JP2013214013A - ペリクルフレーム及びペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】剛性が向上された樹脂製のペリクルフレーム、及びそのペリクルフレームを用いたペリクルを提供する。
【解決手段】溶融加圧成型して得られた樹脂製のペリクルフレーム１０が、繊維状の補強物質が混合されている熱可塑性樹脂で形成されている。好ましくはペリクルフレーム１０の少なくとも内側表面が紫外線に耐光性を有する樹脂被膜で覆われている。紫外線に対してペリクルフレーム１０を形成する熱可塑性樹脂中の補強物質からの発塵を防止できるからである。
【選択図】図１

Description

本発明は樹脂製のペリクルフレーム及び樹脂製のペリクルフレームを用いたペリクルに関するものである。

ＬＳＩや超ＬＳＩ等の半導体製造或は液晶ディスプレイ等の製造において、半導体ウエ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リソグラフィーの作業が行われる。この際に、フォトマスク或いはレチクルにゴミが付着していると、転写したパターンが変形したり、エッジがガサツいたものとなる他、下地が黒く汚れたりする等の現象が発生することがある。ゴミが光を吸収したり光を曲げてしまうからである。この作業は通常クリーンルームで行われているが、フォトマスクを常に清浄に保つことは難しく、透明なペリクル膜がペリクルフレームに貼着されたペリクルが使用されている。例えば、リソグラフィーの際に、ペリクルをフォトマスク上に載置して、フォトマスクへの異物付着を防止しつつ、焦点をフォトマスクのパターン上に合わせて露光することにより、ペリクル膜上に付着した異物に影響されることなく転写できる。

近年、ペリクルにも低コスト化が強く求められるようになってきており、ペリクルの構成材料中で最もコストが掛かるのはペリクルフレームである。従来のペリクルフレームは、金属製の板材或いは角パイプ材から機械切削加工により削り出して形成していたからである。このため、ペリクルフレームを低コスト化すべく、様々な検討が行われてきた。例えば、下記特許文献１には、アルミニウム合金のダイカストによりペリクルフレームを形成することが記載されている。

特開２００２−３１８４５１号公報

アルミニウム合金のダイカストによって形成したペリクルフレームは、従来の金属製の板材或いは角パイプ材から機械切削加工により削り出して形成したペリクルフレームに比較して低コスト化できる。しかし、ダイカストによって形成されたペリクルフレームには、溶湯の流動距離が長く充填時の空気巻き込み等による内部欠陥が発生し易く、表面にもピンホール等の欠陥が生じ易い。また、ダイカスト用のアルミニウム合金には、ダイカストでの湯流れ性向上用として、種々の元素が添加されており、ダイカストで得られたペリクルフレーム中に金属間化合物が多く生成し易いことから、アルマイト処理を施したペリクルフレームに白点、ピットといった外観上の欠陥も生じ易い。これらのことから、現在、アルミニウム合金のダイカストによって形成したペリクルフレームは実用に供されていない。

また、アルミニウム合金のダイカストによって形成したペリクルフレームよりも低コスト化できるものとして、樹脂製のペリクルフレームが考えられる。しかし、樹脂製のペリクルフレームは、その剛性が低下し、許容できないほどの撓みが生じたり、貼付したペリクル膜にシワが発生したりする。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、剛性が向上された樹脂製のペリクルフレーム、及びそのペリクルフレームを用い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、溶融加圧成型して得られた樹脂製のペリクルフレームが、繊維状の補強物質が混合されている熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載されたペリクルフレームは、請求項１に記載されているものであって、前記補強物質が、長さが０．２〜１０ｍｍで、且つ太さが０．０５〜２０μｍのものであることを特徴とする。

請求項３に記載されたペリクルフレームは、請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載されているものであって、前記補強物質が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボンナノチューブから成る群から選択されたものであることを特徴とする。

請求項４に記載されたペリクルフレームは、請求項１〜３のいずれか一項に記載されているものであって、前記補強物質の含有量が、前記熱可塑性樹脂に対して重量比で５〜５０％の範囲であることを特徴とする。

請求項５に記載されたペリクルフレームは、請求項１〜４のいずれか一項に記載されているものであって、前記溶融加圧成型が、射出成型であることを特徴とする。

請求項６に記載されたペリクルフレームは、請求項１〜５のいずれか一項に記載されているものであって、前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーからなる群から選択されたものであることを特徴とする。

請求項７に記載されたペリクルフレームは、請求項１〜６のいずれか一項に記載されているものであって、前記ペリクルフレームの少なくとも内側表面が、紫外線に耐光性を有する樹脂被膜で覆われていることを特徴とする。

請求項８に記載されたペリクルフレームは、請求項７に記載されているものであって、前記樹脂被膜が、フッ素樹脂又はシリコーン樹脂から成るものであることを特徴とする。

請求項９に記載されたペリクルフレームは、請求項７又は請求項８に記載されているものであって、前記樹脂被膜が、黒色であることを特徴とする。

請求項１０に記載されたペリクルフレームは、請求項７〜９のいずれか一項に記載されているものであって、前記ペリクルフレームの内側表面を覆う前記樹脂被膜が、粘着性樹脂から成る内面粘着層で覆われていることを特徴とする。

請求項１１に記載されたペリクルは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のペリクルフレームの一面側に、ペリクルが貼付さ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、樹脂製であっても、繊維状の補強物質が混合されている熱可塑性樹脂で形成されており、許容できないほどの撓みが生じたりすることなく実用十分な剛性を有している。このペリクルフレームを用いたペリクルは、貼付したペリクル膜にシワが発生したりすることもなく十分に実用に供し得るものである。

本発明に係るペリクルフレームの一例を示す斜視図である。 図１に示すペリクルフレーム１０の横断面図である。 図１に示すペリクルフレーム１０の射出成型直後の斜視図である。 図１に示すペリクルフレーム１０を用いて得られたペリクルの斜視図である。

本発明に係るペリクルフレームの一例を図１に示す。図１は長方形のペリクルフレーム１０の斜視図であり、長辺部の側面に通気孔１２と治具穴１４，１４とが形成されている。通気孔１２は、ペリクルフレーム１０の長辺部を貫通しており、一面側にペリクル膜を貼付したペリクルの内側の通気に用いられる。また、治具穴１４は、長辺部の側面に開口されている凹部であって、ペリクルフレーム１０やペリクルの移動等の際に移動治具の先端部が挿入されるものである。ペリクルフレーム１０の四隅の角部は平面又は曲面に形成されており、他の物への接触による発塵等の防止を図っている。

ペリクルフレーム１０は、繊維状の補強物質が混合されている熱可塑性樹脂で形成されている。繊維状の補強物質は、長さが０．２〜１０ｍｍで、且つ太さが０．０５〜２０のものが好ましい。補強物質としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボンナノチューブから成る群から選択されたものを好適に用いることができる。繊維状の補強物質の熱可塑性樹脂に対する含有量は、含有量が増加するほど、ペリクルフレーム１０の弾性率及び強度が向上されると共に、熱膨張率が低下して寸法安定性も向上する。しかし、過度に補強物質を含有した熱可塑性樹脂は、その成形性及び得られたペリクルフレーム１０の外観が悪化する傾向にある。従って、補強物質の含有量を、熱可塑性樹脂に対して重量比で５〜５０％（更に好ましくは３０〜５０％）とすることにより、成形性及び外観を良好に保持しつつ、得られたペリクルフレーム１０の強度等の物性の向上を図ることができ好ましい。

この熱可塑性樹脂としては、強度、成形性等の観点から、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーからなる群の中から選択されたものが好ましい。中でも、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイドは剛性の観点から好ましく、ポリエーテルエーテルケトンは耐光性の観点からも好ましい。この他に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等であっても、熱可塑性を呈するものは使用可能である。これらの熱可塑性樹脂中に補強物質の他に、例えば黒色化用の酸化鉄、二酸化チタン等の顔料やカーボンブラック等を混入してもよい。

図１に示すペリクルフレーム１０は、そのＸ−Ｘでの横断面図である図２（ａ）に示すように、ペリクルフレーム１０の内側表面が、紫外線に耐光性を有する樹脂被膜１６で覆われていることが好ましい。リソグラフィー等で照射される紫外線に対してペリクルフレーム１０を形成する熱可塑性樹脂を保護して耐光性を向上でき、且つペリクルフレーム１０の内側を形成する熱可塑性樹脂中の補強物質からの発塵を防止できるからである。また、図２（ｂ）に示すように、ペリクルフレーム１０の全表面を樹脂被膜１６で覆うことにより、ペリクルフレーム１０の全表面を形成する熱可塑性樹脂中の補強物質からの発塵を防止できる。

樹脂被膜１６には、ペリクルフレーム１０の内表面を形成する熱可塑性樹脂と異なる樹脂であって、紫外線に耐光性を有する樹脂、例えばフッ素樹脂又はシリコーン樹脂を好適に用いることができる。樹脂被膜は黒色であることが好ましい。樹脂被膜１６の黒色化は、紫外線に耐光性を有する樹脂中に、酸化鉄、二酸化チタン、カーボンブラック等を配合することで行うことができる。中でも紫外線の遮蔽効果が高く且つ劣化の心配のない酸化鉄を配合することが好ましい。但し、ペリクルフレーム１０を形成する熱可塑性樹脂が黒色化されている場合、樹脂被膜１６は透明であってもよい。

更に、図２（ｃ）に示すように、ペリクルフレーム１０の全表面を樹脂被膜１６で覆い、更にペリクルフレーム１０の樹脂被膜１６の内側表面を、粘着性樹脂から成る内面粘着層１８で覆うことにより、ペリクルフレーム１０の内側表面に付着した異物の脱落を防止し、ペリクルフレーム１０の紫外線に対する耐光性及び発塵性を更に一層向上できる。特に、樹脂被膜１６に酸化鉄等の黒色化材が含有されている場合には、樹脂被膜１６中の黒色化材の剥離等による発塵を内面粘着層１８によって効果的に防止できる。面粘着層１８は、粘着性を有するシリコーン樹脂、アクリル樹脂等を塗布することによって形成できる。尚、図２（ａ）に示すようにペリクルフレーム１０の内側表面のみに樹脂被膜１６が形成されている場合であっても、樹脂被膜１６を内面粘着層１８で覆ってもよい。

ここで、ペリクルフレーム１０を形成する熱可塑性樹脂が十分な耐光性を有している場合、例えば補強物質としての炭素繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンは、黒色で且つ十分な耐光性を有するから、形成したペリクルフレーム１０は、その内側表面に粘着性のシリコーン樹脂等を塗布して樹脂被膜１６を形成することで、実用に供することができる。

図１に示すペリクルフレーム１０は、繊維状の補強物質を混合した熱可塑性樹脂を溶融加圧成型して形成できる。この溶融加圧成型としては、射出成型を好適に採用できる。補強物質は射出成型時に熱可塑性樹脂ペレットと混合してもよいが、予め補強物質を均一に分散した熱可塑性樹脂ペレットを用いることが好ましい。従来の熱可塑性樹脂を用いた射出成形によるペリクルフレームは、寸法精度の点で金属の切削加工品に大きく劣っていた。かかる従来の樹脂製のペリクルフレームに対し、繊維状の補強物質を混入した熱可塑性樹脂を射出成型して得られた図１のペリクルフレーム１０は、熱膨張による寸法誤差が低減され、寸法精度を実用可能な範囲とすることができる。

図３に射出成型の金型から取り出したペリクルフレーム１０ａを示す。ペリクルフレーム１０ａには、その片側の端面にゲート部２０が付着している。ゲート部２０を除去したペリクルフレーム１０には、ゲート部２０の除去跡の平滑化や金型の合わせ面のバリ除去をすべく、ペリクルフレーム１０の両端面を軽く手仕上げ又はごくわずかの機械切削することが好ましい。また、図３のペリクルフレーム１０ａの長辺部の側面に、図１に示す通気孔１２と治具穴１４，１４とを機械加工で形成して、図１に示すペリクルフレーム１０を得ることができる。尚、ペリクルフレーム１０ａの射出成型の際に、通気孔１２と治具穴１４，１４とを同時に成型することは可能であるが、金型構造が複雑になる。

得られたペリクルフレーム１０の内側表面又は全表面に、必要に応じて図２（ａ）又は図２（ｂ）に示すように、フッ素樹脂又はシリコーン樹脂をスプレー塗布、ロール塗布、ディッピング等によって塗布して樹脂被膜１６を形成する。この塗布方法は、塗布する材質に応じて適宜選択できる。更に、形成した樹脂被膜１６の内側表面に、必要に応じて図２（ｃ）に示す内面粘着層１８を、粘着性のシリコーン樹脂、アクリル樹脂等をスプレー塗布、ロール塗布、ディッピング等によって塗布して形成する。

図１のペリクルフレーム１０を使用したペリクルを図４に示す。図４のペリクル３０は、ペリクルフレーム１０の一面側にペリクル膜２２がペリクル膜接着層（図示せず）を介して貼付されており、他面側にマスク粘着層２６が貼付されている。マスク粘着層２６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムに離型層を設けたセパレータ２８で保護されている。また、ペリクルフレーム１０の長辺部の側面に形成した通気孔１２は、ペリクル３０内への埃等の侵入を防止すべく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多孔質膜等から構成されるフィルタ２４で覆われている。

図４に示すペリクル３０は、図１のペリクルフレーム１０が、従来の金属製のペリクルフレームと同等の性能を維持しつつ、射出成形等により低コストで生産されることから、全体として低コスト化を図ることができる。また、図４のペリクル３０は、構成材料全体が樹脂製であり、従来の金属製のペリクルフレームとは別の利点を有している。つまり、近年、ＡｒＦレーザー光源（１９３ｎｍ）等を使用する露光環境においては、露光中のマスク或いはペリクルの表面への異物状生成物（ヘイズ）が問題となっている。この原因として、金属製のペリクルフレーム（例えば、アルミニウム製のペリクルフレームのアルマイト皮膜）中の酸やアルカリ性イオン成分の関与が疑われている。図１のペリクルフレーム１０は、異物状生成物（ヘイズ）の原因となるイオン成分を一切含有していないことから、これらの用途においても異物状生成物の発生抑制が期待できる。

ペリクル３０は、溶融加圧成型でペリクルフレーム１０を形成できる大きさであれば適用が可能であり、その他には特に制限されることがない。しかしながら、ペリクル３０が大型になるほど、ペリクルフレーム１０の成形機が大型になり、成形用の金型コストも増大して低コスト化の障害となるから、適用できるペリクル３０は、その辺長が１００〜１４００ｍｍ、好ましくは１００〜８００ｍｍ、更に好ましくは１００〜６００ｍｍの範囲とすることがよい。

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）
長さが２〜６ｍｍで太さが５〜７μｍの炭素繊維をポリアミドに４０％含有する炭素繊維含有熱可塑性樹脂（商品名；ＮＸＭＲ−Ｃ−４０Ｂ 三菱レイヨン株式会社製）を用いて、図１に示す長方形のペリクルフレーム１０を射出成形により製作した。射出成形し冷却した金型から取り出した図３に示すペリクルフレーム１０ａには、ゲート部２０が形成されていた。ゲート部２０を切断して得たペリクルフレーム１０の両端面をフライスで０．２ｍｍ面削した。更に、ペリクルフレーム１０のエッジ部をサンドペーパーで軽く手仕上げを行って、ゲート部２０の除去跡及び金型合わせ面のバリを除去した。このとき、ペリクルフレーム１０の長辺部の側面に通気孔１２と治具穴１４，１４とを機械加工で形成し、図１に示すペリクルフレーム１０を形成した。その寸法は１４９×１１３×高さ４．７ｍｍ、内寸１４５×１０９ｍｍである。

このペリクルフレーム１０を、Ｃｌａｓｓ１０のクリーンルームに搬入し、純水と界面活性剤にて洗浄し、十分に乾燥させた。その後、フッ素系樹脂（商品名；サイトップ 旭硝子株式会社製）をフッ素系溶媒にて希釈し、更に酸化鉄（商品名；トダカラー 戸田工業株式会社製）を混合した溶液を、ペリクルフレーム１０にスプレー法により塗布し、図２（ｂ）に示すようにペリクルフレーム１０の全面に厚さ１５μｍの樹脂被膜１６を形成した。更に、ペリクルフレーム１０の内面に、トルエンで希釈したシリコーン粘着剤をスプレー塗布し、図２（ｃ）に示すように、樹脂被膜１６の内側表面上に厚さ１０μｍの内面粘着層１８を形成した。

次いで、ペリクルフレーム１０の上端面に、ペリクル膜接着層としてシリコーン粘着剤（信越化学工業株式会社製；商品名ＫＲ３７００）を塗布し、下端面にマスク粘着層２６としてシリコーン粘着剤（信越化学工業株式会社製；商品名ＫＲ３７００）を塗布し、乾燥、硬化させた。マスク粘着層２６はセパレータ２８を取り付けて保護し、通気孔１２をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の多孔質膜のフィルタ２４で覆った。更に、ペリクル膜接着層上に、フッ素系樹脂からなる厚さ約０．８μｍのペリクル膜２２を貼り付け、外側の余剰膜をカッターにより切除して図４に示すペリクル３０を得た。

このペリクル３０を暗室内で集光ランプにより外観検査したところ、表面に射出成形や樹脂に由来する欠陥は特に見受けられなかった。また、ペリクル３０の取り扱いに際し、ペリクル膜２２にシワが寄る等の問題も特に見られなかった。次に、このペリクル３０を定盤上に置き、ペリクルフレーム１０の撓み量を計測したところ、長辺部の中央で片側０．２２ｍｍ、短辺部の中央で片側０．１ｍｍの撓み量となっていたが、使用上十分に許容できるものであった。

（比較例）
実施例と同一形状で且つ同一寸法のペリクルフレームを、炭素繊維含有熱可塑性樹脂に代えてポリアミド（繊維状の補強物質なし）を用いた他は、実施例と全て同一の工程でペリクルを製作した。このペリクルを定盤上に置き、ペリクルフレームの撓み量を計測したところ、長辺部の中央で片側１．０ｍｍ、短辺部の中央で片側０．５ｍｍ程度の撓み量となっていた。また、このペリクルの取り扱いの際には、ペリクルフレームの長辺部の中央を保持すると、ペリクル膜にすぐにシワが発生してしまうため、角部を把持しないと取り扱うことができなかった。更に、このペリクルフレームには、成形工程に起因すると思われる捩れが発生しており、定盤上に置いた際に二つの角部がそれぞれ０．５ｍｍ程度浮き上がるのが見られた。このような捩れが発生したペリクルフレームは、ペリクル用には到底使用できないものであった。

本発明に係るペリクルフレーム及びペリクルは、半導体デバイス、プリント基板、液晶或いは有機ＥＬディスプレイ等の製造工程で用いることができる。

１０はペリクルフレーム、１０ａは射出成型直後のペリクルフレーム、１２は通気孔、１４は治具穴、１６は樹脂被膜、１８は内面粘着層、２０はゲート部、２２はペリクル膜、２４はフィルタ、２６はマスク粘着層、２８はセパレータ、３０はペリクルである。

Claims (11)

1. 溶融加圧成型して得られた樹脂製のペリクルフレームが、繊維状の補強物質が混合されている熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とするペリクルフレーム。
2. 前記補強物質が、長さが０．２〜１０ｍｍで、且つ太さが０．０５〜２０μｍのものであ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. 前記補強物質が、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボンナノチューブから成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペリクルフレーム。
4. 前記補強物質の含有量が、前記熱可塑性樹脂に対して重量比で５〜５０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のペリクルフレーム。
5. 前記溶融加圧成型が、射出成型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のペリクルフレーム。
6. 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のペリクルフレーム。
7. 前記ペリクルフレームの少なくとも内側表面が、紫外線に耐光性を有する樹脂被膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のペリクルフレーム。
8. 前記樹脂被膜が、フッ素樹脂又はシリコーン樹脂から成るものであ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。
9. 前記樹脂被膜が、黒色であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のペリクルフレーム。
10. 前記ペリクルフレームの内側表面を覆う前記樹脂被膜が、粘着性樹脂から成る内面粘着層で覆われていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のペリクルフレーム。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のペリクルフレームの一面側に、ペリクルが貼付されていることを特徴とするペリクル。

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