TWI411873B - 防塵薄膜組件 - Google Patents

Description

防塵薄膜組件

本發明係關於一種在製造半導體裝置、印刷基板或液晶顯示器等產品時作為防塵器使用的防塵薄膜組件。

在LSI、超LSI等半導體裝置或是液晶顯示器等產品的製造過程中，會用光照射半導體晶圓或液晶用原板以製作形成圖案，惟若此時所使用的光罩或是初縮遮罩(以下均稱為光罩)有灰塵附著的話，由於該灰塵會吸收光，使光反射，除了會讓轉印的圖案變形、使邊緣變粗糙之外，還會使基底污黑，損壞尺寸、品質、外觀等。

因此，這些作業通常是在無塵室內進行，然而即使如此，想要經常保持光罩清潔仍是相當困難。於是，在光罩表面貼合防塵薄膜組件之後再進行曝光。此時，異物並非直接附著於光罩表面上，而係附著於防塵薄膜組件上，故只要在微影時將焦點對準光罩的圖案，防塵薄膜組件上的異物就不會對轉印造成影響。

一般而言，防塵薄膜組件，係將由具備良好透光性的硝化纖維素、醋酸纖維素或是氟樹脂等物質所構成的透明防塵薄膜，貼附或接合於由鋁、不銹鋼、聚乙烯等物質所構成的防塵薄膜組件框架的上端面。然後，在防塵薄膜組件框架的下端設置用來裝設到光罩上而由聚丁烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂等物質所構成的黏著層，以及以保護黏著層為目的的脫模層(隔離部)。

然後，在將防塵薄膜組件貼附於光罩上的狀態下，為了消除防塵薄膜組件內部所包圍的空間與外部的氣壓差，而在防塵薄膜框架一部份上開設氣壓調整用小孔，並設置過濾元件防止異物從通過小孔流動的空氣侵入到內部(參照專利文獻1)。

吾人通常會以獲得所期望之異物捕集性能以及通氣性能的方式來考慮該過濾元件的捕集口徑以及面積，當僅設置1片過濾元件無法獲得所期望的通氣性能時，吾人可設置複數片過濾元件。 例如，在半導體製造過程中所使用的防塵薄膜組件大多僅設置1片，相對於此，1邊超過500mm的大型液晶製造用防塵薄膜組件為了確保通氣量通常會設置8片~數十片。

在此使用的過濾元件，一般係採用將PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)等材質延伸加工成多孔質薄膜以作為通氣膜使用的片狀構件，從成本、形狀等觀點來考量，很適合使用於防塵薄膜組件，是很常用的構件。其構造如圖4所示，在過濾元件通氣膜41的單面上以環狀的方式配置用來與框架接合的黏著層43，在其相對側的表面上接合用來保護過濾元件通氣膜41而由PP等材質所構成的粗網格狀的保護網42，形成3層構造，厚度整體為0.15~0.3mm左右。對於該過濾元件而言，有時為了防止產生塵屑，會在過濾元件上實施塗佈或浸潤黏著性物質的加工(參照專利文獻2)。

防塵薄膜組件框架，一般係用界面活性劑或在純水中用超音波等方式洗淨。此時，通氣孔的內部雖然也會在液中被超音波洗淨，然而由於超音波比較難以侵入通氣孔內部，故通常洗淨效果會比(孔部以外的)防塵薄膜組件框架表面更差。尤其，一邊超過500mm的大型防塵薄膜組件由於其框架寬度很寬，因而通氣孔也很長，故洗淨效率明顯變得更差。再者，在洗淨後對通氣孔內部進行異物檢査時，會有通氣孔內部幾乎無法用目視觀察的不良情況存在。

再者，過濾元件通常是以在防塵薄膜組件框架的外側表面覆蓋通氣孔的型態安裝的。因此，例如，當對過濾元件吹送空氣使膜面振動時膜面會因為接觸通氣孔周緣部而擦傷，此時便有產生塵屑之虞。在該部位所產生的塵屑，因為是在防塵薄膜組件的內側區域，可能會引起異物附著到光罩圖案上的嚴重問題。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本實公昭63-39703號公報

[專利文獻2]日本特開平09-068792號公報

本發明之目的在於提供一種防塵薄膜組件，其在防塵薄膜組件框架上設置用來將防塵薄膜組件內部與外部的氣壓調整成相同氣壓的通氣孔以及防止微粒從該通氣孔侵入到防塵薄膜組件內部的過濾元件，其特徵為：在使用中不會有從通氣孔或過濾元件產生塵屑的疑慮，可靠度非常高。

本發明之防塵薄膜組件，在防塵薄膜組件框架上設置用來將防塵薄膜組件內部的氣壓調整成與外部相同的通氣孔，並在該通氣孔上設置防止微粒侵入防塵薄膜組件內部的過濾元件，其特徵為：在防塵薄膜組件框架上的通氣孔的周緣部設置C0.5~C1.0或R0.5~R1.0的倒角。通常，通氣孔周緣部會因為噴砂等處理而有C0.1左右的自然倒角，惟藉由實施倒角加工，能夠降低從周緣部所產生的塵屑，而且還能夠防止過濾元件膜與通氣孔周緣部在接觸時產生塵屑。

又，在同上之防塵薄膜組件中，設置在防塵薄膜組件框架上的通氣孔從框架內面側向外面側以推拔狀的方式擴大。若通氣孔徑以推拔狀的方式擴大，則用目視觀察洗淨後的通氣孔內部就會變得比較容易，而且有助於超音波在洗淨時深入通氣孔內部，讓洗淨效果提高。

再者，在同上之防塵薄膜組件中，將通氣孔壁面的表面粗糙度Ra設在1μm以下。如是除了能夠提高洗淨效果之外，還能夠讓異物難以附著。

又，在上述防塵薄膜組件中，除了該等通氣孔的發明態樣之外，若對所安裝之過濾元件的通氣膜塗佈或浸潤黏著性物質的話，則能夠更進一部消除在使用中產生塵屑的疑慮。

若利用本發明，則由於對通氣孔的周緣部實施倒角加工，且使其直徑從內面側向外面側以推拔狀的方式擴大，故能夠大幅減 少從周緣部所產生的塵屑，並能夠很精確地檢查出通氣孔內部是否殘留異物。再者，由於通氣孔內壁的表面粗糙度很小，故洗淨效率很高，而且異物附著可能性也很小。如是，便能夠提供出一種防塵薄膜組件，其在使用中無從通氣孔或過濾元件周邊產生異物之虞，可靠度很高。

以下，就用來實施本發明的實施形態進行說明，惟本發明並非以此為限。又，本發明在框架寬度很寬(=通氣孔很長)，使用於液晶製造用途，且一邊長度超過500mm的大型防塵薄膜組件中效果特別明顯，然而應用於使用在半導體用途，框架寬度很窄(=通氣孔很短)，且一邊約150mm左右的小型防塵薄膜組件也能得到所期望的效果，故其用途並無特別限定。又，防塵薄膜組件需要之通氣孔的數量依所要求的回應性及防塵薄膜組件的大小(防塵薄膜組件內部的容積)而決定，基本上，防塵薄膜組件越大，越須要增加通氣孔的數量。本發明係不論通氣孔的數量多或少，皆可加以應用，故通氣孔的數量並不作特別限定。

圖4表示在本發明中所使用的過濾元件的構造。過濾元件通氣膜41係由PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)等材質所構成的多孔質薄膜，其底面設置用來黏著固定到防塵薄膜組件框架上的黏著層43，又，頂面設置用來保護過濾元件通氣膜的保護網42。由於黏著層43設置成環狀，故可用在中央部露出的過濾元件膜41讓氣體流通。

圖1係表示將作為本發明一實施形態之防塵薄膜組件框架11的通氣孔12的兩端周緣部17設置成R倒角的實施例的通氣孔附近的剖面圖。當加工用的刀具無法作出R倒角(圓弧面倒角)時，亦可作成直面狀倒角的C倒角，然而從防止產生塵屑的觀點來看，仍宜設置成R倒角比較好。

在此，周緣部17的倒角的大小(在該圖的R倒角的情況下，曲率半徑)宜在0.5~1.0mm的範圍內。若在0.5mm以下，倒角 的程度不夠，效果不充分，除此之外，尺寸太小加工也會變得很困難。相反的，若設置成超過1mm這麼大時，對框架剛性所造成的影響會太大，而且對於提高通氣孔內的洗淨效率或檢査效率而言，太大並沒有什麼意義，再者，會造成所安裝的過濾元件16會趨向大型化、安裝位置所要求的公差變嚴格等不利的因素，故比較不宜這樣設置。

若通氣孔端部的周緣部17設置成倒角，即使從外面對過濾元件16吹送強力的氣流讓過濾元件16凹陷而接觸到通氣孔的周緣部17，因其不是銳利的部位，故幾乎不會因為摩擦而產生塵屑。又，周緣部17的開口變大，也有在防塵薄膜組件框架11洗淨後用目視檢査通氣孔12內是否有異物變得比較容易這個優點。

又，在該實施例中係在防塵薄膜組件框架11的外側以及內側雙方的周緣部17都實施R倒角，惟若考慮到成本面而僅在外側實施亦無不可。

圖2係表示本發明另一實施形態的通氣孔附近的剖面圖。通氣孔22設置成從防塵薄膜組件框架內面側向外面側以推拔狀的方式擴大。因此，當吾人在防塵薄膜組件框架洗淨後從外側以目視觀察通氣孔內部時，便能夠很容易地深入檢查通氣孔內部是否有異物，除了作業效率改善之外，檢査精確度也大幅提高。

此時，通氣孔內的表面粗糙度Ra宜在1μm以下，更宜在0.5μm以下。該粗糙度係在利用鑽孔加工開孔之後實施絞孔加工，再因應需要利用磨石進行研磨、使用藥液進行化學研磨，或實施電解研磨所得到的結果。

由於通氣孔的內壁變平滑，故洗淨效率大幅提高，洗淨後仍有異物殘留在通氣孔內部的可能性降低。又，表面變平滑，檢査是否殘留異物也變得比較容易。再者，在製造步驟中，異物附著的可能性也會降低。

另外，從提高檢査效率的觀點來看，吾人也有考慮到讓通氣孔徑變大這樣的解決手段。然而，即使增大孔徑，由於沒有朝目視方向的對向面，比起推拔狀而言效果明顯變差。而且孔徑加大 雖然能夠提高檢査效率，但是會有越大框架剛性越低的缺點。

然後，上述本發明的手段，可用各種方式組合以更進一步提高效果。

例如，除了在圖1所示的通氣孔周緣部設置倒角之外，更實施加工處理使該通氣孔內壁的Ra在1μm以下，或是實施加工處理使圖2所示的推拔狀通氣孔內壁的表面粗糙度Ra在1μm以下，就是很好的例子。推拔角度雖並無限制，惟頂角在5°左右就不會有問題。

圖3係表示在一部分形成推拔狀的通氣孔上組合周緣部的倒角的實施形態的通氣孔附近的剖面圖。

此時，能夠獲得上述2個實施例的組合效果。由於通氣孔32的一部分設置成推拔狀，且周緣部37設置成R倒角，故比較容易從外面側檢查是否有異物，檢査精確度也比較高。又，因為周緣部37是R倒角，過濾元件36的通氣膜附近沒有銳利的部分，故產生塵屑的危險性大幅降低。

該實施例並未如上述圖2那樣將通氣孔全部設成推拔狀，而係將框架內側附近的一部分區域設置成通常的孔徑大小。從加工手段的觀點來看，因應需要設置成這樣的形狀亦無不可，兩者之間的效果並無差別。

然後，在上述圖3的構造中，更宜進一步讓通氣孔內壁的表面粗糙度Ra在1μm以下。如是便可製得無論從防止通氣孔的周緣部37以及過濾元件36產生塵屑、通氣孔的洗淨效率、檢査的容易度哪一個觀點來看都非常良好的防塵薄膜組件。

在此，若對所安裝的過濾元件36塗佈或浸潤黏著性物質，便能夠讓防塵薄膜組件在使用時更無產生塵屑之虞。一般而言，過濾元件並非在無塵室環境製造，而且就算是在無塵室環境製造的，在經過若干階段的衝孔加工到製成完成品之前，仍無法完全防止異物的附著。因此，在讓空氣流通時所附著的異物會有脫落之虞，然而藉由黏著性物質的塗佈或浸潤，便能夠將附著異物完全固定在過濾元件表面上。

在此，黏著性物質，可使用矽氧黏著劑、丙烯酸黏著劑等。將該等黏著劑用溶媒稀釋成數%的稀釋黏著劑，並用精密塗佈器等工具適量塗佈之。另外，該溶液的濃度或浸潤的液量，在能夠確保過濾元件的通氣性能的範圍內適當決定之即可。

[實施例]

以下記載本發明的實施例，惟本發明並非以此為限。

利用機械加工從A5052鋁合金的壓延板製作出如圖5所示之形狀的防塵薄膜組件框架，其外寸為1526×1748mm，內寸為1493×1711mm，高度為6.2mm。在該框架上設置16個通氣孔，各通氣孔形成如圖3所示的剖面形狀。在此，圖中的尺寸為：3a=1.5mm、3b=2.2mm、3c(曲率半徑)=0.5mm。又，該通氣孔32的內壁的Ra研磨加工至0.5μm。然後，在機械加工完成之後，對該框架表面實施噴砂處理，再實施黑色氧皮鋁處理。

在Class10的無塵室內將該框架洗淨並使其乾燥，然後在暗室內進行異物檢査。當然，對通氣孔內部也進行異物檢査，從框架外側仔細觀察，確認內部並無異物殘留。

在該框架的上端面塗佈用甲苯稀釋且乾燥後之膜厚約為100μm的矽氧黏著劑[信越化學工業(股)製；商品名KR3700]作為防塵薄膜接合劑33。然後，在另一端面上塗佈用甲苯稀釋且寬度為6mm的矽氧黏著劑[信越化學工業(股)製；商品名KR3700]作為光罩黏著劑35。此時，黏著劑的高度約為2mm。

然後，用鑷子將利用衝孔加工製得如圖4所示之構造的PTFE製過濾元件貼附在各通氣孔上，並將用甲苯稀釋過的矽氧黏著劑[信越化學工業(股)製；商品名KR3700]以手動式塗佈器塗佈於過濾元件36表面，讓黏著劑浸潤過濾元件。

然後，將該框架加熱到130℃使黏著劑、接合劑中的溶媒乾燥，同時讓矽氧黏著劑完全交聯，接著將另外製作好的隔離部貼合於光罩黏著層上作為黏著劑保護用構件。該隔離部係將單面塗佈脫模劑的PET薄膜(厚度125μm，半透明)切成框架的形狀所製作而成的構件。

接著，詳述防塵薄膜的製造過程。在上述無塵室內，將表面被研磨得很平滑且尺寸為1620×1780mm的石英基板洗淨、待其乾燥之後，在其單面上用模具塗佈法塗佈氟樹脂[旭硝子(股)製；商品名Cytop]作為薄膜材料，其乾燥後膜厚為6μm。成膜方法在此係使用模具塗佈法，惟亦可使用其他如旋塗法、狹縫與旋轉式塗佈法等的各種方法。之後，將每片成膜基板用烤箱加熱到200℃，讓溶媒乾燥。接著，在冷卻之後，將框狀的薄膜剝離工具接合於該薄膜上，然後緩緩地從基板上剝離撕下，如是便製得剝離膜。

最後，將該剝離膜貼合於前述框架的薄膜接合層上，用切割器將外側多餘的薄膜切除，便完成防塵薄膜組件。

針對所完成之防塵薄膜組件在對過濾元件吹送氣流時是否產生塵屑的特性進行評價。

首先，準備1620×1780×厚度10mm且表面經過研磨的石英玻璃基板，在上述無塵室內洗淨、乾燥之後，在暗室內用集光燈檢查基板上是否殘留異物。用吹風器將附著的異物去除，無法去除的異物用圖將其位置正確記錄起來。

之後，如圖7所示的，將所製作之防塵薄膜組件72貼合於該石英玻璃基板71上，製作出由防塵薄膜組件72與玻璃基板71所包圍出來的密閉空間。然後，在所有防塵薄膜組件72的過濾元件部(未經圖示)當中隨意選出5個，從外側吹送氣流。氣流吹送的條件為噴嘴口徑：2mm、距離：20mm、壓力：約392kPa(4kgf/cm² )，吹送時間：10sec。

然後，在對過濾元件吹送氣流之後，在暗室內用集光燈以目視方式檢査石英玻璃基板71上的異物，並與氣流吹送前的檢査圖作比較。結果發現異物並未增加。

[比較例]

利用機械加工從A5052鋁合金的壓延板製作出如圖5所示之形狀的防塵薄膜組件框架，其外寸為1526×1748mm，內寸為1493×1711mm，高度為6.2mm。在該框架上設置16個如圖6所示 同一徑剖面形狀且直徑為1.5mm的通氣孔62。在機械加工終了後，對該框架表面實施噴砂處理，再實施黑色氧皮鋁處理。另外，測量到通氣孔62的內壁表面粗糙度Ra為2~4μm左右。

然後，與上述實施例相同，在Class10的無塵室內將該框架洗淨並使其乾燥，於暗室內確認有無異物附著。此時，亦對通氣孔內部進行異物檢査，惟因為通氣孔又狹又深，無法很明確地確認通氣孔內部的狀況。

之後，在該框架上與上述實施例同樣塗佈薄膜接合劑63、光罩黏著劑65，並用鑷子貼附如圖4所示之形狀的過濾元件。接著，將該框架加熱到130℃讓溶媒乾燥，同時讓矽氧黏著劑完全交聯，並在光罩黏著層上貼合另外製作好的隔離部作為黏著劑保護用構件。

最後，與上述實施例同樣將所製作之防塵薄膜貼合於該框架的薄膜接合層，並用切割器切除框架外側多餘的薄膜，完成防塵薄膜組件。

該防塵薄膜組件的評價，與上述實施例完全相同，如圖7所示的，從外部對貼附在玻璃基板71上之防塵薄膜組件72的過濾元件吹送氣流，評價是否產生塵屑。結果發現5個當中的2個通氣孔其附近的玻璃基板上附著數個直徑10~20μm的異物。

11‧‧‧防塵薄膜組件框架

12‧‧‧通氣孔

13‧‧‧薄膜接合層

14‧‧‧防塵薄膜

15‧‧‧光罩黏著層

16‧‧‧過濾元件

17‧‧‧(通氣孔的)周緣部

21‧‧‧防塵薄膜組件框架

22‧‧‧通氣孔

23‧‧‧薄膜接合層

24‧‧‧防塵薄膜

25‧‧‧光罩黏著層

26‧‧‧過濾元件

31‧‧‧防塵薄膜組件框架

32‧‧‧通氣孔

33‧‧‧薄膜接合層

34‧‧‧防塵薄膜

35‧‧‧光罩黏著層

36‧‧‧過濾元件

37‧‧‧(通氣孔的)周緣部

3a‧‧‧通氣孔同徑部

3b‧‧‧通氣孔推拔部徑長

3c‧‧‧周緣部R倒角半徑

41‧‧‧過濾元件通氣膜

42‧‧‧保護網

43‧‧‧黏著層

61‧‧‧防塵薄膜組件框架

62‧‧‧通氣孔

63‧‧‧薄膜接合層

64‧‧‧防塵薄膜

65‧‧‧光罩黏著層

66‧‧‧過濾元件

71‧‧‧玻璃基板

72‧‧‧防塵薄膜組件

圖1係本發明一實施形態之防塵薄膜組件框架的通氣孔附近的剖面圖，該通氣孔的兩端周緣部設置成R倒角。

圖2係本發明另一實施形態之通氣孔附近的剖面圖，該通氣孔設置成推拔狀。

圖3係通氣孔附近的剖面圖，該通氣孔顯示出組合一部分形成推拔狀與周緣部設置成倒角的實施形態。

圖4係過濾元件的構造概略圖。

圖5係防塵薄膜組件的外觀概略圖。

圖6係習知通氣孔其附近的概略圖。

圖7係用來說明過濾元件是否產生塵屑的評價方法的概略圖。

31‧‧‧防塵薄膜組件框架

32‧‧‧通氣孔

33‧‧‧薄膜接合層

34‧‧‧防塵薄膜

35‧‧‧光罩黏著層

36‧‧‧過濾元件

37‧‧‧(通氣孔的)周緣部

3a‧‧‧通氣孔同徑部

3b‧‧‧通氣孔推拔部徑長

3c‧‧‧周緣部R倒角半徑

Claims (4)

1. 一種防塵薄膜組件，其於防塵薄膜組件框架上設置用來將防塵薄膜組件內部的氣壓調整成與外部相同的至少1個通氣孔，並在該通氣孔上安裝用以防止異物侵入到防塵薄膜組件內部之由多孔質薄膜構成的過濾元件，其特徵為：在通氣孔之至少外側的周緣部設置C0.5~C1.0的倒角或R0.5~R1.0的倒角。
2. 一種防塵薄膜組件，其在防塵薄膜組件框架上設置用來將防塵薄膜組件內部的氣壓調整成與外部相同的至少1個通氣孔，並在該通氣孔上安裝用以防止異物侵入到防塵薄膜組件內部之由多孔質薄膜構成的過濾元件，其特徵為：該通氣孔從框架內面側向外面側以推拔狀的方式擴大。
3. 一種防塵薄膜組件，其在防塵薄膜組件框架上設置用來將防塵薄膜組件內部的氣壓調整成與外部相同的至少1個通氣孔，並在該通氣孔上安裝用以防止異物侵入到防塵薄膜組件內部之由多孔質薄膜構成的過濾元件，其特徵為：該通氣孔內壁的表面粗糙度Ra在1μm以下。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之防塵薄膜組件，其中，在該過濾元件上塗佈或浸潤黏著性物質。