JP2011107230A - ペリクルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の簡略化や製造に必要なエネルギーの低減が可能であり、しかも接着層に発泡がないために歩留りが良好なペリクルを提供する。
【解決手段】ペリクル膜１１と、前記ペリクル膜が一方の端面に接着層１２を介して貼り付けられたペリクルフレーム１３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１４を有するペリクル１であって、前記接着層が硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接着剤を使用して加熱をせずに形成し、硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接着剤はシリコーン樹脂である。
【選択図】図１

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、このゴミが光を吸収したり、光を反射してしまうため、転写したパターニングが変形したり、エッジががさついたりしてしまい、寸法、品質、外観などが損なわれ、半導体装置や液晶ディスプレイ等の性能や製造歩留りの低下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、及び粘着層の保護を目的とした離型シート（セパレータ）から構成される。

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。接着層に加熱硬化型の接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、加熱硬化型の接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、ＵＶ光(紫外線)硬化型の接着剤も、ＵＶ光を照射することにより極短時間で硬化させることができるが、ＵＶ光照射装置の導入が必要であったり、ＵＶ光照射エネルギーが必要であったり、コストアップや工程の繁雑化を招く。更には、ＵＶ光(紫外線)硬化型の接着剤は一般にＵＶ光に対する耐光性が低く、したがって、ＵＶ光照射下で使用されるペリクルの接着剤としてふさわしくない。加えて、ＵＶ光硬化型の接着剤は光を遮断して保管(保存)する必要があり、取扱い性も悪い。

また、接着剤の加熱硬化工程中に接着剤が「発泡」（接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。接着剤中に発泡が発生すると発泡部分は盛り上がった形状になってしまう。接着剤の発泡部分が盛り上がると接着剤の平坦性が失われ、ペリクル膜をペリクルフレームに正確に、隙間なく貼り付けることができなくなってしまう。ペリクル膜がペリクルフレームに隙間なく貼り付けられていないと、ペリクル膜とペリクルフレームの間の隙間からペリクル内部に異物が侵入してしまう可能性がある。また、発泡した泡が割れるとその部分には接着剤がないか非常に少ない状態になってしまうため、ペリクル膜を貼り付けるための十分な接着力が得られない可能性がある。そのため、接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造方法に関するもので、ペリクル膜をペリクルフレームに貼り付けるための接着層を、「硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接着剤」（以下「本件接着剤」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、３）。さらに本件接着剤はシリコーン樹脂であること（請求項２、４）が好ましい。

本発明によれば、接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。更には接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。 接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は本発明のペリクルの一実施形態の縦断面図である。また、図２は本発明で利用した接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１３の上端面に接着層１２を介してペリクル膜１１が張設され、ペリクルフレーム１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１４が形成されている。また粘着層１４の下端面には、粘着層１４を保護するための離型シート（セパレータ）１５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、光をよく透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース、或いはフッ素樹脂等の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。

本発明において接着層は本件接着剤によって形成される。接着層はペリクルフレームの上端面に所定の幅（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上端面の周方向に亘って、ペリクル膜をペリクルフレームに貼り付けることができるように形成されている。

本件接着剤としてはポリブテン系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等の任意の接着剤を使用することができるが、ペリクルの上端面（ペリクル膜、接着層、ペリクルフレーム上端面）は露光時には常に露光用の光に曝されるため、露光用の光で劣化しにくいシリコーン系接着剤が好ましい。シリコーン系接着剤としては、例えば、信越化学工業株式会社から市販されている、シリコーン系接着剤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、／の後に硬化剤の製品名を記載する。）、ＫＲ−３７００／ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ、Ｘ−４０−３１０３／ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ、ＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ−１０５１ＪＢなどを使用することができる。ＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ−１０５１ＪＢはゲル状の接着剤である。シリコーン系では特に接着強度が強く、取扱いが容易なことから、ＫＲ−３７００／ＣＡＴ−ＰＬ−５０ＴやＫＥ−１０５１ＪＡ／ＫＥ１０５１ＪＢが好ましい。

接着層は、本件接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、二液混合中に接着剤が増粘、ゲル化してしまう可能性がある。

次に、本件接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に接着剤塗布装置２を示した。接着剤塗布装置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、接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上に接着剤を流下することにより接着剤を塗布する。接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、所定の接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、塗布後の接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接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を作動させることにより、タンク（図示しない）から接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。

接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、接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、接着剤の粘度を下げて塗布しても良い。

粘着層はペリクルを基板に貼り付けるためにペリクルフレームの下端面に形成されるが、材質については特に制限はなく、公知のものを使用することができる。また、上記粘着層の形成方法についても公知の方法で形成すればよい。

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。製品ペリクルでは、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に示される接着剤塗布装置２の架台２１上に前記ペリクルフレーム２４の接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、接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、接着剤としてトルエンで５倍に希釈したシリコーン接着剤ＫＲ−３７００（主剤）［信越化学工業（株）製：製品名］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３のタンクに充填した。

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接着剤の塗布を行った。主剤の希釈液と硬化剤の希釈液の混合比を１００質量部：１質量部とし、接着層の幅を４．０ｍｍとした。接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、接着剤を完全に硬化させた。尚、この時点で接着剤表面は接着性を有しており、ペリクル膜貼り付け後の硬化工程は不要である。

その後、先に準備したペリクル膜を上記接着剤を塗布したペリクルフレームに貼り付け、不要部分をカッターで切断してペリクルを完成させた。

［実施例２］
接着剤としてゲル状のシリコーン接着剤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、ゲル状のシリコーン接着剤を完全に硬化させた。その後ペリクル膜を貼り付け、ペリクルを完成させた。

［比較例１］
接着剤としてゲル状のシリコーン接着剤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、２及び比較例１にて作製したペリクルの、接着剤硬化時の加熱工程の有無、接着剤硬化後の発泡発生率を表１に示す。

尚、発泡発生の確認は接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（％）＝（接着剤の発泡が発生したペリクルフレーム数／接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、接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。更には接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 接着層
１３ ペリクルフレーム
１４ 粘着層
１５ 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 ミキサー用モータ
３４ ダイナミックミキサー

Claims (4)

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接着層を介して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、前記接着層が硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接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接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. 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接着層を介して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、前記接着層を硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接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。
4. 硬化時に加熱を必要としない二液混合硬化型接着剤がシリコーン樹脂である請求項３記載のペリクルの製造方法。

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