JP7096063B2 - ペリクル枠の製造方法 - Google Patents
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Description
従って、本第2局面では、ペリクル枠の厚み方向の両面(即ち第1面及び第2面)の平面度を小さくすることができる。
本開示の第3局面では、固定工程、固定加工工程、取外工程、載置加工工程を2回実施するので、ペリクル枠の厚み方向の両面の平面度を一層小さくすることができる。
異なる工程で用いる土台を共通としても、別個の土台としてもよい。
例えば単一の土台の上にペリクル枠を載置して平面加工を行ってもよい。また、ベースとなる土台(メイン土台)の上に補助的な土台(サブ土台)を設置し、そのサブ土台の上にペリクル枠を載置して平面加工を行ってもよい。
このように、土台がペリクル枠よりも大きな外形寸法である場合には、ペリクル枠の全体を土台上に配置できるので、ペリクル枠の固定や平面加工が容易であるという利点がある。
土台が、ペリクル枠の平面加工の際に変形しない特性を有している場合には、平面加工中にペリクル枠も変形しにくい。よって、ペリクル枠の平面度を改善する平面加工を好適に行うことができる。
土台のヤング率が200GPa以上である場合には、高い剛性を有しているので、ペリクル枠の平面加工の際に、土台が変形しにくい。よって、ペリクル枠の平面度を改善する平面加工を好適に行うことができる。
このように、固定材を用いることにより、ペリクル枠を土台に固定することができる。
このように、固定加工工程の平面加工後に、固定材を除去することにより、土台からペリクル枠を取り外すことができる。
(12)本開示の第12局面では、固定材は、液状接合材であり、液状接合材を土台とペリクル枠との間に充填し、その後固化させて、固定を行ってもよい。
(13)本開示の第13局面では、固定材は、ワックスであり、固形状態のワックスを加温して液状化させて、土台とペリクル枠との間に充填し、その後冷却してワックスを固化させて、固定を行ってもよい。
(14)本開示の第14局面では、土台におけるペリクル枠が載置される表面(即ち載置面)の平面度は、3μm以下(好ましくは1μm以下)であってもよい。
(15)本開示の第15局面では、ペリクル枠は、セラミックを主成分としてもよい。
・平面加工とは、ワークの表面を平坦にする加工のことであり、ここでは、ペリクル枠の厚み方向の表面における平面度を改善するために、ペリクル枠の表面に対して研削や研
磨等の加工を行うことである。
・土台の平面度は、平面加工前のペリクル枠(即ち焼結体)及び平面加工後のペリクル枠の平面度よりも小さい。また、土台の剛性はペリクル枠の剛性より高く、同じ力が加わった場合でも、土台はペリクル枠よりも変形しにくい。
セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等の非導電性のセラミックや、アルミナ・炭化チタン、アルミナ・炭化チタン・窒化チタン、ジルコニア・炭化チタン等の導電性のセラミックなどを採用できる。金属としては、アルミ合金等を採用できる。
[1.第1実施形態]
[1-1.全体構成]
まず、第1実施形態のペリクル枠の全体構成について説明する。
に連接された面のうち、ペリクル膜3が張設された側を上面11、反対の面を下面13とよぶ。なお、これらの面を区別する必要がない場合には、単に表面と呼ぶことがある。
)約120mm×厚み(Z方向)約3mmである。また、ペリクル枠1の各枠部1a~1dは四角柱であり、その幅の寸法(Z方向から見た幅の寸法)は、同一(例えば約2mm)である。
有底孔17は、ペリクル5の製造およびその後のフォトマスク(図示せず)に取り付ける際の位置決め等に用いられる。
次に、ペリクル枠1の製造方法の概略について説明する。
(第1工程P1)
図4に示すように、ペリクル枠1の原料である粉体(即ち素地粉末)を作製した。
(第2工程P2)
次に、この粉体を成形し、ペリクル枠1の原形を形成した。
次に、前記粉体の成形後、これを所定温度で焼成した。
この焼成温度は、粉体の組成によるが、一般に1500℃以上である。焼成することにより、高いヤング率と強度とを持つ焼結体(即ちペリクル枠1を構成する焼結体)が得られる。
次に、焼結体に対して、その厚さを調節する厚さ加工(具体的には研削加工)を行った。
なお、ここでは、後述する精密平面加工(第9工程P9)の研磨代(例えば0.05mm~0.10mm)を残して厚さを揃えた。
次に、厚さ加工後の焼結体に対して、内形・外形加工を行った。
詳しくは、保持治具(図示せず)で焼結体の外周面を把持し、焼結体の内周面と外周面とに対してワイヤー放電加工を行い、内形や外形を目的とする寸法に加工した。
次に、内形・外形加工後の焼結体に対して、放電加工面の表面処理を行った。
詳しくは、サンドブラスト処理により、放電加工によって生じた熱変質層を除去した。
次に、放電加工面の表面処理後の焼結体に対して、穴開け加工を行った。
具体的には、型彫り放電加工によって、焼結体の側面に有底孔17を形成した。また、細穴放電加工機(図示せず)によって、焼結体の側面に、気圧調整用の通気孔20を形成した。
次に、有底孔17及び通気孔20に対して、放電加工面の表面処理を行った。
詳しくは、サンドブラスト処理により、放電加工によって、有底孔17及び通気孔20の内周面に生じた熱変質層を除去した。
次に、有底孔17及び通気孔20のサンドブラスト処理後の焼結体に対して、後に詳述するように、ペリクル枠1の上面11及び下面13の平面度を向上させるために、精密平面加工を行った。
その後、ペリクル枠1に対して、面取り加工を行ってもよい。
[1ー3.実施例]
次に、ペリクル枠1の製造方法の具体的な実施例について、詳細に説明する。
この素地の作製工程では、平均粒径0.5μmのα-アルミナ粉末63体積%、平均粒径1.0μmの炭化チタン10体積%、平均粒径1.0μmの窒化チタン25体積%、残部をMgO:Y2O3=1:1の焼結助剤からなる複合材料を調製した。
法により、アルミナ・炭化チタン・窒化チタンの複合セラミックス素地粉末を作製した。
(第2工程P2)
この成形工程では、複合セラミックス素地粉末を、金型プレス法により、外形寸法を縦182mm×横147mm×厚さ6mm、枠幅5mm程度の枠形状に成形し、ペリクル枠1の原型(粉末成形体)を作製した。
この焼成工程では、粉末成形体を脱バインダし、不活性ガス中にて1700℃で3時間保持して焼成し、導電性を有する緻密なセラミックス焼結体を得た。
(第4工程P4)
この厚さ加工工程では、焼結体の上下面(厚さ方向の両面)を、平面研削盤にてほぼ同量研削し、厚さ3.1mmに加工した。なお、焼結体の平面研削後の両面の平面度は、それぞれ、20μm~40μmであった。
この内形・外形加工工程では、ワイヤー放電加工により、焼結体の内形及び外形を、縦149mm×横120mm、枠幅2mmに加工した。なお、この際に、稜部(コーナー部)のR加工を行ってもよい。
この放電加工面の表面処理工程では、サンドブラスト処理によって、放電加工面の熱変質層を除去した。サンドブラスト処理では、粒度#600(平均粒径約30μm)の炭化ケイ素砥粒を使用した。除去した層の厚みは、5μm程度であった。
この穴開け加工処理では、型彫り放電加工によって、焼結体に対して、即ちペリクル枠1の第3枠部1c及び第4枠部1dに対して、φ1.5mm、深さ1.2mmの有底孔17を形成した。
(第8工程P8)
この放電加工面の表面処理工程では、サンドブラスト処理により、放電加工された有底孔17及び通気孔20の内周面の熱変質層を除去した。
(第9工程P9)
次に、平面加工機を用いて、サンドブラスト処理後の焼結体の片面ずつに対して、順次精密平面加工を行い、各片面をそれぞれ平面度を5μm以下に加工した。
まず、図5(a)に示すように、高い剛性を有する定盤(サブ定盤)31の表面(上面)33上に、前記第8工程P8による処理後の焼結体(即ちペリクル枠1を構成する焼結体)35を、厚み方向の一方の表面(第2面)37が上側となるように載置した。
次に、図5(c)に示すように、焼結体35が固定されたサブ定盤31を、平面加工機41に取り付けた。
ここでは、前記平面加工機41を用いて、図6(a)に示すように、砥石47によって焼結体35の第2面37を平坦にするように平面加工を行うことによって、第2面37の平面度を5μm以下に加工した。
なお、焼結体35は、後述する平面加工の際に動かないように、枠体50によって、メイン定盤43上に、位置ずれしないように配置した。詳しくは、メイン定盤43の表面45には、焼結体35の外形に一致する開口部50aを有するプラスチック製の枠体50が固定されており、その枠体50の開口部50aに焼結体35を嵌めることにより、焼結体35をメイン定盤43上に配置した。
その後、ペリクル枠1に対して、面取り加工を行ってもよい。例えば、ペリクル枠1の稜部をブラシ研磨加工によって、0.03mm~0.05mmのR半径となるように、R加工を行ってもよい。
[1-4.効果]
(1)本第1実施形態のペリクル枠1の製造方法では、ペリクル枠1となる焼結体35を変形させない状態で、サブ定盤31に固定し、サブ定盤31と反対側の表面である第2面37の平面加工を行うので、焼結体35(従ってペリクル枠1)の平面度を高めることができる。
(3)本第1実施形態では、サブ定盤31は、平面視で、焼結体35(従ってペリクル枠1)よりも大きな外形寸法である。従って、焼結体35の全体をサブ定盤31上に配置できるので、焼結体35の固定や平面加工が容易である。
第1実施形態の、ペリクル枠1の焼結体35、第1面49、第2面37、サブ定盤31及びメイン定盤43、固定材Wは、それぞれ、本開示の、ペリクル枠、第1面、第2面、土台、固定材の一例に相当する。
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同様な内容については、その説明は省略又は簡略化する。なお、第1実施形態と同様な構成には同じ番号を付す。
なお、焼結体35を裏返して、その第1面49の平面加工を行う場合には、第1実施形態で用いたような枠体(図示せず)を用いて、焼結体35を定盤43に固定する。
[3.実験例]
次に、本開示の効果を確認するために行った実験例について説明する。
この実験例1では、前記第1実施形態と同様にして、本開示の範囲内の実施例のペリクル枠(従って焼結体)を製造する際に、後述のように、焼結体の第1面及び第2面の平面度を測定した。
砥石の種類:ダイアモンド砥石 #1500
加工時間 :約3分
加工条件 :粗研削後に、仕上げ研削
粗研削(加工速度:0.4μm/sec)
仕上げ研削(加工速度:0.2μm/sec)
まず、前記第8工程後で平面加工前の焼結体に対して、その第1面及び第2面の平面度を測定した。
次に、焼結体を裏返し、その第1面を平面加工した後に、第1面と第2面の平面度を測定した。
る際に、第1面をサブ定盤に固定する固定工程を行わず、メイン定盤上に焼結体を単に配置して、平面加工を行う以外は、前記実施例と同様とした。
また、表2は、実施例及び比較例における焼結体の第1面に対し平面加工を行った結果を示している。
1面に対して平面加工を行った実施例は、単に第2面に対し平面加工を行った後に、第1面に対して平面加工を行った比較例に比べて、第1面及び第2面ともに、より一層平面度を向上させることができることが分かる。
この実験例2では、ペリクル枠が荷重を受けた際の撓みの状態を調べた。
図8に示すように、アルミナ製の定盤(51)の上に一対のセラミックブロック(53)を配置し、セラミックブロックの上に第1実施形態と同様なペリクル枠(55)を配置した。
そして、ダイヤルゲージを用いて、セラミックブロックの上面から、ペリクル枠の上面の各位置(即ち、長辺の中央部、セラミックブロック上の端部)における高さを測定した。なお、ダイヤルゲージの触針荷重は180gwである。
<実験例3>
この実験例3は、ペリクル枠の平面加工時の応力と変形(発生反り量)との関係を、計算によって調べたものである。
そこで、180gw(=1.76N)相当の3点曲げ引張り応力σを求めると、σ=64.7N/mm2=64.7MPaである。
(P:曲げ荷重、L:支点間距離、a:試験片幅、b:試験片高さ)
ここで、下面に31.5MPaの引張応力、上面に31.5MPaの圧縮応力が加わっている場合には、表裏面である下面と上面との応力差が63.0MPaで、70μmの変形(反り)が発生したことになる。
10μmの反り発生の応力差=9.0MPa
5μmの反り発生の応力差=4.5MPa
従って、平面度5μm以下を実現するためには、加工中の弾性変形により表裏面の応力差は5MPa以下にすることが必要になると考えられる。
尚、本開示は、前記実施形態等に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
(2)固定材としては、ワックス以外に、液状の接合材(即ち接着剤)等を用いることができる。なお、固化した接着剤は、例えば接着剤を溶かすことができる溶剤等を用いて除去することができる。
(7)また、ペリクル枠の枠体を形成するセラミックス材料としては、例えば特開2016-122091号公報に開示されているような、窒化ケイ素、ジルコニア、アルミナ
と炭化チタンの複合セラミックス等、各種の材料を採用できる。
5…ペリクル
31、43…定盤
35…焼結体
37…第2面
41…平面加工機
49…第1面
Claims (15)
- 厚み方向の両側に設けられた第1面及び第2面と、前記第1面及び前記第2面に連接された内周面及び外周面と、を有する枠形状のペリクル枠を、土台上に載置して、前記ペリクル枠の加工を行う、ペリクル枠の製造方法において、
前記ペリクル枠を、前記第1面を前記土台側にするとともに、前記ペリクル枠の形状を維持したままの状態で、前記土台に固定する固定工程と、
前記土台に固定した前記ペリクル枠の前記第2面に対して、平面加工を行う固定加工工程と、
を有するペリクル枠の製造方法。 - 前記平面加工後に、前記土台から前記ペリクル枠を取り外す取外工程と、
前記取り外したペリクル枠を、前記第2面を前記土台側にして該土台上に載置した状態で、前記第1面に対して、平面加工を行う載置加工工程と、
を有する請求項1に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記固定工程、前記固定加工工程、前記取外工程、前記載置加工工程を実施した後に、再度、前記固定工程、前記固定加工工程、前記取外工程、前記載置加工工程を実施する、
請求項2に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記載置加工工程で用いる土台は、前記固定加工工程で用いる土台と同一の土台又は異なる土台である、
請求項2又は3に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記土台として、単一の土台又は複数の土台を組み合わせたものを用いる、
請求項1~4のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記土台は、平面視で、前記ペリクル枠の外形寸法より大きな寸法を有する、
請求項1~5のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記土台は、前記平面加工の際に変形しない特性を有する、
請求項1~6のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記土台のヤング率は、200GPa以上である、
請求項1~7のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記固定工程では、前記土台と前記ペリクル枠との間に配置した固定材により、前記ペリクル枠の固定を行う、
請求項1~8のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記平面加工後に、前記土台から前記ペリクル枠を取り外す場合には、前記土台と前記ペリクル枠との間から前記固定材を除去して、前記ペリクル枠を取り外す、
請求項9に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記固定工程では、前記土台と前記ペリクル枠との間に、固化していない状態の固定材を充填した後に、該固定材を固化させて、前記ペリクル枠の固定を行う、
請求項9又は10に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記固定材は、液状接合材であり、該液状接合材を前記土台と前記ペリクル枠との間に充填し、その後固化させて、前記固定を行う、
請求項11に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記固定材は、ワックスであり、固形状態の該ワックスを加温して液状化させて、前記土台と前記ペリクル枠との間に充填し、その後冷却して前記ワックスを固化させて、前記固定を行う、
請求項11に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記土台における前記ペリクル枠が載置される表面の平面度は、3μm以下である、
請求項1~13のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。 - 前記ペリクル枠は、セラミックを主成分とする、
請求項1~14のいずれか1項に記載のペリクル枠の製造方法。
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