KR20240054318A - 고속으로 기압 조정이 가능한 노광용 펠리클 - Google Patents
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Abstract
[과제] 본 발명은, 특히 EUV 노광에 있어서 요구되는 엄격한 사용 조건에 호응하기 위해, 펠리클 프레임을 관통하여 설치되는 통기구에 대어지는 필터의 고성능화를 달성한다.
[해결 수단] 본 발명의 펠리클은, 펠리클 프레임과, 상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 극박의 펠리클막과, 상기 펠리클 프레임에 설치된 통기구와, 상기 통기구를 막는 필터를 구비하고, 상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 시트와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 구성된다.
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Description
본 발명은, 반도체나 액정 등의 제조에 이용되는 노광용 마스크를 이물로부터 보호하는 고속으로 기압 조정이 가능한 노광용 펠리클에 관한 것이며, 특히는 EUV 펠리클에 관한 것이다.
반도체나 액정 등의 제조는, 소위 리소그래피 기술을 사용해 노광용 마스크를 이용하여 회로 패턴을 형성한다. 근래, 특히 반도체에서는 이 회로 패턴도 미크론에서 서브미크론, 더 나아가서는 나노로 미세화가 진행되고, 그에 따라 노광 광원도 g선(436nm), i선(365nm), KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm)로 단파장화가 진행되고 있다. 최근에는 더욱 단파장의 EUV(극단 자외선; 13.5nm) 노광도 검토되고, 최첨단 디바이스에서는 일부 실용화도 시작되고 있다.
상기의 반도체, 예를 들면, LSI, 초(超)LSI 등의 제조는, 일반적으로는 웨이퍼에 레지스트를 도포 후, 원하는 회로 패턴이 묘화된 노광 마스크와 함께, 노광기에 설치하고, 노광 마스크에 광을 조사하여, 회로 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 통상, 이러한 조작은 먼지를 최대한 저감한 클린룸 내에서 행하여지지만, 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 특허문헌 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 있어도, 그 후에는 직접 마스크의 회로 패턴 상에 먼지는 놓이지 않고, 놓여도 펠리클 상이기 때문에, 노광의 초점을 회로 패턴 상에 맞춤으로써, 펠리클 상의 먼지는 「초점 흐려짐(bokeh)」으로 전사되지 않는 것에 의한다.
펠리클의 기본 구성은, 통상, 금속제 프레임의 상단면에 노광 파장에 고투명이고 내광성을 갖는 펠리클막이 장설(張設)되고, 하단면에 비교적 내광성이 있는 아크릴이나 실리콘 등의 점착재 등으로 기밀용 시일이 형성되며, 또한 마스크에 장착 후의 펠리클의 내외 기압차를 조정하는 통기구용 필터 등으로 이루어져 있다.
이러한 펠리클막으로는, 노광 파장에 고투과율이고, 고내광성을 가지며, 예를 들면 g선(436nm)에는 니트로셀룰로오스, i선(365nm)에는 프로피온산 셀룰로오스가, KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저(193nm)에는 비정질 불소 폴리머가 이용되고 있다. 근래는 한층 더한 미세화와 함께 단파장화가 더욱더 진행되어, EUV(극단 자외선; 13.5nm) 노광도 사용되기 시작하고 있다. 이 펠리클 막재(膜材)로는, 원리적으로는, EUV 광에 대해 투과율성이 높고, 또한 내광성이 높은 재료이면 사용 가능하지만, 실용적으로는 이미, 유기물로는 견딜 수 없고, 무기물이 일반적으로 적합하다고 여겨진다. 그중에서도 저가격이며 재현성 좋고 균일한 성막이 가능한 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물, 또는 몰리브덴 실리사이드 등의 금속 실리사이드 등이 적합하고, 이들 막재를 더욱 보호하는 목적으로 SiC, SiO2, Si3N4, SiON, Y2O3, YN, Mo, Ru 및 Rh 등의 보호막을 구비한 것도 제공되고 있다. 막 두께는 고투과율을 얻기 위해, 상기 막의 서브미크론 이하가 검토되고, 일부는 이미 실용에 제공되고 있다.
이들 중, 대기압하에서 사용되는 g선(436nm), i선(365nm), KrF 엑시머 레이저(248nm), ArF 엑시머 레이저 등의 종래형 펠리클은, 그 통기구용 필터에는, 일반적으로 PET, PTFE 등의 수십 미크론에서 수백 미크론의 파이버 지름으로 이루어지는 부직포가 사용되고 있다.
「전자 재료」, 1997년 7월호, p.103
한편, 진공 또는 감압하에서 사용되고, 근래 실용화되기 시작한 EUV(극단 자외선; 13.5nm) 노광의 펠리클에서는 그 통기구용 필터로서, 종래의 PET, PTFE 등의 수지제나 다공질의 소결 금속이나 세라믹스 등이 일부에서 사용되거나, 또는 제안되고 있지만, 노광 장치의 구조에서 오는 여러 가지 치수 제한이나 그 엄격한 사용 조건에 견디는 것은 없는 것이나 다름없는 상황이며, EUV(극단 자외선; 13.5nm) 노광의 실용화의 큰 장애가 되고 있다. 즉, 현상(現狀)의 PET, PTFE 등의 수지제로 굵은 섬유로 이루어지는 부직포와 금속 섬유를 편조(編組) 메시로 이루어지는 지지체로 구성된 필터는 필연적으로 크고 두꺼운 것이 되어, 종종 상기의 치수 제한 때문에, 사용할 수 없거나, 노광 마스크의 이용 영역을 좁히거나 하는 문제를 발생시키고 있다. 게다가 압력 손실도 높고, 또, 저지해야 하는 서브미크론 이하의 먼지도 용이하게 통과시켜 버린다는 결점도 갖는다. 한편, 다공질의 소결 금속이나 세라믹스는, 여과 구멍을 미세하게 더구나 일정하게 하는 것은, 작성 시에 구멍끼리의 융착 등이 일어나 기술적인 곤란함을 수반하는 동시에, 저지해야 하는 먼지 지름보다도 큰 구멍이나 필요 이상의 작은 구멍, 또는 막힌 구멍 등이 혼재해 버려, 이 또한, 통기 시의 압력 손실이 크고, 필터 성능도 안정되지 않는 등의 문제가 있다.
다른 한편, EUV 노광 장치는 1대 수백억엔으로 극히 고가의 장치이며, 또한, 생산에는 쓸모없고 직접적으로 도움이 되지 않지만, 그러나, 조작 상에서는 불가피한 마스크의 입출 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림이, 장치 상의 큰 데드 타임이 되어, 코스트 업 요인이 되고 있다. 그 때문에, EUV 노광 장치의 가동률을 조금이라도 올려 생산 코스트를 낮추기 위해, 이 진공 흡입이나 대기압 되돌림을, 보다 고속으로 하여, 이러한 시간의 단축을 도모할 필요가 있다.
그러나, 현행의 EUV 노광의 펠리클막은 EUV의 광내성, 광투과율이나 가공성의 점에서, 서브미크론 이하의 극박의 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물 등의 강직한 무기 재료막이 일반적으로 사용되고 있다.
이 때문에, 현상의 압력 손실이 높은 필터 그 자체라도, 또는 추가로 노광 장치의 구조에서 오는 여러 가지 치수 제한 때문에, 무리하게 소형화하여 마스크에 첩부한 펠리클은 물론, 상기의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 고속으로 행하면, 펠리클 내외의 공기의 급격한 출입에 의한 압력 손실로, 마스크와 펠리클과의 공간 내에서 국부적인 공기의 농담(濃淡)이 발생하여, 큰 국부적인 압력차를 발생시킨다. 이 압력차에 극박이고 강직한 펠리클막은 추종할 수 없어, 펠리클막이 파단, 비산하여, 고가의 노광기 내를 오염시켜, 그 후의 노광이 불가능해져, 막대한 손해를 발생시켜, EUV 노광 기술상의 일대 걸림돌이 되고 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 노광면도 필터 면적으로서 기여하기 때문에, 노광 장치의 구조에서 오는 여러 가지 치수 제한이 없는 것이나 다름없고, 여과 면적은 극히 커져, 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 고속으로 행하는 것은 가능하다. 하지만, 그 반면, EUV 광이 직접 닿는 노광면과 필터의 통기구를 겸한 부분에 있어서는 기재의 다공질상 불소 수지(PTFE 수지)에 직접 고에너지의 EUV 광이 닿아, 비교적 내광성이 좋은 PTFE라도 분해되어, 단시간 사용에 조차도 견디지 못하여, 그 실용화를 가로막고 있다.
그래서, 본 발명자들은 상기의 걸림돌과 여러 가지 문제의 해결에 예의 노력한 결과, 본 발명에 이른 것이다. 즉, 하기와 같다.
[1] 펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 극박의 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기구와,
상기 통기구를 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 시트와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 구성되는 것을 특징으로 하는 펠리클.
[2] 펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 극박의 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기구와,
상기 통기구를 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 부직포와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재한 펠리클.
[3] 상기 부직포는 적어도 일렉트로스피닝으로 만들어진 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재한 펠리클.
[4] 상기 지지체는 평판상인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
[5] 상기 지지체는 허니콤 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[4] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
[6] 상기 필터는 부직포 및 개구부를 갖는 지지체를 포함하여 편표면(片表面)으로부터 다른 쪽 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 「여과 정밀도 구배」*를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[5] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
(* 「여과 정밀도 구배」; 여재(濾材)의 여과 정밀도를 단계적으로 바꾸는 것을 말한다. 일반적으로는 큰 입자에서 작은 입자로 단계적으로 포착시켜, 급격한 눈 막힘을 방지한다)
[7] 상기 펠리클막은 막 두께가 1㎛ 이하이고, 그 일부 또는 전부가 적어도 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물, 또는 금속 실리사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[6] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
[8] 상기 펠리클막에는 무기 화합물의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [7]에 기재한 펠리클.
[9] 상기 무기 화합물이 SiC, Si3N4, Y2O3 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 상기 [8]에 기재한 펠리클.
[10] 상기 나노파이버 또는 카본 나노튜브의 표면은 SiC 또는 Si3N4로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[9] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
[11] 상기 펠리클이 EUV 마스크용 펠리클인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[10] 중 어느 것에 기재한 펠리클.
[12] 상기 [1]∼[11] 중 어느 것에 기재한 펠리클을 노광 마스크에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클 부착 노광 마스크.
[13] 상기 [1]∼[12] 중 어느 것에 기재한 펠리클의 제조 방법으로서, 일렉트로스피닝법을 이용한 나노파이버, 또는 카본 나노튜브법을 이용한 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 부직포를 작성하는 공정, 및 이 부직포와 추가로 개구부를 갖는 평판상의 지지체에 의해 필터를 작성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
[14] 상기 [13]의 평판상의 지지체가 허니콤 구조인 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
[15] 상기 [13] 또는 [14]에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크를 이용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
[16] 상기 [13] 또는 [14]에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크에 의해 노광하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명에 의해, 노광용 펠리클, 그중에서도, 그 장착에 엄격하게 스페이스의 제한을 받는 최첨단 EUV 노광용 펠리클에 있어서, 그 필터의 극박화, 소형화, 고성능화가 처음으로 실현되고, 그 결과, 지금까지 곤란했던 완전한 펠리클 장착이 처음으로 가능해지는 것이다. 본 발명의 필터는 상기의 부직포와 그 지지체로 구성되어 있기 때문에, 극히 작은 압력 손실에도 불구하고, 서브미크론 이하의 미세한 이물의 혼입 저지를 할 수 있고, 게다가 마스크 입출 시의 진공 흡입, 대기압 되돌림의 소위 「기압 조정」을, 보다 고속화가 가능해지며, 더 나아가서는 고가의 노광 장치의 가동률을 올릴 수 있어, 고특성이고 또한 생산 코스트를 대폭 저감한 반도체의 생산이 실현된다.
도 1은, 본 발명의 펠리클 부착 노광 마스크의 일 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2a는, (a) 환형의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
도 2b는, (b) 사각형(정방형)의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
도 2c는, (c) 허니콤 구조의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
도 2a는, (a) 환형의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
도 2b는, (b) 사각형(정방형)의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
도 2c는, (c) 허니콤 구조의 평판상 메시를 갖는, 본 발명에서 사용되는 지지체의 실시형태의 설명도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 본 발명의 노광용 펠리클(10)은, 펠리클 프레임(3)과, 펠리클 프레임(3)의 상단면에 접착제층(2)을 개재하여 설치되는 극박의 펠리클막(1)과, 펠리클 프레임(3)에 설치된 적어도 하나의 통기구(6)를 포함하고 있다. 통기구는, 그 일부가 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지는 시트 또는 부직포, 및, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 만들어진 필터(7)로 막혀져, 이물 침입 방지의 역할을 담당하고 있다.
그러나, 통상의 노광 마스크 및 펠리클은 별도로 하고 EUV 노광 마스크, 그중에서도, EUV 펠리클은 EUV 노광 장치의 구조상으로부터 극히 협소한 스페이스밖에 주어지고 있지 않다. 그 때문에, EUV 펠리클용 필터도 필연적으로, 소형이고 극박인 것이 요구된다. 그러나, 서브미크론의 이물도 허용되지 않는 EUV 노광에 있어서는, 이물 방지의 필터, 그 자체가 종전과 같은 굵은 파이버 지름의 부직포와, 굵은 섬유를 편조하여 겹쳐지는 부분이 발생해 두꺼워진 지지체의 구성에서는, 이미, 서브미크론의 이물을 포착하는 것도, 매우 적은 스페이스에 넣는 것은 이미 불가능하다.
그래서, 그 개선책을 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 본 발명에 도달한 것이다. 즉, 파이버로서, 그 일부가 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지는 시트 또는 부직포를 이용하는 것, 또한 부직포의 지지체로서, 섬유의 겹쳐짐이 발생하지 않는 평판상의 금속이나 수지의 판을 임의의 형상의 개구부로 가공하고, 이들을 조합하여 사용함으로써 개선한 것이다.
더욱 상세하게 말하면, 본 발명의 (1) 일부가 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지는 시트 또는 부직포를 서브미크론 이하의 이물을 포착시키는 여재로 하고, 여기에 더해 극박의 SUS나 Ni 등의 금속이나 수지의 (2) 평면상 판재에 개구부를 설치하여, 극박 지지체와 합체시켜 필터로 하는 것, 더 나아가서는 보다 큰 개구 비(比)와 함께 극박 지지체의 강도 저하 대책으로서, 필요에 따라 (3) 개구부를 허니콤 구조로 하는 것, 및, (4) 필터로서 부직포 및 개구부를 갖는 지지체를 포함하여 편표면으로부터 다른 쪽 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 「여과 정밀도 구배」*를 갖게 하는 것(*「여과 정밀도 구배」＝여재의 여과 정밀도를 단계적으로 바꾸는 것을 말한다. 일반적으로는 큰 입자에서 작은 입자로 단계적으로 포착시켜, 급격한 눈 막힘을 방지한다)의 (1)∼(4)의 각각 단독, 또는, 이들의 조합의 실시에 의해, 1) 필터 전체를 소형화, 극박화할 수 있어, 협소한 스페이스에의 대응이 가능, 2) 서브미크론 이하의 극미의 이물의 침입 방지, 3) 압력 손실이 작아져, 고속으로의 기압 조정이 가능한, 노광용 펠리클용 필터를 실현한 것이다. 물론, (1), (2), (3), (4)를 동시에 실시하는 경우는, 이들의 상승 효과가 최대가 되어 가장 바람직하다. 본 발명의 실시에 의해, EUV 노광기의 가동률이나 생산성의 향상에 의해 특성은 물론이고, 큰 코스트 저감이 가능해졌다.
상기의 개구부의 가공법으로는 물리적인 프레스 가공이나 화학적인 에칭 가공 등이 있지만, 보다 정밀도 가공이 가능한 에칭 가공이 보다 바람직하다. 또한, 도 1에서는, 필터(7)는 통기구(6)의 외측구의 외부에 있지만, 필요에 따라, 통기구(6) 외측구에 필터(7)의 일부 또는 전체를 매립하는 자리 파기를 설치한 것이나, 펠리클 프레임(3) 둘레 가장자리부로부터의 발진(發塵) 저하에 더하여, 필터(7)와 통기구(6) 둘레 가장자리부의 접촉에 있어서의 발진을 방지하기 위해, 통기구(6)의 외측구 또는 내측구 중 적어도 한쪽에 모따기가 있는 것도 가능하다. 펠리클 프레임(3)은, 마스크(5)의 형상에 대응하여 틀 형상(통상, 사각형상)이 일반적이다.
또한, 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, 섬유, 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 나노파이버 또는 카본 나노튜브(CNT) 중 적어도 한쪽이 시트상으로 구성되고, 나노파이버 또는 카본 나노튜브(CNT)가 서로 얽힌 상태인 것이 바람직하다.
또, 상기의 시트 또는 부직포의 일부 또는 전부를 구성하는 나노파이버 및 카본 나노튜브(CNT)는, 적어도 일렉트로스피닝으로 만들어진 나노파이버이며, 각종의 CNT 합성법으로 만들어지는 카본 나노튜브(CNT)이면 된다.
통상의 부직포의 제조법은 일반적으로 연신법의 파이버가 사용되지만, 그 평균 파이버 지름은 수 미크론 이상으로 굵고, 또, 각각의 파이버 지름도 연신력 의존으로 가늘어지거나, 굵어지거나 하여 넓은 분포가 되기 때문에, 이물의 포착률이나 강도가 일정하지 않아, 말할 것도 없이 서브미크론 이하의 이물의 포착에는 불충분하여, 본 발명의 목적에는 적합하지 않다. 그 때문에, 본 발명의 나노파이버는, 소위 이들이 비교적 일정하고 나노 지름의 극세 파이버가 용이하게 얻어지는 일렉트로스피닝법 및 여러 가지 CNT 제법이 선택되고, 그것에 의해 만들어지는 부직포가 필수이다. 본 발명의 나노파이버의 직경은 나노 오더이면 특별히 한정하는 것은 아니지만, 통상, 1㎛ 이하이며 10∼950nm 범위의 것이 적합하다. 이것은 10nm 미만의 파이버는 너무나 강도가 약하여, 취급이 어렵다. 또, 950nm 이상에서는 서브미크론 이하의 이물의 제거는 곤란한 것에 의한다.
또한 상기한 바와 같이 필터의 부직포 및 평면 지지체를 포함하여, 그 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 단계적으로 보다 가는 나노파이버와 보다 굵은 나노파이버나, 또는 평면상 지지체의 개구 크기(目開き)에서 단계적으로 「여과 정밀도 구배」를 바꾸는 것이 보다 바람직하다. 이것은, 일정 지름의 가는 나노파이버만의 부직포는 이물 포집률은 높아도 필터 강도가 약해 바로 찢어져, 장기의 사용에 견디지 못한다. 한편, 필터의 부직포를 편표면으로부터 다른 한쪽의 편표면, 또는 양표면에서는 비교적 굵은 나노파이버를 이용하여, 중앙부를 향해 단계적으로 평균 나노파이버 지름을 가늘게하거나, 또는 평면상 지지체의 개구 크기에서 단계적으로 「여과 정밀도 구배」를 부여하면, 필터 강도를 향상시키는 동시에 이물 포집률도 보다 높고, 게다가 압력 손실도 작게 할 수 있다. 그 결과, 노광 마스크의 출입 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을, 보다 고속화가 가능해진다.
이것은 보다 굵은 나노파이버나 또는 평면상 지지체의 개구 크기의 정도에 따라 단계적 「여과 정밀도 구배」가 형성되어, 보다 가는 나노파이버 또는 주로 서브미크론 이하의 이물 제거에 작용하고, 보다 굵은 나노파이버 또는 평면상 지지체는 일부의 보다 큰 이물 제거에 작용하는 동시에 보다 굵은 나노파이버 또는 평면상 지지체는 강도 보강재로서 상호 보완하므로 가장 바람직하다.
또, 필요에 따라, 본 발명에서는 필터의 모든 파이버를 나노파이버로 하지 않고, 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 더욱 고속화하고 싶을 때는, 그 풍압에 견디도록, 더욱 강도 업을 도모하기 위해, 일부러 수 미크론 이상의 파이버를 의도적으로 5∼70vol.％를 혼재시키는 것도 가능하다. 수 미크론 이상의 파이버가 5vol.％ 미만에서는 필터 강도가 그다지 강하지 않아, 한층 더의 고속화는 곤란하다. 또, 70vol.％ 이상에서는 강도는 향상되지만, 서브미크론 이하의 미세한 이물의 포집률이 악화되어 바람직하지 않다.
추가로 말하면, 나노파이버와 수 ㎛ 이상의 굵은 파이버의 혼입에는, 파이버의 굽힘 강도가 큰 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보실란 등의 고분자계 파이버가 적합하다. 이것은, 이들 파이버가 마치 철근 콘크리트 건축의 철근과 같은 역할을 담당하여, 혼재한 나노파이버 및 필터 전체를 고속의 진공 흡입이나 대기압 되돌림 시의 큰 풍압에 의해 파괴되는 것을 막아주기 때문이다. 또한, 본 발명의 나노파이버, 특히는 무기계의 실리카 나노파이버나 CNT는 표면이 무르고, 또, 화학적으로도 활성이기 때문에, 분위기 가스에 따라서는 소실이나 파손되기 쉬우므로 이들의 표면을 SiC나 Si3N4 등으로 개질해도 된다.
EUV 펠리클은 펠리클 프레임(3)의 상단면에 접착제층(2)을 개재하여 설치되며, 극박의 펠리클막(1)은 마스크(5)의 형상에 대응한 틀 형상(통상, 사각형상)의 1㎛ 이하의 극박의 실리콘제 펠리클막(1)이 장설된다. 실리콘제 펠리클막으로는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물, 또는 금속 실리사이드로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것은 여러 가지 금속, 무기 화합물과 비교하여 각종의 결정 형상이나 화합물의 박막이 비교적 강도가 높은 것, 그리고 EUV 투과율이 높고, 고순도막이 용이하며 또한 경제적으로 작성 할 수 있는 것 등의 이유로부터 선택되는 것이다. 또한, 상기의 실리콘제, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물, 또는 금속 실리사이드제의 펠리클막(1)은, 추가로 균열이나 부식의 방지 등을 목적으로 SiC, Si3N4, Y2O3 등의 각종 무기 화합물의 코팅을 하는 것은 보다 바람직하다. 펠리클막의 막 두께는 1㎛를 넘으면 노광광의 투과율이 불충분해지기 때문에, 1㎛ 이하가 바람직하고, 100nm∼1㎛가 보다 바람직하다.
본 발명의 펠리클 프레임에 설치된 기압 조정용 통기구(6)는 상기와 같이, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 부직포와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 만들어진 이물 침입 방지용 필터(7)로 덮인다. 보다 상세하게는, 상기 부직포는 적어도 일렉트로스피닝으로 만들어진 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지고, 또한 상기 지지체가 평판상이며, 또한, 필요에 따라 상기 지지체로서 허니콤 구조의 필터가 이용되는 것이다.
이에 반하여, 종래의 부직포의 필터로는 이미, 근래의 서브미크론∼수 nm의 초고정세(超高精細), 고미세한 회로 패턴에서 문제가 되는 극미한 먼지 등의 이물을 제거하는 것은 불가능하다. 그렇다고 해서, 지금까지 제안된 여러 가지 개선안, 예를 들면, 다공질의 소결 금속이나 세라믹스의 필터 등은 사이즈는 작게 할 수 있다고 해도, 금속이나 세라믹스 등의 입도(粒度) 조정이나 소결 시의 온도 관리 등의 어긋남에 의해, 필터의 구멍 지름 분포의 조정이 곤란해져, 이물의 포착률이나 압력 손실의 재현성이 나빠 문제가 되고 있다.
그러나, 본 발명에 의해, 상기와 같은 문제도 해소되어, 지금까지의 통상의 펠리클은 물론, 최첨단의 초미세화된 마스크, 특히 EUV 마스크용 펠리클에도 적합하다. 즉, 서브미크론∼수 nm의 이물이 본 발명의 이 필터로 고효율로 포집되고, 또한 필터를 소형이고 극박으로 할 수 있으며, 게다가, 공기나 가스의 출입 시의 압력 손실도 작게 할 수 있는 점에서, 이 필터를 갖는 펠리클 부착 EUV 노광 마스크는 그 출입 시의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을, 더욱 고속화가 가능해진다. 이 결과, EUV 노광 장치의 데드 타임의 단축화를 할 수 있어, 노광 장치의 가동률이 올라, 생산 코스트를 낮출 수 있다.
또한, 이 때의 기압 조정용 통기구(6)의 개구 면적은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 펠리클 프레임 하단면의 총면적의 2％ 이상이 바람직하다. 보다 고속의 진공 흡입이나 대기압 되돌림을 가능하게 하려면 10％ 이상 50％ 이하가 보다 적합하고, 한층 더의 생산 코스트의 저하가 가능해진다. 단, 개구 면적의 상한은 펠리클 프레임의 강도에 의존하며, 개구 면적을 너무 크게 하면, 펠리클 프레임의 변형이 일어나고, 그 결과, 회로 패턴도 일그러지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 개구 면적의 상한은 펠리클 프레임의 종류에 따라 결정하는 것이 좋다.
본 발명의 펠리클을 노광 마스크에 장착하는 개략을, 다시 도 1을 이용하여 설명한다. 펠리클 프레임(3)의 하단면에는 펠리클(10)을 마스크에 장착하기 위한 점착제(4)가 형성되어 있다. 또한 점착제(4)의 하단면에는, 점착면을 보호하기 위한 라이너(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 펠리클을 마스크에 장착할 때는 이 라이너를 떼어 내고, 점착제를 노출시켜 마스크에 첩부하여 사용한다.
실시예
이하에 본 발명을 실시예 및 비교예를 나타내어 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 이것으로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
통상법의 평균 지름 3㎛의 폴리프로필렌 파이버와 특히 일렉트로스피닝으로 작성한 평균 지름 0.15㎛의 실리카 파이버를 필터의 양단면에서 평균 파이버 지름이 0.8㎛, 중앙부의 평균 파이버 지름이 0.30㎛가 되도록 단계적으로 혼입(평균 파이버 지름은 SEM상(像)으로부터 산출)하여, 「여과 정밀도 구배」를 갖게 한, 두께 150㎛의 부직포로 하고, 그 양단을 도 2와 같은, 선폭 30㎛로 대략 같은 정도의 개구율의 (a) 환형(개구율; 50.1％), (b) 정방형(개구율; 57.8％), (c) 허니콤 구조(개구율; 55.3％) 3종의 패턴의 평판상 메시(두께 25㎛의 SUS316제, 평판상의 판을 에칭 가공하여 작성) 2.5mm×10mm 사이즈의 개구부를 갖는 지지체를 작성했다. 그 지지체에 상기의 부직포를 동 사이즈로 끼워 넣어 필터로 했다. 이 나노파이버의 부직포와 메시화된 평판 지지체를 조합한 필터는, 부직포만이어도, 이물을 대입자에서 소입자로 단계적으로 포착하여, 급격한 눈 막힘을 일으키지 않는, 소위 「여과 정밀도 구배」를 이미 형성하고 있지만, 상기의 지지체와의 조합에 의해 더욱 지지체와의 「여과 정밀도 구배」가 더해져, 후술하는 바와 같이, 한층 더의 이물 포착과 압력 손실 저하를 가져오는 것이 가능해졌다.
상기 작성의 높이 200㎛의 필터로 도 1에 나타내는 0.1㎛의 몰리브덴 실리사이드막을 장설한 펠리클 프레임의 기압 조정용 통기구 28개(전 개구 면적＝450mm2, 펠리클 프레임 하단면의 21％, 필터 설치 허용 높이＝200㎛; EUV 실기(實機)에 준한 허용 높이)를 완전히 막을 수 있었으므로, 이 펠리클 프레임을 노광 마스크에 접착제를 통해 붙였다.
그 후, 이 노광 마스크를 모의 EUV 장치에 장착하여, NaCl을 미립자 생성 어토마이저로 처리하여 NaCl 미립자를 발생시키고, 정전 분급기를 이용해 0.01∼0.5㎛의 NaCl 미립자로 분급하여, 유사(疑似) 이물 분위기로 했다. 이 유사 이물 분위기를 모의 EUV 장치 내에 도입하면서, 마스크의 출납을 상정한 진공 흡입이나 대기압 되돌림의 기압 조정의 시뮬레이션 실험을 실시했다. 즉 진공 흡입 후, 대기압 되돌림 시의 1) 이물 포착률, 2) 최대 압력 손실, 3) 최대 압력 손실 시의 필터 변위량(＝강도 지표)을 측정하여, 필터의 개략 평가로 했다. 이물 포착률은 0.01∼0.5㎛에서 모두 100％, 최대 압력 손실은 선속 0.15cm/s에서, 3종의 패턴간에서 0.5∼0.6Pa로 대략 같은 정도로 저압 손실이었다. 또, 최대 압력 손실 시의 필터 최대 변위량은, (a) 환형(개구율; 50.1％), (b) 정방형(개구율; 57.8％), (c) 허니콤 구조(개구율; 55.3％)에서, 각각 28㎛, 45㎛, 5㎛로, 모두 실용상으로는 사용 가능하지만, 3종 중에서도 허니콤 구조의 변위가 환형이나 사각형의 1/6∼1/7로 극히 낮아, 기압 조정의 보다 고속화가 더욱 가능했다.
만약을 위해, 모의 EUV 노광 장치에서 0.1㎛의 몰리브덴 실리사이드막을 장설한 펠리클 프레임의 기압 조정용 필터로도 사용해 보았는데, 몰리브덴 실리사이드의 펠리클막은 파단하는 일 없이, 충분히 고속의 기압 조정에 견딜 수 있었다. 또, 종래는 펠리클에 필터를 설치하려고 해도, 그 스페이스가 한정되기 때문에, 완전한 장착이 곤란하였으나, 본 발명에서 사용되는 필터는 완전히 장착할 수 있어, 보다 더 고속의 기압 조정이 가능한 노광용 펠리클이 실현되었다.
[비교예 1]
부직포의 통상 제법에 따라, 평균 지름 3㎛의 폴리프로필렌 파이버로 실시예 1과 동일한 150㎛ 두께의 부직포를 준비했다. 이 양단을 비교하기 위해, 종래법으로 실시예 1의 선폭 30㎛과 같은 정도의 개구율이 되도록, φ30㎛의 SUS316제 극세선으로 정방형의 패턴을 엮어, 2.5mm×10mm 사이즈의 메시의 지지체를 만들었다. 이 지지체 2장으로 상기의 부직포를 끼워 넣어 필터를 작성했다.
얻어진 필터는 얇은 평면상의 필터로는 되지 않고, 산과 골짜기의 요철을 갖는 310㎛의 두꺼운 필터였다.
이것은 극세선을 엮어 정방형 메시의 지지체를 만들었기 때문에, 필연적으로 극세선의 편조에 의한 「산과 골짜기」, 즉, 그 요철이 발생한 것으로, 본 발명과 같은 필터의 소형화, 극박화는 곤란하였다. 그 결과, 실시예 1과 동일 장치, 동일 조건으로 펠리클 프레임의 기압 조정용 필터로서의 평가를 행하고자 했으나, 310㎛의 두꺼운 필터이기 때문에, 이대로는 필터의 장착을 할 수 없어 평가가 불가능하고, 또, 실기에의 사용도 할 수 없었다.
그래서, 적어도 개략의 평가만이라도 해보기 위해, 펠리클 프레임의 스페이스를 310㎛로 넓힌 시료를 만들고, 모의 EUV 장치도 일부 개작하여, 상기의 필터를 펠리클 프레임에 장착해 개략의 평가를 행하였다. 그 결과, 본 목적에는 사용 파이버가 너무 굵고, 부직포의 개구 크기가 커서, 이물 포착률은 0.01∼0.5㎛의 범위에 있어서, 0.01㎛에서는 이물 포착률은 27.0％, 0.05㎛에서의 이물 포착률은 36.5％, 0.10㎛에서의 이물 포착률은 49.4％, 0.5㎛에서의 이물 포착률은 56.0％이고, 압력 손실은 11.5Pa로, EUV용의 필터 특성으로는 두 가지 모두 극히 나빴다. 또한 0.1㎛의 몰리브덴 실리사이드를 펠리클막으로 한 펠리클을 노광 마스크에 첩부하여 평가를 행하였다. 실시예 1과 같은 속도로 기압 조정한바, 도중, 펠리클막이 파열되어 버렸다. 이것은 평판상의 지지체가 아니기 때문에, 산과 골짜기의 요철에 의한 고저차로, 부직포 전체를 균등하게 지지하지 못하여, 노광 마스크와 펠리클막 사이의 공간부에서 국소적인 압력차가 발생한 것으로 생각된다.
[실시예 2]
폴리카르보실란으로 만들어진 평균 지름 50㎛의 SiC 파이버 100％를 50㎛ 적층하여, 편단면으로 했다. 이 편단면 상에 평균 지름 35nm(0.035㎛)의 CNT와 상기의 평균 지름 50㎛의 SiC 파이버를, 양자의 혼입도를 서서히 변화시키면서, 100㎛ 적층하고, 추가로 평균 지름 35nm(0.035㎛)의 CNT, 100％를 30㎛ 두께를 적층하여, 부직포로 했다. 이 부직포는 3종류의 「여과 정밀도 구배」를 갖는다. 이 부직포의 평균 지름 35nm(0.035㎛)의 CNT, 100％를 30㎛ 적층한 다음, 추가로 도 2의 실시예 1과 마찬가지로 20㎛ 두께의 Ni제 평판으로 허니콤 구조의 지지체를 작성하여 얹어, 필터를 만들었다. 또한 이 필터로 도 1에 나타낸 것과 같은 0.15㎛의 p-Si막이 장설된 펠리클 프레임의 기압 조정용 통기구 28개(전 개구 면적＝321mm2; 펠리클 프레임 하단면의 15％에 상당)를 막은 후에, 이 펠리클을 노광 마스크에 접착제를 통해 붙였다.
그 후, 실시예 1과 동일 장치, 동일 조건으로 상기 필터의 평가를 행하였다.
그 결과, 이물 포착률은 0.01∼0.5㎛에 있어서, 모두 100％이고, 압력 손실은 선속 0.15cm/s에서 0.15Pa이며, 차압에 의한 p-Si 펠리클막의 손상은 조금도 발생하지 않고, 노광 마스크의 출납의 진공 흡입, 대기압 되돌림에는 충분히 견딜 수 있는 것이었다.
1: 펠리클막
2: 접착제
3: 펠리클 프레임 4: 점착제
5: 포토마스크 6: 통기구
7: 필터 10: 펠리클
3: 펠리클 프레임 4: 점착제
5: 포토마스크 6: 통기구
7: 필터 10: 펠리클
Claims (16)
- 펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 극박의 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기구와,
상기 통기구를 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 시트와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 구성되는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항에 있어서,
펠리클 프레임과,
상기 펠리클 프레임의 상단면에 설치된 극박의 펠리클막과,
상기 펠리클 프레임에 설치된 통기구와,
상기 통기구를 막는 필터를 구비하고,
상기 필터는, 그 일부 또는 전부가, 나노파이버 또는 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 부직포와, 그것을 지지하는 개구부를 갖는 지지체로 구성되는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부직포는, 적어도 일렉트로스피닝으로 만들어진 나노파이버 및/또는 카본 나노튜브(CNT)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지체는, 평판상인 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지체는, 허니콤 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 부직포 및 개구부를 갖는 지지체를 포함하여 편표면(片表面)으로부터 다른 쪽 편표면, 또는 양표면으로부터 중앙부를 향해 여과 정밀도 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠리클막은, 막 두께가 1㎛ 이하이고, 그 일부 또는 전부가 적어도 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 이들의 질화물, 산질화물, 탄화물, 또는 금속 실리사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 7 항에 있어서,
상기 펠리클막에는 무기 화합물의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 8 항에 있어서,
상기 무기 화합물이 SiC, Si3N4, Y2O3 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노파이버 또는 카본 나노튜브의 표면은 SiC 또는 Si3N4로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펠리클이 EUV 마스크용 펠리클인 것을 특징으로 하는 펠리클. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재한 펠리클을 노광 마스크에 장착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠리클 부착 노광 마스크.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재한 펠리클의 제조 방법으로서, 일렉트로스피닝법을 이용한 나노파이버, 또는 카본 나노튜브법을 이용한 카본 나노튜브 중 적어도 한쪽으로 구성되는 부직포를 작성하는 공정, 및 이 부직포와 추가로 개구부를 갖는 평판상의 지지체에 의해 필터를 작성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
- 제 13 항의 평판상의 지지체가 허니콤 구조인 것을 특징으로 하는 펠리클의 제조 방법.
- 제 13 항 또는 제 14 항에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크를 이용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
- 제 13 항 또는 제 14 항에 기재한 펠리클 부착 노광 마스크에 의해 노광하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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