Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 23.12.1974 73946 KI. 42h,38 MKP G02b 27/00 Twórcawynalazku: Stanislaw Kozikowski Uprawniony z patentu tymczasowego: WojskowaAkademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania kopii masek stosowanych w technologii mikroobwodów, zwlaszcza obwodów scalonych Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania kopii masek stosowanych w technologu mikroob- wodów, zwlaszcza obwodów scalonych przeznaczonych do odtwarzania struktury mikroobwodów na podlozu stanowiacym na przyklad warstwe fotorezystorowa.Dla prawidlowego przebiegu procesu technologii mikroobwodów, a zwlaszcza uzyskania dobrej powtarzal¬ nosci i stalej jakosci produkcji mikroobwodów konieczne jest utrzymanie niezmiennego obrazu struktury mikro- obwodu zawartego w masce wzorcowej, z której wytwarzane sa, w ilosci uzaleznionej od rozmiarów serii produk¬ cyjnej mikroobwodów, kopie stanowiace w procesie produkcji mikroobwodów tak zwane maski operacyjne.Ponadto wymagana jest wysoka rozdzielczosc i przenoszenie najdrobniejszych szczególów odtwarzanej struktury mikroobwodów zawartej w masce wzorcowej.Znane sa sposoby wytwarzania kopii masek polegajace na wykorzystaniu metody fotograficznego kopio¬ wania stykowego z obrazu maski wzorcowej, w której material fotograficzny stanowiacy podloze kopiowanej maski wzorcowej umieszczany jest w stycznosci z powierzchnia czolowa maski wzorcowej, a nastepnie naswietla¬ ny poprzez maske wzorcowa dla uzyskania w materiale swiatloczulym skopiowanego obrazu mikroobwodu bedacego maska operacyjna. Warunkiem uzyskania dobrej kopii jest kontakt mechaniczny powierzchni czolowej maski wzorcowej z powierzchnia materialu kopii, co wymaga uzycia sil dociskowych i powoduje szybkie zuzy¬ wanie sie powierzchni maski wzorcowej juz po parokrotnym jej uzyciu, prowadzace do zmiany parametrów jakosciowych procesu technologii mikroobwodów. Maksymalna rozdzielczosc kopii maski wzorcowej wykona¬ nych metoda fotograficznego kopiowania stykowego uzyskana przy zastosowaniu skomplikowanej dodatkowej aparatury optycznej wynosi od 500 do 600 linii/mm, co na obecnym etapie miniatuiyzacji w elektronice jest niewystarczajace i stanowi powazne ograniczenie w dalszej miniaturyzacji.Znany jest równiez sposób wytwarzania kopii masek polegajacy na wykorzystaniu metody holograficznej, który zapewnia wysoka powtarzalnosc i niezmienna jakosc kopii poprzez prawie calkowite wyeliminowanie maski wzorcowej z procesu kopiowania. W sposobie tym maska wzorcowa podlegajaca skopiowaniu stanowi przedmiot zapisu holograficznego, a nastepnie z otrzymanego hologramu kazdorazowo odtwarza sie ja, praktycz-' nie dowolna ilosc razy w postaci obrazu rzeczywistego na materiale swiatloczulym otrzymujac kopie operacyjne.2 73 946 Z uwagi na niniejsze mozliwosci odksztalcen powierzchniowych hologramu w procesie kopiowania holograficz¬ nego stosuje sie tak zwane hologramy cienkie, w których grubosc warstwy swiatloczulej jest porównywalna z odstepem prazków interferencyjnych w hologramie obrazu. Zarówno w analizach fizyczno-matematycznych jak i w praktycznym wykorzystaniu holografii do kopiowania masek nie uwzglednia sie przestrzennej struktury obrazu interferencyjnego stanowiacego hologram, a przy holograficznym zapisie obrazu struktury mikroobwodu oraz odtwarzaniu obrazu rzeczywistego z hologramu utrzymywane^a stale relacje geometryczne, polegajace na zachowaniu identycznosci polozenia plaszczyzny maski wzorcowej wzgledem plaszczyzny hologramu oraz plaszczyzny materialu swiatloczulego, stanowiacego kopie operacyjna, wzgledem plaszczyzny hologramu. Po¬ nadto utrzymywany jest staly kat miedzy osia optyczna ukladu odtwarzania i promieniem wychodzacym ze srodka plaszczyzny maski wzorcowej. Powyzsze warunki prowadza do niekorzystnego poszerzenia pasma czes¬ tosci przestrzennych w stosunku do ilosci przenoszonych informacji zawartych w obrazie odtwarzanym, powo¬ dujac wystepowanie zjawiska aberacji, którego konsekwencja jest spadek rozdzielczosci w odtwarzanym obrazie do wartosci rzedu 1000 linii/mm przy jednoczesnym znacznym spadku kontrastu. Wady te powoduja, ze jakosc otrzymanych ta metoda kopii jest niejednokrotnie gorsza niz kopii wytwarzanych metoda fotograficznego kopio¬ wania stykowego.Celem wynalazku jest poprawienie jakosci kopii masek wytwarzanych metoda holograficzna poprzez zmniejszenie do minimum zjawiska aberacji.Istota wynalazku polega na tym, ze maske wzorcowa zapisuje sie holograficznie, a nastepnie odtwarza sie ja w postaci obrazu rzeczywistego na materiale swiatloczulym, przy czym przy holograficznym zapisie obrazu struktury mikroobwodu maski wzorcowej, powierzchnie czolowa maski ustawia sie do plaszczyzny materialu swiatloczulego pod katem kompensujacym zawartym w granicach 0—6° a przy odtwarzaniu obrazu rzeczywis¬ tego na materiale swiatloczulym, plaszczyzne materialu swiatloczulego, stanowiacego hologram maski wzorco¬ wej, ustawia sie do plaszczyzny prostopadlej do osi optycznej ukladu odtwarzania pod katem kompensujacym zawartym w granicach 0—6° otrzymuja kopie operacyjna maski wzorcowej.Wartosc kata kompensujacego w ukladzie odtwarzania ustala sie zakladajac uzyskanie maksymalnej wydaj¬ nosci dyfrakcyjnej w odtwarzanym obrazie, przy czym dla danego ukladu istnieje tylko jedna wartosc tego kata, a wartosc kata kompensujacego w ukladzie zapisu dobiera sie w zaleznosci od ustalonej wartosci kata kompen¬ sujacego w ukladzie odtwarzania.Wprowadzenie do procesu holograficznego zapisu i odtwarzania, katów kompensujacych, których wartosci wynikaja z uwzglednienia struktury przestrzennej hologramu, spowodowalo zwezenie widma czestosci prze¬ strzennej prazków interferencyjnych w obrazie holograficznym, a tym samym zmniejszylo do minimum zjawisko aberacji. Ponadto sposób holograficznego kopiowania masek wedlug wynalazku, dzieki zmniejszeniu do mini¬ mum zjawiska aberacji, odznacza sie zdolnoscia rozdzielcza rzedu 2000 linii/mm, co przy zalecie prawie calko¬ witego wyeliminowania z procesu kopii maski wzorcowej, pozwala na stosowanie go do technologii mikroob- wodów.Wynalazek zostanie ponizej szczególowo objasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia geometrie ukladu zapisu holograficznego obrazu zawartego w masce wzorcowej, a fig. 2 geometrie ukladu od¬ twarzania obrazu rzeczywistego na materiale kopii operacyjnej.Geometryczny uklad zapisu holograficznego zawiera zródlo 7 wiazki odniesienia w postaci ogniska obiek¬ tywu mikroskopowego 11 dla promieniowania laserowego jednomodowego, material swiatloczuly 2, oraz maske wzorcowa 1.Geometryczny uklad odtwarzania zawiera material swiatloczuly 6, hologram 2' maski wzorcowej, zródlo 8 wiazki odtwarzajacej, które stanowi ognisko obiektywu mikroskopowego 12 dla promieniowania laserowego jednomodowego, umieszczone w stalej odleglosci od hologramu 2'oraz obiektyw 13, formujacy wiazke zbiezna.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze w ukladzie zapisu holograficznego (fig. 1), maske wzorcowa 1 umieszcza sie wzgledem materialu swiatloczulego 2 w odleglosci 10 i pod katem 9, a nastepnie skreca sieja wzgledem powierzchni materialu 2, prostopadlej do osi optycznej ukladu, o kat 3 o wartosci od 0-6°, po czym zapisuje sie znana metoda holograficzna maske 1 na materiale 2. Wartosci odleglosci 10 i kata 9 dobiera sie w zaleznosci od rozdzielczosci w przenoszonym obrazie struktury maski 1 i sa wyznaczone kazdorazowo dla danej struktury. Os optyczna ukladu wyznaczona jest przez zródlo punktowe 7 wiazki odniesienia i srodek geometryczny materialu swiatloczulego 2. Nastepnie, otrzymany na materiale swiatloczulym 2, hologram 2' maski wzorcowej 1 umieszcza sie w ukladzie odtwarzania (fig. 2) w odleglosci 10 i pod katem 9 wzgledem materialu swiatloczulego 6, po czym skreca sie hologram 2\ wzgledem plaszczyzny prostopadlej do osi optycz¬ nej ukladu, o kat 5 o wartosci od 0—6°, a nastepnie, znana metoda, wiazka zbiezna skupiona obiektywem 13, odtwarza sie hologram 2' na materiale swiatloczulym 6, otrzymujac kopie operacyjna maski 1. Os optyczna73 946 3 ukladu odtwarzania wyznaczona jest przez punktowe zródlo 8 wiazki odtwarzajacej i srodek geometryczny hologramu 2\ PL PL