KR20120113176A - 펠리클 프레임, 그 제조 방법 및 펠리클 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 섬유에 수지를 함침시킨 복합체를 이용하여 치수를 변경하지 않고 전체의 강성을 향상시킬 수 있고, 경량화가 가능하며 또한 제조가 간단한 펠리클 프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.
펠리클 프레임(10)은 직사각형 형상의 펠리클 프레임(10)의 각 변이 장섬유형의 탄소 섬유와 수지의 복합 재료로 이루어지는 세장재(14, 20)에 의해서 형성되고, 상기 탄소 섬유는 세장재(14, 20)의 길이 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 한다. 세장재(14, 20)의 전체 표면은 상기 탄소 섬유가 노출되지 않도록 수지 피막으로 덮인다.
펠리클 프레임(10)은 직사각형 형상의 펠리클 프레임(10)의 각 변이 장섬유형의 탄소 섬유와 수지의 복합 재료로 이루어지는 세장재(14, 20)에 의해서 형성되고, 상기 탄소 섬유는 세장재(14, 20)의 길이 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 한다. 세장재(14, 20)의 전체 표면은 상기 탄소 섬유가 노출되지 않도록 수지 피막으로 덮인다.
Description
본 발명은, 반도체 디바이스, 프린트 기판 또는 액정 디스플레이 등을 제조할 때에 방진용으로 사용되는 펠리클 프레임 및 그 제조 방법과, 펠리클에 관한 것이다.
LSI, 초LSI 등의 반도체 제조 또는 액정 디스플레이 등의 제조에서는, 반도체 웨이퍼 또는 액정용 원판에 광을 조사하여 패턴을 제작한다. 이때에 이용하는 포토마스크 또는 레티클(이하, 간단히 포토마스크라고 칭함)에 먼지가 부착해 있으면, 이 먼지가 빛을 흡수하거나 또는 광을 굴곡시켜 버리기 때문에, 전사한 패턴이 변형되거나 패턴의 에지가 거칠어지게 된다. 아울러, 패턴을 전사한 하지(下地)가 검게 오염되는 등, 전사한 패턴의 치수, 품질, 외관 등이 손상되는 경우가 있다. 이 때문에, 이들 작업은 통상 클린룸에서 행해지고 있지만, 이 경우에도 포토마스크를 항상 청정하게 유지하는 것은 어렵다. 따라서 포토마스크의 표면에 방진용으로서 펠리클 막을 부착한 펠리클을 접착하여 노광을 행하고 있다. 이 경우, 이물질은 포토마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고 펠리클 막 상에 부착되기 때문에, 리소그래피 시에 초점을 포토마스크의 패턴 상에 맞추어 두면 펠리클 막 상의 이물질은 전사 영상에 영향을 끼치지 않는다.
일반적으로, 펠리클은 광을 양호하게 투과시키는 니트로셀룰로오스, 초산셀룰로오스 또는 불소 수지 등의 투명한 펠리클 막을, 알루미늄, 스테인리스, 폴리에틸렌 등으로 형성된 프레임형의 펠리클 프레임의 상단면에 접착한다. 아울러, 펠리클 프레임의 하단에는 포토마스크에 장착하기 위한 폴리부텐 수지, 폴리초산비닐 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 점착층 및 점착층의 보호를 목적으로 한 이형층(세퍼레이터)이 설치된다.
그런데, 얇은 펠리클 막을 느슨해지지 않게 펠리클 프레임으로 지지하기 위해서는, 적절한 크기의 장력이 걸린 상태로 펠리클 프레임에 접착할 필요가 있다. 이 때문에, 종래의 펠리클에서는, 펠리클 막을 접착한 후의 펠리클 프레임에, 펠리클 막의 장력에 기인하여 약간 내측으로의 휘어짐이 생긴다. 이러한 현상은, 예컨대 프린트 기판이나 액정 디스플레이 제조에 이용되는 대형의 펠리클에서는 현저히 나타난다. 이와 같이 펠리클 프레임이 휘어 있는, 즉 외형의 직선성이 나쁜 펠리클의 경우, 포토마스크에 대한 접착 위치 정밀도가 악화된다. 아울러, 포토마스크에 있어서는, 저비용화를 위해 가능한 한 노광 영역을 확보하고자 하는 요구가 있다. 이 때문에, 펠리클 프레임의 내측으로의 휘어짐을 가능한 한 작게 하는 것이 요망되고 있다.
또한 펠리클 프레임에서는, 두께 방향(높이 방향)의 휘어짐도 발생하는 경우가 있다. 특히, 변 길이가 1000 mm를 넘는 등의 초대형의 펠리클 프레임에서는, 그 양단을 지지하여 펠리클 막 부착 공정 등으로 수평 반송할 때, 중앙부가 아래 방향으로 크게 휘어, 펠리클 막 부착 등과 같은 핸들링에 상당한 문제점이 생기거나, 회복 불가능한 소성 변형(휨)이 생겨 버리는 경우도 있었다.
이러한 펠리클 프레임의 휘어짐을 해결하는 수단으로서, 특허 문헌 1에는, 펠리클 막을 부착했을 때, 펠리클 막의 장력에 의해서 각 변이 직선형이 되도록, 미리 각 변의 중앙부 근방이 외측으로 볼록형으로 돌출되어 있는 펠리클 프레임이 기재되어 있다. 그러나, 펠리클 막의 장력으로 인한 펠리클 프레임의 휘어짐 양에 대하여, 펠리클 프레임의 각 변의 중앙부에 형성하는 돌출부의 돌출량을 미리 예측하는 것은 곤란하다. 아울러, 이러한 펠리클 프레임에서는, 그 두께 방향의 휘어짐을 해결할 수 없다.
펠리클 프레임의 내측 방향 및 상하 방향으로의 휘어짐을 해결하기 위해서는, 펠리클 프레임의 강성을 높이면 좋고, 펠리클 프레임의 단면적의 증대를 도모할 수도 있다. 그러나 펠리클 프레임의 단면적, 즉 치수를 크게 하는 수단의 경우, 펠리클 프레임의 내측은 노광 영역의 문제가 있고, 그 외측에 대해서도 포토마스크의 고정이나 반송에 있어서의 핸들링용의 클리어런스를 확보할 필요가 있다. 아울러, 펠리클 프레임의 두께 방향(높이 방향)의 치수도 노광 장치와의 관계로부터 3 mm?8 mm 정도로 제한되어 있다. 그 때문에, 펠리클 프레임의 치수 설계에 관한 자유도가 거의 없고, 펠리클 프레임의 강성 향상에 펠리클 프레임의 단면적의 증대를 도모하는 수단을 채용하는 것이 곤란하다.
또한 펠리클 프레임의 강성을 높이기 위해서는, 탄성 계수가 높은 재질을 사용하는 수단도 있다. 이러한 수단으로서는, 예컨대 하기 특허문헌 2에, 알루미늄 합금의 프레임에 프레임보다 탄성 계수가 큰 스테인리스강을 포함하는 철이나 티탄을 매립한 펠리클 프레임이 기재되어 있다.
전술한 특허문헌 2에 기재된 펠리클 프레임에 따르면, 펠리클 프레임의 치수를 변경하는 일없이 전체의 강성을 향상시킬 수 있다. 그러나 철강이나 스테인리스강 등의 철계 합금을 매립한 펠리클 프레임은 중량이 매우 무거워질 우려가 있고, 티탄은 가공성(피삭성)이 매우 떨어지기 때문에, 펠리클 프레임의 제조가 곤란해질 우려가 있다.
본 발명자들은 강성이 향상된 펠리클 프레임을 얻기 위해, 탄소 섬유에 수지를 함침시킨 복합체를 이용하는 것을 검토하였다. 그러나, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 장섬유형의 탄소 섬유가 한쪽으로 배향된 복합체(50)로부터 펠리클 프레임(52)을 잘라낸 경우, 긴 변 또는 짧은 변 중 어느 쪽에 있어서 변의 길이 방향으로 배향된 탄소 섬유가 없어져 버려, 펠리클 프레임(52)의 전체 강성을 향상시킬 수 없다. 또한 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 장섬유형의 탄소 섬유가 평직 형으로 짜여진 복합체(54)로부터 펠리클 프레임(52)을 잘라낸 경우, 탄소 섬유의 대략 절반은 변의 길이 방향으로 배향되어 있지 않아, 펠리클 프레임(52)의 전체 강성을 높이는 것이 곤란하다. 또한, 도 10의 (a)에 도시하는 복합체(50)로부터 펠리클 프레임(52)의 각 변을 장섬유형의 탄소 섬유가 변의 길이 방향으로 배향되도록 잘라내고, 도 11에 도시한 바와 같이 모서리부에서 볼트(55)나 리벳으로 접합하여 펠리클 프레임(52)을 구성하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 탄소 섬유의 복합재는 인성이 떨어져, 나사 절삭 가공에는 그다지 적당하지 않으므로, 바람직하지 않다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 탄소 섬유에 수지를 함침시킨 복합체를 이용하여, 치수를 변경하는 일 없이 전체 강성을 향상시킬 수 있고, 경량화가 가능하고 제조가 간단한 펠리클 프레임 및 그 제조 방법, 펠리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 이루어진 특허 청구범위의 청구항 1에 기재된 펠리클 프레임은. 다각형 형상의 펠리클 프레임의 각 변이 장섬유형의 탄소 섬유와 수지의 복합 재료로 이루어지는 세장재(細長材)에 의해서 형성되고, 상기 탄소 섬유는 상기 세장재의 길이 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 펠리클 프레임은, 청구항 1에 기재된 것으로, 상기 세장재의 전체 표면이, 상기 탄소 섬유가 노출되지 않도록 수지 피막으로 덮여져 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 펠리클 프레임은, 청구항 1에 기재된 것으로, 상기 세장재가, 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유를 길이 방향으로 배향시켜 수지를 함침시킨 복수 매의 세장(細長) 시트형체가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 펠리클 프레임은, 복수 매의 상기 세장 시트형체가 상기 펠리클 프레임의 형상을 따르도록 접속된 복수의 프레임형체가 적층되어 형성되고, 상기 세장 시트형체의 접합부가 상기 펠리클 프레임의 모서리부 근방에 위치하고, 상기 접합부의 위치가 바로 위쪽의 상기 프레임형체 및/또는 바로 아래의 상기 프레임형체와 다른 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 펠리클 프레임의 제조 방법은, 형성하는 다각형 형상의 펠리클 프레임의 대응변을 절삭 가공으로 형성할 수 있는 폭 및 길이로 형성된 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유를 길이 방향으로 배향시켜 수지를 함침시킨 복수 매의 세장형의 시트형체를, 상기 펠리클 프레임의 모서리부 형성 예정 근방에서 접속한 프레임형 부재로서, 상기 시트형체의 접속 위치가 다른 복수 매의 프레임형 부재를 형성하는 공정과, 복수 매의 상기 프레임형 부재를 상기 접속 위치가 바로 위쪽의 프레임형 부재 및/또는 바로 아래의 프레임형 부재와 다르도록 적층하고 접착하여 적층체로 하는 공정과, 상기 적층체를 소정의 폭 및 길이로 절삭 가공하여 다각형 형상의 펠리클 프레임을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 펠리클 프레임의 제조 방법은, 청구항 5에 기재되어 있는 것으로, 절삭 가공하여 얻은 상기 펠리클 프레임의 전체 표면에 수지 피막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 펠리클은, 청구항 1?4 중 어느 한 항에 기재된 펠리클 프레임에 펠리클 막을 부착한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 펠리클 프레임에서는, 그 각 변을 형성하는 세장재의 길이 방향으로 장섬유형의 탄소 섬유가 배향되어 있다. 이 때문에, 펠리클 프레임의 전체 강성을 현저하게 향상시킬 수 있고, 펠리클의 사용시나 핸들링시에 펠리클 프레임에 발생하는 휘어짐에 충분히 대항할 수 있다. 그 때문에, 펠리클 막의 장력에 의한 펠리클 프레임의 내측으로의 휘어짐이 적어 노광 영역의 감소를 적게 할 수 있고, 핸들링시에도 변형이나 휘어짐이 작으며, 펠리클 막의 접착 작업이 용이하게 된다. 아울러, 종래 이용되어 온 재질의 펠리클 프레임보다 각 변을 좁은 폭으로 형성할 수 있어, 더 넓은 노광 영역을 확보할 수 있다. 또한 장섬유형의 탄소 섬유는 세장재의 길이 방향으로 배향되어 있기 때문에, 탄소 섬유의 절단면이 펠리클 프레임의 표면에 노출되기 어렵고, 탄소 섬유의 탈락이나 먼지의 발생을 어렵게 할 수 있다. 세장재의 전체 표면을 수지로 피복한 경우에는, 탄소 섬유의 탈락이나 먼지의 발생을 한층 더 적게 할 수 있고, 또한 자외선에 의한 열화도 막을 수 있다. 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 제조 방법에서도, 복수 매의 프레임형 부재를 그 접속 위치가 바로 위쪽의 프레임형 부재 및/또는 바로 아래의 프레임형 부재와 다르도록 적층하고 접착하여 얻은 적층체를 연삭 가공하고 있기 때문에, 나사 체결을 할 필요가 없고 또한 연삭 공정 중에 프레임에서의 균열의 발생, 전파를 어렵게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 일례를 설명하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 A-A면 및 B-B면에서의 횡단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 형성하는 프레임형체의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 제조할 때에 이용하는 세장 시트형체(30)를 설명하는 사시도이다.
도 5는 길이가 다른 세장 시트형체의 조합을 설명하는 사시도이다.
도 6은 복수 매의 프레임형 부재를 적층한 적층체를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시하는 적층체를 형성하는 적층 지그를 설명하는 사시도이다.
도 8은 도 5에 도시하는 프레임형 부재에 연삭 가공을 하여 형성한 펠리클 프레임용 프레임을 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 이용한 펠리클을 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 비교예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 비교예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 A-A면 및 B-B면에서의 횡단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 형성하는 프레임형체의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 제조할 때에 이용하는 세장 시트형체(30)를 설명하는 사시도이다.
도 5는 길이가 다른 세장 시트형체의 조합을 설명하는 사시도이다.
도 6은 복수 매의 프레임형 부재를 적층한 적층체를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시하는 적층체를 형성하는 적층 지그를 설명하는 사시도이다.
도 8은 도 5에 도시하는 프레임형 부재에 연삭 가공을 하여 형성한 펠리클 프레임용 프레임을 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시하는 펠리클 프레임을 이용한 펠리클을 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 비교예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명에 따른 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 비교예를 설명하기 위한 사시도이다.
이하 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 펠리클 프레임의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)은, 직사각형으로서 외주측 및 내주측의 모서리부가 원호형으로 다듬어지고, 상면에 펠리클 막의 부착면(12)이 형성되어 있다. 복수의 통기공(16)이 뚫려 있는 펠리클 프레임(10)의 긴 변을 형성하는 세장재(14, 14)의 외주면에는, 핸들링용의 오목부(18)가 형성되어 있다. 또한 펠리클 프레임(10)의 짧은 변을 형성하는 세장재(20, 20)의 외주면에도 핸들링용의 홈(22)이 형성되어 있다.
이러한 펠리클 프레임(10)의 세장재(14)의 A-A면(도 1)에서의 단면도를 도 2의 (a)에 도시하고, 세장재(20)의 B-B면(도 1)에서의 횡단면도를 도 2의 (b)에 도시한다. 세장재(14, 20)에는 복수 매의 세장 시트형체(24)가 적층되어 있다. 이 세장 시트형체(24)는 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 펠리클 프레임(10)의 형상을 따라서 형성된 프레임형체(26a, 26b)를 구성하고 있다. 세장 시트형체(24)는 그 길이 방향으로 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유(24a)를 배향시키고 수지를 함침시킴으로써 형성되어 있다. 이러한 세장 시트형체(24, 24)는 프레임형체(26a, 26b)의 모서리부 근방에서 접합되고, 그 접합 위치는 도 3의 (a)에 도시하는 프레임형체(26a)와 도 3의 (b)에 도시하는 프레임형체(26a)에서 다르다. 이러한 프레임형체(26a, 26b)가 부착면(12)으로부터 아래쪽을 향해서 교대로 적층되어 펠리클 프레임(10)이 형성된다. 이 때문에, 세장 시트형체(24, 24)의 접합부의 위치는 바로 위쪽의 프레임형체 및/또는 바로 아래의 프레임형체와 달라 균열이 발생하기 어렵고, 균열이 발생하더라도 펠리클 프레임(10)으로의 파급을 방지할 수 있다. 또한, 펠리클 프레임(10)의 긴 변 및 짧은 변을 형성하는 세장재(14, 20)는, 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유(24a)를 배향시키고 수지를 함침시킴으로써 형성한 세장 시트형체(24)가 적층되어 형성되어 있다. 이 때문에, 펠리클 프레임(10)의 긴 변 및 짧은 변의 각각의 길이 방향으로 장섬유형의 탄소 섬유(24a)가 배향되어, 펠리클 프레임(10)의 전체 강성을 현저히 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 펠리클 프레임(10)에는 세장재(14, 20)의 길이 방향으로 장섬유형의 탄소 섬유(24a)가 배향되어 있기 때문에, 탄소 섬유(24a)로부터 먼지가 발생하는 일은 거의 없다. 단지, 도 2에 도시한 바와 같이 세장재(14, 20)의 통기공(16), 홈(22) 및 오목부(18)의 내주면을 포함하는 외주면의 전체 면을 수지 피막(27)에 의해서 피복함으로써, 탄소 섬유(24a)로부터의 먼지 발생을 한층 더 방지할 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)의 바닥면측에는, 도 2에 도시한 바와 같이 마스크 점착층을 형성하는 단차면(28)이 형성되어 있다.
도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)을 제조하는 데에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유(24a)를 길이 방향으로 배향시켜 수지를 함침시킨 세장형의 시트형체(30)를 이용한다. 탄소 섬유(24a)는 PAN계 탄소 섬유일 수도 있고 피치계 탄소 섬유일 수도 있다. 또한, 수지로서는, 에폭시 수지나 이소시아네이트 수지 등의 열경화성 수지를 적합하게 이용할 수 있다. 시트형체(30)에서는 열경화성 수지를 반경화 상태로 해 두는 것이 바람직하다. 이 시트형체(30)에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 직사각형의 펠리클 프레임(10)의 주로 긴 변을 형성하는 시트형체(30a, 30d)와, 펠리클 프레임(10)의 주로 짧은 변을 형성하는 시트형체(30b, 30c)가 형성되어 있다. 시트형체(30a, 30b, 30c, 30d)는 형성하는 펠리클 프레임(10)의 대응변을 절삭 가공으로 형성할 수 있는 폭 및 길이로 형성된다.
이러한 시트형체(30a, 30b)를 펠리클 프레임(10)의 모서리부의 형성 예정 근방에서 접속하여 도 6에 도시하는 직사각형의 프레임형 부재(32)를 형성한다. 아울러, 시트형체(30c, 30d)를, 펠리클 프레임(10)의 모서리부의 형성 예정 근방으로서, 시트형체(30a, 30b)의 접속 위치와 다른 위치에서 접속하여 도 6에 도시하는 직사각형의 프레임형 부재(32)를 형성한다. 구성하는 시트형체의 접속 위치(32a)가 상이한 복수 매의 프레임형 부재(32)를, 도 6에 도시한 바와 같이 적층하고 접착하여 적층체(34)를 형성한다. 이러한 접착은 접착제를 이용해도 좋지만, 적층한 시트형체(30a, 30b)에 함침된 반경화 상태의 열경화성 수지를 가열하여 경화를 완료함으로써도 가능하다. 형성한 적층체(34)의 폭이나 높이(두께)는 형성 예정의 펠리클 프레임(10)의 폭이나 높이(두께)에 따라서 적절하게 결정할 수 있다. 다만, 적층체(34)의 폭은 형성 예정의 펠리클 프레임(10)의 폭에 대하여 1.05?10배(더욱 바람직하게는 1.5?5배)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 높이(두께)는 형성 예정의 펠리클 프레임(10)의 높이(두께)의 1.05?2배(더욱 바람직하게는 1.1?1.5배)로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위의 폭 및 높이(두께)로 함으로써 가열시의 왜곡(휨이나 비틀어짐, 변 중앙의 바깥 방향으로의 팽창 등)을 억제할 수 있고, 후술하는 절삭 가공시의 고정 등을 용이하게 행할 수 있다. 도 6에 도시하는 적층체(34)를 형성할 때는, 도 7에 도시하는 적층 지그(36)를 이용하여 행하면 작업이 용이하다. 적층 지그(36)는 형성한 적층체(34)를 가열 처리할 수 있도록 알루미늄 합금 등의 금속제로서, 적층체(34)의 폭, 길이 및 높이의 홈부(38)가 형성되어 있다.
도 6의 적층체(34)에는 연삭 가공을 하여, 도 8에 도시한 바와 같이, 원하는 치수의 펠리클 프레임용 프레임(40)을 형성한다. 이와 같이 연삭 가공을 하는 것에 의해, 프레임형 부재(32)의 적층시의 어긋남이나 열처리시의 왜곡 등을 없앨 수 있어, 양호한 치수 정밀도의 펠리클 프레임(10)을 얻을 수 있다. 아울러, 펠리클 프레임용 프레임(40)에 통기공(16), 오목부(18) 및 핸들링용 홈(22)을 형성하여, 도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)을 얻을 수 있다. 이러한 기계 가공시에, 적층체(34)에서는, 복수 매의 프레임형 부재(32)의 접속 위치(32a)의 위치가 바로 위쪽의 프레임형체 및/또는 바로 아래의 프레임형체와 다르기 때문에, 균열이 발생하기 어렵고, 균열이 발생하더라도 전체로의 파급을 방지할 수 있다.
기계 가공후의 펠리클 프레임(10)의 외면에는, 파단된 탄소 섬유가 노출되어 있는 경우가 있다. 파단된 탄소 섬유는 펠리클 프레임(10)을 세정하더라도 완전히 제거할 수 없고, 펠리클 사용 중에 탄소 섬유나 수지가 탈락하여 먼지가 발생할 우려가 있다. 아울러, 탄소 섬유에 함침되어 있는 에폭시 수지 등은 노광에 이용하는 자외선에 의해 열화되기 쉽고, 강도 저하나 먼지 발생이 우려된다. 이 때문에, 기계 가공 후의 펠리클 프레임(10)의 표면[통기공(16), 오목부(18) 및 홈(22)의 내주면을 포함]의 전체 면에 수지 피막(27)을 형성함으로써, 표면으로부터의 파단된 탄소 섬유 등의 먼지 발생을 방지할 수 있다. 이 수지 피막(27)으로서는, 노광에 이용하는 자외선으로 열화하기 어렵고, 박리 강도가 높은 아크릴 수지, 더욱 바람직하게는 실리콘 수지, 특히 바람직하게는 불소 수지를 적합하게 이용할 수 있다. 수지 피막(27)은 그 하지가 흑색이기 때문에, 안료, 카본 블랙 등을 수지에 혼합하여 흑색으로 함으로써 산란광을 저감할 수 있어 바람직하다.
이러한 수지 피막(27)은, 기계 가공 후에 충분히 세정, 건조된 펠리클 프레임(10)에, 수지를 소정의 농도로 용매에 용해하고, 필요에 따라서 안료, 카본 블랙 등을 용매 중에 분산시킨 도포액을 스프레이, 디핑, 전착 도장 등으로 도포함으로써 형성된다. 이어서 펠리클 프레임(10)을 가열 처리하여 용매를 완전히 휘발 제거함과 동시에, 수지 피막(27) 중에 포함되는 저분자 성분을 저감하는 것이 좋다. 이 수지 피막(27)의 표면 광택도를 3 이하로 함으로써, 반사를 효과적으로 억제할 수 있고, 노광기 내에서의 미광 저감을 기대할 수 있고 또한 암실 내에서의 이물질 검사가 용이해진다. 또한 광택도는 그로스(gross) 미터를 이용하여 측정할 수 있고, 유리 표면을 100으로 한 수치이다(JIS Z8741).
얻어진 도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)을 이용하여 도 9에 도시하는 펠리클(42)을 형성할 수 있다. 도 9에 도시하는 펠리클(42)에서는, 펠리클 프레임(10)의 부착면(12)(도 1)에 펠리클 막 접착층을 통해 펠리클 막(44)이 설치되어 있다. 펠리클 막(44)은 셀룰로오스 및 그 유도체, 불소 수지 등에 의해서 형성되어 있다. 또한, 펠리클 프레임(10)의 단차면(28)(도 2)에는 마스크 점착층(46)이 형성되어 있다. 마스크 점착층(46)은, 아크릴 점착제, 고무계 점착제, 핫멜트 점착제, 실리콘 점착제 등에 의해서 형성되어 있다. 이 마스크 점착층(46)의 표면에는 필요에 따라서 PET 등의 얇은 수지 필름 상에 이형제 층을 설치한 세퍼레이터(48)를 부착하여, 마스크 점착층(46)을 보호한다. 또한, 펠리클(42) 내외의 기압차에 의한 펠리클 막(44)의 팽창, 함몰을 해소하도록 펠리클 프레임(10)의 측면에 관통한 통기공(16)에는, 외부로부터 먼지가 펠리클(42) 내로 침입하지 않도록 필터(47)가 설치된다. 이러한 펠리클(42)은 펠리클 프레임(10)의 펠리클 막(44)의 장력이나 핸들링시의 휘어짐이 작고, 또한 펠리클(42)은 사용 중 먼지 발생의 우려가 없어, 매우 신뢰성이 높아진다.
이상 설명한 펠리클 프레임(10)은 직사각형 형상이지만, 정방형이나 팔각형이라도 좋다.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 4에 도시한 바와 같이, 길이 방향으로 배향된 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유(24a)에 에폭시 수지가 함침된 세장형의 시트형체(30)(프리프레그)(상품명 ; 다이아리드 HYEJ25M80D, 미쓰비시 수지 주식회사 제조)를 이용했다. 펠리클 프레임(10)의 주로 긴 변을 형성하는 시트형체(30a, 30d)의 치수는 1780×50 mm, 1680×50 mm으로 했다. 또한, 펠리클 프레임(10)의 주로 짧은 변을 형성하는 시트형체(30b, 30c)의 치수는 1460×50 mm, 1560×50 mm으로 했다. 이러한 시트형체(30a, 30b, 30c, 30d)를 도 7에 도시하는 알루미늄 합금제의 적층 지그(36)의 홈부(38)에 적층했다. 이때에, 시트형체의 접합부에는 극력 간극이 형성되지 않도록 했다. 어떻게 해도 간극이 형성되는 개소에는, 에폭시 수지(상품명; AY33 미쓰비시 수지 주식회사 제조)를 충전했다. 이어서, 적층 지그(36)마다 오토클레이브에 삽입하여, 각 시트형체의 에폭시 수지를 완전히 경화하도록 가열 처리를 실시하여, 도 6에 도시하는 적층체(34)를 얻었다.
얻은 적층체(34)에 머시닝 센터에 의해서 연삭 가공을 하고, 도 8에 도시하는 펠리클 프레임용 프레임(40)을 형성했다. 아울러, 펠리클 프레임용 프레임(40)에 통기공(16), 오목부(18) 및 홈(22)을 기계 가공에 의해서 형성하고, 도 1에 도시하는 펠리클 프레임(10)을 형성했다. 펠리클 프레임(10)의 형상은 외부 치수 1526×1748 mm, 내부 치수 1493×1711 mm의 직사각형으로서, 두께는 6.2 mm, 각 모서리부의 형상은 내측 R2, 외측 R6이다. 또한, 긴 변에는 1700 mm의 간격으로 핸들링용으로서 직경 2.5 mm, 깊이 2 mm의 오목부(18)를 형성하고, 짧은 변에는 높이 2 mm, 깊이 3 mm에서 바닥을 반원형으로 마무리한 홈(22)을 형성했다. 이 홈(22)의 입구부는 C2의 모따기를 행했다. 또한, 양 긴 변의 중앙부 부근에는 직경 1.5 mm의 통기공(16)을 각 변에 8개소씩 형성했다.
이어서, 펠리클 프레임(10)을 계면 활성제와 순수한 물로 충분히 세정하고, 80℃×3시간으로 가열 건조시킨 뒤, 표면에 수지 도장을 했다. 수지로서는, 불소 수지(상품명; 사이톱 CTX109A 아사히 가라스 주식회사 제조)를 불소계 용매(상품명; EF-L102, 미쓰비시 머터리얼 주식회사 제조)에 용해하고, 카본 블랙(상품명; HCF2650, 미쓰비시 화학 주식회사 제조)을 분산시킨 도포액을 작성했다. 이 도포액을 스프레이법에 의해서, 세정, 건조된 펠리클 프레임(10)에 4회 도포했다. 그 후, 오븐 속에서 130℃로 가열하여 완전히 용매를 건조시켰다. 펠리클 프레임(10)의 표면에 형성된 불소 수지의 수지 피막(27) 두께는 약 30 ㎛였다. 이 스프레이 조건은 형성된 수지 피막(27)의 그로스 미터로 측정한 광택도가 3 이하가 되도록 조정했다. 얻어진 펠리클 프레임(10)의 치수를 검사하였다. 펠리클 프레임(10)의 외부 치수, 내부 치수는 전부 가공 지정 치수의 +0/-0.3 mm 범위에 들어 있다. 또한, 직각도는 긴 변을 기준으로 하여, 90°로 그린 가상선에 대하여 0.5 mm 틀어져 있었다. 아울러, 펠리클 프레임(10)을 클린룸에 반입하여 계면 활성제와 순수한 물로 세정, 건조한 후, 암실 내에서 40만 룩스의 할로겐램프를 조사하면서 외관을 검사했다. 그 결과, 탄소 섬유가 노출되어 있는 곳은 전혀 없었다. 또한 표면의 반짝임이나 도장 얼룩 등의 결함, 세정에 의한 수지 피막(27)의 박리 등도 보이지 않았다.
얻어진 펠리클 프레임(10)의 부착면(12) 및 단차면(28)의 각각에 실리콘 점착제(상품명 KR3700, 신에츠 화학 공업 주식회사 제조)를 에어 가압식 디스펜서에 의해 도포하고, 가열에 의해 경화하여 펠리클 막 접착층 및 마스크 점착층(46)을 형성했다. 마스크 점착층(46)에는, 이형제를 표면에 부여한 두께 125㎛의 PET 필름을 펠리클 프레임과 거의 같은 형태로 절단 가공하여 제작한 세퍼레이터(48)를 부착했다. 아울러, 통기공(16)을 덮도록 3.6×9.5 mm, 두께 0.35 mm의 PTFE제 필터(47)를 접착했다.
펠리클 프레임(10)의 제조 공정과 별도 공정에서, 불소계 폴리머(상품명 사이톱, 아사히 가라스 주식회사 제조)를 슬릿 코트법에 의해 1620×1780×두께 17 mm의 직사각형 석영 기판 상에 성막하고, 용매를 건조시킨 후에 기판 외형과 같은 형상의 알루미늄 합금제 가프레임에 접착, 박리하여, 두께 약 4 ㎛의 펠리클 막(44)을 얻었다. 이 펠리클 막(44)을, 펠리클 프레임(10)의 부착면(12)에 형성한 펠리클 막 접착층에 접착시킨 후, 펠리클 프레임(10)으로부터 비어져 나온 불필요한 부분을 커터로 절단 제거하고, 도 9에 도시하는 펠리클(42)을 완성시켰다. 이 펠리클(42)을 정반(定盤)상에 두고, 펠리클 프레임(10)의 각 변의 휘어짐 양을 계측했다. 그 결과, 긴 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 0.6 mm, 짧은 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 0.4 mm였다.
(실시예 2)
실시예 1과 같이 하여 형성한, 외부 치수 920×770 mm, 내부 치수 870×720 mm, 두께 6.2 mm의 적층체(34)를 이용하고, 외부 치수 904.5×750 mm, 내부 치수 894.5×738 mm, 높이 5.8 mm, 모서리부 외부 치수 R 6mm, 내부 치수 R 2mm에서 각 긴 변에 직경 1.5 mm의 통기공(16)을 4개 형성한 펠리클 프레임(10)을 제작했다. 이 펠리클 프레임(10)을 실시예 1과 같이, 세정, 건조를 한 후, 아크릴 수지(상품명; 엘레코트 ST 사티나, 주식회사 시미즈 제조)를 전착 도장법에 의해 도포하여 수지 피막(27)을 형성했다. 아울러, 펠리클 프레임(10)을 계면 활성제와 순수한 물로 세정, 건조한 후, 실시예 1과 같이 하여 펠리클 프레임(10)의 부착면(12) 및 단차면(28)의 각각에 펠리클 막 접착층 및 마스크 점착층(46)을 형성하여, 마스크 점착층(46)에 세퍼레이터(48)를 접착했다. 얻어진 펠리클 프레임(10)에 관해서 실시예 1과 같이 암실 내에서 외관을 검사한 바에 따르면, 탄소 섬유는 수지 피막(27)에 의해서 완전히 피복되어 있어, 버어(burr) 및 수지의 박리도 전혀 볼 수 없었다.
이 펠리클 프레임(10)의 제조 공정과는 별도 공정에서, 불소계 폴리머(상품명 사이톱, 아사히 가라스 주식회사 제조)를 850×1200 mm의 석영 기판상에 다이코트법으로 성막하고, 용매를 건조시킨 후에 기판 외형과 같은 형상의 알루미늄 합금제 가프레임에 접착, 박리하여, 두께 약 4 ㎛의 펠리클 막(44)을 얻었다. 이 펠리클 막(44)을 펠리클 프레임(10)의 펠리클 막 접착제층에 접착하고, 주위 여분의 부분을 커터로 절단하여, 펠리클(42)을 완성시켰다. 이 펠리클(42)의 펠리클 프레임(10)에 대해서 실시예 1과 마찬가지로 긴 변, 짧은 변의 휘어짐 양을 계측한 바, 긴 변 중앙부의 휘어짐 양은 편측 0.8 mm, 짧은 변 중앙에서는 편측 1.0 mm였다.
(비교예 1)
실시예 1에 있어서, 길이 방향으로 배향된 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유(24a)에 에폭시 수지가 함침된 세장형의 시트형체(30) 대신에, 평직으로 한 탄소 섬유에 에폭시 수지를 함침시킨 세장형의 시트(프리프레그)(상품명; 다이아리드 HMFJ3113/948A1, 미쓰비시 수지 주식회사 제조)를 이용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하고 1550×1750×두께 6.75 mm의 적층체(34)를 얻은 뒤, 머시닝 센터에서 연삭 가공하여 실시예 1의 펠리클 프레임(10)과 같은 치수, 같은 형상의 펠리클 프레임(10)을 제작했다. 또한, 얻은 펠리클 프레임(10)에, 실시예 1과 마찬가지로 하여 수지 피막(27)을 형성했다. 이어서, 이 펠리클 프레임(10)을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 도 9에 도시하는 펠리클(42)을 제작했다. 완성된 펠리클(42)을 정반상에 두고 펠리클 프레임(10)의 각 변의 휘어짐 양을 계측했다. 그 결과, 긴 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 1.3 mm, 짧은 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 1.0 mm였다. 이들 값은 실시예 1, 2의 펠리클 프레임(10)의 휘어짐 양보다 큰 것이다.
(비교예 2)
A5052 알루미늄 합금의 압연재를 이용하여, 실시예 2와 같은 치수, 같은 형상의 펠리클 프레임을 기계 가공에 의해 제작하여 표면을 샌드블라스트 처리한 후, 흑색 알루마이트 처리를 실시했다. 이어서, 이 펠리클 프레임을 세정, 건조한 후, 펠리클 프레임의 한쪽 단부면에 실리콘 점착제(상품명 KR3700, 신에츠 화학 공업 주식회사 제조)를 도포하여 펠리클 막 접착층을 형성하고, 다른 쪽 단부면에 실리콘 점착제(상품명 KR3700, 신에츠 화학 공업 주식회사 제조)를 도포하고 추가로 가열에 의해 경화하여 마스크 점착층을 형성했다. 그 후, 제작한 펠리클 프레임을 이용하여 실시예 2와 마찬가지로 하여 펠리클을 완성했다. 이 알루미늄 합금제의 펠리클 프레임을 이용한 펠리클에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 펠리클 프레임의 휘어짐 양을 계측한바, 긴 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 2.5 mm, 짧은 변 중앙부의 내측으로의 휘어짐 양은 편측 4.5 mm였다. 실시예 2의 펠리클 프레임(10)과 비교하면, 펠리클 프레임 변 중앙의 내부 치수는 긴 변에서 7.0 mm, 짧은 변에서 3.4 mm 짧게 되고, 직사각형이 취하는 면적은 1.2% 감소하였다.
본 발명에 따른 펠리클 프레임은, 전체 강성을 향상시킬 수 있고, 변 길이가 1000 mm를 넘는 초대형 펠리클 프레임에 적합하게 적용될 수 있다.
10, 52 : 펠리클 프레임
12 : 부착면
14, 20 : 세장재
16 : 통기공
18 : 오목부
22 : 홈
24 : 세장 시트형체
24a : 장섬유형의 탄소 섬유
26a : 프레임형체
27 : 수지 피막
28 : 단차면
30, 30a, 30b, 30c, 30d : 시트형체
32 : 프레임형 부재
32a : 접속 위치
34 : 적층체
36 : 적층 지그
38 : 홈부
40 : 펠리클 프레임용 프레임
42 : 펠리클
44 : 펠리클 막
46 : 마스크 점착층
47 : 필터
48 : 세퍼레이터
50, 54 : 복합체
55 : 볼트
12 : 부착면
14, 20 : 세장재
16 : 통기공
18 : 오목부
22 : 홈
24 : 세장 시트형체
24a : 장섬유형의 탄소 섬유
26a : 프레임형체
27 : 수지 피막
28 : 단차면
30, 30a, 30b, 30c, 30d : 시트형체
32 : 프레임형 부재
32a : 접속 위치
34 : 적층체
36 : 적층 지그
38 : 홈부
40 : 펠리클 프레임용 프레임
42 : 펠리클
44 : 펠리클 막
46 : 마스크 점착층
47 : 필터
48 : 세퍼레이터
50, 54 : 복합체
55 : 볼트
Claims (7)
- 다각형 형상의 펠리클 프레임의 각 변이, 장섬유형의 탄소 섬유와 수지의 복합 재료로 이루어지는 세장재(細長材)에 의해서 형성되고, 상기 탄소 섬유는 상기 세장재의 길이 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임.
- 제1항에 있어서, 상기 세장재의 전체 표면은, 상기 탄소 섬유가 노출되지 않도록 수지 피막으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임.
- 제1항에 있어서, 상기 세장재는, 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유를 길이 방향으로 배향시키고 수지를 함침시킨 복수 매의 세장 시트형체가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임.
- 제3항에 있어서, 상기 펠리클 프레임은, 복수 매의 상기 세장 시트형체가 상기 펠리클 프레임의 형상을 따르도록 접속된 복수의 프레임형체가 적층되어 형성되고, 상기 세장 시트형체의 접합부는 상기 펠리클 프레임의 모서리부 근방에 위치하고, 상기 접합부의 위치는 바로 위쪽의 상기 프레임형체와 바로 아래의 상기 프레임형체 중 어느 하나 또는 양자 모두와 다른 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임.
- 형성하는 다각형 형상의 펠리클 프레임의 대응변을 절삭 가공으로 형성할 수 있는 폭 및 길이로 형성하고, 다수 개의 장섬유형의 탄소 섬유를 길이 방향으로 배향시키고 수지를 함침시킨 복수 매의 세장형의 시트형체를, 상기 펠리클 프레임의 모서리부 형성 예정 근방에서 접속한 프레임형 부재로서, 상기 시트형체의 접속 위치가 상이한 복수 매의 프레임형 부재를 형성하는 공정과,
복수 매의 상기 프레임형 부재를, 상기 접속 위치가 바로 위쪽의 프레임형 부재와 바로 아래의 프레임형 부재 중 어느 하나 또는 양자 모두와 다르도록 적층하고 접착하여 적층체로 하는 공정과,
상기 적층체를 정해진 폭 및 길이로 절삭 가공하여 다각형 형상의 펠리클 프레임을 형성하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임의 제조 방법. - 제5항에 있어서, 절삭 가공하여 얻은 상기 펠리클 프레임의 전체 표면에, 수지 피막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 프레임의 제조 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 펠리클 프레임에 펠리클 막을 부착한 것을 특징으로 하는 펠리클.
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