Pellicle

Eine Pellicle ist eine mikroskopisch dünne Membran, typischerweise 0,5 bis 2 Mikrometer stark, die über eine Öffnung gespannt oder in einem flachen Winkel montiert wird, um optische Strahlengang zu teilen oder zu schützen. In der Halbleiterlithographie wirkt eine Pellicle als Schutzbarriere, die direkt über einer Fotomaskse montiert ist und verhindert, dass sich Staub und Verschmutzungen während der Belichtung auf der kritischen strukturierten Oberfläche ablagern. Bei Strahlteilungsanwendungen reflektiert eine Pellicle-Beschichtung oder ein verdünnter Polymerfilm einen kontrollierten Anteil des einfallenden Lichts, während der Rest transmittiert wird. Dies funktioniert mit minimaler Dicke und damit mit minimaler Wellenfrontverzerrung.

Das Material besteht üblicherweise aus Polyester, Polycarbonat oder spezialisierten Fluorpolymeren, gewählt wegen ihrer Transparenz im verwendeten Wellenlängenbereich, ihrer chemischen Beständigkeit gegen Prozesslösungsmittel und Ätzmittel sowie ihrer minimalen Doppelbrechung. Dicke und Beschichtungszusammensetzung bestimmen das Reflexions- und Transmissionsverhältnis. In der Tiefviolett-Lithographie (DUV) bei 248 nm oder 193 nm müssen Pellicles aus Materialien wie Kalziumfluorid oder spezialisierten Dünnschichtbeschichtungen hergestellt werden, da viele Polymere bei diesen Wellenlängen absorbieren oder streuen. Die Extreme-Ultraviolett-Lithographie (EUV) bei 13,5 nm nutzt Mehrschicht-Reflektions-Pellicles statt Transmissionsmembranen.

Pellicles werden unter Spannung in einem Rahmen gehalten und in der Lithographie typischerweise 5 bis 10 mm über der Maskoberfläche montiert. Sie müssen flach und parallel zur Maskoberfläche bleiben, um keine Phasenaberrationen in das Belichtungsmuster einzuführen. Verschmutzung, Risse und Materialkriechen unter Spannung sind die primären Ausfallmechanismen. Alle Partikel, die die Pellicle-Oberfläche berühren, können Licht auf die darunter liegende Maske werfen oder streuen. Mit der Zeit bauen sich Pellicles durch UV-Belichtung und chemischen Angriff ab und müssen in High-Volume-Fabs regelmäßig ausgetauscht werden.

Der Name leitet sich vom lateinischen pellicula ab, was kleine Haut bedeutet, und erfasst die Essence einer Struktur, die transparent und schützend zugleich ist, vorhanden und doch für das optische System nahezu unsichtbar. In der konfokalen Mikroskopie und in Laserscanning-Systemen führen antireflektierende oder dichroitische Pellicles Strahlkombination oder Strahlablehnung mit Akzeptanzwinkeln von 45 Grad oder größer durch. In der Spektroskopie eliminieren sehr dünne Pellicles mehrfache Reflexionen, die andernfalls Transmissionsmessungen beeinträchtigen würden.