JP6526588B2 - ペリクル枠およびペリクル枠の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペリクル枠およびその製造方法に関する。

半導体製造において、半導体ウェハにパターンを形成する露光工程で用いられるフォトマスクを防塵するために、透明な薄い膜（ペリクル膜）が張設されたペリクルが用いられる。このペリクル膜をフォトマスクから所定距離離して配するためにペリクル枠という長方形の枠体が用いられる。このペリクル枠には、いくつかの特性が求められる。

その一つは、強い露光光、例えばＵＶ光あるいはエキシマレーザー光などに耐え得る耐久性である。また、ペリクル枠にペリクル膜を張設した際に発生する膜張力により、ペリクル枠が変形しないために、適度な機械的強度や剛性も求められる。このために、従来から、ペリクル枠の形状を様々に工夫したものが知られている。例えば特許文献１、２に記載のペリクル枠は、枠体の形状を全体としてみたとき外に凸の形状としている。

特開２００５−３５２０９６号公報 特開２００６−５６５４４号公報

しかしながら、ペリクル枠の剛性が低い場合、外側に凸の形状としても、ペリクル膜を貼付したときに生じる張力が一様でなければ、結局ペリクル枠は、歪みや狂いを生じてしまう。ペリクル膜を貼付しても歪みや狂いを生じることのないペリクル枠を、現実的な製造方法と共に提供することは困難な課題であり、ペリクル枠とその製造方法に関しては、なお改善の余地が残されている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の第１の実施態様として、ペリクル枠が提供される。ペリクル枠は、枠形状に形成されたペリクル枠であって、ヤング率が１５０ＧＰａ以上で、かつビッカース硬度が８００以上の焼結体からなり、前記焼結体の２０℃における体積抵抗率が、１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であり、前記枠形状の一部に、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広の突出部を、所定の長さに亘って設けたことを特徴とする。

かかるはペリクル枠は、枠形状の一部に、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広の突出部を、所定の長さに亘って設けていることから、ペリクル枠の強度が高まり、膜を張設したときの変形や歪みの発生を抑制できる。

（２）こうしたペリクル枠において、当該ペリクル枠の外形を矩形形状とし、前記突出部を、前記矩形形状をなす４つの辺のうち、少なくとも短辺または長辺の一つに設けるものとしてもよい。このペリクル枠では、長辺に突出部を設ければ、フォトマスクとペリクル枠との寸法関係から、突出部を短辺に設ける場合と比べて、その幅を比較的大きくすることができる。更に、長辺側に設ければ、加工の際に、ペリクル枠となるワークを片持ちの状態で保持する際のワークの撓みを小さくでき、加工精度を高めることができる。

（３）こうした突出部は、複数箇所設けても差し支えない。複数箇所に設ければ、ペリクル枠の強度を高めることができる。

（４）こうした突出部は、当該ペリクル枠に設けられた貫通孔または有底孔の形成箇所を避けて設けても良い。こうすれば、有底孔を用いた位置決めや貫通孔を用いた換気などの機能を阻害しない。

（５）突出部は、前記枠形状の長手方向または短手方向のいずれかの中心軸から見て非対称の形状となるように設けても良い。こうすれば、ペリクル枠の裏表や上下あるいは左右の弁別が容易となる。形状認識により、ロボットなどにペリクル枠を掴む際の形状認識が容易となる。

（６）本発明の第２の実施態様として、所定の寸法の枠形状のペリクル枠を製造する方法が提供される。この方法は、焼結体材料を前記枠形状より大きな幅を備えた枠形状の被加工材として用意する第１工程と、前記被加工材の前記枠形状の内周面及び外周面をワイヤー放電加工により、所定の形状に加工する第２工程と、を備え、前記第２工程では、前記ワイヤー放電加工による加工軌跡の内側で前記被加工材を保持し、前記ワイヤー放電加工により、前記保持した部位の少なくとも一部を、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広となる突出部を所定の長さに亘って形成することを特徴とする。こうすれば、ペリクル枠の外周加工によって、被加工材の保持ができなくなることがなく、被加工材の保持を加工の途中でやり直す必要がない。

（７）こうした場合、前記被加工材を厚み方向から保持する箇所の外周に、前記保持に先立って、前記突出部が形成される位置に対応する前記被加工物の外周に付加部材を結合する準備工程を備え、前記第２工程では、前記付加部材と共に、前記保持した状態で前記加工を行なうものとしても良い。こうすれば、被加工材の保持および加工が容易となる。なお、この場合、被加工材と付加部材とを一緒に保持しても良いし、付加部材だけを保持するものとしても良い。また、保持は、被加工材や付加部材の厚み方向から行なうのが好適だが、少なくとも付加部材については、保持の方向はいずれでも良い。付加部材だけで保持を行なう場合には、被加工物の厚みにかかわらず、保持を行なうことができる。このように付加部材を用いる場合、付加部材も一緒に加工しても良いし、付加部材は加工しないものとしても良い。いずれの場合でも、加工により突出部を形成することができる。

（８）前記第２工程における前記付加部材は導電性材料、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどとし、前記被加工材とは導電状態となるように結合しても良い。こうすれば、付加部材を介して放電加工の給電が可能となる。

（９）また、前記準備工程では、前記導電性の付加部材を、前記被加工材の外周に導電性の接着剤により接着し、更に、前記ワイヤー放電加工の後で、前記導電性の部材を取り去り、前記導電性の部材が接着されていた前記外周面を、機械加工により平坦に加工する第３工程を備えるものとしても良い。こうすれば、被加工材の保持が容易となり、ペリクル枠として外形の仕上げがなされた状態を容易に得ることができる。

（１０）前記第２工程は、前記ワイヤー放電加工を、前記付加部材を通らない加工軌跡により行なうものとしても良い。こうすれば、突出部は付加部材の外側に形成されることになる。この場合、付加部材は加工されないので、付加部材を繰り返し使用することが可能となり、省資源に資すると共に、製造コストを低減できる。突出部の長さが、付加部材の長さより長くなるので、被加工材と付加部材の接着長さを突出部長さより短く設定すればよい。

（１１）更に、前記放電加工により形成された変質層を除去する第４工程を備えるものとしても良い。こうすれば、変質層を除去するので、塵埃等の発生を抑制できる。

（１２）前記第２工程において、前記被加工材の前記突出部となる部位の外周は、前記ワイヤー放電加工による加工を行なわないものとしても良い。こうすれば、突出部の少なくとも一部の加工を行なわないので、加工を簡略化できる。

（１３）前記第２工程における前記厚み方向から保持する際、当該保持は、前記被加工材の内周の放電加工経路を妨げないようにすることも望ましい。こうすれば、内周のワイヤー放電加工の途中で、保持位置を変更するといった余分な手間が生じず、好適である。前記保持は、前記付加部材の少なくとも一部を厚み方向から保持するものであれば良く、付加部材と被加工材と一緒に保持しても良いし、付加部材だけを保持するものとしても良い。

これらの他、本発明は、様々な形態で実施可能である。例えば、ペリクル枠の製造装置として実現しても良い。また、焼結体を、耐熱温度１５００℃以上の導電性の無機化合物である窒化物、炭化物、珪化物、硼化物の成分を少なくとも一種含むものとても良い。あるいは、焼結体は、炭化珪素焼結体としてもよい。更に、焼結体は、高融点金属材料の成分を含むものとしても良い。

この他、焼結体は、ヤング率が２５０ＧＰａ以上あるいはビッカース硬度が１０００以上としてもよい。

第１実施形態としてのペリクル枠を示す斜視図。 図１における２−２矢視断面図。 ペリクル枠の製造方法を示す工程図。 各サンプルのヤング率、ビッカース硬度、体積抵抗率および加工性を示す説明図。 各サンプルの組成を示す説明図。 放電加工用による外形加工の様子を示す説明図。 ペリクル枠のワーク保持と放電加工用による外形加工の様子を示す説明図。 ペリクル枠のワーク保持の様子を示す説明図。 ペリクル枠のワーク保持と放電加工用による外形加工の他の例を示す説明図。 ワーク保持部材を用いないペリクル枠のワーク保持と放電加工用による外形加工の他の例を示す説明図。 ペリクル枠のワークの複数箇所での保持と放電加工用による外形加工の様子を示す説明図。 ペリクル枠のワーク保持と放電加工用による外形加工の他の例を示す説明図。

［ペリクル枠の構造］
図１は、本発明の各実施形態に共通のペリクル枠１０の形状を示す斜視図である。また、図２は、図１の２−２矢視断面図である。図２では、理解の便を図って、ペリクル枠１０の片面に張設されたペリクル膜３０を併せて記載した。ペリクル枠１０にペリクル膜３０を張設したものをペリクル４０と呼ぶ。本明細書では、ペリクル枠の全ての面のうち、ペリクル膜が張設される面を区別する場合には、図２においてペリクル膜が張設された側を「上面」といい、反対の面を「下面」という。また、この両面と外側の面の３つの面を含めて「外周面」と呼び、ペリクル枠の内側の面を「内周面」と呼ぶことがある。また、これらの面をそれぞれ区別する必要がない場合は、単に「表面」と呼ぶことがある。

両図に示すように、このペリクル枠１０は、略長方形の枠形状を有する枠体であり、長方形状をなす上下左右の直線部３１〜３４の太さ（断面縦横寸法）は、４つのコーナー部５１〜５４を除いて同一である。また、コーナー部５１〜５４は、図１に示した例では、外周が４５度の面取り、内周が１／４円弧に、それぞれ加工されている。コーナー部５１〜５４の形状は、もとよりこれに限る訳ではなく、コーナー部が存在しない形態、面取りなどの直線的な加工、曲線状（円弧、楕円弧や放物線、自由曲線などを含む）の加工、およびこれらの組み合わせが考えられ、いずれの形状を外周・内周とするかの組み合わせも任意である。また、コーナー部５１〜５４の一部または全部を互いに異なる形状とすることも差し支えない。本実施形態では、コーナー部５１〜５４の幅は、外周側の面から法線方向の長さとして規定しているが、最小部で約２．２ｍｍであり、直線部の幅２．０ｍｍより広くした。このため、ペリクル枠１０は、コーナー部の強度の方が、直線部より高くなっている。

ペリクル枠１０の４つの直線部３１ないし３４は、これを区別する際には、上辺３１，下辺３２，左辺３３，右辺３４と呼ぶことがある。これらの呼称は図１における紙面に対する方向を表しているだけであり、単に区別のために用いる。下側の直線部である下辺３２には、その外周方向に突出部３５が設けられている。この突出部３５は、直線部３２の中心からやや左より（左辺３３寄り）に設けられている。従って、この実施形態のペリクル枠１０は、突出部３５があることにより、その上下（上辺３１と下辺３２）および左右（左辺３３と右辺３４）の区別が付く形状となっている。ペリクル枠１０の幅が２．０ｍｍであるのに対して、突出部３５の突出量は約０．５ｍｍである。また、突出部３５の下辺３２の長手方向に沿った長さは、３０ｍｍである。

こうしたペリクル枠１０は、後述する製造方法により製造されるが、焼結体により形成されたペリクル枠の共通する構造について、まず説明し、その後、製造方法の実施形態、種々の製造方法により製造されたペリクル枠の実施形態の順に説明する。

このペリクル枠１０には、枠体の左辺３３と右辺３４とに、それぞれ２箇所、合計４箇所、Φ１．６ｍｍの有底孔１２，１４が設けられている。有底孔１２．１４は、図２に示したように、有底の丸孔であり、底部は円錐形状に近似の形状に整えられている。この有底孔１２，１４は、ペリクルの製造およびその後のフォトマスクに取り付ける際の位置決めに用いられる。位置決めに際しては、図示しないペリクル製造装置あるいはペリクル取り付け装置に設けられた位置決めピンが、４箇所の有底孔１２，１４に嵌合する。

ペリクル枠１０の枠体の上辺３１および下辺３２には、Φ０．５ｍｍの貫通孔２０がそれぞれ設けられている。下辺３１の貫通孔２０は、突出部３５を避けて設けられている。この貫通孔２０は、フォトマスクにペリクル４０が取り付けられた後、ペリクルとフォトマスクに囲まれた空間と外部環境との気圧調整に用いられる。外部環境から粉塵が侵入しないよう、貫通孔２０には、図示しないフィルタが設けられる。

［ペリクル枠の製造方法］
図１、図２に示したペリクル枠１０は、以下の製造工程を経て製造される。この製造工程を図３に示した。以下に説明する製造に用いた材料や、製造工程、形状などは、いずれも例示である。原材料の主成分としてアルミナ、炭化チタンおよび窒化チタンの複合セラミックからなるペリクル枠１０を、以下の工程により製造した。ペリクル枠１０を製造する場合には、まず粉体を製作する（工程Ｐ１０）。ここで粉体とは、焼結体の元になる物質であり、例えば窒化ケイ素やジルコニア、あるいはアルミナなどの原料粉末に焼結助剤などを適宜加え湿式混合した後、噴霧乾燥法によって５０ないし１００μｍの顆粒に作製したものである。一例として、平均粒径０．５μｍのαーアルミナ粉末６３％、平均粒径１．０μｍの炭化チタン１０％、平均粒径１．０μｍの窒化チタン２５％、残部をＭｇＯ：Ｙ_２Ｏ_３＝１：１の焼結助剤からなる複合材料を湿式混合し、成型用有機バインダを加えたのち通常の噴霧乾燥法によりアルミナ・炭化チタン・窒化チタン複合セラミック素地粉末を作製した。なお、原料粉末の粒径の測定は、レーザー回折・散乱法により行なったが、動的光散乱法や沈降法により行なってもよい。

次に、この粉体を、例えば金型プレス法により成型し、ペリクル枠の原形を形成する（工程Ｐ２０）。本実施形態では、外形寸法を、縦（図１上下（長手）方向）１８２ｍｍ×横（同図、左右方向）１４６ｍｍ×枠体（断面縦横）７ｍｍ程度に成型した。後述する焼成工程により、ペリクル枠の外形は、２０ないし３０％程度縮むため、予め、焼成後のペリクル枠より大きく成型している。なお、ペリクル枠は、半導体露光装置における露光用マスクの大きさに合わせて種々の大きさとすることができる。

粉体を成型した後、これを脱バインダーし、不活性ガス中で、所定温度（例えば１７００℃）で所定時間（例えば３時間）保持して焼成する（工程Ｐ３０）。焼成温度は、粉体の組成による。焼成することにより、導電性を有する緻密な、即ち高いヤング率と硬度とを持つ黒色複合セラミック焼結体が得られた。また、得られた焼結体の２０℃における体積抵抗率が、１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であった。上記に例示したアルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックを含めて、サンプルのヤング率、硬度、体積抵抗率については、後述する。

焼成により得られたセラミック焼結体は、以下に説明するように、放電加工される。放電加工前には、まだペリクル枠としての形状を備えていないので、以下の説明では、これを単に「ワーク」と呼ぶ。図６に示すように、ワーク７０は、内側に開口部１５を備えた枠体形状をしている。このワーク７０は、被加工材に相当する。このワーク７０に対して、放電加工に備えて、付加部材に相当する捨て板８０を接着する処理を行なう（工程Ｐ３２）。接着は、導電性接着を用いて行なわれる。続いて、ワーク７０を保持する作業を行なう（工程Ｐ３４）。この作業は、放電加工機による加工が行なわれるように、保持用治具を用いて、捨て板８０が接着された部位において、ワーク保持する作業である。これらの工程Ｐ３２，Ｐ３４については、後で図面を用いて詳しく説明する。

こうしてワーク７０を保持した後、外形を、放電加工により所定寸法に加工する処理を行なう（工程Ｐ４０）。ペリクル枠となるセラミック焼結体の外形は、焼成により２０ないし３０％程度縮むため、０．５ないし１．０パーセントの寸法バラツキが不可避であり、寸法精度を出すために、焼成後に外形を加工する処理を行なって、所望の大きさとする。本実施形態の外形の加工は、放電加工により行なった。放電加工により、ペリクル枠として用いる際の寸法として、縦１４９ｍｍ×横１２０ｍｍ×枠体３ｍｍに加工した。放電加工は、ワイヤー放電加工であり、加工面の平滑度を十分なものとするため、少なくとも２回に分けて、放電加工を行なう。２回以上行なうことで、２０μｍ程度の寸法精度および平坦度が得られる。放電加工は、ペリクル枠１０のコーナー部５１〜５４の外側面取りを含む外周、コーナー部５１〜５４の内側Ｒを含む内周について行なった。なお、放電加工は、１回としても良いし、３回以上行なうものとしても良い。

続いて、孔加工を行なう（工程Ｐ５０）。孔加工は、有底孔１２，１４および貫通孔２０とである。これらの孔加工も、放電加工により行なう。孔の直径はいずれも２ｍｍ以下なので、細い電極棒（場合によってはパイプ形状）を用いた細孔放電加工により行なう。

孔加工の後、仕上げ加工を行なう（工程Ｐ６０）。仕上げ加工とは、放電加工により加工面に生じた変質層を除去する処理である。本実施形態では、変質層の厚みは、４ないし６μｍ程度であった。これをブラスト処理により除去した。ブラストは種々の手法が知られているが、本実施形態では、粒度♯６００（平均粒径約３０ミクロン）の炭化ケイ素砥粒によるサンドブラストを２分ほど施して、ペリクル枠１０の表面の変質層を除去した。もとより、化学的手法や機械的な研磨などによっても差し支えない。化学的手法としては、例えば濃硫酸による除去などの湿式法を採用することができる。また、他の化学処理によっても良い。あるいはバブ研磨などの機械的な研磨を用いても良い。

以上の工程により、実施形態のペリクル枠１０のサンプルを製造した。ペリクル枠１０のサンプルの製造時には、併せてテストピースを製造した。テストピースは、上述したペリクル枠１０の製造工程と同じ工程により、外形寸法４０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ４ｍｍに仕上げた。表面の変質層の除去も、炭化ケイ素砥粒によるサンドブラストにより、同様に行なった。後述するヤング率、ビッカース硬度、体積抵抗率などは、全てこのテストピースにより計測したが、同じ物性と考えられるので、以下の説明では、全てペリクル枠のヤング率等であるとして説明する。

［ペリクル枠のサンプル］
以上説明した実施形態では、アルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックのサンプル（サンプル番号１）の他、ジルコニア−窒化チタンのサンプル（サンプル番号２）、超硬によるサンプル（サンプル番号３）、比較例としてのアルミナ−炭化チタンのサンプル（サンプル番号４）を作製した。いずれのサンプルも、その製造工程は、図３に示した製造工程と基本的に同一であるが、素材の性質により、適切な焼成温度、焼成時間、ブラスト処理などを選択している。

図４は、これらのサンプルのヤング率、ビッカース硬度、体積抵抗率を示す。また図５は、これらのサンプルの組成を示す。

図４に示したように、サンプル１、２、３、４はいずれもヤング率２５０ＧＰａ以上、ビッカース硬度１０００以上である。またサンプル１、２、３は、体積抵抗率が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であり、アルミナ−炭化チタンのサンプル４の体積抵抗率は２．１×１０^−３Ω・ｃｍであった。図４に示したように、放電加工による加工性は、サンプル１〜３が「良好」であり、サンプル４が「普通」であった。「普通」とは、加工速度を低速にすれば放電加工によっても加工できないわけではないが、変質層が厚くなり、また加工速度の点からも放電加工では実用に供し得ず、通常の切削加工を行なったことを示す。放電加工の特性上、体積抵抗率が高い絶縁体では、そもそも加工は行なえない。体積抵抗率１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であれば、外形の放電加工（工程Ｐ４０）や細孔放電加工（Ｐ５０）において、良好な加工性が得られた。サンプル４は、ダイヤモンドビットを用いて切削した。また、サンプル４の場合、有底孔１２，１４や貫通孔２０は、ダイヤモンドコートドリルにより孔加工した。

放電加工による加工性が良好であるとは次の要件を満たしていることを言う。
（１）加工速度が速い。実施例では、放電加工（くりぬき）の１回目（粗加工）で４ｍｍ／分、２回目（仕上げ加工）で６ｍｍ／分であった。
（２）加工工具の消耗が少なく、コストが低い。放電加工は、対象の硬度が高くても放電による溶融と飛散により加工がなされるため、加工用チップなどが摩耗や損傷することがない。また放電ワイヤーは真鍮線を連続供給して使用するが、消耗しても切削チップなどと比べて安価である。
（３）加工面の加工精度が十分に高い。サンドブラストを行なわなくても、表面の算術平均粗さＲａは１μｍ以下、最大高さ粗さは１０μｍ以下であった。
（４）細孔の孔開けや有底の孔加工において、残留応力による歪みや貫通孔における出口側カケ不良などが生じない。

上記（２）については、本実施形態では、放電加工にΦ０．２ｍｍの真鍮線を用いたため、消耗品のコストを極めて低くすることができる。他方、対比用にダイヤモンドビットを取り付けたマシンニングセンタで、外周や内周を加工した場合、高価なダイヤモンドビットの頻繁な交換が必要になり、工程負荷が大きい。

また、図示していないが、貫通孔２０および有底孔１２，１４の内壁および底部の変質層も、サンドブラストにより除去されていることを、貫通孔２０および有底孔１２，１４の断面を顕微鏡により観察することで確認した。従って、使用時に貫通孔２０内部から変質層の一部が剥離して、ペリクル枠１０の内側に入るといった不具合の発生を抑制できる。また、有底孔１２，１４を用いてペリクル枠１０の位置決めを行なったときに、位置決めピンと接触して、有底孔１２，１４内部の変質層の一部が剥離して、ペリクル枠１０に貼られたペリクル膜３０に付着するといった不具合の発生を抑制できる。

上記（４）については、放電加工では、高い孔開け精度が得られた。貫通孔２０について説明すると、貫通孔２０の直径は０．５ｍｍである。このため、電極として、Φ０．４ｍｍの銅線を用いて、貫通孔２０を加工した。複数個の貫通孔を加工したが、電極の入口側でも出口側でも、カケなどは発生せず、電極の直径より放電距離（１００μｍ）だけ外側に大きな貫通孔が形成された。

貫通孔２０は、Φ０．５ｍｍのダイヤモンドコートドリルにより作製することも可能である。但し、焼結体のように固い材料で製作されたペリクル枠の場合には、加工ドリル出口側にカケ（非所望の破砕）の発生が見られた。カケなどを発生させないためには、低速度で孔加工を行なうことが必要であった。

［第１実施形態］
第１実施形態として、サンプル１（アルミナ−炭化チタン−窒化チタン）のワークからペリクル枠１０を外形加工して製作した。製作されたペリクル枠１０の外形は図１に示したものである。放電加工に先立って、図６に示した様に、ワーク７０の下端に捨て板８０を導電性接着剤を用いて接合した。その上で、この捨て板８０の部分を保持用治具であるチャックを用いて固定し、放電加工を行なった。放電加工は、ワーク７０の外周と、内周に関して行なった。外周については、放電加工用の電極８５を、捨て板８０の側方から入れ、捨て板８０から、接合面を介してワーク７０内に進入させた。その後、図６に破線で示す経路を通って、ワーク７０の外周側をほぼ一周し、捨て板８０に戻した。更に、ここで折り返し、同じ経路を逆に辿って仕上げ加工を行ない、電極８５を、加工開始点戻した。この状態では、ワーク７０の外周部分は、まだワーク７０に対して、捨て板８０の部分で結合されており、切り離されていない。従って、ワーク７０の外周側の切り離し部分が落下するといったこともない。

他方、内周の加工は、内周加工用のワイヤである電極８６が、ワーク７内側の開口部１５に通されて開始される。内周加工用の電極８６をワーク７０の右辺３３に内側から接近させ、図６に破線で示したように、内周に沿ってワーク７０の内周側を一周させた。これにより、切断されたワーク７０の材料は、切り離される。

この状態で、ワーク７０を保持用治具から取り外し、捨て板８０とワーク７０とを接着している導電性の接着剤８２を剥離液で除去すると、捨て板８０がワーク７０から除かれると同時に、放電加工により切断された外周の部位もワーク７０から切り離される。この結果、図１に示した形状のペリクル枠１０が得られる。放電加工用の電極８５は、捨て板８５からワーク７０に進入し、ワーク７０を完全には一周しないで、捨て板８０側に抜けている。このため、ペリクル枠１０の下辺３２には突出部３５が形成される。捨て板８０が接着されていた面は、焼結したままなので、必要があれば、研磨などを行なって、所望の平坦度とすれば良い。

次に、ワーク７０の保持について説明する。図７は、ワーク７０を保持用治具９０により、捨て板８０を保持した様子を示す説明図である。図８は、保持用治具９０によりワーク７０を保持した状態を側面から示す。図示するように、この実施形態では、ワーク７０と捨て板８０との厚みは大きくは異ならないが、捨て板８０の方が若干厚くしてある。両者は、ワイヤー放電加工の際には、接着剤８２により接着されている。ワーク７０は、捨て板８０と保持用治具９０により、図８に例示したように、保持される。図８に示した例では、捨て板は８０は、ボルト９３及びナット９４を用いて、上下２枚のチャック９１，９２によりしっかりと保持され、ワイヤー放電加工機の定盤（図示省略）に固定される。なお、捨て板８０は、バイスやクランプ治具などでワイヤー放電加工機の定盤に保持するなど、その固定方法は種々の態様が可能である。また、保持用治具９０において、一方のチャックは、予め定盤に固定しておいても差し支えない。

こうして保持用治具９０によりワーク７０と捨て板８０とを保持した状態で、外周については放電加工用の電極８５を、内周については放電加工用の電極８６を、それぞれ経路ＯＴ、経路ＩＮに沿って移動し、上述したように、ワーク７０の外形加工を行なうのである。なお、図７以降においては、加工されるペリクル枠１０の外形を簡略し、略長方形として示しているが、図１，図６に示したように、コーナー部５１〜５４を設けても良い。またコーナー部５１〜５４の形状も任意に設定可能である。もとより、内周の形状もＲ形状に限らず、種々の形状をとり得ることは勿論である。

以上の方法で外形加工されたワーク７０は、その後、既に説明したように、孔加工（工程Ｐ５０）や、表面仕上げ加工（工程Ｐ６０）がなされ、ペリクル枠１０として完成される。完成されたペリクル枠１０は、下辺３２に突出部３５が形成された形状となる。この突出部３５は、直線部３２の中心からやや左より（左辺３３寄り）に形成される。従って、この実施形態のペリクル枠１０は、突出部３５があることにより、その上下（上辺３１と下辺３２）および左右（左辺３３と右辺３４）の区別が付く形状となっている。また、突出部３５があることにより、下辺３２の枠体の幅が他の部分より幅広となっており、ハンドリングが容易となっている。更に、ペリクル枠１０にペリクル膜３０を張設したペリクル４０をフォトマスクに貼り付けて使用した後で、ペリクル４０を剥がす際、この突出部３５があることで、ペリクル４０を剥がしやすいという効果も得られる。

こうした突出部３５を形成するには、放電加工の加工軌跡を設定するだけですみ、外形加工（工程Ｐ４０）に、特別な工程を要しないため、製造コストが上昇することもない。本実施形態によれば、図７に示したように、ワイヤー放電加工の軌跡終端を捨て板８０内におき、電極８５をここで折り返して、加工開始点まで戻している。従って、外周の加工を行なっても、ワーク７０から最終的に切り離される外周部分は脱落しない。加工された外周部分は、接着剤８２を除去して捨て板８０をワーク７０から取り外すことにより、ペリクル枠から分離される。従って、この実施形態では、ペリクル枠の外周は１パスで、全周に亘って平滑な加工面が得られる。他方、外周の放電加工の終端を捨て板８０の外にすれば、１回目の加工により、加工された外周部は、ペリクル枠から脱落する。また、ワーク７０の内周部分は、設定した加工軌跡により加工を完了すれば、切り離されて脱落する。こうした放電加工に伴うワークの一部の脱落が生じる場合には、２パス加工することで、外周であれ内周であれ、平滑な加工面が得られる。これらの場合でも、ペリクル枠自体は、捨て板８０を介して保持されたまま維持され、放電加工により脱落することはなく、放電加工の途中でワーク７０を持替えて保持するといった必要は生じない。

第１実施形態では、ペリクル枠１０の幅が２．０ｍｍであるのに対して、突出部３５の突出量は約０．５ｍｍとしたが、この突出量は、１．０ｍｍ未満でもよいし、これより大きくても良い。例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であれば、任意に、あるいはペリクルとして要請される機能の範囲で設定すれば良い。また、突出部３５の下辺３２の長手方向に沿った長さは、上記実施形態では３０ｍｍとしたが、１０ｍｍ以上５０ｍｍ程度とすることが望ましい。もとより、この長さは、ペリクル枠の全体形状との関係で決定すれば良い。あるいは、導電性の接着剤８２を用いた接着により、放電加工に必要な電流が確保できる面積から、この幅を決定しても良い。ワーク７０の外形加工を行なった後で、捨て板８０を取り除き、接着面を研磨する場合には、この接着面の面積、ひいては長手方向長さは小さい方が、研磨にようする時間やコストを低減でき、好適である。突出部３５の形状は、図に示した略長方形状に限らず、台形形状など、突出方向の辺にテーパを設けた形状としても良い。もとより、面取りやＲ形状を付与した形状としても良い。突出部３５の外側は開放端であり、どのように形状であっても差し支えない。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態における外形加工（工程Ｐ４０）の概要を示す説明図である。第２実施形態でも、ワーク７０の素材や外形加工工程までの工程は第１実施形態と同様である。図示するように、第２実施形態では、ペリクル枠１０の長辺、この例では右辺３４の略中央に、捨て板８１を接着剤で接着して、放電加工を行なう。この結果、突出部３６も、長辺である右辺３４の略中央に形成される。もとより、突出部３６は、中心部から上下方向（上辺３１側または下辺３２側）のいずれかにずらして配置しても良い。この場合でも、第１実施形態と同様に、保持用治具９０を用いて、捨て板８１を保持した上で、放電加工用の電極８５，８６を用いて、ワーク７０の外周と内周をそれぞれ加工する。捨て板８１の除去など、外形加工後の工程は、第１実施形態と同様である。

こうして得られたペリクル枠１０は、第１実施形態とは異なり、長辺である右辺３４の略中央に突出部３６を有する。この突出部３６があることにより、第２実施形態のペリクル枠１０は、その左右（左辺３３と右辺３４）の区別が付く形状となっている。また、右辺３４は、上辺３１や下辺３２より長く、同幅であれば強度が低下する右辺３４に突出部３６が設けられていることから、ペリクル枠１０としての強度の向上に資することができる。

本実施形態では、放電加工時に、ワーク７０を、その長手の辺（右辺３４となる辺）において保持用治具９０で保持する。これはいわゆる片持ちの保持であり、保持されていない側は、その強度に応じて僅かに撓む。本実施形態では、長辺側を保持することにより、ワーク７０全体の片持ちによる撓みを小さくすることができ、加工時の精度を高めることができる。

［変形例］
以上説明したいくつかの実施形態の変形例について説明する。
〈変形例１〉
図１０は、保持用治具９０によるワーク７０の保持に捨て板を用いない例を示す。ワーク７０の枠形状の部分の幅に対して、保持用治具９０のチャック９１，９２が十分に小さければ、捨て板を用いることなくワーク７０を保持するようにしても良い。この場合、捨て板の接着処理（図３、工程Ｐ３２）が不要となる。この場合、外周加工において、切断完了後に、ワーク７０の外周部分が切り離されるが、それ以外は、第１，第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

〈変形例２〉
図１１は、保持用治具９０を二つ設けた場合の加工例を示す説明図である。この例では、ワーク７０をその上辺と下辺の２箇所で保持し、放電加工を行なう。この場合は、内周の加工は、放電加工用の電極８６を用いて、第１，第２実施形態と同様に行なうことができるが、外周については、電極８５と電極８７とを用いて、二度分けて放電加工を行なう。図１１で示した例では、こうした加工により、図１０の上辺３１に突出部３８が、下辺３２に突出部３９が、それぞれ形成される。この例では、これらの突出部３８，３９は、上下辺３１，３２の略中央に設けられているので、上下左右の区別は存在しない。このため、位置決め用の有底孔１２，１４なども左右上下対称の位置に設けておけば、上下および裏表の別なくペリクル１０を用いることができる。もとより、二つの突出部３８，３９の位置を、左右いずれかに偏らせれば、左右や上下、従って裏表の別などをつけることも容易である。上辺３１および下辺３２において左右の偏った位置としては同じ位置に設けたとしても、突出部３８，３９の幅や突出量を変えておけば、こうした区別を付けることは容易である。

また、図１１に示した例では、放電加工の際に、ワーク７０を両持ちの形態で保持するので、ワーク７０が片持ちの場合の撓みを生じことがない。このため、加工精度を更に高めることができる。なお、図１１においては、下辺側の保持用治具９０のチャック９１を幅広にして、ワーク７０の保持を一層高めているが、二つの保持用治具９０のチャック９１の幅を同じにしても差し支えない。また、二つの保持用治具９０を用いる場合、二つの長辺側（左辺３３と右辺３４側）に設けても良い。なお、隣り合った二つの辺に設けても良い。この場合、離れた場所に設ければ、ほぼ両持ちの構成となる。

〈その他の変形例〉
図１２は、加工開始端および終端を捨て板８０の外側に設定した例を示す。この場合、加工軌跡となる電極８５の経路ＯＴは、捨て板８０を通らない。図１２に示したように、加工開始端および終端を捨て板８０の外側に設定する途、外周加工が終了した時点で外周部分は切り離され落下するが、ペリクル枠は捨て板８０に保持されており落下することはない。開始端や終端に生じる非所望の破断のよるカケやバリなどは、外周部を切り離した後の２パス加工で除去できる。勿論、放電加工終了後に平研などの機械加工で除去しても良い。このように、電極８５の経路が捨て板８０内を通らないようにすれば、捨て板８０は放電加工されないため再利用が可能となり、省資源に資する上、コストの低減を図ることができる。

図１０、図１１に示した変形例では、捨て板を用いていないが、第１，第２実施形態と同様に捨て板を用いることも有用である。捨て板を用いれば、外周加工における加工の開始端、終端の少なくとも一方を捨て板の部分にすることができるからである。一般、放電加工においても、加工の開始端、終端は、カケなどの非所望の破断が生じやすいため、捨て板を、加工の開始端、終端とすることは、加工形状の精度を高める上で有効である。図１２に示した例では、捨て板８０の外側に加工開始端および終端を設定しているため、こうした非所望の破断が発生する場合がある。その大きさは、数μｍから数十μｍの大きさに留まることが多く、ペリクル枠は捨て板に保持されているので、２パス目の放電加工で除去することが可能である。捨て板８０を用いない場合、あるいは捨て板８０を用いた上で捨て板８０以外の部分から加工を開始または終了する場合、加工開始端や終端を平研などで機械加工すれば、十分な精度を得ることは容易である。

上記第１，第２実施形態等では、保持用治具９０は、捨て板８０，８１を用いてワーク７０を保持した。放電加工に必要な電気的な接続は、捨て板８０等を導電性の接着剤８２により接着することで確保できるからである。保持用治具９０のチャック９１，９２は金属などの導電性の部材により形成されているので、保持用治具９０により捨て板８０等を保持することにより、同時に電気的な接続を完了することができる。もとより、電気的な接続を保持用治具９０以外により行なうものとしても良い。また、保持用治具９０により捨て板８０等を保持する構成では、ワーク７０の厚みが相違しても、同じ捨て板８０等によりワーク７０の保持を行なうことができ、好適である。捨て板８０等を用いる場合、捨て板８０等は、必ずも厚み方向に保持する必要ない。放電加工の電極８５の加工軌跡か捨て板８０等の内側を通る場合であっても、通らない場合であっても、捨て板８０等は、厚み方向から保持することも、幅方向から保持することも、いずれも可能である。

第１，第２実施形態では、捨て板８０は、導電性の接着剤８２を用いてワーク７０に接着したが、保持用治具９０のチャック９１，９２が導電性であり、直接ワーク７０を保持する部分が存在すれば、捨て板８０とワーク７０とは導電性でない接着剤で接着しても差し支えない。この場合でも、捨て板８０があることにより、ワーク７０の保持をよりしっかりと行なうことができる。また、捨て板８０に対する放電加工上の電気的な接続は、チャック９１が捨て板８０に接していれば、ワーク７０同様に確保することができる。

上記実施形態および変形例では、ワーク７０の形状として枠形状の部分の焼成後の幅を一律に６ｍｍとしたが、突出部３５等を設けた辺については、ワーク７０の状態でその幅を広くしておき、突出部３５の突出量を大きくすることも差し支えない。

上記実施形態や変形例では、ペリクル枠１０に導電性の材料を用いて、放電加工により加工したが、加工の一部であれば、ダイヤモンドビットによる切削などの機械的加工や、レーザー加工あるいは化学的研磨などを用いても差し支えない。

以上説明した各実施形態および変形例において、ペリクル枠１０を、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、ビッカース硬度が８００以上、更に体積抵抗率が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下の焼結体により形成すれば、その体積抵抗率の低さから、放電加工が可能となり、ペリクル枠１０の外形加工も、容易に行なうことができる。しかもヤング率やビッカース硬度が高いため、ペリクル枠として必要な剛性や耐久性を、高い加工性、加工コストの低減と共に、実現することができる。

上記実施形態では、導電性の焼結体の例として、アルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックを用いたが、体積抵抗率が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下の焼結体または高融点金属を含む焼結体であって、ヤング率が１５０ＧＰａ、ビッカース硬度が８００以上であれば、他の材料を用いても放電加工可能である。図４にサンプルを示したジルコニア窒化チタンや超硬以外でも、耐熱温度１５００℃以上の導電性の無機化合物である窒化物、炭化物、珪化物、硼化物の成分を少なくとも一種含む材料で、上記物性を満たせば、放電可能することができる。また、高融点金属材料、例えばタングステン（３３８７℃），レニウム（３１８０℃），タンタル（２９９６℃），オスミウム（２７００℃），モリブデン（２６１０℃），ニオブ（２４６８℃），イリジウム（２４４７℃），ルテニウム（２２５０℃），ハフニウム（２１５０℃）やその合金を含み、上記物性を満たす焼結体を用いることもできる。

更に、こうした焼結体が、ヤング率が２５０ＧＰａ以上あるいはビッカース硬度が１０００以上の条件を満たせば、ペリクル枠１０として、反り変形を低減でき、耐摩耗性が高まり、更に好ましい。

以上、本発明の実施形態や変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において種々の態様で実施できることは勿論である。例えばペリクル枠の形状や大きさ、厚みなどは、ペリクル枠として必要な形状、大きさ、厚みとすれば良い。ペリクル枠は、矩形である必要はなく、例えば円形、多角形などの形状であっても差し支えない。またペリクル枠の全ての面を、放電加工する必要はなく、特定の面は他の加工方法、例えばマシンニングセンターによる切削加工を用いても良い。突出部を複数設ける場合、同じ形状にする必要はなく、異なる幅および突出量としても良いことはもちろんである。

１０…ペリクル枠
１２，１４…有底孔
１５…開口部
２０…貫通孔
３０…ペリクル膜
３１…上辺
３２…下辺
３３…左辺
３４…右辺
３５，３６，３８，３９，４１，４２…突出部
４０…ペリクル
７０…ワーク
８０，８１…捨て板
８２…接着剤
８５〜８７…電極
９０…保持用治具
９１，９２…チャック
９３…ボルト
９４…ナット

Claims (13)

1. 枠形状に形成されたペリクル枠であって、
   ヤング率が１５０ＧＰａ以上で、かつビッカース硬度が８００以上の焼結体からなり、
   前記焼結体の２０℃における体積抵抗率が、１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であり、
   前記枠形状の一部に、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広の突出部を、所定の長さに亘って設け、
   前記突出部は、当該ペリクル枠に設けられた貫通孔または有底孔の形成箇所を避けて設けられている
   ペリクル枠。
2. 前記突出部は、前記枠形状の長手方向または短手方向のいずれかの中心軸から見て非対称の形状となるように設けられた請求項１に記載のペリクル枠。
3. 枠形状に形成されたペリクル枠であって、
   ヤング率が１５０ＧＰａ以上で、かつビッカース硬度が８００以上の焼結体からなり、
   前記焼結体の２０℃における体積抵抗率が、１．０×１０ ^−３ Ω・ｃｍ以下であり、
   前記枠形状の一部に、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広の突出部を、所定の長さに亘って設け、
   前記突出部は、前記枠形状の長手方向または短手方向のいずれかの中心軸から見て非対称の形状となるように設けられた
   ペリクル枠。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のペリクル枠であって、
   当該ペリクル枠の外形は矩形形状であり、
   前記突出部は、前記矩形形状をなす４つの辺のうち、少なくとも短辺または長辺の一つに設けられた
   ペリクル枠。
5. 前記突出部は、複数箇所設けられている請求項１から請求項４のいずれか一項記載のペリクル枠。
6. 所定の寸法の枠形状のペリクル枠を製造する方法であって、
   焼結体材料を前記枠形状より大きな幅を備えた枠形状の被加工材として用意する第１工程と、
   前記被加工材の前記枠形状の内周面及び外周面をワイヤー放電加工により、所定の形状に加工する第２工程と、
   を備え、
   前記第２工程では、前記ワイヤー放電加工による加工軌跡の内側で前記被加工材を保持し、前記ワイヤー放電加工により、前記保持した部位の少なくとも一部を、当該枠形状の厚みはそのままに、少なくとも外周方向に突出することで枠形状の他の箇所より幅広となる突出部を所定の長さに亘って形成する
   ペリクル枠の製造方法。
7. 前記被加工材を厚み方向から保持する箇所の外周に、前記保持に先立って、前記突出部が形成される位置に対応する前記被加工材の外周に付加部材を結合する準備工程を備え、
   前記第２工程では、前記付加部材と共に、前記保持した状態で前記加工を行なう
   請求項６記載のペリクル枠の製造方法。
8. 前記第２工程における前記付加部材は導電性であり、前記被加工材とは導電状態となるように結合される請求項７記載のペリクル枠の製造方法。
9. 前記準備工程では、前記導電性の付加部材を、前記被加工材の外周に導電性の接着剤により接着し、
   更に、前記ワイヤー放電加工の後で、前記導電性の部材を取り去り、前記導電性の付加部材が接着されていた前記外周面を、機械加工により平坦に加工する第３工程を備える
   請求項８記載のペリクル枠の製造方法。
10. 前記第２工程は、前記ワイヤー放電加工を、前記付加部材を通らない加工軌跡により行なう請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のペリクル枠の製造方法。
11. 更に、前記ワイヤー放電加工により形成された変質層を除去する第４工程を備えた
    請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のペリクル枠の製造方法。
12. 前記第２工程において、前記被加工材の前記突出部となる部位の外周は、前記ワイヤー放電加工による加工を行なわない請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載のペリクル枠の製造方法。
13. 前記第２工程における前記被加工材の保持は、前記被加工材の内周の放電加工経路を妨げない請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載のペリクル枠の製造方法。

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