DE19544753C2 - Elektronenstrahl-Schreibverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahl-Schreibverfahren das z. B. dazu verwendet wer­ den kann, ein winziges Muster mit hoher Dichte bei einem Herstellprozeß für eine integrierte Halbleiterschaltung her­ zustellen, und das insbesondere mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit ausführbar ist.

Elektronenstrahl-Schreibtechniken gehören zur Lithographie­ technik, wie sie in großem Umfang angewandt wird, um winzige Strukturen wie integrierte Halbleiterschaltungen herzustel­ len. Derzeitige Elektronenstrahl-Schreibtechniken haben ge­ ringen Durchsatz und eignen sich nicht für Anwendung bei der Massenherstellung. Unter derzeit verfügbaren Schreibverfah­ ren verfügt ein solches über die höchste Schreibgeschwindig­ keit, das einen variabel formbaren rechteckigen Strahl ver­ wendet. Das Verfahren mit dem variabel formbaren rechtecki­ gen Strahl erzeugt ein Bild einer ersten Maske, d. h. einen primär-geformten Strahl, durch Aufprojizieren eines Elektro­ nenstrahls auf die erste Maske mit einer rechteckigen Öffnung, es lenkt das Bild der ersten Maske auf eine mit einer rechteckigen Öffnung versehene zweite Maske durch Projektion so ab, daß das Bild der ersten Maske die rechteckige Öffnung in der zweiten Maske überlappt, es lenkt das Bild des Bilds der ersten Maske, das die rechteckige Öffnung in der zweiten Maske überlappt, d. h. einen sekundär-geformten Strahl, auf die Oberfläche eines Werkstücks ab und projiziert das Bild des überlappenden Bereichs so auf das Werkstück, daß es auf eine gewünschte Position auf der Oberfläche des Werkstücks trifft, um ein Muster mit gewünschter Form und gewünschter Größe zu schreiben. Ein solches Verfahren ist z. B. in J. Vac. Sci. Technol. 15(3), S. 887-890, Mai/Juni 1978 be­ schrieben.

Obwohl dieses Verfahren mit variabel formbarem rechteckigem Strahl zum Schreiben eines rechteckigen Musters, d. h. eines Musters mit linearen Konturen, parallel zu zwei benachbarten Seiten eines rechteckigen Bilds, d. h. parallel zur X-Achse bzw. Y-Achse, sehr wirkungsvoll ist, ist es beim Schreiben eines Musters mit Konturen, die zur X-Achse und zur Y-Achse geneigt sind, d. h. eines Musters mit schrägen Seiten, wie eines dreieckigen Musters, nicht sehr wirkungsvoll. Wenn ein Muster mit schrägen Seiten mittels des Verfahrens mit varia­ bel formbarem rechteckigem Strahl geschrieben wird, wird die schräge Seite dadurch ausgebildet, daß mehrere kleine recht­ eckige Bildelemente schräg angeordnet werden, was eine große Anzahl von Bildelementen (Schüssen) benötigt, und es ist nicht möglich, die schräge Linie mit zufriedenstellender Genauigkeit zu schreiben.

Bei einem Verfahren, wie es in Proc. of 1989 Intern. Symp. on Micro Process Conference, S. 59-63 genannt ist, mit dem diese Schwierigkeit überwunden werden soll, wird ein drei­ eckiger, sekundär-geformter Strahl mit dreieckigem Quer­ schnitt unter Verwendung einer zweiten Maske mit einer schlüssellochförmigen Öffnung hergestellt, und die schräge Linie wird mit dem dreieckigen, sekundär-geformten Strahl geschrieben.

Das vorgenannte Schreibverfahren, das die Sekundärmaske mit der schlüssellochförmigen Öffnung verwendet, benötigt für seinen Gebrauch ein fortschrittliches Einstellverfahren wie ein aktuelles Funktionsanpassungsverfahren oder ein spezielles Abrasterverfahren mit Goldteilchen, um die Größe und den Ursprung eines zu schreibenden dreieckigen Musters genau einzustellen, und es ist nicht möglich, auf einfache Weise ein genaues dreieckiges Muster herzustellen.

US 5,256,881 beschreibt die Verwendung von Masken verschie­ denster Geometrien zum Formen eines Elektronenstrahls.

Ein Verfahren mit sämtlichen Merkmalen des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs 1 wird in US 5,099,133 beschrieben.

Als weiterer allgemeiner Stand der Technik seien US 5,283,440 und EP-A-0 478 215 genannt.

Bei einem Schreibverfahren, wie es in JP-A-3-270215 offen­ bart ist, wird ein dreieckiger, sekundär-geformter Strahl mit dreieckigem Querschnitt unter Verwendung einer Sekundär­ maske hergestellt, die an ihren vier Ecken mit dreieckigen Öffnungen versehen ist und eine schräge Seite wird mit einem dreieckigen, sekundär-geformten Strahl geschrieben.

Das vorgenannte Schreibverfahren, das die Sekundärmaske mit der dreieckigen Öffnung verwendet, erfaßt einen Punkt, an dem der Transmissionsstrom, d. h. der durch die dreieckige Öff­ nung hindurchgestrahlte Strahlstrom, null ist, und es wird dieser Punkt als Ursprung des dreieckigen Musters verwendet. Jedoch ist die genaue Erfassung des Punkts, an dem der Transmissionsstrom null ist, wegen Störsignalen im Meßsystem und dergleichen schwierig. Da die in den vier Ecken der zweiten Maske ausgebildeten dreieckigen Muster von der zen­ trischen, rechteckigen Öffnung entfernt sind, muß der Elek­ tronenstrahl stark abgelenkt werden, wenn das Muster geän­ dert wird (Änderung von einem rechteckigen Muster auf ein dreieckiges Muster und umgekehrt). Eine große Ablenkung des Elektronenstrahls führt dazu, daß der Elektronenstrahl ent­ lang einem Pfad läuft, der gegen die jeweiligen Achsen der Linsen und Ablenker versetzt ist, was einen Astigmatismus der Bild­ ebene im Bild der ersten Maske hervorruft, was wiederum die Auflösung des dreieckigen Musters verringert und das Bild verzerrt. Insbesondere wird, da die zwei Seiten des Bilds der ersten Maske (rechteckiges Bild) auf das Werkstück (Wafer) proji­ ziert werden, wenn der dreieckige Strahl ausgebildet wird, die Genauigkeit des geschriebenen Musters unmittelbar durch den Astigmatismus im Bild der ersten Maske beeinträchtigt. Demgemäß muß die Ablenkung des Elektronenstrahls auf das kleinstmögliche Maß begrenzt werden, und demgemäß müssen die dreieckigen Öffnungen nahe der optischen Achse des elektronen­ optischen Systems und so nahe wie möglich an der zentrischen, rechteckigen Öffnung ausgebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronen­ strahl-Schreibverfahren, mit der ein dreieckiges Muster leicht herge­ stellt und genau geschrieben werden kann, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren des beigefügten Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Elektronenstrahl-Schreibverfahren, bei dem dafür gesorgt wird, daß das Bild der ersten Maske (rechteckiges Bild) mit der dreieckigen Öffnung der zweiten Maske überlappt, und bei dem ein dreieckiges Muster mittels des Elektronenstrahls (sekundär-geformter Strahl) auf der Oberfläche eines Werkstücks geschrieben wird, der durch eine neue dreieckige Öffnung geschickt wurde, die durch die Über­ lappungsbereiche des Bilds der ersten Maske und der drei­ eckigen Öffnung der zweiten Maske gebildet ist, ist die Größe der dreieckigen Öffnungen der zweite Maske kleiner als die des Bilds der ersten Maske (rechteckiges Bild). Daher ist es möglich, das Bild der ersten Maske so zu projizieren, daß nur eine der vier Seiten des Bilds der ersten Maske (rechteckiges Bild) auf die dreieckige Öffnung projiziert wird. Demgemäß wird nur eine der drei Seiten des auf die Oberfläche des Werkstücks projizierten dreieckigen Musters durch den Astigmatismus im Bild der ersten Maske beeinträch­ tigt, und demgemäß kann ein dreieckiges Muster genau ge­ schrieben werden.

Wünschenswerterweise sind die dreieckigen Öffnungen der zweiten Maske Öffnungen, die jeweils die Form eines recht­ winkligen Dreiecks aufweisen. Wünschenswerterweise erstrecken sich die zwei Hypotenusen jeder Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks parallel zu den zwei benachbarten, rechtwinklig zueinander verlaufenden Seiten der zweiten rechteckigen Öffnung, damit die jeweiligen Verbindungsab­ schnitte des durch die zweite rechteckige Öffnung gebildeten rechteckigen Bildelements und des durch die Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks gebildeten dreieckigen Bild­ elements zufriedenstellend aneinander angepaßt sind.

Beim erfindungsgemäßen Elektronenstrahl-Schreibverfahren wird das Bild der ersten Maske dadurch auf der zweiten Maske bewegt, daß der primär-geformte Strahl abgelenkt wird, um den Überlappungszustand zwischen dem Bild der ersten Maske und der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks einzu­ stellen, um die Größe des auf der Oberfläche des Werkstücks ausgebildeten Musters in Form eines rechtwinkligen Dreiecks einzustellen. Wünschenswerterweise wird das Bild der ersten Maske nur in der Richtung parallel zu einer der zwei zuein­ ander rechtwinkligen Seiten der Öffnung in Form eines recht­ winkligen Dreiecks verstellt, um die Einstellung der Größe des Musters in Form eines rechtwinkligen Dreiecks, wie es auf die Oberfläche des Werkstücks projiziert wird, zu er­ leichtern und um die Genauigkeit der Größeneinstellung zu verbessern.

Wenn der Überlappungszustand zwischen dem Bild der ersten Maske und der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks eingestellt wird, wird das Bild der ersten Maske relativ zur Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks so bewegt, daß nur eine der vier Seiten des Bilds der ersten Maske auf die Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks projiziert wird; d. h., daß die zwei Seiten unter den drei Seiten des Musters in Form eines rechtwinkligen Dreiecks, wie es auf die Oberfläche des Werkstücks projiziert wird, einerseits der Projektion einer der zwei rechtwinkligen Seiten der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks sind, d. h. der Seite parallel zur Bewegungsrichtung des Bilds der ersten Maske, und andererseits der Projektion der Hypotenuse der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks entspre­ chen; und der Schnittpunkt der zwei Seiten des projizierten Musters entspricht einem Ursprung zum Festlegen der Größe des projizierten Musters, wobei die Position des Ursprungs eindeutig aus der Position des Schnittpunkts der zwei Seiten der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks bestimmt ist. Da nur eine der drei Seiten des auf die Oberfläche des Werkstücks projizierten Musters in Form eines rechtwinkligen Dreiecks durch Astigmatismus im Bild der ersten Maske beein­ flußt wird, kann ein genaues dreieckiges Muster geschrieben werden.

Diese und andere Aufgaben und viele der zugehörigen Vorteile der Erfindung werden leicht ersichtlich, wenn diese unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser ver­ ständlich wird.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronen­ optischen Systems in einer Elektronen­ strahl-Schreibvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2A ist eine Draufsicht auf eine zweite Maske;

Fig. 2B ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung der Definition der Richtung der Hypotenuse einer in der zweiten Maske von Fig. 2A ausgebildeten drei­ eckigen Öffnung;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die zweite Maske von Fig. 2A, zur Unterstützung bei der Erläuterung der Bewegung des Bilds einer ersten Maske auf der zweiten Maske;

Fig. 4 ist eine Draufsicht einer zweiten Maske, wie sie bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, zur Unterstützung beim Erläutern der Anordnung von Öffnungen in der zweiten Maske;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronen­ optischen Systems, wie es in einer Elektronenstrahl-Schreib­ vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Er­ findung enthalten ist;

Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit des Strahl­ stroms eines durch die zweite Maske von Fig. 4 gestrahlten Elektronenstrahls von der Ablenkspannung zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Einstellen der Maximal­ größe eines dreieckigen Musters durch Einstellen des Strahl­ stroms;

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung der Anordnung von Öffnungen in einer zweiten Maske, wie sie in einer Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ver­ wendet wird;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm zur Unterstützung bei der Er­ läuterung eines Verfahrens betreffend das Hinzufügen von Ablenksignalen für einen primär-geformten Strahl (Bild der ersten Maske) durch die Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit des Strahl­ profils von der Ablenkspannung für das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Anpassen des Strahlpro­ fils beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Messen der Größe eines dreieckigen Musters bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 13 ist ein Kurvenbild zur Unterstützung bei der Erläu­ terung eines Verfahrens zum Betrachten eines Strahlprofils eines dreieckigen Musters beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 14 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Messen der Größe eines dreieckigen Musters durch Erfassen rückgestreuter Elektronen beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevor bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im De­ tail beschrieben werden, wird zunächst das Prinzip eines Schreibverfahrens und einer Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen beschrieben.

Gemäß Fig. 1 weist ein elektronenoptisches System in einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung fol­ gendes auf: eine Elektronenstrahlquelle 7 zum Projizieren eines Elektronenstrahls 14a; eine erste Maske 8 zum Formen des durch die Elektronenstrahlquelle 7 projizierten Elektro­ nenstrahls 14a in einen primär-geformten Strahl 14b; eine zweite Maske 15 zum Formen des primär-geformten Strahls 14b in einen sekundär-geformten Strahl 14c; Projektionslinsen 9 und 13 zum Projizieren des durch die erste Maske 8 geformten primär-geformten Strahls 14a auf die zweite Maske 15; einen ersten Elektronenstrahlablenker 10 und einen zweiten Elek­ tronenstrahlablenker 12, die den primär-geformten Strahl 14b ablenken, um ein zu schreibendes Muster auszuwählen; einen Elektronenstrahlablenker 11 zum Einstellen der Größe eines zu schreibenden Musters; Verkleinerungslinsen 16 und 17 zum Verkleinern des Querschnitts des durch die zweite Maske 15 geformten sekundär-geformten Strahls 14c; eine erste Objek­ tivlinse 18 und eine zweite Objektivlinse 19 zum Projizieren des sekundär-geformten Strahls 14c mit verringertem Quer­ schnitt auf ein Werkstück (Wafer) 21; und einen Objektivab­ lenker 20 zum Ablenken des durch die zweite Maske 15 geform­ ten sekundär-geformten Strahls 14c, um die Position eines auf der Oberfläche des Werkstücks 21 zu schreibenden Musters zu bestimmen. Selbstverständlich befinden sich diese Kompo­ nenten des elektronenoptischen Systems in einem nicht darge­ stellten Vakuumgefäß.

Die erste Maske 8 ist mit einer ersten rechteckigen Öffnung 8a versehen. Der durch die Elektronenstrahlquelle 7 abge­ strahlte Elektronenstrahl 14a wird in den primär-geformten Strahl 14b mit rechteckigem Querschnitt geformt, wenn er durch die erste rechteckige Öffnung 8a läuft. Die zweite Maske 15 ist mit einer zweiten rechteckigen Öffnung 1 und mehreren dreieckigen Öffnungen 2 versehen. Der primär-ge­ formte Strahl 14b wird in den sekundär-geformten Strahl 14c mit rechteckigem oder dreieckigem Querschnitt geformt, wenn er durch die zweite rechteckige Öffnung 1 bzw. eine der dreieckigen Öffnungen 2 läuft.

Nachfolgend wird der Betrieb dieser Elektronenstrahl- Schreibvorrichtung beschrieben. Die Elektronenstrahlquelle 7 projiziert den Elektronenstrahl 14a auf die erste Maske 8, und diese erste Maske 8 läßt den Elektronenstrahl 14a durch die erste rechteckige Öffnung 8a hindurch, um ihn in den primär-geformten Strahl 14b zu formen. Dieser primär-geform­ te Strahl 14b läuft durch die ersten Projektionslinse 9 und die zweite Projektionslinse 13 und fällt auf die zweite Maske 15, um auf dieser das Bild 3 der ersten rechteckigen Maske auszubilden. Der primär-geformte Strahl 14b wird durch den ersten Elektronenstrahlablenker 10 und den zweiten Elek­ tronenstrahlablenker 12 so abgelenkt, daß das Bild 3 der er­ sten Maske so auf die zweite Maske 15 geführt wird, daß die­ ses Bild 3 der ersten Maske selektiv die zweite rechteckige Öffnung 1 oder eine der mehreren dreieckigen Öffnungen 2 in der zweiten Maske 15 überlappt. Derjenige Teil des primär- geformten Strahls 14b, der dem Abschnitt des Bilds 3 der er­ sten Maske entspricht, der mit der ausgewählten Öffnung in der zweiten Maske 15 überlappt, läuft durch diese zweite Maske 15 hindurch und wird zum sekundär-geformten Strahl 14c mit rechteckigem oder dreieckigem Querschnitt. Der sekundär- geformte Strahl 14c läuft durch das Verkleinerungslinsen­ system mit den Verkleinerungslinsen 16 und 17 sowie das Ob­ jektivlinsensystem mit den Objektivlinsen 18 und 19, und er fällt auf die Oberfläche des Werkstücks 21, um ein Muster 22 auszubilden, d. h. ein rechteckiges Bild oder ein dreiecki­ ges Bild, wie es auf der Oberfläche des Werkstücks 21 zu schreiben ist. Das Muster 22 wird auf der Oberfläche des Werkstücks 21 bewegt, um es an einer Schreibposition zu positionieren, was durch Ablenken des sekundär-geformten Strahls 14c mittels des Objektivablenkers 20 erfolgt.

Die Größe des Musters 22, d. h. eines rechteckigen oder eines dreieckigen Bilds, wie es auf der Oberfläche des Werk­ stücks 21 zu schreiben ist, wird dadurch eingestellt, daß der primär-geformte Strahl 14b durch den die Mustergröße einstellenden Elektronenstrahlablenker 11 so eingestellt wird, daß das Bild 3 der ersten Maske relativ zur ausgewähl­ ten Öffnung der zweiten Maske 15 verstellt wird, um den Überlappungszustand zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der ausgewählten Öffnung der zweiten Maske 15 zu verändern, d. h. die Größe des Abschnitts des Bilds 3 der ersten Maske, der mit der ausgewählten Öffnung überlappt.

Gemäß Fig. 2A ist die zweite Maske 15 mit der zweiten recht­ eckigen Öffnung 1 (bei diesem Ausführungsbeispiel einer quadratischen Öffnung) und den mehreren dreieckigen Öffnun­ gen 2a bis 2d (bei diesem Ausführungsbeispiel sind es Öff­ nungen in Form rechtwinkliger Dreiecke) versehen. Die Öff­ nungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke sind nahe der zweiten rechteckigen Öffnung 1 in einem dieselbe umge­ benden Bereich angeordnet. Die Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke sind kleiner als das Bild 3 der er­ sten Maske, d. h., daß jede der Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke ganz durch das Bild 3 der ersten Maske überdeckt werden können. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel ist die rechteckige Öffnung 1 kleiner als das Bild 3 der ersten Maske. Die Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwink­ liger Dreiecke sind so angeordnet, daß die zwei rechtwinklig zueiander verlaufenden Seiten jedes Dreiecks parallel zu zwei benachbarten, rechtwinklig zueinander verlaufenden Sei­ ten der zweiten rechteckigen Öffnung 1 verlaufen, wobei sich die jeweiligen Hypotenusen in verschiedenen Richtungen erstrecken. In dieser Beschreibung entspricht die Richtung der Hypotenuse einer Öffnung 2 in Form eines rechtwinkligen Dreiecks der Richtung des Pfeils 2N rechtwinklig zur Hypote­ nuse 2S dieser Öffnung 2, aus dieser herausgehend, wie es in Fig. 2B dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel hat jede der Öffnungen 2a bis 2d die Form gleichschenkliger, rechtwinkliger Dreiecke mit den zwei Katheten 2x und 2y und der unter 45° zu diesen bei­ den Katheten geneigten Hypotenuse 2S.

Wenn ein rechteckiges Muster auf der Oberfläche des Werkstücks 21 zu schreiben ist, wird das Bild 3 der ersten Maske so positioniert, daß es die zweite rechteckige Öffnung 1 in geeignetem Überlappungszustand überlappt. Wie es in der Fig. 2A dargestellt ist, ist in zwei Teilbereichen, die eine grö­ ßere Fläche aufweisen, als es dem Bild 3 der ersten Maske entspricht, d. h. mit einer Fläche, die ausreichend groß da­ für ist, daß sie das Bild 3 der ersten Maske aufnehmen kann, und die an die zwei Seiten der zweiten rechteckigen Öffnung 1 anschließen, die sich im Ursprung 1a der zweiten rechtecki­ gen Öffnung 1 treffen, und in einem Teilbereich zwischen diesen zwei Teilbereichen, d. h. einem Teilbereich in der Verlängerung der Diagonale, die durch den Ursprung 1a geht und sich ausgehend von dieser erstreckt, mit einer Fläche, die ausreichend groß dafür ist, daß das Bild 3 der ersten Markierung aufgenommen werden kann, keine Öffnung ausgebil­ det. Daher ist ausreichender Raum dafür gewährleistet, daß das Bild 3 der ersten Maske relativ zur zweiten rechteckigen Öffnung 1 verstellt werden kann, um den Überlappungszustand zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der zweiten recht­ eckigen Öffnung 1 einzustellen. Da das Bild 3 der ersten Maske entlang der X- und entlang der Y-Achse relativ zur zweiten rechteckigen Öffnung 1 verstellt werden muß, wenn die Form und die Größe des zu schreibenden rechteckigen Musters eingestellt werden, muß ein speziell zum Verstellen des Bilds 3 der ersten Maske vorhandener Raum, d. h. ein Freiraum, der mit keinerlei Öffnung versehen ist, gewährlei­ stet sein. Der Ursprung 1a kennzeichnet den Startpunkt, wenn das Bild 3 der ersten Maske beginnt, mit der zweiten recht­ eckigen Öffnung 1 zu überlappen.

Wenn ein Muster in Form eines rechtwinkligen Dreiecks auf der Oberfläche des Werkstücks 21 zu schreiben ist, wird das Bild 3 der ersten Maske so positioniert, daß es mit einem der mehreren Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke mit gewünschtem Überlappungszustand überlappt. Wie es in Fig. 2A dargestellt ist, sind Teilbereiche, in denen keine Öffnung ausgebildet ist, d. h. Freibereiche, mit einer Fläche, die ausreichend groß dafür ist, daß sie das Bild 3 der ersten Maske aufnehmen können, auf der Seite der jewei­ ligen Ursprünge 4a, 4b, 4c und 4d der Öffnungen 2a, 2b, 2c bzw. 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke ausgebildet. Zum Beispiel ist der Freibereich für die Öffnung 2a in Form eines rechtwinkligen Dreiecks in einem Bereich auf der Seite des Ursprungs 4a nach oben entlang der Y-Achse bereitge­ stellt.

In Fig. 3 sind die Verstellrichtungen für das Bild 3 der ersten Maske relativ zu den Öffnungen 2a, 2b, 2c und 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke beim Einstellen des Überlap­ pungszustands des Bilds 3 der ersten Maske und den genannten Öffnungen 2a, 2b, 2c und 2d durch Pfeile 40a, 40b, 40c bzw. 40d gekennzeichnet. Wenn z. B. ein zu schreibendes Muster unter Verwendung der Öffnung 2a in Form eines rechtwinkligen Dreiecks ausgebildet wird, wird das Bild 3 der ersten Maske im Freibereich über dieser Öffnung 2a positioniert, d. h. im Freibereich auf einer Seite dieser Öffnung 2a, die auf der Y-Achse nach oben geht, und das Bild 3 der ersten Maske wird nur in der durch den Pfeil 40a angegebenen Richtung bewegt, d. h. in Richtungen entlang der Y-Achse, um den Überlap­ pungszustand zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und dieser Öffnung 2a einzustellen. Das Bild 3 der ersten Maske und diese Öffnung 2a befinden sich in einem nicht überlappenden Zustand, wenn die untere Seite, gemäß der Blickrichtung von Fig. 3, des Bilds 3 der ersten Maske, d. h. die untere der zwei Seiten parallel zur X-Achse dieses Bilds 3, mit dem Ursprung 4a der genannten Öffnung 2a übereinstimmt, und sie befinden sich im maximalen Überlappungszustand, wenn diesel­ be untere Seite des Bilds 3 der ersten Maske mit der dem Ursprung 4a gegenüberliegenden Seite, d. h. der Seite paral­ lel zur X-Achse, der genannten Öffnung 2a zusammenfällt. Im maximalen Überlappungszustand überlappt das Bild 3 der er­ sten Maske die genannte Öffnung 2a ganz, und ein durch den sekundär-geformten Strahl 14c ausgebildetes Muster in Form eines rechtwinkligen Dreiecks verfügt über einen Ursprung, der dem Ursprung 4a der genannten Öffnung 2a entspricht, wo­ bei die drei Seiten jeweils den zwei Seiten der genannten Öffnung 2a, die am Ursprung 4a zusammentreffen, bzw. der unteren Seite des Bilds 3 der ersten Maske entsprechen. Dem­ gemäß wird nur eine der vier Seiten des Bilds 3 der ersten Maske, d. h. die untere Seite, in die genannte Öffnung 2a projiziert. Daher wird nur eine der drei Seiten des auf die Oberfläche des Werkstücks 21 projizierten dreieckigen Mu­ sters durch Astigmatismus des Bilds 3 der ersten Maske be­ einträchtigt, und das dreieckige Muster kann genau auf die Oberfläche des Werkstücks 21 geschrieben werden. Dreieckige Muster können dadurch ausgebildet werden, daß die anderen Öffnungen 2b, 2c und 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke bei ähnlichen Prozessen verwendet werden.

Wie es aus der Fig. 3 erkennbar ist, können die Verstellbe­ reiche für das Bild 3 der ersten Maske kompakt in einem Be­ reich 6 bereitgestellt werden, der die zentrale, zweite rechteckige Öffnung 1 umgibt, und zwar durch zweckentspre­ chendes Anordnen der Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtecki­ ger Dreiecke sowie durch geeignetes Auswählen der Verstell­ richtungen des Bilds 3 der ersten Maske relativ zu den Öff­ nungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke. Demgemäß kann der Weg und damit die Ablenkung des primär-geformten Strahls 14b, die dazu erforderlich ist, das Bild 3 der er­ sten Maske zu bewegen, um das zu schreibende Muster zu än­ dern, d. h., um von einem rechteckigen Muster auf ein drei­ eckiges Muster zu wechseln, und umgekehrt, auf das geringst­ mögliche Maß verringert werden. Demgemäß kann der Astigma­ tismus im Bild 3 der ersten Maske weiter verringert werden, und es kann die Genauigkeit eines auf die Oberfläche des Werkstücks 1 geschriebenen Musters weiter verbessert werden.

Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun­ gen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 4, die eine beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel verwendete zweite Maske 15 zeigt, und Fig. 5, die ein elektronenoptisches System in der Elektronenstrahl- Schreibvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, wird dieses erste Ausführungsbeispiel der Erfindung be­ schrieben.

Die zweite Maske 15 ist mit einer in ihrem zentralen Bereich ausgebildeten zweiten rechteckigen Öffnung 1 versehen, und vier Öffnungen 2a, 2b, 2c und 2d in Form gleichschenkliger, rechtwinkliger Dreiecke sind in einem die zweite rechteckige Öffnung 1 umgebenden Bereich ausgebildet. Die jeweiligen Richtungen der Hypotenusen der vier dreieckigen Öffnungen 1a bis 2d unterscheiden sich um 90° voneinander, um das Schrei­ ben von Mustern in Form rechtwinkliger Dreiecke zu ermögli­ chen, deren Hypotenusen jeweils in verschiedene Richtungen zeigen. Mehrere Öffnungen 26 für unterteilte Muster zum Schreiben von Speicherzellen sind in einem Bereich angeord­ net, der den Bereich umgibt, in dem die Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke angeordnet sind. Die Größe jeder der Öffnungen 1, 2a-2d und 26, wie durch die jewei­ ligen Längen der Seiten entlang der X- und der Y-Achse re­ präsentiert, beträgt 125 µm × 125 µm. Da das Musterverklei­ nerungsverhältnis des optischen Verkleinerungssystems aus den Verkleinerungslinsen 16 und 17 1/25 beträgt, ist die Größe des Bilds jeder der Öffnungen 1, 2a-2d und 26, wie auf der Oberfläche eines Werkstücks (Wafers) 21 ausgebildet und wie durch die jeweiligen Längen der zur X- und zur Y- Achse parallelen Seiten repräsentiert, 5 µm × 5 µm. Die Grö­ ßen der Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke sowie die Öffnungen 26 für unterteilte Muster sind kleiner als das Bild 3 der ersten Maske, weswegen alle diese Öffnun­ gen ganz durch dieses Bild überdeckt werden können.

Gemäß Fig. 5 projiziert eine Elektronenstrahlquelle 7 einen Elektronenstrahl 14a auf eine erste Maske 8, diese erste Maske 8 läßt den Elektronenstrahl 14a durch eine rechteckige Öffnung 8a, um ihn in einen primär-geformten Strahl 14b zu formen, dieser primär-geformte Strahl 14b läuft durch eine erste Projektionslinse 9 und eine zweite Projektionslinse 13, und er fällt auf eine zweite Maske 15 und bildet auf dieser ein rechteckiges Bild der ersten Maske aus. Dieses Bild 3 der ersten Maske wird dadurch auf der Oberfläche der zweiten Maske 15 bewegt, daß der primär-geformte Strahl 14b durch einen ersten Elektronenstrahlablenker 10 und einen zweiten Elektronenstrahlablenker 12 zur Musterauswahl, die zwischen der ersten Projektionslinse 9 und der zweiten Projektionslinse 13 angeordnet sind, so abgelenkt wird, daß das Bild 3 der ersten Maske wahlweise mit der rechteckigen Öffnung 1, einer der vier Öffnungen 2a bis 2d in Form recht­ winkliger Dreiecke oder einer der mehreren Öffnungen 26 für unterteilte Muster überlappt. Ein Teil des primär-geformten Strahls 14b, der dem Abschnitt des Bilds 3 der ersten Maske entspricht, der mit der ausgewählten Öffnung in der zweiten Maske 15 überlappt, bildet einen sekundär-geformten Strahl 14c. Dieser läuft durch das Verkleinerungslinsensystem mit den Verkleinerungslinsen 16 und 17 sowie das Objektivlinsen­ system mit den Objektivlinsen 18 und 19, und er fällt auf die Oberfläche des Werkstücks 21, um ein Muster 22 zu erzeu­ gen, d. h. ein rechteckiges Muster, ein dreieckiges Muster oder ein unterteiltes Muster, das auf der Oberfläche des Werkstücks 21 zu schreiben ist. Das Muster 22 wird auf der Oberfläche des Werkstücks 21 verstellt, um es an der ge­ wünschten Schreibposition dadurch zu positionieren, daß der sekundär-geformte Strahl 14c durch den Objektivablenker 20 abgelenkt wird.

Die Größe eines zu schreibenden rechteckigen oder dreiecki­ gen Musters wird dadurch eingestellt, daß das Bild 3 der er­ sten Maske relativ zur ausgewählten Öffnung, d. h. zur zwei­ ten rechteckigen Öffnung 1 oder zu einer der Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke durch Ablenken des primär-geformten Strahls 14b mittels eines zweistufigen Ab­ lenksystems bewegt wird, das aus variablen, formenden Ablen­ kern 11a und 11b besteht, die in einer zweistufigen Anord­ nung zur Mustergrößeeinstellung angeordnet sind, um den Überlappungszustand zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der ausgewählten Öffnung einzustellen, d. h. die Größe des Abschnitts des Bilds 3 der ersten Maske, der mit der ausge­ wählten Öffnung überlappt. Wenn eine der Öffnungen 26 für ein unterteiltes Muster für den Schreibvorgang ausgewählt wird, wird das Bild 3 der ersten Maske auf die zweite Maske 15 so projiziert, daß die ausgewählte Öffnung 26 für ein un­ terteiltes Muster ganz überlappt wird, und es ist keine Ein­ stellung des Überlappungszustands zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der ausgewählten Öffnung 26 für ein unter­ teiltes Muster erforderlich.

Da die Öffnungen 26 für unterteilte Muster, wie sie am Rand der zweiten Maske 15 angeordnet sind, weit von der zentra­ len, zweiten rechteckigen Öffnung 1 angeordnet sind, muß das Bild 3 der ersten Maske um einen vergleichsweise großen Weg verstellt werden, d. h., daß der primär-geformte Strahl 14b stark abgelenkt werden muß, wenn auf das zu schreibende Mu­ ster zu wechseln ist. Da jedoch die Öffnungen 26 für unter­ teilte Muster dann verwendet werden, wenn in Bereichen ge­ schrieben wird, in denen eine relativ große Anzahl sich wiederholender Muster geschrieben wird, beeinflußt die Auswahl der Öffnung 26 für das unterteilte Muster die Schreibzeit (Durchsatz) selbst dann kaum, wenn die Auswahl der Öffnung 26 für das unterteilte Muster viel Zeit erfordert. Dagegen muß das Bild 3 der ersten Maske schnell verstellt werden, um eine Öffnung schnell auszuwählen, wenn eine der Öffnungen in Form rechtwinkliger Dreiecke ausgewählt wird, da in vielen Fällen häufig ein Wechsel auf die zweite rechteckige Öffnung erfolgt oder von der einen dreieckigen Öffnung auf eine an­ dere gewechselt wird. Daher verwendet dieses Ausführungsbei­ spiel ein zweistufiges Ablenksystem aus den variablen, for­ menden Ablenkern 11a und 11b, die mit hoher Geschwindigkeit ablenken können, anstatt daß der erste Elektronenstrahlab­ lenker 10 und der zweite Elektronenstrahlablenker 12 verwen­ det werden. Die variablen, formenden Ablenker 11a und 11b haben eine maximale Ausgangsspannung von 20 V und eine Ein­ schwingzeit von 100 ns.

Gemäß Fig. 4 wird das Bild 3 der ersten Maske relativ zu den Öffnungen 2a, 2b, 2c oder 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke in Richtungen verstellt, wie sie durch die Pfeile 40a, 40b, 40c bzw. 40d gekennzeichnet sind, wenn die Größe eines drei­ eckigen Musters eingestellt wird; d. h., daß das Bild 3 der ersten Maske relativ zu einer Öffnung in Form eines recht­ winkligen Dreiecks nur in Richtungen entweder entlang der X-Achse oder entlang der Y-Achse verstellt wird, um nur eine der vier Seiten des Bilds 3 der ersten Maske auf diese Öff­ nung zu projizieren. Demgemäß trägt nur eine der vier Seiten des Bilds 3 der ersten Maske zur Festlegung der Form und der Größe eines Musters bei, das auf die Oberfläche des Werk­ stücks 21 zu projizieren ist. Das Bild 3 der ersten Maske muß nicht notwendigerweise genau parallel zur X- oder zur Y- Achse verstellt werden; die Verstellrichtung des Bilds 3 der ersten Maske kann einen zulässigen Fehler enthalten, voraus­ gesetzt, daß nur eine der vier Seiten dieses Bilds 3 der ersten Maske in eine Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks hineinprojiziert wird.

Wie oben angegeben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Größe des dreieckigen Musters dadurch geändert, daß das Bild 3 der ersten Maske relativ zu einer Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks verstellt wird, wobei auf den Ur­ sprung dieser Öffnung an einem der entgegengesetzten Enden der Hypotenuse Bezug genommen wird. Daher liegt die Position des Ursprungs des dreieckigen Musters auf der Oberfläche des Werkstücks 21 fest, und die Einstellung des Überlappungs­ zustands zwischen dem Bild der ersten Maske und der Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks ist erleichtert, wo­ durch die Größe des auf die Oberfläche des Werkstücks 21 projizierten dreieckigen Musters wahlfrei und genau geändert werden kann. Die Position des Ursprungs des auf der Oberflä­ che des Werkstücks 21 ausgebildeten dreieckigen Musters hängt eindeutig von den Koordinaten des Ursprungs der Öff­ nung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks in der zweiten Maske sowie vom Ausmaß der Strahlrotation und dem Verkleine­ rungsverhältnis des elektronenoptischen Systems ab. Daher benötigt der Schreibvorgang keinerlei zusätzliche Einstell­ vorgänge, wie eine Ursprungseinstellung. Dieses Ausführungs­ beispiel verwendet ein zweistufiges Ablenksystem mit den variablen, formenden Ablenkern 11a und 11b zum Bewegen des Bilds der ersten Maske, d. h. zum Ablenken des primär-ge­ formten Strahls, um die Größe des dreieckigen Musters einzu­ stellen.

Im allgemeinen kann ein variabler, formender Ablenker einen Strahl geringfügig ablenken, jedoch kann er dies schnell tun. Daher kann das Bild 3 der ersten Maske schnell zwischen der zweiten rechteckigen Öffnung 1 und der Öffnung 2 in Form eines rechtwinkligen Dreiecks verstellt werden. Demgemäß ist das Verfahren bei diesem Ausführungsbeispiel dazu geeignet, ein Muster mit vielen schrägen Abschnitten mit speziellen Neigungswinkeln zu schreiben. Die Verwendung der zwei va­ riablen, formenden Ablenker, die in einer zweistufigen An­ ordnung angeordnet sind, sowie die Optimierung des Kopp­ lungsverhältnisses zwischen den beiden ermöglicht die beste Verringerung des Achsenversatzes des Elektronenstrahls, wenn dieser stark abgelenkt wird. Die Verwendung achtpoliger Ab­ lenker als variable, formende Ablenker ermöglicht einen noch genaueren Musterschreibvorgang.

Wenn das Bild 3 der ersten Maske mittels der variablen, for­ menden, in einer zweistufigen Anordnung angeordneten Ablen­ ker 11a und 11b bewegt wird, werden Ablenkdaten zum Auswäh­ len eines dreieckigen Musters sowie Ablenkdaten zum Einstel­ len der Größe eines ausgewählten dreieckigen Musters ge­ trennt an eine Ablenkersteuerung gegeben, um die variablen, formenden Ablenker 11a und 11b zu steuern. Die Einstellung der Größe des dreieckigen Musters durch Einstellung der Ab­ lenkempfindlichkeit des sekundär-geformten Strahls 13c mit dreieckigem Querschnitt erfordert komplizierte Vorgänge. Da­ her wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Ablenkempfind­ lichkeit des primär-geformten Strahls 14b eingestellt, der das Bild 3 der ersten Maske ausbildet. Die Ablenkempfind­ lichkeit des Bilds 3 der ersten Maske (primär-geformter Strahl) kann dadurch herausgefunden werden, daß die an die variablen, formenden Ablenker 11a und 11b angelegten Ablenk­ spannungen verändert werden, während das Bild 3 der ersten Maske auf die zweite rechteckige Öffnung 1 der zweiten Maske 15 projiziert wird, die Strahlprofile des durch die zweite rechteckige Öffnung 1 gebildeten sekundär-geformten Strahls für verschiedene Ablenkspannungen gemessen werden und der Absolutwert der Überlappung zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der zweiten rechteckigen Öffnung 1 auf Grundlage eines Werts bestimmt wird, der die Position des Mittelpunkts zwischen den Strahlprofilen angibt. Da die Öffnungen 2a bis 2d in Form rechtwinkliger Dreiecke nahe der zweiten recht­ eckigen Öffnung 1 angeordnet sind, können Terme zweiter und höherer Ordnung hinsichtlich der Verzerrung des Bilds 3 der ersten Maske aufgrund der Ablenkung des primär-geformten Strahls bei der Bewegung des Bilds 3 der ersten Maske ver­ nachlässigt werden. Daher ist das Kalibrierungsverfahren für die Ablenkempfindlichkeit des Bilds 3 der ersten Maske unter Verwendung der zweiten rechteckigen Öffnung 1 auf die Kali­ brierung des sekundär-geformten Strahls mit dreieckigem Querschnitt anwendbar. Demgemäß kann die Abhängigkeit der Bewegung des Bilds 3 der ersten Maske von den an die varia­ blen, formenden Ablenker 11a und 11b angelegten Ablenkspan­ nungen bestimmt werden.

Dann wird der Ursprung für die Überlappung zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der Öffnung 2 in Form eines recht­ winkligen Dreiecks, d. h. der Startpunkt zum Bestimmen der Ablenkspannung und der Größe eines dreieckigen Musters be­ stimmt. Der Überlappungsursprung kann durch ein Extrapola­ tionsverfahren unter Verwendung der vorstehend genannten Ab­ lenkempfindlichkeit sowie des Ursprungs bei der Überlappung zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und der zweiten recht­ eckigen Öffnung 1 bestimmt werden. Jedoch ist ein anderes Kalibrierverfahren erwünscht, da das Extrapolationsverfahren Fehler vergrößert, wie sie bei der Kalibrierung der Ablenk­ empfindlichkeit auftreten. Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird nun ein neues Kalibrierungsverfahren beschrieben. Eine in der Fig. 6 dargestellten Kurve wird dadurch erhal­ ten, daß der Strahlstrom des durch die zweite Maske 15 ge­ führten sekundär-geformten Strahls gemessen wird, während die Größe des dreieckigen Musters mittels der variablen, formenden Ablenker 11a und 11b verändert wird. Bei einer Bedingung, bei der die erste Seite 3f, d. h. die mit der Öffnung 2 in Form eines rechtwinkligen Dreiecks überlappende Seite des Bilds 3 der ersten Maske, völlig mit der Endseite 2e, d. h. der dem Ursprung 4 gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 2, in Form eines rechtwinkligen Dreiecks zusammen­ fällt, entspricht der Strahlstrom dem Maximum, d. h. einem Zustand, in dem die Strahlstromkurve abgeflacht ist. Bei der Erfindung wird eine Position erfaßt, bei der der Strahlstrom sein Maximum erreicht, und es wird diese Position als Grund­ punkt für den Ursprung verwendet. Obwohl eine Position, bei der der Strahlstrom null ist, als Grundpunkt für den Ur­ sprung verwendet werden könnte, ist es sehr schwierig, einen Punkt zu erkennen, bei dem der Strahlstrom ausgehend von Null ansteigt, da, wie es aus der Fig. 6 erkennbar ist, der Strahlstrom sehr klein ist und der Gradient in einem Ab­ schnitt des Strahlstroms nahe dem Punkt, an dem er den Wert Null hat, sehr klein ist. Eine dem maximalen Strahlstrom entsprechende Ablenkspannung kann dagegen genau ermittelt werden, da der maximale Strahlstrom hoch ist und sich der Gradient der Strahlstromkurve am Punkt stark ändert, der dem maximalen Strahlstrom entspricht. Daher kann eine genaue Einstellung unter Verwendung des Punkts, der dem maximalen Strahlstrom entspricht, als Bezugsposition (Position des Ur­ sprungs) für die Einstellung des Überlappungszustands er­ zielt werden. Der dem maximalen Strahlstrom entsprechende Punkt kann dadurch ermittelt werden, daß ein Abschnitt der Strahlstromkurve, in der der Strahlstrom mit einem Anstieg der Ablenkspannung ansteigt, an eine quadratische Funktion angepaßt wird, und ein Abschnitt der Strahlstromkurve, in der der Strahlstrom konstant bleibt, an eine Funktion null­ ter Ordnung angepaßt wird, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Da die Größe des dreieckigen Musters eindeutig von der Größe der Öffnung 2 in Form eines rechtwinkligen Dreiecks und dem Verkleinerungsverhältnis des elektronenoptischen Systems ab­ hängt, kann die Größe des dreieckigen Musters abhängig von der zuvor bestimmten Ablenkempfindlichkeit eingestellt wer­ den.

Nachdem die vorstehend genannten Einstellungen abgeschlossen waren, wurde ein Schreibmuster für einen 64-M-DRAM auf einem 6-Zoll-Wafer (1 Zoll = 2,45 cm) geschrieben. Die Anzahl von Schreibschüssen, die zum Schreiben des gesamten Musters er­ forderlich waren, betrug 3 × 10⁸, wenn das Verfahren dieses Ausführungsbeispiels mit variabler Strahlform und ein Pro­ jektionsverfahren für unterteilte Muster in Kombination ver­ wendet wurde, was viel kleiner als die erforderliche Anzahl von Schreibschüssen von 10¹⁰ war, wenn nur das Verfahren mit variabel geformtem Strahl verwendet wurde, und kleiner als die erforderliche Anzahl von 10⁹ Schreibschüssen, wenn ein herkömmliches Verfahren mit variabel geformtem Strahl und ein Projektionsverfahren für unterteilte Muster in Kombina­ tion verwendet wurden. Die Grobheit schräger Linien des durch dieses Ausführungsbeispiel unter Verwendung der drei­ eckigen Muster geschriebenen Muster betrug 0,03 µm, was un­ gefähr 1/3 der Grobheit von 0,1 µm bei durch das herkömm­ liche Verfahren geschriebenen schrägen Linien ist. Demgemäß verbessert die Erfindung die Produktivität bei der Herstel­ lung von Leitungen von Halbleiter-Bauelementen und erhöht die Ausbeute bei der Herstellung derartiger Bauelemente.

Zweites Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 wird ein Elektronen­ strahl-Schreibverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung beschrieben. Das zweite Ausführungsbei­ spiel verwendet, ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel, ein elektronenoptisches System, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß die beim zweiten Ausführungsbei­ spiel verwendete zweite Maske 15 andere Formen und eine an­ dere Anordnung der dreieckigen Öffnungen aufweist. Gemäß Fig. 8, die eine beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendete zweite Maske 15 zeigt, sind mehrere Arten dreieckiger Öff­ nungen, deren Hypotenusen sich jeweils in verschiedenen Richtungen erstrecken, um eine rechteckige Öffnung 1 herum angeordnet. Öffnungen 2a bis 2d in Form gleichschenkliger, rechtwinkliger Dreiecke sind nahe der rechteckigen Öffnung 1 angeordnet, und Öffnungen 23a bis 23d in Form rechtwinkliger Dreiecke, deren Hypotenuse jeweils unter 30° geneigt ist, und Öffnungen 23e bis 23h in Form rechtwinkliger Dreiecke, deren Hypotenuse jeweils um 60° geneigt ist, sind in einem Bereich angeordnet, der die Öffnungen 2a bis 2d in Form gleichschenkliger, rechtwinkliger Dreiecke umgibt. Die Rich­ tungen der Hypotenusen der vier dreieckigen Öffnungen vom selben Typ, d. h. die Richtungen der dreieckigen Öffnungen, deren Hypotenusen unter demselben Winkel geneigt sind, sind um jeweils 90° voneinander verschieden. Ein Freiraum, d. h. ein Raum, in dem keine Öffnung ausgebildet ist und der grö­ ßer als das Bild 3 der ersten Maske ist, ist auf einer Seite jeder Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks vorhan­ den, um das Einstreuen des Elektronenstrahls zu verhindern, wenn das Bild 3 der ersten Maske relativ zur Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks bewegt wird, um den Überlap­ pungszustand zwischen dem Bild 3 der ersten Maske und dieser Öffnung einzustellen, um damit die Größe eines dreieckigen Musters einzustellen. Die gewünschte Öffnung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks wird dadurch ausgewählt, daß der primär-geformte Strahl 14b mittels des ersten Elektronen­ strahlablenkers 10 und des zweiten Elektronenstrahlablenkers 12 abgelenkt wird, die den primär-geformten Strahl um einen großen Ablenkwinkel ablenken können. Die Elektronenstrahl­ ablenker 10 und 12 verfügen über eine maximale Ausgangsspan­ nung von 200 V und eine Einschwingzeit von 10 µs. Die varia­ blen, formenden Ablenker 11a und 11b werden dazu verwendet, die Größe des dreieckigen Musters einzustellen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird nun ein Verfahren zum Ab­ lenken des primär-geformten Strahls mittels der variablen, formenden Ablenker 11a, 11b beschrieben. Ein Steuercomputer 34 liefert Mustergröße-Kalibrierdaten 32 und Musterauswahl- Ablenkdaten 33 getrennt voneinander, die zueinander addiert werden, um ein Ablenksignal zu erzeugen, und dieses Ablenk­ signal wird über einen Analogverstärker 35 an die variablen, formenden Ablenker 11a und 11b gegeben, um das Bild 3 der ersten Maske auf der zweiten Maske 15 zu bewegen. Die Größe des dreieckigen Musters wird auf Grundlage der Beziehung zwischen der Ablenkspannung und dem Strahlstrom eingestellt. Fig. 10 zeigt die Abhängigkeit des Strahlprofils von der Ablenkspannung. Die die Änderung des Strahlprofils von der Ablenkspannung anzeigende Kurve ist an eine quadratische Funktion und eine lineare Funktion angepaßt, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, um die Ablenkempfindlichkeit und den Ur­ sprung zu bestimmen. Obwohl die sich stark ändernde Strahl­ profilkurve zur Anpassung geeignet ist, verringert die Ver­ wendung der Strahlprofilkurve die Genauigkeit, wenn starke Störsignale vorliegen. Testschreibvorgänge zeigten, daß die Genauigkeit der Mustergröße-Einstellung 0,03 µm betrug, wenn eine Funktion nullter Ordnung verwendet wurde, und 0,02 µm, wenn eine lineare Funktion verwendet wurde.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel Öffnungen in Form rechtwinkliger Dreiecke verwendet sind, deren Hypotenusen jeweils unter 30°, 45° bzw. 60° geneigt sind, können Öffnun­ gen in Form rechtwinkliger Dreiecke, deren Hypotenusen unter beliebigen, wahlfreien Winkeln geneigt sind, verwendet wer­ den.

Drittes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 14 wird nun ein Elek­ tronenstrahl-Schreibverfahren gemäß einem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses dritte Aus­ führungsbeispiel verwendet ähnlich wie das erste Ausfüh­ rungsbeispiel das in Fig. 5 dargestellte elektronenoptische System, jedoch ist das Verfahren zum Einstellen der Größe eines dreieckigen Musters beim dritten Ausführungsbeispiel verschieden von dem beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Einstellung der Größe eines dreieckigen Musters kann dann leicht ausgeführt werden, wenn die Form des Querschnitts eines dreieckig geformten Strahls, d. h. eines geformten Strahls mit dreieckigem Querschnitt, direkt gemessen werden kann. Gemäß Fig. 12 wird auf der Oberfläche eines Silizium­ substrats 30 eine gerade Markierung 29 mit ausreichend gro­ ßer Breite aus einem Wolframfilm hergestellt. Die Markierung 29 wird mit einem dreieckig geformten Strahl 27 in der Rich­ tung des Pfeils 28 abgerastert, und die Intensität zurück­ gestreuter Elektronen, d. h. der an der Markierung 29 re­ flektierten Elektronen, wird gemessen. Ein Strahlprofil mit dreieckiger Form, wie in Fig. 13 dargestellt, kann durch die erste Ableitung der gemessenen Rückstreuungsintensitätskurve erhalten werden. Das Strahlprofil mit dreieckiger Form wird einer Anpassung unter Verwendung der Länge, d. h. der Größe entlang der Abrasterrichtung, und der Höhe, d. h. der Größe entlang der Richtung rechtwinklig zur Abrasterrichtung, des dreieckigen Musters unterzogen, um die Größe des dreieckigen Musters entsprechend dem Querschnitt des dreieckig geformten Strahls zu bestimmen. Eine durch Differenzieren des Strahl­ profils erhaltene Kurve verfügt an Positionen, die dem vor­ deren und hinteren Ende des dreieckigen Musters entsprechen, über zwei scharfe Peaks. Die Größe des dreieckigen Musters ist aus den zentralen Positionen der zwei Peaks ersichtlich, die dadurch bestimmt werden, daß die zwei Peaks mit einem vorgegebenen Pegel verglichen werden. Obwohl das letztere Verfahren und das vorige Verfahren dasselbe Genauigkeitsaus­ maß bei der Messung der Größe des dreieckigen Musters auf­ weisen, ist es mit dem letzteren Verfahren möglich, die Grö­ ße des dreieckigen Musters schneller als beim vorigen Ver­ fahren zu bestimmen. Die Einstellgenauigkeiten hinsichtlich der Größe des dreieckigen Musters waren sowohl beim vorigen wie auch beim letzteren Verfahren 0,02 µm.

Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, werden durch die Erfindung die Prozesse zum Ausbilden eines dreieckigen Strahls und zum Einstellen desselben bei einem Elektronenstrahl-Schreibvorgang erleichtert, und es ist ein Beitrag zur Verbesserung der Elektronenstrahl-Schreibge­ schwindigkeit geleistet.

Ferner erkennt der Fachmann, daß die vorstehende Beschrei­ bung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens betrifft und daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren Grundgedanken und Schutzbereich abzuweichen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Kalibrieren der Mustergröße bei einer Elektronenstrahl-Schreibvorrichtung mit einer Elektronen­ strahlquelle (7) zum Erzeugen eines Elektronenstrahls (14a); einer ersten Maske (8) mit einer ersten rechteckigen Öffnung (8a), um den Elektronenstrahl zu einem primär-geformten Strahl (14b) mit rechteckigem Querschnitt zu formen; einer zweiten Maske (15) mit wenigstens einer dreieckigen Öffnung (2), um den primär-geformten Strahl in einen sekundär-ge­ formten Strahl (14c) mit dreieckigem Querschnitt umzuwandeln; einer ersten Elektronenstrahl-Ablenkeinrichtung (10, 11, 12) zum Bewegen des primär-geformten Strahls (14b) auf der Ober­ fläche der zweiten Maske (15); einer zweiten Elektronen­ strahl-Ablenkeinrichtung (20) zum Bewegen des sekundär-ge­ formten Strahls (14c) auf der Oberfläche eines Werkstücks (21), auf das ein Muster zu schreiben ist; wobei zur Erzeu­ gung eines dreieckigen Musters mit einer bestimmten Größe der primär-geformte Strahl (14b) so auf die zweite Maske (15) gelenkt wird, daß der rechteckige Querschnitt des primär- geformten Strahles (14b) die dreieckige Öffnung (2) in der zweiten Maske (15) in einem vorgegebenen Ausmaß überlappt; und wobei zur Festlegung des Überlappungsursprungs der Strahlstrom des durch die zweite Maske (15) gelaufenen sekun­ där-geformten Strahls (14c) gemessen wird, während die Größe des dreieckigen Musters auf dem Werkstück (21) durch Ablenken des primär-geformten Strahls (14b) mittels der ersten Elek­ tronenstrahl-Ablenkeinrichtung (10, 11, 12) verändert wird; dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Überlap­ pungsursprungs das Maximum des Strahlstroms erfaßt und die Position beim Erreichen des Maximums als Grundpunkt für den Ursprung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des Maximums anhand des Gradienten des Strahlstromes festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abschnitt der Strahlstromkurve, in der der Strahlstrom mit der Ablenkspannung ansteigt, an eine quadra­ tische Funktion angepaßt wird und daß der Abschnitt der Strahlstromkurve, in dem der Strahlstrom konstant bleibt, an eine Funktion nullter Ordnung angepaßt wird.