KR20120069540A

KR20120069540A - 리소그래피용 펠리클

Info

Publication number: KR20120069540A
Application number: KR1020110106879A
Authority: KR
Inventors: 도루 시라사키
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-06-28
Also published as: KR101727328B1; US8652711B2; EP2455809A2; US20120122024A1; JP5478463B2; CN102466964A; TW201239516A; JP2012108277A; EP2455809A3; TWI440970B

Abstract

본 발명은 마스크에 부착하더라도 마스크에 왜곡을 적게 부여하는 리소그래피용 펠리클을 제공한다.
상기 리소그래피용 펠리클은 펠리클 프레임의 한쪽 단면에 접착제층을 개재하여 펠리클막이 장설되고, 다른쪽 단면에 마스크 부착측의 면이 평탄한 점착제층이 마련되며, 또한 그 점착력이 1 N/m?100 N/m의 범위에 있는 것을 특징으로 하며, 상기 점착제층의 마스크 부착측의 면의 평탄도를 15 ㎛ 이하로 하고, 펠리클막이 부착된 상기 접착제층의 면의 평탄도를 15 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Description

리소그래피용 펠리클{A PELLICLE FOR LITHOGRAPHY}

본 발명은, 리소그래피용 펠리클, 특히 LSI, 초(超)LSI 등의 반도체 장치를 제조할 때의 방진용으로서 사용되는 리소그래피용 펠리클에 관한 것이다.

종래, LSI, 초LSI 등의 반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여 패터닝이 행해지지만, 이 경우에 이용하는 노광 원판에 먼지가 부착되어 있으면, 이 먼지가 광을 흡수하거나 광을 반사하여, 전사한 패터닝이 변형되거나, 엣지가 거칠어져, 치수, 품질, 외관 등이 손상되어, 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능 저하나, 제조 수율의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있었다.

이 때문에, 이들의 작업은 통상 클린룸에서 행해지지만, 이 클린룸 내에서도 노광 원판을 항상 정상적으로 유지하는 것이 어렵기 때문에, 노광 원판의 표면에 방진을 위해, 노광용의 광을 양호하게 투과시키는 펠리클막을 부착하는 방법이 행해지고 있다.

이 경우, 먼지는 노광 원판의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클막 상에 부착되기 때문에, 리소그래피시에 촛점을 노광 원판의 패턴 상에 맞춰 두면, 펠리클 상의 먼지는 전사와 무관해지는 이점이 있다.

통상, 펠리클은, 광을 양호하게 통과시키는 니트로셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스 또는 불소 수지 등으로 이루어지는 투명한 펠리클막을, 알루미늄, 스테인레스스틸, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 펠리클 프레임의 상면에, 펠리클막의 양용매를 도포하여 바람으로 건조시켜 접착하거나(특허문헌 1 참조), 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 접착제로 접착하고(특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4 참조), 펠리클 프레임의 하면에는 폴리부텐 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착제층 및 점착제층을 보호하는 이형층(세퍼레이터)을 접착하여 형성되어 있다.

최근, 리소그래피의 해상도는 점차 높아지고 있고, 그 높은 해상도를 실현하기 위해, 점차 파장이 짧은 광이 광원으로서 이용되고 있다. 구체적으로는, 자외광의 g선(436 nm)으로부터, i선(365 nm), KrF 엑시머레이저(248 nm)로 이행되고 있고, 최근에는 파장이 더욱 짧은 ArF 엑시머레이저(193 nm)가 사용되기 시작하고 있다.

그러나, 노광광의 파장이 단파장이 됨에 따라서, 노광 원판(마스크)의 변형 왜곡에 의한 리소그래피 이미지의 변형의 영향이 문제가 되고 있다.

노광 원판의 변형 왜곡을 일으키는 원인의 하나로, 부착하는 펠리클의 평탄도를 들 수 있다.

본 발명자는 먼저, 펠리클의 마스크 점착제층의 평탄도를 향상시켜, 펠리클을 마스크에 부착하는 것으로 인한 마스크의 왜곡을 억제하는 것을 제안했다(특허문헌 5 참조).

특허문헌 5에는, 펠리클 프레임의 단면에 도포한 점착제의 표면을 평탄한 면으로 하는 것이 제안되어 있다.

이 발명에 의해, 마스크의 평탄도는 각별히 향상되었지만, 특히 단파장에 의한 노광시에, 이미지에 왜곡이 생기는 예가 조금씩 나타나게 되었다. 그 원인을 구명하면, 부착시에 점착제층이 변형되고, 그 변형이 점착제의 점착력에 의해 유지되어, 변형 응력이 잔류하는 것에 있는 것이 판명되었다.

즉, 마스크에 펠리클을 부착할 때에는, 펠리클 프레임의 접착제층측으로부터 펠리클 마운터의 가압판으로 가압하는데, 이 때 접착제층에 요철이 있으면, 볼록한 부분이 보다 큰 힘으로 눌리게 된다. 점착제의 표면(마스크측 표면)이 평탄하게 마무리되어 있는 경우라도, 접착제층의 볼록한 부분에 대응하는 점착제층은 보다 강한 힘을 받게 되고, 그 결과, 점착제층이 변형되고 그 측면이 마스크에 팽창하여 접촉한다.

가압이 끝나고 가압판이 펠리클로부터 떨어지면, 가압력으로부터 개방된 펠리클 프레임은 원래의 형상으로 되돌아가고자 한다. 점착제는 어느 정도의 점착력을 가지므로, 팽창하여 접촉한 부분에서는 마스크와의 접촉 상태가 계속되어, 가압력의 개방과 함께 마스크가 인장되고, 그 결과, 펠리클 부착에 의해 마스크가 왜곡되게 된다.

일본 특허 공개 소 58-219023호 공보 미국 특허 제4861402호 명세서 일본 특허 공고 소 63-27707호 공보 일본 특허 공개 평 7-168345호 공보 일본 특허 공개 제2009-25560호 공보

이상의 사정을 감안하여, 본 발명은, 마스크에 부착하더라도, 마스크에 왜곡을 적게 부여하는 리소그래피용 펠리클을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 종래의 것에 비하여, 점착제층의 점착력을 낮게 억제한 펠리클로 하는 것을 기본으로 하고 있다. 즉, 본 발명의 리소그래피용 펠리클은, 펠리클 프레임의 한쪽 단면에 접착제층을 개재하여 펠리클막이 장설되고, 다른쪽 단면에 마스크 부착측의 면이 평탄한 점착제층이 마련되며, 또한 그 점착력이 1 N/m?100 N/m의 범위에 있는 것을 특징으로 하고, 상기 점착제층의 마스크 부착측의 면의 평탄도를 15 ㎛ 이하로 하고, 펠리클막이 부착된 상기 접착제층의 면의 평탄도를 15 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 리소그래피용 펠리클은, 점착제층의 점착력이 1?100 N/m의 범위에 있기 때문에, 펠리클을 마스크에 부착할 때 생긴 점착제층의 변형은, 가압력의 제거와 함께 가압전의 상태로 복원되므로, 펠리클 부착에 의한 마스크의 변형이 억제된다고 하는 우수한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 리소그래피용 펠리클을 마스크에 부착하는 상태를 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명의 리소그래피용 펠리클을 마스크에 부착하는 가압중의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 리소그래피용 펠리클을 마스크에 부착한 후의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.

본 발명의 리소그래피용 펠리클은, 펠리클 프레임의 마스크에 부착되는 쪽에 평탄부를 갖는 점착제층이 마련되어 있고, 점착제층의 점착력은 1 N/m?100 N/m의 범위가 된다. 점착제층의 평탄도를 높이기 위해서는(평탄도 15 ㎛ 이하), 프레임의 단면에 점착제를 도포한 후, 이 면에 15 ㎛ 이하의 평탄도를 갖는 고평탄면에 접촉시켜 경화시키고, 경화후 프레임을 고평탄면으로부터 이탈시킴으로써, 15 ㎛ 이하의 평탄도를 갖는 점착제층을 얻을 수 있다. 이에 따라, 펠리클 부착시의 마스크의 변형을 매우 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 점착제층의 점착력은 1 N/m?100 N/m의 범위이지만, 점착력이 1 N/m 미만이면, 마스크와의 팽창 접촉은 완화되기 쉽지만 점착력이 지나치게 작아 펠리클 부착의 안정성을 얻을 수 없다. 한편, 100 N/m을 넘으면, 마스크에 펠리클을 부착할 때에 가해진 가압력에 의한 마스크에 대한 점착제층의 팽창 접촉 상태가, 가압력이 개방되더라도 계속되어, 점착제가 갖는 점착력에 의해 마스크에 왜곡이 생긴다. 따라서, 점착제층의 점착력은 1 N/m 이상 100 N/m 이하의 범위가 된다. 이 범위내에 있으면, 마스크에 접촉한 점착제층의 측면이 가압 종료후에 마스크로부터 떨어지고, 점착제층 및 펠리클 프레임은 원래의 형상으로 복원된다. 그 때문에 펠리클 프레임의 변형 응력은 완화되어, 마스크에 왜곡이 생기지 않는다.

점착력의 측정은, 23±2℃, 상대 습도 (50±5)%의 표준 환경하에, JIS Z0237의 180도 박리법에 준하여 행하면 된다.

또한, 점착제층은, 특허문헌 5에 기재되는 발명에 기초하여, 그 마스크 부착측의 면의 평탄도는 15 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 접착제층의 표면에 요철이 있으면, 마스크에 펠리클을 부착할 때의 가압판에 의한 가압시에, 점착제가 팽창하여 마스크에 접촉하기 때문에, 점착제층과 마찬가지로, 펠리클막이 부착된 접착제층의 면의 평탄도도 15 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

평탄도의 측정은, XY 스테이지를 사용하여, 레이저 변위계로 측정하면 된다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 리소그래피용 펠리클을 나타내는 개략 측면도로서, 리소그래피용 펠리클을 마스크(4)에 점착하는 경우, 펠리클 마운터의 가압판(5)으로 가압하면, 접착제층(2)의 볼록해진 A-A의 부분은 보다 큰 가압을 받는다. A-A의 부분의 펠리클 프레임(1) 및 점착제층(3)은 보다 큰 하중을 받고, 그 결과 변형되어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 점착제층(3)의 측면이 팽창하여 마스크(4)와 접촉한다.

이 때, 점착제층(3)의 점착력이 100 N/m 이하이면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 마스크(4)에 접촉한 점착제층(3)의 측면이 가압 종료후에 마스크로부터 떨어지고, 점착제층(3) 및 펠리클 프레임(1)은 원래의 형상으로 복원된다. 그 때문에, 펠리클 프레임(1)의 변형 응력은 완화되어, 마스크(4)에 왜곡이 거의 생기지 않는다.

실시예

(실시예 1)

알루미늄 합금제의 펠리클 프레임(외형 사이즈 149 mm×113 mm×4.5 mm, 두께 2 mm, 점착제ㆍ접착제층쪽의 평탄도; 10 ㎛)을 순수로 세정후, 그 단면에 아크릴 점착제 : SK 다인 1495(소켄화학 제조, 제품명)를 도포하고, 실온에서 1시간 방치했다. 평탄도가 3 ㎛인 석영 유리판 상에 세퍼레이터를 놓고, 그 위에 점착제를 도포한 면이 접촉하도록 펠리클 프레임을 놓았다. 이와 같이 하여 펠리클 프레임의 점착제층에 평탄한 면을 형성했다. 그 후, 유리 기판을 70℃에서 12시간 가열하여 점착제를 가경화시켰다. 점착제 경화후, 세퍼레이터를 박리했다. 그 후, 펠리클 프레임을 150℃로 가열하여 점착제를 완전히 경화시켰다.

다음으로, 펠리클 프레임의 반대쪽 면에, 불소 수지 : 사이톱 CTX-S(아사히가라스 제조, 상품명)를 불소 용액 : NOVEC 7300(스미토모 3M 제조, 상품명)에 용해시킨 불소 수지 용액(농도 6%)을 도포하고, 그 후, 펠리클 프레임을 130℃로 가열하여 용매를 증발시키고 불소 수지를 경화시켜, 접착제층을 형성했다.

그 후, 상기 펠리클 프레임보다 큰 알루미늄 프레임에 취한 펠리클막에, 상기 펠리클 프레임의 접착제층쪽을 부착하고, 접착제를 가열함으로써, 펠리클막을 접착제층에 고정하고, 펠리클 프레임보다 외측의 부분을 제거하여, 펠리클을 완성시켰다.

이 때, 점착제의 점착력은 40 N/m, 점착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛, 접착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛였다. 또한, 점착력의 측정은, 별도 점착력 측정용의 샘플을 제작하고, JIS Z0237의 180도 박리법에 의해, 스테인레스판에 대하여 박리 속도 300 mm/min의 조건하에 행했다. 평탄도는, XY 스테이지를 갖는 레이저 변위계로 측정했다(이하, 동일).

제작한 펠리클을, 평탄도가 0.25 ㎛인 마스크에 부착한 결과, 마스크의 평탄도는 0.27 ㎛로 변화했다. 이 변화량은 0.02 ㎛이며, 충분히 작은 값으로 억제할 수 있었다.

또, 이 펠리클을 부착한 마스크를 50℃에서 1개월 보관한 후에, 점착제층의 마스크 부착부를 관찰한 결과, 특별히 점착제층의 들뜸 등은 보이지 않고, 양호한 부착 안정성을 확인할 수 있었다.

이 실시예의 결과를, 이하의 실시예, 비교예와 함께 표 1에 정리하여 나타낸다.

	점착력 (N/m)	마스크 평탄도 변화량 (㎛)	부착 안정성 (50℃/1개월간)
실시예 1	40	+0.02	양호
실시예 2	80	+0.03	양호
실시예 3	4	+0.01	양호
비교예 1	333	+0.10	양호
비교예 2	0.5	+0.01	불량

(실시예 2)

알루미늄 합금제의 펠리클 프레임(외형 사이즈 149 mm×113 mm×4.5 mm, 두께 2 mm, 점착제ㆍ접착제층쪽의 평탄도; 10 ㎛)를 순수로 세정후, 그 단면에 아크릴 점착제 : 코포닐 N-2260(니뽄고세이화학 제조, 제품명)을 도포하고, 실온에서 1시간 방치했다. 평탄도가 3 ㎛인 석영 유리판 상에 세퍼레이터를 놓고, 그 위에 점착제를 도포한 면이 접촉하도록 펠리클 프레임을 놓았다. 이와 같이 하여 펠리클 프레임의 점착제층에 평탄한 면을 형성했다. 그 후, 유리 기판을 70℃에서 12시간 가열하여 점착제를 가경화시켰다. 점착제 경화후, 세퍼레이터를 박리했다. 그 후, 펠리클 프레임을 150℃로 가열하여 점착제를 완전히 경화시켰다.

이하, 펠리클 프레임에 대한 접착제층의 형성, 펠리클막의 부착 고정은, 실시예 1과 동일하게 행하여, 펠리클을 완성시켰다.

이 때, 점착제의 점착력은 80 N/m, 점착제 표면의 평탄도는 10 ㎛, 접착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛였다.

제작한 펠리클을, 평탄도가 0.25 ㎛인 마스크에 부착한 결과, 마스크의 평탄도는 0.28 ㎛로 변화하였다. 이 변화량은 0.03 ㎛이며, 충분히 작은 값으로 억제할 수 있었다.

(실시예 3)

알루미늄 합금제의 펠리클 프레임(외형 사이즈 149 mm×113 mm×4.5 mm, 두께 2 mm, 점착제ㆍ접착제층쪽의 평탄도; 10 ㎛)을 순수로 세정후, 그 단면에 아크릴 점착제 : SK 다인 1499(소켄화학 제조, 제품명)를 도포하고, 실온에서 1시간 방치했다. 평탄도가 3 ㎛인 석영 유리판 상에 세퍼레이터를 놓고, 그 위에 점착제를 도포한 면이 접촉하도록 펠리클 프레임을 놓았다. 이와 같이 하여 펠리클 프레임의 점착제층에 평탄한 면을 형성했다. 그 후, 유리 기판을 70℃에서 12시간 가열하여 점착제를 가경화시켰다. 점착제 경화후, 세퍼레이터를 박리했다. 그 후, 펠리클 프레임을 150℃로 가열하여 점착제를 완전히 경화시켰다.

이 때, 점착제의 점착력은 4 N/m, 점착제 표면의 평탄도는 10 ㎛, 접착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛였다.

제작한 펠리클을, 평탄도가 0.25 ㎛인 마스크에 부착한 결과, 마스크의 평탄도는 0.26 ㎛로 변화하였다. 이 변화량은 0.01 ㎛이며, 충분히 작은 값으로 억제할 수 있었다.

(비교예 1)

알루미늄 합금제의 펠리클 프레임(외형 사이즈 149 mm×113 mm×4.5 mm, 두께 2 mm, 점착제ㆍ접착제층쪽의 평탄도; 10 ㎛)를 순수로 세정후, 그 단면에 아크릴 점착제 : SK 다인 1223(소켄화학 제조, 제품명)을 도포하고, 실온에서 1시간 방치했다. 평탄도가 3 ㎛인 석영 유리판 상에 세퍼레이터를 놓고, 그 위에 점착제를 도포한 면이 접촉하도록 펠리클 프레임을 놓았다. 이와 같이 하여 펠리클 프레임의 점착제층에 평탄한 면을 형성했다. 그 후, 유리 기판을 70℃에서 12시간 가열하여 점착제를 가경화시켰다. 점착제 경화후, 세퍼레이터를 박리했다. 그 후, 펠리클 프레임을 150℃로 가열하여 점착제를 완전히 경화시켰다.

이 때, 점착제의 점착력은 333 N/m였다. 또 점착제 표면의 평탄도는 10 ㎛, 접착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛였다. 제작한 펠리클을, 평탄도가 0.25 ㎛인 마스크에 부착한 결과, 마스크의 평탄도는 0.35 ㎛로 변화하였다. 이 변화량은 0.10 ㎛이며, 큰 마스크 변형이 관찰되었다.

또한, 이 펠리클을 부착한 마스크를 50℃에서 1개월 보관한 후에, 점착제층의 마스크 부착부를 관찰한 결과, 특별히 점착제의 들뜸 등은 보이지 않았다.

(비교예 2)

알루미늄 합금제의 펠리클 프레임(외형 사이즈 149 mm×113 mm×4.5 mm, 두께 2 mm, 점착제ㆍ접착제층쪽의 평탄도; 10 ㎛)을 순수로 세정후, 그 단면에 아크릴 점착제 : 코포닐 N-4742(니뽄고세이화학 제조, 제품명)를 도포하고, 실온에서 1시간 방치했다. 평탄도가 3 ㎛인 석영 유리판 상에 세퍼레이터를 놓고, 그 위에 점착제를 도포한 면이 접촉하도록 펠리클 프레임을 놓았다. 이와 같이 하여 펠리클 프레임의 점착제층에 평탄한 면을 형성했다. 그 후, 유리 기판을 70℃에서 12시간 가열하여 점착제를 가경화시켰다. 점착제 경화후, 세퍼레이터를 박리했다. 그 후, 펠리클 프레임을 150℃로 가열하여 점착제를 완전히 경화시켰다.

이 때, 점착제의 점착력은 0.5 N/m, 점착제 표면의 평탄도는 10 ㎛, 접착제층 표면의 평탄도는 10 ㎛였다. 제작한 펠리클을, 평탄도가 0.25 ㎛인 마스크에 부착한 결과, 마스크의 평탄도는 0.26 ㎛로 변화하였다. 이 변화량은 0.01 ㎛이며, 충분히 작은 값으로 억제할 수 있었다.

그러나, 이 펠리클을 부착한 마스크를 50℃에서 1개월 보관한 후에, 점착제층의 마스크 부착부를 관찰한 결과, 일부에 점착제의 들뜸 등이 확인되어, 부착 안정성에 문제가 있었다.

1 : 펠리클 프레임 2 : 접착제층
3 : 점착제층 4 : 마스크
5 : (펠리클 마운터의)가압판

Claims

펠리클 프레임의 한쪽 단면에 접착제층을 개재하여 펠리클막이 장설(張設)되고, 다른쪽 단면에 마스크 부착측의 면이 평탄한 점착제층이 마련되며, 또한 그 점착력이 1 N/m?100 N/m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피용 펠리클.
제1항에 있어서, 상기 점착제층의 마스크 부착측의 면의 평탄도가 15 ㎛ 이하인 리소그래피용 펠리클.
제1항 또는 제2항에 있어서, 펠리클막이 부착된 상기 접착제층의 면의 평탄도가 15 ㎛ 이하인 리소그래피용 펠리클.