KR102668456B1 - 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임에 관한 것이다. 본 발명은 결합 메커니즘을 통해서 레티클의 표면과 이격된 상태로 상기 레티클에 결합되는, 펠리클 막을 지지하기 위한 중공의 통 형상의 펠리클 프레임으로서, 상기 펠리클 막이 부착되는 제1 표면과, 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 구비하며, 상기 중공의 둘레를 따라서 상기 제2 표면으로부터 상기 레티클 방향으로, 상기 레티클에 결합되었을 때 상기 레티클과 접촉하지 않을 정도의 높이로 연장된 돌출부를 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다. 본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임은 레티클 방향으로 연장되어, 레티클과의 간격을 좁힐 수 있는 돌출부를 구비하므로, 레티클과 펠리클 프레임 사이의 간격을 통해서 이물질이 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에서 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 경우에 포토리소그라피라는 방법이 사용된다. 포토리소그라피에서는 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, 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 기판은 60% 이상의 개구부를 형성하는 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.
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.
또한, 극자외선을 이용하는 포토 리소그라피 공정에서 사용되는 포토 마스크는 요구되는 평탄도가 매우 높기 때문에, 펠리클을 가압하여 포토 마스크에 부착하는 과정에서 발생하는 포토 마스크의 평탄도의 변화가 치명적일 수 있다. 이러한 '펠리클에 의한 변형(PID, pellicle induced distortion)' 값이 일정 수준 이상으로 커지면, 보정이 불가능한 상태가 되며, 이는 반도체 소자의 층간 정렬이 되지 않는 오버레이(overlay) 불량으로 이어져 반도체 칩을 생산할 수 없게 된다.
이러한 통기구 형성의 어려움과 펠리클에 의한 변형(PID) 때문에, 공개특허 제2017-0088379호와 공개특허 제2017-0085118호에는 통기구를 형성하지 않고, 별도의 결합 메커니즘을 통해서 펠리클과 포토 마스크 사이에 통기를 위한 간격이 형성된 상태로 펠리클을 포토 마스크에 결합하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 이 간격으로 이물질이 유입되어 포토 마스크의 표면에 부착될 수 있다는 문제가 있다. 또한, 포토 마스크 측 결합메커니즘을 포토 마스크에 부착하기 위해서 사용되는 점착제 또는 접착제가 산란된 극자외선에 의해서 열화되면서 아웃 가스가 발생하여 포토 마스크나 노광 장비를 오염시킬 수 있다는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 레티클과 펠리클 프레임 사이의 간격을 통해서 이물질이 유입되거나, 산란된 극자외선에 의해서 레티클 측 결합 메커니즘(스터드)의 결합을 위해 사용되는 점착제 또는 접착제가 열화되는 것을 방지할 수 있는 펠리클 프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 결합 메커니즘을 통해서 레티클의 표면과 이격된 상태로 상기 레티클에 결합되는, 펠리클 막을 지지하기 위한 중공의 통 형상의 펠리클 프레임으로서, 상기 펠리클 막이 부착되는 제1 표면과, 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 구비하며, 상기 중공의 둘레를 따라서 상기 제2 표면으로부터 상기 레티클 방향으로, 상기 레티클에 결합되었을 때 상기 레티클과 접촉하지 않을 정도의 높이로 연장된 돌출부를 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 돌출부 외측을 둘러싸는 링 형태의 탄성체로서, 일면은 상기 제2 표면에 결합되고, 타면은 상기 펠리클 프레임이 상기 레티클에 결합될 때 상기 레티클의 표면에 접촉하는 탄성체를 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 제1 표면에는 상기 펠리클 막을 접착하기 위한 접착제가 도포되는 홈 또는 단차부가 형성되는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 펠리클 프레임은 TiC, ZrC, NbC, TaC, Mo2C, WC, W2C 중에서 선택된 적어도 하나의 탄화물을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 펠리클 프레임은 TiN, ZrN, HfN, TaN 중에서 선택된 적어도 하나의 질화물을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 펠리클 프레임은 TiSi2, ZrSi2, NbSi2, TaSi2, MoSi2, WSi2 중에서 선택된 적어도 하나의 규화물을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 펠리클 프레임은 HfB2, ZrB2, TaB2, NbB2, MoB2, WB 중에서 선택된 적어도 하나의 붕화물을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
또한, 상기 펠리클 프레임은 SiC, Si3N4, Si, Al2O3, AlN, BN, W 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 제공한다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임은 레티클 방향으로 연장되어, 레티클과의 간격을 좁힐 수 있는 돌출부를 구비하므로, 레티클과 펠리클 프레임 사이의 간격을 통해서 이물질이 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 산란된 극자외선에 의해서 레티클 측 결합 메커니즘(스터드)의 결합을 위해 사용되는 점착제 또는 접착제가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 B-B 단면도이다.
도 5와 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 B-B 단면도이다.
도 5와 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 일부를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 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 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 A-A 단면도이다.
도 1과 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(10)은 대체로 중공(14)의 직사각형 통 형상이다.
극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(10)은 한 쌍의 장변(11)과 한 쌍의 단변(13)을 구비한다. 또한, 펠리클 막(20)이 부착되는 제1 표면(15)과, 제1 표면(15)에 대향하는 제2 표면(16)을 구비한다.
본 발명에서 펠리클 막(20)은 단순한 막 형태의 펠리클 막뿐 아니라 테두리 부분에 막을 지지하는 보더가 형성된 형태의 펠리클 막도 포함한다. 예를 들어, 실리콘 기판에 펠리클 막을 구성하는 코어 층과 캐핑 층들을 형성한 후 중심부를 에칭하여 윈도우를 형성하는 방법으로 제조한 펠리클 막도 포함한다.
제2 표면(16)에는 안쪽에는 돌출부(17)가 형성된다. 돌출부(17)는 중공(14)의 둘레를 따라서 형성된다. 돌출부(17)는 제2 표면(16)으로부터 레티클(1) 방향으로 연장된다.
돌출부(17)는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(10)이 레티클(1)에 결합되었을 때 돌출부(17)가 레티클(1)과 접촉하지 않을 정도의 높이로 연장된다. 돌출부(17)가 레티클(1)에 접촉하면 레티클(1)이 변형될 수 있으므로, 접촉하여서는 안 된다.
또한, 제2 표면(16)에는 탄성체(18)가 결합한다. 탄성체(18)의 일면은 제2 표면(16)에 결합되고, 타면은 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(10)을 레티클(1)에 결합할 때 레티클(1)의 표면에 접촉한다. 탄성체(18)는 돌출부(17) 외측을 둘러싸는 링 형태이다.
제1 표면(15)에는 펠리클 막(20)을 접착하기 위한 접착제(25)가 도포되는 홈(19)이 형성된다. 접착제(25)가 홈(19)에 도포되기 때문에 접착제(25)로부터 발생하는 아웃 가스에 의해서 극자외선이 조사되는 영역이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(10)의 각각의 장변(11)의 외측면에는 한 쌍의 날개(12)가 결합되며, 여기에는 레티클(1)에 부착되는 돌출구조인 스터드(3)와 맞물리도록 구성된 맞물림 기구(30)가 설치된다. 펠리클을 레티클(1)에 부착하는 펠리클 부착장치는 복수의 후크형 부재들 및 매니퓰레이터 핀들을 이용하여 맞물림 기구를 조작하여 스터드(3)와 맞물림 기구(30)를 결합한다.
펠리클 프레임(10)은 열팽창 계수가 10×10-6(1/K) 이하인 재료로 제작되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 펠리클 프레임(10)은 TiC, ZrC, NbC, TaC, Mo2C, WC, W2C 중에서 선택된 적어도 하나의 탄화물을 포함할 수 있다. 또한, TiN, ZrN, HfN, TaN 중에서 선택된 적어도 하나의 질화물을 포함할 수 있다. 또한, TiSi2, ZrSi2, NbSi2, TaSi2, MoSi2, WSi2 중에서 선택된 적어도 하나의 규화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 펠리클 프레임(10)은 HfB2, ZrB2, TaB2, NbB2, MoB2, WB 중에서 선택된 적어도 하나의 붕화물을 포함할 수 있다. 또한, SiC, Si3N4, Si, Al2O3, AlN, BN, W 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 본 실시예에서 펠리클 프레임(10)에는 통기구가 형성될 수 있다. 또한, 펠리클 프레임(10)을 다공성 구조로 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임을 구비한 펠리클이 레티클에 부착된 상태를 설명하기 위한 B-B 단면도이다.
본 실시예에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임(110)은 제2 표면(116)에 결합되는 탄성체를 구비하지 않는다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다.
또한, 제1 표면(115)에 홈 대신에 단차부(119)가 형성되며, 접착제(25)는 단차부(119)에 도포된다는 점에서도 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다.
도 5와 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 5에 도시된 실시예는 홈(219)이 불연속적으로 간격을 두고 형성된다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다.
도 6에 도시된 실시예는 단차부(319)가 불연속적으로 간격을 두고 된다는 점에서 도 3에 도시된 실시예와 차이가 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: 레티클
3: 스터드
10, 110: 펠리클 프레임
11, 111: 장변
12, 112: 날개
13, 113: 단변
14, 114: 중공
17, 117: 돌출부
18, 118: 탄성체
19, 219: 홈
20: 펠리클 막
25: 접착제
30: 맞물림 기구
119, 319: 단차부
3: 스터드
10, 110: 펠리클 프레임
11, 111: 장변
12, 112: 날개
13, 113: 단변
14, 114: 중공
17, 117: 돌출부
18, 118: 탄성체
19, 219: 홈
20: 펠리클 막
25: 접착제
30: 맞물림 기구
119, 319: 단차부
Claims (8)
- 결합 메커니즘을 통해서 레티클의 표면과 이격된 상태로 상기 레티클에 결합되는, 펠리클 막을 지지하기 위한 중공의 통 형상의 펠리클 프레임과; 탄성체를 포함하며,
상기 펠리클 프레임은,
상기 펠리클 막이 부착되는 제1 표면과,
상기 제1 표면에 대향하며, 상기 레티클에 결합되었을 때, 상기 레티클의 표면과 마주보는 제2 표면과,
상기 중공의 둘레 전체를 따라서 상기 제2 표면으로부터 상기 레티클 방향으로, 상기 레티클에 결합되었을 때 상기 레티클과 접촉하지 않을 정도의 높이로 연장되어 상기 레티클의 표면과의 간격을 줄이는 돌출부를 포함하며,
HfN 또는 HfB2를 포함하는, 열팽창 계수가 10×10-6(1/K) 이하인 소재로 이루어지며,
상기 탄성체는,
상기 돌출부 외측을 간격을 두고 둘러싸는 링 형태의 탄성체이며, 일면은 상기 제2 표면에 결합되고, 타면은 상기 펠리클 프레임이 상기 레티클에 결합될 때 상기 레티클의 표면에 접촉하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 표면에는 상기 펠리클 막을 접착하기 위한 접착제가 도포되는 홈 또는 단차부가 형성되는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 TiC, ZrC, NbC, TaC, Mo2C, WC, W2C 중에서 선택된 적어도 하나의 탄화물을 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 TiN, ZrN, TaN 중에서 선택된 적어도 하나의 질화물을 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 TiSi2, ZrSi2, NbSi2, TaSi2, MoSi2, WSi2 중에서 선택된 적어도 하나의 규화물을 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 ZrB2, TaB2, NbB2, MoB2, WB 중에서 선택된 적어도 하나의 붕화물을 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임. - 제1항에 있어서,
상기 펠리클 프레임은 SiC, Si3N4, Si, Al2O3, AlN, BN, W 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 더 포함하는 극자외선 리소그라피용 펠리클 프레임.
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