KR100441349B1 - 포토마스크보호용프레임지지펠리클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단단한 막프레임과 기밀한 형태의 막프레임의 한 단면에 펼쳐지고 부착하여 결합된 플라스틱수지의 높은 투명도를 가진 막과 막프레임의 다른 단면에 형성된 감압점착층으로 구성되어 포토마스크의 표면에 프레임지지막에 장착이 가능하고 정확한 위치에 위치하도록 하는 정밀한 전기장치에서 사진식각 패터닝작업에 사용된 포토마스크의 먼지방지를 위한 장치인 프레임지지막에 형성되는 것을 제안한다.

제안은 막프레임의 단면에 형성된 감압점착층이 예를 들면, 종래의 기술의 평편면 대신 원통형 둥근천장의 형태를 가지므로, 부착막과 포토마스크의 표면 사이의 공기갭이 생김으로 발생되는 종래기술의 문제점이 완벽한 기밀한 밀봉으로 방지되고 있다. 외부와 내부면 사이의 압력차이에 의한 밀봉의 기밀성에 의한 막에 대한 악영향은 필터시트로 덮힌 막프레임의 공기출구를 덮어서 극복될 수가 있다.

Description

포토마스크 보호용 프레임지지펠리클{FRAME-SUPPORTED PELLICLE FOR PHOTOMASK PROTECTION}

본 발명은 반도체 장치 및 액정디스플레이패널 등의 정교한 전자장치의 제조에서의 포토리소그래피 패터닝작업에 있어서 포토마스크의 먼지차단 보호용 프레임지지펠리클에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 감압점착제에 의해 장착되어 고정되는 포토마스크의 먼지차단보호용 프레임지지펠리클을 개량한 것에 관한 것이다. 종래에 알려진 바와 같이, LSI, VLSI 등의 반도체장치 및 액정디스플레이패널을 포함하는 다양한 종류의 정교한 전자장치의 제조과정은, 반도체 단결정 실리콘 웨이퍼등의 기판의 표면상에 형성된 포토레지스트층이, 포토레지스트층에 재생되어지는 이미지의 포지티브 또는 네가티브 패턴을 보유하는 용융된 투명한 실리카유리의 패터닝베어링 포토마스크를 통해 자외선에 노출되는 방식인 포토리소그래피 패터닝 단계를 포함한다. 물론, 이러한 자외선 노광의 패턴방식에 있어서 포토마스크상에 퇴적된 먼지입자가 패턴재생의 품질의 저하를 발생시키기 때문에, 패턴베어링 포토마스크는 완벽하게 청결해야 하고 먼지가 없어야 한다. 따라서, 포토리소그래피패터닝 작업은 그 대기공기에 가능한 한 먼지가 없는 크린룸에서 통상 행해졌다. 그러나, 최고급의 크린룸에서조차 먼지가 전혀 없는 상태라고 확신하는 것은 매우 어려운 일이어서, 일반적으로 포토마스크상에 프레임지지펠리클을 장착하고 포토레지스트층의 패턴방식의 노광이 펠리클막을 통과한 자외선에 의해 수행된다.

프레임지지펠리클은 알루미늄, 스테인레스스틸, 폴리에틸렌 등의 단단한 물질의 프레임으로 구성되는 장치(이하 펠리클프레임이라 함)이고, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트 등의 자외선에 대해 높은 투명성을 보유하는 플라스틱 수지의 박막 및 복수의 단면을 보유하는 장치(이하 펠리클막이라 함)로, 접착제를 사용함으로써 기밀한 형태로 펠리클프레임의 한 단면에 덮혀져 점착적으로 결합된다. 프레임지지펠리클이 포토마스크상에 장착되고 포토리소그래피 패터닝을 위한패턴방식 노광이 펠리클막을 통해 통과한 자외선에 의해 수행되고, 펠리클막 아래의 포토마스크상에 패턴이 집속될 때에, 펠리클막에 퇴적된 먼지입자가 패턴재생품질에 거의 불리한 영향을 주지 않으므로 포토마스크의 먼지차단효과를 나타낸다.

펠리클막을 통해 상기 자외선 노광을 수행하는 데 있어서, 부분확대단면도로 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 감압점착층은, 펠리클막(2)이 점착적으로 결합되기 위한 대향하는 평행한 펠리클프레임(1A)의 한쪽 단면에 형성되고, 프레임지지펠리클은 감압점착층(3A)에 의해 포토마스크(5)에 고정되는 것이 일반적이므로, 프레임지지 펠리클은 포토마스크의 정확한 위치에 장착되어 고정되어야 한다. 상기 펠리클의 사용전에 감압점착층(3A)은, 프레임지지펠리클을 사용하기 전에 바로 제거되는 종이방출시트(4)의 부착에 의해 일시적으로 보호된다. 포토마스크(5)상에 감압점착층(3A)을 보유하는 프레임지지펠리클의 장착에 있어서, 점착층(3A)을 포토마스크(5)의 표면에 완벽하게 부착시키기 어렵기 때문에, 포토마스크(5)의 표면과 감압점착층(3A)의 표면사이에 공기통로 또는 공기풀(8)이라 불리는 틈공간이 생겨서 야기되는 문제가 종종 있다.

이러한 공기통로가 포토마스크표면과 펠리클프레임(1A)의 저부 단면상의 감압점착층(3A) 사이에 형성되는 경우, 공기흐름 동반에 따른 외부로부터 먼지입자의 침입을 피할 수 없어 그 결과 포토마스크(5)상에 먼지입자가 퇴적된다. 공기풀(air pool)(8), 그 자체는 외부대기와 프레임지지 펠리클에 의해 둘러싸인 공간을 연결하지 않고, 종종 공기통로가 커진다.

포토마스크면에 대한 펠리클프레임의 불완전한 점착적인 결합에 의한 상기문제를 해결하기 위해 취해지는 일반적인 방법은 포토마스크상에 장착된 펠리클프레임을, 예컨대 표면사이에 공기를 배출하기 위해서 30kg이상의 하중으로 포토마스크에 대해 압력을 가한다. 그러나, 이러한 압력을 가하는 방법은, 종종 포토마스크가 파손되는 위험을 수반하여 고가인 포토마스크에 매우 막대한 경제적 손실을 야기한다.

공기통로 없이 포토마스크면에 프레임지지펠리클을 접착시키기 위한 압력을 감소시키기 위해, 연질이고 쉽게 변형가능한 감압점착제를 사용하려는 시도가 있었다. 그러나, 이러한 연질의 점착제를 사용하는 방법은, 이 점착제가 상대적으로 낮은 접촉압력 하에서 포토마스크면에 프레임지지펠리클을 점착장착하기 위한 요구를 만족시키기 위해 너무 연질일 경우, 포토마스크상에 정확한 위치에 장착되는 즉시 감압점착제의 매우 높은 소성변형에 의해 프레임지지 펠리클의 변위가 일어나기 때문에 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술에 있어서 상기 문제점과 결점을 극복함으로써, 감압점착층에 관한 정교한 전자장치의 제조를 위한 포토리소그래피 패터닝작업에 사용되는 포토마스크의 먼지차단을 위한 새롭고 개량된 프레임지지펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은, (a) 2개의 대향하는 평행한 단면을 보유하는 단단한 물질의 펠리클프레임; (b) 상기 펠리클프레임의 한쪽 단면을 기밀한 형태로 덮고 점착적으로 결합되는 플라스틱수지(소성수지)막의 투명한 펠리클막; (c) 상기 펠리클프레임의 다른 단면에 형성되는 감압점착층으로 이루어지고, 밀봉의 기밀상태가 포토마스크면과 감압점착층 사이에 쉽게 얻어지도록 외부로 볼록한 예컨대, 바렐보울트(barrel vault)의 형태로 감압층을 보유하는 층을 포함하는 프레임지지펠리클을 제공한다.

펠리클막의 양면사이에 압력불균형을 야기하는 프레임지지펠리클과 포토마스크로 둘러싸인 공간의 높은 밀폐성에 의해 발생되는 문제를 가능한 방지하기 위해서, 개선된 수단으로 먼지입자가 투과할 수 없는 공기투과필터시트로 덮힌 공기배출을 위한 구멍을 보유하는 펠리클막을 제공하는 것이 제안되었다.

도1은 방출시트에 의해 일시적으로 보호되는 바렐보울트(barrel vault)의 단면의 감압점착층을 보유하는 본 발명의 프레임지지펠리클의 부분확대단면도이다.

도2는 포토마스크에 장착된 도1의 본 발명의 프레임지지펠리클의 부분확대단면도이다.

도3은 방출시트에 의해 일시적으로 보호되는 평평한 면의 감압점착층을 보유하는 종래의 프레임지지펠리클의 부분확대단면도이다.

도4는 포토마스크상에 장착된 도3의 종래의 프레임지지펠리클의 부분확대단면도이다. 공기풀은 감압점착층과 포토마스크면 사이에 형성된다.

도5는 점착층면의 굴곡에 대한 본 발명의 펠리클프레임 및 감압점착층의 부분확대단면도이다.

부분단면도로 도3에 도시하듯이, 프레임지지펠리클은 단단한 펠리클프레임(1)과, 기밀한 형태로 펠리클프레임(1A)의 한쪽 단면에 덮혀 점착적으로 결합되는 플라스틱수지의 투명박막(2)으로 이루어진다. 감압점착층(3A)은 펠리클프레임(1A)의 다른 단면에 형성되는데, 방출시트(4)를 부착함으로써 일시적으로 보호받는 감압점착층(3A)이, 그 표면이 가능한 평평하고 매끄러운 형태로 형성되는 것이 종래의 기술에 있어서 일반적이다. 도4에 도시하였듯이, 포토마스크(5)의 표면에 종래의 프레임지지펠리클의 장착에 있어서, 넓은 접촉면적의 감압점착층(3A)의 평평한 면은 한번에 포토마스크(5)의 평평한 면과 접촉하여, 종종 공기풀(8)이 감압점착층(3A)과 포토마스크(5)의 표면사이에 형성되어, 공기통로 또는 공기풀(8)의 생성에 의한 문제가 발생한다. 이러한 공기풀(8)이 일단 표면사이에 형성되면, 압력을 약 10kg정도 가하여 펠리클프레임(1A)에 대한 접촉압을 증가시키는 것에 의해 공기풀(8)을 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하고, 공기풀(8)의 완전한 제거는 고가의 포토마스크(5)가 파손되는 위험이 있는 30kg이상으로 압력을 증가시키는 것으로만 가능하다.

상기 종래의 문제는 도1에 도시된 본 발명의 프레임지지펠리클에 의해 해결될 수 있고, 그 감압점착층(3)의 표면은 편평하지 않고, 외부로 볼록하거나, 대표적으로, 바렐보울트(barrel vault)의 형태이지만, 감압점착층(3)의 측면단면은 도1에 나타내었듯이 바렐보울트의 외형을 보유하는 부채꼴헤드의 형태에 제한되는 것이 아니라 타원형의 형태도 가능하다.

외부로 볼록한 감압점착층(3)의 표면이 바렐보울트의 형태인 경우에는, 그것의 볼록면체는 도5를 참고로 하여 만들어지는 하기와 같은 것이 바람직하다. 감압점착층(3)의 층이 베이스폭, 즉, 펠리클프레임(1)의 단면에 접착하는 표면의 폭 및 최대높이(b)를 가진다고 가정하면, 그때 최대높이(b)의 90%인 중간높이(a)에서 측정한 중간폭(c)(이하 90%-높이폭이라 함)은 베이스폭(d)의 80～95% 범위가 바람직하다.

외부로 볼록한 면을 보유하는 감압점착층(3)에 의해 프레임지지펠리클이 포토마스크(5)의 표면상에 놓일 경우, 공기풀을 형성할 겨를도 없이 표면접촉이 점착층(3)의 보울트형상의 표면의 최하선에서 최초로 일어나고, 감압점착층(3)의 표면을 편평하게 되도록 점착압을 증가시킴으로써, 표면사이의 접촉면적이 접촉압의 증가에 따라 연속적으로 증가하여, 도2에 도시하였듯이 공기풀의 형성없이 감압점착층(3)의 표면이 평평하게 되어서, 도3 및 도4에 도시된 종래의 프레임지지펠리클과비교하여 상대적으로 낮은 압력으로 완벽한 밀봉상태를 얻을 수 있다. 예컨대, 완벽한 기밀한 밀봉상태를 10kg이하의 압력으로도 얻을 수 있다. 도2에 도시하듯이 외부로 볼록한 그것의 표면을 편평화한 후 감압점착층(3)의 두께는 일반적으로 도1에 도시하듯이 표면의 평평하게 되기 전의 두께의 90%이하가 되므로, 접착층(3)에 의한 밀봉되는 효과는 완벽하다.

본 발명의 프레임지지펠리클이 포토마스크(5)의 표면에 장착되어 점착적으로 결합되는 경우, 본 발명에 따른 감압점착층(3)에 의한 완벽한 밀봉효과의 결과에 의해, 포토마스크(5)와 프레임지지펠리클에 의해서 둘러싸인 공간에 갖힌 공기가 배출되지 못하여, 공간의 압력증가에 의해 처음의 기밀한 상태인 펠리클막(2)의 표면 사이에 압력이 불균형해 지기 때문에 펠리클의 장착과 이어서 펠리클베어링포토마스크(5)의 사용에 있어서 종종 문제가 있다. 이러한 펠리클막(2)에서의 느슨한 현상은 구멍(6)을 보유하는 펠리클프레임(1)을 설치하여 공기의 배출구를 제공함으로써 방지될 수가 있지만, 필터시트(7)로 덮어서 외부에서 유입되는 먼지입자의 침입을 방지하여야만 한다. 공기배출구가 펠리클프레임(1)에 형성되는 경우, 감압점착층(3)의 90%-높이폭(c)이 베이스폭(d)의 40%～95% 범위에 있을 수 있다.

이하, 본 발명에 따라 개량된 구성을 실시예와 비교예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

제1 실시예

외주면과 내주면의 길이는 각각 120mm, 110mm이고, 이것의 높이, 즉, 단면사이의 거리가 6.3mm인 양극산화처리된 표면을 보유하는 사각형의 알루미늄 프레임을준비하였다.

펠리클프레임의 양 단면 중 한 단면을 실리콘계의 감압점착제(KR 120, Shin-Etsu Chemical Co.제품)으로 코팅한 후, 120℃에서 30분간 가열처리하여 접착제를 반경화(semi-curing)하는 효과를 주었다. 접착층은 중심선을 따라서 높이 0.6 mm, 베이스폭 1.60mm, 90%-높이폭 1.44mm을 보유하는 바렐보울트의 형태의 표면을 가졌다. 그 다음에, 펠리클프레임의 다른 단면을 두께 0.1mm의 비정형 탄화플루오르계의 수지(Saitop Type CTX-A, Asahi Glass Co.제품)로 코팅하였다.

또한, 펠리클프레임의 내측면을 0.05mm의 두께로 동일한 상기 감압점착제로 코팅하여 먼지포획층으로서 작용시켰다. 개별적으로 준비된 펠리클막으로서 탄소플루오르계 수지(Saitop Type CTX-A, Asahi Glass Co.제품)의 1.62㎛ 두께의 막은 탄화플루오르계 수지로 코팅된 펠리클프레임의 단면에 용융접합에 의해 108℃에서 점착적으로 접합되어 감압점착층을 보유하는 프레임지지 펠리클을 완성하였다.

다음으로, 상기 얻어진 프레임지지펠리클을 용융된 실리카유리의 포토마스크상에 놓고 10kg의 하중으로 압력을 가하여 프레임지지펠리클이 제 위치에 단단히 고정되도록 하였다. 펠리클프레임과 포토마스크면 사이의 감압점착층은 0.5mm의 두께가 감소되었고, 표면 사이에서 공기통로나 공기풀을 탐지할 수가 없었다. 프레임지지펠리클을 포토마스크상에 놓고 10kg하중으로 압력을 가할 경우, 펠리클막은 외부로 약간 팽창하나, 10분안에 펠리클막의 초기의 평평하고 기밀한 상태가 다시 회복될 수 있었다.

제2 실시예

실험과정은 직경 0.5mm의 공기배출구를 펠리클프레임의 네 면의 중심에 형성하고, 그 공기배출구를 도1에 도시하듯이, 외부에서 0.5㎛의 구멍직경을 보유하는 폴리테트라플루오르에틸렌의 5mm폭 필터시트에 의해 10mm 부착함으로써 성막된 것을 제외하고는 제1 실시예와 대체로 동일하다. 감압점착층은 1.66mm의 베이스폭, 0.6mm의 최대높이 및 1.35mm의 90%-높이폭을 가졌다.

이 프레임지지펠리클을 포토마스크에 장착한 결과, 공기통로나 공기풀이 없는 것은 물론, 압력의 불균형에 의해 외부로 막이 느슨해지지 않아서, 상당히 만족할 만한 것이었다.

비교예

감압점착층을 보유하는 프레임지지펠리클을, 펠리클프레임의 한 단면에 형성된 감압점착층이 1.60mm의 폭과 0.30mm의 균일한 두께의 편평한 면을 가진 것을 제외하고는 상기 제1 실시예와 동일한 방법으로 얻었다.

그 다음에, 얻은 프레임지지펠리클을 포토마스크의 표면에 놓고, 10kg하중으로 압력을 가하였다. 그러나, 펠리클프레임과 포토마스크의 표면 사이에 형성된 공기통로와 같은 틈공간에 의해, 펠리클프레임과 포토마스크 사이의 기밀한 밀봉은 이루어지지 않았다. 완전히 기밀하게 밀봉된 상태는, 10분 후에도 초기의 기밀한 상태로 회복되어지지 않는 펠리클막의 외부로 늘어짐과 포토마스크의 파손우려가 있는 30kg의 하중까지 압력을 증가시키는 것에 의해 공기틈을 제거함으로써 성취될 수 있었다.

Claims (4)

1. 포토리소그래피 패터닝작업에 사용되는 포토마스크의 먼지차단보호용 프레임지지펠리클로서:

   (a) 2개의 대향하는 평행한 단면을 보유하는 단단한 물질의 펠리클프레임;

   (b) 상기 펠리클프레임의 한쪽 단면을 기밀한 형태로 덮고 점착적으로 결합되는 플라스틱수지의 투명한 펠리클막; 및

   (c) 상기 펠리클프레임의 다른 단면에 형성되는 감압점착층으로 이루어지고,

   상기 감압점착층의 표면이 외부로 볼록한 바렐보울트형태의 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 프레임지지펠리클.
2. 제1항에 있어서, 상기 펠리클프레임의 단면에 형성되고 그 단면이 바렐보울트형태인 상기 감압점착층은, 펠리클프레임과 접촉하는 면으로부터 상기 층의 최대 높이의 90%인 높이에서 측정된 중간폭이 상기 층의 베이스폭의 80%～95% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 프레임지지펠리클.
3. 포토리소그래피 패터닝작업에 사용되는 포토마스크의 먼지차단보호용 프레임지지펠리클로서:

   (a) 2개의 대향하는 평행한 단면을 보유하는 단단한 물질의 펠리클프레임;

   (b) 상기 펠리클프레임의 한쪽 단면을 기밀한 형태로 덮고 점착적으로 결합되는 플라스틱수지의 투명한 펠리클막; 및

   (c) 상기 펠리클프레임의 다른 단면에 형성되는 감압점착층으로 이루어지고,

   상기 감압점착층의 표면이 외부로 볼록한 바렐보울트 형태의 단면을 보유하며, 먼지입자에 대해서 불투과성인 공기투과필터시트로 덮힌 공기배출구가 1개이상 형성되어 있는 펠리클프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임지지펠리클.
4. 제3항에 있어서, 상기 펠리클프레임의 단면에 형성되고, 단면이 바렐보울트형태인 상기 감압점착층은, 펠리클프레임과 접촉하는 면으로부터 상기 층의 최대높이의 90%인 높이에서 측정된 중간폭이 상기 층의 베이스폭의 40%～95% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 프레임지지펠리클.