JPH09236908A - 耐光性に優れた低反射回路転写装置用防塵枠部材およびその製造方法 - Google Patents

耐光性に優れた低反射回路転写装置用防塵枠部材およびその製造方法

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JPH09236908A JP6941596A JP6941596A JPH09236908A JP H09236908 A JPH09236908 A JP H09236908A JP 6941596 A JP6941596 A JP 6941596A JP 6941596 A JP6941596 A JP 6941596A JP H09236908 A JPH09236908 A JP H09236908A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に紫外線や遠紫外線の一種であるエキシマ
レーザー等の高エネルギー光照射にも退色しない低反射
黒色表面を実現した高強度アルミニウム合金による回路
転写装置用防塵枠部材を得る。 【解決手段】 3.5〜9.5%Zn,1〜4.5%M
g,0〜3%Cuを含む耐力が350N/mm2以上の
Al合金部材の表面に陽極酸化皮膜を形成し、その皮膜
中に金属成分を電解析出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路部
品の製造において、フォトマスク等へのゴミ付着を防
ぎ、適正な回路転写が行われるようにする防塵具いわゆ
るペリクルの枠部材に関するものであり、特に紫外線や
さらに遠紫外域の波長を持つエキシマレーザーを光源と
した回路転写装置に用いても低反射で黒色の色調がほと
んど変化しない回路転写装置用防塵枠部材に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路転写時に使用される防塵
具いわゆるペリクルは、アルミニウム合金製の枠によっ
て透明な樹脂フィルムを保持する形態であり、回路の元
となるフォトマスク等へのゴミ付着を防いで高精度のリ
ソグラフィーを可能とするものである。通常、このアル
ミニウム合金製枠部材は、切削等の加工で高寸法精度の
枠形状に加工されたもので、その表面を硬化しキズなど
を防ぐこととあわせて光の反射を防ぐことを必要とする
ため黒色に染色アルマイトされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】まず、この用途に用い
るアルミニウム合金は切削等の加工で高寸法精度の枠形
状に加工する必要があるので高強度を有する必要があ
る。また、従来技術で用いられている染色アルマイトは
有機染料をアルマイト皮膜中のポアーに浸透させること
により着色する。この染料がポアーの比較的に表面近く
にとどまることもあり、染色アルマイト品は紫外線の照
射を受けると有機染料が化学変化して色調変化や退色を
起こす問題がある。半導体回路転写では回路集積度の向
上を求めて、より短波長の光源を使用する傾向があり、
i線(波長365nm)等の紫外線だけでなく、遠紫外
線の一種であるエキシマレーザー(KrFエキシマレー
ザー:波長248nm、ArFエキシマレーザー:波長
193nm)も使用される動きがある。このように短波
長で高エネルギーの光を用いた場合、より一層、退色の
問題が起こりやすく、経時あるいは誤照射による防塵枠
の退色から予定外の反射が起こり回路の転写ミスにつな
がる危険が増す。そこで、紫外線、遠紫外線、エキシマ
レーザーに対して退色が少ない耐光性に優れた低反射黒
色の防塵枠が得られれば、半導体集積回路部品の製造安
定性および信頼性に寄与すること大である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、様々な検討を行
った結果、耐力350N/mm2のアルミニウム合金を
枠形状付与加工し、適正な状態で陽極酸化皮膜中のポア
ーにNi,Co,Cu,SnまたはFeを電解析出した
ことにより、紫外線やエキシマレーザーに対する耐光性
が良好な低反射黒色の防塵枠部材の製造が可能であるこ
とを見いだし、本発明に至った。
【0005】すなわち、請求項1のZn3.5〜9.5
%,Mg1〜4.5%、Cu0〜3%を含み残部不純物
とAlとからなり、耐力が350N/mm2以上の、枠
状のAl合金部材で、表面に形成された膜厚4〜35μ
mの陽極酸化被膜のポアー中にNi,Co,Cu,S
n,Feの1種または2種以上が電解析出してL値<4
0の黒色となっていることを特徴とする耐光性に優れた
低反射回路転写装置用防塵枠部材。
【0006】請求項2の、Al合金部材がさらに、Mn
0.05〜0.35%,Cr0.05〜0.35%,C
o0.05〜0.35%,Zr0.05〜0.35%,
Ni0.05〜0.35%、V0.05〜0.35%の
1種または2種以上を含む事を特徴とする請求項1記載
の低反射回路転写装置用防塵枠部材。
【0007】請求項3の表面粗度がRaで0.3〜1.
2μmに調整されていることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の低反射回路転写装置用防塵枠部材。
【0008】請求項4の上記の化学組成を有する合金素
材を溶体化処理および人工時効処理により耐力を350
N/mm2以上とし、これに枠形状付与加工を行い、硫
酸浴中で表面に膜厚4〜35μmの陽極酸化被膜を形成
した後、Ni塩、Co塩、Cu塩、Sn塩,Fe塩の1
種または2種以上を添加した浴中で電解析出処理して着
色し黒色化することを特徴とする耐光性に優れた低反射
回路転写装置用防塵枠部材の製造方法。である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のアルミニウム合金は、3.5〜9.5%Zn,
1〜4.5%Mgを必須成分として含むが、これらの元
素は強度を向上させるために有効な成分であり、各々下
限より少ないと強度不足を生じる場合があり、上限より
多いと素材の鋳造・熱間加工性が低下し製造困難とな
る。さらに強度を向上させるためにCuを添加しても良
いが添加する場合の上限はZn,Mgと同様な理由で3
%である。積極的に添加する場合は0.5%以上が好ま
しいので、本明細書においては0.5%未満のCuは不
純物とみなす。また各々0.05〜0.35%のMn,
Cr,Co,Zr,NiおよびVの1種または2種以上
含有は、結晶粒粗大化を防止し、アルマイト後の表面色
調ムラを抑制する効果を持つので添加しても良い。各々
0.35%を超えると粗大晶出物に起因する圧延加工性
困難性が増加する。本明細書においては0.05%未満
のMn,Cr,Co,Zr,NiおよびVは不純物とみ
なす。また、通常アルミニウム合金においては、Tiを
単独で、またはBと一緒に添加して、鋳造組織の微細化
処理を施す。その場合のTi量上限は0.05%、B量
上限は0.01%とする。この他、0.5%までのF
e,Siや鋳塊から混入する微量元素を不可避的不純物
として含むことは差し支えない。
【0010】この合金は鋳造後、熱間で圧延あるいは押
出等の加工を施され、さらに必要に応じて冷間加工が施
される。この合金に主として切削等の機械加工により枠
形状付与加工を施すのであるが、本発明で用いるアルミ
ニウム合金は、枠形状付与加工前の耐力が350N/m
2以上である必要がある。これは、切削等の機械加工
による形状付与加工時の変形を起こさせず高寸法精度を
実現し、使用時の外力による変形や疵を防ぐために必要
となる条件である。そのため、合金に対して溶体化処理
・焼入れおよび人工時効処理を施す。ここで、溶体化処
理・焼入れの後あるいは人工時効後に歪み矯正を行って
もよい。この溶体化処理・焼入れおよび人工時効処理条
件は、上記耐力値を満たすよう適宜選択される。
【0011】枠形状付与加工を施した後、表面粗面化処
理を行う。これには、ブラスト加工等による機械的粗面
化処理と、酸性あるいはアルカリ性液にてエッチングし
粗面化する化学的な方法とがあり、これらを単独である
いは適宜組み合わせて用いる。この粗面化の程度は、最
終の防塵枠部材の表面粗度がRa0.3〜1.2μmと
なるように制御される。これは、低反射性のいわゆる艶
消しの黒色を得るために必要な条件である。最終の防塵
枠部材のRaが0.3μm未満だと反射が強い黒色にな
るため不適当であり、1.2μmをこえると灰色っぽく
なることと表面に汚れが付着しやすくなることとで好ま
しくない。
【0012】この後、硫酸浴による陽極酸化処理で部材
表面に4〜35μmの酸化皮膜を形成する。(一次電
解) 陽極酸化皮膜厚が4μm未満であると取扱時に表面疵等
が出来やすく、安定した黒い色調が得られず、これが3
5μmをこえると陽極酸化処理時間が長く不経済になる
上、皮膜が割れやすくなる等の点で問題が生じる。生産
性や品質の安定性を考慮した場合、陽極酸化皮膜厚のさ
らに望ましい範囲は6〜25μmである。
【0013】そして、さらに、これに二次電解析出処理
を施し、部材表面を黒色に着色する。電解析出浴は、N
i塩、Co塩、Cu塩、Sn塩、Fe塩の1種又は2種
以上を添加したもので適宜選択できるが、代表的には硫
酸ニッケルとホウ酸を含む浴が挙げられる。その結果、
陽極酸化皮膜のポアーには電解析出によりNi,Co,
Cu,Sn,Feの1種又は2種以上が存在するが、こ
れらは本品を黒色に着色するために必須のものである。
これらの金属はコロイド粒子あるいは酸化物として存在
していてもかまわない。従来の有機染料を用いた所謂染
色アルマイトのものと違い本発明の電解析出によって着
色された皮膜は、紫外線やエキシマレーザーの照射に対
し、退色がほとんど無い。これは、着色に寄与する成分
が本質的に紫外線やエキシマレーザーを受けても変化し
にくい性質を持つ上、その析出は陽極酸化皮膜ポアーの
奥まで浸透するため強い照射を直接に受けにくいためで
ある。
【0014】また、本発明は防塵枠部材として不必要な
反射を防ぐ必要からL値<40の黒色にされたものであ
り、本発明でいう黒色には濃灰色も含まれる。また、低
反射という点から、光沢度(60゜)<10が望まし
い。
【0015】電解析出処理後には通常の方法により適宜
封孔処理を行う。また、必要により製造の各段階で適
宜、洗浄・付着物除去を行う。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0017】表1に示す化学組成の鋳塊(直径約200
mm)から作製した平板状押出材(合金ABC用−幅1
15mm×厚さ7mm、合金DEF用−幅115mm×
厚さ8mm)に、460℃×1時間の溶体化処理・水焼
入れおよび120℃×25時間の人工時効処理を施し
た。これにより表2のように素材の耐力は350N/m
2以上となった。これを、主にNC加工機により切削
加工し、長さ100mm、幅100mm、厚さ5.5m
m、肉厚2mmの枠形状とした。これを、平均直径約5
0μmのガラスビーズにてブラスト処理した後、5%水
酸化ナトリウム溶液(40℃)あるいは15%フッ化ア
ンモニウム溶液(50℃)でエッチング処理し、これを
15%硫酸中で陽極酸化処理(20℃,1A/dm2
し様々な膜厚の陽極酸化皮膜を形成した。その後さら
に、表3のような二次電解析出による着色処理を施し
(ただしNo.20は染料 サンド社MLWによる染色ア
ルマイト。)、その後、酢酸ニッケル系封孔浴(サンド
社製:シーリングソルトAS 5g/リットル,95
℃,10分)で封孔処理した。
【0018】その結果、本願発明材は、L値<40で光
沢度(60゜)<10の低反射性黒色表面が得られた
(表4)。これに対し、膜厚や表面粗度が本発明の規定
をはずれる表4のNo.16〜19では、色調あるいは
皮膜特性の点で不具合があった。なお、合金D、E、F
は化学成分として再結晶粒の微細化作用を有するMn,
Cr,Co,Zr,Ni,Vが実質上添加されていない
ので、溶体化処理時に部分的に再結晶粒の粗大化が起こ
り、切削加工前の素材で比較的厚い表面粗大再結晶部が
生じる。この為、これを完全に除去する必要から、合金
A、B、Cでは7→5.5mmの切削加工で済むのに対
し、安全率も含めて、合金D、E、Fでは8→5.5m
mの切削加工を施さなければならなかった。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【表4】
【0023】上記のうち、実施例No.4、7、8、
9、11、13と比較例 No.20(染色アルマイト
品)について、KrFエキシマレーザー を照射して、
色調変化を調べた。結果を表5に示す。エキシマレーザ
ーの照射条件は、照射強度0.5mJ/cm2のパルス
光を5×5mmの部位に当て、総照射量で20000J
/cm2となるようにしたものである。
【0024】
【表5】
【0025】その結果は表5に示す通りで、本発明品は
エキシマレーザー照射によりほとんど色調の変化が無
く、黒色外観を維持できるのに対し、有機染料を用いた
いわゆる染色アルマイト品は著しい退色が起こり黒色を
維持できない。
【0026】
【発明の効果】本発明では、紫外線やエキシマレーザー
に対する耐光性に優れた低反射黒色色調を持つ半導体製
造用防塵枠部材およびその製造法に関するもので、特に
半導体回路転写の光源の短波長化(エキシマレーザー
化)に対応できるため、半導体部品の高性能化に寄与す
ること大である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn3.5〜9.5%,Mg1〜4.5
    %、Cu0〜3%を含み残部不純物とAlとからなり、
    耐力が350N/mm2以上の、枠状のAl合金部材
    で、表面に形成された膜厚4〜35μmの陽極酸化被膜
    のポアー中にNi,Co,Cu,Sn,Feの1種また
    は2種以上が電解析出してL値<40の黒色となってい
    ることを特徴とする耐光性に優れた低反射回路転写装置
    用防塵枠部材。
  2. 【請求項2】 Al合金部材がさらに、Mn0.05〜
    0.35%,Cr0.05〜0.35%,Co0.05
    〜0.35%,Zr0.05〜0.35%,Ni0.0
    5〜0.35%、V0.05〜0.35%の1種または
    2種以上を含む事を特徴とする請求項1記載の低反射回
    路転写装置用防塵枠部材。
  3. 【請求項3】 表面粗度がRaで0.3〜1.2μmに
    調整されていることを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の低反射回路転写装置用防塵枠部材。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の化学組
    成を有するAl合金素材を溶体化処理および人工時効処
    理により耐力を350N/mm2以上とし、これに枠形
    状付与加工を行い、硫酸浴中で表面に膜厚4〜35μm
    の陽極酸化被膜を形成した後、Ni塩、Co塩、Cu
    塩、Sn塩,Fe塩の1種または2種以上を添加した浴
    中で電解析出処理して着色し黒色化することを特徴とす
    る耐光性に優れた低反射回路転写装置用防塵枠部材の製
    造方法。
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