DD211885A1

DD211885A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR INCREASING THE LIFE OF PROJECTION OR SPACING MASKS

Info

Publication number: DD211885A1
Application number: DD24538082A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Berndt; Wolfram Beyer; Dieter Zeiler
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1984-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erhoehung der Lebensdauer von Masken in kopuskularstrahloptischen Abbildungssystemen, insbesondere in ionenoptischen Projektionssystemen, im Prozess der Herstellung von Halbleiterbauelemente. Ziel der Erfindung ist die Gewaehrleistung der Funktionsfaehigkeit von Masken ueber einen laengeren Zeitraum als bisher. Im wesentlichen wird erfindungsgemaess vorgeschlagen, dass der durch Beschluss mit geladenen Teilchen verursachte Maskenabtrag durch Schichtabscheidung bis zum Erreichen der urspruenglichen Maskendicke ausgeglichen wird. Diese Abscheidung erfolgt vorzugsweise in einer an sich bekannten korpuskularstrahloptischen Abbildungsanlage selbst, wobei im Strahlengang oder auf einer Position des Maskenmagazins zusaetzlich eine Verdampfungs-bzw. Sputterquelle angebracht werden.The invention relates to a method and an arrangement for increasing the lifetime of masks in kopuskularstrahloptischen imaging systems, in particular in ion-optical projection systems, in the process of manufacturing semiconductor devices. The aim of the invention is to ensure the functionality of masks over a longer period of time than hitherto. It is essentially proposed according to the invention that the mask removal caused by the decision with charged particles is compensated by layer deposition until the original mask thickness has been reached. This deposition is preferably carried out in a per se known corpuscular beam optical imaging system itself, wherein in the beam path or on a position of the mask magazine additionally an evaporation or. Sputter source be attached.

Description

Verfahren und Anordnung zur Erhöhung der Lebensdauer von Projektions- oder AbstandsmaskenMethod and arrangement for increasing the life of projection or distance masks

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur lebenadauererhöhung von Masken in korpuskularstrahloptischen Abbildungssystemen, insbesondere in ionenoptischen Projektionseystemen, im Prozeß der Herstellung von Halbleiter- _..... bauelementen,The invention relates to a method and an arrangement for increasing the lifetime of masks in corpuscular-beam optical imaging systems, in particular in ion-optical projection systems, in the process of producing semiconductor components.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Das Höhen-Breiten-(HB)Verhältnis, das heißt, das Verhältnis von Dicke zu Strukturgröße von Hasken für korpuskularstrahloptische _.Abbildungssysteme ist begrenzt. Trotz selbstjustierender Verfahren zur Herstellung von Masken mit einem HB-Verhältnis größer 1 kann die Dicke von Masken mit Strukturen von ca« 1 /um nur wenige Mikrometer betragen. Die Lebensdauer solch dünner Masken wird wesentlich durch die Sputterwirkung einfallender Teilchen, insbesondere schwerer Teilchen, vermindert. Sie liegt beispielsweise derzeit beim Einsatz in Ionenlithografieanlagen bei nur wenigen Stunden Bestrahlungszeit, so daß im Zusammenhang mit der sehr aufwendigen Herstellung dieser Durchstrahlungsmasken das Kosten-Nutzen-Verhältnis sehr ungünstig ausfällt. Die infolge der Sputterwirkung auftretenden Verzerrungen bzw. Zerstörungen der Maske lassen einen Einsatz im korpuskularstrahloptischen System überhaupt fraglich erscheinen.The height-width (HB) ratio, that is, the thickness-to-feature size ratio of hascs for corpuscular beam optical imaging systems is limited. Despite self-aligning techniques for producing masks with an HB ratio greater than 1, the thickness of masks with structures of about 1 / can be as small as a few microns. The lifetime of such thin masks is significantly reduced by the sputtering effect of incident particles, especially heavy particles. For example, it is currently only a few hours irradiation time when used in ion lithographic systems, so that in connection with the very complex production of these radiographic masks, the cost-benefit ratio is very unfavorable. The distortions or destruction of the mask occurring as a result of the sputtering effect make a use in the corpuscular-beam optical system even questionable.

Entsprechend DD-PS 154 405 ist es bekannt, Belichtungsmasken für lichtoptische Abbildungssystem mit einer Schutzschicht zu versehen, um deren Abriebfestigkeit zu erhöhen* Diese lösung ist für den Einsatz in Ionenlithografieanlagen nur bedingt anwendbar, da diese Schutzschichten die Sputterwirkung wenig beeinflussen und damit die lebensdauer nur unwesentlich verlängern,According to DD-PS 154 405 it is known to provide exposure masks for light-optical imaging system with a protective layer to increase their abrasion resistance * This solution is only partially applicable for use in ion lithographic systems, since these protective layers affect the sputtering little and thus the life only lengthen slightly,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Punktionsfähigkeit von Projektions- oder Abstandsmasken in korpuskularstrahloptischen Abbildungssystemen über einen langen Zeitraum zu gewährleisten·The aim of the invention is to ensure the puncture capability of projection or distance masks in corpuscular-beam optical imaging systems over a long period of time.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Projektions- oder Abstandsmasken in korpuskularstrahloptischen~Abbi~Xdungssystemen durch Einführen von wenigen Verfahrensschritten zum Ausgleich des Maskenabtrages wesentlich zu erhöhen. Das Verfahren soll durch wenige an der Korpuskularstrahlanlage selbst angebrachte Zusatzmittel mit geringstem Zeitaufwand durchführbar sein. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Maske während des Beschüsses mit geladenen Teilchen oder nach einem Abtrag von 2 % - 10 % der ursprünglichen Dicke durch ein Schichtabscheidungsverfahren mindestens auf die Ausgangsdicke verstärkt wird· Die Schichtabscheidung erfolgt vorzugsweise in der Anlage zur korpuskularstrahloptischen Abbildung auf den Oberflächengebieten der Maske, die einer Bestrahlung mit Teilchen ausgesetzt sind. Da diese Anlagen ausnahmslos Vakuumanlagen sind, wird für die Schichtabscheidung ein Vakuumverfahren, beispielsweise ein Sputter- oder Bedampfungsverfahren, eingesetzt. Diese Verfahrensschritte werden durch Anbringen von entsprechenden Zusatzmitteln, wie Sputter- oder Bedampfungsquelle,It is an object of the invention to substantially increase the lifetime of projection or distance masks in corpuscular-beam optical imaging systems by introducing a few process steps to compensate for mask wear. The method should be feasible by a few attached to the corpuscular beam system itself additives with the least expenditure of time. According to the invention, the object is achieved in that the mask during the bombardment with charged particles or after a removal of 2 % - 10% of the original thickness by a Schichtabscheidungsverfahren is at least increased to the initial thickness · The layer deposition is preferably carried out in the plant for corpuscular beam optical imaging the surface areas of the mask which are exposed to irradiation with particles. Since these systems are without exception vacuum systems, a vacuum method, for example a sputtering or vapor deposition method, is used for the layer deposition. These process steps are carried out by attaching appropriate additives, such as sputtering or evaporation source,

in der Anlage seibat ohne großen Zeitaufwand durchgeführt, wobei die Beschichtung zum Zwecke des Ausgleichs des Maskenabtrages kontinuierlich oder periodisch erfolgt und die Maske in ihrer Arbeitsposition verbleiben kann« Werden die genannten Zusatzmittel auf einer bestimmten Position des Maskenmagazins angeordnet, ist auch eine Schichtabscheidung außerhalb der Arbeitspostion im Vakuumsystem der Anlage möglich» Ebenso sind elektrochemische oder stromlose Absehe idungsverfahren außerhalb der Anlage anwendbar.· Der Ausgleich des Maskenabtrages erfolgt durch Abscheidung eines Materials, welches sich durch geringe Sputterraten gegenüber der jeweiligen Ionensorte, die zur Belichtung verwendet wird, auszeichnet. Gut eignet sich beispielsweise ein Material entsprechend der Oberflächenschicht der Maske, Geringe Sputterraten lassen sich aber auch nach dem Abscheiden von Metallen oder deren Oxiden bzw. nach einer Kohlenstoffabscheidung erzielen.in the system seibat carried out without great expenditure of time, the coating for the purpose of compensating the Maskeabtrages continuously or periodically and the mask can remain in its working position. "If the said additives arranged on a certain position of the mask magazine, and a layer deposition outside the workstation possible in the vacuum system of the plant »Electrochemical or electroless separation processes are also possible outside the plant · The mask removal is compensated by depositing a material which is characterized by low sputtering rates in relation to the respective ion species used for the exposure. Good, for example, a material according to the surface layer of the mask, low sputtering rates can also be achieved after the deposition of metals or their oxides or after carbon deposition.

Sine effektive Variante zur Herstellung einer vorzugsweise Kohlenstoff enthaltenden Schicht besteht in der Bedampfung der Maske mit einer dünnen organischen Schicht, die durch den Ionenbeschuß in der Anlage selbst verhärtet und extrem geringe Sputterraten aufweist,An effective variant for producing a preferably carbon-containing layer consists in the vapor deposition of the mask with a thin organic layer, which hardens by the ion bombardment in the system itself and has extremely low sputtering rates,

Ausführungsbe isp ieIExecution example

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert- werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:

Pig, 1: die schematische Darstellung einer korpuskularstrahloptischen AbbildungsanlagePig, 1: the schematic representation of a corpuscular-beam optical imaging system

Pig, 2: die Anlage gemäß Pig, 1 mit zusätzlicher Verdampfungsquelle im StrahlengangPig, 2: the plant according to Pig, 1 with additional evaporation source in the beam path

Pig, 3: die Anlage gemäß Pig. 1 mit zusätzlicher Sputterquelle am Maskenmagazin,Pig, 3: the plant according to Pig. 1 with additional sputtering source on the mask magazine,

In den Strahlengang einer Ionenprojektionsanlage, bestehend aus einem Injektor 1, einem Maskenmagazin 5 mit Masken 2, einem Projektionslinsensystem 3 und einem Target 4 (Pig* "I)₅ wird erfindungsgemäß zwischen Injektor 1 und Maske 2 eine ringförmige Verdampfungsquelle 7 für ein organisches Material - z. B* Vakuumöl - so angebracht, daß bei deren Erwärmung alle einem Ionenbeschuß ausgesetzten Oberflächengebiete der läaske 2 gleichmäßig bedampft werden (Pig· 2). Die Erwärmung der Verdampfungsquelle durch Randgebiete des -Ionenstrahles ist in der Regel schon ausreichend. Die sich an der Maske 2 anlagernden organischen Dämpfe werden durch Einwirkung des Ionenstrahls verfestigt und schützen die Maskenatrukturen vor der Sputterwirkung. Dadurch kann die Lebensdauer der Maske 2 mindestens um das 3-fache - erhöht werden. Im vorgenannten Beispiel verbleibt die Maske 2 während dieser Beschichtung in der Arbeitsposition. Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleich des Dickenabtrages der Projektionsmaske 2 in ionenoptischen Abbildungssyatemen besteht in der Anordnung einer Sputterquelle 8 auf einer Position des lüaskenmagazins 5 (Fig· 3). Die Sputterquelle gestattet die Abscheidung beispielsweise einer Titanschicht zwischen 50 und 500 mn Dicke, vorzugsweise 200 nnu Besonders günstig hat sich eine Schichtabscheidung bei einemIn the beam path of an ion projection system, consisting of an injector 1, a mask magazine 5 with masks 2, a projection lens system 3 and a target 4 (Pig * "I) ₅ according to the invention between the injector 1 and 2 mask an annular evaporation source 7 for an organic material - Eg * vacuum oil - so attached that when heated, all surface areas exposed to ion bombardment of the läaske 2 are evenly vaporized (Pig · 2) .The heating of the evaporation source by peripheral areas of the ion beam is usually sufficient Mask 2 of organic vapors which are deposited are solidified by the action of the ion beam and protect the mask structures from sputtering, thereby increasing the lifetime of the mask 2 by at least 3-fold In the above example, the mask 2 remains in the working position during this coating. Another way to compensate for thickness loss The projection mask 2 in ion-optical imaging systems consists in the arrangement of a sputtering source 8 on a position of the mask magazine 5 (FIG. 3). The sputtering source allows the deposition of, for example, a titanium layer between 50 and 500 nm thick, preferably 200 nm thick

—5 —4.-5 -4.

Sauerstoffparti-aldruck von etwa 10 bis 10 Torr erwiesen. Die Anwesenheit von Sauerstoff führt zur Bildung von Ti-Oxid, das sich durch eine sehr geringe Sputterrate auszeichnet. Bei dieser Anordnung ist die räumliche Trennung · von Belic-htungs- und Schichtabscheidungsbereich sehr vorteilhaft, weil dadurch eine Verschmutzung der für die Abbildung wichtigen Bereiche fast ausgeschlossen ist.Oxygen partial pressure of about 10 to 10 Torr proved. The presence of oxygen leads to the formation of Ti oxide, which is characterized by a very low sputtering rate. In this arrangement, the spatial separation of coating and deposition area is very advantageous because it almost eliminates fouling of the areas important to the image.

Claims

invention claim

A method of increasing the lifetime of projection or spacer masks having at least one patterned layer and through apertures, the thickness thereof during the charged particle bombardment for fabrication

is reduced by semiconductor structures in Kopuskularstrahloptischen Bildbildigsigslagen, characterized in that the caused by the bombardment with charged particles mask removal is compensated such that the exposed to the irradiation of particles surface regions of the mask, preferably in the corpuscular beam optical imaging system itself, a layer to at least Reaching the original mask thickness is deposited.

2. The method according to item 1, characterized in that the layer deposition is performed on the same time as the irradiation ·

3. Method according to item 1, characterized in that the layer deposition is carried out after a mask particle removal carried out by the action of charged particles of 2 % -10 % of the original mask thickness.

4. The method according to item 1 to 3, characterized in that a vacuum method is used for layer deposition.

5. The method according to item 1, characterized in that an electrochemical or .. electroless deposition method is used for layer deposition.

6. The method according to item 1, characterized in that the deposited layer consists of the material of the surface layer of the mask.

7. The method according to item 1, characterized in that the deposited layer consists of a metal or dea dea oxide ·

8. The method according to item 1, characterized in that the finished layer contains carbon.

9. The method according to item 1 and 8, characterized in that the inabeaondere carbon-containing layer is produced by depositing organic vapors and subsequent Ionenbeachuß in the corpuscularatrahloptiachen imaging system.

10. Arrangement for carrying out the method according to point in a corpuscularatrahloptiachen imaging system, consisting essentially of a. Injector, a mask magazine with masks, a projection lens system. and a sarget, characterized in that between the injector (1) and mask (2) an annular evaporation source (7) or sputtering source (8) in the beam path of the optical axis (6) of the particle beam is arranged, wherein the mask (2) during the layer deposition remains in its working position,

11. Arrangement for carrying out the method according to point and 10, characterized in that the evaporation source (7) or the sputtering source (8) is arranged on a position of the mask magazine (5), wherein the mask (2) during the layer Decision outside the working position in the vacuum system of the corpuscular beam imaging apparatus is located.

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