KR20200084206A - 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은 지지층 패턴 및 상기 지지층 패턴 상에 구비된 펠리클막을 포함하며, 상기 펠리클막은 중심층, 캡핑층 또는 보조층으로 이루어진 펠리클층을 포함한다.
본 발명은 펠리클막은 중심층, 캡핑층, 보조층으로 이루어지면서 80% 이상의 투과율을 갖는 것을 전제로 하여 각 층의 두께는 다양하게 할 수 있어, 극자외선용 노광광에 대해 높은 투과율을 유지하면서 기계적 강도와 열적 특성이 우수한 극자외선 극자외선 리소그래피용 펠리클을 제공한다.
본 발명은 펠리클막은 중심층, 캡핑층, 보조층으로 이루어지면서 80% 이상의 투과율을 갖는 것을 전제로 하여 각 층의 두께는 다양하게 할 수 있어, 극자외선용 노광광에 대해 높은 투과율을 유지하면서 기계적 강도와 열적 특성이 우수한 극자외선 극자외선 리소그래피용 펠리클을 제공한다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극자외선용 노광광에 대해 높은 투과율을 갖고, 열적 특성 및 기계적 강도를 개선할 수 있는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photo-lithography)라고 불리는 노광(Exposure) 기술의 발달은 반도체 집적 회로의 고집적화(High Integration)를 가능하게 하였다.
현재 상용화된 노광 공정은 193㎚의 ArF 파장대를 이용하는 노광 장비로 전사 공정을 진행하여 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하고 있으나, 32㎚ 이하의 미세 패턴 형성에 한계를 보이고 있어 액침노광(Immersion Lithography), 이중노광(Double Patterning), 위상전이(Phase Shift), 광학위상보정(Optical Phase Correction) 등 다양한 방법들이 개발되고 있다. 그러나, ArF 파장을 이용하는 노광 기술로는 더욱 미세화된 32㎚ 이하의 회로 선폭을 구현하기 어려우며, 193㎚의 파장에 비하여 매우 단파장인 13.5㎚ 파장을 주 노광 파장으로 사용하는 극자외선(Extreme Ultra Violet, 이하 EUV 라고 함)광을 사용하는 EUV 포토리소그래피 기술이 차세대 공정으로 주목을 받고 있다.
한편, 포토리소그래피 공정은 패터닝을 위한 원판으로서 포토마스크 (Photomask)를 사용하고, 포토마스크 상의 패턴이 웨이퍼(Wafer)에 전사된다. 이때 포토마스크에 파티클(Particle), 이물질 등의 불순물이 부착되어 있으면 불순물로 인해 노광광이 흡수되거나 반사되어 전사된 패턴이 손상됨에 따라 반도체 장치의 성능이나 수율의 저하를 초래한다.
이에 따라, 포토마스크의 표면에 불순물이 부착하는 것을 방지하기 위하여 포토마스크에 펠리클(Pellicle)을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 상기 펠리클은 포토마스크의 표면 상부에 배치되며, 펠리클 상에 불순물이 부착되더라도 포토리소그래피 공정 시, 초점은 포토마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지 또는 이물질은 초점이 맞지 않아 패턴에 전사가 되지 않게 된다. 최근에는, 회로 선폭의 미세화에 따라 패턴 손상에 영향을 미칠 수 있는 불순물의 크기 또한 줄어들어 포토마스크 보호를 위한 펠리클의 역할이 더욱 중요해지고 있다.
펠리클은 극자외선용 노광광의 원활하고 우수한 투과를 위해 기본적으로 100㎚ 이하 두께의 극박막 형태를 갖는 펠리클층을 포함하여 구성된다. 펠리클층은 진공 환경과 스테이지의 이동 가속도에 대한 기계적 신뢰성 및 장기간의 노광 공정에도 견딜 수 있는 열적 신뢰성을 만족해야 하고, 이러한 요소들을 고려하여 구성 물질 및 구조가 결정된다.
본 발명은 극자외선용 노광 광에 대해 높은 투과율과, 열적 특성 및 기계적 강도가 우수한 극자외선 포토마스크용 펠리클 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은 지지층 패턴 및 상기 지지층 패턴 상에 구비된 펠리클막을 포함하며, 상기 펠리클막은 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태인 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘 화합물로 이루어진다.
상기 중심층의 상면, 하면 또는 양면에 구비된 캡핑층을 포함한다.
상기 캡핑층 상에 구비된 보조층을 포함한다.
상기 중심층은 실리콘 질화물(SiN) 또는 실리콘 탄화물(SiC) 중 하나로 이루어진다.
상기 중심층은 1㎚ ∼ 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 중심층, 캡핑층 및 보조층은 상호 상이한 물질로 이루어진다.
본 발명은 두께를 최소화하여 극자외선용 노광광에 대해 높은 투과율을 유지하면서 기계적 강도와 열적 특성이 우수한 극자외선 극자외선 리소그래피용 펠리클을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 2은 본 발명의 제 2 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도
도 3 는 본 발명의 제 1 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도.
도 2은 본 발명의 제 2 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도
도 3 는 본 발명의 제 1 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 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 가진자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)은 지지층 패턴(140a) 및 지지층 패턴(140a)에 의해 지지되는 펠리클막(150)으로 이루어지며, 펠리클막(150)은 중심층(110)만으로 이루어지거나, 또는, 중심층(110)의 상면에 구비된 캡핑층(120)을 포함하여 이루어진다. 도 1에서 캡핑층(120)은 중심층(110)의 상면에만 구비된 것으로 도시되었으나, 중심층의 상면 또는 하면 또는 양면에 모두 형성될 수 있다.
지지층 패턴(140a)은 펠리클막(200)을 지지하는 역할을 하며, 예를 들어, 실리콘(Si) 웨이퍼를 식각 공정 등으로 가공하여 형성할 수 있고, 200㎛ ∼ 800㎛의 두께를 갖는다.
펠리클막(150)을 구성하는 중심층(110)은 극자외선용 노광광에 대해 높은 투과율을 유지하면서 기계적 강도와 열적 특성이 우수한 물질로써, 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘 화합물로 이루어진다.
중심층(110)은, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 탄화물(SiC) 중 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 단층 또는 다층 형태로 이루어질 수 있다.
중심층(110)은 50㎚ 이하의 두께를 가지며, 바람직하게, 10㎚ ∼ 20㎚의 두께를 갖는다.
캡핑층(120)은 펠리클(100)의 기계적, 열적 특성을 향상시키기는 역할을 수행하며, 캡핑층(120)은 단층 또는 2층 이상의 다층막으로 형성할 수 있고, 상기 다층막은 동일 또는 다른 물질로 구성될 수 있으며, 상기 물질들을 다양하게 적용하여 형성할 수 있다.
캡핑층(120)은 1) 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘(Si) 물질, 2) 상기 1)에 B, Be, P, Mg, S, As, Zn, Se, Te 중 하나 이상이 도핑된 물질, 3) 상기 1)에 금속을 포함하는 금속 실리사이드, 4) Ru, Ti, Mo, Zr, BC 중 하나 이상을 포함하는 물질, 5) 탄소 동소체인 물질 중 CNT, 그라파이트, 그래핀 6) 상기 3), 4), 5)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 물질 중 적어도 1종 이상을 포함하여 형성할 수 있다.
또한, 캡핑층(120)은 전이금속(Transition metal, M)과 칼코젠 원소(Chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속 단일층(Transition metal Dichalcogenide, TMD monolayer)을 이용할 있으며, 상기 MX2를 구성하는 물질로는 Mo와 W를 포함하는 전이금속과 S, Se, Te을 포함하는 디칼코게니드 물질로, 대표적으로 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 등이 있다. 상기 2차원 디칼코게니드 전이금속 층은 단일층 또는 다층일 수 있으며, 2종 이상의 상기 2차원 디칼코게니드 전이금속 층이 적층된 복합층 형태일 수 있다.
캡핑층(120)은 0.5㎚ ∼ 50㎚의 두께를 갖는다.
중심층(110) 또는 중심층(110)과 캡핑층(120)으로 이루어진 펠리클막(150)은 80% 이상의 투과율을 확보하기 위하여 다양한 두께의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 2 는 본 발명의 제 2 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(200)은 지지층 패턴(140a), 지지층 패턴(140a)에 의해 지지되는 중심층(110), 캡핑층(120) 및 보조층(130)을 포함하는 펠리클막(150)으로 이루어진다. 여기서, 지지층 패턴(140a), 중심층(110), 캡핑층(120)은 상술한 도 1과 동일하다.
보조층(130)은 캡핑층(110)의 화학적 저항을 증가시키거나 열적 특성을 증가시키기 위해서 사용할 수 있으며, 캡핑층(120) 상에 형성되고, 0.5㎚ ∼ 10㎚의 두께를 갖는다.
보조층(130)은 1) 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)가 포함된 실리콘(Si) 물질, 2) 실리콘에 금속 물질과 결합 된 실리콘 실리사이드, 3) Ru, Ti, Mo, Zr, BC 중 하나 이상을 포함하는 물질, 4) 상기 2), 3), 4)의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 물질 중 적어도 1종 이상을 포함하여 형성할 수 있다.
또한, 캡핑층(120)은 전이금속(Transition metal, M)과 칼코젠 원소(Chalcogen atom, X)가 MX2 구조로 결합하여 2차원 단일층을 형성한 디칼코게니드 전이금속 단일층(Transition metal Dichalcogenide, TMD monolayer)을 이용할 있으며, 상기 MX2를 구성하는 물질로는 Mo와 W를 포함하는 전이금속과 S, Se, Te을 포함하는 디칼코게니드 물질로, 대표적으로 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 등이 있다. 상기 2차원 디칼코게니드 전이금속 층은 단일층 또는 다층일 수 있으며, 2종 이상의 상기 2차원 디칼코게니드 전이금속 층이 적층된 복합층 형태일 수 있다.
중심층(110), 캡핑층(120), 보조층(130)은 서로 상이한 물질로 형성해야 하며, 중심층(110), 캡핑층(120), 보조층(130)은 80% 이상의 투과율을 확보하기 위하여 다양한 두께의 조합으로 이루어 질 수 있다.
도 3 은 본 발명의 제1 구조에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조를 위한 기초로 사용되는 지지층(140)인 실리콘 또는 쿼츠 웨이퍼 기판을 준비한다.
이어서, 지지층(140) 상에 중심층(110)을 형성하고, 상기 중심층(110)의 적어도 일면 상에 캡핑층(120)을 형성한다. 중심층(110) 및 캡핑층(120)은 화학기상층착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering), 원자층증착(Atomic layer deposition)등의 방법을 통하여 형성한다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 캡핑층(120)은 지지층(140)의 식각 물질에 대하여 식각 내성을 갖는 경우, 중심층(110)의 형성 전에 지지층(140) 상면에 형성할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 지지층(140a)의 하부에 중심층의 형성시 함께 성막된 박막 상에 마스크 패턴(160a)을 형성하고, 마스크 패턴(160a)을 식각 마스크로 상기 박막을 패터닝하여 지지층(140)을 노출시키는 식각 마스크층 패턴(110a)을 형성한다. 아울러, 도시하지는 않았지만, 상기 박막은 상술한 도 3(a) 과정에서 형성하지 않고, 별도로 지지층(140)의 일면과 대향하는 타면에 화학기상층착, 산화공정(Oxidation), 스퍼터링, 원자층증착 등의 방법을 통하여 형성할 수 있다.
도 3(c)를 참조하면, 노출된 지지층을 식각하여 지지층 패턴(140a)을 형성하여 본 발명에 따른 펠리클의 제조를 완료한다.
아울러, 지지층 패턴(140a)의 식각 후, 노출된 중심층(110)의 하면에 필요에 따라 캡핑층을 형성할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 캡핑층 상면에 화학기상층착, 스퍼터링, 원자층증착 등의 방법을 통하여 보조층을 형성할 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, 200 : 펠리클
110 : 중심층
120 : 캡핑층 130 : 보조층
140 : 지지층 150 : 펠리클막
120 : 캡핑층 130 : 보조층
140 : 지지층 150 : 펠리클막
Claims (16)
- 지지층 패턴 및 상기 지지층 패턴 상에 구비된 펠리클막을 포함하며,
상기 펠리클막은 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태인 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘 화합물로 이루어진 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 지지층 패턴 및 상기 지지층 패턴 상에 구비된 펠리클막을 포함하며,
상기 펠리클막은,
단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태인 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘 화합물로 이루어진 이루어진 중심층; 및
상기 중심층의 상면, 하면 또는 양면에 구비된 캡핑층;을
포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 지지층 패턴 및 상기 지지층 패턴 상에 구비된 펠리클막을 포함하며,
상기 펠리클막은,
단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태인 실리콘에 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘 화합물로 이루어진 중심층;
상기 중심층의 상면, 하면 또는 양면에 구비된 캡핑층; 및
상기 캡핑층 상에 구비된 보조층;을
포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심층은 실리콘 질화물(SiN) 또는 실리콘 탄화물(SiC) 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심층은 1㎚ ∼ 50㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 캡핑층은
1) 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태를 포함하는 실리콘 재질의 물질
2) 상기 1)에 B, Be, P, Mg, S, As, Zn, Se, Te 물질을 도핑된 물질
3) 상기 1)에 금속을 포함하는 금속 실리사이드 물질
4) Ru, Ti, Mo, Zr 중 하나 이상을 포함하는 물질
5) 탄소 동소체인 물질 중 CNT, 그라파이트, 그래핀
6) 상기 2), 3), 4) 의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 물질
7) 디칼코게니드 전이금속인 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 중 하나의 물질
인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 캡핑층은 0.5㎚ ∼ 50㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
상기 보조층은
1) 단결정, 무결정 및 다결정 실리콘 중 하나 이상의 상태에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 물질
2) 실리콘에 금속을 포함하는 금속 실리사이드 물질
3) Ru, Ti, Mo, Zr, BC 중 하나 이상을 포함하는 물질
4) 상기 2), 3) 의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 1종 이상을 포함하는 물질
5) 디칼코게니드 전이금속인 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2 중 하나의 물질
인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
상기 보조층은 0.5㎚ ∼ 10㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
상기 중심층, 캡핑층 및 보조층은 상호 상이한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- a) 적어도 지지층의 일면에 중심층을 형성하는 단계;
b) 상기 중심층 상에 캡핑층을 형성하는 단계;
c) 상기 지지층과 대향하는 타면에 식각 마스크층 패턴을 형성하는 단계;
d) 상기 식각 마스크층 패턴을 마스크로 노출된 상기 지지층 부분을 식각하여 지지층 패턴을 형성하는 단계;를
포함하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 식각마스크층은 상기 중심층의 형성시 함께 형성되거나 또는 별도의 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 a) 단계에서, 상기 중심층의 형성 전, 상기 지지층의 상면에 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 d) 단계 후, 상기 노출된 지지층 상에 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
- 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 b) 단계에서, 상기 캡핑층을 형성하는 단계 후, 상기 캡핑층 상에 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
- 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 d) 단계 후, 상기 캡핑층 상에 보조층을 형성하는 단계를 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20220041363A (ko) * | 2020-09-25 | 2022-04-01 | 주식회사 에스앤에스텍 | 나노입자로 구성된 중심층을 구비한 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법 |
| KR20220129343A (ko) * | 2021-03-16 | 2022-09-23 | 주식회사 에프에스티 | 극자외선 리소그라피용 펠리클 막 |
-
2019
- 2019-01-02 KR KR1020190000336A patent/KR20200084206A/ko unknown
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