DE10011666A1

DE10011666A1 - Belichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10011666A1
Application number: DE10011666A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Miyazawa; Hiroshi Yasuda; Takamasa Sato
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-11-02
Also published as: JP2000306808A; KR20000076974A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, wobei ein geladener Teilchenstrahl vor der Belichtung abgelenkt wird, enthaltend eine Elektronenquelle zur Erzeugung des geladenen Teilchenstrahls, eine Konvergentlinse zum Konvergieren des geladenen Teilchenstrahls auf eine Probe, einen Ablenker zum Ablenken des geladenen Teilchenstrahls, einen Bewegungsmechanismus zum Verschieben der darauf gehalterten Probe, eine Steuereinheit zur Steuerung der verschiedenen Bauteile und Mittel zur Verkürzung der Einstellzeit von dem Zeitpunkt, wenn die Ablenkpositionsdaten zur Angabe der Ablenkposition dem Ablenker zugeführt werden bis zu dem Zeitpunkt, wenn der geladene Teilchenstrahl zu der bestimmten Ablenkposition abgelenkt worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, wie beispielsweise eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung, sowie ein Belichtungsverfahren mit einem geladenen Teilchen strahl.

Die gegenwärtige Entwicklung bei integrierten Halblei terschaltungen geht zu einem noch höheren Integrations grad in der Mikrobearbeitungstechnologie, und die Lei stungsanforderungen für die Mikrobearbeitungstechnolo gie werden immer anspruchsvoller. So wird insbesondere bei der Belichtungstechnik erwartet, daß die konventio nelle optische Belichtungstechnik, wie sie bei einem Stepper oder dergleichen verwendet wird, bald an ihre Grenze stößt. Eine Belichtungstechnik mit einem ge ladenen Teilchenstrahls, wie beispielsweise eine Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung, ist eine hochent wickelte Technologie, die sehr wahrscheinlich die opti sche Belichtungstechnik in der Zukunft auf dem Gebiet der Mikrobearbeitung ersetzen wird. Ein Beispiel einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung wird nachfol gend erläutert.

Die Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung kann auf verschiedene Art und Weise realisiert werden. Dabei kommen insbesondere das Einzelstrahlsystem, bei dem ein einziger Elektronenstrahl ein Objekt durch kontinuier liches Abtasten belichtet, das System mit rechteckför migem, variablem Strahl, das Blockbelichtungssystem und das Mehrstrahlbelichtungssystem in Betracht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkürzen der Einstellzeit in den Fällen, wo die Be lichtungsposition des Elektronenstrahls einen großen Sprung (Änderung) macht. Der Elektronenstrahl springt in allen oben beschriebenen Elektronenstrahl-Belich tungssystemen an. In der folgenden Beschreibung wird jedoch das Blockbelichtungssystem, bei dem der Elektronenstrahl verhältnismäßig häufig springt, als Beispiel herangezogen, obwohl die Erfindung selbstver ständlich nicht auf diese Art der Belichtung einge schränkt ist.

Bei dem Blockbelichtungsverfahren wird auf einer durch lässigen Maske ein Einheitsmuster gebildet, das die Ba sis für ein sich wiederholendes Muster bildet und durch welches der Elektronenstrahl durchgestrahlt und geformt wird. Auf diese Weise wird jeweils ein Einheitsmuster belichtet und dieser Vorgang wird wiederholt, um eine Reihe von Einheitsmustern in einem breiten Rahmen zu belichten.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Strahlsystems einer Elektronenstrahl-Belichtungs vorrichtung nach Art eines Blockbelichtungssystems. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist folgende Bestandteile auf: Eine Elektronenquelle 11 zur Erzeugung eines Elek tronenstrahls, eine erste Konvergentlinse 12 zur Um wandlung des von der Elektronenquelle 11 kommenden Elektronenstrahls in einen Parallelstrahl, eine Apertur 13, um den parallelen Strahl in eine vorbestimmte (rechteckförmige) Form zu bringen, eine zweite Konver gentlinse 14, um den zuvor gebildeten Strahl zu ver kleinern, einen Ablenker 15 zur Formung, ein erstes Maskenablenkelement 16, einen Ablenker 17 zur dynami schen Korrektur des durch die Maske auftretenden Astig matismus, ein zweites Maskenablenkelement 18, eine Mas kenkonvergenzspule 19, eine erste Linse 20, eine auf einem Tisch 21a verschiebbare Blockmaske 21, eine zweite Linse 22, ein drittes Maskenablenkelement 23, ein Austastelement 24 zum An- und Abstellen des Strahls, ein viertes Maskenablenkelement 25, eine dritte Linse 26, eine Lochblende 27, ein Verkleine rungsobjektiv 28, ein Projektionsobjektiv 30, ein elek tromagnetischer Hauptablenker 31 und ein elektrostati scher Teilablenker 32.

Der Elektronenstrahl 10 wird durch das Projektionsob jektiv auf eine auf einem Tisch 2 gehalterte Probe (Scheibe) konvergiert. Diese Bauteile sind in einem Ge häuse untergebracht, das als elektronenoptische Säule bezeichnet wird, und der innere Bereich, der vom Elek tronenstrahl durchsetzt wird, weist ein Vakuum auf.

Die mit den Bezugszeichen 41 bis 48 bezeichneten Bau teile dienen zur Steuerung verschiedener Teile der Säule in Abhängigkeit der Musterdaten für ein Belich tungsmuster. Ein Hauptrechner 41 ist über einen Bus 42 mit einem Taktgeber 43, eine Einstelleinheit 46 für den Hauptablenker und einen Musterdatencodespeicher (PDC) 47 verbunden, um die gesamte Vorrichtung derart zu steuern, daß ein Muster entsprechend dem in einem Puf ferspeicher 44 gespeicherten Belichtungsmuster zu be lichten. Die Belichtungsmuster werden in einem nicht gezeigten Computersystem analysiert und eine Blockmaske wird in Abhängigkeit des Analyseergebnisses herge stellt. Zur gleichen Zeit wird das Belichtungsmuster in ein Hauptfeld und ein Teilfeld unterteilt. Die für die Belichtung erforderlichen Daten, wie die Position des Blocks in der ausgewählten Blockmaske und die zuge hörigen Ablenkpositionen werden auf einer Platte mit großer Speichermöglichkeit oder dergleichen in Form von Musterdaten, Blockdaten und Hauptablenkdaten gespei chert. Zur Belichtung werden diese Daten entsprechend den Belichtungsdaten ausgelesen und in dem Pufferspei cher 44 gespeichert.

Die Belichtung wird in manchen Fällen mit stationär ge haltenem Tisch 2 ausgeführt. Um den Durchsatz jedoch zu erhöhen, wird derzeit die Belichtung ausgeführt, wäh rend der Tisch 2 verschoben wird, wobei die Ablenkposi tion entsprechend der Verschiebeposition des Tisches eingestellt wird. Die Hauptablenkdaten geben die Ab lenkposition des Hauptablenkers 31 wieder und die Ein stelleinheit 46 des Hauptablenkers gibt die Ablenk position des Hauptablenkers 31 entsprechend den zuge führten Hauptablenkdaten vor. Eine Mustererzeu gungseinheit 45 wandelt die Blockdaten in einen Muster datencode (PDC) um und führt ihn dem Musterdaten codespeicher 47 zu. Der Musterdatencodespeicher 47 lei tet die einer bestimmten Blockposition entsprechenden Daten zur Mustersteuereinheit 48 weiter, während zur gleichen Zeit die Signale BSX1, BSY1, DSX, DSY, BSX2, BSY2, DFO, BSX3, BSY3, BSX4, BSY4 erzeugt werden und wobei die Signale BSX1, BSY1 zum ersten Maskenab lenkelement 16, die Signale DSX, DSY zum Ablenker 17, die Signale BSX2, BSY2 zum zweiten Maskenablenkelement 18, das Signal DFO zur Maskenkonvergenzspule 19, die Signale BSX3, BSY3 zum dritten Maskenablenkelement 23 und die Signale BSX4, BSY4 zum vierten Maskenablenkele ment geleitet werden. Die Mustererzeugungseinheit 45 erzeugt Daten, die die Strahlgröße und die Strahlposi tion auf der Grundlage der Musterdaten angeben und führt sie der Mustersteuereinheit 48 zu. Die Muster steuereinheit 48 erzeugt auf der Grundlage der auf diese Weise empfangenen Daten die folgenden Signale, die jedem Bauteil zugeführt werden: Ein Signal zur Steuerung des Ablenkers 15, ein Signal zur Steuerung des Austastelements 24 und ein Signal zur Steuerung des Teilablenkers 32. Diese Operationen werden synchron zum Takt ausgeführt, der jedem Bauteil durch den Taktgeber 43 zugeführt wird.

Im folgenden wird der Ablenkvorgang der Elektronen strahl-Belichtungsvorrichtung erläutert. Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Hauptablenker 31 aus vier elektroma gnetischen Ablenkern, die in vier Stufen miteinander kombiniert sind. Die Einstelleinheit 46 des Hauptablen kers erzeugt für jeden elektromagnetischen Ablenker ein Signal, das dem jeweiligen Ablenker zugeführt wird. Je der elektromagnetische Ablenker erzeugt ein Magnetfeld in Abhängigkeit des zugeführten Signals und lenkt den Elektronenstrahl 10 entsprechend ab. So wird beispiels weise die Ablenkposition durch einen bestimmten elek tromagnetischen Ablenker verändert und durch einen an deren elektromagnetischen Ablenker wiederhergestellt, wobei sich der Punkt, von dem der Elektronenstrahl emittiert wird, verändert, der Elektronenstrahl jedoch immer senkrecht zur Probe 1 verläuft. Auf diese Weise werden die Fehler reduziert.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bei spiels für den Aufbau des Teilablenkers 32. Der Teilab lenker 32 enthält Elektroden 323A bis 323H, die bei spielsweise durch acht, sich in axialer Richtung auf der inneren Oberfläche eines Keramikzylinders erstrec kende, dünne Metallschichten gebildet werden, so daß durch Anlegen von Spannungen an gegenüberliegende Elek troden ein elektrisches Feld gebildet wird, wodurch der einfallende Elektronenstrahl durch ein elektrostati sches Feld abgelenkt wird. Die Mustersteuereinheit 48 erzeugt Daten, die entsprechend der Ablenkposition (Strahlpositionsdaten) aufgrund des Teilablenkers jeder Elektrode zugeführt werden. Die Daten werden in den Di gital-Analog-Umwandlern 321A bis 321H in ein analoges Signal umgewandelt, durch die Treiber (Verstärker) 322A bis 322H verstärkt und jeder Elektrode zugeführt. Der Teilablenker 32 weist, wie oben beschrieben, acht Elek troden auf, wobei acht Teilablenksignale erzeugt wer den, die den acht Elektroden zuzuführen sind. In der folgenden Beschreibung wird jedoch aus Vereinfachungs gründen angenommen, daß lediglich ein Paar von Elektro den für die Ablenkung in X-Richtung und ein Paar von Elektroden für die Ablenkung in Y-Richtung vorgesehen sind, wobei zwei Teilablenksignale erzeugt werden, die den jeweiligen Paaren zugeführt werden.

Der Hauptablenker 31 hat im wesentlichen einen größeren Ablenkbereich, aber eine langsamere Ansprechzeit als der Teilablenker 32. Um die Belichtungseffizienz bei Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtungen zu verbes sern, wird der Hauptablenker 31 und der Teilablenker 32 in der in Fig. 1 gezeigten Art kombiniert. Fig. 3 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des grundle genden Ablenkvorgangs des Hauptablenkers 31 in Kombina tion mit dem Teilablenker 32. Fig. 3 zeigt einen Bereich (Hauptfeld 3), der etwas kleiner als der Ablenkbereich des Hauptablenkers 31 ist und der in eine Vielzahl von Bereichen (Teilfeldern 4) unterteilt ist, die wiederum etwas kleiner als der Ablenkbereich des Teilablenkers 32 sind. Die Ablenkposition des Hauptablenkers 31 wird auf das Zentrum eines gegebenen Teilfeldes 4 einge stellt. Anschließend wird die Ablenkposition des Teil ablenkers 32 verändert, so daß eine Struktur im Teil feld 4 belichtet wird. Nach vollständiger Belichtung aller Strukturen in einem bestimmten Teilfeld 4 wird die Ablenkposition des Hauptablenkers 31 auf das Zen trum eines anderen Teilfelds gesetzt und die Strukturen in diesem anderen Teilfeld wird in entsprechender Weise belichtet. Auf diese Weise wird nach vollständiger Be lichtung aller Teilfelder des Hauptfeldes 3 der Tisch verschoben, um einen ähnlichen Vorgang für andere Hauptfelder zu wiederholen, wobei dadurch alle Struktu ren in einem Chip belichtet werden. Solange ein Teil feld belichtet wird, bleibt die Ablenkposition des Hauptlenkers 31 dieselbe, so daß eine niedrige An sprechzeit für den Hauptablenker 31 keine Probleme stellt.

Beim Blockbelichtungsverfahren wird jedoch die Struktur blockweise belichtet. Wie im unteren Teil der Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Ablenkposition des Hauptablenkers 31 auf das Zentrum des Teilfeldes 4 gesetzt und dann wird die Ablenkposition des Teilablenkers 32 auf eine Position gesetzt, wo der Block belichtet ist. In den Fällen, wo die gleichen Blöcke 5a bis 5c (siehe Zeich nung) an drei verschiedenen Punkten zu belichten sind, werden das erste Maskenablenkelement 16, der Ablenker 17, das zweite Maskenablenkelement 18, die Maskenkon vergenzspule 19, das dritte Maskenablenkelement 23 und das vierte Maskenablenkelement 25 so eingestellt, daß die Blöcke ausgewählt werden. Zur gleichen Zeit wird die Ablenkposition des Teilablenkers 32 auf eine erste Position 5A eingestellt. Dann erfolgt die Belichtung, während die Ablenkposition des Teilablenkers 32 nach einander zu 5B und 5C verändert wird. In ähnlicher Weise werden in einem Anwendungsfall, wo sich die glei che Struktur wiederholt, wie bei einem Speicher, die Blöcke 6A bis 6E aufeinanderfolgend und nebeneinander liegend mit einem sich wiederholenden Muster als Block belichtet.

Um den Durchsatz zu verbessern, wird der Tisch 2, wie oben beschrieben, während der Belichtung der Strukturen verschoben. Fig. 4A und 4B zeigen schematische Dar stellungen zur Erläuterung der Veränderung im Zeichen bereich bei dem Belichtungsverfahren mit kontinuierli chem Verschieben. In Fig. 4A wird mit dem Bezugszeichen 7 ein Hauptfeld bezeichnet und die Buchstaben A bis J kennzeichnen die Teilfelder. Weiterhin bezeichnet der Buchstabe O das Zentrum des Hauptfeldes, M das Zentrum des Ablenkbereichs des Hauptablenkers und N das Zentrum des Teilfeldes A. Der Tisch wird verschoben, und unmit telbar nachdem das Zentrum des zu belichtenden Teilfel des in den Ablenkbereich eintritt, wird die Belichtung gestartet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Ab lenkposition des Hauptablenkers im Zentrum des Teilfel des 4. Zur nachfolgenden Belichtung der Teilfelder A, B, . . ., J, werden diese Felder an den in Fig. 4B gezeig ten Positionen unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Tisch verschoben wird, belichtet. Tatsächlich er gibt sich jedoch in jedem Teilfeld eine kleine Ver schiebung, obwohl diese Verschiebung hier aus Vereinfa chungsgründen nur im Teilfeld C gezeigt wird. Bei der Belichtung jedes Teilfeldes wird die Ablenkposition des Hauptablenkers ungefähr auf das Zentrum des Teilfeldes eingestellt und dann wird die Belichtung durch Verände rung der Ablenkposition des Teilablenkers wie im Fall von Fig. 3 ausgeführt. Während des Betriebs wird die Ab lenkposition einschließlich der Verschiebung durch die Bewegung des Tisches entsprechend gesteuert.

Wie oben dargelegt wird bei der Belichtung eines Blocks die Ablenkposition des Hauptablenkers festgehalten, während die Ablenkposition des Teilablenkers verändert wird. Fig. 5A bis 5C sind Zeitdiagramme, die den Be lichtungsvorgang für jeden Block zeigen. Sobald die Teilablenkdaten, die die Ablenkposition der Teilablen ker darstellen, zu den Digital-Analogumwandlern 321A bis 321H in Fig. 2 ausgegeben werden, wandeln die Digi tal-Analogumwandler 321A bis 321H die Daten um und ge ben ein Analogsignal aus, das dem Wert des bestimmten Datenwerts entspricht. Die Treiber 322A bis 322H ver stärken das analoge Signal und geben es aus. In der Zwischenzeit wird das Signal in Übereinstimmung mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Digital-Analogumwand ler und der Treiber verzögert, so daß das Ausgangssi gnal der Treiber, wie Fig. 5B zeigt, sich nach der Aus gabe der Teilablenkdaten ändert. Insbesondere dann, wenn sich das analoge Signal stark verändert, verlän gert sich die Zeit vom Zeitpunkt der Ausgabe der Teil ablenkdaten bis zum Zeitpunkt, wenn das Ausgangssignal des Treibers den entsprechenden Wert erreicht. Das Aus gangssignal des Treibers wird verzögert. In Abhängig keit von der Länge der Signalleitung vom Treiber zur Elektrode und in Abhängigkeit von parasitären Kapazitä ten, entsteht jedoch eine weitere Verzögerung, bevor die Elektrodenspannung einen entsprechenden Wert er reicht. Die Strahlablenkposition spiegelt die Kombina tion dieser Verzögerungen und Veränderungen wieder, wie in Fig. 5c gezeigt.

Die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn die Teilablenkda ten verändert werden, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Strahl tatsächlich zur entsprechenden Ablenkposition abgelenkt wird, wird als Einstellzeit bezeichnet (siehe Fig. 5C). Die Belichtung muß ausgeführt werden, während eine entsprechende Ablenkposition gehalten wird, nach dem der Strahl nach Ablauf der Einstellzeit zu der ent sprechenden Ablenkposition abgelenkt worden ist. Der Strahl bleibt daher tatsächlich während der Einstell zeit ausgeschaltet und die Belichtung erfolgt durch Einschalten des Strahls zu dem Zeitpunkt, wenn ein elektrisches Feld gebildet worden ist, das die ge wünschte Ablenkung ermöglicht. Sofern die Belichtung während der Einstellzeit ausgeführt wird, geschieht sie während der Verschiebung von der vorhergehenden Ablenk position zu der nächsten Ablenkposition, wodurch ver hindert wird, daß die gewünschte Struktur belichtet wird. Nach Beendigung der Belichtung werden die näch sten Teilablenkdaten zur Ausführung der nächsten Be lichtung bereitgestellt. Die für die Belichtung (Aufnahme) benötigte Zeit ist daher die Summe der Ein stellzeit und der Belichtungszeit.

Zur Verbesserung des Durchsatzes ist es erforderlich, die Zeit für eine einzelne Aufnahme zu verkürzen. Die Belichtungsstärke ist das Produkt von Strahlintensität bezogen auf die Flächeneinheit und Belichtungszeit. Die erforderliche Belichtungsstärke kann nicht durch Ver kürzen der Belichtungszeit erhalten werden. Im Gegen teil, die Einstellzeit ist eine unnütze Zeit, so daß zur Verkürzung der Zeit für eine Aufnahme die Einstell zeit für den Teilablenker verkürzt werden muß. Die Ein stellzeit des Teilablenkers hängt von der Umwandlungs geschwindigkeit des Digital-Analogumwandlers, der Durchsatzrate des Treibers, der Kabellänge und der pa rasitären Kapazität ab. Die Verkürzung der Verkabelung und die Reduzierung der parasitären Kapazität hat je doch ihre Grenzen. Auch die Verwendung von Hochge schwindigkeits-Digital-Analogumwandlern und Treibern mit hohem Datendurchsatz pro Zeit ist begrenzt. Ein Hochgeschwindigkeits-Digital-Analogumwandler und ein Treiber mit einem hohen Datendurchsatz pro Zeit sind teuer und verursachen daher entsprechend höhere Kosten. Aufgrund dieser Probleme kann die Einstellzeit nicht signifikant verkürzt werden, so daß hierdurch ein Hin dernis für eine verbesserte Durchsatzrate entstanden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsvorrichtung mit einem geladenen Teil chenstrahl, wie beispielsweise eine Elektronenstrahl- Belichtungsvorrichtung, zu schaffen, in der der Durch satz durch Verkürzung der Einstellzeit für den Strahl ablenker verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Außerdem besteht die Aufgabe darin, ein entsprechendes Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird wiederum durch die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der Darstellungen gemäß der Fig. 6a bis 6d und Fig. 7 wird das Prinzip der Erfindung erläutert. In Abhängigkeit des Wertes der Ablenkpositionsdaten gemäß Fig. 6a wird ein Ablenksignal mit einer Zeitverzögerung entsprechend Fig. 6b erzeugt. Erfindungsgemäß werden Hilfsablenkdaten gemäß Fig. 6c in Abhängigkeit der Ver änderung der Ablenkpositionsdaten erzeugt. Weiterhin wird ein Hilfsablenksignal gemäß Fig. 6d in Abhängigkeit der Hilfsablenkdaten erzeugt. Das Hilfsablenksignal wird mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeits-Hilfsablen kers erzeugt oder das Hilfsablenksignal wird zu dem Ab lenksignal in analoger Form addiert und dann dem Ablen ker zur Verkürzung der Einstellzeit zugeführt. Dement sprechend wird die Strahlablenkposition, die sich auf herkömmliche Weise gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 7 verändert hat, nun gemäß der durchgezogenen Linie verändert, wodurch sich die Einstellzeit verkürzt. Im einzelnen sieht die Erfindung eine Belichtungsvorrich tung mit einem geladenen Teilchenstrahl vor, durch die eine Belichtung ausgeführt werden kann, nachdem der ge ladene Teilchenstrahl auf eine vorbestimmte Position abgelenkt worden ist. Die Belichtungsvorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß dieser Erfindung enthält eine Elektronenquelle zur Erzeugung eines ge ladenen Teilchenstrahls, eine Konvergentlinse zum Kon vergieren des geladenen Teilchenstrahls auf eine Probe, einen Ablenker zum Ablenken des geladenen Teil chenstrahls, einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung der auf diesem plazierten Probe, eine Steuereinheit zur Steuerung der verschiedenen Bauteile, und Mittel zur Verkürzung der Einstellzeit von dem Zeitpunkt an, wenn die Ablenkpositionsdaten, die die Ablenkposition des Detektors bestimmen, zugeführt werden bis zu dem Zeit punkt, wenn der geladene Teilchenstrahl zu der bestimm ten Ablenkposition abgelenkt wird.

In den Fällen, in denen die Mittel zur Verkürzung der Einstellzeit der Ablenkposition einen unabhängigen Hilfsablenker aufweisen, ist beispielsweise die einzige Funktion des Hilfsablenkers die Korrektur, so daß der für die Ablenkmittel benötigte große Ablenkbereich nicht erforderlich ist. Im allgemeinen ist die Antwort geschwindigkeit umso geringer, je größer der Ablenkbe reich ist und ein kleinerer Ablenkbereich geht mit ei ner höheren Antwortgeschwindigkeit einher. Die Verwen dung einer Hilfsablenkung mit einem kleinen Ablenkbe reich verbessert daher die Antwortgeschwindigkeit und verkürzt die Einstellzeit. Auf ähnliche Weise kann die maximale Amplitude des Ablenksignals reduziert werden, so daß die Bitanzahl der Hilfsablenkdaten kleiner ist als die der Ablenkpositionsdaten, so daß es möglich ist, einen kostengünstigen Hochgeschwindigkeits-Digi tal-Analogumwandler mit einer kleinen Bitanzahl zu ver wenden. Weiterhin kann die maximale Amplitude des Aus gangssignals des Treibers reduziert werden, so daß ein kostengünstiger Hochgeschwindigkeitsverstärker verwen det werden kann. Im Ergebnis kann gemäß Fig. 6d ein Hilfsablenksignal für die Hilfsablenkdaten erzeugt wer den, das eine kürzere Periode als die Ablenkpositions daten gemäß Fig. 6c aufweist. Wird dieses Hilfsablenk signal dem Hochgeschwindigkeitshilfsablenker zugeführt, kann der Strahl mit hoher Geschwindigkeit abgelenkt werden. Die tatsächliche Strahlablenkposition ist die Summe der Ablenkposition aufgrund des Hauptablenkers mit der Ablenkposition aufgrund des Hilfsablenkers. Die Einstellzeit kann dadurch verkürzt werden, indem das Hilfsablenksignal dadurch bestimmt wird, daß die Summe der Ablenkpositionen mit hoher Geschwindigkeit einge stellt werden können.

Bei Verwendung eines elektrostatischen Ablenkers können zufriedenstellende Antwortgeschwindigkeiten sicherge stellt werden. Die Einstellzeit kann in ähnlicher Weise verkürzt werden, indem das Hilfsablenksignal auf das Ablenksignal in analoger Form addiert wird und dann das resultierende Signal den Ablenkmitteln zugeführt wird.

Je größer die Differenz zwischen den Ablenkpositionen vor und nach der Veränderung ist, je größer ist die Verzögerung des Ablenksignals. Daher ist es erforder lich, das Hilfsablenksignal entsprechend der Differenz zwischen den Ablenkpositionen vor und nach der Verände rung zu ermitteln. Auch unter Berücksichtigung der Tat sache, daß der Wert des Ablenksignals und die tatsäch liche Ablenkposition nicht in exaktem linearem Zusam menhang stehen, muß das Hilfsablenksignal entsprechend den Ablenkpositionen vor und nach der Veränderung er mittelt werden. In einer konkreten Vorrichtung muß da her die Verzögerung des Ablenksignals durch verschie dene Veränderungen der Ablenkpositionen gemessen wer den, um ein genaues Hilfsablenksignal zu erzeugen. Das Hilfsablenksignal kann durch eine arithmetische Formel berechnet werden, wobei die Differenz der Ablenkposi tionen vor und nach der Veränderung derselben und die Ablenkpositionen vor und nach der Veränderung als Vari ablen verwendet werden. Es kann auch durch eine Nach schlagtabelle berechnet werden, wobei die Variablen als Adreßeingaben verwendet werden. Ferner kann die arith metische Operation zusätzlich mit einem Wert ausgeführt werden, der durch Verwendung der Nachschlagetabelle er halten wird. In den Fällen, in denen die Berechnung bei Verwendung einer arithmetischen Formel mit festen Koef fizienten nicht zu dem gewünschten korrigierten Ablenk signal führt, werden die Koeffizienten ebenfalls verän dert.

Außerdem kann die Einzelaufnahmezeit in dem Fall ver kürzt werden, in dem die Einstellzeit durch Korrektur verkürzt wird. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Ablenkung für die nächste Aufnahme gestartet worden ist, kann jedoch die Veränderung der Ablenkposition durch den Ablenker entsprechend den vorhergehenden Ablenkdaten noch nicht abgeschlossen sein und auch das Hilfsablenksignal kann noch nicht beendet sein (kann noch nicht auf Null zu rückgesetzt sein). Mit anderen Worten kann der Effekt der vorhergehenden Ablenkung und Korrektur noch beste hen. Eine noch kürzere Einzelaufnahmezeit könnte nicht nur die Wirkung der unmittelbar vorhergehenden Auf nahme, sondern auch die Wirkung in einer Vielzahl von vorhergehenden Aufnahmen weiterhin bestehen lassen. Bei der Erzeugung von Hilfsablenkdaten ist es daher wün schenswert, die Ablenkung und Korrektur der noch eine Wirkung habenden, vorhergehenden Aufnahmen zu berück sichtigen.

Die vorliegende Erfindung ist besonders wirkungsvoll bei Anwendung der Blockmaskenmethode oder beim Verfah ren mit variablem Rechteck, bei denen die Ablenkposi tionen verhältnismäßig oft springen. Dennoch ist die Erfindung für jedes Verfahren anwendbar, bei dem Sprünge der Ablenkposition auftreten.

Auch in den Fällen, in denen der Ablenker einen elek tromagnetischen Hauptablenker und einen elektrostati schen Teilablenker aufweist, um die Ablenkung und Be lichtung in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Form auszuführen, kann die Erfindung zweckmäßigerweise ein gesetzt werden, um die Einstellzeit für den Teilablen ker, der oft Sprünge in der Ablenkposition verursacht, zu verkürzen. Außerdem läßt sich auch die Einstellzeit für den Hauptablenker verkürzen.

Ein elektrostatischer oder ein elektromagnetischer Ab lenker mit einer Spule mit einer Windung kann als Hilfsablenker verwendet werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden an hand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläu tert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels einer herkömmlichen Elektro nenstrahl-Belichtungsvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungs gemäßen Ausführungsform eines elektro statischen Teilablenkers,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Belichtungsvorgangs mittels eines mit einem Teilablenker kombinierten Haupt ablenkers,

Fig. 4a und 4b Darstellungen zur Erläuterung der Ver änderung des Belichtungsbereichs bei einem Belichtungssystem, bei dem die Belichtung während der Bewegung des Tisches ausgeführt wird,

Fig. 5a bis 5c Diagramme zur Erläuterung der Bezie hung zwischen der Ablenkung und der Einstellzeit,

Fig. 6a bis 6d Diagramme zur Erläuterung des erfin dungsgemäßen Prinzips,

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Ver besserung des Einstellvorgangs der Strahlablenkposition gemäß der Erfin dung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführung einer Elektronenstrahl-Belichtungs vorrichtung gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels einer ESC-Einheit der Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der ESC-Einheit gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Ausführung einer Elektronenstrahl-Belichtungs vorrichtung gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels einer ESC-Einheit der Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 ein Diagramm zur Erläuterung der Aus wirkung der letzten Aufnahmen,

Fig. 14 ein Diagramm eines Ausführungsbei spiels der ESC-Verarbeitungseinheit einer Elektronenstrahl-Belichtungsvor richtung gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Ausführungs beispieles einer Koeffizienten-Berech nungseinheit für die Verzögerungs breite gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der ESC-Verarbeitungs einheit und

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Elektronen strahlvorrichtung gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild einer Elektronenstrahl- Belichtungsvorrichtung gemäß einem ersten erfindungsge mäßen Ausführungsbeispiel. Durch einen Vergleich mit Fig. 1 wird ersichtlich, daß dieses Ausführungsbeispiel sich vom Stand der Technik durch einen ESC-Ablenker 29 (Ablenker mit verbesserter Einstelleinstellung) und eine ESC-Einheit 49 unterscheidet, die dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 1 noch hinzugefügt worden sind.

Der ESC-Ablenker 29 besteht aus einer Spule mit einer Windung zur Ablenkung des Strahls durch Erzeugung eines Magnetfeldes, wobei sich die Stärke des erzeugten Magnetfeldes und der Ablenkbetrag in Abhängigkeit des Stromwertes verändern. Fig. 9 zeigt eine Darstellung ei nes Ausführungsbeispieles der ESC-Einheit 49. Die ESC- Einheit 49 empfängt die X-Koordinate (X_n) und die Y-Ko ordinate (Y_n) der Ablenkposition aufgrund des Teilab lenkers 32 von einer Mustersteuereinheit 48 und erzeugt Hilfsablenksignale Xs, Ys, die dem ESC-Ablenker 29 zu geführt werden. Aufgrund eines Ergebnisses von Messun gen der Verzögerung des Ablenksignals bei verschiedenen Kombinationen der Veränderung der Ablenkposition in der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung hat man heraus gefunden, daß die Verzögerung des Ablenksignals haupt sächlich von der Differenz den X- und Y-Koordinaten der Ablenkpositionen vor und nach der Veränderung derselben und auch von der X- und Y-Koordinaten der neuen Ablenk position abhängen. Die ESC-Einheit 49 ist daher wie in Fig. 9, insbesondere im unteren Teil von Fig. 9 gezeigt, so ausgestaltet, daß Formeln festgelegt sind, um die Ablenkpositionsdaten aufgrund von X_N, Y_N, der X-Koordi nate (X₀) und der Y-Koordinate (Y₀) der vorangehenden Ablenkposition und der Differenz davon zu berechnen, so daß Koeffizienten P0 bis P11 bestimmt werden, um eine zufriedenstellende Einstellung in einer tatsächlichen Vorrichtung zu ermöglichen. Zur Erzeugung des Einstell ablenksignals gemäß diesen arithmetischen Formeln ent hält die ESC-Einheit 49 ein vorgeschaltetes X-Hilfsre gister 51 und ein vorgeschaltetes Y-Hilfsregister 52 zur Speicherung von X_N und Y_N als X-Koordinate (X₀) bzw. Y-Koordinate (Y₀) der vorhergehenden Ablenkposi tion und zur Ausgabe derselben, wenn die nächste arith metische Operation durchgeführt wird. Die ESC-Einheit 49 enthält ferner ein Rechenwerk 53 zur Erzeugung der Hilfsablenkdaten XA, YA aufgrund der im unteren Teil des Diagramms beschriebenen Formeln, wobei X_N, Y_N, X₀, Y₀ als Variablen verwendet werden, Digital-Analogum wandler zur Umwandlung der Hilfsablenkdaten XA, YA in analoge Signale und Treiber zur Verstärkung des analo gen Signals und zur Erzeugung der Hilfsablenksignale XS, YS. Das arithmetische Rechenwerk 53 ist mit einem digitalen Signalprozessor oder dergleichen für eine Pi peline-Betriebsweise ausgestattet. Das vorgeschaltete X-Hilfsregister 51, das vorgeschaltete Y-Hilfsregister 52, das Rechenwerk 53 und die Digital-Analog-Umwandler arbeiten synchron mit einem Taktsignal, das eine aus reichend höhere Frequenz aufweist als der Zyklus einer Einzelaufnahme. Die Koordinaten X_N, Y_N werden der ESC- Einheit 49 von der Mustersteuereinheit 48 in ausrei chendem Zeitabstand vor dem Anlegen des Ablenksignals an den Teilablenker 32 zugeführt. Die ESC-Einheit 49 führt die arithmetische Operation der gezeigten Formel mit hoher Geschwindigkeit und synchron mit dem Anlegen eines entsprechenden Ablenksignals an den Teilablenker 32 durch. Ferner werden die Hilfsablenksignale XS, YS erzeugt und dem ESC-Ablenker 29 zugeführt. Die Amplitu den der Hilfsablenksignale XS, YS sind im Vergleich zu den dem Teilablenker 32 zugeführten Ablenksignal klein. Die Hilfsablenkdaten XA, YA, die vom Rechenwerk 53 aus gegeben werden, sind in Fig. 6c beispielhaft gezeigt und die Hilfsablenksignale XS, YS sind in Fig. 6d darge stellt. Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Koeffizienten P0 bis P11 in der arithmetischen For mel des Rechenwerks 53 festgelegt. Eine ausreichende Korrektur wäre jedoch mit festen Koeffizienten, die von der Ablenkposition oder der Differenz der Ablenkposi tion abhängen, unmöglich. In diesem Fall werden die Ko effizienten zweckmäßigerweise gemäß der Ablenkposition oder der Differenz der Ablenkposition verändert.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spieles der ESC-Einheit, die die oben beschriebene Än derung eines Koeffizienten erlaubt. Das Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 10 weist gegenüber dem Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 9 ein Rechenwerk 54 auf, das zusätzlich eine Koeffizienten-Nachschlagtabelle 55 aufweist, die einen Adreßeingang für die Ablenkpositionskoordinaten X_N, Y_N, die vorhergehenden Ablenkpositionskoordinaten X₀, Y₀ und die Differenz X_N - X₀, Y_N - Y₀ aufweist, um die der Ablenkposition und der Differenz der Ablenkpo sition entsprechenden Koeffizienten zu lesen und zu be rechnen. Die Ablenkpositionskoordinaten benötigen min destens 14 Bits, wenn man annimmt, daß das Teilfeld 100 µm × 100 µm und die Auflösung 0,01 µm beträgt. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Koeffizienten sehr fein verändert werden. So werden beispielsweise mehrere höchstwertige Bits als Adresse in die Koeffizienten- Nachschlagtabelle 55 eingegeben.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Korrek turablenksignal einem unabhängigen ESC-Ablenker 29 zur Verkürzung der Einstellzeit zugeführt. Die Einstellzeit kann jedoch auch dadurch verkürzt werden, daß das dem Teilablenker 32 zugeführte Teilablenksignal korrigiert wird. Eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung, die die Korrektur auf diese Weise ausführt, ist im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie durch einen Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ersichtlich wird, unterscheidet sich dieses Ausfüh rungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der ESC-Ablenker 29 fehlt und die ESC-Einheit 49 durch eine in der Mustersteuereinheit 48 vorgesehene ESC-Verarbeitungseinheit 56 ersetzt wird. Bei dem Blockmaskenbelichtungsverfahren hängt die Verzögerung der Veränderung der Ablenkposition nicht nur von den vorhergehenden und nachfolgenden Ablenkpositionen und der Differenz derselben, sondern auch von den ausge wählten Maskenpositionskoordinaten (MX, MY) ab. Die korrigierten Ablenkdaten werden daher auch mit diesen Faktoren als Variablen erzeugt.

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spieles der ESC-Verarbeitungseinheit 56. Dieses Ausfüh rungsbeispiel enthält ein X-Register 61 für die vorher gehende Maske und ein Y-Register 62 für die vorherge hende Maske, um die Maskenpositionskoordinaten MX_N, MY_N temporär zu speichern und sie als vorhergehende Masken positionskoordinaten MX₀, MY₀ für die nächste arithme tische Operation auszugeben, ein vorgeschaltetes X- Hilfsregister 51 und ein vorgeschaltetes Y-Hilfsregi ster 52 zum temporären Speichern der Ablenkposition X_N, Y_N und um sie bei der nächsten arithmetischen Operation als vorhergehende Ablenkpositionskoordinaten X₀, Y₀ auszugeben, ein Rechenwerk 63 zur Erzeugung der Hilfs ablenkdaten XA, YA entsprechend der arithmetischen For mel, wobei X_N, Y_N, X₀, Y₀, MX_N, MY_N, MX₀, MY₀ als Vari ablen aus der Messung in der tatsächlichen Vorrichtung berücksichtigt werden, Digital-Analogumwandler 66, 67 zur Umwandlung der Hilfsablenkdaten XA, YA in ein ana loges Signal, Digital-Analog-Umwandler 64, 65 zur Um wandlung von X_N, Y_N in ein analoges Signal, ein Addie rer 68 zum Addieren der analogen Ausgangssignale der Digital-Analog-Umwandler 64 und 66 und ein Addierer 69 zum Addieren der analogen Ausgangssignale der Digital- Analog-Umwandler 65 und 67. Das Ausgangssignal des Ad dierers 68 wird dem X-Elektrodenpaar des Teilablenkers 32 und das Ausgangssignal des Addierers 69 dem Y-Elek trodenpaar des Teilablenkers 32 zugeführt. Die Anzahl der Bits der Hilfsablenkdaten XA - YA ist kleiner als die Anzahl der Bits der Ablenkposition X_N, Y_N und die Digital-Analog-Umwandler 66, 67 arbeiten schneller als die Digitalumwandler 64, 65.

Die Hilfsablenkdaten XA, YA entsprechen den in Fig. 6c beispielhaft gezeigten Daten. Auch die Ausgangssignale der Digital-Analog-Umwandler 66, 67 entsprechen den in Fig. 6d gezeigten Signalen und die Ausgangssignale der Addierer 68, 69 sind ein Signal, das man durch Überla gerung des Signals der Fig. 6d mit dem Signal der Fig. 6b erhält. Die auf diese Weise korrigierten Signale werden dem X-Elektrodenpaar und dem Y-Elektrodenpaar zuge führt, wodurch sich die Einstellzeit verkürzt. Eine arithmetische Formel, wie die im ersten Ausführungsbei spiel, wird zweckmäßigerweise auf der Grundlage der Me ßergebnisse in einer tatsächlichen Vorrichtung ermit telt.

Die Korrektur bei den ersten beiden Ausführungsbeispie len verkürzt die Einstellzeit. Fig. 13 ist ein Zeitdia gramm, das den Belichtungsvorgang mit der verkürzten Einstellzeit zeigt. Eine beträchtliche Zeit ist bis zur Stabilisierung des Teilablenksignals erforderlich. In dem Fall, wo das Korrekturablenksignal derart erzeugt wird, daß die Ablenkposition aufgrund des Teilablenksi gnals schnell an der gewünschten Position gefunden wird und die Position nachfolgend gehalten wird, kann die Einstellzeit stark verkürzt werden. Dadurch ergibt sich, daß sogar im Zeitpunkt der Veränderung der Ab lenkposition für die nächste Aufnahme nach der Belich tungsperiode das Teilablenksignal nicht stabilisiert und das Korrekturablenksignal nicht Null sein könnte. Werden die nächsten Ablenkpositionsdaten ausgegeben, um ein Ablenksignal zu erzeugen und wird das Korrektursi gnal durch Berechnung der Korrekturablenkdaten aus der vorhergehenden Ablenkposition, der nächsten Ablenkposi tion und der Differenz derselben in dieser Situation berechnet, führt die Tatsache, daß das Teilablenksignal der vorhergehenden Aufnahme nicht stabil und das Kor rekturablenksignal nicht Null ist, zu einer entspre chenden Abweichung, so daß es unmöglich wird, die ge wünschte Ablenkposition zu erreichen. Dies wiederum führt dazu, daß die Ablenkung für die nächste Aufnahme erst dann ausgeführt werden kann, wenn sich das Teilab lenksignal der vorhergehenden Aufnahme stabilisiert hat, was wiederum zu dem Problem führt, daß der Durch satz nicht entscheidend verbessert werden kann. Es ist daher erforderlich, daß bei der Erzeugung des Korrektu rablenksignals der Effekt der Instabilität des Teilab lenksignals der vorhergehenden Aufnahme berücksichtigt wird.

Insbesondere in dem Fall, bei dem die Zeit, bis sich das Teilablenksignal stabilisiert hat, d. h. die Zeit, bis sich die Strahlposition stabilisiert hat, länger als die Zeit für eine Aufnahme ist, wird das Korrektur ablenksignal unter Berücksichtigung des Effekts der vorhergehenden Aufnahme erzeugt. Im unten beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird das Korrekturablenksi gnal unter Berücksichtigung der Ablenkpositionen bei den letzten drei Aufnahmen und deren Veränderungen be rücksichtigt.

Eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das in Fig. 11 gezeigte zweite Aus führungsbeispiel. Es unterscheidet sich nur durch die Ausgestaltung der ESC-Verarbeitungseinheit 56, in der die Maskenablenkposition für eine ausgewählte Block maske nicht berücksichtigt wird.

Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels eines Teils der ESC-Verarbeitungseinheit 56 zur Erzeugung von Korrekturablenkdaten (X-Korrekturablenk daten) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Fig. 15 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der Koeffizien ten-Berechnungseinheit 71 für die Verzögerungsbreite gemäß Fig. 14 zeigt. Die in der in Fig. 12 gezeigten Schaltung erzeugten X-Korrekturablenkdaten werden durch einen Hochgeschwindigkeits-Digital-Analogumwandler in ein analoges Signal umgewandelt und werden dann nach Addierung zu dem X-Teilablenksignal dem Teilablenker zugeführt. Dies trifft ebenso auf das Y-Teilablenksi gnal zu. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beträgt eine Aufnahme 5 MHz und jeder Teil der Fig. 14 und 15 arbeitet bei 100 MHz, um ein Korrekturablenksignal zu erzeugen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 wird angenommen, daß die Veränderung beim Korrekturablenksignal exponen tiell ausgedrückt werden kann und ein Korrekturablenk signal durch Zusammenfassen von zwei Veränderungsfunk tionen mit unterschiedlichen Zeitkonstanten bestimmt wird. Ein Signal für eine Veränderungsfunktion wird durch eine Koeffizienten-Berechnungseinheit 71 für die Verzögerungsbreite, Register 90A-90D, Multiplikati onsspeicher 74A bis 74D und einen Addierer 75A für die letzten vier Aufnahmen erzeugt, während ein Signal für die andere Veränderungsfunktion durch eine Koeffizien ten-Berechnungseinheit 72 für die Verzögerungsbreite, Register 90E bis 90H, Multiplikationsspeicher 74E bis 74H und einen Addierer 75B für die letzten vier Aufnah men erzeugt. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden durch Addieren in einem Addierer 76 zusammengefaßt. In diesem Fall werden Korrekturwerte, beispielsweise be treffend ein Nachfokussieren und eine Maskenablenkkoor dinate, in einem Addierer 77 für andere Einheiten ad diert, um die Korrekturablenkdaten zu berechnen.

Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 71 für die Verzö gerungsbreite berechnet die Anfangsamplitude der Verän derungsfunktion aus den Ablenkpositionsdaten X_N, Y_N und der Differenz mit den diesbezüglichen Werten der vor hergehenden Aufnahme und speichert diese sequentiell in den Registern R 90A bis 90D. Die Signale der Gruppen 1 bis 4 sind Pulssignale, die bei jeder Aufnahme nachein ander erzeugt werden, wobei vier Aufnahmen einen Zyklus darstellen. Dabei speichert das Register 90A die An fangsamplitude der ersten Aufnahme und das Register 90b die Anfangsamplitude der zweiten Aufnahme usw. Die Zähler 73A bis 73D sind auf den Anfangswert der ent sprechenden Signale der Gruppen 1 bis 4 zurückgesetzt und zählen die Systemtakte, um die seit einer entspre chenden Aufnahme vergangene Zeit zu berechnen und die so berechnete Zeit den jeweiligen Multiplikationsspei chern 74A bis 74D zuzuführen. Die Multiplikationsspei cher 74A bis 74D berechnen andererseits den Wert der Veränderungsfunktion für die vergangene Zeit. Wird beispielsweise angenommen, daß der Wert bei einem Zäh ler zum Zeitpunkt zurückgesetzt wird, wenn eine Auf nahme gestartet wird, beträgt der Anfangswert zum Startzeitpunkt 1, so daß der Wert der Veränderungsfunk tion, der von der Koeffizienten-Berechnungseinheit 71 für die Verzögerungsbreite ausgegeben wird, so wie er ist bestimmt werden kann. Die anderen Zähler werden je weils eine Aufnahme, zwei Aufnahmen, bzw. drei Aufnah men vorher zurückgesetzt und geben einen Wert aus, der zu einem bestimmten Zeitpunkt die Auswirkungen der Ver änderungsfunktion für die letzten drei Aufnahmen an gibt. Die Ausgangswerte der vier Multiplikati onsspeicher 74A bis 74D verändern sich alle 10 ns. Durch Addieren dieser vier Aufnahmen im Addierer 75A können Korrekturdaten erhalten werden, die die letzten vier Aufnahmen berücksichtigen. Dies ist auch der Fall, wenn die anderen Veränderungsfunktionen und die Korrek turdaten entsprechend dem ESC durch Addieren der Werte der beiden Veränderungsfunktionen im Addierer 76 be rechnet werden können.

In der in Fig. 15 gezeigten Koeffizienten-Berechnungs einheit 71 für die Verzögerungsbreite berechnet das Re chenwerk 78 X_N - X₀, X_N × Y_N, (X_N - X₀) × (Y_N - Y₀), und (X_N - X₀) × (Y_N - Y₀) × X_N × Y_N aus den 16-Bit-Ab lenkpositionsdaten X_N, Y_N. Die Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnen Register zur temporären Speicherung von X_N, Y_N und um sie als vorhergehende Ablenkpositionsda ten zu einem Zeitpunkt auszugeben, wenn das Korrektur ablenksignal der nächsten Aufnahme ausgegeben wird. Die Bezugszeichen 79 und 80 kennzeichnen Differenzschaltun gen. Das Bezugszeichen 81 kennzeichnet eine Kombination einer Auswahlschaltung mit einem Multiplizierer zur Ausgabe des Ergebnisses der oben beschriebenen Berech nung. Bei den vier oben beschriebenen Berechnungsergeb nissen wird X_N - X₀ aus einer 16-Bit-Zahl, X_N × Y_N und (X_N - X₀) × (Y_N - Y₀) aus einer 8-Bit-Zahl und (X_N - X₀) × (Y_N - Y₀) × X_N × Y_N aus einer 4-Bit-Zahl berech net. Nachschlagetabellenspeicher 82 bis 85 werden mit diesen vier Berechnungsergebnissen als Adreßeingaben beaufschlagt. Die Werte der entsprechenden vier Berech nungsergebnisse werden daher ausgelesen und das Produkt der vier Werte in dem Rechenwerk 86 berechnet, wodurch die Anfangsamplitude der Veränderungsfunktion ermittelt wird.

In den drei Ausführungsbeispielen wird ein Korrekturab lenksignal entsprechend jeder Aufnahme mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeits-Rechenwerks erzeugt. Als Alterna tive können die Korrekturablenkdaten durch Analyse der Musterdaten aus der Ablenkposition des Strahls bei je der Aufnahme und aus der Position des ausgewählten Blocks berechnet werden. Diese Korrekturablenkdaten können für jede Aufnahme gespeichert und dadurch korri giert werden, daß sie gemeinsam mit den Musterdaten und den Blockdaten zum Zeitpunkt der Belichtung ausgelesen werden. Die Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung ge mäß dem vierten Ausführungsbeispiel führt die Korrektur auf diese Weise aus.

Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spieles einer Mustererzeugungseinheit 45 und der Mu stersteuereinheit 55 der Elektronenstrahl-Belichtungs vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. In der Vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein Speicher 57 zur Speicherung der im voraus be rechneten ESC-(Korrekturablenk-)Daten in der Musterer zeugungseinheit 45 gemäß Fig. 11 vorgesehen. Zum Zeit punkt der Belichtung werden die ESC-Daten zur ESC-Ver arbeitungseinheit 56 der Struktursteuereinheit 55 ent sprechend der Aufnahme ausgegeben und die ESC-Verarbei tungseinheit 56 wandelt die ESC-Daten in ein analoges Signal um und addiert es zum Teilablenksignal. Die ESC- Verarbeitungseinheit 56 ist daher nur mit einem Digi tal-Analog-Umwandler und einem Addierer ausgestattet.

Weitere Ausgestaltungen sind im Rahmen der Erfindung möglich. So können beispielsweise die Ablenkkorrektur daten gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel berechnet werden und das dabei erzeugte Korrekturablenksignal wird dem ESC-Ablenker gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel zugeführt. Genauso können die Korrekturablenkda ten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel berechnet wer den und das auf diese Weise erzeugte Korrekturablenksi gnal auf das Teilablenksignal addiert werden. Außerdem sind die verschiedensten Algorithmen für die Berechnung der Korrekturablenkdaten denkbar.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Belich tungsvorrichtungen mit geladenem Teilchenstrahl zeich nen sich durch eine verkürzte Einstellzeit bei der Strahlablenkung und dadurch durch einen höheren Durch satz bei der Belichtung aus.

Claims

1. Belichtungsvorrichtung mit einem geladenen Teilchen strahl, wobei ein geladener Teilchenstrahl vor der Belichtung abgelenkt wird, enthaltend

- eine Elektronenquelle zur Erzeugung des ge ladenen Teilchenstrahls,
- eine Konvergentlinse zum Konvergieren des ge ladenen Teilchenstrahls auf eine Probe,
- einen Ablenker zum Ablenken des geladenen Teil chenstrahls,
- einen Bewegungsmechanismus zum Verschieben der darauf gehalterten Probe,
- eine Steuereinheit zur Steuerung der verschie denen Bauteile und
- Mittel zur Verkürzung der Einstellzeit von dem Zeitpunkt, wenn die Ablenkpositionsdaten zur An gabe der Ablenkposition dem Ablenker zugeführt werden bis zu dem Zeitpunkt, wenn der geladene Teilchenstrahl zu der bestimmten Ablenkposition abgelenkt worden ist.

2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mittel zur Verkürzung der Ein stellzeit für die Ablenkposition weiterhin folgende Bestandteile aufweisen:

- einen Hilfsablenker zur Ablenkung des geladenen Teilchenstrahls mit hoher Geschwindigkeit und innerhalb einer kurzen Einstellzeit, wobei der Ablenkbereich kleiner ist als der des Hauptab lenkers und
- eine Einrichtung zur Erzeugung eines Hilfsab lenksignals, das dem Hilfsablenker derart zuge führt wird, daß die Einstellzeit verkürzt wird, wenn der Ablenkbetrag aufgrund des Hilfsablen kers mit dem Ablenkbetrag des Hauptablenkers zu sammengefaßt wird.

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hauptablenker einen Haupt-Di gital-Analog-Umwandler zur Erzeugung eines Ablenksi gnals aus den Ablenkpositionsdaten aufweist, und wo bei die Einrichtung zur Erzeugung des Hilfsablenksi gnals eine Schaltung zur Erzeugung von Hilfsablenk daten und einen Hilfs-Digital-Analog-Umwandler zur Erzeugung des Hilfsablenksignals aus den Hilfsab lenkdaten aufweist und wobei weiterhin der Hilfs-Di gital-Analog-Umwandler einen kleineren Ausgabebe reich als der Haupt-Digital-Analog-Umwandler auf weist, dafür aber mit höherer Geschwindigkeit arbei tet.

4. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mittel zur Verkürzung der Ein stellzeit für die Ablenkposition folgende weiteren Bestandteile enthalten:

- eine Schaltung zur Erzeugung eines Hilfsablenk signals und
- einen Addierer zur Erzeugung eines Korrekturab lenksignals durch Addieren des Hilfsablenksi gnals zum Ablenksignal, das durch die Ablenkpo sitionsdaten eingeführt worden ist und
- wobei die Schaltung zur Erzeugung des Hilfsab lenksignals das Hilfsablenksignal derart er zeugt, daß die Einstellzeit, wenn der Hauptab lenker durch das Korrekturablenksignal aktiviert wird, verkürzt wird.

5. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ablenker einen Haupt-Digital- Analog-Umwandler zur Erzeugung des Ablenksignals aus den Ablenkpositionsdaten aufweist und wobei die Mit tel zur Erzeugung des Hilfsablenksignals einen Hilfs-Digital-Analog-Umwandler aufweisen, der einen gegenüber dem Haupt-Digital-Analog-Umwandler kleine ren Ausgabebereich hat, aber mit höherer Geschwin digkeit arbeiten kann.

6. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Hilfsablenksignals ein Rechenwerk zur Erzeugung der Hilfsablenkdaten entsprechend dem Hilfsablenksi gnal aus einem vorbestimmten Koeffizienten und einer Variablen aufweist, wobei wenigstens eine der zwei dimensionalen Ablenkpositionen vor und nach der Ver änderung derselben und die Differenz zwischen den zweidimensionalen Ablenkpositionen vor und nach der Veränderung berücksichtigt werden, wobei die Vor richtung in Abhängigkeit der Variable unterschiedli che Hilfsablenksignale erzeugt.

7. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Koeffizient in dem Rechenwerk in Abhängigkeit der Variablen verändert wird.

8. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, da durch gekennzeichnet, daß der Koeffizient des Re chenwerks experimentell vorbestimmt wird.

9. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rechenwerk eine Nachschlageta belle zur Speicherung des Koeffizienten mit der Va riablen als Eingabeadresse aufweist und eine vorbe stimmte arithmetische Operation mit der Variablen und der Koeffizientenausgabe der Nachschlagetabelle durchführt.

10. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß der Ablenker einen Haupt- Digital-Analog-Umwandler zur Erzeugung eines Ablenk signals aus den Ablenkpositionsdaten aufweist, wobei die Mittel zur Erzeugung des Hilfsablenksignals einen Hilfsablenkdatenspeicher zur Speicherung der Hilfsablenkdaten entsprechend dem im voraus für jede Belichtung auf der Grundlage der Belichtungsmuster daten berechneten Hilfsablenksignal und einen Hilfs- Digital-Analog-Umwandler aufweist, um das Hilfsab lenksignal aus den im Hilfsablenkdatenspeicher ge speicherten Hilfsablenkdaten zu erzeugen und wobei ferner der Hilfs-Digital-Analog-Umwandler einen kleineren Ausgabebereich als der Haupt-Digital-Ana log-Umwandler aufweist, aber bei höherer Ge schwindigkeit arbeiten kann.

11. Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Hilfsablenksignals das Hilfsablenksi gnal dadurch erzeugen, daß die Ablenkposition für wenigstens eine vorhergehende Belichtung und der Ef fekt des aufgrund der Ablenkposition erzeugten Hilfsablenksignals korrigiert wird.

12. Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Blockmaske mit einer Vielzahl von Aperturen und ein Blockmaskenablenker vorgesehen ist, um den geladenen Teilchenstrahl wahlweise durch eine der Aperturen zu führen und wobei der durch eine der Aperturen ge formte geladene Teilchenstrahl zur Belichtung ver wendet wird und wobei die Mittel zur Verkürzung der Einstellzeit für die Ablenkposition das Hilfsablenk signal dadurch erzeugt werden, daß ferner der Effekt der Ablenkung im Blockmaskenablenker korrigiert wird.

13. Verfahren zur Belichtung mit einem geladenen Teil chenstrahl, wobei der geladene Teilchenstrahl kon vergiert und auf eine Probe abgelenkt wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte beinhal tet:

- Erzeugen eines Ablenksignals durch Zuführen der Ablenkpositionsdaten entsprechend der Ablenkpo sition zu einem Haupt-Digital-Analog-Umwandler,
- Erzeugen von Hilfsablenkdaten und Erzeugen eines Hilfsablenksignals durch Zuführen der Hilfsab lenkdaten zu einem Hilfs-Digital-Analog-Umwand ler, der einen Ausgabebereich aufweist, der kleiner als der des Haupt-Digital-Analog-Umwand lers ist, aber mit größerer Geschwindigkeit ar beitet und
- Zuführen des Ablenksignals zu einem Hauptablen ker und das Hilfsablenksignal zu einem Hilfsab lenker, dessen Ausgabebereich kleiner ist als der des Hauptablenkers aber eine kürzere Ein stellzeit aufweist und bei hoher Geschwindigkeit arbeiten kann,
- wobei das Hilfsablenksignal die Einstellzeit verkürzt, wenn der Ablenkbetrag aufgrund des Hilfsablenkers mit dem Ablenkbetrag des Hauptab lenkers überlagert wird.

14. Verfahren zur Belichtung mit einem geladenen Teil chenstrahl, wobei der geladene Teilchenstrahl kon vergiert und auf eine Probe abgelenkt wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte beinhal tet:

- Erzeugen eines Ablenksignals durch Zuführen der Ablenkpositionsdaten entsprechend der Ablenkpo sition zu einem Haupt-Digital-Analog-Umwandler,
- Erzeugen von Hilfsablenkdaten und Erzeugen eines Hilfsablenksignals durch Zuführen der Hilfsab lenkdaten zu einem Hilfs-Digital-Analog-Umwand ler, der einen Ausgabebereich aufweist, der kleiner als der des Haupt-Digital-Analog-Umwand lers ist, aber mit größerer Geschwindigkeit ar beitet und
- Erzeugen eines Korrekturablenksignals durch Ad dieren des Hilfsablenksignals zum Ablenksignal und
- Zuführen des Korrekturablenksignals zum Hauptab lenker, wobei das Hilfsablenksignal die Ein stellzeit verkürzt, wenn der Hauptablenker durch das Korrekturablenksignal aktiviert wird.