KR20110036661A

KR20110036661A - 펠리클

Info

Publication number: KR20110036661A
Application number: KR1020100043977A
Authority: KR
Inventors: 도루 시라사키; 준이치 츠카다
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-04-08
Also published as: EP2306241A2; TWI411874B; CN102033419A; TW201113633A; EP2306241A3; JP2011076042A; US20110081603A1

Abstract

과제
펠리클을 노광 원판에 첩부시켜도, 펠리클 프레임의 변형에서 기인하는 노광 원판의 변형을 최대한 저감시킬 수 있는 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것.
해결 수단
펠리클 프레임의 일단면에 펠리클막이 팽팽하게 설치되고, 타단면에 점착층이 형성되며, 상기 점착층이 겔 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클, 바람직하게는 상기 겔 조성물의 ASTM D-1403 에 의해 규정되는 침입도가 50 이상이다.

Description

펠리클{PELLICLE}

본 발명은 LSI, 초 LSI 등의 반도체 장치 또는 액정 표시판을 제조할 때의 리소그래피용 마스크의 먼지막이로서 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

LSI, 초 LSI 등의 반도체 제조 또는 액정 표시판 등의 제조에서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여 패턴을 제작하는데, 이 경우에 사용하는 노광 원판에 먼지가 부착되어 있으면, 이 먼지가 광을 흡수하거나 광을 굴절시키기 때문에, 전사된 패턴이 변형되거나 에지가 거칠어진 것이 되는 것 외에, 하지 (下地) 가 검게 오염되거나 하여 치수, 품질, 외관 등이 손상된다는 문제가 있었다. 또한, 본 발명에서 「노광 원판」이란, 리소그래피용 마스크 (간단히 「마스크」라고도 한다) 및 레티클의 총칭이다. 이하, 마스크를 예로 들어 설명한다.

이들 작업은 통상적으로 클린룸에서 행해지는데, 이 클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 청정하게 유지하기 어렵기 때문에, 노광 원판의 표면에 먼지를 막기 위한 노광용 광을 양호하게 통과시키는 펠리클을 첩부시키는 방법이 취해지고 있다.

펠리클의 기본적인 구성은, 펠리클 프레임 및 이것에 팽팽하게 설치 (張設) 한 펠리클막으로 이루어진다. 펠리클막은, 노광에 사용하는 광 (g 선, i 선, 248 ㎚, 193 ㎚ 등) 을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스, 불소계 폴리머 등으로 이루어진다. 펠리클 프레임의 상변부에 펠리클막의 양용매를 도포하고, 펠리클막을 풍건시켜 접착시키거나, 아크릴 수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제로 접착시킨다. 또한, 펠리클 프레임의 하변부에는 노광 원판을 장착시키기 위해, 폴리부텐 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층, 및 점착층의 보호를 목적으로 한 레티클 점착제 보호용 라이너를 형성한다.

펠리클은 노광 원판의 표면에 형성된 패턴 영역을 둘러싸도록 설치된다. 펠리클은 노광 원판 상에 먼지가 부착되는 것을 방지하기 위해 형성되는 것이기 때문에, 이 패턴 영역과 펠리클 외부는 펠리클 외부의 진애가 패턴면에 부착되지 않도록 격리되어 있다.

최근 LSI 의 디자인 룰은 서브쿼터 미크론으로 미세화가 진행되고 있고, 그에 따라 노광 광원의 단파장화가 진행되고 있는, 즉, 지금까지 주류였던 수은 램프에 의한 g 선 (436 ㎚), i 선 (365 ㎚) 에서 KrF 엑시머 레이저 (248 ㎚), ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚) 등으로 이행되고 있다. 미세화가 진행되면, 마스크 및 실리콘 웨이퍼에 요구되는 평탄성도 점점더 엄격해지고 있다.

펠리클은 마스크가 완성된 후에 패턴의 먼지를 막기 위해 마스크에 첩부된다. 펠리클을 마스크에 첩부시키면, 마스크의 평탄도가 변화되는 경우가 있다. 마스크의 평탄도가 나빠지면, 상기에서 서술한 바와 같이 초점 어긋남 등의 문제가 발생될 가능성이 있다. 또, 평탄도가 변화되면, 마스크 상에 묘사된 패턴의 형상이 변화되어, 마스크의 중첩 정밀도에 문제가 나타난다고 하는 지장도 초래한다.

펠리클 첩부에 의한 마스크 평탄도의 변화 요인은 몇 가지 있지만, 가장 큰 요인은 펠리클 프레임의 평탄도라는 것을 알게 되었다.

펠리클은, 펠리클 프레임의 편측에 있는 마스크 점착제를 통하여 마스크에 첩부되는데, 펠리클을 마스크에 첩부시키는 경우에는, 통상적으로 펠리클을 20 ∼ 30 ㎏ 정도의 힘으로 마스크에 압착시킨다. 일반적으로 마스크의 평탄성은 TIR 값으로 수 ㎛ 이하, 최첨단 마스크에서는 1 ㎛ 이하이지만, 펠리클 프레임의 평탄성은, 일반적으로 수 10 ㎛ 정도로 마스크의 평탄성과 비교하여 크다. 이 때문에, 펠리클이 마스크에 첩부되면, 프레임의 요철 때문에 마스크의 평탄도가 변화되는 경우가 있다. 여기에서 펠리클 프레임의 평탄도를 마스크의 평탄도와 동등하게 높게 하면, 마스크의 평탄성 변화를 감소시킬 수 있게 되는 것으로 생각된다.

펠리클 프레임은, 일반적으로 알루미늄 합금으로 되어 있다. 반도체 리소그래피용 펠리클 프레임에서는, 폭이 150 ㎜ 정도, 길이가 110 ∼ 130 ㎜ 정도이고, 일반적으로 단면 (斷面) 이 직사각형 형상을 갖는 펠리클 프레임 바에 의해 구성되어 있다. 일반적으로는 알루미늄 합금판으로부터 펠리클 프레임 형상으로 잘라내거나, 프레임 형상으로 알루미늄재를 압출 성형함으로써 프레임을 제작하는데, 폭이 2 ㎜ 정도로 가늘기 때문에 변형되기 쉬워 평탄한 프레임을 만드는 것이 용이하지는 않다. 이 때문에 펠리클 프레임에서 마스크와 동등한 평탄도를 달성하는 것은 매우 곤란하다.

이 펠리클 프레임의 변형에서 기인하는 마스크의 변형을 방지하기 위해, 특허문헌 1 은, 펠리클을 마스크에 첩부시키기 위한 마스크 점착제의 두께가 0.4 ㎜ 이상인 펠리클, 그리고 마스크 점착제의 23 ℃ 에 있어서의 탄성률이 0.5 ㎫ 이하인 펠리클을 개시하고 있다.

일본 공개특허공보 2008-65258호

최근, 마스크에 요구되는 평탄성도, 패턴면에서 평탄도 2 ㎛ 의 요구에서 서서히 엄격해지고 있으며, 65 ㎚ 노드 이후에서는 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.25 ㎛ 라고 하는 요구가 나오고 있다.

일반적으로, 펠리클 프레임의 평탄도는 20 ∼ 80 ㎛ 정도이지만, 마스크와 비교하여 평탄도가 떨어지는 펠리클 프레임을 사용한 펠리클을 마스크에 첩부시키면, 프레임의 형상이 마스크에 전사되어 마스크를 변형시킨다. 펠리클은, 첩부시에 약 200 ∼ 400 N (20 ∼ 40 ㎏중) 의 큰 힘으로 마스크에 가압된다. 마스크 표면의 평탄도는, 펠리클 프레임에 비하여 평탄이 양호하기 때문에, 펠리클의 마스크로의 가압이 종료되면, 펠리클 프레임은 원래 형상으로 되돌아오려고 하기 때문에, 펠리클 프레임이 마스크를 변형시킨다.

마스크가 변형된 경우, 마스크의 평탄도가 나빠지는 경우가 있고, 이 경우, 노광 장치 내에서 디포커스의 문제가 발생된다. 한편, 마스크가 변형되어 평탄도가 양호해지는 경우도 있지만, 이 경우에도 마스크 표면에 형성된 패턴이 변형되고, 그 결과 노광했을 때에 웨이퍼에 전사된 패턴 이미지가 변형된다는 문제가 발생된다. 이 패턴의 변형은 마스크의 평탄도가 나빠지는 경우에도 발생되기 때문에, 결국 펠리클을 첩부시킴으로써 마스크가 변형되는 경우에는, 반드시 패턴 이미지가 변형된다는 문제가 발생된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 펠리클을 노광 원판에 첩부시켜도, 펠리클 프레임의 변형에서 기인하는 노광 원판의 변형을 최대한 저감시킬 수 있는 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 과제는, 이하의 수단 (1) 에 의해 해결되었다. 바람직한 실시형태 (2) ∼ (6) 과 함께 열기 (列記) 한다.

(1) 펠리클 프레임의 일단면에 펠리클막이 팽팽하게 설치되고, 타단면에 점착층이 형성되며, 상기 점착층이 겔 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클,

(2) 상기 겔 조성물의 ASTM D-1403 에 의해 규정되는 침입도 (針入度) 가 50 이상인, (1) 에 기재된 리소그래피용 펠리클,

(3) 상기 점착층의 두께가 0.3 ㎜ 이상인, (1) 또는 (2) 에 기재된 리소그래피용 펠리클,

(4) 상기 겔 조성물이 실리콘 폴리머 겔 또는 우레탄 폴리머 겔인, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 리소그래피용 펠리클,

(5) 상기 겔 조성물이 실리콘 폴리머 겔인, (4) 에 기재된 리소그래피용 펠리클,

(6) 상기 겔 조성물이, 2 액 혼합형의 실리콘 폴리머 겔 또는 우레탄 폴리머 겔인, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 리소그래피용 펠리클.

본 발명에 의하면, 펠리클 점착층으로서, 유연한 겔 조성물로 이루어지는 것을 사용함으로써, 펠리클을 마스크 등에 첩부시킨 경우의 마스크 등의 변형을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 펠리클 프레임의 변형에서 기인하는 노광 원판의 변형을 최대한 저감시킬 수 있다. 이로써, 마스크 상에 묘사된 패턴을 보다 충실히 재현시킬 수 있어, 마스크의 중첩 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 사용하는 리소그래피용 펠리클의 기본적인 구성을 나타내는 개념도이다.

본 발명에 사용하는 펠리클의 기본적인 구성을 먼저 도 1 을 참조하면서 설명한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 펠리클 (10) 은, 펠리클 프레임 (3) 의 상단면에 펠리클막 첩부용 접착층 (2) 을 통하여 펠리클막 (1) 을 팽팽하게 설치한 것으로서, 이 경우, 펠리클 (10) 을 노광 원판 (마스크 기판 또는 레티클) (5) 에 점착시키기 위한 겔 조성물로 이루어지는 점착층 (4) 이 펠리클 프레임 (3) 의 하단면에 형성되고, 점착층 (4) 의 하단면에 라이너 (도시 생략) 를 박리할 수 있게 첩착 (貼着) 시켜 이루어지는 것이다. 또, 펠리클 프레임 (3) 에 기압 조정용 구멍 (통기구) (6) 이 설치되어 있고, 추가로 파티클을 제거할 목적에서 제진용 필터 (7) 가 형성되어 있어도 된다.

이들 펠리클 구성 부재의 크기는 통상의 펠리클, 예를 들어 반도체 리소그래피용 펠리클, 대형 액정 표시판 제조 리소그래피 공정용 펠리클 등과 동일하고, 또 그 재질도 공지된 재질을 사용할 수 있다.

펠리클막의 종류에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 종래 엑시머 레이저용으로 사용되고 있는 비정질 불소 폴리머 등이 사용된다. 비정질 불소 폴리머의 예로는, 사이톱 (아사히 가라스 (주) 제조 상품명), 테플론 (등록 상표) AF (듀폰사 제조 상품명) 등을 들 수 있다. 이들 폴리머는, 그 펠리클막 제작시에 필요에 따라 용매에 용해시켜 사용해도 되고, 예를 들어 불소계 용매 등으로 적절히 용해시킬 수 있다.

펠리클 프레임의 모재에 관해서는, 종래에 사용된 알루미늄 합금재, 바람직하게는 JIS A7075, JIS A6061, JIS A5052 재 등이 사용되는데, 알루미늄 합금재를 사용하는 경우에는, 펠리클 프레임으로서의 강도가 확보되는 한 특별히 제한은 없다. 펠리클 프레임 표면은, 폴리머 피막을 형성하기 전에 샌드 블라스트나 화학 연마에 의해 조화 (粗化) 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이 프레임 표면의 조화 방법은, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다. 알루미늄 합금재에 대하여 스테인리스, 카보런덤, 유리 비드 등에 의해 표면을 블라스트 처리하고, 추가로 NaOH 등에 의해 화학 연마를 실시하여 표면을 조화시키는 방법이 바람직하다.

점착층 (4) 을 구성하는 겔 조성물로는, 부가 중합이나 축합 중합에 의한 각종 합성 고분자의 겔 조성물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 실리콘 폴리머 겔이나 우레탄 폴리머 겔을 바람직하게 사용할 수 있다. 점착층 (4) 은, 주제 (主劑) 와 가교제의 혼합에 의해 경화되는 2 액 혼합형의 실리콘 폴리머 겔이나 우레탄 폴리머 겔을 펠리클 프레임 (3) 의 단면에 도포하여 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 또, 펠리클 프레임 (3) 의 단면의 폭에 맞춰서 절단한 실리콘 겔 시트를 펠리클 프레임 (3) 의 단에 첩착시킴으로써 점착층 (4) 을 형성할 수도 있다.

본 발명의 리소그래피용 펠리클은, 노광 원판과의 점착층 (본 발명에서 간단히 「점착층」이라고도 한다) 이 겔 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 점착층은, ASTM D-1403 에 의해 규정되는 1/4 콘에 의한 침입도가 50 이상인 것이 바람직하고, 50 ∼ 100 인 것이 보다 바람직하다. 점착층의 침입도를 50 ∼ 100 의 범위 내로 설정함으로써, 점착층의 형태를 유지하면서 점착층이 펠리클 프레임의 변형을 충분히 흡수할 수 있다. 이로써, 펠리클 프레임의 변형에서 기인하는 노광 원판의 변형을 충분히 저감시킬 수 있다.

상기 점착층의 두께는 0.3 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 0.8 ㎜ 인 것이 보다 바람직하며, 0.3 ∼ 0.5 ㎜ 인 것이 특히 바람직하다. 점착층의 두께를 상기 범위 내로 설정함으로써, 평탄성이 나쁜 펠리클을 첩부시켜도, 노광 원판의 양호한 평탄성을 열화시키는 것을 방지할 수 있다.

실시예

이하에 실시예에 의해 구체적으로 본 발명을 예시하여 설명한다. 또한, 실시예 및 비교예에 있어서의 「마스크」는, 「노광 원판」의 예로서 기재한 것으로서, 레티클에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

(실시예 1)

알루미늄 합금제 펠리클 프레임 (외형 사이즈 149 ㎜ × 113 ㎜ × 4.5 ㎜, 두께 2 ㎜ 이고, 점착층측의 평탄성이 30 ㎛) 을 순수로 세정 후, 그 단면에 신에츠 화학 공업 (주) 제조의 실리콘 폴리머 겔 (상품명：KE-1051J) 을 도포하여 경화시킴으로써 점착층을 형성하였다. 구체적으로는, KE-1051J 의 액상의 A 액과 액상의 B 액을 배합 비율 1：1 로 혼합하여 시린지에 넣고, 디스펜서를 사용하여 도포하고, 그 후에 경화 시간 10 분간, 경화 온도 150 ℃ 에서 경화시켰다. 경화 후의 KE-1051J 는, ASTM D-1403 에 의해 규정되는 1/4 콘에 의한 침입도가 65 였다. 또, 경화 후의 KE-1051J 의 두께는 0.3 ㎜ 였다.

이어서, 펠리클 프레임의 점착면과는 반대면에 아사히 가라스 (주) 제조의 사이톱 접착제 (상품명：CTX-A) 를 도포하였다. 그 후, 130 ℃ 에서 펠리클 프레임을 가열하여 접착제를 경화시켰다.

그 후, 상기 펠리클 프레임보다 큰 알루미늄 프레임에 취한 펠리클막에 상기 펠리클 프레임의 접착제측을 첩부시키고, 펠리클 프레임보다 외측 부분을 제거하여 펠리클 1 을 완성시켰다.

이 펠리클 1 을 평탄성이 0.20 ㎛ 인 마스크에 첩부시킨 결과, 마스크의 평탄성이 0.23 ㎛ 로 변화되었다. 펠리클 첩부 후의 마스크의 평탄성의 변화량은 0.03 ㎛ 로 작아, 결과가 양호했다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타냈다.

(실시예 2)

실시예 1 에서 사용한 실리콘 폴리머 겔을 변경하여, 신에츠 화학 공업 (주) 제조의 실리콘 폴리머 겔 (상품명：X-32-1268) 을 사용한 것 이외의 점에 대해서는, 실시예 1 과 동일하게 하여 펠리클 2 를 완성시켰다.

또한, X-32-1268 의 액상의 A 액과 액상의 B 액의 배합 비율은 1：1 로 하고, 경화 조건은 경화 시간 10 분간, 경화 온도 150 ℃ 로 하였다. 경화 후의 X-32-1268 은, ASTM D-1403 에 의해 규정되는 1/4 콘에 의한 침입도가 95 였다. 또, 경화 후의 X-32-1268 의 두께는 0.3 ㎜ 였다.

이 펠리클 2 를 평탄성이 0.20 ㎛ 인 마스크에 첩부시킨 결과, 마스크의 평탄성이 0.20 ㎛ 인 채로 변화되지 않아, 결과가 매우 양호했다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타냈다.

(실시예 3)

실시예 1, 2 와는 달리, 실리콘 폴리머 겔 대신에 DIC (주) 제조의 우레탄 폴리머 겔 (상품명：판덱스 GCA-11/GCB-41) 을 사용하였다. 이것 이외의 점에 대해서는, 실시예 1, 2 과 동일하게 하여 펠리클 3 을 완성시켰다.

또한, 판덱스 GCA-11/GCB-41 의 배합 비율은 100：12.5 로 하고, 경화 조건은 경화 시간 30 분간, 경화 온도 100 ℃ 로 하였다. 경화 후의 판덱스 GCA-11/GCB-41 은, ASTM D-1403 에 의해 규정되는 1/4 콘에 의한 침입도가 55 였다. 또, 경화 후의 판덱스 GCA-11/GCB-41 의 두께는 0.5 ㎜ 였다.

이 펠리클 3 을 평탄성이 0.20 ㎛ 인 마스크에 첩부시킨 결과, 마스크의 평탄성이 0.22 ㎛ 로 변화되었다. 펠리클 첩부 후의 마스크의 평탄성의 변화량은 0.02 ㎛ 로 작아, 결과가 양호했다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타냈다.

(비교예)

실시예 1 의 조건을 변경하여, 경화 후의 KE-1051J 에 대하여, ASTM D-1403 에 의해 규정되는 1/4 콘에 의한 침입도를 45 가 되도록 하였다. 또, 경화 후의 KE-1051J 의 두께는 0.3 ㎜ 였다. 이들 이외의 점에 대해서는, 실시예 1 과 동일하게 하여 펠리클 4 를 완성시켰다.

이 펠리클 4 를 평탄성이 0.20 ㎛ 인 마스크에 첩부시킨 결과, 마스크의 평탄성이 0.30 ㎛ 로 변화되었다. 펠리클 첩부 후의 마스크의 평탄성의 변화량은 0.10 ㎛ 가 되었다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타냈다.

실시예	침입도	두께 (㎜)	마스크 평탄도 (㎛)
실시예	침입도	두께 (㎜)	전	후	변화
1	65	0.3	0.20	0.23	0.03
2	95	0.3	0.20	0.20	0.00
3	55	0.5	0.20	0.22	0.02
비교	45	0.3	0.20	0.30	0.10

1 ：펠리클막
2 ：접착층
3 ：펠리클 프레임
4 ：점착층
5 ：노광 원판
6 ：기압 조정용 구멍 (통기구)
7 ：제진용 필터
10：펠리클

Claims

펠리클 프레임의 일단면에 펠리클막이 팽팽하게 설치 (張設) 되고, 타단면에 점착층이 형성되며, 상기 점착층이 겔 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
제 1 항에 있어서,
상기 겔 조성물의 ASTM D-1403 에 의해 규정되는 침입도 (針入度) 가 50 이상인, 리소그래피용 펠리클.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 점착층의 두께가 0.3 ㎜ 이상인, 리소그래피용 펠리클.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 겔 조성물이 실리콘 폴리머 겔 또는 우레탄 폴리머 겔인, 리소그래피용 펠리클.
제 4 항에 있어서,
상기 겔 조성물이 실리콘 폴리머 겔인, 리소그래피용 펠리클.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 겔 조성물이, 2 액 혼합형의 실리콘 폴리머 겔 또는 우레탄 폴리머 겔인, 리소그래피용 펠리클.