JP2019191488A - ペリクル枠及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平面度の高いペリクル枠及びそのペリクル枠を製造できるペリクル枠の製造方法を提供すること。【解決手段】ペリクル枠１の製造方法では、ペリクル枠１となる焼結体３５を変形させない状態で、定盤３１に固定し、定盤３１と反対側の表面である上面（第２面）３７の平面加工を行う。よって、焼結体３５（従ってペリクル枠１）の平面度を高めることができる。詳しくは、焼結体３５を変形させない状態で、ワックスＷで定盤３１に固定する。そのため、平面度を改善するために平面加工を行う際に、焼結体３５が第２面３７側から押圧されても、焼結体３５には定盤３１の表面３３に倣うような変形が生じにくい。【選択図】図５

Description

本開示は、ペリクル枠及びペリクル枠の製造方法に関する。

半導体製造において、半導体ウェハに配線パターンを形成する露光工程ではフォトマスクが用いられるが、このフォトマスクに異物（パーティクル等）が付着すると配線パターンの欠陥が生じる。

この対策として、即ち防塵のために、フォトマスクの表面（例えば表裏面）を覆うようにペリクルが配置されている。このペリクルとは、四角形の枠体であるペリクル枠に、その開口部を覆うように透明な薄い膜（ペリクル膜）が張設されたものである。

このペリクル枠は、枠部分が細い線材からなり、開口部の開口面積が大きな部材であり、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用いられる。なお、ペリクル枠を構成する部材としては、例えば厚み３ｍｍ×幅２ｍｍの角柱のような細径の例えばアルミ合金製の部材が用いられる。

ところで、従来のアルミ合金製のペリクル枠（従ってペリクル）は、平面度が悪いので（例えば平面度が数十μｍ程度であるので）、ペリクルをフォトマスクに貼り付けた場合には、フォトマスクに反りや歪み等の変形が生じるという問題があった。

この対策として、例えば特許文献１には、ペリクル枠の側壁に窪みを設けて、ペリクル枠の剛性を低下させて、フォトマスクの変形を抑制する技術が開示されている。

特開２０１１−７９３３号公報

しかしながら、上述した従来技術は、ペリクル枠の平面度自体を改善するものではないので、ペリクルをフォトマスクに貼り付けた場合には、フォトマスクの変形を十分に抑制できない恐れがあった。

この対策として、例えば高精度平面加工機を用いて、ペリクル枠の平面度を１μｍ未満に加工することが考えられる。例えば、図９（ａ）に示すように、定盤（Ａ１）上にペリクル枠（Ａ２）を載置して、ペリクル枠の厚み方向の表面を加工すること（即ち平面加工を行うこと）が考えられる。

ところが、開口面積が大きく、枠断面積の小さなペリクル枠は剛性が低く、平面加工中に弾性変形を起こし、定盤の形状に倣って変形してしまう。例えば、湾曲したペリクル枠は、図９（ｂ）に示すように、平面加工の際に上方から砥石によって圧力が加わると、定盤の平坦な表面に倣って平坦となり、あたかも、平面度が改善したようなフラットな状態となる。そのため、この状態で平面加工を行っても、平面度は改善されない。その結果、図９（ｃ）に示すように、平面加工後には自身の弾性によって元の形状に戻るため、平面度は改善されないままとなる。

つまり、従来では、単に定盤上にペリクル枠を載置し、その上面（即ち露出面）に対して平面加工を行うので、ペリクル枠は定盤の表面に倣うように変形し、平面加工後に圧力が無くなると元の形状に戻ってしまうので、平面度が向上しないという問題があった。

本開示は、前記課題を解決するためになされたものであり、平面度の高いペリクル枠及びそのペリクル枠を製造できるペリクル枠の製造方法を提供することを目的とする。

（１）本開示の第１局面は、厚み方向の両側に設けられた第１面及び第２面と、第１面及び第２面に連接された内周面及び外周面と、を有する枠形状のペリクル枠を、土台上に載置して、ペリクル枠の加工を行う、ペリクル枠の製造方法に関するものである。

このペリクル枠の製造方法では、固定工程にて、ペリクル枠を、第１面を土台側にするとともに、ペリクル枠の形状を維持したままの状態で、土台に固定し、固定加工工程にて、土台に固定したペリクル枠の第２面に対して、平面加工を行う。

このように、本第１局面では、ペリクル枠を変形させない状態で土台に固定し、土台と反対側の表面である第２面（露出面）の平面加工を行うので、ペリクル枠の平面度を高めることができる。

詳しくは、本第１局面では、ペリクル枠を変形させない状態で（即ち、平面度が悪い場合にはその悪い平面度を維持した状態で）、例えばワックス等で土台に固定する。そのため、ペリクル枠の平面度を改善するために、その露出面に対して平面加工を行う際に、ペリクル枠が砥石等によって露出面側から押圧されても、ペリクル枠には土台の表面に倣うような変形が生じにくい。例えば、ペリクル枠が湾曲していた場合でも、その湾曲の状態を保ったまま（即ち弾性変形しない状態のまま）、土台上に固定される。

そのため、このペリクル枠が弾性変形しない状態で、平面度を改善するように露出面側の平面加工を行うことができるので、ペリクル枠を目的とする平面度となるように加工することができる。

しかも、本第１局面では、ペリクル枠が弾性変形しない状態で、露出面側の平面加工を行うので、平面加工後には、平面加工中の弾性変形によって生じるペリクル枠の表裏面（即ち第１面及び第２面）の残留応力差を低減することができる。従って、平面加工後に、ペリクル枠が自身の弾性によって元に戻ることを抑制できる。よって、ペリクル枠は、平面加工によって得られた高い平面度を維持することができる。

従って、本第１局面では、ペリクル枠について、平面度不良の発生率が下がり、歩留まりが向上する。また、平面度不良が発生した場合でも、容易に修正が可能である。更に、平面加工の工程を簡略化できるので、工数の大幅な低減が可能である。

（２）本開示の第２局面では、平面加工後に、取外工程にて、土台からペリクル枠を取り外し、載置加工工程にて、取り外したペリクル枠を、第２面を土台側にして土台上に載置した状態で、第１面に対して、平面加工を行ってもよい。

前記第１局面における平面加工により、ペリクル枠の第２面の平面度が小さくなっているので、ペリクル枠を第２面を土台側にして土台上に載置した場合には、ペリクル枠は殆ど変形しない。つまり、平面加工の際に用いられる土台は、通常はその表面は非常に平坦であるので（即ち平面度が小さいので）、平面加工された第２面を土台側にした場合には、ペリクル枠は殆ど変形しない。

よって、殆ど変形していないペリクル枠の露出面である第１面に対して平面加工を行うことにより、第１面の平面度も小さくすることができる。
従って、本第２局面では、ペリクル枠の厚み方向の両面（即ち第１面及び第２面）の平面度を小さくすることができる。

また、前記第１局面による平面加工により、ペリクル枠の第２面側と第１面側とに残留応力の差が発生していたとしても、本第２局面では、第２面を土台上に載置した状態（つまり、第１局面と異なり、ペリクル枠を土台に固定しない状態）で、第１面に対して平面加工を行う。従って、ペリクル枠の第１面に第２面と同等の残留応力を与えることができ、ペリクル枠の第１面及び第２面の平面度を小さくすることができる。

（３）本開示の第３局面では、固定工程、固定加工工程、取外工程、載置加工工程を実施した後に、再度、固定工程、固定加工工程、取外工程、載置加工工程を実施してもよい。
本開示の第３局面では、固定工程、固定加工工程、取外工程、載置加工工程を２回実施するので、ペリクル枠の厚み方向の両面の平面度を一層小さくすることができる。

（４）本開示の第４局面では、載置加工工程で用いる土台は、固定加工工程で用いる土台と同一の土台又は異なる土台であってもよい。
異なる工程で用いる土台を共通としても、別個の土台としてもよい。

（５）本開示の第５局面では、土台として、単一の土台又は複数の土台を組み合わせたものを用いてもよい。
例えば単一の土台の上にペリクル枠を載置して平面加工を行ってもよい。また、ベースとなる土台（メイン土台）の上に補助的な土台（サブ土台）を設置し、そのサブ土台の上にペリクル枠を載置して平面加工を行ってもよい。

（６）本開示の第６局面では、土台は、平面視で、ペリクル枠の外形寸法より大きな寸法を有していてもよい。
このように、土台がペリクル枠よりも大きな外形寸法である場合には、ペリクル枠の全体を土台上に配置できるので、ペリクル枠の固定や平面加工が容易であるという利点がある。

（７）本開示の第７局面では、土台は、平面加工の際に変形しない特性を有していてもよい。
土台が、ペリクル枠の平面加工の際に変形しない特性を有している場合には、平面加工中にペリクル枠も変形しにくい。よって、ペリクル枠の平面度を改善する平面加工を好適に行うことができる。

（８）本開示の第８局面では、土台のヤング率は、２００ＧＰａ以上であってもよい。
土台のヤング率が２００ＧＰａ以上である場合には、高い剛性を有しているので、ペリクル枠の平面加工の際に、土台が変形しにくい。よって、ペリクル枠の平面度を改善する平面加工を好適に行うことができる。

（９）本開示の第９局面では、固定工程では、土台とペリクル枠との間に配置した固定材により、ペリクル枠の固定を行ってもよい。
このように、固定材を用いることにより、ペリクル枠を土台に固定することができる。

（１０）本開示の第１０局面では、平面加工後に、土台からペリクル枠を取り外す場合には、土台とペリクル枠との間から固定材を除去して、ペリクル枠を取り外してもよい。
このように、固定加工工程の平面加工後に、固定材を除去することにより、土台からペリクル枠を取り外すことができる。

（１１）本開示の第１１局面では、固定工程では、土台とペリクル枠との間に、固化していない状態の固定材を充填した後に、固定材を固化させて、ペリクル枠の固定を行ってもよい。

このように、固化していない固定材を土台とペリクル枠との間に充填し、その後に、固定材を固化させることにより、ペリクル枠を土台に固定することができる。
（１２）本開示の第１２局面では、固定材は、液状接合材であり、液状接合材を土台とペリクル枠との間に充填し、その後固化させて、固定を行ってもよい。

本第１２局面は、固定材として液状接合材を用いる場合の方法を例示している。
（１３）本開示の第１３局面では、固定材は、ワックスであり、固形状態のワックスを加温して液状化させて、土台とペリクル枠との間に充填し、その後冷却してワックスを固化させて、固定を行ってもよい。

本第１３局面は、固定材としてワックスを用いる場合の方法を例示している。
（１４）本開示の第１４局面では、土台におけるペリクル枠が載置される表面（即ち載置面）の平面度は、３μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）であってもよい。

本第１４局面では、土台の載置面の平面度が小さく平坦であるので、土台上にペリクル枠を載置した場合に、ペリクル枠の変形を抑制できる。
（１５）本開示の第１５局面では、ペリクル枠は、セラミックを主成分としてもよい。

本第１５局面は、ペリクル枠の好適な材料を例示したものである。なお、主成分とは、当該セラミック成分がペリクル枠を構成する材料の５０体積％以上であることを示している。

（１６）本開示の第１６局面は、厚み方向の両側に設けられた第１面及び第２面と、第１面及び第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関するものであり、このペリクル枠の第１面と第２面との残留応力の差が、５ＭＰａ以下である。

このように、ペリクル枠の第１面と第２面との残留応力の差が、５ＭＰａ以下である場合には、ペリクル枠自体が変形にくく、その平面度が小さい。よって、フォトマスクの表面にペリクルを貼り付けた場合に、フォトマスクが変形しにくいので、好適である。

（１７）本開示の第１７局面は、厚み方向の両側に設けられた第１面及び第２面と、第１面及び第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関するものであり、このペリクル枠の第１面及び第２面における平面度が、５μｍ以下であってもよい。

このように、ペリクル枠の第１面及び第２面における平面度が、５μｍ以下である場合には、フォトマスクの表面にペリクルを貼り付けた場合に、フォトマスクが変形しにくいので、好適である。

＜以下、本開示の構成について説明する＞
・平面加工とは、ワークの表面を平坦にする加工のことであり、ここでは、ペリクル枠の厚み方向の表面における平面度を改善するために、ペリクル枠の表面に対して研削や研
磨等の加工を行うことである。

・平面度とは、「平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ」であり、ＪＩＳ ０６２１−１９８４で規定されるものである。
・土台の平面度は、平面加工前のペリクル枠（即ち焼結体）及び平面加工後のペリクル枠の平面度よりも小さい。また、土台の剛性はペリクル枠の剛性より高く、同じ力が加わった場合でも、土台はペリクル枠よりも変形しにくい。

・ペリクル枠の枠体の材料としては、セラミックを主成分とする材料、超硬からなる材料、サーメットからなる材料、単体又は合金の金属からなる材料等を採用できる。
セラミックとしては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等の非導電性のセラミックや、アルミナ・炭化チタン、アルミナ・炭化チタン・窒化チタン、ジルコニア・炭化チタン等の導電性のセラミックなどを採用できる。金属としては、アルミ合金等を採用できる。

・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（即ち中央貫通孔）の寸法としては、例えば縦１１０ｍｍ〜１２０ｍｍ、横１４０ｍｍ〜１４５ｍｍの範囲を採用できる。

・土台の材料としては、アルミナ、窒化アルミ、炭化ケイ素等のセラミックを採用でき、その厚さとしては、例えば５ｍｍ以上を採用できる。

第１実施形態のペリクル枠を示す斜視図である。 第１実施形態のペリクル枠をＸＹ平面に沿って破断した断面を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態のペリクル枠の製造方法を示す工程図である。 第１実施形態のペリクル枠の製造方法のうち平面加工の一部を示す説明図である。 第１実施形態のペリクル枠の製造方法のうち平面加工の他の一部を示す説明図である。 第２実施形態のペリクル枠の製造方法のうち平面加工を示す説明図である。 実験例２の説明図である。 従来技術の説明図である。

以下、本開示が適用されたペリクル枠及びその製造方法の実施形態について、図面を用いて説明する。
［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。

図１〜図３に示すように、ペリクル枠１は、自身の片面（図３の上方）にペリクル膜３（図３参照）が張設される部材である。このペリクル枠１は、セラミックを主成分とする材料（例えば、アルミナを主成分とし、炭化チタンを含有する導電性セラミックス）から構成されている。なお、図１及び図２では、ペリクル枠１自体を示し、図３では、ペリクル枠１の片面にペリクル膜３が張設されたペリクル５を示している。

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７、内側と反対側の外側の面を外周面９とよぶ。また、内周面７と外周面９と
に連接された面のうち、ペリクル膜３が張設された側を上面１１、反対の面を下面１３とよぶ。なお、これらの面を区別する必要がない場合には、単に表面と呼ぶことがある。

図１に示すように、直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標系において、ペリクル枠１は、Ｚ方向から見た平面視で、長方形状の枠体（即ち環状の部材）であり、中央には平面視で長方形の中央貫通孔１５を有している。

つまり、ペリクル枠１は、同一平面上にて、平面視で、上下左右の四方に配置された長尺の枠部からなる。詳しくは、ペリクル枠１は、Ｘ軸に平行に配置された第１枠部１ａ及び第２枠部１ｂと、Ｙ軸に平行に配置された第３枠部１ｃ及び第４枠部１ｄとによって構成されている。

なお、ペリクル枠１の外形の寸法は、例えば、縦（Ｙ方向）約１４９ｍｍ×横（Ｘ方向
）約１２０ｍｍ×厚み（Ｚ方向）約３ｍｍである。また、ペリクル枠１の各枠部１ａ〜１ｄは四角柱であり、その幅の寸法（Ｚ方向から見た幅の寸法）は、同一（例えば約２ｍｍ）である。

また、このペリクル枠１は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、且つ、ビッカース硬度が８００Ｈｖ以上の特性を有している。なお、ペリクル枠１の平面度（詳しくは、上面１１及び下面１３の平面度）は、５μｍ以下である。また、ペリクル枠１の上面１１と下面１３との残留応力の差は、５ＭＰａ以下である。

前記ペリクル枠１には、平面視で、図２に示すように、Ｘ方向における両枠部（即ち第３枠部１ｃ、第４枠部１ｄ）に、それぞれ２箇所（合計４個所）に、外周面９側に開口する窪みである有底孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ（１７と総称する）が設けられている。

この有底孔１７は、図３に示すように、例えばφ１．５ｍｍ、深さ１．２ｍｍの有底の丸穴であり、底部は円錐形状に整えられている。
有底孔１７は、ペリクル５の製造およびその後のフォトマスク（図示せず）に取り付ける際の位置決め等に用いられる。

なお、前記図１及び図２に示すように、ペリクル枠１の第３枠部１ｃには、例えばφ０．５ｍｍの貫通孔である通気孔２０が設けられている。この通気孔２０は、フォトマスクにペリクル５が取り付けられた後、ペリクル５とフォトマスクに囲まれた空間と外部環境との気圧調整に用いられる。なお、外部環境から粉塵が侵入しないよう、通気孔２０には、図示しないフィルタが設けられる。

［１ー２．ペリクル枠の製造方法の概略］
次に、ペリクル枠１の製造方法の概略について説明する。
（第１工程Ｐ１）
図４に示すように、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。

ここで粉体とは、ペリクル枠１を構成する焼結体の元になる物質であり、後述する様に、アルミナや導電性材料などの原料粉末に、焼結助剤などを適宜加え湿式混合した後、噴霧乾燥法によって５０μｍ〜１００μｍの顆粒に作製したものである。

なお、原料粉末の粒径の測定は、レーザー回折・散乱法により行なったが、動的光散乱法や沈降法により行なってもよい。
（第２工程Ｐ２）
次に、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、前記粉体の成形後、これを所定温度で焼成した。
この焼成温度は、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（即ちペリクル枠１を構成する焼結体）が得られる。

（第４工程Ｐ４）
次に、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）の研磨代（例えば０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍ）を残して厚さを揃えた。

（第５工程Ｐ５）
次に、厚さ加工後の焼結体に対して、内形・外形加工を行った。
詳しくは、保持治具（図示せず）で焼結体の外周面を把持し、焼結体の内周面と外周面とに対してワイヤー放電加工を行い、内形や外形を目的とする寸法に加工した。

（第６工程Ｐ６）
次に、内形・外形加工後の焼結体に対して、放電加工面の表面処理を行った。
詳しくは、サンドブラスト処理により、放電加工によって生じた熱変質層を除去した。

（第７工程Ｐ７）
次に、放電加工面の表面処理後の焼結体に対して、穴開け加工を行った。
具体的には、型彫り放電加工によって、焼結体の側面に有底孔１７を形成した。また、細穴放電加工機（図示せず）によって、焼結体の側面に、気圧調整用の通気孔２０を形成した。

（第８工程Ｐ８）
次に、有底孔１７及び通気孔２０に対して、放電加工面の表面処理を行った。
詳しくは、サンドブラスト処理により、放電加工によって、有底孔１７及び通気孔２０の内周面に生じた熱変質層を除去した。

（第９工程Ｐ９）
次に、有底孔１７及び通気孔２０のサンドブラスト処理後の焼結体に対して、後に詳述するように、ペリクル枠１の上面１１及び下面１３の平面度を向上させるために、精密平面加工を行った。

（第１０工程Ｐ１０）
その後、ペリクル枠１に対して、面取り加工を行ってもよい。
［１ー３．実施例］
次に、ペリクル枠１の製造方法の具体的な実施例について、詳細に説明する。

（第１工程Ｐ１）
この素地の作製工程では、平均粒径０．５μｍのα−アルミナ粉末６３体積％、平均粒径１．０μｍの炭化チタン１０体積％、平均粒径１．０μｍの窒化チタン２５体積％、残部をＭｇＯ：Ｙ_２Ｏ_３＝１：１の焼結助剤からなる複合材料を調製した。

そして、この複合材料を湿式混合し、成形用有機バインダを加えた後、通常の噴霧乾燥
法により、アルミナ・炭化チタン・窒化チタンの複合セラミックス素地粉末を作製した。
（第２工程Ｐ２）
この成形工程では、複合セラミックス素地粉末を、金型プレス法により、外形寸法を縦１８２ｍｍ×横１４７ｍｍ×厚さ６ｍｍ、枠幅５ｍｍ程度の枠形状に成形し、ペリクル枠１の原型（粉末成形体）を作製した。

ここでは、後述する焼成工程により、ペリクル枠１の外形は、２０〜３０％程度縮むため、予め、焼成後のペリクル枠１より大きく成形する。なお、ペリクル枠１は、半導体露光装置における露光用マスクの大きさに合わせて種々の大きさが可能である。

（第３工程Ｐ３）
この焼成工程では、粉末成形体を脱バインダし、不活性ガス中にて１７００℃で３時間保持して焼成し、導電性を有する緻密なセラミックス焼結体を得た。

この焼結体の寸法は、縦１５１ｍｍ×横１２２ｍｍ×厚さ５ｍｍ、枠幅４ｍｍ程度であった。なお、０．３ｍｍ程度の歪みがあった。
（第４工程Ｐ４）
この厚さ加工工程では、焼結体の上下面（厚さ方向の両面）を、平面研削盤にてほぼ同量研削し、厚さ３．１ｍｍに加工した。なお、焼結体の平面研削後の両面の平面度は、それぞれ、２０μｍ〜４０μｍであった。

（第５工程Ｐ５）
この内形・外形加工工程では、ワイヤー放電加工により、焼結体の内形及び外形を、縦１４９ｍｍ×横１２０ｍｍ、枠幅２ｍｍに加工した。なお、この際に、稜部（コーナー部）のＲ加工を行ってもよい。

（第６工程Ｐ６）
この放電加工面の表面処理工程では、サンドブラスト処理によって、放電加工面の熱変質層を除去した。サンドブラスト処理では、粒度＃６００（平均粒径約３０μｍ）の炭化ケイ素砥粒を使用した。除去した層の厚みは、５μｍ程度であった。

（第７工程Ｐ７）
この穴開け加工処理では、型彫り放電加工によって、焼結体に対して、即ちペリクル枠１の第３枠部１ｃ及び第４枠部１ｄに対して、φ１．５ｍｍ、深さ１．２ｍｍの有底孔１７を形成した。

また、細穴放電加工によって、焼結体に対して、φ１ｍｍの気圧調整用の通気孔２０を形成した。
（第８工程Ｐ８）
この放電加工面の表面処理工程では、サンドブラスト処理により、放電加工された有底孔１７及び通気孔２０の内周面の熱変質層を除去した。

サンドブラスト処理では、粒度＃６００（平均粒径約３０μｍ）の炭化ケイ素砥粒を使用した。除去した層の厚みは、５μｍ程度であった。
（第９工程Ｐ９）
次に、平面加工機を用いて、サンドブラスト処理後の焼結体の片面ずつに対して、順次精密平面加工を行い、各片面をそれぞれ平面度を５μｍ以下に加工した。

以下、この精密平面加工について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。なお、図５及び図６では、焼結体３５等の各部材の形状は特徴を強調して模式的に示してある。
まず、図５（ａ）に示すように、高い剛性を有する定盤（サブ定盤）３１の表面（上面）３３上に、前記第８工程Ｐ８による処理後の焼結体（即ちペリクル枠１を構成する焼結体）３５を、厚み方向の一方の表面（第２面）３７が上側となるように載置した。

このサブ定盤３１として、例えばアルミナ製で、厚さが５ｍｍ以上（例えば１０ｍｍ）で、平面度が３μｍ以下（例えば０．８μｍ）の板材を用いた。なお、サブ定盤３１は、平面視（厚み方向から見た場合）で、焼結体３５の外形寸法より大きな寸法を有しており、その厚みは一定である。また、サブ定盤３１は、平面加工の際に変形しないように、ヤング率が２００ＧＰａ以上（例えば３００ＧＰａ）の高い剛性を有している。

次に、焼結体３５を載置したサブ定盤３１をホットプレート（図示せず）上に置き、焼結体３５の周囲に固形のワックスＷ（詳しくは、日化精工株式会社製 スカイワックス）を配置した。

そして、ホットプレートによって、ワックスＷを加熱して溶融させた。溶融したワックスＷは、図５（ｂ）に示すように、焼結体３５とサブ定盤３１との例えば２０μｍ〜５０μｍの隙間３９に、気泡なく浸透した。

次に、ホットプレートの加熱を中止し、自然冷却によってワックスＷを固化させた。これにより、ワックスＷによって、焼結体３５がサブ定盤３１に固定された。なお、ワックスＷを冷却して固化させる際のサブ定盤３１の上面３３と下面３４との温度差は、例えば１℃以下である。冷却中に上面３３と下面３４との間の温度差が大きいと、サブ定盤３１が反り変形を起こし、冷却後にサブ定盤３１の反り変形が解消すると、焼結体３５に逆方向の反りが残った状態となることがあるためである。

なお、この、焼結体３５をサブ定盤３１にワックスＷを用いて固定する工程は、固定工程の一例である。
次に、図５（ｃ）に示すように、焼結体３５が固定されたサブ定盤３１を、平面加工機４１に取り付けた。

具体的には、平面加工機４１の定盤（メイン定盤）４３の表面（上面）４５上に、焼結体３５が固定されたサブ定盤３１を配置した。詳しくは、メイン定盤４３の表面４５には、サブ定盤３１の外形に一致する開口部４０ａを有するプラスチック製の枠体４０が固定されており、その枠体４０の開口部４０ａにサブ定盤３１を嵌めることにより、サブ定盤３１をメイン定盤４３上に固定した。

なお、メイン定盤４３は水平定盤であり、その表面４５は水平となっている。従って、サブ定盤３１も水平定盤であり、その表面（上面）３３も水平となっている。また、メイン定盤４３及びサブ定盤３１の各表面４５、３３の平面度は、３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。

この平面加工機４１とは、例えばロータリー平面研削盤であり、表面４５が水平の円盤形状のメイン定盤４３と、メイン定盤４３の上方にてメイン定盤４３と平行に配置された円盤形状の砥石４７とを備えている。なお、メイン定盤４３と砥石４７との回転軸は、垂直である。

そして、メイン定盤４３と砥石４７とが、互いに反対方向に回転するとともに、砥石４５が降下してワークである焼結体３５の露出面を研削することにより、平面加工を行う。なお、砥石４５は、降下する際に、水平方向（例えば図５（ｃ）の左右方向）に数ｍｍ程度揺動して研削を行う。

なお、平面加工機４１として、平面超仕上盤を使用した。
ここでは、前記平面加工機４１を用いて、図６（ａ）に示すように、砥石４７によって焼結体３５の第２面３７を平坦にするように平面加工を行うことによって、第２面３７の平面度を５μｍ以下に加工した。

次に、図６（ｂ）に示すように、第２面３７の加工後の焼結体３５を載置したサブ定盤３１を、前記ホットプレートに載置し、上述したように再度加熱することにより、ワックスＷを溶融させた。これにより、焼結体３５とサブ定盤３１とを分離することができた。なお、焼結体３５やサブ定盤３１に付着したワックスＷは、洗浄等により除去した。

次に、図６（ｃ）に示すように、焼結体３５の第２面３７と第１面４９とを裏返し（即ち第１面４９を上側とし）、焼結体３５の第２面３７をメイン定盤４３上に配置した。
なお、焼結体３５は、後述する平面加工の際に動かないように、枠体５０によって、メイン定盤４３上に、位置ずれしないように配置した。詳しくは、メイン定盤４３の表面４５には、焼結体３５の外形に一致する開口部５０ａを有するプラスチック製の枠体５０が固定されており、その枠体５０の開口部５０ａに焼結体３５を嵌めることにより、焼結体３５をメイン定盤４３上に配置した。

次に、図６（ｄ）に示すように、上述した第２面３７の平面加工と同様にして、焼結体３５の第１面４９の平面加工を行った。この平面加工により、第１面４９の平面度を５μｍ以下に加工した。

このようにして、焼結体３５の両面（即ち第１面４９及び第２面３７）の平面加工を行うことにより、第１面４９及び第２面３７の平面度が５μｍ以下の高い平面度を有するペリクル枠１を得た。

（第１０工程Ｐ１０）
その後、ペリクル枠１に対して、面取り加工を行ってもよい。例えば、ペリクル枠１の稜部をブラシ研磨加工によって、０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍのＲ半径となるように、Ｒ加工を行ってもよい。

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。このペリクル枠１のヤング率と強度とを計測したところ、ヤング率４２０ＧＰａ、強度６９０ＭＰａであった。
［１−４．効果］
（１）本第１実施形態のペリクル枠１の製造方法では、ペリクル枠１となる焼結体３５を変形させない状態で、サブ定盤３１に固定し、サブ定盤３１と反対側の表面である第２面３７の平面加工を行うので、焼結体３５（従ってペリクル枠１）の平面度を高めることができる。

詳しくは、焼結体３５を変形させない状態で（即ち、平面度が悪い場合にはその悪い平面度を維持した状態で）、ワックスＷでサブ定盤３１に固定する。そのため、平面度を改善するために平面加工を行う際に、焼結体３５が第２面３７側から砥石４７によって押圧されても、焼結体３５にはサブ定盤３１の表面３３に倣うような変形が生じにくい。

このように、焼結体３５が弾性変形しない状態で、平面度を改善するように第２面３７側の平面加工を行うことができるので、焼結体３５（従ってペリクル枠１）を目的とする小さな平面度となるように加工することができる。

しかも、本第１実施形態では、上述したように、焼結体３５が弾性変形しない状態で、第２面３７側の平面加工を行うので、平面加工後には、焼結体３５の表裏面の残留応力差を低減することができる。従って、平面加工後に、焼結体３５が自身の弾性によって元に戻ることを抑制できる。よって、焼結体３５（従ってペリクル枠１）は、平面加工によって得られた小さな平面度を維持することができる。

（２）また、本第１実施形態では、第２面３７の平面加工を行った後に、サブ定盤３１から焼結体３５を取り外し、取り外した焼結体３５を、第２面３７をメイン定盤４３に載置した状態で、第１面４９に対して、平面加工を行う。

つまり、上述した第２面３７に対する平面加工により、焼結体３５の第２面３７の平面度が小さくなっているので、第２面３７をメイン定盤４３側にして、焼結体３５を平面度が小さなメイン定盤４３に載置した場合には、焼結体３５は殆ど変形しない。よって、殆ど変形していない焼結体３５の第１面４９に対して平面加工を行うことにより、第１面４９の平面度も小さくすることができる。

また、焼結体３５の第２面３７に対するによる平面加工により、焼結体３５の第２面３７側と第１面４９側とに残留応力の差が発生していたとしても、第２面３７側をメイン定盤４３側にして焼結体３５をメイン定盤４３に載置した状態（つまり、第２面３７の平面加工とは異なり、焼結体３５をメイン定盤４３に固定しない状態）で、第１面４９に対して平面加工を行う。従って、焼結体３５の第１面４９に第２面３７と同等の残留応力を与えることができ、焼結体３５の第１面４９及び第２面３７の平面度を小さくすることができる。

このように、本第１実施形態では、焼結体３５（従ってペリクル枠１）の厚み方向の両面の平面度を小さくすることができる。
（３）本第１実施形態では、サブ定盤３１は、平面視で、焼結体３５（従ってペリクル枠１）よりも大きな外形寸法である。従って、焼結体３５の全体をサブ定盤３１上に配置できるので、焼結体３５の固定や平面加工が容易である。

（４）本第１実施形態では、サブ定盤３１のヤング率は２００ＧＰａ以上で高い剛性を有しているので、サブ定盤３１は、平面加工の際に変形しない。そのため、平面加工中に焼結体３５が変形しにくいので、焼結体３５の平面度を改善する平面加工を好適に行うことができる。

（５）本第１実施形態では、メイン定盤４３（及びサブ定盤３１）の焼結体３５が載置される表面４５、３３（即ち上面）の平面度は、３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。よって、メイン定盤４３（及びサブ定盤３１）上に焼結体３５を載置した場合に、焼結体３５の変形を抑制できる。

（６）本第１実施形態のペリクル枠１では、ペリクル枠１の上面１１と下面１３との残留応力の差が、５ＭＰａ以下であるので、ペリクル枠１自体が変形にくく、その平面度が小さい。よって、フォトマスクの表面にペリクル５を貼り付けた場合に、フォトマスクが変形しにくいので、好適である。

（７）本第１実施形態では、ペリクル枠１の上面１１と下面１３とにおける平面度が、５μｍ以下であるので、フォトマスクの表面にペリクル５を貼り付けた場合に、フォトマスクが変形しにくいので、好適である。

［１−５．文言の対応関係］
第１実施形態の、ペリクル枠１の焼結体３５、第１面４９、第２面３７、サブ定盤３１及びメイン定盤４３、固定材Ｗは、それぞれ、本開示の、ペリクル枠、第１面、第２面、土台、固定材の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
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は同じ番号を付す。

本第２実施形態では、図７に示すように、平面加工機４１の定盤４３の上に、直接に焼結体３５を配置し、ワックスＷを用いて焼結体３５を定盤４３に固定し、焼結体３５の第２面３７の平面加工を行う。なお、図７では、焼結体３５等の各部材の形状は特徴を強調して模式的に示してある。

つまり、本第２実施形態では、第１実施形態のセラミック製のサブ定盤を用いることなく、焼結体３５を直接に平面加工機４１の定盤４３に固定するものである。
なお、焼結体３５を裏返して、その第１面４９の平面加工を行う場合には、第１実施形態で用いたような枠体（図示せず）を用いて、焼結体３５を定盤４３に固定する。

なお、焼結体３５を直接に定盤４３に固定するという内容以外は、基本的に第１実施形態と同様な製造工程を採用できる。なお、ワックスＷは、例えば温風を加えること等によって、溶融して除去することができる。

本第１実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。
［３．実験例］
次に、本開示の効果を確認するために行った実験例について説明する。

＜実験例１＞
この実験例１では、前記第１実施形態と同様にして、本開示の範囲内の実施例のペリクル枠（従って焼結体）を製造する際に、後述のように、焼結体の第１面及び第２面の平面度を測定した。

なお、平面加工機による平面加工の際の加工条件は、下記の通りである。
砥石の種類：ダイアモンド砥石 ＃１５００
加工時間 ：約３分
加工条件 ：粗研削後に、仕上げ研削
粗研削（加工速度：０．４μｍ／ｓｅｃ）
仕上げ研削（加工速度：０．２μｍ／ｓｅｃ）
まず、前記第８工程後で平面加工前の焼結体に対して、その第１面及び第２面の平面度を測定した。

次に、第２面の加工後に、焼結体を定盤（サブ定盤）から取り外し、その焼結体の第１面と第２面の平面度を測定した。
次に、焼結体を裏返し、その第１面を平面加工した後に、第１面と第２面の平面度を測定した。

また、本開示の範囲外の比較例の焼結体を製造し、前記実施例と同様にして、第２面の平面加工前及び平面加工後と、第１面の平面加工後とにおいて、それぞれ、第１面と第２面の平面度を測定した。

なお、この比較例では、上述の第９工程において、焼結体における第２面を平面加工す
る際に、第１面をサブ定盤に固定する固定工程を行わず、メイン定盤上に焼結体を単に配置して、平面加工を行う以外は、前記実施例と同様とした。

それらの結果を、下記表１及び表２に記す。

表１に示すように、固定工程を行い、第２面に対して平面加工を行った実施例では、平面加工前の第２面の平面度が２７．１μｍであるのに対し、平面加工後では１６．８μｍとなった。一方、固定工程を行わずに平面加工を行った比較例では、平面加工前の第２面の平面度が２７．９μｍであるのに対し、平面加工後では２１．４μｍであった。

これらの結果から、実施例のように、固定工程を実施して平面加工を行った場合には、平面度が向上することが分かる。
また、表２は、実施例及び比較例における焼結体の第１面に対し平面加工を行った結果を示している。

この表２に示すように、第２面に対して平面加工を行った後の焼結体の第１面に対し、平面加工を行うと、実施例では、第１面の平面度が１．３μｍであり、第２面の平面度が１．５μｍであった。一方、比較例では、第１面の平面度が２０．７μｍであり、第２面の平面度が２１．４μｍであった。

以上の結果から、固定工程を実施し焼結体の第２面に対して平面加工を行った後に、第
１面に対して平面加工を行った実施例は、単に第２面に対し平面加工を行った後に、第１面に対して平面加工を行った比較例に比べて、第１面及び第２面ともに、より一層平面度を向上させることができることが分かる。

また、比較例において、第１面及び第２面に対し、更に平面加工を行い、平面加工を繰り返すことで平面度に与える影響を確認した結果を、下記表３に示す。

第２面に対し固定工程を実施せずに平面加工を行う比較例では、表３に示すように、平面加工を繰り返しても、平面度が大きく向上することはなく、平面度の向上は確認できなかった。

上述した表１〜表３から明らかなように、実施例においては、第２面の平面加工後では、第２面の平面度が比較例よりも大きく改善され好適であった。さらに、第２面と第１面との平面加工後では、第２面と第１面とも平面度が１．５μｍ以下と小さく、より一層好適であった。

＜実験例２＞
この実験例２では、ペリクル枠が荷重を受けた際の撓みの状態を調べた。
図８に示すように、アルミナ製の定盤（５１）の上に一対のセラミックブロック（５３）を配置し、セラミックブロックの上に第１実施形態と同様なペリクル枠（５５）を配置した。

なお、ペリクル枠の寸法は、長辺１４９．０ｍｍ、短辺１１５ｍｍ、幅２．０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍである。
そして、ダイヤルゲージを用いて、セラミックブロックの上面から、ペリクル枠の上面の各位置（即ち、長辺の中央部、セラミックブロック上の端部）における高さを測定した。なお、ダイヤルゲージの触針荷重は１８０ｇｗである。

その結果、ペリクル枠の長辺の中央部の高さは２．４３０ｍｍ、端部の高さは２、４９９ｍｍであり、ペリクル枠の長辺の中央部は端部から僅かに下方に撓んでいることが分かった。

つまり、ダイヤルゲージの触針荷重（１８０ｇｗ）により、ペリクル枠の長辺の中央部が約７０μｍ撓むことが確認された。
＜実験例３＞
この実験例３は、ペリクル枠の平面加工時の応力と変形（発生反り量）との関係を、計算によって調べたものである。

前記実験例２によって、ダイヤルゲージの触針荷重（１８０ｇｗ）で、ペリクル枠の中央部が約７０μｍ撓むことが確認された。
そこで、１８０ｇｗ（＝１．７６Ｎ）相当の３点曲げ引張り応力σを求めると、σ＝６４．７Ｎ／ｍｍ^２＝６４．７ＭＰａである。

なお、σ＝３ＰＬ／２ａｂ^２＝(3*1.76*149)/(2*2*2.5*2.5)=31.5Ｎ／ｍｍ^２
（Ｐ：曲げ荷重、Ｌ：支点間距離、ａ：試験片幅、ｂ：試験片高さ）
ここで、下面に３１．５ＭＰａの引張応力、上面に３１．５ＭＰａの圧縮応力が加わっている場合には、表裏面である下面と上面との応力差が６３．０ＭＰａで、７０μｍの変形（反り）が発生したことになる。

ヤング率４００ＧＰａの材料の場合
１０μｍの反り発生の応力差＝９．０ＭＰａ
５μｍの反り発生の応力差＝４．５ＭＰａ
従って、平面度５μｍ以下を実現するためには、加工中の弾性変形により表裏面の応力差は５ＭＰａ以下にすることが必要になると考えられる。

［４．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。

（１）ペリクル枠の材料としては、セラミックからなる材料又はセラミックを主成分とする材料以外に、超硬、サーメット、単体又は合金の金属等を採用できる。
（２）固定材としては、ワックス以外に、液状の接合材（即ち接着剤）等を用いることができる。なお、固化した接着剤は、例えば接着剤を溶かすことができる溶剤等を用いて除去することができる。

（３）固定材として、加熱によって溶融する材料（例えばワックス）を用いる場合に、例えばワックスを冷却して固化させる際の土台（例えばサブ定盤等の定盤）の上面と下面との温度差は、温度差による定盤の反りを抑制するためには、少ないこと（例えば１℃以下）が好ましい。

また、温度差による定盤の反りを抑制するためには、徐冷することが考えられるが、高熱伝導性や低熱膨張材料を用いることが好ましい。例えば窒化アルミ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が好ましい。

（４）平面度が悪い（例えば５０μｍ以上）のペリクル枠に対しては、第１実施形態に示した、第１面及び第２面の平面加工を例えば２回以上繰り返すことにより、平面度を改善することができる。

（５）定盤として、単一の定盤又は複数の定盤を組み合わせたものを用いてもよい。例えば、単一の定盤の上に焼結体を載置して平面加工を行ってもよい。また、ベースとなるメイン定盤の上に補助的なサブ定盤を設置し、そのサブ定盤の上に焼結体を載置して平面加工を行ってもよい。

（６）第１面を加工する載置加工工程で用いる定盤は、第２面を加工する固定加工工程で用いる定盤と同一の定盤でも異なる定盤でもよい。
（７）また、ペリクル枠の枠体を形成するセラミックス材料としては、例えば特開２０１６−１２２０９１号公報に開示されているような、窒化ケイ素、ジルコニア、アルミナ
と炭化チタンの複合セラミックス等、各種の材料を採用できる。

（８）なお、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…ペリクル枠
５…ペリクル
３１、４３…定盤
３５…焼結体
３７…第２面
４１…平面加工機
４９…第１面

Claims (17)

1. 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、を有する枠形状のペリクル枠を、土台上に載置して、前記ペリクル枠の加工を行う、ペリクル枠の製造方法において、
   前記ペリクル枠を、前記第１面を前記土台側にするとともに、前記ペリクル枠の形状を維持したままの状態で、前記土台に固定する固定工程と、
   前記土台に固定した前記ペリクル枠の前記第２面に対して、平面加工を行う固定加工工程と、
   を有するペリクル枠の製造方法。
2. 前記平面加工後に、前記土台から前記ペリクル枠を取り外す取外工程と、
   前記取り外したペリクル枠を、前記第２面を前記土台側にして該土台上に載置した状態で、前記第１面に対して、平面加工を行う載置加工工程と、
   を有する請求項１に記載のペリクル枠の製造方法。
3. 前記固定工程、前記固定加工工程、前記取外工程、前記載置加工工程を実施した後に、再度、前記固定工程、前記固定加工工程、前記取外工程、前記載置加工工程を実施する、
   請求項２に記載のペリクル枠の製造方法。
4. 前記載置加工工程で用いる土台は、前記固定加工工程で用いる土台と同一の土台又は異なる土台である、
   請求項２又は３に記載のペリクル枠の製造方法。
5. 前記土台として、単一の土台又は複数の土台を組み合わせたものを用いる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
6. 前記土台は、平面視で、前記ペリクル枠の外形寸法より大きな寸法を有する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
7. 前記土台は、前記平面加工の際に変形しない特性を有する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
8. 前記土台のヤング率は、２００ＧＰａ以上である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
9. 前記固定工程では、前記土台と前記ペリクル枠との間に配置した固定材により、前記ペリクル枠の固定を行う、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
10. 前記平面加工後に、前記土台から前記ペリクル枠を取り外す場合には、前記土台と前記ペリクル枠との間から前記固定材を除去して、前記ペリクル枠を取り外す、
    請求項９に記載のペリクル枠の製造方法。
11. 前記固定工程では、前記土台と前記ペリクル枠との間に、固化していない状態の固定材を充填した後に、該固定材を固化させて、前記ペリクル枠の固定を行う、
    請求項９又は１０に記載のペリクル枠の製造方法。
12. 前記固定材は、液状接合材であり、該液状接合材を前記土台と前記ペリクル枠との間に充填し、その後固化させて、前記固定を行う、
    請求項１１に記載のペリクル枠の製造方法。
13. 前記固定材は、ワックスであり、固形状態の該ワックスを加温して液状化させて、前記土台と前記ペリクル枠との間に充填し、その後冷却して前記ワックスを固化させて、前記固定を行う、
    請求項１１に記載のペリクル枠の製造方法。
14. 前記土台における前記ペリクル枠が載置される表面の平面度は、３μｍ以下である、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
15. 前記ペリクル枠は、セラミックを主成分とする、
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載のペリクル枠の製造方法。
16. 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、
    前記ペリクル枠の前記第１面と前記第２面との残留応力の差が、５ＭＰａ以下である、
    ペリクル枠。
17. 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、
    前記ペリクル枠の前記第１面及び前記第２面における平面度が、５μｍ以下である、
    ペリクル枠。

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