KR20190125192A - 펠리클 프레임 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 평면도가 높은 펠리클 프레임 및 그 펠리클 프레임을 제조할 수 있는 펠리클 프레임의 제조 방법을 제공하는 것.
(해결 수단) 펠리클 프레임 (1) 의 제조 방법에서는, 펠리클 프레임 (1) 이 되는 소결체 (35) 를 변형시키지 않은 상태에서, 정반 (31) 에 고정시키고, 정반 (31) 과 반대측의 표면인 상면 (제 2 면) (37) 의 평면 가공을 실시한다. 따라서, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 의 평면도를 높일 수 있다. 상세하게는 소결체 (35) 를 변형시키지 않은 상태에서, 왁스 (W) 로 정반 (31) 에 고정시킨다. 그래서, 평면도를 개선하기 위해서 평면 가공을 실시할 때에, 소결체 (35) 가 제 2 면 (37) 측에서부터 가압되어도, 소결체 (35) 에는 정반 (31) 의 표면 (33) 을 따르는 변형이 발생하기 어렵다.

Description

펠리클 프레임 및 그 제조 방법{PELLICLE FRAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 개시는 펠리클 프레임 및 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조에 있어서, 반도체 웨이퍼에 배선 패턴을 형성하는 노광 공정에서는 포토 마스크가 사용되는데, 이 포토 마스크에 이물질 (파티클 등) 이 부착되면 배선 패턴의 결함이 발생한다.

이 대책으로서, 즉 방진을 위해서 포토 마스크의 표면 (예를 들어 표리면) 을 덮도록 펠리클이 배치되어 있다. 이 펠리클이란, 사각형 프레임체인 펠리클 프레임에, 그 개구부를 덮도록 투명한 얇은 막 (펠리클막) 이 장설 (張設) 된 것이다.

이 펠리클 프레임은, 프레임 부분이 가는 선재로 이루어지고 개구부의 개구 면적이 큰 부재로서, 펠리클막을 포토 마스크로부터 소정 거리 두고 배치하기 위해서 사용된다. 또, 펠리클 프레임을 구성하는 부재로서는, 예를 들어 두께 3 mm × 폭 2 mm 의 각기둥과 같은 직경이 가는 예를 들어 알루미늄 합금제 부재가 사용된다.

그런데, 종래의 알루미늄 합금제 펠리클 프레임 (따라서 펠리클) 은, 평면도가 나쁘므로 (예를 들어 평면도가 수십 ㎛ 정도이므로), 펠리클을 포토 마스크에 첩부한 경우에는, 포토 마스크에 휨이나 왜곡 등의 변형이 발생한다는 문제가 있었다.

이 대책으로서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 펠리클 프레임의 측벽에 패임을 형성하여, 펠리클 프레임의 강성을 저하시키고, 포토 마스크의 변형을 억제하는 기술이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-7933호

그러나, 상기 서술한 종래 기술은, 펠리클 프레임의 평면도 자체를 개선하는 것이 아니기 때문에, 펠리클을 포토 마스크에 첩부한 경우에는, 포토 마스크의 변형을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있었다.

이 대책으로서, 예를 들어 고정밀도 평면 가공기를 사용하여, 펠리클 프레임의 평면도를 1 ㎛ 미만으로 가공하는 것이 고려된다. 예를 들어, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 정반 (A1) 상에 펠리클 프레임 (A2) 을 재치 (載置) 하고, 펠리클 프레임의 두께 방향의 표면을 가공하는 것 (즉 평면 가공을 실시하는 것) 이 고려된다.

그런데, 개구 면적이 커서, 프레임 단면적이 작은 펠리클 프레임은 강성이 낮고, 평면 가공 중에 탄성 변형을 일으켜, 정반의 형상을 따라 변형되어 버린다. 예를 들어, 만곡된 펠리클 프레임은, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 평면 가공시에 상방에서부터 지석에 의해 압력이 가해지면, 정반의 평탄한 표면을 따라 평탄해져, 마치 평면도가 개선된 것 같은 플랫한 상태가 된다. 그래서, 이 상태에서 평면 가공을 실시해도, 평면도는 개선되지 않는다. 그 결과, 도 9(c) 에 나타내는 바와 같이, 평면 가공 후에는 자신의 탄성에 의해 원래의 형상으로 되돌아가기 때문에, 평면도는 개선되지 않은 상태가 된다.

요컨대, 종래에는, 단지 정반 상에 펠리클 프레임을 재치하고, 그 상면 (즉 노출면) 에 대하여 평면 가공을 실시하므로, 펠리클 프레임은 정반의 표면에 따르도록 변형되고, 평면 가공 후에 압력이 없어지면 원래의 형상으로 되돌아가 버리기 때문에, 평면도가 향상되지 않는다는 문제가 있었다.

본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 평면도가 높은 펠리클 프레임 및 그 펠리클 프레임을 제조할 수 있는 펠리클 프레임의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 개시의 제 1 국면은, 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 제 1 면 및 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 프레임 형상의 펠리클 프레임을, 토대 상에 재치하고, 펠리클 프레임의 가공을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법에 관한 것이다.

이 펠리클 프레임의 제조 방법에서는, 고정 공정에서 펠리클 프레임을, 제 1 면을 토대측으로 함과 함께, 펠리클 프레임의 형상을 유지한 채인 상태에서, 토대에 고정시키고, 고정 가공 공정에서 토대에 고정시킨 펠리클 프레임의 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시한다.

이와 같이 본 제 1 국면에서는, 펠리클 프레임을 변형시키지 않은 상태에서 토대에 고정시키고, 토대와 반대측의 표면인 제 2 면 (노출면) 의 평면 가공을 실시하므로, 펠리클 프레임의 평면도를 높일 수 있다.

상세하게는 본 제 1 국면에서는, 펠리클 프레임을 변형시키지 않은 상태에서 (즉, 평면도가 나쁜 경우에는 그 나쁜 평면도를 유지한 상태에서), 예를 들어 왁스 등으로 토대에 고정시킨다. 그래서, 펠리클 프레임의 평면도를 개선하기 위해서 그 노출면에 대하여 평면 가공을 실시할 때에, 펠리클 프레임이 지석 등에 의해 노출면측에서부터 가압되어도, 펠리클 프레임에는 토대의 표면을 따르는 변형이 발생하기 어렵다. 예를 들어, 펠리클 프레임이 만곡된 경우에도, 그 만곡의 상태를 유지한 채 (즉 탄성 변형되지 않은 상태인 채), 토대 상에 고정된다.

그래서, 이 펠리클 프레임이 탄성 변형되지 않은 상태에서, 평면도를 개선하도록 노출면측의 평면 가공을 실시할 수 있으므로, 펠리클 프레임을 목적으로 하는 평면도가 되도록 가공할 수 있다.

또한, 본 제 1 국면에서는, 펠리클 프레임이 탄성 변형되지 않은 상태에서, 노출면측의 평면 가공을 실시하므로, 평면 가공 후에는, 평면 가공 중의 탄성 변형에 의해 발생하는 펠리클 프레임의 표리면 (즉 제 1 면 및 제 2 면) 의 잔류 응력차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 평면 가공 후에, 펠리클 프레임이 자신의 탄성에 의해 원래로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 펠리클 프레임은, 평면 가공에 의해 얻어진 높은 평면도를 유지할 수 있다.

따라서, 본 제 1 국면에서는, 펠리클 프레임에 대해서 평면도 불량의 발생률이 떨어져, 수율이 향상된다. 또, 평면도 불량이 발생한 경우에도, 용이하게 수정이 가능하다. 또한, 평면 가공의 공정을 간략화할 수 있으므로, 공정수의 대폭적인 저감이 가능하다.

(2) 본 개시의 제 2 국면에서는, 평면 가공 후에 분리 공정에서 토대로부터 펠리클 프레임을 분리하고, 재치 가공 공정에서 분리한 펠리클 프레임을, 제 2 면을 토대측으로 하고 토대 상에 재치한 상태에서, 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시해도 된다.

상기 제 1 국면에 있어서의 평면 가공에 의해 펠리클 프레임의 제 2 면의 평면도가 작아져 있으므로, 펠리클 프레임을 제 2 면을 토대측으로 하고 토대 상에 재치한 경우에는, 펠리클 프레임은 거의 변형되지 않는다. 요컨대, 평면 가공시에 사용되는 토대는, 통상적으로는 그 표면은 매우 평탄하므로 (즉 평면도가 작으므로), 평면 가공된 제 2 면을 토대측으로 한 경우에는, 펠리클 프레임은 거의 변형되지 않는다.

따라서, 거의 변형되지 않은 펠리클 프레임의 노출면인 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시함으로써, 제 1 면의 평면도도 작게 할 수 있다.

따라서, 본 제 2 국면에서는, 펠리클 프레임의 두께 방향의 양면 (즉 제 1 면 및 제 2 면) 의 평면도를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 제 1 국면에 따른 평면 가공에 의해, 펠리클 프레임의 제 2 면측과 제 1 면측에 잔류 응력의 차이가 발생했다 하더라도, 본 제 2 국면에서는, 제 2 면을 토대 상에 재치한 상태 (요컨대, 제 1 국면과 달리 펠리클 프레임을 토대에 고정시키지 않은 상태) 에서 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시한다. 따라서, 펠리클 프레임의 제 1 면에 제 2 면과 동등한 잔류 응력을 부여할 수 있어, 펠리클 프레임의 제 1 면 및 제 2 면의 평면도를 작게 할 수 있다.

(3) 본 개시의 제 3 국면에서는, 고정 공정, 고정 가공 공정, 분리 공정, 재치 가공 공정을 실시한 후에, 다시 고정 공정, 고정 가공 공정, 분리 공정, 재치 가공 공정을 실시해도 된다.

본 개시의 제 3 국면에서는, 고정 공정, 고정 가공 공정, 분리 공정, 재치 가공 공정을 2 회 실시하므로, 펠리클 프레임의 두께 방향의 양면의 평면도를 한층 더 작게 할 수 있다.

(4) 본 개시의 제 4 국면에서는, 재치 가공 공정에서 사용하는 토대는, 고정 가공 공정에서 사용하는 토대와 동일한 토대 또는 상이한 토대여도 된다.

상이한 공정에서 사용하는 토대를 공통으로 해도 되고, 별개의 토대로 해도 된다.

(5) 본 개시의 제 5 국면에서는, 토대로서 단일 토대 또는 복수 토대를 조합한 것을 사용해도 된다.

예를 들어 단일 토대 상에 펠리클 프레임을 재치하고 평면 가공을 실시해도 된다. 또한, 베이스가 되는 토대 (메인 토대) 상에 보조적인 토대 (서브 토대) 를 설치히고, 그 서브 토대 상에 펠리클 프레임을 재치하고 평면 가공을 실시해도 된다.

(6) 본 개시의 제 6 국면에서는, 토대는, 평면에서 볼 때, 펠리클 프레임의 외형 치수보다 큰 치수를 갖고 있어도 된다.

이와 같이 토대가 펠리클 프레임보다 큰 외형 치수인 경우에는, 펠리클 프레임의 전체를 토대 상에 배치할 수 있으므로, 펠리클 프레임의 고정이나 평면 가공이 용이하다는 이점이 있다.

(7) 본 개시의 제 7 국면에서는, 토대는, 평면 가공시에 변형되지 않은 특성을 갖고 있어도 된다.

토대가, 펠리클 프레임의 평면 가공시에 변형되지 않은 특성을 갖고 있는 경우에는, 평면 가공 중에 펠리클 프레임도 변형되기 어렵다. 따라서, 펠리클 프레임의 평면도를 개선하는 평면 가공을 바람직하게 실시할 수 있다.

(8) 본 개시의 제 8 국면에서는, 토대의 영률은 200 GPa 이상이어도 된다. 토대의 영률이 200 GPa 이상인 경우에는, 높은 강성을 갖고 있으므로, 펠리클 프레임의 평면 가공시에 토대가 변형되기 어렵다. 따라서, 펠리클 프레임의 평면도를 개선하는 평면 가공을 바람직하게 실시할 수 있다.

(9) 본 개시의 제 9 국면에서는, 고정 공정에서는, 토대와 펠리클 프레임의 사이에 배치한 고정재에 의해 펠리클 프레임의 고정을 실시해도 된다.

이와 같이 고정재를 사용함으로써, 펠리클 프레임을 토대에 고정시킬 수 있다.

(10) 본 개시의 제 10 국면에서는, 평면 가공 후에 토대로부터 펠리클 프레임을 분리하는 경우에는, 토대와 펠리클 프레임의 사이로부터 고정재를 제거하여, 펠리클 프레임을 분리해도 된다.

이와 같이 고정 가공 공정의 평면 가공 후에 고정재를 제거함으로써, 토대로부터 펠리클 프레임을 분리할 수 있다.

(11) 본 개시의 제 11 국면에서는, 고정 공정에서는, 토대와 펠리클 프레임의 사이에, 고화되지 않은 상태의 고정재를 충전시킨 후에 고정재를 고화시켜, 펠리클 프레임의 고정을 실시해도 된다.

이와 같이 고화되지 않은 고정재를 토대와 펠리클 프레임의 사이에 충전시키고, 그 후에 고정재를 고화시킴으로써, 펠리클 프레임을 토대에 고정시킬 수 있다.

(12) 본 개시의 제 12 국면에서는, 고정재는 액상 접합재이고, 액상 접합재를 토대와 펠리클 프레임의 사이에 충전시키고, 그 후 고화시켜, 고정을 실시해도 된다.

본 제 12 국면은, 고정재로서 액상 접합재를 사용하는 경우의 방법을 예시하고 있다.

(13) 본 개시의 제 13 국면에서는, 고정재는 왁스이고, 고형 상태의 왁스를 가온하여 액상화시켜, 토대와 펠리클 프레임의 사이에 충전시키고, 그 후 냉각하여 왁스를 고화시켜, 고정을 실시해도 된다.

본 제 13 국면은, 고정재로서 왁스를 사용하는 경우의 방법을 예시하고 있다.

(14) 본 개시의 제 14 국면에서는, 토대에 있어서의 펠리클 프레임이 재치되는 표면 (즉 재치면) 의 평면도는, 3 ㎛ 이하 (바람직하게는 1 ㎛ 이하) 여도 된다.

본 제 14 국면에서는, 토대의 재치면의 평면도가 작아 평탄하므로, 토대 상에 펠리클 프레임을 재치한 경우에, 펠리클 프레임의 변형을 억제할 수 있다.

(15) 본 개시의 제 15 국면에서는, 펠리클 프레임은 세라믹을 주성분으로 해도 된다.

본 제 15 국면은, 펠리클 프레임의 바람직한 재료를 예시한 것이다. 또, 주성분이란, 당해 세라믹 성분이 펠리클 프레임을 구성하는 재료의 50 체적％ 이상인 것을 나타내고 있다.

(16) 본 개시의 제 16 국면은, 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 제 1 면 및 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 펠리클 프레임에 관한 것으로, 이 펠리클 프레임의 제 1 면과 제 2 면의 잔류 응력의 차이가 5 MPa 이하이다.

이와 같이 펠리클 프레임의 제 1 면과 제 2 면의 잔류 응력의 차이가 5 MPa 이하인 경우에는, 펠리클 프레임 자체가 변형되기 어려워, 그 평면도가 작다. 따라서, 포토 마스크의 표면에 펠리클을 첩부한 경우에, 포토 마스크가 변형되기 어려우므로 바람직하다.

(17) 본 개시의 제 17 국면은, 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 제 1 면 및 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 펠리클 프레임에 관한 것으로, 이 펠리클 프레임의 제 1 면 및 제 2 면에 있어서의 평면도가 5 ㎛ 이하여도 된다.

이와 같이 펠리클 프레임의 제 1 면 및 제 2 면에 있어서의 평면도가 5 ㎛ 이하인 경우에는, 포토 마스크의 표면에 펠리클을 첩부한 경우에, 포토 마스크가 변형되기 어려우므로 바람직하다

＜이하, 본 개시의 구성에 대해서 설명한다＞

·평면 가공이란, 워크의 표면을 평탄하게 하는 가공을 말하며, 여기서는, 펠리클 프레임의 두께 방향의 표면에 있어서의 평면도를 개선하기 위해서, 펠리클 프레임의 표면에 대하여 연삭이나 연마 등의 가공을 실시하는 것이다.

·평면도란, 「평면 형체의 기하학적으로 바른 평면으로부터의 어긋난 크기」이고, JIS 0621-1984 에서 규정되는 것이다.

·토대의 평면도는, 평면 가공 전의 펠리클 프레임 (즉 소결체) 및 평면 가공 후의 펠리클 프레임의 평면도보다 작다. 또한, 토대의 강성은 펠리클 프레임의 강성보다 높아, 동일한 힘이 가해진 경우에도, 토대는 펠리클 프레임보다 변형되기 어렵다.

·펠리클 프레임의 프레임체의 재료로는, 세라믹을 주성분으로 하는 재료, 초경 (超硬) 으로 이루어지는 재료, 서멧으로 이루어지는 재료, 단체 (單體) 또는 합금의 금속으로 이루어지는 재료 등을 채용할 수 있다.

세라믹으로는, 알루미나, 질화규소, 지르코니아 등의 비도전성 세라믹이나, 알루미나·탄화티탄, 알루미나·탄화티탄·질화티탄, 지르코니아·탄화티탄 등의 도전성 세라믹 등을 채용할 수 있다. 금속으로는, 알루미늄 합금 등을 채용할 수 있다.

·펠리클 프레임의 치수로는, 프레임 부분의 폭, 두께 모두 예를 들어 2.0 mm ∼ 5.0 mm 의 범위를 채용할 수 있다. 개구부 (즉 중앙 관통 구멍) 의 치수로는, 예를 들어 세로 110 mm ∼ 120 mm, 가로 140 mm ∼ 145 mm 의 범위를 채용할 수 있다.

·토대의 재료로는, 알루미나, 질화알루미늄, 탄화규소 등의 세라믹을 채용할 수 있고, 그 두께로는, 예를 들어 5 mm 이상을 채용할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태의 펠리클 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 2 는 제 1 실시형태의 펠리클 프레임을 XY 평면을 따라 파단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3 은 도 1 에 있어서의 A-A 단면도이다.
도 4 는 제 1 실시형태의 펠리클 프레임의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 5 는 제 1 실시형태의 펠리클 프레임의 제조 방법 중 평면 가공의 일부를 나타내는 설명도이다.
도 6 은 제 1 실시형태의 펠리클 프레임의 제조 방법 중 평면 가공의 다른 일부를 나타내는 설명도이다.
도 7 은 제 2 실시형태형태의 펠리클 프레임의 제조 방법 중 평면 가공을 나타내는 설명도이다.
도 8 은 실험예 2 의 설명도이다.
도 9 는 종래 기술의 설명도이다.

이하, 본 개시가 적용된 펠리클 프레임 및 그 제조 방법의 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.

[1. 제 1 실시형태]

[1-1. 전체 구성]

우선, 제 1 실시형태의 펠리클 프레임의 전체 구성에 대해서 설명한다.

도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 펠리클 프레임 (1) 은, 자신의 편면 (도 3 의 상방) 에 펠리클막 (3) (도 3 참조) 이 장설되는 부재이다. 이 펠리클 프레임 (1) 은, 세라믹을 주성분으로 하는 재료 (예를 들어, 알루미나를 주성분으로 하고, 탄화티탄을 함유하는 도전성 세라믹스) 로 구성되어 있다. 또, 도 1 및 도 2 에서는, 펠리클 프레임 (1) 자체를 나타내고, 도 3 에서는, 펠리클 프레임 (1) 의 편면에 펠리클막 (3) 이 장설된 펠리클 (5) 을 나타내고 있다.

또한, 이하에서는, 펠리클 프레임 (1) 의 모든 면 중에서 펠리클 프레임 (1) 자신으로 둘러싸인 내측의 면을 내주면 (7), 내측과 반대측의 외측의 면을 외주면 (9) 이라고 한다. 또한, 내주면 (7) 과 외주면 (9) 에 연이어 접해진 면 중에서 펠리클막 (3) 이 장설된 측을 상면 (11), 반대의 면을 하면 (13) 이라고 한다. 또, 이것들의 면을 구별할 필요가 없을 경우에는, 간단히 표면이라고 하는 경우가 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 직교하는 X 축, Y 축, Z 축의 좌표계에 있어서, 펠리클 프레임 (1) 은, Z 방향에서 본 평면에서 볼 때, 장방 형상의 프레임체 (즉 고리형 부재) 이고, 중앙에는 평면에서 볼 때 장방형의 중앙 관통 구멍 (15) 을 갖고 있다.

요컨대, 펠리클 프레임 (1) 은, 동일 평면상에서 평면에서 볼 때, 상하 좌우의 사방에 배치된 장척의 프레임부로 이루어진다. 상세하게는 펠리클 프레임 (1) 은, X 축으로 평행하게 배치된 제 1 프레임부 (1a) 및 제 2 프레임부 (1b) 와, Y 축으로 평행하게 배치된 제 3 프레임부 (1c) 및 제 4 프레임부 (1d) 에 의해 구성되어 있다.

또, 펠리클 프레임 (1) 의 외형 치수는, 예를 들어 세로 (Y 방향) 약 149 mm × 가로 (X 방향) 약 120 mm × 두께 (Z 방향) 약 3 mm 이다. 또한, 펠리클 프레임 (1) 의 각 프레임부 (1a ∼ 1d) 는 사각기둥이고, 그 폭의 치수 (Z 방향에서 본 폭의 치수) 는 동일 (예를 들어 약 2 mm) 하다.

또한, 이 펠리클 프레임 (1) 은, 영률이 150 GPa 이상, 또한, 비커스 경도가 800 Hv 이상의 특성을 갖고 있다. 또, 펠리클 프레임 (1) 의 평면도 (상세하게는 상면 (11) 및 하면 (13) 의 평면도) 는 5 ㎛ 이하이다. 또한, 펠리클 프레임 (1) 의 상면 (11) 과 하면 (13) 의 잔류 응력의 차이는 5 MPa 이하이다.

상기 펠리클 프레임 (1) 에는, 평면에서 볼 때, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 방향에 있어서의 양 프레임부 (즉 제 3 프레임부 (1c), 제 4 프레임부 (1d)) 에, 각각 2 지점 (합계 4 지점) 에, 외주면 (9) 측에 개구되는 패임인 바닥 있는 구멍 (17a, 17b, 17c, 17d) (17 로 총칭한다) 이 형성되어 있다.

이 바닥 있는 구멍 (17) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 φ1.5 mm, 깊이 1.2 mm 의 바닥 있는 둥근 구멍이며, 바닥부는 원뿔 형상으로 가지런히 되어 있다.

바닥 있는 구멍 (17) 은, 펠리클 (5) 의 제조 및 그 후의 포토 마스크 (도시 생략) 에 장착할 때의 위치 결정 등에 사용된다.

또, 상기 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 펠리클 프레임 (1) 의 제 3 프레임부 (1c) 에는, 예를 들어 φ0.5 mm 의 관통 구멍인 통기 구멍 (20) 이 형성되어 있다. 이 통기 구멍 (20) 은, 포토 마스크에 펠리클 (5) 이 장착된 후, 펠리클 (5) 과 포토 마스크에 둘러싸인 공간과 외부 환경의 기압 조정에 사용된다. 또, 외부 환경으로부터 분진이 침입하지 않도록, 통기 구멍 (20) 에는 도시되지 않은 필터가 형성된다.

[1-2. 펠리클 프레임의 제조 방법의 개략]

다음으로, 펠리클 프레임 (1) 의 제조 방법의 개략에 대해서 설명한다.

(제 1 공정 P1)

도 4 에 나타내는 바와 같이, 펠리클 프레임 (1) 의 원료인 분체 (즉 소지 (素地) 분말) 를 제조하였다.

여기서 분체란, 펠리클 프레임 (1) 을 구성하는 소결체의 기초가 되는 물질로, 후술하는 바와 같이 알루미나나 도전성 재료 등의 원료 분말에, 소결 보조제 등을 적절히 첨가하여 습식 혼합한 후, 분무 건조법에 의해 50 ㎛ ∼ 100 ㎛ 의 과립으로 제조한 것이다.

또, 원료 분말 입경의 측정은, 레이저 회절·산란법에 의해 실시했는데, 동적 광산란법이나 침강법에 의해 실시해도 된다.

(제 2 공정 P2)

다음으로, 이 분체를 성형하여, 펠리클 프레임 (1) 의 원형을 형성하였다.

(제 3 공정 P3)

다음으로, 상기 분체 성형 후, 이것을 소정 온도에서 소성시켰다.

이 소성 온도는, 분체의 조성에 따르지만, 일반적으로 1500 ℃ 이상이다. 소성시킴으로써, 높은 영률과 강도를 지닌 소결체 (즉 펠리클 프레임 (1) 을 구성하는 소결체) 가 얻어진다.

(제 4 공정 P4)

다음으로, 소결체에 대하여 그 두께를 조절하는 두께 가공 (구체적으로는 연삭 가공) 을 실시하였다.

또, 여기서는, 후술하는 정밀 평면 가공 (제 9 공정 P9) 의 연마 여유분 (예를 들어 0.05 mm ∼ 0.10 mm) 를 남기고 두께를 일정하게 하였다.

(제 5 공정 P5)

다음으로, 두께 가공 후의 소결체에 대하여 내형·외형 가공을 실시하였다.

상세하게는 유지 지그 (도시 생략) 로 소결체의 외주면을 파지하고, 소결체의 내주면과 외주면에 대하여 와이어 방전 가공을 실시하여, 내형이나 외형을 목적으로 하는 치수로 가공하였다.

(제 6 공정 P6)

다음으로, 내형·외형 가공 후의 소결체에 대하여 방전 가공면의 표면 처리를 실시하였다.

상세하게는 샌드 블라스트 처리에 의해 방전 가공으로 인해 발생한 열 변질층을 제거하였다.

(제 7 공정 P7)

다음으로, 방전 가공면의 표면 처리 후의 소결체에 대하여 천공 가공을 실시하였다.

구체적으로는 다이싱킹 방전 가공에 의해, 소결체의 측면에 바닥 있는 구멍 (17) 을 형성하였다. 또한, 가는 구멍 방전 가공기 (도시 생략) 에 의해, 소결체의 측면에 기압 조정용 통기 구멍 (20) 을 형성하였다.

(제 8 공정 P8)

다음으로, 바닥 있는 구멍 (17) 및 통기 구멍 (20) 에 대하여 방전 가공면의 표면 처리를 실시하였다.

상세하게는 샌드 블라스트 처리에 의해, 방전 가공으로 인해 바닥 있는 구멍 (17) 및 통기 구멍 (20) 의 내주면에 발생한 열 변질층을 제거하였다.

(제 9 공정 P9)

다음으로, 바닥 있는 구멍 (17) 및 통기 구멍 (20) 의 샌드 블라스트 처리 후의 소결체에 대해서 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 펠리클 프레임 (1) 의 상면 (11) 및 하면 (13) 의 평면도를 향상시키기 위해 정밀 평면 가공을 실시하였다.

(제 10 공정 P10)

그 후, 펠리클 프레임 (1) 에 대하여 모따기 가공을 실시해도 된다.

[1-3. 실시예]

다음으로, 펠리클 프레임 (1) 의 제조 방법의 구체적인 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

(제 1 공정 P1)

이 소지의 제조 공정에서는, 평균 입경 0.5 ㎛ 의 α-알루미나 분말 63 체적％, 평균 입경 1.0 ㎛ 의 탄화티탄 10 체적％, 평균 입경 1.0 ㎛ 의 질화티탄 25 체적％, 잔부를 MgO : Y₂O₃ ＝ 1 : 1 의 소결 보조제로 이루어지는 복합 재료를 조제하였다.

그리고, 이 복합 재료를 습식 혼합하고, 성형용 유기 바인더를 첨가한 후, 통상적인 분무 건조법에 의해 알루미나·탄화티탄·질화티탄의 복합 세라믹스 소지 분말을 제조하였다.

(제 2 공정 P2)

이 성형 공정에서는, 복합 세라믹스 소지 분말을, 금형 프레스법에 의해 외형 치수를 세로 182 mm × 가로 147 mm × 두께 6 mm, 프레임 폭 5 mm 정도의 프레임 형상으로 성형하고, 펠리클 프레임 (1) 의 원형 (분말 성형체) 을 제조하였다.

여기서는, 후술하는 소성 공정에 의해 펠리클 프레임 (1) 의 외형은, 20 ∼ 30 ％ 정도 축소되기 때문에, 미리 소성 후의 펠리클 프레임 (1) 보다 크게 성형한다. 또한, 펠리클 프레임 (1) 은, 반도체 노광 장치에 있어서의 노광용 마스크의 크기에 맞춰 여러 크기가 가능하다.

(제 3 공정 P3)

이 소성 공정에서는, 분말 성형체를 탈바인더하고, 불활성 가스 중에서 1700 ℃ 에서 3 시간 유지하며 소성시켜, 도전성을 갖는 치밀한 세라믹스 소결체를 얻었다.

이 소결체의 치수는, 세로 151 mm × 가로 122 mm × 두께 5 mm, 프레임 폭 4 mm 정도였다. 또, 0.3 mm 정도의 왜곡이 있었다.

(제 4 공정 P4)

이 두께 가공 공정에서는, 소결체의 상하면 (두께 방향의 양면) 을, 평면 연삭반에서 거의 동량 연삭하여, 두께 3.1 mm 로 가공하였다. 또, 소결체의 평면 연삭 후 양면의 평면도는, 각각 20 ㎛ ∼ 40 ㎛ 였다.

(제 5 공정 P5)

이 내형·외형 가공 공정에서는, 와이어 방전 가공에 의해 소결체의 내형 및 외형을, 세로 149 mm × 가로 120 mm, 프레임 폭 2 mm 로 가공하였다. 또, 이 때에 모서리부 (코너부) 의 R 가공을 실시해도 된다.

(제 6 공정 P6)

이 방전 가공면의 표면 처리 공정에서는, 샌드 블라스트 처리에 의해 방전 가공면의 열 변질층을 제거하였다. 샌드 블라스트 처리에서는, 입도 ＃600 (평균 입경 약 30 ㎛) 의 탄화규소 지립을 사용하였다. 제거한 층의 두께는 5 ㎛ 정도였다.

(제 7 공정 P7)

이 천공 가공 처리에서는, 다이싱킹 방전 가공에 의해 소결체에 대하여 즉 펠리클 프레임 (1) 의 제 3 프레임부 (1c) 및 제 4 프레임부 (1d) 에 대하여 φ1.5 mm, 깊이 1.2 mm 의 바닥 있는 구멍 (17) 을 형성하였다.

또한, 가는 구멍 방전 가공에 의해 소결체에 대하여 φ1 mm 의 기압 조정용 통기 구멍 (20) 을 형성하였다.

(제 8 공정 P8)

이 방전 가공면의 표면 처리 공정에서는, 샌드 블라스트 처리에 의해 방전 가공된 바닥 있는 구멍 (17) 및 통기 구멍 (20) 의 내주면의 열 변질층을 제거하였다.

샌드 블라스트 처리에서는, 입도 ＃600 (평균 입경 약 30 ㎛) 의 탄화규소 지립을 사용하였다. 제거한 층의 두께는 5 ㎛ 정도였다.

(제 9 공정 P9)

다음으로, 평면 가공기를 사용하여, 샌드 블라스트 처리 후의 소결체의 편면씩에 대하여 순차적으로 정밀 평면 가공을 실시하여, 각 편면을 각각 평면도를 5 ㎛ 이하로 가공하였다.

이하, 이 정밀 평면 가공에 대해서 도 5 및 도 6 을 사용하여 상세하게 설명한다. 또, 도 5 및 도 6 에서는, 소결체 (35) 등의 각 부재의 형상은 특징을 강조하며 모식적으로 도시되어 있다.

먼저, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 높은 강성을 갖는 정반 (서브 정반) (31) 의 표면 (상면) (33) 상에, 상기 제 8 공정 P8 에 따른 처리 후의 소결체 (즉 펠리클 프레임 (1) 을 구성하는 소결체) (35) 를, 두께 방향의 일방의 표면 (제 2 면) (37) 이 상측이 되도록 재치하였다.

이 서브 정반 (31) 으로서, 예를 들어 알루미나제이며, 두께가 5 mm 이상 (예를 들어 10 mm) 이고, 평면도가 3 ㎛ 이하 (예를 들어 0.8 ㎛) 인 판재를 사용하였다. 또, 서브 정반 (31) 은, 평면에서 볼 때 (두께 방향에서 본 경우), 소결체 (35) 의 외형 치수보다 큰 치수를 갖고 있고, 그 두께는 일정하다. 또한, 서브 정반 (31) 은, 평면 가공시에 변형되지 않도록, 영률이 200 GPa 이상 (예를 들어 300 GPa) 인 높은 강성을 갖고 있다.

다음으로, 소결체 (35) 를 재치한 서브 정반 (31) 을 핫 플레이트 (도시 생략) 상에 두고, 소결체 (35) 주위에 고형 왁스 (W) (상세하게는 닛카 세이코 주식회사 제조 스카이 왁스) 를 배치하였다.

그리고, 핫 플레이트에 의해 왁스 (W) 를 가열하여 용융시켰다. 용융된 왁스 (W) 는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 소결체 (35) 와 서브 정반 (31) 의 예를 들어 20 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 간극 (39) 에 기포 없이 침투시켰다.

다음으로, 핫 플레이트의 가열을 중지시키고, 자연 냉각에 의해 왁스 (W) 를 고화시켰다. 이로써, 왁스 (W) 에 의해 소결체 (35) 가 서브 정반 (31) 에 고정되었다. 또, 왁스 (W) 를 냉각시켜 고화시킬 때의 서브 정반 (31) 의 상면 (33) 과 하면 (34) 의 온도차는, 예를 들어 1 ℃ 이하이다. 냉각 중에 상면 (33) 과 하면 (34) 사이의 온도차가 크면, 서브 정반 (31) 이 휨 변형을 일으키고, 냉각 후에 서브 정반 (31) 의 휨 변형이 해소되면, 소결체 (35) 에 역방향의 휨이 남은 상태가 되는 경우가 있기 때문이다.

또, 이 소결체 (35) 를 서브 정반 (31) 에 왁스 (W) 를 사용하여 고정시키는 공정은, 고정 공정의 일례이다.

다음으로, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 소결체 (35) 가 고정된 서브 정반 (31) 을, 평면 가공기 (41) 에 장착하였다.

구체적으로는, 평면 가공기 (41) 의 정반 (메인 정반) (43) 의 표면 (상면) (45) 상에, 소결체 (35) 가 고정된 서브 정반 (31) 을 배치하였다. 상세하게는 메인 정반 (43) 의 표면 (45) 에는, 서브 정반 (31) 의 외형에 일치하는 개구부 (40a) 를 갖는 플라스틱제 프레임체 (40) 가 고정되어 있고, 그 프레임체 (40) 의 개구부 (40a) 에 서브 정반 (31) 을 끼움으로써, 서브 정반 (31) 을 메인 정반 (43) 상에 고정시켰다.

또, 메인 정반 (43) 은 수평 정반이며, 그 표면 (45) 은 수평으로 되어 있다. 따라서, 서브 정반 (31) 도 수평 정반이며, 그 표면 (상면) (33) 도 수평으로 되어 있다. 또한, 메인 정반 (43) 및 서브 정반 (31) 의 각 표면 (45, 33) 의 평면도는, 3 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.

이 평면 가공기 (41) 란, 예를 들어 로터리 평면 연삭반이며, 표면 (45) 이 수평의 원반 형상의 메인 정반 (43) 과, 메인 정반 (43) 의 상방에서 메인 정반 (43) 과 평행하게 배치된 원반 형상의 지석 (47) 을 구비하고 있다. 또, 메인 정반 (43) 과 지석 (47) 의 회전축은 수직이다.

그리고, 메인 정반 (43) 과 지석 (47) 이, 서로 반대 방향으로 회전함과 함께, 지석 (47) 이 하강하여 워크인 소결체 (35) 의 노출면을 연삭함으로써, 평면 가공을 실시한다. 또, 지석 (47) 은 하강할 때에, 수평 방향 (예를 들어 도 5(c) 의 좌우 방향) 으로 수 mm 정도 요동하여 연삭을 실시한다.

또, 평면 가공기 (41) 로서 평면 초마무리반을 사용하였다.

여기서는, 상기 평면 가공기 (41) 를 사용하여, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 지석 (47) 에 의해 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 을 평탄하게 하도록 평면 가공을 실시함으로써, 제 2 면 (37) 의 평면도를 5 ㎛ 이하로 가공하였다.

다음으로, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 면 (37) 의 가공 후의 소결체 (35) 를 재치한 서브 정반 (31) 을, 상기 핫 플레이트에 재치하고, 상기 서술한 바와 같이 재차 가열함으로써, 왁스 (W) 를 용융시켰다. 이로써, 소결체 (35) 와 서브 정반 (31) 을 분리할 수 있었다. 또, 소결체 (35) 나 서브 정반 (31) 에 부착된 왁스 (W) 는, 세정 등에 의해 제거하였다.

다음으로, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 과 제 1 면 (49) 을 뒤집어 (즉 제 1 면 (49) 을 상측으로 하여), 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 을 메인 정반 (43) 상에 배치하였다.

또, 소결체 (35) 는, 후술하는 평면 가공시에 움직이지 않도록, 프레임체 (50) 에 의해 메인 정반 (43) 상에 위치 어긋나지 않도록 배치하였다. 상세하게는 메인 정반 (43) 의 표면 (45) 에는, 소결체 (35) 의 외형에 일치하는 개구부 (50a) 를 갖는 플라스틱제 프레임체 (50) 가 고정되어 있고, 그 프레임체 (50) 의 개구부 (50a) 에 소결체 (35) 를 끼움으로써, 소결체 (35) 를 메인 정반 (43) 상에 배치하였다.

다음으로, 도 6(d) 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 제 2 면 (37) 의 평면 가공과 동일하게 하여, 소결체 (35) 의 제 1 면 (49) 의 평면 가공을 실시하였다. 이 평면 가공에 의해 제 1 면 (49) 의 평면도를 5 ㎛ 이하로 가공하였다.

이와 같이 하여 소결체 (35) 의 양면 (즉 제 1 면 (49) 및 제 2 면 (37)) 의 평면 가공을 실시함으로써, 제 1 면 (49) 및 제 2 면 (37) 의 평면도가 5 ㎛ 이하인 높은 평면도를 갖는 펠리클 프레임 (1) 을 얻었다.

(제 10 공정 P10)

그 후, 펠리클 프레임 (1) 에 대하여 모따기 가공을 실시해도 된다. 예를 들어, 펠리클 프레임 (1) 의 모서리부를 브러쉬 연마 가공에 의해 0.03 mm ∼ 0.05 mm 의 R 반경이 되도록 R 가공을 실시해도 된다.

이상과 같은 처리에 의해, 알루미나를 주성분으로 하는 펠리클 프레임 (1) 을 얻었다. 이 펠리클 프레임 (1) 의 영률과 강도를 계측한 바, 영률 420 GPa, 강도 690 MPa 였다.

[1-4. 효과]

(1) 본 제 1 실시형태의 펠리클 프레임 (1) 의 제조 방법에서는, 펠리클 프레임 (1) 이 되는 소결체 (35) 를 변형시키지 않은 상태에서, 서브 정반 (31) 에 고정시키고, 서브 정반 (31) 과 반대측의 표면인 제 2 면 (37) 의 평면 가공을 실시하므로, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 의 평면도를 높일 수 있다.

상세하게는 소결체 (35) 를 변형시키지 않은 상태에서 (즉, 평면도가 나쁜 경우에는 그 나쁜 평면도를 유지한 상태에서), 왁스 (W) 로 서브 정반 (31) 에 고정시킨다. 그래서, 평면도를 개선하기 위해서 평면 가공을 실시할 때에, 소결체 (35) 가 제 2 면 (37) 측에서부터 지석 (47) 에 의해 가압되어도, 소결체 (35) 에는 서브 정반 (31) 의 표면 (33) 을 따르는 변형이 발생하기 어렵다.

이와 같이 소결체 (35) 가 탄성 변형되지 않은 상태에서, 평면도를 개선하도록 제 2 면 (37) 측의 평면 가공을 실시할 수 있으므로, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 를 목적으로 하는 작은 평면도가 되도록 가공할 수 있다.

또한, 본 제 1 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 소결체 (35) 가 탄성 변형되지 않은 상태에서, 제 2 면 (37) 측의 평면 가공을 실시하므로, 평면 가공 후에는, 소결체 (35) 의 표리면의 잔류 응력차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 평면 가공 후에, 소결체 (35) 가 자신의 탄성에 의해 원래로 되돌아가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 는, 평면 가공에 의해 얻어진 작은 평면도를 유지할 수 있다.

(2) 또한, 본 제 1 실시형태에서는, 제 2 면 (37) 의 평면 가공을 실시한 후에, 서브 정반 (31) 으로부터 소결체 (35) 를 분리하고, 분리한 소결체 (35) 를, 제 2 면 (37) 을 메인 정반 (43) 에 재치한 상태에서, 제 1 면 (49) 에 대하여 평면 가공을 실시한다.

요컨대, 상기 서술한 제 2 면 (37) 에 대한 평면 가공에 의해, 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 의 평면도가 작아지므로, 제 2 면 (37) 을 메인 정반 (43) 측으로 하고, 소결체 (35) 를 평면도가 작은 메인 정반 (43) 에 재치한 경우에는, 소결체 (35) 는 거의 변형되지 않는다. 따라서, 거의 변형되지 않은 소결체 (35) 의 제 1 면 (49) 에 대하여 평면 가공을 실시함으로써, 제 1 면 (49) 의 평면도도 작게 할 수 있다.

또한, 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 에 대한 평면 가공에 의해, 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 측과 제 1 면 (49) 측에 잔류 응력의 차이가 발생했다 하더라도, 제 2 면 (37) 측을 메인 정반 (43) 측으로 하고 소결체 (35) 를 메인 정반 (43) 에 재치한 상태 (요컨대, 제 2 면 (37) 의 평면 가공과는 달리, 소결체 (35) 를 메인 정반 (43) 에 고정시키지 않은 상태) 에서, 제 1 면 (49) 에 대하여 평면 가공을 실시한다. 따라서, 소결체 (35) 의 제 1 면 (49) 에 제 2 면 (37) 과 동등한 잔류 응력을 부여할 수 있어, 소결체 (35) 의 제 1 면 (49) 및 제 2 면 (37) 의 평면도를 작게 할 수 있다.

이와 같이 본 제 1 실시형태에서는, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 의 두께 방향의 양면의 평면도를 작게 할 수 있다.

(3) 본 제 1 실시형태에서는, 서브 정반 (31) 은, 평면에서 볼 때, 소결체 (35) (따라서 펠리클 프레임 (1)) 보다 큰 외형 치수이다. 따라서, 소결체 (35) 의 전체를 서브 정반 (31) 상에 배치할 수 있으므로, 소결체 (35) 의 고정이나 평면 가공이 용이하다.

(4) 본 제 1 실시형태에서는, 서브 정반 (31) 의 영률은 200 GPa 이상이며 높은 강성을 갖고 있으므로, 서브 정반 (31) 은, 평면 가공시에 변형되지 않는다. 그래서, 평면 가공 중에 소결체 (35) 가 변형되기 어렵기 때문에, 소결체 (35) 의 평면도를 개선하는 평면 가공을 바람직하게 실시할 수 있다.

(5) 본 제 1 실시형태에서는, 메인 정반 (43) (및 서브 정반 (31)) 의 소결체 (35) 가 재치되는 표면 (45, 33) (즉 상면) 의 평면도는, 3 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다. 따라서, 메인 정반 (43) (및 서브 정반 (31)) 상에 소결체 (35) 를 재치한 경우에, 소결체 (35) 의 변형을 억제할 수 있다.

(6) 본 제 1 실시형태의 펠리클 프레임 (1) 에서는, 펠리클 프레임 (1) 의 상면 (11) 과 하면 (13) 의 잔류 응력의 차이가 5 MPa 이하이므로, 펠리클 프레임 (1) 자체가 변형되기 어려워, 그 평면도가 작다. 따라서, 포토 마스크의 표면에 펠리클 (5) 을 첩부한 경우에, 포토 마스크가 변형되기 어려우므로 바람직하다.

(7) 본 제 1 실시형태에서는, 펠리클 프레임 (1) 의 상면 (11) 과 하면 (13) 에 있어서의 평면도가 5 ㎛ 이하이므로, 포토 마스크의 표면에 펠리클 (5) 을 첩부한 경우에, 포토 마스크가 변형되기 어려우므로 바람직하다.

[1-5. 문언의 대응 관계]

제 1 실시형태의 펠리클 프레임 (1) 의 소결체 (35), 제 1 면 (49), 제 2 면 (37), 서브 정반 (31) 및 메인 정반 (43), 고정재 (W) 는, 각각 본 개시의 펠리클 프레임, 제 1 면, 제 2 면, 토대, 고정재의 일례에 상당한다.

[2. 제 2 실시형태]

다음으로, 제 2 실시형태에 대해서 설명하겠지만, 제 1 실시형태와 동일한 내용에 대해서는, 그 설명은 생략 또는 간략화한다. 또, 제 1 실시형태와 동일한 구성에는 같은 번호를 붙인다.

본 제 2 실시형태에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 평면 가공기 (41) 의 정반 (43) 상에, 직접적으로 소결체 (35) 를 배치하고, 왁스 (W) 를 사용하여 소결체 (35) 를 정반 (43) 에 고정시키고, 소결체 (35) 의 제 2 면 (37) 의 평면 가공을 실시한다. 또, 도 7 에서는, 소결체 (35) 등의 각 부재의 형상은 특징을 강조해서 모식적으로 도시되어 있다.

요컨대, 본 제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 세라믹제 서브 정반을 사용하지 않고, 소결체 (35) 를 직접적으로 평면 가공기 (41) 의 정반 (43) 에 고정시키는 것이다.

또, 소결체 (35) 를 뒤집어, 그 제 1 면 (49) 의 평면 가공을 실시하는 경우에는, 제 1 실시형태에서 사용한 프레임체 (도시 생략) 를 사용하여, 소결체 (35) 를 정반 (43) 에 고정시킨다.

또, 소결체 (35) 를 직접적으로 정반 (43) 에 고정시킨다는 내용 이외에는, 기본적으로 제 1 실시형태와 동일한 제조 공정을 채용할 수 있다. 또, 왁스 (W) 는, 예를 들어 온풍을 부가하거나 함으로써, 용융시켜 제거할 수 있다.

본 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.

[3. 실험예]

다음으로, 본 개시의 효과를 확인하기 위해서 실시한 실험예에 대해서 설명한다.

＜실험예 1＞

이 실험예 1 에서는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 본 개시의 범위내의 실시예의 펠리클 프레임 (따라서 소결체) 을 제조할 때에, 후술하는 바와 같이, 소결체의 제 1 면 및 제 2 면의 평면도를 측정하였다.

또, 평면 가공기에 의한 평면 가공시의 가공 조건은, 하기와 같다.

지석의 종류 : 다이아몬드 지석 ＃1500

가공 시간 : 약 3 분

가공 조건 : 조 (粗) 연삭 후에 마무리 연삭

조연삭 (가공 속도 : 0.4 ㎛/sec)

마무리 연삭 (가공 속도 : 0.2 ㎛/sec)

먼저, 상기 제 8 공정 후에 평면 가공 전의 소결체에 대하여 그 제 1 면 및 제 2 면의 평면도를 측정하였다.

다음으로, 제 2 면의 가공 후에, 소결체를 정반 (서브 정반) 으로부터 분리하고, 그 소결체의 제 1 면과 제 2 면의 평면도를 측정하였다.

다음으로, 소결체를 뒤집어, 그 제 1 면을 평면 가공한 후에, 제 1 면과 제 2 면의 평면도를 측정하였다.

또한, 본 개시의 범위 밖의 비교예의 소결체를 제조하고, 상기 실시예와 동일하게 하여, 제 2 면의 평면 가공 전 및 평면 가공 후와, 제 1 면의 평면 가공 후에 있어서, 각각 제 1 면과 제 2 면의 평면도를 측정하였다.

또, 이 비교예에서는, 상기 서술한 제 9 공정에 있어서, 소결체에 있어서의 제 2 면을 평면 가공할 때에, 제 1 면을 서브 정반에 고정시키는 고정 공정을 실시하지 않고, 메인 정반 상에 소결체를 간단히 배치하고, 평면 가공을 실시하는 것 이외에는, 상기 실시예와 동일하게 하였다.

그것들의 결과를, 하기 표 1 및 표 2 에 기재한다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 고정 공정을 실시하고 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시한 실시예에서는, 평면 가공 전의 제 2 면의 평면도가 27.1 ㎛ 인 반면에, 평면 가공 후에는 16.8 ㎛ 가 되었다. 한편, 고정 공정을 실시하지 않고 평면 가공을 실시한 비교예에서는, 평면 가공 전의 제 2 면의 평면도가 27.9 ㎛ 인 반면에, 평면 가공 후에는 21.4 ㎛ 였다.

이것들의 결과로부터, 실시예와 같이 고정 공정을 실시하고 평면 가공을 실시한 경우에는, 평면도가 향상됨을 알 수 있다.

또한, 표 2 는, 실시예 및 비교예에 있어서의 소결체의 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시한 결과를 나타내고 있다.

이 표 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시한 후의 소결체의 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시하면, 실시예에서는, 제 1 면의 평면도가 1.3 ㎛ 이고, 제 2 면의 평면도가 1.5 ㎛ 였다. 한편, 비교예에서는, 제 1 면의 평면도가 20.7 ㎛ 이고, 제 2 면의 평면도가 21.4 ㎛ 였다.

이상과 같은 결과로부터, 고정 공정을 실시하고 소결체의 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시한 후에, 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시한 실시예는, 단지 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시한 후에, 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시한 비교예에 비해서, 제 1 면 및 제 2 면 모두, 한층 더 평면도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 비교예에 있어서, 제 1 면 및 제 2 면에 대하여 추가로 평면 가공을 실시하고, 평면 가공을 반복함으로써 평면도에 미치는 영향을 확인한 결과를, 하기 표 3 에 나타낸다.

제 2 면에 대하여 고정 공정을 실시하지 않고 평면 가공을 실시하는 비교예에서는, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 평면 가공을 반복해도, 평면도가 크게 향상되지는 않아, 평면도의 향상은 확인할 수 없었다.

상기 서술한 표 1 ∼ 표 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예에서는 제 2 면의 평면 가공 후에는, 제 2 면의 평면도가 비교예보다 크게 개선되어 바람직하였다. 또한, 제 2 면과 제 1 면의 평면 가공 후에는, 제 2 면과 제 1 면 모두 평면도가 1.5 ㎛ 이하로 작아서, 한층 더 바람직하였다.

＜실험예 2＞

이 실험예 2 에서는, 펠리클 프레임이 하중을 받았을 때의 휨의 상태를 조사하였다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 알루미나제 정반 (51) 상에 1 쌍의 세라믹 블록 (53) 을 배치하고, 세라믹 블록 상에 제 1 실시형태와 동일한 펠리클 프레임 (55) 을 배치하였다.

또, 펠리클 프레임의 치수는, 장변 149.0 mm, 단변 115 mm, 폭 2.0 mm, 두께 2.5 mm 이다.

그리고, 다이얼 게이지를 사용하여, 세라믹 블록의 상면으로부터 펠리클 프레임의 상면의 각 위치 (즉, 장변의 중앙부, 세라믹 블록 상의 단부 (端部)) 에 있어서의 높이를 측정하였다. 또, 다이얼 게이지의 촉침 하중은 180 gw 이다.

그 결과, 펠리클 프레임의 장변의 중앙부의 높이는 2.430 mm, 단부의 높이는 2.499 mm 이고, 펠리클 프레임의 장변의 중앙부는 단부로부터 약간 하방으로 휘어져 있음을 알 수 있었다.

요컨대, 다이얼 게이지의 촉침 하중 (180 gw) 에 의해 펠리클 프레임의 장변의 중앙부가 약 70 ㎛ 휘는 것이 확인되었다.

＜실험예 3＞

이 실험예 3 은, 펠리클 프레임의 평면 가공시의 응력과 변형 (발생 휨량) 의 관계를, 계산에 의해 조사한 것이다.

상기 실험예 2 에 의해, 다이얼 게이지의 촉침 하중 (180 gw) 에서 펠리클 프레임의 중앙부가 약 70 ㎛ 휘는 것이 확인되었다.

그래서, 180 gw (＝ 1.76 N) 상당의 3 점 굽힘 인장 응력 σ 을 구하면,σ ＝ 64.7 N/㎟ ＝ 64.7 MPa 이다.

또, σ ＝ 3PL/2ab^{2 ＝} (3*1.76*149)/(2*2*2.5*2.5) ＝ 31.5 N/㎟

(P : 굽힘 하중, L : 지점 간 거리, a : 시험편 폭, b : 시험편 높이)

여기서, 하면에 31.5 MPa 의 인장 응력, 상면에 31.5 MPa 의 압축 응력이 가해져 있는 경우에는, 표리면인 하면과 상면의 응력차가 63.0 MPa 이고, 70 ㎛ 의 변형 (휨) 이 발생하게 된다.

영률 400 GPa 인 재료의 경우

10 ㎛ 휨 발생의 응력차 ＝ 9.0 MPa

5 ㎛ 휨 발생의 응력차 ＝ 4.5 MPa

따라서, 평면도 5 ㎛ 이하를 실현하기 위해서는, 가공 중의 탄성 변형에 의해 표리면의 응력차는 5 MPa 이하로 하는 것이 필요해질 것으로 볼 수 있다.

[4. 기타 실시형태]

또, 본 개시는, 상기 실시형태 등에 전혀 한정되는 것이 아니라, 본 개시의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 형태를 채용할 수 있음은 말할 필요도 없다.

(1) 펠리클 프레임의 재료로는, 세라믹으로 이루어지는 재료 또는 세라믹을 주성분으로 하는 재료 이외에, 초경, 서멧, 단체 또는 합금의 금속 등을 채용할 수 있다.

(2) 고정재로서는, 왁스 이외에 액상 접합재 (즉 접착제) 등을 사용할 수 있다. 또, 고화된 접착제는, 예를 들어 접착제를 녹일 수 있는 용제 등을 사용하여 제거할 수 있다.

(3) 고정재로서 가열에 의해 용융되는 재료 (예를 들어 왁스) 를 사용하는 경우에, 예를 들어 왁스를 냉각시켜 고화시킬 때의 토대 (예를 들어 서브 정반 등의 정반) 의 상면과 하면의 온도차는, 온도차에 따른 정반의 휨을 억제하기 위해서는, 적은 것 (예를 들어 1 ℃ 이하) 이 바람직하다.

또한, 온도차에 따른 정반의 휨을 억제하기 위해서는, 서랭시키는 것을 생각할 수 있지만, 고열 전도성이나 저열팽창 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소 등이 바람직하다.

(4) 평면도가 나쁜 (예를 들어 50 ㎛ 이상) 펠리클 프레임에 대해서는, 제 1 실시형태에 나타낸, 제 1 면 및 제 2 면의 평면 가공을 예를 들어 2 회 이상 반복함으로써, 평면도를 개선할 수 있다.

(5) 정반으로서 단일의 정반 또는 복수의 정반을 조합한 것을 사용해도 된다. 예를 들어, 단일 정반 상에 소결체를 재치하고 평면 가공을 실시해도 된다. 또한, 베이스가 되는 메인 정반 상에 보조적인 서브 정반을 설치하고, 그 서브 정반 상에 소결체를 재치하고 평면 가공을 실시해도 된다.

(6) 제 1 면을 가공하는 재치 가공 공정에서 사용하는 정반은, 제 2 면을 가공하는 고정 가공 공정에서 사용하는 정반과 동일한 정반이어도 되고 상이한 정반이어도 된다.

(7) 또한, 펠리클 프레임의 프레임체을 형성하는 세라믹스 재료로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2016-122091호에 개시되어 있는 바와 같은, 질화규소, 지르코니아, 알루미나와 탄화티탄의 복합 세라믹스 등, 각종 재료를 채용할 수 있다.

(8) 또, 상기 각 실시형태에 있어서의 하나의 구성 요소가 갖는 기능을 복수의 구성 요소에 분담시키거나, 복수의 구성 요소가 갖는 기능을 하나의 구성 요소에 발휘시키거나 해도 된다. 또한, 상기 각 실시형태의 구성의 일부를 생략해도 된다. 또한, 상기 각 실시형태의 구성의 적어도 일부를, 다른 실시형태의 구성에 대하여 부가, 치환하거나 해도 된다. 또, 특허 청구 범위에 기재된 문언으로부터 특정되는 기술 사상에 포함되는 모든 양태가 본 개시의 실시형태이다.

1… 펠리클 프레임
5… 펠리클
31, 43… 정반
35… 소결체
37… 제 2 면
41… 평면 가공기
49… 제 1 면

Claims (17)

1. 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 프레임 형상의 펠리클 프레임을, 토대 상에 재치하고, 상기 펠리클 프레임의 가공을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법에 있어서,
   상기 펠리클 프레임을, 상기 제 1 면을 상기 토대측으로 함과 함께, 상기 펠리클 프레임의 형상을 유지한 채인 상태에서, 상기 토대에 고정시키는 고정 공정과,
   상기 토대에 고정시킨 상기 펠리클 프레임의 상기 제 2 면에 대하여 평면 가공을 실시하는 고정 가공 공정을 갖는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 평면 가공 후에, 상기 토대로부터 상기 펠리클 프레임을 분리하는 분리 공정과,
   분리한 상기 펠리클 프레임을, 상기 제 2 면을 상기 토대측으로 하고 그 토대 상에 재치한 상태에서, 상기 제 1 면에 대하여 평면 가공을 실시하는 재치 가공 공정을 갖는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정 공정, 상기 고정 가공 공정, 상기 분리 공정, 상기 재치 가공 공정을 실시한 후에, 다시 상기 고정 공정, 상기 고정 가공 공정, 상기 분리 공정, 상기 재치 가공 공정을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 재치 가공 공정에서 사용하는 토대는, 상기 고정 가공 공정에서 사용하는 토대와 동일한 토대 또는 상이한 토대인, 펠리클 프레임의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토대로서 단일 토대 또는 복수 토대를 조합한 것을 사용하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토대는, 평면에서 볼 때, 상기 펠리클 프레임의 외형 치수보다 큰 치수를 갖는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토대는, 상기 평면 가공시에 변형되지 않는 특성을 갖는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토대의 영률은, 200 GPa 이상인, 펠리클 프레임의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고정 공정에서는, 상기 토대와 상기 펠리클 프레임의 사이에 배치한 고정재에 의해 상기 펠리클 프레임의 고정을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평면 가공 후에, 상기 토대로부터 상기 펠리클 프레임을 분리하는 경우에는, 상기 토대와 상기 펠리클 프레임의 사이로부터 상기 고정재를 제거하여, 상기 펠리클 프레임을 분리하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정 공정에서는, 상기 토대와 상기 펠리클 프레임의 사이에, 고화되지 않은 상태의 고정재를 충전시킨 후에, 그 고정재를 고화시켜, 상기 펠리클 프레임의 고정을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정재는 액상 접합재이고, 그 액상 접합재를 상기 토대와 상기 펠리클 프레임의 사이에 충전시키고, 그 후 고화시켜, 상기 고정을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정재는 왁스이고, 고형 상태의 그 왁스를 가온하여 액상화시켜, 상기 토대와 상기 펠리클 프레임의 사이에 충전시키고, 그 후 냉각하여 상기 왁스를 고화시켜, 상기 고정을 실시하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토대에 있어서의 상기 펠리클 프레임이 재치되는 표면의 평면도는, 3 ㎛ 이하인, 펠리클 프레임의 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펠리클 프레임은 세라믹을 주성분으로 하는, 펠리클 프레임의 제조 방법.
16. 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 펠리클 프레임에 있어서,
    상기 펠리클 프레임의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 잔류 응력의 차이가 5 MPa 이하인, 펠리클 프레임.
17. 두께 방향의 양측에 형성된 제 1 면 및 제 2 면과, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면에 연이어 접해진 내주면 및 외주면을 갖는 펠리클 프레임에 있어서,
    상기 펠리클 프레임의 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면에 있어서의 평면도가 5 ㎛ 이하인, 펠리클 프레임.

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