DE10124124C1 - Lithography masking device has thermal expansion coefficient of pellicle frame material matched to that of mask material - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lithographiemaskenvorrichtung, de ren Verwendung, eine Lithographievorrichtung und deren Verwendung.The present invention relates to a lithography mask device, de ren use, a lithography device and their use.
Bekanntlich werden bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Halbleiterchips, sogenannte Lithographiemasken verwendet. Mit Hilfe der Litho graphiemasken werden gewünschte Strukturen auf eine Halbleiterplatte, einen so genannten Wafer, übertragen. Hierzu wird die Halbleiterplatte zunächst mit einem UV-empfindlichen Photoresist beschichtet. Zur Strukturübertragung in den Resist wird die belackte Probe mit der Lithographiemaske ausgerichtet und anschließend mit UV-Licht bestrahlt. Lithographiemasken bestehen im allgemeinen aus einer dün nen strukturierten Chromschicht auf einem UV-transparenten Quarzglasträger. In einem nachfolgenden Ätzschritt können nun die belichteten Abschnitte des Resists von dem Substrat abgehoben werden.As is known in the manufacture of semiconductor devices, in particular of semiconductor chips, so-called lithography masks used. With the help of the litho graphic masks are desired structures on a semiconductor plate, a so called wafer. For this purpose, the semiconductor plate is first covered with a UV sensitive photoresist coated. For structure transfer into the resist the coated sample is aligned with the lithography mask and then irradiated with UV light. Lithography masks generally consist of a thin structured chrome layer on a UV-transparent quartz glass substrate. In The exposed sections of the resist can now be subjected to a subsequent etching step be lifted off the substrate.
Während der Herstellung von Halbleiterchips wird der oben beschriebene Vorgang mit mehreren verschiedenen Masken mehrmals wiederholt, um gewünschte Struktu ren auf die Halbleiterplatte zu übertragen. Um eine möglichst genaue Übertragung der gewünschten Strukturen durch die Lithographiemasken auf die Halbleiterplatte zu ermöglichen, muß gewährleistet werden, daß die Masken jeweils genau zueinan der passen und präzise zueinander ausgerichtet sind. Aus diesem Grund wird bereits während der Herstellung der einzelnen Masken die Struktur der Masken mit Hilfe eines sogenannten Designgitters überprüft. Diese sogenannte Registrationmessung wird in der Regel in einer Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsregulierten Kammer durchgeführt. The process described above is used during the manufacture of semiconductor chips with several different masks repeated several times to get the desired structure ren to transfer to the semiconductor plate. To ensure the most accurate transmission possible the desired structures through the lithography masks on the semiconductor plate To enable, it must be ensured that the masks each exactly that fit and are precisely aligned with each other. For this reason, is already during the manufacture of each mask using the structure of the masks a so-called design grid checked. This so-called registration measurement is usually in a temperature and humidity controlled chamber carried out.
Bei der herkömmlich verwendeten Technologie können schon kleinste Staubpartikel zu einem Fehler auf dem Wafer führen. Aus diesem Grund wird nach der Registarti onsmessung an der Maske eine sogenannte Pellicleeinrichtung oder Pellicle vorge sehen. Eine Pellicleeinrichtung umfaßt einen Rahmen, welcher an die Maske geklebt ist und eine an diesem Rahmen getragene Pelliclemembran oder eine sehr dünnen Glasscheibe. Durch das Vorsehen der Pellicleeinrichtung können Staubkörner und andere Verschmutzungen aus der Fokusebene der Bestrahlungseinrichtung wegge halten werden, und somit kann ein weitestgehend fehlerfreies Übertragen der ge wünschten Struktur auf die Halbleiterplatte gewährleistet werden. Der Pelliclerahmen wird herkömmlicherweise aus Aluminium hergestellt. Um durch die Pellicleeinrich tung hervorgerufene Verzerrungen zu vermeiden, ist es notwendig, daß der Pellicle rahmen eine spannungsfreie Struktur aufweist. Um dies zu erreichen wird der Pelliclerahmen aus einer gegossenen Aluminiumplatte aus dem vollen gefräst. Der Pelliclerahmen wird über einen Pelliclekleber an der Maske befestigt. Ferner ist die Oberfläche der Pellicleeinrichtung schwarz lackiert, um mögliche auftretende Streu strahlung zu absorbieren bzw. zu verhindern.With the conventionally used technology, even the smallest dust particles can lead to an error on the wafer. For this reason, after the registarti measurement on the mask, a so-called pellicle device or pellicle see. A pellicle device comprises a frame which is glued to the mask and a pellicle membrane worn on this frame or a very thin one Glass pane. By providing the pellicle device, dust particles and other contaminants away from the focal plane of the radiation device are kept, and thus a largely error-free transmission of the ge desired structure on the semiconductor plate can be guaranteed. The pellicle frame is traditionally made of aluminum. To go through the Pellicleeinrich To avoid distortion, it is necessary that the pellicle frame has a tension-free structure. To achieve this, the Pellicle frame milled from a cast aluminum plate from the full. The The pellicle frame is attached to the mask using a pellicle adhesive. Furthermore, the Surface of the pellicle device painted black to avoid possible litter to absorb or prevent radiation.
Um nun eine gewünschte Struktur auf die Halbleiterplatte zu übertragen wird die so hergestellte Maskenvorrichtung mit der Halbleiterplatte genaustens ausgerichtet und mit UV-Licht bestrahlt. Während des Bestrahlungsvorgangs erhitzt sich die Masken vorrichtung. Durch unterschiedlich wirkende Kräfte in dem Pelliclerahmen und der Maske können sich Verzerrungen und somit Ungenauigkeiten in der zu übertragen den Struktur ergeben.In order to transfer a desired structure to the semiconductor plate, the so manufactured mask device with the semiconductor plate precisely aligned and irradiated with UV light. The mask heats up during the irradiation process contraption. Through differently acting forces in the pellicle frame and the Distortion and therefore inaccuracies in the mask can be transmitted give the structure.
Bisher gab es bereits verschiedene Ansätze, um diese nachteiligen Kräfte zu ver meiden.There have been various approaches to counteract these adverse forces avoid.
Ein Ansatz ist, auf die Pellicleeinrichtung in ihrer Gesamtheit zu verzichten. Dies führt jedoch zu dem Problem, daß Staub und Verschmutzungen die Qualität der zu über tragenden Struktur negativ beeinflussen können.One approach is to do without the pellicle device in its entirety. this leads to However, to the problem that dust and dirt affect the quality of the can negatively influence the supporting structure.
Des weiteren wurde überlegt, die auftretenden Kräfte grundsätzlich zu vermeiden, indem Temperaturunterschiede vermeiden werden. Dies hat sich jedoch als äußerst schwierig in fertigungstechnischer Hinsicht herausgestellt.Furthermore, it was considered to avoid the forces occurring, by avoiding temperature differences. However, this has proven to be extreme difficult in terms of manufacturing technology.
Ein weiterer Ansatz ist, solch eine Anordnung vorzusehen, daß die Kräfte von dem Pelliclerahmen nicht auf die Maske übertragen werden. Hierbei wurde ein Kleber mit einer großen Elastizität und einer großen Dicke vorgesehen, um die auftretenden Scherkräfte aufzunehmen. Mit einem solchen Vorgehen kann jedoch nur eine Über tragung von relativ geringen Kräften verhindert werden. Ferner wurde vorgeschlagen, den Pelliclerahmen nur punktuell an der Maske zu befestigen. Dies erwies sich je doch als nachteilig, da Staub und Verschmutzungen wegen der fehlenden Dichtwir kung leicht zwischen die Maske und den Pelliclefilm eindringen können.Another approach is to provide such an arrangement that the forces from the Pellicle frames cannot be transferred to the mask. Here was an adhesive with a large elasticity and a large thickness provided to the occurring Absorb shear forces. With such an approach, however, only an over Bearings of relatively low forces can be prevented. It was also proposed only attach the pellicle frame to the mask at certain points. This has always been proven but as a disadvantage, because dust and dirt due to the lack of sealing can easily penetrate between the mask and the pellicle film.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lithographiemaskenvor richtung, eine Lithographievorrichtung und die Verwendung einer erfindungsgemä ßen Lithographiemaskenvorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglichen, eine gewünschte Struktur präzise auf eine Halbleiterscheibe zu übertragen.It is therefore an object of the present invention to provide a lithography mask direction, a lithography device and the use of an inventive ß provide lithography mask device, which make it possible to to transfer the desired structure precisely onto a semiconductor wafer.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lithographiemaskenvorrichtung mit den in An spruch 1 angegebenen Merkmalen, die Verwendung einer Lithographiemaskenvor richtung mit den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen, eine Lithographievorrich tung mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen und die Verwendung einer Li thographievorrichtung mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Unteransprüchen definiert.This object is achieved by a lithography mask device with the in An claim 1 specified features, the use of a lithography mask direction with the features specified in claim 8, a lithography device tion with the features specified in claim 9 and the use of a Li Thography device with the features specified in claim 10. preferred Embodiments are defined in the dependent subclaims.
Gemäß der Erfindung wird eine Lithographiemaskenvorrichtung bereitgestellt, wel che umfaßt eine Maske, welche aus einem Maskenmaterial hergestellt ist und eine Lithographiestruktur aufweist, und eine Pellicleeinrichtung, welche eine Pellicle schicht einen Pelliclerahmen umfaßt, welcher zumindest teilweise aus einem Rah menmaterial hergestellt ist und an der Maske befestigbar ist, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Rahmenmaterials nicht mehr als das 20-fache, bevor zugt als das 5-fache, am meisten bevorzugt als das 2-fache des thermischen Aus dehnungskoeffizienten des Maskenmaterials beträgt.According to the invention, a lithography mask device is provided, which che comprises a mask made of a mask material and a Has lithography structure, and a pellicle device, which a pellicle layer comprises a pellicle frame, which at least partially consists of a frame Menmaterial is made and can be attached to the mask, the thermal Coefficient of expansion of the frame material not more than 20 times before increases as 5 times, most preferably as 2 times the thermal off expansion coefficient of the mask material is.
Durch ein Annähern der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Rahmenmate rials und des Maskenmaterials kann die durch Erwärmung hervorgerufene Verzer rung der Lithographiemaskenvorrichtung vorteilhaft reduziert werden.By approximating the thermal expansion coefficient of the frame mat rials and the mask material can cause the distortion caused by heating tion of the lithography mask device can be advantageously reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Rahmenmaterial und das Mas kenmaterial im wesentlichen einen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, bevorzugt ist das Maskenmaterial und das Rahmenmaterial dasselbe Material. Dadurch, daß für den Pelliclerahmen und die Maske Materialien vorgesehen werden, die einen im wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufwei sen, dehnen sich die Maske und der Pelliclerahmen in etwa gleich aus, d. h. der Un terschied der Ausdehnungskraft zwischen dem Pelliclerahmen und der Maske kann vorteilhaft verringert bzw. minimiert werden. Somit kann die durch Erwärmung her kömmlicherweise hervorgerufene Scherkraft zwischen der Maske und dem Pellicle rahmen noch verringert werden. Als Folge kann die zu übertragende Struktur mit ei ner hohen Präzision auf die Halbleiterplatte übertragen werden.In a preferred embodiment, the frame material and the mas kenmaterial essentially a same thermal expansion coefficient , the mask material and the frame material are preferably the same material. Because materials are provided for the pellicle frame and the mask, which have a substantially equal coefficient of thermal expansion sen, the mask and the pellicle frame expand approximately the same, d. H. the Un the expansion force between the pellicle frame and the mask can be advantageously reduced or minimized. This can be caused by heating conventionally induced shear force between the mask and the pellicle frame can still be reduced. As a result, the structure to be transferred can be ner high precision can be transferred to the semiconductor plate.
Bevorzugt ist das Maskenmaterial Quarzglas oder Calciumfluorid. Wenn Quarzglas als Maskenmaterial verwendet wird, kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Rahmenmaterials das bis zu 20-fache des thermischen Ausdehnungskoeffizi enten des Maskenmaterials betragen. Wenn Calciumfluorid als Maskenmaterial ver wendet wird, ist es bevorzugt, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Rahmenmaterials in etwa der Größenordnung des thermischen Ausdehnungskoeffi zienten des Maskenmaterials entspricht. Am meisten bevorzugt ist sowohl das Mas kenmaterial als auch das Rahmenmaterial Quarzglas oder Calciumfluorid.The mask material is preferably quartz glass or calcium fluoride. If quartz glass is used as the mask material, the thermal expansion coefficient of the frame material up to 20 times the coefficient of thermal expansion dents of the mask material. If calcium fluoride is used as mask material is used, it is preferred that the thermal expansion coefficient of the Frame material in the order of magnitude of the thermal expansion coefficient corresponds to the mask material. Most preferred is both the mas kenmaterial as well as the frame material quartz glass or calcium fluoride.
Bevorzugt ist die Pellicleeinrichtung auf der Strukturseite bzw. der zu belichtenden Seite der Maske angeordnet. Somit kann sicher gewährleistet werden, daß kein Staub oder Verschmutzungen auf der Oberfläche der Maske vorhanden sind. Denk bar ist es, eine weitere Pellicleeinrichtung an der anderen Seite der Maske anzuord nen.The pellicle device on the structure side or the one to be exposed is preferred Side of the mask arranged. Thus it can be guaranteed that no There is dust or dirt on the surface of the mask. thinking It is bar to arrange another pellicle device on the other side of the mask NEN.
Bevorzugt ist die Pellicleschicht als eine Pelliclemembran bzw. ein Pelliclefilm aus gebildet. Alternativ kann die Pellicleschicht auch als eine sehr dünne Glasscheibe ausgebildet sein. The pellicle layer is preferably in the form of a pellicle membrane or a pellicle film educated. Alternatively, the pellicle layer can also be used as a very thin glass pane be trained.
Ferner wird gemäß der Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Litho graphiemaskenvorrichtung in einem Projektions-Lithographieverfahren bereitgestellt.Furthermore, according to the invention, the use of a litho according to the invention Graphics mask device provided in a projection lithography process.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Lithographievorrichtung bereitgestellt, insbe sondere ein Stepper, welche eine Lithographiemaskenvorrichtung gemäß der Erfin dung umfaßt.According to the invention, a lithography device is also provided, in particular special a stepper, which a lithography mask device according to the Erfin includes.
Des weiteren wird erfindungsgemäß die Verwendung einer erfindungsgemäßen Li thographievorrichtung zur Strukturierung von Halbleiterplatten bereitgestellt.Furthermore, the use of a Li according to the invention Provided thography device for structuring semiconductor plates.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt,Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the exemplary description of a preferred embodiment with reference to FIG the drawings can be seen in which shows
Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Lithographiemaskenvorrichtung, und Fig. 1 is a sectional view of mask lithography apparatus according to the invention, and
Fig. 2 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Lithographiemaskenvorrichtung. Fig. 2 is a plan view of the lithography mask device according to the invention.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Schnittansicht bzw. eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Lithographiemaskenvorrichtung 10. Die Lithographiemaskenvorrichtung 10 umfaßt eine Maske 12, welche eine Lithographiestruktur aufweist. Diese Lithographiestruktur kann durch Bestrahlung, insbesondere mit UV-Licht, auf eine zu strukturierende Halbleiterplatte, einen sog. Wafer, übertragen werden. Fig. 1 and 2 show a sectional view and a plan view of mask lithography apparatus 10 according to the invention. The lithography mask device 10 comprises a mask 12 which has a lithography structure. This lithography structure can be transferred to a semiconductor plate to be structured, a so-called wafer, by irradiation, in particular with UV light.
An der Oberseite der Maske 12 ist eine Pellicleeinrichtung 14 mit Hilfe eines Pellicle klebers 18 befestigt. Ferner kann eine weitere Pellicleeinrichtung an der Unterseite der Maske 12 angebracht sein (nicht gezeigt). Die Pellicleeinrichtung 14 umfaßt ei nen Pelliclerahmen 16 und eine daran getragene Pellicleschicht 20. Die Pellicle schicht 20 kann bevorzugt als Pelliclefilm oder als eine sehr dünne Glasscheibe ausgebildet sein. Die Pellicleschicht 20 wird in einem solchen Abstand von der Mas ke 12 vorgesehen, um Verschmutzungen und Staub aus der Fokusebene, bevorzugt aus dem Tiefenschärfenbereich, einer Bestrahlungseinrichtung herauszuhalten. Be vorzugt ist die Pellicleschicht 20 in einem Abstand von einigen Millimetern, vorzugs weise ca. 4 mm von der Oberfläche der Maske 12 angeordnet. Der Pelliclerahmen 16 weist eine diesem Abstand entsprechende Höhe bzw. Dicke auf.On the top of the mask 12 , a pellicle device 14 is attached with the aid of a pellicle adhesive 18 . Furthermore, a further pellicle device can be attached to the underside of the mask 12 (not shown). The pellicle device 14 comprises a pellicle frame 16 and a pellicle layer 20 supported thereon. The pellicle layer 20 can preferably be designed as a pellicle film or as a very thin glass pane. The pellicle layer 20 is provided at such a distance from the mask 12 in order to keep dirt and dust out of the focal plane, preferably out of the depth of field, of an irradiation device. The pellicle layer 20 is preferably arranged at a distance of a few millimeters, preferably approximately 4 mm, from the surface of the mask 12 . The pellicle frame 16 has a height or thickness corresponding to this distance.
Des weiteren kann bevorzugt die an der Oberseite der Maske 12 angeordnete Pellicleschicht 20 mit einer dunklen Farbe, bevorzugt schwarz, lackiert sein, um mögliche auftretende Streustrahlung zu absorbieren bzw. zu verhindern.Furthermore, the pellicle layer 20 arranged on the upper side of the mask 12 can preferably be coated with a dark color, preferably black, in order to absorb or prevent possible scatter radiation.
Die Maske 12 ist bevorzugt aus Quarzglas oder Calciumfluorid hergestellt. Jedoch können auch andere geeignete Materialien als Maskenmaterial vorgesehen werden.The mask 12 is preferably made of quartz glass or calcium fluoride. However, other suitable materials can also be provided as mask material.
Der Pelliclerahmen 16 ist erfindungsgemäß zumindest teilweise aus einem Material hergestellt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient nicht mehr als das 20-fache des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Maskenmaterials beträgt. Ein Mate rial für den Pelliclerahmen 16 mit einer solchen Eigenschaft wird bevorzugt verwen det wenn Quarzglas als Maskenmaterial vorgesehen ist. Am meisten bevorzugt ist es, Masken- und Rahmenmaterialien vorzusehen, deren thermische Ausdehnungs koeffizienten ähnlich oder gleich sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Maskenmaterial und das Rahmenmaterial dasselbe Material.According to the invention, the pellicle frame 16 is at least partially made of a material whose coefficient of thermal expansion is not more than 20 times the coefficient of thermal expansion of the mask material. A material for the pellicle frame 16 with such a property is preferably used when quartz glass is provided as the mask material. It is most preferred to provide mask and frame materials whose thermal expansion coefficients are similar or the same. In a preferred embodiment, the mask material and the frame material are the same material.
Um die an der Maske 12 vorgesehene Lithographiestruktur auf die Halbleiterscheibe zu übertragen, wird die Lithographiemaskenvorrichtung 10 bevorzugt mit UV-Licht bestrahlt. Dadurch, daß bevorzugt die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Maskenmaterials und des Rahmenmaterials im wesentlichen gleich sind oder am meisten bevorzugt das Maskenmaterial und das Rahmenmaterial gleich sind, ent stehen nur geringe Scherkräfte zwischen der Maske 12 und dem Pelliclerahmen 16, wenn die Lithographiemaskenvorrichtung 10 während des Bestrahlens erwärmt wird. Somit wird ein Verbiegen der erfindungsgemäßen Lithographiemaskenvorrichtung 10 weitestgehend verhindert und die zu übertragende Lithographiestruktur kann verzer rungsfrei auf die Halbleiterscheibe übertragen werden.In order to transfer the lithography structure provided on the mask 12 to the semiconductor wafer, the lithography mask device 10 is preferably irradiated with UV light. Because preferably the thermal expansion coefficients of the mask material and the frame material are essentially the same or most preferably the mask material and the frame material are the same, there are only low shear forces between the mask 12 and the pellicle frame 16 when the lithography mask device 10 heats up during the irradiation becomes. Thus bending the lithography mask device 10 according to the invention is largely prevented and to be transmitted lithography structure can be transferred approximately verzer freely on the semiconductor wafer.
Die erfindungsgemäße Lithographiemaskenvorrichtung 10 eignet sich bevorzugt für ein Projektions-Lithographieverfahren. The lithography mask device 10 according to the invention is preferably suitable for a projection lithography method.
Ferner kann die erfindungsgemäße Lithographiemaskenvorrichtung 10 bevorzugt in einer Lithographiervorrichtung, insbesondere einem Stepper, zur Strukturierung von Halbleiterscheiben verwendet werden.Furthermore, the lithography mask device 10 according to the invention can preferably be used in a lithography device, in particular a stepper, for structuring semiconductor wafers.
Claims (10)
eine Maske (12), welche aus einem Maskenmaterial hergestellt ist und eine Lithographiestruktur aufweist, und
eine Pellicleeinrichtung (14), welche eine Pellicleschicht (20) und einen Pellicle rahmen (16) umfaßt, welcher zumindest teilweise aus einem Rahmenmaterial hergestellt ist und an der Maske (12) befestigbar ist,
wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Rahmenmaterials nicht mehr als das 20-fache, bevorzugt als das 5-fache, am meisten bevorzugt als das 2-fache des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Maskenmaterials beträgt.A lithography mask device ( 10 ) comprising:
a mask ( 12 ) which is made of a mask material and has a lithography structure, and
a pellicle device ( 14 ) which comprises a pellicle layer ( 20 ) and a pellicle frame ( 16 ) which is at least partially made of a frame material and can be attached to the mask ( 12 ),
wherein the thermal expansion coefficient of the frame material is not more than 20 times, preferably 5 times, most preferably 2 times the thermal expansion coefficient of the mask material.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |