DE2725126A1

DE2725126A1 - Maskenaufbau fuer roentgenstrahlungslithographie sowie herstellungsverfahren hierfuer

Info

Publication number: DE2725126A1
Application number: DE19772725126
Authority: DE
Inventors: Gerald Allan Coquin; Juan Ramon Maldonado; Dan Maydan; Sasson Roger Somekh
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-06-03
Publication date: 1977-12-22
Also published as: US4037111A; FR2354582B2; DE2725126C2; JPS52149979A; JPS545266B2; GB1579468A; FR2354582A2; CA1092255A

Description

BLUMBACH · WESER · BlRGcIM · KRAMER

ZWIRNER - HIRSCH 7725126

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 RadeckestiaSe 43 Telefon (P89) S3J603/885604 Telex 05-712313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesboden Sonnenbergef Slraßp 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186 237

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen mikrominiaturisierter elektronischer Bauelemente, insbesondere auf einen Maskenaufbau zur Verwendung in einem mit Röntgenstrahlen arbeitenden lithographischen System.

Die Hauptpatentanmeldung beschreibt einen vorteilhaften Maskenaufbau zur Verwendung in einem solchen Röntgenstrahlungslithographiesystem. Hiernach ist ein Maskensubstrat vorgesehen, das aus einem dünnen Polyesterfilm hergestellt ist. Der Film wird über ein Trägerglied gespannt und mit diesem verbunden. Der gehaltene Film bildet ein hochebenes und dauerhaftes Substrat, das in seinen Abmessungen so stabil ist wie das Trägerglied selbst.

Wie weiterhin in der Hauptpatentanmeldung beschrieben, sind auf dem Maskensubstrat röntgenstrahlungsabsorbierende Elemente vorgesehen, die das jeweils vorgeschriebene Muster definieren.

München: Kramer ■ Dr.Weser ■ Hirsch — Wiesbaden: Blumbach ■ Dr. Bergen ■ 7wirner

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Diese Elemente sind beispielsweise aus einer Gold- oder Platin-Einzelschicht hergestellt.

Für einige Anwendungsfälle von praktischem Interesse wurde gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die röntgenstrahlungsabsorbierenden Elemente der Maske aus einem auf das Substrat niedergeschlagenen Trimetallsystem zu erzeugen. Ein solches System weist eine Titandünnschicht als unterste Schicht auf, die zur Haftungsverbesserung einer relativ dicken Goldschicht auf dem Substrat vorgesehen ist. Weiterhin ist eine Titanschicht auf der Goldschicht vorgesehen, sie dient als Maskierungsschicht während der selektiven Mustererzeugung aus der Goldschicht.

Im Rahmen der der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchung wurde gefunden, daß die untere und obere Schicht eines Trimetallsystems der vorstehend beschriebenen Art praktisch stets mit Spannungen niedergeschlagen werden. In diesem Zusammenhang wurde beobachtet, daß diese Spannungen störende Verzerrungen des Substrates und des hierauf erzeugten, hohes Auflösungsvermögen aufweisenden Röntgenstrahlungsabsorptionsmuster verursacht. Als Folge dieser Verzerrungen haben sich Röntgenstrahlungsmasken der beschriebenen Art für einige Anwendungsfälle, bei denen es auf hohes Auflösungsvermögen im Sinne einer hohen Musterfeinheit ankommt, als unbefriedigend erwiesen,

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insbesondere dort, wo jedes Mitglied einer Gruppe von Mehrfachmasken nacheinander mit hoher Genauigkeit gegenüber einem Plättchen auszurichten ist.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, den zur Verwendung in einem Röntgenstrahlungslithogi-aphiesyctem vorgesehenen Maskenaufbau nach der Hauptpatentanraeldung noch v/eiter zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben.

Hiernach ist bei einem Ausführungsbeispiel als Maskensubstrat ein dünner Polyimidfilm vorgesehen. Der Film wird über ein in seinen Abmessungen stabiles (maßhaltiges) Trägerglied gespannt und mit diesem verbunden. Auf den Film wird eine dreischichtige Metallisierung niedergeschlagen. Für die unterste Schicht wird eine Mischung aus zv/ei Metallen, beispielsweise Titan und Tantal, ausgewählt, die Zug- bzw. Druckspannungen aufweisen. Durch geeignete Wahl der Bestandteile der Mischung kann dafür gesorgt werden, daß sich die Spannungen in den beiden Metallen gegenseitig kompensieren und dadurch eine praktisch spannungsfreie Schicht erhalten wird.

Die mittlere Schicht der als Beispiel angenommenen Metallisierung ist aus einer relativ dick niedergeschlagenen GoId-

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schicht aufgebaut, die vergleichsweise niedrige Spannungen besitzt. Auf der Oberseite des Goldes befindet sich wiederum eine Mischung aus zwei Metallen, die so ausgewählt sind, daß eine praktisch spannungsfreie Schicht erhalten wird.

Praktisch kann eine genaue Kompensation zum Erhalt eines idealen spannungsfreien Zustandes in einer mehrschichtigen Metallisierung nie realisiert werden und demgemäß sind für die Maskenanordnungen erfindungsgemäß noch weitere Methoden zur Minimaliεierung spannungsinduzierter Verzerrungen im Röntgenstrahlungsabsorpticnsmuster vorgesehen. Hierher gehören das Beschichten der Rückseite des Substratfilms mit einem röntgenstrahlungsdurchlässigen Material, um das Substrat zu versteifen. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Röntgenstrahlungsabsorptionsmuster so zu entwerfen, daß sein Umfangsteil über dem maßhaltigen Trägerglied gelegen ist und daß das Muster auf dem Substrat gleichförmig verteilt ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel eines unbemusterten Maskenaufbaus mit der besseren Darstellung wegen teilweise weggebrochenen Schichten und

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Fig. 3 eine Schnittansicht eines bemusterten Maskenaufbaues entsprechend der Anordnung nach Fig. 1, wobei noch weitere Schichten zur Verbesserung dor Maskeneigenschaften vorgesehen sind.

Ein gedehnter röntgenstrahlungsdurclilässiger Kunststoffilm ist zur Bildung des Substrates des vorliegenden Haskenaufbaus vorgesehen. Obgleich zur Bildung des Substrates zahlreiche Materialien verfügbar und geeignet sind, wurde gefunden, einen Polyimidfilm als das Substratmaterial zu benutzen. Ein für diesen Zweck besonders vorteilhaftes Material ist ein dünner Kapton-Polyimidfilm (Kapton ist ein eingetragenes Warenzeichen der E. I. duPont de Nemours and Co.). Der Kapton-Polyimidfilm ist in zahlreichen Dicken im Handel erhältlich. Er besitzt eine attraktive Kombination wünschenswerter Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, niedrige Röntgenstrahlungsabsorption, Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel, optische Transparenz, thermische Stabilität, Strahlungsbeständigkeit und hohe Oberflächenqualitäten.

Für das Substrat einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Röntgenstrahlungsmaskenaufbaus ist ein 25 Mikrometer dicker Kapton-Film vorgesehen (ein derartiges Maskensubstrat wird beispielsweise etwa 70 % der Röntgenstrahlen durchlassen, die von einer elektronenbeschossenen Palladium-Quelle herrühren und für die Bestrahlung eines für Rönfeen-

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strahlen empfindlichen Resistes (sogenannter X-Resist) wirksam sind). Zur Präparierung des Substrates wird ein 12,7 cm χ 12,7 cm großes Filmstück in einer üblichen Halterung montiert. Die Halterung weist beispielsweise einen Polytetrafluoräthylen-Ring auf, über die der Film gespannt ist. (PoIytetrafluoräthylen wird u. a. unter dem eingetragenen Warenzeichen Teflon von duPont vertrieben.)-Ring und Film werden ihrerseits in einer kreisförmigen öffnung eines Polytetrafluoräthylen-Plattengliedes im Preßsitz festgelegt. Auf diese Weise sind beide Seiten des Films für die anschließenden Reinigungs- und Beschichtungsschritte zugänglich.

Wie derzeit vom Hersteller geliefert, ist die eine Seite des Kapton-Films typischerweise glatter als die andere. Diese glattere Seite, die nachstehend als Oberseite bezeichnet wird, ist jene, auf der anschließend die rö'ntgenstrahlungsabsorbierenden Schichten erzeugt werden.

Nach seiner Montage in der Halterung wird der Kapton-Film durch etwa 30 Minuten langes Eintauchen in eine milde basische Lösung (z. B. eine Natriumhydroxid- oder -carbonatlösung) gereinigt. Dieses dient zur Entfernung jeglicher Polyaminsäurespuren, die auf dem Film herstellerseitig verblieben sind. Sodann erfolgt eine Ätzung des montierten Films (beispielsweise in Tetraäthylammoniumhydroxid in Dimethylsulfoxid),

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um jegliche in den Oberflächen des Films eingebettete Partikel zu entfernen. Die Filmoberflächen werden dann weiterhin gereinigt, indem der FiIn in eine milde Detergenzien-Lösung eingetaucht wird, die von Ultraschall beaufschlagt ist.

Nach Spülung und Trocknung des Kapton-Films wird auf die rauhere Seite, die Unterseite des Films, ein optisch transparentes organisches Material aufgebracht. Dieses dient zur Verbesserung der optischen Qualität des Films, so daß durch diesen leicht und genau unter dem Mikroskop hindurchgeblickt werden kann. Beispielsweise erweist sich eine 2 Mikrometer dicke Schicht aus einer im Schleuderverfahren auf die Unterseite des Films aufgebrachten Lösung aus Pyralin 4701 (eingetragenes Warenzeichen von duPont) für eine befriedigende Verbesserung der optischen Qualität des Films als brauchbar. Alternativ können andere bekannte Materialien, v/ie Epoxy-Harze oder Polymethylmetbacrylat zur Verbesserung der optischen Qualität den Films benutzt werden.

Eine weitere Reinigung des Films in einer milden basischen Lösung, wie diese oben angegeben wurde, gefolgt von einer weiteren Ultraschallbehandlung in einer milden Detergenzien-Lösung, kann sich dann zur Sicherstellung einer extremen Reinheit des Films empfehlen.

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Der gereinigte Film wird dann von der beschriebenen Halterung auf eine übliche Spannvorrichtung übertragen. In dieser wird der Film durch Dehnen um etwa 0,5 /^ mechanisch straff gespannt, Während der Film straff bleibt, wird ein Tragglied auf die rauhere Seite des Films beispielsweise mit Hilfe eines Epoxy-Klebers aufgeklebt. Nach Aushärtung des Klebstoffes wird der nunmehr unterstützte Film aus der Spannvorrichtung entnommen und werden die über das Tragglied vorstehenden Filmteile abgeschnitten.

Nachstehend sei angenommen, daß das Tragglied in Form eines Ringes vorliegt. Obgleich sich eine Ringform für eine Reihe praktischer Anwendungsfälle als vorteilhaft erwiesen hat, versteht es sich, daß das Tragglied auch jede andere gewünschte geometrische Form haben kann.

Vorteilhaft ist ein solcher Tragring aus einem starken, dauerhaften und in seinen Abmessungen stabilen (maßhaltigen) Material hergestellt. V/ie gefunden wurde, ist ein besonders attraktives Material für das Tragglied ein Borsilikatglas, das über einen weiten Temperaturbereich einen vergleichsweise kleinen linearen Expansionskoeffizienten besitzt. Ein solches Material ist Pyrex-Glas (eingetragenes Warenzeichen der Corning Glass V/orks), es hat einen thermischen Expansionskoeffizienten, der annähernd gleich dem von Silicium ist. Aus-

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serdem ist Pyrex-Glas relativ billig und leicht in die jeweils gewünschte Form zu bringen.

Ein ringförmiges Tragglied 10 mit einem im vorstehend beschriebenen Verfahren aufgebrachten Film 12 ist in Fig. 1 dargestellt.

Um Fehlstellen wie Kratzer abzudecken und um sicherzustellen, daß die Oberseite des Films 12 glatt und hart ist, ist es in einigen Fällen vorteilhaft, eine röntgenstralilungsdurchlässige Beschichtung hierauf aufzubringen. Für diesen Zweck eignen sich beispielsweise eine oder mehrere 2 Mikrometer dicke Schichten aus einer Polyimidvorläufer-Lösung in n-IIethylpyrilidin (z. B. Pyralin 4701) oder aus verschiedenen Epoxy-Systeraen oder aus einer oligomeren Polyirnidlösung (z. B. die Lösung Nr. 8020 der Upjohn Company). Um die Zeichnung nicht unnötig zu komplizieren, sind diese Schichten in Fig. 1 nicht explizit dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß in einigen Fällen der Film 12 solche zusätzlichen Schichten mit umfaßt.

Entsprechend dem vorliegenden Verfahren v/ird eine neuartige dreischichte Metallisierung auf dem Filmsubstrat 12 in Fig. niedergeschlagen. Die erste dieser Schichte^ die Schicht 14, ist eine 5 Nanometer dicke niedergeschlagene Mischung aus Wolfram und Titan.

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Beispielsweise wird die Schicht 14 auf das Kunststoffsubstrat 12 durch Zerstäuben niedergeschlagen, was ein allgemein bekannter Prozeß ist. Zum Erhalt einer aus Wolfram und Titan zusammengesetzten Schicht im Zerstäubeverfahren, wird das Kathoden-Target der Zerstäubungsapparatur als ein Bimetallelement ausgeführt. In einem betrachteten Fall, in welchem eine spannungsarme zusammengesetzte Schicht 14 auf den Film 12 niedergeschlagen wurde, waren 15 % des effektiven Kathodentargetgebietes aus Wolfram und 85 % aus Titan. Mit einem solchen Target wurde eine zusammengesetzte, etwa 5 Nanometer dicke Wolfram-Titan-Schicht 14 auf das Substrat 12 niedergeschlagen. In einer solchen Schichten tendierten die im Wolframbestandteil vorhandenen Druckspannungen dazu, die Zugspannungen im Titanbestandteil nahezu exakt zu kompensieren. Im Ergebnis wurde eine sehr spannungsarme niedergeschlagene Schicht 14 erhalten.

Sodann wurde eine etwa 700 Nanometer dicke Goldschicht 16 auf die Schicht 14 durch Zerstäuben niedergeschlagen. Es wurde gefunden, daß eine solche Goldschicht sich tatsächlich mit sehr niedrigen Spannungen niederschlägt. Nachfolgend wurde eine 100 Nanometer dicke gleichfalls aus einer Mischung von Wolfram und Titan bestehende zusammengesetzte Schicht 18 auf die Goldschicht 16 niedergeschlagen. Beispielsweise wird in der Zerstäubungsapparatur die Schicht 18 unter Verwendung eines

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Binietall-Kathodentargets der selben Art hergestellt, wie diese vorstehend in Verbindung mit dem Niederschlagen der Schicht 14 beschrieben worden ist. Folglich war auch die niedergeschlagene Schicht 18 sehr spannungsarm.

Vor der Beschreibung der Art und Weise, auf die aus den Schichten 14, 16 und 18 der Fig. 1 ein Muster herausgearbeitet wird, um einen vollständigen Röntgenstrahlungsmaskenaufbau zu erhalten, seien eine Reihe alternativer Wege angegeben, auJJÜenen ein spannungsarmes Metallisierungssystem auf dem Substrat 12 erhalten werden kann. So können beispielsweise die Schichten 14 und 18 je eine durch Zerstäubung niedergeschlagene Mischung von Titan und Tantal sein. Durch geeignete Wahl der Mischung können die von der Titan-Komponente eingeführten Zugspannungen durch die von Tantal eingeführten Druckspannungen praktisch genau kompensiert v/erden. Bei einer betrachteten Ausführungsform wurde eine cpannungsarme Anordnung erhalten, inden jede der Schichten 14 und 18 in einer Zerstäubungsapparatur unter Verwendung eines Kathodentargets niedergeschlagen wurde, dessen effektives Gebiet zur Hälfte aus Titan und zur Hälfte aus Tantal bestand.

Alternativ kann eine Spannungskompensation in den oberhalb und unterhalb der Schicht 16 gelegenen Schichten dadurch erreicht werden, daß eine jede der Schichten 14 und 10 zwei getrennte Dünnschichten mit entsprechenden Spannungskonpcnsa-

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tionseigenschaften umfaßt. Sonach sind bei der Anordnung nach Fig. 2, die gleichfalls ein ringförmiges Tragglied 10 mit einem hierüber gespannten Kunststoffsubstrat 12 aufweist, zwei Dünnschichten 20 und 21 übereinander auf dem Substrat 12 niedergeschlagen. Beispielsweise ist die Dünnschicht 20 eine 5 Nanometer dick aufgestäubte Wolframschicht und die Schicht 22 eine 15 Nanometer dick aufgestäubte Titanschicht. Die Schicht 20 kann auch eine 7,5 Nanometer dick aufgestäubte Titanschicht sein und die Schicht 22 eine 15 Nanometer dick aufgestäubte Tantalschicht.

Auf die Schicht 22 wird dann eine Schicht 16, beispielsweise aus Gold, niedergeschlagen. Hieran anschließend werden zwei Spannungskompensierende Dünnschichten 24 und 26 übereinander auf die Schicht 16 niedergeschlagen. Beispielsweise ist die Schicht 24 eine 25 Nanometer dicke aufgestäubte Wolframschicht, und die Schicht 26 eine 75 Nanometer dicke aufgestäubte Titanschicht. Alternativ kann die Schicht 24 eine 33 Nanometer dicke aufgestäubte Titanschicht sein, und die Schicht 26 eine 67 Nanometer dicke aufgestäubte Tantalschicht.

In diesem Stadium des hier beschriebenen Musterherstellungsverfahrens liegt ein ungemusterter, spannungsarmer Maskenrohling der in Fig. 1 oder 2 dargestellten Art vor. Für das nachstehend beschriebene Beispiel ist der Maskenrohling nach Fig. 1 vorgesehen.

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Nach Entfernung des Maskenrohlings aus der Zerstäubungsapparatur wird eine Resistschicht auf die Oberseite der Schicht 18 im Schleuderverfohren wie üblich aufgebracht. Vorteilhaft ist das Resistmaterial ein elektronenstrahleinpfindlicher Negativ- oder Positivresist, der mit hoher Auflösung in einen Elektronenstrahlbelichtungssystem selektiv bestrahlt werden kann. Ein solches System ist in der DT-OS 25 16 390.0 (= US-PS 3 900 737) beschrieben. Verschiedene geeignete elektronenstrahlungsempfindliche Roiiictmaterialien sind in dieser Anmeldung gleichfalls beschrieben.

Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, daß eine 700 Nanometer dicke Schicht aus Glycidmethacrylat-co-äthylacrylat (einem bekannten Elektronenstrahlungs-Negativresist) im Schleuderverfahren auf die Sc' i.cht 18 in Fig. 1 aufgebracht wird. Sodann wird mit Hilfe des in der vorstehend genannten DT-OS beschriebenen Systems ein Muster hoher Auflösung in der Elektronenstrahlungsresistschicht durch selektive Bestrahlung ausgewählter Teile definiert. Nach der Exposition wird der Haskenaufbau aus dem Elektronenstrahlsystem entfernt und das Elektronenstrahlungsresistmaterial entv/ickelt, d. h., das unbestrahlt gebliebene Resistmaterial von der Schicht 18 entfernt.

Sodann wird der Maskenaufbau in eine übliche Plasmaätzeinheit verbracht. Nach Erzeugung eines Sauerstoffplasmas bei einem

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Druck von etwa 66,7 N/m (0,5 Torr) bei einer eingestellten Leistung von etwa 100 Watt in der Plasmaätzeinheit wird der Maskenaufbau etwa 2 Minuten lang geätzt, um jegliche Resist-Reste von den unbestrahlten Bereichen zu entfernen. An dieser Stelle ist ein Muster, das den unbestrahlten Bereichen des Resistmaterials genau entspricht, durch die unbedeckten Oberflächenteile der zusammengesetzten Schicht 18 definiert.

Eine Plasmaätzung der unbedeckten Teile der zusammengesetzten Schicht 18 erfolgt beispielsweise in einem Kohlenstofftetrafluorid-Plasma bei etv/a 66,7 N/m² und 100 Watt. Nach etv/a 10 Minuten ist die gesamte Dicke der unbedeckten Teile der Schicht 18 entfernt, wodurch ausgewählte Oberflächenbereiche der Schicht 16 freigelegt sind.

Vorteilhaft erfolgt die Herausarbeitung des Musters aus der nunmehr selektiv maskierten Schicht 16 in einer üblichen Hochfrequenzzerstäubungsätzkammer. Eine Wärmeableitung aus dem Maskenaufbau während des Ätzprozesses ist vorteilhaft, um Verzerrungen zu vermeiden. Demgemäß wird die Maske beispielsweise in der Atzkammer in einer Aluminiumfassung montiert, die ein silberimprägniertes Schaumkissen in Kontakt mit der Unterseite des gespannten Substrates 12 aufweist.

Ein etv/a 1 stündiges Zerstäubungsätzen in einer Atmosphäre von Argon und Luft bei einer eingestellten Leistung von etwa 150 Watt reicht aus, die unmaskierten Teile der Schicht 16 zu

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entfernen. Der Maksenaufbau wird dann aus der Zerstäubungsapparatur zur weiteren Verarbeitung entfernt.

Zur Verbesserung der optischen Durchlässigkeit des Maskenaufbaus erfolgt dann eine Entfernung joner Teile der Schicht 14 (Fig. 1), welche direkt unterhalb der weggeätzten Bereiche der Schicht 1G liegen. Dieses erfolgt beispielsweise mit einer Lösung aus 5 Vol.-% Fluorwasserstoffsäure, 5 % Salpetersäure und 90 Jj Wasser. Ein etwa 1 minütigos Ätzen mit einer solchen Lösung reicht aus, die unmaskierten Teile der Schicht 14 zu entfernen.

Vorteilhaft wird das röiitgenstrahlungsabsorbierende Muster des entsprechend dem obigen hergestellten Maskenaufbaus noch mit einem Schutzmaterial, wie Pyralin A701 UpJohnsens Lösung 8020, einem Epoxyresist, einem Photoresist oder einem anderen monomeren und polymeren Kunststoffüberzug überzogen. Ein solches Material, das optisch transparent sein und vergleichsweise niedriges Röntgenstrahlungsabsaptionsvermögen haben sollte, dient dem Schutz des Röntgenstralilungsabsorpäonsmusters vor physikalischer Beschädigung. Ein solches Material verleiht dem Haskenaufbau auch zusätzliche Steifigkeit und verhindert darüberhinaus daß Photoelektronen, die durch einfallende Röntgenstrahlung aus dem Röntgenstrahlungsabsqptionsmuster emittiert werden, zur Bestrahlung einer Röntgenstrahllungsresistschicht beizutragen, die in Verbindung mit der Mas-

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kenanordnung "belichtet" werden soll.

Ein weiteres vorteilhaftes Material zum Erzeugen dieser Schutzschicht ist das bereits erwähnte Polyimid P-91 von duPont. Bei einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wurde eine 2 Mikrometer dicke Schicht aus diesem Material im Schleuderverfahren auf das Röntgenstrahlungsabsorptionsmuster aufgebracht und dann A Stunden lang bei 100 ⁰C gehärtet. In der Schnittansieht nach Fig. 3 ist diese Schutzschicht durch die Schicht 30 dargestellt.

Weiterhin wurde es für einige Anwendungsfälle als vorteilhaft befunden, noch eine v/eitere Schicht 32 (Fig. 3) auf die Oberseite der Schutzschicht 30 aufzubringen. Die Schicht 32, die beispielsweise eine im Schleuderverfahren aufgetragene 1 Mikrometer dicke Polymethylmethacrylat-Schicht ist, ist dafür vorgesehen, von Zeit zu Zeit entfernt und durch eine neue Beschichtung ersetzt zu werden. Auf diese Weise wird jeglicher Schmutz, der sich auf der Beschichtung 32 angesaaielt haben mag, ebenfalls periodisch entfernt, so daß die Sauberkeit des Maskenaufbaus auf vergleichsweise hohem Niveau gehalten werden kann.

Um der Anordnung nach Fig. 1 zu entsprechen, weist Fig. 3 auch ein ringförmiges Tragglied 10 und ein hieran befestigtes

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Kunststoffsubstrat 12 auf. Außerdem ist in Fig. 3 ein schematisch stark vereinfachtes Röntgenstrahlungsabcorptionsmuster dargestellt, das aus dem in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen spannung?; armen Dreischichten-Metall is ierungs system erzeugt worden ist. Ein Teil 36 eines Elementes des Röntgenstrahlungsabsorptionsmuster·;., das in Fig. 3 dargestellt ist, weist beispielsweise eine Wolfram-Titan-Scbicht 40, eine Goldschicht 42 und eine Wolfram-Titan-Schicht 44 auf. Außerdem zeigt Fig. 3 einen weiteren Teil 38 eines periphere!! Bereiches des Metallisierungsrausters. Auch der Teil 39 weist beispielsweise eine Wolfram-Titan-Schicht 40, eine Goldschicht 42 und eine Wolfram-Titan-Schicht 44 auf. Der Grund dafür, einen derartigen peripheren Bereich bei dem Huster vorzusehen, ist weiter unten noch beschrieben.

Wie erwähnt, zeichnet sich das im vorliegenden Verfahren erzeugte Röntgenstrahlungsabsorptionsmuster, z. B. das nach Fig. 3 durch sehr niedrige Spannungen aus. In Weiterbildung der Erfindung kann nun jene Verzerrung, die von selbst so niedrigen Spannungen herrührt, dadurch reduziert v/erden, daß die Unterseite des Substrates 12 (Fig. 3) mit einer Schicht eines relativ steifen gegenüber Röntgenstrahlen transparenten Materials beschichtet wird. Eine solche Schicht, die in Fig. bei 46 dargestellt ist, erhöht die Gesamtsteifigkeit des Ilaskenaufbaues. Es wurde gefunden, daß eine 2 Mikrometer dicke Berylliumschicht 46, die auf die Unterseite des Kunststoff-

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substrates 12 niedergeschlagen wird, besonders wirksam für eine Aussteifung der dargestellten Röntgenstrahlungsmaske ist. Alternativ kann für denselben Zweck eine 10 Mikrometer dicke Siliciumn.ltridschicht verwendet worden.

Weiterhin wird mit Vorteil die Form für das Röntcrenstrahlungsabsorptionsmuster auf dem Substrat 12 so gewählt, daß bereits hierdurch eine mögliche Verzerrung aufgrund von irgendwelchen Spannungen im niedergeschlagenen Muster noch weiter reduziert werden. Im einzelnen werden periphere Bereiche des Musters auf dem Substrat 12 so geformt, daß sie wenigstens teilweise das Tragglied 10 überlappen. Folglich v/erden jegliche Kräfte, die von Spannungen in den peripheren Teilen des Husters herrühren, auf jene Teile des Substrates 12 ausgeübt v/erden, die mit dem vergleichsweise unbeweglichen Tragglied 10 verbunden sind. Demgemäß resultieren, wenn überhaupt, nur sehr wenig Verschiebungen des Substrates 12 aufgrund solcher peripherer Kräfte. Demgemäß wird, wenn überhaupt, nur sehr wenig Verzerrung im niedergeschlagenen Muster durch Kräfte erzeugt, die an peripheren Diskontinuitäten im Muster existieren.

In Fig. 3 ist der periphere Teil 30 des niedergeschlagenen RöntgcnstrahlungsabsorptJf-nsmusters als das maßhaltige Tragglied 10 überlappend dargestellt. Der Teil 38 kann einen

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kontinuierlichen Außenbereich oder einen diskontinuierlichen, in Segmente unterteilten Bereich umfassen, der längs des Uirifanges des Maskenaufbaus gleichmäßig vorteilt ist und das Glied 10 überlappt. In jedem Fall sind jegliche Kräfte, die von dem Teil 38 auf das Substrat 12 ausgeübt werden, nicht dahingehend wirksam, eine Verschiebung des Substrates und des von diesen getragenen Röntgenstrahlenabsorptionsmusters zu verursachen.

Normalerweise würde man bei der Herstellung eines Maskenaufbaues keinen Umfangsbereich, wie den Teil 38 in Fig. 3 vorsehen. Denn der Teil 3Ώ ist zumindest in dem Ausmaß, in dem er das Glied 10 überlappt, nicht Bestandteil eines Musters, das zur Definition von Merkmalen auf einem zugeordneten resistbeschichteten Plättchen vorgesehen ist. Demgemäß würde man insbesondere dort, wo ein teures Material wie Gold bei der Metallisierung auf dem Substrat 12 verwendet wird, eher ausdrücklich deran denken, solche Umfangsteile bei dem fertiggestellten Maskenaufbau gerade nicht vorzusehen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den effektiven Teil des Rüntgenstrahlungsabsorptionsmusters, das durch das Element 36 in Fig. 3 symbolisiert ist, auf dem Substrat 12 innerhalb des durch das Glied 10 definierten Ringes in gleichförmig verteilter Anordnung vorzusehen. Die diskreten Elemente einer.

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solchen Musters definieren Diskontinuitäten in der Metallisierung. An jenen Diskontinuitäten werden auf das Substrat 12 Kräfte ausgeübt. Wenn jedoch die Elemente gleichförmig über das Substratgebiet verteilt sind, werden die auf das Substrat ausgeübten Kräfte ebenfalls gleichförmig verteilt, co daß im Ergebnis keine Verschiebung im Substrat auftreten wird.

Zahlreiche weitere Abwandlungen sind möglich. Beispielsweise wurde gefundo?i, daß, obgleich die vorliegende Beschreibung hauptsächlich anhand der Verwendung von Gold als das zentrale Element des Röntgenstrahlungsabsorptionsrcusters erfolgte, in der Praxis auch andere Metalle, wie Tantal oder V/olfram geeignete Absorptionsinedien sind, wenn sie in einer Dicke von etwa 1 Mikrometer anstelle der für Gold oder Platin benutzten Dicke von nur 0,7 Mikrometer angewandt werden. Eine dickere Schicht bringt allerdings eine leichte Verschlechterung des Auflösungsvermögens mit sich. Aber die Verwendung einer einzigen Schicht aus Tantal oder Wolfram als das Röntgenstrahlungsabsorptionsmediuin bietet bedeutsame Vorteile. Beide Materialien sind billiger als Gold oder Platin niederzuschlagen und beide Metalle können leicht einer Musterung in einem einzigen Schritt, beispielsweise durch Atzen in einem Freon-Plasma, unterzogen werden. Wenn daher die kleinste Merkmalgröße auf der Maske eine etwas dickere Absorptionsschicht erlaubt, resultiert die Verwendung von Tantal oder UoIfrara in einer be-

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trächtlichen Kostenvcrringerung für die Maske. Uiii eine solche Schicht erfindungsgemäß spannungsfrei au,v.zub:i.H.den, ist es vorteilhaft, eine solche Einzelsch.icht aus einer spannun^- kompensierendcn Mischung von Tantal und Y/olfrani oder aus einer spannungskompensiorenden Mischung von Tantal, Wolfram und Titan herzustellen.

Daruberhinaus ist eine v/eitere Ursache einer JJuoterverzei·- rung bei Röntgeninaskenanordnungcn identifiziert v.orden: Wonn die Köntgenmaske getrennte HetollisierunßsberoicJ'ic; umfafit, die das Röntcenstrahlungsabsorptionsmuster bilden und durch elektrisch isolierende Gebiete voneinander getrennt sind, dann wird die Maske während der Exposition typischerweiso eine Aufladung erfahren, und zwar als Folge einer durch die einfallenden Röntgenstrahlen erzeugten Emission von Photoelektronen aus der Metallisierung. Diese Ladungen üben planare elektrostatische Kräfte auf das Maskensubstrat aus und verursachen in einigen bedeutsame Verzerrungen der Ilusterabnessungen. Die von der Maske aufgenommene Gleichgewichtsladung wird von Faktoren, wie Luftfeuchtigkeit abhängen. Demgemäß kann sich die Größe der Verzerrung von Tag zu Tag ändern.

Um dieser nicht akzeptablen Situation abzuhelfen, empfiehlt es sich, daß die fertige Maske eine untere oder obere Schicht besitzt, die zum Ausgleich der von den einfallenden Rcntgen-

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strahlen kontinuierlich erzeugten Ladung ausreichend leitend j ^t. Auf diese Weise werden nur kleine und stark lokalisierte Dipole von der Röntgenstrahlung erzeugt, die nur vernnchlä.ssigbare Kräfte auf das Ilaskensubstrat auszuüben vermögen. Dia Anforderungen an diese leitende Schicht sind hohe Transparenz sowohl gegenüber Röntgenstrahlung als auch gegenüber sichtbarem Licht. Es kann beispielsweise nur erforderlich werden, daß die oben erwähnte Dünnschicht, die direkt am Maskensubstrat haftet, als Bestandteil der fertigen Maske belassen werden kann. Falls es gewünscht ist, diese Schicht zur Verbesserung der optischen Durchlässigkeit der Maske zu Ausrichtzwecken zu entfernen, dann sollte die Entfernung (Ätzung) auf ein kleines Gebiet der Maske in der Nachbarschaft von eigens vorgesehenen Justiermarkierungen beschränkt bleiben. Erscheint es jedoch zweckmäßiger, die dünne Schicht vollständig zu entfernen, dann kann die Maske erneut mit einer optisch und röntgenstrahlungsdurchlässigen Schicht, z. B. einer 20 bis 40 Nanometer dick aufgedampften Kohlenstoffschicht beschichtet werden. Alternativ kann ein leitendes organisches Material für die Schutzschicht 30 (Fig. 3) verwendet v/erden.

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Claims

B LU M BAC H -WESER BrjRGZl·; · KRATER

PATENTANWÄLTE IN MUNChIl¹N UND WIESBADEN

Postddresse Mündion: Pjlenlconsull 8 München 60 RacieckoGlrif;? ti Rbio'i (08V) 8SJ60J/6S JoCM TeI^: 05-2'2JIJ Postadresse Wiesbaden; Patent;.onsult 62 Wiesbaden Sonnenberqei Gtrjfir43 Tclul.-m _VC'61?1) 562943/^61998 lelex 0-M3')237

V/estern Electric Company, Incorporated

New York, N.Y., USA Coquin 4-9-8-1

Maskenaufbau für g^p sowie Herstellungsverfahren hierfür (Zusatz zu P 25 oG 266.2)

Patentanspruche

.JVerfahren zum Herstellen eines Maskenaufbaus für Röntgenstrahl ungslithographie, bei den ein gegenüber Röntgenstrahlung transparenter Film über ain maßhaltiges Tragglied gespannt und hieran befestigt wird und auf den Film eine Röntgenstrahlen absorbierende Schicht niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Film eine erste, relativ dünne Schicht aus Metallen niedergeschlagen wird, die sich durch eine gegenseitige Kompensation von Spannungen auszeichnen,und daß auf die erste Schicht eine relativ dicke, Röntgenstrahlungen absorbierende

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbö;!?n: tüuir.bö.v, ■ Dr. L'erg.;n · Zwirner

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ORIGINAL INSPECTED

Schicht niedergeschlagen und auf diese eine zweite relativ dünne Schicht aus Metallen niedergeschlagen wird, die sich durch eine gegenseitige Kompensation von Spannungen auszeichnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Metalle v/enigstens einer der ersten und zweiten Schichten als zusammengesetzte Mischung niedergeschlagen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle von wenigstens einer der ersten und zv/eiten Schicht jeweils als gesonderte Dünnschichten mit gegenseitigen Spannungskompensationseigenschaften niedergeschlagen werden.
4. Maskenaufbau für Röntgenstrahlungslithographie, mit einem in seinen Abmessungen stabilen Tragglied und einem gegenüber Röntgenstrahlung transparenten Film, der über das Tragglied gespannt und an diesem befestigt ist, gekennzeichnet durch Mittel einschließlich spannungskompensierender Bestandteile zum Erzeugen eines sehr spannungsarmen Röntgenstrahlungsabsorptionsmusters auf dem Substrat.
5. Maskenaufbau nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß die besagten Mittel gebildet sind durch

eine relativ dünne erste Schicht auf dem Substrat, die eine Mischung von Metallen umfaßt, welche sich durch eine gegenseitige Kompensation von Spannungen auszeichnen, eine relativ dicke röntgenstrahlungsabsorbierende Schicht auf der ersten Schicht und

eine auf der relativ dicken Schicht gelegene zv/eite relativ dünne Schicht, die gleichfalls aus einer Mischung von Metallen aufgebaut ist, welche sich durch gegenseitige Kompensation von Spannungen auszeichnen.
6. Maskenaufbau nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die in wenigstens einer der ersten und zweiten relativ dünnen Schichten enthaltenen Metalle als eine Mischung von V/olfram und Titan vorliegen.
7. Maskenaufbau nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Metalle von wenigstens einer der ersten und zweiten relativ dünnen Schicht als eine Mischung von Tantal und Titan vorliegen.
8. Maskenaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel gebildet sind durch

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zwei relativ dünne Schichten, die übereinander auf das Substrat niedergeschlagen sind, wobei die Schichten metallisch sind und sich gegenseitig in ihren Spannungen kompensieren,

eine relativ dicke, röntgenstrahlungsabsorbierende Schicht, die auf die obere der beiden relativ dünnen Schichten niedergeschlagen ist, und

zwei weitere relativ dünne Schichten, die übereinander auf die relativ dicke Schicht niedergeschlagen sind, wobei die beiden weiteren Schichten gleichfalls metallisch sind und sich gegenseitig in ihren Spannungen kompensieren.
9. Maskenaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der beiden relativ dünnen Schichten oberhalb und unterhalb der relativ dicken Schicht aus Wolfram bzw. Titan aufgebaut ist.
10. Maskenaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der beiden relativ dünnen Schichten oberhalb und unterhalb der relativ dicken Schicht aus Tantal bzw. Titan aufgebaut ist.
11. Maskenaufbau nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine leitende Belegung in Kontakt mit dem Film, um die Aufladungen auszugleichen,

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die der Maskenaufbau als Folge einer Photoelektronenemission aus den besagten Mitteln während einer Röntgenbestrahlung erfährt.
12. Maskonaufbau nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem
das Röntgenstrahlungsabsorptionsrauster auf dem Substrat
gebildet ist, gekennzeichnet durch eine röntgenstrahlungsdurchlässige Schicht, dio auf das Muster auf einer Seite des Films niedergeschlagen ist, um das
Muster vor physikalischen Beschädigungen zu schützen und die aus dem Muster emittierten Photoelektronen abzustoppen.
13. Maskenaufbau nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine zv/eite röntgenstrahlungsdurchlässige
Schutzschicht auf der Oberseite der ersten Schutzschicht zum Einfangen von Schmutzpartikeln, wobei die zweite
Schutzschicht dafür ausgelegt ist, periodisch und leicht von der Anordnung entfernt zu werden, um die Oberflächensauberkeit der Anordnung aufrechtzuerhalten.
14. Maskenaufbau nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine dritte röntgenstrahlungsdurchlässige Beschichtung auf der anderen Seite des Films zur Erhöhung dessen Steifigkeit.
15. Maskenaufbau nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht eine 2 Mikrometer

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dicke Berylliumschicht ist.
16. Maskenaufbau nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht eine 10 Mikrometer dicke Siliciumnitridschicht ist.
17. Maskenaufbau nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Tragglied ringförmig ausgebildet ist.
18. Maskenaufbau nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Tragglied aus Borsilikatglas hergestellt ist.
19. Maskenaufbau nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Film ein Polyimidfilm ist.
20. Maskenaufbau nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Umfangsteil des Musters das Tragglied überlappt.

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