DE3041168C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer selbsttragenden Kunststoffmembrane für
eine Lithographiemaske bei dem eine plastische Membrane
auf einem Schichtträger gebildet wird und ein
Ringelement mit der Membrane verbunden wird.
Es werden verschiedene Arten von Lithographien
verwendet, um einen Fotoätzgrund, der auf einem
Halbleiterplättchen aufgetragen ist, während der
Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen zu
belichten. Die Verkleinerung und die Bereitstellung
einer großen Zahl von Schaltkreisen auf einem Chip
erfordert die Verwendung kürzerer Wellenlängen, um eine
gute Auflösung und eine geringe Größe zu erhalten.
Demzufolge ist die Röntgenlithographie eingeführt
worden, bei der kurze Wellenlänge die Ausbildung
besonders feiner Kennzeichnungen gestattet.
Bei der Lithographie, gleichgültig ob Röntgenstrahlen
oder andere Strahlen verwendet werden, wird allgemein
eine Maske mit einem gewünschten Muster darauf
eingesetzt. Die Maske wird zwischen eine
Strahlungsquelle und ein Halbleitersubstrat gestellt
welches mit einem Fotoätzgrund überzogen ist, auf
welchem das Muster aufgebracht werden soll. Die Maske
muß eine gute Abgrenzung der belichteten Bereiche
gestatten, wobei der maskierte Bereich gegenüber der
Strahlung opak und der Maskenschichtträger gegenüber der
Strahlung transparent ist.
Der gegenüber der Strahlung transparente
Maskenschichtträger kann ein dünner Film eines
thermoplastischen Polyesters (Polyäthylenterephthalat)
oder eines wärmgehärteten Polyamids sein. Ein typisches
Material, das als Strahlungsabsorptionsmaterial auf dem
Substrat verwendet werden kann, ist Gold.
Wegen der relativ kleinen Größe der Membrane, die zur
Herstellung einer Maske für die Röntgenlithographie
verwendet wird, ist es wünschenswert, einen Träger zur
Handhabung der Membrane zur Verfügung zu stellen, bis
sie für zusätzliches Spannen und für eine Befestigung
eines Maskenträgerringes durch Epoxybindung bereit ist.
Es ist wichtig, daß die Membrane nicht beschädigt wird,
wenn sie von dem Substrat getrennt wird, auf welchem sie
im allgemeinen gebildet wird, was passieren kann, wenn
das Substrat durch scharfe chemische Mittel aufgelöst
wird.
Aus der US-Patentschrift 41 70 512 war bereits ein
Verfahren zur Herstellung von Polyimidmembranen zur
Herstellung von Röntgenstrahllithograhiemasken bekannt.
Hierbei werden die dünnen Polyimidmembranen dadurch
hergestellt, daß Polyamidsäure auf einem
Glasschichtträger gedreht und an Ort und Stelle
polymerisiert wird. Der Glasschichtträger wirkt als eine
Halterung bzw. Träger und führt wirksam während der
Ausbildung des Goldabsorbermusters auf der Oberseite des
Polyimids die Wärme ab. Sodann wird auf das Polyimid ein
Trägerring aufgeklebt und der Glasschichtträger wird in
verdünnter Flußsäure geätzt. Hierdurch können
Polyimidmembranen mit einer Dicke zwischen 0,5 und 5 µm
erhalten werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein gegenüber dem bekannten Verfahren verbessertes
Verfahren zur Herstellung selbsttragender
Kunststoffmembranen für eine Lithographiemaske
anzugeben.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Kanten des Verbundes in eine Ätzlösung getaucht
werden, so daß die Bindung zwischen der Membrane und dem
Schichtträger im Randbereich gelockert wird, und der
Verbund in Wasser getaucht wird, bis der Schichtträger
von der plastischen Membrane abfällt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine
Polymermembran gebildet, indem man eine geeignete
Monomerenlösung auf einer hochpolierten Oberfläche eines
Siliciumplättchen oder einer Glasplatte durch
Rotationsbewegung verteilt. Der verteilte Film wird dann
thermisch getrocknet und in situ auf dem Plättchen oder
der Glasplatte gehärtet. Dann wird ein Metallträgerring
an der Membran befestigt. Die Kanten des Verbundes der
aus der Platte, der Membran und dem Ring besteht, werden
in eine geeignete chemische Lösung getaucht, um die
Bindung zwischen dem Membranfilm und dem Plättchen oder
der Platte zu lockern bzw. zu lösen. Der Verbund wird
dann in Wasser getaucht, damit der die Platte oder das
Plättchen bildende Schichtträger von der Membran
abfallen kann, während die Membran selbst mit dem
Trägerring verbunden bleibt.
Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung sowie
hiermit verbundene Vorteile gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den
Zeichnungen hervor.
In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 4 eine Reihe von
Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung einer Membran mit einem Träger.
Bei einer nachfolgend beschriebenen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kommen selbsttragende
Polyimidmembranen in Betracht, die eine Größe von 15 ×
15 cm und eine Dicke von 0,5 bis 15 µm aufweisen.
Gemäß Fig. 1 wird eine Lösung einer geeigneten
Zusammensetzung 10 auf einen Schichtträger 12
aufgetragen, welcher beispielsweise ein
Siliciumplättchen oder eine Glasplatte mit einer
hochpolierten Oberfläche umfassen kann. Der
Schichtträger 12 wird dann mit einer relativ hohen
Geschwindigkeit gedreht, um die Lösung über die
Oberfläche des Schichtträgers 12 zu verteilen.
Bei einer Ausführungsform zur Herstellung einer Membrane
mit einer Dicke von 3,5 µm wird eine Monomerenlösung,
welche aus vier Teilen Polyaminsäure, 1 Teil
N-Methyl-2-pyrrolidon und 1 Teil Aceton besteht, mit
einer Geschwindigkeit von 2300 Upm während 120 Sekunden
gedreht, und es werden dabei zufriedenstellende
Ergebnisse erzielt. Nachdem man mit dem Drehen aufgehört
hat, wird der verteilte Film thermisch getrocknet und in
situ auf dem Silicium- oder Glasschichtträger 12 zu
Polyimid gehärtet. Durch den Härtungsprozeß steht die
Membrane unter leichter Spannung.
Im Anschluß an die Herstellung des Films bzw. der
Membrane 14 auf dem Schichtträger 12 wird ein Ring 16,
welcher aus Aluminium bestehen kann, an der Membrane
befestigt, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Der
Aluminiumring kann an die Membrane 14 durch ein
doppelseitiges Klebeband oder durch andere geeignete
Mittel unter Bildung eines Verbundes 18 befestigt
werden, welcher den Schichtträger 12, die Membrane 14
und den Ring 16 umfaßt. Der Ring 16 dient zur Handhabung
bzw. zum Tragen der Membrane 14, bis diese zur
Verwendung bei der Herstellung einer Maske für
Lithographiezwecke bereit ist.
Die Kanten des Verbundes 18 werden dann für etwa 20
Sekunden pro Kante in konzentrierte
Fluorwasserstoffsäure 20 getaucht, die sich in einem
Behälter 22 befindet. Die Säure wirkt auf die Bindung
zwischen dem Schichtträger 12 und der Membrane 14 ein
und bereitet die Membrane 14 so vor, daß sie nachfolgend
von dem Schichtträger 12 entfernt werden kann.
Die äußeren Kanten der Membrane 14 werden im
wesentlichen von dem Element 12 getrennt, wodurch Wasser
zwischen die Membrane 14 und den Schichtträger 12 treten
kann, während das Gewicht des Schichtträgers 12 die
Trennung der beiden unterstützt, wie das in Fig. 4
dargestellt ist.
Anschließend an das Eintauchen in die
Fluorwasserstoffsäurelösung, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist, wird der Verbund 18 auf ein Paar
Trägerelemente 25 und 27 gelegt, die sich in einem
Behälter 24 befinden. Der Verbund 18 wird so aufgelegt,
daß der Ring 16 auf den Trägern 25 und 27 ruht, während
die Platte bzw. der Schichtträger 12 in unterster
Stellung angeordnet ist. Aus einer Wasserquelle 28 wird
kaltes Wasser 26 in den Behälter 24 gegeben. Der Verbund
18 wird eingetaucht, bis der Schichtträger 12 von der
Membrane abfällt. Das Gewicht des Schichtträgers 12,
zusammen mit der Tatsache, daß ein großer Teil der
Bindung zwischen der Membrane 14 und dem Schichtträger
12 gelockert bzw. gelöst worden ist, erleichtert die
endgültige Trennung dieser Teile.
Nach dem Abfallen ist die Membrane 14 von dem
Schichtträger 12 getrennt, bleibt jedoch mit dem Ring 16
verbunden. Der Ring 16 dient nun zur Handhabung bzw. zum
Tragen der Membrane 14, um die nachfolgende Handhabung
für weitere Spannung und Epoxybindung an einen
Maskenträgerring zur Herstellung einer Maske für die
Verwendung bei der Röntgenlithographie zu erleichtern.
Es ist wesentlich, daß die den Verbund 18 bildenden
Elemente horizontal auf den Trägerelementen ruhen. Die
Platte bzw. der Schichtträger 12 ist das unterste
Element des Verbundes und wird von den Trägerelementen
25 und 27 nicht gestützt. Das Gewicht des Schichtträgers
12 übt daher eine nach unten und von der Membrane 14 weg
gerichtete Kraft aus. Schließlich kann die Trennung ohne
Verwendung scharfer Chemikalien erreicht werden, welche
dazu neigen, die Oberfläche der Membrane zu beschädigen,
so daß sie für eine Lithographiemaske unbrauchbar wird.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer selbsttragenden
Kunststoffmembrane für eine Lithographiemaske bei dem
- a) eine plastische Membrane auf einem Schichtträger gebildet wird,
- b) ein Ringelement mit der Membrane verbunden wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- c) die Kanten des Verbundes in eine Ätzlösung getaucht werden, so daß die Bindung zwischen der Membrane und dem Schichtträger im Randbereich gelockert wird, und
- d) der Verbund in Wasser getaucht wird, bis der Schichtträger von der plastischen Membrane abfällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbund bei dem Verfahrensschritt d) derart mit
dem Ringelement auf Trägerelemente im Wasser aufgelegt
wird, daß der Schichtträger nach unten weist und durch
die Trägerelemente nicht unterstützt ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Kunststoffmembran eine Monomerenlösung auf den
Schichtträger aufgebracht und durch Wärme gehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Aufbringen der Monomerenlösung auf den
Schichtträger dieser zur Verteilung der Monomerenlösung
auf dem Schichtträger mit einer Geschwindigkeit von etwa
2300 Upm während 120 Sekunden gedreht wird, bevor die
Monomerenlösung mit Wärme gehärtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Monomerenlösung auf einen
Schichtträger mit einer hochpolierten Oberfläche
aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Monomerenlösung zur Herstellung
einer Polyimid-Membran vier Teile Polyaminsäure, einen
Teil N-Methyl-2-pyrrolidon und einen Teil Aceton umfaßt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als Ätzlösung nach dem
Verfahrensschritt c) Fluorwasserstoffsäure verwandt
wird.
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