WO2015160185A1

WO2015160185A1 - Euv 리소그래피용 펠리클

Info

Publication number: WO2015160185A1
Application number: PCT/KR2015/003783
Authority: WO
Inventors: 안진호; 이재욱; 홍성철; 이승민; 이길복; 김정식; 김정환
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2015-10-22
Also published as: US20170038675A1; CN106233202A; CN106233202B; US9958770B2

Abstract

EUV 리소그래피용 펠리클을 제공한다. EUV 리소그래피용 펠리클은 제1 무기물층 상에 제1 결합층 및 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층이 위치하고, 이때의 제1 결합층은 상기 제1 무기물층과 상기 강도보강층의 결합력을 강화시키고, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 구비함으로써 펠리클막의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 다른 실시예의 EUV 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법을 제공한다. EUV 리소그래피용 펠리클은 복수개의 홀을 포함하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 다공성 박막이고, 상기 홀의 직경은 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 따라서, 높은 EUV 투과율을 가지면서도 두께를 두껍게 제작할 수 있으므로 향상된 강도를 확보할 수 있다.

Description

EUV 리소그래피용 펠리클

본 발명은 EUV 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 별도의 지지구조 없이 향상된 강도를 갖는 EUV 리소그래피용 펠리클 및 EUV 투과율과 강도가 향상된 EUV 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 리소그래피 기술은 193 nm의 파장의 ArF 광원을 사용하는 기존의 포토 리소그래피 기술에 비해 매우 짧은 13.5 nm의 파장의 광원을 사용하여 패턴을 그리는 기술이다.

이는 패턴 선폭 22 nm 이하의 반도체 소자를 제조하는 데에 있어서 핵심적인 공정기술로 취급되고 있다.

이러한 EUV 광원은 자연 상에 존재하는 모든 물질에 의해 매우 강하게 흡수되는 특성이 있기 때문에 공정에 필요한 장비 등의 형태나 구조 등의 설계가 기존의 포토 리소그래피와는 달라진다.

이러한 EUV 의 높은 흡수성 때문에 리소그라피 장비에서는 투과형 광학계가 사용되지 않고 있으며 EUV 광학계는 모두 반사형 광학계로 이루어져 있다.

EUV 리소그래피용 펠리클은 마스크를 보호하는 역할로 마스크 위쪽에 장착되어 투과형 박막으로 제조된다.

EUV 리소그래피용 펠리클로 연구가 가장 진척되어 있는 실리콘 단일막으로 이루어진 펠리클은 기계적 강도가 약한 실리콘이 두께가 100 nm 이하로 얇은 박막을 이루고 있기 때문에 충분한 EUV 투과율을 확보할 수는 있지만 강도가 매우 약해서 작은 충격에도 쉽게 찢어지는 등 다루기에 어려운 점이 많다.

따라서, 단일 실리콘 박막의 낮은 강도를 보완하기 위해 벌집모양 등으로 지지구조를 덧대어 놓은 형태의 펠리클 연구가 진행되고 있는데, 이 경우 펠리클 막의 처짐이나 찢어짐 등의 문제는 일부 개선이 가능하지만 지지구조가 가지는 모양과 두꺼운 두께 때문에 펠리클을 투과한 이후에 EUV 광의 세기 분포가 불균일해지는 등의 문제가 발생하게 된다.

나아가, 이러한 EUV 광의 세기 분포가 불균일해지는 현상을 해소할 정도로 미세한 지지구조를 제작하기가 매우 어렵다는 문제가 있었다.

따라서, EUV 투과율을 갖으면서 별도의 지지구조 없이 향상된 강도를 갖는 EUV 리소그래피용 펠리클에 대한 연구가 필요하다.

한편, EUV 노광 과정 중 리소그래피 마스크 위해 의도하지 않은 입자들이 마스크 표면에 달라붙게 되면 그 입자로 인해 리소그래피 공정 중 패턴 형성에 결함을 발생시키게 된다.

이 표면에 달라붙는 입자들을 막기 위하여 펠리클이 마스크 패턴을 보호하는 형태로 되어있다. 그러나 EUV 파장의 빛은 모든 물질에서 흡수가 되기 때문에 펠리클이 광원을 흡수하게 되고, 보호되는 마스크가 반사형을 사용하기 때문에 왕복 광경로가 발생되며 한 펠리클 층 당 두 번의 흡수가 일어나게 된다. 따라서, 이러한 펠리클의 존재는 광원의 손실을 유발한다.

이는 반도체 EUV 리소그래피 노광 툴(tool)의 처리량(throughput)을 크게 저하시킬 수 있다.

따라서, EUV 리소그래피용 펠리클은 투과형 박막으로 제조되어 마스크 위쪽에 장착되어 마스크를 보호하게 된다.

EUV 리소그래피용 펠리클로 연구가 가장 진척되어 있는 실리콘 단일막으로 이루어진 펠리클이다. 이러한 실리콘 단일막으로 이루어진 펠리클은 기계적 강도가 약한 실리콘이 두께가 100 nm 이하로 얇은 박막을 이루고 있기 때문에 충분한 EUV 투과율을 확보할 수는 있지만 강도가 매우 약해서 작은 충격에도 쉽게 찢어지는 등 다루기에 어려운 점이 많다.

따라서, EUV 투과율과 강도를 모두 만족시켜줄 수 있는 EUV 리소그래피용 펠리클에 대한 연구가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 지지구조 없이 향상된 강도를 갖는 EUV 리소그래피용 펠리클을 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 EUV 투과율과 강도가 향상된 EUV 리소그래피용 펠리클 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 EUV 리소그래피용 펠리클 을 제공한다. 상기 EUV 리소그래피용 펠리클은 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 제1 무기물층, 상기 제1 무기물층 상에 위치하고, 카테콜 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함하는 제1 결합층, 및 상기 제1 결합층 상에 위치하고, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 포함할 수 있다. 이때의 제1 결합층은 상기 제1 무기물층과 상기 강도보강층의 결합력을 강화시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 무기물층은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 결합층은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 결합층의 두께는 10 nm 이하일 수 있다.

또한, 상기 탄소 나노구조체는 그래핀 또는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 강도보강층은 탄소나노튜브 그물망인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강도보강층 상에 위치하는 카테콜 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함하는 제2 결합층 및 상기 제2 결합층 상에 위치하고, 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 제2 무기물층을 더 포함할 수 있다.

또한, 제2 결합층은 상기 강도보강층과 상기 제2 무기물층의 결합력을 강화시키는 것을 특징으로 한다.

이때의 제2 결합층은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함할 수 있다.

또한, 이때의 제2 무기물층은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 EUV 리소그래피용 펠리클을 제공한다. 상기 EUV 리소그래피용 펠리클은 복수개의 홀을 포함하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 다공성 펠리클 박막이고, 상기 홀의 직경은 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공성 펠리클 박막은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

한편, 상기 다공성 펠리클 박막 상에 위치하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 캡층을 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법을 제공한다. EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법은 나노 크기의 홀이 형성된 다공성 구조체를 준비하는 단계, 상기 다공성 구조체의 홀에 템플릿 물질을 주입하여 상기 다공성 구조체의 반대 형태를 포함하는 템플릿을 형성하는 단계, 상기 다공성 구조체를 제거하는 단계, 상기 템플릿 상에 펠리클용 물질을 코팅하여 상기 다공성 구조체의 형태를 포함하는 다공성 펠리클막을 형성하는 단계 및 상기 템플릿을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공성 구조체는 양극 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 템플릿 물질은 PDMS 또는 PMMA을 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공성 구조체의 홀에 템플릿 물질을 주입하는 단계는, 상기 템플릿 물질을 주입한 후, 일정 시간 진공 상태를 유지하여 상기 템플릿 물질로 상기 다공성 구조체의 홀을 메우는 충진률을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펠리클용 물질은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 구비함으로써 펠리클막의 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 무기물층과 강도보강층의 사이에 유기물을 포함하는 결합층을 삽입함으로써, 무기물층과 강도보강층 사이의 결합력을 강화시킬 수 있고, 나아가 유기물층의 연성을 이용하여 무기물층의 취성을 보강해 줄 수 있다.

또한, 강도를 보강하기 위한 별도의 지지구조체 필요하지 않으므로, 지지구조체의 추가에 따른 펠리클 투과 후 EUV 광의 세기가 불균일해지는 단점이 없다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 홀을 가지는 다공성 박막 자체를 펠리클로 이용함으로써, 홀이 없는 단일박막 형태의 펠리클보다 높은 EUV 투과율을 가지면서도 두께를 두껍게 제작할 수 있으므로 향상된 강도를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법은 다공성 구조체 복제법을 이용한 것으로서, 템플릿에 증착되는 펠리클용 물질을 변경함으로써 다양한 물질의 펠리클 제작이 가능하다. 또한, 이러한 펠리클용 물질은 투과도와 구조적 강도를 조절하는 목적으로 물질 선정이 가능하다.

또한, 이러한 펠리클에서, 홀의 직경이나 박막의 두께는 다공성 구조체의 성장법 예컨대, AAO 성장법을 통해 조절이 가능하고, 다양한 물질 및 다양한 크기의 홀로 펠리클 제작이 가능하다. 따라서, 펠리클의 기계적 강도 및 광투과도를 조절하기 용이하다.

또한, 다공성 구조체 예컨대, AAO 구조체만 있으면 간단한 공정으로 다공성 펠리클 박막을 계속해서 복제할 수 있기 때문에 기존의 번거로운 패터닝 기술과 에칭 기술로 만들어야 하는 지지층 제작방법을 대체할 수 있다.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 일 단면도이다.

도 2는 결합층의 일 실시예의 결합을 형성할 때의 분자 구조를 나타낸 모식도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 일 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 일 평면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 사용예를 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법을 공정단계에 따라 나타낸 사시도들이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율에 따른 모식도들이다.

도 12는 Si 단일박막과 Si 다공성박막의 두께에 따른 투과율을 측정한 그래프이다.

도 13은 Zr 단일박막과 Zr 다공성박막의 두께에 따른 투과율을 측정한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.

한편, "EUV 리소그래피용"이란 EUV 파장 (λ=13.5 nm) 또는 EUV 파장보다 짧은 광원을 사용하는 리소그래피 (lithography) 공정에 사용되는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클은 제1 무기물층(100), 제1 결합층(200) 및 강도보강층(300)을 포함할 수 있다.

제1 무기물층(100)은 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함할 수 있다.

예컨대, EUV 리소그라피 마스크용 펠리클은 기본적으로 마스크의 오염물 유입을 방지하는 마스크 보호막이다. 나아가, EUV 리소그라피 마스크용 보호막으로 사용하기 위하여는 EUV 투과율이 높은 물질을 선택하는 것이 바람직하다.

이러한 EUV 투과율은 물질의 광학상수 중 소광계수(extinction coefficient)와 관련이 있다.

<식 1>

n=1-δ+iβ

상기 식 1과 같이 표현되는 EUV / soft x-ray 영역에서의 광학상수 복소 굴절률 방정식에서, 굴절률(n)의 실수부인 δ를 굴절계수 또는 굴절지수라 하고, 허수부 β를 소광계수라 한다.

따라서, EUV 리소그래피용 펠리클 후보로 우선시되는 물질은 소광계수가 낮아 EUV 의 흡수가 적은 물질이 바람직하다.

따라서, 제1 무기물층(100)은 EUV 투과율이 높은 물질로서, 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 소광계수가 0.02 이하인 무기물은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)은 소광계수가 0.001826으로서, 소광계수가 낮아 EUV의 흡수가 적은 물질로서, 제1 무기물층의 구성물질로 적합하다.

한편, 이러한 무기물의 소광계수가 낮더라도, 제1 무기물층(100)의 두께가 증가할수록 EUV 투과율은 낮아지기 때문에, 이러한 무기물층 단일막으로는 그 두께를 증가시켜 강도를 향상시키면서 일정 이상의 EUV 투과율을 만족시키기에는 한계가 있다. 따라서, 본 발명은 후술하는 강도보강층을 이용하여 펠리클의 강도를 향상시킨다.

제1 결합층(200)은 제1 무기물층(100) 상에 위치한다. 이러한 제1 결합층(200)은 제1 무기물층(100)과 후술하는 강도보강층(200)의 결합력을 강화시켜주는 역할을 한다.

따라서, 이러한 제1 결합층(200)은 카테콜(Catechol) 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 카테콜 계열의 작용기를 갖는 유기물은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함할 수 있다.

벤젠고리 3, 4 번에 알킬 하이드록실(Alkyl hydroxyl) 작용기(-OH)가 붙어 있는 분자구조를 카테콜이라고 한다. 이러한 카테콜을 포함하는 물질은 다른 물질들과 결합을 형성할 수 있도록 만드는 물질이다.

이러한 카테콜은 기판(substrate)들의 종류와 상관없이 물질간의 결합력을 높여 결합을 잘 형성하게 한다. 이러한 카테콜이 포함 된 구조를 갖는 물질이 결합 강화에 도움을 주는 구조를 살펴보면, 카테콜 고리가 브랜치(branch) 양 쪽에 붙어서 나열된 분자 구조를 갖는다.

도 2를 참조하면, A 부분 카테콜의 알킬 하이드록실 작용기(-OH)가 기판 표면(substrate surface)과 결합을 형성하고 있으며, 브랜치(branch) 반대쪽 B 부분 카테콜의 알킬 하이드록실 작용기가 외부의 다른 물질과 결합을 형성한다.

B 부분의 카테콜은 앵커링(anchoring)이라고 하여, 알킬 하이드록실 작용기와 기판 표면이 반응하여 접착이 되고, 다른 물질이 와서 붙기 위한 기초를 형성하는 부분이다. 따라서, 이러한 B 부분은 카테콜의 알킬 하이드록실 작용기로 로 외부의 다른 물질과 결합을 형성할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 이러한 제1 결합층(200)은 유기물로 구성되어 있는 바, 연성을 이용하여 무기물층의 취성을 보강해 줄 수 있다.

상기 제1 결합층(200)의 두께는 10 nm 이하일 수 있다. 만일, 제1 결합층(200)의 두께가 10 nm를 초과할 경우, 제1 결합층(200)에 의한 EUV 투과율이 낮아지기 때문에 원하는 펠리클의 EUV 투과율을 만족시키지 못할 우려가 있다.

이러한 제1 결합층(200)은 액상코팅방법을 이용하여 제1 무기물층(100) 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 에피네프린이 들어있는 비이커에 실리콘 박막이 노출되어 있는 샘플을 3시간 정도 담그어 두면 1 nm 두께의 제1 결합층(200)을 형성할 수 있다.

강도보강층(300)은 제1 결합층(200) 상에 위치한다. 이러한 강도보강층(300)은 탄소 나노구조체를 포함할 수 있다. 탄소의 소광계수는 0.006905로서 EUV 투과율이 높고, 탄소 나노구조체는 상술한 무기물층에 비하여 기계적 강도가 높기 때문에 펠리클의 강도를 보강해줄 수 있다.

이러한 탄소 나노구조체는 그래핀 또는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.

바람직하게, 이러한 강도보강층(300)은 탄소나노튜브 그물망일 수 있다.

종래의 지지층 패턴 추가의 경우, 패턴 사이의 간격이 수십 ㎛ 단위이기 때문에 펠리클 투과 이후의 EUV 광의 세기 분포의 불균일 문제가 발생하였다. 그러나 본 발명의 탄소나노튜브 그물망의 경우, 탄소나노튜브들 사이의 개구부들의 크기가 나노 사이즈이기 때문에, 펠리클을 투과한 이후에도 EUV 광의 세기 분포의 불균일 문제가 발생되지 않는다.

나아가, 탄소나노튜브 그물망의 경우, 탄소나노튜브들 사이의 개구부들이 존재하기 때문에 박막 형태의 그래핀층이나 탄소나노튜브층보다 EUV 투과율이 높다.

이러한, 강도보강층(300)은 스핀코팅법을 이용한 탄소나노튜브 증착법이나 PMMA 혹은 PDMS를 이용한 그래핀 전사 방법, 열방출 테이프를 이용한 그래핀 전사방법, Roll을 이용한 그래핀 전사방법을 이용하여 제1 결합층(200) 상에 접착시킬 수 있다. 예를 들어, 스핀코팅법을 이용하여 탄소나노튜브 그물망을 제조 후, 이러한 탄소나노튜브 그물망을 제1 결합층(200) 상에 접착시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 이렇게 형성한 무기물, 유기물 및 탄소나노튜브 복합층의 경우 일반적인 단일 막에 비해 강도가 높기 때문에 단일막보다 얇은 두께로 제작이 가능하고 이와 같은 방법으로 일반적인 펠리클 박막보다 EUV 투과율을 향상시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클은 제1 무기물층(100), 제1 결합층(200), 강도보강층(300), 제2 결합층(400) 및 제2 무기물층(500)을 포함할 수 있다.

이는 EUV 리소그라피 마스크용으로 사용하기 위하여 EUV 투과율이 높은 물질을 선택하는 것이 바람직한 바, 제1 무기물층(100)의 물질로서 소광계수가 0.02 이하인 무기물이 적합하다.

예를 들어, 소광계수가 0.02 이하인 무기물은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)은 소광계수가 0.001826으로서, 소광계수가 낮아 EUV의 흡수가 적은 물질로서, 제1 무기물층(100)의 구성물질로 적합하다.

제1 결합층(200)은 제1 무기물층(100) 상에 위치한다. 이러한 제1 결합층(200)은 제1 무기물층(100)과 후술하는 강도보강층(300)의 결합력을 강화시켜주는 역할을 한다.

따라서, 이러한 제1 결합층(200)은 카테콜(Catechol) 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 카테콜(Catechol) 계열의 작용기를 갖는 유기물은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린를 포함할 수 있다.

제1 결합층(200)은 액상코팅방법을 이용하여 제1 무기물층(100) 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 에피네프린이 들어있는 비이커에 실리콘 박막이 노출되어 있는 샘플을 3시간정도 담그어 두면 1 nm 두께의 제1 결합층(200)을 형성할 수 있다.

강도보강층(300)은 제1 결합층(200) 상에 위치한다. 이러한 강도보강층(300)은 탄소 나노구조체를 포함할 수 있다.

바람직하게, 이러한 강도보강층(300)은 탄소나노튜브 그물망일 수 있다. 탄소나노튜브 그물망의 경우, 탄소나노튜브들 사이의 개구부들이 존재하기 때문에 박막형태의 그래핀층이나 탄소나노튜브층보다 EUV 투과율이 높다.

이러한, 강도보강층(300)은 스핀코팅법을 이용한 탄소나노튜브 증착법이나 PMMA 혹은 PDMS를 이용한 그래핀 전사 방법, 열방출 테이프를 이용한 그래핀 전사방법, Roll을 이용한 그래핀 전사방법을 이용하여 제1 결합층(200) 상에 접착시킬 수 있다. 예를 들어, 스핀코팅법을 이용하여 탄소나노튜브 그물망을 제조후, 이러한 탄소나노튜브 그물망을 제1 결합층(200) 상에 접착시킬 수 있다.

제2 결합층(400)은 강도보강층(300) 상에 위치한다. 이러한 제2 결합층(400)은 강도보강층(300)과 후술하는 제2 무기물층(500)의 결합력을 강화시켜주는 역할을 한다.

따라서, 이러한 제2 결합층(400)은 카테콜 작용기를 갖는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 카테콜 작용기를 갖는 유기물은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함할 수 있다.

상기 제2 결합층(400)의 두께는 10 nm 이하일 수 있다. 만일, 제2 결합층의 두께가 10 nm를 초과할 경우, 제2 결합층(400)에 의한 EUV 투과율이 낮아지기 때문에 원하는 펠리클의 EUV 투과율을 만족시키지 못할 우려가 있다.

이러한 제2 결합층(400)은 액상코팅방법을 이용하여 강도보강층(300) 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 에피네프린이 들어있는 비이커에 탄소나노튜브 그물망이 노출되어 있는 샘플을 3시간 정도 담그어 두면 1 nm 두께의 제2 결합층(400)을 형성할 수 있다.

제2 무기물층(500)은 제2 결합층(400) 상에 위치한다. 제2 무기물층(500)은 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함할 수 있다.

이는 EUV 리소그라피 마스크용으로 사용하기 위하여 EUV 투과율이 높은 물질을 선택하는 것이 바람직한 바, 소광계수가 0.02 이하인 무기물이 적합하다.

예를 들어, 소광계수가 0.02 이하인 무기물은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)은 소광계수가 0.001826으로서, 소광계수가 낮아 EUV의 흡수가 적은 물질로서, 제2 무기물층(500)의 구성물질로 적합하다.

예를 들어, 이러한 제2 무기물층(500)은 ALD, CVD, Evaporator 또는 Sputtering 등 일반적인 박막증착법을 이용하여 제2 결합층(400) 상에 형성할 수 있다.

이 경우, 강도보강층(300)이 무기물층들(100, 500) 사이에 삽입된 구조로서, 펠리클의 표면은 무기물층이 위치하게 된다. 따라서, 펠리클의 표면이 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층일 경우에는 탄소 물질에 의한 오염 발생 염려가 있을 수 있으나, 펠리클의 표면이 무기물층일 경우 이러한 문제가 없는 장점이 있다.

실리콘 박막의 EUV 투과율 측정

EUV 리소그래피용 펠리클의 무기물층의 일 예로 실리콘 박막을 제작하여 EUV 투과율을 측정하였다.

실리콘 박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 측정한 결과, 하기 표 1과 같이 EUV 투과율이 측정되었다.

두께	Single crystal Si(이론값)	a- Si(이론값)	a-Si(측정값)
5nm	99.40%	98.93%	98.84%
10nm	98.81%	97.86%	95.56%

그 결과 상기 표 1과 같이 실리콘 박막의 투과율 측정 결과는 실리콘 박막의 투과율의 시뮬레이션 결과 값과 비슷한 값으로 측정되었다.

표 1을 참조하면, 실리콘 박막의 두께가 증가할수록 EUV 투과율이 낮아짐을 알 수 있다.

에피네프린 박막의 EUV 투과율 측정

EUV 리소그래피용 펠리클의 결합층의 일 예로 에피네프린 박막을 제작하여 EUV 투과율을 측정하였다.

에피네프린 박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 측정한 결과, 하기 표 2와 같이 EUV 투과율이 측정되었다.

두께	에피네프린(Epinephrine)(측정값)
1 nm	95.8%
4.4 nm	92.62%
6 nm	71.84%

표 2를 참조하면, 에피네프린 박막의 두께가 1 nm인 경우, EUV 투과율이 95.8%이다. 다만, 에피네프린 박막의 두께를 4.4 nm 및 6 nm로 증가시킨 경우, EUV 투과율이 각각 92.62% 및 71.84%로서, EUV 투과율이 낮아짐을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 구비함으로써, 펠리클막의 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 강도를 보강하기 위한 별도의 지지구조체가 필요하지 않으므로, 지지구조체의 추가에 따른 펠리클 투과 후 EUV 광의 세기가 불균일해지는 단점이 없다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클은 복수개의 홀(810)을 포함하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 다공성 펠리클 박막(800)이다.

즉, EUV 리소그래피용 다공성 펠리클 박막(800)은 EUV 투과율이 높은 물질인 소광계수가 0.02 이하인 물질을 포함하는 것이 바람직하다.

<식 2>

n=1-δ+iβ

상기 식 2와 같이 표현되는 EUV / soft x-ray 영역에서의 광학상수 복소 굴절률 방정식에서, 굴절률(n)의 실수부인 δ를 굴절계수 또는 굴절지수라 하고, 허수부 β를 소광계수라 한다.

예를 들어, 소광계수가 0.02 이하인 물질은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)은 소광계수가 0.001826으로서, 소광계수가 낮아 EUV의 흡수가 적은 물질로서, EUV 리소그래피용 펠리클 물질로 적합하다.

한편, 이러한 펠리클 물질의 소광계수가 낮더라도, 펠리클의 두께가 증가할수록 EUV 투과율은 낮아지기 때문에, 두께를 증가시켜 강도를 향상시키기에는 일정한 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 복수개의 홀(810)을 포함하는 다공성 박막 자체를 펠리클로 사용하였다. 즉, 이러한 다공성 펠리클 박막(800)의 홀(810)을 통해 EUV 광이 직접 통과할 수 있기 때문에 다공성 박막으로 흡수되는 양을 줄일 수 있어 두께를 좀 더 증가시켜도 원하는 EUV 투과율을 만족시킬 수 있게 된다.

따라서, 복수개의 홀(810)을 포함하는 다공성 펠리클 박막(800)은 홀이 없는 단일 박막 형태의 펠리클보다 높은 EUV 투과율을 가지면서도 두께를 두껍게 제작할 수 있으므로 향상된 강도를 확보할 수 있다.

이때의 홀(810)의 직경은 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 만일 홀(810)의 직경이 1 ㎛를 초과하는 경우, 펠리클 투과 이후의 EUV 광의 세기 분포의 불균일 문제가 발생할 수 있다.

따라서 이러한 홀(810)의 직경을 1 ㎛ 이하의 나노 사이즈로 설정함으로써, 펠리클을 투과한 이후에도 EUV 광의 세기 분포의 불균일 문제를 방지할 수 있다.

또한, 이러한 홀(810)의 직경과 홀(810) 피치(pitch)의 비율은 5:10 내지 9:10 인 것이 바람직하다.

홀(810)의 직경과 홀(810) 피치의 비율은 5:10보다 작은 경우, 즉, 홀(810)의 직경이 홀(810) 피치의 1/2 크기 미만인 경우, 다공성 펠리클 박막(800)의 전체 면적 중 홀들(810)의 면적 비율이 작기 때문에, 홀이 없는 단일박막 대비 다공성 펠리클 박막(800)의 EUV 투과율의 상승폭이 높지 않다. 따라서, 다공성 두께를 두껍게 하여 강도를 향상시키기에는 한계가 있다.

한편, 이러한 다공성 펠리클 박막(800) 상에 위치하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 캡층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 이러한 캡층(미도시)은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 리소그래피용 펠리클의 사용예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 펠리클 박막을 EUV 마스크의 보호막으로 사용한 개념도이다. 이 경우, 펠리클 장착용 프레임을 통하여 다공성 펠리클 박막을 EUV 마스크 상에 위치시킨다.

따라서, EUV 광이 다공성 펠리클 박막을 지나 EUV 마스크에서 반사되어 다시 다공성 펠리클 박막을 지나가게 되는데, 이러한 다공성 펠리클 박막의 높은 투과율에 의하여 광원의 손실을 최소화 할 수 있다.

또한, 다공성 펠리클 박막의 두께를 증가시켜 향상된 강도를 갖기 때문에 강도를 보강하기 위한 별도의 지지구조체가 필요하지 않으므로, 종래의 지지구조체의 추가에 따른 펠리클 투과 후 EUV 광의 세기가 불균일해지는 단점이 없다.

도 6을 참조하면, 나노 크기의 홀(610)이 형성된 다공성 구조체(600)를 준비한다.

예를 들어, 이러한 다공성 구조체(600)는 양극 산화 알루미늄(Anodic Aluminum Oxide, AAO)을 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 다공성 구조체(600)의 홀(610)에 템플릿 물질을 주입한다. 따라서, 이렇게 주입된 템플릿 물질은 경화되어 다공성 구조체(600)의 반대 형태를 포함하는 템플릿(700)을 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 돌기(도 8의 710)를 포함하는 템플릿(700)을 형성할 수 있다.

이때의 템플릿 물질은 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PMMA(Polymethylmethacrylate)일 수 있다.

또한, 이러한 템플릿 물질의 주입방법으로 용액 주입법 등 다양한 주입법을 이용할 수 있다. 예를 들어, AAO 다공성 구조체(600)에 PMMA 용액을 주입하여 흡착시킨 뒤 경화시켜 PMMA 템플릿(700)을 형성할 수 있다.

한편, 이러한 템플릿 물질은 다공성 구조체(600)의 홀(610) 뿐 만 아니라 다공성 구조체(600)의 상부를 덮는 형태로 흡착시킨 뒤 경화시킬 수 있다.

한편, 상기 다공성 구조체(600)의 홀(610)에 템플릿 물질을 주입하는 단계는, 상기 템플릿 물질을 주입한 후, 일정 시간 진공 상태를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

따라서, 템플릿 물질을 주입한 후에 일정 시간 진공 상태를 유지함으로써, 모세관 현상에 의해 템플릿 물질이 다공성 구조체의 홀을 보다 잘 채울 수 있다. 즉, 진공 상태 유지 단계를 통하여 템플릿 물질로 상기 다공성 구조체의 홀을 메우는 충진률을 증가시킬 수 있다.

따라서, 이와 같이 충진률을 증가시킴으로써, 보다 정교하게 다공성 구조체를 만들 수 있는 장점이 있다.

도 8을 참조하면, 상기 다공성 구조체(600)를 제거한다.

따라서, 이러한 다공성 구조체(600)는 복수개의 홀(610)을 포함하는 구조인 바, 이러한 다공성 구조체(600)를 제거할 경우, 이러한 다공성 구조체(600)의 반대 형태인 복수개의 돌기(710)를 포함하는 템플릿(700)만 남게 된다.

이때의 다공성 구조체(600)는 습식식각공정, 적용몰드에 이형제를 사용하는 방법 또는 테프론코팅을 이용한 분리법 등 다공성 구조체(600)만 선택적으로 제거할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 제거할 수 있다. 예를 들어, AAO 다공성 구조체는 습식식각공정을 통해 제거할 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 템플릿(700) 상에 펠리클용 물질을 코팅하여 상기 다공성 구조체(600)의 형태를 포함하는 다공성 펠리클막(800)을 형성한다.

예컨대, 상부에 복수개의 돌기(710)가 위치하는 템플릿(700) 상에 펠리클용 물질을 코팅하여 복수개의 홀(도 10의 810)을 포함하는 다공성 펠리클막(800)을 형성할 수 있다.

이때의 펠리클용 물질은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함할 수 있다.

이러한 펠리클용 물질은 원자층증착법(ALD), 스퍼터링법(Sputter), 화학기상증착법(CVD), 이온빔 증착법(IBD) 또는 전기도금법(Electro plating) 등 다양한 박막증착법을 사용하여 템플릿(700) 상에 코팅할 수 있다.

예를 들어, 복수개의 홀을 포함하는 AAO 다공성 구조체를 2회의 복제법을 이용함으로써, AAO 구조체의 형태와 동일한 복수개의 홀(810)을 포함하는 다공성 펠리클 박막(800)을 형성할 수 있다.

한편, 이러한 다공성 구조체(600)의 홀(610)의 직경이나 박막의 두께를 미리 조절하여 최종 형성되는 다공성 펠리클 박막(800)의 형태를 조절할 수 있다. 예컨대, AAO 다공성 구조체는 AAO 성장법을 통해 홀의 직경이나 박막 두께의 조절이 가능하다.

도 10을 참조하면, 상기 템플릿(700)을 제거한다.

이러한 템플릿만 선택적으로 제거할 수 있는 습식식각법 등 다양한 제거방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, PMMA 템플릿을 습식식각법을 이용하여 제거할 수 있다.

따라서, 최종적으로 복수개의 홀(810)을 포함하는 다공성 펠리클 박막(800)만 남게 된다.

단일 박막 및 다공성 박막의 투과율 측정

도 11(a)는 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 5:10인 경우이고, 도 11(b)는 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 8:10인 경우이고, 도 11(c)는 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 9:10인 경우이다.

홀이 없는 Si 단일박막과 도 11과 같은 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율을 갖는 Si 다공성 박막들의 두께에 따른 투과율을 측정하였다.

또한, 홀이 없는 Zr 단일박막과 도 11과 같은 펠리클의 홀의 직경 및 홀 피치 비율을 갖는 Zr 다공성 박막들의 두께에 따른 투과율을 측정하였다.

도 12 및 도 13에 의한 EUV 투과율 결과를 하기 표 3 내지 표 6으로 나타내었다.

하기 표 3은 홀이 없는 단일박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 나타낸 표이다.

박막 두께	50 nm	100 nm	150 nm	200 nm
Si	91.9	84.4	77.5	71.2
Zr	84.0	70.5	59.2	49.7

하기 표 4는 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 5:10인 경우로서 박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 나타낸 표이다.

박막 두께	50 nm	100 nm	150 nm	200 nm
Si	93.5	87.4	81.9	76.8
Zr	87.1	76.3	67.2	59.6

하기 표 5는 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 8:10인 경우로서 박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 나타낸 표이다.

박막 두께	50 nm	100 nm	150 nm	200 nm
Si	95.9	92.2	88.8	85.7
Zr	92.0	85.3	79.7	75.0

하기 표 6은 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 9:10인 경우로서 박막의 두께에 따른 EUV 투과율을 나타낸 표이다.

박막 두께	50 nm	100 nm	150 nm	200 nm
Si	97	94.3	91.8	89.5
Zr	94.2	89.3	85.1	81.7

도 12, 도 13 및 표 3 내지 표 6을 참조하면, 홀의 직경 및 홀 피치 비율이 9:10 다공성 박막의 경우 200 nm 두께에서 단일박막 50 nm 두께의 투과율과 비슷한 수치를 나타냄을 알 수 있다.

따라서, 다공성 박막으로 펠리클을 제작할 경우 같은 투과율을 단일 박막보다 더 두껍게 만들 수 있어서 강도를 높일 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

[부호의 설명]

100: 제1 무기물층 200: 제1 결합층

300: 강도보강층 400: 제2 결합층

500: 제2 무기물층 600: 다공성 구조체

610: 홀 700: 템플릿

710: 돌기 800: 다공성 펠리클 박막

810: 홀

Claims

소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 제1 무기물층;

상기 제1 무기물층 상에 위치하고, 카테콜 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함하는 제1 결합층; 및

상기 제1 결합층 상에 위치하고, 탄소 나노구조체를 포함하는 강도보강층을 포함하고,

상기 제1 결합층은 상기 제1 무기물층과 상기 강도보강층의 결합력을 강화시키는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서,

상기 제1 무기물층은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서,

상기 제1 결합층은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서,

상기 제1 결합층의 두께는 10 nm 이하인 EUV 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서,

상기 탄소 나노구조체는 그래핀 또는 탄소나노튜브를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제5항에 있어서,

상기 강도보강층은 탄소나노튜브 그물망인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서,

상기 강도보강층 상에 위치하는 카테콜 계열의 작용기를 갖는 유기물을 포함하는 제2 결합층; 및

상기 제2 결합층 상에 위치하고, 소광계수가 0.02 이하인 무기물을 포함하는 제2 무기물층을 더 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제7항에 있어서,

상기 제2 결합층은 상기 강도보강층과 상기 제2 무기물층의 결합력을 강화시키는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제7항에 있어서,

상기 제2 결합층은 도파민, 폴리도파민, 노르에피네프린, 폴리노르에피네프린, 에피네프린 또는 폴리에피네프린을 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제7항에 있어서,

상기 제2 무기물층은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
복수개의 홀을 포함하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질을 포함하는 다공성 펠리클 박막이고,

상기 홀의 직경은 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제11항에 있어서,

상기 다공성 펠리클막은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
제11항에 있어서,

상기 다공성 박막 상에 위치하고, 소광계수가 0.02 이하인 물질로 구성된 캡층을 더 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클.
나노 크기의 홀이 형성된 다공성 구조체를 준비하는 단계;

상기 다공성 구조체의 홀에 템플릿 물질을 주입하여 상기 다공성 구조체의 반대 형태를 포함하는 템플릿을 형성하는 단계;

상기 다공성 구조체를 제거하는 단계;

상기 템플릿 상에 펠리클용 물질을 코팅하여 상기 다공성 구조체의 형태를 포함하는 다공성 펠리클막을 형성하는 단계; 및

상기 템플릿을 제거하는 단계를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 다공성 구조체는 양극 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 템플릿 물질은 PDMS 또는 PMMA인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 다공성 구조체의 홀에 템플릿 물질을 주입하는 단계는,

상기 템플릿 물질을 주입한 후, 일정 시간 진공 상태를 유지하여 상기 템플릿 물질로 상기 다공성 구조체의 홀을 메우는 충진률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 펠리클용 물질은 Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru를 포함하는 EUV 리소그래피용 펠리클 제조방법.