KR20240015968A - 극자외선 리소그래피용 펠리클 - Google Patents
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Abstract
펠리클은 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비한다. 펠리클부는 중심층, 캡핑층, 및 중간층을 구비한다. 중심층은 투과율을 확보하기 위한 제1물질로 형성되고, 캡핑층은 중심층을 수소라디칼 반응으로부터 보호하기 위한 제2물질로 형성된다. 중간층은 중심층과 캡핑층 사이에 배치되며 그래핀(graphene)으로 형성된다. 중간층은 중심층과 캡핑층 사이의 층간 확산을 방지하고, DUV 영역의 파장을 흡수한다. 그래핀 재질의 중심층에 의해 층간 확산이 방지되어 극자외선 리소그래피 환경에서 투과율이 높으면서도 열적, 기계적, 화학적 안정성이 뛰어난 펠리클이 제공된다. 또한 그래핀 재질의 중간층에 의하여 EUV 광원에 포함되어 있는 UV 파장의 광이 제거되므로, DGL 멤브레인이 불필요하게 되어 실질적으로 투과율 상승과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 그래핀 재질의 중간층은 극도로 얇은 두께로도 높은 기계적 강도를 제공하여 캡핑층의 두께를 더욱 박막화할 수 있다.
Description
본 발명은 펠리클에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, EUV 리소그래피에 사용되는 EUV 용 포토마스크에 장착되는 극자외선 리소그래피용 펠리클에 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 파장을 이용하는 노광 장비로 전사 공정을 진행하여 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하고 있으나, 이는 더욱 미세화된 32㎚ 이하의 회로 선폭을 구현하기 어렵다. 이로 인하여 193㎚의 파장에 비하여 매우 단파장인 13.5㎚ 파장을 주 노광 파장으로 사용하는 극자외선(ExtreNb Ultra-Violet, 이하 EUV 라고 함)광을 사용하는 EUV 리소그래피 기술이 개발되고 있다.
리소그래피 공정에서는 패터닝을 위한 원판으로서 포토마스크(Photomask)가 사용되는데, 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.
일반적으로 펠리클은 EUV 노광광에 대한 투과율을 확보하기 위한 중심층 및 이 중심층을 보호하기 위한 캡핑층을 구비한다. 중심층은 금속과 실리콘을 포함하는 재질로 형성되며, 캡핑층은 노광장치 내에서 중심층이 수소라디칼 반응을 일으켜 손상되는 것을 방지하기 위하여 수소라디칼과 반응을 일으키지 않는 재질로 형성된다.
그런데, 이러한 펠리클의 구조에서는 중심층과 캡핑층 사이에서 층간 확산(intermixing)이 발생한다. 이러한 층간 확산은 중심층 성막 후 중심층의 외면에 캡핑층을 형성하는 과정에서 발생하거나, 완성된 펠리클을 사용 시 EUV 노광광 조사에 의해 가해지는 열에 의해 발생한다. 층간 확산 발생 시 중심층의 투과율 확보 기능과 캡핑층의 보호 기능이 발휘되지 못하여 투과율 저하 및 기계적 강도의 저하가 발생하게 된다. 이에 따라 펠리클이 요구하는 성능을 발휘하지 못하거나 내구성이 현저하게 저하된다.
한편, EUV 광원으로부터 조사되는 노광광에는 EUV 파장 외에도 UV(Ultra-Violet) 파장도 포함되어 있다. 따라서 포토마스크에서 반사되어 웨이퍼에 조사되는 노광광에는 EUV 와 UV 가 함께 포함되어 있다. UV 파장은 EUV 파장을 사용하여 제작하고자 하는 미세 패턴의 정밀도에 악영향을 미친다. 따라서 노광광에 UV 파장이 포함되지 않도록 하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 종래에는 포토마스크와 웨이퍼 사이에 DGL (Dynamic Gas Lock) 멤브레인을 설치하여 UV 파장의 광을 차단하고 EUV 파장의 광만을 투과시키는 방법을 사용하였다. 이러한 DGL 멤브레인은 EUV 파장을 100% 투과시키지 못하므로, UV 파장만이 제거되는 것이 아니라 EUV 파장도 일부 제거된다. 따라서, 펠리클의 투과율을 극도로 높이더라도 멤브레인에서의 투과율 손실이 발생하므로, 펠리클의 투과율 상승이 무의미해지는 결과를 가져온다.
본 발명은 요구되는 중심층과 캡핑층 사이의 층간 확산을 방지함으로써 광학적 투과율 및 열적, 기계적, 화학적 안정성을 확보하고 내구성을 개선할 수 있는 극자외선 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 EUV 노광광의 광원에 포함되어 있는 UV 광을 차단함으로써 DGL 멤브레인 없이도 UV 광의 제거가 가능하고, 이를 통해 실질적으로 투과율 상승과 동일한 효과를 얻을 수 있는 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은, 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비하며, 상기 펠리클부는 : 투과율을 확보하기 위한 제1물질로 형성되는 중심층; 상기 중심층을 수소라디칼 반응으로부터 보호하기 위한 제2물질로 형성되며, 상기 펠리클부의 최외곽에 배치되는 하나 이상의 캡핑층; 및 그래핀(graphene)으로 형성되며, 상기 중심층과 상기 캡핑층 사이에 배치되어 상기 중심층과 상기 캡핑층 사이의 층간 확산을 방지하고 DUV 영역의 파장을 흡수하는 하나 이상의 중간층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1물질은 금속 및 실리콘을 포함한다. 상기 금속은 Mo, Ru, Zr, Nb 중 하나 이상을 포함한다.
상기 제2물질은 B4C, BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN 중 하나 이상을 포함한다.
상기 중심층은 10nm 이하의 두께를 갖는다.
각각의 상기 캡핑층은 3nm 이하의 두께를 갖는다.
각각의 상기 중간층은 3nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 펠리클부는 상기 노광광에 대해 90% 이상의 투과율을 갖는다.
본 발명에 따르면, 그래핀 재질의 중간층에 의하여 중심층과 캡핑층 사이의 층간 확산이 방지되어 극자외선 리소그래피 환경에서 투과율이 높으면서도 열적, 기계적, 화학적 안정성이 뛰어난 극자외선 리소그래피용 펠리클이 제공된다. 이에 의하여, 투과율이 90% 이상인 펠리클을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 그래핀 재질의 중간층에 의하여 EUV 광원에 포함되어 있는 UV 파장의 광이 제거된다. 따라서 DGL 멤브레인이 불필요하게 되어 실질적으로 투과율 상승과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 그래핀 재질의 중간층은 극도로 얇은 두께로도 높은 기계적 강도를 제공한다. 따라서 캡핑층의 두께를 더욱 박막화할 수 있고, 이에 따라 펠리클부를 더욱 박막화하여 투과율을 높일 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 기본 구조를 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 펠리클부의 구체적인 구성을 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 펠리클부의 구체적인 구성을 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 기술한다.
도 1 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 기본 구조를 도시한 도면이다. 펠리클(100)은 펠리클부(20)와 지지부(10)를 포함하여 구성된다.
펠리클부(20)는 13.5nm 파장의 극자외선 노광광을 투과시키는 기능을 한다. 본 발명의 펠리클부(20)는 EUV 노광광에 대해 90% 이상의 투과율을 갖는다.
지지부(10)는 펠리클부(20)를 지지하는 기능을 한다. 지지부(10)는 투명기판을 식각하여 얻어진다.
도 2 는 도 1 의 펠리클부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
펠리클부(20)는 중심층(22), 중간층(24), 및 캡핑층(26)을 포함하여 구성된다.
중심층(22)은 투과율을 확보하기 위한 제1물질로 형성된다. 상기 제1물질은 금속 및 실리콘을 포함하며, 여기에서 금속은 Mo, Ru, Zr, Nb 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 중심층(22)은 10nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
캡핑층(26)은 펠리클부(20)의 최외곽에 배치된다. 캡핑층(26)은 중심층(22)의 상면과 하면 중 어느 하나 이상에 구비되며, 바람직하게는 중심층(22)의 양면에 구비된다. 펠리클(100)이 사용되는 노광 장치 내부에는 수소라디칼이 다량 존재하며, 이러한 수소라디칼은 펠리클부(20)와 반응하여 펠리클부(20)에 손상을 가져온다. 캡핑층(26)은 수소라디칼 반응을 방지하여 펠리클부(20)를 보호하는 기능을 한다. 또한 캡핑층(26)은 펠리클부(20)의 기계적 강도를 유지하는 기능을 한다. 캡핑층(26)은 이러한 기능을 할 수 있는 제2물질로 형성된다. 제2물질은 B4C, BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN 중 하나 이상을 포함한다. 각각의 캡핑층(26)은 3nm 이하의 두께를 갖는다.
중간층(24)은 중심층(22)과 캡핑층(26) 사이에 배치된다. 캡핑층(26)이 중심층(22)의 양면에 구비되는 경우에는 두 개의 중간층(24)이 각 캡핑층(26)과 중심층(22) 사이에 각각 배치된다.
본 발명에서 중간층(24)은 그래핀(graphene)으로 형성된다. 각각의 중간층(24)은 3nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
중간층(24)은 중심층(22)과 캡핑층(26) 사이의 층간 확산을 방지하는 기능을 한다. 캡핑층(26)을 중심층(22)의 상면 및/또는 하면에 직접 형성할 경우에는 캡핑층(26)의 성막 과정에서 가해지는 열에너지로 인하여 중심층(22)과 캡핑층(26) 사이에서 층간 확산이 발생할 수 있다. 또한, 제작된 펠리클(100)을 사용하는 과정에서 펠리클부(20)를 투과하는 EUV 노광광에 의해 가해지는 열에너지로 인하여 층간 확산이 발생할 수 있다. 그래핀 재질의 중간층(24)은 이러한 층간 확산을 방지하는 기능을 한다.
또한 그래핀 재질의 중간층(24)은 UV 영역의 파장을 흡수하는 기능을 한다. 따라서, 중간층(24)은 EUV 노광광의 광원에 포함되어 있는 UV 광을 선택적으로 차단하게 되어, 펠리클(100)과 웨이퍼 사이에 DGL 멤브레인을 설치한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, DGL 멤브레인의 설치에 따른 투과율 저하가 방지되어 실질적으로 펠리클부(20)의 투과율이 개선된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 그래핀 재질의 중간층(24)은 극도로 얇은 두께로도 높은 기계적 강도를 제공한다. 따라서 캡핑층(26)의 두께를 더욱 박막화할 수 있고, 이에 따라 펠리클부(20)를 더욱 박막화하여 투과율을 높일 수 있다.
이상에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구조를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 제시된 구조는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이며 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 것이고, 본 발명의 진정한 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 지지부
20 : 펠레클부
22 : 중심층 24 : 중간층
26 : 캡핑층 100 : 펠리클
22 : 중심층 24 : 중간층
26 : 캡핑층 100 : 펠리클
Claims (8)
- 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비하는 극자외선 리소그래피용 펠리클로서, 상기 펠리클부는 :
투과율을 확보하기 위한 제1물질로 형성되는 중심층;
상기 중심층을 수소라디칼 반응으로부터 보호하기 위한 제2물질로 형성되며, 상기 펠리클부의 최외곽에 배치되는 하나 이상의 캡핑층; 및
그래핀(graphene)으로 형성되며, 상기 중심층과 상기 캡핑층 사이에 배치되어 상기 중심층과 상기 캡핑층 사이의 층간 확산을 방지하고 DUV 영역의 파장을 흡수하는 하나 이상의 중간층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1물질은 금속 및 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 2 항에 있어서,
상기 금속은 Mo, Ru, Zr, Nb 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2물질은 B4C, BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중심층은 10nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
각각의 상기 캡핑층은 3nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
각각의 상기 중간층은 3nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 펠리클부는 상기 노광광에 대해 90% 이상의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
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| E902 | Notification of reason for refusal |