KR20100116105A - 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠리클 막의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기판 위에 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하여 펠리클 막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 기판 위에 이형 막을 형성하는 단계; 상기 이형 막의 위에 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하는 단계;를 포함하며, 상기 이형 막은 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액과 화학적 반응을 하지 않으며, 상기 기판과의 접착력이 상기 펠리클 막과의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 본 발명은 펠리클 막이 용이하게 이탈될 수 있는 이형성을 가지며, 펠리클 막을 형성하기 위한 용액과 반응하지 않는 이형 막을 사용하므로 석영 유리와 같은 고가의 기판을 사용하지 않고 박막을 제조할 수 있다. 둘째, 이형 막이 오염되면 오염된 이형 막을 제거하고, 다시 이형 막을 형성하여 사용할 수 있다. 따라서 기판의 표면 오염에 따른 표면처리가 필요 없기 때문에 이에 따른 비용이 소요되지 않는다.

펠리클, 이형 막, 불소, 셀룰로오스

Description

이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법{METHOD OF FORMING PELICLE MEMBRANE USING SUBSTRATE HAVING REALISING LAYER}

본 발명은 펠리클 막의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이형 막을 구비한 유리 기판을 이용하여 펠리클 막을 제조하는 방법에 관한 것이다.

반도체 장치 또는 액정 표시판 등의 제조에서는 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여, 패턴이라고 불리는 배선을 형성하는 패터닝이 행하여진다. 이 패터닝에 사용하는 마스크에 조금이라도 먼지가 있으면, 이 먼지에 의해 패턴에 결함이 발생하여 반도체 장치나 액정 표시판은 사용할 수 없게 된다.

이 때문에, 패터닝은 주지된 바와 같이 클린룸으로 불리는 특별히 먼지가 없는 방에서 행하여진다. 그러나 이러한 방법으로도 미세한 먼지의 제거는 어렵다. 따라서 먼지를 확실히 제거하기 위하여, 마스크의 표면에 펠리클로 불리는 방진용 커버를 점착한다. 펠리클은 특정의 프레임에 유기질의 투명한 박막을 점착하여 구성한 것이고, 이 점착된 막을 통상 펠리클 막이라고 한다.

펠리클 막을 제조하는 종래의 방법은 다음과 같다. 우선, 펠리클 막을 형성하기 위한 용액을 준비한다. 펠리클 막을 형성하기 위한 용액이 정해지면 이에 적 합한 특성을 갖는 기판을 준비한다. 적합한 특성을 가진 기판은 펠리클 막을 형성하기 위한 용액과 서로 반응하지 않으며, 건조 후 박리시 펠리클 막이 손상되지 않고 용이하게 이탈될 수 있는 기판을 의미한다. 다음으로, 펠리클 막을 제조하기 위한 용액을 정해진 기판에 도포한 후 이를 건조한다. 마지막으로 펠리클 막을 기판으로부터 분리한다.

상술한 종래의 펠리클 막의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 펠리클 막이 불소 수지를 주성분으로 하는 경우에 원판으로 석영 유리 기판을 사용하여야 한다. 기포 등의 표면 결함이 없고, 용액을 도포 및 박리 시 작업이 원활하기 때문이다. 그러나 석영 유리 기판은 매우 고가이며, 석영 유리를 사용하더라도 높은 반응성을 가진 불소 수지용액에 의한 표면 오염을 막을 수 없다. 따라서 일정시간 사용하면 표면층을 물리적인 방법으로 제거하는 폴리싱을 거쳐야 재사용이 가능하다. 그러나 이러한 폴리싱에 소요되는 비용 역시 매우 높다. 또한, 사용시간이 증가하면, 펠리클 막의 품질이 떨어질 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 기판의 표면에 펠리클 막이 용이하게 이탈될 수 있는 이형성을 가지며, 펠리클 막을 형성하기 위한 용액과 반응하지 않는 이형 막을 형성하여 기판의 손상 없이 펠리클 막을 형성할 수 있는 펠리클 막 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 기판 위에 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하여 펠리클 막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 기판 위에 이형 막을 형성하는 단계; 상기 이형 막의 위에 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하는 단계;를 포함하며, 상기 이형 막은 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액과 화학적 반응을 하지 않으며, 상기 기판과의 접착력이 상기 펠 리클 막과의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법이 제공된다. 이형 막의 두께는 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하며, 상기 이형 막을 형성하는 단계는 이형 막을 형성하기 위한 용액을 도포하고 건조하는 단계를 포함하며, 이형 막을 건조하는 단계는, 80 내지 180℃의 건조 온도로 10분 내지 2시간 건조하는 단계인 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법이 제공된다.

또한, 불소계 수지 펠리클 막을 형성하는 경우에는, 이형 막은 셀룰로오스계 수지인 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법이 제공되며, 또한, 상기 펠리클 막을 형성하기 위한 유기물 용액은 불소계 수지를 할로겐 화합물류, 플루오로알킬화 알코올류, 플리루오로올레핀류 및 불화 고리상 에테르 화합물류로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매에 녹여서 만든 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법이 제공된다. 상기 용매는 셀룰로오스계 이형 막을 용해하거나 팽윤시키지 않는 용매이다.

본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 펠리클 막이 용이하게 이탈될 수 있는 이형성을 가지며, 펠리클 막을 형성하기 위한 용액과 반응하지 않는 이형 막을 사용하므로 석영 유리와 같은 고가의 기판을 사용하지 않고 박막을 제조할 수 있다.

둘째, 이형 막이 오염되면 오염된 이형 막을 제거하고, 다시 이형 막을 형성 하여 사용할 수 있다. 따라서 기판의 표면 오염에 따른 표면처리가 필요 없기 때문에 이에 따른 비용이 소요되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법은 기판에 이형 막을 형성하는 단계로 시작한다.

기판은 매끈한 표면을 가진 것으로서, 실리콘 웨이퍼, 석영 유리, 일반 유리 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법은 기판 위에 이형 막을 형성하기 때문에 종래의 방법에 비해서 기판 선택의 제한이 적다. 예를 들어, 불소 수지를 사용할 경우에도 반드시 고가의 석영 유리를 사용할 필요가 없다.

이형 막은 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액과 화학적 반응을 하지 않으며, 상기 기판과의 접착력이 상기 펠리클 막과의 접착력에 보다 큰 특성을 가진 막이면 어떠한 것이든 상관이 없다. 펠리클 막으로 가장 널리 사용되고 있는 불소 수지 막을 사용하는 경우에는 이형 막으로 셀룰로오스 막을 사용하는 것이 바람직하다. 이형 막을 사용함으로써, 펠리클 막의 제조과정에서 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이형 막이 손상된 경우에는 간단한 방법으로 이형 막을 제거하고, 다시 이형 막을 형성할 수 있다. 따라서 기판의 교체나 표면 처리 없이 우수한 품 질의 펠리클 막을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

셀룰로오스 막의 유도체로는 니트로셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 프로피온산 셀룰로오스 등이 있다. 막 강도의 면에서는 프로피온산 셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스가 바람직하다. 이 셀룰로오스 막의 유도체를 용매에 용해하고, 필요한 경우에는 여과등의 정제를 거쳐서 셀룰로오스 용액을 제조한다. 용매로서는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤 등의 케톤류, 초산부틸, 초산 이소부틸 등의 저급 지방산 에스테르류, 이소프로필 알코올 등의 알코올류가 사용된다.

다음, 준비된 이형 막 용액을 이용하여 기판 위에 이형 막을 형성한다. 막을 형성하는 방법으로는 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 롤 코팅, 캐스팅, 디프 코팅, 스핀 코팅, 물 캐스팅, 디프 코팅 또는 랑그무어 블로지트(Langmuir Blodgett)와 같은 코팅 방법에 의해 기판 위에 이형 막을 형성할 수 있다. 이형 막으로서 필요한 특성이 얻어진다면 그 밖의 방법을 채용해도 좋다.

이 막의 두께는 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 두께가 너무 얇으면, 이형 막을 교체하여야 하는 경우, 기판으로부터 분리가 어렵다. 두께가 너무 두꺼우면, 두께 편차가 발생할 수 있으며, 펠리클 막의 표면 상태가 나빠질 수 있다. 형성되는 막의 두께는, 용액 점도나 기판의 회전속도를 변화시킴으로써, 적절히 변화시킬 수 있다.

기판상에 형성된 이형 막은, 열풍이나 적외선 램프 조사(照射) 등의 수단에 의하여 건조시켜, 잔존하는 용매를 제거한다. 80 내지 180℃의 건조 온도로 10분 내지 2시간 건조하는 것이 바람직하다.

다음으로, 형성된 이형 막 위에 펠리클 막을 형성하는 단계를 설명한다.

펠리클 막은 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 수지 또는 불소 수지가 주로 사용된다. 최근에는 최근, 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 점차 높아져 오고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 서서히 파장이 짧은 빛이 광원으로서 사용하고 있다. 이렇게 단파장의 빛에서는 빛 에너지가 크기 때문에 종래의 셀룰로오스계의 막 재료로는 충분한 내광성을 확보하는 것은 곤란하다. 따라서 최근에는 주로 불소계 수지 용액을 이용하여 펠리클 막이 제조된다. 용매는 수지를 용해하는 한 특별히 제한되지 않으며, 중합도가 높은 가용성인 불소계 용매가 바람직하다. 이 용매는 이형 막을 용해하거나 팽윤시키지 않는 용매이어야 한다. 예를 들면, 이러한 용매로는 방향족 할로겐 화합물류, 플루오로알킬화 알코올류, 플리루오로올레핀류(예를 들면, 테트라플루오로에틸렌 소중합체, 헥사플루오로프로필렌 소중합체 등), 불화 고리상 에테르 화합물류 등이 있다. 용액의 농도는 0.1 내지 20 중량％, 바람직하게는 0.3 내지 10 중량％이다.

준비된 펠리클 막을 구성하는 수지를 용해한 용액을 건조된 이형 막 위에 코팅하고, 용매의 비점 부근의 온도에서 건조하여 펠리클 막을 형성한다. 코팅하는 방법은 이형 막의 코팅방법과 동일하다. 최근의 고NA 대응의 펠리클에서는 광범위한 광선 입사각에 대하여 높은 투과율을 얻기 위해 펠리클 막을 더욱 얇게 하는 것이 검토되고 있다. 이를 위해서는 기판에 도포하는 용액의 농도를 낮추거나 또는 스핀 코터(spin coater)의 회전수 높이는 등의 조건을 변경할 필요가 있다. 막의 두께는 통상적으로 0.01 내지 50 ㎛의 범위 내에서 선택된다.

다음, 건조된 펠리클 막을 이형 막으로부터 박리한다. 펠리클 막에 셀로판 테이프나 접착제를 도포한 틀 모양 치구(治具)를 대고 접착하여, 셀로판테이프나 틀모양 치구를 손이나 기계적 수단에 의해 한끝으로부터 들어올리는 방법으로 펠리클 막을 떼어낼 수가 있다. 이때, 이형 막과 기판의 접착력이 이형 막과 펠리클 막 사이의 접착력에 비해서 크므로, 이형 막은 분리되지 않는다.

분리된 펠리클 막을 접착제, 점착제 등을 도포한 알루미늄 프레임에 부착하고, 프레임 외측의 불필요한 막을 절단·제거함으로써 펠리클을 완성한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

<실시예 1>

니트로셀룰로오스를 메틸이소부틸케톤에 용해시켜 6 중량% 용액을 만들었다. 하였다. 이 용액을, 850㎜×1200㎜의 유리 기판 표면에, 스핀 코팅 방법을 이용하여 막 두께 4㎛의 투명한 이형 막을 형성하고 130℃로 30분간 건조하였다.

다음으로, 환상 퍼플루오로에테르기를 갖는 완전 불소화물 불소계 수지인 사이톱(아사히 글라스(주)제품, 상품명)을 불소계 용매 벤조트리플루오라이드에 용해하여 8 중량%용액을 만들었다. 이 불소 중합체 용액을 이형 막 위에 적하(滴下)하여 500RPM으로 60초간 회전시키고 실온에서 30분간 건조시켰다. 그 후 180℃에서 다시 건조하여 균일한 펠리클 막을 얻었다. 다음으로, 알루미늄 프레임에, 에폭시계 접착제 애랄다이트 라피드(Araldite rapid)(쇼와코우분시사 제품, 상품명)를 도포해서 이형 막위에 형성된 펠리클 막에 접착하고, 이형 막으로부터 펠리클 막을 박리했다. 펠리클 막을 이형 막으로부터 원활하게 박리할 수 있었으며, 이 과정에 서 이형 막은 기판으로부터 박리되지 않았다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 이형 막을 형성하였다. 다음으로, 불소계 수지인 사이톱 (아사히 글라스(주)제품, 상품명)을 메타크실렌 헥사플루오라이드에 용해하여 9중량％의 용액을 만들었다. 나머지는 실시예 1과 동일하다. 본 실시예 역시 펠리클 막을 이형 막으로부터 원활하게 박리할 수 있었으며, 이 과정에서 이형 막은 기판으로부터 박리되지 않았다.

<실시예 3>

프로피온산 셀룰로오스를 메틸이소부틸케톤에 용해시켜 6 중량% 용액을 만들고, 이를 이용하여 이형 막을 형성하였다는 점 이외에는 실시예 1과 동일하다. 본 실시예 역시 펠리클 막을 원활하게 박리할 수 있었으며, 이 과정에서 이형 막은 기판으로부터 박리되지 않았다.

<실시예 4>

프로피온산 셀룰로오스를 메틸이소부틸케톤에 용해시켜 6 중량% 용액을 만들고, 이를 이용하여 이형 막을 형성하였다는 점 이외에는 실시예 2와 동일하다. 본 실시예 역시 펠리클 막을 원할하게 박리할 수 있었으며, 이 과정에서 이형 막은 기판으로부터 박리되지 않았다.

<비교예 1>

니트로셀룰로오스를 메틸이소부틸케톤에 용해시켜 15중량% 용액을 만들었다. 하였다. 이 용액을, 850㎜×1200㎜의 유리 기판 표면에, 스핀 코팅 방법을 이용하 여 막 두께 25㎛의 투명한 이형 막을 형성하고 130℃로 2시간 건조하였다. 다음으로 실시예 1과 동일한 방법으로 펠리클 막을 형성하였다. 본 비교예의 경우 펠리클 막을 박리하는 과정에서 이형 막의 일부가 기판으로부터 박리되는 현상이 발생하였으며, 펠리클 막의 두께도 실시예 1에 비해서 불균일하였다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

도 1은 본 발명에 따른 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법을 설명하기 위한 공정도

Claims (6)

1. 기판 위에 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하여 펠리클 막을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 기판 위에 이형 막을 형성하는 단계;

   상기 이형 막의 위에 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액을 도포, 건조 및 박리하는 단계;를 포함하며,

   상기 이형 막은 상기 펠리클 막 형성을 위한 유기물 용액과 화학적 반응을 하지 않으며, 상기 기판과의 접착력이 상기 펠리클 막과의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이형 막을 형성하는 단계는,

   상기 이형 막을 형성하기 위한 용액을 상기 기판 위에 도포하여, 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 펠리클 막은 불소계 수지이며,

   상기 이형 막은 셀룰로오스계 수지인 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 펠리클 막을 형성하기 위한 유기물 용액은 불소계 수지를 할로겐 화합물류, 플루오로알킬화 알코올류, 플리루오로올레핀류 및 불화 고리상 에테르 화합물류로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매에 녹여서 만든 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 이형 막의 형성 두께는 1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.
6. 제2항에 있어서,

   상기 이형 막을 건조하는 단계는,

   80 내지 180℃의 건조 온도로 10분 내지 2시간 건조하는 단계인 것을 특징으로 하는 이형 막을 구비한 기판을 이용한 펠리클 막의 제조방법.

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