JP6274079B2 - ペリクル用支持枠および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペリクル用支持枠および製造方法に関する。

集積回路の製造工程の中には、フォトマスクやレティクルと呼ばれる透明基板に描かれた回路パターンを、ウエハ上に塗布したレジストに転写するフォトリソグラフィー工程が含まれている。

前記したフォトリソグラフィー工程において、透明基板に埃等の異物が付着していると、レジストに転写される回路パターンが不鮮明になることから、透明基板には、ペリクルと呼ばれる防塵カバーが被せられている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

ペリクルは、透明基板に描かれた回路パターンの全体を囲う支持枠と、この支持枠の表面に覆設された透光性のペリクル膜と、を備えている。支持枠の裏面は透明基板に接着される。

特開２００９−０２５５６２号公報 特開平９−０６８７９３号公報

前記した支持枠は、単体の状態で表裏方向に歪んでいる場合があるが、平坦な透明基板に接着するときに透明基板に押し付けられるため、支持枠は平坦な状態で透明基板に接着される。しかしながら、支持枠には元の歪んだ形状に戻ろうとする復元力が生じるので、復元力が大きい場合には、支持枠の変形に倣って透明基板にも歪みが生じてしまう。
そして、透明基板に歪みが生じると、透明基板の回路パターンをウエハ上のレジストに転写するときに、回路パターンが正規の位置からずれてしまうという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、支持枠を透明基板に接着した後に支持枠および透明基板に歪みが生じるのを防ぐことができるペリクル用支持枠およびペリクル用支持枠の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明のペリクル用支持枠は、アルミニウム合金製の枠体を備え、前記枠体の表面にペリクル膜が接着され、前記枠体の裏面に透明基板が接着される。前記枠体の内部には、複数の中空部が前記枠体の周方向に並設されており、隣り合う二つの前記中空部の間に、前記枠体の外周面から内周面に至る貫通孔が形成されている。

支持枠に中空部を形成すると、支持枠の剛性が小さくなる。これにより、支持枠を平坦な透明基板に接着した後に支持枠が元の歪んだ形状に戻ろうとする復元力が小さくなるため、支持枠を透明基板に倣って平坦な形状に保つことができる。

また、本発明では、支持枠の中空部が外部空間に通じていないため、中空部に塵や加工時の処理液などの異物が入るのを防ぐことができる。
また、枠体に貫通孔が形成されているため、支持枠にペリクル膜および透明基板に接着した後に、真空中において支持枠の内部空間と外部空間とに圧力差が生じるのを防ぐことができる。

前記したペリクル用支持枠において、二つの枠部材を接合して前記枠体を形成してもよい。この場合には、前記両枠部材の接合面の少なくとも一方に複数の凹溝を周方向に並設させ、前記凹溝によって前記中空部を形成するとよい。このようにすると、中空構造の支持枠を容易に製造することができる。

前記課題を解決するため、本発明は、アルミニウム合金製の二つの枠部材からなるペリクル用支持枠の製造方法である。本発明は、前記両枠部材の接合面の少なくとも一方に凹溝を形成する段階と、前記両枠部材の接合面同士を接合し、前記凹溝によって中空部を形成する段階と、を備えている。

前記したペリクル用支持枠の製造方法において、前記両枠部材を固相接合した場合には、二つの枠部材を精度良く接合するとともに、支持枠の強度低下を防ぐことができる。
なお、固相接合としては、拡散接合、集束イオンビーム（Focused Ion Beam）を用いた蒸着、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）などの接合方法を用いることができる。

前記した製造方法によって、支持枠に中空部を形成すると、支持枠の剛性が小さくなる。これにより、支持枠を平坦な透明基板に接着した後に支持枠が元の歪んだ形状に戻ろうとする復元力が小さくなるため、支持枠を透明基板に倣って平坦な形状に保つことができる。
また、本発明の製造方法によって形成された支持枠は、中空部が外部空間に通じていないため、中空部に塵や加工時の処理液などの異物が入るのを防ぐことができる。
また、本発明の製造方法によれば、中空構造の支持枠を容易に製造することができる。

本発明のペリクル用支持枠および製造方法によれば、支持枠の剛性を小さくすることができるので、支持枠を平坦な透明基板に接着した後に、支持枠が元の歪んだ形状に戻ろうとする復元力が小さくなる。つまり、本発明によれば、支持枠および透明基板を平坦な状態に保つことできるため、透明基板の回路パターンをウエハ上のレジストに精度良く転写することができる。

本発明の実施形態のペリクルおよび透明基板を示した斜視図である。 本発明の実施形態のペリクルおよび透明基板を示した側断面図である。 本発明の実施形態の支持枠を示した模式的な平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態の支持枠を示した模式的な側面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態の二つの枠部材を示した図で、（ａ）は二つの枠部材を接合する前の状態の側断面図、（ｂ）は二つの枠部材を接合した状態の側断面図である。 本発明の他の実施形態の製造方法に用いられる平板を示した平面図である。 本発明の他の実施形態の支持枠を示した図で、（ａ）は内外の枠部材を有する構成の側断面図、（ｂ）は裏側の枠部材のみに凹溝を形成した構成の側断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、本実施形態の各図面では、支持枠の構成を分かり易く説明するために、支持枠の各部を適宜に模式的に示している。
以下の説明において、前後左右および表裏とは、支持枠を分かり易く説明するために設定したものであり、支持枠の構成を特定するものではない。

本実施形態の支持枠１Ａは、図１に示すように、ペリクルＰに用いられるものである。ペリクルＰは、透明基板Ｍ（フォトマスク）の表面Ｍａに塵等が付着するのを防ぐための防塵カバーである。
ペリクルＰは、透明基板Ｍに描かれた回路パターン（図示せず）の全体を囲う支持枠１Ａと、支持枠１Ａの表面に覆設されたペリクル膜２と、を備えている。

支持枠１Ａは、平面視で長方形の枠体１０を有している。枠体１０は、前後一対の横枠部１１，１１と、左右一対の縦枠部１２，１２と、によって構成されている。
両横枠部１１，１１は、枠体１０の長辺となる部分であり、両縦枠部１２，１２は、枠体１０の短辺となる部分である。
横枠部１１および縦枠部１２の軸断面は、図２に示すように、幅寸法よりも高さ寸法が大きい長方形に形成されている。

ペリクル膜２は、図１に示すように、透光性を有する薄い膜であり、例えば、紫外線の透過性に優れたニトロセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロースなどのセルロース系ポリマーや、非晶質フッ素系ポリマーなどを用いて形成されている。

ペリクル膜２は、平面視で長方形に形成されており、支持枠１Ａの外形と同じ形状となっている。
ペリクル膜２を枠体１０の表面１０ａに重ねたときには、ペリクル膜２によって枠体１０の表面１０ａ全体が覆われる。

枠体１０は、表側の枠部材３０と裏側の枠部材４０とを接合した部材である。両枠部材３０，４０は、アルミニウム合金製の押出材を加工して得られたものである。
両枠部材３０，４０は同一形状の部材であり、両枠部材３０，４０は表裏逆向きに配置されている。そして、表側の枠部材３０の裏面３０ａと裏側の枠部材４０の表面４０ａとが接合されている。

図３に示すように、枠体１０には、貫通孔２０と、複数の中空部５１〜５３と、複数の治具穴６０と、が形成されている。

貫通孔２０は、図４（ｃ）に示すように、枠体１０の外周面１０ｃから内周面１０ｄに貫通している円筒状の孔である。貫通孔２０は、枠体１０の高さ方向の中央に配置されている。
なお、本実施形態では、図３に示すように、前側の横枠部１１の左右方向の中央に貫通孔２０が形成されているが、貫通孔２０の配置は限定されるものではなく、例えば、後側の横枠部１１や左右の縦枠部１２，１２に形成してもよい。さらに、貫通孔２０の数も限定されるものではなく、例えば、横枠部１１と縦枠部１２とに貫通孔２０を一つずつ形成してもよく、または、前後の横枠部１１，１１の両方または左右の縦枠部１２，１２の両方に貫通孔２０を形成してもよい。

治具穴６０は、枠体１０の外周面１０ｃに形成された有底円筒状の穴である。治具穴６０は、支持枠１Ａの製造時やペリクル（図１参照）の使用時に治具によって支持枠１Ａを保持するための部位である。治具穴６０には治具のピンが挿入される。
なお、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、枠体１０の高さ方向の中央に治具穴６０が配置されているが、治具穴６０の高さは限定されるものではなく、使用する治具に応じて治具穴６０の高さが設定される。
治具穴６０は、図３に示すように、前側の横枠部１１の左右両端部の近くに形成されるとともに、後側の横枠部１１の左右両端部の近くに形成されている。すなわち、枠体１０の前後の横枠部１１，１１には、それぞれ左右二つの治具穴６０が形成されている。

枠体１０の内部には、十二個の中空部５１〜５３が枠体１０の周方向に並設されている。各中空部５１〜５３は、軸断面が長方形の密閉空間である（図４（ｂ）参照）。

前側の横枠部１１には、左右二つの第一中空部５１，５１と、左右二つの第二中空部５２，５２と、が形成されている。第一中空部５１および第二中空部５２は、いずれも横枠部１１の長手方向（図３の左右方向）に直線状に延びている。

左右の第一中空部５１，５１は、前側の横枠部１１の長手方向の中央を挟んで配置されている。

第一中空部５１の軸断面は、図４（ｂ）に示すように、幅寸法よりも高さ寸法が大きい長方形に形成されている。第一中空部５１は、横枠部１１の短手方向（図３の前後方向）の中央かつ表裏方向の中央に配置されている。
なお、横枠部１１において第一中空部５１を囲む部位は、表面部および裏面部の肉厚ｔ１よりも左壁部および右壁部の肉厚ｔ２が大きく形成されている。

第一中空部５１の表側の半分は、表側の枠部材３０の裏面３０ａに形成された凹溝３１によって形成されている。また、第一中空部５１の裏側の半分は、裏側の枠部材４０の表面４０ａに形成された凹溝４１によって形成されている。このように、両枠部材３０，４０の接合面に形成された凹溝３１，４１を合わせることで、第一中空部５１が形成されている。

左右の第二中空部５２，５２は、図３に示すように、二つの第一中空部５１，５１を挟んで左右両側に配置されている。両第二中空部５２，５２は、横枠部１１の長手方向の両端部に配置されている。第二中空部５２の長手方向の長さは、第一中空部５１の長手方向の長さよりも小さく形成されている。
隣り合う第一中空部５１と第二中空部５２との間には、治具穴６０が配置されている（図４（ａ）参照）。

第二中空部５２の軸断面は、第一中空部５１の軸断面（図４（ｂ）参照）と同一形状である。また、図４（ａ）に示すように、第二中空部５２は、第一中空部５１と同様に、表裏の枠部材３０，４０の接合面に形成された凹溝３１，４１によって形成されている。

後側の横枠部１１には、図３に示すように、前側の横枠部１１と同様に、左右二つの第一中空部５１，５１と、左右二つの第二中空部５２，５２と、が形成されている。
また、後側の横枠部１１には、隣り合う第一中空部５１と第二中空部５２との間に治具穴６０が配置されている。

左側の縦枠部１２には、前後二つの第三中空部５３，５３が形成されている。第三中空部５３は、縦枠部１２の長手方向（図３の前後方向）に直線状に延びている。
前後の第三中空部５３，５３は、左側の縦枠部１２の長手方向の中央を挟んで配置されている。

第三中空部５３の軸断面は、第一中空部５１の軸断面（図４（ｂ）参照）と同一形状である。また、図４（ａ）に示すように、第三中空部５３は、第一中空部５１と同様に、表裏の枠部材３０，４０の接合面に形成された凹溝３１，４１によって形成されている。

右側の縦枠部１２には、図３に示すように、左側の縦枠部１２と同様に、前後二つの第三中空部５３，５３が形成されている。

次に、前記した支持枠１Ａの製造方法について説明する。
まず、角筒状のアルミニウム合金製の押出材を軸方向に直交する方向で切断して、図５（ａ）に示すように、二つの枠部材３０，４０を用意する。
続いて、表側の枠部材３０の裏面３０ａに凹溝３１を形成するとともに、裏側の枠部材４０の表面４０ａに凹溝４１を形成する。

図５（ｂ）に示すように、表側の枠部材３０と裏側の枠部材４０とを表裏に重ね合わせる。つまり、表側の枠部材３０の凹溝３１と裏側の枠部材４０の凹溝４１とが向かい合うように両枠部材３０，４０を重ね合わせる。
その後、表側の枠部材３０の裏面３０ａと裏側の枠部材４０の表面４０ａとを接合する。これにより、二つの枠部材３０，４０からなる枠体１０が形成される。

本実施形態では、両枠部材３０，４０の接合面同士を固相接合している。固相接合としては、拡散接合、集束イオンビーム（Focused Ion Beam）を用いた蒸着、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）などの接合方法を用いることができる。

両枠部材３０，４０を接合することで、両枠部材３０，４０の凹溝３１，４１が重ね合わされ、表裏の凹溝３１，４１によって各中空部５１〜５３（図３参照）が形成される。

続いて、図３に示すように、前側の横枠部１１において、隣り合う第一中空部５１，５１の間に貫通孔２０を形成する。
また、前後の横枠部１１，１１において、隣り合う第一中空部５１と第二中空部５２との間に治具穴６０を形成する。
これにより、図４（ａ）に示すように、表裏二つの枠部材３０，４０からなる枠体１０を備えた支持枠１Ａが形成される。
なお、両枠部材３０，４０を接合する前に、両枠部材３０，４０の接合面に貫通孔２０および治具穴６０を形成してもよい。

次に、図２に示すように、支持枠１Ａにペリクル膜２および透明基板Ｍを接着するときには、まず、枠体１０の表面１０ａにアクリル樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤を塗布して、枠体１０の表面１０ａ上に接着層４ａを形成する。
そして、表側の接着層４ａにペリクル膜２を重ねることで、ペリクル膜２が接着層４ａを介して枠体１０の表面１０ａに接着される。

続いて、枠体１０の裏面１０ｂにポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂などの粘着層４ｂを形成する。
そして、裏側の粘着層４ｂに透明基板Ｍの表面Ｍａを重ねて、支持枠１Ａを透明基板Ｍに押し付けることで、支持枠１Ａが粘着層４ｂを介して透明基板Ｍの表面Ｍａに接着される。

以上のような支持枠１Ａでは、図３に示すように、枠体１０に複数の中空部５１〜５３を形成されている。このように、支持枠１Ａを中空構造にすると、枠体１０の断面二次モーメントが小さくなり、支持枠１Ａの剛性が小さくなる。
これにより、図２に示すように、支持枠１Ａを平坦な透明基板Ｍに接着した後に、支持枠１Ａが元の歪んだ形状に戻ろうとする復元力が小さくなるため、支持枠１Ａを透明基板Ｍに倣って平坦な形状に保つことができる。
このように、支持枠１Ａおよび透明基板Ｍを平坦な状態に保つことできるため、透明基板Ｍの回路パターンをウエハ上のレジストに精度良く転写することができる。

また、支持枠１Ａでは、図３に示すように、各中空部５１〜５３が外部空間に通じていないため、各中空部５１〜５３に塵や加工時の処理液などの異物が入るのを防ぐことができる。

また、支持枠１Ａでは、枠体１０に貫通孔２０が形成されているため、支持枠１Ａにペリクル膜２および透明基板Ｍ（図２参照）を接着した後に、真空中において支持枠１Ａの内部空間と外部空間とに圧力差が生じるのを防ぐことができる。

本実施形態の製造方法では、図４（ａ）に示すように、二つの枠部材３０，４０の接合面同士を接合することで、前記した中空構造の支持枠１Ａを容易に製造することができる。そして、両枠部材３０，４０を固相接合することで、両枠部材３０，４０を精度良く接合するとともに、支持枠１Ａの強度低下を防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、角筒状の押出材から枠部材３０，４０（図５（ａ）参照）を切り出しているが、図６に示すように、一枚のアルミニウム合金製の平板５から枠部材３０，４０を形成してもよい。
この構成では、二枚の平板５，５を中抜き加工して二つの枠部材３０，４０を形成し、両枠部材３０，４０に凹溝３１，４１を形成した後に、両枠部材３０，４０を接合する。
図６に示す平板５の対角線上の一対の角部には位置決め孔７０，７０が形成されている。二つの枠部材３０，４０を接合するときには、両枠部材３０，４０の位置決め孔７０を合わせることで、両枠部材３０，４０を精度良く接合することができる。なお、位置決め孔７０は、枠体１０の外周部を切削加工するときに、切削される部位に形成されている。

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、二つの枠部材３０，４０を固相接合しているが、その接合方法は限定されるものではなく、例えば、両枠部材３０，４０をアーク溶接や抵抗溶接などの溶接方法によって接合してもよい。

本実施形態では、図４（ａ）に示すように、二つの枠部材３０，４０を接合することで中空構造の支持枠１Ａが形成されているが、積層造形法による物体の造形が可能な３Ｄプリンタなどの装置によって、アルミニウム合金製の支持枠を成形してもよい。この構成では、支持枠の枠体が一つの部材として構成される。

本実施形態では、表裏の枠部材３０，４０が接合されているが、図７（ａ）に示す支持枠１Ｂのように、外側の枠部材４５の内部に内側の枠部材３５を配置し、内側の枠部材３５の外周面と外側の枠部材４５の内周面とを接合してもよい。この構成では、支持枠１Ｂの内周面および外周面に接合部が露出しない構造となる。
また、支持枠１Ｂでは、内側の枠部材３５の外周面に凹溝３１を形成するとともに、外側の枠部材４５の内周面に凹溝４１を形成されており、内外の枠部材３５，４５の凹溝３１，４１によって中空部５０が形成されている。

本実施形態では、図２に示すように、二つの枠部材３０，４０の両方に凹溝３１，４１が形成されているが、図７（ｂ）に示す支持枠１Ｃのように、裏側の枠部材４０の表面４０ａのみに凹溝４１を形成してもよい。
この構成では、裏側の枠部材４０の凹溝４１が表側の枠部材３０によって塞がれることで中空部５０が形成されている。
なお、表側の枠部材３０の裏面３０ａのみに凹溝を形成し、表側の枠部材３０の凹溝を裏側の枠部材４０によって塞ぐことで中空部５０を形成してもよい。

本実施形態では、図３に示すように、枠体１０に複数の中空部５１〜５３が形成されているが、その数および配置は限定されるものではない。例えば、枠体１０の角部に屈曲した中空部を形成してもよい。
また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、各中空部５１〜５３（図３参照）の軸断面が長方形に形成されているが、その形状は限定されるものではない。

また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、表側の枠部材３０の軸断面と裏側の枠部材４０の軸断面とが同一形状に形成されているが、両枠部材３０，４０の軸断面の高さが異なっていてもよい。
また、本実施形態の枠体１０の軸断面は長方形に形成されているが、その形状は限定されるものではなく、例えば、枠体１０の軸断面が正方形でもよい。

１Ａ 支持枠
２ ペリクル膜
４ａ 接着層
４ｂ 粘着層
５ 平板
１０ 枠体
１１ 横枠部
１２ 縦枠部
２０ 貫通孔
３０ 表側の枠部材
３０ａ 裏面
３１ 凹溝
４０ 裏側の枠部材
４０ａ 表面
４１ 凹溝
５１ 第一中空部
５２ 第二中空部
５３ 第三中空部
６０ 治具穴
Ｍ 透明基板
Ｐ ペリクル

Claims (4)

1. アルミニウム合金製の枠体を備え、
   前記枠体の表面にペリクル膜が接着され、前記枠体の裏面に透明基板が接着されるペリクル用支持枠であって、
   前記枠体の内部には、複数の中空部が前記枠体の周方向に並設されており、
   隣り合う二つの前記中空部の間に、前記枠体の外周面から内周面に至る貫通孔が形成されていることを特徴とするペリクル用支持枠。
2. 前記枠体は、二つの枠部材を接合して形成されており、
   前記両枠部材の接合面の少なくとも一方に複数の凹溝が周方向に並設され、
   前記凹溝によって前記中空部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル用支持枠。
3. アルミニウム合金製の二つの枠部材からなるペリクル用支持枠の製造方法であって、
   前記両枠部材の接合面の少なくとも一方に凹溝を形成する段階と、
   前記両枠部材の接合面同士を接合し、前記凹溝によって中空部を形成する段階と、
   を備えていることを特徴とするペリクル用支持枠の製造方法。
4. 前記両枠部材を固相接合することを特徴とする請求項３に記載のペリクル用支持枠の製造方法。

Images