JP5854511B2

JP5854511B2 - ペリクルおよびペリクルの貼付け方法

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Publication number: JP5854511B2
Application number: JP2012228582A
Authority: JP
Inventors: 一敏関原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: EP2722712A3; US9176374B2; EP2722712B1; CN103728829A; CN103728829B; TWI489199B; JP2014081454A; HK1191696A1; TW201416799A; KR20140048794A; EP2722712A2; KR102112516B1; US20140106265A1

Description

本発明は、半導体デバイス、ICパッケージ、プリント基板、液晶ディスプレイ或いは有機EL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およびペリクルの貼付け方法に関するものである。

LSI、超LSIなどの半導体或いは液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハー或いは液晶用ガラス板に紫外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にゴミが付着していると、このゴミが紫外光を遮ったり、反射してしまうために、転写したパターンの変形、短絡などが発生し、品質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ので、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た後に露光を行っているのが現状である。この場合、異物はフォトマスクの表面には直接付着せずにペリクル上に付着するために、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、ペリクルには、光を良く透過させるニトロセルロース、酢酸セルロース或いはフッ素樹脂などの材質からなる透明なペリクル膜がアルミニウム、ステンレス、ポリエチレンなどの材質からなるペリクルフレームの上端面に貼り付け又は接着されている。また、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にポリブデン樹脂、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。

ペリクル膜については、一般的には薄い樹脂で作られているので、これを弛み無くシワも無くペリクルフレームで支持するために、適切な大きさの張力がかかった状態でペリクルフレームに接着させている。従って、通常用いられている矩形のペリクルは、ペリクル膜が貼り付けられた後では、ペリクル膜の張力によりいくらか内側へ撓みが生じることになる。この現象は、例えばプリント基板や液晶ディスプレイ製造に用いられるペリクルフレームの辺長が大きい大型のペリクルにおいて現れるし、半導体製造用の小型のペリクルでもその材質や寸法上の制約によって低剛性のフレームを採用した場合においても顕著に現れる。

一方、フォトマスクについては、低コスト化のためにできるだけ露光領域を広く確保したいという要求がある。ペリクルフレームが内側へ撓むとその分だけ利用できる露光領域が減少するという問題が発生するために、コスト低減等の効果の観点からペリクルフレームの内側への撓み量を出来るだけ小さく抑制できるペリクルフレームが求められている。

そこで、従来から、ペリクルフレームの撓みを解決する手段として、特許文献１のようなペリクルフレームが提案されている。このペリクルフレームは、一対の辺の中央部が外側凸の円弧形状部を有しその両側に外側凹の円弧形状部を、さらにその外側に直線形状部をそれぞれ有するように設計されたものであり、この設計が適切に行われれば撓み量を一定の値以下に制御し抑制することができるというものである。

特開２００６―５６５４４号公報

しかしながら、この特許文献１のペリクルフレームについてさらに踏み込んでできるだけペリクルフレーム幅をより狭くしようとした場合には、このようなペリクルフレームでは実用上耐えられないことが判明した。

すなわち、理屈から言えば、どのようなペリクルフレーム幅でも張力とバランスを取って設計すれば、フレームの直線形状を得ることはできるはずであるが、ペリクルフレーム幅をより狭くした場合には、フレームの直線形状は得られても、フレームの剛性の方が確実に低下するために、ペリクルフレームの変位が大きくなりすぎてハンドリングが困難になったり、わずかな外力がフレームに作用するだけでペリクル膜にシワが発生したりといった不具合が生じるために、実用上耐えられないという問題が判明した。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ペリクルフレームの幅を極限まで狭くしてより大きな露光面積を確保することができるとともに、ペリクルの製造、輸送中等にペリクルフレームの変形やペリクル膜のシワの発生がなく、所望の寸法精度でフォトマスクに貼り付けが可能なペリクルおよびペリクルの貼付け方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、ペリクルフレームが内枠及び外枠の２重構造をなしており、前記内枠は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有するものであり、前記外枠は、前記内枠に密着するとともに前記内枠から分離可能に構成されていることを特徴とするものである。

また、前記内枠及び外枠は、ネジによる締結手段又は磁力による締結手段で締結されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有する内枠とこの内枠に密着するとともに内枠から分離可能に構成された外枠との２重構造をなすペリクルフレームで構成されたペリクルをフォトマスクに貼付けるペリクルの貼付け方法であって、ペリクルの貼付け時は、ペリクルフレームの内枠だけを加圧してペリクルをフォトマスクに貼付けるとともに、ペリクルの貼付け後は、ペリクルフレームの外枠を内枠から取り外すことを特徴とするものである。

本発明のペリクルによれば、剛性が必要な製造中又は搬送中は外枠により剛性を確保するとともに、フォトマスクへの貼付け後は、ペリクルフレームの剛性を維持する必要がなくなるから、外枠を取り外すことで所定のペリクル外寸とすることができるものである。

本発明によれば、ペリクルフレーム幅をより狭く（細く）することで内側の露光面積を最大限に確保することができる。また、材質や寸法上の制約によって剛性の低いペリクルの場合であっても、通常のペリクル同様に製造可能であるとともに、容器に収納して輸送する場合においても、ペリクルフレームの変形やペリクル膜の損傷やシワを生じることがない。さらに、所望の寸法精度を維持したままでフォトマスクへ貼付けることができる。

図１は、本発明のペリクルの概要を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１のＢ部の断面拡大図であり、ネジによる締結状態を示す。図４は、図１のＢ部の別の断面拡大図であり、磁力による締結状態を示す。図５（ａ）は、ペリクル貼付け時の状態を示す断面図であり、図５（ｂ）は、外枠を取り外した状態を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。

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効果が大きいが、本発明の対象となるペリクルは、その大きさで限定されるものではない。本発明は、大きさ（辺の長さ）やペリクル膜の張力に対して、ペリクルフレームの剛性が十分に確保できない全てのペリクルに適用することができる。

図１〜図４に本発明の一実施形態を示す。ペリクルフレーム１１は、内枠１１ａおよび外枠１１ｂから構成される。内枠１１ａの上面にはペリクル膜接着層１２が設けられ、ペリクル膜１３が接着されている。その反対の面にはフォトマスク（図示しない）へ貼り付けるためのマスク粘着層１４が設けられ、使用するまではセパレータ１５により表面が保護されている。

また、内枠１１ａには、通気孔１６が設けられているが、その外面側には通気の際にペリクル内への異物侵入を防止するフィルター１７を設けても良い。内枠１１ａの外寸は、適用するフォトマスクにおいて露光装置側で定められた外寸とすることが良いが、内寸は出来るだけ大きく、すなわち、内枠１１ａの幅はできるだけ狭くすることが好ましい。この寸法は、内枠１１ａの加工時に精度が維持できて、しかもペリクル膜の接着強度が維持できる程度の幅が必要である。この幅は、内枠１１ａの材質や辺の長さにもよるが、より具体的には１．５〜１０ｍｍの範囲が好ましく、長辺と短辺で異なっていても良い。

通常のペリクルフレームでは、ペリクル膜の張力に対する変形量を考慮してフレーム幅を決定しなければならないが、本発明のペリクルフレームでは、ペリクル膜を張設する内枠１１ａの剛性が低くても、ペリクル製造中の剛性は、外枠１１ｂで十分に維持することができる。そして、ペリクルをフォトマスクへ貼付けした後は、内枠１１ａは、マスク粘着層１４でフォトマスク上に固定されるためにペリクル膜１３の張力によっては変形が生じない。したがって、内枠１１ａの幅は、ペリクル膜１３の張力による変形を考慮せずに極限まで狭く設計することができる。

内枠１１ａの材質は、アルミニウム合金などの軽合金、又は炭素鋼、ステンレス鋼などの鉄系材料の他に、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのエンジニアリング樹脂およびそれらに強化材料を含有させたもの、ＣＦＲＰなどの繊維強化樹脂など、公知のペリクルフレーム材料を使用することができる。また、その表面は、発塵防止、耐光性の確保および異物の視認性の観点から、適切な黒色化処理が行われていることが好ましい。

外枠１１ｂは、内面が内枠１１ａの外面にスムーズに脱着出来る程度に嵌合するようになっており、外枠１１ｂと内枠１１ａの間隙は、各辺において３０〜２００μｍの範囲が適切である。外枠１１ｂの外形は、十分な剛性が維持できるよう考慮して設計することが必要である。具体的には、内枠１１ａと一体となった状態でハンドリングした際にも曲がりや捻れなどの変形を生じさせないように設計することが必要である。

このとき、外枠１１ｂの上面および下面は、それぞれ内枠１１ａの上面および下面から突出しないよう構成されていることが好ましい。突出していると、ペリクルの製造時ならびにフォトマスクへの貼付時に障害となる恐れがある。また、内枠１１ａの外側にはフィルター１７が設けられるため、その部分には掘りこみ部１８を設けてフィルターとの干渉を防ぐことが好ましい。さらに、ハンドリングのためには、外周面などに孔や溝、段差を設けることも好ましい（図示しない）。

外枠１１ｂの材質は、内枠１１ａと同様にして選択することができ、アルミニウム合金などの軽合金、又は炭素鋼、ステンレス鋼などの鉄系材料の他に、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのエンジニアリング樹脂およびそれらに強化材料を含有させたもの、ＣＦＲＰなどの繊維強化プラスチックなど、公知のペリクルフレーム材料を使用することができる。また、その表面は、公知の適切な黒色化処理が行われていることが好ましい。

内枠１１ａと外枠１１ｂとのネジによる締結形態を図３に示す。内枠１１ａと外枠１１ｂとは、外枠１１ｂの外側から内枠１１ａに設けられた雌ネジ３１にボルト３２を締め付けて固定される。ボルト３２の頭部は、外枠１１ｂの外面から突出しないようザグリ内に収納されることが好ましい。また、この締結箇所の数やその配置はペリクルの大きさに応じて適宜決定することが好ましいが、ペリクル膜の張力によるペリクルフレームの変形が顕わにならないように配置することが肝要である。

磁力による別の締結形態を図４に示す。この実施形態では、内枠１１ａの材質に炭素鋼などの磁性材料を使用し、外枠１１ｂにはアルミニウム合金などの非磁性材料を使用する。締結は、外枠１１ｂに設けられた孔４１に挿入された永久磁石４２に内枠１１ａが吸着されることにより行われる。永久磁石４２は、孔４１とは接着されておらず、挿入と脱着が可能な嵌め合いとなっている。永久磁石４２は、小型で強い磁力を有していることが好ましく、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などの希土類磁石が特に好ましい。ペリクルを貼り付けた後の内枠１１ａと外枠１１ｂの分離は、永久磁石４２の外側から、さらに大きな磁力の永久磁石４３を先端に有する引き抜き治具４４を挿入し、吸着させて引き抜くことで行うことができる。

この磁力による締結形態の場合は、内枠１１ａと外枠１１ｂが正確な位置で締結できないために、例えば図４中のＣ部に示すような位置決めのための段差を互いに設けることが好ましい。また、この締結形態の場合は、図３に示すネジによる締結形態と比較して構造が複雑になるが、フォトマスクへ貼付け後の内枠１１ａと１１ｂの分離が容易であることや、ネジを使用しないために締結あるいは分離作業に伴う異物の発生がきわめて少ないという利点がある。

内枠１１ａと外枠１１ｂは、ペリクルの製造工程のはじめの段階で締結され、その後は一体のペリクルフレーム１１として扱うことが好ましく、洗浄作業は、清浄性確保の観点から、内枠１１ａと外枠１１ｂが別々で行われることが好ましい。また、フィルター１７は、外枠１１ｂを締結する前の段階で内枠１１ａ上に取り付けておくことが好ましい。その他の作業は、通常のペリクルと同様に進めることができ、完成後は公知の方法でペリクル収納容器へ収納し、搬送することが可能である。

通常のペリクルの製造と異なることは、ペリクル膜接着層１２やマスク粘着層１４が内枠１１ａにだけ設けられるという点である。外枠１１ｂは、ペリクルフレームとして全体の剛性を維持するとともに、製造工程においてハンドリングの保持部となる役割だけを有するから、外枠１１ｂにはペリクル膜接着層１２やマスク粘着層１４は設けられていない。

ペリクル貼付け時の状態を示す断面図を図５（ａ）に示す。ペリクル貼付け時は、ペリクル１０をフォトマスク５１と所定の位置に位置決めし、内枠１１ａの上面だけを加圧板５２を介して矢印５３の方向に加圧して貼り付けを行うことが良く、このような貼付け方法により、外枠１１ｂの影響を排除することができる。そして、貼付け終了後は、上述した方法により外枠１１ｂを内枠１１ａから分離し、取り外すことで、図５（ｂ）に示すように、フォトマスク５１上には内枠１１ａで構成されたペリクル１０’だけが残ることになる。

上記のような構成とすることにより、製造工程や搬送工程で必要なペリクルフレームの剛性は外枠により確保するから、製造工程や搬送工程の全てに渡ってペリクルフレームの内枠１１ａの剛性を確保する必要がなくなる。すなわち、ペリクルフレーム（内枠１１ａ）の剛性は、フォトマスク５１へ貼付けた後にフォトマスク５１上でペリクル膜１３を保持する程度であれば良いことになる。

そのため、ペリクルフレームの幅については、最小に設計することが可能となるし、様々な材質を選択することもできるようになる。その結果、大型のペリクルにおいて極めて幅の狭いペリクルフレームを使用することが可能となるから、最大限の露光領域を確保することができるという利点がある。また、大型のペリクルだけでなく、半導体製造で用いられる小型のペリクルにおいても、フォトマスクの歪みを防止するために極端に剛性を低下させたペリクルフレームを使用することが可能となる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。

図１、２および３に示すペリクルフレーム１１の内枠１１ａとして、アルミニウム合金を用いて、外寸４７４ｘ７８２ｍｍ、内寸４６６ｘ７７４ｍｍ、高さ４．９ｍｍのものを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。なお、この内枠１１ａの外側面には、図１に示すような配置で非貫通の雌ネジ３１ならびに通気孔１６を設けた。

また、アルミニウム合金を用いて外寸５１４ｘ８２２ｍｍ、内寸４７４ｘ７８２ｍｍ、高さ４．０ｍｍの外枠１１ｂを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。このとき、寸法公差は内枠１１ａの外寸に対して、外枠１１ｂの内寸が各辺において０．０５〜０．１ｍｍの間隙になるように設定した。さらに、内枠１１ａの雌ネジと対応する位置にはボルト用のザグリ孔３３、通気孔１６の付近にはフィルター１７との干渉を避けるために掘りこみ部１８を設けておいた。

上記のように製作した内枠１１ａと外枠１１ｂをクリーンルームに搬入し、界面活性剤と純水で洗浄し、完全に乾燥させた。はじめに、内枠１１ａについて異物検査を行い、通気孔１６の外面にフィルター１７を取り付け、次いで、外枠１１ｂの内側に内枠１１ａを嵌合させ、ボルト３２にて締結し、ペリクルフレーム１１を製作した。

このペリクルフレーム１１の内枠１１ａの一方の端面にペリクル膜接着層１２としてシリコーン粘着剤を、また他方の端面にマスク粘着層１４としてシリコーン粘着剤(商品名ＫＲ３７００、信越化学工業(株)製）をエア加圧式ディスペンサによりそれぞれ塗布し、加熱によりキュアさせた。ペリクル膜接着剤層の厚さは０．１ｍｍ、マスク粘着材層の厚さは１．３ｍｍである。次に、離型剤を表面に付与した厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムをペリクルフレームとほぼ同形に切断加工して製作した保護用セパレータ１５をマスク粘着層１４に取り付けた。

一方、上記ペリクルフレーム１１とは別に、フッ素系ポリマー（商品名サイトップ、旭硝子(株)製）をスリットコート法により８５０ｘ１２００ｘ厚さ１０ｍｍの長方形石英基板上に成膜し、この膜を溶媒を乾燥させた後に基板外形と同形状のアルミ合金製仮枠に接着、剥離し、厚さ約３μｍのペリクル膜を得た。このペリクル膜に対して適切な張力調整を行い、上記のように仕上げた内枠１１ａ上のペリクル膜接着層１２に接着させた後、外枠１１ｂ周囲の不要な膜をカッターにて切断除去し、ペリクル１０を完成させた。

このペリクル１０をペリクル収納容器（図示しない）に収納し、トラックで約１０００ｋｍの陸上輸送試験を行った。そして、輸送後のペリクル１０を検査したところ、異物の付着、ペリクル膜の損傷ならびに内枠１１ａ、外枠１１ｂの締結状況に異常は見られなかった。

次に、このペリクル１０を５２０ｘ８００ｍｍの清浄なフォトマスク基板に貼り付けた。貼付けに際しては、図５（ａ）に示すように、内枠１１ａの上面だけを加圧する加圧板５２を介して行い、貼付け荷重は１００ｋｇｆとした。

その後、図５（ｂ）に示すように、ボルト３２を取り外して、外枠１１ｂを内枠１１ａから分離し、フォトマスク５１上には内枠１１ａだけで構成されたペリクル１０’だけが残った状態とした。この状態でペリクル膜面を検査したが、シワ等の欠陥は見られなかったほか、ペリクル１０’の内部となったフォトマスク５１の表面にも異物は確認されなかった。マスク粘着層１４にも浮き上がりや不均一なつぶれは無かった。そして、ペリクル２０のフォトマスク上の貼り付け位置を測定したところ、所定の寸法精度を満足しており、ペリクルフレーム（内枠１１ａ）に変形の無いことが確認された。

図１に示すようなペリクルフレーム１１の内枠１１ａとして、炭素鋼を用いて外寸９０４．５ｘ７５０ｍｍ、内寸８９６．５ｘ７４２ｍｍ、高さ５．８ｍｍのものを機械加工にて製作し、表面に黒色クロムめっき処理を施した。なお、この内枠１１ａの外側面には、図１に示すような配置で非貫通の雌ネジ３１ならびに通気孔１６を設けた。

また、アルミニウム合金を用いて外寸９２４．５ｘ７９０ｍｍ、内寸９０４．５ｘ７５０ｍｍ、高さ５．０ｍｍの外枠１１ｂを機械加工にて製作し、表面に黒色アルマイト処理を施した。このとき、公差は内枠１１ａの外寸に対して、外枠１１ｂの内寸が各辺において０．０５〜０．１ｍｍの間隙になるように設定した。さらに、内枠１１ａの雌ネジと対応する位置にはボルト用のザグリ孔３３、通気孔１６の付近はフィルター１７との干渉を避けるため掘りこみ部１８を設けておいた。

上記のように製作した内枠１１ａ、外枠１１ｂを用いて、上記実施例１と全く同様にしてペリクルを製作し、貼付けまでの評価を行ったところ、ペリクルとしては全く問題ないことが確認された。

比較例

上記実施例１の内枠１１ａと同寸、同形状のペリクルフレームを機械加工により製作し、このペリクルフレームを使用して内枠１１ａに外枠１１ｂを締結しないという条件の他は、実施例１と全く同様の工程にてペリクルを製作した。このような条件で製作したペリクルを検査したところ、その長辺は片側約３．５ｍｍ、その短辺は約２ｍｍの変形が生じていた。また、搬送のためにこのペリクルフレームを把持したところ、その度にペリクル膜にはシワの発生が見られたので、このようなペリクルは、到底実用に耐えるものでないことが確認された。

１０ペリクル
１０’ペリクル（外枠１１ｂを外した後）
１１ペリクルフレーム
１１ａ内枠
１１ｂ外枠
１２ペリクル膜接着層
１３ペリクル膜
１４マスク粘着層
１５セパレータ
１６通気孔
１７フィルター
１８掘りこみ部
３１雌ネジ
３２ボルト
３３ザグリ孔
４１孔
４２永久磁石
４３永久磁石
４４引き抜き治具
５１フォトマスク
５２加圧板

Claims

ペリクルフレームが内枠及び外枠の２重構造をなしており、前記内枠は、ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有するものであり、前記外枠は、前記内枠に密着するとともに前記内枠から分離可能に構成されていることを特徴とするペリクル。
前記内枠と外枠は、ネジによる締結手段で締結されていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
前記内枠と外枠は、磁力による締結手段で締結されていることを特徴とする請求項１に記載のペリクル。
ペリクル膜を張設保持するとともにマスク粘着層を有する内枠と該内枠に密着するとともに該内枠から分離可能に構成された外枠との２重構造をなすペリクルフレームで構成されたペリクルをフォトマスクに貼付けるペリクルの貼付け方法であって、前記ペリクルの貼付け時は、前記ペリクルフレームの前記内枠だけを加圧してペリクルをフォトマスクに貼付けるとともに、前記ペリクルの貼付け後は、前記ペリクルフレームの外枠を前記内枠から取り外すことを特徴とするペリクルの貼付け方法。