KR20220017135A - 열처리에 의해 형성되는 표면층을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 - Google Patents
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Abstract
리소그래피용 펠리클은, 펠리클 프레임상에 형성된 중심층, 및 중심층의 외측에 탄소(C), 질소(N), 산소(O) 중 어느 하나 이상의 원소가 포함되도록 열처리에 의해 형성되는 표면층을 포함한다. 중심층은, Si, SiNx, SiCx, graphene, graphite, BN, BNNT(Boron nitride nanotube), CNT(Carbon nanotube) 중 어느 하나로 구성된 단일막; 또는 Si/SiCx, Si/SiNx, Si/RuSix, Si/MoSix, SiNx/MoSix, SiNx/RuSix, SiNx/BNNT, SiNx/CNT, SiCx/MoSix, SiCx/RuSix, SiCx/BNNT, SiCx/CNT, MoSix/BN, MoSix/BNNT, MoSix/CNT 중 하나로 구성된 2층막의 구조를 갖는다. 표면층은 질소 가스, 탄화수소 가스, 질화수소 가스 중 하나 이상을 포함하는 가스의 분위기에서 열처리함으로써 형성된다. 열방출 성능이 우수하고 극자외선 리소그래피 환경에서의 안정성이 뛰어나며 기계적 강도가 우수한 펠리클이 제공된다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극자외선 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 만족하는 펠리클에 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, 펠리클 프레임상에 형성된 중심층; 및 상기 중심층의 외측에 탄소(C), 질소(N), 산소(O) 중 어느 하나 이상의 원소가 포함되도록 열처리에 의해 형성되는 표면층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중심층은, Si, SiNx, SiCx, graphene, graphite, BN, BNNT(Boron nitride nanotube), CNT(Carbon nanotube) 중 어느 하나로 구성된 단일막; 또는 Si/SiCx, Si/SiNx, Si/RuSix, Si/MoSix, SiNx/MoSix, SiNx/RuSix, SiNx/BNNT, SiNx/CNT, SiCx/MoSix, SiCx/RuSix, SiCx/BNNT, SiCx/CNT, MoSix/BN, MoSix/BNNT, MoSix/CNT 중 하나로 구성된 2층막의 구조를 갖는다.
본 발명의 펠리클은 상기 중심층의 외측에 형성되는 캡핑층을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 표면층은 상기 캡핑층의 외측 표면에 형성되는 것이 바람직하다.
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; Graphen, h-GN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MX2 물질;중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 캡핑층은 상기 중심층의 상부와 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
본 발명의 펠리클은, 극자외선 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 갖는다.
상기 표면층은, 질소 가스, 탄화수소 가스, 질화수소 가스 중 하나 이상을 포함하는 가스의 분위기에서 열처리함으로써 형성된다.
상기 표면층의 열처리 온도는 100~1000℃ 이다.
상기 표면층은, 상기 캡핑층의 표면 전체에 형성된 박막 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 또한 상기 표면층은, 상기 캡핑층의 표면 중 확학적으로 불안정하게 남아 있는 일부 영역에 국부적으로 형성될 수도 있다.
상기 표면층은, MoSix 재질의 상기 캡핑층 표면에서, MoSixOy, MoSixCy, MoSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 MoSix/SiOy, MoSix/SiCy, MoSix/SiNy, MoSix/SiOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서 x=0.5~2.5 이고 y, z=0.1~4 이다.
상기 표면층은, RuSix 재질의 상기 캡핑층 표면에서, RuSixOy, RuSixCy, RuSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 RuSix/SiOy, RuSix/SiCy, RuSix/SiNy, RuSix/RuOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서 x=0~2, y, z=0.1~4 이다.
상기 표면층은, SiCx 재질의 상기 캡핑층 표면에서, SiCxOy, SiCxOyNz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 SiCx/SiOy, SiCx/SiCy, SiCx/SiNy, SiCx/SiCxOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서 x, y, z=0.1~4 이다.
상기 표면층은 0.1~5nm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 중심층과 상기 캡핑층 사이에는 층간 확산을 방지하는 확산방지층이 형성된다.
상기 확산방지층은, SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), SiOx (x=1~3), BxC (x=0~7), BNx (x=0.5~2) 중 하나 이상; graphite; Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코게니드 MX2 물질; 중 하나의 물질로 형성된다.
본 발명에 따르면, 열방출 성능이 우수하고 극자외선 리소그래피 환경에서의 안정성이 뛰어나며 기계적 강도가 우수한 펠리클이 제공된다.
도 1 은 본 발명에 따른 펠리클의 중심층 구조를 도시한 단면도.
도 2 는 도 1 의 중심층과 함께 캡핑층을 구비한 펠리클부를 극자외선 리도시한 단면도.
도 3 및 도 4 는 도 2 의 구성에서 표면층을 추가로 구비한 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 5 내지 도 10 은 도 3 의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 중심층과 함께 캡핑층을 구비한 펠리클부를 극자외선 리도시한 단면도.
도 3 및 도 4 는 도 2 의 구성에서 표면층을 추가로 구비한 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도.
도 5 내지 도 10 은 도 3 의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명에 따른 펠리클의 중심층 구조를 도시한 단면도이다.
리소그래피용 펠리클(100)은 중심층(110)을 포함하는 펠리클부를 구비한다. 중심층(110)은 극자외선용 노광 광에 대해 높은 투과율을 유지하면서 기계적 강도가 우수한 물질로 구성된다. 중심층(110)은 단일막 또는 하층(111)과 상층(112)의 2층막의 구조를 가질 수 있다.
중심층(110)이 단일막으로 구성되는 경우에는 Si, SiNx, SiCx, graphene, graphite, BN, BNNT(Boron nitride nanotube), CNT(Carbon nanotube) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
중심층(110)이 2층막으로 구성되는 경우에는 하층(111)/상층(112)의 구조, 또는 상층(112)/하층(111)의 구조가, Si/SiCx, Si/SiNx, Si/RuSix, Si/MoSix, SiNx/MoSix, SiNx/RuSix, SiNx/BNNT, SiNx/CNT, SiCx/MoSix, SiCx/RuSix, SiCx/BNNT, SiCx/CNT, MoSix/BN, MoSix/BNNT, MoSix/CNT 중 하나의 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
바람직한 일 예로서, 중심층(110)은 2층막 구조를 가지며, 중심층(110)의 하층(111)은 실리콘(Si)을 포함하는 재질로 형성되고, 중심층(110)의 상층(112)은 질화실리콘(SiNx) 또는 금속실리사이드(MoSix, RuSix)를 포함하는 재질로 형성된다. 구체적으로, 중심층(110)은 상층(111)/하층(111)이 Si/SiNx (x=0.5~2), Si/MoSix (x=0.5~2.5), Si/RuSix (x=0~2) 중 하나의 구조로 이루어진다.
펠리클부는 100nm 이하의 두께를 갖고, EUV 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 가지며, 이를 위해, 중심층(110)을 구성하는 각 막의 두께는 다양한 조합을 가질 수 있다.
아울러, 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 도 1 의 중심층과 함께 캡핑층을 구비한 펠리클부를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)의 펠리클부는 중심층(110)과 함께 중심층(110)의 하면에 한 층 이상의 캡핑층(120, 130)을 포함한다. 캡핑층(120, 130)의 예로서, 도 2 에는 제1캡핑층(120) 및 제2캡핑층(130)의 2층 구조가 도시되어 있다. 캡핑층(120, 130)은 제3캡핑층, 제4캡핑층 등 복수의 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
제1캡핑층(120) 및 제2캡핑층(130)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, 130)은 수소(H) 라디칼 및 산소(O)와의 반응성이 낮은 화학적으로 안정하면서 기계적으로 우수한 물질들로 구성된다. 구체적으로, 캡핑층(120, 130)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); Graphen, h-GN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MX2 물질; 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
한편, 도 2 의 실시예에서 캡핑층(120, 130)은 중심층(110)의 하면에 형성되어 있으나, 캡핑층(120, 130)은 중심층(110)의 상면에 형성될 수 있다. 또한 어느 하나의 캡핑층 또는 복수의 캡핑층이 중심층의 하면에 형성되고 다른 하나의 캡핑층 또는 복수의 캡핑층이 중심층(110)의 상면에 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 캡핑층은 중심층(110)의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나에 각각 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
위와 같은 조성물들의 조합에 따른 펠리클부의 구성의 예로서, 펠리클부는 최하층으로부터 최상층의 구조가 MoSix/SiCx/Si/SiNx; SiCx/MoSix/Si/SiNx; SiCx/MoSix/SiCx/Si/SiNx; RuSix/SiCx/Si/SiNx; SiCx/RuSix/Si/SiNx; SiCx/RuSix/SiCx/Si/SiNx; SiCx/Si/SiNx/MoSix/SiCx; SiCx/Si/SiNx/SiCx/MoSix; SiCx/Si/SiNx/SiCx/MoSix/SiCx; SiCx/Si/SiNx/RuSix/SiCx; SiCx/Si/SiNx/SiCx/PRuSix; 중 하나의 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4 는 도 2 의 구성에서 표면층을 추가로 구비한 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4 를 참조하면, 펠리클부는 중심층(110) 및 다층 캡핑층(120, 130)을 포함하고, 또한 캡핑층(120, 130)의 최외곽 표면에 표면층(140)을 추가로 포함한다. 표면층(140)은 펠리클(100) 표면의 화학적, 기계적 안정성을 향상시키는 기능을 한다. 즉, 표면층(140)은 펠리클(100)이 사용되는 장비 내의 환경에 존재하는 수소(H) 라디칼과의 반응으로부터 펠리클부를 보호하는 기능을 한다.
도 3 을 참조하면, 표면층(140)은 제2캡핑층(130) 표면에 박막 형태로 형성될 수 있다. 표면층(140)은 제2캡핑층(130)의 표면에 탄소(C), 질소(N), 산소(O) 중 어느 하나 이상의 원소가 포함되는 층을 형성함으로써 구성된다. 구체적으로는, 표면층(140)은 상기 원소를 포함하는 가스 또는 혼합가스의 분위기에서 100~1000℃ 온도로 열처리함으로써 형성될 수 있다.
한편, EUV 용 펠리클(100)은 EUV 노광광에 대한 낮은 흡수도를 요구한다. 표면층(140) 형성을 위한 상기 원소들은 EUV 파장에 대한 흡수도가 C ＜ N ＜ O 의 순서로서, 낮은 흡수도의 요구를 고려할 때 C 또는 N 이 표면층(140)의 구성 원소로서 사용되는 것이 바람직하다. 따라서 표면층(140)은 질화 또는 탄화질화에 의해 형성되도록 질소 가스, 탄화수소 가스, 질화수소 가스, 또는 이들 중 둘 이상을 포함하는 혼합가스를 이용하여, 공정 진행을 위해 통상적으로 사용되는 아르곤(Ar) 가스를 혼합한 가스의 분위기에서 열처리된다.
표면층(140)은 0.1~5nm 의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
표면층(140)의 조성은 캡핑층(120, 130) 중 최외측에 구비된 캡핑층(130)의 물질 및 표면층(140)을 형성하는 열처리 공정에 따라 상이할 수 있다. 즉, 펠리클부의 최외측에 형성된 캡핑층(130)의 재질에 후속 열처리에 사용된 가스 원소가 추가된 조성으로 펠리클부의 최외곽에 형성된 층을 표면층(140)으로 정의할 수 있다.
일 예로서, 표면층(140)은, MoSix 재질의 캡핑층(130) 표면에서, MoSixOy, MoSixCy, MoSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 MoSix/SiOy, MoSix/SiCy, MoSix/SiNy, MoSix/SiOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서, x=0.5~2.5, y, z=0.1~4 인 것이 바람직하다.
또한, 표면층(140)은, RuSix 재질의 캡핑층(130) 표면에서, RuSixOy, RuSixCy, RuSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 RuSix/SiOy, RuSix/SiCy, RuSix/SiNy, RuSix/RuOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서, x=0~2, y, z=0.1~4 인 것이 바람직하다.
또한, 표면층(140)은, SiCx 재질의 캡핑층(130) 표면에서, SiCxOy, SiCxOyNz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 SiCx/SiOy, SiCx/SiCy, SiCx/SiNy, SiCx/SiCxOyCz 중 하나의 이층 구조를 가질 수 있다. 여기에서, x, y, z=0.1~4 인 것이 바람직하다.
도 4 를 참조하면, 표면층(140)은 도 3 과 같이 펠리클부의 최외곽 표면을 완전히 덮는 박막 형태가 아니라, 펠리클부의 표면에 국부적으로 형성될 수 있다. 이러한 형태의 표면층(140)은 실리콘 포화영역 또는 금속 포화영역과 같이 펠리클부의 표면에 존재하는 불안정한 일부 영역에서만 형성될 수 있다. 표면층(140)의 형성 이유가 펠리클(100) 표면의 화학적, 기계적 안정성 향상에 있기 때문에, 후 열처리 중 주입 가스와 반응하지 않는 안정한 영역을 제외한 불안정한 일부 영역에만 표면층(140)이 형성되더라도 본 발명의 목적은 달성될 수 있다. 따라서, 펠리클부의 최외측에 형성된 캡핑층에 열처리에 사용된 가스 원소가 추가된 조성의 모든 박막은 표면층(140)의 범위에 포함된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 표면층(140)이 캡핑층(130)의 외측에 형성되는 구성을 예시하였으나, 표면층(140)은 중심층(110)의 외측에 형성되도록 할 수도 있다. 예컨대 캡핑층(120, 130)이 없이 중심층(110)만 구비되도록 펠리클(100)을 제작하되 중심층(110)의 상부 또는 하부의 표면에 표면층(140)을 형성하거나, 중심층(110)의 상부 또는 하부에 캡핑층(120, 130)을 형성하되 중심층(110)과 캡핑층(120, 130) 사이에 표면층을 형성할 수 있다. 나아가, 표면층(140)은 캡핑층이 복수 개로 구성된 경우 각 캡핑층 사이에, 예컨대 제1캡핑층(120)과 제2캡핑층(130) 사이에 형성할 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 펠리클(100)은 중심층(110)과 캡핑층의 계면에 확산방지층을 더 포함할 수 있다. 확산방지층은 캡핑층이 중심층(110) 후면으로 확산되면서 캡핑층의 조성이 바뀌는 것을 방지하고 캡핑층의 migration을 방지하기 위한 것으로서, SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), SiOx (x=1~3), BxC (x=0~7), BNx (x=0.5~2) 중 하나 이상; graphite; Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코게니드 MX2 물질; 중 하나의 물질을 활용한 단층 구조, 또는 이들 물질 중 하나 이상을 이용한 다층 구조로 형성될 수 있다.
캡핑층(120, 130) 및 확산방지층의 전체 두께는 15nm 이하, 바람직하게는 10nm 이하이며, 펠리클(100)의 기계적 강도 및 광학적 특성을 고려하여 다양한 두께로 형성할 수 있다. 캡핑층(120, 130) 및 확산방지층은, 바람직하게, 펠리클(100)의 극자외선 노광광에 대하여 반사율을 최대로 감소시키는 두께로 형성할 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(120, 130)과 확산방지층 외의 다른 층들 중 하나 이상에서 반사한 극자외선 노광광과 상쇄간섭 일으키는 광학두께로 형성할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 중심층(110), 확산방지층 및 캡핑층(120, 130)의 각 층간 계면에 조성이 다른 계면층이 추가로 형성될 수 있다. 계면층은 각 층을 구비하는 과정에서 자연스럽게 형성될 수 있고, 또는 인위적인 형성 단계를 추가하여 형성될 수도 있다. 계면층은 그에 인접된 층들과 상이한 조성으로 형성될 수 있다. 중심층(110), 확산방지층 및 캡핑층(120, 130)으로 구성된 다층 펠리클(100)의 각 계면에서는 계면을 형성하는 해당 물질에 따라 다양한 조성의 계면층이 존재할 수 있다. 즉, 본 발명에서 설명하는 다층구조에서, 각 층간 계면에 하나 이상의 층이 존재하고, 계면에 존재하는 층의 물질 및 조성이 계면을 형성하는 인접한 두 층을 구성하는 물질들의 조합으로 구성된다면, 이는 계면층의 범주에 포함될 수 있다.
각 층 사이에 형성된 계면층의 조성은 두께 방향상의 위치에 따라 선형 혹은 비선형적으로 변화하는 형태일 수 있고, 또는 평면 방향상의 위치에 따라 선형 혹은 비선형적으로 변화될 수 있으며, 이 둘이 혼합된 형태일 수 있다. 예를 들어, Si/금속실리사이드 구조에서 Si층과 금속실리사이드층의 계면에는 두께 방향으로 금속실리사이드 층의 조성이 차이가 있을 수 있다. 구체적으로는, Si/MoSix 구조에서, Si와 인접한 위치에서 계면층은 MoSi1.1 의 조성을 가지며, MoSix 와 인접한 위치에서 계면층은 MoSi0.9 의 조성을 가질 수 있으며, 또는 그 반대의 조성을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 10 은 도 3 의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 5 를 참조하면, 실리콘 기판으로 구성된 지지기판(210)상에 에칭스탑층(150) 및 중심층(110)을 순차적으로 형성한다.
도 6 을 참조하면, 중심층(110) 상면에 상부 식각보호층(310)을 형성하고, 지지기판(210) 하면에 하부 식각보호층(320)을 형성한다.
도 7 을 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(150)을 식각하여 펠리클부의 중심층(110) 하면이 노출되도록 에칭스탑층 패턴(150a)을 형성한다. 지지층 패턴(320a)과 에칭스탑층 패턴(150a)은 그 상부의 펠리클부를 지지하는 펠리클 프레임(211)을 구성한다.
도 8 을 참조하면, 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 상기 상부 식각보호층(310) 및 하부 식각보호층패턴(320a)을 제거한다.
도 9 및 도 10 을 참조하면, 노출된 펠리클 중심층(110)의 하면을 덮도록 제1캡핑층(120)을 형성하고(도 9), 제1캡핑층(130)을 덮도록 제2캡핑층(130)을 형성한다.(도 10) 이때 제1캡핑층(120)을 형성하기 전에 먼저 중심층(110)의 하면을 덮도록 확산방지층을 형성할 수도 있다. 또한 제2캡핑층(130)을 형성한 후에, 펠리클(100)을 질소(N), 산소(O), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄화수소, 또는 이들의 혼합가스 분위기에서 후 열처리하여 펠리클 최외곽 표면에 표면층(140)을 추가로 형성할 수 있다.
한편, 상술한 에칭스탑층(150), 중심층(110), 캡핑층(120, 130), 상부 식각보호층(310), 및 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) 등의 방법을 통하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 에칭스탑층(150), 중심층(110), 캡핑층(120, 130), 상부 식각보호층(310), 및 하부 식각보호층(320)은, 해당 층을 구성하는 물질의 조성과 일치하는 스퍼터링 타겟(Target)을 이용하거나; 또는 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 ℃온도 범위 내에서 스퍼터링(Sputtering)법을 통하여 형성될 수 있다. 또한 각 층은, 질소(N), 아르곤(Ar), 수소(H), 탄소화수소(Hydrocabon), 또는 이들의 혼합 가스 분위기 상에서 150 ℃ 이상의 온도에서 열처리될 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
120: 제1캡핑층 130: 제2캡핑층
140: 표면층 150: 에칭스탑층
210: 지지기판 211: 펠리클 프레임
310: 상부 식각보호층 320: 하부 식각보호층
120: 제1캡핑층 130: 제2캡핑층
140: 표면층 150: 에칭스탑층
210: 지지기판 211: 펠리클 프레임
310: 상부 식각보호층 320: 하부 식각보호층
Claims (16)
- 펠리클 프레임상에 형성된 중심층; 및
상기 중심층의 외측에 탄소(C), 질소(N), 산소(O) 중 어느 하나 이상의 원소가 포함되도록 열처리에 의해 형성되는 표면층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층은,
Si, SiNx, SiCx, graphene, graphite, BN, BNNT(Boron nitride nanotube), CNT(Carbon nanotube) 중 어느 하나로 구성된 단일막; 또는
Si/SiCx, Si/SiNx, Si/RuSix, Si/MoSix, SiNx/MoSix, SiNx/RuSix, SiNx/BNNT, SiNx/CNT, SiCx/MoSix, SiCx/RuSix, SiCx/BNNT, SiCx/CNT, MoSix/BN, MoSix/BNNT, MoSix/CNT 중 하나로 구성된 2층막의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층의 외측에 형성되는 캡핑층을 더 포함하며,
상기 표면층은 상기 캡핑층의 외측 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
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;
Graphen, h-GN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및
MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코제나이드 MX2 물질;
중 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 중심층의 상부와 하부 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
극자외선 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은, 질소 가스, 탄화수소 가스, 질화수소 가스 중 하나 이상을 포함하는 가스의 분위기에서 열처리함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 7 항에 있어서,
상기 표면층의 열처리 온도는 100~1000℃ 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은, 상기 캡핑층의 표면 전체에 형성된 박막 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 팰리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은, 상기 캡핑층의 표면 중 확학적으로 불안정하게 남아 있는 일부 영역에 국부적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은,
MoSix 재질의 상기 캡핑층 표면에서, MoSixOy, MoSixCy, MoSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는
MoSix/SiOy, MoSix/SiCy, MoSix/SiNy, MoSix/SiOyCz 중 하나의 이층 구조를 가지며,
여기에서 x=0.5~2.5 이고 y, z=0.1~4 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은,
RuSix 재질의 상기 캡핑층 표면에서, RuSixOy, RuSixCy, RuSixOyCz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 RuSix/SiOy, RuSix/SiCy, RuSix/SiNy, RuSix/RuOyCz 중 하나의 이층 구조를 가지며,
여기에서 x=0~2, y, z=0.1~4 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은,
SiCx 재질의 상기 캡핑층 표면에서, SiCxOy, SiCxOyNz 중 하나의 단일 혼합층 구조, 또는 SiCx/SiOy, SiCx/SiCy, SiCx/SiNy, SiCx/SiCxOyCz 중 하나의 이층 구조를 가지며,
여기에서 x, y, z=0.1~4 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면층은 0.1~5nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
상기 중심층과 상기 캡핑층 사이에 형성되어 층간 확산을 방지하는 확산방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 15 항에 있어서,
상기 확산방지층은,
SiNx (x=0.5~2), SiCx (x=0.1~4), SiOx (x=1~3), BxC (x=0~7), BNx (x=0.5~2) 중 하나 이상;
graphite;
Graphene, h-BN 중 하나 이상을 포함하는 2차원 물질; 및
MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코게니드 MX2 물질;
중 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200097256A KR20220017135A (ko) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 열처리에 의해 형성되는 표면층을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 |
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| KR1020200097256A KR20220017135A (ko) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 열처리에 의해 형성되는 표면층을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 |
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|---|---|
| KR20220017135A true KR20220017135A (ko) | 2022-02-11 |
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| KR1020200097256A KR20220017135A (ko) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 열처리에 의해 형성되는 표면층을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220017135A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023202822A1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | Asml Netherlands B.V. | Pellicle membrane for a lithographic apparatus |
-
2020
- 2020-08-04 KR KR1020200097256A patent/KR20220017135A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| WO2023202822A1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | Asml Netherlands B.V. | Pellicle membrane for a lithographic apparatus |
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