KR102514088B1 - 1차원 나노물질을 사용하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
극자외선 리소그래피용 펠리클은 제1층 및 제2층을 구비하는 중심층을 구비한다. 제1층은 실리콘을 포함하는 물질로 형성되고, 제2층은 나노튜브로 형성된다. 제1층은 SiNx, SiCx, BNx, MoSix, MoSixCy 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 제2층을 구성하는 상기 나노튜브는 단일벽 나노튜브(Single Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(Double Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브(Multi Walled Nanotube)일 수 있다. 펠리클의 광학적 특성 손실을 최소화하면서 펠리클의 열적, 화학적 안정성을 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극자외선 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 만족하는 펠리클 및 그 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photo-lithography)라고 불리는 노광(Exposure) 기술의 발달은 반도체 집적 회로의 고집적화(High integration)를 가능하게 하였다. 웨이퍼 위에 보다 미세한 회로 패턴을 형성하려면 분해능 이라고도 불리는 노광 장비의 해상력(resolution)이 높아져야 한다. 해상력의 한계를 넘어서는 미세 패턴을 전사한다면, 빛의 회절(diffraction)과 산란(scattering)으로 인한 빛 간섭이 발생하여 원래의 마스크 패턴과는 다른 왜곡된 상이 전사되는 문제가 발생한다.
현재 상용화된 노광 공정은 193㎚의 ArF 파장을 이용하는 노광 장비로 전사 공정을 진행하여 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하고 있으나, 50㎚ 이하의 미세 패턴 형성에 대해서는 빛의 회절과 산란으로 인한 한계를 보이고 있어 공기보다 굴절률이 큰 액상 매체를 이용한 액침 노광기술(Immersion lithography), 노광 공정을 두 번 시행하는 이중 노광기술(Double lithography), 빛의 위상을 180˚ 반전시켜 인접하는 투과광과 소멸간섭을 발생시키도록 하는 위상전이기술(Phase shift technology), 빛의 간섭 및 회절 효과에 의하여 설계 패턴 크기보다 작아지거나 끝부분이 라운드 되는 현상을 보정하는 광학위상보정(Optical phase correction) 등 다양한 방법들이 개발되고 있다.
그러나, 상기 ArF 파장을 이용하는 노광 기술로는 더욱 미세화된 32㎚ 이하의 회로 선폭을 구현하기 어려울 뿐 아니라, 생산 비용이 증가하고 공정 복합성이 증가 할 수 밖에 없다. 이로 인하여 193㎚의 파장에 비하여 매우 단파장인 13.5㎚ 파장을 주 노광 파장으로 사용하는 극자외선(Extreme Ultra-Violet, 이하 EUV 라고 함)광을 사용하는 EUV 리소그래피 기술이 차세대 공정으로 주목을 받고 있다.
한편, 리소그래피 공정은 패터닝을 위한 원판으로서 포토마스크(Photomask)가 사용되고, 포토마스크 상의 패턴이 웨이퍼(Wafer)에 전사되는데, 만약, 포토마스크 상에 파티클(Particle)이나 이물질 등의 불순물이 부착되어 있으면 이 불순물로 인해 노광 광이 흡수되거나 반사되어 전사된 패턴이 손상될 수 있으며, 이에 따라 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하를 초래할 수 있다.
이에 따라, 포토마스크 표면에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 포토마스크에 펠리클(Pellicle)을 부착하는 방법이 사용되고 있다. 펠리클은 포토마스크 표면 상부에 배치되며, 펠리클 상에 불순물이 부착되더라도, 포토리소그래피 공정 시 초점은 포토마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 불순물은 초점이 맞지 않아 웨이퍼 표면에 전사되지 않는다. 최근에는, 회로 선폭의 미세화에 따라 패턴 손상에 영향을 미칠 수 있는 불순물의 크기 또한 줄어 들었기 때문에, 포토마스크 보호를 위한 펠리클의 역할이 더욱 중요해지고 있다.
본 발명은 펠리클의 광학적 특성 손실을 최소화하면서 펠리클의 열적, 화학적 안정성을 개선할 수 있는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은, 제1층 및 제2층을 구비하는 중심층을 포함하며, 상기 제1층은 실리콘을 포함하는 물질로 형성되고, 상기 제2층은 나노튜브로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1층은 SiNx, SiCx, BNx, MoSix, MoSixCy 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1층의 물질 조성비는 각 물질별로 SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), BNx (x=0~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.1~2) 인 것이 바람직하다.
상기 제2층은 탄소 나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2층을 구성하는 상기 나노튜브는 단일벽 나노튜브(Single Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(Double Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브(Multi Walled Nanotube) 중 하나의 구조일 수 있다.
각각의 상기 나노튜브는 그 구성 원소의 일부가 붕소(B), 질소(N), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 구조를 갖는다.
각각의 상기 나노튜브는 치환되는 원소의 비율이 전체 구성원소의 20% 이내인 것이 바람직하다.
상기 제1층과 상기 제2층은, MoSix/CNT, MoSix/BNNT, MoSix/SiCNT, MoSix/BCNNT, SiCx/CNT, SiCx/BNNT, SiCx/BCNNT, BNx/CNT, BNx/SiCNT, BNx/BCNNT, SiNx/CNT, SiNx/BNNT, SiNx/SiCNT, SiNx/BCNNT, MoSixCy/CNT, MoSixCy/BNNT, MoSixCy/SiCNT, MoSixCy/BCNNT 중 어느 하나의 구조를 갖는다.
상기 중심층은 극자외선 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율, 및 0.1% 이하의 반사율을 가지는 것이 바람직하다.
상기 중심층은 150nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 제1층은 1~10nm 의 두께를 가지며, 상기 제2층은 30~70nm 의 두께를 갖는다.
상기 제2층에 대한 상기 제1층의 두께 비율은 0.02~0.3 인 것이 바람직하다.
상기 제1층은 상기 펠리클 프레임상의 하부층을 이루고 상기 제2층은 상기 펠리클 프레임상의 상부층을 이루도록 구성된다. 이와 반대로, 상기 제1층은 상기 펠리클 프레임상의 상부층을 이루고 상기 제2층은 상기 펠리클 프레임상의 하부층을 이루도록 구성될 수도 있다.
상기 중심층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에는 단층구조 또는 다층구조의 캡핑층이 형성될 수 있다.
상기 캡핑층은, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데넘늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 붕소(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 란타넘(La), 세륨(Ce) 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속물질; 상기 금속물질에 실리콘(Si)가 포함된 금속 실리사이드; 상기 금속물질에 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 화합물 MNxByCzOn (x, y, z, n=0∼6); 상기 금속물질에 실리콘과 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 실리사이드 화합물 MSiqNxByCzOn (q=0.5~3; x, y, z, n=0∼6); BN, BxC (x=0~5) 중 어느 하나; Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MtX2 물질; 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, a) 지지기판 상에 에칭스탑층을 형성하는 단계; b) 상기 에칭스탑층상에 중심층을 형성하는 단계; c) 상기 중심층 상부에 상부 식각보호층을 형성하고, 상기 지지기판의 하부에 하부 식각보호층을 형성하는 단계; d) 상기 하부 식각보호층을 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계; e) 상기 하부 식각보호층패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판 및 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 f) 상기 상부 식각보호층 및 상기 하부 식각보호층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, a) 기판 상에 분리층, 중심층, 및 지지층을 순차적으로 형성하는 단계; b) 상기 분리층으로부터 상기 중심층 및 상기 지지층을 박리하는 단계; c) 상기 중심층 및 상기 지지층을 펠리클 프레임 상에 전이하여 부착하는 단계; 및 d) 상기 지지층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 분리층은 소정의 용매에 녹는 유기물 또는 무기물로 형성되며, 상기 지지층은 상기 분리층과 반응하는 용매에 대해 화학적 안정성이 확보된 유기물로 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, a) 멤브레인 필터를 나노튜브 용액에 침지시키는 단계; b) 상기 멤브레인 필터에 음압을 가하여 상기 멤브레인 필터상에 중심층의 제2층을 형성하는 단계; c) 상기 제2층상에 상기 중심층의 제1층을 형성하는 단계; d) 상기 제1층과 상기 제2층을 포함하는 상기 중심층을 분리하는 단계; 및 e) 분리된 상기 중심층을 펠리클 프레임상에 전이하여 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
상기 d) 단계에서는 테이핑을 통해 상기 중심층을 분리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 펠리클의 광학적 특성 손실을 최소화하면서 펠리클의 열적, 화학적 안정성을 개선할 수 있는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법을 제공된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 3 내지 도 6 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면.
도 7 내지 도 10 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 다른 예를 순차적으로 도시한 도면.
도 11 및 도 12 는 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 또 다른 예를 순차적으로 도시한 도면.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 3 내지 도 6 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면.
도 7 내지 도 10 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 다른 예를 순차적으로 도시한 도면.
도 11 및 도 12 는 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 또 다른 예를 순차적으로 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
리소그래피용 펠리클(100)은 중심층(110)을 포함하는 펠리클부를 구비한다. 중심층(110)은 하부에 형성된 제1층(111) 및 제1층(111) 상부에 형성된 제2층(112)을 구비한다.
중심층(110)의 제1층(111)은 EUV 노광광에 대한 투과율을 확보하기 위하여 실리콘을 포함하는 물질, 바람직하게는 SiNx, SiCx, BNx, MoSix, MoSixCy 중 어느 하나의 물질로 형성된다. 제1층(111)의 물질 조성비는 바람직하게는 각 물질별로 SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), BNx (x=0~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.1~2) 로 구성된다.
중심층(110)의 제2층(112)은 중심층(110)의 기계적 강도를 확보하는 기능을 한다. 제2층(112)은 탄소 나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 어느 하나의 나노튜브 물질로 형성되는 나노튜브층으로 구성된다. 제2층(112)을 구성하는 나노튜브는 단일벽 나노튜브(Single Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(Double Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브(Multi Walled Nanotube) 중 하나의 구조일 수 있다.
또한, 각각의 나노튜브는 그 구성 원소의 일부가 붕소(B), 질소(N), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 구조를 가질 수 있다. 이때 치환되는 원소의 비율은 전체 구성원소 대비 20% 이내인 것이 바람직하다. 예를 들어, CNT 의 경우 C 중 일부가 N 으로 치환된 CNx (x=0.01~0.2) 조성으로 구성될 수 있다. 즉, 나노튜브 구조가 유지되는 전제하에서, 나노튜브를 구성하는 전체 원소의 20% 이내의 범위에서 상기 나열한 원소 중 하나 이상과 치환된 형태라면 본 발명에서 설명하는 나노튜브의 범주에 포함된다.
이와 같은 제1층(111)과 제2층(112)의 조성에 따라 중심층(110)은, MoSix/CNT, MoSix/BNNT, MoSix/SiCNT, MoSix/BCNNT; SiCx/CNT, SiCx/BNNT, SiCx/BCNNT, BNx/CNT, BNx/SiCNT, BNx/BCNNT, SiNx/CNT, SiNx/BNNT, SiNx/SiCNT, SiNx/BCNNT, MoSixCy/CNT, MoSixCy/BNNT, MoSixCy/SiCNT, MoSixCy/BCNNT 중 어느 하나의 구조로 형성될 수 있다.
중심층(110)은 극자외선 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율, 및 0.1% 이하의 반사율을 가진다. 중심층(110)은 150nm 이하의 두께, 바람직하게는 100㎚ 이하의 두께를 갖는다. 제1층(111)은 30nm 이하, 바람직하게는 1~10nm 의 두께를 갖는다. 제2층(112)은 150nm 이하, 바람직하게는 30~70nm 범위의 두께를 갖는다. 중심층(110)의 제1층(111)과 제2층(112)의 두께는 상기한 투과율과 반사율을 갖도록 다양한 조합으로 구성될 수 있다. 중심층(110)의 제1층(111)과 제2층(112)의 두께 비율은 제1층/제2층=0.02~0.3 범위를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 도 1 에서는 제1층(111)이 중심층(110)의 하부층을 이루고 제2층(112)이 중심층(110)의 상부층을 이루도록 구성되어 있으나, 이와는 반대로 제1층(111)이 중심층(110)의 상부층을 이루고 제2층(112)이 중심층(110)의 하부층을 이루도록 구성될 수도 있다.
도 1 에는 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)은, 펠리클부를 지지하는 역할을 하며 펠리클(100) 제작완료 시 핸들링 및 이송을 용이하게 하는 역할을 수행하는 펠리클 프레임(211)을 포함한다. 상기 펠리클 프레임(211)은 건식/습식 식각공정이 가능한 물질로 형성되며, 예를 들어, 석영, SOI 또는 실리콘(Si) 웨이퍼를 식각공정, 또는 미세가공기술을 이용하여 형성할 수 있다. 이하, 후술되는 본 발명에 따른 펠리클(100)은 펠리클 프레임(211)에 대한 특별한 언급이 없더라도 상기 펠리클 프레임(211)을 포함한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)의 펠리클부는 중심층(110)의 상면과 하면에 형성된 캡핑층(120)을 포함한다. 캡핑층(120)은 중심층(110)의 상면과 하면 중 어느 하나에만 형성될 수도 있으며, 상면과 하면의 캡핑층(120)은 각각 조성이 상이하거나 조성물의 조성비가 상이한 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
캡핑층(120)은 극자외선 리소그래피 환경에서 일어나는 화학적 반응으로 부터 중심층(110)을 보호하고, 펠리클(100)의 기계적 강도를 강화하며, 열방사를 통하여 펠리클(100)의 열적 안정성을 높이는 역할을 한다. 이를 위해, 캡핑층(120)은 수소(H) 라디칼 및 산소(O)와의 반응성이 낮은 화학적으로 안정하면서 기계적으로 우수한 물질들로 구성된다. 구체적으로, 캡핑층(120)은, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데넘늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 붕소(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 란타넘(La), 세륨(Ce) 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속물질; 상기 금속물질에 실리콘(Si)가 포함된 금속 실리사이드; 상기 금속물질에 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 화합물 MNxByCzOn (x, y, z, n=0∼6); 상기 금속물질에 실리콘과 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 실리사이드 화합물 MSiqNxByCzOn (q=0.5~3; x, y, z, n=0∼6); BN, BxC (x=0~5) 중 어느 하나; Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MtX2 물질; 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
일 예로서, 캡핑층(120)은 SiNx, SiCx, BNx, MoSix, MoSixCy 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. 이때, 바람직하게는 각 물질별로 SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), BNx (x=0~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.1~2), MNxByCzOn (x, y, z, n=0∼6)의 범위를 갖는다.
캡핑층(120)은 15 nm 이하의 두께로, 바람직하게는 10 nm 이하일 수 있으며, 펠리클(100)의 기계적 강도 및 광학적 특성을 고려하여 다양한 두께로 형성할 수 있다. 캡핑층(120)은, 바람직하게는 펠리클부의 극자외선 노광광에 대한 반사율 및 산란을 최소화하는 두께로 형성할 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(120)은 캡핑층(120) 외의 다른 하나 이상의 층에서 반사한 극자외선 노광광과 상쇄간섭 일으키는 광학두께로 형성할 수 있다.
도 3 내지 도 6 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3 을 참조하면, 실리콘 기판으로 구성된 지지기판(210)상에 에칭스탑층(140) 및 중심층(110)을 순차적으로 형성한다. 중심층(110)의 제2층(112)은 화학적으로 합성한 나노튜브를 용매에 분산시켜 스프레이 코팅, 또는 스핀 코팅, 또는 진공 필터링으로 형성하거나, 또는 화학기상증착법 등으로 형성한 나노튜브 박막을 박리시켜 제1층(111)에 전이시키거나, 또는 화학기상증착법 또는 물리기상증착법을 통하여 제1층(111)에 직접 성막시켜 형성할 수 있다.
도 4 를 참조하면, 중심층(110) 상면에 상부 식각보호층(310)을 형성하고, 지지기판(210) 하면에 하부 식각보호층(320)을 형성한다.
도 5 를 참조하면, 먼저 하부 식각보호층(320)을 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴(320a)을 형성한다. 여기에서, 하부 식각보호층 패턴(320a)은 건식 또는 습식 식각을 통하여 패터닝한다. 그리고 나서, 하부 식각보호층패턴(320a)을 식각마스크로 사용하여 지지기판(210)을 건식 식각 또는 KOH, TMAH 등을 이용한 습식 식각 공정으로 식각함으로써 지지층 패턴(210a)을 형성하고, 에칭스탑층(140)을 식각하여 펠리클부의 중심층(110) 하면이 노출되도록 에칭스탑층 패턴(140a)을 형성한다. 지지층 패턴(320a)과 에칭스탑층 패턴(140a)은 그 상부의 펠리클부를 지지하는 펠리클 프레임(211)을 구성한다.
도 6 을 참조하면, 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 상기 상부 식각보호층(310) 및 하부 식각보호층패턴(320a)을 제거한다.
도 6 의 상태에서, 노출된 펠리클 중심층(110)의 상면과 하면 중 어느 하나를 덮도록 하나 이상의 캡핑층(120)을 추가로 형성함으로써 도 2 에 도시된 바와 같은 구조의 펠리클을 제작할 수 있다. 중심층(110) 상부의 캡핑층(120)의 경우에는 도 3 의 상태에서 도 4 의 공정을 수행하기 전에, 즉 상부 식각보호층(310)을 형성하기 이전에, 중심층(110) 상면에 캡핑층(120)을 추가로 형성할 수 있다.
에칭스탑층(140)은 지지기판(210) 하면을 식각하는 도 5 의 단계에서 식각하지 않고, 도 6 의 단계에서 상부 식각보호층(310) 및 하부 식각보호층 패턴(320a)과 함께 식각될 수 있다.
에칭스탑층(140), 상부 식각보호층(310), 하부 식각보호층(320)은 건식 및 습식 식각에서 지지기판(210)과의 식각 선택비가 큰 물질, 예컨대 SiOx, SiNx, SiNxOy 중 하나 이상의 실리콘 화합물, Cr, Ti, Zr 을 포함하는 전이금속, 또는 CrOx, CrNx, CrNxOy, TiOx, TiNx, TiNxOy 를 포함하는 전이금속 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 에칭스탑층(140), 상부 식각보호층(310), 하부 식각보호층(320)은 2층 이상의 구조로 형성될 수 있다.
상술한 에칭스탑층(140), 중심층(110), 캡핑층(120), 상부 식각보호층(310), 하부 식각보호층(320)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering)을 포함하는 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition: PVD), 원자층증착법(Atomic layer deposition, ALD), 열산화법(Thermal Oxidation), 후열처리(Annealing), 화학적 배합(Chemical Synthesis), 스프레이 코팅(Spray Coating), 스핀 코팅(Spin Coating), 박막 전이(Thin Film Transfer), 진공 필터링 (Vacuum filtration) 등의 방법을 통하여 형성할 수 있다.
에칭스탑층(140), 중심층(110), 캡핑층(120), 상부 식각보호층(310), 하부 식각보호층(320)은, 해당 층을 구성하는 물질의 조성과 일치하는 스퍼터링 타겟(Target)을 이용하거나, 금속:실리콘=1:0.1~3 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하거나, 또는 실리콘:화합물(O, C, N 중 하나 이상)=1:0.1~4 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 25~600℃ 의 온도에서 스퍼터링(Sputtering)을 통해 형성될 수 있다.
성막된 각각의 층, 또는 제작 완료된 전체 펠리클(100)은, 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150℃ 이상의 온도로 열처리될 수 있다.
도 7 내지 도 10 은 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 다른 예를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 7 을 참조하면, 기판(220)상에 분리층(150), 중심층(110), 및 지지층(330)을 순차적으로 형성한다.
분리층(150)은 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol) 등에 녹는 유기물, 또는 PTAS 와 같이 물에 결합원소 일부가 녹는 유기물, 또는 물에 녹는 무기물로 형성되며, 스프레이 코팅(Spray Coating) 또는 스핀 코팅(Spin Coating)법을 이용하여 형성된다.
지지층(330)은 PMMA 와 같이 분리층(150)과 반응하는 용매에 대해 화학적 안정성이 확보된 유기물로 형성되며, 스프레이 코팅(Spray Coating), 또는 스핀 코팅(Spin Coating)법을 이용하여 형성된다. 지지층(330)은 이하의 공정에서 중심층(110)의 외형을 유지하여 파손을 방지하는 기능을 한다.
도 8 을 참조하면, 도 7 과 같이 제작된 제품을 분리층(150)과 화학적 반응을 하는 용매에 침지시킴으로써 지지층(130)이 부착된 중심층(110)을 분리층(150)으로부터 박리시킨다.
도 9 를 참조하면, 박리된 중심층(110)과 지지층(330)을 사전에 제작되어 있는 펠리클 프레임(211) 구조물로 전이하여 부착한다. 여기서, 펠리클 프레임(211)은 건식/습식 식각 공정이 가능한 석영, SOI 또는 실리콘(Si) 웨이퍼를 식각 공정, 또는 미세가공기술을 이용하여 형성하거나, 또는 금속 가공을 통하여 제작될 수 있다.
도 10 을 참조하면, 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 상기 지지층(330)을 제거하여 본 발명의 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조를 완료한다.
본 실시예에서, 도 3 내지 도 7 에 대한 설명에서 기술한 내용, 즉 캡핑층(120)의 추가 형성, 중심층(110)과 캡핑층(120) 등의 각 층 형성 방법, 및 각 층 또는 펠리클 전체에 대한 열처리 등은 동일하게 적용될 수 있다.
도 11 및 도 12 는 도 1 의 제 1 실시예에 따른 펠리클의 제작 공정의 또 다른 예를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 11 을 참조하면, 멤브레인 필터(230)상에 중심층(110)을 형성한다. 구체적으로는, 멤브레인 필터(230)를 용매에 나노튜브, 구체적으로는 CNT 가 혼합된 CNT 용액에 침지시킨 상태에서 멤브레인 필터(230)의 판면에 음압(minus pressure)을 가함으로써 CNT 용액이 멤브레인 필터(230)를 통과하도록 한다. 이에 따라 멤브레인 필터(230) 상에 CNT 재질의 제2층(112)이 형성된다. 제2층(112)이 형성된 멤브레인 필터(230)의 상부에 제1층(111)을 형성함으로써 멤브레인 필터(230)상에 중심층(110)이 형성된다.
도 12 를 참조하면, 멤브레인 필터(230)상에 형성된 중심층(110)을 테이핑을 통해 멤브레인 필터(230)로부터 분리하여 사전에 제작된 펠리클 프레임(211) 구조물로 전이하여 부착한다. 펠리클 프레임(211)은 건식/습식 식각 공정이 가능한 석영, SOI 또는 실리콘(Si) 웨이퍼를 식각 공정 또는 미세가공기술을 이용하여 형성하거나, 또는 금속 가공을 통하여 제작될 수 있다.
본 실시예에서, 도 3 내지 도 7 에 대한 설명에서 기술한 내용, 즉 캡핑층(120)의 추가 형성, 중심층(110)과 캡핑층(120) 등의 각 층 형성 방법, 및 각 층 또는 펠리클 전체에 대한 열처리 등은 동일하게 적용될 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 구조를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 구조는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 구조로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구조가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 펠리클 110: 중심층
111: 제1층 112: 제2층
120: 캡핑층 140: 에칭스탑층
150: 분리층 210: 지지기판
220: 기판 230: 멤브레인 필터
211: 펠리클 프레임 310: 상부 식각보호층
320: 하부 식각보호층 330: 지지층
111: 제1층 112: 제2층
120: 캡핑층 140: 에칭스탑층
150: 분리층 210: 지지기판
220: 기판 230: 멤브레인 필터
211: 펠리클 프레임 310: 상부 식각보호층
320: 하부 식각보호층 330: 지지층
Claims (21)
- 제1층 및 제2층을 구비하는 중심층을 포함하며,
상기 제1층은 실리콘을 포함하는 물질로 형성되고, 상기 제2층은 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube)로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1층은 SiNx, SiCx, MoSix, MoSixCy 중 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제1층의 물질 조성비는 각 물질별로 SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.1~2) 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 질화붕소 나노튜브는 단일벽 나노튜브(Single Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(Double Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브(Multi Walled Nanotube) 중 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제1층 및 제2층을 구비하는 중심층을 포함하며,
상기 제1층은 실리콘을 포함하는 물질로 형성되고, 상기 제2층은 나노튜브로 형성되며,
상기 나노튜브는 탄소 나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 어느 하나이고,
상기 나노튜브는 그 구성 원소의 일부가 붕소(B), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 6 항에 있어서,
각각의 상기 나노튜브는 치환되는 원소의 비율이 전체 구성원소의 20% 이내인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 중심층은 극자외선 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율, 및 0.1% 이하의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제1층 및 제2층을 구비하는 중심층을 포함하며,
상기 제1층은 실리콘을 포함하는 물질로 형성되고, 상기 제2층은 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube)로 형성되며,
상기 중심층은 150nm 이하의 두께를 가지며,
상기 제2층에 대한 상기 제1층의 두께 비율은 0.02~0.3 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제1층은 1~10nm 의 두께를 가지며, 상기 제2층은 30~70nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 삭제
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1층은 펠리클 프레임상의 하부층을 이루고 상기 제2층은 펠리클 프레임상의 상부층을 이루는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1층은 펠리클 프레임상의 상부층을 이루고 상기 제2층은 펠리클 프레임상의 하부층을 이루는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성되는 단층구조 또는 다층구조의 캡핑층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 15 항에 있어서,
상기 캡핑층은,
1) 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데넘늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 인듐(In), 주석(Sn), 붕소(B), 베릴륨(Be), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 루세늄(Ru), 란타넘(La), 세륨(Ce) 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질(M);
2) 상기 1) 의 물질(M)에 실리콘(Si)가 포함된 물질;
3) 상기 1) 의 물질(M)에 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 포함된 물질 MNxByCzOn (x, y, z, n=0∼6);
4) 상기 1) 의 물질(M)에 실리콘과 C, O, N, B 중 하나 이상의 경원소가 결합한 물질 MSiqNxByCzOn (q=0.5~3; x, y, z, n=0∼6);
5) BN, BxC (x=0~5) 중 어느 하나;
6) Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및
7) MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MtX2 물질;
중 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 기재된 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법으로서,
a) 지지기판 상에 에칭스탑층을 형성하는 단계;
b) 상기 에칭스탑층상에 중심층을 형성하는 단계;
c) 상기 중심층 상부에 상부 식각보호층을 형성하고, 상기 지지기판의 하부에 하부 식각보호층을 형성하는 단계;
d) 상기 하부 식각보호층을 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계;
e) 상기 하부 식각보호층패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판 및 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및
f) 상기 상부 식각보호층 및 상기 하부 식각보호층 패턴을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 기재된 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법으로서,
a) 기판 상에 분리층, 중심층, 및 지지층을 순차적으로 형성하는 단계;
b) 상기 분리층으로부터 상기 중심층 및 상기 지지층을 박리하는 단계;
c) 상기 중심층 및 상기 지지층을 펠리클 프레임 상에 전이하여 부착하는 단계; 및
d) 상기 지지층을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,
상기 분리층은 소정의 용매에 녹는 유기물 또는 무기물로 형성되며,
상기 지지층은 상기 분리층과 반응하는 용매에 대해 화학적 안정성이 확보된 유기물로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 1, 6, 10 항 중 어느 한 항에 기재된 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법으로서,
a) 멤브레인 필터를 나노튜브 용액에 침지시키는 단계;
b) 상기 멤브레인 필터에 음압을 가하여 상기 멤브레인 필터상에 중심층의 제2층을 형성하는 단계;
c) 상기 제2층상에 상기 중심층의 제1층을 형성하는 단계;
d) 상기 제1층과 상기 제2층을 포함하는 상기 중심층을 분리하는 단계; 및
e) 분리된 상기 중심층을 펠리클 프레임상에 전이하여 부착하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 20 항에 있어서,
상기 d) 단계에서는 테이핑을 통해 상기 중심층을 분리하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
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