DE10051466C2 - Anordnung als Maske für Lithographie - Google Patents

Abstract

Eine reflektierende Membranmaske (1) besteht zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material und ist horizontal über einer zu bearbeitenden Probe (6) ausgerichtet. Eine Durchbiegung wird dadurch kompensiert, dass über der Membranmaske und parallel dazu eine Elektrodenplatte (2) angeordnet ist, die mit einer Anzahl gegeneinander elektrisch isolierten Elektroden (3) versehen ist. Durch Anlegen einer jeweiligen elektrischen Potenzialdifferenz zwischen einer Elektrode und der Membranmaske werden elektrostatische Kräfte hervorgerufen, die eine Verformung der Membranmaske korrigieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung als Litho­ graphiemaske, insbesondere für EUV-Lithographie, die in der Fertigung von Halbleiterbauelementen eingesetzt wird.

Für den Einsatz der EUV-Lithographie (EUV = extreme ultra­ violet) in der Fertigung von Halbleiterbauelementen wird eine Maske benötigt, die sehr hohen Anforderungen an die Ferti­ gungstoleranzen genügt. Die Maske wird bei dieser Art Litho­ graphie nicht durchleuchtet, sondern von der Seite der litho­ graphisch zu bearbeitenden Probe her angestrahlt. Das Licht wird entsprechend der strukturierten Oberfläche der Maske re­ flektiert oder nicht reflektiert. Die Spezifikationen derar­ tiger Masken sind daher sehr genau einzuhalten. Bei einer Maskenfläche in der Größenordnung von Quadratzentimetern darf die vertikale Abweichung aus der Ebene dieser Fläche höchs­ tens 100 nm betragen. Außerdem muss sichergestellt sein, dass die Maske während der Lithographie bezüglich des zu bearbei­ tenden Objektes sehr genau ausgerichtet werden kann. Bisher werden daher Masken aus dicken Substraten mit niedrigem ther­ mischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt, die aus einem Material wie z. B. Zerodur oder Ultra-low-expansion-glass ge­ fertigt werden. Aufgrund der großen Masse dieser Substrate wird die Maske bei einer horizontalen Ausrichtung durch die Erdanziehungskraft in der Mitte nach unten durchgebogen. Die­ ses Durchbiegen der Maske kann auch bei Verwendung sehr sta­ biler Substrate nicht vollständig vermieden werden. Diese Verformung der Maske führt zu nicht mehr tolerierbaren Unge­ nauigkeiten in der Lithographie.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maske für Li­ thographie anzugeben, die den hohen Anforderungen, die durch die EUV-Lithographie gestellt werden, entspricht.

Diese Aufgabe wird mit der Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird als Maske eine Anordnung aus einer re­ flektierenden Membranmaske und einer Elektrodenplatte verwen­ det. Die reflektierende Maske ist als Membranmaske ausgebil­ det, bei der die eigentliche Maske durch eine in einem Rahmen angebrachte Membran gebildet ist. Die Membran ist zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material herge­ stellt. Im einfachsten Fall ist die gesamte Membran ein elek­ trisch leitfähiges Material, z. B. eine leitfähige Folie oder eine dünne elektrisch leitende Polysiliziumschicht.

Diese Membranmaske wird horizontal über einer zu bearbeiten­ den Probe ausgerichtet. Die Membran der Maske biegt sich da­ her aufgrund ihres Eigengewichtes nach unten durch, so dass im mittleren Bereich der Abstand zu dem darunter angeordneten Objekt verringert ist. Das wird in der erfindungsgemäßen An­ ordnung dadurch kompensiert, dass über der Membranmaske und parallel dazu eine Elektrodenplatte angeordnet ist, die mit einer Anzahl gegeneinander elektrisch isolierter und einzeln elektrisch anschließbarer Elektroden versehen ist. Über ge­ eignete Mittel zum Anlegen einer jeweiligen elektrischen Po­ tenzialdifferenz zwischen je einer dieser Elektroden und der Membranmaske werden elektrostatische Kräfte hervorgerufen, die lokal begrenzt in einem eine jeweilige Elektrode umgeben­ den Bereich wirken. Auf diese Weise ist es möglich, durch An­ legen geeigneter Potenziale die Verformung der Membranmaske so weit zu korrigieren, dass die erforderlichen Toleranzen eingehalten werden.

Es folgt eine genauere Beschreibung von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der Fig. 1 bis 3. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfin­ dungsgemäßen Anordnung.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine geeignete Struktur der Elektroden.

Fig. 3 zeigt ein Schema für ein weiteres bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist die Membranmaske 1 in einem Querschnitt durch die horizontale Anordnung dargestellt. Über der Mem­ branmaske ist parallel dazu die Elektrodenplatte 2 mit den einzelnen Elektroden 3 angeordnet. Die Membranmaske besitzt vorzugsweise eine rahmenförmige Halterung 4, die eine Membran aus zumindest anteilig elektrisch leitfähigem Material so einspannt, dass die Verformung der Membran vorab möglichst gering ist. An oder in dem Rahmen befindet sich ein elektri­ scher Anschluss, der die elektrisch leitfähige Membran mit dem betreffenden elektrischen Anschluss der Spannungsversor­ gung verbindet; in diesem Beispiel ist das der Anschluss an Masse 5. Die Elektroden 3 werden mit einer jeweiligen elek­ trischen Spannung gegenüber Masse beaufschlagt, wozu geeigne­ te Mittel vorhanden sind, vorzugsweise elektronische Schal­ tungen, mit denen unterschiedliche regelbare Potenziale er­ zeugt werden. Da die Elektroden 3 gegeneinander elektrisch isoliert sind, können elektrische Felder zwischen der Membran und den Elektroden erzeugt werden. Die in Fig. 1 mit dem nach unten weisenden Pfeil angedeutete Erdanziehungskraft wird so durch die elektrostatischen Kräfte (entgegengesetzt nach oben weisender Pfeil) weitgehend kompensiert. Die litho­ graphisch zu bearbeitende Probe 6 wird unter dieser Anordnung angebracht und kann beispielsweise in der mit den vier paral­ lelen Pfeilen bezeichneten Richtung mit der EUV-Strahlung über die reflektierende Membranmaske angestrahlt werden. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Elektroden 3 in der Elektrodenplatte 2, die alle auf unterschiedliche Potenziale gelegt werden können, kann abgesehen von der Durchbiegung der Membran infolge der Erdanziehungskraft auch eine fertigungs­ technisch bedingte Ungleichmäßigkeit der Membran, zum Bei­ spiel eine Welligkeit, kompensiert werden.

Fig. 2 zeigt die Elektrodenplatte 2 in Aufsicht. Die Elek­ troden 3 können wie in Fig. 1 dargestellt entweder die Elek­ trodenplatte 2 vertikal vollständig durchdringen, oder die Elektroden 3 sind nur auf einer Oberseite einer isolierenden Elektrodenplatte 2 aufgebracht und strukturiert. Diese Ober­ seite der Elektrodenplatte 3 wird in diesem Fall vorzugsweise der Membranmaske 1 gegenüberliegend angeordnet. Zu diesen verschiedenen Möglichkeiten der Ausgestaltung ist in Fig. 2 eine geeignete Strukturierung der Elektroden 3 dargestellt. Die Elektroden 3 sind hier als konzentrisch zueinander ange­ ordnete Kreisringe strukturiert. Die Kreisringe sind unter­ brochen, so dass die zum elektrischen Anschluss geführten Zu­ leitungen 9 gegeneinander elektrisch isoliert vorgesehen wer­ den können. Die hier gezeigte Struktur der Elektroden 3 be­ rücksichtigt den Umstand, dass eine unerwünschte räumliche Verformung der Membran in den meisten Fällen eine radiale Symmetrie besitzen wird.

In Fig. 3 ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Anordnung dargestellt, bei der die mit elektrostatischer An­ ziehung herbeigeführte Korrektur der räumlichen Form der Mem­ bran mit vorzugsweise optischen Mitteln kontrolliert wird. Dafür ist hier eine Lichtquelle 7, vorzugsweise ein Laser, angebracht, der einen Lichtstrahl auf die Oberfläche der Mem­ bran 1 richtet. Der reflektierte Strahl wird mit einem Licht­ detektor 8 aufgenommen. Die Richtung des ausgesandten Strah­ les kann kontinuierlich verändert werden. Anhand der dadurch in berechenbarer Weise veränderten Richtung des reflektierten Strahles kann festgestellt werden, ob die Oberfläche der Mem­ bran 1 exakt eben ausgerichtet ist. Diese optische Kontrolle kann wie hier gezeigt von der Oberseite der Membranmaske 1 erfolgen; es ist aber auch möglich, die Lichtquelle und den Lichtdetektor unterhalb der Membranmaske anzuordnen. Die Kon­ trolle der räumlichen Form der Membranmaske muss dann gegebe­ nenfalls vor der lithographischen Belichtung einer Probe 6 erfolgen, die erst dann unter der Anordnung angebracht wird, wenn die Lichtquelle 7 und der Lichtdetektor 8 wieder entfernt wurden. Als berührungslose Kontrolle der Membranform kann im Prinzip jedes ausbreitungsfähige Medium eingesetzt werden. Statt Licht können elektromagnetische Wellen anderer Wellenlängen, Ultraschall oder dergleichen eingesetzt werden. Der Vorteil eines Lasers liegt in der sehr guten Bündelung des ausgesandten Strahles und der Möglichkeit, die Strahl­ richtung sehr genau festzulegen. Über einen Rückkopplungs­ kreis der elektronischen Schaltung kann in Abhängigkeit von dem von dem Lichtdetektor 8 ausgegebenen Signal eine Korrek­ tur der an den Elektroden 3 anliegenden Potenziale so vorge­ nommen werden, dass die ebene Ausrichtung der Membran mög­ lichst genau erreicht wird. Falls sich die dünne Membran durch Einwirkung der EUV-Strahlung zu stark aufheizt, kann die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Kühlgas durchströmt werden.

Claims (3)

1. Anordnung als Maske für Lithographie, die aufweist
eine reflektierende Membranmaske (1), die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht,
eine über der Membranmaske angeordnete Elektrodenplatte (2) mit einer Anzahl gegeneinander elektrisch isolierter und ein­ zeln elektrisch anschließbarer Elektroden (3) und
Mittel zum Anlegen einer jeweiligen elektrischen Potenzial­ differenz zwischen je einer Elektrode und der Membranmaske.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der weitere Mittel vorhanden sind, die dafür vorgesehen sind, die räumliche Form der Membranmaske zu kontrollieren.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die weiteren Mittel eine Lichtquelle (7) und einen Lichtde­ tektor (8) umfassen.