KR20050022291A - 리소그래피용 펠리클 - Google Patents

Abstract

(과제) 예를 들면 200~300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내고, 실용성이 있는 리소그래피용 펠리클을 제공한다.

(해결 수단) 적어도, 펠리클막과, 이 펠리클막을 부착하는 펠리클 프레임과, 이 펠리클 프레임의 다른 쪽의 끝면에 형성된 점착층을 갖는 리소그래피용 펠리클로서, 상기 펠리클막이, 불소도핑 실리카와 불소수지의 복합 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.

Description

리소그래피용 펠리클{PELLICLE FOR LITHOGRAPHY}

본 발명은 리소그래피용 펠리클에 관한 것으로서, 특히, LSI, 초LSI 등의 반도체장치 혹은 액정표시판을 제조할 때의 리소그래피용 마스크의 먼지막이로서 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

LSI, 초LSI 등의 반도체장치 혹은 액정표시판 등의 제조에 있어서는, 반도체 웨이퍼 혹은 액정용 원판에 광을 조사해서 패턴을 제작하는 것이지만, 이 경우에 사용하는 노광 원판(리소그래피용 마스크)에 먼지가 부착되어 있으면, 이 먼지가 광을 흡수하거나, 광을 굴절시켜 버리기 때문에, 전사한 패턴이 변형되거나, 에지가 덜렁거린 것이 되는 것 이외에, 밑바탕이 검게 더럽혀지거나 해서, 치수, 품질, 외관등이 손상되어, 반도체장치나 액정표시판 등의 성능이나 제조 수율의 저하를 초래하는 문제가 있었다.

이 때문에, 이들 작업은 보통 클린룸에서 행해지고 있지만, 이 클린룸내에서도 노광 원판을 항상 청정하게 유지하는 것이 어려우므로, 노광 원판의 표면에 먼지막이를 위한 노광용의 광을 양호하게 통과시키는 펠리클을 접착하는 방법이 취해지고 있다. 이 경우, 먼지는 노광 원판의 표면상에는 직접 부착되지 않고, 펠리클막상에 부착되기 때문에, 리소그래피시에 초점을 노광 원판의 패턴상에 맞춰 두면, 펠리클막상의 먼지는 전사에 관계가 없게 된다.

이러한 펠리클의 하나의 예를 도2에 나타낸다. 펠리클(1)은, 펠리클 프레임(2)의 상단면에, 일반적으로는 접착제층을 개재해서 펠리클막(3)을 부착한다. 또한, 펠리클 프레임의 적어도 일측면에 통기구(7)를 형성하고, 이 통기구(7)에 방진용 필터(8)를 설치할 수 있다.

이러한 펠리클은, 노광에 사용하는 광을 양호하게 투과시키는 니트로셀룰로오스, 초산 셀룰로오스 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막과, 흑색 알루마이트 처리를 실시한 Ａ7075 등의 알루미늄 합금, 스텐레스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임을, 이 프레임의 상부에 펠리클막의 양호용매를 도포하고, 바람 건조시켜 접착하거나(예를 들면, 일본 특허공개 소 58-219023호 공보 참조), 아크릴수지나 에폭시수지 등의 접착제로 접착함으로써(예를 들면, 미국 특허 제4861402호 명세서, 일본 특허공고 소 63-27707호 공보 참조) 제조한다. 또한, 상기 펠리클 프레임의 하부에, 노광 원판이 장착되기 위해서, 폴리 부텐 수지, 폴리 초산 비닐 수지, 아크릴수지 등으로 이루어지는 점착층과, 이 점착층의 보호를 목적으로 한 점착층 보호용 라이너 등을 설치할 수 있다.

최근, 반도체 디바이스의 더욱 미세화에 의해, LSI등의 패턴 룰은 서브 쿼터 미크론으로 미세화가 진행되고 있고, 그것에 따라, 노광 광원의 단파장화가 진행되고 있다. 즉, 지금까지 주류이었던, 수은 램프에 의한 ｇ선(436nm), i선(365nm)으로부터, KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm)로 단파장화가 진행되고, 최근에는 더욱 단파장의 Ｆ₂ 레이저(157nm)가 노광 광원으로서 실용화되고 있다. 특히 F₂ 레이저를 노광 광원으로서 사용할 경우, 종래 KrF, ArF 엑시머 레이저 리소그래피용으로서 사용되어 온 비정질 불소 폴리머이어도, F₂ 레이저에 대하여는 광선의 투과율이 낮기 때문에, 비정질 불소 폴리머를 펠리클막으로서 사용하는 펠리클은 실용성에 문제가 있었다.

그래서, F₂ 레이저광에 대하여도 높은 투과율 및 높은 내광성을 가지는 펠리클막 재료로서, 실리카(석영 유리)가 주목받게 되었다. 그렇지만, 실리카이어도 157nm의 광에 대하여는 어느 정도의 흡수가 있어, 펠리클로서 실용적인 투과율을 얻을 수 없다. 최근, 불소를 도핑한 실리카가, 157nm의 파장의 광에 대하여 높은 광선투과율을 갖는 것이 밝혀지고, F₂ 레이저용 펠리클의 펠리클막 재료로서 제안되어 있다 (예를 들면, 일본 특허공개 2000-292908호 공보).

그런데, 불소도핑 실리카는, 157nm의 광에 대하여 높은 광선투과율과 높은 내광성을 가지지만, 펠리클막으로서 펠리클 프레임에 부착했을 때에, 자중에 의한 휨을 막기 위해서는, 800㎛이상의 두께가 필요하다. 이렇게 펠리클막을 두껍게 했을 경우, 리소그래피 공정에 있어서, 펠리클막을 광학적으로 무시할 수 없게 되어, 노광 장치의 설계시에 이것을 고려하지 않으면 안된다. 이 때문에, 대단히 높은 평탄도, 작은 휨, 작은 경사인 것이 요구되어, 펠리클의 레티클(노광 원판)에의 장착이 매우 곤란하다.

더욱이, 펠리클막 재료로서 불소도핑 실리카를 사용할 때에, 종래 사용되어 온 알루미늄 합금제의 펠리클 프레임을 사용했을 경우, 기계적인 평탄도를 내는 것이 곤란하고, 설치에도 곤란이 있다. 또한, 알루미늄 합금제의 펠리클 프레임은, 온도변화에 대하여 불소도핑 실리카의 펠리클막을 변형시켜 버리기 때문에, 실제로는 사용하는 것이 곤란하다.

그 때문에, 불소도핑 실리카와 열팽창계수가 같은 석영 유리를 펠리클 프레임으로서 사용하지 않을 수 없고, 만일 실용화할 수 있어도 대단히 고가인 것이 되기 때문에, 가격면에서 문제가 있었다.

한편, 불소도핑 실리카의 펠리클막을 극히 얇게 마무리가공하고, 예를 들면 수십㎛의 두께의 것을 사용해서 펠리클로 하면, 광학적인 문제는 해소되어, 노광 장치의 설계시에 이것을 고려할 필요성은 없어진다. 그렇지만, 이렇게 얇은 불소도핑 실리카의 펠리클막을, 예를 들면 연마에 의해 제작하는 것은 매우 곤란하고, 연마 등에 의해 마무리가공할 수 있었다 하더라도, 깨지기 쉽고, 바로 파손해서 노광 시스템을 손상시킬 수 밖에 없다. 그 때문에, 실용적인 것이라고는 말할 수 없었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타냄과 아울러, 충분히 실용성이 있는 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 적어도, 펠리클막과, 그 펠리클막을 한쪽 끝면에 부착하는 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른쪽 끝면에 형성된 점착층을 갖는 리소그래피용 펠리클로서, 상기 펠리클막이 불소도핑 실리카층과 불소수지층의 복합구조로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클을 제공한다 (청구항1).

이렇게, 펠리클막이, 불소도핑 실리카층과 불소수지층의 복합 구조로 이루어짐으로써, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내는 것으로 하는 것을 간단하고도 저렴하게 할 수 있다. 게다가 복합 구조로 함으로써, 각각 단독으로 펠리클막으로서 사용할 경우의 단점을 서로 보충할 수 있다. 즉, 불소도핑 실리카는, 단독으로 펠리클막에 사용할 경우에는, 충분한 강도를 유지하기 위해서 800㎛이상의 막두께가 필요하지만, 복합 구조로 함으로써, 박막화할 수 있다. 따라서, 800㎛이상의 막두께일 때에는 펠리클막이 광학적으로 문제가 되고, 노광 장치의 설계시에 이것을 고려할 필요가 있었지만, 박막화할 수 있기 때문에, 그러한 문제가 해소된다. 또 불소수지도, 박막화할 수 있으므로, 만일 착색이 발생했을 경우에도 실용적인 시간동안, 막을 사용하는 것이 가능해진다.

이 경우, 상기 펠리클막의 불소도핑 실리카층의 두께를 20㎛이하, 불소수지층의 두께를 1㎛이하로 할 수 있다 (청구항2).

이렇게, 펠리클막의 불소도핑 실리카층의 두께가 20㎛이하, 불소수지층의 두께가 1㎛이하이어도, 복합 구조이기 때문에 충분한 강도를 유지한 펠리클막이 된다. 또한, 불소도핑 실리카층이 20㎛이하이면, 그 펠리클막을 광학적으로 무시할 수 있고, 따라서, 노광 장치의 설계시에 이것을 고려할 필요가 없고, 노광 장치의 설계가 보다 용이해진다. 한편, 불소수지층의 두께가 1㎛이하인 것에 의해, 단파장의 광을 불소수지층이 흡수하고, 착색이 발생했더라도, 실용적으로 충분한 긴 시간동안, 그 펠리클막을 사용하는 것이 가능해 진다.

이 경우, 상기 불소수지가, 비정질 불소 폴리머인 것이 바람직하다 (청구항3).

이렇게, 상기 불소수지를, 비정질 불소 폴리머로 함으로써, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 사용에 견딜 수 있는 높은 광선투과율과 내광성을 나타내는 펠리클로 보다 확실히 할 수 있다.

이 경우, 상기 불소도핑 실리카의 OH기 함유량이, 10ppm이하인 것이 바람직하다 (청구항4).

이렇게, 상기 불소도핑 실리카의 OH기 함유량을, 10ppm이하로 함으로써, 단파장의 광에 대하여도 충분히 대응할 수 있게 됨과 아울러, 열화도 생기기 어려우므로, 높은 광선투과율을 유지할 수 있고, 따라서 더욱 장수명이면서 고성능인 펠리클로 할 수 있다.

이 경우, 상기 펠리클막의 불소수지층의, 파장 157nm에 있어서의 자외선흡수 계수가, 0.06/㎛이하인 것이 바람직하다 (청구항5).

이렇게, 상기 펠리클막의 불소수지층의, 파장 157nm에 있어서의 자외선흡수 계수가, 0.06/㎛이하이면, 단파장의 광에 대하여, 충분히 높은 투과율과 내광성을 구비한 펠리클이 된다.

이 경우, 상기 펠리클 프레임이, 실리콘 단결정으로 이루어지는 것이 바람직하다 (청구항6).

이렇게, 상기 펠리클 프레임이, 실리콘 단결정으로 이루어지면, 고순도, 고강도의 것으로 할 수 있고, 또한, 펠리클 프레임으로부터 발생하는 먼지도 적게 할 수 있음과 아울러, 불소도핑 실리카와의 접합도 용이하다.

이 경우, 상기 펠리클막과 상기 펠리클 프레임은, 실리콘 박막을 개재해서 접합된 것이 바람직하다 (청구항7).

이렇게, 상기 펠리클막과 상기 실리콘 단결정제의 펠리클 프레임은, 실리콘 박막을 개재해서 직접 접합한 것에 의해, 그 접합에는 접착제가 불필요하므로, 단파장의 광에 의한 접합부의 열화나 먼지발생의 우려가 적고, 더욱이 접합부의 치수정밀도도 높아진다.

이 경우, 상기 펠리클 프레임을 구성하는 실리콘 단결정의 결정면 방위가 (100)면인 것이 바람직하다 (청구항8).

이렇게, 상기 펠리클 프레임을 구성하는 실리콘 단결정의 결정면 방위가 (100)면이면, 펠리클 제조시의 가공성에 뛰어난 것이므로 본 발명에서 사용하는 펠리클 프레임의 재질로서 바람직하다. 또한, 결정면 방위가 (100)면인 실리콘 단결정은, 범용의 것이므로, 입수하기 쉽고, 가격면에서도 유리하다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

본 발명자들은, 예의 검토 노력을 거듭한 결과, 펠리클막을 불소도핑 실리카와 불소수지의 복합 구조로 함으로써, 불소도핑 실리카층과 불소수지층을 각각 박막으로 할 수 있고, 이것에 의해, 각각의 단점을 보충하면서 장점을 살린 펠리클막으로 할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시킨 것이다.

도1(a)에 나타낸 것 같이, 본 발명의 펠리클(1)은, 적어도, 펠리클 프레임(2)과 펠리클막(3)과 점착층(4)으로 구성된다. 본 발명의 펠리클(1)은, 펠리클 프레임(2)의 상단면에 예컨대 실리콘 박막(6)을 개재해서 펠리클막(3)을 부착한 것으로 되어 있고, 또한, 통상 하단면에 점착층(4)을 형성하고, 이 점착층(4)의 하단면에 점착층 보호용 라이너(5)를 박리가능하게 접착한 것으로 할 수 있다.

이 경우, 이들 펠리클 구성 부재의 크기는 통상의 펠리클과 같고, 또한, 그 재질도 펠리클막을 제외하고 공지의 재질로 할 수 있다.

이 점을 더욱 상세히 설명하면, 펠리클막의 종류에 대해서는, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여 매우 높은 투과율을 가지고, 또 내광성을 구비하고 있는 것일 필요가 있다.

그 때문에, 본 발명에서는, 도1(b)에 나타낸 것 같이, 펠리클막(3)을 불소도핑 실리카(3a)와 불소수지(3b)의 복합 구조로 이루어지는 것으로 하고 있다. 이것에 의해, 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내는 것으로 하는 것이 간단하고도 저렴하게 가능하다. 게다가, 상기와 같은 복합 구조로 함으로써, 불소도핑 실리카와 불소수지를 각각 단독으로 펠리클막으로서 사용할 경우의 단점을 보완하고, 또한 장점을 살릴 수 있다. 즉, 불소도핑 실리카는, 단파장의 광에 대하여 높은 광선투과율과 내광성을 나타내지만, 단독으로 펠리클막에 사용할 경우에는, 충분한 강도를 유지하기 위해서 800㎛이상의 막두께가 필요하다. 그래서, 상기한 바와 같이 복합 구조로 함으로써, 예를 들면 20㎛이하의 막두께로 박막화할 수 있다. 따라서, 불소도핑 실리카층이 800㎛이상의 막두께일 때에는 펠리클막이 광학적으로 문제가 되고, 노광 장치의 설계시에 이것을 고려할 필요가 있었지만, 예를 들면 20㎛이하의 막두께로 박막화할 수 있기 때문에, 그러한 문제가 해소된다. 또 불소수지도, 예를 들면 1㎛이하의 막두께로 박막화할 수 있으므로, 만일 노광에 의해 착색이 발생했을 경우에도 실용적인 시간동안, 펠리클막을 사용하는 것이 가능해 진다.

이 때, 불소수지로서는, 예를 들면 종래 엑시머 레이저용으로 사용되고 있는 비정질 불소 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 비정질 불소 폴리머를 사용하면, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내는 펠리클로 보다 확실히 할 수 있다.

비정질 불소 폴리머의 예로서는, 사이탑(아사히가라스(주)제품의 상품명), 테프론ＡＦ(듀폰(주)제품의 상품명)등을 들 수 있다. 이들 폴리머는, 펠리클막 제작시에 필요에 따라서 용매에 용해해서 사용해도 좋고, 예를 들면 불소계 용매 등으로 적당히 용해할 수 있다.

한편, 불소도핑 실리카로서는, 이미 포토마스크용 글래스로서 개발되어 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 일본 특허공개 2000-264671호 공보나 일본 특허공개 2000-26125호 공보 등에 기재되어 있는 것을 들 수 있다. 본 발명에서는, 예를 들면 이것들에 기재된 것 같은 불소도핑 실리카를, 박막으로 연마해서 사용할 수 있다.

더욱이, 불소도핑 실리카의 OH기함유량은, 10ppm이하인 것이 바람직하다. 이렇게 OH기함유량을 10ppm이하로 한 불소도핑 실리카는, 폭넓은 투과 파장영역을 갖고, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대한 광흡수가 대단히 적다. 따라서, 이것을 단파장으로 사용되는 펠리클막에 사용하면, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내는 우수한 펠리클을 얻을 수 있다.

이상과 같이 구성되는 펠리클막의 불소수지층은, 파장 157nm에 있어서의 자외선흡수 계수가, 0.06/㎛이하인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.01/㎛이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 펠리클막은 복합막으로 되어 있으므로, 예컨대 불소수지의 단파장 광에 대한 흡수율이 다소 증대했다고 하더라도, 불소수지층의 두께가 얇은 것과, 불소도핑 실리카층이 열화하지 않기 때문에 투과율의 저하는 작게 그칠 수 있고, 단파장의 광에 대하여 실용적일 수 있는 충분히 높은 투과율과 내광성을 구비한 펠리클이 된다.

다음에, 펠리클 프레임의 재질로서는, 예를 들면 실리콘 결정을 사용할 수 있고, 특히 실리콘 단결정을 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘 단결정을 사용하면, 펠리클 프레임을 고순도, 고강도로 할 수 있고, 또한, 펠리클 프레임으로부터 발생하는 먼지도 적게 할 수 있다.

또, 펠리클 프레임의 적어도 일측면에, 적어도 하나이상의 통기구가 마련되어 있으면 되고, 필요가 없으면 통기구를 설치하지 않아도 된다.

통기구를 설치할 경우, 통기구의 사이즈, 형상, 개수, 장소에 대해서는 특히 제한되지 않지만, 통기구에 설치하는 필터의 메쉬 사이즈, 여과 면적 또는 이것들로부터 구해지는 통기량에 의해 그 사이즈, 형상, 개수, 장소를 선택하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 필요이상으로 큰 통기구를 형성하지 않고, 필요 최저량의 통기구를 설치하는 것이 좋다.

통기구에 이용하는 제진용 필터로서는, 통기구 부분에 설치할 수 있는 것이라면, 사이즈, 형상, 재질에 특히 제한은 없다. 방진용 필터의 재질로서는, 수지(PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌), 나일론66 등), 금속(316L 스테인리스 스틸 등), 및 세라믹스(알루미나, 질화 알루미늄 등)등을 들 수 있다.

더욱이, 제진용 필터의 외측부분에는, 유기섬유 또는 무기섬유 등으로 이루어지는 보호 네트끼리의 사이에 산화 티타늄층을 포함하는 케미칼 필터를 개재시킨 것을 적층하면 좋다. 또한, 방진용 필터를 형성하는 미세한 구멍을 가진 유기섬유 또는 무기섬유의 표면에 산화 티타늄층을 형성해서 방진용 필터와 일체적인 것으로 하여도 좋다.

케미칼 필터의 재질로서는 산화 티타늄에 의한 산화를 받아도 변질되지 않는 것일 필요가 있다. 따라서, 바람직하게는, PTFE와 같은 불소계의 수지, 금속(316L 스테인리스 스틸 등), 세라믹스(알루미나, 질화 알루미늄 등)이 바람직하다.

산화 티타늄을 포함하는 필터 부분에 대해서는, PTFE등의 수지에 산화 티타늄을 이겨서 넣은 것이나, 무기(세라믹스 등)재료의 섬유에 졸-겔법에 의해 산화 티타늄 코팅을 형성한 것 등이 이용가능하다. 이들의 형성 방법에 특히 제한은 없다.

F₂ 레이저를 사용한 리소그래피에서는, 특히 펠리클 등의 구성 부재로부터의 가스 발생의 문제가 중요한 요소가 된다. 따라서, 점착층의 재질로서는, 극히 가스발생이 적은 것이 바람직하고, 그 예로서는, 실리콘계 점착제, 아크릴계 점착제 등을 들 수 있다. 또한, 그 외에도, 기계적인 방법으로 고정하거나 자력을 이용해서 고정하거나 하는 방법도 가능하고, 그 밖의 방법을 이용할 수도 있고, 특히 제한되는 것은 아니다.

또, 점착층 보호용 라이너의 재질은, 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, PET, PTFE, PFA, PE, PC(폴리카보네이트), 염화비닐, PP등을 들 수 있다.

본 발명의 펠리클은, 예를 들면, 표면에 실리콘 박막을 형성한 불소도핑 실리카와, 실리콘 단결정으로 이루어지는 펠리클 프레임을, 실리콘 박막을 개재해서 직접 접합하고, 그 후 불소도핑 실리카층에 불소수지층을 적층함으로써 제작할 수 있다. 이하에 불소도핑 실리카와 실리콘 단결정으로 이루어지는 펠리클 프레임의 접합법의 하나의 예로서 직접 접합법에 대해서 도3을 참조해서 상세히 설명한다.

우선, 공정(A)에서, 펠리클 프레임으로서 사용하는 실리콘 단결정(2a)을 소정 크기의 형상으로 절단 가공하고, 그 후 공정(B)에서, 펠리클막을 접합하는 측과는 반대측의 면을 펠리클 프레임으로서 사용하는 부분을 남기고 연삭 가공(스폿 페이싱(spot facing) 가공)해서 어느 정도 얇게 한다. 이 연삭한 나머지의 부분의 두께에 대해서는 특히 제한되지 않지만, 나중의 웨트 에칭에 의한 가공이 실용적인 시간에서 행해질 수 있는 것이 바람직하고, 바람직하게는 0.3mm 이상, 1.0mm 이하의 범위가 좋다. 이렇게 가공한 실리콘 단결정판(2b)의 펠리클막을 접착하는 면(도3(B)의 하면)을 경면연마한다.

한편, 공정(C)에서, 불소도핑 실리카(3a)를 필요한 치수로 절단 가공하고, 그 후, 두께를 적당한 두께로 마무리한다. 이 두께에 대해서도 특히 제한은 없지만, 이후의 가공시에 파손되거나 하지 않는 두께인 것이 바람직하다. 또한, 이후의 가공에 있어서, 불소도핑 실리카(3a)를 박막으로 연마하기 위해서, 너무 두꺼우면 실용적인 시간으로 가공을 할 수 없기 때문에 지나치게 두껍지 않은 것이 좋다. 바람직하게는 1mm 정도의 두께로 마무리하는 것이 좋다.

이어서, 이 불소도핑 실리카(3a)의 표면을 연마해서 경면으로 마무리한다. 적어도 한 면은 경면연마해 두는 것이 바람직하다. 경면연마후, 이 불소도핑 실리카(3a)를 정밀세정하고, 클린 오븐내에서 건조한다. 건조후, 공정(D)에서, 이 불소도핑 실리카(3a)의 한 면에 실리콘 박막(6)을 형성한다. 실리콘 박막(6)의 형성 수단은 특히 제한은 없고, 스퍼터링법, 열ＣＶＤ법, 플라즈마ＣＶＤ법등의 얇은 막형성 수단을 이용하면 좋다.

다음에, 실리콘 박막(6)을 형성한 불소도핑 실리카(3a)를 NH₄OH, H₂O₂, H₂O등의 혼합액중에서 세정하여 실리콘 표면을 활성화하고, 순수로 세정한 후 청정한 질소중에서 건조한다. 동시에 펠리클 프레임용의 실리콘 단결정판(2b)을 NH₄OH, H₂O₂, H₂O등의 혼합 액중에서 처리하여 활성화하고 순수로 세정한 후 청정한 질소중에서 건조한다.

공정(E)에서는, 이렇게 하여 준비한 실리콘 박막(6)을 형성한 불소도핑 실리카(3a)와 실리콘 단결정판(2b)을 적외선 히터로 50℃ 정도로 가열하면서 실리콘 박막(6)을 개재해서 중첩시킨다. 이 조작에 의해, 불소도핑 실리카(3a)는 실리콘 박막(6)을 개재해서 실리콘 단결정판(2b)과 직접 접합한다.

이어서, 공정(F)에서는, 실리콘 박막(6)을 개재해서 불소도핑 실리카(3a)와 실리콘 단결정판(2b)을 직접 접합한 것을, 편면 연마장치를 이용해서 불소도핑 실리카(3a)만 연마하고, 불소도핑 실리카(3a)의 부분을 예를 들면 막두께 10㎛ 만 남긴다. 연마후, 이것을 정밀세정해서 오물을 제거한다.

이어서, 공정(G)에서는, 불소도핑 실리카(3a)에 불소수지용액을 도포한다. 도포후, 이것을 건조하여 불소수지층(3b)을 형성한다.

이어서, 공정(H)에서는, 실리콘 단결정판(2b)의, 불소도핑 실리카(3a)와 불소수지(3b)의 복합구조로 이루어지는 펠리클막(3)이 접합된 측과 반대측, 다시 말해, 연삭 가공(스폿 페이싱 가공)한 측을 펠리클 프레임 등이 되는 개소를 남기고 웨트 에칭에 의해 용해 제거한다. 웨트 에칭을 행하기 위한 액으로서는, NaOH, KOH등을 들 수 있다.

웨트 에칭에 의해, 최종적으로 실리콘 단결정으로 이루어지는 펠리클 프레임(2)이 되는 부분을 남기고 실리콘이 용해 제거되어, 펠리클 프레임(2)에 실리콘 박막(6)을 개재해서 불소도핑 실리카(3a)와 불소수지(3b)의 복합 구조로 이루어지는 펠리클막(3)이 부착된 펠리클(1)을 얻을 수 있다.

더욱이, 이 웨트 에칭에 의한 가공성을 고려하면, 펠리클 프레임을 구성하는 실리콘 단결정의 결정면 방위가 (100)면인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 구체적으로 설명한다.

(실시예)

처음에, 펠리클 프레임용으로서, 결정면 방위 (100)면의 실리콘 단결정을 외측치수 149mm X 122mm X 6.0mm의 판으로 가공했다 (도3(A)). 그리고 나서, 이 펠리클 프레임용 판의 한쪽의 면을 깊이 5.0mm 까지 주위 5mm 를 남기고 스폿 페이싱 가공했다. 스폿 페이싱 가공후, 이 스폿 페이싱 가공을 행하지 않은 다른 한쪽의 면을 연마하고, 경면으로 가공했다 (도3(B)).

이어서, 펠리클막용으로서, 불소도핑 실리카를 외측 치수 149mm X 122mm X 1.0mm 의 판으로 가공했다 (도3(C)). 그리고 나서, 이 불소도핑 실리카의 양면을 연마해서 경면으로 마무리했다. 그 후, 이 경면으로 마무리한 불소도핑 실리카를 정밀세정하고, 클린 오븐내에서 건조했다. 건조후, 건조된 불소도핑 실리카의 한쪽 면에, RF 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, 고순도 실리콘을 타겟으로 하여, Ar분위기중, 기압 3 X 10^-5 Torr, 기판온도 300℃에서 스퍼터링을 행하고, 실리콘 박막을 0.5㎛ 형성했다. 이 실리콘 박막을 형성한 불소도핑 실리카를, 정밀세정후, NH₄OH/H₂O₂/H₂O=1:1:5의 혼합액중에서 세정하고, 실리콘 박막 표면을 활성화시키고, 이어서 질소 가스를 송풍하여 건조시켰다 (도3(D)).

이것과 동시에, 먼저 준비한 펠리클 프레임용의 실리콘 단결정판을 마찬가지로 NH₄OH/H₂O₂/H₂O=1:1:5의 혼합 액중에서 세정하여 표면을 활성화하고, 질소를 송풍하여 건조시켰다.

이렇게 해서 준비한 펠리클 프레임용의 실리콘 단결정판과 불소도핑 실리카를, 실리콘 단결정판의 연마면과 불소도핑 실리카의 실리콘 박막형성면을 대향시켜 접합시켰다. 이 접합은, 적외선 램프를 이용해서 실리콘 단결정판측에서 가열하여, 실리콘 단결정판의 온도를 50℃로 하고, 불소도핑 실리카측에서 적외선 카메라를 사용해서 접합 계면에 공극이 남지 않도록 관찰하면서 불소도핑 실리카의 표면을 가압함으로써 행하였다. 이 접합 조작에 의해, 불소도핑 실리카와 실리콘 단결정판을, 실리콘 박막을 개재해서 직접 접합했다 (도3(E)). 그 후, 접합 강도를 증대시키기 위해서 열처리를 실시했다.

이 접합한 판을, 편면 연마장치를 이용하여 불소도핑 실리카의, 실리콘 단결정판과의 접합면과 반대측의 면을 연마해서 두께를 10㎛까지 가공하고, 정밀세정에 의해 오물을 제거했다 (도3(F)).

다음에, 불소수지용으로, 테프론ＡＦ1600(미국 듀폰사제 상품명)을 불소계 용제, 플로리나이트 FC-75(미국 스리엠사 상품명)에 용해시켜서 농도 8%의 용액을 조정했다.

이어서, 이 용액에 의해, 불소도핑 실리카의 연마면에 스핀코터를 이용하여 막의 두께가 0.8㎛ 인 투명한 불소수지막을 형성시켰다 (도3(G)).

이어서, 실리콘 단결정판의 스폿 페이싱 가공 부분만을 노출시키고, 그 밖의 부분을 마스크하는 구조를 가진 웨트 에칭 수단을 준비했다. 이 것을, 액체 온도 95℃의 20% ＮａOH수용액중에 세워서 침지하고, 24시간 일정 온도의 온도제어하에서 웨트에칭을 행하였다. 이 조작에 의해, 스폿 페이싱 가공 부분에 결정면 방위를 따른 직사각형의 창이 형성되고, 실리콘 단결정제의 펠리클 프레임에 불소도핑 실리카 및 불소 폴리머의 복합막이 접착된 것을 얻었다 (도3(H)). 그 다음에, 에칭을 행한 면을 정밀세정했다. 그리고, 실리콘 단결정 프레임의 펠리클막이 부착되지 않은 다른 쪽의 끝면에 실리콘계 점착제를 도포해서 이것을 경화하고, 경화후에 점착제면에 라이너를 부착하여 펠리클을 완성시켰다.

완성한 펠리클의 막면에 F₂ 레이저 (157nm, 0.06ｍＪ/cm²·펄스, 100Hz)를 조사했다. 조사량 1000J/cm² 에서의 투과율 저하는 1% 이하이며, 투과율이 높은 것임과 동시에 내광성이 우수한 것이었다.

더욱이, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 같은 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펠리클막이 불소도핑 실리카와 불소수지의 복합 구조인 것을 이용함으로써, 예를 들면 200∼300nm의 원자외광이나, 특히 200nm이하의 진공자외광이라고 하는 단파장의 광에 대하여, 높은 광선투과율과 내광성을 나타내고, 실용성이 높은 리소그래피용 펠리클을 간단하고도 저렴하게 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 펠리클의 한 예를 나타내는 개략도로서, (a)는 펠리클의 단면도, (b)는 펠리클막의 확대 단면도;

도2는 펠리클의 한 예를 나타내는 사시도; 및

도3은 직접 접합법에 대해서 설명하기 위한 공정도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 펠리클, 2: 펠리클 프레임,

2a: 실리콘 단결정, 2b:실리콘 단결정판

3: 펠리클막, 3a: 불소도핑 실리카

3b: 불소수지(층), 4: 점착층

5: 점착층 보호용 라이너, 6:실리콘 박막

7: 통기구 8: 방진용 필터

Claims (8)

1. 적어도, 펠리클막과, 그 펠리클막을 한쪽 끝면에 부착하는 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른쪽 끝면에 형성된 점착층을 갖는 리소그래피용 펠리클로서, 상기 펠리클막이 불소도핑 실리카층과 불소수지층의 복합구조로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
2. 제1항에 있어서, 상기 펠리클막의 불소도핑 실리카층의 두께가 20㎛이하, 불소수지층의 두께가 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 불소수지가 비정질 불소 폴리머인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 불소도핑 실리카의 OH기 함유량이 10ppm이하인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펠리클막의 불소수지층의, 파장 157㎚에서의 자외선 흡수계수가 0.06/㎛이하인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펠리클 프레임이 실리콘 단결정으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
7. 제6항에 있어서, 상기 펠리클막과 상기 펠리클 프레임은 실리콘박막을 통해서 접합된 것임을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
8. 제6항에 있어서, 상기 펠리클 프레임을 구성하는 실리콘 단결정의 결정면 방위가 (100)면인 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.