KR20170072768A - 진보된 리소그래피를 위한 펠리클 어셈블리 및 진보된 리소그래피를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 일부 실시형태들에 따른 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치를 제공한다. 이 장치는, 열 도전성 표면을 가진 펠리클 멤브레인과, 다공성 펠리클 프레임과, 상기 다공성 펠리클 프레임에 대하여 상기 펠리클 멤브레인을 보호하는 열 도전성 접착층을 포함한다. 상기 다공성 펠리클 프레임은, 상기 다공성 펠리클 프레임의 외부 표면으로부터 다공성 펠리클 프레임의 내부 표면까지 연속적으로 연장되는 복수의 구멍 채널들을 포함한다.

Description

진보된 리소그래피를 위한 펠리클 어셈블리 및 진보된 리소그래피를 위한 방법{PELLICLE ASSEMBLY AND METHOD FOR ADVANCED LITHOGRAPHY}
본 발명은 진보된 리소그래피를 위한 펠리클 어셈블리 및 진보된 리소그래피를 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC) 산업에 있어서, IC 재료 및 설계에 있어서의 기술적 진보는 IC의 세대를 생성하였고, 각 세대는 이전의 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로를 가진다. IC 발전 동안에, 기능적 밀도(즉, 칩 영역 당 상호접속된 디바이스들의 수)는 일반적으로 증가되는 반면에 기하학적 크기(즉, 제조 프로세스를 이용하여 생성될 수 있는 가장 작은 구성요소(또는 라인))는 감소하였다. 이러한 스케일링 다운 프로세스는 일반적으로 생산 효율을 증가시키고 연관된 비용을 감소시킴으로써 이점을 제공한다. 이러한 스케일링 다운은 또한 IC 프로세싱 및 제조의 복잡성을 증가시켰다.
포토리소그래피 프로세스는, 에칭 또는 이온 주입과 같은 여러 가지 패터닝 프로세스들을 위한 패터닝된 레지스트 층을 형성한다. 이러한 리소그래피 프로세스에 의해 패터닝될 수 있는 최소 피처 크기는 투사된 방사선 소스의 파장에 의해 제한된다. 리소그래피 머신들은, 매 단계의 해상도를 향상시키기 위하여, 248 나노미터의 크립톤 불소 레이저(KrF 레이저), 193 나노미터의 아르곤 불소 레이저(ArF 레이저)를 포함하는 깊은 자외선(deep ultraviolet; DUV) 광 그리고 13.5 나노미터의 파장의 극좌외선(EUV) 광을 이용하도록, 365 나노미터의 파장을 가진 자외선 광을 이용하는 것으로부터 동작되었다.
리소그래피 프로세스에 있어서, 포토마스크(또는 마스크)가 사용된다. 마스크는 기판 및 포토리소그래피 프로세스 동안에 반도체 기판에 전사되는 접적 회로를 규정하는 패터닝된 층을 포함한다. 마스크는 일반적으로 마스크 시스템으로 집합적으로 지칭되는 펠리클 어셈블리와 함께 포함된다. 이러한 펠리클 어셈블리는 투명한 얇은 멤브레인 및 펠리클 프레임을 포함하며, 여기서 멤브레인은 펠리클 프레임 위에 탑재된다. 펠리클은 떨어진 입자들로부터 마스크를 보호하고, 초점 밖의 입자들을 유지하여, 이들이 패터닝된 이미지를 생성하지 않게 하고, 이는 마스크가 사용중일 때 결함을 야기할 수도 있다. 멤브레인은 일반적으로, 펠리클 프레임 위에 연장되고 탑재되고, 글루 또는 다른 접착제에 의해 펠리클 프레임에 부착된다. 마스크, 멤브레인, 및 펠리클 프레임에 의해 내부 공간이 형성될 수도 있다.
내부 압력과 외부 압력 사이의 압력 차를 균형잡기 위한 결함은, 멤브레인을 변형시키고, 주름을 생기게 하고, 파괴시키고, 또는 다른 방식으로 손상시키게 하여, 마스크 펠리클 시스템을 사용할 수 없게 한다. 이에 따라, 마스크 펠리크 시스템들을 제조하기 위한 기술은, 모든 점에서 전적으로 충분한 것으로 증명되지 않았다.
본 개시는, 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 시스템을 제공하며, 이 시스템은, 열 도전성 멤브레인, 상기 멤브레인을 보호하는 다공성 재료의 펠리클 프레임 그리고 마스크와 멤브레인을 펠리클 프레임에 결합(bond)시키기 위한 열 도전성 접착 재료를 포함한다. 다공성 재료는, 입자들을 필터링하고 압력 균등화를 제공하도록 구성되는 복수의 구멍 채널들을 포함한다. 멤브레인 및 접착성 층의 열 도전성은, 리소그래피 노광 프로세스에 의해 생성된 열이 도전될 수 있고, 이에 의해 마스크의 열 스트레스 및 변형을 감소 또는 제거하도록 열 경로들을 제공한다.
이에 따라, 본 개시는 일부 실시형태들에 따른 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치를 제공한다. 이 장치는, 열 도전성 표면을 가진 펠리클 멤브레인; 다공성 펠리클 프레임; 및 상기 다공성 펠리클 프레임에 대하여 펠리클 멤브레인을 보호하는 열 도전성 접착층을 포함한다. 다공성 펠리클 프레임은, 다공성 펠리클 프레임의 외부 표면으로부터 다공성 펠리클 프레임의 내부 표면까지 연속적으로 연장되는 복수의 구멍 채널들을 포함한다.
본 개시는 또한 일부 실시형태들에 따른 리소그래피 프로세스에 대한 펠리클 어셈블리를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은, 조정가능한 구멍 크기를 가진 다공성 펠리클 프레임을 제조하는 단계; 열 도전성 표면을 가진 펠리클 멤브레인을 형성하는 단계; 및 상기 펠리클 멤브레인이 열 도전성 접착 재료를 이용한 펠리클 프레임에 의해 현수되도록, 펠리클 멤브레인을 펠리클 프레임에 부착하는 단계를 포함한다.
본 개시는 또한 리소그래피 프로세스에 대한 방법을 제공한다. 이 방법은, 펠리클 장치를 제공하는 단계로서, 상기 펠리클 장치는, 열 도전성 표면을 가진 멤프레인 및 열 도전성 접착 재료에 의해 펠리클 프레임 전반에 걸쳐 멤브레인을 보호하는 다공성 펠리클 프레임을 포함하는 것인 상기 펠리클 장치를 제공하는 단계; 마스크 위에 펠리클 장치를 탑재하는 단계로서, 상기 마스크는 패터닝된 표면을 포함하는 것인 상기 펠리클 장치를 탑재하는 단계; 상부에 상기 펠리클 장치가 탑재된 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하고, 상기 리소그래피 시스템의 기판 스테이지 위에 반도체 웨이퍼를 로딩하는 단계; 및 상기 마스크로부터 상기 반도체 웨이퍼까지 패터닝된 표면의 패턴을 전사하도록 리소그래피 노광 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다.
본 개시의 양태들은 첨부된 도면들과 함께 읽혀질 때 이하의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업에 있어서의 표준 관행에 따라, 다양한 특징부들이 축척 비율대로 그려지는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 사실상, 다양한 특징부들의 치수는 논의의 명료성을 위해 임의로 증가되거나 축소될 수도 있다.
도 1은 일부 실시형태들에 따른 리소그래피 시스템의 개략도이다.
도 2는 일부 실시형태들에 따른, 마스크의 단면도이다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는, 일부 실시형태들에 따른, 마스크 펠리클 시스템의, 각각 A-A' 라인에 따른 평면도, 사시도 및 단면도이다.
도 4는 일부 실시형태들에 따른, 펠리클 멤브레인의 단면도이다.
도 5는 일부 실시형태들에 따른, 펠리클 프레임의 부분 단면도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 일부 실시형태들에 따른, 여러 가지 제조 스테이지들에서의 펠리클 프레임의 다공성 재료의 개략도이다.
도 7은 일부 실시형태들에 따른, 함께 결합된 2개의 피처를 가진 열 도전성 접착층의 단면도이다.
도 8은 일부 실시형태들에 따라 구성된, 열 도전성 접착층 및 열 도전도와 필러 로딩 간의 관계에 대한 개략도이다.
도 9는 일부 실시형태들에 따라 구성된 접착 재료의 개략도이다.
도 10은 일부 실시형태들에 따라 구성된 방법의 흐름도이다.
도 11은 일부 다른 실시형태들에 따라 구성된 방법의 흐름도이다.
본 개시는 제공된 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시형태들, 또는 예들을 제공한다. 본 개시를 간소화하기 위해 구성요소 및 장치의 특정예가 이하에서 설명된다. 물론, 이들은 예일 뿐이며, 제한적인 것으로 의도되지는 않는다. 예를 들어, 후속하는 설명에서 제2 특징부 상에 또는 그 위에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 특징부와 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시형태들을 포함할 수 있으며, 제1 특징부와 제2 특징부가 직접 접촉하지 않도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가의 특징부들이 형성될 수 있는 실시형태들도 또한 포함할 수도 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자들을 반복할 수도 있다. 이러한 반복은 간소화와 명료화를 위한 것이며, 그 자체로 논의되는 다양한 실시형태들 및/또는 구성들 사이의 관계에 영향을 주지는 아니다.
또한, "아래의", "아래쪽의", "하부의", "위의", "상부의" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이, 도면에 나타낸 하나의 요소 또는 특징부에 대한 또 다른 요소(들) 또는 특징부(들)의 관계를 논의하기 위해 설명의 편의상 여기에 사용될 수도 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에도 사용 중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하도록 의도된다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 기타의 배향), 여기서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어(descrtiptor)는 그에 따라 유사하게 해석될 수도 있다.
도 1에서는 일부 실시형태들에 따라서, 리소그래피 시스템(100)의 개략도가 예시된다. 리소그래피 시스템(100)은 또한 특정한 노출 모드에서 그리고 각각의 방사선 소스에 의한 노출을 포함한 리소그래픽 프로세스들을 수행하도록 동작가능한 스캐너로서 총칭적으로 지칭될 수도 있다. 본 실시형태들의 적어도 일부에 있어서, 리소그래피 시스템(100)은, 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 광에 의해 레지스트 층을 노출시키도록 설계된 극자외선(EUV) 리소그래피 시스템을 포함한다. 이와 같이, 여러 가지 실시형태들에 있어서, 레지스트 층은 EUV 광(예컨대, EUV 레지스트)에 민감한 재료를 포함한다. 도 1의 리소그래피 시스템(100)은, 방사선 소소(102), 반사경(104), 마스크(108)를 수용하도록 구성된 마스크 스테이지(106), 투사 광학(110), 및 반도체 기판(116)을 수용하도록 구성된 기판 스테이지(118)와 같은 복수의 서브시스템들을 포함한다. 리소그래피 시스템(100)의 동작의 일반적인 설명은, 방사선 소스(102)로부터의 EUV 광은 반사경(104)[이것은 반사 미러들의 세트를 포함함]을 향하여 지향되며 반사 마스크(108)에 투사된다고 주어질 수도 있다. 반사된 마스크 이미지는, 투사 광학(110)을 향하여 지향되며, 이러한 투사 광학은 상부에 퇴적된 EUV 레지스트 층을 노출시키기 위하여 EUV 광을 포커싱하고, 반도체 기판(116)에 EUV 광을 투사한다. 또한, 여러 가지 예들에서, 리소그래피 시스템(100)의 각 서브시스템은, 예컨대 EUV 광의 대기 흡수를 감소시키기 위하여 고진공 환경 내에 수용되고, 이에 따라 고진공 환경 내에서 동작될 수도 있다.
여기서 설명된 실시형태들에 있어서, 방사선 소스(102)는 EUV 광을 생성하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 방사선 소스(102)는, 예컨대, 방전 생성된 플라즈마(discharge produced plasma; DPP) 또는 레이저 생성된 플라즈마(laser produced plasma; LPP)와 같은 플라즈마 소스를 포함한다. 일부 예들에 있어서, EUV 광은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 범위의 파장을 가진 광을 포함할 수도 있다. 하나의 특정 예에 있어서, 방사선 소스(102)는 약 13.5 nm에서 센터링된 파장을 가진 EUV 광을 생성한다. 따라서, 방사선 소스(102)는 또한 EUV 방사선 소스(102)로서 지칭될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 방사선 소스(102)는 또한 컬렉터를 포함하며, 이는 플라즈마 소스로부터 생성된 EUV 광을 수집하고, 반사경(104)과 같은 이미징 광학을 향하여 EUV 광을 지향시키는데 사용될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 방사선 소스(102)로부터의 광은 반사경(104)을 향하여 지향된다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104)은, 방사선 소스(102)로부터 마스크 스테이지(106)에 광을 지향시키기 위하여, 특히 마스크 스테이지(106) 상에 보호된 마스크(108)에 광을 지향시키기 위하여, 단일 미러 또는 복수의 미러들을 가진 미러 시스템과 같은 반사 광학(예컨대, EUV 리소그래피 시스템(100)용 반사 광학)을 포함할 수도 있다. 일부 예들에 있어서, 반사경(104)은 예컨대, EUV 광의 초점을 향상시키기 위하여, 존(zone) 플레이트를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104)은, 특정 푸필(pupil) 형상에 따라서 통과하는 EUV 광을 성형하도록 구성될 수도 있고, 예컨대, 다이폴 형상, 쿼드러폴(quadrapole) 형상, 환형 형상, 단일 빔 형상, 복수의 빔 형상, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104)은, 마스크(108)에 원하는 조명을 제공하기 위한 미러들(즉, 반사경(104)의 미리들)을 구성하도록 동작될 수 있다. 하나의 예에서, 반사경(104)의 미러들은, 상이한 조명 위치들에 대하여 EUV 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104) 이전의 스테이지는, 부가적으로 반사경(104)의 미러들 내의 상이한 조명 위치들에 EUV 광을 지향시키는데 사용될 수 있는 다른 구성가능한 미러들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104)은 마스크(108)에 온-축 조명(on-axis illumination; ONI)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104)은 마스크(108)에 오프-축 조명(off-axis illumination; OAI)을 제공하도록 구성된다. EUV 리소그래피 시스템(100)에 사용되는 광학 그리고 특히 반사경(104) 및 투사 광학(110)에 대하여 사용되는 광학은, 브래그 반사기로서 알려진 다층 박막 코팅을 가진 미러들을 포함할 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들어, 이러한 다층 박막 코팅은, Mo와 Si의 교번 층들을 포함할 수도 있고, 이러한 교번 층들은 EUV 파장(예컨대, 약 13 nm)에서 높은 반사율을 제공한다.
전술한 바와 같이, 리소그래피 시스템(100)은 또한 마스크(108)를 보호하도록 구성된 마스크 스테이지(106)를 포함한다. 이러한 리소그래피 시스템(100)은, 고진공 환경 내에 수용되고, 이에 따라서 고진공 환경 내에서 동작될 수도 있으므로, 마스크 스테이지(106)는 마스크(108)를 보호하기 위한 정전척(e-척; e-chuck)을 포함할 수도 있다. EUV 리소그래피 시스템(100)의 광학에 대하여, 마스크(108)는 또한 반사적이다. 마스크(108)의 세부사항은, 도 2의 예를 참조하여 이하에 더욱 상세하게 논의된다. 도 1의 예에서 예시된 바와 같이, 광은 마스크(108)로부터 반사되고, 투사 광학(110)을 향하여 지향되고, 이 투사 광학(110)은, 마스크(108)로부터 반사된 EUV 광을 집광한다. 예를 들어, (마스크(108)로부터 반사된) 투사 광학(110)에 의해 집광된 EUV 광은, 마스크(108)에 의해 규정된 패턴의 이미지를 운반한다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 투사 광학(110)은, 리소그래피 시스템(100)의 기판 스테이지(118) 상에 보호된 반도체 기판(116)에 마스크(108)의 패턴을 촬상하기 위하여 제공된다. 특히, 여러 가지 실시형태들에 있어서, 투사 광학(110)은, 반도체 기판(116)에 퇴적된 EUV 레지스트 층을 노광시키기 위하여, 집광된 EUV 광을 포커싱하고, 그 EUV 광을 반도체 기판에 투사한다. 전술한 바와 같이, 투사 광학(110)은, 리소그래피 시스템(100)과 같은 EUV 리소그래피 시스템들에 사용되는 바와 같은 반사 광학을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 반사경(104) 및 투사 광학(110)은 집합적으로 리소그래피 시스템(100)의 광학 모듈로서 지칭된다.
전술한 바와 같이, 리소그래피 시스템(100)은 또한 패터닝되는 반도체 기판(116)을 보호하는 기판 스테이지(118)를 포함한다. 여러가지 실시형태들에서, 반도체 기판(116)은, 실리콘 웨이퍼, 게르마늄 웨이퍼, 실리콘-게르마늄 웨이퍼, III-V 웨이퍼, 또는 당해 분야에 알려진 바와 같은 기타 유형의 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼를 포함한다. 반도체 기판(116)은 EUV 광에 민감한 레지스트 층(예컨대, EUV 레지스트 층)으로 코팅될 수도 있다. EUV 레지스트들은 엄중한(stringent) 성능 표준을 가질 수도 있다. 예시를 위하여, EUV 레지스트는, 적어도 대략 22 nm 해상도, 적어도 대략 2 nm 라인-폭 거칠기(line-width roughness; LWR)를 제공하고, 적어도 대략 15 mJ/cm2의 민감도를 가지도록 설계될 수도 있다. 여기서 설명된 실시형태들에 있어서, 전술한 것들을 포함한, 리소그래피 시스템(100)의 여러 가지 서브시스템들은, 통합되고, EUV 리소그래피 프로세스들을 포함한 리소그래피 노광 프로세스들을 수행하도록 동작될 수 있다. 반드시, 리소그래피 시스템(100)은 여기에 설명된 하나 이상의 서브시스템들 또는 구성요소들과 통합될 수 있는(또는 이들과 결합될 수 있는) 다른 모듈들 또는 서브시스템들을 더 포함할 수도 있다.
리소그래피 시스템은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있고, 다른 대안을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 리소그래피 시스템(100)은, 광이 투사 푸필 평면(114)을 따른 위상 분포를 가지도록, 마스크(108)로부터 지향된 EUV 광의 광학 위상을 조정하는 푸필 위상 변조기(112)를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 푸필 위상 변조기(112)는 위상 변조를 위한 투사 광학(110)의 반사 미러들을 조정하는 메카니즘을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태들에 있어서, 투사 광학(110)의 미러들은, 푸필 위상 변조기(112)를 통하여 EUV 광을 반사시키도록 구성될 수 있고, 이에 의해 투사 광학(110)을 통한 광의 위상을 조정한다. 일부 실시형태들에 있어서, 푸필 위상 변조기(112)는 투사 푸필 평면(114) 상에 배치되는 푸필 필터를 이용한다. 예를 들어, 푸필 필터는 마스크(108)로부터 반사된 EUV 광의 특정 공간 주파수 성분을 필터링하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 푸필 필터는, 투사 광학(110)을 통하여 지향된 광의 위상 분포를 조절하는 위상 푸필 필터로서 기능할 수도 있다.
마스크(108)로 되돌아가, 도 2의 예를 참조하면, 거기에는 도 1의 EUV 마스크(108)의 단면 예가 존재한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그 EUV 마스크(108)는 백사이드 코팅 층(203)을 갖는 기판(202), 다층 구조체(204), 캡핑 층(206), 및 반사 방지 코팅(ARC) 층(210)을 갖는 흡수체(208)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기판(202)은 저 열 팽창 물질(LTEM) 기판(예를 들면, TiO2 도핑된 SiO2)을 포함하고, 백사이드 코팅 층(203)은 질화크롬(CrxNy) 층을 포함한다. 일부 예에서, 기판(202)은 약 6.3 내지 6.5 mm의 두께를 갖는다. 일부 예에서, 백사이드 코팅 층(203)은 약 70-100 nm의 두께를 갖는다. 예를 들면, 다층 구조체(204)는 기판(202)의 톱 상에, 예를 들어 이온 증착 기법을 이용하여, 증착된 몰리브덴-규소(Mo-Si) 다층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다층 구조체(204)는 약 250-350 nm의 두께를 가지며, 일부 예에서 Mo-Si 층 쌍은 각각 (Mo 층의 경우) 약 3 nm 및 (Si 층의 경우) 약 4 nm의 두께를 갖는다. 다양한 실시양태에서, 캡핑 층(206)은 루테늄(Ru) 캡핑 층을 포함하고, 일부 예에서 약 2.5 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 예에서, 그 캡핑 층(206)은 약 4 nm의 두께를 갖는 Si 캡핑 층을 포함할 수 있다. 캡핑 층(206)은 다층 구조체(204)를 보호하는데 도움을 줄 수 있으며(마스크(108)의 제작 동안), 그리고 또한 후속 흡수체 층 에칭 공정을 위한 에칭-정지 층으로서 작용을 할 수도 있다. 일부 실시양태에서, 흡수체(208)는, 예를 들면 TaxNy 층 또는 TaxByOzNu 층을 포함할 수 있고, 약 50-75 nm의 두께를 가질 수 있으며, EUV 광(예를 들면, 약 13.5 nm의 파장을 지닌 광)을 흡수하도록 구성된다. 일부 예에서, 다른 물질, 특히 예를 들면 Ar, Cr, Ta 및 W가 흡수체(208)에 사용될 수 있다. 일부 예에서, ARC 층(210)은 TaxByOzNu 층, HfxOy 층, 또는 SixOyNz 층 중 하나 이상을 포함한다. 기판(202), 백사이트 코팅 층(203), 다층 구조체(204), 캡핑 층(206), 흡수체(208), 및 ARC 층(210)의 각각에 사용될 수 있는 물질 중 일부 예가 제시되어 있지만, 해당 기술 분야에 알려진 바와 같은 다른 적합한 물질이 본 개시내용의 영역으로부터 벗어나는 일 없이 균등하게 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예시를 위하여, 마스크(108)에 대한 예시적인 제조 방법이 여기에서 설명된다. 일부 실시형태들에 있어서, 제조 프로세스는, 2개의 프로세스 스테이지 즉, (1) 마스크 블랭크 제조 프로세스와 (2) 마스크 패터닝 프로세스를 포함한다. 마스크 블랭크 제조 프로세스 동안에, 마스크 블랭크는, 적절한 기판(예컨대, 평평하고 결함이 없는 표면을 가진 LTEM 기판) 상에 적절한 층들(예컨대, Mo-Si 복수 층과 같은 반사 복수층들)을 퇴적시킴으로써 형성된다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 마스크 블랭크의 표면 거칠기는 약 50 nm 미만이다. 예를 들어, 캐핑층(예컨대, 루테늄)은 다층 코팅된 기판 위에 형성되고, 이어서 흡수층의 퇴적이 후속한다. 마스크 블랭크는 그 후 마스크(108) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위하여 패터닝된다(예컨대, 흡수층이 패터닝됨). 일부 실시형태들에 있어서, ARC 층은, 마스크 블랭크를 패터닝하기 이전에 흡수층 위에 퇴적될 수도 있다. 패터닝된 마스크(108)는 그 후 회로 및/또는 디바이스 패턴들을 반도체 웨이퍼에 전사하는데 사용될 수도 있다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 마스크(108)에 의해 규정된 패턴들은, 여러 가지 리소그래피 프로세스들을 통하여 복수의 웨이퍼들 위에 그리고 복수의 웨이퍼들 위에 걸쳐서 전사될 수 있다. 또한, 마스크들[마스크(108) 등]의 세트는 완전한 집적 회로(IC) 디바이스 및/또는 회로를 구성하는데 사용될 수도 있다.
여러 가지 실시형태들에 있어서, (전술한) 마스크(108)는, 예컨대, 2진 강도 마스크(binary intensity mask; BIM) 또는 위상-시프팅 마스크(phase-shifting mask; PSM)와 같은 상이한 구조 유형들을 포함하도록 제조될 수도 있다. 예시적인 BIM은 불투명한 흡수 영역들 및 반사 영역들을 포함하며, 여기서 BIM은 반도체 기판(116)에 투사되는 패턴(예컨대, IC 패턴)을 포함한다. 불투명한 흡수 영역들은, 입사 광(예를 들어, 입사 EUV 광)을 흡수하도록 구성된, 전술한 바와 같은 흡수체를 포함한다. 반사 영역들에 있어서, 흡수체는 제거되어 있고(예컨대, 전술한 마스크 패터닝 프로세스 동안에), 입사광은 복수의 층에 의해 반사된다. 또한, 일부 실시형태들에 있어서, 마스크(108)는, 복수의 층으로부터 반사된 광의 위상차에 의해 생성되는 간섭을 이용하는 PSM일 수도 있다. PSM의 예들은, 교번 PSM[alternating PSM; AltPSM)], 감쇄된 PSM[attenuated PSM; AttPSM)], 및 크롬리스 PSM[chromeless PSM; cPSM)]을 포함한다. 예를 들어, AltPSM은 각 패터닝된 마스크 피처 중 어느 하나의 측부 상에 배치된 위상 시프터들(대향 위상의 시프터들)을 포함할 수도 있다. 일부 예들에 있어서, AttPSM은 0보다 더 큰 투과율을 가진 흡수층(예컨대, Mo-Si는 약 6% 강도 투과율을 가짐)을 포함할 수도 있다. 일부 경우들에 있어서, cPSM는 예를 들어, cPSM가 마스크 상에 위상 시프터 재료 또는 크롬을 포함하지 않기 때문에, 100% 투과 AltPSM로서 기술될 수도 있다. PSM의 일부 예시적인 실시형태들에 있어서, 패터닝된 층(208)은 복수의 층 구조물(204)의 재료 스택과 유사한 재료 스택을 가진 반사층이다.
전술한 바와 같이, 마스크(108)는, 리소그래피 시스템(100)에 의해 회로 및/또는 디바이스 패턴들을 반도체 웨이퍼(예컨대, 반도체 기판(116))에 전사하는데 사용될 수도 있는 패터닝된 이미지를 포함한다. 패터닝된 마스크(108)로부터 반도체 기판으로의 고 충실도 패턴 전사를 달성하기 위하여, 리소그래피 프로세스는 결함이 없어야 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입자들은 캐핑층(206)의 표면 상에 의도하지 않게 퇴적될 수도 있고, 만일 제거되지 않으면 리소그래피 전사된 패턴들을 저하시킬 수도 있다. 입자들은, 에칭 프로세스 동안, 클리닝 프로세스 동안, 및/또는 EUV 마스크(108)의 취급 동안과 같이 임의의 여러 가지 방법들에 의해 도입될 수도 있다. 따라서, 마스크(108)는 펠리클 어셈블리 내에 통합되고, 상기 펠리클 어셈블리에 의해 보호된다. 마스크 및 펠리클 어셈블리는 집합적으로 마스크-펠리클 시스템으로서 지칭된다. 예를 들어, 리소그래피 시스템(100)에 의한 리소그래피 패터닝 프로세스 동안에, 마스크-펠리클 시스템은 마스크 스테이지(106)에 대하여 보호된다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 마스크 펠리클 시스템(300)의, 각각 A-A' 라인을 따른 평면도, 사시도 및 단면도가 예시된다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c를 참조하여, 마스크 펠리클 시스템(300) 및 그 사용 방법을 설명한다.
마스크 펠리클 시스템(300)은, 마스크(302), 펠리클 프레임(304) 및 접착 재료층(308 및 310)을 통하여 함께 통합되는 멤브레인(또는 펠리클 멤브레인)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 마스크(302)는 또한, 리소그래픽 프로세스에 의해 반도체 기판을 패터닝하는데 사용되는 패터닝된 표면(312)을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 마스크(302)는 전술한 바와 같이, 실질적으로 마스크(108)와 동일할 수도 있다. 본 실시형태에서, 마스크(302)는 마스크 펠리클 시스템(300) 내에 통합되며, 리소그래피 패터닝 프로세스 동안에 멤브레인(306) 및 펠리클 프레임(304)과 함께 집합적으로 마스크 스테이지(106) 상에서 보호된다.
멤브레인(306)은 마스크(302)에 근접하게 구성되며, 접착층(308)을 통하여 펠리클 프레임(304)에 부착된다. 특히, 멤브레인(306)은 접착 재료층(308)을 통하여 펠리클 프레임(304)에 부착된다. 마스크(302)는 또한 접착 재료층(310)을 통하여 펠리클 프레임(304)에 부착된다. 따라서, 마스크(302), 펠리클 프레임(304) 및 멤브레인(306)은 이와 같이 구성되며, 내부 공간(312)을 밀봉하도록 통합된다. 마스크(302)의 패터닝된 표면(314)은 내부 공간(312) 내에서 밀봉되고, 이에 따라서 리소그래피 패터닝 프로세스, 마스크 시핑(shipping), 및 마스크 핸들링 동안에 오염물로부터 보호된다.
멤브레인(306)은 리소그래피 패터닝 프로세스에 사용되는 방사선 빔에 투명한 박막으로 제조되며, 또한 열 도전성 표면을 가진다. 멤브레인(306)은 또한 도 3c에 예시된 바와 같이 마스크(302) 상의 접착 재료층(308)에 근접하게 구성된다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 멤브레인(306)은 하나의 표면(또는 양쪽 표면) 상의 열 도전성 막을 가진 투명한 재료층을 포함한다.
도 4는 일부 실시형태들에 따라 구성된, 멤브레인(306)의 단면도이다. 멤브레인(306)은, 다결정 실리콘 (poly-Si), 비정질 실리콘 (α-Si), 도핑된 실리콘(인 도핑된 실리콘 - SiP 등) 또는 실리콘계 혼합물과 같은 실리콘을 포함한 하나 이상의 재료로 이루어진 투명층(402)을 포함한다. 대안적으로, 투명층(402)은, 폴리머, 그래핌(grapheme) 또는 기타 적절한 재료를 포함한다. 투명층(402)은 멤브레인의 투명도를 저하시키지 않고 충분한 기계적 강도를 구비한 두께를 가진다. 일부 예들에 있어서, 투명층(402)은 30nm 내지 50nm 범위의 두께를 가진다.
일부 실시형태들에 있어서, 멤브레인(306)은, 투명층(402)의 외부 표면 상에 형성된 제1 캐핑층(404), 또는 부가적으로 투명층(402)의 내부 표면 상에 형성된 제2 캐핑층(406)을 더 포함한다. 캐핑층(404 또는 406)은, 화학물질들 및/또는 입자들 등에 의한 공격으로부터 투명층(402)을 보호하도록 설계된다. 예컨대, 투명층(402)이 실리콘 층일 때, 이는 환경적 화학 물질들 또는 입자들에 민감하게 된다. 일부 실시형태들에 있어서, 캐핑층은 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 카바이드(SiC), 또는 실리콘 카본 질화물(silicon carbon nitride; SiCN), 실리콘 산질화물(silicon oxynitride; SiON)와 같은 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 캐핑층은 붕소 질화물(BN) 또는 붕소 탄화물(BC)을 포함한다. 캐핑층은 멤브레인(306)의 투명도를 저하시키지 않으면서 얇다. 일부 예에 있어서, 캐핑층의 두께(또한 이것이 존재한다면, 404 및 406)는 3 nm 내지 10 nm의 범위를 가지며, 10% 이하의 편차에 대하여 5 nm가 되는 것이 바람직하다. 캐핑층은 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD)과 같은 적절한 증착 기술 또는 기타 적절한 기술에 의해 형성될 수도 있다.
멤브레인(306)은, 리소그래피 패터닝 프로세스 동안에 생성된 열과 같은 열을 소멸시키도록 멤브레인(306)의 한쪽 표면 또는 양쪽 표면에 형성된 열 도전성 막(408)과 같은 열 도전성 표면을 가지며, 이에 의해 휨(warpage), 기타 변형 또는 기타 열 관련된 열화를 제거 또는 감소시킨다. 일부 실시형태들에 있어서, 열 도전성 막(408)은 루테늄(Ru), 또는 흑연, 그래핌(grapheme), 다이아몬드와 같은 탄소계 재료, 또는 탄소 나노튜브를 포함한다. 열 도전성 막은, 3 nm 내지 10 nm의 범위의 두께를 가지며, 10% 이하의 편차에 대하여 5 nm가 되는 것이 바람직하다. 열 도전성 층은, 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), CVD, ALD 등의 적절한 퇴적 기술 또는 기타 적절한 기술에 의해 형성될 수도 있다.
대안적으로, 캐핑층 및 열 도전성 막은, 집합적으로 양쪽 기능 즉, 열 도전 기능 및 보호 기능을 제공하기 위하여 하나의 재료의 열 도전성 캐핑층에 결합될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 열 도전성 캐핑층은 구리, 니켈, 철, 이들의 조합의 합금, 또는 기타 적절한 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 이러한 열 도전성 캐핑층은 PVD, ALD, 도금, 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수도 있다.
마스크 펠리클 시스템(300)은 또한 멤브레인(306)이 펠리클 프레임(304)에 부착되어 고정될 수 있도록 구성된 펠리클 프레임(304)을 포함할 수 있다. 펠리클 프레임(304)은 다양한 치수, 형상 및 구성으로 설계될 수 있다. 이러한 대체예 및 다른 대체예 중에서도 특히, 펠리클 프레임(304)은 하나의 단일 부품 또는 다중 부품을 가질 수 있다. 펠리클 프레임(304)은 기계적 강도를 지니고, 펠리클 프레임(304)을 가로 질러 멤브레인(306)을 적절히 고정하도록 일정 형상, 치수 및 구성으로 설계된 임의의 재료를 포함한다. 일부 실시양태에서, 펠리클 프레임(304)은 다공성 재료에 의해 전체적으로 형성될 수 있다.
펠리클 프레임(304)은 펠리클-마스크 시스템(300)이 리소그래피 페터닝 공정 동안 마스크 스테이지(106) 상에 고정될 때 진공 환경에 있기 때문에 환기 및 압력 균형을 위해 설계된 다공성 재료를 포함한다. 도 3c에 예시되어 있는 바와 같이, 펠리클 프레임(304)의 다공성 재료는 통기를 위해 펠리클 프레임(304)의 내부 표면(316)에서 외부 표면(318)으로 연장되어 있는 연결된 소공 채널을 갖는다. 특히, 펠리클 프레임(304)은 펠리클 프레임 형성 공정 동안 그 다공성 재료의 소공 크기를 조정 가능하게 하는 메카니즘을 구비한 펠리클 프레임 형성 공정에 의해 형성된다.
도 5는 일부 실시양태에 따라 구성된, 마스크 펠리클 시스템(300)의 부분 단면도이다. 펠리클 프레임(304)에서, 연결된 소공 채널(502)은 경로(504)가 내부 표면(3016)에서 외부 표면(318)으로 연장되게 무작위로 구성된다. 다양한 예에서, 그 무작위 구성은 다음 사항들: 연결된 소공 채널의 소공 크기가 내부 표면(316)에서 외부 표면(318)까지 무작위로 변한다는 점, 연결된 소공 채널이 무작위 경로를 따라 지나간다는 점, 및 연결된 소공 채널이 무작위로 배열된다는 점 중 하나 또는 임의의 조합을 의미한다.
다공성 구조 이외에도, 다공성 재료는 다른 특징, 예컨대 열 전도성, 고 기계 강도 및/또는 경량을 갖도록 선택된다. 펠리클 프레임(304)의 다공성 재료는 금속, 합금 또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 펠리클 프레임(304)의 다공성 재료는 Al, SiO2, Al-Mg, Al-Ti, Al-Ni, Al-Fe, AlN, Al2O3, ZrO2, BN, BC 또는 이들의 조합을 포함한다.
펠리클 프레임 형성 공정은 다공성 재료를 형성시키는 단계 및 그 다공성 재료를 형상화하여 펠리클 프레임(304)을 형성시키는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 다공성 재료의 형상화 단계는 사출 성형, 압축 성형, 선반, 밀링 기기, 레이저 다이싱 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에서, 펠리클 프레임을 형성시키기 위해서 다공성 재료의 형성 단계와 다공성 재료의 형상화 단계는 동시적으로 수행되도록 조합될 수 있거나, 순차적으로 대신에 중복적으로 수행되도록 조합될 수 있다. 예를 들면, 압축 성형 방법에서, 다공성 재료를 형성하는 소결 단계와 성형 단계는 동시적으로 수행될 수 있다. 다공성 재료의 형성 단계는 하나 이상의 적합한 메카니즘에 의해 달성될 수 있으며, 일부 실시양태에 따라 하기 추가 기술되어 있다.
일부 실시양태에서, 펠리클 프레임(304)의 다공성 재료는 고체 소결에 의해 형성된다. 이 형성 공정은 고체 분말(고체 입자)를 혼합하는 단계, 및 그 고체 분말을 상승된 온도에서 소결하여 다공성 재료를 형성시키는 단계를 포함한다. 고체 입자는 금속, 합금 또는 상이한 물질들의 혼합물, 예컨대 상기 열거된 것들으로 이루어진다. 예를 들면, 고체 입자는 Al, SiO2, AlN, Al2O3, ZrO2, BN 또는 BC를 포함한다. 고체 입자는 제1 물질의 제1 부분집합과 제1 물질과는 상이한 제2 물질의 제2 부분집합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 고체 입자는 2가지 유형의 물질, 예컨대 Al-Mg, Al-Ti, Al-Ni 또는 Al-Fe을 포함한다. 소결 온도는 고체 입자의 금속 또는 합금에 따라 500℃ 내지 1000℃의 범위이다. 소결 지속시간은 수 초 내지 수 시간의 범위일 수 있다. 그 형성 공정은 고체 분말을 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 고체 입자는 구 형상, 정육면체 형상 또는 불규칙 형상, 예컨대 올리브 형상, 타원 형상, 알 형상 또는 실린더 형상을 가질 수 있다. 고체 입자의 크기는 일부 실시양태에서 50 nm 내지 100 nm의 범위이다. 고체 입자는 실질적인 균일한 크기를 가질 수 있거나, 대안으로 넓은 범위로 분포된 크기를 가질 수 있다. 다공도는 다양한 인자, 예컨대 크기 분포, 입자 형성 및 배향에 따라 10% 내지 40%의 범위이다. 그 다공도는 다공성 재료의 전체 부피에 걸친 소공 부피로서 정의된다. 하나의 예에서, 고체 입자는 2가지 크기가 함께 혼합된 입자(이정 혼합: bimodal mixing)를 포함한다. 또다른 예에서, 고체 입자가 구 형상 및 실질적인 동일 크기를 갖는 경우, 다공도는 펠리클 프레임(304)의 내부 표면(316)에서 외부 표면(318)으로 연장된 채널을 통해 형성하도록 20% 내지 40%의 범위일 수 있다.
일부 실시양태에서, 펠리클 프레임(304)은, 다양한 스테이지에서의 개략도로 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 예시되어 있는 바와 같이, 액체 소결에 의해 형성된다. 이 액체 소결에서는, 도 6a에 도시된 바와 같이 2가지 유형의 고체 입자(분말)(602 및 604)가 함께 혼합된다. 그 2가지 유형의 분말은 보통 2가지 유형의 금속 또는 금속 합금이다. 2가지 유형의 분말은 상기 열거된 물질들을 적당한 쌍으로 포함할 수 있거나, 또는 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2가지 유형의 분말은 Al-Mg, Al-Ti, Al-Ni, Al-Fe 또는 Al-Si를 포함한다. 그 혼합된 분말에서는, 도 6b에 예시되어 있는 바와 같이, 2가지 유형의 입자가 서로 접촉되어 원자 확산(606)이 일어난다. 원자 확산에 의해, 공융 조성물이 2가지 유형의 입자들 사이의 계면에서 형성된다. 이어서, 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 공융 조성물이 용융되어 다공성 재료를 형성하도록, 그 혼합된 분말에 어닐링 공정(소결)이 적용된다. 그 소결 온도는 공융 조성물의 융점인 공융 온도와 동일하거나 그 공융 온도보다 더 높다. 공융 온도는 보통 각 유형의 입자(602 또는 604)의 융점보다 더 낮다. 일부 실시양태에서, 소결 온도는 공융 온도와 동일하거나 그 공융 온도보다 더 높지만, (제1 입자(602)의 또는 제2 입자(604)의) 융점 둘 다보다 더 낮다. 일부 실시양태에서, 소결 온도는 고체 입자의 금속 또는 합금에 따라 200℃ 내지 1000℃의 범위이다. 소결 지속시간은 수 초 내지 수 시간의 범위일 수 있다. 그 형성 공정은 고체 분말을 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 고체 입자는 구 형상, 정육면체 형상 또는 불규칙 형상, 예컨대 올리브 형상, 타원 형상, 알 형상 또는 실린더 형상을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 고체 입자의 크기는 50 nm 내지 100 nm의 범위이다. 고체 입자는 실질적인 균일한 크기를 가질 수 있거나, 또는 대안으로 넓은 범위로 분포된 크기를 가질 수 있다. 제1 입자(602)의 필러 비율은 다양한 인자, 예컨대 크기 분포, 입자 형상 및 배향에 따라 40% 내지 80%의 범위이다. 여기서, 필러 비율은 다공성 재료의 전체 부피에 걸친 제1 입자(602)의 부피로서 정의된다.
일부 실시양태에서, 펠리클 프레임(304)은 증발 소결에 의해 형성된다. 이 방법에서는, 분말(상기 열거된 바와 같은 고체 입자, 예컨대 금속, 금속 합금 또는 세라믹 물질)이 휘발성 물질(예컨대, 왁스)과 함께 혼합된다. 이어서, 그 혼합물에, 고체 입자가 함께 결합되고 휘발성 물질이 증발되고, 결과로 그 소결된 물질 중에 소공이 형성되도록 하는 상승된 온도로, 어닐링(소결) 공정이 적용된다. 필러 비율은 다양한 인자, 예컨대 크기 분포, 입자 형상 및 배향에 따라 0.1% 내지 74%의 범위이다. 본 경우, 필러 비율은 혼합물의 전체 부피에 걸친 휘발성 물질의 상대 부피로서 정의된다. 연결된 소공 채널을 지닌 다공성 재료를 형성시키기 위해서, 필러 비율은 고체 입자의 형상 및 크기 분포에 따라 적당한 범위로 조정된다. 또다른 예에서, 고체 입자가 구상 형상 및 실질적인 동일 크기를 갖는 경우, 그 필러 비율은 20% 내지 30%의 범위일 수 있다.
여러 실시형태에서, 기공 채널(502)은 내부 공간(312)의 압력과 마스크 펠리클 시스템(300)을 둘러싸는 공간의 압력을 동등하게 하도록 구성되어 있다. 추가적으로, 기공 채널(502)은 입자가 내부 공간(312)에 들어가는 것을 방지하도록 구성되어 있다. 따라서, 기공의 크기 및 형상, 기공 채널의 구조, 밀도, 기공간 간격, 방위, 및/또는 균일도 등을 비롯한 기공 채널(502)의 특성들은, 적용 요건에 따라 구성될 수 있다. 다공성 펠리클 프레임(304)을 형성하는 방법은, 예를 들어 고체 입자의 형상, 크기 및 크기 분포, 필러 비율 또는 기공률, 얼라인먼트 또는 방위 등을 비롯한 하나 이상의 파라미터를 조정하는 것 등에 의한, 기공 크기의 조정 메커니즘을 제공한다. 기공 채널의 조정 가능한 메커니즘은, 환기 및 입자 방지의 측면에서 보다 나은 구성을 위해 보다 많은 자유도를 갖고서 펠리클 프레임을 제조할 수 있게 한다.
다시 도 3c를 참조해 보면, 멤브레인(306)과 마스크(302)는 접착층(308, 310)을 통해 펠리클 프레임(304)과 일체화된다. 접착층은, 접착 계면의 역할을 하며, 더 나아가 리소그래피 패터닝 동안에 발생된 열이 적절히 소멸될 수 있고 열과 관련된 응력 및 휨이 제거 또는 감소되도록 열전도를 제공하는, 열전도성 접착 물질을 포함한다. 특히, 멤브레인(306), 펠리클 프레임(304) 및 접착층으로부터의 열전도에 의해, 마스크 펠리클 시스템(300)은 열이 환경에 적절히 이르게 될 수 있도록 연속적인 열전도를 갖게 된다. 일부 실시형태에서, 열전도성 접착 물질은 또한 다른 특징, 예컨대 기계적 강도, 무결함 및 탈가스, EUV 호환성(EUV 방사선에도 뚜렷한 열화는 없음), 높은 가동 온도에 대한 지속 가능성, 용이한 탈착 프로세스를 위한 수용성(마스크는 세정을 위해 펠리클 프레임으로부터 쉽게 탈착될 수 있음) 등을 갖도록 구성된다.
도 7은 일부 실시형태들에 따라 구성된 열전도성 접착층(700)의 개략도이다. 열전도성 접착층(700)은 제1 피처(702)와 제2 피처(704)를 접합하고; 또한 제1 피처(702)로부터 제2 피처(704)로의 열전도를 제공한다. 일부 실시형태들에서, 열전도성 접착층(700)은 앞서 설명한 열전도성 접착층(308 또는 310)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다. 실시형태들의 발전을 위해, 제1 피처(702)와 제2 피처(704)는 도 3c에 예시된 바와 같이 각각 펠리클 프레임(304)과 멤브레인(306)이거나, 또는 마스크(302)와 펠리클 프레임(304)이다. 열전도성 접착층(700)은 접착 요소(706)와 이 접착 요소에 분산되어 있는 열전도성 요소(708)를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 열전도성 요소(708)는 접착 요소(706)에 혼합되거나 또는 접착 요소와 화학적으로 결합된다.
일부 실시형태들에서, 접착 요소(706)는 적절한 접착 물질, 예컨대 열가소성 엘라스토머 또는 열 혹은 건조에 의해 경화되는 다른 고분자 접착 물질 등이다. 여러 예에서, 접착 요소는 스티렌 에틸렌/부틸렌 스티렌 고무(SEBS), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPE), 폴리에테르 우레탄(TPU), 열가소성 올레핀 엘라스토머(TPO), 또는 열가소성 가황물(TPV) 등을 포함한다.
여러 실시형태에서 열전도성 요소(708)는 금속, 세라믹, 합금, 금속과 세라믹의 화합물, 또는 폴리머를 포함한다. 예를 들어, 열전도성 요소는 Al, Ag, AlO, AlN, BN, 카본(그라핀, 나노튜브 또는 그래파이트 시트) Be, B4C, SiC, 또는 이들의 혼합물, 알루미늄, 구리, 열전도성 폴리머 또는 이들의 조합을 포함한다. 열전도성 요소는 접착 요소에 분산된 복수의 입자를 포함할 수 있다. 열전도성 입자는 규칙적인 형상 또는 불규칙적인 형상, 예컨대 구 형상 혹은 입방체 형상, 올리브 형상, 타원 형상, 달걀 형상, 원통, 또는 이들의 조합 등을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서 열전도성 입자의 크기는 50 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위이다. 열전도성 입자는 실질적으로 균일한 크기를 가질 수 있고, 또는 별법으로서 넓은 범위에 분포되어 있는 크기를 가질 수 있다. 접착 요소(706)와 열전도성 요소(708)의 혼합물에서는, 열전도성 입자들이 접속되어 제1 피처(702)에서부터 제2 피처(704)에 이르는 열전도성 경로를 형성하도록, 필러 비율이 적절한 범위에 있다. 이러한 경우에, 필러 비율은 혼합물의 총량에 대한 열전도성 요소의 상대량으로서 정해진다. 일부 실시형태에서, 필러 비율은 여러 인자, 예컨대 크기 분포, 입자 형상 및 방위 등에 따라, 0.1% 내지 74%의 범위이다. 예를 들어, 열전도성 입자들은 가늘고 긴 형상을 갖고, 실질적으로 방향 Y를 따라 정렬되어 있으며, 필러 비율이 74%에 훨씬 못 미칠 때에도, 여전히 열전도성 경로를 형성할 수 있다. 이를 이하에 더 설명한다.
도 8에서, 구성과 열 도전율 사이의 관계에 관한 다양한 구성(형성, 사이즈, 배향, 및 배열)이 개략적으로 도시되어 있다. 수평축은 필러 비(filler ratio)[필러 로딩(filler loading)]을 백분율(%)로 나타내고, 수직축은 열 도전율을 w/mk로 나타낸다. 열 도전성 접착 층(700A)에서, 열 도전성 입자는 실린더이고, 방향 Y를 따라 배향된다. 필러 비가 훨씬 작아도 열 도전율은 매우 높다. 열 도전성 접착 층(700B)에서, 열 도전성 입자는 장방형상(elongated shape) 및 더 작은 사이즈를 갖는다. 필러 비가 비교적 작은 경우, 열 도전율은 비교적 높다. 열 도전성 접착 층(700C)에서, 열 도전성 입자는 장방형상(elongated shape) 및 더 큰 사이즈를 갖는다. 필러 비가 비교적 높지만 74%보다 여전히 작은 경우에도 열 도전율은 비교적 작다. 열 도전성 접착 층(700D)에서, 열 도전성 입자는 실린더이고, X를 따라 배향된다. 필러 비가 매우 높은(74% 이상) 경우에도 열 도전율은 실질적으로 낮다(제로 또는 제로에 가까움). 상기 실시예는, 열 도전성 접착 층을 더 잘 설계하기 위해 열 도전율에 영향을 주기 위한 적절한 파라미터를 이해하기 위해 예시된다. 이들 파라미터는 형상, 사이즈, 사이즈 분포, 배열(임의의 배열 또는 정렬 등), 및 필러 비를 포함한다. 따라서, 접착 효과를 유지하면서 충분한 열 전도 및 기계적 강도를 위해 열 도전성 접착 층을 설계하는데 열 도전성 입자가 적절하게 고려된다. 예컨대, 열 도전성과 접착 효과의 관점에서 열 도전성 접착 층(700A)이 열 도전성 접착 층(700D)보다 더 좋다.
일 실시예에서, 고체 입자는 2개의 사이즈가 함께 혼합된[바이모달 믹싱(bimodal mixing)] 입자를 포함한다. 다른 실시예에서, 펠리클 프레임(pellicle frame)(304)의 내부 표면(316)으로부터 외부 표면(318)으로 연장되는 채널을 통해 형성하기 위해, 구 형상과 실질적 동일 사이즈, 필러 비를 갖는 고체 입자는 74% 정도로 높아질 수 있다.
다른 실시예에서, 열 도전성 입자는 장방 형상을 갖고 대응하는 본딩 프로세스 동안 외부 계(field)(예컨대, 전계 또는 자계)와 같은 힘에 의해 Y 방향으로 배향된다. 도 7에 예시된 것과 유사한 이렇게 형성된 접착 층은 열 도전성 접착 층(700A)과 유사한 구조를 갖고, 더 높은 열 도전성을 제공한다.
일부 실시형태에 따른 접착 물질(900)이 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 열 도전성 접착 층(700)은 접착 물질(900)을 포함한다. 접착 물질(900)은 화학적으로 본딩된 제1 블록(902)과 제2 블록(904)을 갖는 블록 공중합체(block copolymer)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제1 블록(902)은 작은 기계적 강도와 함께 유연한 화학적 구조를 갖는 소프트 세그먼트(soft segment)이고, 제2 블록(904)은 더 높은 기계적 강도와 함께 단단한 구조를 갖는 하드 세그먼트(hard segment)이다. 하드 세그먼트 사이에 추가적인 수소 결합이 존재할 수 있다. 종합적으로, 이러한 접착 물질은, 유리 전이 온도(Tg) 아래의 온도에서 높은 기계적 강도를 갖고, 고체로부터 탄성중합체로의 상 전이(phase trasformation)로 인한 탁월한 갭 필링 특성을 갖고, 플라스틱 및 상호결합된 물질의 장점을 갖는다[높은 신장(extension)과 기계적 강도 등]. 특히, 이것은, 접착 및 기계적 강도 양자를 향상시키는 유연성 및 강직도의 이중성(duality)으로 인한 더 좋은 나노 사이즈 갭 필링을 갖는다. 또한, 제2 블록(904)이 열 도전성으로 설계되면, 이러한 접착 물질은 다른 열 도전성 입자를 추가하지 않고 열 도전성 접착 층으로서 기능할 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 일부 실시형태에서 본 개시의 양상에 따라 구성되는 마스크 펠리클 시스템(300)을 제조하는 방법(1000)의 플로우차트가 도시되어 있다. 상기 방법(1000)은 다공성 펠리클 프레임(304)을 제조하는 동작(1002)을 포함한다. 펠리클 프레임(304)의 형성은 고체 소결, 액체 소결, 증기 소결 또는 다양한 실시예에서 상기한 바와 같은 다른 적합한 기술을 포함할 수 있다.
상기 방법(1000)은 열 도전성 표면을 갖는 펠리클 멤브레인(pellicle membrane)(306)을 제조하는 동작(1004)을 포함한다. 멤브레인(306)의 형성은 투명 필름 상에 캐핑 층(capping layer)을 성막하는 단계 및 캐핑 층 상에 열 도전성 층을 더 성막하는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로서, 상기 형성은 투명 필름 상에 열 도전 및 보호 양자로서 기능하는 하나의 층을 성막하는 단계를 포함한다.
상기 방법(1000)은 열 도전성 접착 물질을 형성하는 동작(1006)을 포함한다. 열 도전성 접착 물질의 형성은 접착 컴포넌트와 열 도전성 컴포넌트를 혼합하는(mixing) 단계를 포함한다. 상기 형성은 향상된 열 도전율을 위해 외부 계(전계 또는 자계 등)에 의해 장방형의 열 도전성 입자를 배향하는(orienting) 등의 다른 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법(1000)은 열 도전성 접착 물질을 사용하여 펠리클 프레임에 펠리클 멤브레인을 본딩하는 동작(1008)을 포함한다. 본딩 프로세스는 압력을 인가하는 단계, 큐어링(curing) 단계, (배향을 위해) 외부 계를 적용하는(applying) 단계, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 향상된 열 도전율을 위한 본딩 프로세스 중에 열 도전성 접착 물질의 장방형 열 도전성 입자에 외부 계가 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 방법(1000)은 열 도전성 접착 물질을 사용하여 펠리클 프레임에 마스크를 장착하는 동작(1010)을 포함한다. 장착 프로세스는 상기 동작(1008)과 유사할 수 있다. 예컨대, 장착 프로세스는 압력을 인가하는 단계, 큐어링 단계, (배향을 위해) 외부 계를 적용하는 단계, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 대안으로서, 이 동작은 반도체 제조 프로세스에서 구현될 수 있다. 이렇게 형성된 마스크 펠리클 시스템은 리소그래피 패터닝 프로세스에서 사용된다.
이제 도 11을 참조하면, 일부 실시형태에서 본 개시의 양상에 따라 구성되는 집적 회로 제조에서의 리소그래피 프로세스를 수행하기 위해 사용되는 방법(1100)의 플로우차트가 도시되어 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방법(1100)은 열 도전성 접착 물질을 사용하여 펠리클 장치(그 위에 멤브레인이 부착된 펠리클 프레임)에 마스크를 장착하고 이에 따라 마스크 펠리클 시스템(300)이 얻어지는 동작(1102)에서 시작할 수 있다. 장착 프로세스는 상기 동작(1008)과 유사할 수 있다. 예컨대, 장착 프로세스는 압력을 인가하는 단계, 큐어링 단계, (배향을 위해) 외부 계를 적용하는 단계, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 방법(1100)은 리소그래피 시스템(100)에 마스크 펠리클 시스템(300)을 로딩하는 동작(1104)을 포함한다. 상기 방법(1100)에서의 동작(1004)은 마스크 스테이지(106) 상에 마스크 펠리클 시스템이 고정된 후에 정렬(alignment)과 같은 다른 단계를 더 포함할 수 있다.
이어서, 상기 방법(1100)은 리소그래피 시스템(100)의 기판 스테이지(118)에 반도체 웨이퍼가 로딩되는 동작(1106)으로 진행된다. 일부 실시예에서, 반도체 웨이퍼는 포토레지스트 층으로 코팅된 실리콘 웨이퍼가 될 수 있다. 포토레지스트 층은 방사선원(102)으로부터의 방사 빔에 민감하고, 포토레지스트 층에 마스크 상에 규정된 패턴이 전사되도록, 리소그래피 노출 프로세스에 의해 패터닝된다. 이어서, 상기 방법(1100)은 마스크로부터 반도체 웨이퍼로 패턴을 전사하기 위해 리소그래피 노출 프로세스가 수행되는 동작(1108)으로 진행된다.
상기 방법(1100) 이전, 도중, 및 이후에 추가 동작들이 제공될 수 있고, 설명한 단계들 중 일부는 상기 방법(1100)의 추가 실시형태에서 교체, 제거 또는 주위로 이동될 수 있다. 일실시예에서, 리소그래피 프로세스는 소프트 베이킹, 마스크 얼라이닝, 노출, 노출후 베이킹, 포토레지스트 현상, 및 하드 베이킹을 포함한다.
상기의 설명은, 당업자가 본 개시의 양태들을 더 잘 이해할 수 있도록 수 개의 실시형태들의 특징들을 약술한다. 당업자라면, 여기서 소개된 실시형태들과 동일한 목적을 달성하고 및/또는 동일한 이점을 달성하기 위하여 기타의 프로세스들 및 구조물들을 설계 또는 변경하기 위한 기초로서 본 개시를 용이하게 이용할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 당업자라면, 이러한 등가의 구성들이 본 개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않으며, 당업자가 본 개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 본원에서 다양한 변경, 대체, 및 변형을 행할 수 있다는 것을 또한 인식해야 한다.

Claims (10)

  1. 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치에 있어서,
    열 도전성 표면을 가진 펠리클 멤브레인과,
    다공성 펠리클 프레임으로서, 상기 다공성 펠리클 프레임은, 상기 다공성 펠리클 프레임의 외부 표면으로부터 다공성 펠리클 프레임의 내부 표면까지 연속적으로 연장되는 복수의 구멍 채널들을 포함하는 것인 상기 다공성 펠리클 프레임과,
    상기 다공성 펠리클 프레임에 대하여 상기 펠리클 멤브레인을 보호하는 열 도전성 접착층을 포함하는 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구멍 채널들은 랜덤하게 구성되며,
    상기 복수의 구멍 채널들의 각각은, 다공성 펠리클 프레임의 외부 표면 상의 제1 개구로부터 상기 다공성 펠리클 프레임의 내부 표면 상의 제2 개구까지 연장되며,
    상기 복수의 구멍 채널들의 각각은, 상기 외부 표면으로부터 상기 내부 표면까지의 랜덤하게 변화하는 직경을 가지는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 펠리클 프레임은, 금속, 합금 및 세라믹 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 다공성 재료를 포함하는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 펠리클 프레임은, 액체 소결, 고체 소결, 증발 소결, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 기술에 의해 제조되는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    패터닝된 표면을 포함하는 마스크와,
    상기 마스크를 상기 다공성 펠리클 프레임에 대하여 보호하는 다른 열 도전성 접착층을 더 포함하며,
    상기 펠리클 프레임은, 상기 마스크 상에 탑재되며, 상기 멤브레인은 상기 패터닝된 표면으로부터 원격(standoff) 거리로 떨어져 현수되며, 상기 멤브레인의 하부 표면, 상기 마스크의 상부 표면, 상기 펠리클 프레임의 내부 표면에 의해 내부 공간이 규정되는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 장치는 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 리소그래피 시스템에서 사용되며, 리소그래피 노광 프로세스 동안에 진공 환경 내에 유지되는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 펠리클 멤브레인은, pSi, a-Si, SiCN, 및 SiP 그래핀(graphene)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료의 저투과율 재료층과,
    상기 저투과율 재료층 상에 배치된 열 도전성 재료층을 포함하며,
    상기 열 도전성 재료층은, Ru, Ir, 탄소계 재료, Cu, Ni, Fe, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 도전성 접착층은, 접착성 폴리머 내에 배치된 열 도전성 필러를 포함하는 것인 반도체 리소그래피 프로세스를 위한 장치.
  9. 리소그래피 프로세스를 위한 펠리클 어셈블리를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    조정가능한 구멍 크기를 가진 다공성 펠리클 프레임을 제조하는 단계와,
    열 도전성 표면을 가진 펠리클 멤브레인을 형성하는 단계와,
    상기 펠리클 멤브레인이 열 도전성 접착 재료를 이용하여 상기 펠리클 프레임에 의해 현수(suspend)되도록, 상기 펠리클 멤브레인을 상기 펠리클 프레임에 부착하는 단계를 포함하는 리소그래피 프로세스를 위한 펠리클 어셈블리를 제조하기 위한 방법.
  10. 리소그래피 프로세스를 위한 방법에 있어서,
    펠리클 장치를 제공하는 단계로서, 상기 펠리클 장치는, 열 도전성 표면을 가진 멤브레인 및 열 도전성 접착 재료에 의해 펠리클 프레임 전반에 걸쳐 상기 멤브레인을 보호하는 다공성 펠리클 프레임을 포함하는 것인 상기 펠리클 장치를 제공하는 단계와,
    마스크 위에 상기 펠리클 장치를 탑재하는 단계로서, 상기 마스크는 패터닝된 표면을 포함하는 것인 상기 펠리클 장치를 탑재하는 단계와,
    상부에 상기 펠리클 장치가 탑재된 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하고, 상기 리소그래피 시스템의 기판 스테이지 위에 반도체 웨이퍼를 로딩하는 단계와,
    상기 마스크로부터 상기 반도체 웨이퍼까지 패터닝된 표면의 패턴을 전사하도록 리소그래피 노광 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 리소그래피 프로세스를 위한 방법.
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