KR20230016968A - 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의하면, 펠리클의 관통홀을 통해 광 투과성의 증대와 열에너지의 자연 방사를 원활하게 할 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는, 기판을 준비하는 기판 준비단계(S110); 기판의 상부에 격자 예비 패턴을 형성하는 패턴 형성단계(S120); 기판의 상부로 펠리클 막을 구성하는 증착 물질을 선택적으로 증착하는 증착단계(S130); 격자 예비 패턴을 제거하여 펠리클 막에 관통홀이 형성된 격자구조를 형성하는 격자구조 형성단계(S140); 펠리클 막의 테두리를 따라 프레임을 부착하는 프레임 부착단계(S150); 및 기판에서 펠리클 막을 탈착하는 펠리클 탈착단계(S160)를 포함하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법을 포함한다.
Description
본 발명은 펠리클의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 선폭이 광원의 파장보다 작은 크기로 작아짐에 따라 여러 단계로 변화하여 왔다. 기존에 사용되던 ArF 기반의 노광공정은, 10 nm 이하로 진입하면서 한계에 이르렀고 삼성전자가 2018년 EUV 사용 7 nm 양산을 개시하였으며 최근 발표된 애플사의 아이폰 12에는 5 nm 선폭의 소자가 탑재되었다.
EUV 공정에 사용되는 포토마스크는 장당 가격이 약 5억원 수준이고, 높은 진공에서 공정이 진행된다. 따라서 공정 중에 발생하는 마스크의 오염을 방지하기 위해 마스크의 보호를 위한 얇은 막을 사용하게 되는데, 이를 펠리클(Pellicle)이라고 한다.
펠리클은 택타임(tactime)이 길어지는 단점이 있으나 마스크 오염을 줄여주므로 세정비용 및 시간이 줄어들고, 그만큼 추가 생산이 가능한 측면이 있다. 세정을 자주 하지 않아도 되므로 마스크의 수명을 연장시킬 수 있다.
EUV는 기존 ArF와 달리 투과가 아닌 반사형의 다층구조를 가진 마스크를 사용하게 되며 펠리클을 통과하게 되므로 기본적으로 높은 투과도를 갖는 것이 중요하다.
EUV는 파장 13.5 nm로 물리적으로 높은 에너지를 가지며 대부분의 물질에 흡수되는 특징을 가지고 있다. 즉 공기 중에서도 흡수되어 사라진다. 따라서 Mo/Si 반사경을 이용하여 광원을 모아서 사용하게 되므로 종래 펠리클은 사용할 수 없다.
따라서 높은 투과도와 방열성을 가지면서 이물질의 오염을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 펠리클에 대한 연구의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 기하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이물질인 파티클에 의한 반사체 손상을 방지하면서 높은 광 투과도와 방열성을 가지는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 기판을 준비하는 기판 준비단계(S110); 기판의 상부에 격자 예비 패턴을 형성하는 패턴 형성단계(S120); 기판의 상부로 펠리클 막을 구성하는 증착 물질을 선택적으로 증착하는 증착단계(S130); 격자 예비 패턴을 제거하여 펠리클 막에 관통홀이 형성된 격자구조를 형성하는 격자구조 형성단계(S140); 펠리클 막의 테두리를 따라 프레임을 부착하는 프레임 부착단계(S150); 및 기판에서 펠리클 막을 탈착하는 펠리클 탈착단계(S160)를 포함하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
기판 준비단계(S110)에서, 기판은 결정질 기판이고, 패턴 형성단계(S120)에서, 격자 예비 패턴은 다수의 비정질(Amorphous) 돌기이고, 증착단계(S130)에서, 증착 물질은 결정질 물질일 수 있다.
패턴 형성단계(S120)는, 나노임프린팅 공정 또는 포토리소그라피 공정으로 격자 예비 패턴을 형성하는 단계일 수 있다.
나노임프린팅 공정 또는 포토리소그라피 공정에 이용되는 소재는 유기물 또는 유무기하이브리드 소재일 수 있다.
격자구조 형성단계(S140)에서, 격자구조는 격자 단위 셀이 다각형일 수 있다.
펠리클 막은 Si, Ru, Ir, Au, C 중 적어도 하나의 소재이거나 또는 AlN, SiN, SiC, Poly-Si 중 적어도 하나의 소재이고, 격자 예비 패턴은 유무기 하이브리드 화합물일 수 있다. 여기서 C(Carbon)는 CNT(Carbon nanotube)나 그래핀(Graphene)을 포함할 수 있다.
유무기 하이브리드 화합물은, 폴리이미드 화합물, 폴리아크릴로니트릴 화합물, 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리아미드 화합물, 헤테로 방향환 화합물, 폴리실록산 수지, 폴리페닐렌 수지, 폴리에테르 수지, 액정 중합체 수지, 폴리파라크실릴렌 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 푸란 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 펠리클은 이물질인 파티클에 의한 반사체 손상을 방지하면서 높은 광 투과도와 방열성을 가질 수 있다.
또한 관통홀이 형성된 격자구조의 펠리클은, 관통홀을 통한 광 투과성의 증대 이외에도 열에너지의 자연 방사를 원활하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정을 나타낸 도면이고,
도 2 (a), (b), (c)는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 펠리클의 평면을 나타낸 도면들이고,
도 3은 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 단일층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 이중층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 삼중층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2 (a), (b), (c)는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 펠리클의 평면을 나타낸 도면들이고,
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도 5는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 삼중층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
펠리클의 제조방법
도 1은 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판을 준비하는 기판 준비단계(S110) 이후에, 기판의 상부에 격자 예비 패턴을 형성하는 패턴 형성단계(S120)가 수행된다. 이러한 격자 예비 패턴은, 다수의 돌기 형태로 구현될 수 있으며, 나노임프린팅 공정 또는 포토리소그라피 공정으로 형성할 수 있다.
이후에 기판의 상부로 펠리클 막을 구성하는 증착 물질을 선택적으로 증착하는 증착단계(S130)가 수행된다. 펠리클 막을 구성하는 증착 물질은 격자 예비 패턴 사이로 증발법 (Evaporative deposition)과 스퍼터링 (Sputtering)과 같은 물리 기상 증착법과 화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition)이 이용될 수 있다.
이후에 격자 예비 패턴을 제거하여 펠리클 막에 관통홀이 형성된 격자구조를 형성하는 격자구조 형성단계(S140)가 수행된다. 격자 예비 패턴을 선택적으로 에칭하여 관통홀이 형성된 격자구조를 형성할 수 있다.
이후에 펠리클 막의 테두리를 따라 프레임을 부착하는 프레임 부착단계(S150)가 수행된다.
마지막으로 기판에서 펠리클 막을 탈착하는 펠리클 탈착단계(S160)가 수행됨으로써 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법의 일 실시예가 수행될 수 있다.
EUV 용 펠리클은 2 번의 투과를 거치므로 높은 투과도가 필수 요건이다. 따라서 본 실시예에 의해 제조되는 펠리클은 흡수되는 EUV 의 열에너지를 방출할 수있으며, 종래 펠리클의 온도를 별도의 냉각기가 없이 관통홀 구조를 통해 자연 방사한다.
전술한 펠리클 제조방법의 일 실시예에 이용되는 격자 예비 패턴은, 고분자성 유무기 하이브리드 화합물일 수 있다. 이러한 유무기 하이브리드 화합물은, 폴리이미드 화합물, 폴리아크릴로니트릴 화합물, 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리아미드 화합물, 헤테로 방향환 화합물, 폴리실록산 수지, 폴리페닐렌 수지, 폴리에테르 수지, 액정 중합체 수지, 폴리파라크실릴렌 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 푸란 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다.
고분자성 유무기 하이브리드 화합물은 중 화학식 1 로 표현되는 폴리이미드 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에 있어서, A는 m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠 및 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 디아민으로부터 유도되는 2가의 기이고; B는 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 2,3,3',4-비페닐-테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 4,4'-옥시디프탈산 이무수물 및 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 테트라카르복실산 이무수물로부터 유도되는 4가의 기이다.
고분자성 유무기 하이브리드 화합물은, 화학식 2 로 표현되는 폴리실록산 화합물일 수 있으며, 사다리형 구조, 랜덤 구조, POSS 구조 중 1 이상으로 구성될 수 있다.
여기서 R1 은 수소, C1~C20 선형 지환족, C4~C20 환형 지환족, C5~C30 방향족 또는 C5~C30 헤테로 방향족. R2, R3, R4 는 산소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 실록산 결합으로 이루어진다.
펠리클 격자 구조의 예시
도 2 (a), (b), (c)는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 펠리클의 평면을 나타낸 도면들이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 허니컴(Honeycomb type), 사각형(rectangle type), 다이아몬드형(Diamond type)과 같은 다각형 구조를 가질 수 있다. 이외에도 다각형의 모서리가 커브를 가지는 형상도 가능하다. 다각형의 관통홀은 열에너지 자연방사를 위한 표면적을 넓힐 수 있으며, 파티클의 크기보다 작게 형성되어 이물질인 파티클의 관통되는 것을 막고 광 투과도를 높일 수 있다.
단일층 펠리클과 다중층 펠리클
도 3은 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 단일층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이다. 관통홀이 형성된 펠리클은 파티클의 크기보다 작게 형성되어 이물질인 파티클의 관통되는 것을 막고 광 투과도를 높일 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 4는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 이중층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명인 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법 일 실시예 공정으로 제작된 삼중층 펠리클의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 메인층인 펠리클 막 이외에 제1, 2 보조층은 열에 의한 처짐 방지를 위해 메인층의 상부 또는 메인층의 상하부로 형성할 수 있다.
이중층 및 삼중층 펠리클의 제조방법은 전술한 단일층 구조 형성 시 선택적으로 증착되는 펠리클 막과 동일하게 펠리클 막 상부 또는 하부에 선택적으로 증착될 수 있는 증착물질이 이용될 수 있으며 내식각성이 우수한 소재를 선택할 수 있다. 이러한 보조층은 강도 및 내열성이 우수한 유무기 하이브리드 화합물이 이용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (7)
- 기판을 준비하는 기판 준비단계(S110);
상기 기판의 상부에 격자 예비 패턴을 형성하는 패턴 형성단계(S120);
상기 기판의 상부로 펠리클 막을 구성하는 증착 물질을 선택적으로 증착하는 증착단계(S130);
상기 격자 예비 패턴을 제거하여 상기 펠리클 막에 관통홀이 형성된 격자구조를 형성하는 격자구조 형성단계(S140);
상기 펠리클 막의 테두리를 따라 프레임을 부착하는 프레임 부착단계(S150); 및
상기 기판에서 상기 펠리클 막을 탈착하는 펠리클 탈착단계(S160)를 포함하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 기판 준비단계(S110)에서, 상기 기판은 결정질 기판이고,
상기 패턴 형성단계(S120)에서, 상기 격자 예비 패턴은 다수의 비정질(Amorphous) 돌기이고,
상기 증착단계(S130)에서, 상기 증착 물질은 결정질 물질인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 패턴 형성단계(S120)는,
나노임프린팅 공정 또는 포토리소그라피 공정으로 상기 격자 예비 패턴을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 나노임프린팅 공정 또는 상기 포토리소그라피 공정에 이용되는 소재는 유기물 또는 유무기하이브리드 소재인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 격자구조 형성단계(S140)에서,
상기 격자구조는 격자 단위 셀이 다각형인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 펠리클 막은 Si, Ru, Ir, Au, C 중 적어도 하나의 소재이거나 또는 AlN, SiN, SiC, Poly-Si 중 적어도 하나의 소재이고,
상기 격자 예비 패턴은 유무기 하이브리드 화합물인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
- 제6 항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 화합물은,
폴리이미드 화합물, 폴리아크릴로니트릴 화합물, 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리아미드 화합물, 헤테로 방향환 화합물, 폴리실록산 수지, 폴리페닐렌 수지, 폴리에테르 수지, 액정 중합체 수지, 폴리파라크실릴렌 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 푸란 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 관통홀 구조가 형성된 펠리클의 제조방법.
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