KR20220157136A

KR20220157136A - 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 그 펠리클을 포함하는 노광장치

Info

Publication number: KR20220157136A
Application number: KR1020210064821A
Authority: KR
Inventors: 임경철; 송근용
Original assignee: 주식회사 에프에스티
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-11-29

Abstract

실시예는 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 그 펠리클을 포함하는 노광장치에 관한 것이다.
실시예예 따른 펠리클 제조장치는, 단차가 있는 모재가 배치되는 제1 챔버 유닛과, 상기 모재의 측면에 제1 공정 가스를 주입하여 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛과, 상기 모재의 상면에 상기 제1 공정 가스를 주입하여 제2 영역의 모재 상에 펠리클 멤브레인을 증착하는 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛 및 상호 분리되어 상기 제1 유닛에 배치되며, 상기 제1 영역의 모재와 상기 제2 영역의 모재를 각각 가열하는 제1 가열부, 제2 가열부를 포함할 수 있다.

Description

멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 그 펠리클을 포함하는 노광장치{Pellicle including integrated membrane and frame, Manufacturing method for the same, and Manufacturing apparatus for the Pellicle, and Exposure apparatus including the Pellicle}

실시예는 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 그 펠리클을 포함하는 노광장치에 관한 것이다. 실시예의 펠리클은 초극자외선(EUV, Extreme Ultra Violet) 노광공정에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

반도체 소자 또는 액정 디스플레이 등의 제조에 있어서, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 경우에 포토리소그래피(photolithography) 공정이 사용된다.

포토리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 레티클 또는 포토 마스크가 사용되며, 레티클 상의 패턴이 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다. 그런데 레티클에 파티클이 부착되면 이 파티클로 인해 빛이 흡수되거나 반사되기 때문에 전사된 패턴이 손상되어 반도체 소자나 액정 디스플레이 등의 품질이나 수율의 저하를 초래하는 문제가 발생한다.

보통 포토리소그래피 공정은 클린룸에서 행해지지만, 이 클린룸 내에도 파티클이 존재하므로 레티클 표면에 파티클이 부착되는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다.

이 경우 파티클은 레티클 표면에 직접 부착되지 않고 펠리클 위에 부착되므로, 리소그래피시에는 초점이 마스크 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 파티클은 초점이 맞지 않아 반도체 웨이퍼나 액정용 기판에 전사되지 않는 이점이 있다.

한편, 반도체 노광장치의 해상도(resolution)는 높아져 가고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 소스 광원의 파장도 점점 더 짧아지고 있다.

예를 들어, UV(Ultra Violet)광원은 G선(436nm), I선(365nm), KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm) 등이 사용되었으나, 최근 10nm 미만의 패터닝 공정의 수요에 따라 초극자외선(EUV, 13.5㎚)이 사용이 요구되고 있다.

즉 최근에는 반도체 소자 및 액정 디스플레이는 점점 고집적화, 미세화되고 있다. 예를 들어, 종래 32nm 정도의 미세 패턴을 포토레지스트 막에 형성하는 기술에서는 ArF 엑시머레이저(193nm)를 이용하여 포토레지스트 막을 노광하는 액침 노광 기술이나 다중 노광 등의 엑시머레이저를 사용한 개량 기술에 의해 대응 가능하다.

그러나, 차세대 반도체 소자나 액정 디스플레이에는 더욱 미세화한 패턴 형성이 요구되고 있어, 종래의 펠리클 및 노광 기술로는 이러한 미세한 패턴을 형성하는 것이 곤란해지고 있다. 이에 최근에는 보다 미세한 패턴을 형성하기 위한 방법으로서, 13.5nm를 주파장으로 하는 EUV광을 사용한 EUV 노광 기술이 주목받고 있다.

이러한 EUV를 이용한 노광기술을 구현하기 위해서는 새로운 광원, 포토레지스트, 레티클, 펠리클 등의 개발이 불가결하다.

한편, 펠리클은 광원이 투과되는 펠리클 멤브레인과 펠리클 멤브레인의 지지 기능을 하는 펠리클 프레임을 포함한다. 종래 펠리클 기술개발은 광원 투과도 등의 관점에서 펠리클 멤브레인에 대한 연구가 있으나, EUV를 이용한 노광기술을 고려한 펠리클에 대한 연구가 미진한 상황이다.

우선, 종래기술에 의하면, 펠리클 프레임과 펠리클 프레임이 장작되는 마스크 기판의 물질이 다름에 따라, 또는 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 물질이 다름에 따라 열적특성의 차이에 의한 PID(Pellicle Induced Distortion) 문제를 발생시킨다.

구체적으로 반도체 소자나 액정 디스플레이의 미세화가 진행됨에 따라서, 수율을 좌우하는 펠리클에 대해서는 펠리클을 포토 마스크에 부착했을 때에 열팽창 계수의 차이에 따른 응력이 발생하며, 그 응력으로 인해 포토마스크가 변형되는 PID 이슈가 있는데, 그 결과로서 형성되는 패턴의 위치 정밀도가 어긋나므로 미세 패턴을 형성하기 어려워지는 것이 큰 문제가 되고 있다.

특히 EUV는 파장이 짧기 때문에 에너지가 매우 높으며, 투과율이 낮기 때문에 상당량의 에너지가 펠리클과 마스크 기판에 흡수되어 펠리클과 마스크 기판이 가열될 수 있다. 따라서 펠리클과 마스크 기판의 재질이 서로 다를 경우에는 리소그래피 공정에서 발생하는 열에 의한 열팽창 차이에 의한 PID 이슈는 더욱 중요해지고 있으나, 이에 대한 적절한 해결방안이 제시되지 못하는 상황이다.

또한 EUV가 적용되는 리소그래피의 경우, 패턴이 미세하여 열팽창 차이에 의한 PID 이슈로 인한 패턴 결함은 더욱 중요한 문제가 되고 있다.

다음으로 펠리클에서 펠리클 멤브레인은 보다 효율적인 패터닝을 위해 센티미터 스케일로 프리-스탠딩 (free-standing) 되어야 하는데, 종래기술에서의 펠리클 멤브레인은 약한 인장 강도로 인하여 프리-스탠딩이 매우 어렵다.

다음으로, 종래기술에서 펠리클 멤브레인은 펠리클 프레임에 접착제에 의해 접착이 된다. 그런데 이러한 접착제는 공정 진행 중에 소정의 가스를 발생시키는 아웃개싱(out gasing) 현상이 발생되며 해당 가스는 불순물로 작용할 수 있다.

예를 들어, 종래 펠리클 프레임은 알루미늄, 스테인레스, 폴리에틸렌 등으로 제조되며, 펠리클 멤브레인은 투광성이 우수한 니트로셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스 또는 불소 수지 등으로 이루어진다.

이때 펠리클 멤브레인은 펠리클 프레임에 불소계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 에폭시 수지 등의 멤브레인 접착제에 의해 접착된다. 그런데 이러한 접착제는 공정 진행 중에 아웃개싱(out gasing) 현상이 발생되며 발생된 가스는 불순물로 작용하게 된다.

특히 에너지가 매우 높은 EVU에서 상당량의 에너지가 펠리클과 마스크 기판에 흡수되어 펠리클과 마스크 기판이 가열됨에 따라 아웃개싱(out gasing) 현상이 발생될 수 있는데, 이에 대한 방안이 제시되지 못하는 상황이다.

한편, 종래기술 중에 EUV 리소그래피용 펠리클을 구성하는 막의 높은 투과율을 구현하기 위해 단결정 실리콘(Si), 질화실리콘(SiN) 등을 구성 물질로 사용한 기술이 있다(한국공개특허 제2009-0122114호). 그러나 이러한 단결정 실리콘을 이용한 펠리클막은 높은 투과율의 구현을 위해 100㎚ 이하의 극박막으로 형성되어야 한다. 이에 따라 단결정 실리콘 박막의 펠리클막은 인장강도가 약해 수 센치미터 스케일의 펠리클막을 구현하기 어려운 문제가 있다.

또한 한국공개특허 제2009-0122114호에 개시된 실리콘 단결정 박막의 펠리클 막은 작은 충격에도 쉽게 손상될 수 있으므로 이를 지지하기 위한 별도의 베이스 기판을 사용한다. 이러한 베이스 기판의 보강틀은 일정한 패턴을 형성하며, 이 패턴이 리소그래피 공정에서 기판에 전사된다는 문제가 있다. 또한, 투과율이 60%정도로 낮다는 문제가 있다.

실시예의 기술적 과제 중의 하나는 초극자외선(EUV)을 이용한 노광 기술에 적합한 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 펠리클을 포함하는 노광장치를 제공하고자 함이다.

구체적으로 실시예의 기술적 과제는 PID(Pellicle Induced Distortion) 문제를 해결할 수 있는 펠리클, 그 제조방법, 펠리클을 포함하는 노광장치 및 펠리클의 제조장치를 제공하고자 함이다.

또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 아웃개싱(out gasing) 현상을 방지할 수 있는 펠리클, 그 제조방법, 펠리클을 포함하는 노광장치 및 펠리클의 제조장치를 제공하고자 함이다.

실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않고, 발명의 설명을 통해 파악되는 것을 포함한다.

예를 들어, 실시예는 펠리클 프레임에 EUV에 의해 높은 에너지가 가해짐으로 인해, 일체로 형성된 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임이 서로 같은 재질임에도 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제가 유발되는 문제를 해결하고자 함을 특유의 기술적 과제로 한다.

또한 실시예는 펠리클이 증착되는 소정의 모재로부터 펠리클 멤브레인의 손상없이 펠리클을 효율적으로 분리할 수 있는 점을 특유의 기술적 과제로 한다.

또한 실시예는 EUV와 펠리클 프레임 간의 간섭을 방지할 수 있는 점을 특유의 기술적 과제 중의 하나로 한다.

실시예예 따른 펠리클 제조장치는, 단차가 있는 모재가 배치되는 제1 챔버 유닛과, 상기 모재의 측면에 제1 공정 가스를 주입하여 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛과, 상기 모재의 상면에 상기 제1 공정 가스를 주입하여 제2 영역의 모재 상에 펠리클 멤브레인을 증착하는 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛 및 상호 분리되어 상기 제1 유닛에 배치되며, 상기 제1 영역의 모재와 상기 제2 영역의 모재를 각각 가열하는 제1 가열부, 제2 가열부를 포함할 수 있다.

상기 펠리클 멤브레인은 상기 펠리클 프레임 상에 서로 같은 재질로 일체로 형성될 수 있다.

상기 제3 유닛은 상기 제1 영역의 모재 상에 상기 제1 공정 가스를 주입하는 제2 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 가스 공급부과 상기 제2 가스 공급부를 작동시켜 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 상기 펠리클 프레임을 형성한 후에 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 작동시켜 상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인을 형성할 수 있다.

상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부는 상기 제1 영역의 모재를 가열하여 상기 펠리클 프레임을 형성하고, 상기 펠리클 프레임이 형성되는 동안 상기 제2 가열부는 오프 상태일 수 있다.

상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛을 통해 플라즈마가 방전되며, 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛은 오프 상태일 수 있다.

상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인 형성시에, 상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부도 작동되며, 상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛과 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛이 함께 작동됨으로써 플라즈마가 유도되어 상기 펠리클 멤브레인이 형성될 수 있다.

상기 펠리클 멤브레인 형성시 증착공정 속도가 상기 펠리클 멤브레인의 증착공정의 속도보다 느릴 수 있다.

상기 펠리클 멤브레인의 열팽창 계수는 상기 펠리클 프레임의 열팽창 계수보다 작을 수 있다.

상기 펠리클 멤브레인의 결정성 또는 막질이 상기 펠리클 프레임보다 조밀할 수 있다.

실시예에 따른 펠리클의 제조방법은, 단차가 있는 모재를 제1 챔버 유닛 상에 배치하는 단계와, 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛를 통해 상기 모재의 측면에 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제1 가열부로 가열하면서 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 단계와, 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛을 통해 상기 모재의 상면에 상기 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제2 가열부로 가열하면서 제2 영역의 모재 상에 상기 펠리클 프레임과 서로 같은 재질로 일체로 펠리클 멤브레인을 형성되는 단계 및 상기 모재와 상기 펠리클 프레임 및 상기 펠리클 멤브레인을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예는 상기 펠리클 멤브레인 상에 투광성 방열층을 더 형성할 수 있다.

또한 실시예에 따른 EUV용 펠리클은, 초극자외선(EUV) 노광공정에서 소정의 마스크 기판 상에 배치되는 펠리클에 있어서, 상기 마스크 기판과 접하는 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 일체로 형성된 펠리클 멤브레인을 포함할 수 있다.

상기 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 같은 재질로 일체로 형성될 수 있다.

상기 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 다른 재질로 일체로 형성될 수 있다.

실시예는 상기 펠리클 멤브레인 상에 형성된 투광성 방열층을 더 포함할 수 있다.

또한 실시예에 따른 펠리클 제조장치는, 단차 상에 분리층이 구비된 모재가 배치되는 제1 챔버 유닛과, 상기 모재의 측면의 분리층에 제1 공정 가스를 주입하여 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛과, 상기 모재의 상면의 분리층에 제2 공정 가스를 주입하여 제2 영역의 모재 상에 펠리클 멤브레인을 증착하는 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛 및 상호 분리되어 상기 제1 유닛에 배치되며, 상기 제1 영역의 모재와 상기 제2 영역의 모재를 각각 가열하는 제1 가열부, 제2 가열부를 포함할 수 있다.

상기 제3 유닛은 상기 제1 영역의 모재 상에 상기 제1 공정 가스를 주입하는 제2 가스 공급부를 더 포함하며, 상기 제1 가스 공급부과 상기 제2 가스 공급부를 작동시켜 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 상기 펠리클 프레임을 형성한 후에 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 작동시켜 상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인을 형성할 수 있다.

상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부는 상기 제1 영역의 모재를 가열하여 상기 펠리클 프레임을 형성하고, 상기 펠리클 프레임이 형성되는 동안 상기 제2 가열부는 오프 상태이며, 상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛을 통해 플라즈마가 방전되며, 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛은 오프 상태일 수 있다.

또한 실시예에 따른 펠리클의 제조방법은, 단차 상에 분리층이 구비된 모재를 제1 챔버 유닛 상에 배치하는 단계와, 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛를 통해 상기 모재의 측면의 분리층에 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제1 가열부로 가열하면서 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 단계와, 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛을 통해 상기 모재의 상면의 분리층에 상기 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제2 가열부로 가열하면서 제2 영역의 모재 상에 상기 펠리클 프레임과 서로 같은 재질로 일체로 펠리클 멤브레인을 형성되는 단계 및 상기 분리층을 제거하여 상기 모재와 상기 펠리클 프레임 및 상기 펠리클 멤브레인을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분리층은 반도체층을 포함하고, 상기 분리단계에서 레이저에 의해 상기 반도체층의 일부가 가스로 분해될 수 있다.

실시예에 따른 노광장치는, 노광 광원과, 상기 노광 광원이 조사되는 레티클 및 상기 레티클 상에 배치되는 어느 하나의 상기 EUV용 펠리클을 포함할 수 있다.

실시예에 의하면, 초극자외선(EUV)을 이용한 노광 기술에 적합한 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 펠리클을 포함하는 노광장치 및 펠리클의 제조장치를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.

구체적으로 실시예에 의하면 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 물질이 다름에 따라 열적특성의 차이에 의해 발생되는 PID(Pellicle Induced Distortion) 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.

또한 실시예에 의하면 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임을 접착시키는 접착제에 의한 아웃개싱(out gasing) 현상을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.

또한 실시예에 의하면 프리-스탠딩(free-standing) 구현이 가능한 펠리클을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.

또한 실시예에서는 펠리클 멤브레인의 열팽창 계수를 펠리클 프레임의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 펠리클 멤브레인의 열팽창의 정도와 펠리클 프레임의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 실시예는 모재와 펠리클 사이에 분리층을 개재함으로써 펠리클과 모재를 효율적으로 분리할 수 있으며, 펠리클 멤브레인에 손상이 없는 높은 품질의 펠리클을 제공할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 실시예에서는 펠리클 프레임의 폭이 펠리클 멤브레인과 접하는 영역에서부터 멀어지는 방향으로 그 폭이 점점 넓게 형성됨으로써 슬릿을 통과하고 다시 반사되는 EUV와 펠리클 프레임 간의 간섭을 최소화하여 노광의 정확도를 보다 향상시킬 수 있는 특별한 기술적 효고가 있다.

실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않고, 발명의 설명을 통해 파악되는 것을 포함한다.

도 1a는 실시예에 따른 펠리클(200)이 레티클(Reticle)(100) 상에 배치된 예시도.
도 1b는 실시예에 따른 펠리클(200)의 사시도.
도 2a 내지 도 2d는 제1 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1001) 및 이를 이용한 제1 펠리클 제조방법에 대한 도면.
도 3a 내지 도 3e는 제2 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1002) 및 이를 이용한 제2 펠리클의 제조방법에 대한 도면.
도 4a 내지 도 4e는 제3 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1003) 및 이를 이용한 제3 펠리클의 제조방법에 대한 도면.
도 5a 내지 도 5f는 제4 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1004) 및 이를 이용한 제4 펠리클 제조방법에 대한 도면.
도 6a 내지 도 6e는 제5 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1005) 및 이를 이용한 제5 펠리클 제조방법에 대한 도면.

이하 상기의 과제를 해결하기 위한 구체적으로 실현할 수 있는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성이 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성이 상기 두 구성 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 구성을 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

(실시예)

도 1a는 실시예에 따른 펠리클(200)이 레티클(Reticle)(100) 상에 배치된 예시도이다.

상기 레티클(100)은 마스크 기판(111)과 마스크 패턴(112)을 포함할 수 있고, 펠리클(200)은 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)을 포함할 수 있다.

실시예가 적용되는 13.5nm의 파장의 초극자외선(EUV) 노광장치는 광원이 레티클(100)을 투과하는 것이 아닌 반사형일 수 있다. 예를 들어, 실시예가 적용되는 EUV 노광장치에서는 도 1a를 기준으로 소정의 노광광원(미도시)이 레티클(100)의 하측에서 주입되어 반사될 수 있으며, 마스크 기판(111)에 소정의 다층 박막 거울(multi-layer mirror)이 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이때 레티클(100) 하측에는 소정의 블라인더가 배치될 수 있으며, 블라인더는 소정의 슬릿(152)과 플레이트(150)를 포함할 수 있다. 상기 슬릿(152)은 어퍼쳐(aperture) 모양을 가질 수 있으며, 소정의 조영 미러 시스템으로부터 레티클(100)로 전달되는 EUV의 모양을 성형할 수 있다.

상기 플레이트(150)는 슬릿(152) 이외의 영역에 조사되는 EUV를 차단하여 상기 슬릿(152)을 통해 극자외선의 일부를 통과시킬 수 있다.

실시예에 따른 EUV 노광장치에서 광원인 EUV는 LPP(Laser-Produced Plasma) 소스(Source)에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, 초당 수만 번씩 떨어지는 주석(Tin)에 CO₂ 레이저를 쏘면 플라즈마가 발생하면서 EUV가 발생될 수 있다.

도 1a를 참조하면, 레티클(100)은 소정의 마스크 기판(111) 상에 마스크 패턴(112)이 패터닝될 수 있다. 상기 레티클(100)은 크롬이나 산화철 등으로 소정의 마스크 패턴(112)이 그려진 투광성 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예에서 레티클(100)은 여러 번 반복적으로 위치를 바꿀 수 있도록 만든 포토 마스크(photo mask)일 수 있으며, 설계 도면 대비 4 내지 10배 정도 크기로 패턴이 그려진 석영 유리기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 레티클(100) 상의 마스크 패턴(112)은 4:1, 5:1, 10:1의 비율로 축소되어 소정의 반도체 기판(wafer)에 전사될 수 있다.

상기 마스크 패턴(112)은 반도체 소자 등의 회로구조의 각 층에서의 소정의 회로 패턴에 대응될 수 있다. 상기 마스크 패턴(112)은 전자회로설계자동화(EDA) S/W 도구에 의해 생성된 회로 이미지가 블랭크 마스크(blank mask) 위에 형상화시키는 작업에 의해 생성될 수 있다.

실시예에서 상기 마스크 기판(111)은 투광도가 높은 석영 유리(quartz glass) 기판일 수 있으며, 용융 실리카(Fused-silica) 유리판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다

다음으로 도 1b는 실시예에 따른 펠리클(200)의 사시도이다.

도 1a와 도 1b에서 실시예에 따른 펠리클(200)에서 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220) 사이에 점선이 도시되어 있으나 이는 양측의 영역을 구분하기 위해 임으로 나타낸 선이며, 양측의 물질이 같은 경우 실제 제품에서 양측의 구분선이 나타나지는 않을 수 있다.

실시예에서 펠리클(200)은 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)을 포함할 수 있다. 실시예의 펠리클 멤브레인(220)은 파티클(P)이 마스크 패턴(112)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

실시예가 적용되는 13.5nm의 파장을 갖는 EUV은 대부분의 물질에서 다량 흡수되므로 패터닝 공정에 사용되는 광학시스템에서 EUV의 경로에 놓이게 되는 물질은 극히 한정되고, 매우 얇은 두께를 갖는 물질이 요구된다.

한편, 최근 반도체 소자나 액정 디스플레이의 미세화가 진행됨에 따라서 펠리클을 레티클에 부착했을 때에 펠리클의 응력으로 레티클이 변형되는 결과로서 마스크 패턴의 위치 정밀도가 어긋나는 PID(Pellicle Induced Distortion) 문제가 대두되고 있다. 특히 실시예가 적용되는 10nm 이하의 초 미세화 패턴 기술에서는 PID 이슈가 매우 중요한 기술적 문제이다.

실시예에 따른 펠리클(200)은 초극자외선(EUV)을 광원으로 사용하는 EUV 노광장비에 적용될 수 있다. EUV 노광장비는 DUV(심자외선, Deep Ultra Violet) 노광장비보다 더욱 미세한 집적회로를 구현할 수 있다. EUV파장은 DUV 대비 짧은 13.5nm이며, 파장이 짧으면 빛의 회절현상이 줄어든다. 따라서 EUV 노광장비는 보다 미세한 집적회로를 반도체용 웨이퍼 위에 패터닝할 수 있다. 예를 들어, EUV 노광장비는 비메모리 반도체의 선단공정(7nm 이하) 또는 DRAM 공정에 적용될 수 있다.

한편, 노광장비의 해상력(Resolution)은 k1*λ로 표현될 수 있다. DRAM 집적회로의 조밀도는 공정상수(k1) 및 파장(λwavelength)에 비례하고, 렌즈 수차(NA, Numerical Aperture)에 반비례한다. 렌즈 수차(NA)는 렌즈가 잡아낼 수 있는 최대의 회절각을 의미한다.

한편, 셀과 셀의 간격을 더욱 촘촘하게 만들려면 위 해상력 공식에서 파장(wavelength)의 값을 줄이거나 NA(Numerical Aperture)의 값을 늘리면 된다.

EUV 노광장비 도입 이전 단계에 해당되는 DUV 노광장비에서는 분모의 구경을 키우기 위해 렌즈를 물에 담그는 액침(Immersion) 기법을 통해 36~38nm의 선폭까지 구현 가능하다.

한편, EUV 노광장비에서는 분자에 해당되는 빛의 파장이 193nm에서13.5nm로 급격하게 축소되어 해상력이 세밀해져서 더욱 촘촘하게 전자회로가 설계가 가능하다.

그런데, 실시예가 적용되는 EUV 노광장비에서 빛의 파장이 193nm에서 13.5nm로 급격하게 축소되고, 이에 따라 10nm 이하의 초 미세화 패턴 기술 구현이 가능함에 따라 PID 문제는 더욱 중요한 기술적 문제로 대두되고 있다.

구체적으로 종래기술에서 펠리클 프레임과 레티클의 마스크 기판 사이의 열팽창 계수 차이가 있다. 또한 펠리클 프레임과 펠리클 멤브레인의 열패창 계수의 차이가 있다.

예를 들어, 종래 기술에서 펠리클 프레임은 알루미늄(Al)을 가공하여 프레임 형상을 만들고 아노다이징(anodizing)한 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하며, 노광 광원의 반사를 최소화하기 위해 망간, 크롬, 카본 등의 착색제로 흑색으로 착색하여 흑색 알루미나를 주로 사용하고 있다.

실시예가 적용되는 10nm 이하의 초 미세화 패턴 기술에서 이러한 흑색 알루미나 재질의 펠리클 프레임과 석영 유리 기판의 열팽창 계수의 차이에 따른 PID 이슈가 중요한 기술적 문제이다.

또한 종래기술에서 펠리클 프레임은 알루미늄, 스테인레스, 폴리에틸렌 등으로 제조되며, 펠리클 멤브레인은 투광성이 우수한 니트로셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스 또는 불소 수지 등으로 이루어진다.

종래 펠리클 기술개발은 광원 투과도 등의 관점에서 펠리클 멤브레인에 대한 연구가 있으나, EUV를 이용한 노광기술을 고려한 펠리클 프레임에 대한 연구가 미진한 상황이다.

이에 따라 종래기술에 의하면, 펠리클 프레임과 펠리클 프레임이 장착되는 마스크 기판의 물질이 다름에 따라, 또는 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 물질이 다름에 따라 열적특성의 차이에 의한 PID(Pellicle Induced Distortion) 문제를 발생시킨다.

특히 에너지가 매우 높으나 투과율이 낮은 EUV의 상당량의 에너지가 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임에 흡수되어 리소그래피 공정에서 발생하는 열에 의한 열팽창 차이에 의한 PID 이슈는 더욱 중요해지고 있으나, 이에 대한 적절한 해결방안이 제시되지 못하는 상황이다. 또한 EUV가 적용되는 리소그래피의 경우, 패턴이 미세하여 열팽창 차이에 의한 PID 이슈로 인한 패턴 결함은 더욱 중요한 문제가 되고 있다.

한편, 종래기술에서는 펠리클 멤브레인의 재질을 개선하는 등으로 PID를 저감하는 시도가 있었으나, 펠리클 멤브레인의 재질과 펠리클 프레임의 재질은 다름에 따라 EUV가 적용되는 노광장치에서 PID(Pellicle Induced Defect) 문제가 제대로 해결되지 못하는 실정이다.

또한 종래기술에서 반도체 기판의 대구경화 됨에 따라 레티클의 사이즈도 대구경화되어 펠리클도 대구경화가 요구되고 있다. 그런데, 펠리클이 대구경화 됨에 따라 펠리클의 수명이 급격히 단축되고 있으며 인장강도가 높지 않아 프리스탠딩 구조를 구현하기 어려운 점이 있다.

특히 알루미나 재질의 펠리클 프레임의 경우 취성(brittleness)으로 인해 약 10,000 웨이퍼 공정이 해당되는 약 3일 정도면 펠리클의 뒤틀림 발생하여 펠리클을 폐기해야 하는 실정이며, 펠리클 멤브레인의 인장강도 취약으로 대구경 펠리클로 구현되기 어려운 문제가 있다.

또한 종래기술에서 알루미나 재질의 펠리클 프레임의 경우 기계적 가공에 의해 제조됨에 따라 평탄도(flatness) 확보가 어렵고, 부식방지성능이 낮으며, 변색(discolor)이 발생할 수 있으며, 연마단계에서 돌출(extrusion)이 발생하는 문제도 있다.

종래기술에서는 이러한 알루미나 재질의 펠리클 프레임의 기술적 문제에 대해 적절한 대안을 제시하지 못하는 실정이다.

이에 실시예의 기술적 과제는 초극자외선(EUV)을 이용한 노광 기술에 적합한 펠리클, 그 제조방법, 그 펠리클의 제조장치 및 펠리클을 포함하는 노광장치를 제공하고자 함이다.

앞서 기술한 바와 같이, 실시예가 적용되는 13.5nm의 파장의 초극자외선(EUV) 노광장치는 광원이 레티클(100)을 투과하는 것이 아닌 반사형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 1a를 참조하면, 실시예의 EUV 노광장치에서는 소정의 광원이 레티클(100)의 하측에서 주입되어 반사될 수 있으며, 이때 마스크 기판(111)에 소정의 다층 박막 거울(multi-layer mirror)이 구비될 수 있다.

한편, 실시예가 적용되는 13.5nm의 파장의 EUV 노광장치가 반사형인 경우 광원 출력(Source power)이 더 높아지게 되어 펠리클에 의한 PID 이슈는 더욱 중요해진다. 특히 실시예가 적용되는 13.5nm의 파장의 EUV 노광장치는 진공에서 진행되는데, 이에 따라 노광 공정에서 발생한 열이 외부로 방열될 수 없으므로 PID 이슈는 더욱 극명하게 된다.

또한 높아진 광원 출력에 따라 종래 기술의 알루미나 재질의 펠리클은 더욱 취약하여 수명이 단축되고, PID(Pellicle Induced Defect) 문제는 노광공정에서 치명적이 될 수 있다.

구체적으로 13.5nm의 파장인 EUV는 기체를 포함한 대부분의 물질에 흡수되는 독특한 성질을 갖고 있으며, 자연계의 대부분의 물질에 흡수되는 EUV의 성질은 노광 장비의 설계 변경이 필요하다.

우선 노광 장비 내부는 진공 상태를 유지할 수 있으며, EUV는 공기에도 흡수되기 때문이다. 또한 기존 투과형 렌즈 역시 흡수 문제로 사용하기 어렵다.

반면, EUV 장비는 마스크의 상을 축소 투영하기 위해 Mo과 Si을 여러 층으로 쌓은 다층 박막 거울(multi-layer mirror)로 EUV 광원을 반사시키는 방식을 채용할 수 있다.

한편, Mo-Si 다층박막 거울의 최대 반사효율은 약 70% 수준이어서 EUV 광원이 실제 웨이퍼 위로 도포된 감광제에 도달했을 때는 많은 양의 광원 손실이 발생하며, 이 같은 광원 손실은 노광 공정 시간의 지연을 야기시키고 있다.

나아가 종래 흑색 알루미나 재질의 펠리클 프레임은 광원을 흡수하므로 광원 손실을 더욱 유발시키는 문제가 있다.

실시예에 의하면, 펠리클 프레임(210)의 재료를 마스크 기판(111)의 재료인 석영(Quartz)과 열 팽창 계수가 비슷하거나 같은 재료를 이용할 수 있다. 이를 통해 PID을 최소화하여 마스크(mask)와 마스크 사용에 따른 Overlay(정반합)을 최소화할 수 있다.

또한 실시예는 펠리클 멤브레인(220)의 재료를 펠리클 프레임(210)과 같도록 일체로 제작하여 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 재질이 다름으로 인한 PID 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

실시예에서 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)의 재료는 SiC 또는 다이아몬드일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)의 재료는 흡광 계수(extinction coefficient)가 13.5nm에서 0.02000 미만일 수 있다. 예를 들어, 펠리클 프레임(210)의 재료는 흡광 계수(extinction coefficient)가 13.5nm에서 0.00183 내지 0.01709 일 수 있다.

흡광계수는 빛이 소정 두께의 물질에 직각으로 입사하도록 하여 광 산란을 만들지 않는 물질의 빛의 흡수(Absorption)하는 정도를 나타내는 계수이다. 빛의 흡수(Absorption)는 빛과 같은 파동이 매질 내를 지날 때 에너지 일부가 열 에너지 등으로 변환되는 현상으로 비 가역적인 열역학적 과정이며, 빛 에너지가 감소되며 온도가 올라가게 된다.

이에 따라 물질에 따라 흡광 계수(extinction coefficient)가 클수록 열 에너지 발생이 많아지게 되어 열팽창 정도가 커지게 된다.

예를 들어, 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)의 재료는 흡광 계수(extinction coefficient)가 13.5nm에서 Si의 흡광 계수의 10배 이하일 수 있다. 예를 들어, 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220) 재료는 흡광 계수(extinction coefficient)가 13.5nm에서 0.00183 내지 0.01830일 수 있다. 예를 들어, 펠리클 프레임(210)의 재료는 흡광 계수(extinction coefficient)가 13.5nm에서 0.00183 내지 0.01709 일 수 있다.

실시예에 의하면, 펠리클 프레임(210)과 펠리클 멤브레인(220)의 재료를 마스크 기판(111)의 재료인 석영(Quartz)과 열 팽창 계수가 비슷하거나 같은 재료를 이용함으로써 PID을 최소화하여 마스크(mask)와 마스크 사용에 따른 Overlay(정반합)을 최소화할 수 있다.

이를 통해 실시예에 의하면, 초극자외선(EUV)을 이용한 노광 기술에 적합한 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클의 제조방법 및 그 제조장치를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.

또한 실시예의 기술적 과제는 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임을 접착시키는 접착제에 의한 아웃개싱(out gasing) 현상을 방지할 수 있는 펠리클, 그 제조방법, 펠리클을 포함하는 노광장치 및 펠리클의 제조장치를 제공하고자 함이다.

종래에 펠리클 막은 펠리클 프레임에 소정의 멤브레인 접착제에 의해 접착된다. 상기 멤브레인 접착제는 불소계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제 등일 수 있다.

실시예에 의하면, 펠리클 멤브레인(220)이 펠리클 프레임(210)과 일체로 형성됨에 따라 별도의 멤브레인 접착제가 필요하지 않으므로 아웃개싱 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 실시예의 기술적 과제는 프리-스탠딩(free-standing) 구현이 가능한 펠리클의 제조방법 및 펠리클의 제조장치를 제공하고자 함이다.

실시예에서 펠리클 멤브레인(220)이 펠리클 프레임(210)과 일체로 형성됨에따라 프리-스탠딩 (free-standing) 될 수 있는 특별한 효과가 있다.

또한 실시예의 펠리클 멤브레인(220)은 인장장도 우수한 SiC, Ru, 다이아몬드 등으로 형성됨에 따라 센티미터 스케일로 프리-스탠딩(free-standing) 구조를 구현할 수 있다.

예를 들어, 상기 펠리클 멤브레인(220)은 5 mm 이상의 일측 변 또는 지름을 갖는 사각형 또는 원형 펠리클 프레임(210)에 지지되어 프리-스탠딩될 수 있다

상기 펠리클 멤브레인(220)의 두께가 50 nm 이하일 수 있으며, EUV에 대한 투과율이 80% 이상일 수 있다. 또한 상기 펠리클 멤브레인(220)은 EUV에 대한 투과율이 90% 이상일 수 있다.

이에 따라 실시예에 의하면, EUV 리소그래피 공정에 사용 가능하도록 EUV 노광광에 대한 높은 투과율을 가지며, 반복되는 노광에 의해 발생되는 높은 열에너지에도 PID 이슈가 없으며, 높은 인장강도를 가짐으로써 프리-스탠딩(Freestanding) 구조를 구현할 수 있는 기술적 효과가 있는 멤브레인과 프레임이 일체화된 펠리클, 그 제조방법, 펠리클을 포함하는 노광장치를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.

한편, 도 1a를 다시 참조하면, 레티클(100) 하측에는 슬릿(152)과 플레이트(150)를 포함하는 블라인더가 배치될 수 있고, 상기 플레이트(150)는 슬릿(152) 이외의 영역에 조사되는 EUV를 차단하여 상기 슬릿(152)을 통해 극자외선의 일부를 통과시킬 수 있다.

앞서 기술한 바와 같이 펠리클 멤브레인(220)과 펠리클 프레임(210)의 재질을 같은 재질로 형성함으로써 이건출원의 기술적 과제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.

그런데, 비공개 내부 연구에 의하면, 펠리클 멤브레인(220)과 펠리클 프레임(210)의 재질을 같도록 하는 경우, 도 1a에서와 같이 EVU에 따른 열 에너지를 주로 받는 영역이 펠리클 멤브레인(220)이므로 같은 재질의 펠리클 멤브레인(220)과 펠리클 프레임(210) 이더라도 EUV 노광공정에서 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제가 있음이 연구되었다.

이에 따라 실시예는 펠리클 멤브레인(220)의 열팽창 계수를 펠리클 프레임(210)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 펠리클 멤브레인(220)의 열팽창의 정도와 펠리클 프레임(210)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

이하 실시예에 따른 펠리클 제조방법 및 제조장치를 기초로 이건 발명의 기술적 특징을 좀 더 구체적으로 상술하기로 한다.

(제1 실시예)

우선 도 2a 내지 도 2d는 제1 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1001) 및 이를 이용한 제1 펠리클 제조방법에 대한 도면이다.

도 2a를 참조하면, 제1 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1001)는 소정의 진공 챔버 내에 제1 유닛(1100), 제2 유닛(1200) 및 제3 유닛(1300)을 포함할 수 있다.

상기 제1 펠리클 제조장치(1001)는 진공 챔버 내에 모재(300)를 로딩하고, PE-CVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정, LP-CVD(low pressure chemical vapor deposition) 공정, ALD(atomic layer deposition), 또는 MLD(molecular layer deposition) 공정 같은 증착 공정을 수행하여 상기 모재(300) 상에 멤브레인과 프레임 일체형의 제1 펠리클(201)을 형성할 수 있다.

예를 들어, 제1 펠리클 제조장치(1001)가 PE-CVD 장치인 경우, 제1 펠리클 제조장치(1001)에서는 RF 전력으로 발생된 플라즈마 방전이 에너지를 반응가스에 주어 모재(300) 상에 제1 펠리클을 증착하여 형성할 수 있다.

예를 들어, 챔버 안에 반응가스를 주입하고, 전극에 RF(radio frequency) 파워를 인가하여 플라즈마를 생성시키며, 생성된 플라즈마에 의해 해리된 기체 이온들이 소정의 모재(300)에서 화학 반응하여 모재(300) 상에 고체 화합물이 증착되어 제1 펠리클이 제조될 수 있다.

상기 제1 유닛(1100)은 바텀 챔버 유닛으로서 소정의 모재(300)가 배치되고 증착공정이 진행되는 스테이지 기능을 할 수 있다. 상기 제1 유닛(1100)에는 상기 모재(300)를 가열하는 히터(미도시)가 배치될 수 있고, 접지되어 있을 수 있다.

상기 모재(300)는 제1 펠리클(201)이 증착되는 모재 내지 기판 기능을 하며, 제1 영역의 모재(310) 및 제2 영역의 모재(320)를 포함할 수 있다. 상기 제1 영역의 모재(310)의 두께는 상기 제2 영역의 모재(320)의 두께보다 얇을 수 있다.

상기 모재(300)는 흑연, 그라파이트, 탄소섬유 강화 탄소복합재 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 영역의 모재(310)와 상기 제2 영역의 모재(320)에 의해 형성되는 공간에는 소정의 제1 펠리클 프레임(211)이 형성될 수 있다.

실시예에서 상기 제1 유닛(1100)에는 상기 제1 영역의 모재(310)를 가열하는 제1 가열부(미도시)와 상기 제2 영역의 모재(320)를 가열하는 제2 가열부를 포함할 수 있다.

상기 제2 유닛(1200)은 미들 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제1 가스유닛(1310)이 배치될 수 있다.

또한 상기 제1 가스 유닛(1310) 인접하게 제1 히터(1410)가 배치될 수 있다. 상기 제1 히터(1410)는 램프 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제1 가스유닛(1310)을 통해 진공 챔버 내에 메탄(CH₄) 또는 에탄(C₃H₆) 같이 탄소(C) 소스 가스 및 SiH₄ 또는 SiH₂Cl₂가스와 같은 Si 소스 가스를 주입하고, 탄소(C) 원자와 실리콘(Si) 원자들이 화학적 반응하여 상기 모재(300) 상에 제1 펠리클(201)을 형성할 수 있다. 상기 탄소 원자와 상기 실리콘 원자는 플라즈마 에너지 또는 열 에너지을 이용하여 여기(excite) 또는 해리(dissociate)될 수 있다. 또한 챔버 내로는 Ar, N₂ 등의 프리커서가 주입될 수 있다.

상기 제3 유닛(1300)은 탑 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스 공급부(1320)와 상기 제3 가스 공급부(1330)를 통해 탄소 소스가스 및 실리콘 소스가스가 공급될 수 있다. 상기 제2 가스 공급부(1320)은 상기 제3 유닛(1300)의 둘레에 배치될 수 있으며, 상기 제3 가스 공급부(1330)은 상기 제3 유닛(1300)의 중앙부에 배치될 수 있다.

상기 제2 가스 유닛(1320) 인접하게 제2 히터(1420)가 배치될 수 있으며, 상기 제3 가스 유닛(1330) 인접하게 제3 히터(1430)가 배치될 수 있다. 상기 제2 히터(1420)와 상기 제3 히터(1430)는 램프 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 펠리클 제조장치(1001)에는 플라즈마 형성장치인 RF 제너레이터가 연결되며, 상기 제3 유닛(1300)이 샤워헤드 기능을 할 수 있으며, 즉 반응가스를 챔버에 균일하게 공급하며 플라즈마 발생을 위한 전극이 인가될 수 있다.

상기 제3 유닛(1300)은 복수의 구역으로 분리될 수 있으며, 예를 들어, 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛과 제2 영역의 모재(320) 영역에 대응되는 제3-2 유닛을 포함할 수 있다.

상기 플라즈마 형성장치는 리모트 플라즈마 방식 또는 다이렉트 플라즈마 방식일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 2b를 참조하면, 상기 모재(300) 상에 반응 가스를 주입하여 제1 펠리클 프레임(211)과 제1 펠리클 멤브레인(221)을 형성함으로써 제1 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제1 펠리클(201)을 제조할 수 있다.

도 2b를 참조하면, 제1 가스 공급부(1310)과 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제1 펠리클 프레임(211)을 형성할 수 있고, 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제1 펠리클 프레임(211) 상에 제1 펠리클 멤브레인(221)을 형성할 수 있다.

상기 제1 펠리클 프레임(211)과 상기 제1 펠리클 멤브레인(221)의 형성공정은 동시에 진행될 수도 있고, 순차적으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 제1 가스 공급부(1310)과 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제1 펠리클 프레임(211)을 형성한 후에 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제1 펠리클 프레임(211) 상에 제1 펠리클 멤브레인(221)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이때 실시예에서 상기 제1 유닛(1100)의 제1 가열부(미도시)는 상기 제1 영역의 모재(310)를 가열하여 제1 펠리클 프레임(211)을 형성할 수 있고, 상기 제1 펠리클 프레임(211)이 형성되는 동안 제2 가열부(미도시)는 오프 상태일 수 있다.

또한 플라즈마 형성장치에서 형성된 플라즈마는 상기 제1 영역의 모재(310) 상측에 유도됨에 따라 제1 펠리클 프레임(211)을 형성할 수 있고, 제2 영역의 모재(320) 상측에는 유도되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 유닛(1300)은 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛을 통해 플라즈마가 방전되나, 제2 영역의 모재(320) 영역에 대응되는 제3-2 유닛은 오프 상태일 수 있다.

이후 제1 펠리클 프레임(211) 상에 제1 펠리클 멤브레인(221) 형성시에는 상기 제1 유닛(1100)의 제1 가열부(미도시) 뿐만 아니라 제2 가열부(미도시)도 작동되어 제2 영역의 모재(320)를 가열함으로써 제1 펠리클 멤브레인(221)이 형성될 수 있다.

또한 플라즈마 형성장치에서 형성된 플라즈마는 상기 제1 영역의 모재(310) 상측뿐만 아니라 제2 영역의 모재(320) 상측에는 유도됨으로써 제1 펠리클 멤브레인(221)이 형성될 수 있다.

또한 상기 제3 유닛(1300)은 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛뿐만 아니라 제2 영역의 모재(320) 영역에 대응되는 제3-2 유닛도 작동되어 플라즈마가 유도되어 제1 펠리클 멤브레인(221)이 형성될 수 있다.

실시예에서 제1 펠리클 멤브레인(221)은 두께가 50 nm 이하일 수 있으며, EUV에 대한 투과율이 80% 이상일 수 있다. 또한 상기 제1 펠리클 멤브레인(221)은 EUV에 대한 투과율이 90% 이상일 수 있다.

제1 실시예에서는 제1 펠리클 프레임(211) 형성시의 공급 가스 성분과 제1 펠리클 멤브레인(221) 형성시의 공급 가스 성분을 같도록 할 수 있다.

이에 따라 실시예에 의하면, 제1 펠리클 멤브레인(221)의 재료를 제1 펠리클 프레임(211)과 같도록 하여 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 재질이 다름으로 인한 PID 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 실시예에 의하면, 펠리클 프레임의 재료를 마스크 기판의 재료인 석영(Quartz)과 열 팽창 계수가 비슷하거나 같은 재료를 이용할 수 있다. 이를 통해 PID을 최소화하여 마스크(mask)와 마스크 사용에 따른 Overlay(정반합)을 최소화할 수 있다.

또한 실시예에 의하면, 제1 펠리클 멤브레인(221)이 제1 펠리클 프레임(211)과 일체로 형성됨에 따라 별도의 멤브레인 접착제가 필요하지 않으므로 아웃개싱 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 실시예에 의하면 제1 펠리클 멤브레인(221)이 제1 펠리클 프레임(211)과 일체로 형성됨에따라 프리-스탠딩 (free-standing) 될 수 있는 특별한 효과가 있다. 이에 따라 실시예에 의하면, EUV 리소그래피 공정에 사용 가능하도록 EUV 노광광에 대한 높은 투과율을 가지며, 반복되는 노광에 의해 발생되는 높은 열에너지에도 PID 이슈가 없으며, 높은 인장강도를 가짐으로써 프리-스탠딩(Freestanding) 구조를 구현할 수 있는 기술적 효과가 있다.

특히 실시예에서는 제1 펠리클 멤브레인(221)의 열팽창 계수를 제1 펠리클 프레임(211)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 제1 펠리클 멤브레인(221)의 열팽창의 정도와 제1 펠리클 프레임(211)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

예를 들어, 실시예에 의하면 제1 펠리클 멤브레인(221)의 결정성 또는 막질이 제1 펠리클 프레임(211)보다 조밀하게 제어함으로써 제1 펠리클 멤브레인(221)의 열팽창 계수가 제1 펠리클 프레임(211)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 실시예에 의하면 제1 펠리클 멤브레인(221) 형성시 증착공정 속도를 제1 펠리클 멤브레인(221)의 증착공정의 속도보다 느리게 함으로써 제1 펠리클 멤브레인(221)의 결정성 또는 막질이 제1 펠리클 프레임(211)보다 조밀하게 제어할 수 있다.

또한 실시예에 의하면 제1 펠리클 멤브레인(221) 증착공정의 성장속도는 공급 가스의 분사속도를 제어하거나 챔버 히터의 온도를 제어하여 조절할 수 있다.

앞서 기술한 바와 같이, 비공개 내부 연구에 의하면, 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임의 재질을 같도록 하는 경우, 도 1a에서 보듯이 같은 재질의 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임 이더라도, EVU에 따른 열 에너지를 주로 받는 영역이 펠리클 멤브레인이므로 EUV 노광공정에서 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제가 있음이 연구되었다.

이에 따라 실시예에서는 제1 펠리클 멤브레인(221)의 결정성 또는 막질이 제1 펠리클 프레임(211)보다 조밀하게 제어함으로써 제1 펠리클 멤브레인(221)의 열팽창 계수가 제1 펠리클 프레임(211)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

이를 통해, 조밀한 결정성 또는 막질로 인해 상대적으로 열팽창 계수가 낮아진 제1 펠리클 멤브레인(221)을 이용함으로써, EUV 노광공정에서 제1 펠리클 멤브레인(221)의 열팽창의 정도와 제1 펠리클 프레임(211)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

다음으로 도 2c와 도 2d를 참조하면, 챔버에서 모재(300)와 제1 펠리클(201)을 언로딩 후 소정의 식각액에서 모재(300)를 제거하여 제1 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제1 펠리클(201)을 제조할 수 있다. 상기 식각액은 인산, 질산, 아세트 산, 과산화수소수 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

(제2 실시예)

다음으로 도 3a 내지 도 3e는 제2 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1002) 및 이를 이용한 제2 펠리클의 제조방법에 대한 도면이다,

제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.

예를 들어, 도 3a를 참조하면, 제2 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1002)는 소정의 챔버 내에 제1 유닛(1100), 제2 유닛(1200) 및 제3 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 유닛(1200)은 미들 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제1 가스유닛(1310)이 배치될 수 있다. 또한 상기 제3 유닛(1300)은 탑 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 포함할 수 있다.

이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.

우선 도 3b와 같이, 상기 모재(300) 상에 반응 가스를 주입하여 제2 펠리클 프레임(212)과 제2 펠리클 멤브레인(222)을 형성함으로써 제2 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제2 펠리클(202)을 제조할 수 있다.

예를 들어, 도 3b를 참조하면, 제1 가스 공급부(1310)과 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제2 펠리클 프레임(212)을 형성할 수 있고, 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제2 펠리클 프레임(212) 상에 제2 펠리클 멤브레인(222)을 형성할 수 있다. 상기 제2 펠리클 프레임(212)과 상기 제2 펠리클 멤브레인(222)의 형성공정은 동시에 진행될 수도 있고, 순차적으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 제1 가스 공급부(1310)과 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제2 펠리클 프레임(212)을 형성한 후에 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제2 펠리클 프레임(212) 상에 제2 펠리클 멤브레인(222)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예에서는 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열팽창 계수를 제2 펠리클 프레임(212)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열팽창의 정도와 제2 펠리클 프레임(212)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

예를 들어, 실시예에 의하면 제2 펠리클 멤브레인(222)의 결정성 또는 막질이 제2 펠리클 프레임(212)보다 조밀하게 제어함으로써 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열팽창 계수가 제2 펠리클 프레임(212)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 실시예에 의하면 제2 펠리클 멤브레인(222) 형성시 증착공정 속도를 제2펠리클 멤브레인(222)의 증착공정의 속도보다 느리게 함으로써 제2 펠리클 멤브레인(222)의 결정성 또는 막질이 제2 펠리클 프레임(212)보다 조밀하게 제어할 수 있다. 또한 실시예에 의하면 제2 펠리클 멤브레인(222) 증착공정의 성장속도는 공급 가스의 분사속도를 제어하거나 챔버 히터의 온도를 제어하여 조절할 수 있다.

다음으로 도 3c를 참조하면, 상기 제2 펠리클 멤브레인(222) 상에 투광성 방열층(223)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 방열층(223)은 루테륨(Ru), 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt) 산화물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 3d와 도 3e를 참조하면, 챔버에서 모재(300)와 제2 펠리클(202)을 언로딩 후 소정의 식각액에서 모재(300)를 제거하여 제2 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제2 펠리클(202)을 제조할 수 있다.

이에 따라 실시예에서는 제2 펠리클 멤브레인(222)의 결정성 또는 막질이 제2 펠리클 프레임(212)보다 조밀하게 제어함으로써 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열팽창 계수가 제2 펠리클 프레임(212)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

또한 실시예는 상기 제2 펠리클 멤브레인(222) 상에 투광성 방열층(223)을 형성함으로써 EUV로 인한 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열적 손상을 저감할 수 있다.

이에 따라 실시예는 조밀한 결정성 또는 막질로 인해 상대적으로 열팽창 계수가 낮아진 제2 펠리클 멤브레인(222)을 이용하고, 제2 펠리클 멤브레인(222) 상에 투광성 방열층(223)을 형성함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있고, EUV로 인한 제2 펠리클 멤브레인(222)의 열적 손상을 저감할 수 있는 기술적 효과가 있다.

(제3 실시예)

다음으로 도 4a 내지 도 4e는 제3 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1003) 및 이를 이용한 제3 펠리클의 제조방법에 대한 도면이다.

제3 실시예는 제1 실시예 내지 제2 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.

예를 들어, 도 4a를 참조하면, 제3 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1003)는 소정의 챔버 내에 제1 유닛(1100), 제2 유닛(1200) 및 제3 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 유닛(1200)은 미들 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제1 가스유닛(1310)이 배치될 수 있다. 상기 제3 유닛(1300)은 탑 챔버 유닛으로서 제2 모재(302)에 반응 가스를 주입하는 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 포함할 수 있다.

이하 제3 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.

우선 도 4a를 참조하면, 제3 실시예는 제2 모재(302) 상에는 분리층(330)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리층(330)은 반도체층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 분리층(330)은 GaN층, AlGaN층 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 분리층(330)은 제2 모재(302)의 상측 표면상에 이미 증착된 상태로 제3 펠리클 제조장치(1003)에 로딩될 수 있다. 또한 분리층이 없는 상태로 제2 모재(302)가 로딩된 후 제3 펠리클 제조장치(1003)에서 분리층(330)이 증착될 수도 있다.

다음으로 도 4b를 참조하면, 상기 제2 모재(302)의 분리층(330) 상에 제3 펠리클 프레임(213)과 제3 펠리클 멤브레인(223) 형성될 수 있다.

상기 제3 펠리클 프레임(213)과 상기 제3 펠리클 멤브레인(223)의 형성 공정은 동시 또는 순차적으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 제1 가스 공급부(1310)과 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제3 펠리클 프레임(213)을 형성한 후에 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제3 펠리클 프레임(213) 상에 제3 펠리클 멤브레인(223)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 4c 내지 도 4e를 참조하면, 챔버에서 제2 모재(302)와 제3 펠리클(203)을 언로딩 후 분리층(330)을 제거하여 제3 펠리클(203)과 제2 모재(302)를 분리함으로써 제3 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제3 펠리클(203)을 제조할 수 있다.

한편, 비공개 내부기술에 의하면 펠리클 멤브레인을 소정의 모재로부터 분리하는 공정이 진행되는 경우 펠리클 멤브레인이 손상되는 이슈가 있음이 연구되었다.

그런데 EUV 펠리클에서 펠리클 멤브레인의 품질은 EUV 노광성능에 큰 영향을 주고 있다. 또한 모재 제거 공정에 오랜 시간이 소요되는 문제도 있다.

이에 따라 실시예는 도 4d와 같이, 분리층(330)이 GaN층인 경우, 소정의 레이저를 주사하여 GaN층이 레이저를 흡수해서 내부의 질소(N)가 기화되면서 가스(G)화 됨으로써 제3 펠리클(203)과 제2 모재(302)를 효율적으로 분리할 수 있으며, 제3 펠리클 멤브레인(223)에 손상이 없는 높은 품질의 제3 펠리클(203)을 제공할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 상기 제2 모재(302)에서 제3 펠리클(203)를 분리해내는 공정속도가 현저히 향상되는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 상기 제2 모재(302)에는 분리층이 추가 증착됨으로써 다시 사용될 수 있는 기술적 효과도 있다.

또한 실시예에서는 제3 펠리클 멤브레인(223)의 열팽창 계수를 제3 펠리클 프레임(213)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 제3 펠리클 멤브레인(223)의 열팽창의 정도와 제3 펠리클 프레임(213)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

(제4 실시예)

다음으로 도 5a 내지 도 5f는 제4 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1004) 및 이를 이용한 제4 펠리클 제조방법에 대한 도면이다.

제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.

예를 들어, 도 5a를 참조하면, 제4 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1004)는 소정의 챔버 내에 제1 유닛(1100), 제2 유닛(1200) 및 제3 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 유닛(1200)은 미들 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제1 가스유닛(1310)이 배치될 수 있다. 상기 제3 유닛(1300)은 탑 챔버 유닛으로서 제2 모재(302)에 반응 가스를 주입하는 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 포함할 수 있다.

이하 제4 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.

우선 도 5a를 참조하면, 제4 실시예는 제2 모재(302) 상에는 분리층(330)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리층(330)은 반도체층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 분리층(330)은 GaN층, AlGaN층 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 분리층(330)은 제2 모재(302)의 상측 표면상에 이미 증착된 상태로 제4 펠리클 제조장치(1004)에 로딩될 수 있다. 또한 분리층이 없는 상태로 제2 모재(302)가 로딩된 후 제4 펠리클 제조장치(1004)에서 분리층(330)이 증착될 수도 있다.

다음으로 도 5b와 도 5c를 참조하면, 상기 제2 모재(302)의 분리층(330) 상에 제4 펠리클 프레임(214)이 형성될 수 있다. 이후 상기 제4 펠리클 멤브레인(224)의 형성 공정이 진행될 수 있다.

예를 들어, 제1 가스 공급부(1310)와 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제4 펠리클 프레임(214)을 형성한 후에 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제4 펠리클 프레임(214) 상에 제4 펠리클 멤브레인(224)을 형성할 수 있다.

제4 실시예에서는 제4 펠리클 프레임(214) 형성시의 공급 가스 성분과 제4 펠리클 멤브레인(224) 형성시의 공급 가스 성분을 다르게 할 수 있다.

예를 들어, 도 1a에서 보듯이 같은 재질의 펠리클 멤브레인과 펠리클 프레임 이더라도, EVU에 따른 열 에너지를 주로 받는 영역이 펠리클 멤브레인이므로 EUV 노광공정에서 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제가 있음이 연구되었다.

이에 따라 제4 실시예에서는 제4 펠리클 멤브레인(224)의 결정성 또는 막질이 제4 펠리클 프레임(214)보다 조밀하게 제어될 수 있는 물질을 이용함으로써 제4 펠리클 멤브레인(224)의 열팽창 계수가 제4 펠리클 프레임(214)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

또한 제4 실시예에서는 제4 펠리클 멤브레인(224)의 결정성 또는 막질이 제4 펠리클 프레임(214)보다 조밀하게 제어될 수 있는 공정 조건을 제어하여 제4 펠리클 멤브레인(224)의 열팽창 계수가 제4 펠리클 프레임(214)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제4 펠리클 프레임(214)은 성장속도가 빠르되 결정성 또는 막질이 덜 조밀한 물질을 채용하고, 제4 펠리클 멤브레인(224)은 성장속도가 느리되 결정성 또는 막질이 더 조밀한 물질을 채용할 수 있다.

상기 제4 펠리클 멤브레인(224)은 SiC 등으로 형성될 수 있으며, 상기 제4 펠리클 프레임(214)은 Si, SiN, 사파이어 등으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 5d 내지 도 5f를 참조하면, 챔버에서 제2 모재(302)와 제4 펠리클(204)을 언로딩 후 분리층(330)을 제거하여 제4 펠리클(204)과 제2 모재(302)를 분리함으로써 제4 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제4 펠리클(204)을 제조할 수 있다.

도 5e를 참조하면, 분리층(330)이 GaN층인 경우, 소정의 레이저를 주사하여 GaN층이 레이저를 흡수해서 내부의 질소(N)가 기화되면서 가스(G)화 됨으로써 제4 펠리클(204)과 제2 모재(302)를 효율적으로 분리할 수 있으며, 제4 펠리클 멤브레인(224)에 손상이 없는 높은 품질의 제4 펠리클(204)을 제공할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 상기 제2 모재(302)에서 제4 펠리클(204)를 분리해내는 공정속도가 현저히 향상되는 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 상기 제2 모재(302)는 분리층이 추가 증착됨으로써 다시 사용될 수 있는 기술적 효과도 있다.

또한 실시예에서는 제4 펠리클 멤브레인(224)의 열팽창 계수를 제4 펠리클 프레임(214)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 제4 펠리클 멤브레인(224)의 열팽창의 정도와 제4 펠리클 프레임(214)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

(제5 실시예)

다음으로 도 6a 내지 도 6e는 제5 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1005) 및 이를 이용한 제5 펠리클의 제조방법에 대한 도면이다.

제5 실시예는 제1 실시예 내지 제4 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.

예를 들어, 도 6a를 참조하면, 제5 실시예에 따른 멤브레인과 프레임 일체형의 펠리클 제조장치(1005)는 소정의 챔버 내에 제1 유닛(1100), 제2 유닛(1200) 및 제3 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 유닛(1200)은 미들 챔버 유닛으로서 상기 모재(300)에 반응 가스를 주입하는 제1 가스유닛(1310)이 배치될 수 있다. 상기 제3 유닛(1300)은 탑 챔버 유닛으로서 제3 모재(303)에 반응 가스를 주입하는 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 포함할 수 있다.

이하 제5 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.

우선 도 6a를 참조하면, 제5 실시예는 제3 모재(303) 상에는 분리층(330)이 구비될 수 있다. 제5 실시예의 제3 모재(303)는 중앙부에 배치되는 제2-2 영역의 모재(322)와 둘레에 배치되는 제1 영역의 모재(310)를 포함할 수 있다.

제3 모재(303)의 제2-2 영역의 모재(322)의 측면은 경사면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2-2 영역의 모재(322)는 끝이 잘린 원뿔 형상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제5 실시예에 의하면, 제3 모재(303)의 제2-2 영역의 모재(322)의 측면이 경사면을 구비함에 따라 제5 펠리클 프레임(215)의 결정 품질이 향상되며, 증착공정이 신속하게 진행될 수 있는 기술적 효과가 있다.

다음으로, 제3 모재(303)는 분리층(330)을 구비할 수 있으며, 상기 분리층(330)은 반도체층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 6b를 참조하면, 상기 제3 모재(303)의 분리층(330) 상에 제5 펠리클 프레임(215)이 형성될 수 있다. 이후 상기 제5 펠리클 멤브레인(225)의 형성 공정이 진행될 수 있다. 상기 제5 펠리클 프레임(215) 형성공정과 상기 제5 펠리클 멤브레인(225)의 형성 공정은 동시 또는 순차적으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 제1 가스 공급부(1310)와 제2 가스 공급부(1320)를 작동시켜 제1 영역의 모재(310) 영역 상에 제5 펠리클 프레임(215)을 형성한 후에 제2 가스 공급부(1320)과 제3 가스 공급부(1330)를 작동시켜 제5 펠리클 프레임(215) 상에 제5 펠리클 멤브레인(225)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제5 실시예에서는 제5 펠리클 프레임(215) 형성시의 공급 가스 성분과 제5 펠리클 멤브레인(225) 형성시의 공급 가스 성분을 다르게 하거나, 같게 할 수 있다..

예를 들어, 제5 실시예에서는 제5 펠리클 멤브레인(225)의 결정성 또는 막질이 제5 펠리클 프레임(215)보다 조밀하게 제어될 수 있는 물질을 이용함으로써 제5 펠리클 멤브레인(225)의 열팽창 계수가 제5 펠리클 프레임(215)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다.

또는 제5 실시예에서는 공급 가스를 같게 하되, 제5 펠리클 멤브레인(225)의 결정성 또는 막질이 제5 펠리클 프레임(215)보다 조밀하게 제어될 수 있는 공정 조건을 제어하여 제5 펠리클 멤브레인(225)의 열팽창 계수가 제5 펠리클 프레임(215)의 열팽창 계수보다 작도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제5 펠리클 프레임(215)은 성장속도가 빠르게 하여 결정성 또는 막질이 덜 조밀하도록 하고, 제5 펠리클 멤브레인(225)은 성장속도를 늦추어 결정성 또는 막질이 더 조밀하도록 할 수 있다.

다음으로 도 6c 내지 도 6e를 참조하면, 챔버에서 제3 모재(303)와 제5 펠리클(205)을 언로딩 후 분리층(330)을 제거하여 제5 펠리클(205)과 제3 모재(303)를 분리함으로써 제5 실시예에 따른 멤브레인 및 프레임 일체형의 제5 펠리클(205)을 제조할 수 있다.

도 6e를 참조하면, 분리층(330)이 GaN층인 경우, 소정의 레이저를 주사하여 GaN층이 레이저를 흡수해서 내부의 질소(N)가 기화되면서 가스(G)화 됨으로써 제5 펠리클(205)과 제3 모재(303)를 효율적으로 분리할 수 있으며, 제5 펠리클 멤브레인(225)에 손상이 없는 높은 품질의 제5 펠리클(205)을 제공할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 상기 제3 모재(303)에서 제5 펠리클(205)를 분리해내는 공정속도가 현저히 향상되는 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 상기 제3 모재(303)는 분리층이 추가 증착됨으로써 다시 사용될 수 있는 기술적 효과도 있다.

또한 실시예에서는 제5 펠리클 멤브레인(225)의 열팽창 계수를 제5 펠리클 프레임(215)의 열팽창 계수보다 작도록 제어하여 EUV 노광공정에서 제5 펠리클 멤브레인(225)의 열팽창의 정도와 제5 펠리클 프레임(215)의 열팽창 정도를 같거나 유사하게 제어함으로써 열팽창의 정도 차이에 의해 PID 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 도 1a를 참조하면, 소정의 노광광원(미도시)이 레티클(100)의 하측에서 주입되어 반사되며, 레티클(100) 하측에는 소정의 슬릿(152)과 플레이트(150)가 배치되며, 슬릿(152)을 통과한 EUV는 레티클(100)로 전달될 수 있다.

이때 슬릿(152)을 통과하고 다시 반사되는 EUV는 펠리클 멤브레인을 통과하게되며, 펠리클 프레임과의 간섭을 최소화해야한다.

그런데 종래기술에서는 소정의 플레이트로 펠리클 프레임과 EUV의 간섭을 제어하였을 뿐, 펠리클 자체에서 간섭을 방지하는 부분에 대한 연구가 미진하였다.

제5 실시예에서는 제5 펠리클 프레임(215)의 폭이 제5 펠리클 멤브레인(225)과 접하는 영역에서부터 멀어지는 방향으로 그 폭이 점점 넓게 형성됨으로써 슬릿(152)을 통과하고 다시 반사되는 EUV와 펠리클 프레임 간의 간섭을 최소화하여 노광의 정확도를 보다 향상시킬 수 있는 특별한 기술적 효고가 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

단차가 있는 모재가 배치되는 제1 챔버 유닛;
상기 모재의 측면에 제1 공정 가스를 주입하여 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛;
상기 모재의 상면에 상기 제1 공정 가스를 주입하여 제2 영역의 모재 상에 펠리클 멤브레인을 증착하는 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛; 및
상호 분리되어 상기 제1 유닛에 배치되며, 상기 제1 영역의 모재와 상기 제2 영역의 모재를 각각 가열하는 제1 가열부, 제2 가열부;를 포함하는 펠리클 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인은 상기 펠리클 프레임 상에 서로 같은 재질로 일체로 형성되는 펠리클 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 제3 유닛은
상기 제1 영역의 모재 상에 상기 제1 공정 가스를 주입하는 제2 가스 공급부를 더 포함하며,
상기 제1 가스 공급부과 상기 제2 가스 공급부를 작동시켜 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 상기 펠리클 프레임을 형성한 후에 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 작동시켜 상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인을 형성하는 펠리클 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부는 상기 제1 영역의 모재를 가열하여 상기 펠리클 프레임을 형성하고, 상기 펠리클 프레임이 형성되는 동안 상기 제2 가열부는 오프 상태이며,
상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛을 통해 플라즈마가 방전되며, 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛은 오프 상태인, 펠리클 제조장치.
제4항에 있어서,
상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인 형성시에, 상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부도 작동되며,
상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛과 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛이 함께 작동됨으로써 플라즈마가 유도되어 상기 펠리클 멤브레인이 형성되는, 펠리클 제조장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 형성시 증착공정 속도가 상기 펠리클 멤브레인의 증착공정의 속도보다 느린, 펠리클 제조장치.
단차가 있는 모재를 제1 챔버 유닛 상에 배치하는 단계;
제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛를 통해 상기 모재의 측면에 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제1 가열부로 가열하면서 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 단계;
제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛을 통해 상기 모재의 상면에 상기 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제2 가열부로 가열하면서 제2 영역의 모재 상에 상기 펠리클 프레임과 서로 같은 재질로 일체로 펠리클 멤브레인을 형성되는 단계; 및
상기 모재와 상기 펠리클 프레임 및 상기 펠리클 멤브레인을 분리하는 단계;를 포함하는 펠리클 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 형성시 증착공정 속도가 상기 펠리클 멤브레인의 증착공정의 속도보다 느리며,
상기 펠리클 멤브레인의 열팽창 계수는 상기 펠리클 프레임의 열팽창 계수보다 작은, 펠리클 제조방법.
제8 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인의 결정성 또는 막질이 상기 펠리클 프레임보다 조밀한, 펠리클 제조방법.
제7항 내지 제9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 모재의 측면은 경사면을 포함하는, 펠리클 제조방법.
제7항 내지 제9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 상에 투광성 방열층을 더 형성하는, 펠리클 제조방법.
초극자외선(EUV) 노광공정에서 소정의 마스크 기판 상에 배치되는 펠리클에 있어서,
상기 마스크 기판과 접하는 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 일체로 형성된 펠리클 멤브레인을 포함하고,
상기 펠리클 멤브레인의 열팽창 계수는 상기 펠리클 프레임의 열팽창 계수보다 작은, EUV용 펠리클.
제12 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인의 결정성 또는 막질이 상기 펠리클 프레임보다 조밀한, EUV용 펠리클.
제13 항에 있어서,
상기 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 같은 재질로 일체로 형성된, EUV용 펠리클.
제13 항에 있어서,
상기 펠리클 프레임과 상기 펠리클 프레임과 다른 재질로 일체로 형성된, EUV용 펠리클.
제12 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 상에 형성된 투광성 방열층을 더 포함하는, EUV용 펠리클.
제12 항에 있어서,
상기 펠리클 프레임의 폭은 상기 펠리클 멤브레인과 접하는 영역에서부터 멀어지는 방향으로 그 폭이 점점 넓은, EUV용 펠리클.
단차 상에 분리층이 구비된 모재가 배치되는 제1 챔버 유닛;
상기 모재의 측면의 분리층에 제1 공정 가스를 주입하여 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛;
상기 모재의 상면의 분리층에 제2 공정 가스를 주입하여 제2 영역의 모재 상에 펠리클 멤브레인을 증착하는 제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛; 및
상호 분리되어 상기 제1 유닛에 배치되며, 상기 제1 영역의 모재와 상기 제2 영역의 모재를 각각 가열하는 제1 가열부, 제2 가열부;를 포함하는 펠리클 제조장치.
제18 항에 있어서,
상기 제3 유닛은
상기 제1 영역의 모재 상에 상기 제1 공정 가스를 주입하는 제2 가스 공급부를 더 포함하며,
상기 제1 가스 공급부과 상기 제2 가스 공급부를 작동시켜 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 상기 펠리클 프레임을 형성한 후에 상기 제2 가스 공급부와 상기 제3 가스 공급부를 작동시켜 상기 펠리클 프레임 상에 상기 펠리클 멤브레인을 형성하는 펠리클 제조장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 유닛의 상기 제1 가열부는 상기 제1 영역의 모재를 가열하여 상기 펠리클 프레임을 형성하고, 상기 펠리클 프레임이 형성되는 동안 상기 제2 가열부는 오프 상태이며,
상기 제3 유닛의 복수의 구역 중 상기 제1 영역의 모재 영역 상에 대응되는 제3-1 유닛을 통해 플라즈마가 방전되며, 상기 제2 영역의 모재 영역에 대응되는 제3-2 유닛은 오프 상태인, 펠리클 제조장치.
제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 형성시 증착공정 속도가 상기 펠리클 멤브레인의 증착공정의 속도보다 느리며,
상기 펠리클 멤브레인의 열팽창 계수는 상기 펠리클 프레임의 열팽창 계수보다 작은, 펠리클 제조장치.
단차 상에 분리층이 구비된 모재를 제1 챔버 유닛 상에 배치하는 단계;
제1 가스 유닛을 포함하는 제2 챔버 유닛를 통해 상기 모재의 측면의 분리층에 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제1 가열부로 가열하면서 제1 영역의 모재 상에 펠리클 프레임을 증착하는 단계;
제3 가스 유닛을 포함하는 제3 챔버 유닛을 통해 상기 모재의 상면의 분리층에 상기 제1 공정 가스를 주입하고 상기 제1 유닛에 배치되는 제2 가열부로 가열하면서 제2 영역의 모재 상에 상기 펠리클 프레임과 서로 같은 재질로 일체로 펠리클 멤브레인을 형성되는 단계; 및
상기 분리층을 제거하여 상기 모재와 상기 펠리클 프레임 및 상기 펠리클 멤브레인을 분리하는 단계;를 포함하는 펠리클 제조방법.
제23항에 있어서,
상기 분리층은 반도체층을 포함하고,
상기 분리단계에서 레이저에 의해 상기 반도체층의 일부가 가스로 분해되는, 펠리클 제조방법.
제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 펠리클 멤브레인 형성시 증착공정 속도가 상기 펠리클 멤브레인의 증착공정의 속도보다 느리며,
상기 펠리클 멤브레인의 결정성 또는 막질이 상기 펠리클 프레임보다 조밀한, 펠리클 제조방법.
노광 광원;
상기 노광 광원이 조사되는 레티클; 및
상기 레티클 상에 배치되는 제12항 내지 제17항 중 어느 하나의 EUV용 펠리클;을 포함하는 노광장치.