EUV 마스크 backside상에 발생하는 파티클 제거를 위한 건식 세정에 대한 연구

Abstract

1x nm 패터닝을 위한 13.5nm의 극자와선 (EUV) 공을 사용하는 EUV 리소그래피 프로세스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. EUV 광은 모든 재료에 쉽게 흡수되기 때문에, 기존의 투과 마스크를 대신하여 반사형 마스크를 적용해야 합니다. EUV 마스크는 TaN absorber layer, Ru capping layer, Si/Mo multi layer, CrN backside로 구성되어 있습니다. EUV마스크 backside 물질인 CrN는 열 안정성, 우수한 마모 및 내 부식성과 같은 특성을 가지고 있습니다. 하지만, EUV 장비 내의 반복적인 척킹에 의해 CrN 필름이 ESC 척에 달라붙어 다시 마스크의 backside에 오염됩니다. 문제점은 마스크 뒷면에 1마이크로 이상의 파티클이 존재할 경우, EUV 마스크의 변형이 일어나 이미지의 왜곡 및 overlay error가 발생합니다. 이러한 입자성 오염물을 제거하기 위해 기존에 RCA 습식 세정 방법을 사용하였지만, EUV 장비는 진공 분위기 이기 때문에 습식세정 공정의 적용이 어려워 건식 세정 방법이 요구됩니다. CrN 기판에 대한 CrN 파티클의 흡착력을 계산하기 위해 오염 실험 후에 이론적 계산에 기초하여 오염 입자의 거동을 평가하였습니다. 파티클과 기판 사이의 접착력은 반데르 발스 힘과 함께 화학적 결합에 의해 큰 영향을 받는 것으로 확인 되었습니다. 본 연구에서는 건식 세정 후 CrN 표면 조도 및 오염입자의 particle removal efficency를 최적화 하였습니다. 건식 세정에서 laser 세정과 CO2 에어로졸 세정을 채택하였고, 평가를 위해 사용된 장비로는, 제타포텐셜, optical microscope, SEM, AFM을 사용하여, 입자 제거율 및 표면 조도를 측정하였습니다. laser 세정 후 표면 오염 상태를 평가한 결과, laser의 고온 특성에 의해 파티클이 녹아 표면에 더욱 강하게 흡착되어 제거 되지 않음을 확인하였습니다. 반면, CO2에어로졸 세정은 CO2의 입자 사이즈, N2가스의 압력 조건을 변경하여 평가를 진행한 결과, 모든 조건에서 입자가 쉽게 제거 됨을 확인하였습니다. 따라서, CrN backside에 존재하는 CrN파티클 세정 평가에 대해 laser 세정을 통한 방법은 적합하지 않고, CO2에어로졸 세정에 대해서 모든 조건에서 PRE가 90% 이상으로 가장 낮은 조건에서도 파티클 제거가 가능하기 때문에 EUV 마스크 backside 세정을 위해 CO2 에어로졸 세정 방법을 제안할 수 있습니다.