DE19914583A1 - Lithographiegerät zur Erzeugung von Strukturen für mikromechanische und halbleitertechnische Anwendungen - Google Patents

Description

Bei dem vorgestellten Gerät handelt es sich um ein hochflexibles und sehr schnelles Belichtungssystem zum Übertragen eines beliebigen Layouts (s/w oder Graumuster) auf eine fotoempfindliche Schicht.

Der Einsatzbereich des Gerätes ist breit, beispielsweise in der Halbleiter- und Mikrosystembranche zum Belichten von Kleinserien oder Prototypen sowie in der Platinenbelichtung.

In der Mikrosystem- oder Halbleitertechnik werden Layouts bisher in einem sehr aufwendigen und teueren Verfahren mittels Elektronenstrahlschreibern auf Chrommasken (Transparentmasken) übertragen. Diese Masken werden dann, zum Teil verkleinert, auf Siliziumwafer projiziert und das Layout in eine vorher aufgebrachte fotoempfindliche Schicht übertragen.

Durch den aufwendigen und teueren Prozeß der Maskenherstellung ist das Verfahren sehr unflexibel. Eventuelle Fehler werden erst spät sichtbar und machen dann Design und Herstellung einer neuen Maske notwendig. Dadurch ist das Verfahren zur Entwicklung von Prototypen oder für kleine Serien ungeeignet.

Bei dem vorgestellten neuen Verfahren werden die Layoutdaten auf einem PC mit einer beliebigen Layout-Software erzeugt, in ein s/w-Muster (Bitmap) umgesetzt und von einem LCD-Durchlichtpanel dargestellt. Der gesamte Prozeß der Maskenherstellung entfällt. Das "Bild" wird mit einer Optik verkleinert und auf die fotoempfindliche Schicht belichtet.

Die aktive Fläche der erwähnten LCD-Panels besteht aus einer Matrix von ca. 800 × 600 quadratischen Punkten, die in 256 Abstufungen von transparent bis lichtundurchlässig wechseln können. Aus den Punkten dieser Matrix wird das gewünschte Bild zusammengesetzt. Das erzeugte Bild wird von einer Lichtquelle durchstrahlt und von einer Optik im gewünschten Verhältnis verkleinert abgebildet. Für Strukturen im µm-Bereich muß die Wellenlänge im nahen UV-Bereich z. B. 436 nm, 405 nm, 380 nm oder darunter liegen. Mit diesen Wellenlängen lassen sich kleinste Strukturen von etwa 2*λ, also 0.8 µm bis 0.9 µm erzeugen. Im UV-Bereich sinkt allerdings die Transparenz der LCD-Panels. Sie liegt bei 430 nm etwa 50% niedriger als bei höheren Wellenlängen ab ca. 530 nm.

Durch die Möglichkeit, Graustufen zu belichten, ist das Verfahren geeignet für die integrierte Optik. Hier werden Graustufen in Lackdicken umgesetzt, was bei einem anschließenden Ätzprozess unterschiedliche Ätztiefen ergibt und zur Herstellung von 3-dimensionalen. Strukturen benutzt wird.

Die angestrebte Reduzierung der Bildgröße durch eine Optik liegt im Bereich 10 : 1 bis 50 : 1. Bei einer Bildgröße, die die gesamte aktive Fläche des LCD-Panels (26.6 mm × 20 mm) ausnutzt, und einer 10 : 1- Reduktionsoptik entsteht damit auf der Fotoschicht ein Bild von 2.66 mm × 2 mm Kantenlänge mit einer Auflösung von 800 × 600 quadratischen, fast nahtlos aneinandergefügten Bildpunkten. Die einzelnen abgebildeten Bildpunkte haben dann eine Kantenlänge von 3.33 µm. Um größere Layouts aus einzelnen Belichtungen zusammensetzen zu können, wird die fotoempfindliche Schicht im Raster von 2.66 mm × 2 mm verschoben. Die Auflösung des dazu verwendeten Verschiebetisches muß ca. 10- bis 20-fach höher als die kleinste erzeugte Struktur sein, damit der Versatz unter der von der Optik vorgegebenen Auflösungsgrenze liegt. Daraus ergibt sich eine reproduzierbare Positioniergenauigkeit des Tisches von etwa 0.1 µm. Diese Genauigkeit wird von handelsüblichen Positioniertischen erreicht.

Es ist auch problemlos möglich, nur das LCD-Display mit Ansteuerung in bestehende Belichtungsanlagen, sog. Stepper, einzusetzen. Solche Anlagen werden in der Halbleiterindustrie verwendet und bilden eingelegte Transparentmasken (Reticle) in einem bestimmten Verhältnis (Reduktion) ab. Anstelle einer solchen (teuer und aufwendig produzierten) Transparentmaske wird ein LCD-Display eingesetzt. Es stellt dann ein "virtuelles Reticle" dar.

Für Anlagen zur Platinenbelichtung und andere Anwendungen, die geringere Anforderungen an die Auflösung steilen, genügt es, Verschiebetische mit einfachen, preiswerten Schrittmotoren zu verwenden.

Claims (3)

1. µ-Writer: hochflexibles und schnelles Belichtungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Belichtungslayout "virtuell" erzeugt wird.

2. µ-Writer "virtuelles Reticle" dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Reticle (Transparentmaske) in schon vorhandene Anlagen anstelle eines konventionellen Reticles eingebaut werden kann.

3. µ-Writer geeignet zur Herstellung sog. "Integrierter Optik", da das Verfahren die Belichtung von Graustufen ermöglicht.