JP2011095593A

JP2011095593A - ペリクルフレーム及びペリクル

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Publication number: JP2011095593A
Application number: JP2009250655A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Sekihara; 一敏関原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: TW201115265A; KR20110047952A; JP4951051B2; KR101716497B1; TWI452421B; CN102053483A

Abstract

【課題】ペリクル膜の張力のばらつきによる不具合が生じず、かつ、ペリクル膜の張力による撓みが小さいペリクルフレーム、及び、このペリクルフレームを用いたペリクルを提供すること。
【解決手段】枠体の対向する少なくとも一対の辺において、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部が辺外側面に部分的に設けられていることを特徴とするペリクルフレーム、及び、前記ペリクルフレームにペリクル膜を張設したペリクルであり、好ましくは、一対の長辺のみに前記凹部を設けられ、又は、全辺に前記凹部を設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置、プリント基板又は液晶表示板等を製造する際のゴミよけとして使用される、リソグラフィ用のペリクルに用いられるペリクルフレーム、及びこれを用いたペリクルに関する。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造又は液晶表示板などの製造においては、半導体ウエハ又は液晶用原板に光を照射してパターンを作製するが、この場合に用いる露光原版にゴミが付着していると、このゴミが光を吸収したり、光を曲げてしまうために、転写したパターンが変形したり、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して、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。なお、本発明において、「露光原版」とは、フォトマスクなどのリソグラフィ用マスク（単に「マスク」ともいう。）及びレチクルの総称である。

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、それでも露光原版を常に清浄に保つことが難しい。そこでで、露光原版の表面にゴミよけのための露光用の光を良く通過させるペリクルを貼り付ける方法が採られている。この場合、異物は露光原版の表面には直接付着せず、ペリクル上に付着するため、リソグラフィ時に焦点を露光原版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、酢酸セルロース又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、ステンレス又は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貼り付けないし接着する。さらに、ペリクルフレームの下端には、露光原版に装着するためのポリブデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂などからなる粘着層、及び粘着層の保護を目的とした離型層（セパレータ）が設けられる。
ペリクルは、露光原版の表面に形成されたパターン領域を囲むように設置される。ペリクルは、露光原版上にゴミが付着することを防止するために設けられるものであるから、このパターン領域とペリクル外部とはペリクル外部の塵埃がパターン面に付着しないように隔離されている。

上記のように、一般的にペリクル膜は薄い樹脂であるので、これを弛みなくペリクルフレームで支持するためには、適切な大きさの張力がかかった状態でペリクルフレームに接着していなくてはならない。

したがって、一般的に用いられている角型のペリクルでは、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームは、ペリクル膜の張力によりいくらか内側への撓みが生じる。この現象は、例えばプリント基板や液晶表示板の製造に用いられる大型のペリクルなど、ペリクルフレームの辺長が大きいものや、ペリクル貼り付け後の露光原版の歪を低減するために低剛性のフレームを採用したペリクルにおいては、顕著に現れる。

一方、フォトマスクなどの露光原版に対しては、低コスト化のためにできるだけ露光領域を確保したいという要求がある。このため、ペリクルフレームの内側への撓みをできるだけ小さくしないと、利用できる露光領域が減少してしまうという問題がある。
もちろん、ペリクルフレームの断面積を大きくする等の剛性を高める方法によっても、かかる問題を解決することができる。しかしながら、実際には、ペリクルフレームの内側は上記のように露光領域の問題があり、外側についてもフォトマスクの固定や搬送におけるハンドリング用のクリアランスを確保する必要がある。そのため、一般的に、ペリクルフレームの各辺は、これらの制限から決定された直線形状で形成されている。
また、ペリクルフレームの材質をより高剛性のものとする方法もあり、例えば炭素繊維複合材（ＣＦＲＰ）やチタンを用いた場合には、一般的に使用されるアルミニウム合金よりも撓み量を少なくすることができる。しかしながら、これら材料は母材が高価なことに加え加工性が悪いため、大幅なコストアップにつながり、現実には採用は難しい。

この問題に対し、例えば、特許文献１には、枠体の少なくとも一対の辺において、中央部が外側凸の円弧形状部、その両側に外側凹の円弧形状部、さらにその外側に直線形状部を有することを特徴とするペリクルフレームが開示されている。

また、特許文献２には、ペリクル膜（２）の厚さ方向に見て面積が１，０００ｃｍ²以上のペリクル膜（２）と、その上にペリクル膜（２）が引張応力を伴って張られた枠（１）と、を有するペリクルであって、前記枠（１）は、前記ペリクル膜（２）の厚さ方向に見て、一つの方向において互いに向き合う相対的に短い二つの外周縁辺の対と、前記ペリクル膜（２）の厚さ方向に見て、前記一つの方向に直角なもう一つの方向において、互いに向き合う相対的に長い二つの外周縁辺の対と、を有し、前記ペリクル膜（２）を前記枠（１）上に張る前には、前記相対的に長い二つの外周縁辺の少なくとも一方の外周縁辺が、予め外側に凸となるように湾曲しており、前記相対的に長い外周縁辺の両端部である第一地点及び第二地点を直線で結んだ仮想直線と、前記第一地点と、前記第二地点との間に位置し、前記相対的に長い外周縁辺上に位置する第三地点との関係が、前記ペリクル膜（２）を前記枠（１）上に引張応力を伴って張ることにより、前記第三地点が前記仮想直線を横切って前記相対的に長い外周縁辺が該仮想直線よりも内側で凹となるように変形されてなることを特徴とするペリクルが開示されている。

特許第４２８６１９４号公報特許第４０２４２３９号公報

上記特許文献１に開示された方法は、確かにペリクル膜を張設した後のペリクルフレーム形状を適切な形状に制御することができる優れた方法であるが、以下に述べるような問題もある。
すなわち、ペリクルフレームの凹凸形状は、張設するペリクル膜の張力の分布形状に合わせて設計する必要がある。しかし、量産で生産されるペリクル膜の張力は、常に一定というわけではなく、いくらかのばらつきが生じる。そのため、膜張力が設計値よりも大きい場合、ペリクルフレームは内側への撓み量が大きくなり、逆に小さい場合は、設計した外側への突出量が残ってしまうことになる。通常、ペリクル膜による撓みやペリクルの貼り付け誤差等を考慮して、ペリクルの内寸公差はマスクなどの露光原版のパターン部に対して、いくらかの余裕を持って設定するが、外側への撓みは機械的な変形を除いてあり得ないため、そもそも考慮されていない。そのため、ペリクルフレームが外側へ変形していた場合、ペリクル貼り付け装置や露光機内のハンドリング時に干渉する等の問題が発生するおそれがある。

また、上記特許文献２に開示された手法では、膜張力が弱い方向にばらついたとしても、外側への突出が残るおそれは小さい。しかしながら、そもそも辺の両端部を円弧で接続した形状のため、突出量をいかに小さくしても両端部には円弧形状が残るため、完全な意味で突出がない形状にはならない。

以上のことから、ペリクル膜を張設する前の形状として外側への突出形状がないにもかかわらず、ペリクル膜を張設した後は撓みが少ないペリクルフレームが求められていた。

本発明が解決しようとする課題は、ペリクル膜の張力のばらつきによる不具合が生じず、かつ、ペリクル膜の張力による撓みが小さいペリクルフレーム、及び、このペリクルフレームを用いたペリクルを提供することである。

本発明の上記課題は、以下の手段（１）及び（４）により解決された。好ましい実施態様（２）及び（３）と共に列記する。
（１）枠体の対向する少なくとも一対の辺において、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部が辺外側面に部分的に設けられていることを特徴とするペリクルフレーム、
（２）一対の長辺のみに前記凹部を設けた、（１）に記載のペリクルフレーム、
（３）全辺に前記凹部を設けた、（１）に記載のペリクルフレーム、
（４）（１）〜（３）いずれか１つに記載のペリクルフレームにペリクル膜を張設したペリクル。

本発明によれば、ペリクルフレームの各辺の中央部の形状が直線状でありながらも、枠体の対向する少なくとも一対の辺において辺外側面に部分的に複数設けられた、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部の作用により、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの撓み形状が制御される。これにより、本発明によれば、かかる凹部のない通常の断面形状のペリクルフレームに比べて、ペリクルフレームの辺中央部に生じる最大撓み量を低減することができる。その結果、本発明によれば、ペリクル膜を張設する前の形状として外側への突出形状がないにもかかわらず、かつ、ペリクル膜の張力による撓みが小さいペリクルを得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態によるペリクルの基本的構成を示す概略断面図である。図２は、本発明の一実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す概略図である。図３は、本発明のペリクルフレームにペリクル膜を張設した後の撓み形状を模式的に示す平面図である。図４は一般的な矩形断面の従来のペリクルフレームにペリクル膜を張設した後の撓み形状を模式的に示す平面図である。図５は、ペリクルフレームに張設する前のペリクル膜を模式的に示す平面図である。図６は、本発明の他の実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す概略図である。図７は、ペリクルフレームにペリクル膜を張設して得たペリクルにおける最大撓み量の評価方法を模式的に示す概略図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明は液晶表示板の製造の用途で使用される、一辺の長さが５００ｍｍを超えるような大型のペリクルにおいて特に効果が大きいが、半導体製造の用途で使用される、一辺が１５０ｍｍ程度の小型のペリクルについて適用しても有効性は高く、特にその用途が限定されるものではない。

まず、本発明によるペリクルフレームを用いて構成されるペリクルの基本的構成を図１を用いて説明する。
図１は、本発明によるペリクルフレームを用いて構成されるペリクルの基本的構成を示す概略断面図である。
図１に示すように、ペリクル１０は、本発明によるペリクルフレーム１１の上端面にペリクル膜貼り付け用接着層２を介してペリクル膜１を張設したもので、この場合、ペリクル１０を露光原版（マスク基板又はレチクル）５に粘着させるための粘着層４がペリクルフレーム１１の下端面に形成され、該粘着層４の下端面にライナー（不図示）を剥離可能に貼着してなるものである。また、ペリクルフレーム１１に気圧調整用穴（通気口）６が設置されていて、さらにパーティクル除去の目的で除塵用フィルター７が設けられていてもよい。

以下、本発明の基本的な一実施形態によるペリクルフレーム１１について図２〜図５を用いて説明する。
図２は、本実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す概略図である。図２（ａ）は本実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すペリクルフレームを長辺側からみた概略側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すペリクルフレームを短辺側からみた概略側面図、図２（ｄ）は図２（ｂ）中のＡ−Ａ線断面拡大図である。
図２に示すように、ペリクルフレーム１１は、その全体形状が略矩形状の枠体となっている。ペリクル膜を張設する前のペリクルフレーム１１は、その形状として外側への突出形状がなく、その長辺及び短辺における枠部分はいずれもほぼ直線状になっている。なお、ペリクルフレーム１１の各角部は、外側及び内側のいずれもＲ形状となっている。このペリクルフレーム１１の大きさは、通常のペリクル、例えば半導体リソグラフィ用ペリクル、大型液晶表示板製造リソグラフィ工程用ペリクル等と同様である。
なお、ペリクルフレーム１１の各角部は必ずしも外側及び内側のいずれもＲ形状となっている必要はなく、いずれか一方又は両方がＲ形状でなくてもよいが、いずれもＲ形状となっていることが好ましい。

また、ペリクルフレーム１１の断面形状は例えば略矩形状であるが、本発明は、一般的な矩形断面のフレームだけでなく、段差がある形状や傾斜面を有する台形状の断面など、他の断面形状のペリクルフレームであっても同様に適用でき、その効果も矩形状の断面の場合と同等である。また、矩形状の基本形状の４つの角に、Ｃ面取りなどの面取りが施されていてもよい。

また、ペリクルフレーム１１の母材としては、従来使用されているあらゆる公知の材料を用いることができるが、ナイロン、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチックのほか、構造用鉄鋼、工具鋼、ステンレス鋼、マグネシウム合金などの構造用金属を用いることができ、その中でもアルミニウム合金を用いることがより好ましい。

ペリクルフレーム１１の対向する両長辺においては、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部１２が辺外側面に部分的に設けられている。凹部１２の断面形状は、矩形状、台形状、三角形状あるいはそれらの組み合わせ等でもよいが、加工性、洗浄性の点からは、本実施形態のように底部が半円状となっていることが好ましい。また、凹部１２の外周方向の終端部は、使用する加工刃物により形成される形状であってもよいが、洗浄性の点からは円弧状となっていることが好ましい。また、凹部１２は本実施形態のようにペリクルフレーム１１の角のＲ形状部分を含んでもよいし、含まないよう角のＲ形状部分を避けて設けられていてもよい。
なお、凹部１２は、辺内側面よりも辺外側面に設けられていることが好ましい。

凹部１２は、ペリクルフレーム１１の長辺の両端からの距離として、長辺の辺長Ｌの約１／４から外側端部寄りに設けられていることが好ましく、長辺の辺長Ｌの約１／５から外側端部寄りに設けられていることがより好ましく、長辺の辺長Ｌの約１／１０から外側端部寄りに設けられていることが更に好ましい。このような範囲に凹部１２が設けられていることにより、所望の効果を発揮することができる。
また、凹部１２の長さｌは、ペリクルフレーム１１の長辺の辺長Ｌに対して、ｌ／Ｌの値が０．０３〜０．２５の範囲となるように設定することが好ましく、０．０５〜０．１の範囲となるように設定することがより好ましい。
また、凹部１２の幅ｈは、ペリクルフレーム１１の厚さＨの２０〜５０％に設定することが好ましい。また、凹部１２の深さｄは、ペリクルフレーム１１の撓み形状により適宜調整することができるが、ペリクルフレーム１１の幅Ｄの２０〜５０％以下であり、なおかつ、５ｍｍ以下に設定することが好ましい。凹部１２の幅ｈ及び深さｄをこれらの範囲に設定することにより、ペリクルフレーム１１の高さ方向の剛性が過度に低下するのを防止し、ハンドリングやペリクル貼付時にペリクルフレーム１１が変形するのを回避することができる。

また、凹部１２が設けられた両端部以外の場所に凹部を追加的に設けてもよく、設ける数、位置、断面形状、長さなどの諸元は、最終的にはペリクル膜の張設後の撓み形状を確認して適宜調整することが好ましい（後述する図６（ａ）参照）。

こうしてペリクルフレーム１１の対向する一対の長辺において、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部１２が辺外側面に部分的に設けられている。かかる凹部１２により、ペリクル膜を張設した後のペリクルフレーム１１の撓み形状を制御することができる。さらに、凹部１２は、ペリクル膜を張設した後のペリクルフレーム１１の撓み形状を制御する目的から設けるものであるが、ペリクルをハンドリングするための治具等を差し込む引っかかりとして使用することもできる。このため、凹部１２の断面形状や位置は、ペリクルフレーム１１の撓み形状だけでなく、それらの手段のことも考慮して総合的に決定することが特に好ましい。

図３及び図４は、それぞれペリクルフレームにペリクル膜を張設した後の撓み形状を模式的に示す平面図である。
ペリクルフレームに対してペリクル膜を張設すると、図３及び図４に示すように、ペリクル膜の張力によりペリクルフレームは内側へ撓む。ここで、図３は、本発明のペリクルフレーム２１（図２に示すペリクルフレーム１１）にペリクル膜を張設した後の撓み形状を示している。他方、図４は、一般的な矩形断面の従来のペリクルフレーム２２にペリクル膜を張設した後の撓み形状を示している。なお、図４に示す従来のペリクルフレーム２２は、形状自体は図２に示す本発明のペリクルフレーム２１と同じであるが、本発明のペリクルフレーム２１と異なり凹部を設けずに、断面形状を一般的な矩形断面としたものである。
断面形状を一般的な矩形断面とした従来の図４では、ペリクルフレームの撓み形状は、各辺の中央部を最大値ｄ_bとした円弧状となる。これに対して、凹部を設けた本発明の図３では、ペリクルフレームの撓み形状は、各辺の中央部が最大値ｄ_aとなる点は同じであるが、円弧状というよりも直線状となり、辺全体が台形状のような撓み形状となる。こうして、本発明によれば、最大撓み量を減少させることができる。

図５は、ペリクルフレームに張設する前のペリクル膜を示す概略平面図である。一般的に、ペリクル膜は、ガラス基板上に成膜され、加熱手段により溶媒を除去した後、仮枠３１に接着された状態で剥離される。このとき、ペリクル膜３２には、膜材料と成膜基板の熱膨張率の違いに起因した張力３３、３４、３５が発生している。そのため、この張力３３、３４、３５により仮枠３１は中心に向かって引っ張られ、仮枠３１の各辺中央部付近は撓みが生じる。このとき、各辺中央部の張力３３、３４は、発生した撓み量に応じて低減された状態となる。一方、仮枠３１の角に近い領域では辺中央に比べて剛性が高いため、撓み量は少なく、結果として、この付近の張力３５は高い状態のまま維持される。

このように張力に高低が生じたペリクル膜を本発明のペリクルフレームに張設すると、ペリクル膜の角付近の張力の高い部分が、ペリクルフレームの凹部が設けられた剛性の低い部分に組み合わされる。このため、この部分での撓み量は、通常の矩形断面のものよりも大きくなる。しかし、この部分が大きめに撓むことで、本発明のペリクルフレームでは、全体にペリクルフレームの辺にかかる張力を減じることができる。加えて、辺中央付近の張力の低い部分は、逆に剛性が高い部分で受け止めることになるため、辺の中央付近の撓み形状は直線状に近くなり、結果として最大撓み量を減ずることができる。こうして、本発明によれば、ペリクル膜の張力による撓みが小さいペリクルを得ることができる。

なお、上述したように、これらの凹部の配置は各辺の両端部だけでなく、必要に応じ、その他の位置にも追加して設けることができる。しかし、辺の全体に渡って連続的に設けてしまうと、単純にその辺の剛性を全体的に低下させただけになる。このため、凹部の追加的な配置は、ペリクルフレームの剛性を考慮して行うことが好ましい。本発明では、辺の全体に渡って連続的にではなく部分的に凹部を設けることにより、ペリクルフレームの剛性の全体的な低下を回避することができる。

かかる剛性の全体的な低下を回避しつつ凹部を他の位置にも追加して設けた他の実施形態について図６を用いて説明する。
図６は、本発明の他の実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す概略平面図である。図６（ａ）は本実施形態によるペリクルフレームを模式的に示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すペリクルフレームを長辺側からみた概略側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）に示すペリクルフレームを短辺側からみた概略側面図である。
図６に示すように、ペリクルフレーム４１の対向する両長辺においては、図２に示す場合と同様に、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部４２が辺外側面に部分的に設けられている。

さらに、図６に示す本実施形態では、ペリクルフレーム４１の対向する両短辺においても、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部４３が辺外側面に部分的に設けられている。

このように、ペリクルフレームの全辺、すなわち短辺と長辺の両方において、外側面に凹部を部分的に設けてもよい。その際、凹部を辺の全体に渡って連続的に設けずに、短辺と長辺の両方について部分的に凹部を設けることにより、上述した剛性の全体的な低下を回避することができる。

なお、上記では、ペリクルフレームの対向する一対の長辺の両端部、又は対向する一対の長辺の両端部及び対向する一対の短辺の両端部の近傍において凹部が設けられている場合について説明したが、少なくとも対向する２辺の両端部及び／又はその近傍において凹部が設けられていればよい。すなわち、ペリクルフレームの対向する少なくとも一対の辺において、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部が辺外側面に部分的に設けられていればよい。

以下に実施例により具体的に本発明を例示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
図２に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム１１を機械加工により製作した。このペリクルフレーム１１の形状は、各コーナー部の外寸は１０６８ｍｍ×１５２６ｍｍ、同内寸は１０３１ｍｍ×１４９０ｍｍの長方形で、厚さＨは６．２ｍｍ、各コーナー部の大きさは内側はＲ２、外側はＲ６とした。ここで、長辺の両端部には、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、幅ｈ＝２．４ｍｍ、深さｄ＝４．０ｍｍで最深部の半径が１．２ｍｍの凹部１２が長さl＝６５ｍｍに渡って設けられている。

このペリクルフレーム１１を洗浄、乾燥後、一方の端面にペリクル膜接着剤としてシリコーン粘着剤を塗布し、他方の端面にマスク粘着剤として信越化学工業(株)製のシリコーン粘着剤(商品名：ＫＲ３７００）を塗布し、加熱によりキュアさせた。

さらに、旭硝子(株)製のフッ素系ポリマー（商品名：サイトップ）をスリットアンドスピンコート法により１６２０ｍｍ×１７８０ｍｍ×厚さ１７ｍｍの長方形状の石英基板上に成膜し、基板外形と同形状の枠体に接着、剥離して得た厚さ約６μｍのペリクル膜をこのペリクルフレーム１１に貼り付けた。そして、ペリクルフレーム１１周囲の不要な膜をカッターにて切断除去してペリクルとした。

図７に示すようにして、この完成したペリクル５１を鋳鉄製の定盤５２上に立て、隙間ゲージ５３により長辺中央の撓み量を計測したところ、２．０ｍｍであった。また、側方から撓み形状を観察したところ、フレーム直線形状から突出した部分は一切なかった。

（比較例）
上記実施例と全く同じ外形形状で、コーナー部近傍の凹部１２がないペリクルフレームを製作し、ペリクルに仕上げた。この完成したペリクルの長辺の撓み量を上記と同様にして計測したところ、長辺の中央部で３．４ｍｍと上記実施例よりも大きな値となった。

１：ペリクル膜
２：接着層
４：粘着層
５：露光原版
６：気圧調整用穴（通気口）
７：除塵用フィルター
１０：ペリクル
１１：ペリクルフレーム
１２：凹部
２１：本発明のペリクルフレーム
２２：従来のペリクルフレーム
３１：仮枠
３２：ペリクル膜
３３：ペリクル膜の張力（長辺中央）
３４：ペリクル膜の張力（短辺中央）
３５：ペリクル膜の張力（角部）
４１：ペリクルフレーム
４２：凹部
４３：凹部
５１：ペリクル
５２：定盤
５３：隙間ゲージ

Claims

枠体の対向する少なくとも一対の辺において、両端部より辺中点方向に延在する非貫通の凹部が辺外側面に部分的に設けられていることを特徴とするペリクルフレーム。
一対の長辺のみに前記凹部を設けた、請求項１に記載のペリクルフレーム。
全辺に前記凹部を設けた、請求項１に記載のペリクルフレーム。
請求項１〜３いずれか１つに記載のペリクルフレームにペリクル膜を張設したペリクル。