DE3435019C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf lithographische Systeme und genauer auf eine neue und verbesserte Maskenringanordnung zur Verwendung in einem röntgenlithographischen System. Röntgenlithographische Systeme, die nach der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, sind unter anderem speziell zur Verwendung bei der Abbildung von integrierten Schaltkreismustern geeignet.

Die Röntgenstrahlenlithographie ist eine Nah-Schablonentechnik. Dabei wird eine Goldschablone als Röntgenstrahlenmaske zur Belichtung eines mit einer Widerstandsschicht überzogenen Trägerblättchens (Wafer) verwendet, welches in unmittelbarer Nähe der Maske gehalten wird, um schwache Röntgenstrahlung entweder zu absorbieren oder durchzulassen. Die Röntgenstrahlenmaske selbst umfaßt eine dünne Trägerschicht aus BN, SiC oder Ti, die von einem festen Montagering getragen wird. Das Goldmaskenabsorptionsmuster wird durch Ätzen einer 7000 Angström dicken Goldschicht erzeugt, die auf der Trägerschicht aufgebracht ist oder mit Hilfe eines speziellen Goldgalvanisierungsprozesses mit niederer Spannung.

Mit Hilfe einer Hochspannungsquelle, einer wassergekühlten Drehanode und einer Elektronenquelle, die zusammen in einer Vakuumkammer angeordnet sind, werden weiche Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 7 Angström erzeugt. Dies geschieht dadurch, daß ein hohlkegelförmiger Elektronenstrahl auf die drehende Wolframoberfläche der Anode fokussiert wird. Die zylindrische Hochleistungselektronenquelle macht es möglich, daß die erzeugten Röntgenstrahlen, die einen geringen Strahlquerschnitt haben, durch die Quelle hindurch gelangen. Der divergierende Röntgenstrahlenkegel tritt daraufhin durch ein dünnes Berylliumvakuumfenster hindurch in eine mit Helium gefüllte Belichtungskammer ein. Die Maske und der Wafer werden vor dem Einsetzen in die Belichtungskammer dicht miteinander ausgerichtet und während der Belichtung so zusammengehalten.

Während die bisher vorgeschlagenen Maskenringanordnungen zwar vernünftige Erfolge aufweisen konnten, ist die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung derartiger Systeme aus, wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird.

Aus der US-Patentanmeldung No. US-43 35 313 ist ein Justierträger mit lösbar daran befestigter Maske bekannt.

Demnach ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Maskenringanordnung zu schaffen, die bei der Verwendung in Röntgenstrahlen­ lithographiesystemen so positioniert werden kann, daß sich annehmbare Verzerrungsgrenzen erhalten lassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Auf­ gabe durch eine speziell ausgebildete Maskenring­ anordnung gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen Maskenring, durch mehrere kinematische Halterungen um den Maskenring abnehmbar auf einem Justierträger zu befestigen, wobei jede kinematische Halterung einen trichterförmigen Sitz, wie z. B. ein konisches oder rundes Sitzelement, und ein passendes kugel­ ähnlich geformtes Element umfaßt, welches z. B. rund sein kann, wobei die einen Elemente Teil des Masken­ ringes sind und die anderen Elemente auf dem Justier­ träger befestigt sind. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Vakuumanordnung getroffen, um die Elemente zusammenzuhalten. Gemäß einem weiteren Merk­ mal der Erfindung ist eine radial nachgiebige Biegungs­ einrichtung vorgesehen, um die kugelförmigen Elemente auf dem Justierträger zu befestigen. Bis jetzt wurden die wichtigsten Merkmale der Erfindung ziemlich deut­ lich herausgestellt, damit die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden kann und damit der Bezug der vorliegenden Erfindung zum Stand der Technik verstanden wird. Es gibt natürlich noch weitere Merkmale der Erfindung, die nachfolgend erst beschrie­ ben werden und die auch in den Ansprüchen beansprucht sind. Es ist klar, daß Fachleute das beschriebene Kon­ zept der Erfindung in einfacher Art und Weise als Grundlage für die Konstruktion auch anderer Anord­ nungen als in dem Ausführungsbeispiel beschrieben vollziehen können und damit nach der erfindungsge­ mäßen Lehre arbeiten. Es ist deshalb wichtig, daß die Ansprüche alle solche äquivalenten Anordnungen umfassen sollen, die von dem Gedanken der Erfindung Gebrauch machen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht von unten auf einen Masken­ ring;

Fig. 1a zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 1a-1a der Fig. 1;

Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten, mittleren senk­ rechten Schnittdarstellung eine kinematische Halterung um den Maskenring der Fig. 1 auf dem Justierträger zu halten und

Fig. 3 zeigt eine mittlere senkrechte Schnittdar­ stellung einer Maskenringanordnung, die auf einem Justierträger befestigt ist.

In Fig. 1 ist ein runder, geeigneter, kreisförmiger Maskenring 10 dargestellt, über dessen Oberfläche sich eine Maskenmembran 12 erstreckt. An der Unterseite die­ ses Ringes sind drei trichterförmige Lager, wie z. B. konische oder kugelförmige Sitze 14 angeordnet. Der Maskenring kann aus allen geeigneten Materialien her­ gestellt werden, wie z. B. Titan oder Pyrex. Die Sitze bzw. Lager sind in dem Ring ausgebildet. Um starke Beanspruchungen und die damit zusammenhängenden De­ formationen, die zu einer Maskenverzerrung führen können, zu verhindern, müssen die drei konischen Sitze in dem Maskenring mit sehr engen mechanischen Toleranzen hergestellt werden, z. B. in der Größenordnung von 0,0005 cm.

Das Maskenmuster wird auf die Maskenmembran mit Hilfe geeigneter Mittel, wie z. B. eines E-Strahls einge­ ätzt. Zur Justierung verwendet die E-Strahlmaschine die Oberfläche des Ringes 10 und eine Nut oder einen Schlitz 16 an dem Ring. Dieselben Bezugspunkte werden auch bei der Herstellung der Maskenringanordnung ver­ wendet, so daß die Kontinuität der Bezugspunkte sicher­ gestellt ist.

Fig. 2 zeigt eine kinematische Halterung, mit der der Maskenring 10 auf einem Justierträger, der in Fig. 3 im ganzen mit 18 bezeichnet ist, lösbar gehalten wird. Vorzugsweise sind drei solche Halte­ rungen vorgesehen. Jede Halterung weist einen trichterförmigen Sitz 14 und ein passendes rund­ förmiges Element 20 auf, welches z. B. Kugelform haben kann. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist der trichterförmige Sitz 14 konisch ausgebildet. Der Winkel des Konus ist so gewählt, daß in einer bevorzugten Richtung eine be­ vorzugte Justierung erfolgt. Wenn z. B. ein gerader Zylinder verwendet würde, würde sich nur eine hori­ zontale oder seitliche Justierung aber keine ver­ tikale Justierung ergeben und wenn eine flache Fläche verwendet würde, würde nur eine senkrechte Justierung aber keine horizontale oder seitliche Justiermöglichkeit gegeben sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Konus einen Neigungs­ winkel von ungefähr 60°, wodurch die kritische hori­ zontale Justierung d. h. in der X- und Y-Richtung be­ vorzugt ist.

Während es auch möglich ist, den konischen Sitz am Justierträger und das Rundelement am Maskenring aus­ zubilden, zeigt Fig. 2 eine gegenteilige Ausbildung, d. h., die Sitze sind am Ring und die Rundelemente am Justierträger ausgebildet.

Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist das rundförmige Element 20 fest mit einem Stift 22 verbunden, was z. B. durch Herstellung eines Reibschlusses bei 24 geschehen kann. In den Kugeln und dem Stift ist ein Loch oder eine Passage 26 z. B. durch elektrisches Ein­ schmelzen eingebracht. Das außenliegende Ende 28 des Kanals 26 ist mit einer Vakuumquelle verbunden. Das innere Ende mündet in einen Raum oder eine Kammer 30 zwischen dem konischen Sitz 14 und der Kugel 20. Da dies eine abgedichtete Kammer ist, bewirkt das Vakuum, daß das Sitzelement mit einer positiven Kraft in Rich­ tung auf die Kugel gedrückt wird. Es soll hier unter­ strichen werden, daß anstelle der Verwendung von v- Blöcken konische oder rundförmige Sitze verwendet wer­ den, weil diese zusammen mit den Kugeln einen kleinen abgedichteten Raum bilden, in dem ein Vakuum erzeugt werden kann, um die Sitze mit einer genauen wiederhol­ baren Kraft zusammenzuhalten. Diese Kraft wird bei den verschiedenen Behandlungsschritten, die bei Röntgen­ strahllithographiesystemen erforderlich sind, aufrecht­ erhalten. Wenn dies gewünscht ist, kann am Ende 28 des Kanals 26 ein positiver Druck erzeugt werden, um eine Kraft zu erzeugen, die die Sitze 14 trennt. Dies kann auch zu Reinigungszwecken geschehen. Der Stift 22 sitzt mit Preßsitz in einer Bohrung eines radial nachgiebigen Biegeelementes 32.

In Fig. 3 ist der Maskenring 10 in einer auf dem Träger 18 befestigten Lage gezeigt, wobei die Sitze 14 auf den Kugeln 20 ruhen. Jede Kugel 20 ist auf einer ge­ meinsamen Platte 34 des Trägers 18 mit Hilfe von radial nachgiebigen Biegeelementen 32 gehalten. Das bedeutet, daß drei Kugeln und drei Konussitze verwendet werden, die unter Verwendung von Vakuum den Maskenring mit minimaler Verbiegung und mit einer geeigneten ange­ wandten Kraft in seiner Position halten. Jedoch im Hinblick auf die Tatsache, daß drei konische Sitze verwendet werden, die gegenseitig zu einer Über­ zwangsabstützung führen, ist es notwendig, die Kugeln radial nachgiebig zu machen, so daß eine geeignete kinematische Abstützung ohne Zwang geschaffen wird. Dies wird mit den nachgiebigen Biegeelementen 32 er­ reicht. In Fig. 3 ist auch zu erkennen, daß der Träger Schrauben 36 aufweist, um die gemeinsame Platte 34 mit dem Trägerkörper 38 zu verbinden. Diese gemeinsame Platte 34 kann in X- und Y-Richtung und um ihre vertikale Achse justiert werden, um eine Dejustierung zwischen Röntgen­ strahlenmuster und Maskenring auszugleichen. Das Röntgen­ strahlenmuster kann zwar sehr genau hergestellt werden, aber es ist schwierig, das erzeugte Muster mit einer sehr hohen Genauigkeit exakt zu übertragen. Um bei dem be­ schriebenen System eine Dejustierung zu verhindern, ist eine Vorjustiereinrichtung vorgesehen. Dies wird durch die Anordnung der gemeinsamen Platte 34 bewirkt. Zusätzlich umfaßt der Justierträger eine Einspannvor­ richtung 40, um den Wafer 42 aufzunehmen. Ein senkrecht verlaufendes Verstellglied 44 ist an der Unterseite der Wafereinspannvorrichtung 40 angeschlossen. Das senk­ rechte Verstellglied 44 steht über einen Hebelüber­ setzungsmechanismus 46 mit einem Einstellknopf 47 in Verbindung. Es sind drei senkrechte Verstellglie­ der vorgesehen, um die Feinjustierung des Wafers und seines Neigungssystems in zwei Richtungen durch­ zuführen und um den Abstandsspalt zur Maske einzu­ stellen. Außerdem ist das radial oder horizontal verlaufende Verstellelement 48 ebenfalls mit einem Hebelübersetzungsmechanismus 50 verbunden, der mit einem Einstellknopf 52 verstellt werden kann. Es sind drei solcher horizontaler Verstellelemente vor­ gesehen, um die Feinjustierung des Wafers seitlich in X- und Y-Richtung und mit einer Drehung um eine senkrechte Achse bezüglich der Maske durchzuführen.

Es kann gesehen werden, daß die vorliegende Erfindung eine neue und verbesserte Maskenringanordnung für die Röntgenstrahlenlithographie schafft, wobei der Masken­ ring während der Verwendung innerhalb annehmbarer Ver­ zerrungsgrenzen gehalten werden kann, wobei der Ring so wenig wie möglich belastet bzw. verbogen wird, weil sich die Störungen in wiederholbarer Weise in allen Freiheitsgraden begrenzen lassen und welcher bei E- Strahlenhartware und solchen Prozessen verwendet wer­ den kann.

Es wurden zwar spezielle Ausführungsbeispiele darge­ stellt und beschrieben, aber für Fachleute ist es klar, daß sich viele Veränderungen durchführen lassen, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen ergibt.

Claims (11)

1. Maskenringanordnung für die Röntgenstrahlenlithographie, gekennzeichnet durch einen Maskenring (10) und mehrere kinematische Halterungen (14, 20), um den Maskenring (10) auf einem Justierträger (18) lösbar zu befestigen, wobei jede kinematische Halterung (14, 20) ein trichterförmiges Sitzelement (14) und ein passendes rundförmiges Element (20) umfaßt, und wobei eines dieser Elemente (14) am Maskenring (10) und das andere (20) dieser Elemente am Justierträger (18) ausgebildet ist.

2. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die runden Elemente (20) auf dem Justierträger (18) und die trichterförmigen Sitzelemente (14) auf dem Maskenring (10) angeordnet sind.

3. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematischen Halterungen drei Halterungen umfassen, die in einem Winkel von 120° zueinander entfernt angeordnet sind.

4. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes rundförmige Element (20) einen Strömungskanal aufweist, der sich durch es hindurch in das zugeordnete trichterförmige Sitzelement (14) erstreckt.

5. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der anderen Elemente (20) auf dem Justierträger (18) eine radial nachgiebige Biegungseinrichtung (32) vorgesehen ist.

6. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmigen Sitzelemente (14) konische Sitzelemente sind.

7. Maskenringanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder konische Sitz (14) einen eingeschlossenen Winkel in der Größenordnung von 60° hat.

8. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmigen Sitzelemente (14) und die passenden runden Elemente (20) so ausgebildet sind, daß sie zwischen sich einen abgedichteten Raum bilden und daß weiterhin eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in diesen Räumen vorgesehen ist, um diese Elemente (14, 20) zusammenzuhalten.

9. Maskenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maskenring (10) eine Justiernut (16) am äußeren Umfang aufweist.

10. Maskenring für die Röntgenstrahllithographie nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den kinematischen Halterungen der konische Sitz (14) als Teil des Maskenrings ausgebildet ist.

11. Maskenringanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rundelement (20) durch Reibabschluß auf einem Stift befestigt ist und daß der Stift fest mit der radial nachgiebigen Biegungseinrichtung (32) verbunden ist.