KR20220067100A - 독립된 박막 형태의 캡핑층을 갖는 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
극자외선 리소그래피용 펠리클은 나노튜브 구조를 갖는 중심층 및 중심층의 상면과 하면에 형성되는 캡핑층을 구비한다. 나노튜브는 질화붕소 나노튜브 (BNNT, Boron Nitride NanoTube), 탄소 나노튜브 (CNT, Carbon NanoTube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 하나이다. 본 펠리클은 극자외선 리소그래피 환경에서 높은 투과율과 기계적, 열적 안정성을 갖는다.
Description
본 발명은 극자외선 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극자외선 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 만족하는 펠리클 및 그 제조방법에 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, 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층; 및 상기 중심층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되는 캡핑층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 캡핑층은 상기 중심층의 양면에 각각 형성될 수 있다.
상기 나노튜브는, 질화붕소 나노튜브 (BNNT, Boron Nitride NanoTube), 탄소 나노튜브 (CNT, Carbon NanoTube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 나노튜브는, 단일벽 나노튜브 (Single-Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브 (Double-Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브 (Multi-Walled Nanotube) 중 하나의 구조일 수 있다.
상기 나노튜브는, 일부 구성원소가 전체 구성원소 대비 20% 이내에서 붕소(B), 질소(N), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 형태를 가질 수 있다.
상기 캡핑층은, SiNx (x=0.5~2), SiNxCy (x=0.5~2, y=0.01~1), SiCx (x=0.1~4), SiCxOy (x=0.1~4, y=0.01~2), BNx (x=0~3), BNxCy (x=0~3, y=0.01~2), BCx (x=0.05~1), BCxOy (x=0.01~1, y=0.01~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.01~2), MoSixNy (x=0~2, y=0.01~2) 중 어느 하나 이상; 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 이상의 전이금속(M); 상기 전이금속(M)과 실리콘(Si)이 결합한 금속 실리사이드; 상기 전이금속(M) 또는 금속 실리사이드에 질소(N), 붕소(B), 탄소(C), 산소(O) 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 실리사이드 화합물 MNxByCzOn(x, y, z, n=0~6); 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코게니드 MX2 물질; 중 하나의 물질로 형성된다.
각각의 상기 캡핑층은 각 층의 조성이 상이하거나 조성비가 상이한 다층구조를 갖는다.
상기 중심층은 100nm 이하의 두께를 가지며, 상기 캡핑층은 20nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 중심층에 대한 하나의 상기 캡핑층의 두께 비율은 0.02~0.3 인 것이 바람직하다.
상기 펠리클은 EUV 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 갖는다.
상기 중심층은 상기 나노구조에 의해 형성되는 공극을 가지며, 상기 공극의 체적의 합은 상기 중심층 전체 체적의 30% 이상이 되도록 구성된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, a) 지지기판 상에 에칭스탑층, 캡핑층 및 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층을 순차적으로 형성하는 단계; b) 상기 지지기판의 하면에 하부 식각보호층을 성막 후 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 형성된 구조체 한 쌍을 상기 중심층끼리 맞닿도록 접합시키는 단계; 및 d) 상기 하부 식각보호층 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판과 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, a) 지지기판 상에 에칭스탑층, 캡핑층 및 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층을 순차적으로 형성하는 단계; b) 상기 지지기판의 하면에 하부 식각보호층을 성막 후 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계; c) 상기 하부 식각보호층 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판과 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 형성된 구조체 한 쌍을 상기 중심층끼리 맞닿도록 접합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법이 제공된다.
여기에서 상기 에칭스탑층, 상기 캡핑층, 및 상기 하부 식각보호층은, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering)을 포함하는 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition: PVD), 원자층증착법(Atomic layer deposition, ALD), 열산화법(Thermal Oxidation), 후열처리 (Annealing), 화학적 배합(Chemical Synthesis), 스프레이 코팅(Spray Coating), 스핀 코팅(Spin Coating), 박막 전이(Thin Film Transfer), 진공 필터링 (Vacuum filtration) 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 중심층은, 화학적 합성으로 합성한 나노튜브를 용매에 분산시켜 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 또는 진공 필터링으로 형성하거나, 화학기상증착법 또는 물리기상증착법으로 형성한 나노튜브 박막을 박리시켜 상기 캡핑층에 전사시키거나, 또는 화학기상증착법 또는 물리기상증착법을 통하여 상기 캡핑층상에 직접 성막시켜 형성될 수 있다.
본 발명의 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법은, e) 상기 펠리클을 구성하는 상기 중심층 및 상기 캡핑층 또는 제작 완료된 상기 펠리클을, 붕화수소(Borane), 질소(N), 암모니아(NH3), 인(P), 황(S), 황화수소(H2S), 산소(O), 산화탄소(Oxocarbon), 산화질소(NO, NO2), 탄소(C), 탄화수소(Hydrocarbon), 아르곤(Ar), 수소(H), 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 가스 분위기에서 150℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기계적 강도가 우수하고 광학적 투과율이 높은 1~3차원 나노구조를 활용하여 중심층을 형성하고 극자외선 리소그래피 환경에서 안정성이 뛰어난 물질의 캡핑층을 멤브레인 형태로 중심층의 한면 이상에 형성함으로써, 극자외선 리소그래피 환경에 노출된 펠리클의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 도면.
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 1 실시예를 순차적으로 도시한 도면.
도 5 내지 8 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 2 실시예를 순차적으로 도시한 도면.
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 1 실시예를 순차적으로 도시한 도면.
도 5 내지 8 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 2 실시예를 순차적으로 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클을 도시한 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)은 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질로 이루어지는 중심층(111)과, 상기 중심층(111)의 상면과 하면에 각각 형성되는 캡핑층(112)으로 구성된다. 도 1 에는 중심층(111)의 양면에 캡핑층(112)이 형성되어 있는 예를 도시하고 있으나, 캡핑층(112)은 중심층(111)의 상면과 하면 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
상기 중심층(111)은 일반적인 증착 등의 방법으로 성막한 박막의 형태가 아닌 나노구조 물질이 분산/도포되어 형성한 박막으로, 1차원 나노튜브, 1차원 나노로드, 1차원 양극산화 나노튜브, 2차원 그래핀, 2차원 질화붕소 나노시트(h-BN), 2차원 전이금속 디칼코게니드 MX2, 3차원 마이크로포러스(Microporous) 박막, 3차원 메조포러스(Mesoporous) 박막, 3차원 메크로포러스(Macroporous) 박막, 3차원 나노패턴 박막 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 상기 나노튜브는 질화붕소 나노튜브 (BNNT, Boron Nitride NanoTube), 탄소 나노튜브 (CNT, Carbon NanoTube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 하나 이상을 포함한다. 상기 양극산화 나노튜브는 전이금속을 양극으로 OH기 용액 내에서 양극산화 시키면서 얻어지는 금속산화물 기반 나노튜브 중 하나로 형성된다. 상기 2차원 전이금속 디칼코게니드 MX2는 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상으로 형성된다.
또한, 중심층(111)을 구성하는 나노튜브는 단일벽 나노튜브 (Single-Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브 (Double-Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브 (Multi-Walled Nanotube) 중 하나의 구조일 수 있다. 아울러, 중심층(111)을 구성하는 나노튜브는, 일부 구성원소가 붕소(B), 질소(N), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, CNT 에서, 배열된 C 중 일부가 N 으로 치환된 CNx (x=0.01~0.2) 의 조성으로 나노튜브를 형성할 수 있다. 즉, 나노튜브의 구조가 유지되는 전제하에서, 위에 나열한 원소 중 하나 이상으로 치환될 수 있다. 나노튜브의 구성원소의 일부를 경원소로 치환할 경우 기계적 강도를 강화하거나 기계적 특성을 조절할 수 있으며, 또한 수소 라디칼에 대한 화학적 안정성을 개선할 수 있다. 이때, 치환되는 원소는 나노튜브를 구성하는 전체 구성원소 대비 20% 이내의 범위인 것이 바람직하다. 치환되는 원소의 비율이 20% 를 넘으면 나노튜브의 구조를 유지하기 어렵다.
캡핑층(112)은 바람직하게는 SiNx, SiNxCy, SiCx, SiCxOy, BNx, BNxCy, BCx, BCxOy, MoSix, MoSixCy, MoSixNy 중 하나로 형성된다. 여기서, 캡핑층(112) 물질 조성비는 바람직하게는 각 물질별로 SiNx (x=0.5~2), SiNxCy (x=0.5~2, y=0.01~1), SiCx (x=0.1~4), SiCxOy (x=0.1~4, y=0.01~2), BNx (x=0~3), BNxCy (x=0~3, y=0.01~2), BCx (x=0.05~1), BCxOy (x=0.01~1, y=0.01~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.01~2), MoSixNy (x=0~2, y=0.01~2) 범위를 갖는다. 각 물질에서의 구성원소의 수치 범위는, 동 범위를 넘을 경우 안정화된 구조를 유지하지 못하고 오히려 불안정한 박막이 되는 것이 실험 결과에 의해 확인됨에 따라 설정된 것이다.
캡핑층(112)은 극자외선 리소그래피 환경에서 일어나는 화학적 반응으로 부터 중심층(111)을 보호하고, 열방사를 통하여 펠리클(100)의 열적 안정성을 높이는 역할을 한다. 이를 위해, 캡핑층(112)은 수소(H) 라디칼 및 산소(O)와의 반응성이 낮은 화학적으로 안정하면서 기계적으로 우수한 물질들로 구성된다.
이러한 조건을 충족하는 전제 하에서, 캡핑층(112)은 상기한 물질 외의 다양한 물질로 구성될 수 있다. 즉 캡핑층(112)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 이상의 전이금속(M); 상기 전이금속(M)과 실리콘(Si)이 결합한 금속 실리사이드; 상기 전이금속(M) 또는 금속 실리사이드에 질소(N), 붕소(B), 탄소(C), 산소(O) 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 실리사이드 화합물 MNxByCzOn(x, y, z, n=0~6); 및 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, MoSxSe2-x 중 하나 이상을 포함하는 전이금속 디칼코게니드 MX2 물질; 중 하나의 물질로 형성될 수 있다.
캡핑층(112)은 단층구조이거나, 또는 각 층의 조성이 상이하거나 조성비가 상이한 다층구조로 구성될 수 있다.
중심층(111)의 두께는 100nm 이하로 형성되고, 바람직하게는 20~70nm 범위일 수 있다. 중심층(111)의 두께가 100nm 를 초과하는 경우에는 펠리클(100)의 투과율이 저하되어 88% 이상의 투과율 확보가 어렵고, 20nm 이하인 경우에는 펠리클(100)의 기계적 강도 유지가 어렵다. 캡핑층(112)의 두께는 20nm 이하로 형성되고, 바람직하게는 1~10nm 범위일 수 있다. 캡핑층(112)의 두께가 20nm 를 초과하는 경우에는 펠리클(100)의 투과율이 저하되어 88% 이상의 투과율 확보가 어렵고, 1nm 이하인 경우에는 캡핑층(112)의 기능이 발휘되기 어렵다.
캡핑층(112)은 펠리클(100)의 기계적 강도 및 광학적 특성을 고려하여 다양한 두께로 형성할 수 있다. 캡핑층(112)은, 바람직하게, 펠리클(100)의 극자외선 노광 광에 대하여 반사율 및 산란을 최소화하는 두께로 형성된다. 예를 들어, 캡핑층(112)은 하나 이상의 층에서 반사한 극자외선 노광 광과 상쇄간섭 일으키는 광학두께로 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 펠리클(100)은 EUV 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 가지며, 이를 위해 중심층(111) 및 캡핑층(112)의 두께는 다양한 조합을 가질 수 있다.
중심층(111)과 하나의 캡핑층(112)의 두께 비율은 바람직하게는 캡핑층/중심층=0.02~0.3 범위에서 형성될 수 있다. 캡핑층(112)의 이 비율이 0.3 이상인 경우에는 예컨대 중심층(111)의 상면과 하면에 각각 캡핑층(112)이 형성되어 두 개의 캡핑층(112)이 존재하는 경우 펠리클(100) 전체 두께에서 캡핑층(112)이 차지하는 두께 비율이 지나치게 커진다. 이 경우, 캡핑층(112)은 중심층(111)에 비해 투과율이 현저하게 낮으므로, 펠리클(100) 전체의 투과율 확보가 어렵게 된다. 캡핑층(112)의 비율이 0.02 이하인 경우에는 캡핑층(112)의 기능을 확보하기 어렵다.
중심층(111)이 나노구조로 구성됨에 따라, 도 1 에 도시된 바와 같이 중심층(111)에는 나노구조에 의해 형성되는 공극이 존재한다. 이때, 중심층(111)의 투과율 확보를 위하여, 공극의 체적의 합은 중심층(111) 전체 체적의 30% 이상이 되도록 구성된다. 공극의 비율이 클수록 중심층(111)은 투과율이 높아져 88% 이상의 펠리클(100) 투과율 확보에 유리하다.
한편, 도 1 에는 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클(100)은 펠리클(100)을 지지하는 역할을 하며 펠리클(100) 제작완료 시 핸들링 및 이송을 용이하게 하는 역할을 수행하는 펠리클 프레임(211)을 포함한다. 펠리클 프레임(211)은 건식/습식 식각 공정이 가능한 물질로 형성되며, 예를 들어 석영, SOI 또는 실리콘(Si) 웨이퍼를 식각 공정, 또는 미세가공기술을 이용하여 형성할 수 있다. 또한 펠리클 프레임(211)은 금속 가공을 통하여 제작된 형태일 수 있다. 이하, 후술되는 본 발명에 따른 펠리클(100)은 펠리클 프레임(211)에 대한 특별한 언급이 없더라도 상기 펠리클 프레임(211)을 포함한다.
한편, 도 1 과 같이 중심층(111)의 상면과 하면에 캡핑층(112)이 형성됨에 따라, 상부의 캡핑층(112)은 중심층(111)에 의해 지지된다. 이때, 상부의 캡핑층(112)을 중심층(111)이 형성된 상태에서 중심층(111) 상부에 직접 형성하면 상부의 캡핑층(112)은 성막 과정에서 중심층(111)의 공극에 침투하여 중심층(111)의 투과율이 낮아짐과 동시에 상부의 캡핑층(112)의 외표면에 굴곡이 발생하게 된다. 그러나, 본 발명의 펠리클 제작 공정에 의하여, 도 1 과 같이 공극이 유지된 상태로 상부 캡핑층(112)이 중심층(111)에 의해 지지되는 구조로 펠리클(100) 제작이 가능하다. 이하에서는 이에 대해 기술한다.
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 1 실시예를 순차적으로 도시한 도면이다.
도 2 를 참조하면, 실리콘 기판으로 구성된 지지기판(210) 상에 에칭스탑층(140), 캡핑층(112) 및 중심층(111)을 순차적으로 형성한다. 그리고 나서, 펠리클 지지기판(210)의 하면에 하부 식각보호층을 성막 후 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴(320)을 형성한다. 상기 지지기판(210)의 습식 식각 중 중심층(111)을 보호하기 위하여, 중심층(111)의 상부에 상부 식각보호층(도시되지 않음)을 형성하거나 한면 식각용 지그(One-side holder)를 사용하여 식각할 수 있다.
도 3 을 참조하면, 도 2 와 같은 구조로 각각 형성된 한 쌍의 구조체를 중심층(111)끼리 맞닿도록 접합시킨다. 구조체의 접합을 위해 고진공 에폭시가 사용될 수 있다. 또한 구조체의 접합은 나노구조의 표면 에너지를 이용하여 수행될 수도 있다. 즉, 중심층(111)을 구성하는 나노튜브는 그 표면에 반데르바알스의 힘이 작용하여 상호 접합되는 성질을 갖는다. 이러한 힘에 의한 접합력이 중심층(111)의 접합을 유지할 수 있을 정도로 충분한 경우에는 별도의 접합제를 사용하지 않고 나노구조의 표면에너지만으로도 접합이 가능하다.
도 4 를 참조하면, 하부 식각보호층 패턴(320)을 식각 마스크로 사용하여, 노출된 지지기판(210)을 건식 식각 또는 KOH, TMAH 등을 이용한 습식 식각 공정으로 식각하고, 상기 에칭스탑층(140)을 식각하여 펠리클 프레임(211)을 형성한다. 이에 따라 본 발명에 따른 펠리클(100)의 제조가 완료된다. 도 4 의 펠리클(100)은 중심층(111)의 상면과 하면에 캡핑층(112)을 구비한 구조이다. 만약 예컨대 캡핑층(112)을 중심층(111)의 일면에만 형성하고자 한다면, 도 3 과 같이 접합되는 두 개의 구조체 중 하나는 캡핑층(112)이 구비되지 않도록 구성한다.
상술한 에칭스탑층(140), 캡핑층(112), 및 하부 식각보호층 패턴(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), 화학적 배합(Chemical Synthesis), 스프레이 코팅(Spray Coating), 스핀 코팅(Spin Coating), 박막 전이(Thin Film Transfer), 진공 필터링 (Vacuum filtration) 등의 방법을 통하여 형성할 수 있다.
상기 중심층(111)은, 화학적 합성으로 합성한 나노튜브를 용매에 분산시켜 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 또는 진공 필터링으로 형성하거나, 화학기상증착법 또는 물리기상증착법으로 형성한 나노튜브 박막을 박리시켜 캡핑층(112)에 전사시키거나, 또는 화학기상증착법 또는 물리기상증착법을 통하여 캡핑층(112)상에 직접 성막시켜 형성할 수 있다.
펠리클(100)을 구성하는 각 층 또는 제작 완료된 펠리클(100)은, 붕화수소(Borane), 질소(N), 암모니아(NH3), 인(P), 황(S), 황화수소(H2S), 산소(O), 산화탄소(Oxocarbon), 산화질소(NO, NO2), 탄소(C), 탄화수소(Hydrocarbon), 아르곤(Ar), 수소(H), 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 가스 분위기에서 150℃ 이상의 온도로 열처리될 수 있다. 열처리를 하면 중심층(111)의 표면 중 일부가 경원소로 치환되는 효과가 있다. 또한 열처리에 의하여 펠리클(100)의 주름을 펼 수 있다.
도 5 내지 8 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 제조 방법의 제 2 실시예를 순차적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에 대한 설명에서, 전술한 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 자세한 설명이 생략되거나 간략하게 기술된다. 또한 제 1 실시예에 대해 기술한 다양한 변형예, 예컨대 캡핑층(112)을 한 층만 형성하는 구성, 각 층의 성막 방법, 각 층에 대한 열처리 등의 변형예는 본 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5 의 공정은 전술한 제 1 실시예의 도 2 의 공정과 동일하다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 도 5 의 상태에서 중심층(111)의 상부에 지지기판(210)의 습식 식각 중 중심층(111)을 보호하기 위한 상부 식각보호층(310)을 형성한다.
도 7 을 참조하면, 하부 식각보호층 패턴(320)을 식각 마스크로 사용하여, 노출된 지지기판(210)을 건식 식각 또는 KOH, TMAH 등을 이용한 습식 식각 공정으로 식각하고, 상기 에칭스탑층(140)을 식각하여 펠리클 프레임(211)을 형성한다. 그리고 나서, 상부 식각보호층(310)을 제거한다.
도 8 을 참조하면, 도 7 과 같은 구조로 각각 형성된 한 쌍의 구조체를 중심층(111)끼리 맞닿도록 접합시킨다. 이에 따라 본 발명에 따른 펠리클(100)의 제조가 완료된다.
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
111 : 중심층
112 : 캡핑층 140 : 에칭스탑층
211 : 펠리클 프레임 320 : 하부 식각보호층 패턴
112 : 캡핑층 140 : 에칭스탑층
211 : 펠리클 프레임 320 : 하부 식각보호층 패턴
Claims (16)
- 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층; 및
상기 중심층의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성되는 캡핑층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 중심층의 양면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노튜브는, 질화붕소 나노튜브 (BNNT, Boron Nitride NanoTube), 탄소 나노튜브 (CNT, Carbon NanoTube), 탄화규소 나노튜브 (SiCNT, Silicon Carbide NanoTube), 질화붕소탄소 나노튜브 (BCNNT, Boron Carbon Nitride NanoTube) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항에 있어서,
상기 나노튜브는, 단일벽 나노튜브 (Single-Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브 (Double-Walled Nanotube), 또는 삼중 이상의 다중벽 나노튜브 (Multi-Walled Nanotube) 중 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항에 있어서,
상기 나노튜브는, 일부 구성원소가 전체 구성원소 대비 20% 이내에서 붕소(B), 질소(N), 인(P), 황(S), 산소(O) 중 하나 이상의 원소로 치환된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캡핑층은,
SiNx (x=0.5~2), SiNxCy (x=0.5~2, y=0.01~1), SiCx (x=0.1~4), SiCxOy (x=0.1~4, y=0.01~2), BNx (x=0~3), BNxCy (x=0~3, y=0.01~2), BCx (x=0.05~1), BCxOy (x=0.01~1, y=0.01~2), MoSix (x=0~2.5), MoSixCy (x=0~2, y=0.01~2), MoSixNy (x=0~2, y=0.01~2) 중 어느 하나 이상;
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 이상의 전이금속(M);
상기 전이금속(M)과 실리콘(Si)이 결합한 금속 실리사이드;
상기 전이금속(M) 또는 금속 실리사이드에 질소(N), 붕소(B), 탄소(C), 산소(O) 중 하나 이상의 경원소가 결합한 금속 실리사이드 화합물 MNxByCzOn(x, y, z, n=0~6); 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.
- 제 6 항에 있어서,
각각의 상기 캡핑층은 각 층의 조성이 상이하거나 조성비가 상이한 다층구조를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층은 100nm 이하의 두께를 가지며, 상기 캡핑층은 20nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 8 항에 있어서,
상기 중심층에 대한 하나의 상기 캡핑층의 두께 비율은 0.02~0.3 인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 8 항에 있어서,
상기 펠리클은 EUV 노광 광에 대하여 88% 이상의 투과율 및 0.1% 이하의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층은 상기 나노구조에 의해 형성되는 공극을 가지며, 상기 공극의 체적의 합은 상기 중심층 전체 체적의 30% 이상인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- a) 지지기판 상에 에칭스탑층, 캡핑층 및 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층을 순차적으로 형성하는 단계;
b) 상기 지지기판의 하면에 하부 식각보호층을 성막 후 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 형성된 구조체 한 쌍을 상기 중심층끼리 맞닿도록 접합시키는 단계; 및
d) 상기 하부 식각보호층 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판과 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- a) 지지기판 상에 에칭스탑층, 캡핑층 및 나노튜브를 포함하는 1~3차원 나노구조 재질의 중심층을 순차적으로 형성하는 단계;
b) 상기 지지기판의 하면에 하부 식각보호층을 성막 후 패터닝하여 하부 식각보호층 패턴을 형성하는 단계;
c) 상기 하부 식각보호층 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 지지기판과 상기 에칭스탑층을 식각하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계에서 형성된 구조체 한 쌍을 상기 중심층끼리 맞닿도록 접합시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 에칭스탑층, 상기 캡핑층, 및 상기 하부 식각보호층은, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering)을 포함하는 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition: PVD), 원자층증착법(Atomic layer deposition, ALD), 열산화법(Thermal Oxidation), 후열처리 (Annealing), 화학적 배합(Chemical Synthesis), 스프레이 코팅(Spray Coating), 스핀 코팅(Spin Coating), 박막 전이(Thin Film Transfer), 진공 필터링 (Vacuum filtration) 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 중심층은, 화학적 합성으로 합성한 나노튜브를 용매에 분산시켜 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 또는 진공 필터링으로 형성하거나, 화학기상증착법 또는 물리기상증착법으로 형성한 나노튜브 박막을 박리시켜 상기 캡핑층에 전사시키거나, 또는 화학기상증착법 또는 물리기상증착법을 통하여 상기 캡핑층상에 직접 성막시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
e) 상기 펠리클을 구성하는 상기 중심층 및 상기 캡핑층 또는 제작 완료된 상기 펠리클을, 붕화수소(Borane), 질소(N), 암모니아(NH3), 인(P), 황(S), 황화수소(H2S), 산소(O), 산화탄소(Oxocarbon), 산화질소(NO, NO2), 탄소(C), 탄화수소(Hydrocarbon), 아르곤(Ar), 수소(H), 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 가스 분위기에서 150℃ 이상의 온도로 열처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클 제조방법.
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