DE3705993C1

DE3705993C1 - Method of compensating for absorber-induced distortions on X-ray masks

Info

Publication number: DE3705993C1
Application number: DE19873705993
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Betz; Laszlo Dipl-Ing Csepregi
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-05-05

Abstract

In a method of compensating for absorber-induced distortions on X-ray masks having special measuring marks which enable an absolute determination of the mask distortions by optical or electron-optical means, the distortions found are compensated for by a surface-wide implantation immediately after the absorber has been patterned. The distortions found can also be corrected locally by a positionally dependent dosage distribution using implantation with a focused ion beam. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von absorberinduzierten Verzügen auf Röntgenmasken entsprechend dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for compensating Correspondingly absorber-induced delays on X-ray masks the generic concept of the main claim.

Eines der wesentlichen Probleme bei der Herstellung von Rönt genmasken ist die Beibehaltung der geforderten Lagegenauigkeit von ca. 1 ppm, da etwaige mechanische Spannungen in den Ab sorberstrukturen Kräfte auf die dünnen Maskenträger ausüben und zur Lageänderung führen können. Dies ist inbesondere bei den Absorbermaterialien Wolfram und Tantal, die bei der subtraktiven Absorbererzeugung mit Hilfe der reaktiven Ionen ätztechnik benutzt werden, ein kritischer Punkt. Zur Kontrolle dieser Spannungen müssen teilweise komplizierte Kompensations schichten angewandt werden (DE-OS 34 25 063), wobei die unvermeidlichen Streu ungen der Prozeßparameter nicht oder nur mit sehr aufwendigen in-situ Meßverfahren kompensiert werden können.One of the major problems in the manufacture of X-ray Genmasks is the maintenance of the required positional accuracy of approx. 1 ppm, since any mechanical stresses in the Ab exert forces on the thin mask carriers and can lead to a change in position. This is in particular for the absorber materials tungsten and tantalum, for the subtractive absorber generation with the help of reactive ions etching technology are used, a critical point. For control some of these tensions need complicated compensation layers are applied (DE-OS 34 25 063), the inevitable litter Process parameters not or only with very complex in-situ measurement methods can be compensated.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, sowohl Verzüge global zu kompensieren als auch lokal Änderungen der Lage der einzelnen Strukturen zu beeinflussen.The object of the invention is to provide a method with which it is possible to compensate for delays globally as well as local changes in the location of individual structures to influence.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschritten gelöst. This object is achieved according to the invention in the license plate of the main steps specified process steps.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Durch die Implantation von z. B. Stickstoff lassen sich die im Maskenträger (z. B. Silizium, Siliziumnitrid) vor handenen Spannungen ändern, wobei sich über die Messung der Dosis eine sehr genaue Kontrolle der Spannungsänderung durchführen läßt. Eine Beeinflussung der mechanischen Span nung mit Hilfe fokussierter Ionenstrahlen erlaubt es auch, damit gezielt lokale Abweichungen vom Sollwert zu korri gieren. Bei der ganzflächigen Implantation kann durch eine einfache Messung des Abstandes der Justiermarken der aktuelle Verzug unmittelbar nach der Strukturierung festgestellt und über eine entsprechende Implantationsdosis im absorberfreien Bereich der Membran kompensiert werden.By implanting z. B. nitrogen can those in the mask carrier (e.g. silicon, silicon nitride) existing voltages change, taking care of the measurement dose very precise control of voltage change can be carried out. Influencing the mechanical chip With the help of focused ion beams, it also allows to specifically correct local deviations from the target value yaw. In the case of full-surface implantation, a simple measurement of the distance between the alignment marks the current one Delayed immediately after structuring and about an appropriate implantation dose in the absorber-free Area of the membrane can be compensated.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematischen Darstellung der wesentlichen Arbeitsschritte des Erfindungs gegenstandes näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using a schematic Presentation of the essential steps of the invention object explained in more detail. It shows

Fig. 1 den Schichtenaufbau vor der Strukturierung; FIG. 1 shows the layer structure before the patterning;

Fig. 2 die Strukturierung eines Resists; FIG. 2 shows the structuring of a resist;

Fig. 3 die Implantation der strukturierten Maske; Fig. 3, the implantation of the patterned mask;

Fig. 4 die Korrektur eines Membranfeldes. Fig. 4 the correction of a membrane field.

Vor der Strukturierung besteht der Schichtenaufbau aus einer Absorberschicht 1 (z. B. Wolfram, Tantal), die eine Dicke von ca. 1 µm besitzt, und aus der jeweiligen Membran 2 (Silizium, Bornitrid, Siliziumnitrid, SiC), deren Dicke sich zwischen 2 und 3 µm bewegt. Das Aufbringen der Metallschicht geschieht mit einem der in der Halbleiter technologie üblichen Abscheideverfahren. Die Erzeugung einer solchen Maskenmembran ist an sich durch die DE-OS 34 25 063 bekanntgeworden. Nach der Strukturierung eines Resists 3 mit Hilfe der Elektronenstrahlschreibtechnik oder mit Hilfe der Maskenkopie durch Synchrotronstrahlung 4 wird das darunterliegende Absorbermaterial vorzugsweise in einem reaktiven Ionenätzprozeß strukturiert, wie in Fig. 2 angedeutet wird. Liegt in der metallischen Absorber schicht 1 eine mechanische Spannung vor (Druck, Zug), werden Kräfte frei, die eine Bewegung des Absorbers 1 auf der dünnen Membran 2 hervorrufen. Befindet sich der Absorber 1 im ursprünglichen Zustand in einer Druckspannung, wird sich eine Bewegung ergeben, wie sie in Fig. 2 angedeutet ist. Before structuring, the layer structure consists of an absorber layer 1 (e.g. tungsten, tantalum), which has a thickness of approximately 1 μm, and of the respective membrane 2 (silicon, boron nitride, silicon nitride, SiC), the thickness of which is between 2 and 3 µm moved. The metal layer is applied using one of the deposition processes customary in semiconductor technology. The generation of such a mask membrane has become known per se from DE-OS 34 25 063. After the structuring of a resist 3 with the aid of the electron beam writing technique or with the aid of the mask copy by means of synchrotron radiation 4 , the absorber material underneath is preferably structured in a reactive ion etching process, as is indicated in FIG. 2. If there is a mechanical tension (pressure, tension) in the metallic absorber layer 1 , forces are released which cause the absorber 1 to move on the thin membrane 2 . If the absorber 1 is in a compressive stress in the original state, a movement will result, as is indicated in FIG. 2.

Durch ganzflächige Implantation 5 entsprechend Fig. 3 in der Membran 2 läßt sich der ursprünglich vorhandene Spannungszustand modifizieren, was dann der absorberindu zierten Bewegung entgegenwirkt und so die Änderungen der Lagegenauigkeit kompensiert. Für die angeführten Metalle Wolfram und Tantal läßt sich die erforderliche Druckspannung leicht einstellen bzw. ist sie bei dem üblichen Beschichtungs verfahren normalerweise a priori vorhanden. Um einen möglichst weiten Bereich der Anpassung zu erhalten, ist eine relativ hohe Zugspannung in der eigentlichen Maskenmembran 2 wünsches wert. Auch dies läßt sich mit den genannten Materialien rela tiv leicht bis zu etwa 10⁸ N/m² erreichen, während die üb licherweise zu kompensierenden Spannungen bei einigen 10⁷ N/m² liegen. Die für eine Spannungsänderung im Membranmate rial notwendigen Dosen von ca. 10¹⁵ N/cm² rufen im allgemeinen noch keine nennenswerte Änderung des mechanischen Spannungs zustandes im Absorber hervor, so daß der gesamte Prozeß sehr gut kontrollierbar wird.By whole-area implantation 5 corresponding to Fig. 3 in the diaphragm 2, the originally present stress state can be modified, what counteracts the absorberindu ed movement and compensates for the changes of the positional accuracy. For the metals mentioned tungsten and tantalum, the required compressive stress can easily be set or is usually present a priori in the usual coating process. In order to obtain the widest possible range of adaptation, a relatively high tensile stress in the actual mask membrane 2 is desirable. This can also be achieved relatively easily with the materials mentioned up to about 10 ⁸ N / m ² , while the stresses to be compensated for are usually around 10 ⁷ N / m ² . The doses of approx. 10 ¹⁵ N / cm ² necessary for a change in tension in the membrane material generally do not cause any noteworthy change in the mechanical tension state in the absorber, so that the entire process can be controlled very well.

Der Korrekturprozeß läßt sich nun folgendermaßen durch führen:The correction process can now be carried out as follows to lead:

An speziellen Wafermarken (z. B. Meßmarken, Justiermarken) wird nach der Strukturierung (Fig. 2) die tatsächliche Längenänderung festgestellt. Mit vorher experimentell ermittelten Eichkurven, die den Zusammenhang zwischen Dosis- und Spannungsänderung wiedergeben, wird die notwendige Dosis ganzflächig aplliziert. Durch die genaue Messung der Implan tationsdosis ergibt sich eine sehr gute Prozeßkontrolle bei der vorgeschlagenen Kompensation.The actual change in length is determined on special wafer marks (e.g. measuring marks, alignment marks) after structuring ( FIG. 2). The necessary dose is applied over the entire surface using previously experimentally determined calibration curves that reflect the relationship between dose and voltage changes. The exact measurement of the implantation dose results in very good process control with the proposed compensation.

Eine gezielte Änderung der Zugspannung in der Membran 2 eröffnet bei Anwendung fokussierter Ionenstrahlen darüber hinaus die Möglichkeit, gewisse durch Materialinhomogenitäten (Dickeschwankungen von Membran 2 oder Absorber 1) bzw. durch übertragungsbedingte Verzerrungen hervorgerufene Lageände rungen durch eine örtlich variierende Dosis zu korrigieren. Diese Möglichkeit ist anhand des einfachen Beispiels in der Fig. 4 wiedergegeben. Innerhalb eines rechteckigen Membran feldes 7 ist das ebenfalls rechteckige Belichtungsfeld zen trisch angeordnet. Die gestrichelte Linie 8 gibt die Soll- Position, die durchgezogene Linie 9 die gemessene Position der verschiedenen Meßmarken wieder. Diese einfache Verzerrung kann durch eine entsprechende Implantation 10, wie sie im linken Feld dieser Figur angedeutet ist, kompensiert werden. Durch Variation der Dosis 10 (Grad der Schwärzung entspricht der applizierten Dosis) und durch Variation des Implantations bereiches läßt sich diese Verzerrung korrigieren. Je nach Aufwand, sowohl hinsichtlich der Messung der tatsächlichen Lagegenauigkeit (Dichte eines Meßrasters) als auch hinsicht lich der Berechnung der Dosis bzw. ihrer örtlichen Vertei lung, lassen sich auch komplizierte nichtlineare Verzer rungen korrigieren.A targeted change in the tensile stress in the membrane 2 also opens up the possibility when using focused ion beams to correct certain changes in position caused by material inhomogeneities (fluctuations in thickness of membrane 2 or absorber 1 ) or by transmission-related distortions by means of a locally varying dose. This possibility is shown on the basis of the simple example in FIG. 4. Within a rectangular membrane field 7 , the likewise rectangular exposure field is arranged cen trically. The dashed line 8 shows the target position, the solid line 9 the measured position of the various measurement marks. This simple distortion can be compensated for by a corresponding implantation 10 , as indicated in the left field of this figure. By varying the dose 10 (degree of blackening corresponds to the dose applied) and by varying the implantation area, this distortion can be corrected. Depending on the effort involved, both with regard to the measurement of the actual positional accuracy (density of a measuring grid) and with regard to the calculation of the dose or its local distribution, complicated nonlinear distortions can also be corrected.

Claims

1. A method for compensating for absorber-induced delays on an X-ray mask, on which special measurement marks are contained, which allow an absolute determination of the mask delays with optical or electron-optical means, characterized in that immediately after the structuring of the absorber, the delays detected by a very large area Implantation are compensated or that the measured delays are corrected locally by a location-dependent dose distribution by implantation with a focused ion beam.

2. The method according to claim 1, characterized shows that the original delays by with an adjusted exposure against a reference final overlay measurement can be determined.

3. The method according to claim 1, characterized records that by a homogeneous implantation the structured mask the tension in the absorber free areas of the membrane is specifically changed.

4. The method according to claim 1, characterized indicates that a focused ion beam, its local positioning and time lingering are freely selectable, used for implantation.