JP2011158585A - ペリクルおよびペリクルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペリクル膜にシワが発生するなどの不具合が生じることを効果的に防止できるペリクルの製造方法を提供する。
【解決手段】一対の長辺と一対の短辺を有し、一対の長辺がそれぞれ直線形状をなし、一対の短辺が、それぞれ、短辺の中央部を含み、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域と、中央領域の両側に位置し、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域と、短辺の両端部近傍の直線状をなした端部近傍領域１２ｃを備えたペリクルフレーム１０の一方の表面に、ペリクルフレーム１０の一対の長辺に沿った方向の張力が、ペリクルフレーム１０の一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、その張力が調整されたペリクル膜２０を貼り付け、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺を直線形状に変形させるように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体装置や液晶表示板を製造する場合に、マスクやレチクルの防塵カバーとして使用されるリソグラフィー用ペリクルおよびその製造方法に関するものである。

ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの半導体デバイスあるいは液晶ディスプレイを製造するにあたっては、半導体ウエハーあるいは液晶用原板に、フォトマスクやレチクルなどの露光用原版（本明細書においては、総称して、「フォトマスク」と称する。）を介して、露光用の光が照射されて、フォトマスクのパターンが転写され、半導体デバイスあるいは液晶ディスプレイのパターンが形成される。

したがって、この場合に、フォトマスクにゴミなどの異物が付着していると、フォトマスクの表面に付着したゴミなどの異物によって、露光用の光が反射され、あるいは、吸収されるため、半導体ウエハーあるいは液晶用原板に転写されたパターンが変形したり、パターンのエッジ部分が不鮮明になるだけでなく、下地が黒く汚れて、寸法、品質、外観などを損ない、半導体ウエハーあるいは液晶用原板に、所望のように、フォトマスクのパターンを転写することができず、半導体デバイスあるいは液晶ディスプレイの性能が低下し、歩留まりが悪化するという問題があった。

かかる問題を防止するために、半導体ウエハーあるいは液晶用原板の露光は、クリーンルーム内で行われるが、それでも、フォトマスクの表面に異物が付着することを完全に防止することは困難であるため、通常は、フォトマスクの表面に、露光用の光に対し高い透過率を有するペリクルと呼ばれる防塵カバーを取り付けて、半導体ウエハーあるいは液晶用原板を露光するように構成されている。

一般に、ペリクルは、露光用の光に対し高い透過率を有するニトロセルロース、酢酸セルロースなどのセルロース系樹脂やフッ化樹脂などによって作製されたペリクル膜を、アルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどによって形成されたペリクルフレームの一方の面に、ペリクル膜材料の良溶媒を塗布し、ペリクル膜を風乾して、接着するか、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やフッ素樹脂などの接着剤を用いて接着し、ペリクルフレームの他方の面に、ポリブテン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などからなり、フォトマスクに付着させるための粘着層を形成し、さらに、粘着層上に、粘着層保護用の離型層ないしセパレータを設けることによって、作製されている（特許文献１、２、３および４）。

このように構成されたペリクルをフォトマスクの表面に取り付けて、半導体ウエハーあるいは液晶用原板を露光する場合には、ゴミなどの異物は、ペリクルの表面に付着し、フォトマスクの表面には直接付着しないため、フォトマスクに形成されたパターン上に、焦点が位置するように、露光用の光を照射すれば、ゴミなどの異物の影響を除去することが可能になる。

さらに、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。

一般に、ペリクル膜は薄い樹脂よりなるものであるので、ペリクルフレームによって、ペリクル膜が弛まないように支持するためには、ペリクル膜に所定の張力が加わった状態で、ペリクルフレームに接着することが必要である。

そのため、一般的に用いられている長方形横断面を有するペリクルにあっては、ペリクルフレームにペリクル膜を貼り付けた後に、ペリクル膜の張力によって、ペリクルフレームが内側へ撓み、変形することは避けられない。

このペリクルフレームの内側への撓みは、プリント基板や液晶ディスプレイの製造に用いられる大型のペリクルなど、ペリクルフレームの辺長が大きい場合に、とくに顕著なものとなる。

一方、フォトマスクには、低コスト化のために、できる限り大きな露光領域を確保したいという要求があり、ペリクルフレームが内側に撓むと、露光領域が小さくなるため、ペリクルフレームの内側への撓みをできる限り小さくすることが要求されている。

かかる問題は、ペリクルフレームの断面積を大きくするなどして、ペリクルフレームの剛性を高くすることによって解決することは技術的には可能であるが、実際には、ペリクルフレームの内側の面積は、大きな露光領域を確保するために制限を受け、ペリクルフレームの外側も、フォトマスクの固定や搬送におけるハンドリング用のクリアランスを確保する必要があるため、一般的に、ペリクルフレームの各辺はこれらの制限から決定された直線形状をなしている。

また、ペリクルフレームをより高剛性の材料によって形成することによって、ペリクルフレームの内側への撓みを小さくする方法もあり、実際に、アルミニウム合金に代えて、たとえば、炭素繊維複合材（ＣＦＲＰ）やチタンを用いて、ペリクルフレームを形成する場合には、アルミニウム合金によってペリクルフレームを形成する場合よりもペリクルフレームの内側への撓みを小さくすることが可能であるが、これらの材料は高価であるだけでなく、加工性も悪いため、コストが大幅に高くなり、現実的ではない。

ペリクルフレームの内側への撓みを小さくするため、特許４２８６１９４号（特許文献５）は、ペリクルフレームを、少なくとも一対の辺において、その中央部が外側凸の円弧形状部、その両側に外側凹の円弧形状部、さらにその外側に直線形状部を有するように形成し、ペリクル膜を貼り付けた後に、ペリクルフレームが所望の形状になるようにする方法を提案している。

この方法によれば、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームの形状を所望の形状に制御することが可能になるが、かかる方法は、ペリクルを大量生産することが難しいという問題がある。

すなわち、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームの形状を所望の形状に制御するためには、ペリクルフレームの形状は、ペリクル膜の張力分布に合わせて、設計する必要があるが、大量生産されるペリクル膜の張力分布は一定ではなく、ある程度のばらつきが生ずることは避けられない。その結果、ペリクル膜の張力が設計値よりも大きい場合には、ペリクル膜を貼り付けた後のペリクルフレームは内側に過度に撓み、逆に小さい場合には、特許文献５のように、その中央部が外側凸の円弧形状部、その両側に外側凹の円弧形状部、さらにその外側に直線形状部を有するように形成したペリクルフレームの辺は、ペリクル膜を貼り付けた後にも、外側に突出した状態を保持することになる。通常、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの撓みや、ペリクルのフォトマスクへの貼り付け誤差等を考慮して、ペリクルの内寸公差はフォトマスクのパターン部に対して、いくらかの余裕を持って設定されるが、ペリクルフレームの外側への撓みは機械的な変形を除いてはあり得ないため、そもそも、ペリクルフレームを設計する際に考慮されておらず、したがって、ペリクル膜の張力が設計値よりも小さいために、ペリクルフレームの辺が外側へ突出していた場合には、ペリクルをフォトマスクに貼り付けるペリクル貼り付け装置や、ハンドリング時に、フォトマスク露光機内の搬送装置と干渉する等の問題が発生する恐れがある。

たとえば、特許４３５４７８９号（特許文献６）に開示される一般的なペリクル貼り付け装置においては、ペリクルは、ペリクルフレームの長辺が下を向くように縦置きにセットされるため、ペリクルフレームの長辺が外側へ突出していた場合には、ペリクルが縦置きにセットされると、外側に突出していたペリクルフレームの長辺が内側に変位するため、ペリクル膜にシワが発生しやす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 特開平７−１６８３４５号公報 特許４２８６１９４号公報 特許４３５４７８９号公報

したがって、本発明は、ペリクル膜の張力分布がばらついた場合にも、露光領域の減少を防止することができ、ペリクルフレームに貼り付けられたペリクル膜にシワが発生するなどの不具合が生じることを効果的に防止することができるペリクルを提供することを目的とするものである。

本発明の別の目的は、ペリクル膜の張力分布がばらついた場合にも、露光領域の減少を防止することができ、ペリクルフレームに貼り付けられたペリクル膜にシワが発生するなどの不具合が生じることを効果的に防止することができるペリクル膜の製造方法を提供することにある。

本発明のかかる目的は、少なくとも一対の長辺と一対の短辺を有し、前記一対の長辺がそれぞれ、直線形状をなし、前記一対の短辺がそれぞれ、中央部が外側へ突出した形状をなしたペリクルフレームの一方の表面に、前記ペリクルフレームの前記一対の長辺に沿った方向の張力が、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、その張力が調整されたペリクル膜が貼り付けられて、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺が直線形状をなしていることを特徴とするペリクルによって達成される。

本発明の前記目的はまた、少なくとも一対の長辺と一対の短辺を有し、前記一対の長辺がそれぞれ、直線形状をなし、前記一対の短辺がそれぞれ、中央部が外側へ突出した形状をなしたペリクルフレームの一方の表面に、前記ペリクルフレームの前記一対の長辺に沿った方向の張力が、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、その張力が調整されたペリクル膜を貼り付け、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺を直線形状に変形させることを特徴とするペリクルの製造方法によって達成される。

本発明によれば、ペリクルフレームの一対の長辺に沿った方向の張力が、ペリクルフレームの一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、ペリクル膜の張力が調整されているから、ペリクル膜が貼り付けられたときに、ペリクルフレームの短辺の内側への撓みは、長辺に比して大きくなり、その結果、ペリクルフレームの短辺の両角部に、長辺を外側に変位させようとする曲げモーメントが発生し、ペリクルフレームの一対の短辺に沿った方向のペリクル膜の張力によって、内側に変位したペリクルフレームの一対の長辺の撓みが、曲げモーメントによって生成されたペリクルフレームの一対の長辺の撓みによって相殺され、一方、ペリクル膜の張力によって、ペリクルフレームの一対の短辺も直線形状に変形されるから、ペリクルフレームの断面形状を大きくしたり、ペリクルフレームを高剛性の材料によって形成したりして、コストアップを招くことなく、露光領域の減少を効果的に防止することが可能になる。

また、本発明によれば、ペリクルフレームの長辺はもともと直線形状をなしているから、ペリクル膜の張力がばらつき、ペリクル膜からペリクルフレームの長辺に加わる内側への力が設計値よりも小さくなった場合にも、ペリクル膜を貼り付けた結果、ペリクルフレームの長辺が外側に突出するということはなく、したがって、ペリクルフレームの長辺が下を向くように、ペリクルが縦置きされた場合にも、ペリクルフレームの長辺が内側に変位することはないから、ペリクル膜にシワが発生することを効果的に防止することが可能になる。

本発明の好ましい実施態様においては、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺が、それぞれ、前記短辺の中央部を含み、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域と、前記短辺の両端部近傍の直線状をなした端部近傍領域と、前記中央領域の両側に位置し、前記中央領域と前記端部近傍領域とが滑らかにつながるように、前記中央領域と前記端部近傍領域との間で、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域を備えている。

本発明の好ましい実施態様によれば、ペリクル膜の張力によって、ペリクルフレームの短辺の中央領域が大きく、内側に変位し、中央領域と端部近傍領域とが滑らかにつながるように、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域も内側に変位することによって、ペリクルフレームの短辺をより直線に近い形状に変位させることが可能になる。

また、本発明の好ましい実施態様によれば、ペリクルフレームの短辺の両端部近傍の端部近傍領域が直線状に形成されているために、フレーム寸法を正確に計測することができるだけでなく、製造作業時に正確な位置で位置決めをすることができるから、ペリクルフレームを高精度で加工することが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、外側に対して凹状の円弧形状をなした前記中間領域の半径が、外側に対して凸状の円弧形状をなした前記中央領域の半径の１／３以上となるように、ペリクルフレームが設計されている。

本発明のこの好ましい実施態様によれば、中央領域の外側に対して凸状の円弧形状と、中間領域の外側に対して凹状の円弧形状とを滑らかにつなげることが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記ペリクル膜を前記ペリクルフレームに貼り付けるのに先立って、前記ペリクル膜を仮枠に張設し、前記仮枠の少なくとも互いに対向する一対の辺の中央部を機械的に変位させることによって、前記ペリクル膜の張力が調整されるように構成されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記仮枠の少なくとも互いに対向する一対の辺の中央部を機械的に変位させる際に、前記互いに対向する一対の辺の中央部に印加されている荷重を検出する荷重検出手段または変位量検出手段により、前記互いに対向する一対の辺の中央部の変位量を検出することによって、前記互いに対向する一対の辺の中央部の変位量を制御するように構成されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記荷重検出手段がロードセルによって構成されている。

本発明によれば、ペリクル膜の張力分布がばらついた場合にも、露光領域の減少を防止することができ、ペリクルフレームに貼り付けられたペリクル膜にシワが発生するなどの不具合が生じることを効果的に防止することができるペリクルを提供することが可能になる。

また、本発明によれば、ペリクル膜の張力分布がばらついた場合にも、露光領域の減少を防止することができ、ペリクルフレームに貼り付けられたペリクル膜にシワが発生するなどの不具合が生じることを効果的に防止することができるペリクルの製造方法を提供することが可能になる。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるペリクルの製造方法に用いられるペリクルの略平面図であり、ペリクル膜が接着されていない状態を示している。 図１に示されたペリクルフレームに、ペリクル膜が接着された状態を示す略平面図である。 図３は、本発明の好ましい実施態様にかかるペリクルの製造方法に用いられるペリクルフレームにペリクル膜を貼り付けるペリクル製造装置の略平面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。 図５は、ペリクル膜から、ペリクルフレームに加えられる力を示すペリクルフレームの略平面図である。 図６は、比較例１において用いられたペリクルフレームの形状を示す略平面図である。 図７は、比較例１によって製造されたペリクルのペリクルフレームの形状を示す略平面図である。 図７は、比較例２によって製造されたペリクルのペリクルフレームの形状を示す略平面図である。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるペリクルの製造方法に用いられるペリクルフレームの略平面図であり、ペリクル膜が貼り付けられる前のペリクルフレームを示している。

図１に示されるように、ペリクルフレーム１０は略長方形の横断面形状を有し、互いに対向する一対の長辺１１、１１は、それぞれ直線形状をなし、互いに対向する一対の短辺１２、１２は、それぞれ、その中央部を含む中央領域１２ａ、１２ａが外側に対して突出した形状を有している。

より詳細には、図１に示されるように、本実施態様にかかるペリクルフレーム１０は、一対の短辺１２、１２が、それぞれ、短辺の中央部を含む中央領域１２ａが外側に対して凸状の円弧形状をなし、各短辺１２の端部近傍の端部近傍領域１２ｃ、１２ｃが直線状をなし、中央領域１２ａの両側に位置する中間領域１２ｂ、１２ｂが、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域１２ａと直線状をなした端部近傍領域１２ｃ、１２ｃとが滑らかにつながれるように、外側に対して凹状の円弧形状をなしている。

ここに、ペリクルフレーム１０の外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域１２ａ、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域１２ｂ、１２ｂおよび直線状をなした端部近傍領域１２ｃ、１２ｃの形状およびそれぞれの領域の長さは、ペリクル膜をペリクルフレーム１０に接着し、ペリクル膜を切断した際に、ペリクルフレーム１０の長辺１１および短辺１２が直線状になるように、ペリクル膜のペリクルフレーム１０の長辺１１に対して平行な長軸方向の張力およびペリクルフレーム１０の短辺１２に対して平行な短軸方向の張力に応じて、適宜設計される。

本発明者の研究によれば、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域１２ｂ、１２ｂの半径が、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域１２ａの半径の１／３以上となるように、ペリクルフレーム１０を設計すると、中央領域１２ａの外側に対して凸状の円弧形状と、中間領域１２ｂの外側に対して凹状の円弧形状とが滑らかにつながり、とくに好ましいことが判明している。

図２は、本実施態様にしたがって、ペリクルフレーム１０を設計し、ペリクル膜をペリクルフレーム１０に接着した場合のペリクルフレーム１０およびペリクル膜の状態を示す略平面図である。

図１および図２において、ペリクル膜２０は所定の張力が加わった状態で、ペリクルフレーム１０に接着されるために、外側に対して凸状の円弧形状をなしたペリクルフレーム１０の短辺１２の中央領域１２ａは、ペリクル膜２０の張力によって、内側に撓み、ほぼ直線状になる。これに対して、ペリクルフレーム１０の長辺１１は、ペリクル膜２０の張力によって内側に撓みを生ずるが、短辺１２が直線状に形成されたペリクルフレーム１０の長辺１１の撓みに比べるとはるかに小さく、その撓み量は許容範囲内である。

図３は、本発明の好ましい実施態様にかかるペリクルの製造方法に用いられるペリクルフレームにペリクル膜を貼り付けるペリクル製造装置の略平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。

図３および図４に示されるように、ペリクル製造装置は、ペリクル膜接着層３１、フォトマスク粘着層３２が形成され、セパレータ（図示せず）によって、フォトマスク粘着層３２が保護されたペリクルフレーム１０を載置する載置台３０を備えている。載置台３０は、昇降ステージ機構３５により上下に昇降可能に構成されている。

図３および図４に示されるように、ペリクル製造装置は、ペリクル膜支持部２２を備え、ペリクル膜２０を張設した仮枠２１の４つの角部を、ペリクル膜支持部２２にセットするように構成されている。また、仮枠２１の各辺の中央部には把持部２３が設けられている。

把持部２３には、把持部２３に荷重を加えて、把持部２３を仮枠２１の各辺に直交する方向に変位させることができるように構成された荷重印加手段２５が、連結部２６によって連結されている。荷重印加手段２５は、仮枠２１の各辺に直交する方向に、自動または手動で移動可能なステージ２７と、ステージ２７上に固定され、ペリクル膜２０が張設された仮枠２１の把持部２３に加えられている荷重を検出可能な荷重検出手段２８を含んでおり、本実施態様においては、荷重検出手段２８として、ロードセルが用いられている。また、荷重印加手段２５の移動による仮枠２１の把持部２３への圧縮力または引っ張り力を表示器（図示せず）に表示することができるように構成されている。

したがって、ステージ２７を仮枠２１の各辺に直交する方向に変位させることによって、仮枠２１を変位させて、仮枠２１に張設されたペリクル膜２０に加えられる長軸方向の張力および短軸方向の張力を変化させ、荷重検出手段２８により、仮枠２１の長軸方向の変位量および短軸方向の変位量ならびにペリクル膜２０に加えられている長軸方向の張力および短軸方向の張力を検出することができる。

本実施態様においては、荷重検出手段２８によって、ペリクル膜２０に加えられている長軸方向の張力および短軸方向の張力を検出しつつ、ステージ２７を移動させて、ペリクルフレーム１０の長辺１１に平行な長軸方向の張力が、ペリクルフレーム１０の短辺１２に平行な短軸方向の張力よりも大きくなるように、ペリクル膜２０に加わる張力が制御される。

以上のように、長軸方向の張力が、短軸方向の張力よりも大きくなるように、ペリクル膜２０の張力が設定されると、ペリクルフレーム１０を搭載した載置台３０が昇降ステージ機構３５によって、ゆっくりと上昇され、仮枠２１に保持されたペリクル膜２０にペリクル膜接着層３１が接触されて、ペリクル膜２０がペリクルフレーム１０の一方の表面に接着される。この際、載置台３０は、ペリクル膜接着層２８とペリクル膜２０との間に、エアが溜まることを防ぐために、わずかな角度をもって、ペリクル膜接着層２８がペリクル膜２０に接触されるように構成されている。

その後、ペリクルフレーム１０の外側のペリクル膜２０がカッター（図示せず）によって切断され、除去されて、ペリクルが製造される。

図５は、本実施態様にかかるペリクルの製造方法において用いられるペリクルフレーム１０の一方の表面に、長軸方向の張力が、短軸方向の張力よりも大きくなるように、その張力が制御されたペリクル膜２０が貼り付けられた際に、ペリクル膜２０から、ペリクルフレーム１０に加えられる力を示すペリクルフレーム１０の略平面図である。

図５に示されるように、ペリクルフレーム１０の短辺１２には、仮枠２１に張設されたペリクル膜２０の張力によって、ペリクルフレーム１０の内側に向かうＴ１の力が加えられ、ペリクルフレーム１０の長辺１１には、仮枠２１に張設されたペリクル膜２０の張力によって、ペリクルフレーム１０の内側に向かうＴ２の力が印加される。

上述のように、ペリクル膜２０は、長軸方向の張力が、短軸方向の張力よりも大きくなるように、その張力が制御されているから、Ｔ１はＴ２よりも大きい。したがって、ペリクルフレーム１０の短辺１２の内側方向への撓みないし変位は、長辺１１の撓みないし変位よりも大きくなる。

しかるに、本実施態様にかかるペリクルフレーム１０の短辺１２は、中央領域１２ａが外側に対して凸状の円弧形状をなしているから、ペリクル膜２０から加えられるＴ１の力によって、短辺１２の中央領域１２ａは内側に変位し、短辺１２の両端の角部を結ぶ仮想的な直線上に位置することになる。

また、ペリクルフレーム１０の短辺１２は、中央領域１２ａの両側に位置し、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域１２ａと直線状をなした端部近傍領域１２ｃ、１２ｃとが滑らかにつながるように、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域１２ｂ、１２ｂも、内側に変位し、その結果、その一方の面に、ペリクル膜２０が接着されたペリクルフレーム１０の短辺１２は直線状になる。

これに対して、直線状に形成されたペリクルフレーム１０の長辺１１にも、ペリクル膜２０から内側に向かうＴ２の力が加わり、Ｔ２の力によって、ペリクルフレーム１０の長辺１１も内側に変位するが、短辺１２が内側に向けて、大きく変位することによって、ペリクルフレーム１０の角部に、長辺１１を外側に変位させようとする曲げモーメントＭが作用し、Ｔ２の力によって生じる長辺１１を内側に向けて変位させようとする力と、曲げモーメントＭによって生じる長辺１１を外側に変位させようとする力とが相殺し合うため、ペリクルフレーム１０の長辺１１の内側への撓みは、許容範囲内に収めることができる。

以上のように、本実施態様によれば、ペリクルフレーム１０は、一対の短辺１２、１２が、それぞれ、その略中央部に相当する中央領域１２ａが外側に対して凸状の円弧形状をなし、中央領域１２ａの両側に位置する中間領域１２ｂ、１２ｂが外側に対して凹状の円弧形状をなし、短辺１２の端部近傍の端部近傍領域１２ｃ、１２ｃが直線状をなすように形成され、一方、ペリクル膜２０は、ペリクルフレーム１０の長辺１１に平行な長軸方向の張力が、ペリクルフレーム１０の短辺１２に平行な短軸方向の張力よりも大きくなるように、その張力が制御されて、仮枠２１に張設された状態で、ペリクルフレーム１０の一方の表面に貼り付けられる。その結果、ペリクル膜２０からペリクルフレーム１０の短辺１２に加わるＴ１の力によって、ペリクルフレーム１０の短辺１２が直線状に変形し、ペリクル膜２０からペリクルフレーム１０の長辺１１に加わるＴ２の力によって、ペリクルフレーム１０の長辺１１は内側に向けて変形するが、短辺１２が内側に向けて、大きく変形することによって、ペリクルフレーム１０の角部に、長辺１１を外側に変形させようとする曲げモーメントＭが作用し、Ｔ２の力によって生じる長辺１１を内側に向けて変形させようとする力と、曲げモーメントＭによって生じる長辺１１を外側に変形させようとする力とが相殺し合い、ペリクルフレーム１０の長辺１１も、ほぼ直線状に保たれる。

したがって、ペリクル膜２０が貼り付けられた後に、ペリクルフレーム１０の横断面形状はほぼ長方形になるから、ペリクルフレームの断面積を大きくしたり、ペリクルフレームをより高剛性の材料によって形成するなどして、ペリクルフレームの剛性を高くしなくても、大きな露光領域を確保することができ、したがって、低コストで、かつ、ペリクル貼り付け装置や、フォトマスク露光機内におけるハンドリングが容易なペリクルを製造することができる。

また、ペリクル膜２０の張力がばらついて、設計値よりも小さくなった場合には、ペリクルフレーム１０の短辺１２が直線状にはならず、外側に対して凸状の形状が残る場合があるが、一般的なペリクル貼り付け装置においては、ペリクルは、ペリクルフレームの長辺が下を向くように縦置きにセットされるため、短辺１２の突出部分が押されて、ペリクル膜２０にシワが発生するおそれはない。

以下、本発明の効果を明らかにするため、実施例および比較例を掲げる。

実施例１
図1に示される形状を有するアルミニウム合金製のペリクルフレーム１０を機械加工により製作した。このペリクルフレーム１０の寸法は、外寸が２０００ｍｍ×２５００ｍｍで、内寸が１９６０ｍｍ×２４６０ｍｍの略長方形状であり、ペリクルフレーム１０の長辺１１は直線形状にした。

これに対して、ペリクルフレーム１０の短辺１２の中央領域１２ａは外側に凸状で、Ｒ７２０００ｍｍの円弧形状にし、中央領域１２ａの両側の中間領域１２ｂ、１２ｂは外側に凹状で、Ｒ５００００ｍｍの円弧形状に、端部近傍領域１２ｃは直線状にした。

ここに、ペリクルフレーム１０の短辺１２の中央部は、その短辺１２の両端の２つの角部を結んだ仮想線上から、外側に２．５ｍｍ突出していた。また、短辺１２の内側は、幅２０ｍｍになるよう、短辺１２の外側と同形状に形成され、高さは６．５ｍｍ、各角部の内側の半径は２ｍｍで、外側の半径は６ｍｍとした。

このペリクルフレーム１０を洗浄、乾燥後、一方の表面に、ペリクル膜接着剤として、シリコーン粘着剤を塗布し、他方の表面に、フォトマスクを貼り付けるための粘着剤として、シリコーン粘着剤(信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＲ３７００」)を塗布して、それぞれ、加熱により硬化させた。

さらに、フッ素系ポリマー（旭硝子株式会社製の商品名「サイトップ」）をスリットコート法により、２２００ｍｍ×２５８０ｍｍ×２２ｍｍの直方体状の石英基板上に成膜し、石英基板の外形と同形状のアルミニウム合金製の仮枠２１に接着し、剥離して、厚さ約４μｍのペリクル膜２０を作製した。

こうして作製され、仮枠２１に張設されたペリクル膜２０を、図３および図４に示されるように、ペリクル製造装置上に設けられたペリクル膜支持部２２上にセットした。

ここに、仮枠２１の短辺の中央部に設けられた荷重印加手段２５によって、ペリクル膜２０に印加される引っ張り力が、仮枠２１の長辺の中央部に設けられた荷重印加手段２５によって、ペリクル膜２０に印加される引っ張り力の２．５倍になるように、荷重印加手段２５を調整した。

他方、載置台３０の上面に、ペリクル膜接着層３１、マスク粘着層３２が形成され、セパレータ（図示せず）によって、マスク粘着層３２が保護されたペリクルフレーム１０を載置し、ペリクルフレーム１０を搭載した載置台３０を昇降ステージ機構３５によって、ゆっくりと上昇させ、ペリクル膜２０にペリクル膜接着層２８を接触させて、ペリクル膜２０をペリクルフレーム１０の一方の表面に接着した。この際、載置台３０は、ペリクル膜接着層２８とペリクル膜２０との間に、エアが溜まることを防ぐために、わずかな角度をもって、ペリクル膜接着層２８がペリクル膜２０に接触されるようにした。

ペリクル膜２０とペリクルフレームの一方の面に形成されたペリクル膜接着層２８が完全に接着した後、載置台３０上で、ペリクルフレーム１０の外側の不要なペリクル膜２０をカッターによって切断し、除去して、ペリクルを製造した。

こうして製造されたペリクルは、図２に示されるように、その長辺がわずかに内側に撓んでいたが、その短辺は直線状であった。

このペリクルを定盤上に置き、株式会社ミツトヨ製のダイヤルゲージを取り付けたホルダを炭素鋼製のバーに沿わせて、移動させ、５０ｍｍ間隔でペリクルフレームの形状の測定を行った。なお、このダイヤルゲージの規準となるバーの接触面は、真直度０．０５ｍｍ以下に研磨加工を施しておいた。その結果、ペリクルフレームの長辺の中央部の内側への撓み量は片側１．５ｍｍであった。また、ペリクルフレームの短辺の外面は、短辺の両端の角部を結んだ直線からの偏差が±０．３ｍｍ以下であった。

比較例１
図６に示されるように、各辺が直線状に形成された長方形横断面形状を有する形状のアルミニウム合金製のペリクルフレームを機械加工により製作した。このペリクルフレーム１０の寸法は、外寸が２０００ｍｍ×２５００ｍｍ、内寸が１９６０ｍｍ×２４６０ｍｍの長方形であり、ペリクルフレーム高さは６．５ｍｍ、各角部の内側の半径は２ｍｍで、外の半径は６ｍｍとした。このペリクルフレームについて、実施例１と同一の装置、工程にてペリクル膜を接着しペリクルを製造した。

こうして製造されたペリクルのペリクルフレーム１０は、図７に示されるような形状をなし、ペリクルフレーム１０の長辺の中央部では、内側方向に約１．５ｍｍ撓み、ペリクルフレーム１０の短辺の中央部では、内側方向に約２．５ｍｍ撓んでおり、顕著な撓みが発生していることが認められた。

その結果、露光領域は、長軸方向で約５ｍｍ、短軸方向で約３ｍｍの減少となった。

比較例２
比較例１と同じ寸法、形状のペリクルフレーム、ペリクル膜および装置を用い、ペリクル膜の張力を調整することなく、ペリクルフレーム１０に貼り付け、実施例１と同様にして、ペリクルを製造した。

こうして製造されたペリクルのペリクルフレーム１０は、図８に示されるような形状をなし、ペリクルフレーム１０の長辺の中央部では、内側方向に約３．５ｍｍ撓み、ペリクルフレーム１０の短辺の中央部では、内側方向に約１．５ｍｍ撓んでおり、顕著な撓みが発生していることが認められた。

その結果、露光領域は、長軸方向で約３ｍｍ、短軸方向で約７ｍｍの減少となった。

実施例１ならびに比較例１および比較例２から、一対の短辺１２、１２が、それぞれ、その略中央部に相当する中央領域１２ａが外側に対して凸状の円弧形状をなし、中央領域１２ａの両側に位置する中間領域１２ｂ、１２ｂが外側に対して凹状の円弧形状をなし、短辺１２の端部近傍の端部近傍領域１２ｃ、１２ｃが直線状をなすように形成されたペリクルフレーム１０の一方の面に、ペリクルフレーム１０の長辺１１に平行な長軸方向の張力が、ペリクルフレーム１０の短辺１２に平行な短軸方向の張力よりも大きくなるように、その張力が制御されて、仮枠２１に張設されたペリクル膜２０を貼り付けることによって、フォトマスクに露光領域の減少を効果的に防止し得ることが判明した。

本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、前記実施態様および実施例においては、ペリクルフレーム１０は、直線状の長辺１１と、中央部を含む中央領域１２ａが、外側に対して凸状の円弧形状をなし、中央領域１２ａの両側の中間領域１２ｂ、１２ｂが、外側に対して凹状の円弧形状をなし、端部近傍の端部近傍領域１２ｃ、１２ｃが直線状をなした短辺１２とによって構成されているが、ペリクルフレーム１０の短辺１２をこのような形状に形成することは必ずしも必要でなく、ペリクルフレーム１０の短辺１２を、その両角部を、ペリクル膜２０の張力によって生じるペリクルフレーム１０の変形に対応する曲率を有する円弧によって結んだ形状にしてもよく、さらには、ペリクルフレーム１０の短辺１２を、その両角部を複数の短い直線で結んだ多角形状にすることもできる。

また、前記実施態様および実施例においては、荷重検出手段２８として、ロードセルが用いられているが、荷重検出手段２８として、ロードセルが用いることは必ずしも必要でなく、他の荷重検出手段を用いることもできるし、また、荷重検出手段に代えて、測距センサなどを用いて、仮枠２１の変位量を直接計測し、あるいは、荷重印加手段２５の移動量を検出することによって、仮枠２１の変位量を検出することもできる。

さらに、前記実施態様および実施例においては、ペリクル膜２０が張設された仮枠２１の長軸方向および短軸方向の両方向に引っ張り力を加えているが、仮枠２１の長軸方向および短軸方向の両方向に引っ張り力を加えることは必ずしも必要でなく、ペリクル膜２０が張設された仮枠２１の長軸方向にのみ引っ張り力を加えるようにしてもよいし、ペリクル膜２０が張設された仮枠２１の長軸方向の引っ張り力を減じるようにしてもよい。

また、前記実施態様および実施例においては、仮枠２１の各辺の中央部に把持部２３を設け、把持部２３を仮枠２１の各辺に直交する方向に変位させることによって、ペリクル膜２０の長軸方向および短軸方向に張力を発生させているが、仮枠２１の各辺の中央部に設けられた把持部２３を仮枠２１の各辺に直交する方向に変位させることによって、ペリクル膜２０の長軸方向および短軸方向に張力を発生させることは必ずしも必要でなく、仮枠２１の各辺に複数の把持部２３を設け、把持部２３を仮枠２１の各辺に直交する方向に変位させることによって、ペリクル膜２０の長軸方向および短軸方向に張力を発生させてもよく、さらには、仮枠２１の各辺の中央部を変位させることができれば、仮枠２１の各辺の中央部以外の位置に、把持部２３を設けてもよい。

さらに、前記実施例においては、仮枠２１の短辺の中央部に設けられた荷重印加手段２５によって、ペリクル膜２０の長軸方向に印加される引っ張り力が、仮枠２１の長辺の中央部に設けられた荷重印加手段２５によって、ペリクル膜２０の短軸方向に印加される引っ張り力の２．５倍になるように、荷重印加手段２５が調整されているが、ペリクル膜２０の長軸方向に印加される引っ張り力が、ペリクル膜２０の短軸方向に印加される引っ張り力の２．５倍になるように、ペリクル膜２０の張力を設定することは必ずしも必要でなく、ペリクル膜２０の引っ張り強度、初期状態においてペリクル膜２０に加わっている張力の大きさ、ペリクル膜２０を保持している仮枠２１の剛性、許容される仮枠２１の短辺の突出量などを総合的に勘案して適宜設計することができる。

１０ ペリクルフレーム
１１ ペリクルフレームの長辺
１２ ペリクルフレームの短辺
１２ａ ペリクルフレームの中央領域
１２ｂ ペリクルフレームの中間領域
１２ｃ ペリクルフレームの端部近傍領域
２０ ペリクル膜
２１ 仮枠
２２ ペリクル膜支持部
２３ 把持部
２５ 荷重印加手段
２６ 連結部
２７ ステージ
２８ 荷重検出手段
３０ 載置台
３１ ペリクル膜接着層
３２ フォトマスク粘着層
３５ 昇降ステージ機構

Claims (7)

1. 少なくとも一対の長辺と一対の短辺を有し、前記一対の長辺がそれぞれ、直線形状をなし、前記一対の短辺がそれぞれ、中央部が外側へ突出した形状をなしたペリクルフレームの一方の表面に、前記ペリクルフレームの前記一対の長辺に沿った方向の張力が、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、その張力が調整されたペリクル膜が貼り付けられて、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺が直線形状をなしていることを特徴とするペリクル。
2. 前記ペリクルフレームの前記一対の短辺が、それぞれ、前記短辺の中央部を含み、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域と、前記中央領域の両側に位置し、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間領域と、前記短辺の両端部近傍の直線状をなした端部近傍領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
3. 外側に対して凹状の円弧形状をなした前記中間領域の半径が、外側に対して凸状の円弧形状をなした前記中央領域の半径の１／３以上であることを特徴とする請求項２に記載のペリクル。
4. 少なくとも一対の長辺と一対の短辺を有し、前記一対の長辺がそれぞれ、直線形状をなし、前記一対の短辺がそれぞれ、中央部が外側へ突出した形状をなしたペリクルフレームの一方の表面に、前記ペリクルフレームの前記一対の長辺に沿った方向の張力が、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺に沿った方向の張力よりも大きくなるように、その張力が調整されたペリクル膜を貼り付け、前記ペリクルフレームの前記一対の短辺を直線形状に変形させることを特徴とするペリクルの製造方法。
5. 前記ペリクルフレームの前記一対の短辺が、それぞれ、前記短辺の中央部を含み、外側に対して凸状の円弧形状をなした中央領域と、前記中央領域の両側に位置し、外側に対して凹状の円弧形状をなした中間部と、前記短辺の両端部近傍の直線状をなした端部近傍領域を備えていることを特徴とする請求項４に記載のペリクルの製造方法。
6. 前記ペリクル膜を前記ペリクルフレームに貼り付けるのに先立って、前記ペリクル膜を仮枠に張設し、前記仮枠の少なくとも互いに対向する一対の辺の中央部を機械的に変位させることによって、前記ペリクル膜の張力が調整されることを特徴とする請求項４または５に記載のペリクルの製造方法。
7. 前記仮枠の少なくとも互いに対向する一対の辺の中央部を機械的に変位させる際に、前記互いに対向する一対の辺の中央部に印加されている荷重を検出する荷重検出手段または変位量検出手段により、前記互いに対向する一対の辺の中央部の変位量を検出することによって、前記互いに対向する一対の辺の中央部の変位量を制御することを特徴とする請求項６に記載のペリクルの製造方法。
   
   
   
   
   

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