KR20080090280A - 펠리클의 제조 방법 및 펠리클 - Google Patents

Abstract

[과제] 펠리클막의 두께를 얇게 하고, 또한 강도가 강한 펠리클막을 제공하는 것을 과제로 한다.

[해결 수단] 본 발명의 펠리클의 제조 방법은 펠리클막이 불소수지로 이루어지고, 펠리클막을 그 막을 형성하는 기판으로부터 박리한 후 가열하는 것을 특징으로 한다. 가열하는 온도가 펠리클막의 유리 전이점 미만의 온도인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 펠리클은 펠리클막의 인장 강도가 약 38.25㎫(390kgf/㎠) 이상인 것을 특징으로 한다.

펠리클의 제조 방법, 펠리클

Description

펠리클의 제조 방법 및 펠리클{METHOD FOR MANUFACTURING PELLICLE AND PELLICLE}

본 발명은 반도체 디바이스 또는 액정 디스플레이 등을 제조할 때에 사용되는 마스크의 먼지 막이로서 사용되는 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, LSI, 초LSI 등의 반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서는 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 빛을 조사해서 패터닝을 하는 경우에 리소그래피라는 수법이 사용된다. 리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다.

이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지가 빛을 흡수하거나, 빛을 반사시켜 버리기 때문에 전사한 패터닝이 변형되거나, 엣지(edge)가 울퉁불퉁하게 되어버려 치수, 품질, 외관 등이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 제조 제품 비율의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

이 때문에, 이들의 작업은 보통 클린 룸에서 행해지지만 이 클린 룸 내에서도 마스크를 항상 정상으로 유지하는 것이 어려우므로, 마스크 표면에 먼지 막이를 위해 펠리클을 점착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에 는 직접 부착되지 않고, 펠리클막 위에 부착되기 때문에 리소그래피시에는 초점이 마스크의 패턴상에 일치되어 있으므로 펠리클상의 먼지는 디포커스되어 전사에 무관계로 되는 이점이 있다.

이 펠리클은 빛을 잘 통과시키는 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막을 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임의 상부에 펠리클막의 양용매를 도포하고, 풍건(風乾)해서 접착하거나(특허문헌 1 참조), 아크릴수지나 에폭시수지 등의 접착제로 접착하고(특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4 참조), 펠리클 프레임의 하부에는 폴리부텐수지, 폴리초산비닐수지, 아크릴수지, 실리콘수지 등으로 이루어지는 점착층 및 점착층을 보호하는 이형층(세퍼레이터)을 접착해서 구성되어 있다.

최근, 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 점차 높아져 오고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 서서히 파장이 짧은 빛이 광원으로서 사용되도록 되어 오고 있다. 구체적으로는 자외광으로 g선(436㎚), I선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚)로 이행해 오고 있고, 최근에는 ArF 엑시머 레이저(193㎚)가 사용되기 시작했다.

이렇게 단파장의 빛에서는 빛 에너지가 크기 때문에 종래의 셀룰로오스계의 막 재료로는 충분한 내광성을 확보하는 것은 곤란하게 되었다. 그 때문에 KrF 엑시머 레이저 이후는 막 재료에 투명 불소수지가 사용되게 되었다.

최근 ArF 엑시머 레이저를 이용해서 더욱 미세한 가공을 행하기 위해 액침 노광 장치를 사용하는 검토가 시작되고 있다. 노광 장치의 대물 렌즈와 실리콘 웨 이퍼 사이를 액체로 채움으로써 보다 높은 NA(numerical aperture)를 실현하여, 그 결과 보다 높은 해상도를 얻고 있다(특허문헌 5 참조). 이렇게 노광 장치가 고NA화되면 펠리클을 투과하는 빛에 있어서 주변부는 사입사(斜入射)의 각도가 커지게 된다.

펠리클의 투과율은 일반적으로 수직 입사광에 대하여 극대 투과율이 얻어지도록 설정하지만, 입사각이 커짐에 따라서 투과율이 저하한다는 현상이 보인다. 이 투과율의 감소 정도는 막 두께가 두꺼운 쪽이 현저하게 보여진다. 그 때문에 사입사광에 대해서도 높은 투과율을 얻기 위해 펠리클막의 박막화가 검토되고 있다.

그러나 펠리클막을 얇게 하면 막의 강도가 저하한다는 문제가 있다. 마스크에 펠리클을 장착한 후, 펠리클막상에 이물이 부착된 때에는 에어 블로에 의해 그 이물을 불어 날리는 것이 일반적으로 행해지고 있지만, 이 작업에 있어서도 펠리클막이 얇아져서 막의 강도가 저하하면 에어 블로에 의해 막이 상처가 생기거나, 찢어져 버린다는 문제가 발생할 가능성이 높아진다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 소58-219023호 공보

특허문헌 2 : 미국 특허 제 4861402호 명세서

특허문헌 3 : 일본 특허공고 소63-27707호 공보

특허문헌 4 : 일본 특허공개 평7-168345호 공보

특허문헌 5 : 국제공개 WO99/49504호 공보

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 펠리클막의 두께를 얇게 하고, 또한 강도가 강한 펠리클막을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 펠리클의 제조 방법은 펠리클막이 불소수지로 이루어지고, 펠리클막을 그 막을 형성하는 기판으로부터 박리한 후 가열하는 것을 특징으로 한다. 가열하는 온도가 펠리클막의 유리 전이점 미만의 온도인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 펠리클은 펠리클막의 인장 강도가 약 38.25㎫(390kgf/㎠)이상인 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 펠리클막을 성막하고, 성막 기판으로부터 박리한 후에 펠리클막 형성 재료의 유리 전이점 미만의 온도에서 열처리함으로써 펠리클막의 강도가 증가하고, 얇고 또한 고강도의 펠리클을 얻을 수 있다.

상기의 문제를 해소하기 위해서 발명자는 펠리클의 제조 과정에 있어서 펠리클막을 기판으로부터 박리한 후에 그 펠리클막의 재료로서 사용되고 있는 불소수지의 유리 전이 온도 미만으로 가열함으로써 막 강도가 향상되는 것을 찾아냈다. 그리고 이 펠리클막을 가열한다는 공정을 추가한 펠리클 제조 공정에 의해 제작된 펠리클에 의하면, 상기의 종래 기술에 관해서 열거한 문제의 발생 빈도를 낮추거나 또는 발생을 막을 수 있다는 것을 찾아냈다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

펠리클은 일반적으로 이하와 같은 공정으로 제조된다.

펠리클막을 구성하는 수지를 용해한 용액을 표면이 평활한 기판상에 적하해 균일한 액막으로 한다. 이 액막을 건조해 수지뿐인 막으로 한 후에 기판으로부터 수지막만을 박리해 펠리클막으로 한다. 접착제, 점착제 등을 도포한 알루미늄 프레임에 박리한 펠리클막을 부착하고, 프레임 외측의 불필요한 막을 절단·제거함으로써 펠리클을 완성시킨다.

그러나, 최근의 고NA 대응의 펠리클에서는 광범위한 광선 입사각에 대하여 높은 투과율을 얻기 위해 펠리클막을 보다 얇게 하는 것이 검토되고 있다. 거기에는 기판에 도포하는 용액의 농도를 낮추거나 또는 스핀 코터(spin coater)로 균일 액막을 제조하는 경우에는 회전수 등의 조건을 변경함으로써 펠리클막의 박막화를 꾀하게 된 것이다.

그러나, 상기에 서술한 바와 같이 펠리클막을 얇게 하면 막의 기계적 강도는 저하되어 버린다. 그 때문에 펠리클막에 응력을 가하는 경우, 예를 들면 펠리클막을 프레임에 부착할 때, 펠리클을 마스크에 부착할 때, 또는 펠리클에 에어 블로를 행할 때 등에 펠리클막이 손상을 입을 가능성이 있다.

펠리클막이 손상을 입으면 그 부분의 투과율이 저하되어 노광 얼룩이 발생하게 된다. 또한 손상이 큰 경우, 막이 찢어질 가능성도 있고, 마스크에 펠리클이 부착된 상태에서 찢어짐이 발생하면 펠리클 내부에 이물이 들어가게 되므로 매우 큰 문제가 된다.

여기에서, 상기에 나타내는 바와 같이 펠리클막을 기판으로부터 박리한 후에 가열함으로써 막 강도가 향상된다. 이 경우, 막을 가열하는 것은 펠리클막을 기판으로부터 박리한 직후, 또는 펠리클 프레임에 부착해서 불필요 막을 절단한 후라도 좋지만, 막 단독으로 가열하는 편이 간편하기 때문에 막을 기판으로부터 박리한 후 프레임에 접착하기 전에 가열하는 것이 바람직하다.

또한, 가열하는 온도로는 높은 온도인 편이 막 강도 향상의 효과가 높고, 온도가 높을수록 처리 시간이 짧아져 버린다. 그러나, 유리 전이 온도를 초과한 온도로 펠리클막을 가열하면 가열하지 않은 경우보다 막 강도는 향상되지만, 유리 전이 온도를 초과하지 않는 온도로 가열했을 때와 비교해서 막 강도가 저하된다는 문제가 있다.

그 때문에 펠리클막의 가열 온도는 펠리클막에 사용하는 수지의 유리 전이온도보다 낮게 할 필요가 있다.

펠리클막, 특히 ArF 리소그래피에 사용되는 펠리클은 불소수지가 사용되고 있다. 그리고, 그 수지의 유리 전이 온도는 수지의 분자 구조에 의존한다. ArF 리소그래피에 사용되는 불소수지는 환상 구조를 갖는 퍼플루오로에테르 중합체(상품명 : 아사히가라스(주)제 사이톱CTX-S), 또는 테트라플루오로에틸렌과 환상 퍼플루오로에테르기를 갖는 함불소 모노머의 공중합체(상품명 : 듀퐁사제 테플론AF1600) 등이 있지만, 전자의 유리 전이 온도는 약 108℃, 후자는 약 160℃이다. 예를 들면 CTX-S를 펠리클막 재료로 사용할 때는 108℃를 초과하지 않는 온도, 예를 들면 100℃로 펠리클막을 가열함으로써 최대의 막 강도 향상 효과가 얻어진다.

또한, 가열 시간에 대해서는 긴 편이 막 강도가 향상되지만 어느 정도의 처 리 시간에서 효과는 포화한다. 그 때문에 미리 포화할 때까지의 시간을 확인해 두고, 실제의 작업은 펠리클막의 가열을 그 시간 행하는 것이 바람직하다.

또, 펠리클막의 가열에는 클린 오븐, 적외선 램프, 핫 플레이트 등의 가열 장치를 사용할 수 있다. 그러나, 펠리클은 클린룸 내에서 제조되어, 클린룸 내에서 개방형의 가열 장치를 사용하면 클린룸의 온도 제어에 부하가 걸리게 되므로 클린 오븐 등의 고온 밀폐 공간에서 처리할 수 있는 가열 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하에, 본 발명의 실시예를 나타낸다.

[실시예 1]

사이톱CTX-S(아사히가라스(주)제 상품명)를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 3％용액을 실리콘 웨이퍼상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 900rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼상에 넓혔다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조해 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막만을 박리해 펠리클막으로 했다.

이 펠리클막을 클린 오븐에 넣고, 30분간에 걸쳐서 100℃까지 온도를 상승키고, 그 후 100℃로 1시간 유지했다. 그 후 오븐의 가열을 정지하고, 실온까지 온도가 내려갔을 때 펠리클막을 꺼냈다.

표면이 알루마이트 처리된 알루미늄제의 프레임(외 치수 : 149㎜×122㎜×5.8㎜)의 상면에 막 접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후 막 접착제 측에 가열 처리한 펠리클막을 부착하고, 프레임의 바깥 둘레의 막을 절단해 펠리클을 완성시켰다. 또 완성된 펠리클의 막 두께를 측정한 바 277㎚였다.

이 펠리클막의 인장 시험을 행했다. 펠리클막을 25㎜×50㎜의 직사각형상으로 잘라내고, 직사각형의 긴 측의 양측을 클립으로 끼워, 펠리클막을 25㎜폭으로 늘렸다. 늘리는 속도는 200㎜/분이고, 펠리클막에 걸린 응력을 기록해 막의 늘림과 응력의 관계로부터 항복 강도를 산출했다. 실시예 1의 항복 강도는 약 39.23㎫(400kgf/㎠)였다.

또한, 이 펠리클막의 에어 블로 시험을 행했다. 에어 블로 시험은 0.2㎛ 필터를 부착한 내지름 1㎜ 노즐을 펠리클에 대하여 수직으로 맞췄다. 에어의 압력은 필터의 앞(1차압)에서 약 160㎪(1.63kgf/㎠)이고, 10초간 블로를 행했다. 노즐 선단과 펠리클막을 10㎜의 거리에서부터 블로를 시작해, 블로 후 펠리클막에 상처가 생기지 않았는지 어떤지를 확인해 상처가 없는 경우는 9㎜, 8㎜로 접근시켜 가서, 펠리클막에 상처가 발생한 거리에서 시험을 종료했다.

이 실시예 1의 펠리클은 5㎜까지 펠리클막에 상처가 생기지 않고, 4㎜로 되었을 때에 상처가 생겼다. 비교예 1과 비교해서 펠리클막에 상처가 생기기 어렵게 되어 있고, 막 강도가 향상되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 실시예, 비교예의 막 강도를 표 1에, 에어 블로 시험 결과를 표 2에 정리했다.

[실시예 2]

사이톱CTX-S(아사히가라스(주)제)를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 3％용액을 실리콘 웨이퍼에 적하해, 스핀 코트법에 의해 900rpm으로 웨이퍼를 회전시 켜, 웨이퍼상에 넓혔다. 그 후 실온으로 30분간 건조 후, 180℃로 건조해 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착해 막만을 박리해서 펠리클막으로 했다.

이 펠리클막을 클린 오븐에 넣고, 30분간에 걸쳐서 60℃까지 온도를 상승시키고, 그 후 60℃로 1시간 유지했다. 그 후 오븐의 가열을 정지하고, 실온까지 온도가 내려갔을 때 펠리클막을 꺼냈다.

표면이 알루마이트 처리된 알루미늄제의 프레임(외 치수 : 149㎜×122㎜×5.8㎜)의 상면에 막 접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후, 막 접착제측을 가열한 펠리클막에 부착해 프레임의 바깥 둘레의 막을 절단해 펠리클을 완성시켰다. 또, 완성된 펠리클의 막 두께를 측정한 결과 277㎚였다.

펠리클막의 인장 시험을 행했다. 시험 방법은 실시예 (1)의 경우와 같다. 항복 강도는 약 38.25㎫(390kgf/㎠)였다.

이 펠리클의 에어 블로 시험을 행했다. 시험 방법은 실시예 1의 경우와 같다. 이 실시예 (2)의 펠리클은 7㎜까지 펠리클막에 상처가 생기지 않고, 6㎜가 되었을 때에 상처가 생겼다. 비교예 (1)과 비교해서 펠리클막에 상처가 생기기 어려워 졌고, 막 강도가 향상되어 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, 가열 온도가 실시예 1의 때보다 낮기 때문에 실시예 1정도의 막 강도 향상은 보이지 않았다.

[실시예 3]

사이톱CTX-S(아사히가라스(주)제)를 퍼플루오로트리부틸아민으로 용해시킨 3％용액을 실리콘 웨이퍼상에 적하해 스핀 코트법에 의해 900rpm으로 웨이퍼를 회전 시킨 웨이퍼상에 넓혔다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃로 건조해 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착해 막만을 박리해서 펠리클막으로 했다.

이 펠리클막을 클린 오븐에 넣고, 30분간에 걸쳐서 120℃까지 온도를 상승시키고, 그 후 120℃로 1시간 유지했다. 그 후, 오븐의 가열을 정지해 실온까지 온도가 내려갔을 때 펠리클막을 꺼냈다.

표면이 알루마이트 처리된 알루미늄제의 프레임(외 치수 :149㎜×122㎜×5.8㎜)의 상면에 막 접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후, 막 접착제측을 가열한 펠리클막에 부착해 프레임의 바깥 둘레의 막을 절단해 펠리클을 완성시켰다. 또, 완성된 펠리클의 막 두께를 측정한 결과 277㎚였다.

펠리클막의 인장 시험을 행했다. 시험 방법은 실시예 1의 경우와 같다. 항복 강도는 약 37.76㎫(385kgf/㎠)였다.

이 펠리클의 에어 블로 시험을 행했다. 또 에어 블로 시험은 실시예 (1)의 경우와 같다. 이 실시예 3의 펠리클은 8㎜까지 펠리클막에 상처가 생기지 않고, 7㎜가 되었을 시에 상처가 생겼다. 비교예 1과 비교해서 펠리클막에 상처가 생기기 어렵게 되어 있고, 막 강도가 향상되어 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, 가열 온도가 수지의 유리 전이 온도보다 높았기 때문에 실시예 1 및 실시예 2정도의 막 강도의 향상은 보이지 않았다.

[비교예 1]

사이톱CTX-S(아사히가라스(주)제)를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 3％ 용액을 실리콘 웨이퍼상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 900rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼상에 넓혔다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃로 건조해 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막만을 박리해 펠리클막으로 했다.

표면이 알루미늄 처리된 알루미늄제의 프레임(외 치수 : 149㎜×122㎜×5.8㎜)의 상면에 막 접착제를, 하면에 마스크 점착제를 도포했다. 그 후 막 접착제측을 알루미늄 프레임에 맞춘 펠리클막에 부착하고, 프레임의 바깥 둘레의 막을 절단해 펠리클을 완성시켰다. 또 완성된 펠리클의 막두께를 측정한 결과 277㎚였다.

펠리클막의 인장 시험을 행했다. 시험 방법은 실시예 1의 경우와 같다. 항복 강도는 약 36.28㎫(370kgf/㎠)였다.

이 펠리클의 에어 블로 시험을 행했다. 또 에어 블로 시험은 실시예 (1)의 경우와 같다. 이 비교예 1의 펠리클은 10㎜의 블로에서는 문제가 없었지만, 9㎜에서 펠리클막에 상처가 생겨버렸다.

본 발명에 의하면, 얇고 또한 고강도의 펠리클을 제조할 수 있으므로 IC기술 분야에 있어서의 점점 진행되는 고밀도화, 협선폭화에 대응하는 것이 가능하게 되어 해당 기술 분야에 도움이 되는 대처이다.

Claims (3)

1. 반도체 제조용 노광 장치 또는 액정 제조용 노광 장치에 이용되는 펠리클막이 불소수지로 이루어지는 펠리클의 제조 방법에 있어서, 펠리클막을 그 막을 형성하는 기판으로부터 박리한 후 가열하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 가열하는 온도가 펠리클막의 유리 전이점 미만의 온도인 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
3. 반도체 제조용 노광 장치 또는 액정 제조용 노광 장치에 이용되는 펠리클에 있어서, 펠리클막의 인장강도가 약 38.25㎫(390㎏f/㎠) 이상인 것을 특징으로 하는 펠리클.