KR102194012B1 - 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 극자외선 노광기술 (Extreme ultra violet lithography, EUVL)에 이용 가능한 펠리클을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클은, 개구부를 가지는 프레임 및, 전도성을 구비하는 박막형의 투명한 필름으로써 프레임의 개구부를 커버하는 전도성필름을 구비하는 펠리클유닛; 틀의 형상으로 형성되는 지지체; 및 하나의 펠리클유닛의 전도성필름과 다른 펠리클유닛의 전도성필름 각각에 전원을 제공하는 전원유닛;을 포함하고, 지지체의 상부에 하나의 펠리클유닛이 결합되고 지지체의 하부에 다른 펠리클유닛이 결합되어 소정의 공간인 내부공간이 형성되며, 극자외선(EUV)이 내부공간을 통과할 수 있다.
Description
본 발명은 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 극자외선 노광기술 (Extreme ultra violet lithography, EUVL)에 이용 가능한 펠리클을 제공하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 20nm 급 이하의 반도체 소자 개발을 위하여 극자외선 노광기술(Extreme ultra violet lithography, EUVL)을 도입의 필요성이 대두되고 있다. 펠리클은 리소그래피공정 중에 발생된 입자들이 웨이퍼 표면에 떨어지는 것을 방지하여, 정밀한 패턴을 그릴 수 있도록 마스크를 보호하는 역할을 할 수 있다. 13.5 nm의 단파장인 EUV는 모든 물질에 흡수되는 특징을 가지기 때문에, 기존의 펠리클 재료는 이를 만족하지 못하며, 높은 에너지의 EUV에서 손상되어 EUVL에서는 적용될 수 없다. EUV 펠리클은 EUVL의 상용화에 필요한 핵심 기술이며, 현재까지 EUVL에 적용될 수 있는 펠리클은 개발되지 않은 상태이다.
기존에 보고된 EUV 펠리클들은 크게 무기물 펠리클, 나노탄소 펠리클, 무기물 나노탄소 하이브리드 펠리클로 분류할 수 있다. 실리콘 등과 같은 무기물 펠리클들은 100 nm이하의 박막형태로 제조되어 높은 EUV 투과율의 특성을 나타내지만, 강도가 약하여 실제 공정에 적용되기 어렵다. 그리고, 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 나노탄소재료들은 높은 EUV 투과 특성을 나타내는 것으로 알려져 이들을 EUV 펠리클에 이용하려는 시도들은 많이 있었으나, 수소 라디칼 (수소이온)과 같은 극한의 환경에서 손상되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 나노탄소 재료에 무기물을 코팅하거나, 나노탄소 재료를 무기물 펠리클의 강도보강제로 사용하려는 시도들이 보고되었다.
대한민국 등록특허 제10-1676095호(발명의 명칭: EUV 리소그래피용 펠리클)에서는, 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 제1 무기물층, 상기 제1 무기물층 상에 위치하고, 카테콜계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함하는 제1 결합층 및 상기 제1 결합층 상에 위치하고, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클이 개시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 극자외선 노광기술(Extreme ultra violet lithography, EUVL)에 이용 가능한 펠리클을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 극자외선(EUV)의 투과도가 향상되면서도 미세 입자의 통과를 방지하는 펠리클을 구성하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 개구부를 가지는 프레임 및, 전도성을 구비하는 박막형의 투명한 필름으로써 상기 프레임의 개구부를 커버하는 전도성필름을 구비하는 펠리클유닛; 틀의 형상으로 형성되는 지지체; 및 하나의 펠리클유닛의 전도성필름과 다른 펠리클유닛의 전도성필름 각각에 전원을 제공하는 전원유닛;을 포함하고, 상기 지지체의 상부에 상기 하나의 펠리클유닛이 결합되고 상기 지지체의 하부에 상기 다른 펠리클유닛이 결합되어 소정의 공간인 내부공간이 형성되며, 극자외선(EUV)이 상기 내부공간을 통과하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전원유닛은 직류 전원 또는 교류 전원을 인가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성필름에는 전하가 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성필름은 탄소나노튜브, 그래핀 또는 은 나노 와이어 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 내부공간에는, 집진 기능을 구비한 내부충진체가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성필름은, 복수 개 적층될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 탄소공급원, 촉매 및 조촉매로 구성된 원료 용액을 이송가스와 함께 고온의 전기로인 합성로 내부로 공급하면서 탄소나노튜브 집합체를 합성하는 제1단계; 상기 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 상기 프레임에 제공하여 권취시킴으로써, 상기 프레임 상에 상기 전도성필름을 형성시켜 펠리클유닛을 형성하는 제2단계; 상기 지지체의 양 측 각각에 상기 하나의 펠리클유닛과 상기 다른 펠리클유닛을 결합시키는 제3단계; 및 상기 하나의 펠리클유닛과 상기 다른 펠리클유닛에 상기 전원유닛을 연결하는 제4단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 전도성필름에 전원을 공급하여 전도성필름을 통과하려는 전하를 띤 미세 입자에 정전기력을 제공함으로써, 미세 입자를 효과적으로 차단할 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 본 발명의 커패시터형 펠리클을 이용하는 경우, 전도성필름의 기공 직경이 EUVL 공정에서 발생된 미세 입자의 직경보다 커도 되어, EUVL 공정에 적합한 EUV 투과도를 확보할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터형 펠리클의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터형 펠리클의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름에 대한 전자현미경 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펠리클유닛에 대한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름의 적층 수에 따른 극자외선 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름의 내구성 실험에 대한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 그래프이다.
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도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터형 펠리클의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터형 펠리클의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름(101)에 대한 전자현미경 이미지이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펠리클유닛(100)에 대한 이미지이다. 여기서, 도 2의 (a)는 각각의 전도성필름(101)에 직류 전원이 공급되는 사항에 대한 도면이고, 도 2의 (b)는 각각의 전도성필름(101)에 교류 전원이 공급되는 사항에 대한 도면이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 커패시터형 펠리클은, 개구부를 가지는 프레임(102) 및, 전도성을 구비하는 박막형의 투명한 필름으로써 프레임(102)의 개구부를 커버하는 전도성필름(101)을 구비하는 펠리클유닛(100); 틀의 형상으로 형성되는 지지체(200); 및 하나의 펠리클유닛(100)의 전도성필름(101)과 다른 펠리클유닛(100)의 전도성필름(101) 각각에 전원을 제공하는 전원유닛(300);을 포함한다. 그리고, 지지체(200)의 상부에 하나의 펠리클유닛(100)이 결합되고 지지체(200)의 하부에 다른 펠리클유닛(100)이 결합되어 소정의 공간인 내부공간(210)이 형성되며, 극자외선(EUV)이 내부공간(210)을 통과할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 하나의 펠리클유닛(100)과 다른 펠리클유닛(100)은 평행하게 배치될 수 있고, 이에 따라 커패시터(Capacitor)의 기능을 수행할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 하나의 펠리클유닛(100)을 제1펠리클유닛(110), 하나의 펠리클유닛(100)에 구비된 전도성필름(101)을 제1전도성필름(111), 다른 펠리클유닛(100)을 제2펠리클유닛(120), 그리고, 다른 펠리클유닛(100)에 구비된 전도성필름(101)을 제2전도성필름(121)이라고 지칭할 수 있다.
전도성필름(101)은 탄소나노튜브(Carbon NanoTube), 그래핀(Graphene) 또는 은 나노 와이어(Silver NanoWire) 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 여기서, 제1전도성필름(111)과 제2전도성필름(121)은 서로 동일한 소재로 형성될 수 있거나, 또는, 제1전도성필름(111)과 제2전도성필름(121)은 서로 다른 소재로 형성될 수도 있다. 이하, 각각의 전도성필름(101)이 탄소나노튜브로 형성되는 사항에 대해 설명하기로 한다.
지지체(200)는 합성수지와 같은 절연체로 형성될 수 있으며, 지지체(200)에 의해 내부공간(210)이 형성될 수 있다. 프레임(102)은 금속 또는 합성수지로 형성될 수 있다. 다만, 전도성필름(101)에 전하가 집중되기 위해서는 프레임(102)이 합성수지 또는 고무 등으로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
그리고, 이와 같은 전도성필름(101)은, 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 권취 수단에 권취시켜 형성될 수 있으며, 권취 수단이 프레임(102)일 수 있다. 즉, 회전하는 프레임(102)에 탄소나노튜브 집합체를 공급함으로써, 프레임(102)에 결합된 전도성필름(101)을 형성할 수 있다. 이와 같은 경우, 도 3에서 보는 바와 같이, 탄소나노튜브 번들들이 네트워크 구조를 이루면서 전도성필름(101)을 형성할 수 있다.
여기서, 탄소나노튜브 집합체는 탄소공급원, 촉매 및 조촉매로 구성된 원료 용액을 이송가스와 함께 고온의 전기로인 합성로 내부로 공급하면서 합성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 합성로에는 이송가스로써 수소가스가 공급될 수 있으며, 탄소나노튜브 집합체의 합성을 위해 공급되는 원료 용액이 기화된 후, 기화된 원료의 이송이 용이하도록 이송가스를 공급할 수 있다.
탄소공급원으로는 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 부탄올(Butanol) 등과 같은 유기용매를 사용할 수 있으며, 촉매로는 페로세인(Ferrocene)과 같은 메탈로세인(metallocene)을 사용할 수 있고, 조촉매로는 싸이오펜(Thiophene)이나 이황화탄소(CS2) 등을 사용할 수 있다.
탄소나노튜브를 합성하기 위한 원료 용액 조성은 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 페로세인(ferrocene)은 0.1~4.0wt%, 싸이오펜(thiophene)은 0.05~3.0wt% 비율로 조성할 수 있다. 그리고, 함께 투입되는 이송용 수소가스는 300~4,000sccm, 합성로의 온도는 800~1500도(℃)의 범위에서 합성이 수행될 수 있다.
상기와 같은 전도성필름(101)의 제조방법은, 본 발명 출원의 발명자에 의하여 제안된 국내 특허(등록번호 제10-1948811호, 탄소나노튜브 박막 제조 장치 및 그 방법, 그리고 탄소나노튜브 박막을 이용한 펠리클)에 더욱 상세히 설명되어 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 제1전도성필름(111)과 제2전도성필름(121)에 전원이 공급되는 경우, 전도성필름(101)에는 전하가 저장될 수 있다. 즉, 본 발명의 커패시터형 펠리클에 전원이 제공되는 경우, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 표면에 전하가 저장될 수 있고, 가해진 전압에 의해 본 발명의 커패시터형 펠리클의 일측 표면에는 (+)전하가 분포되어 전기적으로 (+)를 띠게 되고 타측 표면에는 (-)전하가 분포되어 전기적으로 (-)를 띠게 될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면은 (+) 또는 (-)를 띨 수 있다.
그리고, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면과 동일한 전하를 가지는 입자는 정전기적 반발력으로 인하여 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 형성된 전도성필름(101)에서 통과할 수 있는 기공의 면적이 감소하게 될 수 있다. 또한, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면과 반대의 전하를 가지는 입자는 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 형성된 전도성필름(101) 표면에 정전기력에 의해 달라 붙게 되어 전도성필름(101)의 기공 통과가 용이하지 않게 될 수 있다. 즉, 탄소나노튜브 번들을 따라서 존재하는 전하로 인하여, 미세 입자가 본 발명의 커패시터형 펠리클의 기공을 통과할 수 있는 유효면적은 줄어들 수 있다.
따라서, 전도성필름(101)의 기공 직경이 클수록 극자외선(EUV)의 투과율이 향상되는데, 상기와 같이 전기력에 의해 미세 입자의 전도성필름(101) 통과가 용이하지 않은 경우, 상대적으로 직경이 큰 기공을 구비하는 전도성필름(101)을 사용하여도 미세입자의 차단이 가능해지면서 극자외선의 투과율은 높아지는 효과를 얻을 수 있다. 결과적으로, 전도성필름(101)의 기공 직경 범위를 증대시켜 극자외선을 통과시킬 수 있는 펠리클의 생산이 용이해져, 극자외선 노광기술 (Extreme ultra violet lithography, EUVL)의 상용화를 구현할 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 전원유닛(300)은 직류 전원 또는 교류 전원을 인가할 수 있다. 전원유닛(300)이 각각의 전도성필름(101)에 직류 전원을 공급하는 경우에는, 상기와 같이 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면이 고정적으로 (-) 또는 (+)를 띠게 될 수 있다. 다만, 전원유닛(300)의 전류 방향을 변경시키는 경우에는 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면의 표면 전하를 변경시킬 수 있으며, 이와 같은 전류 방향 변경을 이용하여, 정전기적 당김에 의해 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 달라 붙은 입자를 정전기적 반발력으로 분리시킬 수 있다.
그리고, 전원유닛(300)이 각각의 전도성필름(101)에 교류 전원을 공급하는 경우에는, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면은 (-) 또는 (+)를 주기적으로 변경시키면서 띠게 될 수 있다. 이에 따라, 정전기적 당김에 의해 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 달라 붙은 입자를 정전기적 반발력으로 분리시키는 착탈 공정이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 경우, 교류 전원의 주파수를 착탈 공정을 제어하는 주요 변수로 사용할 수 있다.
전원유닛(300)으로부터 직류 전원이 제공되는 실시 예로써, 제2펠리클유닛(120)이 노광 마스크를 향하여 형성되고, 제2펠리클유닛(120)과 마스크 사이에 공간이 형성되며, 제1펠리클유닛(110)이 외부를 향하여 형성됨으로써, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 제1전도성필름(111)의 외측면이 노출되고, 도 2의 (a)에서 보는 바와 같이, 제1전도성필름(111)이 (-)를 띠고 제2전도성필름(121)이 (+)를 띠는 경우, 제1전도성필름(111)으로 (-)를 띤 전하를 구비한 미세 입자가 근접하면 미세입자는 제1전도성필름(111)의 표면과의 정전기적 반발력에 의해 제1전도성필름(111)의 기공을 통과할 수 없을 수 있다. 또한, 제1전도성필름(111)으로 (+)를 띤 전하를 구비한 미세 입자가 근접하면 미세입자는 제1전도성필름(111)의 표면과의 정전기적 당김에 의해 제1전도성필름(111)에 달라 붙게 되어 제1전도성필름(111)의 기공을 통과할 수 없을 수 있다.
전원유닛(300)으로부터 교류 전원이 제공되는 실시 예로써, 제2펠리클유닛(120)이 노광 마스크를 향하여 형성되고, 제2펠리클유닛(120)과 마스크 사이에 공간이 형성되며, 제1펠리클유닛(110)이 외부를 향하여 형성됨으로써, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 외측면에 제1전도성필름(111)의 외측면이 노출되고, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 제1전도성필름(111)와 제2전도성필름(121)에 교류 전원이 연결되는 경우, 제1전도성필름(111)은 (+)와 (-)를 주기적으로 변경시키면서 띨 수 있고, 그리고, 이에 대응되도록 제2전도성필름(121)은 (-)와 (+)를 주기적으로 변경시키면서 띨 수 있다.
이에 따라, 전하를 구비한 미세 입자가 제1전도성필름(111)에 근접하는 경우, 미세 입자는 제1전도성필름(111)의 표면과의 정전기적 반발력에 의해 제1전도성필름(111)의 기공을 통과할 수 없을 수 있다. 또는, 정전기적 당김에 의해 제1전도성필름(111)의 표면에 달라 붙은 미세 입자를 정전기적 반발력으로 분리시키는 착탈 공정이 반복적으로 수행될 수 있다.
내부공간(210)은, 진공 상태 또는 가스 충진 상태일 수 있다. 여기서, 충진되는 가스는 수소 가스 또는 불활성 가스일 수 있다. 내부공간(210)이 진공 상태 또는 가스 충진 상태인 경우, 극자외선(EUV)의 통과가 용이할 수 있다.
또는, 내부공간(210)에는, 집진 기능을 구비한 내부충진체가 형성될 수 있다. 여기서, 내부충진체는 부직포, 다공성의 탄성중합체 등의 필터 기능을 수행하는 기재로 형성될 수 있다. 내부충진체는 전하를 저장하여 전하를 이용한 집진을 수행할 수 있고, 내부충진체가 전도성필름(101)과 접촉되어 있다. 내부충진체의 전하가 감소하여 집진 성능이 저하되는 경우, 내부충진체와 접촉된 전도성필름(101)에 전원을 공급하여 집진 성능을 회복시킬 수 있다. 즉, 내부공간(210)에에 내부충진체가 형성되는 경우, 본 발명의 커패시터형 펠리클은, 집진기 또는 마스크로 이용될 수 있다.
전도성필름(101)은, 복수 개 적층될 수 있다. 전도성필름(101)의 형성에 있어서, 상기와 같은 탄소나노튜브 집합체가 프레임(102)에 복수 회 권취됨으로써, 전도성필름(101)이 복수 개 적층되어 형성될 수 있다. 이와 같은 경우 전도성필름(101)의 내구성이 향상되어, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 사용 시간이 증대되는 효과가 구현될 수 있다.
이하, 각각의 실시 예와 실험 예에 대해 설명하기로 한다.
[실시 예 1]
아세톤 98 wt%, 페로세인 0.4 wt% 및 싸이오펜 1.6 wt%으로 구성된 원료 용액을 1,000도(℃)의 합성로에 공급하면서, 이송용 수소가스 1,000 sccm을 이송가스로써 합성로에 공급하여 탄소나노튜브 집합체를 합성하였다. 그리고, 권취 수단으로써 프레임(102)을 마련하고, 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 프레임(102)에 1회 권취시켜 두께가 8nm인 전도성필름(101)을 형성함으로써, 펠리클유닛(100)을 형성하였다.
[실시 예 2]에서는, 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 프레임(102)에 2회 권취시켜 전도성필름(101)을 형성함으로써, 펠리클유닛(100)을 형성하였고, 나머지 실시 사항은 [실시 예 1]에 기재된 사항과 동일하다. 동일한 방식으로 탄소나노튜브 집합체의 권취 횟수를 달리하면서, [실시 예 3] 내지 [실시 예 9]를 수행하였다.
[실험 예 1]
[실시 예 1] 내지 [실시 예 9] 각각의 실시 예에 의해 형성된 펠리클유닛(100)을 마련하였다. 그리고, 각각의 펠리클유닛(100)에 단파장 13.5nm인 EUV를 투과시켜, 각각의 펠리클유닛(100)의 투과도를 측정하였다.
이에 대한 실험 결과는 도 5에서 보는 바와 같고, 여기서, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름(101)의 적층 수에 따른 극자외선 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 전도성필름(101)의 두께는 매우 얇으며 투명하고, 도 5에서 보는 바와 같이, 적층 수 5겹 이하로 전도성필름(101)을 적층시켜 펠리클유닛(100)을 형성하는 경우, 90% 이상의 높은 EUV 투과도가 형성됨을 확인할 수 있다. 이는, EUVL 공정에서 요구되는 EUV 투과도 특성으로 전도성필름(101)(탄소나노튜브 박막 필름)으로 제조된 본 발명의 커패시터형 펠리클이 실제 EUVL 공정에 적용될 수 있음을 의미한다.
[실험 예 2]
[실시 예 1]에 의해 형성된 펠리클유닛(100)을 마련하였다. 그리고, 마련된 펠리큘유닛의 전도성필름(101)으로부터 10cm의 높이에서 전도성필름(101)의 표면으로 스포이드를 이용하여 1ml의 물방울을 투하하였다.
이에 대한 실험 결과는 도 6에서 보는 바와 같고, 여기서, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름(101)의 내구성 실험에 대한 이미지이다. 본 발명의 커패시터형 펠리클이 EUVL 공정에 적용되기 위해서는 취급하는 과정 동안 본 발명의 커패시터형 펠리클이 찢어지거나 구조가 손상되지 않아야 한다. 따라서, [실험 예 2]에서 보는 바와 같이, 본 발명의 커패시터형 펠리클에 포함된 전도성필름(101)의 기계적 특성을 확인하기 위하여 전도성필름(101)의 표면에 물방울을 떨어뜨렸다. 도 6에서 보는 바와 같이, 수 nm의 전도성필름(101) 한 겹 상에 물방울이 투하되어도 전도성필름(101)이 안정적으로 구조를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 탄소나노튜브 번들들이 네트워크 구조를 이루기 때문이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름(101)에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 이미지이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성필름(101)에 인가된 전하의 수와 전하를 띤 입자 간 거리에 대한 그래프이다.
여기서, 도 7의 (a)는 전도성필름(101)에 구비된 탄소나노튜브의 모델 당 전하가 2e (e = 1.6 x 10-19 C) 형성된 경우에 대한 이미지이고, 도 7의 (b)는 전도성필름(101)에 구비된 탄소나노튜브의 모델 당 전하가 4e 형성된 경우에 대한 이미지이며, 도 7의 (c)는 전도성필름(101)에 구비된 탄소나노튜브의 모델 당 전하가 8e 형성된 경우에 대한 이미지이다. 그리고, 도 7의 (d)는 전도성필름(101)에 구비된 탄소나노튜브의 모델 당 전하가 12e 형성된 경우에 대한 이미지이다.
그리고, 도 8의 그래프에서는, 가로축이 탄소나노튜브의 단위 모델 당 인가된 전하량(Total charge of CNT (e))을 나타내고, 세로축이 탄소나노튜브의 전하와 전하를 띤 입자 간 거리(Distance (C-Sn, A(옹스트롬))을 나타낸다.
본 발명의 커패시터형 펠리클이 정전기적 반발력을 통하여 전하를 띤 입자를 차단하는지를 확인하기 위하여, 컴퓨터 프로그램을 이용하여 시뮬레이션하고 그 결과를 도 7과 도 8에 나타내었다. 도 7과 도 8에서 보는 바와 같이, 전도성필름(101)에 구비된 탄소나노튜브에 인가된 전하의 수가 많을수록 탄소나노튜브와 전하를 띤 입자 간 거리가 증가함을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과를 통하여, 본 발명의 커패시터형 펠리클이 전하를 띤 입자를 물리적인 차단이 아닌 정전기적 반발력으로도 차단할 수 있음을 확인할 수 있다. 이를 통하여, 전도성필름(101)의 기공 직경이 EUVL 공정에서 발생된 미세 입자의 직경보다 커도 되므로, 정전기적 반발력이 없는 경우와 비교하여 상대적으로 더 높은 EUV 투과도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 구성와 원리를 이용하여 펠리클을 제조하는 사항에 대해 설명하고 있으나, 이와 같은 원리의 적용이 펠리클에 한정되는 것은 아니고, 일상 생활에서 정전기를 이용하는 필터, 마스크 등에도 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 커패시터형 펠리클의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
제1단계에서, 탄소공급원, 촉매 및 조촉매로 구성된 원료 용액을 이송가스와 함께 고온의 전기로인 합성로 내부로 공급하면서 탄소나노튜브 집합체를 합성할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 프레임(102)에 제공하여 권취시킴으로써, 프레임(102) 상에 전도성필름(101)을 형성시켜 펠리클유닛(100)을 형성할 수 있다. 제1단계와 제2단계 각각의 단계에서 수행되는 사항은 상기에 상세히 개시되어 있다.
다음으로, 제3단계에서, 지지체(200)의 양 측 각각에 하나의 펠리클유닛(100)과 다른 펠리클유닛(100)을 결합시킬 수 있다. 구체적으로, 제1펠리클유닛(110)을 지지체(200)의 상부에 접착제로 결합시키고, 제2펠리클유닛(120)을 지지체(200)의 하부에 접착제로 결합시켜, 내부공간(210)을 형성할 수 있다. 여기서, 지지체(200)의 내측에 상기와 같은 내부충진체를 형성한 다음, 제1펠리클유닛(110)과 제2펠리클유닛(120) 및 지지체(200)를 결합시킬 수 있다.
그 후, 제4단계에서, 하나의 펠리클유닛(100)과 다른 펠리클유닛(100)에 전원유닛(300)을 연결할 수 있다. 즉, 제1펠리클유닛(110)과 제2펠리클유닛(120) 각각에 전원유닛(300)을 연결하고, 제1펠리클유닛(110)과 제2펠리클유닛(120)에 직류 전원 또는 교류 전원을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 펠리클유닛 101 : 전도성필름
102 : 프레임 110 : 제1펠리클유닛
111 : 제1전도성필름 120 : 제2펠리클유닛
121 : 제2전도성필름 200 : 지지체
210 : 내부공간 300 : 전원유닛
102 : 프레임 110 : 제1펠리클유닛
111 : 제1전도성필름 120 : 제2펠리클유닛
121 : 제2전도성필름 200 : 지지체
210 : 내부공간 300 : 전원유닛
Claims (7)
- 개구부를 가지는 프레임 및, 전도성을 구비하는 박막형의 투명한 필름으로써 상기 프레임의 개구부를 커버하는 전도성필름을 구비하는 펠리클유닛;
틀의 형상으로 형성되는 지지체; 및
하나의 펠리클유닛의 전도성필름과 다른 펠리클유닛의 전도성필름 각각에 전원을 제공하는 전원유닛;을 포함하고,
상기 지지체의 상부에 상기 하나의 펠리클유닛이 결합되고 상기 지지체의 하부에 상기 다른 펠리클유닛이 결합되어 소정의 공간인 내부공간이 형성되며,
극자외선(EUV)이 상기 내부공간을 통과하고,
상기 하나의 펠리클유닛의 전도성필름과 상기 다른 펠리클유닛의 전도성필름에 직류 전원이 제공되는 경우, 상기 전원유닛의 전류 방향을 변경시켜 각각의 전도성필름의 외측면에 미세 입자가 달라 붙은 후 분리되도록 하는 공정이 반복적으로 수행되며,
상기 전도성필름 표면의 정전기력에 의해 미세입자가 상기 전도성필름을 통과할 수 있는 유효면적이 감소하여, 상기 전도성필름이 미세입자의 이동을 차단함과 동시에, 상기 전도성필름에 대한 극자외선의 투과율이 증대되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클.
- 삭제
- 청구항 제1항에 있어서,
상기 전도성필름에는 전하가 저장되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클.
- 청구항 제1항에 있어서,
상기 전도성필름은 탄소나노튜브, 그래핀 또는 은 나노 와이어 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클.
- 청구항 제1항에 있어서,
상기 내부공간에는, 집진 기능을 구비하기 위해 부직포 또는 다공성의 탄성중합체로 형성되는 내부충진체가 상기 전도성필름과 접촉되게 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클.
- 청구항 제1항에 있어서,
상기 전도성필름은, 복수 개 적층되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클.
- 청구항 제1항의 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클의 제조 방법에 있어서,
탄소공급원, 촉매 및 조촉매로 구성된 원료 용액을 이송가스와 함께 고온의 전기로인 합성로 내부로 공급하면서 탄소나노튜브 집합체를 합성하는 제1단계;
상기 탄소나노튜브 집합체를 회전하는 상기 프레임에 제공하여 권취시킴으로써, 상기 프레임 상에 상기 전도성필름을 형성시켜 펠리클유닛을 형성하는 제2단계;
상기 지지체의 양 측 각각에 상기 하나의 펠리클유닛과 상기 다른 펠리클유닛을 결합시키는 제3단계; 및
상기 하나의 펠리클유닛과 상기 다른 펠리클유닛에 상기 전원유닛을 연결하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클의 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020200044002A KR102194012B1 (ko) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200044002A KR102194012B1 (ko) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클 및 이의 제조 방법 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200044002A KR102194012B1 (ko) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 탄소나노튜브 박막을 이용한 커패시터형 펠리클 및 이의 제조 방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102194012B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220112519A (ko) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 주식회사 에프에스티 | 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 |
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