KR20240015969A - 극자외선 리소그래피용 펠리클 - Google Patents
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Abstract
펠리클은 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비한다. 펠리클부는 열방사층, 캡핑층, 기능층을 구비한다. 열방사층은 Mo, Zr, Nb, Ru 중 하나 이상을 포함하거나 Si, C, B 중 하나 이상을 추가로 포함한다. 캡핑층은 Si, C, B 중 하나 이상을 포함하거나 O, N 중 하나 이상을 추가로 포함한다. 기능층은 BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN, ACL(Amorphour Carbon : 비정질 탄소), B-ACL, MoSi 중 하나를 포함하거나 O, C, N 중 하나 이상을 포함한다. 극자외선 리소그래피 환경에서 투과율이 높으면서도 기계적, 화학적 안정성이 뛰어나고 특히 열 방사 능력이 우수한 극자외선 리소그래피용 펠리클이 제공된다.
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(Extreme 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 펠리클은 노광공정에 사용되는 동안 지속적으로 EUV 노광광이 입사되며, 이 노광광에 의하여 박막에 열이 발생한다. 펠리클에 발생된 열은 펠리클의 기계적 강도를 저하시켜 펠리클 박막이 파손되므로, 박막의 열을 효과적으로 방출하는 방안이 요구된다.
본 발명은 요구되는 광학적 투과율을 확보하면서도 기계적, 화학적 안정성을 개선하고, 특히 열 방사 성능을 개선하고 열 발생 시에도 기계적 강도를 유지할 수 있는 새로운 재질과 구조의 극자외선 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클은, 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비하며, 상기 펠리클부는 : Mo, Zr, Nb, Ru 중 하나 이상을 포함하거나 Si, C, B 중 하나 이상을 추가로 포함하는 제1물질로 형성되며, EUV 노광광의 조사 시 발생하는 열을 방사하기 위한 하나 이상의 열방사층; Si, C, B 중 하나 이상을 포함하거나 O, N 중 하나 이상을 추가로 포함하는 제3물질로 형성되며, 상기 펠리클부의 최외곽에 배치되어 상기 펠리클부의 수소라디칼 반응을 방지하기 위한 하나 이상의 캡핑층; 및 BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN, ACL(Amorphour Carbon : 비정질 탄소), B-ACL, MoSi 중 하나를 포함하거나 O, C, N 중 하나 이상을 포함하는 제2물질로 형성되며, 상기 열방사층의 양면에 형성되고, 상기 펠리클부의 기계적 강도를 유지하기 위한 하나 이상의 기능층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 펠리클부는 하나의 상기 열방사층 및 상기 열방사층의 양면에 각각 접하는 두 개의 상기 기능층을 포함하여 구성된다.
복수의 상기 열방사층 및 복수의 상기 기능층이 교번적으로 적층되도록 구성될 수도 있다. 일 예로서, 두 개의 상기 열방사층 및 세 개의 상기 기능층이 교번적으로 적층되도록 구성된다.
상기 펠리클부는 30nm 이하의 두께를 갖는다.
각각의 상기 열방사층은 5nm 이하의 두께를 갖는다.
각각의 상기 기능층은 3nm 이하의 두께를 갖는다.
각각의 상기 캡핑층은 5nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 펠리클부는 상기 노광광에 대해 90% 이상의 투과율을 갖는다.
본 발명에 따르면, 극자외선 리소그래피 환경에서 투과율이 높으면서도 기계적, 화학적 안정성이 뛰어나고 특히 열 방사 능력이 우수한 극자외선 리소그래피용 펠리클이 제공된다. 이에 의하여, 투과율이 90% 이상이고 600W 이상의 파워에 적용할 수 있는 펠리클을 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 펠리클의 기본 구조를 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 펠리클부의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 3 은 도 1 의 펠리클부의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 펠리클부의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 3 은 도 1 의 펠리클부의 제 2 실시예를 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(10)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 제 1 실시예를 도시한 도면이다.
펠리클부(20)는 열방사층(21), 기능층(23), 및 캡핑층(25)을 포함하여 구성된다.
열방사층(21)은 EUV 노광광을 투과율 손상 없이 최대한 투과시키는 중심층의 기능을 한다. 또한, 열방사층(21)은 EUV 노광광의 조사 시 발생하는 열을 방사하는 기능을 한다. 열방사층(21)은 이러한 기능을 할 수 있는 제1물질로 형성된다. 제1물질은 Mo, Zr, Nb, Ru 중 하나 이상을 포함하는 물질로 구성된다. 제1물질은 이러한 물질에 Si, C, B 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
각각의 열방사층(21)은 최대의 투과율, 특히 열 방사 성능 개선을 위하여 다층으로 적층 시에도 90% 이상의 투과율을 확보하기 위하여, 최대한 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 각각의 열방사층(21)은 5nm 이하의 두께를 갖는다.
기능층(23)은 열방사층(21)과 접하도록 형성되며, 바람직하게는 열방사층(21)의 양면에 형성된다. 또한 기능층(23)은 복수의 열방사층(21)이 구비되는 경우 열방사층(21)들의 사이에도 형성된다. 기능층(23)은 노광 공정에서 펠리클부(20)에 장시간 가해지는 노광광에 의한 열 발생 시 펠리클부(20)의 기계적 강도를 유지하는 기능을 한다. 기능층(23)은 이러한 기능을 할 수 있는 제2물질로 형성된다. 제2물질은 BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN, ACL, B-ACL, MoSi 중 하나를 포함하는 물질로 구성된다. 제2물질은 이러한 물질에 O, C, N 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
여기에서 ACL(Amouphous Carbon Layer)은 비정질 탄소(Amorphous Carbon)를 기본 재질로 하는 물질을 의미한다. B-ACL 은 ACL 에 붕소(B)가 부가물질로서 포함된 재질, 더욱 구체적으로는 ACL 과 B 가 화학적으로 결합된 화합물을 의미한다. B-ACL 은 ACL 의 전체 구성원소 중 일부가 B 와 결합된 경우를 포함한다. 붕소(B)가 ACL 에 추가될 경우, B 의 함량이 증가할수록 박막의 투과도가 개선되고 강도가 증가하나 열안정성이 낮아지는 특성이 있다. 특히 ACL 에 비하여 B-ACL 은 모듈러스(Modulus), 즉 탄성도가 높아 박막의 찢어짐 내성이 강하다. 반면에 B-ACL 내의 탄소(C)의 함량이 증가할수록 열안정성이 증가하는 특성이 있다. 따라서 B 와 C 의 함량비는 펠리클에 대해 요구되는 투과도, 강도, 및 열안정성을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 바람직하게는, B-ACL 은 B : C = 1at% : 0.5~15at% 의 조성비를 갖도록 구성된다. 이러한 조성비의 범위에서는, B 의 추가에 의한 효과가 발휘되면서도 C 의 함량의 과도한 감소에 의한 열안정성 저하가 발생하지 않는다. 제2물질이 O, C, N 중 하나 이상을 추가로 포함할 경우 이들의 함량은 다른 물질의 함량보다 작은 것이 바람직하며, 30% 이하의 원소비를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
기능층(23)은 열에 의한 펠리클부(20)의 기계적 강도 저하를 방지하는 것을 주 목적으로 하므로, 이러한 효과를 얻는 한도 내에서 최대한 얇은 두께를 가지도록 함으로써 두께 증가에 의한 투과율 저하를 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 각각의 기능층(23)은 3nm 이하의 두께를 갖는다.
캡핑층(25)은 열방사층(21)과 기능층(23)이 적층된 구조의 최외곽에 배치되어, 펠리클부(20)의 최외곽층을 구성한다. 펠리클(100)이 사용되는 노광 장치 내부에는 수소라디칼이 다량 존재하며, 이러한 수소라디칼은 펠리클부(20)와 반응하여 펠리클부(20)에 손상을 가져온다. 캡핑층(25)은 수소라디칼 반응을 방지하여 펠리클부(20)를 보호하는 기능을 한다. 캡핑층은 이러한 기능을 할 수 있는 제3물질로 형성된다. 제3물질은 Si, C, B 중 하나 이상을 포함하는 물질로 구성된다. 제3물질은 이러한 물질에 O, N 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
캡핑층(25)은 수소 라디칼 반응을 억제하는 기능을 발휘하는 한도 내에서 최대한 얇은 두께를 가지도록 함으로써, 두께 증가에 의한 투과율 저하를 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 각각의 캡핑층(25)은 5nm 이하의 두께를 갖는다.
열방사층(21)은 하나의 층으로 구성될 수 있고 2 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 기능층(23) 또한 하나의 층으로 구성될 수 있고 2 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 복수의 열방사층(21)과 복수의 기능층(23)이 교번적으로 적층되도록 배치될 수 있다. 도 2 의 실시예에서는 펠리클부(20) 내에 하나의 열방사층(21)이 구비되고, 이 열방사층(21)의 양면에 각각 접하는 두 개의 기능층(23)이 구비되어 있다.
펠리클부(20)는 30nm 이하의 두께를 갖는다. 일반적으로 펠리클부(20)는 EUV 노광광에 대한 투과율을 높이기 100nm 이하의 두께, 바람직하게는 70nm 이하의 두께를 갖는다. 본 발명의 펠리클부(20)는 기능층(23)에 의해 기계적 강도가 확보됨에 따라 30nm 이하의 두께를 갖도록 제작할 수 있다. 이에 따라 펠리클부(20)의 투과율을 더욱 높일 수 있고, 90% 이상의 투과율 확보가 가능하다.
도 3 은 도 1 의 펠리클부의 제 2 실시예를 도시한 도면이다.
본 실시예에서는 펠리클부(20)가 두 개의 열방사층(21) 및 세 개의 기능층(23)이 교번적으로 적층된 구조를 가지며, 최상부와 최하부의 캡핑층(25)을 포함하여 총 7개의 층으로 구성되어 있다.
이와 같이 열방사층(21)이 두 개 구비되는 경우, 열 방사가 일어나는 표면적이 증가하여 열 방사 성능이 개선된다. 열 방사 성능을 더욱 개선하기 위하여, 열 방사층(21)은 3 개 또는 그 이상이 되도록 할 수 있다. 이 경우 각각의 열방사층(21)의 두께는, 전체 펠리클부(20)의 두께의 과도한 증가를 방지하기 위하여, 최대한 얇은 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
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
21 : 열방사층 23 : 기능층
25 : 캡핑층 100 : 펠리클
21 : 열방사층 23 : 기능층
25 : 캡핑층 100 : 펠리클
Claims (9)
- 극자외선 노광광이 투과되는 펠리클부를 구비하는 극자외선 리소그래피용 펠리클로서, 상기 펠리클부는 :
Mo, Zr, Nb, Ru 중 하나 이상을 포함하거나 Si, C, B 중 하나 이상을 추가로 포함하는 제1물질로 형성되며, EUV 노광광의 조사 시 발생하는 열을 방사하기 위한 하나 이상의 열방사층;
Si, C, B 중 하나 이상을 포함하거나 O, N 중 하나 이상을 추가로 포함하는 제3물질로 형성되며, 상기 펠리클부의 최외곽에 배치되어 상기 펠리클부의 수소라디칼 반응을 방지하기 위한 하나 이상의 캡핑층; 및
BN, BNC, SiB, SiC, SiO, SiN, ACL(Amorphour Carbon : 비정질 탄소), B-ACL, MoSi 중 하나를 포함하거나 O, C, N 중 하나 이상을 포함하는 제2물질로 형성되며, 상기 열방사층의 양면에 형성되고, 상기 펠리클부의 기계적 강도를 유지하기 위한 하나 이상의 기능층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
하나의 상기 열방사층 및 상기 열방사층의 양면에 각각 접하는 두 개의 상기 기능층을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
복수의 상기 열방사층 및 복수의 상기 기능층이 교번적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 3 항에 있어서,
두 개의 상기 열방사층 및 세 개의 상기 기능층이 교번적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 1 항에 있어서,
상기 펠리클부는 30nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 5 항에 있어서,
각각의 상기 열방사층은 5nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 5 항에 있어서,
각각의 상기 기능층은 3nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 펠리클.
- 제 5 항에 있어서,
각각의 상기 캡핑층은 5nm 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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|---|---|
| KR (1) | KR20240015969A (ko) |
-
2022
- 2022-07-28 KR KR1020220093912A patent/KR20240015969A/ko unknown
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