JP6509704B2 - Method of manufacturing pellicle frame and pellicle frame - Google Patents
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Description
本発明は、ペリクル枠およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a pellicle frame and a method of manufacturing the same.
半導体製造において、半導体ウェハにパターンを形成する露光工程で用いられるフォトマスクを防塵するために、透明な薄い膜(ペリクル膜)が張設されたペリクルが用いられる。このペリクル膜をフォトマスクから所定距離離して配するためにペリクル枠という長方形の枠体が用いられる。このペリクル枠には、いくつかの特性が求められる。 In semiconductor manufacturing, a pellicle in which a transparent thin film (pellicle film) is stretched is used to dust-proof a photomask used in an exposure process of forming a pattern on a semiconductor wafer. In order to arrange this pellicle film away from the photomask by a predetermined distance, a rectangular frame called a pellicle frame is used. Several characteristics are required for this pellicle frame.
その一つは、強い露光光、例えばUV光あるいはエキシマレーザー光などに耐え得る耐久性である。また、ペリクル枠にペリクル膜を張設した際に発生する膜張力により、ペリクル枠が変形しないために、適度な機械的強度や剛性も求められる。こうした様々な特性を満たすように、ペリクル枠には、材料や表面加工など、種々の工夫が施されてきた(特許文献1ないし3参照)。
One of them is durability that can withstand strong exposure light such as UV light or excimer laser light. Further, since the pellicle frame is not deformed by the film tension generated when the pellicle film is stretched on the pellicle frame, appropriate mechanical strength and rigidity are also required. In order to satisfy such various characteristics, various devices such as materials and surface processing have been applied to the pellicle frame (see
しかしながら、こうした要求に耐えるペリクル枠を、現実的な製作方法と共に提供することは困難な課題であった。ペリクル枠とその製造方法に関しては、なお改善の余地が残されている。 However, it has been a difficult task to provide a pellicle frame that can withstand such a demand along with a practical manufacturing method. There is still room for improvement with regard to the pellicle frame and its method of manufacture.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and can be realized as the following modes or application examples.
(1)本発明の一実施態様として、枠形状に形成されたペリクル枠が提供される。このペリクル枠は、ヤング率が150GPa以上で、かつビッカース硬度が800以上の焼結体から構成してよい。この焼結体の20℃における体積抵抗率を、1.0×10−3Ω・cm以下としてよい。ペリクル枠がこうした物性を有するものとすれば、ペリクル枠としての耐久性を十分に確保でき、また塵埃などの発生を抑制し、ペリクル枠としての防塵性などを満たすことができる。しかも体積抵抗率が低いため、ペリクル枠としての形状を形成するのに、放電加工を用いることができる。このため、加工性に優れる。 (1) As one embodiment of the present invention, a pellicle frame formed in a frame shape is provided. The pellicle frame may be made of a sintered body having a Young's modulus of 150 GPa or more and a Vickers hardness of 800 or more. The volume resistivity of this sintered body at 20 ° C. may be 1.0 × 10 −3 Ω · cm or less. If the pellicle frame has such physical properties, the durability as the pellicle frame can be sufficiently secured, and the generation of dust and the like can be suppressed, and the dust resistance as the pellicle frame can be satisfied. Moreover, since the volume resistivity is low, electrical discharge machining can be used to form the shape as the pellicle frame. Therefore, the processability is excellent.
(2)こうしたペリクル枠は、その焼結体を、耐熱温度1500℃以上の導電性の無機化合物である窒化物、炭化物、珪化物、硼化物の成分を少なくとも一種含むものとしても良い。これらの無機化合物を用いれば、上記物性を備えたペリクル枠を容易に得ることができる。 (2) Such a pellicle frame may contain the sintered body at least one component of nitride, carbide, silicide or boride which is a conductive inorganic compound having a heat resistance temperature of 1500 ° C. or higher. If these inorganic compounds are used, a pellicle frame having the above-mentioned physical properties can be easily obtained.
(3)あるいは、焼結体を、高融点金属材料の成分を含むものとしても良い。高融点金属材料の成分を含むものとすることでも、上記物性を備えたペリクル枠を容易に得ることができる。 (3) Alternatively, the sintered body may contain a component of the high melting point metal material. By including the components of the high melting point metal material, it is possible to easily obtain a pellicle frame having the above-mentioned physical properties.
(4)こうしたペリクル枠は、その焼結体を、炭化珪素焼結体としても良い。炭化珪素は、高いヤング率およびビッカース硬度と、低い体積抵抗率を両立させ得る材料であり、上記物性を備えたペリクル枠を容易に得ることができる。 (4) Such a pellicle frame may use the sintered body as a silicon carbide sintered body. Silicon carbide is a material capable of achieving both high Young's modulus and Vickers hardness, and low volume resistivity, and a pellicle frame having the above-mentioned physical properties can be easily obtained.
(5)ペリクル枠の物性は、更に、ヤング率が250GPa以上あるいはビッカース硬度が1000以上としても良い。こうすれば、耐久性や耐摩耗性に更に優れたペリクル枠を提供できる。 (5) Further, the physical properties of the pellicle frame may have a Young's modulus of 250 GPa or more or a Vickers hardness of 1000 or more. In this way, it is possible to provide a pellicle frame which is further excellent in durability and abrasion resistance.
(6)本発明の第2の実施態様として、枠形状を備えるペリクル枠を製造する方法が提供される。この製造方法では、 焼結体材料を用いて、前記ペリクル枠より大きな枠体形状のペリクル枠原形を成型する成型工程と、前記成型したペリクル枠原形を焼成して前記枠形状より大きな形状の焼結体を用意する第1工程と、前記用意された焼結体をワイヤー放電加工により、前記枠形状のペリクル枠の内周面、外周面および開口面の少なくとも一つを得る第2工程とを備えてよい。こうすれば、焼結体材料からペリクル枠を容易に製造することができる。一般に焼結体は、硬度が高く、ドリルや切削用ビットなどによる加工では、加工工具の耐久性が問題となる。放電加工によれば、被加工材料の硬度は問題とならないので、焼結体材料を用いてもペリクル枠を容易に製造することができる。 (6) As a second embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pellicle frame having a frame shape. In this manufacturing method, by using a sintered material, a molding step of molding the pellicle frame original large frame shape than the pellicle frame, bake larger shape than the frame shape and firing the molded pellicle frame original A first step of preparing a body, and a second step of obtaining at least one of an inner peripheral surface, an outer peripheral surface and an opening surface of the frame-shaped pellicle frame by wire electric discharge machining of the prepared sintered body May be equipped. By so doing, the pellicle frame can be easily manufactured from the sintered body material. In general, a sintered body has high hardness, and in processing with a drill or a cutting bit, the durability of the processing tool becomes a problem. According to the electric discharge machining, the hardness of the material to be processed does not become a problem, so the pellicle frame can be easily manufactured even using the sintered material.
(7)こうした製造方法において、ワイヤー放電加工を、同一の面に対して少なくとも2回行なってもよい。一つの面に対するワイヤー放電加工を、2回行なえば、1回目の加工により粗い精度で加工した面を、2回目の加工により、高い精度に加工することが容易である。また2回目の加工の加工速度を高め、加工精度と加工速度とのバランスを取ることが容易となる。 (7) In such a manufacturing method, wire electrical discharge machining may be performed at least twice on the same surface. If wire electric discharge machining on one surface is performed twice, it is easy to machine the surface machined with rough accuracy by the first process with high accuracy by the second process. Further, the processing speed of the second processing is increased, and it becomes easy to balance the processing accuracy and the processing speed.
(8)こうした製造方法において、放電加工された面の変質層を除去する第3工程を備えるものとしても良い。かかるペリクル枠の製造方法によれば、放電加工によって生じた変質層を除去するので、ペリクル枠の表面から変質層が剥離して、塵埃となる可能性を低減できる。 (8) Such a manufacturing method may include a third step of removing the altered layer on the surface subjected to the electric discharge machining. According to the method of manufacturing the pellicle frame, since the altered layer generated by the electric discharge machining is removed, the possibility that the altered layer peels off from the surface of the pellicle frame and becomes dust can be reduced.
(9)この第3工程における変質層の除去は、ブラスト処理、研磨および化学処理のうち少なくとも一つによって行なってもよい。ブラスト処理には、サンドブラストや微少な鉄球などを用いた処理が含まれる。ブラスト処理、研磨、化学的処理には、それぞれ実現できる表面粗さの範囲、処理時間などの違いが、製造上の要請に応じて、使い分ければ良い。 (9) The removal of the altered layer in the third step may be performed by at least one of blasting, polishing and chemical treatment. The blasting treatment includes treatment using sand blasting, fine iron balls and the like. The difference in the range of surface roughness that can be realized, the treatment time, and the like may be used properly for blasting, polishing, and chemical treatment depending on the manufacturing requirements.
(10)こうした製造方法において、第2工程を含む加工により得られたペリクル枠の枠体に、貫通孔または有底孔を、細孔放電加工により形成する工程を備えるものとしても良い。ペリクル枠には、片面にペリクル膜を張設したペリクルをフォトマスクに設置した場合の内部空間との連通を図るための貫通孔や、位置決めのための有底孔などを形成する場合がある。こうした場合にも、放電加工を用いることができる。細孔を形成するこうした放電加工は、放電用に細い電極棒(中空の電極棒を含む)を用いることから、細孔放電加工と呼ばれることもある。 (10) In such a manufacturing method, the through-hole or the bottomed hole may be formed in the frame body of the pellicle frame obtained by the processing including the second step, by pore electric discharge machining. The pellicle frame may be provided with a through hole for communication with the internal space when the pellicle having a pellicle film stretched on one side is installed on a photomask, a bottomed hole for positioning, and the like. Also in such a case, electrical discharge machining can be used. Such electrical discharge machining to form pores is sometimes referred to as pore electrical discharge machining because it uses a thin electrode rod (including a hollow electrode rod) for discharge.
[ペリクル枠の構造]
図1は、本発明の各実施形態に共通のペリクル枠10の形状を示す斜視図である。また、図2は、図1の2−2矢視断面図である。図2では、理解の便を図って、ペリクル枠10の片面に張設されたペリクル膜30を併せて記載した。ペリクル枠10にペリクル膜30を張設したものをペリクル40と呼ぶ。本明細書では、ペリクル枠の全ての面のうち、ペリクル膜が張設される面を区別する場合には、図2においてペリクル膜が張設された側を「上面」といい、反対の面を「下面」という。また、この両面と外側の面の3つの面を含めて「外周面」と呼び、ペリクル枠の内側の面を「内周面」と呼ぶことがある。また、これらの面をそれぞれ区別する必要がない場合は、単に「表面」と呼ぶことがある。
[Structure of pellicle frame]
FIG. 1 is a perspective view showing the shape of a
両図に示すように、このペリクル枠10は、略長方形状の枠体であり、長方形状をなす上下左右の直線部31〜34の太さ(断面縦横寸法)は、4つのコーナー部51〜54を除いて同一である。また、コーナー部51〜54は、図1に示した例では、外周が45度の面取り、内周が1/4円弧に、それぞれ加工されている。コーナー部51〜54の形状は、もとよりこれに限る訳ではなく、面取りなどの直線的な加工、曲線状(円弧、楕円弧や放物線、自由曲線などを含む)の加工、およびこれらの組み合わせが考えられ、いずれの形状を外周・内周とするかの組み合わせも任意である。また、コーナー部51〜54の一部または全部を互いに異なる形状とすることも差し支えない。本実施形態では、コーナー部51〜54の幅は、外周側の面から法線方向の長さとして規定しているが、最小部で約2.2mmであり、直線部の幅2.0mmより広くした。このため、ペリクル枠10は、コーナー部の強度の方が、直線部より高くなっている。
As shown in both figures, the
こうしたペリクル枠10は、後述する製造方法により製造されるが、焼結体により形成されたペリクル枠の共通する構造について、まず説明し、その後、製造方法の実施形態、種々の製造方法により製造されたペリクル枠の実施形態の順に説明する。
Such a
このペリクル枠10には、左右の枠体に4箇所、Φ1.6mmの有底孔12,14が設けられている。有底孔12,14は、図2に示したように、有底の丸孔であり、底部は円錐形状に整えられている。この有底孔12,14は、ペリクルの製造およびその後のフォトマスクに取り付ける際の位置決めに用いられる。位置決めに際しては、図示しないペリクル製造装置あるいはペリクル取り付け装置に設けられた位置決めピンが、4箇所の有底孔12,14に嵌合する。
The
ペリクル枠10の下辺および上辺の枠体には、Φ0.5mmの貫通孔20がそれぞれ設けられている。この貫通孔20は、フォトマスクにペリクル40が取り付けられた後、ペリクルとフォトマスクに囲まれた空間と外部環境との気圧調整に用いられる。外部環境から粉塵が侵入しないよう、貫通孔20には、図示しないフィルタが設けられる。
In the lower and upper sides of the
[ペリクル枠の製造方法]
図1、図2に示したペリクル枠10は、以下の製造工程を経て製造される。この製造工程を図3に示した。原材料の主成分としてアルミナ、炭化チタンおよび窒化チタンの複合セラミックからなるペリクル枠10を、以下の工程により製造した。ペリクル枠10を製造する場合には、まず粉体を製作する(工程P10)。ここで粉体とは、焼結体の元になる物質であり、例えば窒化ケイ素やジルコニア、あるいはアルミナなどの原料粉末に焼結助剤などを適宜加え湿式混合した後、噴霧乾燥法によって50ないし100μmの顆粒に作製したものである。一例として、平均粒径0.5μmのαーアルミナ粉末63%、平均粒径1.0μmの炭化チタン10%、平均粒径1.0μmの窒化チタン25%、残部をMgO:Y2O3=1:1の焼結助剤からなる複合材料を湿式混合し、成型用有機バインダを加えたのち通常の噴霧乾燥法によりアルミナ・炭化チタン・窒化チタン複合セラミック素地粉末を作製した。なお、原料粉末の粒径の測定は、レーザー回折・散乱法により行なったが、動的光散乱法や沈降法により行なってもよい。
[Manufacturing method of pellicle frame]
The
次に、この粉体を、例えば金型プレス法により成型し、ペリクル枠の原形を形成する(工程P20)。本実施形態では、外形寸法を、縦(図1上下(長手)方向)182mm×横(同図、左右方向)146mm×枠体(断面縦横)7mm程度に成型した。後述する焼成工程により、ペリクル枠の外形は、20ないし30%程度縮むため、予め、焼成後のペリクル枠より大きく成型している。なお、ペリクル枠は、半導体露光装置における露光用マスクの大きさに合わせて種々の大きさとすることができる。 Next, this powder is molded, for example, by a die pressing method to form an original shape of a pellicle frame (process P20). In the present embodiment, the outer dimensions are formed so as to be about 182 mm in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) × 146 mm in the horizontal direction (in the horizontal direction in FIG. 1) × 7 mm in the frame (cross section). Since the outer shape of the pellicle frame is shrunk by about 20 to 30% in the firing step described later, the outer shape of the pellicle frame is previously formed larger than the pellicle frame after firing. The pellicle frame can have various sizes in accordance with the size of the exposure mask in the semiconductor exposure apparatus.
粉体を成型した後、これを脱バインダーし、不活性ガス中で、所定温度(例えば1700℃)で所定時間(例えば3時間)保持して焼成する(工程P30)。焼成温度は、粉体の組成による。焼成することにより、導電性を有する緻密な、即ち高いヤング率と硬度とを持つ黒色複合セラミック焼結体が得られた。また、得られた焼結体の20℃における体積抵抗率が、1.0×10−3Ω・cm以下であった。上記に例示したアルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックを含めて、サンプルのヤング率、硬度、体積抵抗率については、後述する。 After molding the powder, the powder is removed from the binder and calcined by holding it in an inert gas at a predetermined temperature (eg, 1700 ° C.) for a predetermined time (eg, 3 hours) (step P30). The firing temperature depends on the composition of the powder. By firing, a compact, black composite ceramic sintered body having conductivity, that is, having high Young's modulus and hardness was obtained. Moreover, the volume resistivity at 20 degrees C of the obtained sintered compact was 1.0 * 10 < -3 > ohm * cm or less. The Young's modulus, hardness, and volume resistivity of the sample, including the alumina-titanium carbide-titanium nitride composite ceramic exemplified above, will be described later.
焼成後、外形を、放電加工により所定寸法に加工する処理を行なう(工程P40)。ペリクル枠の外形は、焼成により20ないし30%程度縮むため、0.5ないし1.0パーセントの寸法バラツキが不可避であり、寸法精度を出すために、焼成後に外形を加工する処理を行なって、所望の大きさとする。本実施形態の外形の加工は、放電加工により行なった。放電加工により、ペリクル枠として用いる際の寸法として、縦149mm×横120mm×枠体3mmに加工した。放電加工は、ワイヤー放電加工であり、加工面の平滑度を十分なものとするため、少なくとも2回に分けて、放電加工を行なう。2回以上行なうことで、20μm程度の寸法精度および平坦度が得られる。放電加工は、ペリクル枠10のコーナー部51〜54の外側面取りを含む外周、コーナー部51〜54の内側Rを含む内周のみならず、ペリクル枠10の厚み方向の両平面についても行なった。なお、放電加工は、1回としても良いし、3回以上行なうものとしても良い。
After firing, the outer shape is processed to a predetermined size by electrical discharge machining (step P40). Since the outer shape of the pellicle frame shrinks by about 20 to 30% by firing, dimensional variations of 0.5 to 1.0 percent are inevitable, and in order to obtain dimensional accuracy, the outer shape is processed after firing, Make it the desired size. The machining of the outer shape of the present embodiment was performed by electrical discharge machining. By electric discharge machining, as dimensions at the time of using as a pellicle frame, it was processed into 149 mm long × 120 mm wide × 3 mm frame. Electric discharge machining is wire electric discharge machining, and electric discharge machining is performed at least twice in order to make the machined surface smooth. By performing twice or more, dimensional accuracy and flatness of about 20 μm can be obtained. The electric discharge machining was performed not only on the outer periphery including the outer chamfering of the
続いて、孔加工を行なう(工程P50)。孔加工は、有底孔12,14および貫通孔20とである。これらの孔加工も、放電加工により行なう。孔の直径はいずれも2mm以下なので、細い電極棒(場合によってはパイプ形状)を用いた細孔放電加工により行なう。孔加工の実例については、後で説明する。
Subsequently, hole processing is performed (process P50). Hole processing is bottomed
孔加工の後、仕上げ加工を行なう(工程P60)。仕上げ加工とは、放電加工により加工面に生じた変質層を除去する処理である。本実施形態では、ブラスト処理とした。ブラストは種々の手法が知られているが、本実施形態では、粒度♯600(平均粒径約30ミクロン)の炭化ケイ素砥粒によるサンドブラストを2分ほど施して、ペリクル枠10の表面の変質層を除去した。もとより、化学的手法や機械的な研磨などによっても差し支えない。化学的手法としては、例えば濃硫酸による除去などの湿式法を採用することができる。あるいはバブ研磨などの機械的な研磨を用いても良い。
After drilling, finish processing is performed (process P60). The finishing process is a process for removing the deteriorated layer formed on the machined surface by the electric discharge process. In the present embodiment, blasting is performed. Various techniques are known for blasting, but in the present embodiment, a modified layer of the surface of
以上の工程により、実施形態のペリクル枠10のサンプルを製造した。ペリクル枠10のサンプルの製造時には、併せてテストピースを製造した。テストピースは、上述したペリクル枠10の製造工程と同じ工程により、外形寸法40mm×30mm、厚さ4mmに仕上げた。表面の変質層の除去も、炭化ケイ素砥粒によるサンドブラストにより、同様に行なった。後述するヤング率、ビッカース硬度、体積抵抗率、表面色相などは、全てこのテストピースにより計測したが、同じ物性と考えられるので、以下の説明では、全てペリクル枠のヤング率等であるとして説明する。
The sample of the
[ペリクル枠のサンプル]
以上説明した実施形態では、アルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックのサンプル(サンプル番号1)の他、ジルコニア−窒化チタンのサンプル(サンプル番号2)、超硬によるサンプル(サンプル番号3)、比較例としてのアルミナ−炭化チタンのサンプル(サンプル番号4)を作製した。いずれのサンプルも、その製造工程は、図3に示した製造工程と基本的に同一であるが、素材の性質により、適切な焼成温度、焼成時間、ブラスト処理などを選択している。
[Sample of pellicle frame]
In the embodiment described above, in addition to the sample of alumina-titanium carbide-titanium nitride composite ceramic (sample No. 1), the sample of zirconia-titanium nitride (sample No. 2), the sample by cemented carbide (sample No. 3), comparison An exemplary alumina-titanium carbide sample (Sample No. 4) was prepared. The production process of each sample is basically the same as the production process shown in FIG. 3, but an appropriate firing temperature, firing time, blasting and the like are selected according to the properties of the material.
図4は、これらのサンプルのヤング率、ビッカース硬度、体積抵抗率を示す。また図5は、これらのサンプルの組成を示す。更に、図6は、サンプル番号1のアルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックの表面の粗さとサンドブラスト時間との関係を示す説明図である。 FIG. 4 shows the Young's modulus, Vickers hardness, and volume resistivity of these samples. FIG. 5 also shows the composition of these samples. Furthermore, FIG. 6 is an explanatory view showing the relationship between the surface roughness of the alumina-titanium carbide-titanium nitride composite ceramic of sample No. 1 and the sand blasting time.
図4に示したように、サンプル1、2、3、4はいずれもヤング率250GPa以上、ビッカース硬度1000以上である。またサンプル1、2、3は、体積抵抗率が1.0×10−3Ω・cm以下であり、アルミナ−炭化チタンのサンプル4の体積抵抗率は2.1×10−3Ω・cmであった。図4に示したように、放電加工による加工性は、サンプル1〜3が「良好」であり、サンプル4が「不良」であった。「不良」とは、加工速度を低速にすれば加工できないわけではないが、変質層が厚くなり、また加工速度の点からも実用に供し得ないと判断されたことを示す。放電加工の特性上、体積抵抗率が高い絶縁体では、そもそも加工は行なえない。体積抵抗率1.0×10−3Ω・cm以下であれば、外形の放電加工(工程P40)や細孔放電加工(P50)において、良好な加工性が得られた。
As shown in FIG. 4, each of
放電加工による加工性が良好であるとは次の要件を満たしていることを言う。
(1)加工速度が速い。実施例では、放電加工(くりぬき)の1回目(粗加工)で4mm/分、2回目(仕上げ加工)で6mm/分であった。
(2)加工工具の消耗が少なく、コストが低い。放電加工は、対象の硬度が高くても放電による溶融と飛散により加工がなされるため、加工用チップなどが摩耗や損傷することがない。また放電ワイヤーは銅線または真鍮線で、消耗しても切削チップなどと比べて安価である。
(3)加工面の加工精度が十分に高い。後述するように、サンドブラストを行なわなくても、表面の算術平均粗さRaは1μm以下、最大高さ粗さは10μm以下であった。
(4)細孔の孔開けや有底の孔加工において、残留応力による歪みや貫通孔における出口側カケ不良などが生じない。
Good machinability by electrical discharge machining means that the following requirements are satisfied.
(1) The processing speed is fast. In the example, it was 4 mm / min in the first (rough processing) of electric discharge machining (drilling) and 6 mm / min in the second (finishing).
(2) There is little wear of processing tools, and the cost is low. In the electric discharge machining, even if the hardness of the object is high, the machining is performed by melting and scattering by electric discharge, so that the machining tip or the like is not worn or damaged. Also, the discharge wire is a copper wire or a brass wire, and it is cheaper than the cutting tip even if it is consumed.
(3) The machining accuracy of the machined surface is sufficiently high. As described later, even when sandblasting was not performed, the arithmetic mean roughness Ra of the surface was 1 μm or less, and the maximum height roughness was 10 μm or less.
(4) In the formation of pores or in the formation of holes with a bottom, distortion due to residual stress or flaws on the exit side of through holes do not occur.
上記(2)については、本実施形態では、放電加工にΦ0.2mmの真鍮線を用いたため、消耗品のコストを極めて低くすることができる。他方、対比用にダイヤモンドビットを取り付けたマシンニングセンタで、外周や内周を加工した場合、高価なダイヤモンドビットの頻繁な交換が必要になり、工程負荷が大きい。また、上記(3)については、図6に示したように、放電加工面の表面粗さは、平均表面粗さRaで0.9程度であった。図6において、サンドブラスト時間0分とは、加工していない状態を意味する。但し、放電加工の場合は、放電により被加工材料の表面が溶融されるため、被加工材料の表面に変質層を生じる。このため、ペリクル枠10として用いる場合には、この変質層を除去することが望ましい。この点については、後述する。
Regarding the above (2), in the present embodiment, a brass wire of 0.2 0.2 mm is used for electrical discharge machining, so the cost of consumables can be extremely low. On the other hand, when machining the outer periphery and the inner periphery of a machining center equipped with diamond bits for comparison, frequent replacement of expensive diamond bits is required, resulting in a large process load. Moreover, about said (3), as shown in FIG. 6, the surface roughness of the electric-discharge-machined surface was about 0.9 by average surface roughness Ra. In FIG. 6, the sand blasting time of 0 minutes means a state where it has not been processed. However, in the case of electrical discharge machining, the surface of the material to be processed is melted by the electrical discharge, so that a deteriorated layer is formed on the surface of the material to be processed. For this reason, when using as the
上記(4)については、放電加工では、高い孔開け精度が得られた。図7は、放電加工による貫通孔20の加工例を示す説明図である。貫通孔20の直径は0.5mmである。このため、電極として、Φ0.4mmの銅線を用いて、貫通孔20を加工した。複数個の貫通孔を加工したが、図7に見られるように、電極の入口側でも出口側でも、カケなどは発生せず、電極の直径より放電距離(100μm)だけ外側に大きな貫通孔が形成された。
Regarding (4) above, high drilling accuracy was obtained in EDM. FIG. 7 is an explanatory view showing a processing example of the through
他方、比較例として、図8には、Φ0.5mmのダイヤモンドコートドリルにより貫通孔を作製した様子を示す。図中、実際に開けられた孔の外形を実線で示す。図示するように、加工ドリル入口側では、カケの発生はあまり見られなかった。加工ドリル出口側では大きなカケの発生が見られた。もとより、これらは例示に過ぎないが、10個程度の孔を加工したところ、ダイヤモンドコートドリルでは、全数で、出口側にカケを生じた。これに対して、放電加工では、カケの発生は見られなかった。 On the other hand, as a comparative example, a mode that the through-hole was produced by the diamond coat drill of (PHI) 0.5 mm is shown in FIG. In the figure, the outline of the hole actually opened is indicated by a solid line. As shown, at the processing drill inlet side, the occurrence of chipping was not seen so much. Occurrence of a large chipping was seen on the processing drill outlet side. Of course, these are only examples, but when about 10 holes were machined, in the case of a diamond-coated drill, chipping occurred on the outlet side in total. On the other hand, in EDM, no chipping was observed.
更に、図示は省略したが、Φ1.6mmの有底孔12を加工した場合も、放電加工(Φ1.5の銅線による細孔放電加工)では、入口側のカケなどの発生も見られなかった。これに対して、ダイヤモンドコートドリルによる加工では、入口側で最大200μmのカケが発生した。またダイヤモンドコートドリルの損傷が激しく、6孔毎にドリルの交換を要した。
Furthermore, although illustration is omitted, even when the bottomed
上記のように、ペリクル枠10に導電性の材料を用いると放電加工ができ、加工性および加工精度に優れる。表面の算術平均粗さは0.9μmであった。本実施形態では、仕上げ工程においてサンドブラストにより表面の仕上げを行なっている。図6に示したように、サンドブラストを行なわないペリクル枠10の表面は、
算術平均粗さRaが、0.9μm
10点平均粗さRzJISが、4.0μm
最大高さ粗さRzが、9.5μmであった。
これをサンドブラストしたところ、1分間または2分間のサンドブラストにより、
算術平均粗さRaが、0.5から0.7μm
10点平均粗さRzJISが、1.9〜2.5μm
最大高さ粗さRzが、3.8〜4.5μm
程度に改善された。また、加工深さは、サンドブラスト1分または2分において、4.5μmであった。
As described above, when a conductive material is used for the
Arithmetic mean roughness Ra is 0.9 μm
The 10-point average roughness Rz JIS is 4.0 μm
The maximum height roughness Rz was 9.5 μm.
When this was sandblasted, by sandblasting for 1 minute or 2 minutes,
Arithmetic mean roughness Ra is 0.5 to 0.7 μm
10-point average roughness RzJIS is 1.9 to 2.5 μm
Maximum height roughness Rz is 3.8 to 4.5 μm
It has been improved to some extent. In addition, the processing depth was 4.5 μm in 1 or 2 minutes of sandblasting.
加工深さが、サンドブラスト時間によらず4.5μmであったことは、放電加工によりペリクル枠10の表面に生じた変性層の厚みが、4.5μm程度であったためと考えられる。
The processing depth is 4.5 μm regardless of the sandblasting time, which is considered to be because the thickness of the modified layer formed on the surface of the
また、図示していないが、貫通孔20および有底孔12,14の内周面の変質層も、サンドブラストにより除去されていることを、貫通孔20および有底孔12,14の断面を顕微鏡により観察することで確認した。従って、貫通孔20内部から変質層の一部が剥離して、ペリクル枠10の内側に入るといった不具合の発生を抑制できる。また、有底孔12,14を用いてペリクル枠10の位置決めを行なったときに、位置決めピンと接触して、有底孔12,14内部の変質層の一部が剥離して、ペリクル枠10に貼られたペリクル膜30に付着するといった不具合の発生を抑制できる。
Moreover, although not shown in the drawings, the altered layer on the inner peripheral surface of the through
以上説明したように、ペリクル枠10を、ヤング率が150GPa以上、ビッカース硬度が800以上、更に体積抵抗率が1.0×10−3Ω・cm以下の焼結体により形成すれば、その体積抵抗率の低さから、放電加工が可能となり、ペリクル枠10を、容易に製造することができる。しかもヤング率やビッカース硬度が高いため、ペリクル枠として必要な剛性や耐久性を、高い加工性、加工コストの低減と共に、実現することができる。
As described above, when the
[変形例]
上記実施形態では、アルミナ−炭化チタン−窒化チタンの複合セラミックを用いたが、体積抵抗率が1.0×10−3Ω・cm以下の焼結体または高融点金属を含む焼結体であって、ヤング率が150GPa、ビッカース硬度が800以上であれば、他の材料を用いてもよい。図4にサンプルを示したジルコニア窒化チタンや超硬以外でも、耐熱温度1500℃以上の導電性の無機化合物である窒化物、炭化物、珪化物、硼化物の成分を少なくとも一種含む材料で、上記物性を満たせば、使用することができる。また、高融点金属材料、例えばタングステン(3387℃),レニウム(3180℃),タンタル(2996℃),オスミウム(2700℃),モリブデン(2610℃),ニオブ(2468℃),イリジウム(2447℃),ルテニウム(2250℃),ハフニウム(2150℃)やその合金を含み、上記物性を満たす焼結体を用いることもできる。
[Modification]
In the above embodiment, although the alumina-titanium carbide-titanium nitride composite ceramic is used, the sintered body containing a sintered body having a volume resistivity of 1.0 × 10 −3 Ω · cm or less or a refractory metal is used. If the Young's modulus is 150 GPa and the Vickers hardness is 800 or more, another material may be used. A material containing at least one component of nitride, carbide, silicide, and boride that is a conductive inorganic compound having a heat resistance temperature of 1500 ° C. or higher, other than zirconia titanium nitride and a cemented carbide whose samples are shown in FIG. 4 It can be used if it meets the requirements. In addition, refractory metal materials such as tungsten (3387 ° C), rhenium (3180 ° C), tantalum (2996 ° C), osmium (2700 ° C), molybdenum (2610 ° C), niobium (2468 ° C), iridium (2447 ° C), It is also possible to use a sintered body satisfying the above physical properties, including ruthenium (2250 ° C.), hafnium (2150 ° C.) and alloys thereof.
更に、こうした焼結体が、ヤング率が250GPa以上あるいはビッカース硬度が1000以上の条件を満たせば、ペリクル1として、耐久性や耐摩耗性が高まり、更に好ましい。
Furthermore, when such a sintered body satisfies the condition of Young's modulus of 250 GPa or more or Vickers hardness of 1000 or more, the
有底孔12,14や貫通孔20の孔加工は、細孔放電加工として記載したが、実際の加工や加工機の名称としては、ワイヤー放電加工や型彫放電加工およびその加工機と呼ばれることがある。いずれにせよ、金属(銅や真鍮など)やカーボンなどの導体から被加工材への放電を利用した加工法であれば、利用可能である。
Although the hole machining of the bottomed
上記実施形態では、4つのコーナー部は、外周側を45度面取り加工し、内周側をアール面取り加工した。こうした面取りは行わなくても良いし、外周または内周にのみ行っても良い。また、単なる面取り加工やアール面取り加工を外周、内周のいずれに施すかも自由である。全てのコーナー部を面取りする必要はなく、一つ以上のコーナー部に面取りするようにしても良い。ペリクル枠の枠形状におけるコーナー部は直線部の幅以上の幅を確保し、コーナー部のうちの少なくとも1つの幅を直線部の幅より広いものとすることも望ましい。こうすれば、一般に応力の集中しやすいコーナー部の強度を高めることができ、望ましい。 In the above embodiment, the four corner portions are chamfered at 45 degrees on the outer peripheral side, and rounded at the inner peripheral side. Such chamfering may not be performed, or may be performed only on the outer periphery or the inner periphery. In addition, it is also free to apply simple chamfering or round chamfering to either the outer periphery or the inner periphery. It is not necessary to chamfer all corner portions, and one or more corner portions may be chamfered. It is also desirable that the corner portion in the frame shape of the pellicle frame has a width equal to or greater than the width of the linear portion, and at least one of the corner portions is wider than the linear portion. This is desirable because it can generally increase the strength of the corners where stress is likely to be concentrated.
以上、本発明の実施形態や変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において種々の態様で実施できることは勿論である。例えばペリクル枠の形状や大きさ、厚みなどは、ペリクル枠として必要な形状、大きさ、厚みとすれば良い。ペリクル枠は、矩形である必要はなく、例えば円形、多角形などの形状であっても差し支えない。またペリクル枠の全ての面を、放電加工する必要はなく、特定の面は他の加工方法、例えばマシンニングセンターによる切削加工を用いても良い。あるいは貫通孔や有底孔の少なくとも一部は、ダイヤモンドコートドリルなどを用いた切削加工によって形成しても良い。 As mentioned above, although the embodiment and modification of the present invention were described, the present invention is not limited to these embodiment and modification at all, and can be implemented in various modes in the range which does not change the gist of the present invention. Of course. For example, the shape, size, thickness and the like of the pellicle frame may be the shape, size, and thickness necessary for the pellicle frame. The pellicle frame does not have to be rectangular, and may have, for example, a circular shape, a polygonal shape, or the like. In addition, it is not necessary to perform electric discharge machining on all the surfaces of the pellicle frame, and a specific surface may use another processing method, for example, cutting with a machining center. Alternatively, at least a part of the through hole or the bottomed hole may be formed by cutting using a diamond coat drill or the like.
10…ペリクル枠
12,14…有底孔
20…貫通孔
30…ペリクル膜
40…ペリクル
10 ...
Claims (10)
ヤング率が150GPa以上で、かつビッカース硬度が800以上の焼結体からなり、
前記焼結体の20℃における体積抵抗率が、1.0×10−3Ω・cm以下である
ペリクル枠。 It is a pellicle frame formed in a frame shape,
It consists of a sintered body with a Young's modulus of 150 GPa or more and a Vickers hardness of 800 or more,
A pellicle frame having a volume resistivity at 20 ° C. of 1.0 × 10 −3 Ω · cm or less.
焼結体材料を用いて、前記ペリクル枠より大きな枠体形状のペリクル枠原形を成型する成型工程と、
前記成型したペリクル枠原形を焼成して前記枠形状より大きな形状の焼結体を用意する第1工程と、
前記用意された焼結体をワイヤー放電加工により、前記枠形状のペリクル枠の内周面、外周面および開口面の少なくとも一つを得る第2工程と
を備えたペリクル枠の製造方法。 A method of manufacturing a pellicle frame having a frame shape, comprising:
A forming step of forming a pellicle frame original of a frame shape larger than the pellicle frame using a sintered material;
A first step of firing the molded pellicle frame original form to prepare a sintered body having a shape larger than the shape of the frame;
A second step of obtaining at least one of the inner peripheral surface, the outer peripheral surface, and the opening surface of the frame-shaped pellicle frame by wire electric discharge machining of the prepared sintered body .
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