JP5663507B2 - ペリクルの製造方法 - Google Patents

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など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のペリクルの製造方法に関するものである。

ＬＳＩの半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造では、半導体ウエハーまた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。この際に用いるフォトマスクやレチクルにゴミが付着していると、エッジががさついたものや、下地が黒く汚れたものとなり、寸法、品質、外観などが損なわれる問題があった。

これらの作業は通常クリーンルーム内で行われている。それでもフォトマスクを常に清浄に保つことは難しく、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。このペリクルにより、異物はフォトマスクの表面上に直接付着せず、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ることで、その異物の影響を受けることなく転写することができる。

このようなペリクルは、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、通常光をよく透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース、フッ素系樹脂などからなる透明なペリクル膜を、その良溶媒を塗布し風乾して接着するか、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤で接着したものである。この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、アクリル樹脂などからなる粘着層、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が設置されることもある。

ペリクルは、適用する光源や露光機によって様々な仕様のものがあり、一見しただけでは品種や型式を識別することはできない。そのため、ペリクルフレームの外側面に彫刻機などによる機械刻印やレーザー刻印により品番など個体情報を表示することが行われている（特許文献１）。しかし、一般的にペリクルフレームの高さは３〜６ｍｍ程度しかなく、表示に使用できるスペースが小さいため、数字及びアルファベットの組み合わせなどからなる略記号で作られた型式のみを１〜２ｍｍ角程度の小さな文字で表示するだけであった。この表示では、必要最低限の内容が示されているものの、一見して必要な個体情報を確認することができないため、充分なものではなかった。そのため、ペリクル貼付け作業において、作業者が誤って適用する型式以外のペリクルを使用してしまうことがあった。さらに、貼り付け作業時に、ペリクルの製造番号あるいは個体番号を何らかの形で記録しておかないと、後にトラブルが発生した際に対象ペリクルを特定することが困難で、履歴の確認もできないという不具合があった。

これらの問題を防止するために、ペリクルに当該ペリクルに関する個体情報を記録した情報発生部を設け、その個体情報を読み出す手段を具備したペリクルの管理装置によりペリクルを管理する手法が提案されている（特許文献２）。

しかし、これらの表示や情報発生部を表記する方法である機械刻印やレーザー刻印は、ともにペリクルフレーム表面を掘り下げて加工するため、加工時には多大な発塵があり、ペリクルを製造する段階ではなく、ペリクルフレームを製造する段階でこれらの加工をしなければならない。そのため、ペリクルの製造工程で付与される製造番号などの各ペリクル個体を識別する情報を表示することは困難で、その表示内容は、製造者名や型式など事前にわかっている情報の表示に留まり、結局のところ、ペリクルに関する詳細な情報は表示されていなかった。

特許３３４６２０５号 特開平１１−８４６３２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、製造者名や型式のみならず製造番号などの各ペリクルを識別する個体情報が表示されており、その個体情報を簡便に確認することができると共に、高い清浄度で発塵の恐れも異物の付着もないペリクルの製造方法及びその製造方法で得られる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の製造方法は、ペリクル膜が貼付けられているペリクルフレームの表面に、波長５００〜１１０００ｎｍのレーザー光を照射して個体情報の加工をする際、前記ペリクル膜が略垂直で前記個体情報を加工する加工面が下側となるように前記ペリクルフレームを配置するとともに、前記レーザー光を略垂直上方に出射するレーザー加工機を収納しつつ排気手段が接続された排気フードの開口部が上方から下方への垂直な吸引気流を流すように前記加工面でのレーザー光照射部位に向いて配置され、前記開口部を通過する前記レーザー光の照射部位を吸引排気することを特徴とする。

請求項２に記載されたペリクルの製造方法は、請求項１に記載されたものであって、前記個体情報が、製造番号、型式、製造者名、及び品番から選ばれる少なくとも一つを示すことを特徴とする。

請求項３に記載されたペリクルの製造方法は、請求項１または２に記載されたものであって、前記個体情報が、バーコード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の製造方法は、請求項１〜３の何れかに記載されたものであって、前記加工が、刻印加工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の製造方法は、請求項４に記載されたものであって、前記刻印加工の深さが、前記ペリクルフレームの表面を基準として、最大でも０．０５ｍｍ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の製造方法は、請求項１〜５の何れかに記載されたものであって、前記ペリクルフレームまたはその表面皮膜に含有される染料を脱色または退色させ変色させることで前記加工がされることを特徴とする。

請求項７に記載されたペリクルは、請求項１〜６の何れかに記載の製造方法で製造されていることを特徴とする。

本発明のペリクルの製造方法によれば、ペリクル膜が貼付けられるペリクルフレームの表面に、ペリクルフレームを製造する段階で予め判明している情報に限られず、ペリクル個別の詳細な製造情報などの各ペリクルを識別する個体情報を加工することができる。個体情報は加工される表面の損傷を極めて少なく抑制すると共に吸引排気されて加工されるため、高い清浄度が要求されるペリクル製造工程中でも施すことが可能である。したがって、ペリクルフレームにペリクル膜が接着された状態であっても接着される前の状態であっても、異物の付着や発塵の恐れがなく個体情報を加工することができ、何れの場合でも清浄度の高いペリクルを提供することができる。このように加工された個体情報により、ペリクル個別の詳細な情報を容易に確認して各ペリクル個体を識別することができる。

また、この製造方法によれば、個体情報は脱色や退色により変色しているため視認性に優れ、読み取り性が良好なものである。さらに、個体情報をバーコードの表示にすることにより、より多くの情報を含めて表示できるとともに、自動機で情報を読み出すことが可能となる。

本発明のペリクルは、清浄度の高いペリクルであると共に各ペリクルの個体情報を容易に確認したり認識したりすることができ、ペリクル貼付け作業などにおいて、作業ミスの低下や作業効率の向上に資する。

本発明を適用するペリクルの斜視図である。 本発明を適用する製造方法における加工工程の断面図である。

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。

本発明を適用する製造方法で得られるペリクルは、図１に示すように、長辺と短辺とからなる四角形状の枠体であるペリクルフレーム２の上端面に、ペリクル膜３が接着剤で緊張して貼付けられている。ペリクルフレーム２の外側表面に各ペリクルの識別を可能とする個体情報５として、バーコード６及び印字７が刻印加工されている。また、必要に応じて、ペリクルフレーム２の下端面にはマスク粘着層８が形成されており、その表面にはマスク粘着層８を保護するセパレータ９が取り付けられている。さらに、個体情報５が刻印加工された長辺のペリクルフレーム２の外側表面には、非貫通の丸孔である凹み孔１０や通気フィルタ１１などが形成され、短辺のペリクルフレームの外側表面には、ハンドリング用途として、半円状の溝４が形成されている。

個体情報５は、その表示内容として、製造番号、型式、製造者名、及び品番から選ばれる少なくとも一つを示すものである。これらに加え、その他の製造上の情報やユーザ側において必要な情報などを盛り込んでいてもよい。

個体情報５は、その表示によって各ペリクル個体を識別する情報を確認できるものであり、その表示手段として、バーコード６、数字やアルファベットによる印字７を用いる。この個体情報５は、バーコード６だけであってもよく、バーコード６と数字やアルファベットによる印字７とを組合せたものであってもよく、その他の表記を組合せたものであってもよい。

バーコード６としては、前記個体情報が示す表示内容のうち、全ての表示内容を含むものであってもよく、一部の表示内容からなるものであってもよい。また、このバーコード６は、一般的な一次元のものであってもよく、二次元のものであってもよい。その表示の最小線幅は、０．１ｍｍ以上とすることが読み取りの安定性の観点から好ましい。

個体情報５の刻印加工は、ペリクルフレーム２の表面を基準として、その刻印加工深さを０．０５ｍｍ以下に抑制することが好ましい。

このペリクルの製造方法における一実施例について、詳細に説明する。

本発明のペリクルの製造方法は、ペリクルフレーム２の表面に、波長５００〜１１０００ｎｍのレーザー光２５を照射すると共にその照射部位を吸引排気し、レーザー光２５の照射によってペリクルフレーム２を変色させて個体情報５を加工する工程を有する方法である。

この個体情報５を加工する工程について、図２を参照して説明する。図２は、ペリクルフレーム２に個体情報５を加工する工程の断面図である。

二点破線で示すクリーンルーム１２内において、ペリクルフレーム２の上端面にペリクル膜接着剤を介してペリクル膜３が接着されているペリクル１を、そのペリクル膜３が二点破線Ａで示すクリーンルームの気流方向に対して略平行となるように配置する。一般的に、クリーンルームの気流は、上方から下方へ垂直に流れているため、ペリクルフレーム２の表面のうち、個別情報５を加工する面が下側となるように垂直またはそれに近い角度で支持手段（不図示）により支持する。

このペリクル１の下側には、必要最低限に開口している開口部２１を有しかつ排気ダクト２２に接続された排気手段（不図示）を有する排気フード２０内に収納されているレーザー加工機２３を配置する。このレーザー加工機２３の出射部２４からレーザー光２５を略垂直上方に出射し、これを走査することでペリクルフレーム２にレーザー光２５を照射して、ペリクル１の個体情報５を加工する。この時、排気フード２０の開口部２１をペリクルフレーム２の加工面近くに配置すると共に、レーザー加工機２３とペリクルフレーム２の加工面とが、レーザー光２５の焦点距離に一致するよう配置する。出射されたレーザー光２５は、加工面近くに配置された開口部２１を通過して、ペリクルフレーム２の加工面に到達する。

レーザー光２５を照射する際には、照射と共にその照射部位において排気手段（不図示）により吸引排気する。図２中、吸引排気により生じる空気の流れとして、吸引方向を二点破線の矢印Ｂ、排気方向を二点破線の矢印Ｃとしてそれぞれ示す。吸引排気としては、排気ダクト２２に接続された排気手段（不図示）により排気（矢印Ｃ参照）を行い、ペリクルフレーム２の加工面の照射部位付近に設置される排気フード２０の開口部２１から吸引（矢印Ｂ参照）を行うことが好ましい。

この吸引排気における、排気速度は、排気フード２０の開口部２１において、５０ｍｍ／ｓ以上の線速であると好ましい。この排気速度における上限は特にないが、実用的な排気手段の大きさなどから考慮すると１０００ｍｍ／ｓ以下であると好ましい。

レーザー光２５による個別情報５の加工としては、照射されたレーザー光２５をペリクルフレーム２の加工面が吸収することで、短波長の光エネルギーによるその表面の劣化（変質）と発熱との二つの影響がある。この照射においては、照射される時間が短時間であるため、熱の影響が主である。一般的なアルミニウム合金製ペリクルフレームの場合では、その材料によりペリクルフレームの表面が有機染料を用いた黒色アルマイトとなっているため、加熱されると有機染料が脱色し白化が生じる。アルミニウム合金製でないペリクルフレーム、例えば、樹脂製ペリクルフレームの場合でも、ペリクルフレームを黒色化させるためにその表面には塗装皮膜などが設けられており、この塗装皮膜に対して同様に変色させて個別情報５の加工を行うことが可能である。

個別情報５の加工は、使用するレーザーの波長や出力によって、加工時における粉塵の量や刻印加工深さに影響を受けるものである。

照射するレーザー光２５の波長は、５００〜１１０００ｎｍであると好ましい。一般に用いられるアルミニウム合金製ペリクルフレームについては、波長が５００〜１１０００ｎｍのレーザーを選択することが好ましく、アルミニウム合金製でないペリクルフレーム、例えば、樹脂製ペリクルフレームについては、波長が５００〜１１００ｎｍのレーザーを選択することが好ましい。

この波長のレーザー光２５を利用した場合、短時間でペリクルフレーム２の材質自体、または表面を被覆している表面皮膜内の染料を脱色または退色させて変色させることができ、明瞭に個体情報５の加工ができると共に、異物の飛散を大幅に減少させることができる。さらに、排気フード２０及び排気手段（不図示）の働きにより、わずかに発生した異物についても吸引除去されるため、ペリクルフレーム２の加工面のみならず、その他の部位にも異物の付着なく加工を行うことが可能となる。

これらの波長のレーザーとして、炭酸ガスレーザー、ＹＶＯ _４ 固体レーザー、ＹＶＯ _４ 固体レーザー（第二高調波）が好適に使用できる。

ここで、与えるレーザーの出力が大きい場合には、ペリクルフレーム２の加工面は急激かつ局所的な熱膨張により破壊、飛散し、表面が掘り荒されることで加工が行われる。また、材質によっては焼かれて黒化が発生する。このように表面が破壊されたり、焼け焦げたりする状況では、大量の粉塵が発生し、周囲を大きく汚染することから、ペリクル製造工程中での個別情報５の加工が著しく不適となる。そのため、レーザーの出力を調整し、個別情報５を加工した加工面が、全く削られていない状態、または段差の無い状態とすることが好ましく、刻印加工においては、その刻印加工深さを周囲の表面を基準として最大でも０．０５ｍｍとすることが好ましい。これらの条件は、レーザー加工機２３において使用するレーザーの波長や出力を適切に選択することで達成することができる。

加工された個体情報５は、図１においてバーコート６及び印字７の組み合わせによりそれぞれ黒色で表示されているが、一般的にペリクルフレーム２は黒色であり、実際にレーザー光２５を照射した際にはその表示は白色となる。

個体情報５を加工する位置は、ペリクルフレーム２のうち長辺または短辺の外側表面であると加工性及び視認性の観点から好適であり、なかでも近傍に通気フィルタ１１や凹み孔１０のような治具孔などが形成されていない領域であると好ましい。また、ペリクルフレーム２の辺の中央の位置に加工する場合には、加工や読み取りの際に位置を特定しやすく好ましい。

また、個体情報５はペリクルフレーム２の外側表面に限られず、ペリクルフレーム２の上端面とペリクル膜３との接着面に加工することができる。ペリクル膜接着面を利用することで、特に視認性及び読み取り性が良好となる。ペリクル膜接着面に加工する際には、レーザー光２５によりペリクル膜接着剤が損傷する場合があるため、加工方法に応じた工夫が必要となる。例えば、レーザー光２５によるペリクル膜接着剤の損傷を防ぐためには、ペリクル膜接着剤を塗布する前に個体情報５を加工すべきであるが、ペリクル膜３とペリクル膜接着剤とに加工するレーザー光２５の波長を吸収しない材質を使用することで、その損傷を防止することができる。

また、ペリクルフレーム２の下端面に形成されるマスク粘着層８が設けられていない領域がある場合には、この部分に加工することもできる。迷光など光学的な悪影響が無いうえ、ペリクルをフォトマスクへの貼り付けた後には、加工した個体情報５が隠ぺいされ表面に現れず、またフォトマスク側からの視認が難しいため、ユーザに必要のない情報を表示するのに都合がよい。

このような構成により、高い清浄度が要求されるペリクル製造工程中でもペリクル膜３とペリクルフレーム２との接着部分を損傷させたり、ペリクル１に異物を付着させたりすることなく、製造時、作業時、使用時などの各段階における必要な情報内容を適宜選択した個体情報５を加工することができる。その結果、製造中につけられるペリクル１の製造番号などを表示することができ、ペリクル１の使用及び管理に極めて有用である。

排気手段としては、特に限定されず、具体的に、シロッコファン、プロペラファン、渦流ブロア、ダイヤフラムポンプなどを利用することができる。

なお、この図２の実施形態ではペリクル膜３が垂直となるように設置し、ペリクル１の下側にレーザー加工機２３が配置されるようにしているが、他の実施形態として、これら全ての系を９０度横倒しし、ペリクル膜３が水平になるように設置し、横方向からペリクルフレーム２に対してレーザー光２５で加工を行うようにすることも可能である。ペリクル１への異物付着防止という観点からは図２の実施形態がより好ましいが、搬送や機器の配置など工程上の都合により適宜選択される。

また、図１及び図２の実施形態ではペリクルフレーム２のうち長辺の外側表面についてレーザー光２５の加工を行っているが、反対側や別の辺や面の表面についても、ペリクル１の位置を入れ替えて設置しなおすことで、同様に加工することができる。

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）
Ｃｌａｓｓ１０のクリーンルーム１２において、図１に示すような形状のペリクル１を製作した。製作したペリクル１は、黒色アルマイト処理を施したアルミニウム合金製のペリクルフレーム２を用いたもので、外寸９０４．５×７５０ｍｍ、内寸８９４．５×７３６ｍｍ、高さは厚さ１．３ｍｍのマスク粘着層８を含めて７ｍｍ、角部は外寸Ｒ６、内寸Ｒ２であった。

ここで、ペリクル膜３にはフッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子(株)製）、マスク粘着材８及びペリクル膜接着剤にはシリコーン粘着剤（商品名ＫＲ３７００、信越化学工業(株)製）を用い、ペリクルフレーム２の外側表面にはＰＴＦＥ製の通気フィルタ１１を取り付けた。さらに、マスク粘着層８の表面には、マスク粘着層８を保護するセパレータ９を取り付けた。また、ハンドリング用途として、ペリクルフレーム２の短辺側面には高さ１．５ｍｍ、深さ１．５ｍｍの半円状の溝４を形成し、長辺側面には直径２．５ｍｍｍ、深さ２ｍｍの非貫通の丸孔である凹み孔１０を設けた。

このペリクル１を図２に示すような配置で、ペリクルフレーム２の長辺外側面の一方が下側になるようにスタンド（不図示）を用いて略垂直に立て、レーザー加工機２３（パナソニック電工ＳＵＮＸ(株)製、波長１０６００ｎｍ）から出射したレーザー光２５により、バーコード６及び印字７の加工を行った。バーコード６に表示した内容は、製造者名、品番、及び製造番号とした。バーコード６の最小線幅は、０．１５ｍｍとなるように調整した。このとき、排気フード２０の開口部２１は、幅７ｍｍ、長さ８０ｍｍの長方形状とし、風速１００ｍｍ／ｓとなるよう排気ダクト２２に接続したシロッコファン（不図示）により排気を行いながら加工を行った。

その後、暗室内にてペリクル１の異物検査を行ったが、加工した個体情報５（バーコード６及び印字７）付近のみならず、ペリクル１全体について、異物や汚れの付着は全く見られなかった。また、バーコード６はリーダでの読み取りも好適に行うことができた。さらに、バーコード６を実体顕微鏡で拡大して観察したが、周囲の表面とは段差が全く無く、アルマイト層内の黒色染料の変色のみが確認された。

本発明のペリクルの製造方法は、ペリクルフレームを製造する段階ではなく、ペリクルを製造する段階において、各ペリクルの製造上の情報などの個体情報を表示することができ、異物や汚れの付着がなく個体情報を識別することが可能であるペリクルの製造に用いられる。また、この製造方法により得られるペリクルは、ペリクルの型式や品種などの種類の識別や各ペリクル個体の情報の管理などに有効的であり、幅広く汎用される。

１はペリクル、２はペリクルフレーム、３はペリクル膜、４は溝、５は個体情報、６はバーコード、７は印字、８はマスク粘着層、９はセパレータ、１０は凹み孔、１１は通気フィルタ、１２はクリーンルーム、２０は排気フード、２１は開口部、２２は排気ダクト、２３はレーザー加工機、２４は出射部、２５はレーザー光、Ａはクリーンルームの気流方向、Ｂは吸引、Ｃは排気である。

Claims (7)

1. ペリクル膜が貼付けられているペリクルフレームの表面に、波長５００〜１１０００ｎｍのレーザー光を照射して個体情報の加工をする際、前記ペリクル膜が略垂直で前記個体情報を加工する加工面が下側となるように前記ペリクルフレームを配置するとともに、前記レーザー光を略垂直上方に出射するレーザー加工機を収納しつつ排気手段が接続された排気フードの開口部が上方から下方への垂直な吸引気流を流すように前記加工面でのレーザー光照射部位に向いて配置され、前記開口部を通過する前記レーザー光の照射部位を吸引排気することを特徴とするペリクルの製造方法。
2. 前記個体情報が、製造番号、型式、製造者名、及び品番から選ばれる少なくとも一つを示すことを特徴とする請求項１に記載のペリクルの製造方法。
3. 前記個体情報が、バーコードであることを特徴とする請求項１または２に記載のペリクルの製造方法。
4. 前記加工が、刻印加工であ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の製造方法。
5. 前記刻印加工の深さが、前記ペリクルフレームの表面を基準として、最大でも０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載のペリクルの製造方法。
6. 前記ペリクルフレームまたはその表面皮膜に含有される染料を脱色または退色させ変色させることで前記加工がされることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のペリクルの製造方法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の製造方法で製造されていることを特徴とするペリクル。

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