JP4879308B2 - ペリクル剥離用冶具および剥離方法 - Google Patents

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ペリクルに関するものである。

LSI、超LSIなどの半導体製造或は液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハーあるいは液晶用原板に光を照射してパターンを作製するが、この時に用いるレチクル等のフォトマスクにゴミが付着していると、このゴミが光を吸収したり光を曲げてしまうために、転写したパターンが変形したり、エッジががさついたものとなるほか、下地が黒く汚れたりするなど、寸法、品質、外観など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が難しい。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り付けした後に露光を行っている。この場合、異物はフォトマスクの表面には直接付着せず、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。

一般に、ペリクルは、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接着剤によって貼り付ける。さらに、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、シリコーン樹脂等からなるマスク粘着層、及び粘着層の保護を目的とした離型シート（セパレータ）が設けられる。

そして、フォトマスクへのペリクルの貼付は、通常、専用の装置または冶具により行われる。どのような装置でも基本的な動作は共通で、ペリクル、フォトマスク相互の位置関係を調整した後、ペリクルフレームをフォトマスクと平行に一定時間加圧することでペリクルが貼り付けられる。

フォトマスクへ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。従来は、図３に示すように、ペリクルフレーム３２とフォトマスク３１の間のマスク粘着層３３の部分に、先端に薄い突起を持つ剥離用治具を外側から差し込んで梃子の原理でペリクルフレーム３２を持ち上げて剥離したり、ペリクルフレーム外側面に設けた丸孔にピン状の治具を差し込んでペリクルフレーム３２を持ち上げて剥離する方法などが行われてきた。

これらの手法は簡便で、容易にペリクルを剥離することができるが、フォトマスク粘着層の粘着力以上の力を加えて無理やりフォトマスク表面からペリクルを引き剥がすため、フォトマスク上に残るマスク粘着層の残渣が多くなり、その後の洗浄が大変になるという問題がある。また、フォトマスク上からペリクルを剥離した際にマスク粘着層がずれてフォトマスクのパターン上にくっついてしまい、パターンを傷つけたり汚染したりする恐れもある。そのうえ、ペリクルの辺長が長い大型のペリクルの場合には一気に全てを剥離できないため、一部分づつ剥離していかなくてはならないが、先に剥離した部分が再び粘着しないような考慮が必要となり、作業性が悪い。

一方、粘着層を破断させず一体のまま引きずりだして除去するという方法もある（特許文献1）。この方法は剥離後の粘着層の残渣が少なくなるため好適であるが、適用できるのが、引っ張った際に破断しにくい粘着剤に限定される他、最後に粘着層がはがれた際にペリクルフレームが完全に自由になり、横方向へ動いてしまうため、ペリクルフレームによるパターン面損傷の恐れが特に大きい。

このように、いずれのペリクル剥離方法においても、ペリクルフレームは剥離する際に位置ずれしないよう固定しておく必要があるが、ペリクルを剥離しながら、一方では位置が移動しないよう固定するのは実際にはかなり困難である。手で押さえる場合は作業性もさることながら信頼性の点で問題がある。

そのため、この剥離作業を行う装置も提案されている（特許文献2）。強力なクランプでペリクルフレームを固定し、フォトマスク上から引き剥がす。しかし、装置が非常に大掛かりなものとなってしまう。そのため、これまでは、手で押さえながら注意深くペリクルを剥離する方法が主流であり、フォトマスク損傷の危険が大きい上に、生産性が非常に悪いという問題があった。

特開平０９−０６８７９２号公報 特開２００９−１５１３０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、フォトマスクに貼り付けられたペリクルを、パターン面を傷つけることなく安全かつ容易に短時間でフォトマスクから剥離することができる簡便なペリクル剥離用治具と剥離方法を提供することにある。

本発明のペリクル剥離用治具は、治具をフォトマスクに固定する為の固定部材と、治具をペリクルに固定する為の粘着層（以下「治具粘着層」という。）とを備えていることを特徴としている。

治具をフォトマスクに固定する為の固定部材は、フォトマスクと当接する当接面を有する第１アームと、押圧部材を有する第２アームからなり、第２アームの押圧部材がフォトマスクを第１アームの当接面に押圧することで治具がフォトマスクに固定されるように構成されていることが好ましい。当該押圧部材としてはネジ部材を使用することが好ましい。

治具粘着層を形成する粘着剤はシリコーン樹脂であることが好ましい。

本発明のペリクルの剥離方法は、上述した本発明のペリクル剥離用冶具によってフォトマスクとペリクルを固定し、次いで、ペリクルとフォトマスクの間のマスク粘着層を引き出して除去しペリクルを剥離する方法である。

本発明のペリクル剥離用冶具によってペリクルとフォトマスクを共に固定することで、ペリクルとフォトマスクは相互の位置関係が固定される。この状態で、フォトマスクとペリクルを粘着しているマスク粘着層を除去する。その後、フォトマスクとペリクル剥離用冶具の間の固定を解除し、ペリクルを冶具粘着層に貼り付けたままフォトマスク上から取り外す。

本発明によれば、ペリクルは、マスク粘着層の除去作業の間フォトマスク上で位置が保持されるため、フォトマスクのパターン面に接触することがなくパターン面を傷つけることがない。また、マスク粘着層の除去後は、フォトマスクとペリクル剥離用冶具の間の固定を解除して、ペリクルを治具に貼り付けたままでフォトマスク上から別の場所に移動させることができる。この移動に際しても、ペリクルはフォトマスクのパターン面に接触することがない。したがって、本発明により、安全かつ容易にペリクルの除去が可能となり、人手を要さずに短時間で作業をすすめることができる。

特に、治具粘着層を形成する粘着剤としてシリコーン樹脂を使用した場合は、ペリクル膜がフッ素樹脂である場合でも粘着し固定でき、また、一度使用したペリクル剥離用冶具の治具粘着層を交換する場合、剥離後の残渣（糊残り）をほとんど無いものとすることができる。

本発明のペリクル剥離用治具の一実施形態とその使用状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線による断面図、（ｃ）はＢ部拡大図である。 本発明のペリクルの剥離方法を示す説明図である。 従来のペリクルの剥離方法の一例を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものでなはい。また、本発明は液晶製造用途で使用される、一辺の長さが500mmを超えるような大型のペリクルにおいて特に効果が大きいが、半導体用途で使用される、一辺が150mm程度の小型のペリクルについて適用しても有効性は高く、特にその用途が限定されるものではない。

図１に本発明のペリクル剥離用治具の一実施形態とその使用状態を示す。

図１（ｂ）に示すように、ペリクル剥離用治具１０は、ペリクル１２ならびにフォトマスク１１の上方に配置され、ペリクル剥離用治具の基部１３の両端にはフォトマスク１１の外周に当接する当接面を有する第１アーム１４ａと、押圧部材としてのネジ部材１４ｃを有する第２アーム１４ｂが、治具をフォトマスクに固定する為の固定部材として設けられている。第１アーム１４ａはフォトマスクを位置決めする基準となり、第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃがフォトマスクを第１アーム１４ａの前記当接面に押圧することで治具がフォトマスクに固定され、フォトマスクが位置決めされる。

この実施態様では、押圧部材をネジ部材１４ｃで構成したが、フォトマスクを押圧できる部材であれば如何なる機構のものであっても押圧部材として使用
できる。

基部１３のペリクル１２に対向した面には下地部材１７を介して治具粘着層１６が設けられ、基部１３の上部にはハンドル１５が設けられている。

基部１３は、エンジニアリングプラスチップ、金属等の剛性のある材料を用いて作成するのが良い。

この実施形態で、基部１３は図１（ａ）に示すように枠形状としたが、ペリクル１２およびフォトマスク１１を固定、ハンドリングするのに十分な剛性と粘着面積が確保できれば、基部の形状はどのようなものであっても良い。例えば、平板状の部材を基部としても、あるいは、枠形状の部材の下にさらに平板状の部材を取り付けたものを基部としてもよい。

治具粘着層１６は、下地部材１７を介さずに直接基部の下面に設けてもよい。

また、この実施形態ではフォトマスク用の固定部材がフォトマスクの短軸方向だけを固定するように配置したが、長軸方向だけ、あるいは直交する両方向を固定するようにしても良い。

治具粘着層１６を構成する粘着剤は特に限定されないが、粘着する対象であるペリクル膜１２ａへの粘着性を考慮して決定することが良く、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が使用できるが、中でもシリコーン樹脂を使用することが好ましい。

シリコーン樹脂は、ペリクル膜がフッ素樹脂である場合でも粘着し固定できる。また、一度使用したペリクル剥離用冶具は、治具粘着層にペリクル膜の破片等が付着しているので、これを剥離して新しい治具粘着層と交換する必要があるが、シリコーン樹脂の場合、引っ張った際に破断しにくいので、剥離後の残渣（糊残り）をほとんど無いものとすることができ、作業性が極めて良い。

治具粘着層１６の形成方法としては、粘着剤を直接基部１３に塗布しても良いが、事前にPETなどの薄いフィルムの両面に粘着剤を塗布して粘着層を形成した、いわゆる両面シート状のものを所望の大きさに切断し、貼り付けて利用することが作業性の点から好ましい。

下地部材１７は、基部とペリクルフレーム12bと間の高さ調整ならびにフォトマスク１１等の傷つき防止および粘着力調整の目的で設けられる板状部材である。粘着層１６のペリクル膜１２ａへの粘着性が悪い場合には、ゴムのような軟質の樹脂を板状部材として使用することで粘着性を向上することができるし、大きさ、形状の調整によっても粘着力を調節することもできる。この下地部材１７は近接するフォトマスクの静電破壊を防止する目的から帯電防止性を有することが好ましい。

第１アームと第２アームはその材質を問わないが、固定するのに十分な剛性を有し、接触によりフォトマスクを傷つけることが無いよう樹脂製であることが良いし、また、異物付着をできるだけ少なくすることと、フォトマスクのパターン面の静電破壊を防ぐ観点から帯電防止性能を有していることが良く、導電性MCナイロン、導電性PEEK、導電性HDPEなどが好適に利用できる。

基部１３、ハンドル１５、治具粘着層等のペリクル剥離用治具を構成する他の部材全般についても、フォトマスクの静電破壊を防止したり、作業者の帯電を防止する目的から帯電防止性を有する材料を使用することが好ましい。

次に、このペリクル剥離用冶具を使用したペリクル剥離方法について図２を用いて説明する。

はじめに、図２（ａ）のように第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃを後退させておき、ハンドル１５を持って、第１アーム１４ａをフォトマスク１１の一端に接触させながらペリクル１２の上に載せていく。すると、最後には図２（ｂ）のように、基部１３の下面に設けられた治具粘着層１６はペリクル１２の最上部、すなわちペリクル膜１２ａに接触し、直ちに粘着される。この状態で、第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃを締め付け、ペリクル剥離用冶具１０をフォトマスク１１に対して固定する。

次に、マスク粘着層１２ｃの除去を行う。図２（ｃ−１）の実施形態では、ペリクルフレーム１２ｂの外側からマスク粘着層１２ｃをピンセット２８で掴んで引き出している。このまま全周にわたって引き出せば、完全に粘着層は除去される。また、別の方法として図２（ｃ−２）のように、ステンレス、樹脂などの薄板２９ａの表面に粘着性物質２９ｂを付着させた粘着層引き出し具２９を作製し、これをペリクルフレーム１２ｂ外側から差し込んで、マスク粘着層１２ｃを付着させ、外側に引き出す方法も有効である。さらに、マスク粘着層１２ｃが硬く引き出せない場合には、ホットエアーガン（図示しない）等を使用してマスク粘着層１２ｃを軟化させながら図２（ｃ−１）、（ｃ−２）の方法を適用すると良い。

こうして、全てのマスク粘着層１２ｃが完全に除去されても、ペリクル１２はペリクル剥離用冶具１０の治具粘着層１６に粘着保持されているため動くことがなく、フォトマスク１１から浮いた状態のまま保持される。その後、図２（ｄ）のように、第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃを後退させて固定を解除し、ハンドル１５を掴んでペリクル剥離用治具１０を上方へ持ち上げると、ペリクル１２はペリクル剥離用治具１０に粘着したまま、フォトマスク１１上から完全に除去される。この一連の作業の間、ペリクル１２はフォトマスク１１に接触することは一切無く、フォトマスクの損傷は完全に防止される。そして、最後には安全な場所でペリクル剥離用冶具１０の治具粘着層１６に粘着したペリクル１２を剥がし取り、治具粘着層１６を貼り代えれば、次回作業への準備が整う。

以下に本発明の実施例を記述するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示すような構造のペリクル剥離用冶具を製作した。基部１３を30mm×30mmの断面を持つA６０６３アルミニウム合金の押し出し中空材で枠状に作成し、その両端には帯電防止超高分子ポリエチレンで製作した第１アーム１４ａならびに第２アーム１４ｂを取り付けた。第２アーム１４ｂには帯電防止ＭＣナイロンを素材とするネジ部材１４ｃを取り付けた。また、基部１３の上には帯電防止樹脂製のハンドル１５を取り付けた。

そして、基部１３の下には帯電防止ＰＶＣ製の下地部材１７を設けた。そして厚さ100μmのPETフィルムの両面にシリコーン粘着剤（商品名KR３７００／信越化学工業製）を乾燥後膜厚が50μmとなるように塗布し、加熱キュアしておいたものを下地部材１７の形状になるように切断し、下地部材１７の下面に貼り付けて粘着層１６を形成した。

こうして製作したペリクル剥離用治具１０を、図１の状態になるように、ペリクル１２が貼着されたフォトマスク１１に固定した。ここで、フォトマスク１１は、1100mm×1620mm×17mmの石英ガラス製であり、ペリクル１２は外寸１０６８mm×１５２６mm、内寸１０３１mm×１４９０mm、高さ8mmであり、ペリクル膜の材料はフッ素樹脂であり、ペリクルフレームはA5052アルミニウム合金製であり、マスク粘着層はシリコーン粘着剤から構成されている。

固定は図２（ａ）に示すように、第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃを後退させた状態から開始した。治具粘着層１６がペリクル膜１２ａにしっかり粘着してペリクルを固定していることを確認した後、第２アーム１４ｂのネジ部材１４ｃを締め付けて、ペリクル剥離用治具１０をフォトマスク１１の外形に対して固定した。次いで、図２（ｃ−２）に示すようにマスク粘着層１２ｃの外側から厚さ0.5mmのステンレス製薄板２９ａにシリコーン粘着剤２９ｂを塗布した粘着層引き出し具２９を差込み、マスク粘着層１２ｃを粘着させて引き出した。その後、連続的に引き出し、１周させて全ての粘着層を除去した。

このとき、マスク粘着層の引き出し長さが長すぎると取り扱いしにくくなるため、３０−４０ｃｍの長さに鋏で切断しながら作業を行った。また、これらの作業を行う上方にはイオナイザを設置し、全ての作業において帯電によるフォトマスクの静電破壊が無いよう留意した。

そして、マスク粘着層除去作業の終了後、第１アーム１４ｂ上のネジ部材１４ｃを緩め、ハンドル１５を２名で掴んでゆっくりと上方へひきあげ、ペリクル１２を完全にフォトマスク１１上から除去した。

その後、周囲の照明を消して暗くし、照度３０万Lxのハロゲンランプにてフォトマスク表面を検査したが、うっすらとマスク粘着層が粘着していた部分が汚れていた他は特に傷などの損傷は見当たらず、非常に清浄な状態であった。

また、付着していた汚れ（粘着剤の残渣）もワイパーに有機溶剤（商品名：アイソパーE、エクソンモービル製）を浸潤させて軽く拭き取るだけで容易に除去することができた。これらの作業は全くフォトマスク損傷の恐れがないばかりか、本実施例のような非常に大きなペリクルについてもわずか１０分程度で作業することができ、きわめて効率の良いものであった。

そして、全ての剥離作業終了後、フォトマスクから離れた安全な場所でペリクル剥離用治具１０からペリクル１２を取り外し、治具粘着層１６の交換を行ったが、この作業にかかる時間はたかだか５分程度であった。

［比較例］
上記実施例と同じペリクルおよびフォトマスクに対して、図３に示すような剥離用治具３０を用いて剥離作業を行った。この剥離用治具３０はペリクルフレーム３２の下端に差し込んで、ペリクルを持ち上げて剥離するものである。剥離用治具３０の操作によりマスク粘着層３３はフォトマスク３１の表面より引き剥がされ、ペリクルフレーム３２は持ち上がるが、フレーム全周に渡って一気に全て引き剥がされる訳ではないため、剥離用治具３０を戻すとまたフォトマスク３１に粘着してしまう。そのため、剥離した部分には樹脂板の小片を挟みながら作業を行い、ペリクル全周に渡ってこれを続けて全てを剥離させた。

このとき、ペリクルフレーム３２がフォトマスク３１上で動いてフォトマスク３１表面を損傷しないよう、ペリクルフレーム３２の各コーナー部（図示しない）には作業者を配置し、ズレ防止のためにペリクルフレーム３２を押さえながら作業を行った。そして、マスク粘着層３３の全てが剥離した後、作業者全員で息を合わせてペリクルフレーム３２をゆっくりとフォトマスク３１上から持ち上げ、安全なところまで引き離した。

この作業は、所要人数が剥離作業者１名に加えてペリクル押さえ要員４名の最低５名が必要であることに加え、所要時間はおよそ１時間かかる非常に生産性が悪いものであった。また、常にフォトマスクにペリクルが接触する恐れがあり、品質管理上からも非常に好ましくない作業であった。

１０ ペリクル剥離用治具
１１ フォトマスク
１２ ペリクル
１２ａ ペリクル膜
１２ｂ ペリクルフレーム
１２ｃ マスク粘着層
１３ 基部
１４ａ 第１アーム
１４ｂ 第２アーム
１４ｃ ネジ部材
１５ ハンドル
１６ 治具粘着層
１７ 下地部材

２８ ピンセット
２９ 粘着層引き出し具
２９ａ 薄板
２９ｂ 粘着性物質

３０ 剥離用治具
３１ フォトマスク
３２ ペリクルフレーム
３３ マスク粘着層

Claims (5)

1. フォトマスクからペリクルを剥離する際に使用されるペリクル剥離用冶具であって、治具をフォトマスクに固定する為の固定部材と、治具をペリクルに固定する為の粘着層とを備えてなることを特徴とするペリクル剥離用冶具。
2. 固定部材が、フォトマスクと当接する当接面を有する第１アームと、押圧部材を有する第２アームからなり、第２アームの押圧部材がフォトマスクを第１アームの当接面に押圧することにより治具がフォトマスクに固定される請求項１記載のペリクル剥離用冶具。
3. 押圧部材がねじ部材である請求項２記載のペリクル剥離用冶具。
4. 粘着層を形成する粘着剤がシリコーン樹脂である請求項1〜３のいずれか１項記載のペリクル剥離用治具。
5. マスク粘着層によってフォトマスクに貼着されたペリクルをフォトマスクから剥離する方法であって、請求項1〜４のいずれか１項記載のペリクル剥離用冶具によってフォトマスクとペリクルを固定し、次いで、マスク粘着層を引き出して除去することを特徴とするペリクルの剥離方法。

Images