DE19941399A1

DE19941399A1 - Reinigung von Stencilmasken mit Hilfe einer durch Maskenöffnungen hindurchtretenden Gasströmung

Info

Publication number: DE19941399A1
Application number: DE1999141399
Authority: DE
Inventors: Albrecht Ehrmann
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-04-19
Also published as: WO2001016653A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Reinigen einer mit Mikropartikeln verunreinigten lithographischen Maske, die eine Membran mit strukturbildenden Membranöffnungen aufweist, für die Fertigung von vorzugsweise Halbleiterstrukturen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Strömung eines Fluids durch die Membran hindurch in der Weise hervorgerufen wird, daß auf einer Seite der Membran ein unter einem einheitlichen Druck stehender Vorrat eines Fluids bereitgestellt wird und dabei die Membran ganzflächig dem Fluid ausgesetzt wird, so daß das Fluid durch die strukturbildenden Membranöffnungen hindurchtritt und auf der anderen Seite der Membran aus dieser austritt und dabei die Mikropartikel zumindest aus den strukturbildenden Membranöffnungen entfernt. Durch dieses Verfahren wird eine für Stencilmasken äußerst effiziente Reinigungsmethode bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen mit einer mit Mikropartikeln verunreinigten lithographischen Maske, die eine Membran mit strukturbildenden Membranöffnungen aufweist, für die Fertigung von vorzugsweise Halbleiterstrukturen.

Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiter schaltungen wird an Stelle optischer Belichtungsverfahren zu nehmend die Ionenprojektionslithographie angewandt, bei der Elektronen oder ionisierte Atome durch sogenannte Stencilmas ken hindurch auf eine ionenempfindliche Schicht projiziert werden. Stencilmasken bestehen im wesentlichen aus einer durch eine rückseitige Bulk-Ätzung erzeugten, wenige µm dic ken Halbleitermembran, die mit zahlreichen Öffnungen durch setzt ist. Im Bereich dieser Membranöffnungen ist die Maske für auftreffende Ionen durchlässig; die Öffnungen bilden so mit die abzubildende Halbleiterstruktur.

Stencilmasken mit den strukturbilden Membranöffnungen sind im Vergleich zu Masken mit glatten Oberflächen oder allenfalls flachen Ausnehmungen an ihrer Oberfläche schwieriger zu rei nigen. Gerade innerhalb der Membranöffnungen, wo Mikroparti kel am schwierigsten zu erreichen sind oder sich während üb licher Reinigungsverfahren leicht ablagern, ist die Wirkung der Partikel am schädlichsten, weil dort die zu projizieren den Ionen ausgeblendet oder gestreut werden.

Neben herkömmlichen Reinigungstechniken wie mechanischem Mi schen bzw. Bürsten, Ätzen oder der Anwendung von Ultraschall werden neuerdings auch Laserstrahlen zum Entfernen von Mikro partikeln von Stencilmasken eingesetzt. Diese Technik ist je doch aufwendig und erfordert ebenso wie die zuvor genannten Reinigungsmethoden einen eigenen Verfahrensschritt, der Zeit- und Kostenaufwand in der Halbleiterfertigung erhöht. Vor al lem jedoch ist die Reinigungswirkung auf der Oberfläche der Membran meist am größten, nicht aber innerhalb der Mem branöffnungen, wo Mikropartikel zu allererst zu Abbildungs fehlern führen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren zum Reinigen lithographischer Masken bereitzustellen, das Verunreinigungen wie beispielsweise Mikropartikel bevor zugt aus den strukturbildenden Membranöffnungen entfernt und daher die Membran besonders wirkungsvoll reinigt. Das Verfah ren soll ferner kostengünstig durchzuführen sein und mög lichst im Rahmen eines bestehenden Verfahrensschrittes ohne großen apparativen Aufwand durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Strömung eines Fluids durch die Membran hindurch in der Weise hervorgerufen wird, daß auf einer Seite der Membran ein unter einem einheitlichen Druck stehender Vorrat eines Fluids be reitgestellt wird und dabei die Membran ganzflächig dem Fluid ausgesetzt wird, so daß das Fluid durch die strukturbildenden Membranöffnungen hindurchtritt und auf der anderen Seite der Membran aus dieser austritt und dabei die Mikropartikel zu mindest aus den strukturbildenden Membranöffnungen entfernt. Erfindungsgemäß wird das Fluid auf einer Seite der Membran eingeschlossen, kann aber durch die Strukturöffnungen in der Membran entweichen und dabei in den Membranöffnungen oder in deren Nähe befindliche Mikropartikel mitreißen. Auf der ande ren Seite der Membran wird das Fluid abgeführt, während eine entsprechende Menge des Fluids dem Vorrat auf der ersten Sei te der Membran zugeführt wird. Durch den von selbst einset zenden Konzentrationsausgleich von Gasen (bzw. den instanta nen Druckausgleich von Flüssigkeiten) wird eine gleichmäßige und kontrollierte Strömung des Fluids durch die Öffnungen der Membran erzeugt, die die Partikel sehr effizient aus den strukturbildenden Öffnungen beseitigt. Die Stärke der Strö mung des Fluids durch die Membran wird durch die Differenz zwischen den Drücken auf beiden Seiten der Membran gesteuert. Durch die Wahl der Absolutdrücke läßt sich das erfindungsge mäße Verfahren leicht mit bestehenden Verfahrensschritten kombinieren; insbesondere kann das Verfahren in einer Vakuum schleuse durchgeführt werden, indem die Differenz zwischen Atmosphärendruck und einem kleineren Druck oder Vakuum zum Reinigen der Membran genutzt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Strömung des Fluids dadurch erzeugt wird, daß das Fluid auf zumindest einer Seite der Membran gepumpt wird. Es kann dem Vorrat kon tinuierlich zugeführt oder, wie im Falle der Evakuierungskam mer, auf der anderen Seite der Membran abgeführt wird.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, daß die Membran zwischen zwei Teilräume eingebracht wird und in jedem Teil raum ein konstanter Druck des Fluids eingestellt wird.

Weiterbildungen sehen vor, daß zwischen den Teilräumen außer dem Membran auch noch ein Ventil vorgesehen wird, das je nach Stärke der Strömung des Fluids durch die Membranöffnungen do siert geöffnet werden kann. Dadurch läßt sich die Stärke der Strömung bei hohem Druckunterschied verringern, wodurch die typischerweise nur wenige µm dicke Membran geschont wird. Dem Schutz der Membran dient auch eine Weiterbildung, der zufolge das Ventil bei Überschreiten eines für die Stabilität der Membran kritischen Differenzdrucks geöffnet wird. Weitere insbesondere auf eine Evakuierungskammer gerichtete Ausfüh rungsform sehen vor, daß der Druck auf einer Seite der Mem bran Atmosphärendruck ist und das Fluid auf der anderen Seite evakuiert wird. Zum schnellen Evakuieren beidseitig der Mem bran kann nach deren Reinigung das Ventil geöffnet werden.

Bevorzugte Ausführungsarten sehen vor, daß das Fluid ein Gas, insbesondere Luft, Stickstoff oder ein Edelgas ist. Eine al ternative, besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Fluid in bezug auf die Mikropartikel chemisch aktiv ist. Indem das Fluid so gewählt wird, daß es mit den Mikro partikeln chemisch reagiert oder ihre Bindung an die Membran löst oder lockert, kann die Reinigungswirkung der Strömung durch eine chemische Reinigung unterstützt werden.

Weitere Ausführungsarten sehen vor, daß die Membran überwie gend aus Silizium besteht, daß die Membran im Bereich der strukturbildenden Membranöffnungen 0,1 bis 10 µm dick und die strukturbildenden Membranöffnungen 0,1 bis 10 µm breit sind, und daß die Maske eine Stencilmaske für die Ionenprojektions lithographie ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 er läutert.

Fig. 1 zeigt eine mit Mikropartikeln verunreinigte Membran maske und

Fig. 2 eine aus zwei Teilräumen bestehende Reinigungskammer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in Fig. 1 abgebildete, aus einem Halbleitersubstrat her gestellte lithographische Maske weist eine durch rückseitige Substratätzung gewonnene Membran 2 auf, die typischerweise 3 µm dick ist und daher von einem stabilisierenden Substratrand von beispielsweise 675 µm Dicke umgeben ist. Die Membran be sitzt eine Vielzahl von Öffnungen 3, die insgesamt die abzu bildende Struktur bilden. Bei der Ionenprojektionslithograhie treten Ionen durch die Öffnungen 3 hindurch, sofern sie nicht durch dort befindliche Mikropartikel 4 ausgeblendet werden. Da die Ionen von der Membran zwischen ihren Öffnungen nicht durchgelassen werden, sind dort vorhandene Verunreinigungen bzw. Mikropartikel 5 ohne Auswirkungen auf die abgebildete Struktur. Demgegenüber müssen in oder über den Membranöffnun gen befindlichen Mikropartikel auf jeden Fall entfernt wer den.

Dies geschieht in der in Fig. 2 dargestellten Reinigungskam mer in der Weise, daß die Stencilmaske 1 zwischen zwei Teil räumen R1 und R2 in eine Trennwand 7 eingebracht wird. Unter schiedliche Drücke P1 und P2 in beiden Teilräumen führen zu einer durch einen Pfeil angedeuteten Strömung des Fluids durch die Maskenöffnungen hindurch, die dort vorhandene Mi kropartikel in den Teilraum R2 mitführt. Die Stärke der Strö mung kann durch die Einstellung der Drücke P1 und P2 und fer ner durch die Öffnung oder teilweise Öffnung eines Ventils 6 in der Trennwand 7 gesteuert werden. Aufgrund des geringen Querschnitts der Membranöffnungen ist dort die Strömungsge schwindigkeit und damit die Reinigungskraft am stärksten.

Die abgebildete Reinigungskammer erhält man bereits durch Einführen einer Trennwand in eine herkömmliche Evakuierungs kammer, in die Stencilmasken kurz vor der Belichtung mit Io nen eingebracht werden. Die Stencilmaske wird in der zweige teilten Evakuierungskammer während des Evakuierens gereinigt. Bei Bedarf kann auch eine Pumpe P über längere Zeit Luft oder auch ein chemisch aktives Gas nachführen.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird also eine kosten günstige, zeitsparende und dennoch sehr effiziente Reinigung von Stencilmasken ermöglicht. Weitere Ausführungsarten neben den bereits beschriebenen ergeben sich bei Anwendung der Kenntnisse und Fähigkeiten des Fachmanns.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen einer mit Mikropartikeln (4) verun reinigten lithographischen Maske (1), die eine Membran (2) mit strukturbildenden Membranöffnungen (3) aufweist, für die Fertigung von vorzugsweise Halbleiterstrukturen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Strömung eines Fluids durch die Membran hindurch in der Weise hervorgerufen wird,
daß auf einer Seite der Membran ein unter einem einheitlichen Druck stehender Vorrat eines Fluids bereitgestellt wird und dabei die Membran ganzflächig dem Fluid ausgesetzt wird, so daß das Fluid durch die strukturbildenden Membranöffnungen hindurchtritt und auf der anderen Seite der Membran aus die ser austritt und dabei die Mikropartikel (4) zumindest aus den strukturbildenden Membranöffnungen (3) entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Fluids dadurch erzeugt wird, daß das Fluid auf zumindest einer Seite der Membran gepumpt wird.

3. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran zwischen zwei Teilräume (R1, R2) eingebracht wird und in jedem Teilraum ein konstanter Druck (P₁, P₂) des Fluids eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Teilräumen ferner ein Ventil (6) vorgesehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil je nach Stärke der Strömung des Fluids durch die Membranöffnungen dosiert geöffnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil bei Überschreiten eines für die Stabilität der Membran kritischen Differenzdrucks (P₁-P₂) geöffnet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß P₁ Atmosphärendruck ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilraum R2 evakuiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil nach dem Reinigen geöffnet wird und beide Teilräume evakuiert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas Luft oder Stickstoff ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Edelgas ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in bezug auf die Mikropartikel chemisch aktiv ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran überwiegend aus Silizium besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran im Bereich der strukturbildenden Membranöff nungen 0,1-10 µm dick ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturbildenden Membranöffnungen 0,1-10 µm breit sind.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske eine Stencilmaske für die Ionenprojektionsli thographie ist.