JP2011002680A - ペリクル - Google Patents

Abstract

【課題】 使用中に通気孔やフィルタから発塵する恐れの無い信頼性の高いペリクルを提供する。
【解決手段】
通気孔の周縁部にＣまたはＲ面取り加工を施し、なおかつその直径を内面側から外面側に向かってテーパ状に拡大した構造とする。さらに、通気孔内壁の表面粗さをＲａ１．０以下とする。周縁部からの発塵が大幅に減少するとともに、通気孔内の異物検査を精度良く行うことができ、洗浄性も高くなる。その結果、使用中に通気孔やフィルタ周辺から異物が発生する恐れの無い、きわめて信頼性の高いペリクルとなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体デバイス、プリント基板あるいは液晶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に関するものである。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体製造或は液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハーあるいは液晶用原板に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あるいはレチクル（以下、短にフォトマスクという）にゴミが付着していると、このゴミが光を吸収したり光を曲げてしまうために、転写したパターンが変形したり、エッジががさついたものとなるほか、下地が黒く汚れたりするなど、寸法、品質、外観などが損なわれるという問題があった。

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。そこで、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した後に露光を行っている。この場合、異物はフォトマスクの表面には直接付着せず、ペリクル上に付着するため、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。

一般に、ペリクルは、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロースあるいはフッ素樹脂などからなる透明なペリクル膜を、アルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどからなるペリクルフレームの上端面に貼り付けないし接着する。さらに、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のポリブデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル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。

また、ペリクルをフォトマスクに貼り付けた状態において、ペリクル内部に囲まれた空間と外部との気圧差をなくすことを目的として、ペリクルフレームの一部に気圧調整用の小孔を開け、小孔を通じて移動する空気からの異物侵入を防ぐためのフィルタが設置されることもある（特許文献１参照）。

このフィルタは通常所望の異物捕集性能および通気性能が得られるよう捕集口径および面積が考慮されるが、１枚では所望の通気性能が得られない場合には複数枚のフィルタが設置される。例えば、半導体製造用に用いられるペリクルでは１枚であることが多いのに対して、１辺が５００ｍｍを超えるような大型の液晶製造用ペリクルでは、通気量確保のため、通常８枚〜数十枚が取り付けられる。

ここで用いられるフィルタは、一般的にはＰＴＦＥなどを延伸加工した多孔質薄膜を通気膜として用いたシート状のものがコスト、形状の点からペリクルでの使用に適しており、良く用いられる。その構造は、図４に示すようなもので、フィルタ通気膜４１の片面にフレームに接着するための粘着層４３をリング状に配し、その反対側の面にはフィルタ通気膜４１を保護するＰＰ等からなる粗いメッシュ状の保護網４２を接着した３層構造となっていて、厚さは全体で０．１５〜０．３ｍｍ程度である。このフィルタに対して、時には発塵を防ぐためにフィルタ自身に粘着性物質を塗布または浸潤させる加工が行われることもある（特許文献２参照）。

ペリクルフレームは、一般的には界面活性剤あるいは純水中での超音波洗浄等の手段で洗浄される。その際、通気孔の内部も液中での超音波洗浄により洗浄されるが、通気孔内部には超音波が侵入しにくいため、通常（孔以外）のペリクルフレーム表面よりは洗浄効果は低下する。特には、一辺が５００ｍｍを超えるような大型のペリクルについてはフレームの幅が広いため、それに伴って通気孔が長くなり、洗浄性の著しい低下が生ずる。さらには、洗浄後に通気孔内の異物検査を行うに際して、通気孔内部がほとんど目視観察できないという不具合があった。

さらに、通常、フィルタはペリクルフレームの外側表面に通気孔を覆う形で取り付けられている。そのため、例えば、フィルタへのエアブローなどにより膜面が振動した際には通気孔周縁部に膜面が接触し傷つき発塵する恐れがあった。この部分における発塵は、ペリクルの内側領域であるため、マスクパターンへの異物付着という大きな問題を引き起こす恐れがある。

実公昭６３−３９７０３号公報 特開平０９−０６８７９２号公報

本発明の目的は、ペリクルフレーム上にペリクル内の気圧を外部と同一に調整するための通気孔および該通気孔にペリクル内部に侵入するパーティクルを防止するフィルタが取り付けられているペリクルにおいて、使用中に通気孔やフィルタから発塵する恐れの無い信頼性の高いペリクルを提供することにある。

本発明によるペリクルは、ペリクルフレーム上にペリクル内の気圧を外部と同一に調整するための通気孔および該通気孔にペリクル内部に侵入するパーティクルを防止するフィルタが取り付けられているペリクルにおいて、ペリクルフレームに設けられた通気孔の周縁部がＣ０．５〜Ｃ１．０またはＲ０．５〜Ｒ１．０で面取りされていることを特徴とする。通常、通気孔周縁部はサンドブラスト等によるＣ０．１程度の自然面取りとなっているが、面取り加工を施すことにより、周縁部からの発塵低下に加え、フィルタ膜と通気孔周縁部の接触に際しての発塵を防ぐことができる。

また、同上ペリクルにおいて、ペリクルフレームに設けられた通気孔がフレーム内面側から外面側に向かってテーパ状に拡大していることを特徴とする。テーパ状に通気孔径が拡大していることにより、洗浄後の通気孔内の目視観察が容易となるほか、洗浄中においては超音波の通気孔内への侵入を助け、洗浄効果が向上する。
さらにまた、同上ペリクルにおいて、通気孔壁面の表面粗さがＲａ１μｍ以下であること特徴とする。洗浄効果が向上するうえ、異物が付着しにくくなる。

また、これら通気孔の発明に加えて、取り付けるフィルタの通気膜に粘着性物質を塗布または浸潤することとすれば、さらに使用中の発塵の恐れがないペリクルとなる。

本発明によれば、通気孔の周縁部が面取り加工され、なおかつその直径が内面側から外面側に向かってテーパ状に拡大しているため、周縁部からの発塵が大幅に減少するとともに、通気孔内の異物検査を精度良く行うことができる。さらに、通気孔内壁の表面粗さが小さいため洗浄性が高く、また、異物が付着する可能性も小さい。その結果、使用中に通気孔やフィルタ周辺から異物が発生する恐れの無い、きわめて信頼性の高いペリクルとなる。

本発明の一実施形態であるペリクルフレームの通気孔の両端周縁部をＲ面取りした例を示した通気孔付近の断面図である。 本発明の別の実施形態である通気孔がテーパをなす例を示した通気孔付近の断面図である。 一部がテーパ状をなす通気孔に周縁部の面取りを組み合わせた実施形態を示した通気孔付近の断面図である。 フィルタの構造概略図である。 ペリクルの外観概略図である。 従来技術による通気孔付近の概略図である。 フィルタからの発塵評価方法を説明する概略図である。

以下、本発明を実施するための実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明はフレーム幅の広い（＝通気孔の長い）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特に効果が大きいが、半導体用途で使用されるフレーム幅の狭い（＝通気孔の短い）一辺が１５０ｍｍ程度の小型のペリクルについて適用しても所望の効果が得られるので、特にその用途が限定されるものではない。

図４に本発明で用いているフィルタの構造を示す。フィルタ通気膜４１はＰＴＦＥ等からなる薄い多孔質膜で、その下面にペリクルフレームに粘着固定するための粘着層４３が設けられ、また、上面にはフィルタ通気膜保護のための保護網４２が設けられている。粘着層４３は環状になっているため、中央部に露出したフィルタ膜４１で通気が行われる。

図１は、本発明の一実施形態であるペリクルフレーム１１の通気孔１２の両端周縁部１７をＲ面取りした例を示した通気孔付近の断面図である。加工に用いる刃物の都合でＲ面取りが不可能な場合は、直線状に面取りしたＣ面取りとしても良いが、発塵防止の観点からは、Ｒ面取りの方がより好ましい。

ここで、周縁部１７の面取りの大きさ（この図のＲ面取りの場合、曲率半径）は、０．５〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。０．５ｍｍ以下では、面取りが不十分で効果が不十分であることに加え、小さすぎて加工が難しいという問題がある。逆に、１ｍｍを超えるような大きさとした場合には、フレーム剛性へ与える影響が大きくなることに加え、通気孔内の洗浄性向上や検査性向上といった点からは過大で意味が無く、また、取り付けるフィルタ１６が大型になったり、取り付け位置の要求公差が厳しくなるという不利益があり、好ましくない。

通気孔端部の周縁部１７が面取りされていると、フィルタ１６に外面から強力なエアブロー等が加えられて、フィルタ１６が凹んで通気孔の周縁部１７に接触しても、鋭利な部分がないため、擦れによる発塵がほとんど無くなる。また、周縁部１７の開口が大きくなることにより、ペリクルフレーム１１洗浄後の通気孔１２内の目視異物検査が容易になるという利点もある。

また、この例ではペリクルフレーム１１の外側、内側の両方の周縁部１７にＲ面取りを施しているが、コスト面の考慮により外側だけとしても良い。

図２は本発明の別の実施形態を示した通気孔付近の断面図である。通気孔２２がペリクルフレーム内面側から外面側に向かってテーパ状に拡大している。そのため、ペリクルフレーム洗浄後の通気孔内を外側から目視観察した場合、通気孔の奥深くまで容易に異物検査することができ、作業性が改善されることに加え、検査精度が大幅に向上する。

このとき、通気孔内の表面粗さはＲａ１μｍ以下、さらに好ましくはＲａ０．５μｍ以下とすることが良い。この仕上げは、ドリル加工による孔開けの後、リーマ加工を行い、さらに必要に応じて砥石による研磨、薬液を使用した化学研磨、あるいは電解研磨をすることで得られる。
通気孔の内壁が平滑になるため、洗浄性が大幅に向上し、洗浄後も異物が通気孔内にとどまる危険が低下する。また、表面が平滑であるため異物検査において、異物の検出が容易になる。さらに、製造工程中において、異物が付着する可能性が低減される。

ちなみに、検査性の向上という観点からは、通気孔径を大きくするという解決手段も考えられる。しかし、径を大きくしても目視する方向へ対向する面が無いので、テーパ状に比べて効果は大きく劣る。さらに径を大きくしていけば、検査性は向上していくが、大きくするほどフレーム剛性が低下する不都合がある。

そして、上記したような本発明の手段は、各々を組み合わせて用いることでさらに高い効果を得ることができる。
図１に示した通気孔周縁部の面取りに加えて、その通気孔内壁をＲａ１μｍ以下に仕上げること、あるいは、図２に示したテーパ状通気孔の内壁をＲａ１μｍ以下の表面粗さに仕上げることは、より好ましい事例である。テーパ角度は制限的ではないが、頂角で５°程度として差し支えない。

図３は一部がテーパ状をなす通気孔に周縁部の面取りを組み合わせた実施形態を示した通気孔付近の断面図である。
この場合、上記した２例を組み合わせた効果が得られる。通気孔３２の一部はテーパ状になっており、なおかつ周縁部３７がＲ面取りされているため、外面側からの異物検査が容易で、検査精度も高い。また、周縁部３７のＲ面取りにより、フィルタ３６の通気膜付近に鋭利な部分が無いので、発塵の危険性が大幅に低下する。

この例では、上記図２のように通気孔を全てにわたってテーパ状とせず、フレーム内側近傍の一部領域を通常の同径孔としている。加工手段の点から、必要に応じてこのような形状とすることも良く、両者間に効果の差は無い。
そして、特に好ましくは、上記図３の構成において、さらに通気孔内壁の表面粗さをＲａ１μｍ以下とすることである。通気孔の周縁部３７およびフィルタ３６からの発塵防止、通気孔の洗浄性、検査の容易さ、どの点においても非常に良好なペリクルとなる。

ここで、取り付けるフィルタ３６に粘着性物質を塗布または浸潤させると、さらに使用中の発塵の恐れがないペリクルとすることができる。一般的に、フィルタはクリーンルーム環境で製造されておらず、また、仮に環境がクリーンルームであったとしても、何段階もの打ち抜き加工を経て完成品となるまでに、異物付着を完全に防止することはできない。そのため、通気の際には付着していた異物が脱落する恐れがあるが、粘着性物質の塗布または浸潤により付着異物をフィルタ表面に完全に固定することができる。

ここで、粘着性物質は、シリコーン粘着剤、アクリル粘着剤等を用いることが良い。これらを溶媒にて数％に希釈したものを精密ディスペンサ等で適量塗布する。そして、この溶液の濃度や浸潤させる量は、フィルタの通気性能を確保できる範囲で適宜決定することが良い。

以下に本発明の実施例を記述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Ａ５０５２アルミニウム合金の圧延板から図５に示すような形状の外寸１５２６×１７４８ｍｍ、内寸１４９３×１７１１ｍｍ、高さ６．２ｍｍのペリクルフレームを機械加工により製作した。このフレームには１６箇所の通気孔を設け、各通気孔は図３に示す断面形状とした。ここで、図中の寸法は、３ａ＝１．５ｍｍ、３ｂ＝２．２ｍｍ、３ｃ（曲率半径）＝０．５ｍｍである。また、この通気孔３２の内壁はＲａ０．５μｍとなるように研磨加工した。そして、機械加工終了後、このフレーム表面をサンドブラスト処理し、さらに黒色アルマイト処理を施した。

このフレームをＣｌａｓｓ１０のクリーンルーム内にて洗浄、乾燥し、暗室内で異物検査を行った。もちろん、通気孔内部についても異物検査を行い、フレーム外側から観察したところ、内部を良く確認することができたが、ここでは異物の残留は皆無であった。

このフレームに対し、上端面にペリクル膜接着剤３３としてシリコーン粘着剤（信越化学工業（株）製；商品名ＫＲ３７００）をトルエンで希釈して乾燥膜厚がおよそ１００μｍとなるように塗布した。また、一方の端面にはマスク粘着剤３５としてシリコーン粘着剤（信越化学工業（株）製；商品名ＫＲ３７００）をトルエンで希釈し、６ｍｍ幅となるように塗布した。このとき、粘着剤の高さは約２ｍｍとなるように仕上げた。

そして、各通気孔には、打ち抜き加工により製作した図４に示すような構造のＰＴＦＥ製フィルタをピンセットを用いて貼り付けたうえ、シリコーン粘着剤（信越化学工業（株）製；商品名ＫＲ３７００）をトルエンで希釈したものをハンドディスペンサでフィルタ３６表面に塗布し、粘着剤をフィルタに浸潤させた。

その後、このフレームを１３０℃に加熱して粘着剤、接着剤中の溶媒を乾燥させるとともに、シリコーン粘着剤を完全に架橋させ、次いで粘着剤保護用として別途製作しておいたセパレータをマスク粘着層上に貼り合わせた。このセパレータは、片面に離型剤をコーティングしたＰＥＴフィルム（厚さ１２５μｍ、半透明）をフレームの形状に切断して製作したものである。

次に、ペリクル膜の製造について述べる。上記クリーンルーム内にて、表面を平滑に研磨した１６２０×１７８０ｍｍの石英基板を洗浄、乾燥したのち、その片面にダイコート法を用いて膜材料としてフッ素樹脂（旭硝子（株）製；商品名サイトップ）を乾燥後膜厚が６μｍとなるように塗布した。この成膜方法は、ここではダイコート法としたが、この他にスピンコート法、スリットアンドスピン法など種々のものを使用することが可能である。その後、成膜基板ごとオーブンで２００℃に加熱し、溶媒を乾燥させた。そして、冷却後、この膜に対して、枠状の膜剥離治具を接着し、ゆっくりと基板から引き剥がして剥離膜を得た。

そして最後に、前記したフレームの膜接着層にこの剥離膜を貼り合わせ、外側の余剰膜をカッターにより切除してペリクルを完成させた。
完成したペリクルについて、フィルタをエアブローした際の発塵性評価を行った。

はじめに、１６２０×１７８０×厚さ１０ｍｍの表面研磨した石英ガラス基板を用意し、上記クリーンルーム内で洗浄、乾燥の後、暗室内で集光ランプを用いて基板上の異物検査を行った。付着していた異物についてはエアブローによる除去を行ったが、除去できないものについては、その位置をマップに正確に記録した。

その後、図７に示すように、この石英ガラス基板７１に製作したペリクル７２を貼り付けペリクル７２とガラス基板７１に囲まれた閉空間を作った。そして、ペリクル７２のフィルタ部（図示せず）のうち５箇所を無作為に選んで、外側からエアブローを行った。エアブローの条件は、ノズル径：２ｍｍ、距離：２０ｍｍ、圧力：約３９２ｋＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ²）、ブロー時間：１０ｓｅｃとした。

そして、フィルタへのエアブロー後、暗室内にて石英ガラス基板７１上の異物を集光ランプにより目視検査し、エアブロー前の検査でマップと比較した。その結果、異物は全く増加していなかった。

[比較例]
Ａ５０５２アルミニウム合金の圧延板から図５に示すような形状の外寸１５２６×１７４８ｍｍ、内寸１４９３×１７１１ｍｍ、高さ６．２ｍｍのペリクルフレームを機械加工により製作した。このフレームには図６に示すような同一径断面形状の直径１．５ｍｍの通気孔６２を１６箇所設けた。機械加工終了後、このフレーム表面をサンドブラスト処理し、さらに黒色アルマイト処理を施した。ちなみに、通気孔６２の内壁表面粗さを測定したところ、Ｒａ２〜４μｍ程度であった。

そして、上記実施例と同様にして、このフレームをＣｌａｓｓ１０のクリーンルーム内にて洗浄、乾燥し、暗室内で異物付着を確認した。このとき、通気孔内部についても異物検査を行ったが、通気孔が狭くて深く、通気孔内部の状況は良く確認できなかった。

その後、このフレームに上記実施例と同じく膜接着剤６３、マスク粘着剤６５を塗布し、さらに図４に示す形状のフィルタをピンセットで貼り付けた。次いで、このフレームを１３０℃に加熱して溶媒を乾燥させるとともに、シリコーン粘着剤を完全に架橋させ、粘着剤保護用として別途製作しておいたセパレータをマスク粘着層上に貼り合わせた。

最後に、上記実施例と同様にして製作したペリクル膜をこのフレームの膜接着層に貼り合わせ、フレーム外側の余剰膜をカッターにより切除してペリクルを完成させた。

このペリクルの評価として、上記実施例と全く同様にして図７に示すように、ガラス基板７１に貼り付けたペリクル７２のフィルタ部に外部からエアブローを行い、発塵の有無を評価した。その結果、５箇所のうち２箇所の通気孔近傍のガラス基板上に直径１０〜２０μｍの異物数個の付着が見られた。

１１ ペリクルフレーム
１２ 通気孔
１３ 膜接着層
１４ ペリクル膜
１５ マスク粘着層
１６ フィルタ
１７ （通気孔の）周縁部

２１ ペリクルフレーム
２２ 通気孔
２３ 膜接着層
２４ ペリクル膜
２５ マスク粘着層
２６ フィルタ

３１ ペリクルフレーム
３２ 通気孔
３３ 膜接着層
３４ ペリクル膜
３５ マスク粘着層
３６ フィルタ
３７ （通気孔の）周縁部
３ａ 通気孔同径部
３ｂ 通気孔テーパー部径
３ｃ 周縁部Ｒ面取り半径

４１ フィルタ通気膜
４２ 保護網
４３ 粘着層

６１ ペリクルフレーム
６２ 通気孔
６３ 膜接着層
６４ ペリクル膜
６５ マスク粘着層
６６ フィルタ

７１ ガラス基板
７２ ペリクル

Claims (4)

1. ペリクルフレーム上にペリクル内の気圧を外部と同一に調整するための通気孔および該通気孔にペリクル内部への異物侵入を防止するフィルタが取り付けられているペリクルにおいて、通気孔の周縁部がＣ０．５〜Ｃ１．０またはＲ０．５〜Ｒ１．０で面取りされていることを特徴とするペリクル。
2. ペリクルフレーム上にペリクル内の気圧を外部と同一に調整するための通気孔および該通気孔にペリクル内部への異物侵入を防止するフィルタが取り付けられているペリクルにおいて、通気孔がフレーム内面側から外面側に向かってテーパ状に拡大していることを特徴とするペリクル。
3. ペリクルフレーム上にペリクル内の気圧を外部と同一に調整するための通気孔および該通気孔にペリクル内部への異物侵入を防止するフィルタが取り付けられているペリクルにおいて、通気孔内壁の表面粗さがＲａ１μｍ以下であることを特徴とするペリクル。
4. フィルタに粘着性物質が塗布または浸潤されている請求項１〜３のいずれかに記載のペリクル。

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