KR20240044466A

KR20240044466A - 기압 조정이 용이한 노광용 펠리클

Info

Publication number: KR20240044466A
Application number: KR1020247007489A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 구보타; 유 야나세; 아야노 다케우치; 아키노리 니시무라
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-04-04
Also published as: WO2023013660A1; TW202318099A; CN117980819A; JP2022191120A

Abstract

[과제] 본 발명은, 특히 EUV 노광에 있어서 요구되는 최대 허용 이물 사이즈의 저하 그리고 펠리클막이 노출되는 가혹한 기압 변동에 호응하기 위해, 펠리클 프레임을 관통하여 설치되는 통기 구멍에 대어지는 필터의 고성능화를 달성한다.
[해결 수단] 본 발명의 펠리클은, 펠리클 프레임(3)과, 상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 펠리클막(1)과, 상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍(6)과, 상기 통기 구멍을 막는 필터(7)를 구비하고, 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는다.

Description

기압 조정이 용이한 노광용 펠리클

본 발명은, 반도체나 액정 등의 제조에 이용되는 노광용 마스크를 이물로부터 보호하는, 기압 조정이 용이한 노광용 펠리클에 관한 것이고, 특히는 기압 조정이 용이한 EUV 마스크용 펠리클에 관한 것이다.

반도체나 액정 등의 제조는 소위, 리소그래피 기술을 사용해 노광용 마스크(단지 「마스크」라고도 한다.)를 이용하여 회로 패턴을 형성한다. 근래, 특히 반도체에서는 이 회로 패턴도 미크론에서 서브 미크론, 더 나아가서는 나노로 미세화가 진행되고, 그에 수반하여 노광 광원도 g선(436㎚), i선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚)로 단파장화가 진행되고 있다. 최근에는 더욱 단파장의 EUV(극단 자외선: 13.5㎚) 노광도 검토되며, 최첨단 디바이스에는 일부 실용화도 시작되어 있다.

상기의 반도체, 예를 들면, LSI, 초(超)LSI 등의 제조는 일반적으로는, 웨이퍼에 레지스트를 도포 후, 원하는 회로 패턴이 묘화된 노광 마스크 모두, 노광기에 설치하여, 노광 마스크에 광을 조사하고, 회로 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 통상, 이러한 조작은 먼지를 최대한 저감한 클린룸 내에서 행하여지는데, 그래도 마스크 작성 후의 이동이나 설치 등으로, 인체나 기기, 또는 환경 유래의 먼지가, 마스크 상에 부착되는 경우가 많다. 이러한 먼지는 회로 패턴과 함께 전사되기 때문에, 비정상의 회로가 발생하여, 얻어진 반도체는 불량품이 되고, 제조 수율의 저하를 초래한다.

그래서, 이 방지책으로 비특허문헌 1과 같이 마스크 작성 후, 즉시 먼지 막이의 펠리클을 마스크 상에 첩부(貼付)하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 이것은 펠리클을 일괄, 마스크에 첩부하면, 가령 먼지가 있어 날아와도, 펠리클에 의해 차단되어, 마스크의 회로 패턴 상에 먼지는 도달할 수 없고, 펠리클막에 놓여도 거기는 마스크면으로부터 거리가 있기 때문에, 노광의 초점을 회로 패턴 상에 맞춤으로써, 펠리클 상의 먼지는 「초점 흐려짐(bokeh)」으로 전사되지 않는 것에 의한다.

펠리클의 기본 구성은, 통상, 금속제의 프레임과, 그 상단면에 접착제를 개재하여 장설(張設)된 노광 파장에 대해 고투명이고 내광성(耐光性)을 갖는 펠리클막과, 마스크에 첩부하는 프레임 하단면에 형성된 비교적 내광성이 있는 아크릴이나 실리콘 등으로 이루어지는 점착제층과, 펠리클이 마스크에 기밀하게 장착된 후의 펠리클의 내외 기압차를 조정하는, 프레임에 뚫어진 통기 구멍과, 통기 구멍의 외측구를 막는 필터로 이루어져 있다.

펠리클막으로는, 노광 파장에 고투과율이고, 고내광성을 가지며, 예를 들면 g선(436㎚)에는 니트로셀룰로오스, i선(365㎚)에는 프로피온산 셀룰로오스가, KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚)에는 비정질 불소 폴리머가 이용되고 있다. 근래는 한층 더한 미세화와 함께 단파장화가 한층 진행되어, EUV(극단 자외선: 13.5㎚) 노광도 사용되기 시작하고 있다. 이 펠리클 막재(膜材)로는 EUV 광에 대해 투과율성이 높고, 또한, 내광성이 높은 재료이면 사용 가능하지만, 실제로는 저가격이며 재현성 좋고 균일한 성막을 할 수 있는 점에서, 통상은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 또는 탄화물 등이 적합하다. 더 나아가서는, 이러한 막재를 보호하는 목적으로, SiC, SiO₂, Si₃N₄, SiON, Y₂O₃, YN, Mo, Ru 및 Rh 등의 보호막을 구비해도 된다. 막 두께는 고투과율을 얻기 위해서, 서브 미크론 이하의 상기의 무기 재료막이 검토되며, 일부는 이미 실용에 제공되고 있다.

이들 중, 대기압하에서 사용되는 g선(436㎚), i선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚) 등의 종래형 펠리클에서는, 그 통기 구멍용 필터에는 일반적으로, PET, PTFE 등의 수십 ㎛에서 수백 ㎛의 파이버 지름으로 이루어지는 부직포가 사용되고 있다(특허문헌 1).

일본국 특개2005-268464호 공보

「전자 재료」, 1997년 7월호, p.103

한편, 진공 또는 감압하에서 사용되고, 근래 실용화되기 시작한 EUV(극단 자외선: 13.5㎚) 노광의 펠리클에서는, 그 통기 구멍용 필터로서, 종래의 PET, PTFE 등의 수지제나 다공질의 소결 금속이나 세라믹 등이 일부에서 사용되거나, 또는 제안되고 있지만, 그 엄격한 사용 조건에 견디는 것은 없는 것이나 다름없는 상황이고, EUV(극단 자외선: 13.5㎚) 노광의 실용화에의 큰 장애가 되어 있다. 즉, 종래의 PET, PTFE 등의 수지제의 부직포의 필터에서는 파이버 지름이 굵고, 압력 손실도 높고, 또한, 저지해야 하는 서브 미크론 이하의 먼지도 용이하게 통과시켜 버리는 결점을 갖는다. 다공질의 소결 금속이나 세라믹은, 여과 구멍을 미세하게 게다가 일정하게 하는 것은, 작성 시에 구멍끼리의 융착 등이 일어나기 쉬워 기술적인 곤란함을 수반한다. 저지해야 하는 먼지의 지름보다도 큰 구멍이나 필요 이상의 작은 구멍, 또는 막힌 구멍 등이 혼재해 버려, 통기 시의 압력 손실이 크고, 필터 성능도 안정되지 않는 등의 문제가 있다.

한편, EUV 노광 장치는 1대 수백억엔으로 특히 고가인 장치이며, 또한, 생산에는 쓸데없고 직접 도움이 되고 있지 않지만, 그 조작상 불가결한, 마스크의 출납시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림이, 노광 장치 운전상의 데드 타임이 되어, 코스트 업 요인이 되고 있다. 그 때문에, 생산 코스트를 낮추기 위해, 이 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 보다 고속으로 하여, 조금이라도 EUV 노광 장치의 가동률을 올리는 것이 요구되고 있다.

그러나, 현행의 EUV 노광의 펠리클막은, EUV의 광내성, 광투과율이나 가공성의 점에서, 서브 미크론 이하의 극박 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 또는 탄화물 등의 강직한 무기 재료막이 일반적으로 사용되고 있으며, 이 때문에, 상기의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 고속으로 행하면, 급격한 공기의 출입에 의해, 합체한 마스크와 펠리클로 갇힌 공간 내에서 국부적인 공기의 농담(濃淡)이 발생하여, 그 내외에서 큰 국부적인 압력차가 생긴다. 이 압력차에 극박이고 강직한 펠리클막은 추종할 수 없어, 펠리클막이 파단, 비산하여, 고가인 노광기 내를 더럽혀, 이후, 노광이 불가능해져, 막대한 손해가 생겨, EUV 노광 기술상의 큰 난관이 되어 있다.

이 개선책으로서 선행 기술에서는, 예를 들면 특허문헌 1에서는, 소위 펠리클막과 통기 구멍 필터를 겸한 마스크 커버(레티클 커버)로 회로 패턴을 덮어, 먼지로부터 보호하는 것이 제안되어 있다. 확실히, 이 방법은 필터 면적으로서 노광면도 포함하고, 극히 크게 취할 수 있기 때문에, 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 고속으로 행하는 것은 가능하지만, 그 반면, 필터의 통기 구멍 확보를 위해서, 다공질의 불소 수지, 구체적으로는 PTFE가 제시되어 있지만, EUV 광은 파장이 극단적으로 짧은 자외선(극단 자외선: 13.5㎚)이므로, 조사되는 에너지가 극히 크고, 유기물은 단시간에 분해되어 버린다. 비교적, 내광성이 좋은 PTFE에서조차도 장시간의 EUV 광에서의 사용에 견딜 수 없다는 큰 문제를 안고 있다.

그래서, 본 발명자들은, 상기의 난관과 여러 가지의 문제의 해결에 예의 노력한 결과, 본 발명에 이른 것이다. 즉, 하기와 같다.

[1] 펠리클 프레임과,

상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 펠리클막과,

상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,

상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,

상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 시트를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.

[2] 펠리클 프레임과,

상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 펠리클막과,

상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,

상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,

상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.

[3] 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 및 카본 나노 튜브로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 [2]에 기재한 펠리클.

[4] 상기 필터를 구성하는 파이버 중, 5∼70vol％가, 평균 파이버 지름이 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하의 파이버인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[5] 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 상기 통기 구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[4] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[6] 상기 통기 구멍은, 그 외측구에 자리 파기가 설치되어 있고, 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가 상기 자리 파기에 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[5] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[7] 상기 통기 구멍은, 그 외측구 또는 내측구 중 적어도 한쪽에 모따기가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[6] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[8] 상기 통기 구멍의 개구 면적의 합계의 비율은, 상기 펠리클 프레임 하단면의 총면적에 대해, 2％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[7] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[9] 상기 통기 구멍의 개구 면적의 합계의 비율은, 상기 펠리클 프레임 하단면의 총면적에 대해, 10％ 이상 50％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 [8]에 기재한 펠리클.

[10] 상기 필터는, 한쪽의 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 평균 파이버 지름이 작아지는 여과 정밀도 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[9] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

「여과 정밀도 구배」: 필터재의 여과 정밀도를 단계적으로 바꾸는 것을 말한다. 일반적으로는 큰 입자에서 작은 입자로 단계적으로 포착시켜, 급격한 눈 막힘을 방지한다.

[11] 상기 필터는, 평균 파이버 지름이 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하인 파이버를 포함하고, 한쪽의 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 상기 파이버의 존재 비율이 낮아지고 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[10] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[12] 상기 필터는, 각각 상이한 평균 파이버 지름을 갖는 파이버로 구성되는 복수의 부직포 시트를 겹쳐 합체한 것인 것을 특징으로 하는 상기 [10] 또는 [11]에 기재한 펠리클.

[13] 상기 펠리클막은, 막 두께가 1㎛ 이하이고, 그 일부 또는 전부가, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 또는 탄화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[12] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[14] 상기 펠리클막에는, 무기 화합물의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[13] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[15] 상기 무기 화합물이, SiC, Si₃N₄, 또는 Y₂O₃ 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 상기 [14]에 기재한 펠리클.

[16] 상기 나노 파이버의 전부 또는 일부의 표면은, SiC 또는 Si₃N₄로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[15] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[17] 상기 펠리클이, EUV 마스크용 펠리클인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[16] 중 어느 것에 기재한 펠리클.

[18] 펠리클 프레임과,

상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,

상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,

상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 시트를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 부착 펠리클 프레임.

[19] 펠리클 프레임과,

상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,

상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고.

상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 부착 펠리클 프레임.

[20] 상기 [1]∼[17] 중 어느 것에 기재한 펠리클을 노광 마스크에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클 부착 노광 마스크.

[21] 상기 [1]∼[17] 중 어느 것에 기재한 펠리클의 제조 방법으로서, 일렉트로스피닝법을 이용하여 상기 나노 파이버를 작성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.

[22] 상기 [20]에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크를 이용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

[23] 상기 [20]에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크에 의해 노광하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 통상의 각종 펠리클은 물론, 그중에서도, 초미세한 패턴을 전사하는 최첨단 EUV 노광기로의 마스크의 출입 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을, 보다 고속으로 행할 수 있고, 고가인 노광 장치의 가동률을 올려, 생산성 코스트를 크게 낮추는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 펠리클 부착 노광 마스크의 종단면 구조를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 펠리클(10)은, 펠리클 프레임(3)과, 펠리클 프레임(3)의 상단면에 접착제층(2)을 개재하여 설치된 극박의 펠리클막(1)과, 펠리클 프레임(3)에 설치된 적어도 하나의 통기 구멍(7)을 포함하고 있다. 통기 구멍은, 일부 또는 전부가 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브(CNT) 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 이물 침입 방지용 필터(7)로 막혀 있다. 도 1에서는, 필터(7)는 통기 구멍(6)의 외측구의 외부에 있지만, 그 일부 또는 전체가 통기 구멍(6)에 삽입된 양태를 제외하는 것은 아니다. 또 통기 구멍(6)의 외측구에, 필터(7)의 일부 또는 전체를 끼워 넣은 자리 파기를 설치한 것이나, 펠리클 프레임(3) 둘레 가장자리부로부터의 발진 저하에 더하여, 필터(7)와 통기 구멍(6) 둘레 가장자리부의 접촉에 있어서의 발진을 방지하기 위해, 통기 구멍(6)의 외측구 또는 내측구 중 적어도 한쪽에 모따기가 있는 것도 가능하며, 펠리클 프레임(3)은, 마스크(5)의 형상에 대응하여 틀 형상(통상, 사각형상)이다.

상기 부직포는, JIS L-0222:2001에 기재되는 바와 같이 「섬유 시트, 웹 또는 배트로, 섬유가 한 방향 또는 랜덤으로 배향하고 있으며, 교락, 및/또는 융착, 및/또는 접착에 의해 섬유 사이가 결합된 것. 단, 종이, 직물, 편물, 터프트 및 축융 펠트를 제외한다.」를 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 필터는 반드시 부직포일 필요는 없고, 시트이면 된다. 상기 시트는 일부 또는 전부가 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브(CNT) 중 적어도 하나가 시트상으로 구성되고, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브(CNT)가 서로 얽힌 상태인 것이 바람직하다.

펠리클막(1)은, 극박의 실리콘제이며, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 또는 탄화물로 이루어진다. 이것은 여러 가지의 금속, 무기 화합물과 비교하여 각종의 결정 형상이나 화합물의 박막이 비교적 강도가 높은 것, 그리고 고순도막이 용이하고, 또한 경제적으로 작성할 수 있는 것 등의 이유로 선택되는 것이다. 또, 그래핀, 다이아몬드 라이크 카본, 카본 나노 튜브 등의 탄소막도 EUV 노광용으로는 유효하다. 또한, 이들의 펠리클막(1)에 대해, 깨짐이나 부식의 방지 등을 목적으로, SiC, Si₃N₄, Y₂O₃ 등의 각종 무기 화합물의 코팅을 실시하는 것은 적합하다. 펠리클막 단독에서의 취급이 어려운 경우는, 실리콘 등의 틀에 지지된 펠리클막을 이용할 수 있다. 그 경우, 틀의 영역과 펠리클 프레임을 접착함으로써, 펠리클을 용이하게 제조할 수 있다.

펠리클막(1)의 막 두께는 1㎛를 초과하면 노광광의 투과량이 불충분해지기 때문에, 1㎛ 이하가 바람직하고, 100㎚∼1㎛가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍(6)은 상기와 같이, 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나(나노 파이버 및 카본 나노 튜브의 양쪽인 경우를 포함한다.)로 구성되는 부직포를 갖는 이물 침입 방지용 필터(7)로 막힌다. 이것은 앞서도 서술한 바와 같이, 종래의 부직포의 필터로는, 근래의 서브 미크론∼수 ㎚의 초고정세(超高精細), 고미세한 회로 패턴에서 문제가 되는 먼지 등의 이물은 이미, 제거 불능이다. 한편, 다공질의 소결 금속이나 세라믹의 필터는 그 소성 시에 구멍 지름 분포의 조정이나 구멍의 막힘, 또는 두께 조정 등이 어렵고, 압력 손실이 높아지거나, 재현성이 나오지 않는, 등의 문제가 발생하는 것 등에 의한다. 또한, 상기 통기 구멍의 배치·수·형상은 특별히 한정되지 않고, 여러 가지의 양태를 취할 수 있다.

통기 구멍은, 펠리클의 외측의 공간과 내측의 공간을 잇도록 설치하는 것이 바람직하다. 도 1과 같은, 펠리클 프레임의 외측면으로부터 내측면을 향해 관통하여 설치된 통기 구멍은 제조하는 것이 용이하다. 한편, 외측면과 내측면을 관통하는 통기 구멍이 아니라, 펠리클 프레임의 외측면으로부터 내측면의 방향으로 연장된 관통 구멍의 방향을 도중에 펠리클 프레임의 상단면 또는 하단면의 방향으로 구부려, 펠리클 프레임의 상단면 또는 하단면에 개구를 설치해도 된다. 또, 펠리클 프레임의 내측면으로부터 외측면의 방향으로 연장된 관통 구멍의 방향을 도중에 펠리클 프레임의 상단면 또는 하단면의 방향으로 구부려, 펠리클 프레임의 상단면 또는 하단면에 개구를 설치할 수도 있다. 이와 같이, 도중에 방향을 바꾼 통기 구멍은 상단면 또는 하단면의 개구 면적을 넓게 설계하는 것이 용이하고, 펠리클의 높이가 약 2.5mm 이하라는 제한을 갖는 EUV 노광용의 펠리클 등의 박형 펠리클에 있어서 유효한 기술이 된다.

그러나, 본 발명과 같이, 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 이물 침입 방지용 필터(7)로 통기 구멍(6)을 막음으로써, 상기의 문제가 해결되고, 지금까지의 펠리클은 물론, 최첨단의 초미세화된 마스크, 특히 EUV 마스크용 펠리클에도 적합하다. 즉, 서브 미크론∼수 ㎚의 이물이, 본 발명에서 채용하는 이 필터로 고효율로 포집되기 때문에, 더욱 필터를 얇게 할 수 있는 데다, 또한 극세 파이버 지름 때문에, 공기나 가스의 출입 시의 압력 손실도 저하되는 등의 상승 효과에 의해, 마스크의 출납 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을, 보다 고속화하는 것이 가능해진다. 이러한 결과, 노광 장치 운전상의 데드 타임도 단축화가 가능해져, 노광 장치의 가동률이 올라, 생산 코스트를 낮추는 것이 가능해진다.

이때의 통기 구멍(6)의 전(全) 개구 면적은, 개구의 한쪽을 펠리클 프레임의 상단면 또는 하단면으로 한 경우, 개구를 갖는 펠리클 프레임 단면의 총면적의 2％ 이상이 바람직하지만, 보다 고속인 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 가능하게 하기 위해서는 10％ 이상이 보다 바람직하며, 추가적인 생산 코스트의 저하가 가능해진다. 단, 전 통기 구멍의 합계 개구 면적의 상한은 펠리클 프레임의 강도에 의존하고, 너무 크게 하면, 펠리클 프레임의 변형이 일어나, 그 결과, 회로 패턴도 일그러지기 때문에, 바람직하지 않다. 따라서, 합계 개구 면적의 상한은 펠리클 프레임의 종류에 따라 결정하는 것이 좋지만, 고강도의 펠리클 프레임의 가공의 난이도에 의해, 어떤 종류라도 50％를 초과하면 가공비 업을 서포트할 수 있는 합리성을 잃기 쉽다. 따라서, 합계 개구 면적은 50％ 이하인 것이 바람직하고, 45％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 35％ 이하인 것 특히 바람직하다. 여기에서, 이 전 개구 면적은, 개구를 갖는 펠리클 프레임 단면의 총면적에 대한 상기 단면에 설치된 전 개구의 면적의 비율을 의미한다.

또한, 통상의 부직포의 제조법에는 일반적으로 연신법으로 작성된 파이버가 사용되지만, 그 평균 파이버 지름은 수 ㎛ 이상으로 굵고, 또, 각각의 파이버 지름도 연신력 의존으로 가늘어지거나, 굵어지거나 하여 넓은 분포가 되기 때문에, 이물의 포착률이나 강도가 일정하지 않다. 그 때문에, 본 발명에 있어서의 나노 파이버에는 부적합하여 사용할 수 없다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는, 나노 파이버는 소위, 이들이 비교적 일정해지는 일렉트로스피닝법으로 작성한 것이 최적이고, 일렉트로스피닝법 및/또는 주지의 CNT의 제법으로 만들어지는 부직포가 최적이다. 일렉트로스피닝법은, 주지와 같이, 시린지 중에 나노 파이버의 원료인 고분자 용액을 흘려 넣은 후에, 고전압을 부여하여 고분자 용액을 대전시켜, 정전 폭발을 일으킴으로써 나노 파이버를 작성하는 방법이다. 해당 방법을 행할 때의 조건은, 특별히 한정되지 않고, 고분자 재료의 종류 등에 따라 적절히 설정하면 된다.

상기 나노 파이버의 재질은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 유기 고분자(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보실란, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리아세테이트, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 등), 무기 고분자(실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 등), 천연 고분자 화합물(셀룰로오스, 키틴 등), 탄소 재료 등을 들 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「나노 파이버」란, 평균 파이버 지름이 나노 오더인 섬유상 물질을 말한다.

본 발명에 있어서, 나노 파이버 및 카본 나노 튜브의 평균 파이버 지름(직경)은 더욱 한정하는 것은 아니지만, 통상, 1㎛ 이하로 10∼950㎚의 범위가 적합하다. 이것은 10㎚ 미만의 파이버는 너무 강도가 약하고, 취급이 어려운 것, 또, 950㎚ 이상으로는 요즘의 문제가 되고 있는 나노 오더의 이물의 제거가 곤란한 것에 의한다.

또, 본 발명에서는, 필터의 모든 파이버를 나노 파이버 및/또는 카본 나노 튜브로 하는 것보다도, 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 고속화했을 때의 풍압에 견디도록 강도 업을 위해서 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하(예를 들면, 1㎛에서 300㎛ 정도)의 파이버를 의도적으로, 필터를 구성하는 파이버 중, 5∼70vol％만 혼재시키는 것이 바람직하다. 이것은 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하의 파이버가 5vol％ 미만에서는 강도가 낮아져, 그다지 고속화할 수 없고, 또, 70vol％ 초과에서는 강도는 높아도, 서브 미크론 이하의 미세한 이물의 포집률이 저하되기 시작하기 때문이다.

본 발명에 있어서, 나노 파이버, 특히는 무기계의 실리카 나노 파이버나 CNT는, 표면이 약하고 활성이기 때문에, 분위기 가스에 의해서는 소실이나 파손되기 쉬우므로, 이들의 표면을 SiC나 Si₃N₄ 등으로 피복하여 조금 개질해도 된다.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 필터는, 한쪽의 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 평균 파이버 지름이 작아지는 여과 정밀도 구배를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 여과 정밀도 구배를 형성하면 필터의 강도를 향상시키는 동시에 이물 포집률은 보다 높고, 또한 압력 손실도 작게 할 수 있다. 그 결과, 마스크의 출입 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림의 보다 고속화가 가능해진다. 더욱 바람직한 형태는, 필터의 부직포를 편표면으로부터 다른 한쪽의 표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 나노 파이버와 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하의 굵은 파이버와의 혼입 비율을 단계적으로 평균 파이버 지름을 작게 하도록 바꿔, 여과 정밀도 구배를 갖게 하는 것이 바람직하다. 이것은, 나노 파이버만으로 구성되는 부직포는, 이물 포집률은 높아도 필터 강도가 약하고, 바로 깨져, 장기의 사용에 견딜 수 없는 경우가 있기 때문이다.

추가로 덧붙이면, 나노 파이버와 수 ㎛ 이상 내지 수 ㎛ 이하의 굵은 파이버와의 혼입 시의 굵은 파이버는 굽힘 강도도 있고, 유연성을 가진 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보실란 등의 고분자계 파이버가 적합하다. 이것은, 이들의 파이버가 마치 철근 콘크리트의 철근과 같은 역할을 담당하여, 혼재하는 나노 파이버 및 필터 전체가 고속의 진공 흡입이나 대기압 되돌림 시의 풍압에 의해 파괴되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

여과 정밀도 구배를 단계적으로 가진 필터를 작성하는 방법으로는, 각각 상이한 평균 파이버 지름을 갖는 파이버로 구성되는 복수의 부직포 시트로부터, 원하는 구배가 달성되도록 적절히 선택하여 겹쳐, 합체함으로써 얻어진다. 겹친 후, 측면에 접착제를 도포하면 분산을 방지할 수 있다. 자리 파기에 끼워 넣는 경우는, 자리 파기의 측면에 접착제를 도포하는 것이 바람직하다.

이와 같이 작성된 필터를, 펠리클 프레임에 뚫어진 통기 구멍을 막도록 장착하는 방법은, 종래의 필터의 경우와 변함이 없다. 예를 들면, 통기 구멍의 외측구의 둘레에, 필터의 형상에 맞춰, 방형 틀 형상, 링상 등에 접착제를 도포하고, 이것에 필터를 첩착시킨다. 자리 파기가 있는 경우는, 접착제를 자리 파기의 측면에 도포하면, 필터의 고정과 필터의 분산 방지가 이루어진다.

본 발명의 펠리클을 마스크에 장착하는 방법을 도 1을 이용하여 설명한다. 펠리클 프레임(3)의 하단면에는 펠리클(10)을 포토마스크(5)에 장착하기 위한 점착제층(4)이 형성되어 있다. 또한 점착제층(4)의 하단면에는, 점착면을 보호하기 위한 라이너(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 펠리클(10)을 포토마스크(5)에 장착할 때에는, 이 라이너를 벗기고, 점착제층(4)을 노출시켜 포토마스크(5)에 첩부하여 사용한다.

실시예

이하에 본 발명을 실시예 및 비교예를 나타내며 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 이것으로 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

현행품 필터로 사용되고 있는 평균 파이버 지름 5㎛의 폴리프로필렌·파이버에 일렉트로스피닝법으로 작성한 평균 파이버 지름 0.3㎛의 실리카·나노 파이버를 혼합하여, 두께 500㎛의 부직포 필터로서, 그 양단면에서 평균 파이버 지름이 0.95㎛, 중앙부의 평균 파이버 지름이 0.35㎛인 「여과 정밀도 구배」를 가진 부직포 필터를 28개 만들었다. 또한, 평균 파이버 지름은 SEM상(像)으로부터 산출했다.

다음으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 부직포 필터(7)로, 두께 0.1㎛의 p-Si(폴리실리콘)제 펠리클막(1)이 장설된 펠리클 프레임(3)의 통기 구멍(6), 계 28개(전 개구 면적＝450㎟; 펠리클 프레임 하단면 총 면적의 21％)를 하나씩 막은 후에, 이 펠리클(10)을 노광 마스크(5)에 점착제층(4)을 개재하여 붙였다.

그 후, 이 노광 마스크를 모의 EUV 장치에 장착하여, NaCl를 미립자 생성 어토마이저로 처리하고 NaCl 미립자를 발생시켜, 정전 분급기를 이용해 0.01∼0.5㎛의 NaCl 미립자에 분급하여, 유사 이물 분위기로 했다. 이 유사 이물 분위기를 모의 EUV 장치 내에 도입하면서, 마스크의 출납을 상정한 진공 흡입이나 대기압 되돌림의 시뮬레이션 실험을 실시했다. 진공 흡인 후, 대기압 되돌림 시의 이물 포착률과 차압을 측정하여, 상기 부직포 필터의 개략 평가로 했다.

그 결과, 이물 포착률은 0.01∼0.5㎛의 미립자에 대해서 모두 100％였다. 차압은 선속 0.15cm/s에서 0.5Pa였다. 또, p-Si 펠리클막은 압력 변화에 의한 쇼크에 대해 파손되는 일 없이 충분히 견딜 수 있는 것이었다.

[비교예 1]

현행품 필터에 의한 비교예로서, 상기 실시예 1의 평균 파이버 지름 5㎛의 폴리프로필렌·파이버만으로 구성되고, 두께 500㎛ 전체에 걸쳐 여과 정밀도 구배가 없으며, 두께 방향으로 균일한 부직포 필터를 28개 작성했다.

그 후, 실시예 1과 동일 장치, 동 조건으로 동일하게 펠리클 프레임의 필터에 상기 부직포 필터를 사용하여, 진공 흡인 후, 대기압 되돌림 시의 이물 포착률과 차압을 측정하여, 상기 부직포 필터의 평가를 행하였다.

그 결과, 이물 포착률은, 0.01㎛ 근방의 미립자에 대한 이물 포착률은 94.0％, 0.05㎛ 근방의 이물 포착률은 93.5％, 0.10㎛ 근방의 이물 포착률은 94.8％, 0.5㎛ 근방의 이물 포착률은 95.3％였다. 차압은 선속 0.15cm/s에서 20.5Pa였지만, 도중, 차압이 너무 컸기 때문에, 극박의 p-Si 펠리클막이 파열되어 버려, 현행의 필터는, 이 모의 EUV 장치에는 부적절한 것을 알 수 있었다.

[실시예 2]

평균 파이버 지름 3㎛의 폴리에스테르·파이버만을 50㎛ 적층하여, 편단면으로 했다. 이 편단면 상에 평균 파이버 지름 35㎚(0.035㎛)의 카본 나노 튜브(CNT)와 상기의 평균 파이버 지름 3㎛의 폴리에스테르·파이버를, 양자의 혼입도를 서서히 변화시키면서, 400㎛ 적층하고, 또한 평균 파이버 지름 35㎚의 CNT만으로 50㎛ 두께를 쌓아, 다른 한쪽의 단면으로 하고, 여과 정밀도 구배를 중간부에 갖는 부직포 필터를 28개 작성했다. 또한 이 부직포 필터에서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 0.1㎛의 p-Si 펠리클막(1)이 장설된 펠리클 프레임(3)의 통기 구멍(6), 계 28개(전 개구 면적＝321㎟; 펠리클 프레임 하단면 총 면적의 15％에 상당)를 막은 후에, 이 펠리클(10)을 노광 마스크(5)에 점착제층(4)을 개재하여 붙였다.

그 후, 실시예 1과 동일한 장치, 동일 조건으로 상기 부직포 필터의 평가를 행하였다.

그 결과, 이물 포착률은 0.01∼0.5㎛에서 모두 100％, 차압은 선속 0.15cm/s에서 0.2Pa이며, p-Si 펠리클막은 차압에 의한 손상은 입지 않고, 노광 마스크의 출납 시의 진공 흡인, 대기압 되돌림에는 충분히 견디는 것이었다.

1: 펠리클막 2: 접착제층
3: 펠리클 프레임 4: 점착제층
5: 포토마스크 6: 통기 구멍
7: 필터 10: 펠리클

Claims

펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,
상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 시트를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,
상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 2 항에 있어서,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 및 카본 나노 튜브로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터를 구성하는 파이버 중, 5∼70vol％가, 평균 파이버 지름이 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하의 파이버인 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 상기 통기 구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통기 구멍은, 그 외측구에 자리 파기가 설치되어 있고, 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가 상기 자리 파기에 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통기 구멍은, 그 외측구 또는 내측구 중 적어도 한쪽에 모따기가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통기 구멍의 개구 면적의 합계의 비율은, 상기 펠리클 프레임 하단면의 총면적에 대해, 2％ 이상인 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 8 항에 있어서,
상기 통기 구멍의 개구 면적의 합계의 비율은, 상기 펠리클 프레임 하단면의 총면적에 대해, 10％ 이상 50％ 이하인 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 한쪽의 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 평균 파이버 지름이 작아지는 여과 정밀도 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 평균 파이버 지름이 수 ㎛ 이상 내지 수백 ㎛ 이하인 파이버를 포함하고, 한쪽의 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 상기 파이버의 존재 비율이 낮아지고 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 필터는, 각각 상이한 평균 파이버 지름을 갖는 파이버로 구성되는 복수의 부직포 시트를 겹쳐 합체한 것인 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠리클막은, 막 두께가 1㎛ 이하이고, 그 일부 또는 전부가, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 또는 탄화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠리클막에는, 무기 화합물의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 14 항에 있어서,
상기 무기 화합물이, SiC, Si₃N₄, 또는 Y₂O₃ 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노 파이버의 전부 또는 일부의 표면은, SiC 또는 Si₃N₄로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠리클이, EUV 마스크용 펠리클인 것을 특징으로 하는 펠리클.
펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,
상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 시트를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 부착 펠리클 프레임.
펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기 구멍과,
상기 통기 구멍을 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노 파이버 또는 카본 나노 튜브 중 적어도 하나로 구성되는 부직포를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 부착 펠리클 프레임.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 펠리클을 노광 마스크에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클 부착 노광 마스크.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 펠리클의 제조 방법으로서, 일렉트로스피닝법을 이용하여 상기 나노 파이버를 작성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
제 20 항에 기재된 펠리클 부착 노광 마스크를 이용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제 20 항에 기재된 펠리클 부착 노광 마스크에 의해 노광하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.