JP2011095586A - ペリクルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造工程が簡略で、製造に必要なエネルギーの低減が可能であり、しかも粘着層に発泡がないために歩留まりが良好なペリクルを提供する。
【解決手段】 フォトマスク用の粘着層を形成するに当たり、粘着剤として硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤を使用する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、半導体デバイス、プリント基板、液晶ディスプレイ等を製造する際のゴミ除けとして使用されるペリクルおよびその製造方法に関するものである。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造或いは液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウェハー或いは液晶用原板に光を照射してパターンを作製するが、この時に用いるフォトマスク或いはレチクル（以下、単にフォトマスクと記述する）にゴミが付着していると、エッジががさついたものとなるほか、下地が黒く汚れたりするなど、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。

このため、これらの作業は通常クリーンルームで行われているが、それでもフォトマスクを常に清浄に保つことは難しい。そこで、フォトマスク表面にゴミ除けとしてペリクルを貼り付けした後に露光を行っている。この場合、異物はフォトマスクの表面には直接付着せず、ペリクル上に付着するため、リソグラフィー時に焦点をフォトマスクのパターン上に合わせておけば、ペリクル上の異物は転写に無関係となる。

一般に、ペリクルは、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース或いはフッ素樹脂などからなる透明なペリクル膜をアルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどからなるペリクルフレームの上端面にペリクル膜の良溶媒を塗布した後、風乾して接着する（特許文献１参照）か、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤で接着する（特許文献２、３参照）。さらに、ペリクルフレームの下端にはフォトマスクに接着するためのポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等からなる粘着層が設けられるが、当該粘着層を粘着剤の観点から記載した先行技術文献は発見できなかった。粘着層の表面には、通常粘着層の保護を目的とした離型シート（セパレータ）が設けられる。

特開昭５８−２１９０２３号公報 米国特許第４８６１４０２号明細書 特公昭６３−２７７０７号公報

これまで、ペリクルの製造に関しては製造時間を短縮するために様々な検討が行われてきた。粘着層に加熱硬化型の粘着剤を使用することも製造時間短縮のための一つの方法である。しかしながら、加熱硬化型の粘着剤を使用するためには加熱設備を導入しなければならず、また、加熱のためのエネルギーも必要となり、逆にコストアップとなってしまうこともある。更には加熱硬化工程のためにペリクルの製造工程が繁雑になってしまっていた。

また、粘着剤の加熱硬化工程中に粘着剤が「発泡」（粘着剤中に残った微細な気泡が膨張することによる）してしまうという課題があった。粘着剤中に発泡が発生すると発泡部分は粘着剤が盛り上がった形状になり、粘着剤の平坦性が失われてしまう。粘着剤の平坦性はペリクルをフォトマスクに正確に貼り付けるための重要な項目であり、粘着剤の表面に凸凹があるとその部分だけ粘着剤がフォトマスクに貼り付かず、ペリクルとフォトマスクの間に隙間が出来てしまう可能性がある。隙間が出来てしまうとその隙間からペリクル内部に異物が侵入し、ペリクルがペリクルとしての機能（ゴミ除け）を果たせなくなる。そのため、粘着剤中の発泡は、ペリクル製造の歩留り低下の一因となっていた。

本発明はこのような不利、問題点を解決したペリクルおよびその製法に関するもので、ペリクルをフォトマスクに貼り付けるためのペリクルの粘着層を、「硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤」（以下「本件粘着剤」という。）を使用して加熱をせずに形成した点に特徴がある（請求項１、４）。本件粘着剤はシリコーン樹脂（請求項２、５）、アクリル樹脂（請求項３、６）であることが良い。

本発明によれば、粘着剤硬化時に加熱が不要なことから、ペリクルの製造工程を簡略化することが可能であり、また製造時に必要なエネルギーも低減することができる。更には粘着剤加熱硬化時に発生していた「発泡」もなくすことができ、ペリクル製造の歩留りを向上させることができる。

本発明のペリクルの一実施形態の縦断面図である。 粘着剤塗布装置の概略説明図である。 二液混合吐出装置の概略説明図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明によるペリクルの一実施形態の縦断面図であり、図２は本発明で利用した粘着剤塗布装置の概略説明図であり、図３は二液混合吐出装置の概略説明図である。

ペリクル１は、図１に示すようにペリクル１を貼り付ける基板（フォトマスク）の形状に対応した通常四角枠状（長方形枠状又は正方形枠状）のペリクルフレーム１２の上端面にペリクル膜１１が張設され、ペリクルフレーム１２の下端面にはペリクルを基板に貼り付けるための粘着層１３が形成されたものである。また粘着層１３の下端面には、粘着層１３を保護するための離型シート（セパレータ）１４が剥離可能に貼り付けられている。

ここで、ペリクル膜の材質に特に制限はなく、公知のものを使用することができる。ペリクルフレームの材質にも特に制限はなく、アルミニウム、ステンレス等の金属、ポリエチレンなどの合成樹脂等の公知のものを使用することができる。また、ペリクル膜は公知の方法でペリクルフレームに接着される。

本発明において粘着層は本件粘着剤によって形成される。粘着層はペリクルフレームの下端面に所定の幅（通常、ペリクルフレームのフレーム幅と同じ又はそれ以下）で設けられ、ペリクルフレームの下端面の周方向に亘って、ペリクルフレームを基板に貼り付けることができるように形成されている。

本件粘着剤としてはポリブテン系粘着剤、ポリ酢酸ビニル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤等の任意の粘着剤を使用することができるが、シリコーン系粘着剤やアクリル系粘着剤が耐候性、耐久性、粘着性、作業性に優れている為に好適に使用できる。シリコーン系粘着剤としては、例えば、信越化学工業株式会社から市販されている、Ｘ−４０−３１２２／ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ（ここで、Ｘ−４０−３１２２は主剤の製品名であり、ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔは硬化剤の製品名である。以下、／の前に主剤の製品名を、／の後ろに硬化剤の製品名を記載する。）、ＫＲ−３７００／ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ、Ｘ−４０−３１０３／ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔや、ＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ−１０５１ＪＢなどを使用することができる。ＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ−１０５１ＪＢはゲル状の粘着剤である。また、アクリル系粘着剤としては、例えば、綜研化学株式会社から市販されているＳＫ−１４２５／Ｌ−４５等のＳＫダインシリーズを使用することができる。シリコーン系では特に粘着強度が強く、低分子シロキサンを低減していることから、Ｘ−４０−３１２２／ＣＡＴ−ＰＬ−５０ＴやＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ１０５１ＪＢが好ましい。また、アクリル系では粘着力や作業性から、ＳＫ−１４２５／Ｌ−４５が好ましい。

粘着層は、本件粘着剤のみで形成しても、あるいは、必要に応じて着色剤や酸化防止剤等の任意の添加剤の１種又は２種以上を、本発明の目的を損なわない範囲において更に配合して形成しても良い。

本件粘着剤は二液混合硬化型であり、主剤と硬化剤からなる。後述するように、主剤や硬化剤は粘着剤の粘度が高すぎて塗布が困難な場合には溶剤で希釈して希釈液として使用される。そして、主剤（または主剤の希釈液）と硬化剤（または硬化剤の希釈液）の混合比は１００質量部：１１０質量部〜１００質量部：１質量部とするのが好ましい。硬化剤（または硬化剤の希釈液）の割合が１００質量部：１質量部よりも小さくなると計量誤差が大きくなったり、吐出機での混合時に混合不良となったりする可能性がある。また二液混合後のポットライフ（可使時間）は１分以上あることが好ましい。ポットライフが１分より短い場合、二液混合中に粘着剤が増粘、ゲル化してしまう可能性がある。

次に、本件粘着剤をペリクルフレームに塗布する方法を図２、図３によって説明するが、塗布方法はこれに限定されるものではない。

図２に粘着剤塗布装置２を示した。粘着剤塗布装置２は、架台２１と、その上に取り付けられた門型ＸＹＺ直交３軸ロボット２２からなり、３軸ロボット２２のＺ軸には二液混合吐出装置２３が取り付けられている。架台２１上にペリクルフレーム２４を載置するが、ペリクルフレーム２４の自重による撓みを防ぎ、粘着面を水平に保つため、ペリクルフレーム下にはＰＯＭ樹脂製のサポートを設けるのが良い。

制御部（図示しない）により３軸ロボット２２を制御して、ペリクルフレーム２４上を移動させ、二液混合吐出装置２３の先端のニードル２５からペリクルフレーム２４上に粘着剤を流下することにより粘着剤を塗布する。粘着剤の塗布はペリクルフレーム２４上を１周するだけでなく、所定の粘着剤の高さを得るために数周回塗布しても良く、この場合は、塗布後の粘着剤の形状が安定するまで、それぞれの周回の間に適宜静置時間を設けたほうが良い。

二液混合吐出装置２３は図３に示したものであり、その先端にはダイナミックミキサー３４が取り付けられ、ダイナミックミキサー３４をダイナミックミキサー用モータ３３によって回転させることにより粘着剤の主剤と硬化剤が混合される。ステッピングモータ３１、３１によりギヤポンプ３２、３２を作動することにより、タンク（図示しない）から粘着剤の主剤と硬化剤をダイナミックミキサー３４に移送する。ステッピングモータ３１、３１のオン／オフ、および回転数を、制御部（図示しない）によって制御する。これにより、主剤と硬化剤がダイナミックミキサー３４へそれぞれの供給量を制御しつつ供給される。ダイナミックミキサー３４の先端にはニードル２５が取り付けられている。

粘着剤の主剤と硬化剤の移送手段は、ギヤポンプ式に限らず、シリンジポンプ、プランジャーポンプ、チューブポンプなどポンプによるものや、エア加圧、窒素加圧などの気体加圧によるものなど、供給量及び吐出・停止が制御できる各種の移送手段が利用できる。

更に、粘着剤の粘度が高くて塗布装置による塗布が困難な場合には、必要に応じて主剤、硬化剤のいずれか一方、若しくは両方に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、ヘキサン、オクタン、イソオクタン、イソパラフィン等の脂肪族系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、ジイソプルピルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル系溶剤、又はこれらの混合溶剤を添加して、粘着剤の粘度を下げて塗布しても良い。

離型シート（セパレータは）ペリクルを基板に貼り付けるまで、粘着層を保護するためのものであり、ペリクルの使用時には取り除かれる。そのため、離型シート（セパレータ）は、粘着剤をペリクルの使用時まで保護することが、必要な場合に適宜設けられる。製品ペリクルは、一般に、離型シート（セパレータ）を貼り付けたもので流通する。離型シート（セパレータ）の材質にも特に制限はなく、公知のものを使用することができ、また、離型シート（セパレータ）は公知の方法で粘着層に貼り付ければよい。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
はじめに、外寸７８２ｍｍ×４７４ｍｍ、内寸７６８ｍｍ×４５６ｍｍ、高さ５．０ｍｍ、コーナー部の内寸Ｒ２．０ｍｍ、外寸Ｒ６．０ｍｍの長方形のアルミニウム合金製ペリクルフレームを機械加工により製作し、Ｒａ０．５〜１．０程度にＳＵＳビーズによりブラスト処理を行った後、表面に黒色アルマイト処理を施した。このペリクルフレームをクリーンルームに搬入し、中性洗剤と純水により良く洗浄・乾燥させた。

次に図２に示される粘着剤塗布装置２の架台２１上に前記ペリクルフレーム２４の粘着剤塗布面が上向き水平になるように固定した。なお、ペリクルフレーム２４の自重による撓みを防ぎ、粘着面を水平に保つため、ペリクルフレーム下には各辺ともおよそ２００ｍｍ間隔でＰＯＭ樹脂製のサポートを設けた。

そして、粘着剤としてトルエンで１．３倍に希釈したシリコーン粘着剤Ｘ−４０−３１２２（主剤）とトルエンで１０倍に希釈したＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ（硬化剤）［信越化学工業（株）製：製品名］をそれぞれ二液混合吐出装置２３のタンクに充填した。主剤の希釈液と硬化剤の希釈液の混合比を１００質量部：２質量部とした。

図２および図３に示した装置により、主剤と硬化剤の混合と自動運転による二液混合された粘着剤の塗布を行った。粘着層の幅は４．０ｍｍとした。粘着剤が流動しなくなるまで風乾させた後、製品ストッカー内に静置し、粘着剤を完全に硬化させた。

［実施例２］
粘着剤としてゲル状のシリコーン粘着剤ＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ−１０５１ＪＢ［信越化学工業（株）製：製品名］を使用した。ＫＥ−１０５１ＪＡ（主剤）とＫＥ−１０５１ＪＢ（硬化剤）を、希釈せずに混合比１００質量部：１００質量部で使用したほかは実施例１と同様にペリクルフレームに塗布し、製品ストッカー内に静置し、粘着性ゲルを完全に硬化させた。

［実施例３］
粘着剤としてアクリル系粘着剤ＳＫ−１４２５／Ｌ−４５［綜研化学（株）製：製品名］を使用した。ＳＫ−１４２５（主剤）を原液のまま使用し、Ｌ−４５（硬化剤）をトルエンで３倍に希釈し、主剤と硬化剤の希釈液の混合比を１００質量部：１質量部としたほかは実施例１と同様にペリクルフレームに塗布し、製品ストッカー内に静置し、粘着剤を完全に硬化させた。

［比較例１］
粘着剤としてゲル状のシリコーン粘着剤ＫＥ−１０５６［信越化学工業（株）製：製品名］を使用した。ＫＥ−１０５６は一液型であるので一液型対応のディスペンサにて塗布を行った。尚、このＫＥ−１０５６は加熱硬化型であるため、硬化には１３０℃で１時間の加熱硬化工程が必要であった。さらにはＫＥ−１０５６中に残存していた微小な気泡が加熱したことにより膨張し、発泡してしまったものもあった。

上記実施例１〜３及び比較例１にて作製したペリクルの、粘着剤硬化時の加熱工程の有無、粘着剤硬化後の発泡発生率を表１に示す。

尚、発泡発生の確認は粘着剤硬化後に目視にて行った。発泡発生率の計算方法は以下の通りである。
発泡発生率（％）＝（粘着剤の発泡が発生したペリクルフレーム数／粘着剤を塗布したペリクルフレーム数）×１００

本発明はペリクルに関するものであり、粘着剤硬化時に加熱が不要なことからペリクルの製造工程を簡略化することが可能であり、また製造時に必要なエネルギーも低減することができる。更には粘着剤加熱硬化時に発生していた発泡もなくすことができ、ペリクル製造の歩留りを向上させることができるという有利性が与えられる。

１ ペリクル
１１ ペリクル膜
１２ ペリクルフレーム
１３ 粘着層
１４ 離型シート（セパレータ）

２ 粘着剤塗布装置
２１ 架台
２２ ３軸ロボット
２３ 二液混合吐出装置
２４ ペリクルフレーム
２５ ニードル

３１ ステッピングモータ
３２ ギヤポンプ
３３ ダイナミックミキサー用モータ
３４ ダイナミックミキサー

Claims (6)

1. 少なくともペリクル膜と、前記ペリクル膜が一方の端面に貼り付けられたペリクルフレームと、前記ペリクルフレームの他方の端面に設けられた粘着層を有するペリクルであって、前記粘着層が硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤を使用して加熱をせずに形成されたものであることを特徴とするペリクル。
2. 硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤がシリコーン樹脂である請求項１記載のペリクル。
3. 硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤がアクリル樹脂である請求項１記載のペリクル。
4. 少なくともペリクル膜と、前記ペリクル膜が一方の端面に貼り付けられたペリクルフレームと、前記ペリクルフレームの他方の端面に設けられた粘着層を有するペリクルを製造するにあたり、前記粘着層を硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤を使用して加熱をせずに形成することを特徴とするペリクルの製造方法。
5. 硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤がシリコーン樹脂である請求項４記載のペリクルの製造方法。
6. 硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型粘着剤がアクリル樹脂である請求項４記載のペリクルの製造方法。

Images