JP2013097308A - ペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】炭素繊維に樹脂を含浸させた複合材料を利用し、軽量化が可能であり、ペリクル膜の張力による撓みやハンドリングにおける撓みが小さく高剛性で、原料コスト及び生産コストが低減されたペリクルフレームを提供する。
【解決手段】ペリクルフレーム１は、長辺と短辺とからなる四角形状の枠体であって、その４つの角部が内壁側及び外壁側ともに円弧状となっているものである。その長辺と短辺との各辺の壁面における所定の場所には、それぞれ、ペリクルフレーム１の内側と外側とを通気させるための通気孔２やハンドリングで使用するための凹み孔３が設けられている。また、マスク粘着層が設けられる下端面には、マスク粘着層を形成するためのマスク粘着層用段差４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス、プリント基板または液晶ディスプレイ等を製造する際のゴミよけとして使用されるペリクルに用いられるペリクルフレーム、及びその製造方法、並びにペリクルに関するものである。

ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体製造や液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハーまた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やレチクル（以下、短にフォトマスクと記載）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する等、寸法、品質、外観等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が難しい。そこで、フォトマスク表面にゴミよ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。

ペリクルは、一般的に、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース、またはフッ素樹脂等からなる透明なペリクル膜を、アルミニウム、ステンレス、ポリエチレン等からなるペリクルフレームの上端面に貼付ないし接着したものである。さらに、ペリクルフレームの下端面にはフォトマスク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、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層（セパレータ）が設けられる。

薄い樹脂であるペリクル膜を弛み無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。しかし、従来の素材製の矩形のペリクルでは、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームが、ペリクル膜の張力によりいくらか内側へ撓み、ペリクル膜が弛み易い。この現象は、例えばプリント基板や液晶ディスプレイ製造に用いられる大型のペリクル等、ペリクルフレームの辺長が大きいものや、半導体製造用の小型のものでも材質や寸法上の制約で低剛性のフレームを採用したペリクルにおいて、顕著に現れる。

一方、フォトマスクには、低コスト化のためにできるだけ露光領域を広く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するのに小型化すると、利用できる露光領域が減少するという問題がある。さらに、撓み量をできるだけ抑制しつつ、より幅の狭いペリクルフレームで内側の露光可能面積を広くすることによるコスト低減の効果が望まれている。

かかるペリクルフレームの撓みを解決する手段として、例えば、特許文献１に、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ペリクルフレームが開示されている。この方法によれば、適切な設計を行うことで、撓み量を一定の値以下に制御することができる。

しかし、どのようなフレーム幅であっても張力とバランスとを取ることでフレームの直線形状を保つことはできるが、できるだけフレーム幅を狭くしようとした場合、直線形状が得られても確実に剛性が低下するために、ハンドリングができなかったり、わずかな外力でペリクル膜にシワが発生したり弛んだりするといった不具合が生じ、実用的に耐えることができず、折角ペリクル膜で覆っても充分にその効果を得ることができない。

フレーム高さは露光機の光学設計から決定されているので、フレーム幅を狭くしつつ、本質的にペリクルフレームの剛性を高める手段としては、弾性係数の高い材質を使用する手段がある。かかる手段としては、例えば、特許文献２に、アルミニウム合金の枠体に、枠体よりも弾性係数の大きなステンレス鋼を含む鉄やチタンを埋め込んだペリクルフレームが記載されている。しかし、鉄鋼、ステンレス鋼等の鉄系合金は重量が極めて重くなることが懸念され、また、チタン合金は加工性（被削性）が非常に悪いという問題があり、実際にはほとんど採用されていない。これらに代わるものとして、現在、航空機分野等で利用が進み高剛性材料として知られている炭素繊維複合材を用いた場合には、前記の各種金属材料よりも大幅に剛性を向上でき、重量や加工性の問題もないことで期待されている。しかしながら、炭素繊維を用いていることから、炭素繊維に起因する繊維塵埃等の異物の混入という重大な懸念があった。

さらに、炭素繊維複合材を用いた場合には、原料コスト、加工コストともに一般的に用いられるアルミニウム合金等と比較してそれらのコストが著しく上昇するという問題があった。これらの問題により、炭素繊維複合材はこれまでペリクルフレームに採用されることはなかった。

特開２００６−５６５４４号公報 特開２００６−２８４９２７号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、炭素繊維に樹脂を含浸させた複合材料を利用し、軽量化が可能であり、ペリクル膜の張力による撓みやハンドリングにおける撓みが小さく高剛性で、原料コスト及び生産コストが低減されたペリクルフレーム、及びその製造方法、またそのペリクルフレームにペリクル膜が貼付けられており、大きな露光面積を有し原料コスト及び生産コストが低減されたペリクルを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載されたペリクルフレームは、ペリクル膜が緊張して覆う多角状の枠体であって、その枠体を成す各辺の長手方向に炭素繊維を配向しつつ樹脂を含有した複合部材が、前記多角状に周回しつつ積層し前記樹脂の硬化によって一体化していることを特徴とする。

請求項２に記載のペリクルフレームは、請求項１に記載されたものであって、前記複合部材が、一連に繋がる単一部材の前記周回によって積層し、又は各々が少なくとも１周周回する複数部材の前記周回によって積層していることを特徴とする。

請求項３に記載のペリクルフレームは、請求項１〜２の何れか記載されたものであって、前記複合部材が、配向している多数本の前記炭素繊維に前記樹脂を含浸させたシート状であることを特徴とする。

請求項４に記載のペリクルフレームは、請求項１〜３の何れかに記載されたものであって、前記枠体の表面が、研磨及び／または切削されて平滑化されていることを特徴とする。

請求項５に記載のペリクルフレームは、請求項１〜４の何れかに記載されたものであって、前記枠体の表面が、樹脂被膜で被覆されていることを特徴とする。

請求項６に記載のペリクルフレームの製造方法は、多角状の枠体の所望の内寸より小さい芯材に、前記枠体の所望の高さより広い縦幅及び少なくとも前記枠体の一周に渡る横幅で、前記横幅方向に配向した炭素繊維に樹脂を含浸させたシート状の複合部材を、巻き付け、前記枠体の所望の外寸より大きく積層し前記樹脂を加熱硬化して母材とする母材形成工程と、前記母材を前記枠体の所望の内寸、外寸、及び高さに切削加工し枠体にする枠体形成工程とを、有することを特徴とする。

請求項７に記載のペリクルフレームの製造方法は、請求項６に記載されたものであって、前記枠体の所望の内寸より小さい芯材に、前記枠体の所望の高さより少なくとも２倍の縦幅及び少なくとも前記枠体の一周に渡る横幅で、前記横幅方向に配向した炭素繊維に樹脂を含浸させたシート状の複合部材を、巻き付け、前記枠体の外寸より大きく積層し前記樹脂を加熱硬化してから、切削加工により前記枠体の辺と平行方向に複数に分割して前記母材とする前記母材形成工程を有することを特徴とする。

請求項８に記載のペリクルフレームの製造方法は、請求項５〜７の何れかに記載されたものであって、前記枠体の表面に樹脂被膜を形成する前記枠体形成工程を有することを特徴とする。

請求項９に記載のペリクルは、請求項１〜５の何れかに記載のペリクルフレームに、ペリクル膜が緊張して覆われ貼付けられていることを特徴とする。

本発明のペリクルフレームは、炭素繊維に樹脂を含浸させた複合部材により形成されており、軽量であるとともに高い剛性を有する。このペリクルフレームは、それを構成する複合部材の炭素繊維が各辺の長手方向に配向されているため、繊維の機械的強度を最大限発揮させることができ、ペリクル膜の張力による撓みやハンドリングにおける撓みに対して、極めて高い剛性を示すことができる。また、炭素繊維の配向方向に加え、繊維の継ぎ目が無いまたは少ないため、継ぎ目による強度の低下を防止することができ、さらに高い剛性が得られるとともに、亀裂の発生、伝播がし難く、高い信頼性を得ることができる。そのため、従来用いられてきた材質のペリクルフレームよりも各辺を幅狭に形成することが可能であり、大きな内側露光面積を確保することができる。

さらに、このペリクルフレームは、その表面が研磨や切削などの加工により平滑化され寸法精度が高いものである。さらにその表面が樹脂で被覆されるため、ペリクルフレームの加工による炭素繊維の切断面が露出せず、炭素繊維の脱落や発塵を防止するとともに、紫外線による劣化を防ぐことができる。

本発明のペリクルフレームの製造方法によれば、一回り大きな母材から、機械切削加工により所望の寸法のペリクルフレームに形成するため、その表面の欠陥を除去できるとともに、寸法精度が高く通常の金属加工品に匹敵するものを得ることができる。

本発明のペリクルフレームの製造方法によれば、一度に複数分のペリクルフレームを形成することが可能な大きさの母材から形成されることで、材料が必要最小限で済むことに加え、母材の加工工数が大幅に少なく、一品毎の加工生産に比べて大幅に原料コスト及び生産コストを低減することが可能となる。

本発明のペリクルは、高剛性のペリクルフレームにより大きな露光面積を確保することができ、半導体や液晶ディスプレイ等の製造の低コスト化に資する。また、使用中の発塵の恐れが無く極めて高い信頼性を示すことができる。

本発明を適用するペリクルフレームの斜視図である。 本発明を適用するペリクルフレームのＡ−Ａ線断面図、並びにＢ−Ｂ線断面図及びその一部拡大断面図である。 本発明を適用するペリクルフレームの平面模式図である。 本発明を適用する別のペリクルフレームの平面模式図である。 本発明を適用するペリクルフレームの母材からペリクルフレームを切削加工する取り合いを表す図である。 本発明を適用するペリクルフレームの製造方法を示す概要図である。 本発明を適用するペリクルフレームの別の製造方法を示す概要図である。 本発明を適用するペリクルの斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明のペリクルフレームについて図１を参照に詳細に説明する。

ペリクルフレーム１は、長辺と短辺とからなる四角形状の枠体であって、その４つの角部が内壁側及び外壁側ともに円弧状となっているものである。その長辺と短辺との各辺の壁面における所定の場所には、それぞれ、ペリクルフレーム１の内側と外側とを通気させるための通気孔２やハンドリングで使用するための凹み孔３が設けられている。また、マスク粘着層が設けられる下端面には、マスク粘着層を形成するためのマスク粘着層用段差４が設けられている。このマスク粘着層用段差４は必ずしも段差となっていなくてもよく、必要に応じてさらに稜部に面取りやその他の段差、凹み、または溝等が設けられていてもよい。

このペリクルフレーム１は、樹脂を含浸させた炭素繊維シートである複合部材（以下、プリプレグと記載）で構成されおり、このプリプレグ５が四角形状に周回しつつ積層され、プリプレグ５中の樹脂の硬化によって一体化することで形成されたものである。このシート状のプリプレグ５は、図１に示されるペリクルフレーム１の通気孔２を通るＡ−Ａ線断面図である図２（ａ）、及び図１のＢ−Ｂ線における断面図と、その断面図におけるプリプレグ５の一部拡大断面図とである図２（ｂ）に示されるように、各辺においてそれぞれ層状にプリプレグ５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・となり、それぞれが隙間なく積層されている。このプリプレグ５が積層して形成されたペリクルフレーム１の全表面は、樹脂被膜９で覆われている。

各プリプレグ５は、多数本の長繊維状である炭素繊維１５が、その繊維方向を一方向にだけ配向されており、それに樹脂を含浸させたシート状の複合部材であって、その炭素繊維１５が枠体の各辺に対して長手方向、つまりそれぞれ平行方向で、各４辺の内壁及び外壁ともに一定方向となるように配置するものである。このプリプレグ５に含浸させる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、ペリクルフレーム１の表面の樹脂被膜９を形成する際に加熱温度を高くすることができ、発ガス量低減に効果があるため、耐熱性の高いものを選択することが好ましい。また、プリプレグ５は、少なくともペリクルフレーム１を１周に渡る連続した長さを有するものとする。なかでも、シート状で長尺のプリプレグ５であって、巻き始めから巻き終わりまで、一連に繋がる単一部材である一枚のプリプレグ５で周回しつつペリクルフレーム１を形成できるものが好ましい。

ペリクルフレーム１は、図３に示すように、連続した一枚のシート状のプリプレグ５でそのペリクルフレーム１の辺に対してプリプレグ５の炭素繊維１５が平行になるように連続的に巻いて積層した構造であると好ましい。図３において、プリプレグ５の好ましい巻き方により形成されたペリクルフレーム１の平面模式図を図３（ａ）に示し、その巻き方について図３（ｂ）に示す。図３（ａ）において、巻き始め６及び巻き終わり７に段差があるが、実質的にプリプレグ５は極薄いシート状であるため、その段差を無視することができる。

一枚のシート状のプリプレグ５で巻き始め６から巻き終わり７まで継ぎ目無く形成されることで、プリプレグ５の継ぎ目による強度低下を防止することができ、極めて信頼度が高くなるとともに、連続的に作業することができるため、作業性が向上し低コストで生産することが可能となる。もっとも、プリプレグ５の長さは無限ではないので、継ぎ目無しでペリクルフレーム１が仕上げられるかは製作するペリクルフレーム１の大きさや積層厚さによるが、途中に数ヶ所継ぎ目があってもよい。例えば、複数回周回できる程度の長さのプリプレグ５を周回して積層し、その巻き終わり７に別の複数回周回できる程度の長さのプリプレグ５の巻き始め６を隙間なく繋ぎ、それを周回して積層することでペリクルフレーム１を形成してもよく、１周周回できる長さのプリプレグ５を周回させて、それを複数部材積層してペリクルフレーム１を形成してもよい。

１周周回できる長さのプリプレグ５を用いて製造する場合、例えば、図４に示すように、ペリクルフレーム１の１周に渡る長さのプリプレグ５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・が、それぞれ一周毎にその巻き始め６ａ，６ｂ，６ｃ，・・・と巻き終わり７ａ，７ｂ，７ｃ，・・・とで継ぎ合わされ接合部８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・となり、各々が隙間なく積層され、ペリクルフレーム１が形成される。図４において、一周分のプリプレグ５が接合されて積層され形成されたペリクルフレーム１の平面模式図を図４（ａ）に示し、その巻き方について図４（ｂ）に示す。

プリプレグ５の継ぎ目である接合部８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・は、ペリクルフレーム１の角部に当たらないことが好ましい。さらに、各層の接合部８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・がそれぞれ重ならないように考慮して積層されていることが好ましい。これにより、接合部８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・による影響を殆ど無視できる程度に極めて小さくし、その接合部８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・により生じる強度低下を防止することができる。

このようにプリプレグ５を巻き付け積層されているペリクルフレーム１の上壁面及び下壁面のプリプレグ端面や、必要な孔等を切削されたペリクルフレーム１の表面は、破断した炭素繊維の露出や、炭素繊維シートに含浸させたエポキシ等の樹脂の露光に用いる紫外線による劣化を防止するために、樹脂被膜９で覆われていると好ましい。ペリクルフレーム１の全表面が完全に樹脂被膜９で覆われていることで炭素繊維に起因する発塵を防止することができる。

樹脂被膜９は、その材質が露光に用いる紫外線で劣化しにくいものであると好ましい。樹脂被膜９の色調は、下地であるプリプレグ５が黒色であるため、黒色以外の暗い色（例えば濃紺等）や透明を用いることが可能であるが、黒色であるとさらに散乱光を低減することができるため特に好ましい。樹脂被膜自体に色があってもよく、顔料、カーボンブラック等を樹脂被膜に混合してもよい。この樹脂被膜９としては、好ましくはアクリル樹脂、より好ましくはシリコーン樹脂、さらに好ましくはフッ素樹脂である。これらの樹脂は、紫外線に対する耐性が高い上、剥離強度の高い被膜が形成しやすい。フッ素樹脂の場合は、紫外線に対する耐性は特に優れているが、紫外線透過率も高い為、混入する顔料等は紫外線の透過性が低いものを組み合わせることが好ましい。また、同時に絶縁性が高く帯電しやすいため、導電性の高いものを選択することが好ましい。

ペリクルフレーム１は、多角状の枠体であって、その形状は特に限定されず、具体例として角部に丸みのある四角形を例示したが、４つの角部が全て直角である矩形であってもよく、これに類するその他の形状、例えば、長方形、正方形、八角形等であってもよい。

本発明のペリクルフレーム１は、液晶製造用途で使用される、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効果が大きいものである。しかし、このペリクルフレーム１の対象となるペリクルは、その大きさで限定されるものではない。本発明のペリクルフレーム１は、大きさ（辺の長さ）やペリクル膜の張力に対して、従来、ペリクルフレームの剛性が十分に確保できなかった全てのペリクルに適用することができる。

種々のサイズに対し実用的で寸法精度が高いペリクルフレーム１として、所望のペリクルフレーム１よりも内寸を小さく、外寸を大きく、さらに高さが高くなるようにプリプレグ５が積層され加熱硬化させたペリクルフレーム１の母材が、機械切削加工により所望の寸法に加工されていることが好ましい。図５に、プリプレグ５を積層した所望のペリクルフレーム１より一回り大きな母材１０からペリクルフレーム１を切削加工する取り合いを表す図を示す。母材１０のうち、所望のペリクルフレーム１を二点破線で示す。

母材１０の内寸及び外寸は、切削代を考慮して決定すればよいが、製作するペリクルフレーム１に対して片側０．２〜３ｍｍ程度、より好ましくは０．５〜１ｍｍ大きくすることが好ましい。プリプレグ５の厚みは、厚いものでも０．２ｍｍ前後であるため、１ｍｍの切削代を作るのにも５周近く周回させる必要があり、この切削代が少ないほどコスト的に有利になるのは明らかである。しかしながら、加熱硬化時に歪が出たりすることもあるうえ、辺長が長くなるほど、加工にも誤差が生じるため、上記程度の切削代は必要である。

母材１０から所望のペリクルフレーム１へと機械切削加工することで、積層の誤差や加熱硬化時の歪も切削によりほとんど修正されるため、加工後の寸法精度は一般的な金属製ペリクルフレームと同等のものが得られる。また、プリプレグ５の使用量もペリクルフレーム１の形状よりもわずかに大きく積層するだけなので無駄が極めて少なく、１枚板から切り出す方法と比べて大幅に生産コストの低減が可能となる。また、バー状の部材で各辺を作り、これを継ぎ合わせてペリクルフレームの形状を製作する場合でも、プリプレグ５の使用量は低減できるが、各バー状の部材を継ぎ合わせる工数が必要で、さらにその継ぎ合わせの部分の強度も懸念される。そのため、生産コスト及び強度の両面から本発明の方法に優位性がある。

また、この機械切削加工においては、母材１０からの切り出し時に、プリプレグ５に含まれる炭素繊維１５の方向とそれにより形成された辺の方向とを厳密に一致させて加工することは困難であり、積層したプリプレグ５の炭素繊維１５とペリクルフレーム１の辺とが厳密には平行とならない場合がある。また、母材１０の段階で連続していた炭素繊維１５も、表面近くのものは機械切削加工により切断される場合もある。しかし、何れの場合についても、実際上の影響は少なく、本来目的とする効果は得られるため、本発明の技術思想の範囲に含まれる。

このようなペリクルフレーム１の製造方法について一実施例を図６に示し、詳細に説明する。

図６（ａ）に示すように、四角形状の枠体である所望のペリクルフレーム１の内寸よりも小さな長辺及び短辺で、かつ所望のペリクルフレーム１の高さより高い、切削代を考慮して設計された芯材１２を用意し、ここに、予め所定の幅で切断した長尺のプリプレグ５を、その炭素繊維５の配向が形成すべき枠体の辺の長手方向となるように、弛み無く巻き付けていく。このプリプレグ５の幅は、少なくとも形成すべき枠体の一周に渡る横幅で、かつ形成すべき枠体の高さより広い縦幅である。このとき、プリプレグ５の炭素繊維１５と形成される辺とが平行となることが好ましい。図６（ａ）において、矢印Ｐは炭素繊維１５の配向方向を示す。また、芯材１２には、プリプレグ５の巻き始め６を綺麗に仕上げる為、プリプレグ５の厚さ分の段差１３を設けることが好ましいましいが、曲げ半径が小さくなるほど、積層の際に炭素繊維に折れ（破断）が発生しやすくなるため、半径は少なくとも３ｍｍ以上とすることが良い。さらに、芯材１２の角部は形成するペリクルフレーム１の角部の形状に近い半径で形成されていることが好ましい。

ペリクルフレーム１の外寸よりも切削代の分だけ大きくなるまで巻き付け積層し、図６（ｂ）に示すペリクルフレームの母材１０を得る。このとき、積層途中でプリプレグ５に継ぎ目が入ってしまう場合は、その継ぎ目が角部に当たらないように調整し、隙間無く次のプリプレグ５を接合することが好ましい。また、芯材１２は、プリプレグ５を積層後及び加熱硬化中に、外側に向かって張力を掛けられるよう、バネ等の力で外側に広がる機構を有していると好ましい（不図示）。

この母材１０を、芯材１２ごとポリエチレン製のバッグ（不図示）に収納し、真空減圧して内部に包含された空気を抜いた後、オートクレーブにて加圧しながら加熱し、プリプレグ５中に含浸されている樹脂を硬化させる。除冷後、オートクレーブより取り出し、芯材１２を抜きとると、図６（ｃ）に示すような所望のペリクルフレーム１よりも一回り大きな母材１０が得られる。この母材１０を、マシニングセンタ等で機械切削加工し、研磨や切削して平滑化することで各面を所定の寸法まで仕上げ、さらに通気孔２や凹み孔３である治具穴を加工することで、図６（ｄ）に示すように、実用的で寸法精度が高いペリクルフレーム１を製造することができる。

本発明のペリクルフレーム１では、通気孔２や凹み孔３の加工に際して、プリプレグ５の積層面に対して垂直な孔加工となるので、孔加工時のプリプレグ５の剥離や亀裂発生の懸念が小さいという利点を有する。

さらに切削加工後、得られたペリクルフレーム１を洗浄し、さらに必要に応じてその表面を、切削加工により破断した炭素繊維が表面に露出しないように樹脂被膜９で被覆する。ペリクルフレーム１の表面が樹脂被膜９で被覆されることで、破断した炭素繊維の露出や、洗浄で完全に清浄な表面が得られていない場合に生じるペリクル使用時における炭素繊維や樹脂の脱落よる発塵の恐れが無くなり一層好ましい。そればかりか、プリプレグ５を構成するエポキシ等の樹脂において、露光に用いる紫外線による劣化、またそれによる強度低下を防止することができる。

ペリクルフレーム１の表面への樹脂被膜９の形成は、特に限定されるものではなく、製作したペリクルフレーム１を充分に洗浄、乾燥しておき、樹脂被膜９を形成する樹脂を適切な濃度で溶媒に溶解し、必要に応じて混入する顔料、カーボンブラック等を溶媒中に分散させた状態として、スプレー、ディッピング、電着塗装等の公知のコーティング手法を用いることができる。これらは、使用する樹脂の種類に応じて最適なものを選択することがよく、被膜形成後には、ペリクルフレーム全体を加熱処理し、溶媒を完全に揮発除去するとともに、被膜中に含まれる低分子成分を低減することが好ましい。加熱温度は、できるだけ高い温度であると好ましいが、プリプレグ５の耐熱温度、被膜樹脂９の耐熱温度、被膜樹脂９のコーティング時に用いる溶媒の沸点等から総合的に決定することが好ましい。

また、別の製造方法としては、図７に示すようなパイプ状の母材１０から加工する方法が挙げられる。図７（ａ）に示すように、四角形状の枠体である所望のペリクルフレーム１の内寸よりも小さな長辺及び短辺で、かつ所望のペリクルフレーム１の高さより少なくとも２倍以上高い芯材１２を用意し、予め所定の幅で切断した長尺のプリプレグ５を、その炭素繊維方向が形成すべき枠体の辺の長手方向となるように、弛み無く巻き付けていく。このプリプレグ５の幅は、少なくとも形成すべき枠体の一周分に渡る横幅で、かつ形成すべき枠体の高さの少なくとも２倍以上、さらに好ましくは５倍以上の縦幅である。このとき、プリプレグ５の炭素繊維と形成される辺とが平行となることが好ましい。図６（ａ）において、矢印Ｐは炭素繊維の配向方向を示す。なお、この場合でも芯材１２にはプリプレグ５の厚さ分の段差１３を設けることが好ましく、さらに、外側に張力を掛ける機構を有していることが好ましい（不図示）。

ペリクルフレーム１の外寸よりも切削代の分だけ大きくなるまで巻き付け積層し、前記のように加熱硬化することで、図７（ｂ）に示すようなパイプ状の母材１０を得ることができる。

このパイプ状の母材１０に対して、図７（ｃ）に示すように、形成すべきペリクルフレーム１の辺と平行方向にグラインダー１６で輪切りにすることで、所望のペリクルフレーム１の高さまたはそれに近い高さを有する母材１０ａを得る。同様に、パイプ状の母材１０を輪切りにすることで、図７（ｄ）に示すように、一度に複数の母材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を得ることができる。輪切りにする加工方法として、グラインダー１６を用いる例を示したが、これに限定されず、例えば、ウォータージェット、ダイヤモンドカッター、レーザー切断等が使用できる。なかでも、切断品質及び母材１０に与える悪影響が少ないことから、ウォータージェットが特に好ましい。ここで得られた母材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・は前記図６と同様に、夫々個別に機械切削加工を行い、各々ペリクルフレーム１として仕上げることができる。一度に複数個のペリクルフレーム１の生産が可能であり、大幅に生産性を向上することができる。

このようにして製作したペリクルフレーム１を用いて構成したペリクルの斜視概略図を図８に示す。プリプレグ５の表面に樹脂被膜９が形成されたペリクルフレーム１の一方の端面の貼設面２１にペリクル膜接着層を介して、ペリクル膜２２が張設され、ペリクル２０が形成されている。ペリクル膜２２の材質としては、セルロース及びその誘導体、フッ素樹脂等が利用できる。その反対側である他方の端面にはマスク粘着層２３が設けられている。マスク粘着層２３を形成するマスク粘着剤としては、アクリル粘着剤、ゴム系粘着剤、ホットメルト粘着剤、シリコーン粘着剤等が利用できる。このマスク粘着層２３の表面には、マスク粘着層２３を保護するために、必要に応じてＰＥＴ等の薄い樹脂フィルム上に離型剤層を設けたセパレータ２４が添付されていてもよい。また、必要に応じてペリクルフレーム１の側面に貫通した通気孔２を設け、ペリクル内外の気圧差によるペリクル膜２２の膨らみ、凹みを解消するとともに、通気に伴いペリクル外から塵埃がペリクル内に侵入しないようフィルタ２５を設けることが好ましい。また、ハンドリング等のために、必要な場所に凹み孔３や溝等（不図示）を設けてもよい。

以上の構成により、ペリクル膜２２の張力による撓みやハンドリング時における撓みが小さく、大きな露光面積を有するペリクル２０が低コストで得られるとともに、そのペリクル２０は使用中の発塵の恐れがなくきわめて信頼性の高いものとなる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例）
図１に示すような形状の複合部材製ペリクルフレーム１を機械切削加工により製作した。このペリクルフレーム１の形状は、各角部の外寸は９０４．５×７５０ｍｍ、同内寸は８９６．５×７４２ｍｍの長方形で、厚さは５．８ｍｍ、各角部の形状は内側Ｒ２、外側Ｒ６とした。また、長辺には８６０ｍｍの間隔でハンドリング用として直径２．５ｍｍ、深さ２ｍｍの凹み孔３を、短辺には７３０ｍｍの間隔で同形状の凹み孔３を設けた。また、両長辺中央部付近には直径１．５ｍｍの通気孔２を各辺に４箇所ずつ設けた。

このようなペリクルフレーム１の具体的な製造工程は、以下の通りである。ここで用いた複合部材は、一方向に配向させた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたシート状のプリプレグ５（商品名；Ｅ８０２５Ｃ−２５Ｎ 日本グラファィトファイバー（株）製）を使用した。このプリプレグ５を幅２００ｍｍで切断し、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、繊維方向が各辺と平行方向になるように芯材１２に巻いて積層し、加熱硬化させて、外寸約９０６．５×７５２ｍｍ、内寸８９４．５×７４０ｍｍ、高さ約２００ｍｍのパイプ状の母材１０を得た。この母材１０から、ウォータージェット加工により高さ６．５ｍｍで切り出して母材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を得た。そして、この各母材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・から、マシニングセンタにより前記寸法のペリクルフレーム１の形状に機械加工した。

次いで、このペリクルフレーム１を界面活性剤と純水で良く洗浄し、８０℃×３時間で加熱乾燥させたのち、表面に樹脂を塗装して樹脂被膜９を形成した。樹脂にはフッ素樹脂（商品名；サイトップＣＴＸ１０９Ａ 旭硝子（株）製）をフッ素系溶媒（商品名；ＮＯＶＥＣ７３００、住友スリーエム（株）製）に溶解し、カーボンブラック（商品名；ＨＣＦ２６５０、三菱化学（株）製）を分散させた溶液を用い、スプレー法によって４回行った。その後、オーブン中で１３０℃に加熱して完全に溶媒を乾燥させた。フッ素樹脂の樹脂被膜９の膜厚は約３０μｍであった。

最後に、寸法の検査を行ったが、外寸及び内寸は全て加工指定寸法の＋０／−０．３ｍｍの範囲であった。また、直角度は長辺を基準として、９０度で引いた仮想線に対して０．５ｍｍのずれであった。

このペリクルフレーム１をクリーンルームに搬入し、界面活性剤と純水とで洗浄し、乾燥後、暗室内にて４０万ルクスのハロゲンランプを照射しながら外観を検査した。その結果、複合部材が露出しているところは全くなかった。また、表面のキラ付きや塗装むら等の欠陥や、洗浄による樹脂被膜９の剥離等も見受けられなかった。

次いで、このペリクルフレーム１を使用して図８に示すようなペリクル２０を製作した。ペリクルフレーム１の一方の端面の貼設面２１にペリクル膜接着層としてシリコーン粘着剤、他方の端面にマスク粘着層２３としてシリコーン粘着剤（商品名ＫＲ３７００、信越化学工業（株）製）をエア加圧式ディスペンサにより塗布し、加熱によりキュア（硬化）させた。そして、離型剤を表面に付与した厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムをペリクルフレーム１とほぼ同形に切断加工して製作したマスク粘着層保護用のセパレータ２４を取り付け、さらには通気孔２を覆うように３．６×９．５ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍのＰＴＦＥ製フィルタ２５を貼り付けた。

前記ペリクルフレーム１とは別に、フッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子（株）製）をスリットコート法により１２００×８５０×厚さ１０ｍｍの長方形石英基板上に成膜し、溶媒を乾燥させた後に基板外形と同形状のアルミ合金製仮枠に接着、剥離し、厚さ約３μｍのペリクル膜２２を得た。このペリクル膜２２を前記のように仕上げたペリクルフレーム１の一方の端面の貼設面２１にペリクル膜接着層を介して接着させた後、ペリクルフレーム１の周囲の不要なペリクル膜２２をカッターにて切断除去し、ペリクル２０を作製した。

そして、このペリクル２０を定盤上に置き、ペリクルフレーム１の各辺の撓み量を計測した。その結果、長辺中央部の内側への撓み量は片側１．０ｍｍ、短辺中央部の内側への撓み量は片側０．６ｍｍであった。

（比較例）
前記実施例１と同寸、同形状のペリクルフレームを機械加工により製作した。このとき、母材として用いたのは、平織りにした炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたシート状のプリプレグ（商品名；ダイアリードＨＭＦＪ３１１３／９４８Ａ１、三菱樹脂（株）製）を積層し、加熱硬化させた９１０×７６０×厚さ約６ｍｍの板材である。この板材から、マシニングセンタにより上記寸法のペリクルフレーム形状に機械加工し、実施例１と同じ工程にて表面に樹脂塗装を行った。

次いで、このペリクルフレームを使用して実施例１と全く同様の工程にて、図８に示すようなペリクルを製作し、完成したペリクルを定盤上に置き、ペリクルフレーム各辺の撓み量を計測した。その結果、長辺中央部の内側への撓み量は片側２．３ｍｍ、短辺中央部の内側への撓み量は片側１．９ｍｍであった。また、このコストは上記実施例の約９倍であった。

（比較例２）
アルミニウム合金Ａ５０５２を用いて、上記実施例と同寸、同形状のペリクルフレームを機械加工により製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。そして、このペリクルフレームを使用してペリクルを製作しようとしたが、ペリクルを垂直に立てただけで長辺、短辺ともに２０ｍｍ前後の撓みが生じ、そもそも、長方形の枠の形状を保つことができなかった。したがって、これはペリクルフレームとして全く使用するに耐えないものであった。

本発明のペリクルフレームは、剛性を大幅に向上できることにより大面積の露光領域が確保できるため、半導体、ＩＣパッケージ、プリント基板、液晶および有機ＥＬディスプレイなどの製造工程で用いられるペリクルに好適に利用できる。

１はペリクルフレーム、２は通気孔、３は凹み孔、４はマスク粘着層用段差、５はプリプレグ、６は巻き始め、７は巻き終わり、８は接合部、９は樹脂被膜、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは母材、１２は芯材、１３は段差、１５は炭素繊維、１６はグラインダー、２０はペリクル、２１は貼設面、２２はペリクル膜、２３はマスク粘着層、２４はセパレータ、２５はフィルタ。

Claims (9)

1. ペリクル膜が緊張して覆う多角状の枠体であって、その枠体を成す各辺の長手方向に炭素繊維を配向しつつ樹脂を含有した複合部材が、前記多角状に周回しつつ積層し前記樹脂の硬化によって一体化していることを特徴とするペリクルフレーム。
2. 前記複合部材が、一連に繋がる単一部材の前記周回によって積層し、又は各々が少なくとも１周周回する複数部材の前記周回によって積層していることを特徴とする請求項１に記載のペリクルフレーム。
3. 前記複合部材が、配向している多数本の前記炭素繊維に前記樹脂を含浸させたシート状であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のペリクルフレーム。
4. 前記枠体の表面が、研磨及び／または切削されて平滑化されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のペリクルフレーム。
5. 前記枠体の表面が、樹脂被膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のペリクルフレーム。
6. 多角状の枠体の所望の内寸より小さい芯材に、前記枠体の所望の高さより広い縦幅及び少なくとも前記枠体の一周に渡る横幅で、前記横幅方向に配向した炭素繊維に樹脂を含浸させたシート状の複合部材を、巻き付け、前記枠体の所望の外寸より大きく積層し前記樹脂を加熱硬化して母材とする母材形成工程と、
   前記母材を前記枠体の所望の内寸、外寸、及び高さに切削加工し枠体にする枠体形成工程とを、
   有することを特徴とするペリクルフレームの製造方法。
7. 前記枠体の所望の内寸より小さい芯材に、前記枠体の所望の高さより少なくとも２倍の縦幅及び少なくとも前記枠体の一周に渡る横幅で、前記横幅方向に配向した炭素繊維に樹脂を含浸させたシート状の複合部材を、巻き付け、前記枠体の外寸より大きく積層し前記樹脂を加熱硬化してから、切削加工により前記枠体の辺と平行方向に複数に分割して前記母材とする前記母材形成工程を有することを特徴とする請求項６に記載のペリクルフレームの製造方法。
8. 前記枠体の表面に樹脂被膜を形成する前記枠体形成工程を有することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のペリクルフレームの製造方法。
9. 請求項１〜５の何れかに記載のペリクルフレームに、ペリクル膜が緊張して覆われ貼付けられていることを特徴とするペリクル。

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