DE3236142C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Maske für ein Elektronenstrahl
übertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Photokathodensysteme werden in der Elektronenstrahlübertra
gungstechnik verstärkt eingesetzt. Bei Photokathodensystemen
werden UV-Strahlen auf eine aus einer UV-empfindlichen
photoelektrischen Schicht gebildete optische Musterübertra
gungs-Maske projiziert. Die aus der Maske emittierten
Photoelektronen werden dann auf eine auf einer Platte ge
bildete Photoresistschicht projiziert, um die Photoresist
schicht zu belichten. Aus Fig. 1 ist die Bauweise einer ein
Photokathodensystem benutzenden Vorrichtung ersichtlich,
bei der auf einer Oberfläche eines Quarzsubstrats 1 ein
Cr-Muster 2 ausgebildet ist. Auf den Oberflächen des Sub
trats 1 und des Cr-Musters 2 ist ein photoelektrischer
Film 3, z. B. ein CsI-Film abgelagert, um eine Maske 4 zu
bilden. Der Unterseite der Maske 4 gegenüber liegt eine mit
einer Photoresistschicht 5 versehene Platte 6. Bei diesem
System werden aus dem photoelektrischen Film 3 Photo
elektronen emittiert, wenn aufdie Oberseite der Maske 4
gleichmäßig UV-Strahlen 7 projiziert werden. Die emittierten
Photoelektronen werden durch ein gleichförmiges elektrisches
Feld zwischen der Maske 4 und der Platte 6 beschleunigt und
auf der Platte 6 durch ein Magnetfeld parallel zu dem
elektrischen Feld konvergiert. Auf diese Weise wird ein
Bild des Musters auf die auf der Platte 6 befindliche Photo
resistschicht 5 übertragen. Dieses System gewährleistet eine
hohe Auflösung und ermöglicht eine Musterübertragung im
Submikronbereich. Darüber hinaus gewährleistet dieses
System eine kurze Übertragungsdauer und eine hohe Produk
tivität. Bei dem bekannten Elektronenstrahlprojektions
system ist jedoch das auf die auf der Platte 6 befindliche
Photoresistschicht 5 übertragene Muster in seinem Umfangs
teil aufgrund eines auf der Photoresistschicht 5 auftre
tenden Intra-Naheffekts ("Intraproximity"-Effekt) in
seiner Auflösung und Übertragungsgenauigkeit beeinträchtigt.
Darüber hinaus kann auf die Photoresistschicht 5 ein schma
les Muster, beispielsweise ein Muster einer Breite von 2 µm
oder darunter, nicht genau übertragen werden.
In der DE-OS 28 35 363 ist ein Projektionskopiergerät be
schrieben, bei dem ein Intraproximity-Effekt infolge der
Beeinflussung benachbarter Strukturen durch Lichtstreuung
im Photolack entsteht. Um diesen Effekt zu kompensieren,
wird für eine Vorlage, die Grob- und Feinstrukturen ent
hält, vorgeschlagen, die Vorlage nur im Bereich der Grob
strukturen mit einer teilweise lichtdurchlässigen Schicht
zu belegen, wobei der Lichtabsorptionsgrad dieser Schicht
so gewählt wird, daß sich innerhalb der projizierten
Grob- und Feinstrukturen jeweils Maximalwerte der Be
lichtungsintensitäten ergeben, die einander so weit an
genähert sind, daß die projizierten Grob- und Feinstruktu
ren einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen.
Weiterhin ist aus der DE-OS 24 46 042 ein Verfahren zum
Herstellen von Masken für verkleinernde elektronenoptische
Projektion bekannt. Bei diesem Verfahren werden nur aus
gewählte, durch die Maskengeometrie und den Einfallswinkel
der Metallatome bestimmte Stellen eines Maskenmusters be
schichtet.
Aus "Elektronik" 1978, Heft 11, Seiten 59-66 ist ein ver
kleinernder Elektronen-Projektor bekannt, bei dem eine Maske
zwischen einer Kondensorlinse und einer Projektionslinse
angeordnet ist. Bei diesem Elektronen-Projektor werden die
von einer Elektronenkanone emittierten Elektronen in
parallele Strahlen umfokussiert, welche eine transparente
Gittermaske durchstrahlen, die verkleinert auf eine
Scheibe abgebildet wird. Auf der Gittermaske sind die
gewünschten Strukturen um den reziproken Verkleinerungs
faktor vergrößert aufgebracht. Zur mechanischen Stabili
tät der Maske ist ein feines Stützgitter vorgesehen,
dessen Stegbreite jedoch so schmal ausgelegt ist, daß
eine Abbildung des Stützgitters auf der Scheibe nach
der Verkleinerung nicht mehr aufgelöst wird.
Schließlich ist es aus "J. Vac. Sci. Technol." 19, May/
June 1981, Seiten 1-7, bekannt, daß infolge des Intra
proximity-Effektes die in der Mitte der Kanten eines
Quadrates absorbierte Energie einen Faktor 0,5 der im
Mittelpunkt des Quadrates absorbierten Energie beträgt,
während in den Ecken lediglich ein Faktor 0,25 der
Energie im Mittelpunkt absorbiert wird, so daß ab einer
kritischen Seitenlänge des Quadrates die Ecken abge
rundet und unterbelichtet sind. Zusätzlich wird darauf
hingewiesen, daß kleinere Quadrate einen größeren
Elektronenfluß als größere Quadrate erfordern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maske
zu schaffen, bei der keine Beeinträchtigung der Bildauf
lösung eines Musters an seinem Umfangsteil infolge des
Intraproximity-Effektes auftritt und eine hohe Über
tragungsgenauigkeit auch schmaler Muster gewährleistet
ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Maske nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in
dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Patentansprüchen 2 und 3.
Es hat sich gezeigt, daß sich die Auswirkungen des Intra
proximity-Effektes vermindern lassen, wenn die
Elektronenstrahlintensität am Umfangsteil eines auf
einer Photoresistschicht gebildeten Strahlungsmusters
höher ist als im Zentralteil des Musters. Ferner hat
es sich gezeigt, daß man durch Erhöhen der Elektronen
strahlintensität des Musters auch die Übertragungsge
nauigkeit eines schmaleren Musters verbessern kann.
Bei der Maske ist
der Lichtübertragungs
faktor eines breiten Strahlungsmusterbereichs höher
als der entsprechende Faktor eines engen Strahlungsmuster
bereichs und ferner ist der Lichtübertragungsfaktor des Umfang
teils des breiten Musters höher ist als der entsprechende
Faktor des Zentralteils.
Bei einem Verfahren zur Herstellung der
Maske wird auf einer Oberfläche eines
lichtdurchlässigen Substrats zur Ausbildung eines Strahlungs
musters auf dem Substrat ein lichtabsorbierendes Material
abgelagert, das Substrat und das lichtabsorbierende Material werden
in einem Winkel zur Substratoberfläche mit einem licht
abfangenden Material bedeckt, und schließlich wird auf
dem lichtabfangenden Material ein bei Bestrahlung mit
Licht Elektronen emittierender photoelektrischer Film abge
lagert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Elektronen
strahlprojektionssystems mit einer bekannten Muster
übertragungsmaske;
Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße
Maske;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Projektions
systems mit einer erfindungsgemäßen Maske;
Fig. 4 ein Diagramm aus dem sich die Beziehungen zwischen
verschiedenen Bereichen auf der Maske entsprechend
Fig. 2 und der Intensität der aus diesen Bereichen
emittierten Elektronenstrahlen ergeben, und
Fig. 5A-5D Querschnitte, die verschiedene Stufen der
Herstellung einer Musterübertragungsmaske
gemäß Fig. 2 veranschaulichen.
Bei der in Fig. 2 teilweise im Querschnitt dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Musterübertragungs
maske ist eine lichtabsorbierende Schicht, beispielsweise
eine Cr-Schicht 12, zur Absorption von UV-Strahlen auf
einer Oberfläche eines UV-strahlendurchlässigen Quarz
substrats 11 zur Ausbildung eines Belichtungsmusters
mustergerecht abgelagert. Ferner ist selektiv auf einer
Oberfläche der Cr-Schicht 12 und des Substrats 11 ein
für UV-Strahlen teildurchlässiger Metallfilm, z. B. eine
Schicht 13 aus einer Chrom- oder Palladiumlegierung, vor
gesehen. Der Metallfilm 13 ist an den Nicht-Musterbezirken
17-1, 17-2 und 17-3 auf der Cr-Schicht 12 , durch die keine
Lichtstrahlen übertragen werden sollen, dicker ausgebildet.
In einem breiten Bestrahlungsmusterbereich 15-1 auf einer
Oberfläche des Substrats 11, in welchem die Cr-Schicht
12 fehlt (vgl. Fig. 2), ist der Metallfilm 13 im Zentral-
bzw. Mittelteil dicker als am Umfangsteil. Der Metallfilm
13 wird als "dick" bezeichnet, wenn sein Durchlässigkeits
faktor für UV-Strahlen relativ niedrig ist, d. h. wenn er
so dick ist, daß er lediglich eine geringe UV-Strahlenmenge
durchläßt. Der Metallfilm 13 wird als "dünn" bezeichnet,
wenn sein Durchlässigkeitsfaktor für UV-Strahlen relativ
hoch ist, d. h. wenn er dünn genug ist, um eine beträcht
liche Menge an UV-Strahlen hindurchzulassen, und die Inten
sität der einfallenden UV-Strahlen lediglich schwach
dämpft. Die Dicke des Metallfilms 13 läßt sich in geeigneter
Weise über die Intensität der einfallenden UV-Strahlen,
die Stärke des Quarzsubstrats 11 und dgl. bestimmen. In
einem schmalen bzw. engen Belichtungsmusterbereich 15-2
ist auf dem Substrat 11 kein merklicher Metallfilm 13
abgelagert. Der Belichtungsmusterbereich wird als "schmal"
oder "eng" bezeichnet, wenn die Breite dieses Bereichs das
1,5fache oder weniger der Mindestbreite eines
auf dem Substrat 11 abzubildenden Belichtungsmusterbereichs
beträgt. Die Mindestbreite reicht in der
Regel von 1,5 bis 2 µm. Des weiteren ist auf dem Substrat
11 mit dem darauf befindlichen Metallfilm 13 ein photo
elektrischer Film 14, z. B. ein CsI-Film, der bei Bestrahlung
mit Licht Photoelektronen emittiert, vorgesehen.
Bei einem in Fig. 3 dargestellten Musterübertragungssystem
mit einer Musterübertragungs-Maske 100 entsprechend Fig. 2
wird auf folgende Art und Weise auf eine auf einer Platte
101 befindliche Photoresistschicht 102 ein Muster über
tragen. Auf die Musterübertragungs-Maske 100 von einer
Lichtquelle 103 projizierten UV-Strahlen werden durch das
Quarzsubstrat 11 über dessen andere Oberfläche durchge
lassen. Gegen die Cr-Schicht 12 oder die Nicht-Belichtungs
musterbereiche 17-1, 17-2 und 17-3 auf der einen Ober
fläche des Quarzsubstrats 11 gerichtete Lichtstrahlen werden
durch die Cr-Schicht 12 absorbiert und durch den Metall
film 13 auf der Cr-Schicht 12 daran gehindert, durch die
Maske 100 hindurchzutreten. Somit werden an den Nicht-
Belichtungsmusterbereichen 17-1, 17-2 und 17-3 keine
Elektronen aus dem photoelektronischen Film 14 emittiert.
Andererseits werden gegen die Belichtungsmusterbereiche 15-1
und 15-2 auf der einen Oberfläche des Quarzsubstrats 11
gerichtete Lichtstrahlen direkt oder über den Metallfilm
13 auf den photoelektrischen Film 14 appliziert. Folglich
werden an diesen Stellen aus dem photoelektrischen Film 14
Elektronen ermittiert. Die Intensität der emittierten
Elektronen hängt von der Intensität der auf den photo
elektrischen Film 14 auftreffenden UV-Strahlen ab.
Die Fig. 4 zeigt die Verteilung der Elektronenstrahl
intensität. Der Metallfilm 13 liegt auf dem breiten
Belichtungsmusterbereich 15-1, jedoch nicht auf dem
schmalen oder engen Belichtungsmusterbereich 15-2. Folg
lich ist der Lichtdurchlässigkeitsfaktor des schmalen
bzw. engen Bereichs 15-2 höher als der Lichtdurchlässig
keitsfaktor des breiten Bereichs 15-1. Somit ist die
Intensität eines aus dem engen oder schmalen Bereich
15-2 emittierten Elektronenstrahls höher als eines aus
dem breiten Bereich 15-1 emittierten Elektronenstrahls.
Im breiten Belichtungsmusterbereich 15-1 ist der Metall
film 13 am Umfangsteil dicker als im Zentral- oder Mittel
teil, so daß der Lichtdurchlässigkeitsfaktor des Umfangs
teils höher ist als der des Zentral- oder Mittelteils.
Folglich ist auch die Intensität eines aus dem Umfangs
teil dieses Bereichs emittierten Elektronenstrahls höher
als eines aus dem Zentral- oder Mittelteil emittierten
Elektronenstrahls. Die aus dem Belichtungsmusterbereich
emittierten Elektronenstrahlen werden durch ein zwischen
der Maske 100 und der Platte 101 durch Anlegen einer
Spannung zwischen beiden mit Hilfe einer Stromquelle
104 aufgebauten elektrischen Feldes beschleunigt. Danach
werden die Elektronenstrahlen durch ein in dieselbe
Richtung wird das elektrische Feld mittels einer Magnet
spule 105 erzeugten Magnetfeldes konvergiert und auf
die Photoresistschicht auftreffen gelassen. Auf diese
Weise wird das auf der Maske 100 gebildete Muster auf
die Photoresistschicht 102 übertragen. Trotz seiner höheren
Intensität liefert der vom engen oder schmalen Muster
bereich 15-2 auf die Photoresistschicht 102 gerichtete
Elektronenstrahl eine geringere Gesamtdosis als der
Elektronenstrahl vom breiten Musterbereich 15-1. Folg
lich wird der Elektronenstrahl vom engen oder schmalen
Musterbereich 15-2 in der Photoresistschicht 102 nicht
so stark diffundiert, so daß in der Photoresistschicht
2 nicht in nennenswertem Maße Sekundärelektronen einer
zur Exponierung der Photoresistschicht 102 ausreichend
hohen Intensität entstehen. Auf diese Weise wird ein
enges oder schmales Muster ohne Beeinflussung durch den
Intra-Naheffekt positiv auf die Photoresistschicht 102
übertragen. Die Intensität des vom Zentral- oder Mittelteil
des breiten Musterbereichs 15-1 gegen die Photoresist
schicht 102 gerichteten Elektronenstrahls ist niedriger
als die Intensität des Elektronenstrahls aus dem Umfangs
bereich, und gleichzeitig ist die Dosis des ersteren ge
ringer als die Dosis des letzteren. Folglich erzeugt der
Elektronenstrahl aus dem Zentral- oder Mittelbereich in
der Photoresistschicht 102 keine Sekundärelektronen einer
zur Exponierung der Photoresistschicht 102 ausreichend
hohen Intensität. Der Elektronenstrahl aus dem Umfangs
teil wird in der Photoresistschicht 102 kaum diffundiert.
Auf diese Weise wird auch ein breites Muster ohne Be
einflussung durch den Intraproximity-Effekt positiv auf die
Photoresistschicht 102 übertragen.
Im folgenden wird nun die Herstellung einer Maske
der geschilderten Art näher erläutert. Zunächst wird
der Cr-Film 12 bis zu der gewünschten Stärke auf dem
Quarzsubstrat 11 abgelagert (vgl. Fig. 5A). Danach wird
der Cr-Film 12 entsprechend dem gewünschten Muster zur
Ausbildung eines Maskenmusters selektiv geätzt (vgl.
Fig. 5B). Danach wird (von links oben - vgl. Fig. 5C) in
einem Winkel α zur Oberfläche des Substrats 11 ein
Metall abgelagert, wobei ein Teil des Metallfilms 13
entsteht. Danach wird das Metall (von rechts oben - vgl.
Fig. 5D) in dem Winkel α abgelagert, wobei der rest
liche Teil des Metallfilms 13 gebildet wird. Auf diese
Weise wird der Metallfilm 13 dünn im Zentral- oder Mittel
teil des breiten Strahlungsmusterbereichs und dick in
seinem Umfangsteil. Im engen oder schmalen Strahlungs
musterbereich wird kein Metallfilm 13 gebildet. Danach
wird auf die freiliegenden Teile des Metallfilms 13 und
des Substrats 11 zur Bildung einer Maske entsprechend
Fig. 2 ein CsI-Film 14 aufgetragen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungs
form einer Musterübertragungs-Maske beschränkt. So kann
beispielsweise das als lichtdurchlässiges Substrat ver
wendetes Quarzsubstrat durch ein anderes geeignetes
Substrat eines äquivalenten Durchlässigkeitsfaktors er
setzt werden. Auch der Cr-Film kann durch ein beliebiges
anderes lichtabsorbierendes Material ersetzt werden.
Der CsI-Film kann ebenfalls durch ein anderes, bei Be
strahlung mit Licht Photoelektronen emittierendes Material
ersetzt werden. Der Unterschied zwischen den Stärken
des Metallfilms am Umfangs- oder Randteil und Zentral-
oder Mittelteil des Musters kann entsprechend den
gewünschten Ergebnissen bestimmt bzw. variiert werden.
Wie bereits erwähnt, läßt sich der Ein
fluß des Intraproximity-Effekts soweit vermindern, daß eine
auf den Intraproximity-Effekt zurückzuführende Verschlechterung
der Auflösung am Rand- oder Umfangsteil verhindert wird.
Da der enge oder schmale Musterbereich mit hoher Genauig
keit übertragen werden kann, läßt sich die Musterüber
tragungsgenauigkeit um Größenordnungen verbessern. Zur
Sicherstellung dieser Vorteile wird im Rahmen der Her
stellung einer solchen Musterübertragungs-Maske eine
Stufe eingeschaltet, in welcher zur Änderung des
Lichtübertragungsfaktors ein Sperrmaterial für Licht
abgelagert wird.
Claims (4)
1. Maske für ein Elektronenstrahlübertragungssystem mit:
- - einem UV-Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge übertragenden Substrat ( 11) mit einer Oberfläche,
- - einer ersten Schicht (12), die die UV-Lichtstrahlen absorbiert und so selektiv auf der Substrat-Oberfläche abgelagert ist, daß darauf ein gewünschtes Muster für den Durchlaß von UV-Lichtstrahlen festgelegt wird, und
- - einem auf dem Substrat (11) vorgesehenen photoelektri schen Film (14), um entsprechend den einfallenden UV- Lichtstrahlen Elektronen zu emittieren,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Muster einen ersten Bereich (15-1) mit einer größe ren Breite als einer vorbestimmten Breite und einen zweiten Bereich (15-2) mit einer kleineren Breite als der vorbestimmten Breite aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich (15-1, 15-2) jeweils einen großen bzw. einen kleinen Bereich festlegen,
- - auf dem Muster eine zweite Schicht (13) vorgesehen ist, um den Lichtdurchlässigkeitsfaktor des zweiten Bereichs (15-2) höher als den Lichtdurchlässigkeitsfaktor des ersten Bereichs (15-1) und um den Lichtdurchlässigkeits faktor des Umfangsteils des ersten Bereichs (15-1) höher als den Lichtdurchlässigkeitsfaktor des Zentralteils dieses Bereichs (15-1) einzustellen, und
- - der photoelektrische Film (14) auf dem Substrat (11) und der zweiten Schicht (13) vorgesehen ist.
2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Schicht (13) auf dem ersten Bereich (15-1) des
Musters ausgebildet ist.
3. Maske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
auf dem ersten Bereich (15-1) ausgebildete zweite
Schicht (13) am Zentralteil des ersten Bereichs (15-1)
dicker ist als am Umfangsteil des ersten Bereichs (15-1).
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1982
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- 1982-09-30 FR FR8216465A patent/FR2515873A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2515873A1 (fr) | 1983-05-06 |
JPS6222262B2 (de) | 1987-05-16 |
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