KR101603788B1 - 대형 포토마스크용 펠리클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠리클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 포토마스크용 펠리클 에 관한 것이다. 본 발명에 따른 펠리클은 펠리클 막과, 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함한다. 여기서 상기 펠리클 프레임은 개구를 둘러싸는 제1프레임과 상기 개구를 가로지르며, 상기 제1프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2프레임을 구비한다. 본 발명에 따른 펠리클은 제2프레임에 의해서 펠리클 막을 지지함으로써, 막 처짐을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 블레이드의 펠리클 막 터치에 의한 불량도 막을 수 있다.

Description

대형 포토마스크용 펠리클{Pellicle for large size photomask}

본 발명은 펠리클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 포토마스크용 펠리클에 관한 것이다.

반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 UV광선을 조사해서 패터닝하는 포토리소그래피라는 방법이 사용된다.

포토리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크 상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다. 이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사한 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 발생한다.

따라서, 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해진다. 그러나 이 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클에 부착된다. 리소그래피시에는 초점이 마스크의 패턴 상에 위치하므로, 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는다.

펠리클은 펠리클 막과 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함한다.

펠리클 막의 재료로는 높은 노광광 투과율을 가지며, 노광광을 흡수하기 어려운 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 노광에 이용하는 광(g선, i선, 248㎚, 193㎚, 157㎚ 등)을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 수지 또는 불소 수지가 사용된다.

최근에는 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 점차 높아지고 있으며, 그 해상도를 실현하기 위해서 파장이 짧은 빛이 광원으로서 사용하고 있다. 이렇게 단파장의 빛은 에너지가 크기 때문에 종래의 셀룰로오스계의 막 재료로는 충분한 내광성을 확보하는 것은 어렵다. 따라서 최근에는 주로 불소계 수지 용액을 이용하여 펠리클 막을 제조한다.

펠리클 막은 수지 용액을 일정한 온도의 기판 위에 코팅하고, 용매의 비점 부근의 온도에서 건조하여 형성한다. 기판은 매끈한 표면을 가진 것으로서, 실리콘 웨이퍼, 석영 유리, 일반 유리 등을 사용한다.

코팅하는 방법으로는 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 롤 코팅, 캐스팅, 스핀 코팅, 물 캐스팅, 딥 코팅 또는 랑그무어 블로지트(Langmuir Blodgett)와 같은 코팅 방법에 의해 기판 위에 펠리클 막을 형성할 수 있다. 막의 두께는 기판에 도포하는 용액의 농도와 스핀 코터(spin coater)의 회전수 등의 조건 변경하여 조절할 수 있다.

코팅 후 용매의 비점 부근의 온도에서 건조하여 펠리클 막을 형성한다. 다음, 건조된 펠리클 막을 기판으로부터 박리한다. 펠리클 막에 셀로판 테이프나 접착제를 도포한 틀 모양 치구(治具)를 대고 접착한 후 셀로판테이프나 틀모양 치구를 손이나 기계적 수단에 의해 한끝으로부터 들어올리는 방법으로 펠리클 막을 기판에서 떼어낼 수가 있다.

완성된 펠리클 막은 변형이나 왜곡 및 손상을 방지하기 위해서, 펠리클 프레임에 고정되어 있는 상태로 사용된다. 분리된 펠리클 막을 잡아당겨서 팽팽하게 한 후 아크릴수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제를 도포한 펠리클 프레임에 부착하고, 프레임 외측의 불필요한 막을 절단·제거함으로써 펠리클을 완성한다.

펠리클 프레임의 하부에는 노광원판이 장착되기 때문에, 폴리브텐 수지, 폴리초산비닐수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지 등으로 이루어지는 점착층, 및 점착층의 보호를 목적으로 한 점착제 보호용 이형 라이너를 설치한다.

펠리클 프레임은 주로 A7075, A6061, A5052 등의 알루미늄 합금으로 이루어진다. 펠리클 프레임은 리소그래피 과정에서 알루미늄에 의한 오염을 방지하기 위해서 산화 피막을 형성한다. 펠리클 프레임의 산화 피막은 흑색으로 형성한다. 노광광이 펠리클 프레임에 입사되어 반사되면 전사한 패턴이 손상되기 때문에 펠리클 프레임에 입사된 노광광의 반사를 최소화하여야 하기 때문이다. 또한, 펠리클 프레임의 표면이 흑색이어야, 표면에 부착된 불순물이나 먼지 등의 확인이 용이하기 때문이다.

등록특허 제10-1392645호 공개실용신안 제20-2012-0003958호 공개특허 제10-2006-0058001호 등록특허 제10-0808428호

최근에는 발광다이오드 패널의 대형화에 따라서 포토마스크의 크기도 1220 × 1400㎜ 정도까지 커지고 있다. 따라서 대형 펠리클의 개발이 요구되고 있다. 종래의 펠리클와 동일한 구조로 크기만을 키울 경우에는 펠리클 막이 중력에 의해서 처지는 현상이 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 포토마스크(20)에 여러 개의 패턴이 구현된 경우에는 노광 공정 중에 일부 패턴을 가리기 위한 블레이드(21)가 작동하는 과정에서 펠리클 막(22)을 터치하여 불량이 발생하는 문제도 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 막 처짐 현상을 개선할 수 있는 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펠리클은 펠리클 막과, 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함한다. 여기서 상기 펠리클 프레임은 개구를 둘러싸는 제1프레임과 상기 개구를 가로지르며, 그 양단이 상기 제1프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2프레임을 구비한다. 본 펠리클은 제2프레임이 펠리클 막을 지지함으로써, 막 처짐을 최소화할 수 있다.

상술한 펠리클에 있어서, 상기 제1프레임은 서로 나란한 한 쌍의 장변과, 상기 장변과 직교하며, 양단이 상기 장변과 연결된 한 쌍의 단변을 포함하며, 상기 제2프레임은 상기 장변과 직교할 수 있다.

그리고 상기 제2프레임은 한 쌍의 상기 장변의 길이 방향 중심을 연결하는 중심선과 상기 단변 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제2프레임은 상기 제1프레임의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있도록, 상기 제1프레임에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1프레임에는 가이드 홈이 형성되어 있으며, 상기 제2프레임의 양단에는 상기 가이드 홈에 결합되는 가이드 돌기가 형성되어 상기 제2프레임이 상기 제1프레임의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있도록 할 수 있다.

상술한 펠리클에 있어서, 상기 제2프레임의 두께는 상기 제1프레임의 두께와 같은 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1프레임과 제2프레임은 동일한 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 펠리클은 제2프레임에 의해서 펠리클 막을 지지함으로써, 막 처짐을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 블레이드의 펠리클 막 터치에 의한 불량도 막을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펠리클의 일실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 펠리클 프레임의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 펠리클의 다른 실시예의 사시도이다.
도 4는 종래의 펠리클의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠리클의 일실시예는 펠리클 프레임(10) 및 펠리클 막(3)을 포함한다.

펠리클 프레임(10)은 펠리클 막(3)을 지지하는 역할을 한다. 펠리클 프레임(10)은 제1프레임(1)과 제2프레임(2)을 포함한다.

제1프레임(1)은 중심의 개구를 둘러싸는 네 개의 변으로 이루어진다. 즉, 서로 나란한 한 쌍의 장변과 서로 나란하며 한 쌍의 장변과 직교하는 한 쌍의 단변으로 이루어진다.

제1프레임(1)은 알루미늄 합금, 플라스틱, 세라믹 등으로 이루어질 수 있다. 알루미늄 합금으로는 알루미늄과 아연을 포함하는 A7075 알루미늄 합금, 알루미늄, 마그네슘 및 실리콘을 포함하는 A6061 알루미늄 합금, 알루미늄과 마그네슘을 포함하는 A5052 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있다.

제2프레임(2)은 중심의 개구를 가로질러 제1프레임(1)에 결합된다. 제2프레임(2)은 한 쌍의 장변과 직교한다. 제2프레임(2)은 제1프레임(1)과 동일한 소재로 이루어질 수 있다.

펠리클 프레임(10)은 흑색인 것이 바람직하다. 노광광이 펠리클 프레임(10)에 입사되어 반사되면 전사한 패턴이 손상되기 때문에 펠리클 프레임(10)에 입사된 노광광의 반사를 최소화하여야 하기 때문이다. 또한, 펠리클 프레임(10)의 표면이 흑색이어야, 표면에 부착된 불순물이나 먼지 등의 확인이 용이하기 때문이다.

알루미늄 합금으로 이루어진 펠리클 프레임(10)은 알루미늄 합금 판재를 프레임 형태로 가공하는 단계, 샌딩(sanding) 및 연마 단계, 지지 프레임(1)의 표면의 기름을 제거하는 탈지 단계 등을 거쳐 제조할 수 있다. 알루미늄 합금으로 이루어진 펠리클 프레임(10)을 제조하는 단계는 종래의 방법과 큰 차이가 없으므로 자세한 설명을 생략한다.

펠리클 프레임(10)은 기타 알려진 가공방법으로 플라스틱이나 세라믹을 가공하여 제조할 수도 있다. 예를 들어, 사출성형을 통해서 플라스틱 펠리클 프레임을 제조할 수 있다. 또한, 세라믹 분말체를 프레임 형태로 성형한 후 소결하여 세라믹 지지 프레임을 제조할 수도 있다.

펠리클 막(3)의 재료로는 높은 노광광 투과율을 가지며, 노광광을 흡수하기 어려운 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 수지 또는 불소 수지가 바람직하다.

펠리클 막(3)은 막을 구성하는 수지를 용해한 용액을 기판 위에 코팅하고, 용매의 비점 부근의 온도에서 건조하여 형성한다. 막의 두께는 기판에 도포하는 용액의 농도와 스핀 코터(spin coater)의 회전수 등의 조건 변경하여 조절할 수 있다.

다음, 건조된 펠리클 막을 기판으로부터 박리한다. 분리된 펠리클 막(3)을 잡아당겨서 팽팽하게 한 후 아크릴수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제를 도포한 펠리클 프레임(10)에 부착하고, 프레임 외측의 불필요한 막을 절단·제거함으로써 펠리클을 완성한다.

펠리클 프레임(10)의 하부에는 노광원판이 장착되기 때문에 점착층 및 점착층의 보호를 목적으로 한 점착제 보호용 이형 라이너를 설치한다.

도 3은 본 발명에 따른 펠리클의 다른 실시예의 사시도이다. 본 실시예에는 제2프레임(12)은 제1프레임(11)의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있도록 제1프레임(11)에 설치된다. 제1프레임(11)의 길이 방향 중심부에는 길이 방향을 따라서 길게 가이드 홈(13)이 형성된다. 그리고 제2프레임(12)의 양단에는 가이드 홈(13)에 대응하는 가이드 돌기(14)가 형성된다. 가이드 돌기(14)가 가이드 홈(13)에 끼워지도록 제2프레임(12)을 제1프레임(11)에 설치하면, 제2프레임(12)이 제1프레임(11)의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1, 11: 제1프레임
2, 12: 제2프레임
3: 펠리클 막
13: 가이드 홈
14: 가이드 돌기

Claims (7)

1. 펠리클 막과, 펠리클 막을 지지하는 펠리클 프레임을 포함하는 펠리클에 있어서,
   상기 펠리클 프레임은,
   개구를 둘러싸는 제1프레임과,
   상기 개구를 가로지르며, 상기 제1프레임의 길이 방향을 따라서 이동할 수 있도록, 그 양단이 상기 제1프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1프레임은 서로 나란한 한 쌍의 장변과, 상기 장변과 직교하며, 양단이 상기 장변과 연결된 한 쌍의 단변을 포함하며, 상기 제2프레임은 상기 장변과 직교하는 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2프레임은 한 쌍의 상기 장변의 길이 방향 중심을 연결하는 중심선과 상기 단변 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1프레임에는 가이드 홈이 형성되어 있으며, 상기 제2프레임의 양단에는 상기 가이드 홈에 결합되는 가이드 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2프레임의 두께는 상기 제1프레임의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1프레임과 제2프레임은 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크용 펠리클.

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