特許第5854511号(P5854511)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5854511
(24)【登録日】2015年12月18日
(45)【発行日】2016年2月9日
(54)【発明の名称】ペリクルおよびペリクルの貼付け方法
(51)【国際特許分類】
   G03F 1/64 20120101AFI20160120BHJP
【FI】
   G03F1/64
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2012-228582(P2012-228582)
(22)【出願日】2012年10月16日
(65)【公開番号】特開2014-81454(P2014-81454A)
(43)【公開日】2014年5月8日
【審査請求日】2014年11月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100159433
【弁理士】
【氏名又は名称】沼澤 幸雄
(72)【発明者】
【氏名】関原 一敏
【審査官】 松岡 智也
(56)【参考文献】
【文献】 特開平08−114911(JP,A)
【文献】 特開2006−056544(JP,A)
【文献】 特開2010−049266(JP,A)
【文献】 特開2006−091667(JP,A)
【文献】 特開2003−156836(JP,A)
【文献】 特開2000−194121(JP,A)
【文献】 特開2005−195992(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
IPC G03F 1/00−1/86
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ペリクルフレームが内枠及び外枠の2重構造をなしており、前記内枠は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有するものであり、前記外枠は、前記内枠に密着するとともに前記内枠から分離可能に構成されていることを特徴とするペリクル。
【請求項2】
前記内枠と外枠は、ネジによる締結手段で締結されていることを特徴とする請求項1に記載のペリクル。
【請求項3】
前記内枠と外枠は、磁力による締結手段で締結されていることを特徴とする請求項1に記載のペリクル。
【請求項4】
ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有する内枠と該内枠に密着するとともに該内枠から分離可能に構成された外枠との2重構造をなすペリクルフレームで構成されたペリクルをフォトマスクに貼付けるペリクルの貼付け方法であって、前記ペリクルの貼付け時は、前記ペリクルフレームの前記内枠だけを加圧してペリクルをフォトマスクに貼付けるとともに、前記ペリクルの貼付け後は、前記ペリクルフレームの外枠を前記内枠から取り外すことを特徴とするペリクルの貼付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体デバイス、ICパッケージ、プリント基板、液晶ディスプレイ或いは有機ELディスプレイ等を製造する際のゴミよけとして使用されるペリクルおよびペリクルの貼付け方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
LSI、超LSIなどの半導体或いは液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハー或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が、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ったり、反射してしまうために、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。
【0003】
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が、それでもフォトマスクを常に清浄に保つことが難しいので、フォトマスク表面にゴミよけとしてペリクルを貼り付けた後に露光を行っているのが現状である。この場合、異物はフォトマスクの表面には直接付着せずにペリクル上に付着するために、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。
【0004】
一般に、ペリクルには、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース或いはフッ素樹脂などの材質からなる透明なペリクル膜がアルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどの材質からなるペリクルフレームの上端面に貼り付け又は接着されている。また、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にポリブデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等からなる粘着層及び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。
【0005】
ペリクル膜については、一般的には薄い樹脂で作られているので、これを弛み無くシワも無くペリクルフレームで支持するために、適切な大きさの張力がかかった状態でペリクルフレームに接着させている。従って、通常用いられている矩形のペリクルは、ペリクル膜が貼り付けられた後では、ペリクル膜の張力によりいくらか内側へ撓みが生じることになる。この現象は、例えばプリント基板や液晶ディスプレイ製造に用いられるペリクルフレームの辺長が大きい大型のペリクルにおいて現れるし、半導体製造用の小型のペリクルでもその材質や寸法上の制約によって低剛性のフレームを採用した場合においても顕著に現れる。
【0006】
一方、フォトマスクについては、低コスト化のためにできるだけ露光領域を広く確保したいという要求がある。ペリクルフレームが内側へ撓むとその分だけ利用できる露光領域が減少するという問題が発生するために、コスト低減等の効果の観点からペリクルフレームの内側への撓み量を出来るだけ小さく抑制できるペリクルフレームが求められている。
【0007】
そこで、従来から、ペリクルフレームの撓みを解決する手段として、特許文献1のようなペリクルフレームが提案されている。このペリクルフレームは、一対の辺の中央部が外側凸の円弧形状部を有しその両側に外側凹の円弧形状部を、さらにその外側に直線形状部をそれぞれ有するように設計されたものであり、この設計が適切に行われれば撓み量を一定の値以下に制御し抑制することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2006―56544号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、この特許文献1のペリクルフレームについてさらに踏み込んでできるだけペリクルフレーム幅をより狭くしようとした場合には、このようなペリクルフレームでは実用上耐えられないことが判明した。
【0010】
すなわち、理屈から言えば、どのようなペリクルフレーム幅でも張力とバランスを取って設計すれば、フレームの直線形状を得ることはできるはずであるが、ペリクルフレーム幅をより狭くした場合には、フレームの直線形状は得られても、フレームの剛性の方が確実に低下するために、ペリクルフレームの変位が大きくなりすぎてハンドリングが困難になったり、わずかな外力がフレームに作用するだけでペリクル膜にシワが発生したりといった不具合が生じるために、実用上耐えられないという問題が判明した。
【0011】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ペリクルフレームの幅を極限まで狭くしてより大きな露光面積を確保することができるとともに、ペリクルの製造、輸送中等にペリクルフレームの変形やペリクル膜のシワの発生がなく、所望の寸法精度でフォトマスクに貼り付けが可能なペリクルおよびペリクルの貼付け方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、ペリクルフレームが内枠及び外枠の2重構造をなしており、前記内枠は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有するものであり、前記外枠は、前記内枠に密着するとともに前記内枠から分離可能に構成されていることを特徴とするものである。
【0013】
また、前記内枠及び外枠は、ネジによる締結手段又は磁力による締結手段で締結されていることを特徴とするものである。
【0014】
さらに、本発明は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有する内枠とこの内枠に密着するとともに内枠から分離可能に構成された外枠との2重構造をなすペリクルフレームで構成されたペリクルをフォトマスクに貼付けるペリクルの貼付け方法であって、ペリクルの貼付け時は、ペリクルフレームの内枠だけを加圧してペリクルをフォトマスクに貼付けるとともに、ペリクルの貼付け後は、ペリクルフレームの外枠を内枠から取り外すことを特徴とするものである。
【0015】
本発明のペリクルによれば、剛性が必要な製造中又は搬送中は外枠により剛性を確保するとともに、フォトマスクへの貼付け後は、ペリクルフレームの剛性を維持する必要がなくなるから、外枠を取り外すことで所定のペリクル外寸とすることができるものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、ペリクルフレーム幅をより狭く(細く)することで内側の露光面積を最大限に確保することができる。また、材質や寸法上の制約によって剛性の低いペリクルの場合であっても、通常のペリクル同様に製造可能であるとともに、容器に収納して輸送する場合においても、ペリクルフレームの変形やペリクル膜の損傷やシワを生じることがない。さらに、所望の寸法精度を維持したままでフォトマスクへ貼付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1図1は、本発明のペリクルの概要を示す平面図である。
図2図2は、図1のA−A断面図である。
図3図3は、図1のB部の断面拡大図であり、ネジによる締結状態を示す。
図4図4は、図1のB部の別の断面拡大図であり、磁力による締結状態を示す。
図5図5(a)は、ペリクル貼付け時の状態を示す断面図であり、図5(b)は、外枠を取り外した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【0019】
また、本発明は、液晶製造用途で使用される一辺の長さが500mmを超えるような大型のペリクルにおいて効果が大きいが、本発明の対象となるペリクルは、その大きさで限定されるものではない。本発明は、大きさ(辺の長さ)やペリクル膜の張力に対して、ペリクルフレームの剛性が十分に確保できない全てのペリクルに適用することができる。
【0020】
図1図4に本発明の一実施形態を示す。ペリクルフレーム11は、内枠11aおよび外枠11bから構成される。内枠11aの上面にはペリクル膜接着層12が設けられ、ペリクル膜13が接着されている。その反対の面にはフォトマスク(図示しない)へ貼り付けるためのマスク粘着層14が設けられ、使用するまではセパレータ15により表面が保護されている。
【0021】
また、内枠11aには、通気孔16が設けられているが、その外面側には通気の際にペリクル内への異物侵入を防止するフィルター17を設けても良い。内枠11aの外寸は、適用するフォトマスクにおいて露光装置側で定められた外寸とすることが良いが、内寸は出来るだけ大きく、すなわち、内枠11aの幅はできるだけ狭くすることが好ましい。この寸法は、内枠11aの加工時に精度が維持できて、しかもペリクル膜の接着強度が維持できる程度の幅が必要である。この幅は、内枠11aの材質や辺の長さにもよるが、より具体的には1.5〜10mmの範囲が好ましく、長辺と短辺で異なっていても良い。
【0022】
通常のペリクルフレームでは、ペリクル膜の張力に対する変形量を考慮してフレーム幅を決定しなければならないが、本発明のペリクルフレームでは、ペリクル膜を張設する内枠11aの剛性が低くても、ペリクル製造中の剛性は、外枠11bで十分に維持することができる。そして、ペリクルをフォトマスクへ貼付けした後は、内枠11aは、マスク粘着層14でフォトマスク上に固定されるためにペリクル膜13の張力によっては変形が生じない。したがって、内枠11aの幅は、ペリクル膜13の張力による変形を考慮せずに極限まで狭く設計することができる。
【0023】
内枠11aの材質は、アルミニウム合金などの軽合金、又は炭素鋼、ステンレス鋼などの鉄系材料の他に、PPS、PEEKなどのエンジニアリング樹脂およびそれらに強化材料を含有させたもの、CFRPなどの繊維強化樹脂など、公知のペリクルフレーム材料を使用することができる。また、その表面は、発塵防止、耐光性の確保および異物の視認性の観点から、適切な黒色化処理が行われていることが好ましい。
【0024】
外枠11bは、内面が内枠11aの外面にスムーズに脱着出来る程度に嵌合するようになっており、外枠11bと内枠11aの間隙は、各辺において30〜200μmの範囲が適切である。外枠11bの外形は、十分な剛性が維持できるよう考慮して設計することが必要である。具体的には、内枠11aと一体となった状態でハンドリングした際にも曲がりや捻れなどの変形を生じさせないように設計することが必要である。
【0025】
このとき、外枠11bの上面および下面は、それぞれ内枠11aの上面および下面から突出しないよう構成されていることが好ましい。突出していると、ペリクルの製造時ならびにフォトマスクへの貼付時に障害となる恐れがある。また、内枠11aの外側にはフィルター17が設けられるため、その部分には掘りこみ部18を設けてフィルターとの干渉を防ぐことが好ましい。さらに、ハンドリングのためには、外周面などに孔や溝、段差を設けることも好ましい(図示しない)。
【0026】
外枠11bの材質は、内枠11aと同様にして選択することができ、アルミニウム合金などの軽合金、又は炭素鋼、ステンレス鋼などの鉄系材料の他に、PPS、PEEKなどのエンジニアリング樹脂およびそれらに強化材料を含有させたもの、CFRPなどの繊維強化プラスチックなど、公知のペリクルフレーム材料を使用することができる。また、その表面は、公知の適切な黒色化処理が行われていることが好ましい。
【0027】
内枠11aと外枠11bとのネジによる締結形態を図3に示す。内枠11aと外枠11bとは、外枠11bの外側から内枠11aに設けられた雌ネジ31にボルト32を締め付けて固定される。ボルト32の頭部は、外枠11bの外面から突出しないようザグリ内に収納されることが好ましい。また、この締結箇所の数やその配置はペリクルの大きさに応じて適宜決定することが好ましいが、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの変形が顕わにならないように配置することが肝要である。
【0028】
磁力による別の締結形態を図4に示す。この実施形態では、内枠11aの材質に炭素鋼などの磁性材料を使用し、外枠11bにはアルミニウム合金などの非磁性材料を使用する。締結は、外枠11bに設けられた孔41に挿入された永久磁石42に内枠11aが吸着されることにより行われる。永久磁石42は、孔41とは接着されておらず、挿入と脱着が可能な嵌め合いとなっている。永久磁石42は、小型で強い磁力を有していることが好ましく、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などの希土類磁石が特に好ましい。ペリクルを貼り付けた後の内枠11aと外枠11bの分離は、永久磁石42の外側から、さらに大きな磁力の永久磁石43を先端に有する引き抜き治具44を挿入し、吸着させて引き抜くことで行うことができる。
【0029】
この磁力による締結形態の場合は、内枠11aと外枠11bが正確な位置で締結できないために、例えば図4中のC部に示すような位置決めのための段差を互いに設けることが好ましい。また、この締結形態の場合は、図3に示すネジによる締結形態と比較して構造が複雑になるが、フォトマスクへ貼付け後の内枠11aと11bの分離が容易であることや、ネジを使用しないために締結あるいは分離作業に伴う異物の発生がきわめて少ないという利点がある。
【0030】
内枠11aと外枠11bは、ペリクルの製造工程のはじめの段階で締結され、その後は一体のペリクルフレーム11として扱うことが好ましく、洗浄作業は、清浄性確保の観点から、内枠11aと外枠11bが別々で行われることが好ましい。また、フィルター17は、外枠11bを締結する前の段階で内枠11a上に取り付けておくことが好ましい。その他の作業は、通常のペリクルと同様に進めることができ、完成後は公知の方法でペリクル収納容器へ収納し、搬送することが可能である。
【0031】
通常のペリクルの製造と異なることは、ペリクル膜接着層12やマスク粘着層14が内枠11aにだけ設けられるという点である。外枠11bは、ペリクルフレームとして全体の剛性を維持するとともに、製造工程においてハンドリングの保持部となる役割だけを有するから、外枠11bにはペリクル膜接着層12やマスク粘着層14は設けられていない。
【0032】
ペリクル貼付け時の状態を示す断面図を図5(a)に示す。ペリクル貼付け時は、ペリクル10をフォトマスク51と所定の位置に位置決めし、内枠11aの上面だけを加圧板52を介して矢印53の方向に加圧して貼り付けを行うことが良く、このような貼付け方法により、外枠11bの影響を排除することができる。そして、貼付け終了後は、上述した方法により外枠11bを内枠11aから分離し、取り外すことで、図5(b)に示すように、フォトマスク51上には内枠11aで構成されたペリクル10’だけが残ることになる。
【0033】
上記のような構成とすることにより、製造工程や搬送工程で必要なペリクルフレームの剛性は外枠により確保するから、製造工程や搬送工程の全てに渡ってペリクルフレームの内枠11aの剛性を確保する必要がなくなる。すなわち、ペリクルフレーム(内枠11a)の剛性は、フォトマスク51へ貼付けた後にフォトマスク51上でペリクル膜13を保持する程度であれば良いことになる。
【0034】
そのため、ペリクルフレームの幅については、最小に設計することが可能となるし、様々な材質を選択することもできるようになる。その結果、大型のペリクルにおいて極めて幅の狭いペリクルフレームを使用することが可能となるから、最大限の露光領域を確保することができるという利点がある。また、大型のペリクルだけでなく、半導体製造で用いられる小型のペリクルにおいても、フォトマスクの歪みを防止するために極端に剛性を低下させたペリクルフレームを使用することが可能となる。
【実施例】
【0035】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
【実施例1】
【0036】
図1、2および3に示すペリクルフレーム11の内枠11aとして、アルミニウム合金を用いて、外寸474x782mm、内寸466x774mm、高さ4.9mmのものを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。なお、この内枠11aの外側面には、図1に示すような配置で非貫通の雌ネジ31ならびに通気孔16を設けた。
【0037】
また、アルミニウム合金を用いて外寸514x822mm、内寸474x782mm、高さ4.0mmの外枠11bを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。このとき、寸法公差は内枠11aの外寸に対して、外枠11bの内寸が各辺において0.05〜0.1mmの間隙になるように設定した。さらに、内枠11aの雌ネジと対応する位置にはボルト用のザグリ孔33、通気孔16の付近にはフィルター17との干渉を避けるために掘りこみ部18を設けておいた。
【0038】
上記のように製作した内枠11aと外枠11bをクリーンルームに搬入し、界面活性剤と純水で洗浄し、完全に乾燥させた。はじめに、内枠11aについて異物検査を行い、通気孔16の外面にフィルター17を取り付け、次いで、外枠11bの内側に内枠11aを嵌合させ、ボルト32にて締結し、ペリクルフレーム11を製作した。
【0039】
このペリクルフレーム11の内枠11aの一方の端面にペリクル膜接着層12としてシリコーン粘着剤を、また他方の端面にマスク粘着層14としてシリコーン粘着剤(商品名KR3700、信越化学工業(株)製)をエア加圧式ディスペンサによりそれぞれ塗布し、加熱によりキュアさせた。ペリクル膜接着剤層の厚さは0.1mm、マスク粘着材層の厚さは1.3mmである。次に、離型剤を表面に付与した厚さ125μmのPETフィルムをペリクルフレームとほぼ同形に切断加工して製作した保護用セパレータ15をマスク粘着層14に取り付けた。
【0040】
一方、上記ペリクルフレーム11とは別に、フッ素系ポリマー(商品名サイトップ、旭硝子(株)製)をスリットコート法により850x1200x厚さ10mmの長方形石英基板上に成膜し、この膜を溶媒を乾燥させた後に基板外形と同形状のアルミ合金製仮枠に接着、剥離し、厚さ約3μmのペリクル膜を得た。このペリクル膜に対して適切な張力調整を行い、上記のように仕上げた内枠11a上のペリクル膜接着層12に接着させた後、外枠11b周囲の不要な膜をカッターにて切断除去し、ペリクル10を完成させた。
【0041】
このペリクル10をペリクル収納容器(図示しない)に収納し、トラックで約1000kmの陸上輸送試験を行った。そして、輸送後のペリクル10を検査したところ、異物の付着、ペリクル膜の損傷ならびに内枠11a、外枠11bの締結状況に異常は見られなかった。
【0042】
次に、このペリクル10を520x800mmの清浄なフォトマスク基板に貼り付けた。貼付けに際しては、図5(a)に示すように、内枠11aの上面だけを加圧する加圧板52を介して行い、貼付け荷重は100kgfとした。
【0043】
その後、図5(b)に示すように、ボルト32を取り外して、外枠11bを内枠11aから分離し、フォトマスク51上には内枠11aだけで構成されたペリクル10’だけが残った状態とした。この状態でペリクル膜面を検査したが、シワ等の欠陥は見られなかったほか、ペリクル10’の内部となったフォトマスク51の表面にも異物は確認されなかった。マスク粘着層14にも浮き上がりや不均一なつぶれは無かった。そして、ペリクル20のフォトマスク上の貼り付け位置を測定したところ、所定の寸法精度を満足しており、ペリクルフレーム(内枠11a)に変形の無いことが確認された。
【実施例2】
【0044】
図1に示すようなペリクルフレーム11の内枠11aとして、炭素鋼を用いて外寸904.5x750mm、内寸896.5x742mm、高さ5.8mmのものを機械加工にて製作し、表面に黒色クロムめっき処理を施した。なお、この内枠11aの外側面には、図1に示すような配置で非貫通の雌ネジ31ならびに通気孔16を設けた。
【0045】
また、アルミニウム合金を用いて外寸924.5x790mm、内寸904.5x750mm、高さ5.0mmの外枠11bを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。このとき、公差は内枠11aの外寸に対して、外枠11bの内寸が各辺において0.05〜0.1mmの間隙になるように設定した。さらに、内枠11aの雌ネジと対応する位置にはボルト用のザグリ孔33、通気孔16の付近はフィルター17との干渉を避けるため掘りこみ部18を設けておいた。
【0046】
上記のように製作した内枠11a、外枠11bを用いて、上記実施例1と全く同様にしてペリクルを製作し、貼付けまでの評価を行ったところ、ペリクルとしては全く問題ないことが確認された。
【比較例】
【0047】
上記実施例1の内枠11aと同寸、同形状のペリクルフレームを機械加工により製作し、このペリクルフレームを使用して内枠11aに外枠11bを締結しないという条件の他は、実施例1と全く同様の工程にてペリクルを製作した。このような条件で製作したペリクルを検査したところ、その長辺は片側約3.5mm、その短辺は約2mmの変形が生じていた。また、搬送のためにこのペリクルフレームを把持したところ、その度にペリクル膜にはシワの発生が見られたので、このようなペリクルは、到底実用に耐えるものでないことが確認された。
【符号の説明】
【0048】
10 ペリクル
10’ペリクル(外枠11bを外した後)
11 ペリクルフレーム
11a 内枠
11b 外枠
12 ペリクル膜接着層
13 ペリクル膜
14 マスク粘着層
15 セパレータ
16 通気孔
17 フィルター
18 掘りこみ部
31 雌ネジ
32 ボルト
33 ザグリ孔
41 孔
42 永久磁石
43 永久磁石
44 引き抜き治具
51 フォトマスク
52 加圧板


図4
図1
図2
図3
図5