(57)【要約】  ＥＵＶ光に対する高い透過性を有し、実用上十分な物理強度と耐久性を有すると共に、膜破片を容易に除去でき、且つ生産性に優れたペリクル膜及びペリクルを提供する。ペリクル膜１は、炭素多孔体膜で構成されており、膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍである。
2014142125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素多孔体膜で構成されており、膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍである、ペリクル膜。
【請求項２】
１３．５ｎｍの波長の極端紫外光が１回通過する際の透過率Ｔが８４％以上であり、且つ、前記極端紫外光が１回通過する際の前記炭素多孔体膜の細孔による散乱量Δが１０％以下である、請求項１に記載のペリクル膜。
【請求項３】
前記炭素多孔体膜の細孔径が、６．７５ｎｍ以上２４３０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載のペリクル膜。
【請求項４】
前記炭素多孔体膜において、質量を体積で割って得られる見かけ密度が１．０×１０−３〜２．１ｇ／ｃｍ３である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のペリクル膜。
【請求項５】
極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、前記炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚（ｎｍ）をＤとしたとき、前記炭素多孔体膜が、以下の各式を満たす構造パラメータを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のペリクル膜。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）
０．３３５≦Ｎｄ≦１３（Ｎ：膜厚方向への細孔数（個）、ｄ：細孔の壁厚（ｎｍ））
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））
ただし、Ｎ、ｄは、
Ｎ＝−１＋｛（Ｗ−ρ）１／３／Ｗ１／３｝＋｛Ｄ（Ｗ−ρ）１／３／αλＷ１／３｝
ｄ＝−αλ＋｛αλＷ１／３／（Ｗ−ρ）１／３｝
【請求項６】
極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、前記炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚（ｎｍ）をＤとしたとき、前記炭素多孔体膜が、以下の各式を満たす構造パラメータを有する、請求項１〜４のいずれか一項記載のペリクル膜。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））
０．０８ｇ／ｃｍ３≦ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３
Ｄ：１００≦Ｄ≦８５０
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のペリクル膜と、
前記ペリクル膜が貼付されるフレームと、を備えるペリクル。
【請求項８】
前記フレームには、前記ペリクル膜が貼付される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するためのマスク粘着剤が配設される溝が設けられている、請求項７に記載のペリクル。
【請求項９】
前記フレームには、前記ペリクル膜が支持される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するための電磁石が設けられている、請求項７に記載のペリクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極端紫外光を用いたリソグラフィ用のペリクル膜及び該ペリクル膜を備えたペリクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、１９６０年代に生産が開始されてから、集積度の向上が図られ、１９７０代初頭から最近に至るまで、３年に約４倍の高集積化が実現されるという目覚ましい高集積化が続いている。この半導体集積回路の高集積化に貢献してきた技術が、光リソグラフィと呼ばれる露光技術である。この露光技術では、半導体集積回路の配線の最小線幅が解像度により決まり、得られる解像度は、レイリーの式に従い、露光光学系の開口度、露光装置のＫ１ファクターと呼ばれる装置定数と露光波長λ（以下、単にλとも記載）に依存している。この結果、４５ｎｍ以下の解像度を得るためには、露光波長をＥＵＶ領域と呼ばれるλ＝６〜１４ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光とも記載）を用いたＥＵＶリソグラフィが最も有力なものと考えられている。【０００３】
ＥＵＶリソグラフィ開発における現時点での課題としては、ＥＵＶ用光源の出力、ＥＵＶ用レジスト、ＥＵＶ用マスクの欠陥やコンタミネーション粒子等が挙げられている。その中でも、ＥＵＶ用光源の出力、具体的にはＥＵＶ光源の出力を十分に大きくできないことは、全ての課題に大きく影響している。例えば、ＥＵＶ用マスクのコンタミネーション粒子に関する課題では、ＥＵＶ光がほとんど全ての物質に大きく吸収されるため、従来の露光波長、４３６ｎｍ（ｇ線）、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）等での透過縮小投影露光技術とは異なり、ＥＵＶリソグラフィでは、反射縮小投影露光技術を用い、ＥＵＶ用マスクを含む全ての露光装置のコンポーネントが真空中に配置される。【０００４】
しかしながら、最近のＥＵＶリソグラフィの実証テストから、コンポーネントが真空中に配置されていても、コンタミネーション粒子は露光装置中に多量に発生しており、ＥＵＶ用マスクの洗浄が頻繁に必要となる可能性が予想されている。そのため、ＥＵＶ用光源の出力（中間集光点値）が数百Ｗ以上得られるようになれば、従来通りペリクルが必要となる。【０００５】
ＥＵＶ用ペリクルに用いられるペリクル膜としては、これまでに以下に示す４種類の膜構造を有するものが提案されている。第１の膜構造は、ＥＵＶ光に対して消光係数ｋ（以下、単にｋとも記載）が低い元素、例えば炭素Ｃからなるカーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）等をＥＵＶ用マスク表面に柱状（数十ｎｍの間隔、高さ数μｍ）に成長させている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
第２の膜構造は、λ＝１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対してｋが低い元素として珪素Ｓｉを用いて、膜厚２０〜１５０ｎｍの極めて薄い平膜を作り、これをＥＵＶ用ペリクル膜としている（例えば、特許文献２参照）。【０００７】
第３の膜構造は、ＥＵＶ光に対してｋが低い元素（珪素（Ｓｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、レニウム（Ｒｈ）、炭素（Ｃ）等）、又は、化合物（窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等）を用いて、膜厚３０〜３００ｎｍの単層又は多層の平膜と、矩形状、ハニカム状等の開口部を有し、線径が数十μｍ、線と線との周期が数百μｍ〜数ｍｍの、いわゆるグリッド、メッシュと呼ばれる膜（以下、支持膜とも記載）とを接合した複合膜である（例えば、特許文献３〜５、非特許文献２参照）。【０００８】
第４の膜構造は、ＥＵＶ光に対してｋが低い、元素（Ｓｉ、Ｒｕ、Ｃ等）から作製したエアロゲル膜をＥＵＶ用ペリクル膜としたものである。エアロゲル膜とは、空気を９０．０〜９９．８％も含む、見かけ密度が数１０−３〜数１０−１ｇ／ｃｍ３のミクロ孔、メソ孔、マクロ孔を多数有するスポンジ状の多孔膜である。入射されるＥＵＶ光の波長よりエアロゲル膜中の細孔径を十分小さくし、レイリー散乱による透過率の低下を最小化したエアロゲル膜を用いることで、膜厚が約１．０〜１０．０μｍという支持膜なしでも十分な膜強度を有し、且つＥＵＶ光に対して高透過率を有する膜が得られるとされている（例えば、特許文献６、７参照）。【０００９】
この膜構造は、（１）ＥＵＶ領域の物質の吸収が、物質の元素の種類と物質の密度に大きく依存していること、（２）レイリー散乱を許す程度の発泡体構造（多孔膜）とすることで、膜厚を確保し、膜強度を高められること、に着目したものである。特に、特許文献６では、フッ化水素ＨＦを主成分とする溶液を用いて電気化学的にＳｉを溶解させて作製したシリコンエアロゲル（Ｓｉエアロゲル）により、ＥＵＶ光の透過率が高いＥＵＶ用ペリクル膜が得られ、また貴金属又はＲｕ等の遷移金属イオンを含むヒドロゲルにγ線で照射し、金属ナノ粒子を析出して作製した金属発泡エアロゲルにより、高い耐酸化性を有するＥＵＶ用ペリクル膜が得られるとされている。【００１０】
また、特許文献７では、この膜構造をＣＮＴにより実現しようとする試みが示されている。この構造は、ＣＮＴ自体を何らかの方法を用いて、厚みが１．０〜５．０ｎｍの膜を作成し、ＥＵＶ用ペリクル膜として用いる。ＣＮＴ膜の見かけ密度を１．５×１０−３〜０．５ｇ／ｃｍ３とすることでエアロゲルに似た膜構造体を得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７７６３３９４号明細書
【特許文献２】特開２００９−２７１２６２号公報
【特許文献３】特開２００５−４３８９５号公報
【特許文献４】米国特許第７１５３６１５号明細書
【特許文献５】特開２０１０−２５６４３４号公報
【特許文献６】特開２０１０−５０９７７４号公報
【特許文献７】米国特許第７７６７９８５号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｂ．Ｌ．Ｈｅｎｋｅ、Ｅ．M．Ｇｕｌｌｉｋｓｏｎ  ａｎｄ  Ｊ．Ｃ．Ｄａｖｉｓ、Ｘ−ｒａｙ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ：ｐｈｏｔｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ、ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ａｔ  Ｅ＝５０−３００００ｅＶ、Ｚ＝１−９２、Ａｔｏｍｉｃ  Ｄａｔａ  ａｎｄ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｄａｔａ  Ｔａｂｌｅｓ  Ｖｏｌ．５４（Ｎｏ．２）、１８１−３４２（Ｊｕｌｙ  １９９３）
【非特許文献２】Ｙ．Ａ．Ｓｈｒｏｆｆ等．“ＥＵＶ  ｐｅｌｌｉｃｌｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｍａｓｋ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ”、Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｘ、Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ６１５１、６１５１０４（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の第１の膜構造は、ｋが低い元素としてＣを使っているが、ＥＵＶ用マスク表面に防塵保護膜が直接接触する構造であり、マスク面とペリクル膜の一部分との焦点が重なるため、ペリクルとしての性能を発揮できない可能性がある。また、ＣＮＴの構造制御が極めて難しく、製造コストが高くなるおそれがある。したがって、第１の膜構造は現実的ではない。【００１４】
第２の膜構造は、ｋの低いＳｉを用いたとしても、ペリクル膜をＥＵＶ光が２回通過した際の透過率を５０％以上確保しようとすると、膜の厚みを２００ｎｍ以下とする必要がある。そのため、高い透過率を得るためには極めて膜厚が薄い平膜が必要となり、膜自体の強度を確保することが難しい。更に、ペリクル膜としてＳｉを使用した場合、衝撃等によりペリクル膜が破損すると、その破片がＥＵＶ用マスク表面上に付着することがある。この場合、ペリクル膜として機能しないだけでなく、除去することが困難なコンタミネーション粒子となってしまう問題が生じ得る。【００１５】
第３の膜構造は、膜強度を確保することについては有効な構成であり、膜厚を薄くすることを可能としている。しかしながら、支持膜自体がＥＵＶ用マスクへの入射光及びＥＵＶ用マスクからの反射光に対し、障害物や制限視野として働き、平膜単独の透過率に比べ、透過率を３０〜６０％程度下げることとなる。また、ペリクル膜の素材として、炭素Ｃ以外のものを用いた場合には、破損時におけるコンタミネーション粒子の問題が生じ得る。【００１６】
第４の膜構造は、ＥＵＶ光に対し高い透過性を確保するだけでなく、第２の膜構造及び第３の膜構造に比べ、膜厚に関する制約を大幅に改善するという点で優位性がある。しかしながら、特許文献６に示されたＥＵＶペリクル膜には、次の様な問題がある。すなわち、第３の膜構造と同様に、Ｃ以外の元素からなるエアロゲル膜をＥＵＶ用ペリクル膜とした場合、衝撃等の何らかの原因でＥＵＶ用ペリクル膜が破損すると、除去することが困難なコンタミネーション粒子となってしまう問題が生じ得る。【００１７】
また、特許文献７に示されたＣＮＴ膜をエアロゲル膜として用いた場合にも以下の様な問題がある。直径１〜２ｎｍ、繊維長が数１０μｍのＣＮＴを用いて、極めて薄い膜厚１．０〜５．０ｎｍのエアロゲル膜を形成したとしても、十分な機械的な膜強度は得られない。一方で、十分な機械的な膜強度を得ようと、見かけ密度を通常炭素の密度１．５ｇ／ｃｍ３程度まで高めた場合、本来のエアロゲル膜で得られるような高い透過率を得ることはできない。【００１８】
更に、一般的に、ＣＮＴはその製造過程で、消光係数の高い鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ等の金属触媒を多量に用いるため、必然的に多量の不純物を含み、そのまま用いると消光係数の大きい炭素膜となってしまい、高い透過率を得ることはできない。また、消光係数の低い炭素膜のみとするために上記不純物を除去する場合、その生産性が低下し、製造コストが極めて高くなるという問題もある。【００１９】
本発明は、ＥＵＶ光に対する高い透過性を有し、実用上十分な物理強度と耐久性を有すると共に、膜破片を容易に除去でき、且つ生産性に優れたペリクル膜及びペリクルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、ペリクル膜の素材を汎用的な炭素とすることで、万が一、膜の一部が破損し、ＥＵＶ用マスク表面に付着した場合でも、容易に除去することが可能であると共に、ペリクルに用い得る細孔径・細孔径分布、及び見かけ密度を有する多孔膜を生産性良く安価に提供することが可能であり、上記課題を解決できることを見出した。【００２１】
すなわち、本発明の一側面に係るペリクル膜は、炭素多孔体膜で構成されており、膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍである。【００２２】
一実施形態においては、１３．５ｎｍの波長の極端紫外光が１回通過する際の透過率Ｔが８４％以上であり、且つ、極端紫外光が１回通過する際の炭素多孔体膜の細孔による散乱量Δが１０％以下であってもよい。【００２３】
一実施形態においては、炭素多孔体膜において、質量を体積で割って得られる見かけ密度が１．０×１０−３〜２．１ｇ／ｃｍ３であってもよい。【００２４】
一実施形態においては、極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚をＤ（ｎｍ）としたとき、炭素多孔体膜が、以下の各式（１）〜（５）を満たす構造パラメータを有していてもよい。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）  …（１）
０．３３５≦Ｎｄ≦１３（Ｎ：膜厚方向への細孔数（個）、ｄ：細孔の壁厚（ｎｍ））  …（２）
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））  …（３）
ただし、上記のＮ、ｄは、
Ｎ＝−１＋｛（Ｗ−ρ）１／３／Ｗ１／３｝＋｛Ｄ（Ｗ−ρ）１／３／αλＷ１／３｝  …（４）
ｄ＝−αλ＋｛αλＷ１／３／（Ｗ−ρ）１／３｝  …（５）【００２５】
一実施形態においては、極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚（ｎｍ）をＤとしたとき、炭素多孔体膜が、以下の各式（６）〜（９）を満たす構造パラメータを有していてもよい。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）  …（６）
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））  …（７）
０．０８ｇ／ｃｍ３≦ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３  …（８）
Ｄ：１００≦Ｄ≦８５０  …（９）【００２６】
本発明の他側面に係るペリクルは、上記のペリクル膜と、ペリクル膜が貼付されるフレームと、を備える。【００２７】
一実施形態においては、フレームには、ペリクル膜が貼付される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するためのマスク粘着剤が配設される溝が設けられていてもよい。【００２８】
一実施形態においては、フレームには、ペリクル膜が支持される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するための電磁石が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＥＵＶ光に対する高い透過性を有し、実用上十分な物理強度と耐久性を有すると共に、膜破片を容易に除去でき、且つ生産性に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、消光係数と透過率及び反射率との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、屈折率と透過率及び反射率との関係を示すグラフである。
【図２】波長と屈折率及び消光係数との関係を示すグラフである。
【図３】見かけ密度と屈折率及び消光係数との関係を示すグラフである。
【図４】炭素多孔体膜の構造モデルを示す模式図である。
【図５】炭素多孔体膜の製造工程を示す図である。
【図６】一実施形態に係るペリクルを示す斜視図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面構成を示す図である。
【図８】フレームの断面構成を示す図である。
【図９】フレームの断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施形態について、以下、「１．本実施形態で使用する用語の定義又は説明」を説明した後、「２．本実施形態のペリクル膜」、「３．本実施形態のペリクル」の順に具体的に説明する。
【００３３】
１．本実施形態で使用する用語の定義又は説明
［本実施形態の基準値］
本実施形態の基準値とは、本実施形態の課題を達成する上で好ましいペリクル膜の、透過率、散乱量及び膜厚の３つの物性値の値を示す。
【００３４】
ペリクル膜の透過率Ｔ（以下、Ｔとも記載、単位は％）の値は、ＥＵＶリソグラフィで用いられる１枚の反射鏡の反射率７０％以上であることが好ましく、Ｔの基準値とした。露光時、一般的には、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外）光は入射角θ＝６°でＥＵＶ用マスク面に入射・反射され、ＥＵＶ用マスク面を覆ったペリクル膜を往復で２回通過することから、ペリクル膜を１回通過する場合の好ましいＴは８４％以上となる（２回通過すると、８４％×８４％＝７０％となるため）。同様に２回通過時、８０％以上、９０％以上のＴを得るには、１回通過時での必要なＴは、それぞれ８９％以上、９５％以上となる。このＴに関する基準値を以下、「透過率基準値」と称し、８４％、８９％、９５％の基準値をそれぞれ第１透過率基準（Ｔ１）、第２透過率基準（Ｔ２）、第３透過率基準（Ｔ３）と称する。
【００３５】
ペリクル膜が多孔膜であるために生じる散乱量（以下、Δとも記載、単位は％）は、その値が大きいと、Ｔが小さくなるだけでなく、露光時にＥＵＶ用マスク表面で回路像のボケを発生する。そのため、散乱量は、できるだけ値が小さいことが望まれるが、明確な基準値は存在しない。本実施形態では、ペリクル膜を１回通過する場合の、好ましい範囲と考えられる散乱量の上限を「散乱量基準値」として、１０％、５％、１％の基準値をそれぞれ、第１散乱量基準（Δ１）、第２散乱量基準（Δ２）、第３散乱量基準（Δ３）と称する。なお、散乱量に関しては、ＥＵＶ用マスク面を覆ったペリクル膜を往復で２回通過する場合の散乱量は、概ね１回通過時の散乱量の２倍となると考えられる。
【００３６】
ペリクル膜の膜厚（以下、Ｄとも記載、単位はｎｍ）は、膜強度（膜の曲げ剛性）、膜の取り扱いやすさに大きな影響を与える。従来のＳｉ単体の平膜を用いたペリクル膜では、ペリクル膜を往復で２回通過する時に７０％以上のＴを得るため、Ｄを５０〜１００ｎｍにせざるを得なかった。本実施形態のように炭素多孔膜を用いることで、透過率を維持したままＤを厚くすることができる。そこで、Ｄ＝１００ｎｍ以上を本実施形態の必要最低限の膜厚とする。膜厚Ｄは、好ましくは３００ｎｍ以上、より好ましくは５００ｎｍ以上である。このＤに関する基準値を以下、「膜厚基準値」と称し、１００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍの基準をそれぞれ第１膜厚基準（Ｄ１）、第２膜厚基準（Ｄ２）、第３膜厚基準（Ｄ３）と称する。
【００３７】
［本実施形態のペリクル膜の構造モデル］
本実施形態のペリクル膜は、炭素多孔膜で構成されており、ペリクル膜の膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍである。また、本実施形態のペリクル膜は、後述する特定の構造を有していることが好ましい。以下、ペリクル膜の構造を規定するために用いた、前提、炭素多孔膜の構造モデル、及び、各構造パラメータについて説明する。
【００３８】
（前提１）
現実の炭素多孔膜は、細孔が単分散（細孔の細孔径、壁厚又は柱太さ、形状等が同一で且つその様な細孔の集合状態が均一に出来ているとする構造モデル）しているわけではなく、色々な細孔が混在した多分散した構造をとる。しかし、本実施形態では議論を簡単にするため、現実に得られる炭素多孔膜を後述する様な単分散の立方体殻状又は立方体枠状の細孔からなる炭素多孔膜と近似し（以後、それぞれを順に立方体壁組細孔モデル、立方体軸組細孔モデルと称する）、その構造を構造パラメータで規定することができるものとする。
【００３９】
（前提２）
室温における、黒鉛（ｇ−Ｃ）の密度Ｗ、非晶質炭素（ａ−Ｃ）の密度の値は、それぞれ、Ｗが２．２５〜２．２６ｇ／ｃｍ３（本実施形態ではＷ＝２．２５ｇ／ｃｍ３とする）、ａ−Ｃの密度が１．８〜２．１ｇ／ｃｍ３である。したがって、実際の炭素の密度はその結晶化度に応じて１．８〜２．２６ｇ／ｃｍ３の範囲内の値を取る。
【００４０】
このように、現実の炭素多孔膜の細孔の壁又は柱を構成する炭素は、全て黒鉛の結晶で形成されているという訳ではないが、本実施形態では黒鉛の微結晶が無配向に凝集した多結晶体で形成されているものとする。炭素の結晶化度が低く、その密度が２．２５ｇ／ｃｍ３より小さければ、後述の［追記］で説明するように壁厚又は柱太さｄ或いは実質的な壁厚ｄＮ又は柱太さｄＮ１/２を、その密度における炭素の光学定数（特にｋ）に応じて大きくすることができる。
【００４１】
（前提１）及び（前提２）に基づき、本実施形態の炭素多孔膜の細孔構造モデルとして、図４に示すような壁厚又は柱太さｄで、一辺の長さＬ０の立方体殻状又は立方体枠状の細孔（細孔径Ｌ）が、厚み方向にＮ個積み重なった構造を考え、これをそれぞれ順に立方体壁組細孔モデル、立方体軸組細孔モデルと称する。なお、立方体を敷き詰めた各層は、厚み方向に各立方体の四隅の頂点が、隣接する立方体の面の中心に位置するように厚み方向にズレながら積み重なっているものとする。細孔構造モデルを仮定したことで、Ｌ、Ｌ０、ｄの間、膜厚Ｄ、細孔の積層数Ｎ、細孔サイズパラメータα、ｄの間には、それぞれ
Ｌ０＝Ｌ＋ｄ  …（１０）
Ｄ＝Ｎαλ＋（Ｎ＋１）ｄ  …（１１）
の関係が成立する。
【００４２】
更に、本実施形態の多孔膜の構造を、後述する第１及び第２構造パラメータを用いて規定することができ、各構造パラメータの間には、立方体壁組細孔モデルに関連して式（１２）〜式（１４）の関係が、立方体軸組細孔モデルに関連して式（１５）〜式（１７）の関係が成立する。
Ｎ＝−１＋｛（Ｗ−ρ）１／３／Ｗ１／３｝＋｛Ｄ（Ｗ−ρ）１／３／αλＷ１／３｝  …（１２）
ｄ＝αλ｛−１＋Ｗ１／３／（Ｗ−ρ）１／３｝  …（１３）
ρ＝Ｗ［（Ｌ０３−Ｌ）／Ｌ０３］＝Ｗ［｛（１＋αλ／ｄ）３−（αλ／ｄ）３｝／（１＋αλ／ｄ）３］  …（１４）
Ｎ＝８．３２×１０−１｛Ｄ／（αλ）｝−１０．６４｛ρ｝＋３．５４×１０−２｛Ｄ１／２｝＋７．６５×１０−１  …（１５）
ｄ＝７．９０×１０−１｛ραλ｝＋８．４３×１０−１｛（αλ）１／２｝−７．９３×１０−１｛ρ−１／３｝−７．６０×１０−１  …（１６）
ρ＝Ｗ［｛８（ｄ／２）２・（Ｌ＋ｄ／２）＋４（ｄ／２）２・Ｌ｝／Ｌ０３］＝Ｗ（１＋３αλ／ｄ）／（１＋αλ／ｄ）３  …（１７）
【００４３】
立方体壁組細孔モデルに関して、式（１１）及び式（１４）は、第１構造パラメータ群を用いて第２構造パラメータ群を、式（１２）及び式（１３）は、第２構造パラメータ群を用いて第１構造パラメータ群を表したものである。
【００４４】
立方体軸組細孔モデルに関して、式（１１）及び式（１７）は、第１構造パラメータ群を用いて第２構造パラメータ群を、式（１５）及び式（１６）は、第２構造パラメータ群を用いて第１構造パラメータ群を表したものである。
【００４５】
［構造パラメータ群］
本実施形態における炭素多孔体膜の好ましい構造は、次の３つの物性値、Ｔ、Δ、Ｄの各基準値に応じて決まる。そして、その炭素多孔膜の構造は、細孔径（Ｌ）又は細孔サイズパラメータ（α）、細孔を形成する壁厚又は柱太さ（ｄ）、膜厚方向への細孔の積層数（Ｎ）を第１構造パラメータ群として、更にＬ（又はα）、Ｄ、更にρ（ａｐ）又はρと記載する炭素多孔膜の見かけ密度を第２構造パラメータ群として、これらの構造パラメータで規定することができるものとする。第１構造パラメータ群は、ミクロ的な構造パラメータであり、炭素多孔膜の構造を規定するには都合がよいが、直接・間接的に計測・観測するのは困難であり、製造プロセス上でこれらの値を用いて膜の構造を制御・規定するのは難しい。第２構造パラメータ群は、マクロ的な構造パラメータであり、直接・間接的に計測・観測するのは比較的容易であり、製造プロセス上でこれらの値を用いて構造を制御し易いが、これらの値から細孔構造モデルを仮定せずにミクロ的な構造を一意的に決定することはできない。
【００４６】
両者の構造パラメータ群の間には、炭素多孔膜の構造モデルを仮定すれば、立方体壁組細孔モデルでは式（１２）〜式（１４）が、立方体軸組細孔モデルでは式（１５）〜式（１７）のような具体的関係が成立するが、厳密な対応を常にとることは不可能である。
【００４７】
本実施形態では、適宜両構造パラメータ群を用いて内容を説明し、両者で矛盾が生じた場合は、基準値を満足する範囲内で、現実に炭素多孔膜の構造を規定しやすい第２構造パラメータ群を優先して用いる。
【００４８】
［細孔径Ｌ、細孔半径ｒ］
細孔径（Ｌ）とは、ガス吸着式細孔分布測定法の吸着等温線から求められる細孔分布曲線の山のピーク細孔半径ｒ（ｐｅａｋ）と、最大ピーク半径ｒ（ｍａｘ）（細孔分布の山と細孔分布のベースの交点において、大きい側の細孔半径値を指す）の値を２倍した値（２倍値と称する）をそれぞれＬ（ｐｅａｋ）、Ｌ（ｍａｘ）とし、単位は［ｎｍ］とする。なお、ｒ（ｍａｘ）、Ｌ（ｍａｘ）は、Δの各基準の上限を議論する場合に用い、それ以外の場合、特に断らなければ、Ｌ（ｐｅａｋ）をＬ、ｒ（ｐｅａｋ）をｒとして用いる。実験的・経験的には、林順一、堀河俊英、炭素、Ｎｏ．２３６、１５−２１（２００９）［以下、参考文献Ａとする］の図６、図８に記載のように、ｒ（ｍａｘ）は、細孔分布図の横軸をｒの対数目盛で、縦軸を積分細孔容積のｄＶ／ｄ［Ｌｏｇ（ｒ）］とした細孔分布曲線において、概ねｒ（ｐｅａｋ）の１．５〜３倍程度になることが多い。また、細孔分布の山が低く、ｒ（ｍａｘ）が分かり難い場合は、ｒ（ｐｅａｋ）をｒ（ｍａｘ）の代替値とする。
【００４９】
ガス吸着式細孔分布測定にあたっては、通常炭化物試料を予め２００〜２５０℃で２〜１５時間真空加熱した後、液体窒素温度における窒素の吸脱着等温測定を行い、その吸脱着等温線からＤＨ解析法又はＢＪＨ解析法にて細孔分布曲線を求める。本実施形態では、細孔径を求めるためにこの方法を用いる。
【００５０】
［細孔サイズパラメータα］
細孔サイズパラメータ（α）とは、細孔径をＬ、露光に用いるＥＵＶ光の波長をλとした時、
α＝Ｌ／λ  …（１８）
で定義される値であり、細孔径をλに対する倍数で表わしたものである。なお、本件のαは、通常のＭｉｅ散乱理論で用いられるサイズパラメータΛ（≡２πγ／λ＝πα、ここでγは球状散乱体の半径、πは円周率である）の、約１／３となっている。
【００５１】
なお、立方体壁組細孔モデルでは、個々の細孔が壁で区切られているため、細孔径は実質的に定義できる。立方体軸組細孔モデルでは、個々の細孔は連結しており、図４（ｂ）で示されるように、あくまでも形式的（仮想的）に区分けされた値である。
【００５２】
［細孔の壁厚又は柱太さｄ］
本実施形態における細孔の壁厚又は柱太さ（ｄ）とは、立方体壁組細孔モデルでは炭素多孔膜を構成する個々の細孔を区切っている（細孔の障壁となっている）炭素壁の平均的な厚みのことであり、立方体壁組の壁の厚みのことである。立方体軸組細孔モデルでは、炭素多孔膜を構成する細孔と細孔とを形式的に区分する炭素棒（柱）の平均的な太さのことであり、立方体の枠の太さのことである。単位は［ｎｍ］とする。
【００５３】
ｄは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、多孔膜の断面写真を撮影し、それを画像処理して求めることができる。しかし、高倍率での観察自体が極めて困難であること、更に断面写真から得られる情報自体が局所的で、多孔膜の平均的な壁厚となっているか否か疑わしいことから、本実施形態では、立方体壁組細孔モデルでは式（１３）により、立方体軸組細孔モデルでは式（１６）により、α、ρ（ａｐ）から算出された値をｄとする。
【００５４】
ｄの値は、炭素原子の大きさが約０．３３ｎｍ、黒鉛（グラフェンシートの積層体と見なせる）の層間距離が０．３３５ｎｍであることを考慮すると、１枚のグラフェンシートの厚み約０．３３５ｎｍがｄの下限値となる。しかし、グラフェンシート１層や２層（ｄ＝約０．６７ｎｍ）では、細孔径が大きい場合（例えばα＞４）や、ペリクル膜に大きな力がかかる場合等は、壁強度又は柱強度（膜の曲げ剛性）として不十分なため、現実的にはグラフェンシート４層（ｄ＝約１．３５ｎｍ）以上が好ましい。もちろん、細孔径が小さい場合（例えばα＜１）や、膜に大きな力がかからない場合は、ｄを０．３３５ｎｍに近づけることができる。
【００５５】
［細孔の積層数Ｎ］
細孔の積層数（Ｎ）とは、細孔径Ｌの細孔の、膜厚方向への積層数のことである。本実施形態では、立方体壁組細孔モデルでは式（１２）により、立方体軸組細孔モデルでは式（１５）により、α、ρ（ａｐ）、Ｄから算出された値をＮとする。Ｎは、言葉の定義上、Ｎ≧１の整数となるべきだが、正の実数値も許すものとする。少数点以下の数値の端数部分は、単分散した立方体殻状又は立方体枠状の細孔が綺麗に積み重なった細孔構造モデルからのズレを反映しているものと考える。
【００５６】
［見かけ密度ρ（ａｐ）、算術的な見かけ密度ρ］
見かけ密度ρ（ａｐ）とは、多孔膜内部に細孔がないものとしたときの膜体積を用いた密度であり、膜の外形寸法から求められる膜の体積Ｖと膜の質量Ｇとの比、Ｇ／Ｖとして算出した値である。一方、算術的な見かけ密度ρとは、細孔構造モデルのもと、本実施形態では、立方体壁組細孔モデルでは式（１４）により、立方体軸組細孔モデルでは式（１７）により、α、ρ（ａｐ）、Ｄから算出された値をρとする。（前提１）及び（前提２）を仮定しているため、以下、ρ（ａｐ）＝ρとして両者を区別せずに扱う。単位は［ｇ／ｃｍ３］とする。
【００５７】
［膜厚Ｄ］
膜厚（Ｄ）とは、通常の意味で用いられる、シート、フィルム、膜の厚みのことである。本実施形態の厚みの測定は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、非接触で多孔膜を１ｍｍ以上の間隔をあけて１０点以上撮影し、その寸法を平均した値として求めることができる。単位は、通常［ｎｍ］を用い、必要に応じて［μｍ］も用いることとする。
【００５８】
［細孔形状］
多孔膜の平均的な細孔形状は、参考文献Ａ、松岡秀樹、結晶学会誌、Ｎｏ．４１、２１３−２２６（１９９９）、西川恵子、炭素、Ｎｏ．１９１、７１−７６（２０００）に記載されたように、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）の、Ｄｅｂｙｅ−Ｐｏｒｏｄ領域での散乱強度解析から求めることができる。すなわち、Ｘ線散乱強度Ｉを散乱ベクトルｓの関数として、両対数プロットした際、その直線の傾きが−４、−２、−１になれば、細孔の形状がそれぞれ球状、円盤状、円筒状であることを意味する。
【００５９】
２．本実施形態のペリクル膜とその製造方法
２−１．本実施形態のペリクル
本実施形態のペリクル膜について、以下に［技術ポイント］毎に詳細な説明を行う。
【００６０】
［技術ポイント１］
技術ポイント１は、ペリクル膜が多孔膜であることである。Ｍｉｅの散乱理論（Ｍｉｅ散乱自体は球形粒子による散乱であるが、定性的には形状は問わないものとする）では、球状粒子（球状細孔）による光散乱は、粒子（細孔）の直径（細孔径）を２γ、入射光の波長をλとし、粒径サイズパラメータΛ（＝２πγ／λ）を用いたとき、Λが１より十分に小さい（Λ＜＜１）場合はレイリー散乱が生じ、Λがほぼ１に近い（Λ≒１）の場合はＭｉｅ散乱が生じ、Λが１より十分に大きい（Λ＞＞１）場合は幾何学的散乱が生じるとされている。したがって、細孔径がΛ≧１の多孔体（多孔膜）であると、露光の際に光が入射したとき、光が細孔壁又は柱と細孔部の界面で散乱され、十分な透過率が得られないだけでなく、マスクの回路像を正しくウエハ上に結像することができないと考えられていた（上記特許文献６、特許文献７参照）。
【００６１】
しかし、細孔径がΛ≧１以上の多孔体（多孔膜）であっても、細孔壁又は柱の屈折率が細孔部、すなわち真空の屈折率１．０と等しい場合又は細孔壁又は柱の屈折率と細孔部（細孔内の空間）の屈折率との差Δｎが０に近い場合、例えばΔｎ＝０．０４以下の場合、光は細孔壁と細孔部との界面を認識できず、ほとんど反射・散乱されることなく直進することができることが分かった。
【００６２】
図１に、光学定数（屈折率ｎ、消光係数ｋ）の値と膜厚Ｄの値とを仮定した平膜（非多孔膜）の、光学定数と入射角θ＝６°における透過率Ｔ及び反射率Ｒとの関係を示したグラフを示す。図１に示すグラフは、「Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｏｌｖｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ」から市販されている「Ｇ−Ｓｏｌｖｅｒ格子分析ソフトウエアツール（Ｇ−Ｓｏｌｖｅｒ）」を用いて計算したものである。図１（ａ）は、Ｄ＝１００ｎｍ、ｎ＝１．０の平膜の、Ｔ及びＲのｋに対する依存性を、図１（ｂ）は、Ｄ＝１００ｎｍ、ｋ＝０．０００５の平膜の、Ｔ及びＲのｎに対する依存性を示したグラフである。図１（ａ）において、点線で囲む領域は、Ｔ≧８４％を確保できるｋの領域を示している。図１（ａ）より、ｋの僅かな変化でＴが大きく変化し、非多孔膜で膜厚が１００ｎｍ程度である場合、少なくともｋは１０−３のオーダー以下でなければＴ≧Ｔ１＝８４％が得られないことが分かる。
【００６３】
また、図１（ｂ）において、点線で囲む領域は、反射率Ｒ≦０．２％に抑えられるｎの領域を示している。図１（ｂ）より、上述したようにｎ＝０．９４〜１．４、すなわちΔｎ≦０．０４では界面からの反射が抑えられ、Ｔが最大となることが分かる。
【００６４】
ペリクル膜として多孔膜を用いることの第１の利点は、従来のＳｉ単結晶平膜における５０〜１００ｎｍ膜の厚み制限が大幅に緩和され、後述するようにＴがＴ１以上且つΔがΔ１以下であり、且つＤが１００ｎｍ以上（Ｄ１以上）、更には３００ｎｍ以上（Ｄ２以上）、５００ｎｍ以上（Ｄ３以上）とすることができることである。
【００６５】
ペリクル膜として多孔膜を用いることの第２の利点は、ダンボール板と呼ばれる波板状の多孔性包装紙材が、同重量同面積の平膜状紙板に比べて曲げ剛性が大きいように、多孔膜の方が、同重量同面積の平膜（非多孔膜）に比べて、曲げ剛性が大きくなることである。
【００６６】
ダンボール板がストロー状の１次元的に伸びた孔を内部に有する多孔性の構造体であるのに対し、本実施形態の多孔膜は３次元的な多孔性の構造であるため、より応力集中が起こりにくく、膜の曲げ剛性が更に高いと言える。この結果、本実施形態の多孔膜をペリクル膜と使用した場合、同面積同重量の他素材の平膜に比べ、自重で膜がたわむ程度が小さい。
【００６７】
［技術ポイント２］
技術ポイント２は、多孔膜が炭素からなることである。多孔膜として炭素を用いることの第１の利点は、多孔膜化した炭素の、光学定数としての優位性である。一般に、膜を構成する元素の種類と、膜の結晶・非晶の構造の割合による密度が決まると、ＥＵＶ領域における光学定数ｎ、ｋを上記非特許文献１から求めることができる。実際には、具体的な数値の算出には、ＣＸＲＯ（Ｔｈｅ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｘ−ｒａｙ Ｏｐｔｉｃｓ）のウェブページ＜ｈｔｔｐ：／／ｈｅｎｋｅ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ｏｐｔｉｃａｌ＿ｃｏｎｓｔａｎｔｓ／ｇｅｔｄｂ２．ｈｔｍｌ＞を用いた。
【００６８】
密度として、非多孔体の密度（通常、単純に密度、真密度と呼ばれる）の値より小さい、多孔膜の見かけ密度ρを用いて求めたｎ、ｋは、結晶・非晶の構造とその割合が変わらないと仮定すれば、その値はそのρを有する多孔膜の光学定数と見なすことができる。ここで、見かけ密度ρとそのρにおける光学定数とを有する平膜（非多孔膜）を多孔膜代替平膜と称することとすれば、便宜的に細孔による散乱を無視した、種々のρを有する多孔膜代替平膜のｎ及びｋを、非特許文献１から求めることができる。
【００６９】
図２は、炭素Ｃ（密度２．２ｇ／ｃｍ３）、珪素Ｓｉ（密度２．３３ｇ／ｃｍ３）、炭化珪素ＳｉＣ（密度３．２ｇ／ｃｍ３）及び見かけ密度ρ＝０．６ｇ／ｃｍ３のＣの、ｎ及びｋの波長λに対する依存性を示したグラフである。図２に示されるように、Ｓｉ、ＳｉＣの光学定数がλ＝１２ｎｍ付近でＳｉのＬ吸収端による不連続変化が生じるのに対し、Ｃの光学定数は連続で、ｎは単調増加し、ｋは単調減少し、特にｋはλ≦１２ｎｍではＣ（ρ＝０．６ｇ／ｃｍ３）の方がＳｉ、ＳｉＣよりも小さな値となる。
【００７０】
図３は、Ｓｉ、ＳｉＣ及び種々の見かけ密度ρでのＣにおける、λ＝１３．６ｎｍ及びλ＝６．７ｎｍでの光学定数ｎ、ｋを示したグラフであるが、ＥＵＶ領域の光学定数は、使用する光の波長と物資の密度に関係し、例えば、λ＝６．７〜１３．６ｎｍの波長範囲に対応して、Ｓｉ（２．３３ｇ／ｃｍ３）の場合、ｋが９．５×１０−３（λ＝６．７ｎｍ）〜１．８×１０−３（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが０．９９（λ＝６．７ｎｍ）〜１．０（λ＝１３．６ｎｍ）であるのに対し、炭素の場合、黒鉛（２．２５ｇ／ｃｍ３）では、ｋが７．６×１０−４（λ＝６．７ｎｍ）〜７．２×１０−３（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが０．９９（λ＝６．７ｎｍ〜０．９６（λ＝１３．６ｎｍ）となる。
【００７１】
このことは、λ＝１３．６ｎｍ領域ではＳｉがペリクル膜を作製する上で黒鉛よりも適しているが、λ＝６．７ｎｍ領域ではむしろ黒鉛の方が優れていることを示している。
【００７２】
更に、炭素を本実施形態のように多孔膜化した場合、ρ＝０．６ｇ／ｃｍ３のＣでは、ｋが２．０×１０−４（λ＝６．７ｎｍ）〜１．９×１０−３（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが１．０〜０．９９となる。ρ＝０．４ｇ／ｃｍ３のＣでは、ｋが１．４×１０−４（λ＝６．７ｎｍ）〜１．３×１０−３（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが１．０（λ＝６．７ｎｍ）〜０．９９（λ＝１３．６ｎｍ）となる。ρ＝０．２ｇ／ｃｍ３のＣでは、ｋが６．８×１０−５（λ＝６．７ｎｍ）〜６．４×１０−４（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが１．０（λ＝６．７ｎｍ）〜１．０（λ＝１３．６ｎｍ）となる。ρ＝０．０８ｇ／ｃｍ３のＣでは、ｋが２．７×１０−５（λ＝６．７ｎｍ）〜２．６×１０−４（λ＝１３．６ｎｍ）、ｎが１．０（λ＝６．７ｎｍ）〜１．０（λ＝１３．６ｎｍ）となる。
【００７３】
このように、炭素は、多孔膜化し、見かけ密度を下げることで、λ＝６．７ｎｍ領域だけでなくλ＝１３．６ｎｍ領域でもＳｉと同等以上の低いｋと１．０に近いｎとを有することとなる。
【００７４】
多孔膜として炭素を用いることの第２の利点は、万が一ペリクル膜が破損し、マスク上に付着した際にも容易に除去可能であることである。例えば、高木紀明等、立命館大学研究報告書、立Ｓ２２−０３、「ＥＵＶリソグラフィ用マスク上のカーボン堆積実験：洗浄技術の評価」、老泉博昭、九州工業大学大学院工学研究科博士学位論文「極端紫外線（ＥＵＶ）を用いたリソグラフィ基礎技術」（平成１９年３月）で紹介されているように、有機分子を直接分解することができるＶＵＶ光（λ＝１７２ｎｍ）、ＥＵＶ光（λ＝１３．５ｎｍ）自体を用いて、活性酸素により酸化させて、一酸化炭素ＣＯ或いは二酸化炭素ＣＯ２とする反応（酸化法）や、原子状水素により還元させてメタン系炭化水素（ＣＨＸ）とする反応（還元法）により、ＥＵＶ用マスク上に付着した炭素を除去することができる。
【００７５】
多孔膜として炭素を用いることの第３の利点は、既存の炭素多孔膜の製造方法を応用することで、目標とする細孔径、膜厚を有する多孔膜を作り易いことである。すなわち、「２．２  本実施形態のペリクル膜の製造方法」で述べるように、ゾル−ゲル転移を生じる有機化合物の溶液を用いて薄膜を成膜し、ゾル−ゲル法で溶媒を多量に含んだヒドロゲル状態を形成させ、その後、構造が潰れないように溶媒を乾燥除去させることで、多量に気泡を含む多孔体としてのエアロゲル膜を得られる。そして、エアロゲル膜を最終的に炭化して炭素エアロゲルとしての炭素多孔膜を得る方法や、分子構造中に化学反応過程や炭化過程で構造を固定化すると共に気泡が発生する高分子原料（有機化合物である）を用いた高分子溶液を作り、薄膜成膜後、化学反応や炭化反応させ、その過程で発生する気泡又は隙間を細孔とした炭素多孔膜を得る方法、或いはこれらの方法を組み合わせた方法が挙げられる。
【００７６】
薄膜化技術として、蒸着法とは異なり、高分子溶液を使ったスピンコート、ダイコート、グラビアコートといった非真空環境下でのウエット塗工法を用いて膜厚を容易に薄く制御したり、或いは、シリコンウエハの作製法のようにロッド状のものを薄く切削・研磨加工して薄膜化したりすることで、生産性の高い製造が可能となる。
【００７７】
多孔膜として炭素を用いることの第４の利点は、熱的な特性と曲げ剛性が優れていることである。非晶質炭素（ａ−Ｃ）、黒鉛（ｇ−Ｃ）及びＳｉの融点、熱膨張係数は、それぞれ次のようになっている。すなわち、常圧下の融点は、炭素自体が全元素中最も高く、ａ−Ｃ、ｇ−Ｃには融点は存在せず、Ｓｉは１４１４℃であり、炭素の耐熱性が優れている。熱膨張係数は、ａ−Ｃが３．０×１０−６／Ｋ、ｇ−Ｃが３．２×１０−６／Ｋ、Ｓｉが３．９×１０−６／Ｋであり、炭素の熱寸法安定性が優れている。
【００７８】
一方、膜の硬さ（物理強度）に相当する曲げ剛性は、炭素とＳｉのポアソン比が共に０．２程度であるため、ヤング率と膜厚Ｄの３乗との積に比例する。ａ−Ｃのヤング率が３０〜３３ＧＰａ、ｇ−Ｃのヤング率が１４ＧＰａであるのに対し、Ｓｉのヤング率が１３０〜１９０ＧＰａである。炭素よりＳｉの方が優れているが、実際は本実施形態では炭素多孔膜であり、膜厚ＤがＳｉ平膜の２．５倍〜５倍以上に厚くすることができることから、ペリクル膜としては、本実施形態の炭素多孔膜の方が大きくなると考えられる。
【００７９】
［技術ポイント３］
技術ポイント３は、課題を満たす炭素多孔膜を制約された構造パラメータを用いて規定できることである。
【００８０】
炭素多孔膜の構造パラメータが、現実的な炭素膜の膜強度や製造上の経験値を反映した制約条件と、Ｔ、Δ、Ｄに関する基準値を満たす特定の範囲内にあれば、ＥＵＶリソグラフィに好適に用いられるペリクル膜を得られる。以下、順にステップを追って説明する。
【００８１】
［構造パラメータ群と基準値（Ｔｉ、Δｉ、Ｄｉ、ｉ＝１〜３）との関係］ 
（１）ステップ１
Ｎ＝１層〜５層の立方体壁組細孔モデル及び立方体軸組細孔モデルにおいて、ｄ、αを様々に変化させたモデルを作成した。非特許文献１から求めた炭素（２．２５ｇ／ｃｍ３）の、λ＝１３．５ｎｍにおける光学定数ｎ、ｋ（それぞれ、９．６１×１０−１、７．７０×１０−３）及びλ＝６．７５ｎｍにおける光学定数ｎ、ｋ（それぞれ、９．９１×１０−１、７．７０×１０−４）と、ＲＳｏｆｔ社製のＲＣＷＡ法による回折光学素子設計・解析ソフトウェアＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤを使用して、各モデルの入射角θ＝６°におけるＴ、Δ、Ｄを計算した。なお、Ｔは、０次の透過率のことであり、またΔは、全透過率から０次の透過率を差し引いた値のことである。
【００８２】
なお、Ｔ、Δ、Ｄの計算には、上述のＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤを用いる方法以外に、前述のＧ−Ｓｏｌｖｅｒを用いる方法もある。前者は、計算が複雑で高度なため長い計算時間を要する反面、立方体壁組細孔モデル及び立方体軸組細孔モデルのどちらにも対応ができる。一方、後者は、計算が比較的に単純で計算時間も早い反面、立方体壁組細孔モデルのみに対応すること、また計算結果が１回通過時の透過率Ｔが７０〜１００％の範囲でＴの値が最大１０％程度大きめになること、散乱量Δが０〜１０％の範囲でΔの値が最大５％程度小さめになる。本実施形態では、特に断らなければ、どちらの細孔構造モデルにも適用できる前者を優先して計算法として用いることとする。
【００８３】
得られた結果に対して、株式会社エスミから市販されているＥＸＣＥＬ多変量解析のソフトウエアツール（重回帰ソフト）を使用して重回帰分析を行ない、各細孔構造モデルにおける、第１構造パラメータ群及び第２構造パラメータ群の、炭素多孔膜のＴ及びΔへの影響を求めた。
【００８４】
＜ステップ１−１＞
立方体壁組細孔モデルにおける、第１構造パラメータ群Ｎ、ｄ、αによるＴ、Δへの影響
【００８５】
立方体壁組細孔モデルにおける、第１構造パラメータ群Ｎ、ｄ、αによる重回帰分析の結果、λ＝１３．５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−７．６５×１０−３｛α｝−１．５３×１０−２｛ｄＮ｝＋９．９５×１０−１］×１００  …（１９）
自由度修正済決定係数Ｒ＊２＝０．９７
となり、標準偏回帰係数の絶対値の大小関係を利用して求めた各因子の依存率（各因子の標準偏回帰係数の絶対値を、全因子の標準偏回帰係数の絶対値の和で割った百分率の値とする）は、αが２８％、ｄＮが７２％となった。なお、Ｔに関する重回帰式は、ペリクル膜を２回通過する際の透過率が１回通過する場合の値をほぼ二乗する必要がある等を説明する上では理論的には好ましく、
Ｉｎ（Ｔ）＝［−１．１３×１０−２｛α｝−２．０４×１０−２｛ｄＮ｝＋２．９３×１０−２］  …（２０）
Ｒ＊２＝０．９５
とも近似できたが、Ｒ＊２の大きい式（１９）を以後の計算では用いた。
【００８６】
また、λ＝１３．５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［５．０５×１０−４｛ｄＮα｝＋３．６６×１０−３］×１００  …（２１）
Ｒ＊２＝０．９２
となった。
【００８７】
一方、λ＝６．７５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−１．９８×１０−３｛α｝−４．６８×１０−３｛ｄＮ｝＋１．０１］×１００  …（２２）
Ｒ＊２＝０．９１
となり、各因子の依存率は、αが３４％、ｄＮが６６％となった。なお、Ｔに関する重回帰式は、
Ｉｎ（Ｔ）＝［−２．１６×１０−３｛α｝−５．０５×１０−３｛ｄＮ｝＋１．２４×１０−２］  …（２３）
Ｒ＊２＝０．９０
とも近似できたが、Ｒ＊２の大きい式（２２）を以後の計算では用いた。
【００８８】
また、λ＝６．７５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［１．４９×１０−４｛ｄＮα｝−１．４７×１０−４］×１００  …（２４）
Ｒ＊２＝０．９４
となった。
【００８９】
これらの結果より、立方体壁組細孔モデルにおいて、Ｔには、細孔の壁厚と細孔の積層数との積、すなわち、Ｎｄという膜を構成する材料の、膜厚方向への実質的な厚み（平膜の膜厚に相当する）が大きな影響を与え、細孔の大きさに対応するαは、前者の因子ほど影響は与えないことが分かる。一方、Δには、αＮｄと積の形であることから、αとＮｄとが同程度に影響を与えることが分かる。αは、物理的には細孔径Ｌ（＝λα）に対応しており、Δが細孔径の影響を受けやすいことを意味している。
【００９０】
＜ステップ１−２＞
立方体軸組細孔モデルにおける、第１構造パラメータ群Ｎ、ｄ、αによるＴ、Δへの影響
【００９１】
立方体軸組細孔モデルにおける、第１構造パラメータ群Ｎ、ｄ、αによる重回帰分析の結果、λ＝１３．５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［６．０２×１０−３｛α｝−８．６９×１０−３｛ｄＮ１／２｝＋１．００］×１００  …（２５）
Ｒ＊２＝０．８６
となり、各因子の依存率は、αが３３％、ｄＮ１／２が６７％となった。なお、Ｔに関する重回帰式は、
Ｉｎ（Ｔ）＝［６．８６×１０−３｛α｝−５．０１×１０−３｛ｄＮ｝−１．３４×１０−２］  …（２６）
Ｒ＊２＝０．７９
とも近似できたが、Ｒ＊２の大きい式（２５）を以後の計算では用いた。
【００９２】
また、λ＝１３．５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［１．９９×１０−３｛ｄＮ１／２｝−１．２５×１０−２］×１００  …（２７）
Ｒ＊２＝０．７１
となった。なお、Δに関する重回帰式は、ペリクル膜を２回通過する際の散乱率が１回通過する場合の値をほぼ２倍する必要がある等を説明する上では理論的には好ましく、
Δ＝［９．１４×１０−４｛ｄＮ｝−７．５５×１０−３］×１００  …（２８）
Ｒ＊２＝０．６６
とも近似できたが、Ｒ＊２の大きい式（２７）を以後の計算では用いた。
【００９３】
一方、λ＝６．７５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［１．０７×１０−３｛α｝−２．９５×１０−３｛ｄＮ１／２｝＋１．００］×１００  …（２９）
Ｒ＊２＝０．９１
となり、各因子の依存率は、αが２２％、ｄＮ１／２が７８％となった。なお、Ｔに関する重回帰式は、
Ｉｎ（Ｔ）＝［１．０６×１０−３｛α｝−１．５１×１０−３｛ｄＮ｝＋２．８４×１０−４］  …（３０）
Ｒ＊２＝０．９１
とも近似できたが、式（２５）との整合性から式（２９）を以後の計算では用いた。
【００９４】
また、λ＝６．７５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［９．０６×１０−４｛ｄＮ１／２｝−５．５０×１０−３］×１００  …（３１）
Ｒ＊２＝０．６３
となった。なお、Δに関する重回帰式は、
Δ＝［４．３４×１０−４｛ｄＮ｝−３．８５×１０−３］×１００  …（３２）
Ｒ＊２＝０．６２
とも近似できたが、Ｒ＊２の大きい式（３１）を以後の計算では用いた。
【００９５】
これらの結果より、立方体軸組細孔モデルにおいて、Ｔには、立方体壁組細孔モデルのｄＮに対応して、膜厚方向への実質的な厚みに相当すると考えられるｄＮ１／２という値が大きな影響を与え、細孔の大きさに対応するαは、前者の因子ほど影響は与えないことが分かる。一方、Δには、立方体軸組細孔モデルでは、連結した細孔であり、αが形式的な意味しか持たないため、α＝１とみなされ、ｄＮ１／２の形で影響を与える、すなわち、細孔径の影響がないことを意味している。
【００９６】
＜ステップ１−３＞
立方体壁組細孔モデル及び立方体軸組細孔モデルにおける、第２構造パラメータ群ρ、Ｄ、αによるＴ、Δへの影響
【００９７】
続いて、第２構造パラメータ群ρ、Ｄ、αによるＴ、Δへの影響を調べる。立方体壁組細孔モデルにおける、第２構造パラメータ群ρ、Ｄ、αによる重回帰分析の結果、λ＝１３．５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−１．２６×１０−３｛Ｄρ（λα）１／２｝−９．５２×１０−３｛ρＤ｝＋９．６０×１０−1］×１００  …（３３）
Ｒ＊２＝０．９８
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が６０％、ρＤが４０％となった。また、λ＝１３．５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［９．７２×１０−４｛Ｄρ（λα）１／２｝−３．７５×１０−３（ρＤ）＋３．１６×１０−３］×１００  …（３４）
Ｒ＊２＝０．９３
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が７４％、ρＤが２６％となった。
【００９８】
一方、λ＝６．７５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−６．６２×１０−４｛Ｄρ（λα）１／２｝−１．４１×１０−３（ρＤ）＋９．９６×１０−1］×１００  …（３５）
Ｒ＊２＝０．９９
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が８１％、ρＤが１９％となった。
【００９９】
また、λ＝６．７５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［４．４９×１０−４｛Ｄρ（λα）１／２｝−１．１１×１０−３｛ρＤ｝−１．８４×１０−３］×１００  …（３６）
Ｒ＊２＝０．９５
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が７８％、ρＤが２２％となった。
【０１００】
一方、立方体軸組細孔モデルにおける、第２構造パラメータ群ρ、Ｄ、αによる重回帰分析の結果、λ＝１３．５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−１．５９×１０−４｛Ｄρ（λα）１／２｝−１．５９×１０−３｛ρＤ｝＋９．６６×１０−１］×１００  …（３７）
Ｒ＊２＝０．９９
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が３５％、ρＤが６５％となった。
【０１０１】
また、λ＝１３．５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［１．５９×１０−４｛Ｄρ（λα）１／２｝−３．５７×１０−４（ρＤ）−２．４１×１０−３］×１００  …（３８）
Ｒ＊２＝０．９１
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が７０％、ρＤが３０％となった。
【０１０２】
一方、λ＝６．７５ｎｍでのＴに関する重回帰式は、
Ｔ＝［−８．２０×１０−５｛Ｄρ（λα）１／２｝−３．２７×１０−４（ρＤ）＋１．００］×１００  …（３９）
Ｒ＊２＝０．９９
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が５４％、ρＤが４６％となった。
【０１０３】
また、λ＝６．７５ｎｍでのΔに関する重回帰式は、
Δ＝［７．６０×１０−５｛Ｄρ（λα）１／２｝−１．６６×１０−４｛ρＤ｝−１．３１×１０−３］×１００  …（４０）
Ｒ＊２＝０．９３
となり、各因子の依存率は、Ｄρ（λα）１／２が６８％、ρＤが３２％となった。
【０１０４】
これらの結果では、Ｔ、Δの説明変数｛Ｄρ（λα）１／２｝、｛ρＤ｝には共通因子として見かけ密度ρと膜厚Ｄとの積ρＤが含まれた形で大きなＲ＊２が得られていることより、Ｔ、Δ共にρＤが大きな影響を与えることが分かる。ρＤは、膜厚方向への単位面積あたりの膜重量に相当することから、膜厚方向の実質的な物質の量に関係しており、ρが大きければＤを薄くする必要があるが、ρが小さければ、Ｄを大きくできることが分かる。
【０１０５】
（２）ステップ２
ステップ１に示した重回帰式より、定性的には、各構造パラメータ群のＴ、Δへの影響を知ることができた。ステップ１では計算の都合上Ｎ≦５としたが、各基準値（Ｔｉ、Δｉ、Ｄｉ；ｉ＝１〜３）を満足する第１構造パラメータ群（Ｎ、ｄ、α）及び第２構造パラメータ群（ρ、Ｄ、α）の値を知るため、各α、ｄにおけるＴｉ及びΔｉの各基準値を満足するＮの値、Ｎ（Ｔｉ）、Ｎ（Δｉ）を推定し、更に式（２）を用いてＴ及びΔの各基準値を満足するＤの値Ｄ（Ｔｉ）、Ｄ（Δｉ）を求めた。ただし、Δｉに関しては、式（２７）及び式（３１）のＲ＊２が多少小さいため、Ｔｉに比べて誤差が大きくなることが予想された。そこで、Δｉに関しては定義による散乱量の値の１／２を各Δｉの上限値とした（例えば、定義によれば散乱量１０％をΔ１とするべきだが、５％をΔ１の上限とした）。この結果、ペリクル膜を２回通過したときの散乱量がΔ１、Δ２、Δ３に対応して、それぞれ１０％、５％、１％となった。なお、Ｎ（Ｔｉ）、Ｎ（Δｉ）及びＤ（Ｔｉ）、Ｄ（Δｉ）は、それぞれＴ及びΔの各基準値を満足する、上限の積層数Ｎｍａｘ、上限の膜厚Ｄｍａｘを意味する。
【０１０６】
ステップ２より、第１構造パラメータα、ｄのもとで、Ｔ及びΔの各基準値を満足する上限の積層数Ｎｍａｘ、第２構造パラメータα、ρのもとで、Ｔ及びΔの各基準値を満足する上限の膜厚Ｄｍａｘを、すなわちＤの範囲を定量的に知ることができる。
【０１０７】
この結果、ρに関しては、ρが小さくなるほど、Ｔ及びΔの各基準値を満足する上限の膜厚Ｄｍａｘは増大する傾向があった（特に、Ｔに関しては指数関数的に増大する）。一方、αに関しては、ρの値に対してＤｍａｘの値が大きく変動するため、ρに関する傾向ほど明確には言えないが、Ｔに対してはαが大きくなるほどＤｍａｘは増大し、Δに対してはαが大きくなるほどＤｍａｘは減少する傾向があった。
【０１０８】
（３）ステップ３
ステップ２から、各基準値Ｔｉ、Δｉ、Ｄｉ（ｉ＝１〜３）を満足するために必要な構造パラメータα、Ｎ、ｄ、ρ、Ｄの範囲を求めることができる。しかし、本実施形態では、上記に加えて、現実的に得られる炭素多孔膜としての制約条件１〜制約条件４を満足した構造パラメータα、Ｎ、ｄ、ρ、Ｄの範囲を本実施形態の課題を満足する炭素多孔膜とする。
・制約条件１：  ０．３３５ｎｍ≦ｄ  …（４１）
・制約条件２：  １≦Ｎ  …（４２）
・制約条件３：  ０．５≦α  …（４３）
・制約条件４：  １．０×１０−３ｇ／ｃｍ３≦ρ≦２．２５ｇ／ｃｍ３  …（４４）
【０１０９】
制約条件１及び制約条件２は、ｄ及びＮに関する定義においても説明したミクロ構造パラメータに関するもので、計算の前提となるものであった。なお、ｄに関しては、好ましくは１．３５ｎｍ以上である。またＮに関しては、好ましくは２以上であり、数値が大きければ、各細孔構造モデルにおいて異なるミクロ構造パラメータを有する立方体殻状又は立方体枠状の細孔が、各基準値を満足する範囲内で膜厚方向への積層した膜構造を考えることができる。
【０１１０】
制約条件３は、ミクロ及びマクロに共通な構造パラメータであり、ここで言うα値は、細孔分布のＬ（ｐｅａｋ）に対応した値を示す。本実施形態の意義から、その下限を０．５とする。現実に得られる炭素多孔膜にはα値より小さな細孔径の細孔が含まれ、それらを排除することは困難である。しかし、小さな細孔径の細孔は、炭素多孔膜の膜厚の向上にほとんど貢献せず、その壁厚の積層により透過率を下げるだけであり好ましくない。したがって、細孔分布はＬ（ｐｅａｋ）に集中したシャープな形状のものが好ましい。αの上限は、ステップ２より求められるが、経験的にＬ（ｍａｘ）≒１．５×Ｌ（ｐｅａｋ）〜３×Ｌ（ｐｅａｋ）であり、炭素多孔膜中の平均的な細孔径に対応したαの上限値［Ｌ（ｐｅａｋ）／λ］をステップ２から得られるαの上限の１／１．５〜１／３としておけば、現実に得られる炭素多孔膜中の最大の細孔径はステップ２から得られるαの上限以下に抑えることができると考えられ好ましい。
【０１１１】
制約条件４は、炭素エアロゲルとして現実に得られている見かけ密度ρの下限値から定めたものである。ρとαλ／ｄの逆数は、立方体壁組細孔モデルでは式（５）と、立方体軸組細孔モデルでは式（８）と関連している。αλ／ｄはその項の構成より、個々の細孔自体の強度の指標となるものである。具体的には、その値が小さければ（ρが大きければ）、細孔自体は強固なものとなる。
【０１１２】
現実的に得られる炭素多孔膜としての制約条件１〜制約条件４のもと、ステップ２から、各基準値Ｔｉ、Δｉ、Ｄｉ（ｉ＝１〜３）を満足するために必要な構造パラメータＤ、ρ、α、ｄの範囲は、以下のように求められた。
【０１１３】
膜厚Ｄの範囲は、立方体軸組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはＤ＝１００ｎｍ〜２３８８１ｎｍ（２３μｍ）、λ＝６．７５ｎｍにおいてはＤ＝１００ｎｍ〜６３８５０ｎｍ（６３μｍ）であった。立方体壁組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはＤ＝１００ｎｍ〜５１７ｎｍ、λ＝６．７５ｎｍにおいてはＤ＝１００ｎｍ〜１７１１ｎｍであり、Ｄの上限値はそれぞれの細孔構造モデルにおいて最小のρ、最大のαλ／ｄで実現した。
【０１１４】
見かけ密度ρの範囲は、立方体軸組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはρ＝１．０×１０−３〜９．４×１０−１ｇ／ｃｍ３、λ＝６．７５ｎｍにおいてはρ＝１．２×１０−３〜２．１ｇ／ｃｍ３であった。立方体壁組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはρ＝８．２×１０−２〜５．６×１０−１ｇ／ｃｍ３、λ＝６．７５ｎｍにおいてはρ＝８．８×１０−２〜１．７ｇ／ｃｍ３であった。一方、個々の細孔自体の強度の指標となるαλ／ｄの範囲は、ρの上限値はそれぞれの細孔構造モデル及び対応するλにおいての最小のαλ／ｄに、ρの下限値は最大のαλ／ｄに対応した。すなわち、上記のρの範囲に対応する形でαλ／ｄの範囲を表記すると、立方体軸組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはαλ／ｄ＝８１〜１．２５、λ＝６．７５ｎｍにおいてはαλ／ｄ＝７５〜０．１６であった。立方体壁組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはαλ／ｄ＝８１〜１０、λ＝６．７５ｎｍにおいてはαλ／ｄ＝７５〜１．７であった。
【０１１５】
細孔サイズパラメータαの範囲は、立方体軸組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはα＝０．５〜１８１、λ＝６．７５ｎｍにおいてはα＝０．５〜７２６である。立方体壁組細孔モデルでは、０．３３５ｎｍ≦ｄのもとでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはα＝０．５〜２０、λ＝６．７５ｎｍにおいてはα＝０．５〜８６であった。また、１．３５ｎｍ≦ｄのもとでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはα＝０．５〜１８、λ＝６．７５ｎｍにおいてはα＝０．５〜８４であった。
【０１１６】
細孔の壁厚又は柱太さｄの範囲は、立方体軸組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはｄ＝０．３３５ｎｍ〜３０．５ｎｍ、λ＝６．７５ｎｍにおいてはｄ＝０．３３５ｎｍ〜６０．６ｎｍである。立方体壁組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍにおいてはｄ＝０．３３５ｎｍ〜６．７４ｎｍ、λ＝６．７５ｎｍにおいてはα＝０．３３５ｎｍ〜３２．２ｎｍであった。
【０１１７】
以下、ステップ３において、ペリクル膜として好ましい特徴的構造（但し、ｄ≧１．３５ｎｍとする場合）の例を示す。なお、構造パラメータ群及び制約条件の値の各範囲を｛α、ｄ［単位ｎｍ］、Ｄ［単位ｎｍ］、ρ［単位ｇ／ｃｍ３］、αλ／ｄ｝の形で各細孔構造モデル、ＥＵＶ光の波長毎にその構造の例を表記する。なお、｛Ａ１、Ｂ１、Ｃ１１−Ｃ１２、Ｄ１、Ｅ１｝−｛Ａ２、Ｂ１、Ｃ２１−Ｃ２２、Ｄ２、Ｅ２｝は、壁厚又は柱太さｄが同Ｂ１値のもと、細孔サイズパラメータαがＡ１からＡ２の範囲をそれぞれのαに対応して膜厚ＤがＣ１１−Ｃ２２、Ｃ２１−Ｃ２２の範囲で本実施形態の基準値を取り得ることを意味するものとする。
【０１１８】
＜ステップ３−１＞
ペリクル膜として理想的な構造−Ｔ３・δ３・Ｄ３
【０１１９】
特徴的構造１は、ペリクル膜として理想的な構造である。立方体軸組細孔モデルのλ＝１３．５ｎｍにおいては、
｛α、ｄ、Ｄ、ρ、αλ／ｄ｝＝｛２、１．３５、５００−８３５、１．５×１０−２、２０｝−｛８、１．３５、５００−４６５９、１．０×１０−３、８０｝、｛３、２．０１、５００−６７７、１．５×１０−２、２０｝−｛１０、２．０１、５００−２６３５、１．４×１０−３、６７｝、｛４、２．７、５００−５９２、１．５×１０−２、２０｝−｛１５、２．７０、５００−２１８８、１．６×１０−３、７５｝、｛６、３．３５、５００−５８７、１．０×１０−２、２４｝−｛２０、３．３５、５００−１８９４、１．０×１０−３、８１｝、｛８、４．０２、５００−５４２、８．５×１０−３、２７｝−｛２０、４．０２、５００−１３２０、１．４×１０−３、６７｝、｛１５、４．６９、５００−７３６、３．４×１０−３、４３｝−｛２５、４．６９、５００−１２１２、１．３×１０−３、７２｝、｛１５、５．４０、５００−５５９、４．５×１０−３、３８｝−｛３０、５．４０、５００−１０９８、１．２×１０−３、７５｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜である。
【０１２０】
これらの構造パラメータを有する炭素多孔膜は、Ｔ＝Ｔ３、Δ＝Δ３、Ｄ＝Ｄ３の物性値を得ることができることから、ペリクル膜として最も適した構造である。特に、
｛２、１．３５、５００−８３５、１．５×１０−２、２０｝、｛３、２．０１、５００−６７７、１．５×１０−２、２０｝、｛４、２．７、５００−５９２、１．５×１０−２、２０｝、｛６、３．３５、５００−５８７、１．０×１０−２、２４｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜は、ρ≧１．０×１０−２ｇ／ｃｍ３であり、膜強度の観点から更に好ましい。
【０１２１】
立方体壁組細孔モデルでは、λ＝１３．５ｎｍ及び６．７５ｎｍにおいては、Ｔ＝Ｔ３、Δ＝Δ３、Ｄ＝Ｄ３の物性値を得る構造パラメータを有する炭素多孔膜は存在しない。
【０１２２】
＜ステップ３−２＞
立方体壁組細孔モデルでの透過率優先の構造−Ｔ２・δ２・Ｄ１
【０１２３】
特徴的構造２として、立方体壁組細孔モデルのλ＝１３．５ｎｍでは、高透過率優先の構造として、Ｔ＝Ｔ２、Δ＝Δ２、Ｄ＝Ｄ１の物性値を得る構造パラメータを有する炭素多孔膜が存在する。すなわち、
｛α、ｄ、Ｄ、ρ、αλ／ｄ｝＝｛２、１．３５、１００−１１９、３．１×１０−１、２０｝−｛８、１．３５、１１１−２１０、８．２×１０−２、８０｝、｛３、２．０１、１００−１１０、３．０×１０−１、２０｝−｛８、２．０１、１１２−１４３、１．２×１０−１、５４｝、｛６、２．７０、１００−１１４、２．１×１０−１、３０｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜であり、ρ≧１．０×１０−２ｇ／ｃｍ３であり、膜強度の観点から好ましい。
【０１２４】
＜ステップ３−３＞
膜厚優先の構造−Ｔ１・Δ１・Ｄ３
【０１２５】
特徴的構造３として、膜厚優先の構造、すなわちＴ＝Ｔ１、Δ＝Δ１、Ｄ＝Ｄ３の物性値を得る構造パラメータを有する炭素多孔膜が存在する。立方体軸組細孔モデルのλ＝１３．５ｎｍでは、
｛α、ｄ、Ｄ、ρ、αλ／ｄ｝＝｛０．５、１．３５、１５８８−１６３６、１．７×１０−１、５｝−｛８、１．３５、２１４０２−３５６５０、１．０×１０−３、８０｝、｛０．５、２．０１、７７６−７９９、３．０×１０−１、３．４｝−｛１０、２．０１、１２３８８−２２５０８、１．４×１０−３、６７｝、｛１、２．７０、７９６−８５０、１．７×１０−１、５｝−｛１５、２．７０、１４３５０−２４０４７、１．２×１０−３、７５｝、｛１、３．３５、５４０−５７８、２．３、４｝−｛２０、３．３５、１６５２３−２４１４０、１．０×１０−３、８１｝、｛２、４．０２、６９０−７８９、１．０×１０−１、６７｝−｛２０、４．０２、１１５０４−１６８０６、１．４×１０−３、６７｝、｛２、４．６９、５２０−５９４、１．３×１０−１、５．８｝−｛２５、４．６９、１３５５１−１５４２０、１．３×１０−３、７２｝、｛３、５．４０、５６８−６９４、８．６×１０−２、７．５｝−｛２５、５．４０、１０２４５−１１６５８、１．７×１０−３、６３｝、｛６、８．１、５００−７２６、５．２×１０−２、１０｝−｛２５、８．１、４５９５−５２２８、３．７×１０−３、４２｝、｛８、１０．８、５００−６１８、５．２×１０−２、１０｝−｛２５、１０．８、２６１２−２９７０、６．４×１０−３、３１｝、｛１０、１３．５、５００−５５４、５．２×１０−２、１０｝−｛２５、１３．５、１６９１−１９２２、９．７×１０−３、２５｝、｛１５、１６．２、５００−７２８、３．５×１０−２、１３｝−｛２５、１６．２、１１９１−１３５２、１．４×１０−２、２１｝、｛２０、２１．６、５００−６４１、３．５×１０−２、１２．５｝−｛２５、２１．６、６９３−７８４、２．３×１０−２、１５．６｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜である。
【０１２６】
特に、
｛α、ｄ、Ｄ、ρ、αλ／ｄ｝＝｛０．５、１．３５、１５８８−１６３６、１．７×１０−１、５｝−｛２、１．３５、５５５０−６３５９、１．５×１０−２、２０｝、｛０．５、２．０１、７７６−７９９、３．０×１０−１、３．４｝−｛２、２．０１、２５６４−２９３７、３．１×１０−２、１３｝、｛１、２．７０、７９６−８５０、１．７×１０−１、５｝−｛４、２．７０、２７７８−３６３２、１．９×１０−２、２０｝、｛１、３．３５、５４０−５７８、２．３、４｝−｛６、３．３５、２６８５−３９７６、１．０×１０−２、２４｝、｛２、４．０２、６９０−７８９、１．０×１０−１、６７｝−｛６、４．０２、１８８１−２７８４、１．５×１０−３、２０｝、｛２、４．６９、５２０−５９４、１．３×１０−１、５．８｝−｛８、４．６９、１８３３−３０４９、１．１×１０−２、２３｝、｛３、５．４０、５６８−６９４、８．６×１０−２、７．５｝−｛８、５．４０、１３９３−２３１６、１．５×１０−２、２０｝、｛６、８．１、５００−７２６、５．２×１０−２、１０｝−｛１０、８．１、８０６−１４５６、２．１×１０−２、８．１｝、｛８、１０．８、５００−６１８、５．２×１０−２、１０｝−｛１５、１０．８、９４４−１５７３、１．７×１０−２、１９｝、｛１０、１３．５、５００−５５４、５．２×１０−２、１０｝−｛２０、１３．５、１０６９−１５５５、１．５×１０−２、２０｝、｛１５、１６．２、５００−７２８、３．５×１０−２、１３｝−｛２５、１６．２、１１９１−１３５２、１．４×１０−２、２１｝、｛２０、２１．６、５００−６４１、３．５×１０−２、１２．５｝−｛２５、２１．６、６９３−７８４、２．３×１０−２、１５．６｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜は、ρ≧１．０×１０−２ｇ／ｃｍ３であり、膜強度の観点から更に好ましい。
【０１２７】
立方体壁組細孔モデルのλ＝１３．５ｎｍでは、
｛α、ｄ、Ｄ、ρ、αλ／ｄ｝＝｛８、１．３５、５００−５１７、８．２×１０−２、８０｝
の構造パラメータを有する炭素多孔膜である。
【０１２８】
上記は、ペリクル膜として好ましい特徴的構造の例を、構造パラメータ群及び制約条件の値の各範囲を用いて示したが、数式を用いても、ＥＵＶ光が炭素多孔膜を１回通過する際の透過率Ｔが８４％以上、散乱量Δが１０％以下、膜厚Ｄが１００ｎｍ以上となるＥＵＶ用ペリクル膜を示すことができる。例えば、上記のＧ−Ｓｏｌｖｅｒを用いて計算すれば、ＥＵＶ光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚をＤ（ｎｍ）としたとき、第一構造パラメータを用いて、立方体壁組細孔モデルでは、炭素多孔体膜が、以下の各式（１）〜（５）の構造パラメータの範囲を満たすＥＵＶ用ペリクル膜が好ましいとすることができる。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）  …（１）
０．３３５≦Ｎｄ≦１３（Ｎ：膜厚方向への細孔数（個）、ｄ：細孔の壁厚（ｎｍ））  …（２）
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））  …（３）
ただし、上記Ｎ、ｄは、
Ｎ＝−１＋｛（Ｗ−ρ）１／３／Ｗ１／３｝＋｛Ｄ（Ｗ−ρ）１／３／αλＷ１／３｝  …（４）
ｄ＝−αλ＋｛αλＷ１／３／（Ｗ−ρ）１／３｝  …（５）
【０１２９】
同様に、第二構造パラメータを用いて、立方体壁組細孔モデルでは、炭素多孔体膜が、以下の各式（６）〜（９）の構造パラメータの範囲を満たすＥＵＶ用ペリクル膜が好ましいとすることができる。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）  …（６）
αλ／ｄ≦８１（λ：露光波長（ｎｍ））  …（７）
０．０８ｇ／ｃｍ３≦ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３  …（８）
Ｄ：１００ｎｍ≦Ｄ≦８５０ｎｍ  …（９）
【０１３０】
このように、適切な計算手法のもと露光波長λ、近似する細孔構造モデルに対応して、ＥＵＶ用ペリクル膜として好ましい特徴的構造を、数式を用いても示すことができる。
【０１３１】
以上、［技術ポイント１］及び［技術ポイント２］から、本実施形態は、ペリクル膜であって、炭素多孔体膜で構成されており、且つ［技術ポイント３］からペリクル膜の膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍであることを特徴とする、ペリクル膜である。
【０１３２】
なお、本実施形態の炭素多孔膜の更なる改善案［補足処理］として、公知な技術を組み合わせたものも挙げることができる。
【０１３３】
第１の例は、特許文献２に記載のように、本実施形態の炭素多孔膜の表面の片面又は両面に、ＥＵＶの高出力光源からの光による炭素多孔膜の酸化・還元を防止するために、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、イットリウムＹ、モリブデンＭｏ、Ｒｕ、ロジウムＲｈ等を本発明の課題の目標値を満足する範囲内で、公知のスパッタ法、真空蒸着法等の方法で数ｎｍ被覆することである。Ｓｉは、ＥＵＶ光の消光係数が低く、屈折率が１．０に近く、炭素と反応し炭素膜表面に強度的に優れた数ｎｍのＳｉＣ膜を形成することから特に好ましい。
【０１３４】
第２の例は、本実施形態の炭素多孔膜は、ＥＵＶ光に対し、高い透過性と、実用的に十分な耐久性を有する膜厚を有するが、更なる膜強度が必要とされる場合、本発明の課題の目標値を満足する範囲内で、特許文献３、特許文献４、特許文献５、非特許文献２のようにメッシュを支持膜として（材料はＳｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、アルミウムＡｌ、銅Ｃｕ等及びそれらの炭化物が、消光係数及びΔｎが小さく、汎用品として入手が容易であるという観点から好ましい）接合補強することである。この場合、支持膜（メッシュの厚みが数十μｍ、メッシュを構成する線径が数十μｍ、孔部の大きさが数百μｍ〜数ｍｍの膜）により透過率が１０％以上下がるので、本発明の炭素多孔膜単独の透過率ＴはＴ２、Ｔ３のものを用いることとなる。なお、支持膜は散乱量Δにはほとんど影響を与えない。
【０１３５】
［追記］として、構造パラメータの補正法について述べる。［技術ポイント３］における式（１９）〜式（４０）、式（１）〜式（５）、式（６）〜式（９）で示した、本実施形態の透過率Ｔ、散乱量Δと炭素多孔膜の構造パラメータ群との関係式や、Ｔ、Δ、Ｄの基準値を得るための構造パラメータ群を用いた制約範囲は、（前提１）及び（前提２）のもと、ＥＵＶ光の波長λ＝１３．５及びλ＝６．７５ｎｍのときの、密度Ｗ＝２．２５ｇ／ｃｍ３の黒鉛の光学定数ｎ、ｋの値を用いて透過率Ｔ及び散乱量Δを計算し、算出したものである。したがって、黒鉛の密度Ｗの前提値を変えた場合には対応する新たな光学定数を用いて、ステップ１〜ステップ３と同様にしてＴ及びΔを再計算し、本実施形態の炭素多孔膜の構造パラメータの制約範囲やＴｉ、Δｉ、Ｄｉを再算出すればよい。例えば、黒鉛の密度Ｗの前提値が小さくなると、炭素の消光係数ｋが低くなり、屈折率ｎは１に近づくため、構造パラメータの厚みＤ、見かけ密度ρ、細孔サイズパラメータαの本実施形態の制限の範囲が広がることとなる。
【０１３６】
２−２．本実施形態のペリクル膜の製造方法
本実施形態のペリクル膜の製造方法を以下に紹介するが、本実施形態のペリクル膜としての炭素多孔膜は、この製造方法及びその実施例に限定されるものではない。図５は、ペリクル膜の製造方法を示す図である。
【０１３７】
炭素多孔膜を得る方法には、次の様な方法がある。第１の方法は、焼結・炭化時に溶融・破壊することのない、目標とする細孔サイズの等倍〜数十倍程度の微細な炭素前駆体粒子や炭素粒子にバインダーを加えて混合・成膜した後、焼結・炭化することで、粒子の隙間を細孔とした炭素多孔膜を得る方法である。
【０１３８】
第２の方法（方法Ａ）は、ゾル−ゲル法により、初めにゾル−ゲル転移する原料を用いて、溶媒を多量に含んだ溶媒和ゲル（例えばヒドロゲル）の膜を形成し、続いてその溶媒和の構造が潰れないように溶媒だけを乾燥除去することで多量に気泡を含むエアロゲル膜を得て、最終的にそのエアロゲル膜を炭化することで、炭素エアロゲルとしての炭素多孔膜を得る方法である。
【０１３９】
第３の方法（方法Ｂ）は、分子構造中に化学反応過程や炭化過程で構造が固定化すると共に気泡が発生する原料を用いて、化学反応や炭化反応をさせ、それらの過程で発生する気泡又は隙間を細孔とした炭素多孔膜を得る方法である。第１の方法より、粒径を制御し、ＥＵＶ光の波長の０．５倍〜１０倍程度の細孔径を有する炭素多孔膜を製造することは他の方法に比べ比較的容易ではあるが、見かけ密度１．０ｇ／ｃｍ３以下の低密度の炭素多孔膜を得ることは難しい。本実施形態の炭素多孔膜は、第２及び第３の方法によって得ることができる。
【０１４０】
本実施形態の炭素多孔膜は、［技術ポイント２］の第２の利点でも触れたように、既存の炭素多孔膜の製造技術を応用する。ただし、それらの製造技術とは、２つの点、［技術ポイント４］、［技術ポイント５］で異なるものとなる。
【０１４１】
［技術ポイント４］
技術ポイント４は、薄膜の成膜技術を導入することである。技術ポイント４は、本実施形態の炭素多孔膜の用途が、既存の炭素多孔膜の用途として全く考えられていなかったペリクル膜であるため、薄膜を得るための成膜技術が追加されていることである。すなわち、後述する本実施形態の炭素多孔膜の製造方法の中の、薄膜化に適した成膜工程（工程Ａ２、工程Ｂ２、工程ＡＢ２）及び薄膜を得るための塗工液の調合工程（工程Ａ１、工程Ｂ１、工程ＡＢ１）が重要な技術ポイントとなる。
【０１４２】
調合工程では、塗工液の組成、分子量、温度を調整し、塗工液の粘度を下げ、成膜・乾燥後の膜厚が数十ｎｍ〜数百μｍに薄膜塗工できるようにすることが好ましい。構造固定・乾燥工程（工程Ａ３、工程Ｂ３、工程ＡＢ３）や炭化工程（工程Ａ４、工程Ｂ４、工程ＡＢ４）で膜厚が塗工時の約０．５倍〜３倍となり、炭化後の膜厚が１００ｎｍ〜６３μｍとなるためである。塗工液の粘度を下げるには、技術ポイント５で述べる製造パラメータの範囲内で塗工液中の最終的に炭素質となる溶質の濃度を下げればよい。特に、塗工液が高分子溶液である場合、乾燥後に塗工時の基材から塗膜を剥離する際に塗膜が破損しない強度を有する程度まで分子量を下げることが好ましい。
【０１４３】
また、薄膜を得るための塗工方法としては、蒸着法に代表されるドライコート法ではなく、低粘度の塗工液を薄く塗工できるウエット塗工法を用いることが好ましい。具体的には、スピンコート法、ノズルスキャン塗布法、インクジェット塗布法等のように生産性は低いが薄膜化に有利な塗工法やバーコート、グラビアコート、ダイコート、ドクターコート、キスコート等の薄膜化には限界があるがロールトゥロールと呼ばれる連続的塗工により生産性の高い塗工法を用いることができる。更に、塗工液粘度・組成や塗工方法を適正に調整・選択するだけでなく、塗工速度や塗工温度、塗工時間等の塗工条件を調整することで、均一な薄膜を得ることができる。
【０１４４】
［技術ポイント５］
技術ポイント５は、［技術ポイント３］で述べた構造パラメータを有する炭素多孔膜を得るために、各製造方法に応じて製造パラメータ（炭素質となる溶質の種類とその分子量、溶液組成、溶液濃度、架橋触媒種・脱ハロゲン種とその濃度、乾燥条件、炭化条件等）を調整することであり、以下にその詳細を述べる。
【０１４５】
２−２−１．炭素エアロゲル系炭素多孔膜の製造方法
本実施形態の炭素多孔膜を得る方法Ａ（上述の第２の方法）は、参考文献Ａ、米国特許ＵＳ４８７３２１８号公報［以下、参考文献Ｂとする］、田門肇、表面、３８（１）、１−９（２０００）［以下、参考文献Ｃとする］、特表平８−５０８５３５公報［以下、参考文献Ｄとする］、及び、Ｒ．Ｓａｌｉｇｅｒ等、Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ、２２１、１４４−１５０（１９９７）［以下、参考文献Ｅとする］に紹介されている方法を応用する。これらの文献では、断熱材、電池やキャパシタ等に用いるメソ孔を有する炭素材料として紹介され、本実施形態の用途は全く考慮されていない。しかし、薄膜の成膜技術を追加し、膜厚の薄いヒドロゲル膜が得られるように製造パラメータを調整することで、本実施形態の用途に応用することができる。
【０１４６】
すなわち、図５に示されるように、工程Ａ１として、炭素質原料としてレゾルシノール（Ｒ）、フェノール、カテコール、フロログルシノール及び他のポリヒドロキシ−ベンゼン化合物からなるいづれか１つ以上のモノマーと、ホルムアルデヒド（Ｆ）、フルフラールのいずれか１つ以上のモノマーとを、またゲル化（重合）のアルカリ触媒（Ｃａ）として炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）等のアルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩のいずれか１つ以上を水（Ｗａ）に溶かし、これらを混合して塗工液Ａ（ＲＦ粘凋液）を調合する。
【０１４７】
工程Ａ２として、工程Ａ１に引き続き、この塗工液Ａを後から剥離させやすいように離形フィルムや離形基板上に、炭化後の膜厚が１００〜８５０ｎｍになるように塗工（前述のバーコートやスピンコート等）・成膜する。この際、離形フィルムや離形基板の周りを取り囲む共に密閉し、塗膜が離形フィルムや離形基板の周囲から流出しないように、且つ溶媒（水）が蒸発して塗工液の組成が変化したり、膜細孔となる領域が潰れたりしないように密封しておくことが好ましい。
【０１４８】
工程Ａ３として、工程Ａ２に引き続き、室温（２０℃）〜１００℃で段階的に温度を高めたり、数日間（１〜１４日間）静置したりして、十分にゲル化（重合）させ、薄膜状のヒドロゲル膜を得る。固形のヒドロゲル膜を早く得るためには、参考文献Ｄに示されたように、静置の際に加熱（５０〜１００℃）することができるが、大きな細孔径を有するヒドロゲル膜を得るには加熱温度は低いことが好ましい。
【０１４９】
続いて、ヒドロゲル膜を離形フィルムや離形基板から剥離し、細孔径・細孔形状をより保持できるように乾燥するため、ヒドロゲル膜中の溶媒（水）をアセトンやシクロヘキサン等で置換して二酸化炭素超臨界乾燥（ＣＯ２超臨界乾燥）したり［乾燥法１］、凍結乾燥（必要ならばｔ−ブタノール等で置換した後に）したり［乾燥法２］、室温〜１００℃で熱風乾燥又は減圧乾燥（熱風・減圧乾燥）（必要ならば乾燥法１または乾燥法２で用いた処理液で置換した後）したり［乾燥法３］して、ヒドロゲル膜中の水を飛散して多孔性のＲＦ系エアロゲル膜を得る。置換にあたっては、置換液との接触による細孔径、細孔形状の変化を抑えるためにヒドロゲル膜中の水からアセトン、シクロヘキサン、ｔ−ブタノール等への置換濃度を徐々に高めたり、置換回数を増やしたりすることが好ましい。
【０１５０】
また、乾燥方法としては、乾燥時の溶媒の界面張力による毛管収縮をできるだけ抑えるため、［乾燥法１］が最も好ましい。しかし、超臨界乾燥の替わりに参考文献Ｃに示された［乾燥法２］、参考文献Ｄ、参考文献Ｅに示された［乾燥法３］も、細孔径・細孔形状を多少の犠牲にする（収縮する）ことになるが、製造コストを低く抑えるには優位になり、本実施形態に用いることができる。
【０１５１】
工程Ａ４として、工程Ａ３に引き続き、ＲＦ系エアロゲル膜を不活性雰囲気下又は窒素雰囲気下で、６００〜３０００℃で１０分〜２０時間炭化処理を行い、本実施形態のＲＦ系炭素エアロゲルとしての炭素多孔膜を得る。炭化処理は、炭素前駆体を粉砕することなく、固形フィルム、シートの炭化・賦活処理に使われる固定床方式、移動床方式、トンネルキルン等の炭化・賦活製造方式を使うことができる。
【０１５２】
炭化に伴い、ＲＦ系エアロゲルの細孔径は収縮し、炭化温度が高くなるほど収縮の割合は低下するが、細孔径、細孔分布は小さくなる傾向を有する。したがって、目標とする細孔径に応じて炭化温度を調整することができる。通常、炭化温度は７００〜１５００℃で行い、更に膜強度、導電性、熱伝導性を高める必要がある場合は２０００〜３０００℃で処理を行うことができる。また、得られた炭素多孔膜を必要に応じて賦活処理を行い、細孔径及び細孔分布を大きくすることで細孔構造を調整することもできる。賦活方法としては、水蒸気、塩化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法を用いることが好ましい。
【０１５３】
なお、炭化処理の際、エアロゲル膜は大きく収縮し、無緊張状態で炭化すると膜にシワが発生しやすいため、枠で固定したり、２枚の黒鉛板や黒鉛シート間に挟む等を行い、エアロゲル膜を緊張下で炭化したり、空気中又はヨウ素（Ｉ２）蒸気下、１５０℃〜２５０℃で事前に構造の熱安定化を行うことが好ましい。
【０１５４】
参考文献Ｃ中の図１、及び、Ｒ．Ｗ．Ｐｅｋａｌａ、Ｆ−Ｍ．Ｋｏｎｇ、Ｐｏｌｙｍ.、Ｐｒｅｐ、３０、２２１−２２３（１９８９）［以下、参考文献Ｆとする］中の図２には、ＲＦ系エアロゲルの形成機構の模式図、ＲＦ系エアロゲル及びその炭化物としてのＲＦ系炭素エアロゲルの電子顕微鏡写真が記載されている。
【０１５５】
数珠状の微粒子の集合体がＲＦ系炭素エアロゲルとしての炭素多孔膜を形成している。現実の炭素多孔膜は、立方体軸組細孔構造モデルと立方体壁組細孔構造モデルとの中間的な構造を有すると考えられるが、敢えて言えばＲＦ系炭素エアロゲルの細孔構造は、立方体軸組細孔構造モデルに似た構造であることが分かる。
【０１５６】
また、参考文献Ａ中の図１０〜図１３には、ＲＦ系炭素エアロゲルの細孔分布のグラフとＳＡＸＳのＤｅｂｙｅ−Ｐｏｒｏｄ解析のグラフが記載されている。同文献の図１０から、ＲＦ系炭素エアロゲルの細孔分布への触媒種の依存性として、アルカリ金属炭酸塩より、アルカリ金属炭酸水素塩の方が大きなピーク細孔半径ｒ（ｐｅａｋ）、細孔径Ｌが得られることが、同文献の図１２からＲ／Ｃの依存性として、Ｒ／Ｃが大きくなると細孔径Ｌは大きくなるが、細孔分布はブロードとなり、細孔分布曲線の山のピーク高さも低くなることが分かる。
【０１５７】
また、同文献の図１３より、細孔形状は、Ｒ／Ｃが数１００（例えば２００）以下ならば、Ｄｅｂｙｅ−Ｐｏｒｏｄプロットの直線の傾きが−４に近いことから触媒種に関係なく球状に近いことが分かる。
【０１５８】
以下に、参考文献Ａ、参考文献Ｂ、参考文献Ｃに記載された代表的な実験値から、工程Ａ１として炭素質となる原料にＲ、Ｆを、ＣａとしてＮａ２ＣＯ３を様々な組成比の塗工液Ａを調合し、工程Ａ２として塗工液Ａをスピンコートにて薄膜成膜してヒドロゲル膜を得た後、工程Ａ３としてヒドロゲル膜を室温〜１００℃でゲル化（重合）させ、ＣＯ２超臨界乾燥又は凍結乾燥又は熱風乾燥を行ってエアロゲル膜を得た後、工程Ａ４としてエアロゲル膜を１０００℃で炭化処理を行ない、最終的に本実施形態の炭素多孔膜の得たものと仮定した時の、組成比と得られる構造パラメータとの重回帰式、式（３６）、式（３７）を求めた。見掛け密度は、
ρ＝−１．２７×１０−１・ｌｎ（Ｒ／Ｃａ）＋７．０７・（Ｒ／Ｗａ）＋７．２４×１０−１  …（４５）
Ｒ＊２＝０．９２
となり、各因子の依存率は、ｌｎ（Ｒ／Ｃａ）が３６％、Ｒ／Ｗａが６４％となった。
【０１５９】
また、細孔半径ｒは、
ｌｎ（ｒ）＝２．４１×１０−１・ｌｎ（Ｒ／Ｃａ）−５．２３×１０−１・ｌｎ（Ｒ／Ｗａ）＋５．３６×１０−１・ｌｎ（Ｒ／Ｆ）−９．６９×１０−１  …（４６）
Ｒ＊２＝０．７９
となり、各因子の依存率は、ｌｎ（Ｒ／Ｃａ）が３９％、ｌｎ（Ｒ／Ｗａ）が３７％、ｌｎ（Ｒ／Ｆ）が２５％となった。なお、細孔半径ｒに対応するαは、式（１８）に従い、ｒを２倍し、λで割ることで得られる。
【０１６０】
式（４５）及び式（４６）より、以下のことが分かる。ＲとＣａとのモル比Ｒ／Ｃａは増大するに伴い、見かけ密度ρは小さく、細孔半径ｒに対応するαが大きくなる。また、上記引用文献４によれば、Ｃａの種類の影響は、Ｋ２ＣＯ３≒Ｎａ２ＣＯ３＜ＮａＨＣＯ３＜ＫＨＣＯ３順でαが大きくなり、Ｒ／Ｃａが小さくなると細孔分布はシャープとなり、０＜Ｒ／Ｃａ≦２００では球状の細孔が、Ｒ／Ｃａ＞８００では円盤状の細孔が得られている。したがって、球状の大きな細孔でシャープな細孔分布を得るためには、アルカリ金属炭酸水素塩を用い、できるだけＲ／Ｃａを小さくすることが好ましい。
【０１６１】
一方、ＲとＷａとのモル比Ｒ／Ｗａは増大するに伴い、ρは大きく、αは小さくなる。また、ＲとＦとのモル比Ｒ／Ｆは増大するに伴い、αは大きくなる。したがって、大きな細孔を得るためには、Ｒ／Ｗａはできるだけ小さく、Ｒ／Ｆはできるだけ大きくすることが好ましい。
【０１６２】
更に、第２構造パラメータ群とＴ、Δとの重回帰式、すなわち立方体壁組細孔モデルで近似した場合には、λ＝１３．５ｎｍでは式（３３）、式（３４）を用いて、λ＝６．７５ｎｍでは式（３５）、式（３６）を用いて、立方体軸組細孔モデルで近似した場合には、λ＝１３．５ｎｍでは式（３７）、式（３８）を用いて、λ＝６．７５ｎｍでは式（３９）、式（４０）を用いることで、本実施形態の課題を満たすＴｉ、Δｉ、Ｄｉの組成範囲を知ることができる。
【０１６３】
以上のように、ゾル−ゲル法により、初めにゾル−ゲル転移する原料を用いて、溶媒を多量に含んだ溶媒和ゲル（例えばヒドロゲル）の膜を形成し、続いてその溶媒和の構造が潰れないように溶媒だけを乾燥除去することで多量に気泡を含むエアロゲル膜を得て、最終的にそのエアロゲル膜を炭化することで、炭素エアロゲルとしての本実施形態の炭素多孔膜を得ることができる。
【０１６４】
２−２−２．ハロゲン化ビニル樹脂系又はハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素多孔膜の製造法
本実施形態の炭素多孔膜を得る方法Ｂ（上述の第３の方法）は、本発明者による特許４８７１３１９号公報［以下、参考文献Ｇとする］、山下順也、塩谷正俊、炭素、Ｎｏ２０４、１８２−１９１（２００２）［参考文献Ｈとする］に紹介されている方法を応用する。これらの参考文献Ｇや参考文献Ｈは、触媒担持材料、ガス吸蔵材料、ガス分離材料、電極材料等に用いるメソ孔を有する炭素材料の製造法に関するものとして紹介され、本実施形態への応用は全く考慮されていない。しかし、薄膜の成膜技術を追加し、膜厚の薄いハロゲン化ビニル樹脂膜又はハロゲン化ビニリデン樹脂膜が得られるように製造パラメータを調整することで、本実施形態の用途へ応用することができる。
【０１６５】
すなわち、図５に示すように、工程Ｂ１として、炭素質原料にハロゲン化ビニル組成６０モル％以上のハロゲン化ビニル樹脂又はハロゲン化ビニル共重合体の樹脂（総称してハロゲン化ビニル樹脂と呼ぶ）中のハロゲンの重量比が６０ｗｔ％以上の高ハロゲン化ビニル樹脂、又はハロゲン化ビニリデン組成６０モル％以上のハロゲン化ビニリデン又はハロゲン化ビニリデン共重合体の樹脂（総称してハロゲン化ビニリデン樹脂と呼ぶ）を用いる（以後、高ハロゲン化ビニル樹脂とハロゲン化ビニリデン樹脂とを同等に扱い、特に断わらなければ、簡単にハロゲン化ビニリデン樹脂と称することとする）。これらの樹脂を良溶媒に溶かした溶液又はハロゲン化ビニリデン樹脂の微粒子が水に分散したラテックスを調合し、これらの溶液及びラテックスを総称して塗工液Ｂと呼ぶ。
【０１６６】
工程Ｂ２として、工程Ｂ１に引き続き、この塗工液Ｂを離形フィルムや離形基板上に、炭化後の膜厚が１００ｎｍ〜６３μｍになるように塗工・成膜し、室温〜溶媒の沸点以下の温度で熱風・減圧乾燥させて溶媒又は水を飛散し、薄膜状のハロゲン化ビニリデン樹脂の樹脂膜（ハロゲン化ビニリデン樹脂膜）を得る。
【０１６７】
工程Ｂ３として、工程Ｂ２に引き続き、ハロゲン化ビニリデン樹脂膜を、アルカリ金属水酸化物［水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等］の脱ハロゲン化水素剤（塩基）の水溶液及び／又はアミン溶液［アンモニア水（ＮＨ３水）、１、８−ジアザビシクロ［５、４、０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等］の脱ハロゲン化水素剤（塩基）の溶液と、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等のハロゲン化ビニリデン樹脂を一部又は全部溶解する良溶媒と、水、アルコール及び／又はエーテル等のハロゲン化ビニリデン樹脂の貧溶媒との混合溶液を用いて、室温〜混合溶液の沸点以下の温度で１秒〜２週間、脱ハロゲン化水素反応処理し、ハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素前駆体膜を得る。なお、混合溶液は組成によっては、相分離をする場合がある。本実施形態で用いる混合溶液は、相分離をしない組成のものであり、炭素前駆体の脱ハロゲン化水素反応を再現性良く起こすには必須なものである。
【０１６８】
工程Ｂ２及び工程Ｂ３においては、工程Ａ２及び工程Ａ３と異なり、離形フィルムや離形基板上の塗工膜のゲル化に時間を要したり、塗工膜を熱風乾燥させた後わざわざ剥離する操作をしたりせずに、塗工膜を直接混合溶液中に浸漬することもできる。混合溶液との接触により塗工膜の脱ハロゲン水素化による架橋（構造の固定化）が起こると同時に、発生する脱ハロゲン化水素ガスにより、離形フィルムや離形基板からハロゲン化ビニリデン樹脂膜が自然に剥離されるからである。したがって、方法Ａに比べ極めて短時間でハロゲン化ビニリデン樹脂膜を得ることができる。
【０１６９】
更に、工程Ｂ３の塗工膜の脱ハロゲン水素化では、ハロゲン化ビニリデン樹脂膜中にポリエン構造（−Ｃ＝Ｃ−又はＣ≡Ｃ−を有する分子骨格構造を意味する）と呼ばれる架橋構造と脱ハロゲン化水素で生じた気泡を発生し、その気泡が膜中に多数残ったハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素前駆体膜となる。この炭素前駆体膜は多数の架橋構造により、その後の工程Ｂ４でも、溶融することなく、更に脱ハロゲン化水素反応と炭化（非昌質炭素化、黒鉛化）が進行して行くことができる。
【０１７０】
工程Ｂ４として、工程Ｂ３に引き続き、ハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素前駆体膜を工程Ａ４と同様に不活性雰囲気下又は窒素雰囲気下で、６００〜３０００℃で、１０分〜２０時間、緊張下で加熱炭化を行い、本実施形態のハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素多孔膜を得る方法である。
【０１７１】
方法Ｂによる細孔径・細孔分布の制御としては、工程Ｂ１では樹脂中の高ハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデンの組成モル％、樹脂の分子量、塗工液Ｂ中の樹脂濃度で決まり、これらの値が高くなる程細孔径は小さくなる。また、工程Ｂ２では膜厚を薄くすることで膜中の細孔分布をシャープにすることができる。更に、工程Ｂ３では混合溶液中のアルカリ金属水酸化物、アミン等の塩基（脱ハロゲン化水素剤）の濃度が高いほど、混合溶液中のハロゲン化ビニリデン樹脂の良溶媒の濃度が高いほど細孔径が大きくなる。工程Ｂ４では工程Ａ４同様、炭化温度が高くなるほど細孔径は小さくなる傾向を有するが、炭素前駆体中の残存ハロゲン量によっては６００℃〜１２００℃で細孔径・細孔分布を大きくすることもできる。更に、工程Ａ４同様、賦活処理により、細孔径及び細孔分布を大きくすることで細孔構造を調整することもできる。方法Ｂの例として、参考文献Ｇ、参考文献Ｈの例を以下に述べる。
【０１７２】
工程Ｂ１として、炭素質原料に塩化ビニリデン（ＶＤＣ）組成６０モル％以上の塩化ビニリデン樹脂又は塩化ビニリデン共重合体の樹脂（総称してＰＶＤＣ樹脂）を、ＰＶＤＣ樹脂の良溶媒としてＴＨＦを用いて溶解して塗工液Ｂを作る。
【０１７３】
工程Ｂ２として、炭化後の膜厚が１００〜８５０ｎｍになるようにガラス製離形基板上に塗工液Ｂをスピンコートし、８０℃で熱風乾燥して薄膜状のＰＶＤＣ樹脂膜を得る。
【０１７４】
工程Ｂ３として、ＰＶＤＣ樹脂膜をアルカリ金属水酸化物ＫＯＨの水溶液と良溶媒ＴＨＦと貧溶媒メタノールとの混合溶液を用いて、脱塩化水素反応処理（脱ＨＣｌ処理）し、ＰＶＤＣ系炭素前駆体膜を得る。
【０１７５】
最後に工程Ｂ４として、このＰＶＤＣ系炭素前駆体膜を窒素雰囲気下で６００〜３０００℃で緊張加熱炭化を行い、本実施形態のＰＶＤＣ系炭素多孔膜を得ることができる。
【０１７６】
ＰＶＤＣ樹脂は、参考文献Ｇの［００１１］〜［００１２］に記載した組成ものを用いることができる。ＰＶＤＣ樹脂中のＶＤＣ成分のモル含有率が高い程、工程Ｂ３の脱ＨＣｌ反応によって、１分子中に発生するポリエン構造が多くなり、複数の分子間での架橋構造が容易に発生し、溶解・溶融することなく固体状態のまま炭化することができるので好ましい。
【０１７７】
しかし、ＶＤＣ組成１００モル％のＰＶＤＣ樹脂は均一に溶解することが難しかったり、そのＰＶＤＣ膜が硬く脆かったりするため、取り扱い難く、塩化ビニリデン共重合体（ＶＤＣ共重合体）が好ましい。ＶＤＣ共重合体中のＶＤＣのモル組成比は、０．６（６０モル％）、好ましくは０．８（８０モル％）以上、より好ましくは０．９（９０モル％）以上であることが好ましい。
【０１７８】
なお、（−ＣＨ２−ＣＨＣｌ−）ｎ、［Ｃｌ含有率５７ｗｔ％］の構造式で与えられる通常のＰＶＣ樹脂に対し、その構造式が［（−ＣＨ２−ＣＨＣｌ−）４−ＣＨＣｌ−ＣＨＣｌ−］ｎ、［Ｃｌ含有率６１ｗｔ％］である塩素化ＰＶＣ樹脂や［（−ＣＨＣｌ−Ｃ（ＣＨ３）Ｃｌ−ＣＨＣｌ−ＣＨＣｌ−）ｎ、［Ｃｌ含有率６８ｗｔ％］である塩素化ゴム等の、塩素含有率（Ｃｌ含有率）が約６０ｗｔ％を超える高塩素化ＰＶＣ樹脂でも、工程Ｂ３において（−ＣＨ２−ＣＣｌ２−）ｎ、［Ｃｌ含有率７３ｗｔ％］であるＰＶＤＣ樹脂と同様に高い架橋構造体が得られ、工程Ｂ４の炭化時でも、溶融することなく炭化することができるため、本実施形態の炭素質原料として用いることができる。
【０１７９】
塗工液Ｂとしては、ラテックスと呼ばれるＰＶＤＣ樹脂の水分散液か、ＰＶＤＣ樹脂を参考文献Ｇの［００１４］中に示されるＴＨＦ、１、４−ジオキサン、シクロヘキサン、シクロペンタノン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ＤＭＦ、メチルエチルケトン、エチルアセテート等のＰＶＤＣ樹脂の良溶媒に溶解したＰＶＤＣ樹脂溶液を用いることができる。良溶媒として好ましくはＴＨＦ、ＤＭＦである。
【０１８０】
ＰＶＤＣ系炭素前駆体膜は、混合溶液として、参考文献Ｇの［００１４］〜［００１５］に示されるアルカリ処理液の組成や処理条件を用いて脱ＨＣｌ処理を、またＰＶＤＣ系炭素多孔膜は、参考文献Ｇの［００１７］に示される炭化条件にて行うことができる。なお、本実施形態のＰＶＤＣ樹脂膜、ＰＶＤＣ系炭素前駆体膜は薄膜であるため、アルカリ（塩基）濃度や良溶媒濃度、脱ＨＣｌ処理温度、更に脱ＨＣｌ処理や炭化処理時間を同特許文献に比べ、低く、短く抑えることができる。
【０１８１】
参考文献Ｇ中の図３に、ＰＶＤＣ系炭素多孔膜のＴＥＭ写真が記載されている。同文献の図２は、ＰＶＤＣ系炭素多孔膜の細孔分布のグラフである。同文献の図３より、細孔壁に囲まれた球状の多数の細孔がＰＶＤＣ系炭素多孔膜を形成しており、同文献の図２より炭素多孔膜中にＬ≒１３ｎｍ（α≒１．０）の細孔が多数形成していることが分かる。このように、ハロゲン化ビニリデン系炭素多孔膜は、炭素エアロゲル系炭素多孔膜に比べ、細孔壁厚が厚く強固な炭素多孔膜となる傾向がある。現実の炭素多孔膜は、立方体軸組細孔構造モデルと立方体壁組細孔構造モデルとの中間的な構造を有すると考えられるが、敢えて言えばハロゲン化ビニリデン系炭素多孔膜の細孔構造は、立方体壁組細孔構造モデルに似た構造であることが分かる。
【０１８２】
参考文献Ｈを活用した方法を以下に述べる。参考文献Ｈには、ＰＶＤＣ樹脂の代わりにフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ樹脂）フィルムを用いて、有機系強塩基ＤＢＵとＰＶＤＦの良溶媒ＤＭＦとＰＶＤＦの貧溶媒エタノールの混合溶液を用いて、脱フッ化水素処理してＰＶＤＦ系炭素前駆体膜を得た後、炭化処理して多数のメソ孔を有するＰＶＤＦ系炭素多孔膜を得る方法が紹介されており、これも本実施形態の炭素多孔膜として用いることができる。
【０１８３】
更に、参考文献Ｈには、方法Ａと方法Ｂの折衷的な方法（方法ＡＢ）が紹介されており、この方法も本実施形態に応用することができる。すなわち、図５に示す炭素多孔膜の製造工程のように、工程ＡＢ１として数平均分子量Ｍの異なる塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ樹脂）を炭素質原料として用い、ＰＶＣ樹脂粉末をＤＭＦに溶解して、その溶液にＤＢＵを室温で滴下し、ＰＶＣ樹脂の一部を脱ＨＣｌさせて、ＰＶＣ、ＤＭＦ及びＤＢＵの３成分からなる粘凋な塗工液ＡＢを調合する。
【０１８４】
続いて、工程ＡＢ２として、塗工液ＡＢを離形フィルムや離形基板上に、炭化後の膜厚が１００ｎｍ〜６３μｍになるように塗工・成膜する。この際、離形フィルムや離形基板の周りを取り囲む共に密閉し、塗膜が離形フィルムや離形基板の周囲から流出しないように、且つ溶媒（水）が蒸発して塗工液の組成が変化したり、膜細孔となる領域が潰れたりしないように密封した後、室温〜７０℃で順次加熱して十分にゲル化させ、ＰＶＣ系ゲル膜を得る。
【０１８５】
工程ＡＢ３として、ＰＶＣ系ゲル膜を離形フィルムや離形基板から剥離した後、ゲル中のＤＭＦを液体ＣＯ２で直接置換した後、ＣＯ２超臨界乾燥を行い、溶媒を飛散して多孔性のＰＶＣ系エアロゲル膜を得る。
【０１８６】
最後に、工程ＡＢ４として、ＰＶＣ系エアロゲル膜を空気中（Ｏ２下）で１５０〜２５０℃で段階的に加熱して熱安定化させるか、ＰＶＣ系ゲル膜をヨウ素（Ｉ２）の蒸気によって１５０〜２５０℃で熱安定化させた後、ＰＶＤＣ系炭素多孔膜、ＰＶＤＦ系炭素多孔膜と同様に更に不活性雰囲気下又は窒素雰囲気下で、７００℃〜３５００℃（ここでは１０００℃）に加熱炭化してＰＶＣ系炭素エアロゲルによる炭素多孔膜を得ることができる。
【０１８７】
工程ＡＢ４でそのままＰＶＣエアロゲル膜を加熱するとＰＶＣエアロゲル膜が溶融し、その細孔構造が崩れるため、塩素化ＰＶＣ樹脂やＰＶＤＣ樹脂を炭素質原料とした場合と異なり、熱安定化による細孔構造の固定化が必須となる。
【０１８８】
参考文献Ｈ中の図８にＰＶＣ系炭素エアロゲルの細孔分布が記載されている。図８より細孔分布への分子量Ｍの依存性、ＰＶＣ濃度の依存性が分かる。
【０１８９】
以下に、参考文献Ｈに記載された代表的な実験値から、方法ＡＢに従い本実施形態の炭素多孔膜の得たものと仮定したときの、ＰＶＣ、ＤＭＦ、ＤＢＵ３成分からなる溶液中のＰＶＣの重量パーセント濃度（ｗｔ％濃度、［ＰＶＣ］）、ＰＶＣの数平均分子量（Ｍ）、ＰＶＣ分子中の塩素原子（Ｃｌ）に対するＤＢＵ分子のモル比（ＤＢＵ／Ｃｌ）と得られる構造パラメータとの重回帰式、式（４７）、式（４８）を求めた。見かけ密度ρは、
ρ＝２．１５×１０−１・（［ＰＶＣ］）＋４．６４×１０−２・（Ｍ×１０４）＋５．５２×１０−２・（ＤＢＵ／Ｃｌ）−２．８７×１０−１  …（４７）
Ｒ＊２＝０．８６
となり、各因子の依存率は、［ＰＶＣ］が６６％、Ｍが２７％、ＤＢＵ／Ｃｌが７％となった。
【０１９０】
また、細孔半径ｒは、
ｒ＝−４．３１・（［ＰＶＣ］）−１．１２・（Ｍ×１０４）＋１．８３・（ＤＢＵ／Ｃｌ）＋２．７４×１０１  …（４８）
Ｒ＊２＝０．７４
となり、各因子の依存率は、［ＰＶＣ］が５８％、Ｍが３２％、ＤＢＵ／Ｃｌが１０％となった。なお、細孔半径ｒに対応するαは、式２に従い、ｒを２倍し、λで割ることで得られる。
【０１９１】
式（４７）及び式（４８）より、以下のことが分かる。［ＰＶＣ］は、増大するに伴い、見かけ密度ρは大きく、細孔半径ｒに対応するαは小さくなる。一方、Ｍは増大するに伴い、ρは大きく、αは小さくなり、ＤＢＵ／Ｃｌは増大するに伴い、ρ及びαは大きくなる。したがって、大きな細孔を得るためには、［ＰＶＣ］、Ｍはできるだけ小さく、ＤＢＵ／Ｃｌはできるだけ大きくすることが好ましい。
【０１９２】
更に、第２構造パラメータ群とＴ、Δとの重回帰式、すなわち立方体壁組細孔モデルで近似した場合には、λ＝１３．５ｎｍでは式（３３）、式（３４）を用いて、λ＝６．７５ｎｍでは式（３５）、式（３６）を用いて、立方体軸組細孔モデルで近似した場合には、λ＝１３．５ｎｍでは式（３７）、式（３８）を用いて、λ＝６．７５ｎｍでは式（３９）、式（４０）を用いることで、本実施形態の課題を満たすＴｉ、Δｉ、Ｄｉの組成範囲を知ることができる。
【０１９３】
以上のように、分子構造中に化学反応過程や炭化過程で構造が固定化すると共に気泡が発生する原料を用いて、化学反応や炭化反応をさせ、それらの過程で発生する気泡又は隙間を細孔とすることで、ハロゲン化ビニル樹脂系又はハロゲン化ビニリデン樹脂系炭素多孔膜としての本実施形態の炭素多孔膜を得ることができる。
【０１９４】
２−２−３．補足処理
図５に示す補足処理として、本実施形態の炭素多孔膜を得た後、炭素多孔膜の表面の片面又は両面に、ＥＵＶの高出力光源からの光による炭素多孔膜の酸化・還元を防止するために、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｙ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ等を本実施形態の課題の目標値を満足する範囲内で、公知のスパッタ法、真空蒸着法等の方法で、数ｎｍ被覆することができる。Ｓｉは、ＥＵＶ光の消光係数が低く、屈折率が１．０に近く、更に炭素と反応し炭素膜表面に強度的に優れた数ｎｍのＳｉＣ膜を形成することから特に好ましい。
【０１９５】
３．本実施形態のペリクル
図６は、ペリクルを示す斜視図である。図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。本実施形態のペリクル１０は、図６に示されるように、上述した炭素多孔膜をペリクル膜１として、フレーム３に膜接着剤２を用いて接着したものである。また、ペリクルのマスクとの接着面側には、マスク粘着剤（その保護フィルムも含む）又はフレームとの接合機構４が施されている。
【０１９６】
本実施形態で用いるフレーム３は、通常のペリクルで用いられている、側面に１個以上の通気孔５が設けられたフレームを用いることができる。フレーム素材としては、好ましくはＺｎとＭｇを添加してアルミ合金の中で最も強度を高めたＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金フレーム（７０００系アルミ合金フレーム）がよい。更に好ましくは、ＥＵＶ光がフレームに照射した際の迷光を抑えるため、ＥＵＶ光の屈折率が、真空の屈折率１．０に近く、消光係数ｋも大きい元素ＭｇとＳｉを添加し強度、耐食性を向上させたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金フレーム（６０００系アルミ合金フレーム）が良い。或いは、アルミ合金フレームの表面をこれらの元素Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｍｇ、Ｚｎで蒸着したフレームを用いることもできる。
【０１９７】
マスク粘着剤４としては、例えば特開２０１１−１０７４８８公報で紹介されているＡｒＦ用ペリクルに使われている（メタ）アクリル酸アルキルエステルと多官能性エポキシ化合物との反応生成物を含む粘着剤を用いることができる。粘着剤にＥＵＶ光が照射されると粘着剤の成分から分解ガスが発生する可能性があるため、マスクにフレームを接着した場合、フレーム幅の端からマスク粘着剤がはみ出さないように、フレーム３の幅より狭く塗布することができる。また、マスク粘着剤４の配置形態として、一形態としては、図８（ａ）に示すように、フレーム３に設けられた溝６にマスク粘着剤４を配置することができる。このとき、溝６の中において溝６の深さより僅かに厚くマスク粘着剤４を塗布する。また、図８（ｂ）に示すように、マスク粘着剤４が配置される溝６の両側に、マスク粘着剤がフレームの幅からはみ出さないように更に溝７，８を設けてもよい。
【０１９８】
しかし、通常ＥＵＶ用マスクはペリクルを剥離し、再度使用することも多く、その際ＥＵＶ用マスクへのマスク粘着剤の糊残りが問題となることがある。したがって、ペリクル１０とＥＵＶ用マスクとの接合機構として、マスク粘着剤の替わりに、図９に示すように、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ等の強磁性体の線芯１１に導電性コイル１２（金属ナノワイヤー、カーボンナノワイヤ等）を巻きつけた電磁石１３をフレーム３の溝６に埋め込み又は粘着剤等を用いて接合し、一方、ＥＵＶ用マスク側にも強磁性体面を設けることで電磁的に接合することがより好ましい。また、フレーム３に電磁石１３を設置する代わりに、ＥＵＶ用マスク側に電磁石を設置し、フレームの溝には強磁性体の線等を設けることもできる。
【０１９９】
なお、ゼロ膨張ガラス（ＬＴＥガラス）にＳｉとモリブデン（Ｍｏ）とを交互に４０層対以上蒸着した多層膜で出来たＥＵＶ用マスクへの強磁性体面の設置方法としては、フレームと接着するマスクの領域に予めパーマロイ薄膜やアモルファス希土類鉄系合金膜等の強磁性で構成された枠やシールを貼付したり、これらの強磁性体薄膜を真空蒸着法、スパッタ蒸着、電着法で作製したりしておけばよい。
【０２００】
膜接着剤２には、接着力があり且つＥＵＶ光が照射された場合にも分解ガスの発生が少なく、露光に影響を与えない無機系接着剤を用いることが好ましい。例えば、無機物の混ざったエポキシ樹脂系接着剤、例えば藤倉化成株式会社製Ａ−３／Ｃ−３（カーボンブラックをフィラーに使用したエポキシ樹脂系接着剤）、無機物の混ざったフェノール系接着剤、例えば藤倉化成株式会社製ＦＣ−４０３Ｒ・ＸＣ−２２３（黒鉛をフィラーに使用したフェノール樹脂系接着剤）、或いはシリケート系、ホスフェート系、コロイダルシリカ系等の無機物系反応形接着剤を用いることができる。
【０２０１】
続いて、ペリクル１０の製造方法について説明する。まず、予め膜接着剤２を塗布したフレーム３と本実施形態のペリクル膜１とを接着した後、マスク粘着剤４を使う場合は、フレーム３のＥＵＶ用マスクとの接着面側にマスク粘着剤４を塗布し、その後、保護フィルムを貼付することで、本実施形態のペリクル１０を得ることができる。
【０２０２】
なお、フレーム３のＥＵＶ用マスクとの接合が電磁式等の、粘着剤を使わない場合は、この操作は不要となる。予めフレーム３のＥＵＶ用マスクとの接着面側に電磁石１３等を接着したフレーム３を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明は、リソグラフィマスクを汚染から保護するためのペリクル膜及びペリクルとして、ＥＵＶリソグラフィの分野で好適に利用できる。
【符号の説明】
【０２０４】
１…ペリクル膜、３…フレーム、４…マスク粘着剤、１３…電磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素の密度が１．８〜２．２６ｇ／ｃｍ３である炭素多孔体膜で構成されており、
膜厚Ｄが１００ｎｍ〜６３μｍであり、
１３．５ｎｍの波長の極端紫外光が１回通過する際の透過率Ｔが８４％以上であり、且つ、前記極端紫外光が１回通過する際の前記炭素多孔体膜の細孔による散乱量Δが１０％以下である、ペリクル膜。
【請求項２】
前記炭素多孔体膜の細孔径が、６．７５ｎｍ以上２４３０ｎｍ以下である、請求項１に記載のペリクル膜。
【請求項３】
前記炭素多孔体膜において、質量を体積で割って得られる見かけ密度が１．０×１０−３〜２．１ｇ／ｃｍ３である、請求項１又は２に記載のペリクル膜。
【請求項４】
極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、前記炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚（ｎｍ）をＤとしたとき、前記炭素多孔体膜が、以下の各式を満たす構造パラメータを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のペリクル膜。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）
０．３３５≦Ｎｄ≦１３（Ｎ：膜厚方向への細孔数（個）、ｄ：細孔の壁厚（ｎｍ））
αλ／ｄ≦８１（λ：波長（ｎｍ））
ただし、Ｎ、ｄは、
Ｎ＝−１＋｛（Ｗ−ρ）１／３／Ｗ１／３｝＋｛Ｄ（Ｗ−ρ）１／３／αλＷ１／３｝
ｄ＝−αλ＋｛αλＷ１／３／（Ｗ−ρ）１／３｝
【請求項５】
極端紫外光の波長λを１３．５ｎｍ、黒鉛の密度Ｗを２．２５ｇ／ｃｍ３、前記炭素多孔体膜の見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）をρ、膜厚（ｎｍ）をＤとしたとき、前記炭素多孔体膜が、以下の各式を満たす構造パラメータを有する、請求項１〜３のいずれか一項記載のペリクル膜。
α≦３０（α：細孔サイズパラメータ）
αλ／ｄ≦８１（λ：波長（ｎｍ）、ｄ：細孔の壁厚（ｎｍ））
０．０８ｇ／ｃｍ３≦ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３
Ｄ：１００≦Ｄ≦８５０
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のペリクル膜と、
前記ペリクル膜が貼付されるフレームと、を備えるペリクル。
【請求項７】
前記フレームには、前記ペリクル膜が貼付される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するためのマスク粘着剤が配設される溝が設けられている、請求項６に記載のペリクル。
【請求項８】
前記フレームには、前記ペリクル膜が支持される面とは反対の面に、リソグラフィマスクと接合するための電磁石が設けられている、請求項６に記載のペリクル。
【国際調査報告】
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2014142125.tif 000013
2014142125.tif 000014
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