DE68921237T2 - Maskenstruktur für Lithographie und Einpassvorrichtung dafür. - Google Patents

Maskenstruktur für Lithographie und Einpassvorrichtung dafür.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Maskenstruktur bzw. auf eine Strukturierungsmaske, die in einer photolithographischen Einrichtung zur Herstellung von Halbleiterschaltkreisen wie z.B. integrierte und hochintegrierte Schaltkreise und ähnliche angewendet wird, und auf eine Vorrichtung zur Positionierung einer solchen Maske in bezug auf die photolithographischen Einrichtung.
  • Auf dem Gebiet der photolithographischen Einrichtungen zum Einsatz bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen sind viele verschiedene Vorschläge gemacht worden, um bei einer Belichtungseinrichtung, die Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 1 bis 150 Angström verwendet, eine höhere Auflösung zu erhalten, um die Integrationsdichte der Halbleiterschaltkreise zu erhöhen.
  • Gewöhnlich weist eine Strukturierungsmaske, wie sie in einer solchen Röntgen-Belichtungseinrichtung angewendet wird, ein ringförmiges Trägerteil auf und eine filmähnliche Membran mit einem als Membran bezeichneten Filmsubstrat (ein für Röntgenstrahlen durchlässiges Element), das über dem Trägerteil ausgebreitet und befestigt ist, um eine Öffnung des Trägerteils abzudecken, wobei eine Struktur (nicht-durchlässige Bereich) auf dem Filmsubstrat ausgebildet ist.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Beispiels einer bekannten lithographischen Maske 81, wie sie für die Anwendung von Röntgenstrahlen geeignet ist.
  • Bei diesem Beispiel ist ein Klebemittel auf dem äußeren Umfang des ringförmigen Trägerteils 83 aufgebracht, und ein Filmsubstrat 82 ist unter Spannung auf dem Trägerteil aufgezogen und festgeklebt, wobei es dort mittels Adhäsion gesichert ist. Das Filmsubstrat 82 ist entlang der äußeren Kante des Trägerteils 83 beschnitten, so daß kein Filmsubstrat von dem Trägerteil 83 überhängt. Das Bezugszeichen 84 bezeichnet eine Struktur, die aus Röntgenstrahlen absorbierenden Material besteht.
  • Bezüglich der Dicke des Filmsubstrats 82 werden gewöhnlich 5 bis 10 Mikrometer vorgesehen, wenn es sich um ein organisches Filmmaterial handelt (z.B. Polyamide), währenddessen die Dicke bei anorganischem Filmmaterial (z.B. SiO oder SiC) 2 bis 5 Mikrometer beträgt.
  • Bezüglich des Trägerrahmens 83, wobei es einen Unterschied in Abhängigkeit von dessen Herstellung gibt, wird in einigen Fällen eine Siliziumplatte oder sonstiges mit einer Dicke von 2 - 3 Millimetern verwendet, wobei das Filmsubstrat aus einem anorganischen Material (z.B. Siliziumnitrid) besteht, oder eine dickere Glasplatte oder sonstigem (z.B. Pyrex-Glas mit einer Dicke von 5 mm), wobei ein Filmsubstrat aus organischem Material (z.B. Polyamide) verwendet wird. in einigen Fällen hat der Trägerrahmen eine ringförmige rotationssymmetrische Gestalt, um sicher zu stellen, daß auf dem Filmsubstrat, das das absorbierende Material trägt, eine Spannung gleichmäßig aufgebracht wird, um irgendwelche örtlichen Verformungen zu minimieren.
  • Bei einem Strukturierungsprozeß, bei dem eine Belichtungsmaske für einen Halbleiterprozeß verwendet wird, wird gewöhnlich vor der Belichtung eine Ausrichtung der Maske zum Wafer bzw. zur Scheibe ausgeführt.
  • Um bei einem Nahbelichtungsprozeß (Kontaktbelichtung) eine hochpräzise Fotolithographie, eingeschlossen die Röntgenstrahllithographie, zu gewährleisten, sollte der Abstand (Druckspalt) zwischen dem Werkstück (z.B. der Siliziumscheibe, die mit einem Fotolack beschichtet ist) und dem maskentragenden Film genau bestimmt sein und gleichzeitig sollten die Maskenoberfläche und die Scheibenoberfläche parallel zueinander sein, und zusätzlich sollte die Maske und die Scheibe in eine vorbestimmte Position schnell und präzise z.B. mit einer Genauigkeit von z.B. 1/100 Mikrometer geführt werden.
  • Wegen der kreisförmigen Konfiguration der Röntgenmaskenstruktur ist es sehr schwierig, die Rotationsposition der Maskenstruktur schnell und genau festzustellen und einzujustieren, wobei diese Probleme die Genauigkeit der Strukturübertragung oder den Durchsatz bei der Herstellung von Schaltkreisen senken.
  • Die DE-A-30 25 488 offenbart eine Maskenstruktur mit einem Basisteil zum Tragen einer Struktur, wobei das Basisteil einen im wesentlichen sich kreisförmig erstreckenden äußeren Umfangsabschnitt aufweist mit einer Fläche an dem äußeren Umfangsabschnitt, wobei diese Fläche zur mechanischen Führung dient.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine photolithographische Strukturierungsmaske eines Typs bereit zu stellen, bei dem eine Maskenmembran, die eine Struktur trägt, auf einem Trägerrahmen befestigt ist, der eine im wesentliche kreisförmige Konfiguration aufweist, wobei die Strukturierungsmaske speziell am besten dafür geeignet ist, selbige in der Drehrichtung relativ zum Werkstück, wie z.B. einer Halbleiterscheibe, zu positionieren und/oder am besten dafür geeignet ist, irgendwelche Neigungen der Strukturierungsmaske zu korrigieren, wobei die Positionierung und/oder die Korrektur schnell und genau ausgeführt werden kann.
  • Eine Positioniervorrichtung ist vorgesehen für die Verwendung einer derartigen Strukturierungsmaske zur Positionierung selbiger.
  • Erfindungsgemäß wird eine Strukturierungsmaske zur Anwendung in einer Lithographie-Einrichtung bereitgestellt mit einem Basisteil, welches darauf eine Struktur trägt, um sie auf einem Werkstück zu reproduzieren, das im wesentlichen einen sich kreisförmig erstreckenden äußeren Umfangsabschnitt mit einer an einem Teil des äußeren Umfangsabschnitts angeformten Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche einen Reflektionsspiegelfläche aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zu einer Bodenfläche des Basisteils erstreckt, wobei die Reflektionsspiegelfläche zur optischen Vermessung der Position der Maske dient.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Positioniervorrichtung zur Verwendung mit einer solchen Strukturierungsmaske zur effektiven, Positionierung derselben unter Nutzung der Reflektionsspiegeloberfläche bereitgestellt.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in., der vorliegenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Beispiels einer bekannten Maske, wie sie für die Anwendung von Röntgenstrahlen verwendet wird.
  • Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer lithographischen Strukturierungsmaske gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' der Fig. 3.
  • Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die die Positionierung der Strukturierungsmaske in einer Drehrichtung bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt.
  • Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des Prinzips der Erfassung eines Positionierungsfehlers der Strukturierungsmaske in Drehrichtung.
  • Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips der Korrektur der Neigung der Maskenstruktur.
  • Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Positioniervorrichtung nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Vorrichtung mit einer Strukturierungsmaske zur effektiven Positionierung derselben genutzt wird.
  • Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptteil einer Positioniereinrichtung gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Fig. 10 ist eine Draufsicht einer Strukturierungsmaske gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 11 ist die Schnittdarstellung einer Strukturierungsmaske gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 12 ist eine Draufsicht einer Strukturierungsmaske gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die eine Strukturierungsmaske und eine Masken-Positioniereinrichtung in einer Anordnung gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • Fig. 3 ist eine Draufsicht einer lithographischen Strukturierungsmaske und insbesondere eine Röngenstrahl- Lithographie-Strukturierungsmaske gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 3. Die Strukturierungsmaske wird generell mit 10 bezeichnet.
  • In den Figuren 3 und 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Trägerrahmen mit einer im wesentlichen ringförmigen Form. Der Trägerrahmen besteht aus einem Metall mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Eisen, Nickel, Kobalt, Messing, Wolfram oder Molybdän. Alternativ dazu kann er auch aus einer Legierung aus zwei oder mehr dieser Metalle bestehen. Weiterhin kann er wahlweise aus einem Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z.B. Pyrex-Glas oder Quarz bestehen.
  • Der Trägerrahmen 1 weist an seinem ringförmigen Abschnitt eine sehr ebene Fläche 7 auf, die mittels eines Läppprozesses oder ähnlichem erzeugt wurde. Durch diese ebene Fläche wird die Ebenheit der Membran (Struktur tragender Film), die über den Trägerrahmen gespannt und befestigt wird (wie nachfolgend beschrieben), bestimmt. Bezugszeichen 2 bezeichnet die Membran, die aus einem organischem dünnen Film, wie z.B. Polymide, Polyamide, Polyester oder Parylene besteht oder, alternativ aus einem anorganischem dünnen Film aus einem Material, wie z.B. Bornitride, Siliziumnitride, Aluminiumnitride, Siliziumkarbide oder Titan. Als weitere Alternative kann der Film aus einer geeigneten Mischung dieser Materialien bestehen.
  • Mit 6 ist ein Röntgenstrahlen absorbierendes Material bezeichnet, das als vorbestimmte Struktur auf der Oberfläche der Membran 2 ausgebildet ist. Das Röntgenstrahlen absorbierende Materialteil 6 kann als dünner Film (mit einer Dicke von 0,5 - 1 Mikrometer) ausgebildet sein und aus einem Material, z.B. Metall bestehen, das eine hohe Röntgenstrahlen absorbierende Wirkung hat. Beispiele für diese Materialien sind: Gold, Platin, Tantal, Wolfram, Palladium, Rhodium, Indium und Nickel. Mit 4 ist eine Schnittfläche bezeichnet, die als ein Teil des äußeren Abschnitts des ringförmigen Trägerrahmens 1 so ausgebildet ist, daß sich die Fläche im wesentlichen senkrecht zur Grundfläche 1a des Trägerrahmens 1 erstreckt. Die abgeschnitte Fläche 4, die im wesentlichen als Spiegeloberfläche fertiggestellt wird, wird durch Fräsen oder Schleifen erzeugt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Membran 2 in Preßkontakt mit der flachen Oberfläche 7 des Trägerrahmens 1 gebracht, wobei ein dazwischen angeordnetes Klebemittel die Membran 2 auf dem Trägerrahmen 1 fest hält. Danach werden einige Membranabschnitte, die über den äußeren Rand des Trägerrahmens 1 herausragen, an diesem abgeschnitten. Das Röntgenstrahl absorbierende'Material kann auf der Membran unter Nutzung der weggeschnittenen Fläche 4 als Bezug genau strukturiert werden.
  • Beispiele für Klebstoffmaterial, wie es bei dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, sind Elastomer- Klebstoffe, Epoxidharz-Klebstoffe, Emulsionskleber, Amino- Klebstoffe und Polyamid-Klebstoffe. Einsetzbar sind auch warmhärtende Klebstoffe, lichthärtende Klebstoffe, Lösungsmittel-Klebstoffe oder andere.
  • Im einzelnen werden Klebstoffe mit einer hohen Scherfestigkeit und einer guten Wärmebeständigkeit bevorzugt.
  • Wenn eine photolithographische Maske gemäß diesem Ausführungsbeispiel für einen photolithographischen Prozeß verwendet wird, ist die Maske in einer Belichtungseinheit untergebracht und, wenn die weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 als Bezug verwendet wird, kann die Maske in einer vorbestimmten Seite ihrer Drehrichtung in die Belichtungseinheit eingesetzt und in ihrer orthogonalen Koordinatenposition genau geführt werden.
  • Bei einer zweiten und nachfolgenden Belichtung fur eine Mehrschichtstruktürierung wird die weggeschnittene Fläche wie bei der ersten Belichtung als Bezug verwendet. Das erleichtert wesentlich die Führung der Maske in Bezug auf die Belichtungseinheit in der Drehrichtung und der orthogonalen Koordinatenposition.
  • Die Figuren 5 - 7 zeigen eine Positioniereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine effektive Ausführung der Positionierung der Maske in Bezug zur Drehrichtung und zur vertikalen Position möglich ist, wobei die weggeschnittene Fläche verwendet wird, die Teil der Maske ist.
  • In Fig. 5 ist ein paralleler Lichtstrahl 11 (z.B. Infrarotlicht oder ein Laserstrahl) auf die weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 gerichtet, um diese zu positionieren.
  • Der von der weggeschnittene Fläche 4 reflektierte Lichtstrahl 12 wird mit der Erfassungseinrichtung 22 erfaßt, wobei die Drehposition der Maske 10 betreffende Winkeldifferenz 2Θ erfaßt wird. Bei einer Drehung der Maske 10 um einen Winkel Θ kann die weggeschnittene Fläche 4 zu einer Bezugslinie I-I' ausgerichtet werden. Das Prinzip wird in Fig. 6 im Detail erläutert.
  • In dem Beispiel nach Fig. 6 ist der Positionierstrahl 11 von einer Lichtquelle 13 auf, eine weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 mit einer Neigung gerichtet, wie es in der Figur gezeigt ist. Eine Lichterfassungsvorrichtung 22 hat eine Licht empfangende Oberfläche, die parallel zu der Bezugslinie I-I' ausgerichtet ist. Mit 12a ist ein reflektierter Lichtstrahl von der weggeschnittene Fläche 4 bezeichnet, wenn diese zur Bezugslinie I-I' ausgerichtet ist. Mit 12b ist ein reflektierter Lichtstrahl von der weggeschnittenen Fläche 4 bezeichnet, wenn diese in einem Winkel Θ2 zur Bezugslinie I-I' geneigt ist. Mit 1 ist der Abstand zwischen der Position des einfallenden Lichtstrahls 11 auf die weggeschnittene Fläche 4 und einer Ebene der Licht empfangenden Oberfläche der Lichterfassungseinheit 22 bezeichnet. Mit d ist der Abstand zwischen einer Normalen, bezogen auf die weggeschnittene Fläche 4 (die zu der Bezugslinie I-I' ausgerichtet ist) bezeichnet, die die Position des Lichtstrahls 11 und des reflektierten Lichtstrahls 12a auf der Licht empfangenden Oberfläche der Lichterfassungseinrichtung 22 kennzeichnet. Mit x ist der Abstand der Auftreffpositionen der Lichtstrahlen 12a und 12b auf der Licht empfangenden Oberfläche der Lichterfassungseinrichtung 22 bezeichnet.
  • Unter der Annahme, daß &Theta;1 + &Theta;2 = &Theta; ist, dann ist &Theta; = tan &supmin;¹ < (d+x)/1> .
  • Dann ist die Neigung &Theta;2 gegeben durch:
  • &Theta;2 = tan &supmin;¹ < (d+x)/1> - &Theta;1.
  • In dem Beispiel sind die Abstände d und 1 und der Winkel &Theta;1 vorbestimmt, d.h. es sind konstruktive Größen.
  • Die Art und Weise der vorstehend erläuterten Berechnung der Neigung der weggeschnittene Fläche 4 in Bezug auf die Bezugslinie I-I' stellt nur eine Möglichkeit dar, somit kann die Neigung auch auf einem anderen Weg erfaßt werden. Es ist klar, daß die Berechnungsmethode in Abhängigkeit von der verwendeten Anordnung der Positioniervorrichtung, z.B. von der Anordnung der Lichterfassungseinrichtung oder anderem steht und gewechselt werden kann.
  • Gewöhnlich erfolgt die Berechnung in einer Steuereinheit, die später beschrieben wird. Bezogen auf Fig. 7 ist ein paralleler Lichtstrahl 11 auf die weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 in Richtung der Bezugsebene II-II' gerichtet, die für die weggeschnittene Fläche 4 definiert ist. Durch die Erfassung eines Winkels, der zwischen dem reflektierten Lichtstrahl 12 und der Bezugsebene II-II' der Maske 10 definiert ist, kann die Winkelposition der Oberfläche der Maske 10 in bezug auf die Bezugsebene II-II' bestimmt werden.
  • In der beschriebenen Art und Weise kann die Maske 10 in die erforderliche Drehrichtung und in eine vorbestimmte Neigung gebracht werden. Danach können ein oder mehrere sichtbare Lichtstrahlen auf eine oder mehrere Ausricht-Markierungen gerichtet werden, die auf der Halbleiter-Scheibe vorgesehen sind, um die Ausrichtung der Maske zur Scheibe auszuführen. Dabei können sie in eine Belichtungsposition gebracht werden.
  • Eine Positioniervorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Positionierprozesses wird nachfolgend beschrieben.
  • Fig. 8 zeigt eine Positioniervorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung. In dieser Figur werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder korrespondierende Elemente verwendet. Nach der in Fig. 8 gezeigten Anordnung ist eine Strukturierungsmaske 10 in eine Positioniervorrichtung eingesetzt.
  • Mit 31 ist ein X-Y-Schlitten bezeichnet, der in der X- und der Y-Richtung bewegbar ist; mit 32 ist ein drehbarer und neigbarer O-Schlitten bezeichnet, der in einer X-Y-Ebene drehbar und um einen Winkel O bezogen auf die X-Y-Ebene schwenkbar ist; und mit 34 ist eine Erfassungseinrichtung bezeichnet. Die Ausführungsform der Erfassungseinrichtung hängt von der Art der angewendeten Erfassung ab, in diesem Ausführungsbeispiel wird ein Zeilensensor oder ein Matrixsensor mit einer ebenen, Licht erfassenden Fläche verwendet.
  • Mit 35 ist eine Lichtquelle bezeichnet, wie z.B. ein Laser, mit 36 ist eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Lichtquelle 35 bezeichnet, mit 37 ist eine Steuereinheit (Zentrale Prozeßeinheit) zum Steuern der Antriebsvorrichtung, der Antriebsvorrichtung für die Lichtquelle und weiteres bezeichnet, wobei die Steuervorrichtung für die Aufnahme eines Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung 34 vorgesehen ist, mit 38a ist ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 35 ausgeht und auf die weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 auftrifft bezeichnet, und mit 38b ist der von der weggeschnittene Fläche 4 reflektierte Lichtstrahl bezeichnet, der auf die Licht aufnehmende Oberfläche der Erfassungseinrichtung 34 auftrifft.
  • Im Betrieb wird der Lichtstrahl 38a der Lichtquelle an der weggeschnittene Fläche 4 so reflektiert, daß der reflektierte Lichtstrahl von der Erfassungseinrichtung aufgenommen wird. Daher erzeugt die Erfassungseinrichtung in Abhängigkeit vom Auftreffen des reflektierten Lichtstrahls 38b auf die Licht aufnehmende Fläche ein Ausgangssignal für die Steuereinheit, wobei als Reaktion darauf die Steuereinheit 37 in Verbindung mit der vorstehend beispielhaft beschriebenen Berechnung eine Neigung der weggeschnittenen Fläche 4 in Bezug auf die Bezugsebene I-I' feststellt. Danach erfolgt auf der Basis des erfaßten Wertes von der Steuereinheit 37 eine Bewegung des O- Schlittens mittels der Antriebsvorrichtung 33, so daß die weggeschnittene Fläche 4 zur Bezugslinie I-I' ausgerichtet wird.
  • Lediglich zur Vereinfachung erfolgt in Verbindung mit Fig. 8 die Beschreibung nur bezüglich auf den Mechanismus der O- Richtungskorrektur zur Justierung der Dreh-Position der Maske in der X-Y-Ebene. Die Korrektur in der vertikalen Richtung kann durch einen ähnliche Anordnung erfolgen. In diesem Fall weist ein selbständiger Mechanismus zusätzlich zu dem Mechanismus der &Theta;-Korrektur eine Erfassungseinrichtung auf, eine Lichtquelle und weiteres zur Korrektur der vertikalen Richtung. Jedoch kann die vorstehend beschriebene Anordnung auch für diesen Zweck zur Korrektur verwendet werden.
  • Gemäß Fig. 9 wird nunmehr ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Während in den vorhergehenden Ausführungsformen ein einzelner Lichtstrahl, z.B. ein Laserstrahl auf die weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 gerichtet wurde und die Drehposition (&Theta;-Richtung) unter Verwendung eines von der weggeschnittenen Fläche 4 reflektierten Lichtstrahls bestimmt wurde; falls jedoch die weggeschnittene Fläche 4 eine geringe Oberflächenrauheit aufweist, besteht die Möglichkeit, daß die Erfassung der Drehposition der Maske durch die Oberflächenrauheit beeinflußt wird. In Anbetracht dieser Tatsache wird zur weiteren Verbesserung der Positionserfassung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine spezifische Anordnung, die nachfolgend beschrieben wird, verwendet.
  • In Fig. 9 bezeichnen 35a, 35b und 35c Lichtquellen, die ähnlich der beschriebenen sind, 40a, 40b und 40c sind Lichtstrahlen, die von den jeweiligen Lichtquellen 35a - 35c zu der weggeschnittene Fläche 4 der Maske 10 ausgesendet werden, mit 34 ist eine Erfassungseinrichtung der bereits beschriebenen Art bezeichnet, und mit 38a, 38b und 38c sind die Positionen auf der Licht empfangenden Oberfläche der Erfassungseinrichtung 34. bezeichnet, bei der die an der weggeschnittenen Fläche 4 reflektierten Lichtstrahlen 40a - 40c auf der Erfassungseinrichtung auftreffen würden, wenn die Maske 10 keinen &Theta;-Fehler aufweist und eine ideal ebene Fläche bilden würde.
  • Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die Abweichung der Auftreff-Positionen auf der Licht aufnehmenden Fläche der Erfassungseinrichtung 34 der Lichtstrahlen 40a bis 40c, die von der weggeschnittenen Fläche 4 in Bezug auf die jeweiligen Vergleichspositiohen 38a, 38b und 38c mit xa, xb und xc bezeichnet sind, werden diese Abweichungen durch die mögliche geringe Oberflächenrauheit der weggeschnittenen Fläche 4 nicht gleich zueinander sein. Wenn ein einzelner Lichtstrahl verwendet wird, ist es schwer auszuschließen, daß aus dem erfaßten &Theta;-Winkelfehler der Maske 10 einige durch die Rauheit der weggeschnittenen Fläche 4 erzeugte Streustrahlungen auftreten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann diese durch ein statistisches Verfahren der erfaßten Abweichungen xa - xc z.B. mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ausgeschlossen werden. Zur Bestimmung des &Theta;-Fehler erfolgt in diesem Fall, wenn ein &Theta;-Fehler, bezogen auf die erfaßte Abweichung xa mit &Theta;a bezeichnet wird, wenn ein &Theta;-Fehler bezogen auf die erfaßte Abweichung xb mit &Theta;b bezeichnet wird und wenn ein &Theta;-Fehler, bezogen auf die erfaßte Abweichung xc mit &Theta;c bezeichnet wird, der Winkel &Theta;, der den zu erfassenden Winkel &Theta; bildet, erfolgt z.B. die Berechnung des Winkels mittels der CPU, wobei ein Winkel " " berechnet wird, bei dem ein berechneter Wert V durch folgende Gleichung auf ein Minimum reduziert werden kann:
  • V = (&Theta;a - )² + (&Theta;b-)² + (&Theta;c - )²
  • Im wesentlichen kann dieser erfaßte Wert &Theta; als ein Wert aufgefaßt werden, bei dem die Abweichungen der zufällig gemessenen Werte &Theta;a, &Theta;b, und &Theta;c gegeneinander ausgemittelt sind. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den &Theta;- Fehler genau zu erfassen, sogar, wenn die weggeschnittene Fläche 4 eine geringe Oberflächenrauheit aufweist. Es versteht sich aus dem vorher genannten, daß die beschriebene Methode sehr effektiv zur Erfassung der Drehposition der Maske 10 mit einer höherer Genauigkeit geeignet ist. Andererseits dient das beschriebene Verfahren der Senkung der Herstellungskosten der weggeschnittene Fläche 4, was den Herstellungsprozeß selbst erleichtert.
  • Die Fig. 10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer lithographischen Strukturierungsmaske. Bei dieser Ausführungsform sind zwei weggeschnittene Flächen 4a und 4b im wesentlichen symmetrisch an den äußeren Abschnitten eines im wesentlichen ringförmigen Trägerrahmens vorgesehen.
  • Jede dieser zwei weggeschnittene Flächen 4a und 4b sind durch Fräsen und Schleifen unter Verwendung eines Flächenschleifers hergestellt, so daß sich diese Flächen in einem Winkel von 90 Grad plus/minus 0,05 Grad bezogen auf die Grundfläche des Trägerrahmens 1 erstrecken. Weiterhin wurde jede der weggeschnittenen Flächen durch einen Läppprozeß zu einer Spiegel Oberfläche mit einer Ebenheit von 1/2&lambda;(&lambda;= 632,8 nm) und mit einer Oberflächenrauheit von 0,05 um.Rms. poliert. Die Röntgenstrahl-Lithographie-Membran ist auf diesem Trägerrahmen 1 befestigt, und durch ein bekanntes Verfahren ist eine Röntgenstrahl absorbierende Material-Struktur auf der Membran 2 ausgebildet.
  • Zur Positionierung der Strukturierungsmaske 10 ist ein paralleler He-Ne-Laser-Strahl parallel zu einer Masken- Bezugsfläche gerichtet und auf jede der weggeschnittenen Flächen 4a und 4b, wodurch die Drehposition und die Neigung der Maske so justiert werden kann, daß die reflektierten Strahlen der weggeschnittene Fläche 4a und 4b sich mit den jeweils entgegenkommenden He-Ne-Laser-Strahlen überlagern.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die He-Ne-Laser-Strahlen auf die weggeschnittenen Fläche 4a und 4b entlang zweier Richtungen gerichtet, und die von den weggeschnittenen Flächen 4a und 4b reflektierten Strahlen stehen in symmetrischer Beziehung zueinander. Daher kann jede Neigung genauer korrigiert werden.
  • Fig. 11 ist ein Querschnitt einer lithographischen Strukturierungsmaske gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil der ebenen Oberfläche 7 auf dem äußeren Umfangsabschnitt des Trägerrahmens 1, auf der eine Membran befestigt werden soll, bezogen auf den Rand leicht abwärts geneigt. Weiterhin sind zwei weggeschnittene Flächen 4a und 4b an den Umfangsabschnitten des Trägerrahmens 1 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform liegt der Winkel der Schräge vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 30 Grad.
  • Eine solche Fläche bewirkt, daß die Maskenhaltefläche der Membran 2 nicht durch das Klebemittel 5 beeinflußt wird, wodurch eine gute Ebenheit über der Maskenhaltefläche der Membran 2 erreicht wird.
  • Fig. 12 ist eine Draufsicht auf eine Strukturierungsmaske gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung sind vier weggeschnittene Flächen 4a, 4b, 4c und 4d an dem Umfangsabschnitt des Trägerrahmens 1 so vorgesehen, daß sie in jeweils zwei orthogonalen Richtungen in symmetrischer Beziehung stehen.
  • Bei dieser Anordnung an der Vorder- und Rückseite, sowie an der linken und an der rechten Seite, kann die Drehposition der Maske 10 mit hoher Genauigkeit korrigiert werden.
  • Gemäß der vorhergehenden Beschreibung wurde eine Strukturierungsmaske sowie ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in der Drehrichtung und/oder in der vertikalen Richtung der Maske in bezug auf eine gemeinsame Bezugsebene bereitgestellt, wobei die Einstellung der Maske auf der Basis der Erfassung erfolgt, jedoch kann auch die Position der Maske in dem orthogonalen System (X-Y-Koordinatensystem) leicht justiert werden. Dieses wird nachfolgend in Verbindung mit der Fig. 13 beschrieben.
  • Wie in dem vorhergehenden Beispiel bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Elemente. Mit 4a und 4b sind weggeschnittene Flächen bezeichnet, die an den Seiten der Maske 10 ausgebildet sind, die sich in den zwei orthogonalen Richtungen erstrecken. Jede der weggeschnittenen Flächen wurde als Spiegelfläche gefertigt. Mit 12a und 12b ist jeweils ein Laser-Interferometer bezeichnet, das an der Seite der Vorrichtung befestigt ist und als Bezug (Bezug zur Vorrichtung) für die Maske 10 dient. Mit 14 ist eine Antriebsvorrichtung zur Bewegung eines bewegbaren Schlittens 16 bezeichnet, mit 15 ist eine zentrale Steuereinheit (CPU) zur Steuerung des Antriebsmechanismus bezeichnet, mit 16 ist ein Schlitten bezeichnet, der in der X-Richtung und der Y- Richtung bewegbar ist und mit 13a und 13b sind Laserstrahlen der jeweiligen Laser-interferometer bezeichnet. Die Laser- Interferometer 12a und 12b sind so vorgesehen, daß ihre optischen Achsen entlang der austretenden Laserstrahlen 13a und 13b senkrecht zueinander stehen.
  • In Betrieb kann unter Verwendung der aus den jeweiligen Laserinterferometern 12a und 12b austretenden Laserstrahlen die relative Position der Maske in der X-Richtung und der Y- Richtung erfaßt werden. Als Antwort auf die erhaltenen Erfassungs-Signale steuert die CPU die Antriebsvorrichtung 14, um die Maskenposition in bezug auf die X-Richtung und die Y-Richtung zu korrigieren.
  • Wenn die vorliegende Ausführungsform mit einem der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen kombiniert wird, ist es sehr leicht, die Maske in bezug zu einer Vorrichtung (z.B. einer Halbleiter-Produktionsvorrichtung) zu führen.
  • Weiterhin sind die vorstehenden Ausführungen auf eine Maske für die Röntgenstrahl-Lithographie bezogen, bei der eine Membran auf einem Trägerrahmen mit einer im wesentlichen ringförmigen Gestalt befestigt ist. Als Beispiel ist die Erfindung auch für eine Strukturierungsmaske anwendbar, bei der eine Struktur auf einer im wesentlichen kreisförmigen Glasplatte ausgebildet ist. In diesem Fall werden im wesentlichen die gleichen vorteilhaften Effekte erreicht.

Claims (6)

  1. Strukturmaske für eine lithografische Vorrichtung, die ein Basisteil (1;2) aufweist, das ein Muster (6) trägt, welches auf einem Bauelement reproduziert wird, wobei das Basisteil (1;2) im allgemeinen einen sich kreisförmig erstreckenden äußeren Umfang mit einer Fläche (4) hat, die an einem Abschnitt des äußeren Umfangs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (4) eine reflektierende Spiegeloberfläche aufweist, die sich im wesentlichen senkrecht zur Grundfläche des Basisteils erstreckt, wobei die reflektierende Spiegeloberfläche zur optischen Messung bei der Maskenpositionierung verwendet wird.
  2. 2. Strukturmaske nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil ein ringförmiges Teil (1) und eine Membran (2) aufweist, die auf dem ringförmigen Teil (1) vorgesehen ist.
  3. 3. Vorrichtung zur Positionierung einer Masken (10) nach Patentanspruch 1 für eine Lithographieeinrichtung mit einer Stützvorrichtung (31;32,16) zum Tragen der Maske bei einer Bewegung in mindesten einer der orthogonalen Richtungen (X,Y) und einer Drehrichtung (9), gekennzeichnet durch
    - eine Lichtquelle (13,35,12a;12b) um in Richtung einer Seitenfläche (4) der Maske, die durch die Stützvorrichtung getragen wird, Licht bereit zu stellen,
    - eine Erfassungseinrichtung (22,34,12a;12b) zu Erfassen irgendeines von der Seitenfläche der Maske reflektierten Lichtes und
    - eine Regeleinrichtung (37,15) zum Regeln der Stützvorrichtung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung, um die Bewegung der Maske mittels der Stützvorrichtung in mindestens einer der zwei orthogonalen Richtungen und der Drehrichtung zu regeln.
  4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine flache Lichtaufnahmeoberfläche aufweist und ein Signal gemäß der Anwesenheit von Licht auf der Lichtaufnahmeoberfläche erzeugt.
  5. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3 zur Positionierung einer Maske, wobei das Basisteil eine weitere Reflexionsoberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Lichtquelle (11) und eine Erfassungseinrichtung (22) so vorgesehen sind, um einen Neigungsantriebsmechanismus für das Basisteil anzusteuern.
  6. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und die Erfassungseinrichtung in einem Interferometer (12a, 12b) vorgesehen sind.
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