KR102530226B1 - 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 및 그 제조방법 - Google Patents

극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 a) 제1 면을 구비한 제1 프레임과 상기 제1 면에 대응하는 제2 면을 구비하는 제2 프레임을 제공하는 단계와, b) 상기 제1 프레임의 제1 면에 상기 제1 프레임의 내측과 외측을 연결하는 적어도 하나의 오목한 통기구 패턴을 형성하는 단계와, c) 상기 제1 프레임의 상기 제1 면과 상기 제2 프레임의 상기 제2 면이 서로 만나도록 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 접합하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 통기구 패턴에 의한 통기구를 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법은 실리콘과 같이 홀 가공이 어려운 재료로 이루어진 펠리클 프레임에 용이하게 통기구를 형성할 수 있다는 장점이 있다.

Description

극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 및 그 제조방법{Pellicle frame for EUV(extreme ultraviolet) lithography and method for fabricating the same}
본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에서 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 경우에 포토리소그래피라는 방법이 사용된다. 포토리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크 상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다.
이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사한 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 발생한다.
따라서 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 이 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되고, 포토리소그래피 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.
또한, 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임으로 종래에는 강성과 가공성만을 고려하여 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등을 사용하고 있었다. 그러나 고에너지의 극자외선을 이용한 노광시에는 광 에너지에 의한 온도 상승에 의한 펠리클 프레임의 수축과 팽창에 의해 펠리클 막에 주름이 발생하거나 파손될 수 있다는 문제가 있다.
따라서 펠리클 프레임의 재료로 열팽창 계수가 낮은 Si, SiC, SiN 등의 재료를 사용하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 이러한 재료는 펠리클 내부와 외부의 압력차를 완화하기 위한 통기구를 가공하기 어렵다는 문제가 있었다. 통상 펠리클 프레임의 측면에는 펠리클을 포토 마스크에 부착하거나 박리할 때 압력차에 의해서 펠리클 막이 손상되는 것을 방지하기 위한 통기구가 형성된다.
이러한 통기구 형성의 어려움 때문에 통기구를 형성하지 않고, 펠리클과 포토 마스크 사이에 통기를 위한 간격을 두는 방법도 사용되고 있다. 그러나 이 간격으로 이물질이 유입되어 포토 마스크의 표면에 부착될 수 있다는 문제가 있다.
공개특허 제2009-0088396호 공개특허 제2009-0122114호 등록특허 제1552940호 등록특허 제1303795호 등록특허 제1940791호 공개특허 제2016-0086024호 공개특허 제2019-0005911호 공개특허 제2019-0107603호 공개특허 제2019-0040445호
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 실리콘과 같이 홀 가공이 어려운 재료로 이루어진 펠리클 프레임에 용이하게 통기구를 형성할 수 있는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 a) 제1 면을 구비한 제1 프레임과 상기 제1 면에 대응하는 제2 면을 구비하는 제2 프레임을 제공하는 단계와, b) 상기 제1 프레임의 제1 면에 상기 제1 프레임의 내측과 외측을 연결하는 적어도 하나의 오목한 통기구 패턴을 형성하는 단계와, c) 상기 제1 프레임의 상기 제1 면과 상기 제2 프레임의 상기 제2 면이 서로 만나도록 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 접합하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 통기구 패턴에 의한 통기구를 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 c) 단계 전에, 상기 제1 프레임의 상기 제1 면과 상기 제2 프레임의 상기 제2 면 중 적어도 하나에 접착제가 도포될 수 있는 오목한 접착제 패턴을 형성하는 단계와, 상기 접착제 패턴에 상기 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 접착제 패턴의 내부에는 요철이 형성된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 접착제 패턴을 형성하는 단계와 상기 접착제를 도포하는 단계 사이에, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 c) 단계 후에, 접합된 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 통기구 패턴의 양단부를 연결하는 중간부는 상기 통기구 패턴을 통해서 유입된 입자들이 트랩될 수 있도록 굽어 있는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 펠리클 프레임으로서, 상기 펠리클 프레임의 내측면과 외측면을 관통하는 적어도 하나의 통기구가 형성되며, 상기 통기구의 양단부를 연결하는 중간부는 상기 통기구를 통해서 유입된 입자들이 트랩될 수 있도록 굽어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임을 제공한다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법은 실리콘과 같이 홀 가공이 어려운 재료로 이루어진 펠리클 프레임에 용이하게 통기구를 형성할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클의 제조방법의 순서도이다.
도 2a 내지 2e는 도 1에 도시된 실시예의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 통기구 패턴의 다른 예들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클의 제조방법의 순서도이다.
도 5a 내지 5d는 도 4에 도시된 실시예의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클의 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 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 일실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법은 제1 프레임과 제2 프레임을 제공하는 단계(S1)와, 제1 프레임에 통기구 패턴을 형성하는 단계(S2)와, 제1 프레임과 제2 프레임을 접합하여 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 통기구를 형성하는 단계(S3)와, 접합된 제1 프레임과 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계(S4)를 포함한다.
이하, 도 2a 내지 2e를 참고하여, 각각의 단계에 대해서 설명한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 제공한다(S1).
제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 실리콘 웨이퍼나 실리콘 벌크 재료를 습식 에칭하거나 레이저 가공하는 방법으로 제조할 수 있다.
제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 두께는 0.6 내지 0.8㎜이며, 폭은 4 내지 6㎜이며, 외측 치수로 장변의 길이는 130 내지 170㎜이며, 단변의 길이는 100 내지 140㎜일 수 있다.
제1 프레임(10)은 도면상 상면인 제1 면(11)과 제1 면(11)과 나란한 도면상 하면인 제3 면(12)을 구비한다. 또한, 외측면(13)과 내측면(14)을 구비한다. 제2 프레임(20)은 도면상 하면인 제2 면(21)과 제2 면(21)과 나란한 도면상 상면인 제4 면(22)을 구비한다. 또한, 외측면(23)과 내측면(24)도 구비한다.
제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 동일한 재질인 것이 바람직하다. 서로 다른 재질의 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 결합하여 펠리클 프레임을 제작한다면, 고에너지의 극자외선을 이용한 노광시에 광 에너지에 의한 온도 상승에 의한 펠리클 프레임의 팽창 및 수축 과정에서, 열팽창계수 차이에 의해서 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)이 분리되거나 변형될 수 있기 때문이다. 또한, 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 접합하는 과정에서 열처리가 필요할 경우에는 열처리 과정에서 문제가 생길 수도 있다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(10)에 적어도 하나의 통기구 패턴(17)을 형성한다(S2).
통기구 패턴(17)은 제1 프레임(10)의 제1 면(11)에 오목하게 형성된다. 통기구 패턴(17)은 제1 프레임(10)의 내부와 외부를 연결한다. 통기구 패턴(17)의 양단부는 각각 제1 프레임(10)의 외측면(13)과 내측면(14)을 관통한다. 통기구 패턴(17)의 양단부를 연결하는 중간부는 통기구 패턴(17)을 통해서 유입된 입자들이 트랩될 수 있도록 ㄹ자 형태로 굽어 있다.
도 3은 통기구 패턴의 다른 예들을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 통기구 패턴은 S, V, W, Z, 두 개의 Y가 위아래로 결합된 형태 등 중간부가 적어도 한번 각을 이루면서 또는 부드럽게 굽어 있는 다양한 형태일 수 있다.
통기구 패턴(17)은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 레이저 가공을 통해서 형성할 수 있다. 통기구 패턴(17)은 0.05㎛ 내지 100㎛ 정도의 깊이로 형성할 수 있다.
다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 접합하여 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20) 사이에 통기구(18)를 형성한다(S3).
본 단계에서는 먼저, 제1 프레임(10)의 제1 면(11)과 제2 프레임(20)의 제2 면(21) 중에서 적어도 하나에 결합층(30)을 형성한다(도 2c에서는 제2 프레임(20)에 결합층(30) 형성).
결합층(30)은 실리콘 산화물 층 또는 스핀 온 글라스(spin on glass, SOG) 층일 수 있다.
실리콘 산화물 층은 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20) 중 적어도 하나를 열처리하여 표면을 산화시키거나 실리콘 산화물 층을 증착하는 방법으로 형성할 수 있다. 스핀 온 글라스 층은 스핀 온 글라스 용액을 스핀 코팅 방법으로 도포하여 형성할 수 있다.
그리고 압력을 가해서 결합층(30)이 형성된 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 밀착시킨 후 열처리를 하여 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 일체화할 수 있다.
제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)을 접합하면, 통기구 패턴(17)이 제2 프레임(20)에 의해서 덮히면서, 통기구(18)가 형성된다.
다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 접합된 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층(35)을 형성한다(S4).
본 단계에서는 CVD나 PVD 공정, 예를 들어, 저압 화학 증착(LPCVD) 공정이나, 원자층 증착(Atomic layer doposition, ALD) 공정 등을 통해서 증착하는 방법으로 접합된 상기 제1 프레임(10)과 상기 제2 프레임(20)으로 이루어진 결합체의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층(35)을 형성하여, 도 2e에 도시된 바와 같은 펠리클 프레임을 완성한다.
제조된 펠리클 프레임에 극자외선용 펠리클 막을 부착하면, 펠리클이 완성된다. 필요한 경우에는 펠리클 프레임의 측면에 픽스쳐(fixture)가 형성된 날개를 부착할 수도 있다. 픽스쳐는 포토 마스크(레티클)에 펠리클을 부착할 때 사용된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클의 제조방법의 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법은 제1 프레임과 제2 프레임을 제공하는 단계(S11)와, 제1 프레임에 통기구 패턴을 형성하는 단계(S12)와, 제1 프레임에 접착제 패턴을 형성하는 단계(S13)와, 제1 프레임과 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계(S14)와, 접착제 패턴에 접착제를 도포하는 단계(S15)와, 제1 프레임과 제2 프레임을 접합하여 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 통기구를 형성하는 단계(S16)를 포함한다.
이하, 도 5a 내지 5d를 참고하여, 각각의 단계에 대해서 설명한다.
먼저, 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 제공한다(S11).
본 단계는 도 2a에 도시된 단계와 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다.
다음, 제1 프레임(110)에 통기구 패턴(117)을 형성한다(S12).
본 단계는 도 2b에 도시된 단계와 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다.
다음, 제1 프레임(110)에 접착제 패턴(119)을 형성한다(S13). 도 5a는 S13 단계까지 진행된 제1 프레임(110)을 나타낸다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 접착제 패턴(119)은 제1 프레임(110)의 제1 면(111)에 오목하게 형성한다. 접착제 패턴(119)은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 레이저 가공을 통해서 형성할 수 있다. 접착제 패턴(119)은 통기구 패턴(117)과 동시에 형성할 수 있다. 접착제 패턴(119)은 사각형 또는 원형으로 형성할 수 있다. 접착제 패턴(119)의 내부에는 요철이 형성된다. 요철은 접착제 패턴(119)의 길이 방향이나 폭 방향을 따라서 길게 형성될 수 있다. 접착제 패턴(119)은 0.05㎛ 내지 100㎛ 정도의 깊이로 형성할 수 있다.
다음, 도 5b와 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층(135)을 형성한다(S14). 도 5b는 도 5a의 A-A 단면도이며, 도 5c는 도 5a의 B-B 단면도이다.
본 단계에서는 CVD나 PVD 공정, 예를 들어, 저압 화학 증착(LPCVD) 공정이나, 원자층 증착(Atomic layer doposition, ALD) 공정 등을 통해서 증착하는 방법으로 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층(135)을 형성한다.
다음, 접착제 패턴(119)에 접착제(130)를 도포한다(S15).
접착제 재료에는 특별한 제한이 없으며, 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 주재료로 하는 접착제(130)를 사용할 수 있다. 접착제(130)는 디스펜서, 스프레이, 브러시 등을 이용해서 도포할 수 있다.
다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 접합하여 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120) 사이에 통기구(118)를 형성한다(S16).
본 단계에서는 압력을 가해서 접착제(135)가 도포된 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 밀착시킨 후 열처리를 하여 접착제(135)를 경화하는 방법으로 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 일체화할 수 있다.
제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 접합하면, 통기구 패턴(117)의 개방된 면이 반대쪽 프레임에 의해서 덮이면서, 통기구(118)가 형성된다.
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.
예를 들어, 제1 프레임(10, 110)에만 통기구 패턴(17, 117)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 제1 프레임(10, 110)의 제1 면(11, 111)과 제2 프레임(20, 120)의 제2 면(12, 112)에 각각 통기구 패턴을 형성할 수도 있다.
또한, 도 4와 5에 도시된 실시예에서는 제1 프레임(110)의 제1 면(111)에만 접착제 패턴(119)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 제2 프레임(120)의 제2 면(121)에도 접작제 패턴을 형성할 수 있다.
10, 110: 제1 프레임
17, 117: 통기구 패턴
18, 118: 통기구
20, 120: 제2 프레임
30: 결합층
35, 135: 보호층
119: 접착제 패턴
130: 접착제

Claims (7)

  1. a) 제1 면을 구비한 제1 프레임과 상기 제1 면에 대응하는 제2 면을 구비하는 제2 프레임을 제공하는 단계와,
    b) 상기 제1 프레임의 제1 면에 상기 제1 프레임의 내측과 외측을 연결하는 적어도 하나의 오목한 통기구 패턴을 형성하는 단계와,
    c) 상기 제1 프레임의 상기 제1 면과 상기 제2 프레임의 상기 제2 면 중 적어도 하나에 접착제가 도포될 수 있는 오목한 접착제 패턴을 형성하는 단계와,
    d) 상기 접착제 패턴에 상기 접착제를 도포하는 단계와,
    e) 상기 제1 프레임의 상기 제1 면과 상기 제2 프레임의 상기 제2 면이 서로 만나도록 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 접합하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 통기구 패턴에 의한 통기구를 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 패턴의 내부에는 요철이 형성된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 c) 단계와 상기 d) 단계 사이에,
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 e) 단계 후에,
    접합된 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 표면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통기구 패턴의 양단부를 연결하는 중간부는 상기 통기구 패턴을 통해서 유입된 입자들이 트랩될 수 있도록 굽어 있는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 제조방법.
  7. 삭제
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