KR102482650B1 - 질화 붕소 나노 구조 층을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법 - Google Patents
질화 붕소 나노 구조 층을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질화 붕소 나노 구조(BN nano structure) 층을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 질화 붕소 나노 구조(BN nano structure) 층을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다. 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막은 질화 붕소 나노 구조 층을 코어 층으로 사용하므로, 열적 안정성이 높으며, 강도도 매우 높다. 또한, 활성 수소에 매우 강하여 질화 붕소 나노 구조 층을 보호하기 위한 별도의 캐핑 층이 강제되지 않는다는 장점도 있다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질화 붕소 나노 구조(BN nano structure) 층을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에 포토리소그라피라는 방법이 사용된다. 포토리소그라피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크 상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 형성된 각종 층에 전사된다.
이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사한 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다.
따라서, 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 이 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 사용된다.
이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되고, 리소그라피 시에는 초점이 마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는 이점이 있다.
점차 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 높아져 가고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 광원의 파장이 점점 더 짧아지고 있다. 구체적으로, UV 광원은 자외광 g선(436㎚), I선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚)에서 극자외선(EUV, extreme Ultraviolet, 13.5㎚)으로 점점 파장이 짧아지고 있다.
이러한 극자외선을 이용한 노광 기술을 실현하기 위해서는 새로운 광원, 레지스트, 마스크, 펠리클의 개발이 불가결하다. 즉, 종래의 유기 펠리클 막은 높은 에너지를 가진 노광 광원에 의해서 물성이 변화되고, 수명이 짧기 때문에 극자외선용 펠리클에는 사용되기 어렵다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 다양한 시도가 진행되고 있다.
예를 들어, 공개특허 제2009-0088396호에는 에어로겔 필름으로 이루어진 펠리클이 개시되어 있다.
그리고 공개특허 제2009-0122114호에는 실리콘 단결정 막으로 이루어지는 펠리클 막과 그 펠리클 막을 지지하는 베이스 기판을 포함하며, 베이스 기판에는 60% 이상의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선용 펠리클이 개시되어 있다.
공개특허 제2009-0122114호에 개시된 극자외선용 펠리클은 극자외선의 투과를 위해서 실리콘 단결정 막을 박막으로 형성하여야 한다. 이러한 실리콘 단결정 박막은 작은 충격에도 쉽게 손상될 수 있으므로, 이를 지지하기 위한 베이스 기판을 사용한다. 이러한 베이스 기판의 보강 틀은 일정한 패턴을 형성하며, 이 패턴이 리소그라피 공정에서 기판에 전사된다는 문제가 있다. 또한, 투과율이 60% 정도로 매우 낮다는 문제가 있다.
극자외선은 파장이 짧기 때문에 에너지가 매우 높으며, 투과율이 낮기 때문에 상당량의 에너지가 펠리클 막과 베이스 기판에 흡수되어 펠리클 막과 베이스 기판이 가열될 수 있다. 따라서 펠리클 막과 베이스 기판의 재질이 서로 다를 경우에는 리소그라피 공정에서 발생하는 열에 의한 열팽창 차이에 의해서 변형이 발생할 수 있다는 문제 또한 있다.
펠리클 막을 보강하기 위한 별도의 베이스 기판을 사용하지 않는 프리스텐딩 펠리클을 사용하는 방법도 개시되어 있다.
예를 들어, 본 출원인에 의해서 출원되어 등록된 등록특허 제1552940호에는 니켈 호일에 흑연 박막을 형성한 후 니켈 호일을 염화철이 포함된 수용액을 이용하여 에칭하여 흑연 박막을 얻는 방법이 개시되어 있다.
또한, 본 출원인에 의해서 출원되어 등록된 등록특허 제1303795호, 제1940791호에는 유기물 기판에 지르코늄 또는 몰리브덴 금속 박막 층, 실리콘 박막 층, 탄화규소 박막 층 또는 카본 박막 층을 형성한 후 유기물 기판을 용매를 이용하여 용해하여 펠리클 막을 얻는 방법이 개시되어 있다.
또한, 실리콘 기판의 양면에 질화규소 층을 형성하고, 실리콘 기판의 윗면의 질화규소 층 위에 극자외선의 투과율이 높은 코어 층인 단결정 또는 다결정 실리콘 층, 질화규소 층, 캐핑 층을 순차적으로 형성한 후, 실리콘 기판의 아랫면에 형성된 질화규소 층에 포토레지스트를 도포한 후 패터닝하고, 질화규소 층의 중심부를 건식에칭으로 제거하고, 실리콘 기판의 중심부를 습식에칭으로 제거하여 극자외선이 투과되는 윈도우를 형성하여 펠리클을 제조하는 방법도 사용되고 있다.
그런데 실리콘 코어 층은 열 방사율(radiation emissivity) 및 열 기계 안정성(thermo-mechanical stability)의 한계로 수명이 매우 짧다는 문제가 있었다. 그리고 실리콘은 극자외선 노광 환경에서 발생하는 수소 라디칼(radical)이나 하전 수소(charged hydrogen)와 같은 활성 수소 종(active hydrogen species)에 식각되기 때문에 반드시 캐핑 층이 필요한데 이러한 캐핑 층은 극자외선에 대한 투과율이 낮다는 문제점도 있었다.
또한, 코어 층으로 열전도도가 높고, 극자외선의 흡수율이 낮은 그래핀 층을 사용하는 방법도 연구되고 있다. 종래의 방법에서는 그래핀 층을 전이금속 촉매 층이 형성된 기판에 탄화수소를 포함한 혼합가스를 주입하여 열처리함으로써 탄소를 흡착시킨 후 냉각하는 방법으로 형성하였으며, 이 그래핀 층을 기판에서 분리한 후, 질화규소 층이 형성된 실리콘 기판에 전사하였다.
그런데 이러한 방법으로 전사된 그래핀 층은 질화규소 층으로부터 쉽게 박리된다는 문제점이 있었다. 또한, 극자외선의 반사 등과 같이, 그래핀 층에 잔존하는 금속 촉매에 의한 악영향이 있을 수 있다는 문제점도 있었다.
또한, 그래핀은 실리콘에 비해 극자외선 투과율이 낮아서 두께를 20㎚ 이하로 만들어야 한다는 문제가 있었다. 그래핀 소재는 우수한 기계적 강도로 20㎚ 이하의 박막으로 제작할 수도 있을 것으로 기대되나, 다층 그래핀을 성장시키는 과정에서 성장되는 초반 몇 개 층을 제외하면 그 이후 형성되는 층은 그래핀 보다 흑연에 가까운 특성을 보이고, 전체 다층 그래핀은 예상했던 그래핀의 기계적 특성을 보이지 못하는 것으로 알려졌다. 또한, 층간 결합력이 그다지 강하지 않아 다층 구조에서 상대적으로 약하다는 단점도 있다.
또한, 그래핀 또는 흑연 소재는 활성 수소 종에 노출 시 식각된다는 탄소 자체의 문제가 있어서 반드시 캐핑 층이 필요하며, 이 경우 그래핀 두께를 더 얇게 만들어야 하는 문제가 발생한다.
또한, 공개특허 제2019-0013460호와 제2018-0072786호에는 코어 층으로 2차원 형상의 결정 구조를 갖는 육방정 질화 붕소(h-BN) 층을 사용하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 2차원 형상의 결정 구조의 질화 붕소 층은 연속적인 솔리드 필름(continuous solid film)이므로, 극자외선의 투과율이 낮아서 두께를 두껍게 하는 데 한계가 있다. 극자외선 투과율을 90% 이상으로 하기 위해서는 20 ~ 30㎚ 이하로 두께를 조절해야 한다. 그런데 반대로 2차원 형상의 결정 구조의 질화 붕소 층의 두께가 40 ~ 50㎚ 이하로 얇아지면, 열-기계 특성도 나빠지고, 생산 및 사용에서도 제한을 받을 수밖에 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 질화 붕소 나노 구조 코어 층을 구비하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 질화 붕소 나노 구조(BN nano structure) 층을 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조 층은 다공성 구조인 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조 층은 BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 중에서 선택된 적어도 하나의 질화 붕소 나노 구조물들이 얼기설기 얽혀 있는 구조인 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조 층은 BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 중에서 선택된 적어도 하나의 나노 구조물들을 용매와 혼합하여 코팅액을 제조하고, 이 코팅액을 평면에 도포한 건조하는 방법으로 제조된 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조물들은 코팅층을 더 포함하며, 상기 코팅층은 규소(Si), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 황화 몰리브덴(MoS2), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 란타넘(La), 황화 란타넘(LaSx), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조 층은 기판 위에 다공성 희생층을 형성한 후, 질화 붕소 나노 구조물을 증착한 후 상기 다공성 희생층을 제거하는 방법으로 제조된 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 질화 붕소 나노 구조 층의 일면에 결합하며, 그래핀(Graphene), 질화 붕소(BN), 규소(Si), 탄화 규소(SiC), 질화 규소(SiN), 이트륨(Y), 산화 이트륨(YOx), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 지르코늄(Zr), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 니오븀(Nb), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 란타넘(La), 탄소나노튜브(CNT), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함하는 지지층을 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 상기 지지층의 상기 질화 붕소 나노 구조 층이 결합된 면의 반대 면에 결합하며, 중공의 틀 형태의 보더를 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막을 제공한다.
또한, 본 발명은 기판 위에 지지층을 형성하는 단계와, 상기 지지층 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 지지층 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계는, BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 중에서 적어도 하나를 액체와 혼합하여, 코팅액을 제조하는 단계와, 상기 코팅액을 상기 지지층 위에 도포한 후에 건조하여 질화 붕소 나노 구조 층을 얻는 단계를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 지지층 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계는, 상기 질화 붕소 나노 구조 층을 상기 지지층 위에 전사하는 단계인 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 지지층 위에 다공성 희생층을 형성하는 단계와, 상기 다공성 희생층 위에 질화 붕소 나노 구조물을 증착하는 단계와, 상기 다공성 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 기판의 중심부를 제거하여, 윈도우를 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 중에서 적어도 하나를 액체와 혼합하여, 코팅액을 제조하는 단계와, 상기 코팅액을 평면 위에 도포한 후에 건조하여 질화 붕소 나노 구조 층을 얻는 단계를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 평면 위에 다공성 희생층을 형성하는 단계와, 상기 다공성 희생층 위에 질화 붕소 나노 구조물을 증착하는 단계와, 상기 다공성 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막은 질화 붕소 나노 구조 층을 코어 층으로 사용하므로, 열적 안정성이 높으며, 강도도 매우 높다. 또한, 활성 수소에 매우 강하여 질화 붕소 나노 구조 층을 보호하기 위한 별도의 캐핑 층이 강제되지 않는다는 장점도 있다.
또한, 다공성 질화 붕소 나노 구조 층은 투과율이 높아서 두껍게 만들 수 있다. 따라서 열-기계 특성, 생산 수율, 진공에 의한 편향(deflection) 등 여러 가지 측면에서 유리하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 및 그 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.
다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
펠리클 프레임(2)은 극자외선 리소그래피용 펠리클 막(1)을 지지하는 중공의 사각 통 형상이다. 도시하지 않았으나, 펠리클 프레임(2)의 장변에는 레티클에 부착된 스터드와 결합하는 픽스처가 결합하는 날개부가 형성될 수도 있다. 또한, 펠리클 프레임에는 펠리클 내부와 외부의 압력 차이를 줄이기 위한 통기구가 형성될 수도 있다.
본 실시예에서 극자외선 리소그래피용 펠리클 막(1)는 질화 붕소 나노 구조 층(막)으로만 이루어진다.
질화 붕소 나노 구조(BN nano structure) 층은 BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 등의 질화 붕소 나노 구조들 또는 코팅층이 형성된 질화 붕소 나노 구조들 중에서 적어도 하나가 얼기설기 얽혀 있는 박막 층이다.
질화 붕소 나노 구조 층은 다공성(porous) 구조인 것이 바람직하다. 다공성 구조의 질화 붕소 나노 구조 층은 일반적인 솔리드(solid) 질화 붕소 층에 비해서 투과율이 향상된다. 또한, 투과율이 향상되므로, 솔리드(solid) 질화 붕소 층에 비해서 두껍게 만들어 기계적 강도를 향상시킬 수도 있다. 또한, 표면적이 넓어져서 열기계 특성(thermomechanical property)도 향상된다.
BN 나노 튜브는 질소와 붕소로 이루어진 육방정계 나노 튜브이다.
BN 나노 튜브는, 예를 들어, 고전압의 플라스마를 형성하여 BN 나노 튜브를 합성하는 아크 방전법, 레이저빔을 이용하여 고온의 붕소 또는 붕소화합물의 플라스마를 형성하여 나노 튜브를 합성하는 레이저 융발/가열법(Ablation/heating), 화학 기상 증착(CVD, chemical vapor deposition) 법, 볼 밀링한 붕소 또는 붕소화합물을 전구체로 제조한 후 이를 열처리하는 볼 밀링-열처리법 등의 방법으로 제조할 수 있다.
BN 나노 로드는, 예를 들어, 아크 방전법, 레이저 융발, 고 에너지 볼 밀에서 혼합된 붕소 입자의 냉간 용접, 파쇄 및 재 용접을 반복하는 기계적 합금법 등의 방법으로 제조할 수 있다.
BN 나노 월은, 예를 들어, 보라진(borazine, B3N3H6)과 암모니아 가스의 혼합물을 원료로 플라스마 보조 화학 기상 증착(PECVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 제조할 수 있다.
BN 나노 시트는 육방정 질화 붕소의 2차원 결정 형태로, 화학 기상 증착법, 저압 화학 기상 증착(LPCVD, low pressure chemical vapor deposition)법, 기계적 박리 방법 등으로 제조할 수 있다.
질화 붕소 나노 구조 층은 상술한 BN 나노 구조들을 분산매(dispersion medium, 용매)와 혼합하여 제조한 코팅액(분산계)을 이용한 스프레이 코팅, 스핀 코팅(spin coating) 등의 코팅 방법으로 형성할 수 있다. 분산매는 분산질(용질)이 불균등하게 분포하는 용매를 말한다. 콜로이드 분산계는 분산매에 따라 히드로졸, 오르가노졸로 나누고, 분산매가 기체일 때는 에어로졸이라 한다. 분산매는 흔히 용매라고 불린다.
즉, BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowall), BN 나노 시트(BN nanosheet) 등의 질화 붕소 나노 구조를 얻고, 이를 액체(분산매)와 혼합하여 코팅액(분산계)을 얻은 후, 이를 매끈한 표면을 가진 실리콘 웨이퍼, 석영 유리, 일반 유리 등의 기판에 스프레이 코팅이나 스핀 코팅 방법으로 얇게 도포한 후에 건조하여 액체(분산매)를 제거하는 방법으로 질화 붕소 나노 구조 층을 얻을 수 있다.
코팅층이 형성된 질화 붕소 나노 구조를 사용하는 경우에 코팅층은 규소(Si), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 황화 몰리브덴(MoS2), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 란타넘(La), 황화 란타넘(LaSx), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 기판 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계(S1)와, 질화 붕소 나노 구조 층을 기판으로부터 분리하는 단계(S2)를 포함한다.
기판 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계(S1)에서는 상술한 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법 등의 방법으로 기판 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성한다. 기판 위에 직접 질화 붕소 나노 구조 층을 형성할 수도 있으며, 질화 붕소 나노 구조 층을 분리하기 위한 중간층을 기판 위에 형성하고, 그 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성할 수도 있다.
또한, 본 단계(S1)에서는 평면 위에 다공성 희생층을 형성하는 단계와, 다공성 희생층 위에 질화 붕소 나노 구조물을 증착하는 단계와, 다공성 희생층을 제거하는 단계를 거쳐서 다공성의 질화 붕소 나노 구조 층을 형성할 수도 있다. 증착하는 단계는 화학 기상 층착법(CVD) 등의 방법으로 진행할 수 있다.
다음, 질화 붕소 나노 구조 층을 기판으로부터 분리한다(S2).
기판을 에칭하여 제거하는 방법으로 질화 붕소 나노 구조 층을 기판으로부터 분리할 수도 있으며, 기판과 질화 붕소 나노 구조 층 사이에 형성된 중간층을 제거하는 방법으로 질화 붕소 나노 구조 층을 분리할 수도 있다.
또한, 질화 붕소 나노 구조 층에 셀로판테이프 또는 접착제가 도포된 틀 모양 치구(治具)를 부착한 후, 셀로판테이프나 틀 모양 치구를 손이나 도구를 이용하여 한 끝으로부터 들어올리는 방법으로 질화 붕소 나노 구조 층을 기판으로부터 떼어낼 수 있다.
이렇게 얻어진 질화 붕소 나노 구조 층을 잡아당겨서 팽팽하게 한 후 일면에 아크릴수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제가 도포된 펠리클 프레임(2)에 부착하고, 펠리클 프레임(2) 외측으로 노출된 질화 붕소 나노 구조 층을 절단하여 제거함으로써 펠리클을 완성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막(20)은 질화 붕소 나노 구조 층(11)과 질화 붕소 나노 구조 층(11)의 일면에 결합한 지지층(13)을 포함한다.
지지층(13)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있으며, 복수의 층으로 이루어질 수도 있다.
지지층(13)은 그래핀(Graphene), 질화 붕소(BN), 규소(Si), 탄화 규소(SiC), 질화 규소(SiN), 이트륨(Y), 산화 이트륨(YOx), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 지르코늄(Zr), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 니오븀(Nb), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 란타넘(La), 탄소나노튜브(CNT), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함한다.
여기서 질화 붕소(BN) 층은 2차원 형상의 결정 구조를 갖는 육방정 질화 붕소(h-BN) 층과 같은 일반적인 질화 붕소 층으로서, 질화 붕소 나노 구조들이 얼기설기 얽혀 있는 질화 붕소 나노 구조 층과는 차이가 있다. 이러한 질화 붕소 층은 화학 기상 증착법 등의 종래의 방법으로 형성할 수 있다.
지지층(13)이 복수의 층으로 이루어질 경우에는 각각의 층이 상기 물질 중 적어도 하나를 포함한다.
도 5는 도 4에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 기판 위에 지지층을 형성하는 단계(S11)와, 지지층 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계(S12)와, 지지층과 질화 붕소 나노 구조 층을 기판으로부터 분리하는 단계(S13)를 포함한다.
먼저, 기판 위에 지지층을 형성하는 단계(S11)에 대해서 설명한다.
기판으로는 실리콘 기판 또는 실리콘 기판에 산화 규소 층이나 질화 규소 층과 같은 다른 층들이 형성된 기판을 사용할 수 있다.
지지층(13)은 CVD나 PVD 공정, 예를 들어, 저압 화학 증착(LPCVD) 공정, 원자층 증착(Atomic layer doposition, ALD) 공정, 스퍼터링 공정 등을 통해서 증착하는 방법으로 형성할 수 있다.
기판 위에 직접 지지층(13)을 형성할 수도 있으며, 지지층(13)을 쉽게 분리하기 위한 중간층을 기판 위에 형성하고, 그 위에 지지층(13)을 형성할 수도 있다.
다음, 지지층(13) 위에 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 형성한다(S12).
질화 붕소 나노 구조 층(11)은 상술한 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법 등의 방법으로 지지층(13) 위에 직접 형성할 수 있다.
또한, 따로 완성된 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 지지층(13) 위에 전사(transfer)할 수도 있다.
즉, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법 등의 방법으로 다른 기판에 형성된 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 기판으로부터 분리한 후 지지층(13) 위에 전사할 수도 있다.
또한, 지지층(13) 위에 다공성 희생층을 형성하고, 그 위에 질화 붕소 나노 구조물을 증착한 후, 다공성 희생층을 제거하는 방법으로 지지층(13) 위에 다공성의 질화 붕소 나노 구조 층을 형성할 수도 있다.
다음, 지지층(13)과 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 기판으로부터 분리한다(S13).
기판을 에칭하여 제거하는 방법으로 지지층(13)과 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 기판으로부터 분리할 수도 있으며, 기판과 지지층(13) 사이에 형성된 중간층을 제거하는 방법으로 지지층(13)과 질화 붕소 나노 구조 층(11)을 분리할 수도 있다.
이렇게 얻어진 지지층(13)과 질화 붕소 나노 구조 층(11)으로 이루어진 펠리클 막(20)을 펠리클 프레임(2)에 부착으로써 펠리클을 완성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막이 펠리클 프레임에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클 막(30)은 질화 붕소 나노 구조 층(21)과 질화 붕소 나노 구조 층(21)의 일면에 결합한 지지층(23)과 지지층(23)의 일면에 결합한 보더(25, border)를 포함한다. 보더(25)는 중공의 사각 틀 형태이다.
도 6에 도시된 실시예는 기판의 일부가 남아서 지지층(23)과 질화 붕소 나노 구조 층(21)을 지지하는 보더(25) 역할을 한다는 점에서 도 4에 도시된 실시예와 차이가 있다.
도 7은 도 6에 도시된 펠리클 막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 기판 위에 지지층을 형성하는 단계(S21)와, 지지층 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계(S22)와, 기판의 중심부를 제거하여 윈도우를 형성하는 단계(S23)를 포함한다.
기판 위에 지지층(23)을 형성하는 단계(S21)와, 지지층(23) 위에 질화 붕소 나노 구조 층(21)을 형성하는 단계(S22)는 도 5에 도시된 실시예와 차이가 없으므로, 설명을 생략한다.
기판의 중심부를 제거하여 윈도우를 형성하는 단계(S23)에서는 기판의 중심부만을 에칭하여 제거하여 극자외선이 투과할 수 있는 윈도우를 형성한다. 에칭 후 남아 있는 기판의 둘레는 지지층(23)과 질화 붕소 나노 구조 층(21)을 지지하는 보더(25)가 된다.
예를 들어, 하면에 질화규소 층이 형성된 실리콘 기판의 상면에 지지층(23)과 질화 붕소 나노 구조 층(21)을 순차적으로 형성하고, 질화규소 층의 중심부를 건식 에칭 방법으로 제거한 후, 질화규소 층을 마스크로 사용하여 실리콘 기판의 중심부를 습식 에칭하는 방법으로 보더(25)가 형성된 펠리클 막(30)을 제조할 수 있다.
이렇게 얻어진 펠리클 막(30)의 보더(25)를 펠리클 프레임(2)의 일면에 부착으로써 펠리클을 완성할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1, 20, 30: 펠리클 막
2: 펠리클 프레임
11, 21: 질화 붕소 나노 구조 층
13, 23: 지지층
25: 보더
2: 펠리클 프레임
11, 21: 질화 붕소 나노 구조 층
13, 23: 지지층
25: 보더
Claims (15)
- 기판을 준비하는 단계와,
상기 기판 위에 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 질화 붕소 나노 구조 층을 형성하는 단계는,
BN 나노 튜브(BN nanotube), BN 나노 로드(BN nanorod), BN 나노 월(BN nanowalls), BN 나노 시트(BN nanosheet) 중에서 선택된 적어도 하나의 질화 붕소 나노 구조물들을 분산매(dispersion medium)에 분산시켜 분산계를 제조하는 단계와,
상기 분산계를 상기 기판 위로 안내한 후 건조하여 질화 붕소 나노 구조 층을 얻는 단계를 포함하며,
상기 질화 붕소 나노 구조물들은 코팅층을 더 포함하며,
상기 코팅층은 규소(Si), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 황화 몰리브덴(MoS2), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 황화 란타넘(LaSx), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 질화 붕소 나노 구조 층을 다른 기판 위에 전사하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 중심부를 제거하여, 윈도우를 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 질화 붕소 나노 구조 층을 지지하는 지지층을 포함하며,
상기 지지층은,
그래핀(Graphene), 질화 붕소(BN), 규소(Si), 탄화 규소(SiC), 질화 규소(SiN), 이트륨(Y), 산화 이트륨(YOx), 붕소(B), 탄화 붕소(BC), 지르코늄(Zr), 탄화 지르코늄(ZrC), 질화 지르코늄(ZrN), 금속 실리사이드(Metal Silicides), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 산화 루테늄(RuOx), 타이타늄(Ti), 산화 타이타늄(TiOx), 질화 타이타늄(TiNx), 붕화 타이타늄(TiBx), 란타넘(La), 붕화 란타넘(LaBx), 니오븀(Nb), 탄화 니오븀(NbC), 하프늄(Hf), 베릴륨(Be), 탄소나노튜브(CNT), 질화 지르코늄(ZrN), 붕화 지르코늄(ZrBx) 중 적어도 하나를 포함하는 지지층을 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 막의 제조방법. - 삭제
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