DE3041168C2 - - Google Patents

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DE3041168C2
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James F. Ridgefield Conn. Us Nester
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Applied Biosystems Inc
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Perkin Elmer Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D7/00Producing flat articles, e.g. films or sheets
    • B29D7/01Films or sheets
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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.
DE19803041168 1979-11-13 1980-10-31 Verfahren zur herstellung und handhabung von polymermembranen fuer die verwendung in masken fuer die lithographie Granted DE3041168A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/093,331 US4246054A (en) 1979-11-13 1979-11-13 Polymer membranes for X-ray masks

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DE3041168A1 DE3041168A1 (de) 1981-05-14
DE3041168C2 true DE3041168C2 (de) 1990-04-26

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DE19803041168 Granted DE3041168A1 (de) 1979-11-13 1980-10-31 Verfahren zur herstellung und handhabung von polymermembranen fuer die verwendung in masken fuer die lithographie

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