DE10253928A1

DE10253928A1 - Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske

Info

Publication number: DE10253928A1
Application number: DE10253928A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Mishiro; Shinya Kikugawa; Kaname Okada; Takayuki Kawahara; Morio Terakado
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2003-06-18
Also published as: TW200300518A; US6795170B2; KR20030041811A; US20030095245A1

Abstract

Eine Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske, wobei das Häutchen einen Häutchenrahmen und eine Häutchenlage umfaßt, die an einem Öffnungsbereich, der in dem Häutchenrahmen ausgebildet ist, angebracht ist, worin wenigstens ein Bereich der Häutchenrahmenoberfläche in Kontakt mit der Photomaske einen direkten Kontakt mit der Photomaske ohne Zwischenlegen eines Klebers aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zum Verhindern der Abscheidung von Fremdsubstanz auf einer Photomaske oder einer Strichplatte bzw. einem Fadenkreuz (nachfolgend für beide Elemente allgemein als die Photomaske bezeichnet), die in einem Herstellungsschritt für eine integrierte Schaltung verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Struktur zum Anbringen eines für ein Photo-Lithographieverfahren, das einen F₂-Laser verwendet (Wellenlänge: 157,6 nm), geeigneten Häutchens bzw. dünnen Films an einer Photomaske.

In einem Photo-Lithographieverfahren, das in einem Herstellungsschritt für eine integrierte Schaltung verwendet wird, wird die Ausbildung eines Musters durch Belichten eines Halbleiterwafers, der mit einem Photoresistmaterial für Licht versehen ist, durchgeführt. Wenn eine Photomaske einen Defekt aufweist oder eine Fremdsubstanz darauf abgeschieden ist, wird die Spur des Defektes oder der Fremdsubstanz auf den Wafer gemeinsam mit dem Muster übertragen, wodurch ein Kurzschließen oder Brechen des Drahts verursacht werden kann.

Dementsprechend wurde ein Verfahren zum Anbringen eines Häutchens auf einer oder beiden Oberflächen der Photomaske verwendet, um zu verhindern, daß eine Fremdsubstanz auf der Oberfläche oder den Oberflächen der Photomaske abgeschieden wird.

Das herkömmliche Häutchen war von einer Art mit einer Außenkonfiguration, wie dies in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht gemäß Fig. 5 gezeigt ist, welche durch ein Verbinden einer Häutchenmembran 2, die aus Nitrozellulose oder einem Fluorkohlenwasserstoffharz gefertigt war und eine Dicke von mehreren nm bis einigen µm aufwies, an einen Häutchenrahmen 1 aus Aluminium oder dergleichen mit einem Kleber 3 gebildet wurde. Bei Anwendung wurde das Häutchen so angebracht, dass das auf der Photomaske gebildete Muster abgedeckt wurde. Ein derartiges Häutchen, in welchem die Membran aus organischem Material verwendet wurde, hatte den folgenden Nachteil. Wenn Licht kurzer Wellenlänge verwendet wurde, um eine genaue Lichtbestrahlung zu erhalten, wurde eine organische Komponente aufgrund der Bestrahlung mit einer starken optischen Energie zersetzt. Dementsprechend hatte das herkömmliche Häutchen keine ausreichende Dauerhaftigkeit bzw. Beständigkeit gegenüber einer mehrfachen Bestrahlung mit Energie, mit anderen Worten, für eine Einsatz- bzw. Arbeitszeit in dem tatsächlichen Aussetzen an Licht. Unter Berücksichtigung dessen wurde in den letzten Jahren untersucht, eine Häutchenlage, die durch Bearbeiten eines synthetisch hergestellten Siliziumdioxidglases in eine dünne Schicht bzw. eine dünne Lage ausgebildet wurde, anstatt der Häutchenmembran aus einem organischen Harzmaterial zu verwenden. Das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas ist Glas, bestehend im wesentlichen lediglich aus Siliziumdioxid, welches beispielsweise durch ein Wachsen von porösem Material, das aus Siliziumoxid, "soot" genannt, besteht, durch Reagieren einer Siliziumquelle und einer Sauerstoffquelle in einer Gasphase gefolgt durch ein Sintern erhalten wird. Da die aus dem synthetisch hergestellten Siliziumdioxidglas gefertigte Häutchenlage eine exzellente Lichtdurchlässigkeit besitzt, wird häufig eine Antireflexionsmembran auf dessen einziger oder beiden Oberflächen angeordnet.

Wenn das Häutchen, in welchem das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas als die Häutchenlage verwendet wird, tatsächlich in einem Schritt des Aussetzens an Licht verwendet wird, absorbiert das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas selbst Lichtenergie unter Erzeugung von Wärme, wodurch sich die Häutchenschicht bzw. die Häutchenlage ausdehnt. Weiter nimmt auch der Häutchenrahmen selbst Wärme auf. Da Metall, z. B. Aluminium, Titan oder dergleichen, welches üblicherweise als das Material für den Häutchenrahmen verwendet wird, einen unterschiedlichen, thermischen Expansionskoeffizienten von jenem des synthetisch hergestellten Siliziumdioxidglases besitzt, wird eine Spannung in der Häutchenlage, das aus dem synthetisch hergestellten Siliziumdioxidglas gefertigt ist, erzeugt, wodurch eine Änderung des Lichtwegs aufgrund der Doppelbrechung oder eine Änderung des Lichtwegs aufgrund einer mechanischen Verbiegung bewirkt werden kann. Dementsprechend ist es wünschenswert, daß ein Material für den Häutchenrahmen denselben oder einen ähnlicheren thermischen Expansionskoeffizienten wie das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas besitzen sollte.

Wenn das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas für die Häutchenlage verwendet wird, wurde andererseits vorgeschlagen, eine Häutchenschicht zu verwenden, die eine Dicke von 0,01 bis 2 mm besitzt. Wenn eine Häutchenlage, die eine derartige Dicke besitzt, in einem tatsächlichen Schritt des Aussetzens an Licht verwendet wird und wenn hier eine Streuung der Dicke der Häutchenlage vorliegt, war es jedoch bekannt, daß Bestrahlungslicht 4 unter Änderung des Lichtwegs gebrochen wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Änderung des Lichtwegs bewirkt eine Verschiebung der Position des Musters, das zu übertragen ist, und eine gute lithographische Arbeit kann nicht ausgeführt werden. Dementsprechend wird vorgeschlagen, daß die Parallelität der oberen und unteren Ebene, welche für die Häutchenlage zulässig ist, 0,1 µm/50 mm beträgt.

Weiter wird selbst in einem Fall, daß eine Häutchenlage, die der oben beschriebenen Parallelität genügt, verwendet wird, die Verschiebung der Position des Musters, das zu übertragen ist, bewirkt, wenn die Parallelität zwischen zwei Ebenen: der Häutchenlage bzw. Häutchenschicht 2 und der Oberfläche der Photomaske 5, die der Häutchenlage 2 gegenüberliegt, welche an der oberen und unteren Ebene des Häutchenrahmens 1 angebracht sind, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, schlecht ist.

Das Häutchen wird durch Verbinden bzw. Befestigen der Häutchenlage mit bzw. an dem Häutchenrahmen gebildet. Wenn die Flachheit bzw. Ebenheit der befestigten Ebene ungenau ist, wird die Häutchenlage, nachdem sie befestigt bzw. gebunden wurde, gekrümmt, da die Häutchenlage der Form einer oberen Ebene des Häutchenrahmens folgt, oder erzeugt ein optisches Problem wie eine erhöhte Brechkraft aufgrund der ungenauen Ebenheit. Oder wenn die Ebenheit einer unteren Ebene des Häutchenrahmens unzureichend bzw. ungenau ist, wird eine Verwindung oder Verbiegung in dem Häutchenrahmen selbst erzeugt, wenn er an die Photomaske gebunden wird, und hier besteht eine Möglichkeit, daß eine Verbiegung in der Häutchenlage bewirkt wird.

Dementsprechend ist es erforderlich, daß die Flachheit von jeder Ebene des Häutchenrahmens (wenn die Gesamtoberfläche einer oberen und unteren Ebene, die ein rahmenartiges Glied bzw. Element ausbilden, berücksichtigt wird, zeigt die Flachheit den maximalen Unterschied von konkav-konvex in einer Idealebene an) nicht mehr als 1 µm beträgt und die Parallelität zwischen der oberen und unteren Ebene (der maximale Unterschied an einem fakultativen Punkt in der Gesamtoberfläche des rahmenartigen Glieds) nicht mehr als 2 µm beträgt. Weiter ist es notwendig, ein Verfahren zum Verbinden bzw. Befestigen der Häutchenlage an den Häutchenrahmen oder der Photomaske an den Häutchenrahmen anzuwenden, während die oben beschriebene Genauigkeit aufrecht erhalten werden sollte.

Als der Weg zum Lösen des oben beschriebenen Problems wurde ein Verfahren versucht, um die Dicke eines Klebers zwischen der Häutchenlage und dem Häutchenrahmen und eines Klebers oder eines klebrigen Materials (nachfolgend der Einfachheit halber als der Kleber für beide Materialien bezeichnet) zwischen der Photomaske und dem Häutchenrahmen zu verringern.

Diese Kleber sind allgemein aus einem organischen Material zusammengesetzt. Dementsprechend wird, wenn, wie zuvor beschrieben, Licht mit hoher Energie bestrahlt wird, der Kleber zersetzt oder verschlechtert, was ein Abschälen oder Staubbildung an den verbundenen Bereichen bewirkt, oder Gas, das aus einer organischen Komponente erzeugt wurde, reduziert die Durchlässigkeit des Lichts, das eine verwendbare Wellenlänge besitzt.

Andererseits schlugen die Erfinder dieser Anmeldung in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-302306 einen Lösungsansatz vor, um die Verschlechterung eines Klebers zwischen der Häutchenschicht bzw. der Häutchenlage und dem Häutchenrahmen zu verhindern. Gemäß diesem Lösungsweg kann erwartet werden, einen vorbestimmten Effekt zu erhalten, wenn der oben beschriebenen Flachheit des gebundenen Bereichs des Häutchenrahmens genügt. Jedoch erwähnt die oben erwähnte Erfindung keinen ausreichenden Lösungsweg für die Verbindung zwischen dem Häutchenrahmen und der Photomaske.

Es besteht hier auch ein Problem in dem Verfahren zum Erhalten des Häutchenrahmens, der eine ausreichende Konfigurationsgenauigkeit besitzt.

Wenn ein rahmenartiges Glied aus Siliziumdioxidglas hergestellt wird, wird ein Verfahren in Betracht gezogen, in welchem ein stabartiges Glied geschmolzen und behandelt wird, um ein rahmenartiges Glied auszubilden, oder ein Verfahren, in welchem Siliziumoxidpulver, welches in eine Form gegeben wird, bis zur Verglasung erhitzt wird, um ein rahmenartiges Glied auszubilden, und anschließend wird ein Polieren der oberen und unteren Ebenen des rahmenartigen Glieds ausgeführt.

Wenn das konventionelle Polierverfahren (d. h. ein Einzelflächenpolieren) auf die Herstellung des Häutchenrahmens angewandt wird, kann es möglich sein, eine gute Ebenheit für jede Ebene des Häutchenrahmens zu erhalten. Bei der Auswertung, ob jede Ebene fähig war oder nicht, auf eine vorbestimmte Genauigkeit bearbeitet zu werden, ist jedoch das herkömmliche optische Meßverfahren unter Verwendung eines Newtonrings für die Analyse betreffend seine Form unzureichend, da die Rahmenweite bzw. -breite des Häutchenrahmens so schmal wie etwa 1-5 mm ist. Eine genaue Messung kann nicht erwartet werden, außer eine teure Vorrichtung, wie ein dreidimensionales Meßinstrument, wird verwendet.

Wenn ein rahmenartiges Element, das aus Siliziumdioxidglas gefertigt ist, mit einer Doppelseitenpoliermaschine bearbeitet wird, um eine exzellente Parallelität zu erhalten, gab es weiter folgende Nachteile. Der Membran- bzw. Häutchenrahmen hat allgemein Außenabmessungen von 120 × 120 mm oder mehr, eine Rahmenbreite von 1 bis 5 mm und eine Höhe von 3 bis 6 mm. Dementsprechend ist er als Gesamtes in der Festigkeit schwach. Dementsprechend wurde der Häutchenrahmen während der Bearbeitung zerbrochen. Um das Brechen zu vermeiden, war es notwendig, eine leichte Polieroperation mit geringer Last und geringer Umdrehung für eine lange Zeit auszuführen, wodurch die Arbeitseffizienz merkbar reduziert war.

Die Erfinder dieser Anmeldung haben die vorliegende Erfindung bereitgestellt, indem sie festgestellt haben, daß die Oberfläche des Häutchenrahmens, die an die Photomaske zu befestigen bzw. binden ist, mit hoher Genauigkeit eben gemacht werden kann.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Struktur zum Anbringen eines Häutchen bzw. einer Membran bzw. eines dünnen Films an einer Photomaske bereitgestellt, worin das Häutchen einen Häutchenrahmen und eine Häutchenlage umfaßt, welche an einem Öffnungsbereich, der in dem Häutchenrahmen ausgebildet ist, angebracht ist, wobei die Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Bereich der Häutchenrahmenoberfläche in Kontakt mit der Photomaske einen direkten Kontakt mit der Photomaske ohne Zwischenlegen bzw. Vermitteln eines Klebers bzw. Haftmittels aufweist.

Es wird nämlich angenommen, daß die Parallelität zwischen der Häutchenlage und der Ebene der Photomaske beibehalten werden kann, wenn sie einander in ihrem gesamten Ebenenbereich oder einem Teil der Ebene ohne Zwischenlegen eines Klebers in Kontakt stehen. Als Beispiele der Struktur für diesen Zweck gibt es folgende Verfahren: (1) es wird ein Hilfsglied zum Pressen des Häutchenrahmens an die Photomaske verwendet. Insbesondere wird ein Hilfsglied, das eine L-Form im Querschnitt aufweist, mit wenigstens einem Teil des Häutchens in Eingriff gebracht und das Hilfsglied wird an die Photomaske gebunden, um den Häutchenrahmen auf die Photomaske zu pressen, (2) es wird ein Kleber an einem äußeren Umfangsbereich bzw. Außenumfangsbereich des Häutchenrahmens aufgebracht und der Häutchenrahmen wird an die Photomaske gebunden, und (3) es wird ein konkaver Bereich durch ein Bearbeiten der Häutchenrahmenoberfläche ausgebildet, um an die Photomaske gebunden zu werden, und der Häutchenrahmen wird an die Photomaske durch Füllen eines Klebers in den konkaven Bereich gebunden.

Der Kleber, auf den hier Bezug genommen wird, kann vom Polybutenharztyp, Acrylharztyp, Epoxytyp, Silikontyp, Fluorkohlenwasserstoffharztyp oder dergleichen in derselben Weise sein, wie sie in der herkömmlichen Technik verwendet werden. Weiter umfaßt der Kleber, auf den hier Bezug genommen wird, ein klebriges Material.

Für das Material für die Häutchenlage besteht keine Beschränkung, sofern das Material Bestrahlungslicht übertragen bzw. durchlassen kann. Jedoch ist es bevorzugt, synthetisch hergestelltes Siliziumdioxidglas zu verwenden, da es eine hohe Transparenz und Dauerhaftigkeit gegenüber Ultraviolettstrahlen mit kurzen Wellenlängen besitzt.

Das Material für den Häutchenrahmen ist wünschenswerter Weise ein derartiges, das denselben thermischen Expansionskoeffizienten wie das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas besitzt. In diesem Zusammenhang ist das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas am bevorzugtesten, und Quarzglas bzw. Quarzgut bzw. durchscheinendes Kieselglas, Glas, das andere Komponenten enthält, Keramiken, eine Legierung und dergleichen können verwendet werden.

Weiter stellt die vorliegende Erfindung eine Struktur zum Anbringen des Häutchens bzw. der Membran, das bzw. die mit einem Verfahren, umfassend die folgenden Schritte, an einer Photomaske angebracht wird, zur Verfügung, um die Häutchenrahmenoberfläche, die an die Photomaske gebunden werden soll, mit hoher Genauigkeit eben zu machen und um die Parallelität zwischen oberen und unteren Ebenen des Häutchenrahmens mit hoher Genauigkeit parallel zu machen:
einen Herstellungsschritt des Herstellens einer Siliziumdioxidglasschicht, die größere Außenabmessungen als die Außenkonfiguration des Häutchenrahmens und eine größere Dicke als die Höhe des Häutchenrahmens aufweist;
einen Polierschritt des Polierens von beiden Oberflächen der Siliziumdioxidglasschichts, und
einen Bearbeitungsschritt des Bearbeitens der Siliziumdioxidglasschicht nach dem Polieren, um ein rahmenartiges Glied bzw. Element zu erhalten.

In den Zeichnungen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die das Häutchen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die das Häutchen bzw. die Membran als eine Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die das Häutchen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die das Häutchen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die ein herkömmliches Häutchen zeigen;
Fig. 6 ein Diagramm, das eine Verschiebung des Lichtwegs von bestrahltem Licht aufgrund einer Häutchenlage, die eine nicht genaue Parallelität besitzt, erklärt;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine Verschiebung des Lichtwegs von Bestrahlungslicht aufgrund einer nicht genauen Parallelität zwischen der Häutchenlage und der Photomaske erklärt;
Fig. 8 eine diagrammartige Seitenansicht, die einen wichtigen Bereich einer Doppelseitenpoliervorrichtung zeigt; und
Fig. 9 eine diagrammartige, perspektivische Ansicht eines wichtigen Bereichs der Doppelseitenpoliervorrichtung.
In dem Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Häutchens bzw. der Membran gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine diagrammartige Querschnittsansicht des Häutchens bzw. der Membran gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin ein Häutchen an eine Photomaske angebracht wird.
Ein Vorsprung 1a ist einstückig mit einem Außenumfangsseitenbereich eines Häutchenrahmens 1 ausgebildet, um dadurch einen Stufenbereich auszubilden, worin der Vorsprung 1a eine Ebene aufweist, die sich parallel zu einer horizontalen Oberfläche des Häutchenrahmens 1 erstreckt, welcher an einer Photomaske 5 festzulegen bzw. an diese zu binden ist. Die Ebene des Vorsprungs 1a ist mit einer Eingriffsebene in Eingriff gebracht ist, welche ein horizontaler Bereich eines Hilfsglieds 8 ist, das einen L-förmigen Körper im Querschnitt aufweist. Dann wird der Häutchenrahmen 1 zu der Photomaske 5 mittels des Hilfsglieds 8 gepreßt. Weiter ist der obere Bereich des Hilfsglieds 8, das einen L-förmigen Körper besitzt, mit der Photomaske 5 verbunden, wobei der obere Bereich als eine Bindungsebene bzw. Befestigungsebene dient. Wenn der Häutchenrahmen an die Photomaske 5 angebracht wird, wird ein Kleber an eine Bindungsebene 6, an welcher das Hilfsglied 8 die Photomaske 5 kontaktiert, und eine Eingriffsebene 7 aufgebracht, an welcher das Hilfsglied 8 eine obere Ebene des Vorsprungs 1a des Häutchenrahmens 1 kontaktiert. Dementsprechend kann der Häutchenrahmen 1 dicht bzw. fest ohne Verwendung eines Klebers zwischen der Photomaske und dem Häutchenrahmen gehalten werden.
In diesem Fall ist, obwohl es nicht immer notwendig ist, einen Kleber auf die Eingriffsebene 7 aufzubringen, das Aufbringen des Kleber effizient, um eine geringe Dämpfung an der Ebene 7 bereitzustellen. Weiter ist es für den Vorsprung 1a des Häutchenrahmens 1 und das Hilfsglied 8 nicht immer notwendig, daß sie sich in dem gesamten Umfangsbereich des Häutchenrahmens 1 erstrecken, sondern sie können an dem Außenumfangsbereich diskret bzw. stellenweise angeordnet sein. Zusätzlich ist es nicht notwendig, daß der Vorsprung parallel zu einer oberen Ebene der Photomaske ist. Es ist ausreichend, daß der Vorsprung mit dem Hilfsglied in Eingriff gebracht werden kann.
Weiter muß das Hilfsglied nicht einen L-förmigen Körper aufweisen, sondern kann mit wenigstens einer Bindungsebene, um an die Photomaske gebunden zu werden, und einer Eingriffsebene, um mit dem Häutchen in Eingriff gebracht zu werden, versehen sein.
Fig. 2 ist eine diagrammartige Querschnittsansicht des Häutchens als eine Modifikation der ersten Ausführungsform, worin das Häutchen an die Photomaske angebracht ist.
In dieser Ausführungsform wird ein Häutchenrahmen 1 an eine Photomaske 5 durch Eingriff eines Hilfsglieds 8, das einen L-förmigen Körper im Querschnitt aufweist, mit der Oberfläche einer Häutchenlage 2, welche nicht den Häutchenrahmen 1 kontaktiert, gepreßt. In diesem Fall ist es notwendig, einen Kleber an eine Bindungsebene 6 zwischen der Photomaske 5 und dem Hilfsglied 8 aufzubringen, jedoch ist es nicht immer notwendig, einen Kleber an einer Eingriffsebene 7 zwischen dem Hilfsglied 8 und der Häutchenlage 2 zu verwenden. Weiter muß das Hilfsglied 8 nicht immer notwendigerweise den gesamten Umfang des Häutchenrahmens 1 umgeben, sondern kann nur an mehreren Stellen diskret angeordnet sein.
Das Hilfsglied 8 muß nicht notwendigerweise immer einen L-förmigen Körper haben, sondern kann mit wenigstens einer Bindungsebene, um an die Photomaske gebunden zu werden, und einer Eingriffsebene, um mit dem Häutchen auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform in Eingriff gebracht zu werden, versehen sein.
Fig. 3 ist eine diagrammartige Querschnittsansicht der Membran gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Membran an die Photomaske angebracht ist.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kerbenbereich 10 an dem Kanten- bzw. Randbereich ausbildet, welcher durch die Oberfläche des Häutchenrahmens 1, der an die Photomaske 5 zu binden ist, und eine Seitenoberfläche derart ausgebildet ist, daß der Häutchenrahmen 1 an die Photomaske 5 durch Füllen eines Klebers in den Kerbenbereich 10 gebunden werden kann. In dieser Ausführungsform ist der Kerbenbereich 10 so ausgebildet, daß er eine C-förmig abgeschrägte Form besitzt, um eine einfache Bearbeitung zu erleichtern. Jedoch kann er eine andere Form, wie eine rechteckige Kerbe, aufweisen. Weiter kann, um denselben Zweck wie oben beschrieben auszuführen, ein Kleber an der Grenzfläche, die durch die Photomaskenoberfläche und die Außenumfangsseitenoberfläche des Häutchenrahmens 1 definiert ist, geformt werden.
Fig. 4 ist eine diagrammartige Querschnittsansicht des Häutchens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin das Häutchen an der Photomaske angebracht ist.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein konkaver Bereich 11 in der Oberfläche eines Häutchenrahmens 1, der an eine Photomaske 5 zu binden ist, beispielsweise durch einen Schneidevorgang so ausgebildet ist, daß der Häutchenrahmen 1 an die Photomaskenoberfläche mittels eines Klebers, der in den konkaven Bereich 11 eingefüllt ist, gebunden werden kann. Der konkave Bereich 11 muß sich nicht notwendigerweise um den gesamten Umfang des Häutchenrahmens 1 erstrecken, sondern kann diskret bzw. stellenweise in der zu bindenden Oberfläche angeordnet sein. Der konkave Bereich ist nicht darauf beschränkt, daß er die in Fig. 4 gezeigte Form aufweist, sondern kann eine pyramidenartige oder halbkugelförmige Form aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung sind die Formen von strukturellen Elementen des Häutchens nicht auf jene beschränkt, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, und gewünschte Formen können verwendet werden, solange der Sinn der vorliegenden Erfindung aufrecht erhalten wird.
Als nächstes wird eine Erklärung betreffend ein Bearbeitungsverfahren für den Häutchenrahmen in einem Fall gegeben, in welchem Siliziumdioxidglas (welches sowohl synthetisch hergestelltes Siliziumdioxidglas als auch Quarzglas umfaßt) als das Material für den Häutchenrahmen verwendet wird.
Siliziumdioxidglas, das als Material für den Häutchenrahmen verwendet wird, kann entweder synthetisch hergestelltes Siliziumdioxidglas ("synthesized silica glass") oder Quarzglas ("fumed silica glass") sein. Eine Verwendung von einem derartigen Material reduziert die Rate eines Auftretens von Doppelbrechungen in der Häutchenlage aufgrund einer Temperaturänderung des Häutchens, das einer Bestrahlung mit Licht unterworfen wurde, und der Einfluß auf die Dimensionsgenauigkeit eines Musters, das an Licht ausgesetzt werden muß bzw. durch Licht zu belichten ist, kann verringert werden. Weiter ist die Verwindung des Häutchens, welche durch einen Unterschied der thermischen Expansion zwischen dem Häutchenrahmen und der Häutchenlage aufgrund einer Temperaturveränderung zum Zeitpunkt des Aussetzens an Licht und des Transports bewirkt wird, vermeidbar. Insbesondere stellt aufgrund einer geringen thermischen Verwindung während der Bearbeitung das oben beschriebene Material nach der Bearbeitung eine gute Parallelität des Rahmens zur Verfügung.
Wenn das synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglas verwendet wird, kann ein platten- bzw. tafelartiges Originalmaterial einfach durch Schneiden bzw. Schneiden in Scheiben eines geformten Blocks des synthetisch hergestellten Siliziumdioxidglases erhalten werden. Wenn das Quarzglas verwendet wird, kann ein plattenartiges Originalmaterial einfach durch Spalten bzw. Schneiden eines Blockglases, das aus geschmolzenem Glas gefertigt ist, oder durch Formen in eine blau- bzw. schichtartige Form erhalten werden. Das plattenartige Originalmaterial sollte größere Außenabmessungen als eine Außenkonfiguration des am Ende erhältlichen Häutchenrahmens und eine größere Dicke als eine Höhe des am Ende erhältlichen Häutchenrahmens besitzen. Dann kann die Endform des Häutchenrahmens durch Polieren und Bearbeiten des platten- bzw. tafelartigen Originalmaterials erhalten werden.
Das plattenartige Originalmaterial wird dann einem beidseitigen Polieren unterworfen, um ein plattenartiges Material auszubilden, das eine vorbestimmte Ebenheit und Parallelität wie der am Ende erhältliche Häutchenrahmen besitzt.
Allgemein umfaßt das Doppelseitenpolieren bzw. das beidseitige Polieren einen Läppschritt zum groben Schneiden und einen Polierschritt, um eine Spiegeloberfläche zur Verfügung zu stellen. Wenn die Ebenheit eines plattenartigen Materials mit einem Meßinstrument vom Laserinterferenz-Typ gemessen wird, welches nachfolgend beschrieben wird, kann die Messung an dem plattenartigen Material ausgeführt werden, welches nur dem Läppschritt unterworfen wurde. Wenn die Parallelität zwischen beiden Ebenen des plattenartigen Materials zu messen ist, ist es jedoch unvermeidlich, den Polierschritt auszuführen, da ein Interferenzstreifen, der für das Messen notwendig ist, nicht erhalten werden kann, außer die beiden Ebenen sind so endbearbeitet, um Spiegeloberflächen aufzuweisen. Obwohl es für den Läppschritt und den Polierschritt effizient ist, daß sie einem Mehrstufenbearbeiten unterworfen werden, ist es vorteilhaft, daß beide Schritte vom Kostengesichtspunkt einem Einstufenverfahren unterworfen werden.
Eine Doppelseitenpoliervorrichtung kann sowohl für den Läppschritt als auch den Polierschritt verwendet werden. Als die Doppelseitenpoliervorrichtung ist eine derartige, wie sie in Fig. 8 und 9 gezeigt ist, bekannt. Die Poliervorrichtung umfaßt eine untere Auflageplatte 26 und eine obere Auflageplatte 27, die aus Gußeisen oder dgl. gefertigt sind. Der Läppschritt wird unter Verwendung von gegenüberliegenden Oberflächen von unteren und oberen Auflageplatten aus Gußeisen durchgeführt und der Polierschritt wird durch Anbringen von Poliergeweben bzw. -tüchern an den gegenüberliegenden Oberflächen der Auflageplatten durchgeführt.
Ein Träger 28 als ein Werkstücktrageelement hat einen Außenumfangsbereich, in welchem ein Getriebe bzw. Ritzel ausgebildet ist. Der Träger wird zwischen einem Sonnenrad 29 und einem Innenritzel 30, das in der Vorrichtung angeordnet ist, angebracht, so daß wenigstens eine der oberen oder unteren Auflageplatte während der Umdrehung bzw. Rotation des Trägers gedreht bzw. verschwenkt wird, wodurch beide Oberflächen eines Werkstücks 31 gleichzeitig poliert werden können.
Eine Poliermittelzufuhröffnung ist in der oberen Auflageplatte vorgesehen, um ein Poliermittel zu dem Werkstück zuzuführen, obwohl die Öffnung in der Zeichnung nicht gezeigt ist. In dem Läppschritt wird Diamant, Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid verwendet und in dem Polierschritt wird Ceroxid, Zirkonoxid, kolloidales Siliziumdioxid oder dgl. verwendet. Mit einer derartigen Doppelseitenpoliervorrichtung kann ein platten- bzw. tafelartiges Material, das eine exzellente Ebenheit einer oberen und unteren Ebene, eine exzellente Parallelität zwischen der oberen und unteren Ebene und eine vorbestimmte Dicke besitzt, erhalten werden.
Es ist für das so erhaltene, plattenartige Material bevorzugt, daß nach dem Polieren die Siliziumdioxidglasschicht, welche als der Häutchenrahmen zu verwenden ist, wenigstens eine Ebene aufweist, die eine Ebenheit von nicht mehr als 1 µm und eine Parallelität zwischen beiden Ebenen von nicht mehr als 2 µm aufweist. Bei der Bestätigung, ob das durch das oben genannte Bearbeiten erhaltene, plattenartige Material eine vorbestimmte Ebenheit besitzt oder nicht, kann ein Meßinstrument vom Laserinterferenz-Typ, das einen im Handel erhältlichen He-Ne-Laser einsetzt, verwendet werden. Wenn die Parallelität zwischen der oberen und unteren Ebene gemessen wird, kann das oben beschriebene Meßinstrument vom Laserinterferenz-Typ verwendet werden, wobei ein Interferenzstreifen zwischen den zwei Ebenen erhalten werden kann, indem eine Einstellung eines kohärenten Strahls in demselben Meßverfahren durchgeführt wird, und es ist möglich, eine Quantifizierung und die Bildung einer geeigneten Form durch Analysieren des Interferenzstreifens durchzuführen.
Das so erhaltene plattenartige Material wird in ein Rahmenglied, das als der Häutchenrahmen verwendbar ist, bearbeitet. Allgemein wird ein Schaft- bzw. Fingerfräser oder dgl. verwendet, um das plattenartige Material in eine rahmenartige Form zu bearbeiten. In diesem Fall ist es wünschenswert, eine Abschrägarbeit an Kanten, die durch obere und untere Ebenen definiert sind, und einer Seitenebene des rahmenartigen Glieds durchzuführen. Anstelle des Polierens mit dem Fingerfräser kann eine Wasserstrahlvorrichtung oder eine Schneidvorrichtung unter Verwendung eines Lasers verwendet werden, um ein Rahmenglied aus dem plattenartigen Material zu formen.
Falls erforderlich, können Luftlöcher in einer Seitenebene des Häutchenrahmens unter Verwendung eines Bohrers oder Vertiefungen für ein Einspannen durch einen Fingerfräser ausgebildet werden.
Weiter ist es bevorzugt, daß die Innen- und Außenseitenebenen des Rahmens poliert sind oder die Gesamtheit des Rahmens durch HF oder dgl. geätzt wird, um die Festigkeit des Rahmens zu verbessern oder die Erzeugung von Staub von den rauhen Ebenen nach dem Polieren zu verhindern.
Der Häutchenrahmen gemäß der vorliegenden Erfindung kann für ein Häutchen bzw. eine Membran verwendet werden, das bzw. die für Bestrahlungslicht, das eine Wellenlänge von 220 nm oder weniger aufweist, insbesondere einen F₂-Laser, geeignet ist.
In der vorliegenden Erfindung ist die Häutchenlage vorzugsweise aus Siliziumdioxidglas, das eine Dicke von etwa 0,01 bis 2 mm besitzt, gefertigt. Wenn es einer Bestrahlung mit Licht unterworfen wird, das eine kurze Wellenlänge, insbesondere eine Wellenlänge von 220 nm oder weniger besitzt, wird vorzugsweise synthetisch hergestelltes Siliziumdioxidglas verwendet.
Die Dicke der Häutchenlage ist vorzugsweise 2 mm oder weniger, da dies die Doppelbrechung der Häutchenlage selbst unterdrücken kann. Insbesondere stellt die Dicke von 1 mm oder weniger eine gute Durchlässigkeit zur Verfügung und der Temperaturanstieg in der Häutchenlage zum Zeitpunkt des Bestrahlens mit Licht kann unterdrückt werden, da nur eine geringe Absorption in der Häutchenschicht besteht. Dementsprechend kann vorzugsweise die Ausbildung einer thermischen Spannung in dem Häutchen unterdrückt werden. Vom Gesichtspunkt der Festigkeit ist es bevorzugt, daß die Dicke der Häutchenlage 0,01 mm oder mehr beträgt.
Der für ein Verbinden bzw. Befestigen der Häutchenschicht an einen Häutchenrahmen verwendete Kleber kann beispielsweise ein Polybutenharz, Acrylharz, Epoxyharz, silikonartiger Kleber, fluorartiger Kleber oder dgl. sein. Insbesondere ist der fluorartige Kleber bevorzugt, da er eine Dauerhaftigkeit gegenüber Ultraviolettstrahlen besitzt und er die Erzeugung von Staub unterdrückt.
Die Dicke eines Bindeglieds sollte 1 µm oder mehr betragen, weil die Deformation des Häutchens aufgrund einer Temperaturänderung abgemildert werden kann und eine gute Lichtbestrahlung erhältlich ist. Weiter ist, wenn die Häutchenlage an den Häutchenrahmen gebunden ist, die Dicke des Bindeglieds vorzugsweise 1 µm oder mehr, da eine Preßkraft gleichmäßig auf diese mit einer Häutchenfestlegungsvorrichtung aufgebracht werden kann und die Häutchenlage an dem Rahmen in einem horizontalen Zustand angebracht werden kann.
Im Folgenden wird eine konkrete Beschreibung betreffend das Bearbeiten des Häutchenrahmens gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das unten beschriebene Beispiel beschränkt.
Ein Gußblock aus synthetisch hergestelltem Siliziumdioxidglas, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6,0 × 10^-7/°C oder weniger besitzt, der durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt wurde, wurde in eine Form von 152 mm × 152 mm × 5,2 mm (Dicke) unter Verwendung eines Scheidegeräts mit innenliegender Klinge geschnitten, um 15 synthetisch hergestellte Siliziumdioxidglastafeln bzw. -glasplatten als Proben herzustellen. Dann wurde eine Abschrägungsoperation an jeder Probe mit einer im Handel erhältlichen NC Abschrägungsmaschine durchgeführt, um eine abgeschrägte Form von C0,3 bis 0,7 zu erhalten. Dann wurde jede Probe in eine 5%ige (Masse) HF-Lösung eingetaucht, um das Fortschreiten von Sprüngen, die durch das Schneiden bewirkt wurden, und Sprüngen, die durch das Abschrägen bewirkt wurden, zu stoppen.
Dann wurden diese plattenartigen Materialien aus synthetisch hergestelltem Siliziumdioxidglas der Läppbehandlung unterworfen, um eine Dicke von 5,05 mm durch Verwendung einer Doppelseitenläppmaschine (Modell Nr. 20B, hergestellt von Speed Fam Corporation) und unter Verwendung einer Aufschlämmung, die durch Suspension in Filtrat von 10 bis 20 Massen-% FO#1200 (Handelsname, hergestellt von Fujimi Incorporated) erhalten wurde, als ein Poliermittel zu erhalten.
Weiter wurden die platten- bzw. tafelartigen Materialien von synthetisch hergestelltem Siliziumdioxidglas nach der Läppbehandlung in 5 Massen-% HF- Lösung eingetaucht, um eine Ätzbehandlung durchzuführen. Dann wurden diese synthetisch hergestellten Quarzglastafeln mit der Doppelseitenläppmaschine (Modell Nr. 20B, hergestellt von Speed Fam Corporation), in welcher eine Aufschlämmung, enthaltend Ceroxid als die Hauptkomponente, und ein Polyurethankissen verwendet wurden, poliert, wodurch 15 plattenartige Glieder, die eine Dicke von 5,00 mm aufwiesen, als Häutchenrahmen erhalten wurden.
Die Ebenheit dieser plattenartigen Glieder wurde mit einem Meßinstrument vom Laserinterferenz-Typ (Modell Nr. FM200, hergestellt von Tropel Corporation) gemessen, um ein Ergebnis zu erhalten, in welchem die Ebenheit von einer Ebene 0,52 bis 0,73 µm betrug und die Ebenheit der anderen Ebene 0,68 bis 0,75 µm betrug. Bei der Messung der Parallelität dieser Proben wurden 2,00 µm oder weniger in jedem plattenartigen Glied gefunden.
Dann wurden die plattenartigen Glieder mit einem Fingerfräser bearbeitet, um Häutchenrahmen zu erhalten, die jeweils einen rechteckigen Rahmenkörper mit Außenabmessungen von 149 mm × 122 mm und Innenabmessungen von 145 mm × 118 mm aufwiesen, worin ein abgerundeter Bereich mit einem Radius von 5 mm an jedem Eckbereich zur Verfügung gestellt war.
Dann wurden Außen- und Innenumfänge der Häutchenrahmen mit Harz gebundenen Diamantpulvern geschliffen und ein Luftloch, das einen Durchmesser von 0,5 mm aufwies, wurde in den Häutchenrahmen mit einem Bohrer ausgeführt. Weiter wurden die Häutchenrahmen in ein Ätzbad, enthaltend 10 Massen-% Fluorwasserstoffsäure, eingetaucht, während Ultraschallwellen darauf 5 Minuten angewandt wurden, um die Gesamtheit der Häutchenrahmen zu ätzen.
Danach wurde ein Kleber der Art, die durch Ultraviolettstrahlen härtet, auf eine obere Ebene der Häutchenrahmen aufgebracht, um die Häutchenrahmen mit Häutchenschichten, die eine Dicke von 0,8 mm aufwiesen, in einem temperaturgesteuerten Bad mit einer Temperatur von 20°C zu verbinden. Dann wurde mit Ultraviolettstrahlen mit 3000 J/cm² bestrahlt, um den Kleber zu härten. So wurde jeder Häutchenrahmen an jede Häutchenlage gebunden.
Ein für Staub undurchlässiger Filter (Handelsname: GORETEX, hergestellt von W. L. Gore & Associates, Inc.) wurde an einer Öffnung des Luftloches, welches in einer Seitenoberfläche von jedem der Häutchenrahmen ausgebildet war, so vorgesehen, um an einer Innenseite des Rahmens zu liegen. Somit wurden die Häutchen hergestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Material, das denselben thermischen Expansionskoeffizienten wie synthetisch hergestelltes Siliziumdioxidglas besitzt, als Material für eine Häutchenlage für einen Häutchenrahmen verwendet, worin die Ebenheit von jeder oberen und unteren Ebene des Häutchenrahmens nicht mehr als 1 µm beträgt und die Parallelität zwischen oberen und unteren Ebenen des Häutchenrahmens nicht mehr als 2 µm beträgt. Da ein Kleber nicht verwendet wird, um die Häutchenrahmenoberfläche an eine Photomaske zu binden, kann die Parallelität zwischen der Häutchenlage und der Photomaske gut beibehalten werden. Weiter ist die Verschlechterung des Klebers vermeidbar, da wenigstens ein Teil des Klebers nicht an Luft ausgesetzt ist, da der Kleber in den konkaven Bereich, der zwischen dem Häutchenrahmen und der Photomaske ausgebildet ist, eingefüllt ist.
Weiter kann effizient ein Häutchenrahmen, der aus einem Siliziumdioxidglas gefertigt ist, worin die Ebenheit dessen oberer und unterer Ebene nicht mehr als 1 µm beträgt und die Parallelität zwischen oberer und unterer Ebenen nicht mehr als 2 µm beträgt, erhalten werden.

Claims

1. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske, worin das Häutchen einen Häutchenrahmen und eine Häutchenlage umfaßt, welche an einem Öffnungsbereich, der in dem Häutchenrahmen ausgebildet ist, angebracht ist, wobei die Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Bereich der Häutchenrahmenoberfläche in Kontakt mit der Photomaske einen direkten Kontakt mit der Photomaske ohne Zwischenlegen eines Klebers aufweist.

2. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 1, welche weiter ein Hilfsglied zum Anbringen des Häutchens an der Photomaske umfaßt.

3. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 2, worin das Hilfsglied mit einer Bindungsebene, um an die Photomaske gebunden zu werden, und einer Eingriffsebene, um mit dem Häutchen in Eingriff gebracht zu werden, versehen ist.

4. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 3, worin das Hilfsglied einen L-förmigen Körper im Querschnitt aufweist, so daß als die Bindungsebene ein oberer Bereich des L-förmigen Hilfsglieds an die Photomaske gebunden ist und als die Eingriffsebene ein horizontaler Bereich des L-förmigen Hilfsglieds mit dem Häutchen in Eingriff ist.

5. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 3 oder 4, worin der Häutchenrahmen einen Stufenabschnitt an seinem Außenumfang aufweist und das Hilfsglied mit dem Häutchen in dem Stufenabschnitt in Eingriff ist.

6. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 3 oder 4, worin das Hilfsglied mit dem Häutchen an einer Oberfläche der Häutchenlage in Eingriff ist.

7. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein Kleber auf einen Außenumfangsbereich des Häutchenrahmens aufgebracht ist, um den Häutchenrahmen an die Photomaske zu binden.

8. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein konkaver Bereich in der Häutchenrahmenoberfläche in Kontakt mit der Photomaske ausgebildet ist, so daß der Häutchenrahmen an die Photomaske mittels eines Klebers, der in den konkaven Bereich eingebracht ist, gebunden ist.

9. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Häutchenrahmen durch ein Herstellungsverfahren hergestellt worden ist, umfassend die folgenden Schritte:
einen Herstellungsschritt des Herstellens einer Siliziumdioxidglasschicht, die größere Außenabmessungen als die Außenkonfiguration des Häutchenrahmens und eine größere Dicke als die Höhe des Häutchenrahmens aufweist;
einen Polierschritt des Polierens von beiden Oberflächen der Siliziumdioxidglasschicht, und
einen Bearbeitungsschritt des Bearbeitens der Siliziumdioxidglasschicht nach dem Polieren, um ein rahmenartiges Element zu erhalten.

10. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach Anspruch 9, worin das Herstellungsverfahren weiter einen Meßschritt des Messens der Ebenheit und der Parallelität der Siliziumdioxidglasschicht vor dem Bearbeitungsschritt umfaßt.

11. Struktur zum Anbringen eines Häutchens an einer Photomaske nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die als der Häutchenrahmen (1) verwendbare Siliziumdioxidglasschicht nach dem Polieren wenigstens eine Ebene mit einer Ebenheit von nicht mehr als 1 µm und eine Parallelität zwischen beiden Ebenen von nicht mehr als 2 µm aufweist.