JP7111566B2 - ペリクル枠及びペリクル - Google Patents
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また、ペリクル膜をフォトマスクから所定距離離して配置するために、ペリクル枠という長方形の枠体が用いられる。この枠体を構成する部材としては、例えば縦3mm×横(厚み)2mmの角柱のような細径の部材が用いられる。
なお、前記外周面側の第2開口端(即ち凹部のうち外周面側に開口する開口部分)の総面積Smm2とは、凹部が複数ある場合に、各凹部の外周面に開口する各開口部分の面積(即ち開口面積)の合計(即ち全開口面積)である。なお、ここでは、凹部の流路の断面積は、流路方向において一定であるとしている。
(5)本開示の第5局面では、ペリクル枠の各辺部の長手方向において、凹部の第1面側の第1開口端の長手方向に沿った長さは、凹部の底部の長手方向に沿った長さよりも大であってもよい。
このように、凹部の底部の角部にR部を有している場合には、ペリクル枠に外力が加わったときに、角部の部分から破損し難いので好適である。
このような構成の場合には、放電加工によって、容易にペリクル枠の加工を行うことができる。
このような構成の場合には、ペリクル枠は、十分な剛性や強度を有するので、変形や破損が生じにくく、好適である。
(9)本開示の第9局面では、ペリクル枠は、熱伝導率が15W/mK以上のセラミック焼結体からなっていてもよい。
(10)本開示の第10局面では、ペリクル枠は、熱膨張率が10ppm/℃以下であるセラミック焼結体からなっていてもよい。
なお、この熱膨張率は、常温(25℃)~600℃の温度範囲における線熱膨張率である。
このペリクルは、ペリクル枠の凹部の第1面側の第1開口端は、ペリクル膜によって覆われている。
(12)本開示の第12局面では、ペリクル枠の凹部の外周面側の第2開口端は、フィルタによって覆われていてもよい。
<以下、本開示の構成について説明する>
ペリクル枠の材料としては、導電性又は非導電性の材料を採用できる。例えばペリクル枠を構成する材料として、セラミックスを主成分とする材料を採用できる。なお、主成分とは、最も多い成分量(例えば重量%)を示している。
ペリクル枠の寸法としては、枠部分の幅、厚さとも、例えば2.0mm~5.0mmの範囲を採用できる。開口部(中央貫通孔)の寸法としては、例えば縦120mm~150mm、横150mm~120mmの範囲を採用できる。
[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。
また、以下では、ペリクル枠1の全ての面のうち、ペリクル枠1自身で囲まれた内側の面を内周面11、内側と反対側の外側の面を外周面13と呼ぶ。また、内周面11と外周面13とに連接された面のうち、ペリクル膜3が張設される側を上面(例えば第1面)15、反対の面をフォトマスク(図示せず)に貼り付けられる下面(例えば第2面)17と呼ぶ。
なお、図示しないが、Z方向からペリクル枠1の外周及び内周の角部は、R加工されて、滑らかに湾曲している。
次に、ペリクル枠1の要部の構成について説明する。
図1及び図2に示すように、ペリクル枠1の長辺に対応した第3辺部21c及び第4辺部21dの第1面15には、それぞれ凹部25が多数形成されている。
なお、本第1実施形態では、ペリクル枠1の第3辺部21c及び第4辺部21dに、凹部25が形成されているが、全ての辺部21うち、少なくとも1つの辺部21に、凹部25を設けてもよい。
[1-3.ペリクル]
次に、ペリクル7の構成について説明する。
なお、ペリクル膜3及びサポートフレーム33は、図4Bに斜線で示すように、凹部25の第1面15側の開口部分(即ち第1開口端)29aを覆うように、貼り付けられる。
このフィルタ5としては、例えば粒径が0.15μm以上0.3μm以下の粒子に対して粒子捕集率が99.7%以上100%以下のフィルタを用いることが望ましい。
[1-4.ペリクル枠の製造方法]
次に、ペリクル枠1の製造方法について説明する。なお、各部の寸法は例示である。
(第1工程P1)
図5に示すように、まず、第1工程(素地の作製工程)P1では、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、第2工程(成形工程)P2では、この粉体を成形し、ペリクル枠1の原形を形成した。
(第3工程P3)
次に、第3工程(焼成工程)P3では、前記粉体の成形後、これを所定温度で焼成した。
なお、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が得られる。
(第4工程P4)
次に、第4工程(厚さ加工工程)P4では、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)の研削代(例えば0.05mm~0.10mm)を残して厚さを揃えた。
(第5工程P5)
次に、第5工程(内形・外形加工工程)P5では、厚さ加工後の焼結体に対して、内形・外形加工を行った。
(第6工程P6)
次に、第6工程(穴開け加工工程)P6では、型彫り放電加工にて、焼結体の対向する長辺に、有底孔23をそれぞれ2個形成した。
(第7工程P7)
次に、第7工程(切込加工工程)P6では、ワイヤー放電加工にて、焼結体に対して、ペリクル枠1の第3辺部21c及び第4辺部21dの各第1面15に、それぞれ溝の形状の複数の凹部25を形成した。
なお、このワイヤー放電加工の際に、凹部25の底部26における角部を滑らかに加工して、R部26bを形成する。
(第8工程P8)
次に、第8工程(放電加工面の表面処理工程)P8では、上述した第5~第8工程P5~P7において放電加工を行った表面(即ち放電加工面)の表面処理を行った。
(第9工程P9)
次に、第9工程(精密平面加工工程)P9では、サンドブラスト処理後の焼結体に対して、精密平面加工を行った。
以上の処理により、アルミナを主成分とするペリクル枠1を得た。
なお、形成されたペリクル枠1の稜部に対して、ブラシ研磨加工を行い、R半径が0.03mm~0.05mmの面取り加工を行ってもよい。
[1-5.効果]
(1)本第1実施形態のペリクル枠1には、第1面15側に開口し、内周面11側と外周面13側とを連通する複数の凹部25が設けられている。従って、この凹部25にて、ペリクル枠1の内周面11側と外周面13側との間にて、十分な通気を確保することができる。
従って、後述する実験例から明らかなように、ペリクル枠1を製造する際の変形量(即ち弾性変形量)が小さいので、ペリクル枠1は高い平面度を有している。
(4)本第1実施形態では、凹部25の底部26の角部にR部26bを有しているので、ペリクル枠1に外力が加わったときに、角部の部分から破損し難いので好適である。
(6)本第1実施形態では、ペリクル枠1は、ヤング率が300GPa以上、強度が500MPa以上であるので、ペリクル枠1は、十分な剛性や強度を有する。
第1実施形態の、第1面15、第2面17、内周面11、外周面13、ペリクル枠1、凹部25、辺部21、底面26a、底部26、R部26b、ペリクル膜3、ペリクル7、フィルタ5は、それぞれ、本開示の、第1面、第2面、内周面、外周面、ペリクル枠、凹部、辺部、底面、底部、R部、ペリクル膜、ペリクル、フィルタの一例に相当する。
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ついては、同様な番号を付す。
つまり、本第2実施形態では、凹部43の外周面13側の形状は、等脚台形である。詳しくは、凹部43の第1面15側の第1開口端45aの長手方向(図6の左右方向)に沿った長さL4は、凹部43の底部47の長手方向に沿った長さL5よりも大である。
本第2実施形態は第1実施形態と同様な効果を奏する。また、本第2実施形態は、第1面15側が広く開口する等脚台形であるので、例えば第1面15側の各第1開口端45aの面積(各開口面積)が第1実施形態と同じである場合には、外部から力が加わっても、第1実施形態よりも破損しにくいという利点がある。
次に、第3~第5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ついては、同様な番号を付す。
つまり、本第3実施形態では、凹部53の外周面13側の形状は、四角形を上回る多角形(例えば8角形)である。なお、三角形でもよい。
つまり、本第4実施形態では、凹部63の外周面13側の形状は、円の一部(例えば半円)である。
つまり、本第5実施形態では、凹部73の外周面13側の形状は、楕円の一部(例えば楕円の半分)である。
次に、演算等による実験例について説明する。
[4-1.実験例1]
本実験例1は、ペリクル枠の各部の寸法を規定して、開口面積比(S/V)の好ましい範囲を求めたものである。
まず、従来のペリクル枠において、2箇所に貫通孔である通気孔を設けた場合の開口面積比について説明する。
(111+145)×2=512mm
そのうち、R部分を除いた直線部の長さは、
(105+140)×2=490mm
ペリクル枠の内容積Vは、
T=1.8mmの場合は、145×111×1.8=28971mm3
T=2.0mmの場合は、145×111×2.0=32190mm3
また、2つの通気孔の各直径はφ0.5mmであるので、全開口面積(総面積S)は
(0.25)2×3.14×2=0.3925mm3
従って、開口面積比(S/V)は、
T=1.8mmの場合は、1.35E-05mm-1
T=2.0mmの場合は、1.2E-05mm-1
(本開示例)
次に、本開示例のペリクル枠として、第1実施形態に記載の形状の凹部(即ち切込み)を有する場合の開口面積比について説明する。なお、開口面積(即ち切込面積)とは、凹部の外周面側に開口する第2開口端の面積である。
なお、下記の開口面積sは、切込み1個当たりの開口面積であり、最大切込個数Nmaxは、切込みの数の最大値であり、最大開口面積Smaxは、各開口面積sの合計の最大値(全開口面積S=総面積S)である。
Nmax=ペリクル枠の直線部の内周長さ÷(L1+L2)・・(2)
Smax=s×Nmax
=t×L1×ペリクル枠の直線部の内周長さ÷(L1+L2)・・(3)
ここで、糊代L2の最小値を0.2mm、切込幅L1の最大値を3×(T-t)2とすると、Smaxは、下記式(4)のようになる。
Smax=s×Nmax=t×3(T-t)2×490÷(3(T-t)2+0.2)・・(4)
そして、下記表1及び表2に示すように、T=1.8mm、T=2.0mmとした場合に、前記式(4)等を用いて、最大開口面積Smax[mm2]、開口面積比[mm-1]を求めた。なお、開口面積比は、最大開口面積Smaxを前記ペリクル枠の内容積Vで割ったものである。
[4-2.実験例2]
本実験例2は、切込幅Lと底部肉厚dとが、「L/d2≦3.0の」の関係を満たすことが望ましいことを調べたものである。なお、ここでは、切込幅として、L1に代えてLを用いて説明する。
図8Aに示すように、長さ115mm×厚み(T)2.5mm×幅(w)2.0mmの実験用の板材(梁部材)Q1の両端を、高さ40μmのスペーサQ2の上に載置し、砥石(ダイアモンド砥石)Q3で、回転しつつ往復動することにより、4分間、40μm研磨した。
その結果、図8Bに示すように、研磨後の厚み方向の変形量(即ち弾性変形量)は、30μmであった。
次に、上述した実験結果を踏まえた、板材の変形量の算出方法(理論値)について説明する。
また、式(5)の右辺は、「(加工時圧力×w)×L×(1/w)×(1/d)2」と書き換えられるので、下記式(6)が得られる。なお、図8Aのような研削加工を行う場合には、研削速度を一定に管理するので、加工時加重は、加工時圧力×wである。
そして、加工時圧力をPとすると、式(6)から式(7)が得られる。
変形量δ≒P×L/d2・・(7)
このことから、変形量δは、「P×L/d2」に比例し、幅wによらないことが分かる。
変形量δ≒P×L/d2=30/(110/2.52)×L/d2・・(8)
この式を書き換えると下記式(9)が得られる。
従って、この式(9)に、下記表3に示すように、L及びdの値をそれぞれ設定することにより、変形量δ(μm)が得られる。なお、表3において、灰色の範囲が、変形量δが5μm未満となる範囲である。
本実験例3は、ペリクル枠の各部の寸法等を規定して、真空引きや大気解放に要する時間を求めたものである。
このULPA規格とは、定格風量で粒径が、0.15μmの粒子に対して99.9995%以上の粒子捕集率をもち、且つ、初期圧力損失が、245Pa以下の性能を有するフィルタである。
=53S[mm3/sec] ・・(10)
また、1気圧(100000[Pa])の気圧差を、真空引きまたは大気解放する時間TAは、下記式(11)から求めることができる。
ここで、ペリクル膜が変形・破損しない許容圧力差を245[Pa]とすると、下記式(12)から時間TAを求めることができる。なお、前記許容圧力差は、便宜的に245[Pa]であるものとして計算を行うこととする。
ここでは、ペリクル枠の内容積として、ペリクル枠の内径寸法を、縦145mm×横111mmとし、ペリクル枠の高さ(厚み)Tを、1.8mmとした場合を用いている。
即ち、真空引きの時間TA=1時間(3600[sec])以内と仮定すると、180000/3600≒50[mm2]以上の開口面積が必要となる。つまり、凹部の開口面積Sの最小値は、約50[mm2]である。
開口面積比[mm-1]=50[mm2]÷内容積V(28971[mm3])=0.002[mm-1] ・・(13)
一方、凹部の開口面積Sの最大値(例えば各凹部の開口面積の合計の最大値)は、前記式(4)によって、503mm2となる。
従って、開口面積比(S/V)の範囲は、上述した条件では、0.002mm-1以上0.02mm-1以下と考えられる。
[5.その他の実施形態]
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。
3…ペリクル膜
5…フィルタ
7…ペリクル
11…内周面
13…外周面
15…第1面
17…第2面
21…辺部
25、43、53、63、73…凹部
26…底部
26a…底面
26b…R部
Claims (11)
- 平面視で矩形形状であり、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、を有するペリクル枠において、
前記第1面に開口し、前記内周面側と前記外周面側とを連通する凹部を備え、
前記凹部の前記外周面側に開口する第2開口端の総面積Smm 2 と前記ペリクル枠によって囲まれる内部空間の体積Vmm 3 との比S/Vは、0.008mm -1 以上0.020mm -1 以下である、
ペリクル枠。 - 前記ペリクル枠を構成する各辺部の長手方向における、前記凹部の前記第1面に開口する第1開口端の長さLと、前記凹部の底面から前記第2面までの最短距離dとが、L/d2≦3.0の関係を満たす、
請求項1に記載のペリクル枠。 - 前記凹部の形状は、前記内周面側及び/又は前記外周面側から見た場合に、矩形、台形、多角形、円の一部、及び楕円の一部、の形状のうち1種である、
請求項1又は2に記載のペリクル枠。 - 前記ペリクル枠を構成する各辺部の長手方向において、前記凹部の前記第1面側の第1開口端の前記長手方向に沿った長さは、前記凹部の底部の前記長手方向に沿った長さよりも大である、
請求項1~3のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記凹部の底部における角部は、R面取りされたR部を有する、
請求項1~4のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記ペリクル枠は、導電性を有するセラミック焼結体からなる、
請求項1~5のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記ペリクル枠は、ヤング率が300GPa以上、強度が500MPa以上であるセラミック焼結体からなる、
請求項1~6のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記ペリクル枠は、熱伝導率が15W/mK以上のセラミック焼結体からなる、
請求項1~7のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記ペリクル枠は、熱膨張率が10ppm/℃以下であるセラミック焼結体からなる、
請求項1~8のいずれか1項に記載のペリクル枠。 - 前記請求項1~9のいずれか1項に記載のペリクル枠と、前記ペリクル枠の前記第1面側に配置されたペリクル膜と、を備えたペリクルであって、
前記ペリクル枠の前記凹部の前記第1面側の第1開口端は、前記ペリクル膜によって覆われている、
ペリクル。 - 前記ペリクル枠の前記凹部の前記外周面側の第2開口端は、フィルタによって覆われている、
請求項10に記載のペリクル。
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