KR102278843B1 - 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클 - Google Patents

다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클에 관한 것으로, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 극자외선 노광용 펠리클은 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층과, 개방부를 덮도록 지지층 위에 형성되는 펠리클층을 포함한다. 여기서 펠리클층은 M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재를 다층으로 적층하여 형성되는 코어층을 포함한다.

Description

다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클{Pellicle for extreme ultraviolet exposure including a multi-component core layer}
본 발명은 노광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극자외선을 이용한 노광 공정에 사용되는 마스크에 설치되는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클(pellicle)에 관한 것이다.
반도체 산업이 발달되고 반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라 전자기기들이 점차 소형화 및 경량화되고 있다. 반도체 소자의 집적도 향상을 위해 노광 기술의 고도화가 요구되고 있다.
현재, 광원의 파장을 감소시켜 반도체의 미세한 패턴을 구현하는 방향으로 기술이 발전하고 있다. 이 중 차세대 기술인 극자외선(Extreme Ultraviolet, EUV) 노광 기술은 한 번의 레지스트 공정으로 미세 패턴을 구현할 수 있는 기술이다.
반도체 공정에 사용되는 극자외선 노광 장치는 광원(light source power), 레지스트(resist), 펠리클(pellicle) 및 마스크를 포함한다. 펠리클은 마스크에 설치되어 노광 공정 중에 발생하는 이물질이 마스크에 부착되는 것을 방지하며, 노광 장치에 따라서 선택적으로 사용되고 있다.
극자외선 노광 공정에서는 클린 시스템이 구축되어 펠리클이 필요 없을 것이라는 기대가 초기에 존재하였다. 하지만 실제 노광 장치 구축 후 구동 과정에서 장치 내부 구동부에서 발생하는 이물질 및 광원의 발진 과정에서 생성된 주석 입자와 극자외선 감광제에 의한 마스크의 오염이 발생하는 것을 확인하였다.
따라서 극자외선 노광 공정에서는 마스크의 오염을 방지하기 위해서, 펠리클은 필수의 소재로 인식되고 있다. 펠리클을 사용하는 경우, 10,000nm 크기 미만의 결함을 무시할 수 있다.
이러한 극자외선 노광용 펠리클은 마스크를 커버하기 위해 110mm×144mm 크기가 요구되며, 광원의 손실로 인한 생산성 악화를 최소화하기 위해 90% 이상의 극자외선 투과율이 요구되고 있다. 극자외선 노광 장치 내부에서의 20G에 이르는 물리적 움직임에 의해 파손되지 않을 수 있는 수준의 기계적 안정성과, 5nm 노드(node) 기준으로 250W 이상의 열적 하중을 견딜 수 있는 열적 안정성이 요구되고 있다. 그리고 극자외선 환경에서 발생되는 수소라디칼에 반응하지 않는 화학적 내구성도 요구되고 있다.
하지만 현재까지 개발되어 소개되고 있는 극자외선 노광용 펠리클은 다결정 실리콘(p-Si) 기반 또는 SiN 기반으로 하고 있으나, 투과율이 90% 미만의 수준에 머물고 있다.
공개특허공보 제2018-0135490호 (2018.12.20.)
따라서 본 발명의 목적은 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 갖는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 90% 이상의 높은 극자외선 투과율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 갖는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층; 및 상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 형성되는 펠리클층;을 포함하는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클을 제공한다. 여기서 상기 펠리클층은, M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재를 다층으로 적층하여 형성되는 코어층;을 포함한다.
상기 M-B의 2성분계 소재는 MBa(a≥1)의 화학식으로 표시되고, 상기 M-Si의 2성분계 소재는 MSib(b≥1)의 화학식으로 표시될 수 있다.
상기 코어층은 적어도 하나의 M-B층과 적어도 하나의 M-Si층을 포함한다. 여기서 상기 M-B층과 상기 M-Si층이 교대로 적층될 수 있다.
상기 코어층은, M-B-Si의 3성분계 소재로 형성된 적어도 하나의 M-B-Si층;을 더 포함할 수 있다.
상기 M-B-Si의 3성분계 소재는 MBxSiy(x+y=≥1)의 화학식으로 표시될 수 있다.
상기 코어층은, 상기 M-B-Si층을 중심으로 적어도 일면에 M-B층 및 M-Si층 중에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 코어층은, 상기 M-B-Si층의 일면에 M-B층이 형성되고, 상기 M-B-Si층의 일면에 반대되는 타면에 M-Si층이 형성될 수 있다.
상기 코어층은, 복수의 M-B-Si층을 포함하되, 상기 복수의 M-B-Si층 사이에 M-B층과 M-Si층이 교대로 적층될 수 있다.
상기 펠리클층은, 상기 코어층의 적어도 일면에 형성되는 캡핑층;을 더 포함할 수 있다.
상기 캡핑층의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 펠리클층은, 상기 코어층과 상기 캡핑층 사이에 개재되는 버퍼층;을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층; 및 상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 다층으로 형성되는 코어층을 구비하는 펠리클층;을 포함하는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클을 제공한다. 여기서 상기 코어층은, M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재로 형성되는 2성분계의 코어층; 및 상기 2성분계의 코어층에 적층되며, M-B-Si의 3성분계 소재로 형성되는 3성분계의 코어층;을 포함한다.
상기 코어층은, 상기 3성분계의 코어층을 중심으로 일면에 M-B 소재의 2성분계의 코어층이 형성되고, 상기 일면에 반대되는 타면에 M-Si 소재의 2성분계의 코어층이 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층; 및 상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 형성되는 펠리클층;을 포함하는 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클을 제공한다. 여기서 상기 펠리클층은, 상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 형성되는 제1 캡핑층; 상기 제1 캡핑층 위에 형성되는 M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재를 다층으로 적층하여 형성되는 코어층; 및 상기 코어층 위에 형성되는 제2 캡핑층;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 극자외선 노광용 펠리클의 다성분계의 코어층은 M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재를 다층으로 적층하여 형성함으로써, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
또는 본 발명에 따른 다성분계의 코어층은 적어도 하나의 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성된 3성분계의 코어층을 포함함으로써, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클은 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다. 즉 코어층은 투과율과 반사율 등의 광학적 특성이 우수한 Si와, 녹는점이 높고 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 B를 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 제1 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 실시예1에 따른 ZrBxSiy(x=0.2, y=0.8) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 5 및 도 6은 실시예2에 따른 ZrBxSiy(x=0.4, y=0.6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 7 및 도 8은 실시예3에 따른 ZrBxSiy(x=0.6, y=0.4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 9 및 도 10은 실시예4에 따른 ZrBxSiy(x=0.8, y=0.2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 11 및 도 12는 실시예5에 따른 ZrBxSiy(x=0.4, y=1.6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 13 및 도 14는 실시예6에 따른 ZrBxSiy(x=0.8, y=1.2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 15 및 도 16은 실시예7에 따른 ZrBxSiy(x=1.2, y=0.8) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 17 및 도 18은 실시예8에 따른 ZrBxSiy(x=1.6, y=0.4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 19 및 도 20은 실시예9에 따른 Zr(BSi)z(z=1) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 21 및 도 22는 실시예10에 따른 Zr(BSi)z(z=2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 23 및 도 24는 실시예11에 따른 Zr(BSi)z(z=3) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 25 및 도 26은 실시예12에 따른 Zr(BSi)z(z=4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 27 및 도 28은 실시예13에 따른 Zr(BSi)z(z=5) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 29 및 도 30은 실시예14에 따른 Zr(BSi)z(z=6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 31은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층의 제2 예를 보여주는 단면도이다.
도 32는 본 발명에 따른 다성분계의 코어층의 제3 예를 보여주는 단면도이다.
도 33은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층의 제4 예를 보여주는 단면도이다.
도 34 및 도 35는 실시예15에 따른 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 36 및 도 37은 실시예16에 따른 3성분계(ZrBSi=1nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 38 및 도 39는 실시예17에 따른 3성분계(ZrBSi=2nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 40 및 도 41은 실시예18에 따른 3성분계(ZrBSi=3nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 42 및 도 43은 실시예19에 따른 3성분계(ZrBSi=4nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 44 및 도 45는 실시예20에 따른 3성분계(ZrBSi=5nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 46 및 도 47은 실시예21에 따른 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 48 및 도 49는 실시예22에 따른 3성분계(MoBSi=1nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 50 및 도 51은 실시예23에 따른 3성분계(MoBSi=2nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 52 및 도 53은 실시예24에 따른 3성분계(MoBSi=3nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 54 및 도 55는 실시예25에 따른 3성분계(MoBSi=4nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 56 및 도 57은 실시예26에 따른 3성분계(MoBSi=5nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
[제1 예]
도 1은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 제1 예를 보여주는 도면이다. 그리고 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선 노광용 펠리클(100; 이하 '펠리클'이라 함)은 중심 부분에 개방부(13)가 형성된 지지층(10)과, 개방부(13)를 덮도록 지지층(10) 위에 형성되는 펠리클층(20)을 포함한다. 여기서 펠리클층(20)은 개방부(13)를 덮도록 지지층(10) 위에 형성되는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재로 형성된 코어층(21)을 포함한다.
본 발명에 따른 펠리클층(20)은 코어층(21)의 일면 또는 양면에 형성되는 캡핑층(27,29)을 더 포함하거나, 코어층(21)과 캡핑층(27,29) 사이에 개재되는 버퍼층(23,25)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 펠리클층(20)의 코어층(21)을 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성함으로써, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 3성분계의 코어층(21)을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클(100)은 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다. 즉 코어층(21)은 투과율과 반사율 등의 광학적 특성이 우수한 Si와, 녹는점이 높고 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 B를 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
펠리클(100)은 반도체 및 디스플레이 제조 공정 중 노광 공정에서 마스크를 이물질로부터 보호하는 소모성 소재이다. 즉 펠리클(100)은 마스크 위에 씌워지는 얇은 박막으로 덮개 역할을 한다. 웨이퍼로 전사되는 빛은 마스크로 초점을 맞추어 노광을 진행하기 때문에, 일정한 거리로 떨어져 있는 펠리클(100)에 이물질이 앉더라도 초점이 잡히지 않아 사용자가 만들고자 하는 패턴의 크기에 영향을 미치지 않게 하여 불량 패턴의 형성을 줄일 수 있다.
이로 인해 펠리클(100)은 노광 공정 중 마스크의 이물질로부터 보호하면서 불량 패턴을 최소화하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정의 수율을 매우 높일 수 있다. 그리고 펠리클(100)의 사용으로 마스크의 수명을 늘릴 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 펠리클(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
지지층(10)은 펠리클층(20)을 지지하며, 펠리클(100)을 제조하는 과정 및 제조 완료 후에 펠리클(100)의 핸들링 및 이송을 쉽게 할 수 있도록 한다. 지지층(10)은 식각 공정이 가능한 소재로 형성되며, 예컨대 실리콘 기판, 석영, SOI(Silicon on Insulator) 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 지지층(10)의 중심 부분에 형성된 개방부(13)는 MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems)와 같은 미세 가공 기술을 이용하여 형성할 수 있다.
그리고 펠리클층(20)은 코어층(21) 및 캡핑층(27,29)을 포함하고, 코어층(21)과 캡핑층(27,29) 사이에 개재된 버퍼층(23,25)을 더 포함할 수 있다.
여기서 코어층(21)은 극자외선의 투과율을 결정하는 층이다. 코어층(21)은 극자외선에 대한 90% 이상의 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지며, 열을 효과적으로 방출하여 펠리클층(20)이 과열되는 것을 방지한다. 코어층(21)은 캡핑층(27,29) 및 버퍼층(23,25)의 두께의 합보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
일반적으로 코어층(21)은 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 고려할 때 두껍게 형성할수록 좋지만, 두께가 두꺼워질수록 펠리클층(20)의 투과율이 떨어질 수 있다. 하지만 본 발명에 따른 펠리클층(20)의 코어층(21)을 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성함으로써, 코어층(21)을 30nm의 두께로 형성하더라도 극자외선에 대한 90% 이상의 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
이러한 코어층(21)의 소재로는 MBxSiy(x+y=≥1)와 같은 균질한(homogeneous) 3성분계 소재를 사용할 수 있다. 여기서 MBxSiy(x+y=≥1)의 소재 중에 x+y=1 또는 x+y=2 인 것을 코어층(21)의 소재로 사용할 수 있다. 또는 코어층(21)의 소재는 M(BSi)z(z=1~6) 인 것을 사용할 수 있다. 예컨대 코어층의 소재는 Zr-B-Si의 3성분계 소재를 사용할 수 있다. 코어층(21)은 ALD(atomic layer deposition) 또는 IBSD(ion beam sputtering deposition) 공정으로 형성할 수 있다.
캡핑층(27,29)은 코어층(21)의 극자외선의 투과율 저하를 최소화하면서, 펠리클층(20)에 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공한다. 즉 캡핑층(27,29)은 코어층(21)의 보호층으로서, 코어층(21)에서 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출하여 열적 안정성을 제공한다. 캡핑층(27,29)은 코어층(21)의 기계적 강도를 보완하여 기계적 안정성을 제공하다. 그리고 캡핑층(27,29)은 수소 라디칼과 산화로부터 코어층(21)을 보호하여 화학적 내구성을 제공한다.
그리고 버퍼층(23,25)은 코어층(21)과 캡핑층(27,29) 간의 열팽창(thermal expansion)에 의한 열응력을 완화한다. 버퍼층(23,25)은 코어층(21) 및 캡핑층(27,29)의 소재에 따라서 생략될 수 있다. 버퍼층(23,25)은 캡핑층(27,29) 보다는 얇은 두께로 형성될 수 있다.
여기서 펠리클층(20)은 코어층(21)과 캡핑층(27,29)을 포함할 수 있다. 코어층(21)은 제1 면과, 제1 면에 반대되는 제2 면을 포함한다. 캡핑층(27,29)은 제1 면에 형성되는 제1 캡핑층(27)과, 제2 면에 형성되는 제2 캡핑층(29)을 포함한다.
이러한 캡핑층(27,29)의 소재는 코어층(21)의 소재, C(graphene, CNT 등), B 또는 N을 조합한 소재이거나 금속산화물을 포함할 수 있다. 예컨대 캡핑층(27,29)의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 캡핑층(27,29)은 ALD 또는 IBSD 공정으로 형성하여, 두께, 물성 및 화학 조성의 변경을 자유롭게 조절하여 최상의 투과율과 반사율을 가지면서 결점을 최소화할 수 있다.
이와 같은 코어층(21)과 캡핑층(27,29)으로 구성된 펠리클층(20)은 두께가 40nm 이하되, 캡핑층(27,29)의 두께가 최대 8.5nm로 형성하더라도, 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
또는 펠리클층(20)은 코어층(21), 버퍼층(23,25) 및 캡핑층(27,29)을 포함할 수 있다. 버퍼층(23,25)은 코어층(21)의 제1 면에 형성되는 제1 버퍼층(23)과, 코어층(21)의 제2 면에 형성되는 제2 버퍼층(23)을 포함한다. 캡핑층(27,29)은 제1 버퍼층(23) 위에 형성되는 제1 캡핑층(27)과, 제2 버퍼층(25) 위에 형성되는 제2 캡핑층(29)을 포함한다.
여기서 캡핑층(23,25)의 소재는 코어층(21)의 소재, C(graphene, CNT 등), B 또는 N을 조합한 소재이거나 금속산화물을 포함할 수 있다. 예컨대 버퍼층(23,25)의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층(23,25)은 ALD 또는 IBSD 공정으로 형성하여, 두께, 물성 및 화학 조성의 변경을 자유롭게 조절하여 최상의 투과율과 반사율을 가지면서 결점을 최소화할 수 있다.
이와 같은 코어층(21), 버퍼층(23,25) 및 캡핑층(27,29)으로 구성된 펠리클층(10)은 두께가 40nm 이하되, 버퍼층(23,25)의 두께가 3nm 이하이고, 캡핑층(27,29)의 두께가 5nm 이하로 형성하더라도, 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
즉 일반적으로 캡핑층은 높은 투과율을 가지면서 열적 안정성 및 화학적 내구성을 제공하기 위해서, 5nm 이하의 두께로 형성할 것을 요구하고 있다.
하지만 본 발명에 따른 펠리클층(20)의 코어층(21)을 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성함으로써, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공하면서, 캡핑층(27,29)의 두께를 최대 8.5nm 까지 적용이 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 펠리클(100)은 아래와 같은 제조 공정으로 제조될 수 있다. 먼저 개방부(13)가 형성되지 않은 상태의 지지층(10) 위에 제1 캡핑층(27), 제1 버퍼층(23), 코어층(21), 제2 버퍼층(25) 및 제2 캡핑층(29)을 순차적으로 적층하여 형성한다.
그리고 지지층(10)의 중심 부분에 지지층(10)에 대한 선택적인 식각을 통하여 제1 캡핑층(27)이 노출되게 개방부(13)를 형성함으로써, 본 발명에 따른 펠리클(100)을 제조할 수 있다.
[실시예]
이와 같은 본 발명에 따른 펠리클의 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서의 투과율과 반사율을 확인하기 위해서, 도 3 내지 도 30에 따른 실시예1~14에 따른 펠리클에 대한 시뮬레이션을 수행하였다.
먼저 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예1~4에 따른 펠리클은 ZrBxSiy(x+y=1) 소재의 코어층과, SiN 소재의 제1 및 제2 캡핑층을 포함한다. 코어층은 0~50nm 및 캡핑층은 1~20nm로 두께를 변경하면서, 실시예1~4에 따른 펠리클에 대해서 350W의 극자외선 출력 환경에서의 투과율과 반사율을 시뮬레이션 하였다.
도 3 및 도 4는 실시예1에 따른 ZrBxSiy(x=0.2, y=0.8) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예1에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.2Si0.8_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예1에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 35nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예1에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~12nm, 16~19nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 5 및 도 6은 실시예2에 따른 ZrBxSiy(x=0.4, y=0.6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예2에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.4Si0.6_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예2에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 33nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예2에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~12nm, 16~19nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8은 실시예3에 따른 ZrBxSiy(x=0.6, y=0.4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예3에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.6Si0.4_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예3에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 33nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예3에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~12nm, 16~19nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 9 및 도 10은 실시예4에 따른 ZrBxSiy(x=0.8, y=0.2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 실시예4에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.8Si0.2_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예4에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 33nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예4에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~12nm, 16~19nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
다음으로 도 11 내지 도 18에 도시된 실시예5~8에 따른 펠리클은 ZrBxSiy(x+y=2) 소재의 코어층과, SiN 소재의 제1 및 제2 캡핑층을 포함한다. 코어층은 0~50nm 및 캡핑층은 1~20nm로 두께를 변경하면서, 실시예5~8에 따른 펠리클에 대해서 350W의 극자외선 출력 환경에서의 투과율과 반사율을 시뮬레이션 하였다.
도 11 및 도 12는 실시예5에 따른 ZrBxSiy(x=0.4, y=1.6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 실시예5에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.4Si1.6_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예5에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 35nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예5에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 13 및 도 14는 실시예6에 따른 ZrBxSiy(x=0.8, y=1.2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 실시예6에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB0.8Si1.2_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예6에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 35nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예6에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 15 및 도 16은 실시예7에 따른 ZrBxSiy(x=1.2, y=0.8) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 실시예7에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB1.2Si0.8_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예7에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 31nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예7에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 17 및 도 18은 실시예8에 따른 ZrBxSiy(x=1.6, y=0.4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 실시예8에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB1.6Si0.4_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예8에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 28nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예8에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
그리고 도 19 내지 도 30에 도시된 실시예9~14에 따른 펠리클은 Zr(BSi)z(z=1, 2, 3, 4, 5, 6) 소재의 코어층과, SiN 소재의 제1 및 제2 캡핑층을 포함한다. 코어층은 0~50nm 및 캡핑층은 1~20nm로 두께를 변경하면서, 실시예5~8에 따른 펠리클에 대해서 350W의 극자외선 출력 환경에서의 투과율과 반사율을 시뮬레이션 하였다.
도 19 및 도 20은 실시예9에 따른 Zr(BSi)z(z=1) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 실시예9에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB1.0Si1.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예9에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 32nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예9에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 21 및 도 22는 실시예10에 따른 Zr(BSi)z(z=2) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 실시예10에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB2.0Si2.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예10에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 27nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예10에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~5nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 23 및 도 24는 실시예11에 따른 Zr(BSi)z(z=3) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 실시예11에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB3.0Si3.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예11에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 27nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예11에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~4nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 25 및 도 26은 실시예12에 따른 Zr(BSi)z(z=4) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 실시예12에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB4.0Si4.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예12에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 25nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예12에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~4nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 27 및 도 28은 실시예13에 따른 Zr(BSi)z(z=5) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 실시예13에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB5.0Si5.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예13에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 25nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예13에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~4nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 29 및 도 30은 실시예14에 따른 Zr(BSi)z(z=6) 소재의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 실시예14에 따른 펠리클은 Si1N1_ZrB6.0Si6.0_Si1N1 으로 표시될 수 있다.
실시예14에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 24nm 이하, 캡핑층의 두께가 8.5nm 이하에서 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예14에 따른 펠리클은 캡핑층의 두께가 2.5~4nm, 9~11nm, 16~18nm인 경우에, 코어층의 두께에 무관하게 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 실시예1~14에 따르면, 극자외선 노광용 펠리클의 코어층을 ZrBxSiy(x+y=≥1) 소재로 형성함으로써, 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서 90% 이상의 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 실시예1~14에 따른 극자외선 노광용 펠리클은 90% 이상의 높은 투과율 및 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
[제2 예 내지 제4 예]
한편 도 2에 따른 코어층(21)이 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 코어층(30)은, 도 31과 같이, 3성분계의 코어층(31)과, 3성분계의 코어층(31)의 적어도 일면에 M-B 및 M-Si의 2성분계의 코어층(33,35)을 포함할 수 있다. 또는 코어층(30)은, 도 32에 도시된 바와 같이, M-Si의 2성분계의 제1 코어층(41)과, M-B의 2성분계의 제2 코어층(35)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 또는 코어층(50)은. 도 33과 같이, 3성분계의 코어층(52,56)과 2성분계의 코어층(51,54,58)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
여기서 3성분계의 코어층, M-Si의 2성분계의 코어층 및 M-B의 2성분계의 코어층은 각각 간단하게 M-B-Si층, M-Si층, 및 M-B층으로 표현할 수 있다. 예컨대 ZrBSi 소재의 코어층은 ZrBSi층으로 표현할 수 있다. ZrSi2 소재의 코어층은 ZrSi2층으로 표현할 수 있다. ZrB2 소재의 코어층은 ZrB2층으로 표현할 수 있다.
도 31은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(30)의 제2 예를 보여주는 단면도이다. 여기서 도 31에는 다성분계의 코어층(30)만 도시하였지만, 펠리클층은 캡핑층을 포함하고, 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 코어층(21)이 제1 예라고 하고, 도 31에 도시된 코어층(30)은 제2 예라고 하였다.
도 31을 참조하면, 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(30)은 3성분계의 코어층(31)과, 3성분계의 코어층(31)의 적어도 일면에 M-B 및 M-Si의 2성분계의 코어층(33,35)을 포함한다. 여기서 2성분계의 코어층(33,35)은 3성분계의 코어층(31)의 하부면에 형성되는 2성분계의 제1 코어층(33)과, 3성분계의 코어층(31)의 상부면에 형성되는 2성분계의 제2 코어층(35)을 포함한다.
3성분계 소재는 M-B-Si의 3성분계 소재일 수 있다. M-B-Si의 3성분계 소재는 MBxSiy(x+y=≥1)의 화학식으로 표시될 수 있다. 예컨대 M-B-Si의 3성분계 소재는 ZrBSi 또는 MoBSi 일 수 있다.
M-B의 2성분계 소재는 MBa(a≥1)의 화학식으로 표시될 수 있다. 예컨대 M-B의 2성분계 소재는 ZrB2 또는 MoB2 일 수 있다.
M-Si의 2성분계 소재는 MSib(b≥1)의 화학식으로 표시될 수 있다. 예컨대 M-Si의 2성분계 소재는 ZrSi2 또는 MoSi2 일 수 있다.
코어층(30)의 양면에 형성되는 캡핑층의 소재가 SiN인 경우에, 캡핑층과 코어층(30) 간에 양호한 접합을 위해서, 2성분계의 제1 및 제2 코어층(33,35)의 소재로는 M-Si의 2성분계 소재가 사용될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(30)은 3성분계의 코어층(31)의 양면에 각각 하나의 2성분계의 코어층(33,35)을 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 3성분계의 코어층(31)의 적어도 일면에 다층의 2성분계의 코어층을 형성할 수 있다. 여기서 다층의 2성분계의 코어층은 M-Si의 2성분계의 제1 코어층과, M-B의 2성분계의 제2 코어층이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(30)은 M-B-Si의 3성분계 소재로 형성된 3성분계의 코어층(31)과, M-B 및 M-Si의 2성분계의 코어층(33,35)을 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(30)을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클은 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다. 즉 코어층(30)은 투과율과 반사율 등의 광학적 특성이 우수한 Si와, 녹는점이 높고 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 B를 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
도 32는 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(40)의 제3 예를 보여주는 단면도이다. 여기서 도 32에는 코어층(40)만 도시하였지만, 펠리클층은 캡핑층을 포함하고, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
도 32를 참조하면, 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(40)은 M-B 및 M-Si 중 적어도 하나의 2성분계의 소재를 다층으로 적층하여 형성된다. 즉 다성분계의 코어층(40)은 M-Si의 2성분계의 제1 코어층(41)과, M-B의 2성분계의 제2 코어층(42)이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
다성분계의 코어층(40)의 양면에 형성되는 캡핑층의 소재가 SiN인 경우에, 캡핑층과 다성분계의 코어층(40) 간에 양호한 접합을 위해서, 다성분계의 코어층(40)의 최외곽층으로는 M-Si의 2성분계의 제1 코어층(41)을 배치할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(40)은 M-B 및 M-Si의 2성분계의 코어층(41,42)을 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(40)을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클은 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다. 즉 코어층(40)은 투과율과 반사율 등의 광학적 특성이 우수한 Si와, 녹는점이 높고 기계적 강도 및 내화학성이 우수한 B를 포함하기 때문에, 90% 이상의 높은 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
도 33은 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(50)의 제4 예를 보여주는 단면도이다. 여기서 도 33에는 코어층(40)만 도시하였지만, 펠리클층은 캡핑층을 포함하고, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
도 33을 참조하면, 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(40)은 3성분계의 코어층(52,56)과 2성분계의 코어층(51,54,58)이 교대로 적층되어 형성된다.
이때 3성분계의 코어층(53,56)을 중심으로 양면에 적층되는 2성분계의 코어층(51,54,58)의 소재는 상이할 수 있다. 즉 3성분계의 코어층(53,56)의 일면에 M-Si의 2성분계의 코어층(51,58)이 형성되고, 일면에 반대되는 타면에 M-B의 2성분계의 코어층(54)이 형성될 수 있다.
예컨대 다성분계의 코어층(50)의 양면에 형성되는 캡핑층의 소재가 SiN인 경우에, 캡핑층과 다성분계의 코어층(50) 간에 양호한 접합을 위해서, 다성분계의 코어층(50)의 최외곽층으로는 M-Si의 2성분계의 코어층(51,58)을 배치할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 다성분계의 코어층(50)은 적층된 복수의 단위 코어층(59)을 포함하고, 복수의 단위 코어층(59)의 최상부에는 M-Si의 2성분계의 제1 코어층(51)을 배치될 수 있다. 여기서 복수의 단위 코어층(59)은 3성분계의 제1 코어층(52), 2성분계의 제2 코어층(54), 3성분계의 제2 코어층(56) 및 2성분계의 제3 코어층(58)이 적층된 구조를 가질 수 있다.
단위 코어층(59)에 있어서, 3성분계의 제1 및 제2 코어층(52,56)은 M-B-Si의 3성분계 소재이고, 2성분계의 제2 코어층(54)은 M-Br의 2성분계 소재이고, 2성분계의 제3 코어층(58)은 M-Si의 2성분계 소재일 수 있다.
[실시예]
이와 같은 본 발명의 제2 예 내지 제4 예에 따른 펠리클의 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서의 투과율과 반사율을 확인하기 위해서, 도 34 내지 도 57에 따른 실시예15~26에 따른 펠리클에 대한 시뮬레이션을 수행하였다.
먼저 도 34 내지 도 45에 도시된 실시예15~20에 따른 펠리클은 제1 및 제2 캡핑층 사이에 형성된 다성분계의 코어층을 포함한다.
여기서 코어층은 2성분계의 코어층을 포함하고, 선택적으로 3성분계의 코어층을 포함할 수 있다. 3성분계 소재는 ZrBSi 이다. 2성분계 소재는 ZrB2 및 ZrSi2 이다.
제1 및 제2 캡핑층은 각각 두께 5nm의 SiN 이다.
ZrBSi=0nm인 경우, 코어층은 2성분계 소재의 조합으로, 본 발명의 제3 예에 따른 펠리클을 나타낸다.
t는 2성분계의 코어층의 두께를 나타낸다.
단위 코어층은 ZrBSi/ZrB2/ZrBSi/ZrSi2 이다.
반복 횟수가 0일 때, 코어층은 두께 t의 ZrSi2 한 층만으로 구성된다.
X축은 코어층의 총 두께를 나타내며, 코어층이 2성분계의 코어층 또는 3성분계의 코어층의 반복 적층을 포함하고 있음을 나타낸다.
예컨대 ZrBSi=3nm, t=1nm 및 반복횟수가 4이면, 코어층의 총 두께는 33nm이다. 즉 코어층의 두께를 계산하면, 1+(3×2+2×1)×4=33nm 이다.
도 34 및 도 35는 실시예15에 따른 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 실시예15에 따른 펠리클은 ZrBSi=0nm인 경우이다. 즉 실시예15에 따른 펠리클은 2성분계 소재인 ZrSi2층과 ZrB2층이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
실시예15에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예15에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 36 및 도 37은 실시예16에 따른 3성분계(ZrBSi=1nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 36 및 도 37을 참조하면, 실시예16에 따른 펠리클은 ZrBSi=1nm인 경우이다.
실시예16에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예16에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.03% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 38 및 도 39는 실시예17에 따른 3성분계(ZrBSi=2nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 38 및 도 39를 참조하면, 실시예17에 따른 펠리클은 ZrBSi=2nm인 경우이다.
실시예17에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예17에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.15% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 40 및 도 41은 실시예18에 따른 3성분계(ZrBSi=3nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 40 및 도 41을 참조하면, 실시예18에 따른 펠리클은 ZrBSi=3nm인 경우이다.
실시예18에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예18에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.05% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 42 및 도 43은 실시예19에 따른 3성분계(ZrBSi=4nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 42 및 도 43을 참조하면, 실시예19에 따른 펠리클은 ZrBSi=4nm인 경우이다.
실시예19에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예19에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.05% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 44 및 도 45는 실시예20에 따른 3성분계(ZrBSi=5nm)와 2성분계(ZrB2/ZrSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 44 및 도 45를 참조하면, 실시예20에 따른 펠리클은 ZrBSi=5nm인 경우이다.
실시예20에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 17nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예20에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.10% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
다음으로 도 46 내지 도 57에 도시된 실시예21~26에 따른 펠리클은 제1 및 제2 캡핑층 사이에 형성된 다성분계의 코어층을 포함한다.
여기서 코어층은 2성분계의 코어층을 포함하고, 선택적으로 3성분계의 코어층을 포함할 수 있다. 3성분계 소재는 MoBSi 이다. 2성분계 소재는 MoB2 및 MoSi2 이다.
제1 및 제2 캡핑층은 각각 두께 5nm의 SiN 이다.
MoBSi=0nm인 경우, 코어층은 2성분계 소재의 조합으로, 본 발명의 제3 예에 따른 펠리클을 나타낸다.
t는 2성분계의 코어층의 두께를 나타낸다.
단위 코어층은 MoBSi/MoB2/MoBSi/MoSi2 이다.
반복 횟수가 0일 때, 코어층은 두께 t의 MoSi2 한 층만으로 구성된다.
X축은 코어층의 총 두께를 나타내며, 코어층이 2성분계의 코어층 또는 3성분계의 코어층의 반복 적층을 포함하고 있음을 나타낸다.
예컨대 MoBSi=3nm, t=1nm 및 반복횟수가 4이면, 코어층의 총 두께는 33nm이다. 즉 코어층의 두께를 계산하면, 1+(3×2+2×1)×4=33nm 이다.
도 46 및 도 47은 실시예21에 따른 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 46 및 도 47을 참조하면, 실시예21에 따른 펠리클은 MoBSi=0nm인 경우이다. 즉 실시예21에 따른 펠리클은 2성분계 소재인 MoSi2층과 MoB2층이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
실시예21에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예21에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 1~2nm, 또는 5~9nm인 경우, 0.35% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 48 및 도 49는 실시예22에 따른 3성분계(MoBSi=1nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 48 및 도 49를 참조하면, 실시예22에 따른 펠리클은 MoBSi=1nm인 경우이다.
실시예22에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예22에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 1nm 또는 4~8nm인 경우, 0.35% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 50 및 도 51은 실시예23에 따른 3성분계(MoBSi=2nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 50 및 도 51을 참조하면, 실시예23에 따른 펠리클은 MoBSi=2nm인 경우이다.
실시예23에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예23에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 2~7nm 또는 9~10nm인 경우, 0.35% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 52 및 도 53은 실시예24에 따른 3성분계(MoBSi=3nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 52 및 도 53을 참조하면, 실시예24에 따른 펠리클은 MoBSi=3nm인 경우이다.
실시예24에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예24에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.15% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 54 및 도 55는 실시예25에 따른 3성분계(MoBSi=4nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 54 및 도 55를 참조하면, 실시예25에 따른 펠리클은 MoBSi=4nm인 경우이다.
실시예25에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예25에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.15% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 56 및 도 57은 실시예26에 따른 3성분계(MoBSi=5nm)와 2성분계(MoB2/MoSi2)의 코어층을 포함하는 극자외선 노광용 펠리클의 투과율과 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 56 및 도 57을 참조하면, 실시예26에 따른 펠리클은 MoBSi=5nm인 경우이다.
실시예26에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 12nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 90% 이상의 극자외선 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예26에 따른 펠리클은 코어층의 두께가 50nm 이하이고, 2성분계의 코어층의 두께가 10nm 이하인 경우, 0.20% 이하의 극자외선 반사율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 실시예15~26에 따르면, 극자외선 노광용 펠리클은 M-B-Si의 3성분계의 코어층을 포함하거나, M-B 및 M-Si의 2성분계의 코어층을 포함하는 다층의 다성분계 코어층으로 형성함으로써, 350W 이상의 극자외선 출력 환경에서 90% 이상의 극자외선 투과율과 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 제공할 수 있다.
그리고 실시예15~26에 따른 극자외선 노광용 펠리클은 90% 이상의 높은 투과율 및 0.04% 이하의 극자외선 반사율을 가지면서 열적 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 지지층
13 : 개방부
20 : 펠리클층
21,30,40,50 : 코어층
23,25 : 버퍼층
23 : 제1 버퍼층
25 : 제2 버터층
27,29 : 캡핑층
27 : 제1 캡핑층
29 : 제2 캡핑층
31 : 3성분계의 코어층
33,41 : 2성분계의 제1 코어층
35,42 : 2성분계의 제2 코어층
51 : 2성분계의 제1 코어층
52 : 3성분계의 제1 코어층
54 : 2성분계의 제2 코어층
56 : 3성분계의 제2 코어층
58 : 2성분계의 제3 코어층
59 : 단위 코어층
100 : 극자외선 노광용 펠리클

Claims (13)

  1. 다층으로 형성되는 코어층을 구비하는 펠리클층;을 포함하고,
    상기 코어층은,
    M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재로 형성되는 2성분계의 코어층; 및
    상기 2성분계의 코어층에 적층되며, M-B-Si의 3성분계 소재로 형성되는 3성분계의 코어층;을 포함하되,
    상기 3성분계의 코어층을 중심으로 일면에 M-B 소재의 2성분계의 코어층이 형성되고, 상기 일면에 반대되는 타면에 M-Si 소재의 2성분계의 코어층이 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 M-B의 2성분계 소재는 MBa(a≥1)의 화학식으로 표시되고, 상기 M-Si의 2성분계 소재는 MSib(b≥1)의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2성분계의 코어층은 적어도 하나의 M-B층과 적어도 하나의 M-Si층을 포함하고,
    상기 M-B층과 상기 M-Si층이 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 M-B-Si의 3성분계 소재는 MBxSiy(x+y=≥1)의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 코어층은,
    상기 3성분계의 코어층으로 복수의 M-B-Si층을 포함하되, 상기 복수의 M-B-Si층 사이에 M-B층과 M-Si층이 교대로 적층된 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  9. 제1항에 있어서, 상기 펠리클층은,
    상기 코어층의 적어도 일면에 형성되는 캡핑층;을 더 포함하고,
    상기 캡핑층의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  10. 제9항에 있어서, 상기 펠리클층은,
    상기 코어층과 상기 캡핑층 사이에 개재되는 버퍼층;을 더 포함하고,
    상기 버퍼층의 소재는 M-B-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나)의 3성분계 소재, ZrCBx(x≥1), ZrBx(x≥2), ZrC, ZrSix(x≤2), SiN, B4C, B 또는 금속산화물 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  11. 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층; 및
    상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 다층으로 형성되는 코어층을 구비하는 펠리클층;을 포함하고,
    상기 코어층은,
    M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재로 형성되는 2성분계의 코어층; 및
    상기 2성분계의 코어층에 적층되며, M-B-Si의 3성분계 소재로 형성되는 3성분계의 코어층;을 포함하되,
    상기 3성분계의 코어층을 중심으로 일면에 M-B 소재의 2성분계의 코어층이 형성되고, 상기 일면에 반대되는 타면에 M-Si 소재의 2성분계의 코어층이 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
  12. 삭제
  13. 중심 부분에 개방부가 형성된 지지층; 및
    상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 형성되는 펠리클층;을 포함하고,
    상기 펠리클층은,
    상기 개방부를 덮도록 상기 지지층 위에 형성되는 제1 캡핑층;
    상기 제1 캡핑층 위에 다층으로 적층하여 형성되는 코어층; 및
    상기 코어층 위에 형성되는 제2 캡핑층;을 포함하고,
    상기 코어층은,
    M-B 및 M-Si(M은 Zr, Mo, Ru, Nb, Y, W, Ti 및 Ir로 이루어진 그룹에서 선택된 하나) 중 적어도 하나의 2성분계 소재로 형성되는 2성분계의 코어층; 및
    상기 2성분계의 코어층에 적층되며, M-B-Si의 3성분계 소재로 형성되는 3성분계의 코어층;을 포함하되,
    상기 3성분계의 코어층을 중심으로 일면에 M-B 소재의 2성분계의 코어층이 형성되고, 상기 일면에 반대되는 타면에 M-Si 소재의 2성분계의 코어층이 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광용 펠리클.
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WO2023085761A1 (ko) * 2021-11-12 2023-05-19 주식회사 에프에스티 다성분계 실리콘 화합물 층을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막

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