 또는 필수적이라는 것을 암시하는 것을 의도하지 않는다. 인식될 바와 같이, 본 명세서에 기재된 공정은 본 명세서에 제시된 모든 특징 및 이점을 제공하지 않는 형태 내에 포함될 수 있는데, 일부 특징이 다른 것과 별개로 사용되거나 또는 실행될 수 있기 때문이다. 보호 범주는 앞서 언급한 설명에 의하기보다는 첨부되는 특허청구범위에 의해 정해진다.
Claims (19)
- 자외선(UV), 극자외선(EUV) 또는 연질 X레이 파장 대역 내 선택된 타겟 파장에서 전자기 방사선에 반응하는 수동 광학 부재를 제조하는 방법으로서,
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 상에 복수의 나노스케일 피처를 조립하는 단계로서, 상기 나노스케일 피처는 0.1nm 내지 250nm 범위의 크기를 가지는, 단계; 및
상기 나노스케일 피처 상에 또는 주위에 재료를 통합하는 단계를 포함하되,
상기 재료는 상기 타겟 파장에 대한 전자기 반응을 정의하고,
상기 수동 광학 부재는 0.1 nm 내지 250 nm의 범위에 있는 상기 선택된 타겟 파장에서 반응하고, 상기 나노스케일 피처는 상기 선택된 타겟 파장에 대한 상기 수동 광학 부재의 흡수를 감소시키거나, 반사율 또는 투과(transmission)를 증가시키도록 구성되는 것인, 수동 광학 부재를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 기판을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 더 포함하되, 상기 광학 부재는 자립 구조(free-standing structure), 멤브레인, 부분적으로 지지된 구조 또는 지지 구조로서 구성되는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조립하는 단계는 희생 구조 또는 스캐폴드 구조로서 상기 나노스케일 피처를 조립하는 단계를 포함하고, 상기 나노스케일 피처 주위에 제 2 재료를 통합한 후에 상기 나노스케일 피처를 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조립하는 단계는 블록 공중합체, 소프트 템플레이팅, 자기 조립(self-assembly) 또는 직접 자기 조립을 사용하여 상기 나노스케일 피처를 조립하는 단계를 포함하는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학 부재는 필름, 거울(mirror), 코팅, 포토마스크, 리플렉터(reflector), 필터, 포토레지스트 필름 또는 층으로서 구성되는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 재료는 금속, 중합체, 유전체, 기체, 유기 재료, 반도체, 원소 또는 화합물, 공기, 액체, 화합물, 반도체, 중합체, 유기 재료, 생물학적 재료, 1원자 재료, 공기, 탄소, 몰리브덴, 베릴륨, 란탄, 탄화붕소, 규소, SiO2, TiO2, 루테늄, 니오븀, 로듐, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 게르마늄, DNA, 단백질, 그래핀, 흑연, 탄소 나노튜브, MoS2, O2, N2, He, H2, Ar 또는 CO2가 되도록 선택되는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 통합하는 단계는 상기 나노스케일 피처 주위에 상기 재료를 증착하는 단계, 전기 화학적으로 증착하는 단계, 전착하는 단계, 전기 주조하는 단계 또는 전기 도금하는 단계를 포함하는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 나노스케일 피처의 크기는 상기 선택된 타겟 파장보다 작은, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 나노스케일 피처는 보이드(void)인, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 화학 식각을 이용하여 상기 광학 부재를 세정 또는 평탄화하는 단계를 더 포함하는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 1항에 있어서,
포토마스크, 거울, 렌즈, 필름, 필터, 기판, 검출기, 반사기, 층, 캡핑층 또는 반사층으로서 상기 광학 부재를 제공하는 단계; 및
결함에 레이저를 조사하여 결함을 제거하는 단계를 더 포함하는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법. - 수동 광학 부재를 제조하는 방법으로서,
필름, 층 또는 층들로서 제 1 코팅을 제공하는 단계; 및
제 2 코팅을 상기 제 1 코팅 위에 적용하는 단계로서, 상기 제 2 코팅은 복수의 나노스케일 피처를 포함하고, 상기 나노스케일 피처는 0.1nm 내지 250nm 범위의 크기를 갖는, 단계를 포함하되,
상기 제 2 코팅은 0.1nm 내지 250nm의 범위에 있는 선택된 타겟 파장에 반응하고, 상기 나노스케일 피처는 상기 선택된 타겟 파장에 대해 상기 수동 광학 부재의 흡수를 감소시키거나, 반사율 또는 투과를 증가시키도록 구성된 것인, 수동 광학 부재를 제조하는 방법. - 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 코팅은 2 이상의 차원으로 주기성을 갖고, 상기 제 1 코팅은 다층인, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 코팅은 상기 제 1 코팅보다 높은 차원을 갖는 주기성을 갖는, 수동 광학 부재를 제조하는 방법.
- UV, EUV 또는 연질 X레이 대역 내 특정 타겟 파장에서 전자기 방사선을 반사, 흡수 또는 투과(transmit)하도록 구성된 재료를 제조하는 방법으로서,
호스트 층 또는 기판을 연마(polishing)하는 단계;
상기 호스트 층 또는 기판 상에 나노스케일 중합체(polymeric), 스캐폴딩 또는 희생 구조를 조립하는 단계;
상기 나노스케일 중합체, 스캐폴딩 또는 희생 구조 위에 또는 통해 주요층(main layer)을 성장시키는 단계; 및
상기 중합체, 스캐폴딩 또는 희생구조를 제거하여 상기 주요층 내에 복수의 나노스케일 피처를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 나노스케일 피처는 상기 특정 타겟 파장에 대해 상기 재료의 흡수를 감소시키거나, 반사율 또는 투과를 증가시키도록 구성되는 것인, 제조 방법. - 제 15 항에 따른 광학 부재로서, 상기 주요층은 몰리브덴, 루테늄 또는 니오븀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 갖는, 광학 부재.
- UV, EUV 또는 연질 X레이 대역 내 특정 타겟 파장에서 전자기 방사선을 반사, 흡수 또는 투과(transmit)하도록 구성된 재료를 제조하는 방법으로서,
호스트 층 또는 기판 또는 멤브레인을 제공하는 단계; 및
상기 호스트 층 또는 기판 상에, 유기 또는 바이오재료 필름을 조립하는 단계로서, 상기 필름은 필름 내에 고정된 일체로 형성된 나노 구조 피처를 갖는, 단계를 포함하되, 상기 나노 구조 피처는 상기 필름의 흡수를 감소시키거나, 반사율 또는 투과를 증가시키도록 구성되고,
상기 필름은 상기 전자기 방사선을 상기 특정 타겟 파장에서 반사, 흡수 또는 투과(transmit)하도록 구성된, 제조 방법. - 상기 UV, EUV 또는 연질 X레이 파장 대역 내 특정 타겟 파장에서 전자기 방사선에 반응하는, 제 17항에 따라 제조된 재료로서,
상기 재료는 반사 광학 부재, 투과형(transmissive) 광학 부재, 광학 부재를 위한 보호 코팅 또는 광학 부재를 위한 내부분산 또는 캡핑 층을 형성하는, 재료. - 제 17 항에 따라 제조된 재료로서, 금속 또는 유전체 컴포넌트가 상기 필름 내 또는 주위에 삽입된, 재료.
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