초록 ▼

① 연구개발 목표
본 과제의 목표는 다양한 EUV 소재 평가를 통해 신뢰성이 검증된 스위스 Paul Scherrer Institute의 RESCAN을 활용하여 공동 연구를 진행, 최종적으로 상용화 가능한 수준의 극자외선 노광 기술용 마스크 및 펠리클을 제작하는 것임. 3차년도 세부목표는 아래와 같음

○ EUV 펠리클용 보강층 신소재 및 멤브레인 제작 공정 개선 및 기초 특성 평가
- 증착 조건 및 후처리 공정에 따른 박막 물성 데이터베이스 확보
- 멤브레인 제작을 위한 식각 공정 기술 개발 (30x30

① 연구개발 목표
본 과제의 목표는 다양한 EUV 소재 평가를 통해 신뢰성이 검증된 스위스 Paul Scherrer Institute의 RESCAN을 활용하여 공동 연구를 진행, 최종적으로 상용화 가능한 수준의 극자외선 노광 기술용 마스크 및 펠리클을 제작하는 것임. 3차년도 세부목표는 아래와 같음

○ EUV 펠리클용 보강층 신소재 및 멤브레인 제작 공정 개선 및 기초 특성 평가
- 증착 조건 및 후처리 공정에 따른 박막 물성 데이터베이스 확보
- 멤브레인 제작을 위한 식각 공정 기술 개발 (30x30 mm² 면적, 이론적 EUVT ≥ 88%)
- RESCAN을 활용한 EUV 펠리클의 기초 광학적 특성 평가 (EUV 투과도 ≥ 88%, EUV 반사도 ≤ 0.1%)
- 375 W EUV source @IF에서 펠리클의 열적 내구성 데이터베이스 확보
- 수소 라디칼 환경 10시간 노출 시 두께와 표면 거칠기 변화 데이터 확보

○ 차세대 EUV 마스크 합금형 흡수 소재 구조 개발, 박막 증착 및 패터닝 평가
- 선별 흡수 소재를 활용한 합금형 EUV 위상 변위 마스크 소재 및 구조 개발
- 위상 변위 효과를 통한 마스크 이미징 성능 향상 및 mask 3D effect 완화
- Sputtering을 통한 합금형 마스크 흡수 소재 증착 및 공정 조건 최적화
- 합금형 흡수 소재 식각 공정 개발 및 hard mask 도입을 통한 난식각성 해결
- 패터닝 평가를 통한 target CD ± 10% 및 avg. 측벽각도 ≥ 80° 확보
- CSM 기초 광학 특성 평가를 통한 합금형 흡수 소재 반사도 데이터 확보

② 연구개발 내용
광학적 특성 시뮬레이션을 통해 MoSi₂ 및 ZrSi₂에 대한 펠리클 소재로의 적용 가능성을 확인하였으며, 증착 조건 및 열처리 공정에 따른 박막 조성 및 결정성 분석을 진행함. 기존 단일막 펠리클의 경우 산화에 취약하다는 단점이 있기에 이를 개선하기 위하여 SiNx 캡핑층을 도입함. 375 W EUV source power @IF 환경에서 Ru/SiNx 펠리클에 대한 열적 특성 평가를 통해 SiNx 캡핑층이 열방사 효율에 미치는 영향을 검증하여 캡핑층으로의 적합성을 확인함. 다양한 etchant를 활용하여 습식 식각 공정최적화를 진행하였으며, 3 cm X 3 cm 멤브레인 제작을 완료함. 이를 기반으로 제작된 metal silicide 기반 펠리클에 대해 PSI 측의 RESCAN을 활용하여 EUV 투과도를 측정하였으며, 본 연구기관의 광학적 특성 평가 장비 (CSM) 와의 비교평가를 진행함.
제작된 펠리클의 EUV 투과도 및 반사도는 88% 이상의 EUV 투과도 및 0.1 % 이하의 반사도 조건을 모두 충족하며, 화학적 내구성의 경우 평가 결과의 신뢰성 확보를 위해 EUV 환경을 모사한 장비를 통하여 평가를 진행 중에 있음. 뿐만 아니라 기 확보한 단일 흡수 소재를 활용한 합금형 EUV 위상 변위 마스크 구조를 개발하여 기존 Ta-based 마스크 대비 mask 3D effect를 효과적으로 완화시키며 향상된 이미징 성능을 확보함. 이후 선정된 합금형 흡수 소재에 대해 sputtering을 활용하여 증착을 진행하였으며, 박막에 대한 특성 평가를 통해 두께 균일도 및 내화학성을 만족하는 증착조건을 최적화하였음. 난식각성 해결을 위한 합금형 흡수 소재 식각 공정 기술 개발을 통해 감광제에 대한 식각률을 확보하였으며, 이를 기반으로 진행한 합금형 흡수 소재에 대한 패터닝 공정 결과 target CD ± 10% 및 avg. 측벽각도 ≥ 80° 조건을 충족하였음. 추가적으로 CSM 기초 광학 특성 평가를 통해 합금형 흡수 소재의 반사도 데이터를 확보하였음

③ 연구개발 성과
본 과제로부터 새로운 소재를 활용한 EUV 마스크 및 펠리클 구조를 설계하고 증착/식각/세정 공정 기술을 개발하였으며 박막의 광학적/열적/화학적 특성 데이터베이스를 구축하여 차년도 과제 수행의 기반을 마련함. 연구 결과를 바탕으로 SCI급 논문 4편을 게재하였고 국내 특허 출원 1건의 성과를 달성하였음. 또한 EUV 노광 기술 관련 국내/외 유수 학술대회에 참석하여 총 33건의 학술대회 발표를 진행하였으며 총 7건의 우수 발표 수상을 하였음. 본 과제 수행을 통해 확보한 국내/외 산학연 기관과의 EUV 기술 연구 교류 경험을 기반으로 13개국 약 150명의 인원이 참가한 세계적인 국제 학술회의인 EUVL Workshop, EUVL Supplier Showcase 및 EUVL Source Workshop을 성공적으로 개최하였음. 뿐만 아니라 국내 연구소 및 기업들의 EUV 기술 교류를 위한 Next generation lithography 단기 강좌 프로그램 및 학술 대회를 성공적으로 개최하였으며 과제 수행 기간 동안 총 5회의 초청강연 및 기술 교육을 제공하여 EUV 노광 분야 산업 기술 인력 양성에 기여하였음

④ 활용계획 및 기대효과
본 과제를 통해 개발되는 극자외선 마스크 및 펠리클 기술은 국내/외 산학연 연구진들과의 협력 네트워크를 구축하여 기관별 전문 측정기술 및 인프라 보급 등 신뢰성 있는 EUV 기술을 확보함에 따라 국제 공동 연구를 기반으로 EUV 협력 체계를 국제적으로 확장시킬 수 있을 것으로 기대됨. 또한 현재 극자외선 마스크 및 펠리클과 관련된 핵심 기술은 일본의 HOYA, AGC, 네덜란드의 ASML 등의 기업들이 세계 최고수준의 핵심 기술을 보유하고 있는 상황으로 본 과제를 통해 개발되는 마스크 및 펠리클 기술 등과 같은 반도체 핵심 소재 기술의 내재화를 진행하여 산업 외적 측면에서의 분쟁으로 인한 반도체 제조업의 타격을 최소화하여 우리나라의 산업 안보를 진일보 시킬 것으로 기대됨. 초미세 박막 공정/평가 기술 및 정확한 광학적 특성 평가기술 확보를 바탕으로 설계된 EUV 펠리클 및 마스크 기술은 지속적인 성능 개선을 필요로 하는 국내/외 chip maker 기업으로의 기술 이전의 기회를 가져올 수 있을 뿐 만 아니라 적극적인 수요가 예상됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 전년도 연구개발실적 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 51
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 64
• 5. 연구개발비 집행실적 ... 65
• 차년도 연구개발계획 ... 66
• 1. 연구개발의 목표 및 내용 ... 66
• 2. 국내외 관련 분야 환경변화 ... 68
• 3. 연구개발 추진전략 ... 72
• 4. 연구개발 추진일정 ... 73
• 5. 기타 변경사항 ... 73
• 6. 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 74
• 7. 연구진 구성 ... 75
• 8. 국제 공동연구 추진계획 ... 82
• 9. 연구개발비 사용에 관한 계획 ... 86
• 끝페이지 ... 93