KR101864171B1

KR101864171B1 - 리소그래피용 펠리클

Info

Publication number: KR101864171B1
Application number: KR1020120028246A
Authority: KR
Inventors: 준이치 츠카다; 토루 시라사키
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2018-06-04
Also published as: JP2012230227A; CN102759852A; US20120276473A1; JP5411200B2; TWI454841B; KR20120121343A; EP2518561A1; TW201305723A; US8722285B2

Abstract

[과제] 펠리클을 노광 원판에 부착했을 때의 노광 원판의 변형을 저감할 수 있는 리소그래피용 펠리클을 제공한다.
[해결수단] 자중을 포함하는 0.008∼5kgf의 부착 하중으로 노광 원판에 부착했을 때에 에어 패스가 발생되지 않는 점착층을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클이다. 상기 점착층은 영률이 0.01∼0.10㎫, 인장 접착 강도가 0.02∼0.10N/㎟이며, 표면의 평탄도가 0∼15㎛인 점착층이다.

Description

리소그래피용 펠리클{PELLICLE FOR LITHOGRAPHY}

본 발명은 LSI, 초LSI 등의 반도체 장치 또는 액정 표시판을 제조할 때에 먼지 막이로서 리소그래피용 마스크에 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

LSI, 초LSI 등의 반도체 제조 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서는 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 도포된 감광성 수지에 광을 조사해서 패턴을 제작한다. 이 패턴 제작 공정에서 사용되는 노광 원판에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지가 광을 흡수하거나 광을 굴절시키기 때문에 전사된 패턴이 변형되거나 패턴의 에지가 거칠어진 것으로 되는 것 이외에 바탕이 검게 오염되거나 해서 치수, 품질, 외관 등이 손상된다는 문제가 있었다. 또한, 본 발명에 있어서 「노광 원판」이란 리소그래피용 마스크(간단히「마스크」라고도 한다.) 및 레티클의 총칭이다. 이하, 마스크를 예로 해서 설명한다.

상기 리소그래피 작업은 통상 클린룸에서 행해지고 있지만 이 클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 청정하게 유지하는 것이 어려우므로 노광 원판의 표면에 노광용 광을 양호하게 통과시키는 먼지 막이를 위한 펠리클을 부착하는 방법이 채용되고 있다.

상기 펠리클의 기본적인 구성은 펠리클 프레임 및 이것에 장설(張設)된 펠리클 막으로 이루어진다. 펠리클 막은 노광에 사용되는 광(g선, i선, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등)을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 불소계 폴리머 등으로 이루어진다. 펠리클 프레임에 펠리클 막을 장설하기 위해서는 펠리클 프레임의 상변부에 펠리클 막의 양호 용매를 도포하고, 그 위에 부착된 펠리클 막을 풍건(風乾)해서 접착하거나 아크릴 수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제를 통해서 접착한다.

또한, 펠리클 프레임의 하변부에는 노광 원판에 장착하기 위해서 폴리부텐 수지, 폴리아세트산 비닐 수지, 아크릴 수지, 및 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층 및 상기 점착층의 보호를 목적으로 한 라이너를 설치한다.

펠리클은 노광 원판의 표면에 형성된 패턴 영역을 둘러싸도록 설치되지만, 그것은 노광 원판 상에 먼지가 부착되는 것을 방지하기 위해서 설치되는 것이므로 이 패턴 영역과 펠리클 외부는 펠리클 외부의 진애가 패턴면에 부착되지 않도록 펠리클에 의해 격리되어 있다.

최근, LSI의 디자인 룰은 서브 쿼터 마이크론(sub quarter-micron)으로 미세화가 진행되고 있고, 그에 따라 노광 광원의 단파장화가 진행되고 있는, 즉 지금까지 주류이었던 수은 램프에 의한 ｇ선(436㎚), i선(365㎚)부터 KrF 엑시머 레이저(248㎚)나 ArF 엑시머 레이저(193㎚) 등으로 노광 광원이 이행되고 있다. 이와 같이, 패턴의 미세화가 진행됨에 따라 마스크 및 규소 웨이퍼에 요구되는 평탄성이 점점더 엄격해지고 있다.

펠리클은 마스크가 완성된 후 마스크의 패턴에 먼지가 부착되는 것을 피하기 위해서 마스크에 부착되지만 펠리클을 마스크에 부착하면 마스크의 평탄도가 변화되는 경우가 있다. 마스크의 평탄도가 나빠지면 초점 어긋남 등의 문제가 발생될 가능성이 있다. 또한, 완성된 마스크의 평탄도가 변화되면 마스크 상에 그려진 패턴의 형상이 변화되고, 마스크의 겹침 정밀도에 문제가 발생된다는 지장도 초래한다.

최근, 마스크에 요구되는 평탄성은 패턴면에서 평탄도가 2㎛라는 요구로부터 서서히 엄격해지고 있고, 65㎚노드 이후에서는 0.5㎛이하인 것이 바람직하고, 0.25㎛이하인 것이 더욱 바람직하다는 요구가 나오고 있다.

일반적으로, 마스크와 비교해서 평탄도가 떨어지는 펠리클 프레임을 사용한 펠리클을 마스크에 부착하면 마스크의 평탄성이 변화된다는 현상이 있다. 마스크의 평탄성이 변화되었을 경우 마스크 상에 그려진 패턴이 왜곡되고, 노광에 의해 전사되는 패턴도 왜곡되므로 패턴의 위치 정도가 악화된다. 일반적으로, 반도체의 제조에 있어서의 노광은 몇 층에 걸쳐 노광되기 때문에 패턴의 위치 정밀도가 악화되면 레이어마다 위치 맞춤이 어긋난다는 문제가 생긴다. 또한, 최근에는 보다 미세한 패턴을 노광하기 위해서 1개의 패턴을 2개의 마스크로 분리해서 2번 노광한다고 한 더블 패터닝이 검토되고 있다. 이 경우에는 패턴이 왜곡되어 위치 정밀도가 악화되면 패턴의 치수에 직접 영향을 미친다.

펠리클은 펠리클 프레임의 한쪽에 설치된 점착층을 통해서 마스크에 부착되지만 통상 펠리클을 마스크에 부착할 경우 펠리클을 20∼40kgf정도의 힘으로 마스크에 압착한다. 일반적으로 마스크의 평탄도는 수 ㎛이하, 최선단의 리소그래피에 사용되는 마스크에서는 1㎛이하이지만 펠리클 프레임의 평탄도는 수 십㎛정도로 마스크의 평탄도와 비교해서 크다. 이 때문에, 펠리클이 마스크에 부착되면 프레임의 요철에 의거하여 마스크의 평탄도가 변화되는 경우가 있다. 따라서, 펠리클 프레임의 평탄도를 마스크의 평탄도와 동등히 높게 하면 마스크의 평탄도의 변화를 저감할 수 있는 것으로 생각된다.

한편, 펠리클 프레임은 일반적으로 알루미늄 합금으로 만들어져 있다. 반도체 리소그래피용 펠리클 프레임에서는 폭이 150㎜정도, 길이가 110∼130㎜정도이며, 중앙부가 빠진 형상으로 되어 있다. 이들 프레임은 일반적으로는 알루미늄 합금의 판으로부터 펠리클 프레임 형상으로 잘라내거나 알루미늄재를 압출 성형하거나 함으로써 제작되고 있지만 폭이 2㎜정도로 미세하기 때문에 변형되기 쉽고 평탄한 프레임을 제작하는 것은 용이하지 않다. 그 때문에, 펠리클 프레임에서 마스크와 동등한 정도의 평탄도를 실현하는 것은 매우 곤란하다.

또한, 펠리클을 마스크에 부착하기 위한 점착층에 사용되는 점착제의 영률은 통상 1㎫정도이며, 일반적으로 펠리클 프레임에 사용되는 알루미늄 합금의 영률이 72㎬정도인 것에 비해서 매우 유연하다. 이 때문에, 점착층이 펠리클 프레임의 표면의 요철을 흡수해서 마스크에 주는 요철의 영향이 완화된다고 생각된다. 종래의 점착제의 영률은 1㎫정도이지만 그보다 영률이 작은 점착제, 즉 유연한 점착제를 사용하면 효과적으로 펠리클 프레임의 요철을 흡수할 수 있다.

상기 점착층의 유연성은 펠리클 프레임의 요철의 흡수뿐만 아니라 접착을 위해서 펠리클에 가해지는 하중에도 영향을 준다. 펠리클을 사용할 경우에는 마스크와 상기 점착층 사이에 국소적인 간극(에어 패스)이 발생되는 리스크나 마스크로부터 펠리클이 박리된다고 하는 중대한 리스크를 회피하는 것이 불가결하다. 이 때문에, 프레임과 마찬가지로 마스크에 비해서 평탄성이 떨어지는 점착층 표면은 하중을 가함으로써 평탄하게 되고 간극없이 마스크와 접착된다. 즉, 점착제가 유연할수록 작은 힘으로 마스크 표면과 점착층 표면을 밀착시킬 수 있으므로 유연한 점착제를 사용함으로써 펠리클 프레임의 변형을 최대한 작게 하면서 펠리클을 부착할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 펠리클을 노광 원판에 부착해도 펠리클 프레임의 변형에 기인하는 노광 원판의 변형을 최대한 저감할 수 있는 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 상기 목적은 자중을 포함하는 0.008∼5kgf의 부착 하중으로 노광 원판에 부착해도 에어 패스가 발생되지 않는 점착층을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클에 의해 달성되었다.

상기 점착층은 영률이 0.01∼0.10㎫, 인장 접착 강도가 0.02∼0.10N/㎟이며, 표면의 평탄도가 0∼15㎛인 점착층인 것이 바람직하다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면 펠리클 프레임의 변형에 기인하는 노광 원판의 변형을 최대한 저감할 수 있는 리소그래피용 펠리클을 제공할 수 있다.

도 1은 펠리클의 구성예를 도시하는 개념 단면도의 일례이다.

이하 본 발명을 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 펠리클의 구성예를 도시하는 단면 개념도이다. 도면에 있어서, 부호 1은 펠리클 막, 2는 접착층, 3은 펠리클 프레임이며, 접착층(2)을 통해서 펠리클 막(1)이 펠리클 프레임(3)에 장설된다. 부호 4는 펠리클을 마스크 표면에 점착하기 위한 점착층, 5는 노광 원판(마스크 또는 레티클), 6은 펠리클이다. 통상, 점착층(4)의 하단면에는 점착층(4)을 보호하기 위한 라이너(도시 생략)가 박리 가능하게 점착되어 있고 사용할 때에 박리된다. 또한, 본 발명에 있어서는 펠리클 프레임(3)에 기압 조정용 구멍(통기구)을 형성해도 좋고, 또한 패터닝에 악영향을 미치는 파티클의 침입을 방지할 목적으로 이 통기구에 제진용 필터(도시 생략)를 설치해도 좋다.

본 발명의 펠리클에 의한 구성 부재의 크기나 재질은 통상의 펠리클, 예를 들면 반도체 리소그래피용 펠리클, 대형 액정 표시판 제조 리소그래피 공정용 펠리클 등과 마찬가지이고, 공지의 것 중에서 적절하게 선택해서 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 펠리클 막의 종류에 대해서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 종래부터 엑시머 레이저용으로 사용되고 있는 비정질 불소 폴리머 등이 사용된다. 비정질 불소 폴리머의 예로서는 사이톱[아사히가라스(주)제의 상품명], 테프론(등록 상표), AF(듀퐁사제의 상품명) 등을 들 수 있다. 이들 폴리머는, 예를 들면 불소계 용매 등으로 적절하게 용해될 수 있으므로 펠리클 막 제작시에 필요에 따라서 용매에 용해해서 사용해도 좋다.

펠리클 프레임을 구성하는 재질로서는 공지의 알루미늄 합금재를 사용할 수 있다. 알루미늄 합금재를 사용할 경우에는 펠리클 프레임으로서의 강도가 확보되는 한 특별히 제한될 일은 없지만, 특히 JIS A7075, JIS A6061, JIS A5025 등의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 펠리클 프레임에 피막을 형성하기 전에 샌드 블라스트나 화학 연마 등의 공지의 방법에 의해 펠리클 프레임 표면을 조면화하는 것이 바람직하다. 이 프레임 표면의 조화(粗化)의 방법은 공지의 방법 중에서 적절하게 선택할 수 있지만, 특히 알루미늄 합금재에 대해서는 스테인레스 입자, 카보런덤, 그라스비드 등에 의해 표면을 블라스트 처리하고, 또한 NaOH 등에 의해 화학 연마를 행해서 표면을 조화하는 방법이 바람직하다.

본 발명의 펠리클에 있어서의 점착층(4)을 구성하는 점착제로서는 펠리클의 노광 원판에 대한 자중을 포함하는 부착 하중이 0.008∼5kgf가 되는 점착층을 사용한다. 5kgf를 초과하는 부착 하중으로 펠리클을 부착했을 경우에는 펠리클 프레임의 변형이 크고, 부착된 마스크의 형상을 왜곡시키는 요인이 되기 때문이다. 점착제의 종류는 공지의 점착제 중에서 적절하게 선택하면 좋지만, 본 발명에 있어서는 아크릴 수지 또는 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 점착제로서의 기능이 유지되는 한 이것들을 단독으로 사용해도, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.

상기 펠리클의 노광 원판에 대한 자중을 포함하는 부착 하중이 0.008∼5kgf가 되는 점착층에 사용되는 점착제는 영률이 0.01∼0.10㎫인 것이 바람직하고, 0.02∼0.08㎫인 것이 보다 바람직하다. 영률이 0.01㎫이하이면 점착층의 강도가 불충분하게 되기 때문에 펠리클의 부착 위치가 어긋난다는 가능성이 있다. 또한, 0.10㎫이상이면 프레임의 요철을 흡수하기 위해서 충분한 유연성이 얻어지지 않는다.

또한, 상기 점착층의 인장 접착 강도는 0.02∼0.10N/㎟인 것이 바람직하고, 0.04∼0.08N/㎟인 것이 보다 바람직하다. 인장 접착 강도가 0.02N/㎟보다 작으면 노광 중이나 수송 중에 펠리클에 작용하는 가속도에 의해 펠리클이 노광 원판으로부터 박리될 우려가 있다. 또한, 인장 접착 강도가 0.10N/㎟보다 크면 프레임의 요철을 따라 강한 접착력이 작용하므로 국소적인 응력에 의해 마스크가 왜곡되는 원인이 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 점착층의 영률 및 인장 접착 강도는 펠리클을 부착한 마스크를 고정하고 펠리클의 1변을 마스크에 수직인 방향으로 0.1㎜/s의 속도로 인상해서 행하는 인장 시험에 의해 얻어지는 점착층의 신장(변형)과 그 응력으로부터 구해진다.

본 발명의 펠리클에 있어서의 상기 점착층의 표면의 평탄도는 0∼15㎛인 것이 바람직하다. 점착층 표면의 평탄도가 15㎛를 초과하는 요철이 있으면 펠리클을 마스크에 부착했을 때에 국소적인 응력이 발생되고, 이에 따라 마스크가 변형된다. 또한, 상기 점착층 표면의 「평탄도」는 점착층을 형성시킨 펠리클 프레임의 각 코너 4점과 4변의 중앙 4점의 합계 8점에 있어서의 점착층의 높이를 측정하고, 가상 평면을 산출해서 그 가상 평면으로부터의 각 점의 거리 중 최대값으로부터 최소값을 뺀 차에 의해 산출된 값이다. 점착층 표면의 평탄도는 「XY축 프로그램 스테이지를 갖는 레이저 변위계」에 의해 측정될 수 있다. 본 발명에 있어서는 자체 제작의 변위계를 사용했다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만 본 발명은 이것에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 실시예 및 비교예에 있어서의 「마스크」는 「노광 원판」의 예로서 기재된 것이며, 레티클에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 본 발명에서는 실시예, 비교예 모두 외부 치수가 149㎜×122㎜×3.5㎜이고, 두께가 2㎜, 점착층측의 끝면의 평탄도가 20㎛인 펠리클 프레임을 사용했다.

[실시예 1]

펠리클 프레임을 순수로 세정한 후 경화제를 첨가한 소켄 가가쿠(주)제의 아크릴 점착제(상품명:SK-Dyne 1495)를 시린지에 넣고, 디스펜서(dispenser)를 이용해서 상기 세정한 펠리클 프레임의 끝면에 도포했다. 이어서, 경화 시간을 30분, 경화 온도를 140℃로 해서 점착층 표면의 평탄도가 10㎛가 되도록 경화시켰다.

또한, 펠리클 프레임의 점착면과는 반대측의 면에 아사히가라스(주)제의 사이톱 접착제(상품명:CTX-A)를 도포한 후 130℃로 펠리클 프레임을 가열해서 접착제를 경화시켰다.

이어서, 상기 펠리클 프레임보다 큰 알루미늄 프레임에 취한 펠리클 막에 상기 펠리클 프레임의 접착제측을 부착하고, 펠리클 프레임보다 외측의 막부분을 제거해서 펠리클을 완성시켰다. 얻어진 펠리클을 5kgf의 부착 하중으로 마스크에 부착했다.

[실시예 2]

펠리클 프레임을 순수로 세정한 후 소켄 가가쿠(주)제의 아크릴 점착제(상품명:SK-Dyne 1425)와 동 SK-Dyne 1495를 1:1의 비율로 혼합하고 경화제를 첨가해서 시린지에 넣고, 디스펜서를 이용해서 상기 세정한 펠리클 프레임의 끝면에 도포했다. 이어서, 경화 시간을 30분, 경화 온도를 140℃로 해서 점착층 표면의 평탄도가 15㎛가 되도록 경화시켰다.

그 후에, 실시예 1과 마찬가지로 해서 펠리클을 완성시켜 얻어진 펠리클을 5kgf의 부착 하중으로 마스크에 부착했다.

[실시예 3]

펠리클 프레임을 순수로 세정한 후 실시예 2에서 사용한 SK-Dyne 1495와 SK-Dyne 1425를 1:3의 비율로 혼합하고, 경화제를 첨가해서 시린지에 넣고, 디스펜서를 이용해서 상기 세정한 펠리클 프레임의 끝면에 도포했다. 이어서, 경화 시간을 30분, 경화 온도를 140℃로 해서 점착층 표면의 평탄도가 15㎛가 되도록 경화시켰다.

그 후에, 실시예 1과 마찬가지로 해서 펠리클을 완성시켜 얻어진 펠리클을 2kgf의 부착 하중으로 마스크에 부착했다.

(비교예 1)

실시예 1과 마찬가지로 해서 점착층 표면의 평탄도가 20㎛가 되도록 펠리클을 제작하고, 얻어진 펠리클을 25kgf의 부착 하중으로 마스크에 부착했다.

(비교예 2)

펠리클 프레임을 순수로 세정한 후 경화제를 첨가한 SK-Dyne 1425를 시린지에 넣고, 디스펜서를 이용해서 상기 세정한 펠리클 프레임의 끝면에 도포했다. 이어서, 경화 시간을 30분, 경화 온도를 140℃로 해서 점착층 표면의 평탄도가 20㎛가 되도록 경화시켰다.

(비교예 3)

펠리클 프레임을 순수로 세정한 후 경화제를 첨가한 소켄 가가쿠(주)제의 아크릴 점착제(상품명:SK-Dyne 1499)를 시린지에 넣고, 디스펜서를 이용해서 상기 세정한 펠리클 프레임의 끝면에 도포했다. 이어서, 경화 시간을 30분, 경화 온도를 140℃로 해서 점착층 표면의 평탄도가 20㎛가 되도록 경화시켰다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서 제작된 펠리클을 마스크에 부착하기 전과 부착된 후의 마스크의 평탄도를 Tropel사의 FlatMaster를 사용해서 측정했다. 부착 전후에 있어서의 마스크 각 점의 높이의 차 중 ＋/－측 각각에 있어서의 최대 변화량의 절대값의 합을 마스크의 최대 변형 레인지로서 산출했다. 또한, 펠리클의 부착에 의해 마스크가 변형된 경우에는 평탄도가 변화되어 있지 않은 경우에도 최대 변형 레인지는 큰 값이 되는 경우가 있으므로 마스크의 변형/왜곡의 지표로서 최대 변형 레인지는 평탄도보다 유효하다.

그 후에, 이들 마스크를 80℃로 유지한 오븐 중에서 72시간 정치시켜 부착 상태를 관찰하고, 에어 패스와 펠리클 위치의 어긋남의 유무에 대해서 조사했다.

또한, 별도 동일한 조건에서 제작한 펠리클을 마스크로부터 박리했을 때에 있어서의 점착층의 인장 접착 강도와 신장을 측정하고, 이들 값으로부터 영률을 구했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타냈다.

표 1의 결과로부터 본 발명의 펠리클이 에어 패스 및 위치 어긋남의 발생을 방지하면서 마스크의 변형을 저감할 수 있는 것이 실증되었다.

본 발명의 펠리클은 펠리클 프레임의 변형에 기인하는 노광 원판의 변형을 저감할 수 있으므로 산업상 매우 의의가 있다.

1 : 펠리클 막 2 : 접착층
3 : 펠리클 프레임 4 : 점착층
5 : 노광 원판 6 : 펠리클

Claims

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자중을 포함하는 0.008∼5kgf의 부착 하중으로 노광 원판에 부착했을 때에 에어 패스가 발생되지 않는 점착층을 갖고, 상기 점착층의 표면의 평탄도가 0∼15㎛인 리소그래피용 펠리클을 사용하는 부착 방법으로서,
상기 점착층은 영률이 0.02~0.08MPa, 인장 접착 강도가 0.02~0.10N/㎟인 것을 특징으로 하는 부착 방법.
자중을 포함하는 0.008∼5kgf의 부착 하중으로 노광 원판에 부착했을 때에 에어 패스가 발생되지 않는 점착층을 갖고, 상기 점착층의 표면의 평탄도가 0∼15㎛인 리소그래피용 펠리클을 준비하는 공정, 및 상기 리소그래피용 펠리클을 노광 원판의 표면에 부착하는 공정을 포함하는 노광 원판과 펠리클의 어셈블리의 제조 방법으로서,
상기 점착층은 영률이 0.02~0.08MPa, 인장 접착 강도가 0.02~0.10N/㎟인 것을 특징으로 하는 노광 원판과 펠리클의 어셈블리의 제조 방법.