JP2006301525A - ペリクルフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトマスクへの貼付後に剥離が容易なペリクルフレーム、及びそのペリクルフレームを用いたフォトリソグラフィー用ペリクルを提供する。
【解決手段】 フレームの長辺の長さが５００ｍｍ以上の大型ペリクルにおいて、コーナー部１２より５０ｍｍ以内の外側面に少なくとも１箇所の凹み部１３を設けたことを特徴とするペリクルフレームである。
また、凹み部１３はペリクルフレーム１１の外側面全体で５箇所以上配置されていること、凹み部１３は直径１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、深さ０．５ｍｍ以上でかつ非貫通の丸穴であること、がそれぞれ好ましい。
そして、このようなペリクルフレームを使用してペリクルを構成する。
【選択図】 図１

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リソグラフィー用ペリクル、特には液晶ディスプレイ製造に用いられる大型のペリクルに関するものである。

ＬＳＩなどの半導体デバイス或いは液晶ディスプレイなどの製造においては、半導体ウエハー或いは液晶用ガラス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、単にフォトマスクという）にゴミが付着していると、このゴミが光を遮ったり、曲げたりしてしまうために、転写したパターン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内で行われているが、それでもフォトマスクを常に清浄に保つことは難しい。そこで、フォトマスク表面にゴミよけとして、ペリクルを貼付する方法が採られている。

この場合、異物はフォトマスクの表面上には直接付着せず、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。
このペリクルは、通常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系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ペリクル膜の良溶媒を塗布し、風乾して接着する（特許文献１参照）か、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で接着し（特許文献２、特許文献３参照）、更に、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ーが設置されることもある（特許文献４参照）。
ペリクルを製造する際には、組立や搬送のためにペリクルフレームを保持する必要があるが、図６に示すように、一般的にはペリクルフレームの外側面に溝や凹み部６３を設け、ここにピン等を挿入して保持することが行われている。一般的には、凹み部は対向した２辺に各２箇所ずつ、計４箇所設けられる。このとき、この凹み部６３は、ピン等でペリクルフレームを保持した際に上下方向の撓みが出にくいよう、コーナー部６２よりフレーム辺長の２０〜３０％程度離れた位置に設けられることが多い。

フォトマスクに貼付した後のペリクルは、何らかの理由で貼替えが必要になれば剥離しなければならない。その際には、マスク粘着層に板状の冶具を差し込んでフレームを持ち上げ剥離する方法、あるいは図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記したペリクルフレーム外側面に設けられた凹み部５２に、ピン状の冶具５４を差し込んで梃子の原理でペリクルフレーム５１を持ち上げて剥離する方法等が行われている。
マスク粘着層に板状の冶具を差し込む場合、ペリクルフレームの全周に渡って差し込みが可能なため、剥離しやすい端の方から順々に剥離していけるという利点があるが、フォトマスクに傷をつけてしまう恐れがあり必ずしも好ましいものとはいえない。

一方、ペリクルフレーム外側面に設けられた凹み部にピン状の冶具を差し込む方法では、そのような危険は小さい。しかしながら、この凹み部は、上記のように、一般的には４箇所しかなく、また、位置も剥離に使用することを考慮した位置にはなっていない。そのため、辺長が５００ｍｍを超えるような大型のペリクルの場合、一度に剥離させる面積が大きいため、剥離に要する力が極めて大きくなるという不都合がある。
また、剥離冶具でペリクルフレームを引き上げている間は、ペリクルフレームが撓み、ピン周辺のある範囲で剥離して浮き上がるものの、剥離冶具を取り外すとペリクルフレームはほとんど元の位置に戻ってしまい、大部分が再び接着してしまう。その結果、ペリクル全体を剥離することが非常に難しいという問題があった。

特開昭５８−２１９０２３号公報 米国特許第４８６１４０２号明細書 特公昭６３−２７７０７号公報 実公昭６３−３９７０３号公報

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、フォトマスクへの貼付後に剥離が容易な大型のペリクルフレーム、及びそのペリクルフレームを用いたフォトリソグラフィー用ペリクルを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、フレームの長辺の長さが５００ｍｍ以上の大型ペリクルにおいて、コーナー部より５０ｍｍ以内の外側面に少なくとも１箇所の凹み部を設けたことを特徴とするペリクルフレームである。
また、凹み部はペリクルフレームの外側面全体で５箇所以上配置されていること、凹み部は直径１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、深さ０．５ｍｍ以上でかつ非貫通の丸穴であること、がそれぞれ好ましい。
そして、このようなペリクルフレームを使用してペリクルを構成する。

本発明によれば、長辺の長さが５００ｍｍを超える大型のペリクルにおいても、コーナー部より５０ｍｍ以内の位置に凹み部を設けたことで、フォトマスク基板から剥離する際には、コーナー部である端の方から剥離を進めることができるので、剥離に要する力を小さくすることができ、また、コーナー部近傍のペリクルフレームがコーナー部周辺から内側にかけて、上反りに塑性変形して再接着しにくくなり、剥離が極めて容易となる。また、コーナー部近傍以外に配置された凹み部を利用すれば、辺長が７００ｍｍを超えるような特に大型のペリクルについても一部分づつ剥離を進めることができるため、容易に剥離することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明によるペリクルフレームの一実施の形態を示す説明図、図２は、本発明によるペリクルフレームをガラス基板より剥離した状態を示す概略説明図、図３は、本発明によるペリクルフレームに設けた凹み部を示す説明断面図、図４（ａ）は、本発明によるペリクルフレームの他の実施の形態を示す説明図、図４（ｂ）は、本発明によるペリクルフレームのさらに別の実施の形態を示す説明図、図５は、剥離冶具によりペリクルを剥離する状態を示す概略説明図であって、図５（ａ）は剥離し始める状態、図５（ｂ）は剥離が進行した状態を示す。

図１において、ペリクルフレーム１１の長辺に、コーナー部１２の近傍５０ｍｍ以内の部分に凹み部１３を設けている。
そのため、この凹み部１３にピン等の剥離冶具を挿入して剥離した場合、図２に示すように、コーナー部から剥離するため、剥離に要する力を小さくすることができ、さらには、ペリクルフレームがコーナー部付近で上方に塑性変形して再接着しにくくなるため、剥離が極めて容易となる。ただし、この凹み部１３の位置はコーナー部１２から５０ｍｍ以内であることが必要で、これ以上離れると剥離に必要な剥離力が著しく増加するうえ、コーナー部を完全に剥離させることが難しくなり、所望の効果は得られない。

従来、こういった凹み部は、保持を目的としたものとして対辺に２個ずつ、荷重がバランスすることに主眼をおいて位置決めされて、４箇所設けられるのが一般的であったが、本発明では、本来のペリクルフレームを保持する目的の凹み部に加えて、剥離を考慮した位置にこれを追加して配置するか、もしくは剥離を考慮した凹み部のみを配置することにより、より容易に剥離を行うことができるようになった。
さらに、このとき、凹み部は直径１．０ｍｍ以上３ｍｍ以下、深さ０．５ｍｍ以上で、かつ、非貫通の丸穴であることとすることが望ましい。従来の凹み部は、保持を主眼としていたので、保持具が係合すれば足り、直径も深さも必ずしも剥離治具に適合するものではなかった。
そして、このようなペリクルフレームを使用してペリクルを構成すれば、そのペリクルはフォトマスクからの剥離が非常に容易なものとなる。

この実施の形態では、凹み部１３を長辺のコーナー部１２の近傍に配置しているが、短辺に配置されていても良い。また、短辺と長辺の両方に配置されていても良い（図４（ｂ））。さらには、ペリクルフレームを保持するために設けた凹み部と剥離に使用する凹み部を別に設けても良い（図４（ａ））。
図３は、この凹み部の望ましい形状を示した断面図であって、基本的に断面が円形となっている。円形のため加工が容易であるし、通常用いられる円形のピンとの嵌め合いも良い。また、保持あるいは剥離に用いるピンとの十分な嵌め合いを考慮すると、０．５ｍｍ以上の深さが好ましい。

直径は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下、特には２〜２．５ｍｍの範囲が好ましい。１ｍｍ以下では保持あるいは剥離に用いるピンの強度が維持でき難くなり易く、精度の良い保持および剥離に際して要求される強度を満足することができ難くなり易い。また、３ｍｍ以上ではペリクルフレームの欠損量が多くなり、使用時の強度に問題が出る恐れがある他、剥離時に凹み部の周囲がめくれたり、欠けやすくなり剥離がしにくくなるという問題点があり得る。また、穴（凹み部）底部の形状は、図示のように、ドリル先端形状そのままとなっていても良いし、球面や平面等に仕上げられていても良い。

通常、この凹み部の大きさ・形状は、全箇所同じであれば加工が容易であるが、例えば、位置および用途によってピンの差し込みやすさを考慮して、個別に最適化されていても良い。
図４（ａ）は、他の実施の形態を示したものであるが、コーナー部２２近傍の凹み部２３の内側に複数の別の凹み部２４を設けている。また、図４（ｂ）では長辺だけでなく短辺にも（追加）凹み部３４を設けている。このような形態であれば、辺長が７００ｍｍを超えるような特に大型のペリクルフレームに対しても、コーナー部から順番にピンを差し込み、徐々に剥離していくことができるため、フォトマスクからの剥離をより容易とすることができる。

上記したように、本発明では、従来のペリクルフレームの下方向への撓みを考慮した位置よりもかなり外側、コーナー部近傍に凹み部を設けている。そのため、ピンでペリクルフレームを保持した際に、自重による下方向への撓みが懸念されるが、これらの実施形態で示したような４箇所以上の穴によりペリクルフレームを保持してこれを防止することもできるし、また、製造装置側において下側から支えを設ける、といった手段で容易にこれを補正することができる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム１１を機械加工により製作した。このペリクルフレーム１１の形状は、外寸７８２×４７４ｍｍ、内寸７６８×４５６ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形とした。ここで、凹み部１３は長辺側面のコーナー部１２からそれぞれ３６ｍｍの位置に、相対する側面に合計４箇所配置し、その形状は、直径２．５ｍｍ深さ２．５ｍｍの非貫通の丸穴とした。

このペリクルフレームを洗浄、乾燥後、一方の端面にペリクル膜接着剤としてシリコーン粘着剤、他方の端面にマスク粘着剤としてシリコーン粘着剤（商品名ＫＲ１２０、信越化学工業（株）製）をトルエンで５０％に希釈して塗布し、加熱によりキュアさせた。
さらに、フッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子（株）製）をスピンコート法により８００×９２０×厚さ８ｍｍの長方形石英基板上に成膜し、基板外形と同形状の枠体に接着、剥離して得た厚さ約４μｍのペリクル膜をこのペリクルフレームに貼付けた。そして、ペリクルフレーム周囲の不要な膜をカッターにて切断除去してペリクルとした。完成したペリクルの凹み部周辺の断面構造は、図３のようになっている。

図５（ａ）に示すように、この完成したペリクル５１を５２０ｘ８００ｍｍｘ厚さ８ｍｍの平滑な石英ガラス基板５３に１２０ｋｇの荷重で貼り付けた後、剥離冶具５４を凹み部５２に差し込み、石英ガラス基板５３からの剥離を試みた。
その結果、剥離冶具５４の操作により、図２および図５（ｂ）に示すような形でコーナー部を完全に剥離させることができ、４箇所の凹み部すべてについて剥離操作を行ったところ、ペリクルフレームの各辺の中央部だけが剥離せずに残っている状態となった。その後、ペリクルフレームを手で直接つかんでゆっくり上方へ引き上げたところ、石英ガラス基板から完全に引き剥がすことができた。

図４（ａ）に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム２１を機械加工により製作した。このペリクルフレーム２１の形状は、実施例１と同じく外寸７８２ｘ４７４ｍｍ、内寸７６８ｘ４５６ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形とした。ここで、凹み部は長辺側面のコーナー部２２からそれぞれ３６ｍｍの位置に４箇所（２３）、さらにコーナー部２２からそれぞれ１６６ｍｍの位置に４箇所（２４）配置し、その形状は直径２．５ｍｍ深さ２．５ｍｍの非貫通の丸穴とした。そして、このペリクルフレーム２１を洗浄、乾燥後、上記実施例１と同一の工程にてペリクルに仕上げた。

この完成したペリクルを５２０ｘ８００ｍｍｘ厚さ８ｍｍの平滑な石英ガラス基板に１２０ｋｇの荷重で貼り付けた後、コーナー部に近いところから、上記実施例１と同様にしてガラス基板からの剥離を試みた。その結果、剥離冶具５４の操作により容易にペリクルフレームを持ち上げることができ、その後、隣り合う凹み部に順々にこの操作を進めていったところ、ペリクルフレーム全体が一度完全に剥離し、一部が再度接触してごく軽く接着している状態となった。その後、ペリクルフレームを手で直接つかんでゆっくり上方へ引き上げたところ、ガラス基板からきわめて容易に引き剥がすことができた。

比較例

図６に示すような形状のアルミニウム合金製ペリクルフレーム６１を機械加工により製作した。このペリクルフレーム６１の形状は、実施例１と同じく外寸７８２ｘ４７４ｍｍ、内寸７６８ｘ４５６ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形とした。ここで、凹み部６３は長辺側面のコーナー部６２からそれぞれ１７０ｍｍの位置に４箇所配置し、その形状は直径２．５ｍｍ深さ２．５ｍｍの非貫通の丸穴とした。そして、このペリクルフレーム６１を洗浄、乾燥後、上記実施例１と同一の工程にてペリクルに仕上げた。

この完成したペリクルを上記実施例と同様にして石英ガラス基板に貼り付け、剥離を試みた。すると、剥離させるのに極めて大きな力が必要だったばかりか、図７に示すように凹み部６３周辺のペリクルフレーム６１がわずかに浮き上がって隙間６５が生じただけで、凹み部６３周辺の領域を除いて剥離することができなかった。そして、この冶具ではこれ以上ペリクルフレーム６１を上方へ引き上げることができなくなり、それ以上剥離が進められない状態となってしまった。

本発明によれば、フォトマスクとペリクルとを剥離する必要が生じた場合に、容易に簡便に安全に、大きな力を要することなく剥離することができるので、ペリクルを用いるリソグラフィーの技術分野で、利用価値が極めて高いものとなる。

本発明によるペリクルフレームの一実施の形態を示す説明図である。 本発明によるペリクルフレームをガラス基板より剥離した状態を示す概略説明図である。 本発明によるペリクルフレームに設けた凹み部を示す説明断面図である。 本発明によるペリクルフレームの他の実施の形態を示す説明図である。 本発明によるペリクルフレームのさらに別の実施の形態を示す説明図である。 剥離冶具によりペリクルを剥離する状態を示す概略説明図であって、剥離し始める状態を示す。 剥離冶具によりペリクルを剥離する状態を示す概略説明図であって、剥離が進行した状態を示す。 従来のペリクルフレームの例を示す説明図である。 従来のペリクルフレームをガラス基板より剥離した場面を示す概略説明図である。

符号の説明

１１ ペリクルフレーム
１２ コーナー部
１３ 凹み部
１４ マスク粘着層
１５ 石英ガラス基板
１６ ペリクル膜
１７ ペリクル膜接着層
２１ ペリクルフレーム
２２ コーナー部
２３ （コーナー部近傍の）凹み部
２４ （追加）凹み部
３１ ペリクルフレーム
３２ コーナー部
３３ 凹み部
３４ 凹み部
５１ ペリクルフレーム
５２ 凹み部
５３ 石英ガラス基板
５４ 剥離冶具
５５ マスク粘着層
６１ ペリクルフレーム
６２ コーナー部
６３ 凹み部
６４ マスク粘着層
６５ 石英ガラス基板
６６ （ペリクルフレームが剥離・変形してできた）隙間

Claims (4)

1. フレームの長辺の長さが５００ｍｍ以上の大型ペリクルにおいて、コーナー部より５０ｍｍ以内の外側面に少なくとも１箇所の凹み部を設けたことを特徴とするペリクルフレーム。
2. フレームの長辺の長さが５００ｍｍ以上の大型ペリクルにおいて、外側面全体で５箇所以上の凹み部が設けられていることを特徴とするペリクルフレーム。
3. 凹み部は直径１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、深さ０．５ｍｍ以上でかつ非貫通の丸穴である請求項１または２に記載のペリクルフレーム。
4. 請求項１ないし３に記載のペリクルフレームにより構成されたペリクル。

Images