KR20090009100A - 페리클 프레임 - Google Patents

Abstract

(과제) 페리클 프레임의 평탄도를 향상시킴으로써 프레임의 변형을 적게 하고, 따라서 페리클 부착시의 마스크의 변형을 줄일 수 있는 뛰어난 페리클 프레임을 제공하는 것을 과제로 한다.

(해결수단) 반도체 리소그래피에 사용되는 페리클에 있어서, 페리클 프레임의 단면적을 6㎟ 이하로 하는 것, 또한 페리클 프레임의 재료로서 영률이 50㎬ 이하인 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는 페리클 프레임.

페리클, 페리클 프레임

Description

페리클 프레임 {PELLICLE FRAME}

본 발명은 리소그래피용 페리클, 특히 LSI, 초LSI 등의 반도체 장치를 제조할 때의 방진을 위해 사용되는 리소그래피용 페리클, 특히 고해상도를 필요로 하는 노광에 있어서 사용되는 200㎚ 이하의 자외광 노광에 사용되는 리소그래피용 페리클에 관한 것이다.

종래, LSI, 초LSI 등의 반도체 장치 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서는 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여 패터닝을 해야 하지만, 이 경우에 이용하는 노광 원판에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지가 광을 흡수하거나 광을 반사시켜 버리기 때문에 전사(轉寫)된 패터닝이 변형되거나 에지가 버석거려 치수, 품질, 외관 등이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 제조 수율의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

이 때문에, 이들의 작업은 통상 클린룸에서 행해지지만, 이 클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 정상으로 유지하는 것이 어려우므로 노광 원판의 표면에 방진을 위한 노광용 광을 잘 통과시키는 페리클을 점착하는 방법이 행해지고 있다.

이 경우, 먼지는 노광 원판의 표면에는 직접 부착되지 않고 페리클막 상에 부착되기 때문에 리소그래피시에 초점을 노광 원판의 패턴 상에 맞춰 두면 페리클 상의 먼지는 전사와 무관계가 된다는 이점이 있다.

페리클은 광을 잘 통과시키는 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스 등으로 이루어지는 투명한 페리클막을 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 페리클 프레임의 상부에 페리클막의 양용매를 도포하고 풍건시켜 접착하거나(특허문헌 1 참조), 아크릴수지나 에폭시수지 등의 접착제로 접착하고(특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4 참조), 페리클 프레임의 하부에는 폴리부텐수지, 폴리초산비닐수지, 아크릴수지, 실리콘수지 등으로 이루어지는 점착층 및 점착층을 보호하는 이형층(세퍼레이터)을 접착하여 구성되어 있다.

최근, 리소그래피의 해상도는 차츰 높아지고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해 서서히 파장이 짧은 광이 광원으로서 이용되게 되었다. 구체적으로는, 자외광(g선(436㎚), I선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚))으로 이행되고 있고, 최근에는 ArF 엑시머 레이저(193㎚)가 사용되기 시작했다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 소58-219023호 공보

특허문헌 2 : 미국 특허 제 4861402호 명세서

특허문헌 3 : 일본 특허 공고 소63-27707호 공보

특허문헌 4 : 일본 특허 공개 평7-168345호 공보

반도체용 노광 장치에서는 마스크에 그려진 패턴을 단파장인 광에 의해 실리콘 웨이퍼에 인화해야 하지만, 마스크 및 실리콘 웨이퍼에 요철이 있으면 노광시에 초점 어긋남이 발생하고 웨이퍼에 인화되는 패턴에 문제가 발생한다. 미세화가 진행되자 마스크 및 실리콘 웨이퍼에 요구되는 평탄성은 점점 엄격해지고 있다. 예를 들면, 마스크에 요구되는 평탄성도 패턴면에서 평탄도 2㎛의 요구로부터 서서히 엄격해지고 있고, 65㎚ 노드 이후에서는 0.5㎛, 0.25㎛라는 요구가 나오고 있다.

페리클은 마스크가 완성된 후에 패턴의 방진을 위해 마스크에 부착되지만, 페리클을 마스크에 부착시키면 마스크의 평탄도가 변화되는 경우가 있다. 마스크의 평탄도가 나빠지면, 상기에서 서술한 바와 같이, 초점 어긋남 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한, 평탄도가 변화되면 마스크 상에 그려진 패턴의 형상이 변화되고, 마스크의 중첩 정밀도에 문제가 생긴다는 결함도 있다.

반대로, 페리클을 부착시킴으로써 마스크의 평탄성이 좋아지는 경우도 있다. 이 경우는, 초점 어긋남의 문제는 발생하지 않지만 패턴 형상은 변화되므로 마스크의 중첩 정밀도에 문제가 생긴다는 결함은 여전히 발생한다.

이와 같이, 최선단의 마스크에서는 페리클을 부착시켜도 마스크 평탄도가 변화되지 않는 것이 요구된다. 그러나, 일반적으로는 페리클을 부착시키면 마스크 평탄도가 변화되는 경우가 많다. 페리클 부착에 의한 마스크 평탄도의 변화 요인은 몇개 있지만, 가장 큰 요인은 페리클 프레임의 평탄도인 것을 알았다.

페리클 프레임은 일반적으로 알루미늄 합금으로 되어 있다. 페리클 사이즈는 일반적으로 노광 장치의 사양으로 결정되어 있고, 폭이 150㎜ 정도, 길이가 110~130㎜ 정도이며, 두께가 2㎜, 높이가 3.5~6㎜ 정도의 중앙부가 빠진 형상으로 되어 있다. 일반적으로는 알루미늄 합금인 판으로부터 페리클 프레임 형상으로 잘라내거나, 프레임 형상으로 압출 성형함으로써 프레임을 제작하고 있다.

일반적으로 페리클 프레임의 평탄도는 20~80㎛ 정도이지만, 이와 같이 평탄도가 큰 프레임을 이용한 페리클을 마스크에 부착시키면 프레임의 형상이 마스크에 전사되어 마스크가 변형된다. 페리클은 부착시 약 196.1~392.2N(20~40kgf)의 큰 힘으로 마스크에 밀착되지만, 마스크 표면의 평탄도는 수㎛ 이하로 프레임에 비해 평평하여 밀착시에 프레임의 변형이 평탄하게 변형된다고 생각된다. 그러나, 밀착이 끝나면 프레임은 원래 형상으로 돌아가려고 하지만 프레임은 마스크 표면에 접착되어 있으므로 그 때 마스크도 변형시켜 버린다.

그래서, 페리클 프레임의 평탄도를 향상시킴으로써 프레임의 변형을 적게 하고, 따라서 페리클 부착시의 마스크의 변형을 줄이는 것이 검토되고 있지만, 알루미늄 합금제 페리클 프레임의 경우 평탄도가 높은 프레임을 제작하는 것이 어렵다.

본 발명은 상술한 바와 같은 사정을 감안하여, 마스크에 페리클을 부착시켜도 마스크에 변형이 발생하지 않도록 하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는 페리클 프레임의 단면적을 6㎟ 이하로 하는 것, 또는 알루미늄 페리클 프레임을 영률이 50㎬ 이하의 재료로 제작함으로써 상기의 과제를 해소할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은 반도체 리소그래피에 사용되는 페리클에 있어서, 페리클 프레 임의 단면적을 6㎟ 이하로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 반도체 리소그래피에 사용되는 페리클에 있어서, 페리클 프레임의 영률이 50㎬ 이하인 재료를 이용하는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

페리클 프레임의 평탄도를 향상시킴으로써 프레임의 변형을 적게 하고, 페리클 부착시의 마스크의 변형을 줄일 수 있는 뛰어난 페리클 프레임을 제공할 수 있다.

위에서도 서술한 바와 같이, 페리클 부착에 의한 마스크의 변형은 페리클 부착시에 발생하는 페리클 프레임의 변형이 원인 중 하나라고 생각된다. 부착시에 프레임이 변형되고, 그것이 원래대로 돌아가려는 변형 응력이 마스크를 변형시키고 있다. 이 변형 응력은 프레임의 단면적 및 구성하는 재료의 영률, 그리고 변형량에 의존한다. 따라서, 같은 변형량이어도 프레임의 단면적이 작을수록 또는 재료의 영률이 작을수록 변형 응력은 작아지고, 그 결과 마스크의 변형도 작아진다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 페리클 프레임은 폭이 2㎜ 정도이고, 높이가 4~6.3㎜, 점착제의 높이를 제외하면 페리클 프레임의 높이는 3.5~5.8㎜로 되어 있다. 그때의 단면적은 7㎟~11.6㎟ 정도이다. 여기에서, 페리클 프레임의 단면적을 6㎟ 이하로 작게 함으로써 변형 응력을 작게 하는 것이 가능해진다. 이 경우, 페리클 프레임의 폭이 2㎜인 채이면 높이는 3㎜ 이하가 된다. 또한, 페리클의 높이를 6㎜로 한 경우에는 폭을 1㎜로 하면 된다.

또한, 페리클 프레임은 일반적으로 알루미늄 합금제이고 영률이 70㎬ 정도이지만, 보다 영률이 작은 재료, 구체적으로는 50㎬ 이하의 재료를 이용하면 마찬가지로 변형 응력을 작게 할 수 있다. 영률이 50㎬ 이하인 재료로서는 마그네슘 합금 44㎬, 아크릴수지 3㎬, 폴리카보네이트수지 2.5㎬ 등을 들 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(실시예1)

사이톱 CTX-S[아사히 가라스(주)제 상품명]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후, 실온에서 30분간 건조 후, 또한 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

알루미늄 합금제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×3㎜, 폭이 2㎜(단면적 6㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 알루미늄 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후, 다시 페리클이 부착된 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.55㎛ 가 되어 평탄도는 0.15㎛ 변화되었지만, 비교예에 비해 낮은 값으로 억제할 수 있었다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크에 페리클을 부착시킴으로써 마스크에 매크로적인 요철(예를 들면, 네 귀퉁이가 볼록하고 중앙이 오목)이 육안의 범위에서 보이는 경우가 있지만, 이와 같은 면에서도 본 발명에 의해 마스크의 형상에 개선 효과가 얻어지는 것을 알았다.

(실시예2)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후, 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

알루미늄 합금제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×2.5㎜, 폭이 1.6㎜(단면적 4㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 알루미늄 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후, 다시 페리클이 부착된 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.5㎛가 되어 평탄도는 0.1㎛ 변화되었지만, 비교예에 비해 매우 낮은 값으로 억제할 수 있었다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크의 형상에도 육안의 범위에서 큰 변화는 없었다.

(실시예3)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후, 실온에서 30분간 건조 후, 또한 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

마그네슘 합금제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×5.8㎜, 폭이 2㎜(단면적 11.6㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 마그네슘 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후, 다시 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.48㎛가 되어 평탄도는 0.08㎛ 변화되었지만, 작은 값으로 억제할 수 있었다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크의 형상에도 육안의 범위에서 큰 변화는 없었다.

(실시예4)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

마그네슘 합금제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×2.5㎜, 폭이 2㎜(단면적 5㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 마그네슘 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후, 다시 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.44㎛가 되어 평탄도는 0.04㎛ 변화되었지만, 매우 작은 값으로 억제할 수 있었다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크의 형상에도 육안의 범위에서 큰 변화는 없었다.

(실시예5)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이 퍼 상에 펼쳤다. 그 후, 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

폴리카보네이트제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×5.8㎜, 폭이 2㎜(단면적 11.6㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 폴리카보네이트 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후 다시 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.42㎛가 되어 평탄도는 0.02㎛ 변화되었지만, 매우 작은 값으로 억제할 수 있었다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크의 형상에도 육안의 범위에서 큰 변화는 없었다.

(실시예6)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

폴리카보네이트제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×2.5㎜, 폭이 2㎜(단면적 5㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 폴리카보네이트 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후, 다시 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.41㎛가 되어 마스크는 거의 변화되지 않았다. 또한, 평탄도의 측정 결과를 표1로 정리했다.

또한, 마스크의 형상에도 육안의 범위에서 거의 변화가 없었다.

(비교예)

사이톱 CTX-S[기술함]를 퍼플루오로트리부틸아민에 용해시킨 5% 용액을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 스핀 코트법에 의해 830rpm으로 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼 상에 펼쳤다. 그 후 실온에서 30분간 건조 후, 180℃에서 건조하여 균일한 막으로 했다. 이것에 접착제를 도포한 알루미늄 프레임을 부착하고, 막 만을 박리하여 페리클막으로 했다.

알루미늄 합금제로 바깥 치수가 149㎜×122㎜×5.8㎜, 폭이 2㎜(단면적 11.6㎟)인 페리클 프레임을 제작했다. 이 프레임의 평탄도를 마스크 점착제를 도포하는 측에서 측정한 결과 50㎛였다. 이 프레임의 일단면에 마스크 점착제를 도포하고 다른 쪽 일단면에 막 접착제를 도포했다. 그 후, 먼저 박리한 페리클막을 알루미늄 프레임의 막 접착제측에 부착시키고, 프레임의 외주의 막을 절단하여 페리클을 완성시켰다.

완성된 페리클을 142평방㎜이고 평탄도가 0.4㎛인 마스크에 하중 20㎏으로 부착시켰다. 그 후 다시 마스크의 평탄도를 측정한 결과 0.7㎛가 되어 평탄도는 0.3㎛나 변화되어 버렸다.

또한, 마스크의 형상에 육안의 범위에서 상당한 변화가 보였다.

페리클 프레임의 평탄도를 향상시킴으로써 프레임의 변형을 적게 하고, 따라서 페리클 부착시의 마스크의 변형을 줄일 수 있는 뛰어난 페리클 프레임을 제공할 수 있으므로, 반도체 리소그래피를 이용하는 분야에 있어서 그 산업상 이용 가치는 매우 높다.

Claims (2)

1. 반도체 리소그래피에 사용되는 페리클에 있어서: 페리클 프레임의 단면적을 6㎟ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 페리클 프레임.
2. 반도체 리소그래피에 사용되는 페리클에 있어서: 페리클 프레임의 재료로서 영률이 50㎬ 이하인 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는 페리클 프레임.