带护膜的光掩模、曝光系统及平板显示器用屏的制造系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种护膜(pellicle)，被用作制造半导体器件、印刷基板或平板(flat panel)等时的垃圾遮挡物，本实用新型特别涉及一种用于液晶等的平板显示器(flat panel display，fpd)器件制造用途的、至少一条边长超过1000mm的大小的护膜、带护膜的光掩模、曝光系统及平板显示器用屏的制造系统。


背景技术：

2.在大规模集成电路(large scale integration，lsi)、超lsi等半导体或液晶显示器、有机电致发光(electroluminescence，el)显示器等所使用的平板显示器用屏的制造中，对涂布有光致抗蚀剂(photo resist)的半导体芯片或液晶用玻璃板照射紫外光而制作图案，但若此时所用的光掩模上附着有垃圾，则所述垃圾将紫外光遮蔽或反射，因而有产生所转印的图案的变形、短路等而品质受损等问题。
3.因此，这些作业通常在洁净室(clean room)中进行，但即便如此也难以一直保持光掩模清洁。因此，在光掩模表面贴附护膜作为垃圾遮挡物后进行曝光。此时，异物不直接附着于光掩模的表面而是附着于护膜上，因而若在光刻(lithography)时将焦点对准于光掩模的图案上，则护膜上的异物与转印无关。
4.通常的护膜中，将使紫外光良好地透过的包含硝基纤维素、丙酸纤维素或氟系树脂等的透明的护膜膜片粘接于包含铝合金、不锈钢、工程塑料(engineering plastics)等的护膜框的框状面。进而，在护膜膜片的相反侧的框状面，设有用于安装于光掩模的包含聚丁烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂等的粘着层，视需要安装有用于保护粘着层的脱模层(隔离膜)。
5.如上文所述，通常护膜膜片是由薄的树脂构成，因而对其施加适当大小的张力而张设于护膜框，以避免起皱。但是，护膜膜片也有自重，虽然极小，但无论为哪种护膜，护膜膜片均产生向下方的下垂。
6.图9中表示对光掩模贴附有护膜的状态的截面图。通常在曝光机内，光掩模91是以描画有曝光图案92的面朝下的方式设置。另外，护膜99以覆盖所述曝光图案92的方式，经由掩模粘着层96安装于光掩模91的下表面。
7.在护膜膜片98的自重下垂量x大的情况下，护膜膜片98的顶点y(通常为护膜的中央)向光掩模91的下方突出，有在曝光机或异物检查机(未图示)内干扰装置零件的危险。通常的曝光机的情况下，若考虑护膜自身或各零件的安装公差，则容许的护膜膜片的突出量至少为0.8mm以下，更优选为0.6mm以下。关于所述容许值，若为采用相同光学系统的曝光机、异物检查机，则即便护膜变大也要求几乎相同的数值。
8.但是，近年来曝光机内光掩模的移动速度逐渐变得更为高速，因而移动时护膜膜片承受的风压或移动开始时、停止时的由惯性所致的护膜内的空气的偏向变大。由此，除了由自重所致的下垂量x以外，伴随动作的护膜膜片的摇晃变大，护膜膜片接触装置的危险性特别提高。其结果为，膜的自重下垂量x要求更少的值，近年来通常要求0.35mm，视情况不同
有时要求0.2mm以下。而且，关于膜摇晃量的要求值，视适用的装置或运转条件而要求不同，因而不可一概而论，但若举例，则优选为在任何条件下，对于边长超过1m的护膜来说至少为4mm以下，对于边长超过1.5m的护膜来说至少为5mm以下。
9.针对所述课题，本发明人等曾提出了下述护膜的实用新型，在护膜框的平行的两边间张设包含与护膜膜片不同的材质的、粗细度100μm以下的细线状补强体，并且此细线状补强体接触护膜膜片的外侧(专利文献1)。
10.[现有技术文献]
[0011]
[专利文献]
[0012]
[专利文献1]日本专利第5618888号公报


技术实现要素：

[0013]
[实用新型所要解决的问题]
[0014]
所述实用新型中，利用补强体的作用来抑制护膜膜片的自重下垂，但补强体经散焦(defocus)，因而不对曝光品质造成任何影响。所述实用新型的方法中，即便为一边的长度超过2000mm的大的护膜，也可将自重挠曲量抑制为0.3mm，为对于抑制自重下垂非常有效的方法。但是另一方面，有生产性极差而不适于量产等问题。
[0015]
而且，抑制护膜膜片的自重挠曲量x的本质目的如上文所述，为防止装置内的护膜膜片接触，但仅简单地减少护膜膜片的自重挠曲量x的情况下，对于抑制因安装于光掩模的护膜移动时的外力所产生的护膜膜片的摇晃量来说不充分，护膜膜片接触的危险性未必降低。
[0016]
而且，如专利文献1中也详述，经由通气孔94、过滤器95的空气的流动极为缓慢，自重挠曲量x视气压或温度变化、以及护膜膜片的材质不同，也因湿度而膨胀或收缩而一直变动，作为表示安全性的指标也不大合适。
[0017]
本实用新型是鉴于所述那样的问题而成，其目的在于提供一种护膜，此护膜为至少一条边的边长超过1000mm，且当安装于光掩模的护膜高速移动时，护膜膜片的摇晃量小。
[0018]
[解决问题的技术手段]
[0019]
本发明人进行了努力研究，结果发现，为了减少安装于光掩模的护膜移动时的护膜膜片的摇晃量，重要的是对护膜膜片给予拉伸应变而粘接于护膜框及其方向，从而完成了本实用新型。
[0020]
本实用新型的解决手段为一种护膜，包含至少一条边长超过1000mm的护膜框、及粘接于其一个框状面的护膜膜片而构成，且所述护膜，其中，对于护膜膜片，在与相互平行且为线对称的一对护膜框边平行的方向(长轴方向)赋予有1％以上且2.5％以下的拉伸应变。进而，在护膜膜片的与所述一对护膜框边垂直的方向(短轴方向)赋予0.5％以上且2％以下的拉伸应变而粘接固定于护膜框，由此可防止护膜膜片的皱褶。
[0021]
进而，若所述护膜膜片的材质设为非晶质氟系树脂，则可针对环境变化也不受影响地将护膜膜片的摇晃量维持得小。
[0022]
进而，对本实用新型的所述特征附加所述本发明人提供的专利文献1的特征而得的实用新型也在超大型护膜的情况下，可成为有效的实施方式。即，为下述形态：以接合于本实用新型的赋予有拉伸应变的护膜膜片的方式，将粗细度最大为100μm的至少一条线状
补强体张设于护膜框的相互相向的两边间而成。或者为下述形态：以接合于本实用新型的赋予有拉伸应变的护膜膜片的方式，将粗细度最大为100μm的两条线状补强体沿着护膜框的对角线张设而成。这些的具体内容公开于专利文献1。
[0023]
进而，本实用新型为：一种带护膜的光掩模，将所述护膜安装于光掩模而成；一种曝光方法，使用所述带护膜的光掩模进行曝光；以及一种平板显示器用屏的制造方法，包括使用所述带护膜的光掩模进行曝光的工序。
[0024]
[实用新型的效果]
[0025]
根据本实用新型，在与护膜膜片的长边平行的方向(长轴方向)赋予1％～2.5％的拉伸应变而粘接于护膜框，由此即便为边长超过1000mm那样的大型的护膜，也可将高速移动时的护膜膜片的摇晃量抑制得小。其结果为，降低在曝光机或异物检查机内护膜膜片接触装置零件的危险性。
附图说明
[0026]
图1为表示本实用新型的一实施方式的平面图。
[0027]
图2为表示本实用新型的一实施方式的图1的a-a截面图。
[0028]
图3为表示使安装有护膜的光掩模水平移动时的、护膜膜片的行为的说明图。
[0029]
图4为表示本实用新型的一实施方式的平面图。
[0030]
图5为用于说明使用本实用新型所用的支撑框的、护膜膜片的剥离方法的截面图。
[0031]
图6为本实用新型所用的支撑框的概略平面图。
[0032]
图7为本实用新型所用的支撑框拉伸机构的立体图。
[0033]
图8为由实施例所制作的护膜的立体概略图。
[0034]
图9为在光掩模安装有护膜的状态的概略截面图。
[0035]
图10为比较例所用的支撑框的概略平面图。
[0036]
符号的说明
[0037]
11、41、81、93：护膜框
[0038]
12、42、88、97：护膜膜片粘接层
[0039]
13、43、54、89、98、101：护膜膜片
[0040]
14、87、96：掩模粘着层
[0041]
15、91：光掩模
[0042]
50、100：支撑框
[0043]
51：外框
[0044]
52：膜支撑体
[0045]
53：拉伸机构
[0046]
55：基板
[0047]
71：轨道
[0048]
72：滑块
[0049]
73：内螺纹部
[0050]
74：外螺纹部
[0051]
75：膜粘接层
[0052]
80、99：护膜
[0053]
82：凹孔
[0054]
83：槽(短边)
[0055]
84：槽(长边)
[0056]
85、94：通气孔
[0057]
86：过滤器
[0058]
92：曝光图案
[0059]
95：过滤器
[0060]
a：拉伸方向(长轴方向)
[0061]
a：长轴方向中心
[0062]
b：拉伸方向(短轴方向)
[0063]
b：膜摇晃量大的区域(凹)
[0064]
c：拉伸方向
[0065]
c：膜摇晃量大的区域(凸)
[0066]
d：相对于拉伸方向的正交方向
[0067]
x：护膜膜片的自重挠曲量
[0068]
y：护膜膜片的顶点(中心)
具体实施方式
[0069]
以下，对本实用新型的最优实施方式进行说明，但本实用新型不限定于此。
[0070]
图1、图2中表示本实用新型的一实施方式。图1为平面图，图2为图1的a-a截面图。在护膜框11的上侧框状面设有护膜膜片粘接层12，粘接有护膜膜片13。而且，在其相反侧的框状面设有掩模粘着层14。本实施方式中，护膜框11的外形成为长方形状，但也可为与其类似的其他形状，例如正方形、八角形等。护膜膜片13以在长轴方向(箭头a方向)施加有规定比率的拉伸应变的状态经由护膜膜片粘接层12粘接于护膜框11。所述拉伸应变优选设为1％以上且2.5％以下。此处，所谓拉伸应变，为由下式表示的值。
[0071]
拉伸应变(％)＝应变量(拉伸量)(mm)/应变前的拉伸方向的护膜膜片的外尺寸(mm)
×
100
[0072]
通常的护膜膜片为了无皱褶地粘接于护膜框而施加有若干张力，但其量若换算为应变则为0.5％左右。而且，现有技术中如图10所示那样，将保持有护膜膜片的支撑框100的边中央拉伸或挤压而调节张力，因而无法考虑其位置或大小、方向。
[0073]
树脂的护膜膜片13可伸缩，通过在弹性范围内赋予拉伸应变从而可提高对外力的阻力。减少膜摇晃量的效果在拉伸应变0.5％以上时变大，从所述观点来看，越高越好。针对拉伸具有降伏点的材料的情况下，可赋予拉伸应变至降伏点附近，例如氟系树脂的情况下，降伏点时的伸长量为约10％，因而可赋予拉伸应变至最大9％左右。
[0074]
但是另一方面，拉伸应变越高，对外伤的耐受性越降低。即便因接触等而产生的外伤极小，视其方向不同，也有可能所产生的龟裂一下子传播而导致护膜膜片的全面破损。而且，对护膜膜片粘接层也一直施加大的剪切应力，从粘接的可靠性的方面来看也有担忧。若考虑膜摇晃的减少效果与粘接剂的粘接力、对外伤的耐受性的平衡，则最合适的拉伸应变
的范围为1％以上至2.5％以下。而且，也可根据框上的位置来适当调节所述拉伸应变。例如，也可特别提高护膜膜片的摇晃量变大的、长边方向中心轴上附近的拉伸应变。
[0075]
通常在光掩模为长方形的情况下，曝光机内的光掩模的移动方向为长轴方向。图3中表示使带护膜的光掩模移动并急停时的、护膜膜片的摇晃形态。此图为长边中心轴的截面，箭头表示带护膜的光掩模的移动方向，二点链线表示摇晃最大时的护膜膜片的行为。
[0076]
护膜膜片的摇晃伴随光掩模的移动而产生。虽也有因通过狭窄空间而从外部承受的风压的影响，但最大的摇晃是由于在移动开始时或停止时，护膜内的空气因惯性偏向一个方向而产生。图3的示例中，因向右方的急停而护膜内的空气向右方移动，由此在护膜膜片的b部凹陷，在c部产生突出。这在图1的平面图中，分别相当于由点线包围的b及c的区域。本实用新型中通过在长轴方向施加大的拉伸应变，从而特别对所述方向的空气的偏向提高阻力，因而可有效地抑制膜摇晃量。
[0077]
图4中表示本实用新型的另一实施方式的平面图。护膜膜片43除了图1的实施方式的长轴方向(箭头a)以外，在短轴方向(箭头b)也施加拉伸应变，并经由护膜膜片粘接层42粘接于护膜框41。所述短轴方向的拉伸应变优选为设为0.5％以上且2％以下。若在护膜膜片的长轴方向赋予拉伸应变，则因泊松效应(poisson effect)而在短轴方向产生收缩，因而其目的为防止皱褶产生。而且，从防止对外伤的耐受性降低的观点来看，也无需增大对短轴方向赋予的拉伸应变。
[0078]
而且，护膜膜片的材质可使用众所周知的材质，例如硝基纤维素、丙酸纤维素等纤维素系树脂、非晶质氟系树脂等。其中，特别宜使用非晶质氟系树脂。非晶质氟系树脂并无由吸湿所致的尺寸变化，而且即便使用波长300nm以下的短波长紫外光，也不存在由蚀刻所致的膜厚减少，因而可长期间稳定地维持所赋予的拉伸应变量，不产生膜摇晃量的变动。而且，由于为非晶质，因而龟裂相对较不易传播，有即便赋予大的拉伸应变量也对外伤的耐受性强等优点。
[0079]
接下来，对本实用新型的护膜的制造方法进行详述。
[0080]
在经平滑地研磨的包含石英、低膨胀玻璃等的基板上利用旋涂法、狭缝涂布法等众所周知的涂敷方法涂布护膜膜片材料的溶液，利用烘箱、加热板、红外线(infrared，ir)灯等加热机构使溶剂完全蒸发，在基板上获得经干燥的护膜膜片的层。
[0081]
冷却后，将所述护膜膜片从成膜基板剥离。剥离优选为如图5的截面图所示，在基板55上的护膜膜片54的端部粘接支撑框50的膜支撑体52，从角部缓缓提起而剥离。将支撑于支撑框50的护膜膜片的平面图示于图6。支撑框50包含外框51、膜支撑体52及拉伸机构53。所述实施方式中，粘接支撑框50而剥离基板55上的护膜膜片54，但护膜膜片的剥离也可利用其他方法进行，然后安装支撑框50。
[0082]
外框51优选为设为具有刚性的材质、结构，以在对护膜膜片54赋予拉伸应变时不挠曲。膜支撑体52对护膜膜片的周缘分别以20mm～100mm的宽度进行分割支撑，通过涂布于表面的粘接剂、双面胶带等粘接机构(未图示)而粘接护膜膜片54。膜支撑体52的宽度越窄，越可细致地调整拉伸应变，但另一方面，若宽度窄则作业的烦杂程度也激增，因而宜综合考虑膜的大小、生产性、容易出现皱褶的程度来决定支撑宽度。
[0083]
膜支撑体52相对于邻接的膜支撑体52具有5mm以下的间隙而配置，分别从外框51经由拉伸机构53进行支撑，可个别地调整其拉伸量。将拉伸机构53的立体图示于图7。拉伸
机构53搭载于包含可在相对于拉伸方向c正交的方向d移动的轨道71、滑块72的直动移动机构上，可追随赋予拉伸应变时的膜的移位而自由移动。作为拉伸机构，本实施方式中利用包含内螺纹部73、外螺纹部74的螺纹机构，但不限定于此。在外螺纹部74的顶端，相对于外螺纹部74的旋转以自由状态安装有在表面具有包含粘接剂或双面胶带的膜粘接层75的膜支撑体52，通过外螺纹部74的旋转操作而膜支撑体52沿拉伸方向c移动。
[0084]
从由支撑框50支撑护膜膜片54的状态起，通过操作拉伸机构53从而对护膜膜片54给予所需的拉伸应变量。越使膜支撑体52后退，所赋予的拉伸应变量越增加，但以相向的膜支撑体52彼此的移动量成为等量的方式操作。关于操作，宜最初对赋予的拉伸应变量大的长轴方向进行操作，接着对短轴方向进行操作。最后确认护膜膜片54未产生皱褶，然后与通常的护膜制造方法同样地，在护膜框的护膜膜片粘接层粘接护膜膜片54而完成护膜。
[0085]
[实施例]
[0086]
以下，对本实用新型的实施例进行说明，但本实用新型不限定于此。
[0087]
[实施例1]
[0088]
制作图8的立体图所示的护膜80。护膜框81为使用a5052铝合金通过机械加工所制作的外尺寸1526mm
×
1748mm、内尺寸1493mm
×
1715mm的长方形，高度设为6.0mm，各角部的形状设为内侧r2、外侧r6。而且，在长边外表面，各边设有两处操作(handling)用的直径2.5mm、深度2mm的凹孔82，在短边外表面设有高度2mm、深度3mm的槽83，同样地在长边外表面的三处设有高度2mm、深度3mm的槽84。而且，在两长边各设有8处直径1.5mm的通气孔85、过滤器86。最后对表面进行喷砂处理后，实施黑色耐酸铝(alumite)处理。
[0089]
将所述护膜框81搬入至洁净室，以表面活性剂及纯水充分清洗，进行干燥。接着，在护膜框的其中一个框状面，以甲苯将作为护膜膜片粘接层88的硅酮粘着剂稀释并利用空气加压式分注器涂布为厚度2mm，在另一个框状面，以甲苯将作为掩模粘着层87的硅酮粘着剂(信越化学工业(股)制造)稀释并利用空气加压式分注器涂布为厚度2mm，通过加热进行固化。
[0090]
接下来，在1620mm
×
1780mm
×
厚度17mm的经平滑地研磨的石英基板55上，利用狭缝模涂布机涂布溶解有非晶质氟树脂(商品名cytop，旭硝子(股)制造)的护膜膜片材料溶液。此时的涂布量是以干燥后膜厚成为3.9μm的方式设定。接下来，利用烘箱将其加热至180℃，使溶剂干燥。
[0091]
对于所述基板55上的护膜膜片54，如图5所示那样粘接支撑框50。此处，支撑框50的拉伸机构成为图7所示的结构。将设于膜支撑体52的下表面的包含硅酮双面胶带的膜粘接层75粘接于基板端的护膜膜片54，接下来将所述支撑框50从角部缓缓提起。图6为表示剥离后的状态的平面图。
[0092]
接下来，操作拉伸机构53使膜支撑体52向膜中央方向移动，求出护膜膜片开始松弛的位置。以所述位置为基准，同时操作配置于短边上的相向的拉伸机构53而对护膜膜片给予长轴方向的拉伸应变。此时赋予伸长量为41mm、伸长率为约2.3％的拉伸应变，操作是从短边的中心向外侧依次进行。接下来，同样地操作配置于长边的拉伸机构53，在短轴方向赋予应变量为30mm、伸长率为约1.9％的拉伸应变。最后对膜全面进行目测观察，确认未产生皱褶。
[0093]
将支撑有所述在长轴方向、短轴方向赋予有拉伸应变的护膜膜片54的支撑框50移
动，如图8所示，在如上文所述那样制作的护膜框81上的护膜膜片粘接层88粘接护膜膜片89，利用切割机将周围的多余膜切断而完成护膜80。本实施例1中，拉伸应变是在图4所示的方向a、方向b赋予。
[0094]
将完成的护膜80贴附于1620mm
×
1780mm
×
厚度17mm的石英基板后，搭载于包含直动导件及滑块的运动机构上，如图3所示那样沿水平方向移动，利用激光测距传感器测量移动中的膜摇晃量。其结果为，在速度1300mm/s、加速度2940mm/s2、减速度2940mm/s2的条件下，护膜膜片的突出侧最大摇晃量成为约2.3mm，此为完全不用担心膜接触的值。
[0095]
[实施例2]
[0096]
改变对护膜膜片赋予的应变量，与所述实施例同样地制作护膜。此时赋予下述拉伸应变：在长轴方向伸长量为19mm且伸长率为约1.1％，在短轴方向伸长量为10mm且伸长率为0.6％。对所完成的护膜以与所述实施例完全相同的条件评价膜摇晃量，结果护膜膜片的最大摇晃量成为约3.7mm，为实用上并无膜接触的忧虑的水平。
[0097]
[比较例]
[0098]
与实施例1同样地，在1620mm
×
1780mm
×
厚度17mm的经平滑地研磨的石英制的基板上，利用狭缝模涂布机涂布溶解有非晶质氟树脂(商品名塞桃浦(cytop)，旭硝子(股)制造)的护膜膜片材料溶液，使其干燥。在所述基板上的护膜膜片的周缘部，粘接图10所示那样的支撑框100，从角部缓缓剥离而获得护膜膜片101。所述实施例1、实施例2中，护膜膜片由支撑框50剥离、保持，由拉伸机构赋予拉伸应变，但本比较例的支撑框100并无拉伸机构。为了防止皱褶，将护膜膜片101的各长边、各短边的中央如图中箭头那样向外侧拉伸，直接保持此状态粘接于与所述实施例1、实施例2同样地制作的护膜框上的护膜膜片粘接层，利用切割机将框周围的多余膜切断而完成护膜。此时，支撑框100成为若拽拉边的中央则边总体挠曲而将膜拉伸的形状，而且长边、短边的拉伸量相互影响。因此，拉伸量无法与所述实施例简单地比较，但若作为参考而在边中央部求出拉伸应变，则长边、短边均为约0.5％。
[0099]
对所完成的护膜以与所述实施例1、实施例2完全相同的条件评价膜摇晃量，结果护膜膜片的最大摇晃量在突出侧成为约5.2mm，此为在装置内有护膜膜片接触的忧虑的水准。