<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
organische, metallische oder halbleitende Schichten sehr genau strukturiert werden können. Dafür sind jedoch bis zu mehreren Grössenordnungen höhere Dosen als zur Strukturierung von organischen
Lacken notwendig. Wenn nun Masken zur Verfügung stehen, deren Belastbarkeit weit genug über die der bekannten Masken hinausgeht, so können durch die erwähnten Vorzüge der Ionen-Projektions-Systeme eine Fülle neuer Anwendungsmöglichkeiten erschlossen und wirtschaftlich gemacht werden.
Wenn die Maske vor ihrer Verwendung gespannt wird, können weit höhere Temperaturen und damit viel höhere Intensitäten bzw. länger dauernde Bestrahlungen zugelassen werden, ohne dass sich die Maskenfolie verwirft. Dies kann dadurch erreicht werden, dass für den Rahmen ein Material verwendet wird, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient höher ist als der der Folie.
Durch willkürliches Erwärmen des Rahmens wird dann die Maske vorgespannt (s. AT-PS Nr. 371947).
Dabei ist allerdings zu beachten, dass die Abmessungen der Maskenöffnungen durch das Spannen verzerrt werden, falls keine entsprechenden Vorkehrungen getroffen werden. In der oben genannten AT-PS Nr. 371947 werden zu diesem Zweck die Maskenöffnungen mit einem regelmässigen Gitter überlagert, dessen Stege im Vergleich zur übrigen Folie verstärkt sind. Wegen der geforderten Präzision der Mikrostrukturen bereitet die Herstellung solcher Verstärkungen allerdings technologische Schwierigkeiten, welche umso grösser werden, je geringer die Breite der Gitterstege werden soll.
Es ist daher der Gegenstand der Erfindung, eine freitragende Maske, wie sie in der Halbleitertechnologie verwendet wird, zu entwerfen, deren Folie im Bereich der Maskenstrukturen konstante Dicke hat und deren Öffnungen auch bei intensiver und andauernder Bestrahlung im Verhältnis konstant bleiben. Dazu ist es einerseits notwendig, dass die Maskenfolie während der thermischen Belastung vollkommen plan bleibt und anderseits, dass sich die Abmessungen der Öffnungen und Zwischenräume höchstens um einen für alle Öffnungen gleichbleibenden Faktor ver- ändern.
EMI2.1
und Anlagerung von Kontaminationsteilchen einerseits und dem Ausdiffundieren und Absputtern dieser Teilchen anderseits herzustellen, so dass im Effekt die Oberfläche der Maske weder kontaminiert noch abgetragen wird.
Bei diesen Temperaturen kann durch die erhöhte Ausdiffusion der implantierten Teilchen das Aufblistern der Maskenoberfläche vermieden werden. Unter solchen Betriebsbedingungen beträgt daher die Lebensdauer einer Maske ein Vielfaches der Lebensdauer einer bei relativ niedrigen Temperaturen eingesetzten Maske.
Die erfindungsgemässe Maske, welche auch bei hohen Temperaturen weitgehend verzerrungsfrei ist, besteht aus einer strukturierten Maskenfolie, umgeben mit dem sogenannten Verstärkungsring, der mit der Maskenfolie fest verbunden ist, und einer von dem Verstärkungsring ausgehenden und mit diesem fest verbundenen Folie, der sogenannten äusseren Folie, welche an dem Trägerrahmen befestigt ist, wobei alle diese Teile bei Raumtemperatur frei von inneren Spannungen sind.
Die erfindungsgemässe Maske ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring aus einem Material besteht oder mit einem Material beschichtet ist, welches bewirkt, dass sich der Verstärkungsring unter der einfallenden Strahlung und der damit verbundenen Leistungszufuhr stärker ausdehnt als die Maskenfolie, so dass die Maskenfolie während des Abbildungsvorganges gespannt ist, und dass der Verstärkungsring mit einer sogenannten äusseren Folie, die aus demselben Material wie die Maskenfolie bestehen kann, fest verbunden ist und welche an dem Trägerrahmen der Maske befestigt ist, wobei die äussere Folie bei Zimmertemperatur ebenfalls entspannt ist, während des Abbildungsvorganges jedoch dadurch gespannt wird, dass der Trägerrahmen durch eine gesonderte Wärmequelle auf eine der einfallenden Leistung angepasste Temperatur gebracht wird.
Dabei ist es die Aufgabe des Verstärkungsringes, die Maskenfolie bei jeder Einsatztemperatur, die kleiner als die zu erwartende Maximaltemperatur ist, höchstens so stark zu spannen, dass die durch die Spannung hervorgerufenen Verzerrungen im Vergleich zu den Strukturabmessun-
<Desc/Clms Page number 3>
gen vernachlässigbar klein sind, dass also die Abmessungsverhältnisse der Strukturen innerhalb der geforderten Genauigkeit konstant bleiben. Der Verstärkungsring kann entweder aus einem Ma- terial hergestellt werden, dessen Ausdehnungskoeffizient grösser ist als der der Maskenfolie (z. B.
Maskenfolie aus Nickel, Verstärkungsring aus Kupfer) oder er besteht aus demselben Material wie die Maskenfolie, in welchem Fall er so beschichtet sein muss, dass er bei gleicher einfallender
Leistung eine höhere Temperatur annimmt als die Maskenfolie. Wird nun die Maske dem Abbil- dungsmedium ausgesetzt, so hat der Verstärkungsring auf Grund seiner Beschaffenheit die Tendenz, sich stärker auszudehnen als die Maskenfolie. Dadurch wird die Maskenfolie gespannt, wobei bei gegebener Materialzusammensetzung und Temperatur die Spannung der Folie umso grösser ist, je grösser der Querschnitt des Ringes ist. Der Querschnitt des Ringes wird daher so bemessen, dass bei der zu erwartenden maximalen Einsatztemperatur die Spannung noch innerhalb der geforder- ten Grenzen bleibt.
Die äussere Folie, die zwischen Verstärkungsring und Trägerrahmen liegt, dient dazu, die
Maske in Position zu halten und die durch die Temperaturerhöhung bedingte Ausdehnung der ge- samten Maskenfolie weich aufzufangen. Auch die äussere Folie muss während des Betriebes leicht gespannt sein, damit sich die Maske in einer definierten Position befindet. Diese Spannung wird durch Aufheizen des Trägerrahmens auf eine wohlbestimmte, den Dimensionen und den Ausdehnungskoeffizienten der äusseren Folie und des Trägerrahmens angepasste Temperatur erhalten. Diese Temperatur bleibt während des Betriebes konstant, wobei die Spannung der äusseren Folie entsprechend der Erwärmung der Maskenfolie und des Verstärkungsringes abnimmt, jedoch auch bei der Maximaltemperatur noch positiv ist. Die äussere Folie kann aus demselben Material wie die Maskenfolie bestehen.
Um die geforderte Nachgiebigkeit der äusseren Folie, die ja einerseits eine freie Ausdehnung des Verstärkungsringes erlauben und anderseits die vom Rahmen auf sie ausgeübte Spannung höchstens minimal über den Verstärkungsring hinweg auf die Maskenfolie übertragen soll, zu erhalten, sollte die äussere Folie im Vergleich zur Maskenfolie möglichst dünn sein. Wenn die Maskenfolie an sich dünn (z. B. einige 11m) ist, und es technologisch schwierig ist, eine noch dünnere äussere Folie herzustellen, kann stattdessen, wie dies weiter unten in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wird, als äussere Folie eine strukturierte, d. h. durchbrochene Folie mit der gleichen Dicke wie die Maskenfolie verwendet werden.
Bei Verwendung der erfindungsgemässen Maske bleiben die Strukturen bei jeder beliebigen Einsatztemperatur verzerrungsfrei, d. h. die Verhältnisse der Strukturabmessungen zueinander bleiben konstant. Falls es während des Einsatzes der Maske zu grösseren Temperaturschwankungen, etwa infolge von Schwankungen in der Strahlintensität, kommen kann, so ändern sich damit die absoluten Dimensionen der Maskenstrukturen. Dieser Änderung wird in manchen Abbildungssystemen durch automatische Korrektur des Abbildungsmassstabes während des Einsatzes entgegengewirkt. In andern Abbildungssystemen, in denen eine automatische Korrektur des Abbildungsmassstabes während des Einsatzes nicht möglich ist, muss die Temperatur der Maske so weit konstant gehalten werden, dass sich die Dimensionen höchstens innerhalb der geforderten Genauigkeitsgrenzen ändern können.
Erfindungsgemäss wird die Dimension der Maske dadurch konstant gehalten, dass mit Hilfe zusätzlicher Bestrahlung, z. B. Infrarotstrahlung, eine gewünschte Temperatur eingestellt wird, welche aus der Erwärmung der Maske durch gleichzeitiges Auftreffen des Abbildungsmediums und der Zusatzstrahlung oder gegebenenfalls nur aus der Zusatzstrahlung resultiert.
Die Vorspannung der Maskenfolie wird dadurch erreicht, dass der Verstärkungsring aus einem Material besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient höher ist als jener der Maskenfolie.
Alternativ wird durch Einführung einer zusätzlichen Infrarotquelle die geforderte Vorspannung der Maskenfolie auch mit einer Maske erreicht, deren Verstärkungsring aus einem Material besteht, das denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, wie das Material der Maskenfolie, insbesondere also aus demselben Material besteht wie die Maskenfolie, u. zw. dadurch, dass die Oberfläche des Verstärkungsringes geschwärzt wird.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemässen Maske.
Die Maskenfolie --1-- und die äussere Folie --3-- sind aus Nickel und zirka 5 11m dick.
Sie sind über ein Zwischenstück --6-- aus gleichem Material und gleicher Dicke verbunden. Die
<Desc/Clms Page number 4>
Teile--1, 3 und 6--werden zusammen in einem Stück gefertigt, im gegenständlichen Ausführungsfall nach einer herkömmlichen Methode, nämlich durch galvanische Abscheidung. Die Ver-
EMI4.1
Kupfer und wird entweder ebenfalls galvanisch an dem dafür vorgesehenen Zwischenstück--6-- zwischen Maskenfolie --1-- und äusserer Folie --3-- abgeschieden oder mit einem temperaturbeständigen Kleber verklebt. Der Trägerrahmen --4-- besteht aus einem oberen und einem unteren Teil und ist im gegenständlichen Fall aus Aluminium.
Die Befestigung der von Verstärkungsring --2-- und äusserer Folie --3-- umgebenen Maskenfolie --1-- am Trägerrahmen --4-- erfolgt bei Raumtemperatur entweder dadurch, dass die Verdickung --5-- zwischen oberem und unterem Teil
EMI4.2
--4-- durchz. B. quadratische Masken, denkbar.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Maske besitzt in einem konkreten Ausführungsfall folgende Abmessungen : der Innenradius R des Trägerrahmens --4-- beträgt R = 6 cm, der Innenradius r des zum Trägerrahmen konzentrischen kreisförmigen Verstärkungsringes ist r = 4, 5 cm ; bei einer Dicke d = 40 um des Verstärkungsringes --2-- beträgt dessen Breite b = 0, 5 cm.
Die äussere Folie --3-- ist so konstruiert, wie dies im Detail --A-- der Fig. 1 angedeutet ist. Durch diese Strukturierung entstehen wellenförmige Stege, welche sich sehr leicht verformen lassen und somit bei der durch Erwärmung des Rahmens gegebenen Verformung nur vernachlässigbar kleine Kräfte auf den Ring übertragen. Bei einer maximalen Einsatztemperatur von 1700C muss dann die Temperatur des Trägerrahmens --4-- zirka 500C betragen. Wenn eine solche Maske in einem 10mal verkleinernden Projektionssystem eingesetzt wird, erhält man auf dem strukturier-
EMI4.3
In andern Ausführungsformen der erfindungsgemässen Maske kann statt der wellenförmig strukturierten äusseren Folie --3-- auch eine dünne durchgehende Folie oder eine andersförmig strukturierte, z.
B. regelmässig perforierte, Folie verwendet werden.
Ebenso können (prinzipiell) auch andere Materialien für Maskenfolie, Ring und Rahmen gewählt werden, wobei der Ausdehnungskoeffizient des Ringes nicht unter dem der Maskenfolie liegen darf ; ausserdem ist darauf zu achten, dass die unter allen-während des Betriebes möglichen - Bedingungen auftretenden Verformungen von Maskenfolie, Ring und Feder im elastischen Bereich der dafür verwendeten Materialien liegen. Die Dimensionierung der einzelnen Maskenteile erfolgt gemäss der gewünschten Maximaltemperatur und der zugelassenen Maximalschwankungen der übertragenen Strukturen.
Die erfindungsgemässe Maske kann in allen elektromagnetischen und korpuskularstrahl- - optischen Systemen zur Halbleiter-Strukturierung verwendet werden, auch in solchen, in denen die Maske mit einem Abbildungsstrahl belichtet wird, dessen Querschnitt kleiner ist als die abzubildende Maskenfläche. Auch in diesem Fall kann eine über die Maske homogene Temperaturverteilung erhalten werden, wenn der Ablenkstrahl relativ zur thermischen Trägheit genügend schnell über die Maske geführt wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.