DE2454750B2 - Method and arrangement for the production of image patterns for masks of integrated circuits by means of aberration-free pixels of point holograms - Google Patents
Method and arrangement for the production of image patterns for masks of integrated circuits by means of aberration-free pixels of point hologramsInfo
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- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Masken für integrierte Schaltkreise (IC), die aus einer Vielzahl identischer Bildmuster bestehen, mittels Punkthologrammen.The present invention relates to a method and an arrangement for manufacturing Masks for integrated circuits (IC), which consist of a large number of identical image patterns, using point holograms.
Die Verwendung von Punkthologrammen zur Herstellung von IC-Masken ist z. B. aus dem Artikel »G. Groh: »Multiple Imaging by Means of Point HoIograms« in Appl. Optics 7 (1968), S. 1643, bekannt.The use of point holograms for the production of IC masks is z. B. from the article »G. Groh: "Multiple Imaging by Means of Point HoIograms" in Appl. Optics, 7 (1968), p. 1643.
Punkthologramme sind spezielle Hologramme, die im Rekonstruktionsaufbau eine punktförmige Lichtverteilung vervielfachen können. Bei der Bildvervielfachung (IC-Maskenherstellung) wird die Referenzquelle durch ein beleuchtetes Objekt (einzelnes IC-Schaltkreismuster) ersetzt. Statt der Punktbilder entstehen dann an entsprechender Stelle die vervielfachten Bilder des Objektes. Aufgrund der Abbildungsfehler (Astigmatismus, Bildfeldwölbung u. Verzeichnung), die bei der holographischen Vervielfachung auftreten, ist das nutzbare Objektfeld und das Bildfeld der Vervielfachung jedoch beschränkt, siehe G. Groh, C. H. F. Velzel: »Fehlerquellen bei der holographischen Bildvervielfachung«, Optik 30(1969), S. 257. bSPoint holograms are special holograms that can multiply a point light distribution in the reconstruction structure. In image multiplication (IC mask manufacturing), the reference source is replaced with an illuminated object (single IC circuit pattern). Instead of the point spreads, an corresponding place the multiplied images of the object. Due to the imaging errors (astigmatism, field curvature and distortion) that occur in the holographic multiplication occur, the usable object field and the image field of the multiplication are limited, see G. Groh, C. H. F. Velzel: "Sources of error in holographic image multiplication", Optik 30 (1969), p. 257. bS
Bei den noch vor einigen Jahren geltenden Anforderungen der IC-Technologie (Einzelbildfeld ca. 3 χ 3 mm2, Gesamtbildfeld ca. 50 χ 50 mm2, Auflösung ca.With the requirements of IC technology that still applied a few years ago (single image field approx. 3 χ 3 mm 2 , total image field approx. 50 χ 50 mm 2 , resolution approx.
3001p/mm) konnte zwar die Verzeichnung durch speziell korrigierte Linsensysteme auf ein vertretbares Maß verkleinert werden, bei der heutigen LSl-(Large-Scale-Integration)-Technik mit Einzelbild- (5 χ 5 mm2) und Gesamtbildfeldgrößen (> 80 χ 80 mm2) und 1 ^-Strukturen (>500 lp/mm) ist eine Fehlerkorrektur jedoch nicht mehr möglich.3001p / mm), the distortion could be reduced to an acceptable level by means of specially corrected lens systems, with today's LSL (Large Scale Integration) technology with single image (5 χ 5 mm 2 ) and total image field sizes (> 80 χ 80 mm 2 ) and 1 ^ structures (> 500 lp / mm), however, error correction is no longer possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem bei Verwendung herkömmlicher Objektive Abbildungsfehler vermieden werden, und sie wird dadurch gelöst daß die Bildmuster durch Aneinandersetzen von aberrationsfreien vervielfachten Bildpunkten eines Punkthologramms erzeugt werden, derart, daß die Punkte nach einem vorgewählten Programm in ihrer Intensität moduliert werden und auf einer verschiebbaren als Maske dienenden Aufnahmeplatte, deren Bewegungsablauf mit der Intensitätsmodulation koordiniert ist eingeschrieben werden.The object of the invention is to provide a method in which when using conventional Objective aberrations are avoided, and it is solved by the image pattern through Juxtaposition of aberration-free, multiplied image points of a point hologram are generated, in such a way that the points are modulated in their intensity according to a preselected program and on a slidable receiving plate serving as a mask, the sequence of movements of which is coordinated with the intensity modulation, can be written in.
Das Punkthologramm vervielfacht nicht ganze IC-Einzelmuster, sondern nur einzelne Bildpunkte, aus denen das Muster durch programmierte HelJ-Dunkel-Steuerung der Bildpunkte und z. B. durch meanderförmige Verschiebung der Aufnahmeplatte, z.B. Photoplatte, aufgebaut wird. Ein einziger Punkt kann mit Hilfe eines Punkthologramms immer aberrationsfrei abgebildet und vervielfacht werden.The point hologram does not multiply entire individual IC patterns, but only individual pixels which the pattern by programmed HelJ dark control of the pixels and z. B. is built up by meandering displacement of the recording plate, e.g. photo plate. A single point can help with of a point hologram can always be imaged and multiplied without aberrations.
Mit neuartigen Punkthologrammen, die von ausgedehnten Strukturen — die eine sehr schmale Autokorrelation aufweisen — aufgenommen werden, können Punkte von ca. 1 μπι 0 erzeugt und Strukturen von 1 μπι Breite »geschrieben« werden.With new point holograms that can be recorded by extensive structures - which have a very narrow autocorrelation Points of about 1 μπι 0 generated and structures of 1 μπι width can be "written".
An das hierfür notwendige Abbildungssystem werden keine hohen Ansprüche gestellt da lediglich ein einzelner Punkt (1 μπι 0) übertragen werden muß, im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren von IC-Masken (»step and repeat«-Verfahren), bei dem die gleichen Anforderungen an die Bildgüte über ein ausgedehntes Bildfeld (mehrere mm) gelten. Derartige Objektive sind im Handel erhältlich. Bei dem neuen Verfahren kann das Bildfeld beliebig groß sein, es ist immer fehlerfrei. Die Schreibgeschwindigkeit wächst mit zunehmender Bilufeldgröße, kann aber durch das gleichfalls mögliche große Gesamtbildfeld und der damit verbundenen hohen Vervielfachungsrate des Punkthologramms wieder teilweise kompensiert werden. Um die Schreibgeschwindigkeit möglichst klein zu halten, können größere Strukturen im IC-Muster auch mit größerer Punktgröße belichtet werden, da die Abbildungsfehler für Punkte in der Umgebung der aberrationsfreien Bildpunkte auch noch sehr klein sind.No high demands are made on the imaging system required for this, only one single point (1 μπι 0) must be transferred, in contrast to conventional manufacturing processes of IC masks (“step and repeat” method), in which the same requirements for image quality are met by a extended image field (several mm) apply. Such lenses are commercially available. With the new one In the process, the image field can be of any size, it is always error-free. The writing speed grows with increasing bilufield size, but can also be due to the large overall field of view that is also possible and the The associated high rate of multiplication of the point hologram can again be partially compensated for. To keep the writing speed as low as possible hold, larger structures in the IC pattern can also be exposed with a larger point size, since the Image errors for points in the vicinity of the aberration-free image points are also very small.
Die für das Verfahren einzusetzenden Komponenten wie L. B. Laser als Belichtungsquelle, Licht-Modulator zur Steuerung des Laserstrahls (hell-dunkel), Linsensysteme zur Fokussierung des Laserstrahls und meßgesteuerter Kreuztisch zur Verschiebung der Aufnahmeplatte (z. B. Photoplatte) sind an sich bekannt. Die Tischbewegung ist gleich der Länge eines Einzelmusters (mm-Bereich) und damit wesentlich kleiner als beim »step and repeat«-Verfahren, wo die gesamte Maske verschoben werden muß. Die Anforderungen sind daher wesentlich geringer.The components to be used for the process, such as L.B. laser as an exposure source, light modulator for controlling the laser beam (light-dark), lens systems for focusing the laser beam and measurement-controlled cross table for moving the receiving plate (e.g. photo plate) are inherent known. The table movement is equal to the length of an individual pattern (mm range) and is therefore much smaller than with the "step and repeat" method, where the entire mask has to be moved. The requirements are therefore much lower.
Mit dem neuen Verfahren ergibt sich grundsätzlich die Möglichkeit, das bisher benutzte relativ umständliche und zeitraubende Verfahren zur Herstellung von Schaltkreis-Masken (Herstellung der Vorlage — Reduktionsstufe — 2. Reduktionsstufe und Vervielfachung auf dem »Repeater«) zu umgehen und durch ein direktes Verfahren zu ersetzen. Die punktweise HerstellungWith the new method there is basically the possibility of using the previously used relatively cumbersome and time-consuming method for the production of Circuit masks (production of the template - reduction stage - 2nd reduction stage and multiplication on the »repeater«) and replace it with a direct method. The point-by-point production
bietet eine höhere Flexibilität in der Maskenerzeugung.offers greater flexibility in mask generation.
Anhand der Figuren der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the figures of the drawings.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Vervielfachung mit einem Punkthologramm,1 shows a schematic diagram for multiplication with a point hologram,
Fig.2 die durch das Punkthologramm bedingte Verzeichnung,2 shows the distortion caused by the point hologram,
Fig.3 ein Ausführungsbeispiel des »Punkthologramm-Bildmustergenerators«. 1Ü3 shows an exemplary embodiment of the “point hologram image pattern generator”. 1Ü
Die Fig. 1 zeigt einen holographischen Bildvervielfachungsaufbau. Der Objektpunkt P wird mit der Abbildungslinse L\ in den Referenzpunkt Pr abgebildet (gestrichelter Strahlengang). Das Punkthologramm H hinter der Linse L\ vervielfacht diesen Punkt in viele identische Punkte P5 (ausgezogene Strahlengänge), deren Lage durch die Positionen der Punktlichtquellen bei der Aufnahme des Hologramms //bestimmt istFig. 1 shows a holographic image multiplication structure. The object point P is imaged with the imaging lens L \ in the reference point Pr (dashed beam path). The point hologram H behind the lens L \ multiplies this point into many identical points P 5 (solid beam paths), the position of which is determined by the positions of the point light sources when the hologram // is recorded
Die Fig.2 zeigt die bei einem Punkthologramm auftretende Verzeichnung in f- und % Richtung. Die Verzeichnung ist durchFIG. 2 shows the distortion occurring in a point hologram in the f and % directions. The distortion is through
Ai = Ai =
An = An =
— ,ftan2«-, ftan 2 "
— η tan2 α- η tan 2 α
2525th
gegeben. Die durch die Verzeichnung bedingte Maß- jo Stabsänderung ist in !-Richtung dreimal so groß wie in Richtung der η- Koordinate. Ein Quadrat (gestrichelt) wird in ein Rechteck (ausgezogen) verzerrt, wie es in F i g. 2 stark übertrieben gezeigt wird.given. The dimension of the rod change caused by the distortion is three times as large in the! -Direction as in the direction of the η- coordinate. A square (dashed) is distorted into a rectangle (solid), as shown in FIG. 2 is shown greatly exaggerated.
Der Winkel α in der Formel ist der Winkel zwischen dem Referenzpunkt Pr und dem jeweils betrachteten Signalpunkt Ps (Fig. X). Die Verzeichnung wächst mit zunehmendem Bildwinkel x. The angle α in the formula is the angle between the reference point Pr and the signal point Ps considered in each case (FIG. X). The distortion increases with increasing image angle x.
Die Abbildung des Referenzpunktes Pr in dem Signalpunkt Ps (£ = 0, Tj = 0) ist dagegen aberrationsfrei und wird in der folgenden Anordnung zur Erzeugung von Bildmuster benutzt.The mapping of the reference point Pr in the signal point Ps (£ = 0, Tj = 0), on the other hand, is aberration-free and is used in the following arrangement to generate image patterns.
In Fig.3 ist der prinzipielle Aufbau eines »Punkthologramm-Bildmustergenerators« gezeigt. Mit einem Argonionen-Laser Q (λ = 0,457μπι) können neben photographischen Materialien auch herkömmliche Photoiacke (z. B. SHIPLEY AZ 1350) belichtet werden.The basic structure of a “point hologram image pattern generator” is shown in FIG. An argon ion laser Q (λ = 0.457μπι) can be used to expose not only photographic materials but also conventional photographic materials (e.g. SHIPLEY AZ 1350).
Der Laserstrahl LS wird von einer Modulationszelle Mo in seiner Intensität (Signal S) moduliert Das Bildmuster eines integrierten Schaltkreises wird z. B. auf einen Lochstreifen programmiert Mit diesem Lochstieifen wird ein Kernspeicher programmiert, der seinerseits über einen Signalgenerator G den Modulator Mo steuert Mit dem Linsensystem Li (teleskopisches System) wird der Laserstrahl LS nulker Mode in den Punkt P fokussiert Der Durchmesser dieses Punktes kann auf einen Wert in der Größenordnung der Lichtwellenlänge (ca. 1 μπι) reduziert werden. Mit dem Linsensystem L\ wird der Punkt P nach Pr abgebildet. Das unmittelbar hinter der Linie L\ stehende Punkthologramm H vervielfacht diesen Punkt in viele (in der Skizze 3 Punkte) identische Büdpunkte Ps Diese liegen in der ΛΎ-Ebene und haben ihren Fokus auf der Maske Ma (z. B. einer Photoplatte). Die Punkte sind ortsfest und werden nur mit Hilfe des Modulators Mo hell-dunkel gesteuert Zum »Schreiben« eines Musters wird die Maske Ma auf einem in x- und ^-Richtung meßgesteuerten Kreuztisch Tbewegt Der Kreuztisch T läuft meanderförmig in .^-Richtung kontinuierlich-automatisch und in y-Richtung im Start-Stop-Betrieb (Bewegungsablauf W) nach einem mit dem Modulator Mo abgestimmte.". Programm ab. Der Maskenausschnitt MaS zeigt schematisch ein mit dem Signal 5 geschriebenes Punkte-Muster. Die Maske Ma wurde in x-Richtung bewegt Das Signal 5 (1) belichte; das Photomaterial (schwarzer Punkt z. B. Ps(I)). Unbelichtet (heller Punkt z. B. Ps(O) bleibt die Maske Ma beim Signal 5(0). Bei einer neuen Zeile wird die Maske Ma um einen Bildpunktdurchmesser in y-Richtung (Punkt Ps unterbrochen gezeichnet) verschoben. Danach kann die neue Zeile in ^-Richtung »geschrieben« werden. Durch Wiederholung dieses Vorganges werden ganze IC-Einzelmuster erzeugt. In der Praxis werden die Punkte überlappt belichtet, so daß sich gerade Kantenverläufe ergeben.The laser beam LS is modulated in its intensity (signal S) by a modulation cell Mo. B. programmed on a punched tape With this punch a core memory is programmed, which in turn controls the modulator Mo via a signal generator G. With the lens system Li (telescopic system) the laser beam LS is focused in a nulker mode in point P. The diameter of this point can be on a Value in the order of magnitude of the light wavelength (approx. 1 μm) can be reduced. With the lens system L \ the point P is mapped to Pr. The point hologram H immediately behind the line L \ multiplies this point into many (3 points in the sketch) identical Büdpunkt Ps. These lie in the ΛΎ-plane and have their focus on the mask Ma (e.g. a photo plate). The points are stationary and are only controlled light-dark with the help of the modulator Mo. To "write" a pattern, the mask Ma is moved on a cross table T which is measurement -controlled in the x and ^ directions. automatically and in y-direction at the start-stop operation (movement W) according to any one to the modulator MO.. "program tuned off. The screen section MaS schematically shows a program written with the signal 5 points patterns. The mask Ma was in x -Direction moved The signal 5 (1) expose; the photographic material (black point e.g. Ps (I)). Unexposed (light point e.g. Ps (O) the mask Ma remains at signal 5 (0). At For a new line, the mask Ma is shifted by one pixel diameter in the y-direction (point Ps drawn interrupted). Then the new line can be "written" in the ^ -direction. By repeating this process, entire IC individual patterns are generated. In practice the points are overlapped icht so that straight edges result.
Es können auch mehrere Anordnungen zu einer Einheit zusammengesetzt werden, wobei jede Anordnung mit einer unterschiedlichen Intensitätsmodulation betrieben wird, während ein gemeinsames Verschiebungssystem für die Aufnahmeplatten vorgesehen ist, so daß gleichzeitig unterschiedliche Bildmuster — ganze Maskensätze — hergestellt werden können.Several arrangements can also be put together to form a unit, with each arrangement operated with a different intensity modulation, while a common displacement system is provided for the mounting plates, so that at the same time different image patterns - whole Mask sets - can be made.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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