JP6975702B2 - ペリクルフレームおよびペリクル - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィー用ペリクル、特にはＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置あるいは液晶表示板を製造する際のゴミよけとして使用されるペリクルのペリクルフレームおよびそのペリクルフレームを用いて構成されるペリクルに関し、実質的には、５００ｎｍ以下の光を用いる露光方式におけるリソグラフィー用ペリクルのペリクルフレームおよびそのペリクルフレームを用いて構成されるペリクルに関する。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体あるいは液晶ディスプレイなどの製造においては、半導体ウエハあるいは液晶用ガラス板に紫外光を照射してパターンを作製する。この時に用いるフォトマスクにゴミが付着していると、このゴミが紫外光を遮り、または反射するために、転写したパターンの変形、短絡などが発生し、品質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。しかし、それでもフォトマスクを常に清浄に保つことが難しい。そこで、フォトマスク表面にゴミよけとしてペリクルを装着し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、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を、アルミニウム合金、ステンレス鋼、エンジニアリングプラスチックなどからなるペリクルフレームの上端面に接着することにより作製される。さらに、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、シリコーン樹脂などからなる粘着層を設け、および必要に応じて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。

上記のように、一般的にはペリクル膜は薄い樹脂で製作されており、これを弛み無くペリクルフレームで支持するためには、適切な大きさのテンションがかかった状態でペリクルフレームに接着していなくてはならない。従って、一般的に用いられている正方形型または長方形型のペリクルでは、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームは、膜の引張力によりいくらか内側への撓みが生じる。この現象は、例えばプリント基板や液晶露光用に用いられる大型のペリクルなど、ペリクルフレームの辺長が大きいものでは、顕著に現れる。

一方、フォトマスクは、１枚で出来るだけ大きなパターンを作成するという観点から、できるだけ露光領域を確保したいという要求がある。このため、ペリクルフレームの内側への撓みを出来るだけ小さくしないと、利用できる露光領域が減少してしまうという問題がある。

もちろん、ペリクルフレームの断面積を十分に大きくして剛性を高めれば、これは解決することができる。しかし、実際には、ペリクルフレームの内側は上記の如く露光領域の問題があり、外側についてもフォトマスクの固定や搬送におけるハンドリング用のクリアランスを確保する必要がある。そのため、一般的に、ペリクルフレームの各辺はこれらの制限から決定された直線形状で形成されている。

この問題に対し、例えば、予めペリクルフレームの長辺全体を外側に突出させておき、膜張力で突出部分を凹ませて略直線状の形状を得る方法が提案されている（特許文献１）。また、本発明者らは、ペリクルフレームの端面方向より見て、少なくとも一対の辺の外側が直線状、内側が外側に向かって凸となる円弧状、放物線状または多角形状に形成されているペリクルフレーム（特許文献２）、また、少なくとも一対の辺において、中央部が外側凸の円弧形状であるとともにその両側が外側凹の円弧形状であり、さらにその外側に直線形状が配置された形状としたペリクルフレーム（特許文献３）などを提案している。これらの技術では膜張力によるペリクルフレームの内側への撓みを小さくし、露光領域の減少を抑制もしくはほとんどない状態にすることができる。

特許第４００４１８８号公報 特許第４３４３７７５号公報 特許第４２８６１９４号公報

近年、露光領域のより一層の拡大のために、ペリクルの大きさに対して極めて細いフレーム幅が要求されることが増えている。そのような極めて細い幅のペリクルフレームに対しても、上記した先行技術を用い、ペリクルフレーム形状と、膜張力とのバランスを適切に取ることにより、内側へのフレーム撓みの少ないペリクルを得ることができる。

しかし、極めて細い幅のペリクルフレームにおいては、ペリクルとしての形状が整っていても、ちょっとした外力でペリクルフレームが内側に撓むと膜にシワが発生することがあり、問題となっている。このような例としては、フォトマスクへのマウントのためにペリクル外側面をクランプした際や、検査のためにペリクルを立てた場合が挙げられ、特に辺の中央付近の膜にシワが発生しやすく問題となる。これはペリクルフレーム自体の剛性が低く、外力ですぐに撓みが生じてしまうことと、膜の張力を高めて接着しても、フレームが撓むことで結局張力が減少して膜の張力を高く維持できないことが原因であり、上記先行技術の適用だけでは解決できていなかった。

そこで、本発明は、ペリクル膜の張力でペリクルフレームが内側へ撓むことによる露光領域の減少を抑制するとともに、ペリクル膜に発生するシワを防止することを目的とする。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、本発明者らは鋭意検討の結果、ペリクルフレームの辺中央部の剛性を辺の端部よりも高めることでこの問題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。本発明は以下の通りである。
本発明による課題の解決手段は、４辺からなる矩形枠状のペリクルフレームであって、少なくとも一辺の長さが５００ｍｍを超え、少なくともその一対の辺のそれぞれの辺において、該辺の中央におけるペリクルフレームの断面積が、該辺の端部における前記ペリクルフレームの断面積よりも大きくなるよう構成されていることを特徴とするペリクルフレームである（請求項１）。
ペリクルフレームの厚さは一定であることが好ましい（請求項２）。
また、上記ペリクルフレームは、少なくとも一対の対向する辺のそれぞれの辺におけるペリクルフレームの外縁の形状が、外側に凸となる円弧状、外側に凸となる放物線状、外側に凸となる多角形状またはそれらの組み合わせた形状であっても良い（請求項３）。
さらに、少なくとも一対の対応する辺のそれぞれの辺におけるペリクルフレームの内縁の形状が直線状であることが好ましい（請求項４）。
また、その外縁への突出の度合いは、ペリクルフレームの枠状面にペリクル膜を接着してペリクルを構成した際に、ペリクル膜の張力により略直線状となるような突出の度合いであっても良い（請求項５）。
そして、上記のように構成されたペリクルフレームを用いてペリクルを構成（請求項６）すれば、露光領域の減少が少なく、なおかつペリクルフレームの辺中央部付近のペリクル膜にシワが入りにくいペリクルを得ることができる。

以上のように、本発明によれば、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みを低減してペリクルの露光領域の減少を抑制するとともに、ペリクルフレームの辺中央付近のペリクル膜にシワが入りにくくすることができるペリクルフレームおよびそれを用いて構成されるペリクルを提供することができる。

図１（ａ）は本発明によるペリクルフレームの一実施形態の平面図であり、図１（ｂ）は本発明によるペリクルフレームの一実施形態の正面図であり、図１（ｃ）は本発明によるペリクルフレームの一実施形態の側面図である。 図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 図３（ａ）は本発明によるペリクルの一実施形態の平面図であり、図３（ｂ）は本発明によるペリクルの一実施形態の正面図であり、図３（ｃ）は本発明によるペリクルの一実施形態の側面図である。 図４は本発明によるペリクルの一実施形態の斜視図である。 図５は本発明によるペリクルフレームの他の実施形態の平面図である。 図６は本発明によるペリクルフレームの他の実施形態の平面図である。 図７は本発明によるペリクルフレームの他の実施形態の平面図である。 図８は比較例によるペリクルフレームの平面図である。 図９は比較例によるペリクルの平面図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1および図２に本発明によるペリクルフレームの一実施形態を示す。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は正面図であり、図１（ｃ）は側面図である。また、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。さらに、図３および図４は図１のペリクルフレーム１０に膜を接着した後の状態を示したものである。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は正面図であり、図３（ｃ）は側面図である。また、図４は斜視図である。

これらの図で示されるように、ペリクルフレーム１０は、２つの長辺および２つの短辺からなる矩形枠状の形状を有する。また、ペリクルフレームの辺が長いほど、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みが起こりやすくなるので、ペリクルフレームの辺が長いほど、本発明による効果が顕著になる。このような観点から、ペリクルフレーム１０の少なくとも一辺の長さは５００ｍｍを超える。なお、本明細書において「辺」とは、ペリクルフレームが枠状となる方向からペリクルフレームを見たときに見える辺である。さらに、「辺」は、長さ、長さ方向に垂直な方向の幅、および厚さを有し、幅方向に対向する外縁および内縁を有する。

ペリクルフレーム１０の一対の対向する長辺のそれぞれの長辺において、長辺の中央におけるペリクルフレームの断面積が、その長辺の端部におけるペリクルフレームの断面積よりも大きくなるように構成されている。これにより、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みが起こりやすいペリクルフレーム１０の辺の中央付近において、ペリクルフレーム１０の剛性をより高くすることができる。そして、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みを起こりにくくすることができ、ペリクル膜にシワが発生するのを抑制することができる。なお、「断面積」とは、辺の長さ方向を垂直に横断するペリクルフレームの断面における断面積である。また、「中央」とは、辺の長さ方向の中央であり、「端部」とは、辺の長さ方向の端の部分である。例えば、図１において、長辺の中央におけるペリクルフレームの断面積はＡ−Ａ断面の断面積であり、長辺の端部におけるペリクルフレームの断面積はＢ−Ｂ断面の断面積である。なお、長辺の端部におけるペリクルフレームの断面積に対する長辺の中央におけるペリクルフレームの断面積の面積比は、好ましくは１．０５〜２．０である。

長辺の長さ方向を垂直に横断するペリクルフレームの断面における断面積は、長辺の端部から長辺の中央に向かうほど、大きくなることが好ましい。これにより、ペリクルフレームに作用するペリクル膜の張力は長辺の端部から長辺の中央に向かうほど、大きくなるので、それに合わせてペリクルフレームの剛性を高くすることができる。なお、このように断面積が大きくなる部分は、長辺の少なくとも一部であればよく、長辺の一部であってもよいし、長辺全体であってもよい。上述のように断面積が大きくなる部分が長辺の一部である例としては、図１に示すペリクルフレーム１０の例が挙げられる。詳細には、図１に示すペリクルフレーム１０では、長辺の端部から、長辺の端部よりも断面積が大きい長辺の中央の領域（図１の符号Ｄの範囲）の端に至るまで、ペリクルフレームの断面積が長辺の端部から長辺の中央に向かうほど、大きくなる。一方、長辺の中央の領域Ｄでは、ペリクルフレームの断面積がほぼ一定である。

ペリクルフレーム１０の厚さは一定であることが好ましい。これにより、ペリクルフレーム１０の枠状面１５（図１（ｂ）参照）へのペリクル膜３５の接着が容易になる。この場合、長辺の中央におけるペリクルフレームの幅を、その長辺の端部におけるペリクルフレームの幅よりも大きくすることにより、長辺の中央におけるペリクルフレームの断面積を、その長辺の端部におけるペリクルフレームの断面積よりも大きくすることができる。なお、ペリクルフレーム１０の厚さとは、ペリクルフレーム１０の枠状面１５に平行な方向からペリクルフレーム１０を見たときの厚さである。また、ペリクルフレームの幅とは、ペリクルフレームが枠状となる方向から見たときのペリクルフレームの辺の長さ方向に対して垂直方向の幅である。なお、ペリクルフレームの幅は、好ましくは３〜２０ｍｍである。

また、長辺におけるペリクルフレーム１０の外縁１２の形状は、辺中央部において外側に向かって凸となるように台形形状に形成されている。これにより、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みが起こりやすいペリクルフレーム１０の辺の中央付近において、ペリクルフレーム１０の剛性をより高くすることができる。なお、外縁の形状とは、ペリクルフレームが枠状となる方向から見たときのペリクルフレームの外縁の形状である。

この外側への突出の形状ならびに度合い（図１（ａ）中Ｃ寸法）は、図３で示すが如く、ペリクルフレーム１０の枠状面１５（図１（ｂ）参照）にペリクル膜接着層３１を介してペリクル膜３５を接着してペリクル３０を構成した際に、ペリクル膜３５の張力により辺の外縁１２が略直線状となるように設計することが良い。膜にシワが発生しやすいフレーム中央付近の剛性を向上したため、ペリクル膜３５張設後の張力を維持しやすくなり、外力を受けた際にもペリクル膜にシワが発生しにくくなる。なお、略直線状とは、例えば、ペリクルフレーム１０の長辺の外縁における外側への突出量又は内側への突出量が、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下であることをいう。

また、長辺におけるペリクルフレーム１０の内縁１１の形状は、直線状であることが好ましい。これにより、ペリクル膜の張力によるペリクルの露光領域の減少を抑制しながら、上記外縁の形状によりペリクルフレーム１０の長辺の中央付近の剛性を高くすることができる。なお、内縁の形状とは、ペリクルフレームが枠状となる方向から見たときのペリクルフレームの内縁の形状である。

この実施形態では長辺について本発明を適用しているが、必要に応じて短辺についても同様に適用できるし、もちろん長辺と短辺の両方について適用しても良い。
また、４つの辺の長さが同じである正方形の枠状のペリクルフレームにおいても同様に適用できる。この場合、一対の対向する辺のみに適応してもよいし、４辺全てに適用してもよい。

また、ペリクルフレーム１０の外縁１２の形状は台形形状であったが、多角形状であれば、ペリクルフレームの外縁の形状は台形形状に限定されない。さらに、ペリクルフレームの外縁の形状は、外側に凸となる円弧状、外側に凸となる放物線状、外側に凸となる多角形状またはそれらを組み合わせた形状であってもよい。外縁１２の形状の他の例として、図５、図６および図７に別の実施形態についてのペリクルフレームの平面図を示す。図５は、長辺の突出形状を外側に向かって凸となる円弧状５１としており、図６は外側に向かって凸となる多角形状６１としており、図７はそれらを組み合わせた形状７１としている。これらの形状はペリクルフレームの幅ならびにペリクル膜を張設する際の張力バランスを考慮して適宜選択されることが良い。

図３に示すように、本発明ではペリクルフレーム１０が膜張力で撓んだ際に、ペリクルフレームの内縁１１の内側への侵入が生じるため、厳密な意味では露光領域の減少が発生することになる。しかし、現実にはペリクル３０の内側寸法には少ないながらも（一般的には０．５ｍｍ〜最大２ｍｍ程度の）許容公差（点線Ｆ）が設定されている。そのため、外縁１２の突出量Ｃを許容公差の範囲で収めるとともに、ペリクル膜３５張設後の外縁１２の形状を略直線状に調整することができれば、内縁１１の位置も許容公差の範囲に収まることになり、実質的に露光領域の減少を抑制できる。

このような観点から、ペリクル膜を設けないときのペリクルフレームの外縁の外側への突出量は、許容公差内であることが好ましく、具体的には、２ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。

また、ペリクルフレーム中央のフレーム剛性が向上することにより、ペリクル膜３５の張力を高く維持することができ、ペリクルフレーム１０に外力がかかった際にもペリクル膜３５にシワが発生することを防止できる。

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。

［実施例］
図１は使用したペリクルフレームの三面図であり、図３は完成したペリクルの三面図であり、図４は完成したペリクルの斜視図である。

図１に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム１０を機械加工により製作し、表面にサンドブラスト処理の後、黒色アルマイト処理を施した。このペリクルフレーム１０の形状は、外寸９１２ｘ１５０６ｍｍ、内寸８９０ｘ１４８４ｍｍ、高さ５．８ｍｍ、角部は内側外側ともＲ２とした。また、長辺の外側面は該フレームが枠状となる方向から見て台形状となるように外側に突出しており、外側への突出量Ｃは０．８ｍｍ、突出の範囲Ｄは４００ｍｍとした。また、長辺の外面にはハンドリングの為の丸孔１７、短辺には幅１．５ｍｍ、深さ２．３ｍｍの溝１８を設けている。さらに長辺中央付近にはφ１．５ｍｍの通気孔１９を両長辺の各々に８個設けた。

このペリクルフレーム１０を洗浄、乾燥後、一方の端面（枠状面１５）にペリクル膜接着剤としてシリコーン接着剤(信越化学工業(株)製）、他方の端面（マスク粘着面１６）にマスク粘着剤としてシリコーン粘着剤(信越化学工業(株)製）を塗布し、加熱によりキュアさせた。また、通気孔１９の外側には、ＰＴＦＥ製メンブレンからなるフィルタ３４をアクリル系粘着シート（図示しない）にて接着固定した。

さらに、フッ素系ポリマー（旭硝子(株)製）をスリットコート法により１５００ｘ１８００ｍｍの石英基板上に成膜し、基板外形と同形状の支持枠体（材質：アルミニウム合金）に接着、剥離して、厚さ約３μｍのペリクル膜３５を得た。次いで、このペリクル膜を、前記のように形成したペリクルフレーム上のペリクル膜接着層３１に接着した。そして、ペリクルフレーム１０周囲の不要な膜をカッターにて切断除去してペリクル３０を完成させた。

この完成したペリクルの形状は図３に示すように、ペリクル膜３５の張力によりペリクルフレーム１０の外縁１２は内側へ撓み、略直線状となった。このとき、長辺外面の角部に真直度０．０５ｍｍの直線ゲージ３６を接触させ、中央の隙間（撓み量）Ｅを計測したところ、両長辺のどちらも０．２ｍｍ以下であった。

このペリクル３０の露光領域はペリクルフレーム１０の内縁１１が内側に突出することにより減少するが、その量はフレームの突出分と張力による撓み量を合計して約１ｍｍであり、露光領域の減少は最小限に抑制された。また、このペリクル３０を垂直に立て、長辺中央フレーム近傍の膜３５を観察したが、シワの発生は観察されなかった。

［比較例］
図８に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム８０を機械加工により製作し、表面サンドブラスト処理の後、黒色アルマイト処理を施した。このペリクルフレーム８０の寸法は、外寸９１２ｘ１５０６ｍｍ、内寸８９０ｘ１４８４ｍｍ、高さ５．８ｍｍ、角部は内側外側ともＲ２であり、長辺の形状だけが前記実施例と異なっている。長辺幅はＧ＝１１ｍｍ、Ｈ＝１１ｍｍであり、長辺全体を通して同じ幅で形成されるとともに、中央が外側に突出した形状となっている。そして、この長辺の外側への突出量Ｉは１．２ｍｍとした。

このペリクルフレーム８０を使用して、前記実施例と全く同様の工程、材料を用いて図９に示すペリクル９０を製作した。図９に示すように、完成後のペリクル９０において、突出していた長辺８１の内外面の形状は、ペリクル膜３５の張力により突出から撓んで略直線状となった。前記実施例と同様に、直線ゲージを長辺８１の外面に接触させ、中央の隙間（撓み量）を計測したところ、両長辺のどちらも約０．２ｍｍであった。使用したペリクルフレーム８０の幅は一定であったので、露光領域の減少幅も（ペリクルフレーム８０の角部を基準として）約０．２ｍｍと極めて小さくなった。しかし、このペリクル９０を垂直に立てたところ、長辺中央部付近の膜にシワ９１が発生しており、このままでは使用することができないものであった。

以上のように、本発明により、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの内側への撓みを低減して露光領域の減少を抑制するとともに、辺中央部の膜にシワが入りにくいペリクルを得ることができる。

１０ ペリクルフレーム
１１ 長辺の内縁
１２ 長辺の外縁
１３ 短辺の内縁
１４ 短辺の外縁
１５ 枠状面
１６ マスク粘着面
１７ 丸孔
１８ 溝
１９ 通気孔
３０ ペリクル
３１ ペリクル膜接着層
３２ マスク粘着層
３３ セパレータ
３４ フィルタ
３５ ペリクル膜
３６ 直線ゲージ
５１ 長辺
６１ 長辺
７１ 長辺
８０ ペリクルフレーム（比較例）
８１ 長辺
９０ ペリクル（比較例）
９１ シワ
Ａ 断面位置
Ｂ 断面位置
Ｃ 突出量
Ｄ 突出の範囲
Ｅ 隙間（外面の撓み量）
Ｆ 許容公差
Ｇ フレーム幅（端部）
Ｈ フレーム幅（中央部）
Ｉ 突出量

Claims (6)

1. ４辺からなる矩形枠状のペリクルフレームであって、
   少なくとも一辺の長さが５００ｍｍを超え、
   少なくも一対の対向する辺のそれぞれの辺において、該辺の中央におけるペリクルフレームの断面積が、該辺の端部におけるペリクルフレームの断面積よりも大きくなるように構成されることを特徴とするペリクルフレーム。
2. 厚さが一定である請求項１に記載のペリクルフレーム。
3. 前記少なくも一対の対向する辺のそれぞれの辺における前記ペリクルフレームの外縁の形状が、外側に凸となる円弧状、外側に凸となる放物線状、外側に凸となる多角形状またはそれらを組み合わせた形状である請求項１または２に記載のペリクルフレーム。
4. 前記少なくも一対の対向する辺のそれぞれの辺における前記ペリクルフレームの内縁の形状が直線状である請求項１〜３のいずれか１項に記載のペリクルフレーム。
5. 前記ペリクルフレームの枠状面にペリクル膜を接着してペリクルを構成した際に、前記少なくも一対の対向する辺のそれぞれの辺における前記ペリクルフレームの外縁の形状が、該ペリクル膜の張力により略直線状となる請求項１〜４のいずれか１項に記載のペリクルフレーム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のペリクルフレームを用いて構成されることを特徴とするペリクル。
   
   

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