JP4637053B2 - ペリクルおよびペリクル剥離装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス、プリント基板あるい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、リソグラフィー用ペリクル、特には液晶ディスプレイ製造に用いられる大型のペリクルに関するものである。

ＬＳＩなどの半導体デバイス或いは液晶ディスプレイなどの製造においては、半導体ウエハー或いは液晶用ガラス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、単にフォトマスクという）にゴミが付着していると、このゴミが光を遮ったり、曲げたりしてしまうために、転写したパターン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内で行われているが、それでもフォトマスクを常に清浄に保つ事は難しい。
そこで、フォトマスク表面にゴミよけとして、ペリクルを貼付する方法が取られている。
この場合、異物はフォトマスクの表面上には直接付着せず、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。

このペリクルは、通常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系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、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等の接着剤で接着し（特許文献２、３参照）、更に、ペリクルフレームの下端には、フォトマスクに装着（貼付）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。

また、ペリクルをフォトマスクに貼り付けた状態において、ペリクル内部に囲まれた空間と外部との気圧差をなくすことを目的として、ペリクルフレームの一部に気圧調整用の小孔を開け、小孔を通じて移動する空気からの異物侵入を防ぐためのフィルターが設置されることもある（特許文献４参照）。

そして、フォトマスクへのペリクルの貼付は、通常、専用の装置または治具により行われる。どのような装置でも基本的な動作は共通で、ペリクル、フォトマスク相互の位置関係を調整した後、ペリクルフレームをフォトマスクと平行に一定時間加圧することでペリクルが貼り付けられる。

フォトマスクへ貼付した後のペリクルは、何らかの理由で貼替えが必要になれば剥離しなければならない。その際には、マスク粘着剤層に板状の治具を差し込んでフレームを持ち上げ剥離する方法、あるいは図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ペリクルフレーム外側面に設けられた非貫通の丸穴２３に、ピン状の剥離治具２７を差し込んで梃子の原理でペリクルフレーム２３を持ち上げてフォトマスク２２から剥離する方法が行われている。

マスク粘着剤層に板状の治具を差し込むことによって剥離する場合、図６に示すように、ペリクルフレーム３１の全周に渡って板状の治具を差し込みが可能なため、剥離しやすいペリクルフレーム３１の端の方から順々に、マスク粘着剤層３４をフォトマスク３２から剥離していけるという利点があるが、剥離中にペリクルフレーム３１が撓んだり歪んだりして損傷し、また、板状の治具でフォトマスクに傷をつけてしまう恐れがあり非常に好ましくない。
一方、ペリクルフレーム外側面に設けられた丸孔にピン状の治具を差し込む方法ではそのような危険は小さいものの、通常小型のペリクルに対して用いられるものであって、大型のペリクルには向いていない。

さて、ペリクルの剥離が必要になるのは、ペリクル自体に問題があって交換しなくてはならない場合の他に、ペリクルには問題がないが、貼り付けてあるフォトマスクに問題が発覚した場合等である。
上記した従来からのペリクル剥離方法では、剥離後のペリクルはマスク粘着剤層のちぎれや潰れ、ペリクルフレームの歪みなどで大きく損傷するので、通常、剥離したペリクルを再使用することはできないことが多い。
したがって、ペリクルに問題がない場合でも剥離したペリクルは処分せざるを得ず、コスト的に問題となっていた。

特開昭５８−２１９０２３号公報 特公昭６３−２７７０７号公報、 米国特許第４８６１４０２号明細書 実公昭６３−３９３７０３号公報

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、フォトマスクへの貼付後に剥離が容易なペリクルフレーム、およびフォトマスクに貼り付けられたペリクルを損傷なく剥離できる装置を提供することを課題とする。

即ち、上記課題を解決するための本発明のペリクルは、少なくともひとつの辺長が３００ｍｍ以上の大型ペリクルであって、フォトマスク２に貼り付けられた状態において、ペリクルフレーム１外側の全周の８０％以上の領域に、フォトマスク２とペリクルフレーム１の間で幅２ｍｍ以上、高さ０．５ｍｍ以上の間隙を有することを特徴とする（請求項１）。
そして、本発明のペリクル剥離装置は、請求項１に記載のペリクルに対して適用する剥離装置であって、下部に平板状部１５を有する剥離具７と、この剥離具７をフォトマスク２との平行を保ったまま上方に引き上げる昇降手段１２とからなり、ペリクルフレーム１と前記フォトマスク２との間隙に剥離具７の平板状部１５を差込むことによって、フォトマスク２とペリクルとを引き離すことを特徴とする。（請求項２）。
ここで、剥離具７の平板状部１５は、ペリクルフレーム１外側の全周長の８０％以上の領域を占めることが好ましい（請求項３）。
そして、さらに、平板状部１５の少なくとも１面の表面材質が樹脂であることが好ましい（請求項４）。

本発明によれば、辺長が３００ｍｍを超える大型のペリクルにおいて、ペリクルフレーム下側を剥離具で水平保持し、平行に引き上げていくため、剥離中にペリクルフレームが撓むことがない。そのため、粘着層に潰れなどの損傷が生じず、ペリクルフレームに塑性変形が生ずることも無い。したがって、この剥離したペリクルに使用上の問題が無ければ、これを再使用することができる。

例えば、完成したフォトマスクにペリクルを貼り付けた後、ペリクル内側のフォトマスクに異物が発見された場合、従来では無条件にペリクルを剥離（破壊）するところであった。本発明によれば、ペリクルを剥離した後、フォトマスク表面の異物を除去し、再び同じペリクルを貼り付けて再使用することができる。

ペリクルをフォトマスクから剥離する必要が生じた場合、従来の剥離用具によるペリクル枠への作用が点状で、かつ梃子の原理を利用して曲げる方向に行われていたのに対して、本発明は、線状で、かつペリクルをフォトマスクと平行を保った状態で上方に引き上げることを基本とする。

以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るペリクルの一実施の形態を示す説明的断面図である。
図２は、本発明のペリクルおよびペリクル剥離装置の関係を示す模式的な図面であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明のペリクル剥離装置を用いてフォトマスクからペリクルを剥離する工程を順次に示す説明図である。図４は、従来のペリクルフレームを示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、従来のペリクルフレームを剥離する工程を順次に示す説明図である。図６は、従来の剥離治具を用いてフォトマスクからペリクルを剥離した場合のペリクルの状態を示す説明図である。

図１に示すように、本発明のペリクルは、フォトマスクに貼り付けられたペリクルフレーム１の外周下端部に、フォトマスク２との間に溝状の間隙３が設けられている。この間隙３の寸法は、幅方向（図１中のａ）で２ｍｍ、高さ方向（図１中のｂ）で０．５ｍｍ以上となっていることが望ましい。
この寸法以下では、ペリクル剥離のための剥離具に必要な強度を持たせることが困難であり、また、引っかかりが小さくなるためペリクルフレームの保持にも問題が生じる。さらに、フォトマスクやペリクルフレームに擦れずに剥離具を挿入することが極めて難しくなり、発塵の懸念も高まる。

このペリクルフレーム１の外周下端部の間隙３は、ペリクルフレーム全周に渡って連続して設けられていることが、加工の容易さ、設計の容易さなどからは好ましい。
しかしながら、機能的には、必ずしも全周で連続していなくとも良い。その全体の長さとして、剥離具の挿入に必要なフレーム外側全周長の８０％以上あれば良いし、連続でなく、離隔的に設けられていても良い。
８０％以上の範囲で支持することで剥離に伴うペリクルフレームの変形が抑制され、またマスク粘着剤層の潰れが発生しない。

また、この間隙３の作製方法は、図１に示すように、ペリクルフレーム１の下端面に段差を形成して間隙３（図１中のｃ）を設けるのが最も簡便で好ましいが、マスク粘着剤層４の高さを十分に高くして、なおかつ、ペリクルフレーム１下端面の幅全体に塗布しないことで同等の断面形状を得ても良い。なお、図中、５はペリクル膜、６はペリクル膜接着剤層である。

図２、図３に、本発明のペリクル剥離装置によるペリクル剥離方法の一実施の形態を示す。
ペリクルは、上記した断面形状を持つペリクルフレーム１の上端面にペリクル膜接着剤層６を介してペリクル膜５が貼り付けられており、もう一方のフォトマスク側の下端面にはマスク粘着剤層４が設けられて構成されている。そして、このペリクルはマスク粘着剤層４を介してフォトマスク２に貼り付けられている。

本発明のペリクル剥離装置は、剥離具７と、これを水平方向にスライドさせるためのスライドシャフト８、ボールブッシュ９およびその操作ノブ１０、主構造体である剥離具枠体１１、ペリクルを上方に引き上げるための昇降手段としてのネジ式のジャッキ１２、剥離装置全体のハンドリング用のハンドル１３、フォトマスク２および剥離装置全体を搭載するためのベースプレート１４等から構成されている。

以下、動作を説明する。はじめに、ペリクルが貼り付けられたフォトマスク２をベースプレート１４に載せ、その外側に上方からペリクル剥離装置を搭載する。
この状態では、剥離具７はペリクルフレーム１よりも外側になるように退避されている。次に、操作ノブ１０を動かしてペリクルフレーム１の外側全周に設けられた間隙３の側方より剥離具７を挿入する。

そして、ネジ式のジャッキ１２の操作により、ペリクル剥離装置全体をベースプレート１４との平行が保たれるように引き上げていく。すると、図３（ｂ）に示す如く、フォトマスク２に貼り付いているマスク粘着剤層４が引っ張られて徐々に剥離が始まり、最後には図３（ｃ）に示すように、完全にフォトマスク２の表面より剥離される。

その後、ハンドル１３を持ってペリクル剥離装置全体を持ち上げれば、ペリクルをフォトマスクから完全に分離できる。なお、剥離終了後のマスク粘着剤層４には剥離時に引っ張られたことによる形状変化が見られるが、時間の経過と共に復元し、元の形状に戻る。
剥離具７は、間隙３に挿入される部分が平板状部１５をなしており、ペリクルフレーム１の塑性変形防止のため、ペリクルフレーム１の外側で少なくとも全周の８０％以上の領域に側方から挿入されるようになっている。
ペリクル剥離装置から指やさらに別のハンドリング治具でペリクルを取り出しやすくするために、ペリクルフレーム１のコーナー部分等には剥離具を挿入しないように若干の空間を空けておくことも良い。

剥離具７の材質は、ペリクルフレームやフォトマスクに接触した際に、損傷を与えないため、また、発塵を少しでも少なくするために、強度のあるエンジニアリングプラスチック、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、エポキシ樹脂等を使用することが良い。強化繊維を含有しているものももちろん使用できる。
ステンレス鋼等の金属ももちろん使用可能であるが、表面にテフロン（登録商標）等の樹脂をコーティングすることが必要である。これら材質は、ペリクルフレーム１の断面形状、マスク粘着剤層４の接着力、部品加工上の制約等を考慮して決定することが良い。

剥離具７、特にその平板状部の表面材質を樹脂とすることで、ペリクルフレームならびにフォトマスクへの傷つきが防止でき、また、擦れによる発塵も金属同士の場合に比べて著しく少なくすることができる。
剥離具７をスライドさせる機構は、この実施の形態ではスライドシャフト８とボールブッシュ９の組み合わせとしたが、これは、剛性と精度が高いガイド部品であれば他の形式（例えば、直動ガイド等）でも良い。ガイド部品や操作ノブの数量や配置はペリクルの大きさやマスク粘着剤層の接着力等を考慮して適宜設計されることが良い。

剥離具枠体１１は、軽量・高剛性であることが要求されるため、アルミニウム合金等を機械加工して製作することが良い。また、ハンドル１３はハンドリング時にペリクルやフォトマスクをパーティクルで汚染させないために、作業に支障のない範囲（例えば、２００〜３００ｍｍ程度）でペリクルよりも距離を離した方が良い。
昇降手段１２は、本実施の形態ではネジ式のジャッキとしているが、微動が可能であれば別の形式でも良く、例えば、電動や空圧または油圧のアクチュエータを利用しても良い。いずれの場合にも、ベースプレート１４と接触する部分は、擦れによる発塵を少なくするため、樹脂とするか、ベースプレート１４自体を擦らないようあて板のようなものを使用することも良い。

また、操作（ペリクルを剥離）する速度は、そのとき使用されているマスク粘着剤層４の接着力を考慮して決定されることが良い。もちろん、マスク粘着剤層４の剥離具合に対して著しく過大な速度で引き上げれば粘着層にひきちぎれなどの損傷が起きる可能性がある。
ベースプレート１４の内側はフォトマスク２のパターンエリアが接触しないよう抜いてあることが望ましい。また、フォトマスク２が接触する部分は樹脂部品（図示しない）を取りつけて、擦れによる発塵を防止することも良い。
また、フォトマスク２の重量とマスク粘着剤層４の接着力のバランスによっては、剥離時にフォトマスク２が持ち上がってきてしまうことがある。そのような場合には、ベースプレート１４に真空吸着の機構を備えて、フォトマスク２をベースプレート１４に吸着固定することが望ましい。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示すような断面形状を有するアルミニウム合金製のペリクルフレーム１の下端部に、機械加工により段差ｃを形成した。このペリクルフレーム１の形状は、外寸７８２×４７４ｍｍ、内寸７６８×４５６ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形とした。
また、このペリクルフレーム１の外周面の下端部には、図１に示すように、マスク粘着剤層４側に、全周にわたって設けられた段差ｃによって、間隙３が設けられている。この段差ｃの高さは０．３ｍｍとし、マスク粘着剤層が形成される部分の幅（ペリクルフレームの全幅マイナス段差幅）は４ｍｍで全周に渡って同一とした。

このペリクルフレーム１を洗浄、乾燥後、一方の端面にペリクル膜接着剤層６としてシリコーン粘着剤、他方の端面にマスク粘着剤層４としてシリコーン粘着剤（商品名ＫＲ１２０、信越化学工業（株）製）をトルエンで希釈して塗布し、加熱によりキュアさせた。ここで、マスク粘着剤層４の高さは１．１ｍｍとなるよう調整し、ペリクルフレーム１と併せた全体の高さは６．１ｍｍとした。
さらに、フッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子（株）製）をスピンコート法により８００×９２０×厚さ８ｍｍの長方形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４μｍのペリクル膜をこのペリクルフレームに貼付けた。次いで、ペリクルフレーム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。

その後、この完成したペリクルを、フォトマスクの代用として、５２０×８００ｍｍ×厚さ８ｍｍの平滑な石英ガラス基板に１２０ｋｇの荷重で貼り付けた。
貼付後のペリクルおよびフォトマスク（石英ガラス基板）２の断面は、図１に示すようになり、ａ寸法は長辺で５ｍｍ、短辺で３ｍｍ、ｂ寸法は貼付荷重により粘着層が低くなり、長辺、短辺ともに１．２ｍｍとなった。
次に、図２、図３に示す構成の剥離装置を作製した。剥離具７はステンレス鋼を機械加工した上で、表面に厚さ４０μｍのテフロン（登録商標）コーティングを施している。

そして、これを水平方向にスライドさせるためのスライドシャフト８、ボールブッシュ９および操作用ノブ１０を配置した。
主構造体である剥離具枠体１１はアルミニウム合金を機械加工して作製し、小型化のため内部に上記のボールブッシュ９を埋め込めこんでおり、また、４箇所のコーナー部には、装置全体のハンドリング用のハンドル１３を設けた。
ペリクルを上方に引き上げるための昇降手段は、ステンレス製Ｍ８細目ネジからなるネジ式のジャッキ１２とし、発塵抑制のため先端にはＰＯＭ製のチップを取り付けた。そして、装置全体のベースとして、アルミニウム合金製のベースプレート１４を配しているが、このベースプレート１４にはフォトマスク２の周縁部の各辺につき４箇所に吸着ポート（図示しない）を設け、そこに接続された配管は集合させて真空ポンプ（図示しない）に接続した。

上記ペリクルが貼り付けられたフォトマスク２をこの剥離装置に搭載し、ペリクルの剥離実験をおこなった。
はじめに、ペリクルが貼り付けられたフォトマスク２をベースプレート１４に載せ、その外側に上方から剥離装置を搭載する。この状態では、剥離具７はペリクルフレーム１よりも外側になるように退避されている。
次に、操作ノブ１０を動かしてペリクルフレーム１の外側全周に設けられた間隙３ａに側方から剥離具７を近づけ、剥離具７の平板状部１５を間隙３ａに挿入した。
そして、ネジ式のジャッキ１２の操作により、剥離装置全体をベースプレート１４との平行が保たれるように引き上げていった。

すると、図３に示すように、フォトマスク２に貼り付いているマスク粘着剤層４が引っ張り上げられて徐々に剥離が始まった。このとき、引き上げの速度は、概ね０．２ｍｍ／ｓｅｃであり、粘着層の剥がれ具合を見ながら間欠的に行った。
そして、約２．０ｍｍ引き上げたところで、マスク粘着剤層４は完全にフォトマスク２の表面より剥離された。その後、ハンドル１３を持って剥離装置全体を持ち上げ、ペリクルをフォトマスク２から完全に分離した。
最後に、剥離装置から注意深くペリクルを取り出し、マスク粘着剤層４およびペリクルフレーム１の損傷を観察した。その結果、マスク粘着剤層４には引きちぎれや潰れなどの損傷が全く見られず、また、ペリクルフレーム１にもキズや曲がりなどの損傷は全く見られなかった。

［比較例］
図４に示すような、アルミニウム合金製のペリクルフレーム２１を作製した。
このペリクルフレーム２１の形状は、外寸７８２×４７４ｍｍ、内寸７６８×４５６ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形とした。そして、長辺側面のコーナー部２０からそれぞれ３６ｍｍの４箇所に直径２．５ｍｍ、深さ２．５ｍｍの非貫通の丸穴２３を設けた。
上記実施例と全く同一の構成／工程にて、ペリクルを作製し、実施例と同様にフォトマスクの代用とする石英ガラス基板に貼り付けた。

そして、図５に示すように、剥離治具２７を丸穴２３に差し込み、フォトマスク２２（石英ガラス基板）からの剥離を試みた。
その結果、剥離治具２７の操作により、ペリクルフレーム２１のコーナー部を完全に剥離させることができ、４箇所の丸穴２３すべてについて剥離操作を行ったところ、ペリクルフレーム２１の各辺の中央部だけがフォトマスク２２から剥離せずに残っている状態となった。

その後、ペリクルフレームを手で直接つかんでゆっくり上方へ引き上げたところ、石英ガラス基板から完全に引き剥がすことができた。しかしながら、この剥離作業によりペリクルフレームは修復不能なほど曲がりが生じてしまい、もはや使用は不可能であった（図６参照）。

本発明によれば、ペリクルを剥離する必要が生じた場合に、剥離したペリクルを再使用することができるので、リソグラフィーを利用する技術分野において貢献するところ大である。

本発明に係るペリクルの一実施の形態を示す説明的断面図である。 本発明のペリクルおよびペリクル剥離装置の関係を示す模式的な図面であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のペリクル剥離装置を用いてフォトマスクからペリクルを剥離する工程を順次に示す説明図である。 従来のペリクルフレームを示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来のペリクルフレームを剥離する工程を順次に示す説明図である。 従来の剥離治具を用いてフォトマスクからペリクルを剥離した場合のペリクルの状態を示す説明図である。

符号の説明

１、２１、３１ ペリクルフレーム
２、２２ フォトマスク（石英ガラス基板）
３、３' 間隙
４、３４ マスク粘着剤層
５ ペリクル膜
６ ペリクル膜接着剤層
７ 剥離具
８ スライドシャフト
９ ボールブッシュ
１０ 操作ノブ
１１ 剥離具枠体
１２ 昇降手段（ネジ式のジャッキ）
１３ ハンドル
１４ ベースプレート
１５ 平板状部
２０ （ペリクルフレームの）コーナー部
２３ 丸穴
２７ （従来の）剥離治具
３２ フォトマスク

Claims (4)

1. ペリクルフレームの上端面にペリクル膜接着剤層を介してペリクル膜が貼り付けられ、かつ、ペリクルフレームの少なくともひとつの辺長が３００ｍｍ以上のペリクルであって、
   フォトマスクに貼り付けられた状態において、ペリクルフレーム外側の全周の８０％以上の領域に、フォトマスクとペリクルフレームの間で幅２ｍｍ以上、高さ０．５ｍｍ以上の間隙を有することを特徴とするペリクル。
2. 請求項１に記載のペリクルに対して適用する剥離装置であって、下部に平板状部を有する剥離具と、該剥離具をフォトマスクとの平行を保ったまま上方に引き上げる昇降手段とからなり、ペリクルフレームと前記フォトマスクとの間隙に剥離具の平板状部を差込むことによって、フォトマスクとペリクルとを引き離すことを特徴とするペリクル剥離装置。
3. 前記剥離具の平板状部は、ペリクルフレーム外側の全周長の８０％以上の領域を占める請求項２に記載のペリクル剥離装置。
4. 前記平板状部の少なくとも一面の表面材質が樹脂である請求項２または請求項３に記載のペリクル剥離装置。
   
   

Images