DE3038810A1 - Verfahren zur verminderung des einflusses optischer inhomogenitaeten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verminderung des Einflusses
• optischer Inhomogenitäten einer Projektionsmaske Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsmaske für ein Projektionsbelichtungsgerät, bzw. auf ein Verfahren zur Verminderung des Einflusses optischer Inhomogenitäten einer Seite einer Glasplatte, welche als Bauelement einer Photomaske auf der anderen Seite eine Maskenschicht mit einem Muster aus durchsichtigen und undurchsichtigen Flächen trägt, das einem verkleinernden Projektionsobjektiv zugewandt ist und über dieses auf einem mit Fotolack beschichteten Halbleiter abgebildet wird.
• Bei der Herstellung integrierter Schaltungen geht man so vor, daß eine Anzahl von Masken mit verschiedenen Konfigurationen auf ein Substrat abgebildet wird, dessen Oberfläche durch Belichtung verändert wird.
• Zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungen wird das Substrat physikalischen und chemischen Änderungen unterworfen, die beispielsweise darin bestehen können, daß der belichtete oder der unbelichtete Teil des auf das Substrat aufgebrachten Fotolackes entfernt und darunterliegende Schichten geätzt werden.
• Während es nun früher üblich war, während des Belichtungsvorganges die mit dem abzubildenden Muster versehene Maske in unmittelbaren Kontakt mit dem Substrat zu bringen, ging man wegen der inzwischen gestiegenen Anforderungen an die Genauigkeit in jüngster Zeit weitgehend dazu über, die das abzubildende Muster tragende Maske unter Zwischenschaltung eines Objektives zwischen Maske und Substrat auf letzeres abzubilden.
• Dabei besteht neuerdings die Tendenz, die Vielzahl identischer Muster, die auf dem als Wafer bezeichneten Substrat entstehen sollen, nicht durch eine Maske herzustellen, die mit der entsprechenden Vielzahl von Mustern versehen ist, sondern ein und dasselbe Muster an der Maske mehrfach auf ~das schrittweise verschobene Substrat abzubilden (step and repeat).
• Fotomasken bestehen üblicherweise aus einer quadratischen Glasplatte als Trägerglas mit im Zollmaßstab genormten Kantenlängen zwischen etwa 6,25 cm und 15 cm, mit Dicken von 0,15 cm bis 0,6 cm. Auf diesem Trägerglas befindet sich entweder eine Fotoemulsionsschicht (feinkörniges Filmmaterial) oder ein sogenannter "hard film", d.i. eine Aufdampfschicht von ca. 1/m Dicke aus Chrom, Eisenoxid oder anderen Materialien. In dieser Schicht wird das eigentliche Maskenmuster auf fotografischem bzw. fotolithografischem Wege erzeugt.
• Diese Masken werden mit der Schichtseite in Richtung zum Projektionsobjektiv in das Projektionsbelichtungsgerät eingelegt.
• Befinden sich in einer derartigen Fotomaske kleinste Verunreinigungen, so führt dies zu keinem wesentlichen Nachteil, wenn der Abstand der Staubteilchen von der Maskenschicht die Rayleigh-Tiefe des Projektionsobjektivs im Bereich der Projektionsmaske mehrfach übersteigt. Dies ist für Teilchen, die sich auf der dem Objektiv abgewandten Seite der Maske befinden, in Hinblick auf die erwähnte Dicke der als Trägerglas fungierenden Glasplatte immer der Fall.
• Was die dem Objektiv zugewandte Seite der Maske betrifft, so wurde bereits vorgeschlagen (vgl.
• DE-AS 28 45 147), durch Anbringung eines Schutzglases störende Verunreinigungen so weit von der Maskenschicht zu distanzieren, daß sie nur mehr unscharf auf den Halbleiter abgebildet werden. Die relativ großen Werte für die Dicke des Träger- bzw. Schutzglases, die dabei gefordert wurden, erklären sich dadurch, daß die Schärfentiefe auf der Objektseite ein dem Quadrat der Verkleinerung entsprechendes Vielfaches der Schärfentiefe auf der Bildseite ausmacht.
• Die Erfindung befaßt sich ebenso wie DE-AS 28 45 147 mit dem Problem, den Einfluß von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Fotomaske optisch unwirksam zu machen.
• Es geht jedoch nicht darum, mikroskopisch kleine, als punktförmig zu betrachtende Verunreinigungen ihrer schädlichen Wirkung zu berauben. Die Erfindung geht vielmehr von der Erfahrung aus, daß teure Fotomasken heute vielfach dadurch unbrauchbar werden, daß die dem Objektiv abgewandte Seite der als Trägerglas fungierenden Glasplatte unregelmäßig geformt ist.
• Solche Unregelmäßigkeiten sind von vorneherein eher auf dieser Seite der Glasplatte zu erwarten, da man sich bemühen wird, die Maskenschicht auf der besser ausgefallenen Seite der Glasplatte anzubringen. Auch bei der Ablage von Fotomasken achtet das Personal erfahrungsgemäß wohl auf den Schutz der beschichteten Seite, vielfach aber nur unzulänglich auf die der Lichtquelle zugewandte Seite. Tatsache ist, daß immer wieder ganz gewöhnliche Zerkratzungen der glatten Seite der Glasplatte die Reproduzierbarkeit von Fotomasken in Frage stellen.
• Die Erfindung vermeidet den aufgezeigten Nachteil dadurch, daß zur Verminderung des Einflusses optischer Inhomogenitäten an der dem Projektionsobjektiv abgewandten Seite der Glasplatte diese mit einer Zwischenschicht flüssig aufgetragenen Materials, dessen Brechungsindex im Endzustand dem der Glasplatte angeglichen ist, überzogen, und mit einem an diese Schicht direkt anschließenden Deckglas versehen ist. Ein zerkratztes Trägerglas bedeutet nun nicht mehr die Unbrauchbarkeit einer teuren Fotomaske: tritt eine solche Beschädigung auf, erlaubt die Erfindung eine einfache Reparatur.
• Die aufgebrachte Zwischenschicht kann nach der Aufbringung erstarren, wie beispielsweise Canadabalsam, oder aber dauernd flüssig bleiben, wie etwa Bromnaphtalin. Besonders im zweitgenannten Fall ist eine Abdichtung des die Zwischenschicht enthaltenden Spaltes nach außen notwendig. Sie erfolgt vorzugsweise in der Weise, daß Dimensionsänderungen einer der beiden zusammenwirkenden Platten, wie sie durch Erwärmung bzw. Abkühlung hervorgerufen werden können, sich nicht auf die andere Platte übertragen. In diesem Sinne erfolgt die Verbindung der beiden Platten beispielsweise über einen die Zwischenschicht umgebenden, plastisch verformbaren Dichtring, der mit beiden Platten verklebt ist.
• Zweckmäßigerweise wird man die Dicke des Deckglases so groß wählen, daß Verunreinigungen auf dem Deckglas bzw. eine Unregelmäßigkeit der Oberflächengestaltung desselben von dem auf die Maskenschicht eingestellten Objektiv nur mehr ganz unscharf auf das Halbleitersubstrat abgebildet werden, wie dies prinzipiell für punktförmige Verunreinigungen bereits in DE-AS 28 45 147 beschrieben ist. Wegen dieser Möglichkeit ist die Erfindung nicht nur auf die Korrektur beschädigter Projektionsmasken beschränkt, sondern kann auch bereits bei der Fertigung der Projektionsmaske angewendet werden.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschließend an Hand der Zeichnung diskutiert.
• Fig. 1 stellt schematisch die Anordnung dar, in welcher die erfindungsgemäße Projektionsmaske verwendet wird, Fig. 2 zeigt in starker Vergrößerung einen Vertikalschnitt durch die verschiedenen Schichten der Projektionsmaske.
• Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung dient dazu, das Muster der Maskenschicht 6 einer Projektionsmaske über ein Projektionsobjektiv 10 auf ein Halbleitersubstrat 9 zu übertragen. Zu diesem Zweck wird von einer nicht dargestellten Belichtungsanlage Licht auf die an einer Glasplatte 1 angebrachte Maskenschicht 6 gerichtet. Dies ist in Fig. 1 durch die Lichtstrahlen 8 angedeutet.
• Wie besprochen, kann die Wirkung kleiner Verunreinigungen auf der Projektionsmaske dadurch wesentlich verringert werden, daß einerseits objektivseitig ein Schutzglas 7 aufgebracht ist, die Glasplatte 1, welche als Trägerglas wirkt, andererseits ohnedies relativ dick ist. Die nicht unwesentliche Dicke der Gläser 1 und 7 ergibt sich dabei durch die Notwendigkeit, Verunreinigungen um wesentlich mehr als die Rayleigh-Tiefe von der Maskenschicht 6 zu distanzieren. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Schärfentiefe in der Projektebene 00 wesentlich größer ist als in der Bildebene 0'0'.
• Wie erwähnt, genügt die Distanzierung von optischen Unregelmäßigkeiten von der Projektebene um ein Mehrfaches der Rayleigh-Tiefe nicht, falls diese Unregelmäßigkeiten nicht mehr als punktförmig angesehen werden können. Liegt beispielsweise eine Zerkratzung 5 der Glasplatte 1 vor, wie sie in Fig. 2 angedeutet ist, ist es vielmehr notwendig, Maßnahmen zur Beseitigung dieser Unregelmäßigkeit zu treffen, um eine entscheidende Verminderung der Bildqualität zu verhindern. Hiezu wird, wie aus Fig. 2 hervorgeht, auf die Glasplatte 1 eine Zwischenschicht 2 in flüssigem Zustand aufgetragen. In Richtung zur Lichtcpielle wird diese Zwischenschicht durch ein Deckglas 3 abgeschlossen. Wesentlich ist dabei, daß der gesamte Zwischenraum zwischen den Gläsern 1 und 3 durch die Zwischenschicht, welche in ihrem Endzustand so weit wie möglich denselben Brechungsindex wie die Gläser aufweist, ausgefüllt ist. Bleibt die Zwischenschicht dauernd flüssig, wie im Fall von Bromnaphtalin, so ist ihr Ausfließen durch einen umlaufenden Dichtring 4 zu verhindern. Auch bei Verwendung einer Zwischenschicht aus erstarrendem Material, beispielsweise aus Canadabalsam, ist jedoch ein seitliches Verkleben der Fuge zwischen den Gläsern 1 und 3 sinnvoll, um das Einwirken von Lösungsmitteln auf die Zwischenschicht 2 auszuschließen Bei der Bemessung des Deckglases 3 besteht einerseits der Wunsch nach möglichst großer Dicke, damit Unregelmäßigkeiten an der Oberseite des Deckglases 3 in der Ebene der Maskenschicht 6 keine Wirkung mehr zeigen. Andererseits könnte ein zu massives Deckglas 3 jedoch Spannungen auf die Glasplatte 1 übertragen und das Bild auf der Maskenschicht dadurch verzerren. Um dies auszuschließen, ist die Verbindung zwischen den Gläsern 1 und 3 nicht starr, sondern durch einen Dichtring 4 vermittelt, der leicht plastisch verformbar ist. Durch Verwendung eines Deckglases 3 mit einem.thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der mit jenem der Glasplatte 1 möglichst identisch ist, kann das Ausmaß solcher Spannungen von vornherein herabgesetzt werden.
• Um durch das Deckglas 3 den verfügbaren Lichtstrom nicht allzusehr zu schwächen, ist es zweckmäßig, die Oberseite des Deckglases 3 in bekannter Weise zu entspiegeln.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verminderung des Einflusses optischer Inhomogenitäten einer Seite einer Glasplatte, welche als Bauelement einer Photomaske auf der anderen Seite eine Maskenschicht mit einem Muster aus durchsichtigen und undurchsichtigen Flächen trägt, das einem verkleinernden Projektionsobjektiv zugewandt ist und über dieses auf einem mit Fotolack beschichteten Halbleiter abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Maskenschicht abgewandte Seite der Glasplatte eine Zwischenschicht flüssig aufgetragen wird, deren Brechungsindex im Endzustand dem der Glasplatte angeglichen ist, und daß direkt auf diese Zwischenschicht ein Deckglas aufgebracht wird.
2. 2. Projektionsmaske für ein Projektionsbelichtungsgerät, bei dem ein mit Fotolack beschichteter Halbleiter partiell belichtet wird, indem eine Projektionsmaske über ein verkleinerndes Projektionsobjektiv abgebildet wird, wobei die Projektionsmaske eine ein Muster aus durchsichtigen und undurchsichtigen Flächen bildende Maskenschicht auf der dem Projektionsobjektiv zugewandten Seite aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung des Einflusses optischer Inhomogenitäten an der dem Projektionsobjektiv abgewandten Seite der Glasplatte (1) diese mit einer Zwischenschicht (2) flüssig aufgetragenen Materials, dessen Brechungsindex im Endzustand dem der Glasplatte (1) angeglichen ist, überzogen, und mit einem an diese Schicht (2) direkt anschließenden Deckglas (3) versehen ist.
3. 3. Projektionsmaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Glasplatte (1) und Deckglas (3) eine mechanische Verbindung vorgesehen ist, welche im wesentlichen unabhängiges thermisches Dehnungsverhalten dieser Komponenten erlaubt.
4. 4. Projektionsmaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (2) dauernd flüssig ist und von einem plastisch verformbaren Dichtring (4) umgeben ist.
5. 5. Projektionsmaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (2) aus Bromnaphtalin besteht.
6. 6. Projektionsmaske nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckglas (3) mindestens so dick ist wie die Glasplatte (1).
7. 7. Projektionsmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckglas (3) die Glasplatte (1) im wesentlichen denselben thermischen Ausdehnuflgskoeffizienten aufweisen.
8. 8. Projektionsmaske nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Projektionsobjektiv abgewandte Seite des Deckglases (3) entspiegelt ist.