KR20110047951A - 펠리클 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 공정이 간편하고, 제조에 필요한 에너지를 저감할 수 있으며, 또한 점착층에 발포가 없기 때문에 수율이 양호한 펠리클을 제공한다.
포토마스크용 점착층을 형성할 때에, 점착제로서 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제를 사용한다.

Description

펠리클 및 그 제조 방법{PELLICLE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 반도체 디바이스, 프린트 기판, 액정 디스플레이 등을 제조할 때의 먼지 막이로서 사용되는 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
LSI, 초 LSI 등의 반도체 제조 또는 액정 디스플레이 등의 제조에서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여 패턴을 제작하는데, 이때에 이용하는 포토마스크 또는 레티클(이하, 간단히 포토마스크라고 기술함)에 먼지가 부착되어 있으면, 엣지가 매끄럽지 못하게 되고, 또한 하지(下地)가 검게 더러워지는 등, 치수, 품질, 외관 등이 손상된다는 문제가 있었다.
이 때문에, 이들 작업은 통상 클린룸에서 행해지고 있으나, 그래도 포토마스크를 항상 청정하게 유지하는 것은 어렵다. 그래서, 포토마스크 표면에 먼지 막이로서 펠리클을 접착한 후에 노광을 행하고 있다. 이 경우, 이물질은 포토마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 위에 부착되기 때문에, 리소그래피 시에 초점을 포토마스크의 패턴 위에 맞춰 두면, 펠리클 위의 이물질은 전사에 무관하게 된다.
일반적으로, 펠리클은, 광을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스 또는 불소 수지 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막을 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임의 상단면에 펠리클막의 양용매(良溶媒)를 도포한 후, 풍건(風乾)하여 접착하거나(특허 문헌 1 참조), 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 접착제로 접착한다(특허 문헌 2, 3 참조). 또한, 펠리클 프레임의 하단에는 포토마스크에 접착하기 위한 폴리부텐 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층이 형성되지만, 그 점착층을 점착제의 관점에서 기재한 선행 기술 문헌은 발견할 수 없었다. 점착층의 표면에는, 통상 점착층의 보호를 목적으로 한 이형(離型) 시트(세퍼레이터)가 마련된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 소화 제58-219023호 공보 [특허 문헌 2] 미국 특허 제4861402호 명세서 [특허 문헌 3] 일본 특허 공고 소화 제63-27707호 공보
지금까지, 펠리클의 제조에 대해서는 제조 시간을 단축하기 위해서 여러 가지 검토가 행해져 왔다. 점착층에 가열 경화형의 점착제를 사용하는 것도 제조 시간 단축을 위한 하나의 방법이다. 그러나, 가열 경화형의 점착제를 사용하기 위해서는 가열 설비를 도입해야 되고, 또한, 가열을 위한 에너지도 필요해져, 반대로 비용이 상승되는 경우도 있다. 나아가서는 가열 경화 공정으로 인해 펠리클의 제조 공정이 번잡해지고 있었다.
또한, 점착제의 가열 경화 공정 중에 점착제가 「발포」(점착제 내에 남은 미세한 기포가 팽창함에 의함)해 버린다는 과제가 있었다. 점착제 내에 발포가 발생하면 발포 부분은 점착제가 부풀어오른 형상이 되어, 점착제의 평탄성이 상실된다. 점착제의 평탄성은 펠리클을 포토마스크에 정확하게 접착하기 위한 중요한 항목이며, 점착제의 표면에 요철이 있으면 그 부분만 점착제가 포토마스크에 접착되지 않아, 펠리클과 포토마스크 사이에 간극이 생겨 버릴 가능성이 있다. 간극이 생겨 버리면 그 간극으로부터 펠리클 내부로 이물질이 침입하여, 펠리클이 펠리클로서의 기능(먼지 막이)을 수행할 수 없게 된다. 그 때문에, 점착제 내의 발포는, 펠리클 제조의 수율 저하의 한 원인이 되고 있었다.
본 발명은 이러한 불리, 문제점을 해결한 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 펠리클을 포토마스크에 접착하기 위한 펠리클의 점착층을, 「경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제」(이하 「본건의 점착제」라고 함)를 사용하여 가열을 하지 않고 형성한 점에 특징이 있다(청구항 1, 4). 본건의 점착제는 실리콘 수지(청구항 2, 5), 아크릴 수지(청구항 3, 6)인 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 점착제 경화 시에 가열이 불필요하기 때문에, 펠리클의 제조 공정을 간략화할 수 있고, 또한 제조 시에 필요한 에너지도 저감시킬 수 있다. 나아가서는 점착제 가열 경화 시에 발생하고 있던 「발포」도 없앨 수 있어, 펠리클 제조의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 펠리클의 일 실시형태의 종단면도이다.
도 2는 점착제 도포 장치의 개략 설명도이다.
도 3은 2액 혼합 토출 장치의 개략 설명도이다.
이하, 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 도 1은 본 발명에 따른 펠리클의 일 실시형태의 종단면도이고, 도 2는 본 발명에서 이용한 점착제 도포 장치의 개략 설명도이며, 도 3은 2액 혼합 토출 장치의 개략 설명도이다.
펠리클(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 펠리클(1)을 접착하는 기판(포토마스크)의 형상에 대응한 통상 사각 프레임 형상(직사각형 프레임 형상 또는 정사각형 프레임 형상)의 펠리클 프레임(12)의 상단면에 펠리클막(11)이 팽팽하게 마련되고, 펠리클 프레임(12)의 하단면에는 펠리클을 기판에 접착하기 위한 점착층(13)이 형성된 것이다. 또한 점착층(13)의 하단면에는, 점착층(13)을 보호하기 위한 이형 시트(세퍼레이터)(14)가 박리 가능하게 접착된다.
여기서, 펠리클막의 재질에 특별히 제한은 없고, 공지되어 있는 것을 사용할 수 있다. 펠리클 프레임의 재질에도 특별히 제한은 없고, 알루미늄, 스테인리스 등의 금속, 폴리에틸렌 등의 합성 수지 등의 공지되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또한, 펠리클막은 공지되어 있는 방법으로 펠리클 프레임에 접착된다.
본 발명에서 점착층은 본건의 점착제에 의해 형성된다. 점착층은 펠리클 프레임의 하단면에 미리 정해진 폭(통상, 펠리클 프레임의 프레임폭과 동일하거나 또는 그 이하)으로 형성되고, 펠리클 프레임의 하단면의 둘레 방향에 걸쳐, 펠리클 프레임을 기판에 접착할 수 있도록 형성된다.
본건의 점착제로서는 폴리부텐계 점착제, 폴리아세트산비닐계 점착제, 실리콘계 점착제, 아크릴계 점착제 등의 임의의 점착제를 사용할 수 있으나, 실리콘계 점착제나 아크릴계 점착제가 내후성, 내구성, 점착성, 작업성이 우수하기 때문에 적합하게 사용할 수 있다. 실리콘계 점착제로서는, 예컨대, 신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는, X-40-3122/CAT-PL-50T(여기서, X-40-3122는 주요제(劑)의 제품명이고, CAT-PL-50T는 경화제의 제품명임. 이하, /(slash)의 앞에 주요제의 제품명을, /의 뒤에 경화제의 제품명을 기재함), KR-3700/CAT-PL-50T, X-40-3103/CAT-PL-50T나, KE-1051JA/KE-1051JB 등을 사용할 수 있다. KE-1051JA/KE-1051JB는 겔형상의 점착제이다. 또한, 아크릴계 점착제로서는, 예컨대, 소켄 가가쿠 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 SK-1425/L-45 등의 SK 다인 시리즈를 사용할 수 있다. 실리콘계에서는 특히 점착 강도를 강하게 하고, 저분자 실록산을 저감시키고 있기 때문에, X-40-3122/CAT-PL-50T나 KE-1051JA/KE1051JB가 바람직하다. 또한, 아크릴계에서는 점착력이나 작업성에서, SK-1425/L-45가 바람직하다.
점착층은, 본건의 점착제만으로 형성해도 되고, 또는, 필요에 따라 착색제나 산화 방지제 등의 임의의 첨가제의 1종 또는 2종 이상을, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 더 배합하여 형성해도 된다.
본건의 점착제는 2액 혼합 경화형이며, 주요제와 경화제로 이루어진다. 후술하는 바와 같이, 주요제나 경화제는 점착제의 점도가 지나치게 높아 도포가 곤란한 경우에는 용제로 희석하여 희석액으로서 사용된다. 그리고, 주요제(또는 주요제의 희석액)와 경화제(또는 경화제의 희석액)의 혼합비는 100 질량부:110 질량부∼100 질량부:1 질량부로 하는 것이 바람직하다. 경화제(또는 경화제의 희석액)의 비율이 100 질량부:1 질량부보다 작아지면 계량 오차가 커지거나, 토출기에서의 혼합 시에 혼합 불량이 될 가능성이 있다. 또한 2액 혼합 후의 포트라이프(사용 가능 시간)는 1분 이상인 것이 바람직하다. 포트라이프가 1분보다 짧은 경우, 2액 혼합 중에 점착제가 증점, 겔화되어 버릴 가능성이 있다.
다음으로, 본건의 점착제를 펠리클 프레임에 도포하는 방법을 도 2, 도 3에 의해 설명하지만, 도포 방법은 이것에 한정되지 않는다.
도 2에 점착제 도포 장치(2)를 도시하였다. 점착제 도포 장치(2)는, 가대(架臺; 21)와, 그 위에 부착된 문형 XYZ 직교 3축 로봇(22)으로 이루어지고, 3축 로봇(22)의 Z축에는 2액 혼합 토출 장치(23)가 부착된다. 가대(21) 위에 펠리클 프레임(24)을 배치하지만, 펠리클 프레임(24)의 자중에 의한 휘어짐을 방지하고, 점착면을 수평으로 유지하기 위해서, 펠리클 프레임 아래에는 POM 수지제의 서포트를 설치하는 것이 좋다.
제어부(도시하지 않음)에 의해 3축 로봇(22)을 제어하여, 펠리클 프레임(24) 위를 이동시켜, 2액 혼합 토출 장치(23)의 선단의 니들(25)로부터 펠리클 프레임(24) 위에 점착제를 흘려 보냄으로써 점착제를 도포한다. 점착제의 도포는 펠리클 프레임(24) 위를 일주(一周)하는 것만이 아니라, 미리 정해진 점착제의 높이를 얻기 위해서 수주회(數周回) 도포해도 되고, 이 경우에는, 도포 후의 점착제의 형상이 안정될 때까지, 각각의 주회 사이에 적절하게 정치(靜置) 시간을 마련하는 편이 좋다.
2액 혼합 토출 장치(23)는 도 3에 도시한 것이며, 그 선단에는 다이나믹 믹서(34)가 부착되고, 다이나믹 믹서(34)를 다이나믹 믹서용 모터(33)에 의해 회전시킴으로써 점착제의 주요제와 경화제가 혼합된다. 스테핑 모터(31, 31)에 의해 기어 펌프(32, 32)를 작동시킴으로써, 탱크(도시하지 않음)로부터 점착제의 주요제와 경화제를 다이나믹 믹서(34)로 이송한다. 스테핑 모터(31, 31)의 온/오프, 및 회전수를, 제어부(도시하지 않음)에 의해 제어한다. 이에 따라, 주요제와 경화제가 다이나믹 믹서(34)에의 각각의 공급량을 제어하면서 공급된다. 다이나믹 믹서(34)의 선단에는 니들(25)이 부착된다.
점착제의 주요제와 경화제의 이송 수단은, 기어 펌프식에 한정되지 않고, 시린지 펌프, 플런저 펌프, 튜브 펌프 등 펌프에 의한 것이나, 에어 가압, 질소 가압 등의 기체 가압에 의한 것 등, 공급량 및 토출·정지를 제어할 수 있는 각종의 이송 수단을 이용할 수 있다.
또한, 점착제의 점도가 높아 도포 장치에 의한 도포가 곤란한 경우에는, 필요에 따라 주요제, 경화제 중 어느 한쪽, 또는 양쪽에, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용제, 헥산, 옥탄, 이소옥탄, 이소파라핀 등의 지방족계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용제, 디이소프로필에테르, 1,4-디옥산 등의 에테르계 용제, 또는 이들의 혼합 용제를 첨가하여, 점착제의 점도를 내려 도포해도 된다.
이형 시트(세퍼레이터)는 펠리클을 기판에 접착할 때까지, 점착층을 보호하기 위한 것이며, 펠리클의 사용 시에는 제거된다. 그 때문에, 이형 시트(세퍼레이터)는, 점착제를 펠리클의 사용 시까지 보호할 필요가 있는 경우에 적절하게 마련된다. 제품 펠리클은, 일반적으로, 이형 시트(세퍼레이터)를 접착한 것으로 유통된다. 이형 시트(세퍼레이터)의 재질에도 특별히 제한은 없고, 공지되어 있는 것을 사용할 수 있으며, 또한, 이형 시트(세퍼레이터)는 공지되어 있는 방법으로 점착층에 접착하면 된다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예로 제한되지 않는다.
[실시예 1]
처음에, 외측 치수 782 ㎜×474 ㎜, 내측 치수 768 ㎜×456 ㎜, 높이 5.0 ㎜, 코너부의 내측 치수 R 2.0 ㎜, 외측 치수 R 6.0 ㎜의 직사각형의 알루미늄 합금제 펠리클 프레임을 기계 가공에 의해 제작하고, Ra 0.5∼1.0 정도로 SUS 비즈에 의해 블라스트 처리를 행한 후, 표면에 흑색 알루마이트 처리를 실시하였다. 이 펠리클 프레임을 클린룸으로 반입하고, 중성 세제와 순수(純水)에 의해 잘 세정·건조시켰다.
다음으로 도 2에 도시되는 점착제 도포 장치(2)의 가대(21) 위에 상기 펠리클 프레임(24)의 점착제 도포면이 상향 수평이 되도록 고정하였다. 또한, 펠리클 프레임(24)의 자중(自重)에 의한 휘어짐을 방지하여, 점착면을 수평으로 유지하기 위해서, 펠리클 프레임 아래에는 각 변 모두 대략 200 ㎜ 간격으로 POM 수지제의 서포트를 설치하였다.
그리고, 점착제로서 톨루엔으로 1.3배로 희석한 실리콘 점착제 X-40-3122(주요제)와 톨루엔으로 10배로 희석한 CAT-PL-50T(경화제)[신에츠 가가쿠 고교(주) 제조: 제품명]를 각각 2액 혼합 토출 장치(23)의 탱크에 충전하였다. 주요제의 희석액과 경화제의 희석액의 혼합비를 100 질량부:2 질량부로 하였다.
도 2 및 도 3에 도시한 장치에 의해, 주요제와 경화제의 혼합과 자동 운전에 의한 2액 혼합된 점착제의 도포를 행하였다. 점착층의 폭은 4.0 ㎜로 하였다. 점착제가 유동하지 않게 될 때까지 풍건시킨 후, 제품 스토커 내에 정치하여, 점착제를 완전히 경화시켰다.
[실시예 2]
점착제로서 겔형상의 실리콘 점착제 KE-1051JA/KE-1051JB[신에츠 가가쿠 고교(주) 제조: 제품명]를 사용하였다. KE-1051JA(주요제)와 KE-1051JB(경화제)를, 희석하지 않고 혼합비 100 질량부:100 질량부로 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 펠리클 프레임에 도포하고, 제품 스토커 내에 정치하여, 점착성 겔을 완전히 경화시켰다.
[실시예 3]
점착제로서 아크릴계 점착제 SK-1425/L-45[소켄 가가쿠(주) 제조: 제품명]를 사용하였다. SK-1425(주요제)를 원액 그대로 사용하고, L-45(경화제)를 톨루엔으로 3배로 희석하며, 주요제와 경화제의 희석액의 혼합비를 100 질량부:1 질량부로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 펠리클 프레임에 도포하고, 제품 스토커 내에 정치하여, 점착제를 완전히 경화시켰다.
[비교예 1]
점착제로서 겔상의 실리콘 점착제 KE-1056[신에츠 가가쿠 고교(주) 제조: 제품명]을 사용하였다. KE-1056은 일액형(一液型)이기 때문에 일액형 대응의 디스펜서로 도포하였다. 또한, 이 KE-1056은 가열 경화형이기 때문에, 경화에는 130℃에서 1시간의 가열 경화 공정이 필요하였다. 나아가서는 KE-1056 내에 잔존하고 있던 미소한 기포가 가열함으로써 팽창되어, 발포해 버린 것도 있었다.
상기 실시예 1∼3 및 비교예 1에서 제작한 펠리클의, 점착제 경화 시의 가열 공정의 유무, 점착제 경화 후의 발포 발생률을 표 1에 나타낸다.
또한, 발포 발생의 확인은 점착제 경화 후에 육안으로 행하였다. 발포 발생률의 계산 방법은 이하와 같다.
발포 발생률(%)=(점착제의 발포가 발생한 펠리클 프레임수/점착제를 도포한 펠리클 프레임수)×100

실시예 1
실시예 2
실시예 3
비교예 1

점착제 경화 시의 가열 공정
불요
불요
불요
필요

발포 발생률
0/10
0%
0/10
0%
0/10
0%
2/10
20%
<산업상의 이용가능성>
본 발명은 펠리클에 관한 것으로, 점착제 경화 시에 가열이 불필요하기 때문에 펠리클의 제조 공정을 간략화할 수 있고, 또한 제조 시에 필요한 에너지도 저감시킬 수 있다. 나아가서는 점착제 가열 경화 시에 발생하고 있던 발포도 없앨 수 있어, 펠리클 제조의 수율을 향상시킬 수 있다는 유리성이 주어진다.
1: 펠리클 11: 펠리클막
12: 펠리클 프레임 13: 점착층
14: 이형 시트(세퍼레이터) 2: 점착제 도포 장치
21: 가대 22: 3축 로봇
23: 2액 혼합 토출 장치 24: 펠리클 프레임
25: 니들 31: 스테핑 모터
32: 기어 펌프 33: 다이나믹 믹서용 모터
34: 다이나믹 믹서

Claims (6)

  1. 적어도 펠리클막과, 상기 펠리클막이 한쪽의 단부면에 접착된 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른 쪽의 단부면에 형성된 점착층을 갖는 펠리클로서, 상기 점착층이 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제를 사용하여 가열을 하지 않고 형성된 것을 특징으로 하는 펠리클.
  2. 제1항에 있어서, 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제는 실리콘 수지인 것인 펠리클.
  3. 제1항에 있어서, 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제는 아크릴 수지인 것인 펠리클.
  4. 적어도 펠리클막과, 상기 펠리클막이 한쪽의 단부면에 접착된 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른 쪽의 단부면에 형성된 점착층을 갖는 펠리클을 제조할 때에, 상기 점착층을 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제를 사용하여 가열을 하지 않고 형성하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제는 실리콘 수지인 것인 펠리클의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 경화 시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 점착제는 아크릴 수지인 것인 펠리클의 제조 방법.
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