KR20110053169A - 펠리클 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 제조 공정의 간략화나 제조에 필요한 에너지의 저감이 가능하고, 또한 접착층에 발포가 없기 때문에 수율이 양호한 펠리클을 제공한다.
(해결 수단) 펠리클막용의 접착층을 형성할 때에 접착제로서 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제를 사용한다.
(해결 수단) 펠리클막용의 접착층을 형성할 때에 접착제로서 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제를 사용한다.
Description
본 발명은 반도체 디바이스, 프린트 기판, 액정 디스플레이 등을 제조할 때의 먼지막이로서 사용되는 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
LSI, 초LSI 등의 반도체 제조 또는 액정 디스플레이 등의 제조에 있어서는 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판(原板)에 광을 조사하여 패턴을 제작하지만, 이때 이용하는 포토마스크 또는 레티클(이하, 단지 포토마스크라고 기술함)에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지가 광을 흡수하거나, 광을 반사해버리기 때문에 전사한 패터닝이 변형되거나, 에지가 거칠어지거나 해 버려 치수, 품질, 외관 등이 손상되어 반도체장치나 액정 디스플레이 등의 성능이나 제조 수율의 저하라는 문제가 있었다.
이 때문에, 이들 작업은 통상 클린룸에서 행해지고 있지만, 그래도 포토마스크를 항상 청정하게 유지하는 것은 어렵다. 그래서, 포토마스크 표면에 먼지막이로서 펠리클을 부착한 후에 노광을 행하고 있다. 이 경우, 이물은 포토마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고 펠리클 상에 부착되기 때문에 리소그래피시에 초점을 포토마스크의 패턴 상에 맞춰 두면 펠리클 상의 이물은 전사에 무관계가 된다.
일반적으로, 펠리클은 광을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스 또는 불소 수지 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막을 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임의 상단면에 펠리클막의 양용매를 도포한 후, 풍건하여 접착(특허문헌 1 참조)하거나, 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 접착제로 접착한다(특허문헌 2, 3 참조). 또한, 펠리클 프레임의 하단에는 포토마스크에 접착하기 위한 폴리부텐 수지, 폴리아세트산 비닐 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층, 및 점착층의 보호를 목적으로 한 이형 시트(세퍼레이터)로 구성된다.
지금까지 펠리클의 제조에 관해서는 제조 시간을 단축하기 위해 다양한 검토가 행해져 왔다. 접착층에 가열 경화형의 접착제를 사용하는 것도 제조 시간 단축을 위한 하나의 방법이다. 그러나, 가열 경화형의 접착제를 사용하기 위해서는 가열 설비를 도입하지 않으면 안 되고, 또한 가열을 위한 에너지도 필요해져 반대로 비용 상승이 되어버리는 경우도 있다. 또한, 가열 경화 공정 때문에 펠리클의 제조 공정이 번잡해져 버렸다.
또한, UV광(자외선) 경화형의 접착제도 UV광을 조사함으로써 매우 단시간에 경화시킬 수 있지만, UV광 조사 장치의 도입이 필요하거나, UV광 조사 에너지가 필요하거나 하여 비용 상승이나 공정의 번잡화를 초래한다. 또한, UV광(자외선) 경화형의 접착제는 일반적으로 UV광에 대한 내광성이 낮고, 따라서 UV광 조사 하에서 사용되는 펠리클의 접착제로서 적합하지 않다. 또한, UV광 경화형의 접착제는 광을 차단하여 보관(보존)할 필요가 있어 취급성도 나쁘다.
또한, 접착제의 가열 경화 공정 중에 접착제가 「발포」(접착제 중에 남은 미세한 기포가 팽창하는 것에 의함)되어 버린다는 과제가 있었다. 접착제 중에 발포가 발생하면 발포 부분은 볼록한 형상이 되어버린다. 접착제의 발포 부분이 볼록해지면 접착제의 평탄성이 손실되어 펠리클막을 펠리클 프레임에 정확하게 간극없이 부착할 수 없게 되어 버린다. 펠리클막이 펠리클 프레임에 간극없이 부착되어 있지 않으면 펠리클막과 펠리클 프레임 사이의 간극으로부터 펠리클 내부에 이물이 침입해 버릴 가능성이 있다. 또한, 발포한 거품이 깨지면 그 부분에는 접착제가 없거나 매우 적은 상태가 되어버리기 때문에 펠리클막을 부착하기 위한 충분한 접착력이 얻어지지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 접착제 중의 발포는 펠리클 제조의 수율 저하의 한 요인이 되고 있었다.
본 발명은 이러한 불리함, 문제점을 해결한 펠리클 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 펠리클막을 펠리클 프레임에 부착하기 위한 접착층을 「경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제」(이하 「본 건 접착제」라고 함)를 사용하여 가열을 하지 않고 형성한 점에 특징이 있다(청구항 1, 3). 또한, 본 건 접착제는 실리콘 수지인 것(청구항 2, 4)이 바람직하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 접착제 경화시에 가열이 불필요하기 때문에 펠리클의 제조 공정을 간략화하는 것이 가능하고, 또한 제조시에 필요한 에너지도 저감할 수 있다. 또한, 접착제 가열 경화시에 발생하고 있던 「발포」도 없앨 수 있어 펠리클 제조의 수율를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 펠리클의 일 실시 형태의 종단면도이다.
도 2는 접착제 도포 장치의 개략 설명도이다.
도 3은 2액 혼합 토출 장치의 개략 설명도이다.
도 2는 접착제 도포 장치의 개략 설명도이다.
도 3은 2액 혼합 토출 장치의 개략 설명도이다.
이하, 도면에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 1은 본 발명의 펠리클의 일 실시 형태의 종단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명에서 이용한 접착제 도포 장치의 개략 설명도이고, 도 3은 2액 혼합 토출 장치의 개략 설명도이다.
펠리클(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 펠리클(1)을 부착하는 기판(포토마스크)의 형상에 대응한 통상 4각 프레임 형상(직사각형 프레임 형상 또는 정사각형 프레임 형상)의 펠리클 프레임(13)의 상단면에 접착층(12)을 통해 펠리클막(11)이 장설(張設)되고, 펠리클 프레임(1)의 하단면에는 펠리클을 기판에 부착하기 위한 점착층(14)이 형성되어 있다. 또한, 점착층(14)의 하단면에는 점착층(14)을 보호하기 위한 이형 시트(세퍼레이터)(15)가 박리 가능하게 부착되어 있다.
여기에서, 펠리클막의 재질에 특별히 제한은 없고, 광을 잘 투과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산 셀룰로오스, 또는 불소 수지 등의 공지의 것을 사용할 수 있다. 펠리클 프레임의 재질에도 특별히 제한은 없고, 알루미늄, 스테인리스 등의 금속, 폴리에틸렌 등의 합성 수지 등의 공지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서 접착층은 본 건 접착제에 의해 형성된다. 접착층은 펠리클 프레임의 상단면에 소정의 폭(통상, 펠리클 프레임의 프레임폭과 같거나 또는 그 이하)으로 형성되고, 펠리클 프레임의 상단면의 둘레 방향에 걸쳐 펠리클막을 펠리클 프레임에 부착할 수 있도록 형성되어 있다.
본 건 접착제로서는 폴리부텐계 접착제, 폴리아세트산 비닐계 접착제, 실리콘계 접착제, 아크릴계 접착제 등의 임의의 접착제를 사용할 수 있지만, 펠리클의 상단면(펠리클막, 접착층, 펠리클 프레임 상단면)은 노광시에는 항상 노광용 광에 노출되기 때문에 노광용 광에 의해 열화되기 어려운 실리콘계 접착제가 바람직하다. 실리콘계 접착제로서는 예를 들면, 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤로부터 시판되고 있는, 실리콘계 접착제 X-40-3122/CAT-PL-50T(여기에서, X-40-3122는 주제(主劑)의 제품명이고, CAT-PL-50T는 경화제 제품명임. 이하, / 앞에 주제의 제품명을, / 뒤에 경화제 제품명을 기재함), KR-3700/CAT-PL-50T, X-40-3103/CAT-PL-50T, KE-1051JA/KE-1051JB 등을 사용할 수 있다. KE-1051JA/KE-1051JB는 겔 형상의 접착제이다. 실리콘계에서는 특히 접착 강도가 강하고 취급이 용이하기 때문에 KR-3700/CAT-PL-50T나 KE-1051JA/KE1051JB가 바람직하다.
접착층은 본 건 접착제만으로 형성해도 되고, 또는 필요에 따라 착색제나 산화 방지제 등의 임의의 첨가제 1종 또는 2종 이상을 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에 있어서 더 배합해서 형성해도 된다.
본 건 점착제는 2액 혼합 경화형이고, 주제와 경화제로 이루어진다. 후술하는 바와 같이, 주제나 경화제는 점착제의 점도가 지나치게 높아 도포가 어려운 경우에는 용제로 희석하여 희석액으로서 사용된다. 그리고, 주제(또는 주제의 희석액)와 경화제(또는 경화제의 희석액)의 혼합비는 100질량부:110질량부~100질량부:1질량부로 하는 것이 바람직하다. 경화제(또는 경화제의 희석액)의 비율이 100질량부:1질량부보다 작아지면 계량 오차가 커지거나, 토출기에서의 혼합시에 혼합 불량이 되거나 할 가능성이 있다. 또한, 2액 혼합 후의 포트 라이프(pot life;사용 가능 시간)는 1분 이상인 것이 바람직하다. 포트 라이프가 1분보다 짧은 경우 2액 혼합 중에 접착제가 증점, 겔화되어 버릴 가능성이 있다.
이어서, 본 건 접착제를 펠리클 프레임에 도포하는 방법을 도 2, 도 3에 의해 설명하지만, 도포 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 접착제 도포 장치(2)를 나타냈다. 접착제 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 부착되어 있다. 가대(21) 상에 펠리클 프레임(24)을 적재하지만, 펠리클 프레임(24)의 자중에 의한 휘어짐을 막아 접착면을 수평으로 유지하기 위해 펠리클 프레임 아래에는 POM 수지제의 서포트를 설치하는 것이 좋다.
제어부(도시 생략)에 의해 3축 로봇(22)을 제어해 펠리클 프레임(24) 상을 이동시켜서 2액 혼합 토출 장치(23)의 선단의 니들(25)로부터 펠리클 프레임(24) 상에 접착제를 흘러내리게 함으로써 접착제를 도포한다. 접착제의 도포는 펠리클 프레임(24) 상을 1주할 뿐만 아니라 소정 접착제의 높이를 얻기 위해 수회 주회하여 도포해도 되고, 이 경우에는 도포 후의 접착제의 형상이 안정될 때까지 각각의 주회 사이에 적절히 정치 시간을 두는 편이 좋다.
2액 혼합 토출 장치(23)는 도 3에 나타낸 것이고, 그 선단에는 다이나믹 믹서(34)가 부착되며, 다이나믹 믹서(34)를 다이나믹 믹서용 모터(33)에 의해 회전시킴으로써 접착제의 주제와 경화제가 혼합된다. 스테핑 모터(31, 31)에 의해 기어 펌프(32, 32)를 작동시킴으로써 탱크(도시 생략)로부터 접착제의 주제와 경화제를 다이나믹 믹서(34)에 이송한다. 스테핑 모터(31, 31)의 온/오프, 및 회전수를 제어부(도시 생략)에 의해 제어한다. 이로 인해, 주제와 경화제가 다이나믹 믹서(34)에 각각의 공급량을 제어하면서 공급된다. 다이나믹 믹서(34)의 선단에는 니들(25)이 부착되어 있다.
접착제의 주제와 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 각종 이송 수단을 이용할 수 있다.
또한, 접착제의 점도가 높아 도포 장치에 의한 도포가 어려운 경우에는 필요에 따라 주제, 경화제 중 어느 한쪽, 또는 양쪽에 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용제, 헥산, 옥탄, 이소옥탄, 이소파라핀 등의 지방족계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등의 에스테르계 용제, 디이소프로필에테르, 1,4-디옥산 등의 에테르계 용제, 또는 이것들의 혼합 용제를 첨가하여 접착제의 점도를 낮춰 도포하면 된다.
점착층은 펠리클을 기판에 부착하기 위해 펠리클 프레임의 하단면에 형성되지만, 재질에 대해서는 특별히 제한은 없고 공지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 점착층의 형성 방법에 대해서도 공지의 방법으로 형성하면 된다.
이형 시트(세퍼레이터)는 펠리클을 기판에 부착할 때까지 점착층을 보호하기 위한 것이고, 펠리클의 사용시에는 제거된다. 그 때문에, 이형 시트(세퍼레이터)는 점착제를 펠리클 사용시까지 보호하는 것이 필요할 경우에 적절히 설치된다. 제품 펠리클에서는 일반적으로 이형 시트(세퍼레이터)를 부착한 것으로 유통된다. 이형 시트(세퍼레이터)의 재질에도 특별히 제한은 없고 공지의 것을 사용할 수 있으며, 또한 이형 시트(세퍼레이터)는 공지의 방법으로 점착층에 부착하면 된다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
우선, 외부 치수 782㎜×474㎜, 내부 치수 768㎜×456㎜, 높이 5.0㎜, 코너부의 내부 치수(R) 2.0㎜, 외부 치수(R) 6.0㎜인 직사각형의 알루미늄 합금제 펠리클 프레임을 기계 가공에 의해 제작하고, Ra 0.5~1.0 정도로 SUS 비드에 의해 블라스트 처리를 행한 후, 표면에 흑색 알루마이트 처리를 실시했다. 이 펠리클 프레임을 클린룸에 반입하고, 중성 세제와 순수에 의해 잘 세정, 건조시켰다.
이어서, 도 2에 나타내어지는 접착제 도포 장치(2)의 가대(21) 상에 상기 펠리클 프레임(24)의 접착제 도포면이 위를 향해 수평해지도록 고정했다. 또한, 펠리클 프레임(24)의 자중에 의한 휘어짐을 막아 접착면을 수평으로 유지하기 위해 펠리클 프레임 아래에는 각 변마다 약 200㎜ 간극으로 POM 수지제의 서포트를 설치했다.
그리고, 접착제로서 톨루엔으로 5배로 희석한 실리콘 접착제 KR-3700(주제)[신에쓰 가가꾸 고교(주)제:제품명]과 톨루엔으로 10배로 희석한 CAT-PL-50T(경화제)[신에쓰 가가꾸 고교(주)제:제품명]를 각각 2액 혼합 토출 장치(3)의 탱크에 충전했다.
도 2 및 도 3에 나타낸 장치에 의해 주제와 경화제의 혼합과 자동 운전에 의한 2액 혼합된 접착제의 도포를 행했다. 주제 희석액과 경화제 희석액의 혼합비를 100질량부:1질량부로 하고, 접착층의 폭을 4.0㎜로 했다. 접착제가 유동하지 않게 될 때까지 풍건시킨 후, 제품 스토커 내에 정치하여 접착제를 완전히 경화시켰다. 또한, 이 시점에서 접착제 표면은 접착성을 갖고 있어 펠리클막 부착 후의 경화 공정은 불필요했다.
그 후, 앞서 준비한 펠리클막을 상기 접착제를 도포한 펠리클 프레임에 부착하고, 불필요 부분을 커터로 절단하여 펠리클을 완성시켰다.
(실시예 2)
접착제로서 겔 형상의 실리콘 접착제 KE-1051JA/KE-1051JB[신에쓰 가가꾸 고교(주)제:제품명]를 사용했다. KE-1051JA(주제)와 KE-1051JB(경화제)를 희석하지 않고 혼합비 100질량부:100질량부로 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 펠리클 프레임에 도포하고, 제품 스토커 내에 정치하여 겔 형상의 실리콘 접착제를 완전히 경화시켰다. 그 후 펠리클막을 부착하여 펠리클을 완성시켰다.
(비교예 1)
접착제로서 겔 형상의 실리콘 접착제 KE-1056[신에쓰 가가꾸 고교(주)제:제품명]을 사용했다. KE-1056은 1액형이므로 1액형 대응의 디스펜서에 의해 도포를 행했다. 또한, 이 KE-1056은 가열 경화형이기 때문에 경화에는 130℃에서 1시간의 가열 경화 공정이 필요했다. 또한, KE-1056 중에 잔존하고 있던 미소한 기포가 가열함으로써 팽창되어 발포해 버린 것도 있었다.
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제작한 펠리클의 접착제 경화시 가열 공정의 유무, 접착제 경화 후의 발포 발생율을 표 1에 나타낸다.
또한, 발포 발생의 확인은 접착제 경화 후에 육안으로 행했다. 발포 발생율의 계산 방법은 이하와 같다.
발포 발생율(%)=(접착제의 발포가 발생한 펠리클 프레임수/접착제를 도포한 펠리클 프레임수)×100
본 발명은 펠리클에 관한 것이고, 접착제 경화시에 가열이 불필요하기 때문에 펠리클의 제조 공정을 간략화하는 것이 가능하며, 또한 제조시에 필요한 에너지도 저감할 수 있다. 또한, 접착제 가열 경화시에 발생하고 있던 발포도 없앨 수 있어 펠리클 제조의 수율을 향상시킬 수 있다는 유리성이 부여된다.
1 : 펠리클 11 : 펠리클막
12 : 접착층 13 : 펠리클 프레임
14 : 점착층 15 : 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 : 믹서용 모터 34 : 다이나믹 믹서
12 : 접착층 13 : 펠리클 프레임
14 : 점착층 15 : 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 : 믹서용 모터 34 : 다이나믹 믹서
Claims (4)
- 적어도 펠리클막과, 상기 펠리클막이 한쪽 끝면에 접착층을 통해 부착된 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른쪽 끝면에 형성된 점착층을 갖는 펠리클로서:
상기 접착층은 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제를 사용하여 가열을 하지 않고 형성된 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항에 있어서,
상기 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 펠리클. - 적어도 펠리클막과, 상기 펠리클막이 한쪽 끝면에 접착층을 통해 부착된 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 다른쪽 끝면에 형성된 점착층을 갖는 펠리클을 제조함에 있어서:
상기 접착층을 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제를 사용하여 가열을 하지 않고 형성하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 경화시에 가열을 필요로 하지 않는 2액 혼합 경화형 접착제는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
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