DD262653A1 - Photomaskenglas niedriger ausdehnung mit verbesserten hafteigenschaften - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft neue alkalioxid-, borsaeureoxid- und bleioxidfreie Glaszusammensetzungen fuer Photomaskenglas der Ausdehnung d20/300 10 7 etwa 40 &m/(mK) ! mit verbesserten Hafteigenschaften, das in der Mikroelektronik zur Uebertragung von integrierten Schaltkreisen mit grossen und sehr grossen Integrationsgraden verwendet wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass das Glas folgende Zusammensetzung besitzt:SiO257,0 -61,0% MassegehaltAl2O315,5 -19,5% MassegehaltZnO 6,0 -10,0% MassegehaltMgO 2,0 - 9,0% MassegehaltCaO 2,0 - 8,0% MassegehaltBaO 1,5 - 4,5% MassegehaltSnO2 0,005- 3,3% MassegehaltZrO2 0 - 4,0% Massegehalt
Description
2. Photomaskenglas niedriger Ausdehnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung zusätzlich bis zu 2% Massegehalt Läutermittel, wie z. B. NH4CI oder CaF2 enthält.
Die Erfindung betrifft alkalioxid-, borsäure- und bleioxidfreies Glas der linearen thermsischen Ausdehnung a2o/3oo 1CT7 etwa 40 [m/(m K)], das zur kostengünstigen Herstellung von Photomasken mit verbesserten Hafteigenschaften geeignet ist. Als Photomaske dient das Glas in der Mikroelektronik zur Übertragung von integrierten Schaltkreisen mit großen und sehr großen Integrationsgraden. Zur Übertragung kann das moderne Projektionsbelichtungsverfahren angewendet werden.
Unter der Bezeichnung „Photomaskenglas mit niedriger Ausdehnung" bzw. „LE-Glas" (high quality low expansion glass) werden spezielle Substratgläser zusammengefaßt, die zur Herstellung von hochintegrierten elektrischen Schaltungen dienen. Dieses Photomaskenglas muß bei einer niedrigen Ausdehnung von a2o/3oo 10~7 etwa 30-50 [m/(m · K)] neben anderen wichtigen Eigenschaften gute Hafteigenschaften gegenüber Masken besitzen. Als Masken dienen dünne Metallschichten aus z.B. Chrom oder Eisen. Von großem Einfluß auf die Qualität der Abbildungen der Photomaske auf dem Chip ist eine trotz Belastung dauerhafte und fehlerfreie Haftung der Maske auf dem Glassubstrat. Diese Eigenschaften werden ganz wesentlich durch die chemische Zusammensetzung des Photomaskenglases beeinflußt. Seit der grundlegenden Arbeit von Y. Nokajima, T. T. Itzumitani und Y. Fuhrschn (Adhesion of chromium films to various glasses used in Photomask, Proceeedings Development in Semiconductor Microlithography III, Vol.135, [1978], S. 164—168) ist bekannt, daß sich die Haftung der meistens als Maske verwendeten Chromschicht gegenüber"Glas im Glassystem SiO2-B2O3-AI2O3-MO-M2O mitzunehmendem Gehaltan B2O3, BaO, SrO, PbO bzw. Li2O, Na2O und K2O (MO und M2O in der Reihenfolge zunehmender lonenradien) verringert. Mit größer werdenden Anteilen von AI2O3 wird die Haftung dagegen verbessert. Die Realisierung der wichtigen Glaseigenschaft „Haftung der Maske" bestimmt in ganz wesentlichem Maß die Ökonomie und Qualität des Übertragungsvorganges der Schaltkreise und wirkt sich damit auch auf die gesamte Chipherstellung aus.
Der bekannte Stand der Technik, repräsentiert durch die am häufigsten verwendeten kommerziellen Photomaskengläser niedriger Ausdehnung, wird in Tabelle 1 bezüglich der Glaszusammensetzungen wiedergegeben. Es ist ersichtlich, daß die Gläser Nr. 1 und 2 den herkömmlichen Borosilikatgläsern zuzurechnen sind.
Die Gläser Nr. 3 bis 5 stellen dagegen spezielle Weiterentwicklungen für Photomaskengläser im System SiO2-B2O3-AI2O3-MO-M2O dar, die nachteiligerweise noch Anteile von M2O und B2O3 und zu geringe Anteile von AI2O3 besitzen. In Tabelle 2 sind Angaben zu den den bekannten Stand der Technik charakterisierenden Photomaskengläser niedriger Ausdehnung der Patentliteratur zusammengestellt. Die Tabelle 2 belegt, daß es bisher nicht gelungen ist, Glaszusammensetzungen für Photomaskengläser niedriger Ausdehnung zu entwickeln, die alkalioxid- und borsäurefrei sind, einen hohen Anteil an AI2O3 und gleichzeitig kein PbO besitzen, das die z.T. eliminierten Komponenten M2O und B2O3 kompensieren soll, und außerdem kein oder nur sehr wenig BaO beinhalten. Die Verwendung von PbO verursacht bekanntermaßen nachteiligerweise zusätzlich starke Absorption im UV-Wellenlängenbereich und verringert damit die für Photomaskengläser geringer Ausdehnung unbedingt notwendige hohe UV-Transmission.
Somit ist der bekannte Stand der Technik zur Herstellung von Photomaskengläsern niedriger Ausdehnung durch nicht optimale Glaszusammensetzungen vor allem in bezug auf die Hafteigenschaften gekennzeichnet.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung sind neue optimierte Glaszusammensetzungen für Photomaskenglas geringer Ausdehnung mit verbesserten Hafteigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch neue M2O-B2O3-PbO-freie Glaszusammensetzungen Photomaskengläser niedriger Ausdehnung von a2o/3oo 10~7 ca. 40 [m/(m · K)] herzustellen, die
— verbesserte Hafteigenschaften gegenüber den Masken, die vorwiegend aus Chrom- oder Eisenschichten bestehen, besitzen und
— gleichzeitig die hohen Anforderungen der guten Schmelzbarkeit, der chemischen Beständigkeit, Transmission und optischen Qualität erfüllen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Photomaskenglas niedriger Ausdehnung folgende Zusammensetzung besitzt:
SiO2 = 57,0-61,0%Massegehalt
AI2O3 = 15,5-19,5% Massegehalt
ZnO = 6,0-10,0% Massegehalt
MgO = 2,0-9,0% Massegehalt
CaO = 2,0-8,0% Massegehalt
BaO = 1,5-4,5% Massegehalt
SnO2 = 0,005-3,3% Massegehalt
ZrO2 = 0,0-4,0% Massegehalt
Zur Verbesserung der Läuterung können den Glaszusammensetzungen u. U. kleine Mengen bekannter Läutermittel, wie z. B. NH4CI und CaF2 zugesetzt werden.
Es wurde gefunden, daß im Vielkomponentensystem SiO2-AI2O3-ZnO-MgO-CaO-BaO-SnO2-ZrO2 mit Glaszusammensetzungen, die auf spezielle Bereiche begrenzt sind, Photomaskengläser mit einer Ausdehnung von a2O/3oo1O~7 ca. 40 [m/(m · K)] hergestellt werden können, die
— obwohl sie frei von den Flußmitteln M2O (Alkalioxide), B2O3 und PbO sind, gutes Schmelzverhalten bei üblichen Temperaturen von ca. 1 500°C aufweisen,
— sich in hoher optischer Qualität erschmelzen lassen, d. h. z. B. gut läuterbar sind und kaum Schlieren verursachen.
Die gute Homogenität wird dabei besonders durch die Elimination der leicht verdampfenden Komponenten M2O, B2O3 und PbO erreicht,
— keine Trübungserscheinungen zeigen, obwohl das bekannte Trübungsmittel SnO2 verwendet wird bzw. obwohl ganz ähnliche Glaszusammensetzungen gemäß z.B. DE-AS 2058210 getrennte Phasen im Glas hervorrufen,
— gute Kristallisationsstabilität besitzen, obwohl nach DE-AS 1596848 ganz ähnliche Glaszusammensetzungen des Systems SiO2-AI2O3-MO (alkalifrei) die Grundlagen für Glaskeramiken bilden,
— ausgezeichnete chemische Beständigkeit besitzen,
— verbesserte Hafteigenschaften gegenüber Masken aus Metall, wiez. B. Chrom- und Eisenschichten hinsichtlich der Adhäsion und der Vermeidung von Nadellöchern besitzen, da sie kein B2O3, M2O, PbO und nur geringe Anteile BaO und große Anteile AI2O3 enthalten und damit die grundlegenden Zusammensetzungsforderungen für optimale Hafteigenschaften dieses Systems nach Y. Nokajima,T.T. Itzumitani und Y. Fuhrschn erfüllen und die
— auf Grund ihrer geeigneten Zusammensetzungen keine toxischen oder korrosiven Probleme verursachen, da die Bestandteile As2O3, Fluoride, B2O3, PbO und M2O eliminiert worden sind.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glases mit der Glaszusammensetzung, dem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und mit Angaben zur Herstellung aufgeführt.
| Oxid | % Massegehalt |
| SiO2 | 58,8 |
| AI2O3 | 17,5 |
| ZnO | 8,0 |
| MgO | 7,0 |
| CaO | 6,0 |
| BaO | 2,5 |
| SnO2 | 0,2 |
| Q20/300 " | 10~7[m/(m- K)] 41 |
Die Rohstoffe werden in üblicher Weise eingewogen — die Erdalkalioxide als Karbonate —, gemischt und das Gemenge bei ca. 1 5000C in keramischen Tiegeln oder Tiegeln aus Platinlegierungen zu homogenem Glas erschmolzen.
Den bekannten Stand der Technik charakterisierende kommerzielle Photomaskengläser niedriger Ausdehnung
Zusammensetzung
Glasproduzenten und Glasbezeichnung
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Oxide | CGW | Ohara | Asa hi | Hoy a | Schott |
| % Massegehalt | 7740 | E-6 | Al | LE-30 | PMG-1 |
| SiO2 | 80,5 | 79,42 | 63,3 | 59,28 | 46,01 |
| B2O3 | 13,0 | 15,77 | 4,4 | 4,26 | 11,31 |
| AI2O3 | 2,3 | 1,08 | 14,7 | 15,41 | 11,03 |
| MgO | 7,2 | 9,21 | |||
| CaO | <1 | 3,3 | 1,33 | 4,98 | |
| ZnO | <1 | 5,7 | 5,95 | 12,04 | |
| BaO | <1 | 0,96 | 13,82 | ||
| PbO | 0,92 | ||||
| Na2O | 4,0 | 2,59 | 1,3 | 1,29 | 0,163 |
| K2O | <0,02 | 0,80 | 0,31 | ||
| As2O3 | 0,9 | 0,36 | |||
| Sb2O3 | 0,43 |
Den bekannten Stand der Technik charakterisierende Photomaskengläser niedriger Ausdehnung der Patentliteratur
Nr. Bezeichnung
Kritische Glaskomponenten in % Massegehalt
| der PS | gemäß Patentansprüchen Nr. 1 | B2O3 | AI2O3 | BaO | PbO | gemäß Beispielen | B2O3 | AI2O3 | BaO | PbO | |
| M2O | 7-11* | 1-11* | M2O | 11,2-18,6 | 3,4-30,1 | ||||||
| 1 | DE-PS 3207315 | 7-11* | 0-11* | 10,0-17,2 | 0-21,3 | ||||||
| 2 | DE-OS 3232343 | 0,5-3* | 1,4-2,7 | ||||||||
| 3 | DE-PS 3345943 | 3-15 | 12-25 | 0,5-5 | 5,0-15,0 | 12,5-23,5 | 0-3,5 | 0,5-4,0 | |||
| I.Aufgabe | 0,5-12 | 10-22 | 1,5-15 | 0,5-10 | 0-1,0 | 1,5-10 | 12-20 | 2-12,5 | 1-4,2 | ||
| 2. Aufgabe | 2-10* | 1,5-2,5 | 0-0,5 | 10,0-15,0 | |||||||
| 4 | JP 60-42247 | 0-4* | 1-6 | 12-15 | 9-10 | 0-1 | 4,0-7,0 | 2.17-3.68 | 12.36-14.54 | 9.18-9.31 | 0-0.50 |
| CJl | DE-PS 3516020 |
Legende: * Angaben der PS in % Molgehalt
Claims (1)
1. Photomaskenglas niedriger Ausdehnung mit verbesserten Hafteigenschaften, das zumindest Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Zinkoxid und Bariumoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas folgende Zusammensetzung besitzt:
SiO2 = 57,0-61,0% Massegehalt
AI2O3 = 15,5-19,5% Massegehalt
ZnO = 6,0-10,0% Massegehalt
MgO = 2,0-9,0% Massegehalt
CaO = 2,0-8,0% Massegehalt
BaO = 1,5-4,5% Massegehalt
SnO2 = 0,005-3,3% Massegehalt
ZrO2 = 0,0-4,0% Massegehalt
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD87303762A DD262653A1 (de) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Photomaskenglas niedriger ausdehnung mit verbesserten hafteigenschaften |
| DE3808573A DE3808573C2 (de) | 1987-06-15 | 1988-03-15 | Photomaskenglas niedriger Ausdehnung mit verbesserten Hafteigenschaften |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD87303762A DD262653A1 (de) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Photomaskenglas niedriger ausdehnung mit verbesserten hafteigenschaften |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD262653A1 true DD262653A1 (de) | 1988-12-07 |
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|---|---|---|---|
| DD87303762A DD262653A1 (de) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Photomaskenglas niedriger ausdehnung mit verbesserten hafteigenschaften |
Country Status (2)
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| DE (1) | DE3808573C2 (de) |
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