KR102172221B1 - Dlc 코팅층을 구비한 펠리클 수납용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펠리클 수납용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DLC(Diamond like carbon) 코팅층이 형성된 펠리클 수납용기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 펠리클 프레임과 펠리클 프레임의 일면에 부착된 펠리클 막을 포함하는 펠리클이 수납되는 펠리클 수납용기로서, 상기 펠리클이 놓이는 지지면과, 상기 지지면에 의해서 둘러싸이며, 상기 지지면에 비해서 오목한 함몰부를 구비하는 본체와, 상기 본체에 결합되는 커버와, 상기 본체의 내면에 형성된 DLC(diamond like carbon) 코팅층을 포함하는 펠리클 수납용기를 제공한다. 본 발명에 따른 펠리클 수납용기는 내면에 DLC 코팅층이 형성되어 있으므로, 유동성 파티클의 발생을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

Description

DLC 코팅층을 구비한 펠리클 수납용기{Pellicle container with diamond like carbon coating layer}
본 발명은 펠리클 수납용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DLC(Diamond like carbon) 코팅층이 형성된 펠리클 수납용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에서, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 방법으로 포토 리소그라피라는 방법이 사용된다. 포토 리소그라피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크 상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다. 이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사된 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 발생한다.
따라서 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되고, 리소그라피 시에는 초점이 마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는다는 장점이 있다.
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 빛을 광원으로서 사용하고 있다. 이런 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 등이 기판으로 사용된다.
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 셀로판테이프나 접착제를 도포한 틀 모양 치구(治具)를 대고 접착한 후 셀로판테이프나 틀 모양 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 아크릴 수지, 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, 폴리초산비닐 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착제, 및 점착제의 보호를 목적으로 한 점착제 보호용 이형 라이너를 설치한다.
펠리클 프레임은 주로 A7075, A6061, A5052 등의 알루미늄 합금으로 이루어지고, 리소그라피 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.
완성된 펠리클은 펠리클 수납용기에 보관된 상태로 판매된다. 도 1은 종래의 펠리클 수납용기에 펠리클이 수납된 상태를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 펠리클 수납용기는 본체(1)와 커버(2)를 포함한다. 펠리클(10)은 본체(1)의 상면에 고정된다. 테이프(5)를 이용하여, 펠리클(10)의 펠리클 점착제(13) 보호용 이형 라이너(14)의 네 개의 날개(15)를 본체(1)의 상면에 부착한다. 펠리클(10)을 본체(1)에 고정한 후에 커버(2)를 본체(1)에 끼운다. 그리고 커버(2)와 본체(1)의 둘레에 테이프(미도시)를 붙여서 커버(2)와 본체(1)를 결합한다.
종래의 펠리클 수납용기는 커버(2)와 본체(1)를 결합하는 과정이나 운송하는 과정에서 펠리클 수납용기에서 파티클이 생길 수 있으며, 이러한 파티클이 펠리클 막(11)에 부착될 수 있다는 문제가 있었다. 특히, 펠리클 막(11)의 마스크를 향하는 면에 부착된 파티클은 리소그라피 공정에서 마스크를 오염시킬 수 있다.
등록특허 10-1223967 공개특허 10-2016-0074402
본 발명은 상세한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 유동성 파티클을 최소화할 수 있는 펠리클 수납용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 펠리클 프레임과 펠리클 프레임의 일면에 부착된 펠리클 막을 포함하는 펠리클이 수납되는 펠리클 수납용기로서, 상기 펠리클이 놓이는 지지면과, 상기 지지면에 의해서 둘러싸이며, 상기 지지면에 비해서 오목한 함몰부를 구비하는 본체와, 상기 본체에 결합되는 커버와, 상기 본체의 내면에 형성된 DLC(diamond like carbon) 코팅층을 포함하는 펠리클 수납용기를 제공한다.
또한, 상기 함몰부에는 점착제가 도포된 펠리클 수납용기를 제공한다.
또한, 상기 점착제는, 유리전이온도(Tg)가 -40 내지 -10℃이며, 중량 평균 분자량이 100만 내지 200만이며, 유리전이온도(Tg)가 -60 내지 -10℃인 (메타)아크릴 에스테르 단량체인 단량체(a) 80 내지 90 중량부, 유리전이온도(Tg)가 80 내지 100℃인 단량체(b) 1 내지 5 중량부, 가교 가능한 관능기인 카르복시기 또는 하이드록시기를 포함하는 관능성 단량체인 단량체(c) 1 내지 5 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체와, 상기 아크릴계 공중합체 100중량부에 대해　방향족 이소시아네이트(Aromatic isocyanate)를 기본으로 하는 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)계 경화제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 펠리클 수납용기를 제공한다.
또한, 상기 지지면에는 상기 펠리클 프레임의 내면과 접촉하는 돌기부가 형성된 펠리클 수납용기를 제공한다.
또한, 본 발명은 펠리클 수납용기를 제조하는 방법으로서, 펠리클 수납용기 본체를 제조하는 단계와, 상기 펠리클 수납용기 본체의 내면에 DLC(diamond like carbon) 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 수납용기의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 DLC 코팅층을 형성하는 단계는 화학기상증착(CVD, chemical vapor deposition) 또는 물리기상증착(PVD, physical vapor deposition) 방법에 의해서 DLC 코팅층을 형성하는 단계인 펠리클 수납용기의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 DLC 코팅층을 형성하는 단계는 상기 펠리클 수납용기 본체의 내면을 플라스틱 메디아를 이용하여 샌딩하는 단계를 포함하는 펠리클 수납용기의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 펠리클 수납용기는 내면에 매끄럽고 내마모성이 우수한 DLC 코팅층이 형성되어 있으므로, 유동성 파티클의 발생을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 펠리클 수납용기에 펠리클이 수납된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펠리클 수납용기의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본체의 평면도이다.
도 4는 펠리클 수납용기 본체의 내면에 DLC(diamond like carbon) 코팅층을 형성하는 단계의 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 펠리클 수납용기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 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. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펠리클 수납용기의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 본체의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 펠리클 수납용기는 본체(20)와 본체(20)에 결합되는 커버(30)를 포함한다.
도 2와 3에 도시된 바와 같이, 본체(20)는 대체로 정사각형 판 형태이며, 둘레에는 오목 홈(22)이 형성되어 있다. 중심부에는 정사각형의 함몰부(25)가 형성되어 있다.
본체(20)의 오목 홈(22)과 함몰부(25) 사이에는 지지면(21)이 형성된다. 지지면(21)은 펠리클(10)을 지지하는 역할을 한다. 펠리클(10)은 이형 라이너(14)가 지지면(21)을 향하도록 지지면(21)에 놓인다. 이형 라이너의 날개(15)를 테이프(5)를 이용하여 지지면(21)에 부착하는 방법으로 펠리클(10)을 본체(20)에 고정할 수 있다.
본체(20)의 표면에는 파티클의 발생을 방지하기 위한 DLC 코팅층(26)이 형성된다. DLC 코팅층(26)은 다이아몬드와 유사한 물성을 가지는 수소를 포함한 비정질 카본막을 의미한다. DLC 코팅층(26)은 다이아몬드와 유사한 구조를 가지므로, 경도가 다이아몬드 만큼 높다. 또한, 비정질의 준안정상이므로 화학적으로 매우 안정적이다. 또한, DLC 코팅층(26)은 비정질 막이므로 수백 미만의 평활도를 가지고 있어서 표면이 매끄러우며, 내마모성이 매우 우수하다.
또한, DLC 코팅층(26)은 흑색이므로, 본체(20)에 고정된 펠리클 막(11)을 검사할 때 파티클을 발견하기가 용이하다는 장점도 있다.
또한, DLC 코팅층(26)은 전기 전도성이 있으므로, 펠리클(10)의 정전기를 제거하는 역할도 할 수 있다. 펠리클(10)이 대전된다면, 유동하는 파티클이 펠리클(10)에 부착될 수 있기 때문이다. 펠리클 프레임(12)은 알루미늄 합금으로 이루어지므로, 펠리클 막(11)의 정전기는 펠리클 막(11)의 전하가 펠리클 프레임(12)을 통해서 DLC 코팅층(26)에 흐름으로써 제거될 수 있다.
지지면(21)에는 펠리클(10)이 지지면(21)에 안착되었을 때 펠리클 프레임(12)의 내면과 접촉할 수 있는 돌기부(27)가 형성된다. 돌기부(27)는 펠리클 프레임(12)을 DLC 코팅층(26)과 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 펠리클 프레임(12)의 하면에는 펠리클 점착제(13)와 이형 라이너(14)가 부착되므로, 펠리클 막(11)의 전하가 펠리클 프레임(12)을 통해서 DLC 코팅층(26)으로 흐르기 어려울 수도 있기 때문에 돌기부(27)를 형성하여 펠리클 프레임(12)과 DLC 코팅층(26)을 직접 연결할 수 있다.
DLC 코팅층(26)은 화학기상증착(CVD, chemical vapor deposition) 또는 물리기상증착(PVD, physical vapor deposition) 방법으로 형성할 수 있다. 본 발명에 있어서, 화학기상증착에는 원자층 증착(ALD, atomic layer deposition)도 포함된다.
고정된 펠리클(10)과 지지면(21)에 의해서 둘러싸인 공간은 함몰부(25)와 연통되어 있다. 지지면(21)에 펠리클(10)이 고정되면 함몰부(25)는 펠리클(10)에 의해서 완전히 덮인다.
함몰부(25)의 바닥면에는 점착제(29)가 도포된다. 점착제(29)는 펠리클 수납용기 내부에서 유동하는 파티클을 포집하는 역할을 한다.
점착제(29)는 유리전이온도(Tg)가 -40 내지 -10℃이며, 중량 평균 분자량이 100만 내지 200만인 것이 바람직하다. 유리전이온도(Tg)가 -40℃ 미만이면 도포시 액 흐름이나 실 날림 현상(도포시에 점착제가 실 모양으로 도포되는 현상)이 발생할 수 있으며, -10℃를 초과하면 점착성이 저하되어 유동 파티클의 포집이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 중량 평균 분자량이 100만 미만이면 점착제의 기계적 강도가 저하되어 2차 오염의 우려가 있으며, 200만을 초과하면 용액의 점도조절이 어렵게 된다는 문제가 있다.
점착제(29)는 유리전이온도(Tg)가 -60 내지 -10℃인 (메타)아크릴 에스테르 단량체인 단량체(a) 80 내지 90 중량부, 유리전이온도(Tg)가 80 내지 100℃인 단량체(b) 1 내지 5 중량부, 가교 가능한 관능기인 카르복시기 또는 하이드록시기를 포함하는 관능성 단량체인 단량체(c) 1 내지 5 중량부로 이루어진 아크릴계 공중합체를 포함한다.
단량체(a)와 단량체(b)의 유리전이온도 및 중량부가 상술한 범위를 벗어나면, 점착제(29)의 유리전이온도(Tg)가 -40 내지 -10℃ 범위를 벗어날 수 있다는 문제가 있으며, 단량체(c)가 1 중량부 미만이면 경화제 투입시 효과가 미미하며, 5 중량부를 초과하면 점착제(29)의 유리전이온도(Tg) 상승으로 점착성이 저하된다.
또한, 점착제(29)는 아크릴계 공중합체 100중량부에 대해　방향족 이소시아네이트(Aromatic isocyanate)를 기본으로 하는 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)계 경화제 0.1 내지 1 중량부를 더 포함한다. 경화제가 0.1 중량부 미만이면 점착력 조절 효과가 미미하며, 1 중량부를 초과하면 지나친 가교밀도 상승으로 점착력이 크게 저하된다.
단량체(a)는 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
단량체(b)는 메틸(메타)아크릴레이트, 스티렌, 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
단량체(c)는 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트,(메타)아크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
커버(30)는 투명한 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 커버(30)의 둘레에는 본체(20)의 오목 홈(22)에 대응하는 돌출부(32)가 형성되어 있다. 커버(30)의 돌출부(32)를 오목 홈(22)에 끼운 후 본체(20)와 커버(30)의 둘레를 테이핑하는 방법으로 본체(20)와 커버(30)를 결합할 수 있다.
커버(30)의 중심부 내면에도 점착제(39)가 도포된다. 점착제(39)는 본체(20)의 함몰부(25)에 도포된 점착제(29)와 마찬가지로 펠리클 수납용기 내부에서 유동하는 파티클을 포집하는 역할을 한다. 커버(30)의 중심부 내면에 도포되는 점착제(39)는 함몰부(25)에 도포되는 점착제(29)와 동일한 조성일 수 있다.
본체(20)의 점착제(29)와 커버(30)의 점착제(39)는 스프레이 건을 이용하여 도포하거나, 롤러를 이용하여 도포할 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참고하여, 화학기상증착 방법의 하나인 PECVD(Plasma-Enhanced CVD)를 중심으로 DLC 코팅층(26)을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. PECVD는 아르곤 플라스마를 통해서 반응 가스의 화학 활성을 증진시킴으로써 낮은 온도에서 화학 반응이 일어나도록 하는 화학기상증착 방법이다.
도 4에 도시된 바와 같이, DLC 코팅층(26)을 형성하는 방법은 프라스틱 재질의 본체를 샌딩처리하는 단계(S1)로 시작된다. 샌딩처리는 표면적을 넓혀서 DLC 코팅층(26)의 접합력을 향상시키기 위해서 진행된다. 샌딩 메디아로는 플라스틱 메디아를 사용하는 것이 바람직하다. 본체(20)의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위함이다.
다음으로, 본체의 표면의 오염물질을 제거한다(S2). 이하의 단계는 진공 챔버, 안테나, 테이블, 가스공급장치, 배기장치 및 전원공급장치를 포함하는 코팅 장치에서 진행된다.
먼저, 코팅 장치의 진공 챔버에 본체(20)를 배치한 후 진공 챔버 내부에 진공을 형성한다. 다음, 진공 챔버의 내부에 아르곤 가스를 주입한다. 그리고 진공 챔버의 벽면과 테이블 사이에 플라스마를 형성한다. 이 과정에서 본체의 표면에 붙어 있던 오염물질이 제거되고, 본체(20)의 표면이 활성화된다.
다음으로, 금속 버퍼층을 형성한다(S3). 금속 버퍼층은 본체(20)와 DLC 코팅층(26) 사이의 접합력을 강화하기 위해서 형성한다. 금속 버퍼층은 스퍼터링 방법으로 형성할 수 있다. 금속 버퍼층은 크롬(Cr) 층일 수 있다.
이어서, DLC 코팅층(26)을 형성한다(S4). 먼저, 진공 챔버의 내부에 아세틸렌가스(C2H2), 메탄가스(CH4)를 주입한다. 그러면 플라스마에 의해서 주입된 가스로부터 유리된 탄소가 활성화된 본체(20)의 표면에 코팅된다. 이러한 방법으로 DLC 코팅층(26)을 형성할 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.
10: 펠리클
11: 펠리클 막
12: 펠리클 프레임
13: 펠리클 점착제
14: 이형 라이너
15: 날개
20: 본체
21: 지지면
22: 오목 홈
25: 함몰부
26: DLC 코팅층
27: 돌기부
29: 점착제
30: 커버
32: 돌출부
39: 점착제

Claims (7)

  1. 펠리클 프레임과, 펠리클 프레임의 일면에 부착된 펠리클 막과, 다른 일면에 도포되는 펠리클 점착제와, 이 펠리클 점착제에 부착되는 이형 라이너를 포함하는 펠리클이 수납되는 펠리클 수납용기로서,
    상기 펠리클이 놓이는 지지면과, 상기 지지면에 의해서 둘러싸이며, 상기 지지면에 비해서 오목한 함몰부를 구비하며, 상기 지지면에는 상기 펠리클 프레임의 내면과 접촉하는 돌기부가 형성된 본체와,
    상기 본체에 결합되는 커버를 포함하며,
    상기 본체의 내면의 상기 지지면과 상기 돌기부에는 크롬(Cr) 층과 DLC(diamond like carbon) 코팅층이 순서대로 형성되고,
    상기 함몰부와 상기 커버의 중심부 내면에는 점착제가 도포되며,
    상기 점착제는,
    유리전이온도(Tg)가 -40 내지 -10℃이며, 중량 평균 분자량이 100만 내지 200만이며,
    유리전이온도(Tg)가 -60 내지 -10℃인 (메타)아크릴 에스테르 단량체인 단량체(a) 80 내지 90 중량부, 유리전이온도(Tg)가 80 내지 100℃인 단량체(b) 1 내지 5 중량부, 가교 가능한 관능기인 카르복시기 또는 하이드록시기를 포함하는 관능성 단량체인 단량체(c) 1 내지 5 중량부를 포함하는 아크릴계 공중합체와,
    상기 아크릴계 공중합체 100중량부에 대해　방향족 이소시아네이트(Aromatic isocyanate)를 기본으로 하는 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)계 경화제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 펠리클 수납용기.
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