JP2014085435A - ペリクルフレーム及びこのペリクルフレームで構成されたペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、金属材料を使用するも製作コストが極めて安価であり、かつ十分な剛性を有するとともに、露光環境中での劣化の恐れも無いペリクルフレーム及びこのフレームで構成されたペリクルを提供する。
【解決手段】
本発明のペリクルフレームは、一枚の金属平板からプレス加工により製作されたものであって、その断面はL字形状を成すとともに、ペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた外面にはペリクル膜接着面を有し、内壁面に接する端面（切断面）にはマスク粘着面をそれぞれ有することを特徴とする。
また、上記断面はコの字形状でもよく、この場合は上記ペリクル膜接着面はペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた一方の外面に有し、上記マスク粘着面はその反対の外面に有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス、プリント基板あるいは液晶あるいは有機ＥＬ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のフレーム及びこのフレームで構成されたペリクルに関するものである。

LSI、超LSIなどの半導体製造或は液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハーある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あるいはレチクル（以下、短にフォトマスクと記述）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が難しいので、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に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、ペリクルには、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロースあるいはフッ素樹脂などからなる透明なペリクル膜がアルミニウム、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貼り付けないし接着されている。

また、ペリクルフレームの下端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）が設けられている。

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いるが、ペリクルの構成材料中で最もコストがかかっているのはペリクルフレームである。そのため、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、板材あるいは角パイプ材から機械切削加工によりペリクルフレームを削り出す方法が行われているが、特許文献１には、この方法に代えて、アルミニウム合金のダイキャストにより製造する方法が提案されている。

このダイキャストによる製造方法は、ダイキャスト用成形金型内にペリクル用フレームを一体的に成形しうるキャビティを予め形成し、このキャビティ内にアルミニウム合金の溶湯をプランジャーで圧入し、冷却固化後にペリクル用フレームを取り出すというものである。

特開２００２−３１８４５１号公報

しかしながら、アルミニウム合金のダイキャスト法は、鋳込み時の溶湯の流動距離が長いために、空気が巻き込む等によりダイキャスト品に内部欠陥が発生しやすいうえに、表面にもピンホールなどの欠陥が生じやすいという問題がある。

また、ダイキャスト用のアルミニウム合金には、アルミニウムの他に湯流れ性向上のために様々な元素が添加されているために、金属間化合物が多く生成しやすいことから、鋳造後のアルマイト処理において白点、ピットといった外観上の欠陥も生じやすいという問題がある。

そこで、さらなる低コスト化を目指して、ペリクルフレームに金属材料以外の樹脂材料を用いることも考えられているが、樹脂材料を用いた場合に最も問題になるのは、ペリクルフレームの剛性の低下である。膜の張力に対して十分な剛性がない場合には、フレームに許容できないほどの撓みが生じたり、膜にシワが発生したりといった問題が発生するし、さらには、紫外線を使用する露光環境における耐光性にも問題があった。
以上の理由から、アルミニウム合金のダイカスト法や樹脂材料による製造方法は、ほとんど実用上採用されておらず、劇的なコスト低下は望めない状況であった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ペリクルフレームの材料として金属材料を使用するもその製作コストが極めて安価であり、かつ十分な剛性を有するとともに、露光環境中での劣化の恐れも無いペリクルフレーム及びこのフレームで構成されたペリクルを提供することを目的とする。

すなわち、本発明のペリクルフレームは、一枚の金属平板からプレス加工により製作されたペリクルフレームであって、その断面はL字形状を成し、ペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた外面にペリクル膜接着面を有し、内壁面に接する端面にマスク粘着面を有することを特徴とするものである。

また、本発明のペリクルフレームは、一枚の金属平板からプレス加工により製作されたペリクルフレームであって、その断面はコの字形状を成し、ペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた一方の外面にペリクル膜接着面を有し、その反対の外面にマスク粘着面を有することを特徴とするものである。

本発明の上記マスク粘着面は、機械切削により平面加工されているのが好ましく、また、上記ペリクルフレームを構成する金属は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金からなる群から選択するのが好ましい。

そして、上記ペリクルフレームで構成された本発明のペリクルは、実用上必要十分な剛性を有するとともに、極めて低コストで製作できるという特徴を有するものである。

本発明によれば、量産性に優れたプレス加工により製作されたペリクルフレームであるから、製作コストが極めて安価であるとともに、断面L字形状またはコの字形状に成形されているから、ペリクルフレームとして必要十分な剛性を確保することができる。
また、フォトマスクに接するマスク粘着面については、機械切削により平面化することで貼り付け後の粘着層浮き上がりなどを防止することができる。

図１は、本発明のペリクルフレームの一実施形態を示す平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、本発明のペリクルフレームの他の実施形態を示す平面図である。 図５は、図４のＤ−Ｄ断面図である。 図６は、図４のＥ−Ｅ断面図である。 図７（ａ）乃至（ｄ）は、ペリクルフレームの加工法を示す説明図である。 図８は、本発明の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乃至図３は、本発明のペリクルフレームの一実施形態を示したものである。本発明のペリクルフレーム１１は、一枚の金属板から、その中央部をプレス刃によって切断除去した後に、中央部が切断された金属板の内縁部をＬ字形状に曲げ加工して製作される。その断面は、図２及び図３に示すように、Ｌ字形状を成し、そのＬ字形状の１１ａはペリクル内壁面であり、１１ｄはペリクル外壁面である。また、１１ｂはペリクル膜接着面として使用され、切断面１１ｃはマスク粘着面として使用される。必要に応じて、通気孔１２、ハンドリング用の治具孔や溝（図示しない）を外壁面１１ｄに設けても良い。

さらに、マスク粘着面１１ｃは、プレス成形後に機械切削により平面加工されていることが好ましく、その平面度は好ましくは０．２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下とすることが良い。もちろん、必要に応じてさらに他の面に機械加工を加えても良い。

図４乃至図６は、本発明の他の実施形態を示したものである。ペリクルフレーム４１は、一枚の金属板からプレス成形にて成形されるが、この実施形態では、その断面がコの字形状を成しており、４１ａは内壁面、４１ｂはペリクル膜接着面、４１ｃはマスク粘着面、４１ｄは外壁面である。この実施形態のマスク粘着面４１ｃの幅は、ペリクル膜接着面４１ｂの幅よりも小さく形成されているが、これは成形性を考慮してマスク粘着面の幅を必要最小限としたからである。成形性に問題がなければ、両者の幅は同じでもかまわない。この実施形態の場合でも、必要に応じて、通気孔４２、ハンドリング用の治具孔や溝（図示しない）を外壁面に設けても良い。

また、マスク粘着面４１ｃは、機械切削により平面加工されていることが好ましく、その平面度は好ましくは０．２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下とすることが良い。もちろん、この実施形態においても、必要に応じてその他の面に機械加工を加えても良い。特に、この実施形態の場合にはペリクル膜接着面４１ｂとマスク粘着面４１ｃの平行度が悪化しやすいために、ペリクル膜接着面４１ｂに切削加工を施す方がより好ましい。

次に、図７（ａ）乃至（ｄ）に基づいて、図１乃至３に示した本発明の一実施形態の成形方法の一例を説明する。はじめに、素材の金属板７１を用意しその中央部をプレス刃７２によって切断除去する。中央部が切断された金属板７１を図７（ｂ）のようにメス金型７３にセットし、その中央部にオス金型７４を押下して内縁部を曲げ加工し、内壁面を成形する。次いで、図７（ｃ）のように外側部分をプレス刃７５によって切断して所定の寸法のペリクルフレームを製作する。

ここで、図７（ａ）と図７（ｂ）の工程を逆にして製作することもできるが、この場合、広い中央部を押し下げて曲げ加工しなければならないから、中央部を予め切断した後に曲げ加工する場合に比べて、プレス曲げ加工に要するプレス荷重をかなり大きくしなければならない。

また、図４乃至図６に示した他の実施形態である断面をコの字形状に成形する場合は、外側部分をプレス刃７５によって打ち抜いた後に、Ｌ字形状をさらに折り返すことでコの字形状のマスク粘着面を成形することができる。そして、図７（ｄ）に示すように、最後にマスク粘着面をエンドミルなどの切削刃７６により機械切削加工を行い、所定の平面度や寸法に仕上げることが好ましい。

もっとも、ペリクル膜接着面の外寸は、図７（ｃ）に示すように打ち抜き加工にて必要十分な精度が得られるために、通常、機械切削加工をする必要はなく、エッジ部の簡単なバリ取り仕上げ程度で十分である。また、製作コストの点から、このプレス加工は冷間加工が好ましいが、必要に応じて温間加工としても良い。さらに、タレットパンチプレスを使用して、製作する型数を削減することも良いし、プレス成形に使うメス金型７３やオス金型７４としては、鋳鉄などを用いて公知の技術で製作された金型を用いれば安価であり、表面にメッキなどを施すことも良い。

ペリクルフレームの材料については、炭素鋼、ステンレス鋼あるいはアルミニウム合金からなる群から選択することが好ましい。もちろん、これらの中でも展伸性に優れた材料を使用することが好ましく、炭素鋼の場合は、熱間圧延鋼板ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ、冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥなどが使用できる。また、ステンレス鋼の場合は、成形性が悪く使用にやや困難を伴うが、３０４、３４６、４３０などが使用できる。さらに、アルミニウム合金は、例えば６０００系のものを使用することが好ましいが、鉄鋼に比べると成形性が悪く、折り曲げ面の外側にクラックが入りやすいなどの問題があり、加工条件や金型形状に特に配慮する必要がある。

ペリクルフレームの板厚については、要求されるペリクルフレームの剛性、使用できるプレス機のプレス圧などから総合的に決定されることが好ましいが、炭素鋼、ステンレス鋼の場合は、１．０〜３ｍｍの板厚が好ましく、アルミニウム合金の場合は、１．０〜２．０ｍｍの板厚が好ましい。また、炭素鋼、ステンレス鋼の場合は、黒色クロムメッキなどの黒色化処理を施すことが好ましく、また、アルミニウム合金を用いた場合は、黒色アルマイト処理を施すことが好ましい。

図８は、図１乃至図３に示した一実施形態のペリクルフレームを用いて製作したペリクルの斜視図であり、この図８に基づいて本発明のペリクルについて説明する。
ペリクル膜接着面１１ｂは、内壁面から直角に外側に折り返して成形され、このペリクル膜接着面１１ｂ上にアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、フッ素系接着剤、シリコーン接着剤などを塗布してペリクル膜接着剤層８２が形成され、ペリクル膜８１が所定の張力を掛けて接着される。

一方、内壁面に接する端面であって機械加工にて平面に仕上げられた端面１１ｃ上にはアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ホットメルト粘着剤、シリコーン系粘着剤などを塗布してマスク粘着層８３が形成される。そして、このマスク粘着層８３は、必要に応じて平坦化処理が施されるほか、その表面は使用時まではセパレータ（図示しない）で保護される。また、通気孔１２の外側には、異物の侵入を防止するためにフィルタ８４が取り付けられる。

本発明のペリクルフレームは、上記のように製作されるから、その製作コストを大幅に低く抑えることができるとともに、断面形状としてL字形状またはコの字形状を採用しているから、必要十分な剛性を確保することができる。また、フォトマスクに接するマスク粘着面は、機械切削により平面化されるために、貼付け後の粘着層の浮き上がりなどの不具合が防止されるから、本発明のペリクルフレームを用いて製作されたペリクルは、実用に十分に耐えられる極めて低コストなものである。

以下に、本発明の実施例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。
冷間圧延鋼板ＳＰＣＤ、厚さ２．０ｍｍを用いて、図１乃至図３に示すペリクルフレーム１１を製作した。その大きさは、外寸７８２ｘ４７４ｍｍ、内寸７６８ｘ４５６ｍｍ、高さ５．１ｍｍである。

このペリクルフレーム１１の製作は、図７（ａ）乃至（ｄ）に示す工程に従って行われた。すなわち、はじめに、図７（ａ）のように、タレットパンチプレスにより、内側部分を略角型に切断して抜き取った後に、図７（ｂ）のように、切断した内縁部分を油圧プレスによって下方に押し曲げて内壁面１１ａを形成した。

次に、内壁面１１ａを基準として、図７（ｃ）のように、外側部分をタレットパンチプレスにより切断除去し、図７（ｄ）のように、上下を逆にしてマシニングセンタ上に固定し、切削加工により１１ｃ面を平面度０．０５ｍｍに仕上げるとともに、通気孔１２を加工した。この切削加工は、相手が薄肉であるから、ビビリによる加工面の劣化や曲げ面の変形が生じないよう、特に注意深く行った。そして、最後に寸法確認を行い、サンドブラストにより表面を梨地加工してから黒色クロムメッキを施して、ペリクルフレーム１１を完成させた。

このペリクルフレーム１１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、十分に乾燥させた後に、暗室内で外観を確認したところ、使用上問題となるような外観不良は見受けられなかった。

そこで、次に、このペリクルフレーム１１を用いて、図８に示すペリクル８０を次の順序で製作した。
はじめに、このペリクルフレーム１１の１１ｂの面にペリクル膜接着層８２としてシリコーン粘着剤（信越化学工業（株）製；商品名ＫＲ３７００）を厚さ０．１ｍｍとなるように塗布し、１１ｃの面にマスク粘着層８３としてシリコーン粘着剤（信越化学工業（株）製；商品名ＫＲ３７００）を厚さ０．８ｍｍとなるよう塗布し、乾燥、硬化させた。
次に、通気孔１２にはＰＴＦＥ製の膜材を用いたフィルタ８４を取り付け、さらに、フッ素系樹脂からなる厚さ約２μｍのペリクル膜８１をペリクル膜接着層８２上に貼り付け、その後、外側の余剰膜をカッターにより切除してペリクル８０を完成させた。

このペリクル４０を暗室内で集光ランプにより外観検査したところ、使用上問題となるような外観不良や欠陥は特に見受けられなかった。
そこで、さらに、このペリクル８０を５２０ｘ８００ｍｍの石英ガラス基板（図示しない）に貼付け試験を行ったところ、マスク粘着層８３の潰れ幅は一定を維持しており、浮き上がりや幅の不均一な部分は観察されなかった。また、貼付け時に加圧したペリクル膜接着層８２やペリクルフレーム１１の外観についても、特に異常は見られなかった。

本発明のペリクルフレーム１１及びペリクル８０は、その製作工程や貼付け工程を通した取り扱いにおいて、ペリクルフレーム１１に変形が発生するとか、ペリクル膜８１にシワが発生するとかの問題は一切見られず、従来のような一般的な機械切削加工により製作されたペリクルフレーム及びペリクルと同様に取り扱うことができたので、本発明のペリクルフレーム１１及びペリクル８０は、実用上十分に使用できることが確認された。

１１ ペリクルフレーム
１１ａ 内壁面
１１ｂ ペリクル膜接着面
１１ｃ マスク粘着面
１１ｄ 外壁面
１２ 通気孔
４１ ペリクルフレーム
４１ａ 内壁面
４１ｂ ペリクル膜接着面
４１ｃ マスク粘着面
４１ｄ 外壁面
４２ 通気孔
７１ 金属板
７２ プレス刃
７３ メス金型
７４ オス金型
７５ プレス刃
７６ 切削刃
８０ ペリクル
８１ ペリクル膜
８２ ペリクル膜接着層
８３ マスク粘着層
８４ フィルタ

Claims (5)

1. 一枚の金属平板からプレス加工により製作されたペリクルフレームであって、その断面はL字形状を成し、ペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた外面にペリクル膜接着面を有し、内壁面に接する端面にマスク粘着面を有することを特徴とするペリクルフレーム。
2. 一枚の金属平板からプレス加工により製作されたペリクルフレームであって、その断面はコの字形状を成し、ペリクルフレーム内壁面から外側に向かって直角に折り曲げた一方の外面にペリクル膜接着面を有し、その反対の外面にマスク粘着面を有することを特徴とするペリクルフレーム。
3. 上記マスク粘着面は、機械切削により平面加工されていることを特徴とする請求項１または２に記載のペリクルフレーム。
4. 上記ペリクルフレームを構成する金属は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金からなる群から選択されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のペリクルフレーム。
5. 上記請求項１乃至４の何れかに記載のペリクルフレームで構成されたことを特徴とするペリクル。
   
   
   
   

Images