DE2032590A1

DE2032590A1 - Method for irradiating a material that is sensitive to electron beams with an electron beam and device for carrying out the method

Info

Publication number: DE2032590A1
Application number: DE19702032590
Authority: DE
Inventors: Putnoe Bed ford Spicer Denis Frank (Großbritannien) A G21g
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1969-07-03
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1971-01-21
Also published as: NL7009364A; JPS553812B1; FR2060026B1; DE2032590C2; FR2060026A1; GB1291575A

Description

Our sign; T 895

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13 500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13 500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.

Verfahren zum Bestrahlen eines für Elektronen strahlen empfindlichen Materials mit einem Elektronenstrahl und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Method for irradiating a beam for electrons sensitive material with an electron beam and device for implementation of the procedure.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestrahlung eines für Elektronenstrahlen empfindlichen Materials mit einem Elektronenstrahl,das beispielsweise zur Herstellung von Halbleiterbauelementen angewendet werden kann, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method of irradiation a material sensitive to electron beams an electron beam that is used, for example, to manufacture of semiconductor components can be applied, as well as to a device for performing this method.

Bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Hilfe üblicher photolithographischer Verfahren wird die Oberfläche eines Plättchens aus Halbleitermaterial mit einer lichtempfindlichen Ä'tzschutzschicht überzogen, die dann durch eine geeignet geformte Maske mit ultraviolettem Licht belichtet wird. Die Plächenbereiche der Itzschutzschicht, auf die das Licht fällt, nehmen gegenüber den übrigen Flächenbereichen andere Eigenschaften an, so dass die Ätzschutzschicht entsprechend der Form der Maske selektiv entfernt werden kann, wobei auf der Oberfläche des HaIbleiterplättchens ein entsprechendes Muster freigelegt wird, das dann beispieleweise geätzt oder dotiert wird«When manufacturing a semiconductor device with the help The usual photolithographic process is the surface of a wafer of semiconductor material with a light-sensitive A protective layer of etching is then coated through a suitably shaped mask with ultraviolet light is exposed. The surface areas of the itz protection layer, on whom the light falls, take over from the rest Areas different properties so that the Etching protection layer selectively according to the shape of the mask can be removed, being on the surface of the semiconductor chip a corresponding pattern is exposed, which is then, for example, etched or doped «

009884/1586009884/1586

Die minimalen Abmessungen einer Zone eines Halbleiter-· bauelements , die sich mit einem solchen Verfahren erzielen lassen, werden von Beugungseffekten bestimmt. In der Praxis liegt der minimale Wert bei 2,5 £. Durch diesen minimalen Wert werden die Frequenzbereiche, in denen die sich ergebenden Halbleiterbauelemente betrieben werden können, und die Anzahl der Bauelemente, die in einer gegebenen Fläche auf einem einzelnen Halbleiterplättchen untergebracht werden können, begrenzt, woraus der Wunsch nach Herstellungsmöglichkeiten für Bauelemente resultierte, fc die kleinere Abmessungen als der Minimalwert besitzen, der mit dem oben angegebenen photοlithographischem Verfahren erreicht werden kann.The minimum dimensions of a zone of a semiconductor components that can be achieved with such a method are determined by diffraction effects. In practice the minimum value is £ 2.5. Through this minimal The value is the frequency ranges in which the resulting semiconductor components can be operated, and the number of components housed in a given area on a single die can be limited, resulting in the desire for manufacturing options for components, fc which have dimensions smaller than the minimum value obtained with the above-mentioned photolithographic process can be reached.

Im Verlauf der Herstellung eines Halbleiterbauelements werden gewöhnlich mehrere aufeinanderfolgende Belichtungsund Ätzschritte ausgeführt. Es ist daher notwendig, dass die Lage des Halbleiterplättchens, auf dem das Bauelement erzeugt wird, exakt eingestellt werden kann, damit die durch die aufeinanderfolgenden Schritte hergestellten. Bauelementbereiche sicher die richtige relative Lage "-zueinander einnehmen. ^w ·In the course of the manufacture of a semiconductor component, several successive exposure and etching steps are usually carried out. It is therefore necessary that the position of the semiconductor die on which the component is produced can be precisely adjusted so that those produced by the successive steps can be adjusted. Component areas safely assume the correct relative position to one another. ^W

w Durch die Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem sich auf dem bestrahlten empfindlichen Material durch Verwendung eines Elektronenstrahls Muster mit exakterer Auflösung erzeugen lassen.Diese Muster können : ■ i>ei der_wHerstellung von Halbleiterbauelementen verwendet weidsa, w By the invention, a method is created with which on the irradiated photosensitive material by using an electron beam pattern with more accurate resolution generate lassen.Diese pattern able to: ■ i> _w ei the manufacture of semiconductor devices used weidsa,

Nach dem erfindungsgetnässen Verfahren zur Herstellung ■ von Halbleiterbauelementen sollen wiederholte Bestrahlungen eines auf einem Halbleiterplättehen angebrachten für Elektronen empfindlichen Materials mit Hilf©,eines Elektronenstrahls in Form voo Masters sowi® @ioe Aaa- riotetung des Plättohens auf dea Strahl sus Einstellung After erfindungsgetnässen process for the production of semiconductor devices ■ are repeated irradiations of a on a Halbleiterplättehen mounted for electron-sensitive material with auxiliary ©, an electron beam in the form VOO Masters sowi® @ioe Aaa riotetung of Plättohens on dea beam setting sus

/TSSQ/ TSSQ

der Schrittpositionen des«Strahls auf gewünschte Punkte auf dem Plättchen durchgeführt werden.the step positions of the beam on the desired points be carried out on the platelet.

Erfindungsgemäss besteht das Verfahren zur Bestrahlung einer für Elektronenstrahlen empfindlichen Schutzschicht darin, dass ein auf die Schutzschicht fokussierter Elektronenstrahljerzeugt wird, und dass der Elektronenstrahl derart über jede zu bestrahlende Fläche geführt wird, dass er ein enges Raster beschreibt.According to the invention, there is the method of irradiation a protective layer sensitive to electron beams in that an electron beam focused on the protective layer generates j is, and that the electron beam is guided over each area to be irradiated that it is a describes a tight grid.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit wiederholten Elektronenbestrahlungsschritten eines auf einem Halbleiterplättchen angebrachten empfindlichen Materials darin, dass das Plättchen so auf den Elektronenstrahl ausgerichtet wird, dass vorbestimmte Schrittpositionen des Strahls an bestimmten Punkten des Plättchens eingestellt werden, da^mit einem Ifezugsfeld aus einer Anzahl von Richtmarken ausgestattet ist,, die jeweils den gewünschten Punkten auf dem Plättchen ' zugeordnet sind, wobei das Plättchen zunächst ungefähr auf den Strahl ausgerichtet wird, als nächstes die Verschiebung der Schrittpositionen des Strahls anzeigende Signale erzeugt werden, die in Abhängigkeit von der Abtastung einer Gruppe von Richtmarken durch den Elektronenstrahl in einer in bekannter Beziehung zur Wiederholungsschrittabtastung stehenden Art und Weise von einer Wiederholungsschrittabtastschwingung von den zugeordneten Richtmarken hergeleitet werden, und sehliesslich die relativen Lagen des Plättchens und der Strahlschrittpositionen in Abhängigkeit von dem Signal eingestellt werden, damit die gewünschte Ausrichtung erzielt wird.A further development of the method according to the invention for Manufacture of semiconductor components with repeated electron irradiation steps one on a semiconductor wafer attached sensitive material in such a way that the plate is aligned with the electron beam, that predetermined step positions of the beam at certain Points of the plate can be set, since ^ with a Ifezugfeld equipped with a number of alignment marks is 'each of the desired points on the tile' are assigned, the platelet initially approximately on aligning the beam, next generates signals indicative of the displacement of the step positions of the beam which, depending on the scanning of a group of alignment marks by the electron beam in an in known relationship to repetitive step sampling standing manner of a repetitive step scanning oscillation are derived from the assigned alignment marks, and finally the relative positions of the Plate and the beam step positions as a function adjusted by the signal to achieve the desired alignment.

Die angenäherte Ausrichtung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass auf dem Plättchen eine gerade Kante gebildet wird, und dass das Plättchen derart gegen zweiThe approximate alignment can be achieved, for example, by having a straight edge on the plate is formed, and that the plate so against two

0098 8 4715660098 8 471566

rechtwinklig zueinander,verlaufende Anschläge gelegt wird, dass, die gerade Kante längs eines Anschlags verläuft . Die zwei Anschläge können sich dabei auf einem mechanischen Objektivtisch befinden, der zur Erzielung der gewünschten angenäherten Ausrichtung in eine Bezugsposition einstellbar ist. Das Plättchen kann aber auch mit einem Bezugsgitter versehen werden und durch Sichtbeobachtung .durch ein. optisches Mikroskop eingestellt werden. Das Bezugsgitter wird dabei beispielsweise durch einen herkömmlichen Photomaskierungs- und Ätzvorgang in dem Halbleiterplättchen fc angebracht.at right angles to each other, running stops are placed, that the straight edge runs along a stop. The two stops can be on a mechanical one Objective table are located, which can be adjusted to achieve the desired approximate alignment in a reference position is. The plate can also be provided with a reference grid and through visual observation. optical microscope can be adjusted. The reference grid is, for example, by means of a conventional photo masking and etching is applied in the die fc.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Richtmarken in der Oberfläche des Plättchens angebracht, und die den . Richtmarken entsprechenden Signale werden durch Sekundärelektronenemission aus dem Plättchen hergeleitet, die in Abhängigkeit vom Abtastelektronenstrahl auftritt»In one embodiment, the alignment marks are attached in the surface of the plate, and the. Signals corresponding to alignment marks are generated by secondary electron emission derived from the platelet, which occurs as a function of the scanning electron beam »

In einem anderen Ausführungsbeispiel können die den Richtmarken entsprechenden Signale dadurch erzeugt werden* dass die Richtmarken in Form von Linien aus Halbleitermaterial eines zum Hauptkörper des Halbleiterplättchens entgegengesetzten Leitungstyps gebildet werden, dass P zwischen die Richtmarken und das Halbleiterplättchen eine die Übergangszonen zwischen den Richtmarken und den Halbleiterplättchen in Sperrichtung vorspannende elektrische Spannung angelegt wird, und dass das Plättchen im .bereich des Ausricntgitters mit dem. .Elektronenstrahl abgetastet wird, während ein vom Sperrstrom durch die Übergangszonen abhängiges Ausgangssignal abgeleitet wird«, Im Sperrstromverlauf durch die Übergangszonen zwischen den Riohtmarken und dem- Halbleiterplättchen treten jeweils dann Spitzenwerte aufj, wenn der Abtastelektronenstrahl eine solche Übergangszone überquert5 diese Spitzenwerte stellen eine Anzeige der Position derIn another embodiment, the signals corresponding to the alignment marks can be generated by this * that the alignment marks in the form of lines of semiconductor material one to the main body of the semiconductor wafer opposite conduction type are formed that P between the alignment marks and the semiconductor die one that biases the transition zones between the alignment marks and the semiconductor wafers in the reverse direction electrical voltage is applied, and that the plate in the .bereich of the Ausricntgitter with the. .Electron beam is scanned while an output signal dependent on the reverse current through the transition zones is derived «, in the reverse current flow through the transition zones between the Rioht marks and the semiconductor wafer peak values occur whenever the scanning electron beam crosses such a transition zone5 these peak values provide an indication of the position of the

009884/1566009884/1566

Linien der Richtmarken dar, welche eine exakte Ausrichtung des Elektronenstrahls ermöglicht.Lines of alignment marks represent an exact alignment of the electron beam.

Die Richtmarken können in Form eines kleineren Bezugsgitters aus einander überkreuzenden Linien ausgebildet · sein, das auf zwei sich überschneidenden ünien eines zur Grobausrichtung verwendeten grösseren Gitters des oben beschriebenen optischen Typs angebracht ist.The alignment marks can be designed in the form of a smaller reference grid from intersecting lines be that on two overlapping areas of a larger grid used for rough alignment of the above described optical type is attached.

Eine nach der Erfindung geschaffene Vorrichtung zur Bestrahlung eines für Elektronenbestrahlung empfindlichen Schutzmaterials besitzt eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf das Schutzmaterial fokussierten Elektronenstrahls, eine Einrichtung zur Erzeugung von Ablenksignalen,eine Anordnung zum Ablenken des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von den Ablenksignalen, die derart beschaffen sind, dass sie den Elektronenstrahl zur Abtastung eines engen Rasters veranlassen, eine Bezugssignalerzeugungseinrichtung* die die Grenzen einer zu bestrahlenden Schutzmaterialfläche angibt, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Ablenksignale mit den Bezugssignalen und eine von der Vergleichseinrichtung abhängige Anordnung, die die Bestrahlung des Schutzmaterials ausserhalb der abzutastenden Fläche verhindert. In einer Ausführungsform kann der Elektronenstrahl von Bezugssignalen gesteuert werden, die von einem Mustergenerator erzeugt werden. Die Bezugssignale stellen dabei die Koordinaten der Grenzen einer Fläche des Schutzmaterials dar, die belichtet werden, soll, und sie halten die Bewegung des Elektronenstrahls innerhalb der Grenzen dieser Fläche des Schutzmaterials. Wenn die erforderliche Fläche des Schutzmaterials abgetastet und bestrahlt worden ist, erzeugt der Mustergenerator ein Signal, das den Elektronenstrahl austastet, damit eine Bestrafung des Schutzmaterials ausserhalb der gewünschten Fläche verhindert wird. Wenn Fläohenbereiche des SchutzmaterialsA device for irradiation created according to the invention a protective material sensitive to electron radiation has a device for generating an electron beam focused on the protective material, a device for generating deflection signals, an arrangement for deflecting the electron beam as a function of the deflection signals which are of such a nature, that they cause the electron beam to scan a narrow grid, a reference signal generating device * the limits of a protective material surface to be irradiated indicates a comparison means for comparing the deflection signals with the reference signals and one of the Comparison device-dependent arrangement, which the irradiation of the protective material outside the area to be scanned Area prevented. In one embodiment, the electron beam can controlled by reference signals generated by a pattern generator. Set the reference signals represent the coordinates of the boundaries of an area of the protective material that is to be exposed, and hold them the movement of the electron beam within the limits this area of the protective material. When the required area of the protective material has been scanned and irradiated is, the pattern generator generates a signal that scans the electron beam, thus punishing the Protective material outside the desired area is prevented. When surface areas of the protective material

009884/1566009884/1566

. unter Verwendung eines-Schritt- und Wiederholungsmusters bestrahlt werden sollen, sind die Strahlaustastsignale während der Schrittperioden wirksam, und sie können kurzzeitig nach Vollendung jeder Schrittbewegung fortgesetzt werden, ehe die Abtastung einer frischen Fläche des Schutzmaterials begonnen wird.. to be irradiated using a step and repeat pattern are the beam blanking signals effective during the stepping periods, and they can be effective for a short time after completing each step movement continued before scanning a fresh area of the protective material.

Zur Unterstützung der Ausrichtung des Plättchens auf das Abtastraster des Elektronenstrahls kann eine Dariellungseinrichtung, beispielsweise eine Katodenstrahl- ψ bildröhre, verwendet werden, der ein Signal zugeführt wird, das von der Abtastung von Bezugsmarken auf dem Plättchen durch den Elektronenstrahl hergeleitet wird. Die Darstellungseinrichtung ist so ausgebildet, dass Bilder der Bezugsmarken in vorbestimmten relativen Positionen wiedergegeben werden, wenn das Plättchen korrekt ausgerichtet ist. Das Signal wird vorzugsweise mit Hilfe eines Kanalelektronenvervielfachers hergeleitet, der auf vom Plättchen abgegebene Sekundärelektronen a nspricht.To support the orientation of the wafer on the sampling pattern of the electron beam can be a Dariellungseinrichtung, for example a picture tube Katodenstrahl- ψ is used, a signal is supplied which is derived from the scanning of reference marks on the wafer by the electron beam. The display device is designed in such a way that images of the reference marks are displayed in predetermined relative positions when the small plate is correctly aligned. The signal is preferably derived with the aid of a channel electron multiplier which responds to secondary electrons emitted by the platelet.

Anstelle der Darstellung der Bezugsraarken kann auch eine t automatisch arbeitende Vorrichtung vorgesehen sein, die die Ausrichtung des Plättchens bezüglich der Abtaßtung durch den Elektronenstrahl bewirkt.Instead of displaying the reference marks, an automatically operating device can also be provided which causes the wafer to be aligned with respect to the scan by the electron beam.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bestrahlen einer Anzahl von gleichartigen, in gleicher Weise relativ zu #iner zugehörigen Bezugsmarke; auf einer für Elektronenbbstrahlung empfindlichen Schutzschicht angeordneten Mustern mit mehreren Bezugsraarken geschaffen, die versehen ist, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines auf die Schutzschicht fokussieren Elektronenstrahls, mit einer Ablenkeinrichtung, die äen Elektronenstrahl derart ablenkt, dass er auf der Schutzschicht das erforderliche Muster beschreibt» einer Einrichtung·sumAccording to a further development of the invention, a device for irradiating a number of similar, in the same way relative to #an associated reference mark; on a protective layer sensitive to electron radiation arranged patterns with a plurality of reference marks provided, which is provided with a device for Generation of an electron beam focused on the protective layer, with a deflection device, the ee electron beam distracts in such a way that it describes the required pattern on the protective layer »of a facility · sum

009884/1568009884/1568

Erzeugen von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von der durch den Elektronenstrahl erfolgenden Abtastung der Bezugsmarken und einer auf die elektrischen Signale und die Ablenkeinrichtung ansprechenden Anordnung, die das Herstellen einer bestimmten Beziehung zwischen den Besugsmarken auf der Schutzschicht und dem Abtastweg des Elektronenstrahls ermöglicht.Generating electrical signals as a function of the scanning carried out by the electron beam of the fiducial marks and an arrangement responsive to the electrical signals and the deflector, the establishing a certain relationship between the marks on the protective layer and the scanning path of the electron beam.

Vorzugsweise wird die Amplitude der abtastenden Schwingung so gesteuert, dass das gewünschte Muster einer bestrahlten Schutzschicht erzeugt wird, doch wird die Abtastamplitude in einer anderen Aus'führungsform konstant gehalten, während der Elektronenstrahl ausgetastet und freigegeben wird, so dass nur die erforderlichen Teile der Strahlspur auf der Schutzschicht wirksam sind.The amplitude of the scanning oscillation is preferably used controlled so that the desired pattern of an irradiated Protective layer is generated, but the scanning amplitude is in another embodiment kept constant while the electron beam is blanked and released, so that only the required parts of the beam track are effective on the protective layer.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der obigen Beschreibung wird auch ein Halbleiterbauelement geschaffen, wobei es 3ich durch Anwendung der Erfindung als möglich erwiesen hat, Zonen des Halbleiterbauelements aufzuzeichnen, deren Breite kleiner als 1 u. ist. Dabei waren Breiten von etwa 0,1 bis 0,25 M zu erreichen.By the method and the device according to the above In the description, a semiconductor component is also created, it being possible to use the invention has proven to record zones of the semiconductor component whose width is less than 1 u. There were widths of to reach about 0.1 to 0.25 M.

Eine gemäss der Erfindung ausgeführte Elektronenbestrahlung von für Elektronenbestrahlung empfindlichen Schutzschichten kann auch zur Bildung von metallischen Leiterverbindungsmustern auf Halbleiterplättchen angewendet werden.Electron irradiation carried out according to the invention Electron radiation sensitive protective layers can also lead to the formation of metallic conductor connection patterns can be applied to semiconductor wafers.

•Einige der sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile bestehen darin, dass in einer für Elektronenbestrahlung empfindlichen Schutzschicht Muster mit gewünschten geometrischen Anordnungen einschliesslich von kleindimenäioniertbea geometrischen Anordnungen aufgezeichnet und öffnungen mit sehr kleinen Abmessungen, beispielsweise etwa 1 ü oder kleiner.• There are some of the advantages resulting from the invention that in a protective layer that is sensitive to electron radiation, patterns with the desired geometric shape Arrangements including small dimensioned bea geometric arrangements recorded and openings with very small dimensions, for example about 1 ü or smaller.

009884/1566009884/1566

gebildet werden können, und dass dann durch Anwendung geeigneter Verfahren, beispielsweise des chemischen Ätzens oder des sogenannten "Argon-Ionen-Ätzens"', entsprechend geformte und dimensionierte Muster und Öffnungen in dem unter der Schutzschicht liegenden Material (beispielsweise in einer Oxydsohioht oder in e iner. anderen schützenden Oberflächenbeschichtung auf. einem Substrat oder in einer Metallschicht) gebildet werden können.Durch die Anwendung solcher Verfahren können Halbleiterbauelemente mit sehr kleinen Abmessungen und exakt definierten aktiven Zonen hergestellt werden, beispielsweise Mikrowellentransistoren mit Abmessungen in der Grössenord'nung von u, d.h. mit Emitterbreiten von etwa 1 η oder weniger und Peldeffektbauelemente mit Gatterbreiten von etwa 1 ii oder weniger. Durch Anwendung der Erfindung können auch aktive Zonen mit Breiten von etwa 0,1 bis 0,25 Ji erzeugt werden. Aus der vergrösserten Auflösung, die sich durch die Anwendung der Erfindung ergibt, wird auch die Möglichkeit geboten, die logische Dichte von im mittleren und im grossen Massstab integrierten Systemen um etwa zwei Grossenordnungen zu vergrössern.can be formed, and that then by using suitable methods, for example chemical etching or so-called "argon ion etching"', appropriately shaped and dimensioned patterns and openings in the material underlying the protective layer (for example in an Oxydsohioht or in e other protective surface coating on a substrate or in a metal layer). By using such methods, semiconductor components with very small dimensions and precisely defined active zones can be produced, for example microwave transistors with dimensions in the order of magnitude of u, ie with emitter widths of about 1 η or less and pelde effect components with gate widths of about 1 ii or less. Active zones with widths of about 0.1 to 0.25 Ji can also be created using the invention. The increased resolution resulting from the application of the invention also offers the possibility of increasing the logical density of systems integrated on a medium and large scale by approximately two orders of magnitude.

Zur Erzielung einer schnellen· Aufzeichnung von extrem komplizierten und kleinen Mustern ohne Verwendung einer Maske und zur Aufzeichnung der aktivenZonen der Schaltungselemente sowie zur Aufzeichnung der Kontaktbereiche und der metallischen Leiterverbindungsmuster bei der Herstellung von integrierten Schaltungen kann auch die Computersteuerung des Slektronenstrahlabtastmusters angewendet werden, was zu bedeutenden Einsparungen bei der Herstellung von im mittleren und grossen Masstab integrierten Schaltungen führt und eine wirtschaftliche Produktion solcher Schaltungen auf der Grundlage von Kundenentwürfen führt. Während dieTo achieve a quick · recording of extremely complicated and small patterns without using a mask and for recording the active areas of the circuit elements as well as for recording the contact areas and the metallic conductor connection pattern at the Integrated circuit manufacture can also include computer control of the electron beam scanning pattern can be applied, resulting in significant savings in the manufacture of medium and large Integrated circuit leads and an economical production of such circuits based on customer designs. While the

009884/1566009884/1566

Herstellung der notwendigen Maskensätze zur Erzeugung von integrierten Schaltungen unter Anwendung herkömmlicher photolithographischer Verfahren beispielsweise mehrere Wochen in Anspruch nehmen kann, bietet die Erfindung die Möglichkeit, das erforderliche Elektronenstrahlabtastmuster durch Schreiben eines entsprechenden Goraputerprograraras su erzeugen, was etwa 1 stunde dauern kann. Auch Änderungen der gewünschten geometrischen Anordnungen oder der Me talIisia?ungsmuster, die normalerweise die Herstellung einer oder ta ehreiav kompletter Masken beim herkömmlichenverfahren erfordern wurden, erfordern nur eine Änderung des Computerprogramms zur Steuerung des Elektronenstrahlabtastmusters, was zu einer vergrösserten Freiheit beim Entwurf integrierter Schaltungen führt. Manufacture of the necessary mask sets for the production of integrated circuits using conventional photolithographic processes, for example several Can take weeks, the invention provides the ability to produce the required electron beam scanning pattern by writing a corresponding Goraputerprograraras su generate, which can take about 1 hour. Changes too the desired geometrical arrangements or the metalization pattern, which would normally require the production of one or several complete masks in the conventional process, only require a change in the computer program for controlling the electron beam scanning pattern, which leads to increased freedom in the design of integrated circuits.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigen: 'The invention is illustrated by way of example with reference to the drawing explained. In it show: '

Pig.1 die Oberfläche eines Siliziumplättchens während der Aufbringung eines Richtgitters .gemäss- einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,Pig.1 the surface of a silicon wafer during the Application of a directional grating .according to an exemplary embodiment the invention,

Pig.2 eine vergrösserte Ansicht eines Teils des Plättchens von Wg. 1,-Pig.2 is an enlarged view of part of the plate of FIG Wg. 1, -

Pig.3 ein Diagramm aus den Stufen eines Herstellungsverfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,Pig. 3 a diagram of the stages of a manufacturing process according to an embodiment of the invention,

Pig.4 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,Pig.4 is a diagram of an embodiment of a device for implementing the invention Procedure,

Pig.5 ein Diagramm , das ein Beispiel eines Ausrioatverfahrens darstellt, Pig. 5 is a diagram showing an example of an alignment process,

Fig.6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines zur Verwendung in der Vorrichtung nach Fig.4 verwendbaren Mustergenerators,6 is a circuit diagram of an embodiment of a for use in the device according to Figure 4 usable pattern generator,

Fig.7 die Kontaktbereiche auf dem Siliziumplättchen von Fig.1 und 2, die zur Ausrichtung des Plättchens nach einem der beschriebenen Verfahren erforgerlich sind,7 shows the contact areas on the silicon wafer from 1 and 2, which are necessary for aligning the plate according to one of the methods described,

Fig.8 die Art der Feststellung eines Richtgitters gemäss diesem Ausführungsbeispiel und8 shows the type of determination of a directional grating according to this Embodiment and

Fig.9 ein Beispiel eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren produzierten Transistors.9 shows an example of a method according to the invention produced transistor.

In Fig.1 ist die Oberfläche eines Plättchen 1 aus Silizium, ftür das auch andere Halbleitermaterialen, beispielsweise Germanium und intermetallische Halbleiter verwendet werden können) dargestellt, auf der ein grobes Bezugsgitter 2 aus zwei orthogonalen Gruppen von parallelen Linien gebildet ist. Dieses grobe B.ezugsgitter 2 unterteilt die Oberfläche des Plättchens 1 in eine Anzahl von quadratischenZellen 3· Auf einem der Überkreuzungspunkte des Bezügsgitters 2 ist ein kleineres Bezugsgitter 4 dargestellt, dessen Grosse gleich der der Zellen 3 ist. Das Plättchen.1■kann, folgendermassen vorbereitet werden: Zunächst wird die Oberfläche des Plättchens 1 oxidiert und dann mit einer positiv arbeitenden, lichtempfindlichen Itsschutzschicht überzogen. Das Bezugsgitter 2 wird dann dadurch auf der Ätzschutzschicht gebildete dass diese fait Ultraviolett-Licht durch eine geeignete Maste belichtet «ird_o Die licht» eapfindliehe ltgsehtttssohicht wird öann entwickelt anfi äaa Bezuigagitter wird ^Ln geeigaet®!? Weis® in fii© Oxyäscüeht äer Oberfläch© ü©s Plättchen®' 1 ei1 shows the surface of a plate 1 made of silicon, for which other semiconductor materials, for example germanium and intermetallic semiconductors, can be used, on which a rough reference grid 2 is formed from two orthogonal groups of parallel lines. This rough reference grid 2 divides the surface of the plate 1 into a number of square cells 3. The platelet.1 can be prepared as follows: First, the surface of the platelet 1 is oxidized and then coated with a positive-working, light-sensitive protective layer. The reference grating 2 is then formed on the etching protection layer characterized that this fait ultraviolet light through a suitable masts exposed "ird _o The light» eapfindliehe ltgsehtttssohicht is anfi öann developed äaa Bezuigagitter is geeigaet® ^ Ln !? Weis® in fii © Oxyäscüeht outer surface © ü © s platelets® '1 egg

gebildet ©äos absr as©feformed © äos absr as © fe

schicht wie Siliziumnitrid' ersetzt werden ). Typischerweise haben die Linien.des-Begzugsgitters 2 eine Breite von 3^,und die Seitenlange der Zellen 3 beträgt 0,25 cm. Da die Linien 'des kleineren Bezugsgitters 4 dünner sein müssen, als sie durch optische Verfahren hergestellt werden können, wird das oxydierte Plättchen 1 dann mit einer positiv arbeitenden Schutzschicht überzogen, die für Elektronenbestrahlung empfindlich ist. Es können zwar herkömmliche , positiv arbeitende lichtempfindliche Ätzschutzschichten (beispielsweise KMER oder Shipley AZ1350) verwendet werden, doch hat sich gezeigt, dass die Verwendung einer auf einem Polymer, beispielsweise auf Polymethylmethacrylat basierenden Atzschutzschicht mit geeigneter Viskosität vorzuziehen ist, die die Erzielung einer verbesserten Auflösung ermöglicht. Genauere Informationen über solche Polymere sind dem IBM-Journal vom Mai 1968 , Seite 251 zu entnehmen. Das beschichtete Plättchen wird eingebrannt und zum Arbeitstisch eines Elektronenstrahlgeräts transportiert, das unten beschrieben wird. In diesem Gerät wird der Überschneidungs- " punkt von zwei Linien des Bezugsgittecs2 mit Hilfe eines am Gerät vorgesehenen optischen MiFcroskops auf die Bahn des Elektronenstrahls ausgerichtet. Wenn dies geschehen ist, lässt man den Elektronenstrahl das kleinere Bezugsgitter 4 in die Schutzschicht einzeichnen. Typischerweise besitzen die Linien 5 des Bezugsgitters eine Breite von 1 u, und sie bilden Zellen 6 mit einer Seitenlänge von 25Ou (Fig.2), Nachdem der Elektronenstrahl so geführt worden ist, dass er das kleinere Bezugsgitter 4 über der gesamten Oberfläche d-er Schutzschicht gebildet hat, wird die Schutzschicht mit einem geeigneten Lösungsmittel oder Ätzmittel behandelt, damit das in der Schutzschicht gebildete kleinere Bezugsgitter zurückbleibt. Die Oxydschicht auf dem Plättchen wird nun durch die Schutzschicht hindurchgeätzt, und anschliessend wird das Plättchen durch die Oxydschicht hindurchgeätzt,layer like silicon nitride '). Typically have the lines of the cover grid 2 have a width of 3 ^, and the The side length of the cells 3 is 0.25 cm. Because the lines 'of the smaller reference grating 4 must be thinner than they can be produced by optical methods the oxidized wafer 1 is then coated with a positive-working protective layer suitable for electron irradiation is sensitive. While it can be conventional, positive working light-sensitive anti-etching layers (for example KMER or Shipley AZ1350), but it has been shown that using one on one Polymer, for example based on polymethyl methacrylate Preference is given to an anti-etch layer of suitable viscosity that enables improved resolution to be achieved. More detailed information on such polymers is available from the IBM Journal of May 1968, page 251. That coated plate is burned in and transported to the work table of an electron beam device, which is below is described. In this device the overlap " point of two lines of the reference grid2 with the help of a the optical microscope provided on the device onto the track of the electron beam aligned. When this is done, the electron beam is left the smaller reference grid 4 Draw in the protective layer. Typically, the lines 5 of the reference grid have a width of 1 u, and they form cells 6 with a side length of 25Ou (Fig.2), After the electron beam has been guided in such a way that it has the smaller reference grid 4 over the entire surface the protective layer has formed, the protective layer is with treated with a suitable solvent or etchant so that the smaller reference grid formed in the protective layer remains behind. The oxide layer on the platelet becomes now etched through the protective layer, and then the plate is etched through the oxide layer,

009884/1566009884/1566

so dass das kleinere Bez-ugsgitter (entsprechend dem Bezugsgitter 4) in das Plättchen selbst eingeätzt wird. Nun werden die Oxydschicht und die Schutzschicht entfernt, und auf dem Plättchen wird eine frische Oxydschicht erzeugt, so dass ein dauerhaftes feines Bezugsgitter auf dem Plättchen zurückbleibt, das durch die zu beschreibende Vorrichtung leicht, festgestellt werden kann.so that the smaller reference grid (corresponding to the Reference grid 4) is etched into the plate itself. Now the oxide layer and the protective layer are removed, and a fresh oxide layer is created on the wafer, so that a permanent fine reference grid on the wafer remains that by the device to be described easily, can be determined.

Wie oben bereits erwähnt wurde, müssen die verschiedenen stufen bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung,As mentioned above, the various stages in the manufacture of a semiconductor device,

fc beispielsweise einer integrierten Schaltung, mit vielen Bauelementen exakt aufeinander ausgerichtet sein, damit die verschiedenen Zonen der Vorrichtung richtig zueinander liegen, damit die Herstellung von Bauelementen mit gewünschten Eigenschaften ermöglicht wird. Das kleinere Bezugsgitter ist zur Überwachung der Position des Elektronenstrahls auf dem Plättchen 1 vorgesehen, so dass aufeinanderfolgende Bestrahlungen, die von dem Gerät durchgeführt werden, exakt aufeinander ausgerichtet werden können. In Fig.1 und 2 ist zwar nur ein Quadrat des kleineren Bezugsgitters 4 dargestellt, doch versteht sich, dass in der Praxis die gesamte Oberfläche des Plättchens 1 von den Linien des kleineren Bezugsgitters bedeckt ist. Das oben beschrie-fc for example an integrated circuit, with many Components must be precisely aligned with one another so that the various zones of the device are correctly aligned with one another lie so that the production of components with desired Properties is made possible. The smaller reference grid is used to monitor the position of the electron beam the plate 1 provided so that successive irradiations carried out by the device, exactly can be aligned with each other. In Fig. 1 and 2 although only a square of the smaller reference grid 4 is shown, it is understood that in practice the entire surface of the plate 1 is covered by the lines of the smaller reference grid. The above described

ψ bene Verfahren zur Herstellung des auf einem der Überschneidungspunkte des Bezugsgitters 2 liegenden Bezugsgitters wird dabei für alle Überschneidungspunkte des Bezugsgitters 2 durchgeführt. ψ bene process for the preparation of lying on one of the intersection points of the reference grid 2 reference grid is carried out for all intersection points of the reference grid. 2

Das Plättchen 1 besteht typischerweise aus einer Scheibe eines Siliziumkristalls. In der folgenden Beschreibung wird ein Quadrat 8 mit einer Seitenlänge von 1 cm in Pig.3 auf dieser Scheibe beispielsweise betrachtet. Wegen der bei der Einstellung des Elektronenstrahls erforderlichen Genauigkeit und wegen der Feinheit des vom Strahl erzeugtenThe plate 1 typically consists of a disk of silicon crystal. In the following description a square 8 with a side length of 1 cm in Pig. 3 viewed on this disc, for example. Because of the required when adjusting the electron beam Accuracy and because of the delicacy of what the beam produces

009884/1566009884/1566

Brennpunkts , ist die Strahlablenkung sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung auf etwa 0,25 cm begrenzt, so dass die vom Elektronenstrahl abtastbare Fläche ein Quadrat 9 mit einer Seitenlänge von 0,25 cm ist. Wie in Pig.3 dargestellt ist, ist das Quadrat 9 in 100 quadratische Zellen unterteilt, iron denen jede ein gleichartiges Halbleiterbauelement der im Quadrat 10 schematisch dargestellten Art enthalten soll. Ohne im einzelnen auf die (xeometrie der verschiednen Halbleiterbauelemente einzugehen, deren Erzeugung in den Zellen erforderlich -sein könnte, sei angenommen, dass während eines Herstellungsschritts dieser Bauelemente eine rechtwinklige Fläche 11 aufgezeichnet werden muss, damit beispielsweise das Halbleitermaterial der Zelle 10 in dieser Fläche dotiert werden kann. Rechtwinklige Flächen können zur Erzeugung vieler Formen kombiniert werden, und tatsächlich wird auch die grosse Mehrzahl der zur Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen erforderlichen Formen auf diese Weise erzeugt. Wenn nichtrechtwinklige Formen erforderlich sind, können diese durch Steuern der Amplitude des Abtast- ' Strahls erzeugt werden. Entsprechend der üblichen Halb leiterpraxis wird die Oberfläche des Plättchens mit einer Oxydschicht (oder einer anderen Schutzschicht) überzogen, die das Dotierungsmittel daran hindert, das Halbleitermaterial selbst zu erreichen. Zur Erzielung der erforderlichen selektiven Dotierung muss ein SiI des Oxydfilms weggeätzt werden. Zur Durchführung dieser Ätzung wird die Oxydschicht mit einer für Elektronenbestrählung empfindlichen, beispielsweise auf Polymethylraethacrylat basierenden Schutzschicht überzogen, und das Plättchen· wird dann in das noch zu beschreibende Elektronenstrahlgerät eingeführt. Nach einer Ausrichtung des Plättchens oder einer ungefähren Ausrichtung der auf dem Plättchen gebildeten Bezugsgitter auf vorbestimmtenPositionen des Elektronenstrahls lässt man den Elektronenstrahl ein kleinesFocal point, the beam deflection is limited to about 0.25 cm in both the X and Y directions, so that the area that can be scanned by the electron beam is a square 9 with a side of 0.25 cm. As in Pig. 3 is shown, the square 9 is divided into 100 square cells, each iron a similar one Semiconductor component of the type shown schematically in square 10 should contain. Without going into detail on the (to take into account xeometry of the various semiconductor components, the generation of which may be necessary in the cells, assume that during a manufacturing step These components a rectangular area 11 must be drawn so that, for example, the semiconductor material the cell 10 can be doped in this area. Rectangular faces can be used to create many shapes can be combined, and indeed the great majority of them are used to manufacture transistors and integrated Circuits required shapes generated in this way. When non-rectangular shapes are required these can be generated by controlling the amplitude of the scanning beam. In accordance with standard semiconductor practice the surface of the platelet is covered with an oxide layer (or another protective layer), which prevents the dopant from reaching the semiconductor material itself. To achieve the required selective doping, a SiI of the oxide film must be etched away. To carry out this etching the oxide layer with one for electron irradiation sensitive, for example to polymethylraethacrylate based protective layer, and the plate is then used in the electron beam device to be described introduced. After an alignment of the platelet or an approximate alignment of the one on the platelet formed reference grids on predetermined positions of the Electron beam lets the electron beam a little

■00 9 8-8-4/1 Β6β■ 00 9 8-8-4 / 1 Β6β

Raster abtasten, das das Rechteck 11 exakt ausfüllt. Die Abtastgeschwindigkeit und die Strahlenergie sind so gewählt, dass die Schutzschicht vollständig im gesamten Rechteck 11 wirksam bestrahlt wird. Der bestrahlte Abschnitt der Schutzschicht kann dann in der üblichen Weise unter Verwendung, eines Lösungsmittels selektiv entfernt werden, so dass das selektive Ätzen des von der Schutzschicht nicht bedeckten Oxyds und ein anschliessendes Dotieren des Plättchens ermöglicht werden.Scan the grid that fills the rectangle 11 exactly. the The scanning speed and the beam energy are chosen so that the protective layer is completely throughout Rectangle 11 is effectively irradiated. The irradiated section of the protective layer can then be used in the usual way Way, using a solvent selectively be removed, so that the selective etching of the oxide not covered by the protective layer and a subsequent Doping of the platelet are made possible.

P Wenn das Plättchen !.für jede Zelle des Rechtecks 9 getrennt auf den Elektronenstrahl ausgerichtet werden muss,_ wäre die dafür erforderliche Zeit ein grosses Hindernis. Die Ablenkung des Elektronenstrahls wird daher automatisch so gesteuert,, dass der Elektronenstrahl veranlasst toird, eine Folge von Rechtecken 11, von denen jeweils eines in den Zellen des Quadrats 9 liegt, abzutasten, wenn das Plättchen einmal exakt ausgerichtet worden ist. Zur Erzielung dieser automatischen Wirkungsweise ist das Elektronenstrahlgerät mit einem Mustergenerator ausgestattet, der von einem geeigneten Aufzeichnungsträger, beispielsweise einem Lochstreifen, gesteuert wird, der in codierter FormP If the plate!. For each cell of the rectangle 9 separately must be aimed at the electron beam, _ would be the time required for this is a major obstacle. The deflection of the electron beam therefore becomes automatic controlled so that the electron beam is caused to be a sequence of rectangles 11, one of which at a time lies in the cells of the square 9, to be scanned once the plate has been precisely aligned. To achieve this automatic mode of operation is the electron beam device equipped with a pattern generator that is generated by a suitable recording medium, for example a punched tape that is controlled in coded form

* die Länge Xt und die Höhe Xr des Rechtecks 11 und die Koordinaten X^ , Y.. eines Bezugs Zielpunkts des Rechtecks enthält.Die aufeinanderfolgenden Werte der Koordinaten X₁, Y₁ hängen vom Abstand der zu erzeugenden Halbleiterbauelemente ab. Der Mustergenerator enthält Einrichtungen, die den Elektronenstrahl veranlassen, nacheinander alle Rechtecke 11 innerhalb des Quadrats 9 abzutasten, ohne dass irgendeine Steuerung durch die Bedienungsperson erforderlich ist. Wenn die elektronische Schritt-und Wiederholungsabtastung oder wiederholte Schrittabtastung , die oben beschrieben worden ist, über dem gesamten Quadrat 9 ausgeführt worden ist, wird das Plättchen 1 durch Bewegen* contains the length Xt and the height Xr of the rectangle 11 and the coordinates X ^, Y .. of a reference target point of the rectangle. The successive values of the coordinates X ₁ , Y ₁ depend on the distance between the semiconductor components to be produced. The pattern generator contains devices which cause the electron beam to scan successively all of the rectangles 11 within the square 9 without the need for any control by the operator. When the electronic step-and-repeat scan or repeated step-scan described above has been carried out over the entire square 9, the slide 1 is moved by moving

0098-84/1586.0098-84 / 1586.

des Arbeitstisches so v-erschoben, dass ein weiteres Rechteck auf dem Plättchen unter dem Elektronenstrahl angeordnet und wieder ausgerichtet wird. Wenn dies erfolgt ist, wird der elektronisch wiederholte Schrittvorgang erneut ausgeführt, und der gesamte Vorgang wird solange wiederholt, bis die gesamte Plättchenoberfläche je nach den Anforderungen behandelt worden ist. Es sei bemerkt, dass die Abmessungen und die Anzahl der Linien in den in Fig.3 dargestellten Unterteilungen nur als Beispiel gewählt sind; andere Abmessungen und Unterteilungen könnten ebensogut angewendet werden.of the work table in such a way that another Rectangle on the plate under the electron beam is arranged and realigned. When this is done, the electronically repeated stepping process rerun, and the whole process will be run repeated until the entire wafer surface has been treated as required. Be it noticed that the dimensions and the number of lines in the subdivisions shown in Figure 3 are chosen only as an example; other dimensions and subdivisions could be used as well.

Fig.4 zeigt in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel eines Elektronenstrahlsgeräts und eines Steuersystems zur Abführung der oben beschriebenen Vorgänge, -^as Elektronen-^s strahlgerät selbst besteht aus einem Gehäuse 12, das mit Hilfe des Rohre 13 an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine beispielsweise thermionisch arbeitende Elektronenstrahlquelle, von der aus Elektron . an Ausricht- und Austastspulen 15 vorbei zu einer magnetischen Kondensoilinse 16 gelangen. Von der Kondensorlinse aus verläuft der Strahl durch Ablenkspulen 17 zu einer magnabischen Cbjektivlinse 18. In der innerhalb des Gehäuses 12 liegenden Arbeitskammer 19 ist ein Arbeitstisch 20 vorgesehen, auf dem das Plättchen 1 liegt. Der Arbeitstisch 20 ist auf einem mechanischen Objektivtisch 21 angebracht, der von ausserhalb des Gehäuses 12 gesteuert werden kann. Die Objektivlinse 18 dient dazu, den Elektronenstrahl auf der Oberfläche des Plättchens 1 zu fokussieren. Zur Grobausrichtung des Plättchens innerhalb des Geräts ist ein optisches Mikroskop 22 vorgesehen, durch das die Oberfläche des Plättchen 1 mit Hilfe eines Spiegels 23 beobachtet werden kann. Damit ein von den Gittermarken auf der Oberfläche des Plättchens 1 abhängiges Videosignal erzeugt werden kann,4 shows in schematic form an embodiment of an electron beam device and a control system for discharging the above-described operations, - ^ as electron ^s blasting unit itself consists of a housing 12 which is connected by means of pipes 13 to a not shown vacuum pump. Within the housing 12 there is an electron beam source which operates thermionically, for example, from which electron. get past alignment and blanking coils 15 to a magnetic condenser lens 16. From the condenser lens, the beam passes through deflection coils 17 to a magnabic objective lens 18. In the working chamber 19 located within the housing 12, a work table 20 is provided on which the wafer 1 lies. The work table 20 is attached to a mechanical objective table 21 which can be controlled from outside the housing 12. The objective lens 18 serves to focus the electron beam on the surface of the plate 1. For the rough alignment of the platelet within the device, an optical microscope 22 is provided through which the surface of the platelet 1 can be observed with the aid of a mirror 23. So that a video signal dependent on the grid marks on the surface of the wafer 1 can be generated,

009884/1566009884/1566

ist ein Einkanal-Elektronenvervielfacher 24 vorgesehen, der die von der Oberfläche des Plättchens 1 emittierten Sekundärelektronen auffängt. Wie"aus dem Gebrauch eines Abtastelektronenraikroskops bekannt ist, ändert sich die während des Wanderns des Elektronenstrahls über die Fläche auftretende Sekundäremission in Abhängigkeit von Marken auf der abgetasteten Fläche» Auf diese Weise wird vom Elektronenvervielfacher 24 ein Videosignal erzeugt, das den Oberflächenmarken auf dem Plättchen 1 entspricht. Dieses Signal wird an einen Verstärker 25und dann an eine Katodenstrahlb&dröhre 26 angelegt* Ein Mustergenerator erzeugt für die Ablenkspulen 17 und für die Katodenstrahlbüdröhre 26 Xx-und Y-Ablenksignale. Ebenso erzeugt er Strahlaustastsignale und Fokuskorrektursignale, die an die Linsen- und Strahlausrichtschaltungen 28 gelegt werden. Die Ausrichtschaltungen 28 liefern die Ströme und Spannungen, die zur Fokussierung des Elektronenstrahls auf die Oberfläche des Plättchens 1,zura Korrigieren des Astigmatismus der Linse, zum Ausrichten des aus der Elektronenquelle austretenden St-rahls auf die Linsen und zum Austasten des Strahls benötigt werden. Angesichts der Schwierigkeit., dan Elektronenstrahl mit Hilfe einer Steuerelektrode schnell abzuschalteln, wird die Austastung des Strahls dadurch.a single-channel electron multiplier 24 is provided which emits those emitted from the surface of the wafer 1 Collects secondary electrons. As is known from the use of a scanning electron microscope, the Secondary emission occurring during the travel of the electron beam over the surface as a function of marks on the scanned surface »In this way, the electron multiplier 24 generates a video signal which corresponds to the surface marks on the wafer 1. This signal is applied to an amplifier 25 and then to a cathode ray tube 26 * A pattern generator generates Xx and Y deflection signals for deflection coils 17 and for cathode ray tube 26. He also creates Beam blanking signals and focus correction signals applied to lens and beam alignment circuitry 28. The alignment circuits 28 supply the currents and voltages necessary for focusing the electron beam on the surface of the plate 1, to correct the astigmatism of the lens, to align the from the electron source exiting steel on the lenses and for palpation of the beam are required. Given the difficulty., Then quickly switch off the electron beam with the help of a control electrode, the beam is blanked.

P erzielt, dass er aus der Achse des Linsensysteras ausgelenktP achieves that it is deflected from the axis of the lens syste

wird, so dass er nicht durch die Öffnungen einer Linse tritt, sondern unterbrochen wird. Vorzugsweise ist die Elektronenstrahlquelle gegen die Achse des Linsensystems versetzt angeordnet, so dass das Licht der Katode nicht auf die Oberfläche des Plättchens 1 fällt, und eine Belichtung der Schutzschicht bewirkt. Damit kann auch verhindert werden, dass von der Katode emittierte Ionen das Plättchen erreichen.Die Schaltung 13 bildet die Hochspannungs-und Heizspannungsversorgung der Elektronenstrahl !quelle. Zum Anlagen von digitalen Signalen an den Mustergenerator ist ein Lochstreifenleser 31 vorgesehen, damit die Ablenkung des Elektronenstrahls entsprechend der obigen Beschreibungso that it does not pass through the openings of a lens, but is interrupted. Preferably the electron beam source is arranged offset from the axis of the lens system so that the light of the cathode does not hit the Surface of the wafer 1 falls, causing exposure of the protective layer. This can also prevent it that ions emitted by the cathode reach the plate. The circuit 13 forms the high voltage and Heating voltage supply for the electron beam source. To the Attachment of digital signals to the pattern generator, a punched tape reader 31 is provided so that the deflection of the electron beam as described above

009884/1568009884/1568

festgelegt wird.is determined.

Die in Pig.4 dargestellte Anordnung hat zwei Betriebsarten, von denen die erste während der Ausrichtung und die zweite während der Bestrahlung der Schutzschicht wirksam lit, WäMtnä äts Au&giektung b§wii?lfsn^:äi§ ifl f ig*i und 2 dargestellten Bezugsgitter,'die bereits vorher auf der Oberfläche des Plättchens 1 gebildet worden sind, die Erzeugung eines Videosignals durch den Elektronenvervielfacher 24, das bei der Darstellung auf der Katodenstrahlbildröhre 26 so angeordnet werden kann, dass ein vergrössertes Bild des Bezugsgitters gezeigt wird, wodurch seine Ausrichtung mit Hilfe von Marken überprüft werden kann, die auf dem Bildschirm der KatodenstrahlbiIdröhre angebracht sind· Es kann jedoch auch eine exaktere Ausrichtmethode angewendet werden, wie in Pig.5 schematisch dargestellt ist.The arrangement shown in Pig. 4 has two modes of operation, of which the first during the alignment and the second during the irradiation of the protective layer effectively lit, WäMtnä äts Au & giektung b§wii? Lfsn ^: äi§ ifl f ig * i and 2 shown reference grid, 'which have already been previously formed on the surface of the wafer 1, the generation of a video signal by the electron multiplier 24 which, when displayed on the cathode ray tube 26, can be arranged so that an enlarged image of the reference grid is shown, whereby its alignment with the aid can be checked by marks placed on the CRT screen · However, a more precise alignment method can also be used, as shown schematically in Pig.5.

In Pig.5 ist ein Seil einesiPeldes aus Halbleiterbauelementen dargestellt, das beispielsweise 100 in einem quadratischen 10x10 PeId angeordnete Elemente enthalten kann. In jedem der 100 Elemente ist eine Richtmarke 52 vorgesehen, die in der Oxydschicht oder im Halbleitermaterial selbst in-Porm.eines schmalen Kreuzes aufgezeichnet ist, das an einer "Ecke des Elements angebracht ist, wo es keinen der Vorgänge auf dem Halbleitermaterial stört. Es ist nicht notwendig, dass in jedem Element eine Richtmarke angebracht ist; Richtraarken können vielmehr nur in ausgewählten Elementen angebracht sein, oder sie können einfach auch zusammen mit der Herstellung des kleinen Bezugsgitters 4 auf der Oberfläche des Plättohens 1 gebildet werden. Sie können auch an den Übersonneidungen des Bezugsgitters liegen. Wenn das' Plättchen beispielsweise durch Erzeugen einer Oxydschicht auf der Plättchenoberfläche und durch Beschichtung mit einer für Elektronenbtestrahlung empfindlichen Schutzschicht fürIn Pig. 5 there is a rope of an iPeld of semiconductor components shown, which can contain, for example, 100 elements arranged in a square 10x10 PeId. An alignment mark 52 is provided in each of the 100 elements, which is recorded in the oxide layer or in the semiconductor material itself in the form of a narrow cross, that is attached to a "corner of the element where there is none which interferes with the processes on the semiconductor material. It is not necessary to have an alignment mark in each element is; Rather, Richtraarken can only be used in selected elements be attached, or they can simply be done together with the production of the small reference grid 4 on the surface of the plate 1 are formed. They can also be due to the overlapping of the reference grid. If that' Platelets, for example, by creating an oxide layer on the wafer surface and by coating with a for electron radiation sensitive protective layer for

009884/1566009884/1566

die Bestrahlung durch den Elektronenstrahl vorbereitet worden ist, wird es auf den Arbeitstisch 20 des Geräts von Fig.4 gelegt und unter Anwendung des optischen Mikroskops 22 grob ausgerichtet. Nun werden vom Lochstreifenleser 21 Parameter in den Mustergenerator 27 eingegeben, damit der Elektronenstrahl veranlasst wird, Flächenbereiche mit einer Seitenlänge von 10 a. abzu- tasten, die zentral über den Richtmarken 32 liegen. D.h., dass die Kreuze in der M^tte der Raster liegen würden, wenn das Plättchen korrekt ausgerichtet und die Abtastamplitude richtig eingestellt ist. In dieser Betriebsart ist der Mustergenerator 27 so eingestellt, dass er schrittweise in der X-Richtung und nicht in der Y-Richtung fortschreitet, so dass nur-die mittlere Reihe der Elemente in dem 10x10 Feld abgetastet wird. Die von dem Elektronenvervielfacher 24 erzeugten Videosignale werden an die Katodenstrahlbildröhre 26 gelegt, damit getrennte Bilder der 10 Richtmarken auf dem Bildschirm wiedergegeben werden. Die Abtastung der Katodenstrahlbildröhre 26 ist so eingestellt, dass die Bilder der lORicbtraarkei stark vergrössert, beispielsweise 1000 bis 5000 mal vergrössert wiedergegeben werden, wobei die Bilder jedoch eng Seite an Seite nebeneinander auf dem Bildschirm erscheinen, wie in Fig.5 dargestellt ist. Wenn das Plättchen richtig ausgerichtet ist, dann erscheinen die 10 Rieht-' marken in der Mitte innerhalb der Raster auf dem Bildschirm der Katodenstrahlbildröhre 26,und jede Abweichung von der exakten Ausrichtlage wird unmittelbar offenkundig. Die Richtmarken müssen nicht in jedem der Elemente angebracht sein; entsprechende Richtmarken könnten dann nur in ausgewählten Elementen festgestellt werden, oder es könnten Richtmarken nur in einigen der Elemente einer bestimmten Reihe während des Ausrichtvorgangs abgetastet werden. Wenn Richtmarkenkreuze verwendet werden, ist es nicht notwendig, die oben beschriebenen groben und feinenthe irradiation by the electron beam has been prepared, it is placed on the work table 20 of the apparatus of FIG. 4 and roughly aligned using the optical microscope 22. The punched tape reader 21 now inputs parameters into the pattern generator 27 so that the electron beam is caused to generate surface areas with a side length of 10 a. that are located centrally above the alignment marks 32. This means that the crosses would lie in the middle of the grid if the plate is correctly aligned and the scanning amplitude is set correctly. In this operating mode, the pattern generator 27 is set so that it progresses step by step in the X direction and not in the Y direction, so that only the middle row of elements in the 10 × 10 field is scanned. The video signals generated by the electron multiplier 24 are applied to the cathode ray tube 26 so that separate images of the ten alignment marks are displayed on the screen. The scanning of the cathode ray picture tube 26 is set in such a way that the images of the lORicbtraarkei are displayed greatly enlarged, for example 1000 to 5000 times enlarged, but the images appear closely side by side on the screen, as shown in FIG. If the wafer is correctly aligned, then the 10 alignment marks appear in the center within the grids on the screen of the cathode ray picture tube 26, and any deviation from the exact alignment position is immediately evident. The alignment marks do not have to be placed in each of the elements; Corresponding alignment marks could then only be determined in selected elements, or alignment marks could only be scanned in some of the elements of a specific row during the alignment process. If alignment marks are used, it is not necessary to use the coarse and fine lines described above

009884/1588009884/1588

Bezugsgitter aufzuzeichnen.Record the reference grid.

In iig.6 ist eine Schaltungsanordnung für den Mustergenerator dargestellt, der die Kurvenforraen erzeugt, die notwendig sind, um den Elektronenstrahl so abzulenken, dass er die erforderlichen geraden Linien und Raster schreibt.Der Rastergenerator 40 besteht aus einem Sägezahngenerator, und er empfängt von Digital-Analog-Umsetzern 41 und 42 den Werten Xt bzw. Y-^ entsprechende Bezugsspannungen die die Amplitude der X- und Y-Abtastkurvenformen und daher die Breite.und die Höhe des Rechtecks 11 (Fig.3) bestimmen. Die Umsetzer 41 und 42 bestehen aus Widerstandskettenschaltungen mit Sehaltern, die entsprechend den digitalen Eingangssignalen eingestellt sind. Die vom Rastergenerator 40 abgegebenen Abtastsignale werden an Summierschaltungen 43 und 44 angelegt, die die Startpunkte der Abtastsignale festlegen. Die Sumraierschaltungen· 43 und 44, die herkömmliche Summierverstärker enthalten, besitzen auch aus Widerstandskettenschaltungen bestehende Digital-Analog-Umsetzer, an. die die digitalen B_ezugssignale angelegt werden, die den Koordinaten X^ und Y^ entsprechen, so dass die Ausgangssignale der Summierschaltungen 43 und 44 aus SägeZahnschwingungen bestehen können, die mit den den Koordinaten X^ und Y^ entsprechenden Signalwerten beginnen und den Werten Xj₁ und Y^ entsprechende Amplituden besitzen. Diese Signale werden dazu Verwendet, die Bewegung des Elektronenstrahls innerhalb der Grenzen zu steuern, die zur Herstellung der zur Erzeugung des Rechtecks 11 (Pig.3) verwendeten kleipen Raster notwendig sind. Die Ausgangssignale der Summierschaltungen 43 und 44 werden über Analogschalter 45 und 46 an Musterausrichtschaltungen 47 und von dort über eine Verzerrungskorrekturschaltung 48 an Ausgangsverstärker angelegt, die die X-und Y -Spulen 49 bzw. 50 ansteuern. Der Mustergenerator enthält zwei Gruppen von Analogschaltern 51 und 52, die das schrittweiseFigure 6 shows circuitry for the pattern generator which generates the curve shapes necessary to deflect the electron beam to write the required straight lines and grids. The raster generator 40 consists of a sawtooth generator and receives from digital -Analog converters 41 and 42 the values Xt and Y- ^ corresponding reference voltages which determine the amplitude of the X and Y scanning waveforms and therefore the width and height of the rectangle 11 (Fig. 3). The converters 41 and 42 consist of resistor chain circuits with Sehaltern, which are set according to the digital input signals. The scanning signals emitted by the raster generator 40 are applied to summing circuits 43 and 44 which define the starting points of the scanning signals. The summing circuits 43 and 44, which contain conventional summing amplifiers, also have digital-to-analog converters made up of resistor ladder circuits. the digital B _e are zugssignale applied, corresponding to the coordinates X ^ and Y ^, so that the output signals of the summing circuits 43 and may consist of sawtooth waves 44 which start with the X ^ and Y ^ coordinates corresponding signal values and the values Xj ₁ and Y ^ have corresponding amplitudes. These signals are used to control the movement of the electron beam within the limits that are necessary to produce the small grids used to generate the rectangle 11 (Pig.3). The output signals of the summing circuits 43 and 44 are applied via analog switches 45 and 46 to pattern alignment circuits 47 and from there via a distortion correction circuit 48 to output amplifiers which drive the X and Y coils 49 and 50, respectively. The pattern generator contains two groups of analog switches 51 and 52 that do this step by step

0098 84/15660098 84/1566

Fortschalten öer vorein'gestellten Intervalle für die X-und Y-Zellen besorgen«, Die Anordnung 53 enthält die zur Ausführung der logischen Ansteuerabfläufe der Schalter 51 und 52 notwendigen Schaltungen₉ die das schrittweise Fortschalten des Elektronenstrahls längs der Zeilen und Spalten von Zellen bewirken, wobei der Elektronenstrahl während der Schrittschaltperioden ausgetastet ist. Dieses schrittweise Fortschalten wird auch dazu verwendet, die oben im Zusammenhang mit J?ig.3 erwähnte elektronische Wiederholungsabtastung zu bewirken»Advancing Oer vorein'gestellten intervals for the X-and Y-cells get "The arrangement 53 includes for executing the logical Ansteuerabfläufe of the switches 51 and 52 necessary circuitry ₉ which cause the gradual advancing of the electron beam along the rows and columns of cells, wherein the electron beam is blanked during the stepping periods. This incremental advancement is also used to effect the electronic repetitive scanning mentioned above in connection with J? Ig.3 »

Der Mustergeneratox enthält auch eine logischen Hystereseschaltung 54, von der aus Signale an die A_nalogschalter und 46 und von da aus an die X-und Y-A^tastspulen angelegt werden. Die Hystereseschaltung 54 ist deshalb erforderlich, weil die zur Ablenkung des-Elektronenstrahls verwendeten magnetischen Joche und Spulen eine nicht zu vernachlässigende magnetische Hysterese aufweisen. Wenn die Muster vom Elektronenstrahl also in freier Weise aufgezeichnet werden, erfolgt eine-kontinuierliche Abweichung des Elektronenstrahls aus der Nullage. Diese Wirkung wird durch die logische Hystereseschaltung beseitigt,, die sicherstellt, dass die Schrittschaltsignale in der richtigen Folge an die Ablenkspulen angelegt werden» Gewöhnlich empfangen die Analogschalter 45 und 46 die Signale von der logischen Hysterese» .schaltung 54 so, dass sowohl die X-und Y-Ablenkspulen 49 und 50 jedesmal durch eine vollständige Hystereseschleife von konstanter Grosse geschaltet werden, wenn ein Schritt in der Y-Richtung erfolgt. Die Musterausrichtschaltung ermöglicht die Durchführung kleiner Änderungen der X-und Y-Ablenksignale. Diese Änderungen können aus irgendeiner Kombination der folgenden drei Typen bestehen; kleine Verschiebungen der positiven und in der negativen Richtung, kleine Verstärkungsänderungen, so dass die MustergrösseThe Mustergeneratox also includes a logical hysteresis circuit 54 are applied from the scanning coils of signals to the A _n alogschalter and 46 and from there to the X and Y A ^. The hysteresis circuit 54 is necessary because the magnetic yokes and coils used to deflect the electron beam have a magnetic hysteresis which cannot be neglected. If the patterns are recorded by the electron beam in a free manner, there is a continuous deviation of the electron beam from the zero position. This effect is eliminated by the logic hysteresis circuit, which ensures that the jog signals are applied to the deflection coils in the correct sequence. Usually the analog switches 45 and 46 receive the signals from the logic hysteresis circuit 54 so that both the X- and Y deflection coils 49 and 50 are switched through a complete hysteresis loop of constant magnitude each time a step is made in the Y direction. The pattern alignment circuit allows small changes to be made in the X and Y deflection signals. These changes can be any combination of the following three types; small shifts in the positive and in the negative direction, small gain changes, so that the pattern size

009884/1566009884/1566

um beispielsweise ± 0,5$ eingestellt werden kann, sowie eine geringe kreuzweise Signalzuführung, damit in die X-und Y-Achsen des Abtastelektronenstrahls eine geringfügige Drehung beispielsweise zwischen + oder - 0,01 rad eingeführt wird. Diese Einstellungen sind als vier Steuerglieder ausgeführt, die der Bedienungsperson beispielsweise in Form von 10-Gang-Potentiometern zugänglich sind. Die Mittelstellung dieser Steuerglieder ist so angeordnet, dass die Ablenksignale die Musterausrichtschaltung unverändert passieren.can be set to, for example, ± 0.5 $, as well as a small cross-wise signal feed, so that a slight rotation, for example between + or - 0.01 rad, is introduced into the X and Y axes of the scanning electron beam. These settings are designed as four control elements that are accessible to the operator, for example in the form of 10-turn potentiometers. The central position of these control members is arranged so that the deflection signals pass through the pattern alignment circuit unchanged.

Die Verzerrungskorrekturschaltung 48 führt in die Ablenk-' signale eine präzise, vorbestimmte Niehtlinearität ein, die so gewählt worden ist, dass die sich aus der geometrischen Form der magnetischen Ablenkjoche und -Spulen ergebende Nichtlinearität beseitigt wird. Diese Vereerrungskorrektur ist zwar bei der Ausführung der Mustererzeugung oder der Ausrichtung der Ablenkung bei einem auf dem Plättchen angebrachten Bezugsgifcter nicht erforderlich, da die Nichtlinearität konstant und damit bei allen Ablenkungen des Strahls gemeinsam auftritt, doch stellt sie sicher, dass die mit Hilfe des Elektronenstrahlgeräts erzeugten Muster exakt rechtwinklig sind.The distortion correction circuit 48 introduces a precise, predetermined near linearity into the deflection signals which has been chosen to remove the non-linearity resulting from the geometric shape of the magnetic deflection yokes and coils. This distortion correction is not necessary when the pattern generation or the alignment of the deflection is carried out with a reference pointer attached to the plate, since the non-linearity is constant and thus occurs jointly with all deflections of the beam, but it ensures that those generated with the aid of the electron beam device Patterns are exactly right angled.

Die oben im Zusammenhang mit FIg.3 erwähnten Parameter Xj und Y-, Xj₁ und Yj₁ werden dem Mustergenerator entweder mit Hilfe des Lochkartenlesers oder mit Hilfe einer manuellen Eingabe in Form von binär codierten Dezimal signalen eingegeben, die Spannungen im Bereich von O bis 1,999 Volt mit einer Auflösung von 1 Millivolt entsprechen. Die Signale werden dazu verwendet, die Schalter in den DigitalrAnalog-Urasetzer-n.41 und 42 so anzusteuern, dass diese die Werte Xj₁ und Yj₁ dar stellende Signale erzeugen; ausserdera werden sie in ähnlichen Schaltungen in den Summierschaltungen 43 und 44 zur Erzeugung von die Koordinaten X. und Y darstellenden The above in connection with FIG.3 mentioned parameters Xj and Y, Xj ₁ and Yj ₁ are inputted to the pattern generator using either the punched card reader or using a manual input in the form of binary coded decimal signals, the voltages in the range of O to 1.999 volts with a resolution of 1 millivolt. The signals are used to control the switches in the DigitalrAnalog-Urasetzer-n.41 and 42 so that they generate signals representing the values Xj ₁ and Yj _1; They are also used in similar circuits in summing circuits 43 and 44 to generate X and Y coordinates

009884/1566009884/1566

Signalen verwendet.Signals used.

Vorzugsweise ist der Rastergenerator 4-0. derart ausgebildet, dass die Extremwerte der X-uägezahnschwingung und- der Y-Preferably the raster generator is 4-0. designed in such a way that the extreme values of the X sawtooth oscillation and the Y öägezahnschwingung durcß Vergleich oit Bezugsspannungen und η ic hi einfach la Abhängigkeit von den Eigenschaften . aktiver Elemente, die sich ändern können, beetimot werden· Auf diese Weise kann die ©enaulglrait bei© Aufzeicnnen-. der · abgetasteten Flächen ersielt werden«, - -Sawtooth oscillation by comparison with reference voltages and η ic hi simply la dependence on the properties. active elements that can change, beetimot In this way, the © enaulglrait at © Aufzeicnnen-. the · scanned surfaces are obtained «, - -

Die X- und Y-Ablenkgesohwiadlgfeeiteia für die vom Raster- -generator 40 erzeugten Raster können ©lagestellt werden» damit sich die für die verwendet® Schutzschicht notwendige!! Elektronenbestrahlungen ergeben. Wie ob®ο bereite erwähnt wurde, ist die Y-Ablenkgesehw-Iodigkelt so gewählt, dass sich aufeinanderfolgende Durchlaufe in der "X-Rlchtung wirksam überlappen, damit die gesamte fläche eines Recht» ecke der Schutzschicht der Elektroaeßbestrahlung unterworfen wird. Wahrend der Anlegung neuer Eingangsslgoale an dtn Mustergenerator und während des Eortechalteoi von einer Zelle zur nächsten In der X-und Y-RichtuBg, wird zur Austastung des Slektrooenstrahle über den Leiter 55 ·1η '. Signal\angelegt, wodurch das Aufzeichnen Irgendwelcher störender Linien auf der Schutzschicht durch den Elektronenstrahl veroleden wird. Ee sei bemerkt, dass fet Rastergenerator in der Betriebsart sur Bestrahlung der Sohutzsohioht keine Au·riohtabtaetraster erzeugt.The X and Y deflection lines for the raster generated by the raster generator 40 can be set up » so that the necessary for the protective layer used !! Electron irradiations result. As mentioned ob®ο ready was chosen, the Y-Ablenkgesehw-Iodigkelt so that successive passes in the "X direction effectively overlap so that the entire area of a right » The corner of the protective layer is subjected to electrical radiation will. During the creation of a new entrance gate to dtn Pattern generator and during the Eortechalteoi from one Cell to the next in the X and Y direction, is used to blank out the Slektrooenstrahle via the conductor 55 · 1η '. Signal \ applied, thereby recording any disturbing lines on the protective layer will be spoiled by the electron beam. It should be noted that the raster generator does not generate any audio tab rasters in the operating mode for irradiating the sunscreen.

Das Tideosignal, das Ie oben beschriebenen Aeaführungsbeispiel von den von Plättchen 1 unter dem Elektronenbesohuss emittierte Sekundärelektronen alt Hilfe des Elektronenvervielfacher» 24 hergeleitet wird, kann auch auf andere Weise erzeugt werden· So kennen beispleli- * weise beide Bezugegltter in der Oberfläche des Flättohens 1 mit Linien gebildet sein, deren Leitungstyp des des Hauptkürpers des*Flättohens 1 entgegengesetzt ist«The video signal, the embodiment example described above from the secondary electrons emitted by the plate 1 under the electron exposure old with the help of the Electron multiplier »24 can also be generated in other ways. wise both reference values in the surface of the flattening 1 be formed with lines whose conduction type is opposite to that of the main body of * Flättohens 1 «

009884/1SII009884 / 1SII

Wenn das Plättchen 1 aus p-leitendem Silizium", besteht dann kann In seine Oberfläche längs der linien des Bezugsgitters ein geeignetes Dotierungsraittel, beispielsweise Arsen, eindiffundiert werden. Arsen ist dabei * ein besondere geeignetes Dotierungsmittel, da es bei den typischerweile bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen auftretenden Temperaturen einen kleinen Diffusionskoeffizienten besitzt und daher von nachfolgenden Diffusionsvorgängen, denen das Plättchen ausgesetzt β«iß kann« nicht beeinflusst wird· Nachdem die linien des Besugsgitters durch Dotieren,gebildet worden sind, werden alt herkömmlichen Verfahren auf dem Plättchen 1 Sie in S"ig«7 dargestellten-Kontaktflächen 61 und 62 gebildet, die dt dem Hauptkörper des Plättchen· 1 b«w« Bit des ableitenden Linien des Bezugsgittere verbunden sind. 'If the lamina 1 is made of p-type silicon ″ then can In its surface along the lines of the Reference lattice a suitable dopant, for example arsenic, are diffused. Arsenic is included * a particularly suitable dopant, since it has a low value at the temperatures typically occurring in the manufacture of semiconductor components Has diffusion coefficients and therefore of subsequent Diffusion processes to which the platelet is exposed can «not be influenced · After the lines of the grating have been formed by doping old conventional method on the plate 1 you in S "ig« 7 shown-contact surfaces 61 and 62 formed, the German the main body of the plate · 1 b «w« bit of the derivative Lines of the reference grid are connected. '

In Flg.8 ist dargestellt, wie die auf diese Weise gebildeten Bezugslinien zur Erzielung eines vom Elektronenstrahl abhängigen Videosignale vom Plättchen 1 angewendet werden können.Pig.8a zeigt einen Querschnitt durch einen Oberflächenbereioh des Plättchens 1, in dem das eine Linie 5 des Bezugsgitters 4 (nach ?ig.1 und 2) bildende n-leitende Material dargestellt ist. Die Oberfläche de· Plättchen! 1 ist alt einer Oxyöschicht 63 bedeckt dargestellt, undder ' dargestellte Elektronenstrahl ist alt dea Bezugszeichen gekennzeichnet. Vor der Einführung in das Elektronenstrahlgerät werden Verbindungen su den Kontakten 61 und 62 (Pig.7) hergestellt, und es werden an diese Kontakte Spannungen derart angelegt, dass der zwischen dem p-leitenden Körper des Plattehens 1 und dem η-leitenden Material der Linie 5 des Bezugsgittere gebildete pn-übergang 65 in Sperrichtung vorgespannt wird. Wenn der Elektronenstrahl 64 auf der Oxydschicht nicht über die eine oder die andere Seite der Linie 5 trifft, dann flieset im wesentlichen über den pn-übergang kein Sperrstrotn. Wenn der Elektronenstrahl 64 jedoch auf der einen oder der anderen Seite der Linie auf den übergang fällt, werden in der Rautnla dungs zone desIn Fig. 8 it is shown how the reference lines formed in this way can be used to achieve a video signal dependent on the electron beam from the wafer 1. Fig. 8a shows a cross section through a surface area of the wafer 1, in which the one line 5 of the reference grid 4 (according to? ig.1 and 2) forming n-conductive material is shown. The surface of the plate! 1 is shown covered with an oxy-oil layer 63, and the electron beam shown is shown old with reference numerals. Before the introduction into the electron beam device, connections are made to the contacts 61 and 62 (Pig.7), and voltages are applied to these contacts in such a way that the between the p-conductive body of the plate 1 and the η-conductive material of the line 5 of the reference grid formed pn junction 65 is biased in the reverse direction. If the electron beam 64 does not hit the oxide layer over one or the other side of the line 5 , then essentially no blocking red flows over the pn junction. If, however, the electron beam 64 hits the junction on one side or the other of the line, the charging zone of the

0098Θ4/18660098Θ4 / 1866

des Übergangs Paare' aus. Elektronen und. Löchern erzeugt,, die das Pliessen eines Sperrstrooas duroh den Übergang bewirken. Dieser Sperrstrom kann als Videosignal verwendet werden, das die lage .des Elektronenstrahls 64 beaüglieh der Linien 5 des Bezugsgitters anzeigt«, Wie in Fig«,8b dargestellt ist j weist der Sperrstrom durch &en Übergang sswei Spitzeta auf· Wenn eich der Elektronenstrahl direkt Über der Linie 5 befindet,, besitzt der Sperrstrwdea iß Fig_e8b zwischen'den ziwei Spitzen 66 dargestelltes kleinen Wert,of transition pairs'. Electrons and. Holes created, which cause the plowing of a barrage through the transition. This reverse current can be used as a video signal beaüglieh the location .of the electron beam 64 of the line 5 indicating the reference grid "in Figure" 8B j is, the reverse current through & en transition sswei Spitzeta on · If calibration of the electron beam directly above the line 5 is the ,, Sperrstrwdea has ISS Figure 8b _e zwischen'den Ziwei tips 66 illustrated small value,

In Pig.9 ist ein.In Pig.9 there is a.

Ordnung eines Transistors dargestellt, fler oit f indungsgetDäesea Verfahren hergestellt weräea tesa® Es ist offensichtlich, äa®e der Traiaeletor nux @£m«B «tee« -Feldes solcher Bauelemente ist, die in gleichen Positionen ' '■' in jeder äer von den Zeilen 5 des Bezugsgitter® auf der Oberfläche des als p-leitend abgenommenen Plättohens 1 gebildeten Zellen angebracht sind«Der Transistor 70 be™ , sitzt rechtwinklige Emitter (n+)-, Basis (p)- uhä Kollektor (n)-Zonen 71, 72 bzw. 73 sowie '(p+)-leitenAe Basis kontatet- ' ·. bereiche 74 und (n+)-l@iten&e EollektorkoQtaktbere'iche 75·-- Die Basis- und Kollektorkootaktber«ich@ 74 uoä 75 iiaä . · durch Fenster in der die Plättohenoberflache bedeckenden Oxydschicht freigelegt_v in der auch die Kootaktfeoster zu den-Emitterzonen 71 gebildet sind» Jeder äies©r Bereiche und auch die Eoitterkontaktfeneter ©iod woter Verwendung ■ eines eine für Elektron@öbeetrehltiog empfinälicat Schicht mit einem Muster versehet?en Elektroneastrahlraatere aufgezeichnet worden.Qypische Abmessungswertt für dl® £oll@kt©r« zone 73 betragen 25x20 ii, und die Eraittertontaktfenster sind schmäler als 1 ά. Innerhalb der einen Zelle β ist zwar nur ein einziges Halbleiterbauelement dargestellt_s doch sei bemefckt, dass gleichseitig auch mehrere solcher lleisente unter Anwendung normaler- Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen erzeugt werden kannten« Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung rechtwinkliger Bereicht beschränkt,Order of a transistor shown, the process produced by a tesa® It is obvious that the traiaeletor nux @ £ m «B« tee «field is such components that are in the same positions''■' in each of lines 5 of the reference grid® are attached to the surface of the plate hole 1, which has been removed as p-conducting, «The transistor 70 be ™, sits right angled emitter (n +), base (p) - uhä collector (n) zones 71 72 or 73 as well as '(p +) - leadAe base contatet-' ·. areas 74 and (n +) - l @ iten & e EollektorkoQtaktbere'iche 75 · - The base and collector cooktber «ich @ 74 uoä 75 iiaä. · Through windows in the Plättohenoberflache covering oxide layer exposed _v are formed in the Kootaktfeoster to the emitter zones 71 "Everyone äies © r areas and also the Eoitterkontaktfeneter © iodo woter use ■ a one empfinälicat for electron @ öbeetrehltiog layer having a pattern versehet Typical dimension values for the zone 73 are 25x20 and the contact windows are narrower than 1 . Within the one cell β is indeed _s shown only a single semiconductor device but is bemefckt that equilateral several such lleisente be produced using normally manufacturing method for integrated circuits known "The invention is not limited to the production of rectangular enriches,

009884/1561009884/1561

Da die Form des vom Elektronenstrahl abgetasteten Easters durch. Ändern der Werte X^ und Y^ derart gesteuert werden kann, dass ein Bereich mit irgendeiner gewünschten Porto beispielsweise unter der Steuerung durch, eine gespeicherte digitale Information entsteht. Zur Erzielung dieses Ergebnisses müssten die Schalter in den Widerständeketteneohaltungen der Digital-Analog-Umsetzer 41 und (Fig.6) beispielsweise durch !transistorschalter ertetst werden, dait eine ausreichende Betriebsgesohwindiglcttt erzielt wird· . . ■'·.. ..Because the shape of the easter scanned by the electron beam by. Changing the values X ^ and Y ^ controlled in this way that can be an area with any desired Postage, for example, under the control, a stored digital information is created. To achieve this result would have to be the switches in the resistor chain settings of the digital-to-analog converters 41 and (Fig. 6) for example by means of a transistor switch so that there is sufficient operating speed is achieved ·. . ■ '· .. ..

-V-V

Λ- -Λ- -

ϊ , ■ϊ, ■

009884/1661009884/1661

Claims

Pa t e η t a η β Pa te η ta η β

Verfahren zum Bestrahlen eines für Eletetronenbestrahlung empfindlichen Materials mit einea Elektronenstrahl,, dadurchMethod of irradiating an electron beam sensitive material with an electron beam, thereby gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl auf den Material ' fokussiert und veranlasst wird, auf Jedem zu bestrahlendencharacterized in that the electron beam is focused on the material and made to irradiate on each

Flächenbereich ein enges Abtastraster zu beschreiben,, To describe the surface area of a narrow scanning grid,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gefcean»lehnet, dass die -.. Amplitude des Zeilenabtastsignals des Rasters während der Rasterabtastung derart gesteuert wirfi» dass ein® gewünschte Raaterforia beschrieben wird.2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the - .. Amplitude of the line scan signal of the raster during the Raster scanning is controlled in such a way that a desired Raaterforia is described.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder*2, dadurch gekennzeichnet, . dass die Ablenkung des Elektronenstrahls sur Beschreibung des Hasters von Steuersignalen ausgelöst wird, die mit Bezugssignalen verglichen werden, die die Grenzen eines zu bestrahlenden flächenbereIchs des ^ empfindlichen Materials darstellen, damit die Bestrahlung des Materials ausserhalb des gewünschten Flächenbereich« verhindert wird»3 · Method according to claim 1 or * 2, characterized in that . that the deflection of the electron beam sur description of the hasters is triggered by control signals, which with Reference signals are compared which define the boundaries of a surface area of the sensitive material to be irradiated represent so that the irradiation of the material outside the desired area is «prevented»

4· Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekenηselehnet, dass die BeBugssignale Ortekoordinaten des flächenbereiohs des zu bestrahlenden empfindlichen Materials darstellen·4 · The method according to claim 3 * characterized in that the deflection signals location coordinates of the area of the represent sensitive material to be irradiated

5. Verfahren nach einen der vorhergehenden AnsprUcht, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl durch Ablenksignale derart gesteuert wird, dass er mehrere eng abgetastete Raster nacheinander auf entsprechenden flKoheobereiohftQ des empfindlichen Materials abtastet. . . .·-5. The method according to any one of the preceding claims, thereby characterized in that the electron beam is controlled by deflection signals such that it has a plurality of closely scanned rasters one after the other for corresponding flKoheobereiohftQ of the sensitive material. . . . -

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gtksnnselehnet, dass der Elektronenstrahl im Anschluss an die Abtastung jedes Rasters automatisch zu einer neuen Fäsltioe weltergesohalttt wird, an der er zur Abtastung eines gleichartigen Rasters \6. The method according to claim 5 »thereby gtksnnselehnet that the electron beam, after each raster has been scanned, is automatically saved to a new container at which it is used to scan a similar grid \

veranlasst wird. ' ·is initiated. '·

009884/1581009884/1581

7.Verfahren nach Anspruch- 6, dadurch gekennzeichnet, . dass Jede Scarittposition, des Elektronenstranls von Ablenksignalen derart gesteuert wird, dass er mehrere gleichartige, kleine , -enge Raster abtastet, die in gleichartiger Weise bezüglich der entsprechenden Schrittpositionen angeordnet sind. '7.Verfahren according to claim 6, characterized in that. that every Scarittposition, of the electron transfer from Deflection signals is controlled in such a way that it scans several similar, small, narrow grids, which in are similarly arranged with respect to the corresponding step positions. '

8.Verfahreη nach einem der vorhergehenden Anspruch®, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Abtastung des einen oder der mehreren Eaater gewünschten Positionen auf der Fläche des empfindlichen Materials zugeordnete Richtmarken dazu verwendet werden, eine gewünschte Ausrichtung zwischen dem Elektronenstrahl und dem empfindlichen Material zu erzielen.8.Verfahreη according to one of the preceding Claims®, characterized in that prior to the scanning of the one or more eaaters desired positions Alignment marks associated with the surface of the sensitive material are used to achieve a desired alignment between the electron beam and the sensitive material.

9«Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur wiederholten Bestrahlung eines für El«1ctronenbestrahluog empfindlichen Materials in Form von Mustern auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit einem Bezugsfeld aus mehreren Bezugsaarken versehen 1st, die ausgewählten Positionen der auf dem Substrat vorbestimmten Positionen zugeordnet sind, an denen die Elektronenstrahlablenkung zur -Bestrahlung des empfindlichen Materials weitergeschaltet werden soll, dass das Substrat vor der Abtastung der Raster auf dem empfindlichen Material auf den Elektronenstrahl und dann auf vorbestimmte Strahlablenkpositionen ausgerichtet wird, dass der Elektronenstrahl zur. Abtastung der Riohtmarken veranlasst wird, sodass er Signale hervorruft, die die Abweichung der Strahlablenkpositionen von den Richtmarken anzeigen, und dass die relativen Positionen der Elektronen-· strahlablenkung und der Riehtmarken eingestellt werden, bis diese Signale eine gewünschte Beziehung zwischen den Strahlablenkposltfenen und den Richtmarken anzeigen, die der Ausrichtung der Elektronenstrahl-Fortschaltpoeltionen und der vorbestimmten Positionen auf dem Substrat ent' -sprechen. ·Method according to one of Claims 1 to 7, for the repeated irradiation of a material which is sensitive to electron irradiation in the form of patterns on a substrate, characterized in that the substrate is provided with a reference field of a plurality of reference marks, the selected ones Positions of the predetermined positions on the substrate are assigned at which the electron beam deflection for irradiation of the sensitive material is switched on should be that the substrate prior to scanning the grid on the sensitive material to the electron beam and then aligned to predetermined beam deflection positions that the electron beam is used to. Scanning the Rioht marks is caused so that it generates signals which indicate the deviation of the beam deflection positions from the alignment marks and that the relative positions of the electron beam deflection and the markers can be set, until these signals indicate a desired relationship between the beam deflection positions and the alignment marks that the alignment of the electron beam switching positions and correspond to the predetermined positions on the substrate. ·

009884/168·009 884/168

- 2β -- 2β -

10. Method-Bach _{spoke * 9 S} dadurch.gekeaossiehiset, class. "The substrate is a half-length plate with a visually fit surface coating and that the Rlehtmarken are applied as depressions on the surface of the plate®.

11. The method according to claim 1O _9, characterized in, äaee

the Richtmerktn about fliekreteo PlSefaber © iohea äer surface ie® semiconductor wafers attached siod, and -that «. every food brand that was scanned while nasty s c h r i t te "one-tight

12 · Apparatus ssur Barohftihruog des Tarfafereae aaeh eio®ffl of claims 1 to 11 with a calibration müt production '- one on that for ElelitroatnbeethuLßg etopfindliehe. Material focused electron beam and a device for generating r & n the electron beam to the desired positions deflecting »deflection sigoles ,, characterized in that Abtasteigosl« & ®u electron- ' ^: beam cause a narrow grid su? Best solution of a desired planar area of the © mpfiaflchen material «to scan that a circuit for Enseugiing unites the limits of a desired area to be irradiated by the electrical beam, areas that represent sensitive material, a comparison circuit is provided Is ^ üi @ di © scanning and reference signals' with each other ¥ ergl @ iclit «®od% & e the area irradiated by the electron beam i @@ rapid material remains within the desired® η grain ·

009884/156®009884 / 156®

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 zum Bestrahlen mehrerer13. The device according to claim 12 for irradiating several gleichartiger Muster adf einem für Elektronenbestrahlung empfindlichen Material, wobei die Muster in Bezug auf Richtmarken in gleicher Weise auf oder unter dem empfindlichen Material angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtungen, den Elektronenstrahl zu gewünschten Positionen bewegen, an denen er nacheinander enge Raster entsprechend den jeweils auf dem empfindlichen Material zu bildenden Mustern abtastet und dass eine Einrichtung derart auf die Abtastung der Riehtmarken durch den Elektronenstrahl anspricht, die überwacht werden können, damit die Positionen*der Richtmarken so mit vorbestimmten Ablenkpositionen des Elektronenstrahls in Beziehung gesetzt werden können, dass die Richtmarken in die gewünschte Positionsbeziehung zu den vorbestimmten Ablenkpositionen des Elektronenstrahls gebracht werden können.similar pattern adf one for electron irradiation sensitive material, the pattern in relation to alignment marks in the same way on or below the sensitive Material are attached, characterized in that the Deflectors to move the electron beam to desired positions, where it is successively tight grids according to each on the sensitive material samples to be formed and that a facility so on the scanning of the Richtmarken by the Electron beam responds, which can be monitored so that the positions * of the alignment marks so with predetermined Deflection positions of the electron beam related can be that the alignment marks in the desired positional relationship to the predetermined deflection positions of the electron beam can be brought.

14» Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die es ermöglicht, die Riehtmarken und die vorbestimmten Abienkpositionen des Elektronenstrahls in eine bestimmte Beziehung zueinander zu bringen, eine Darstellungsanordnung zuoIkretellen von Bildern der abgetasteten Riehtmarkeo enthält, und dass eine van Hand zu betätigende Einrichtung zur Steuerung der Ablenkanordnung vorgesehen ist, die es der Bedienungsperson ermöglicht, die gewUascht· Positionbeziehung durch Bezugnahm auf die dargestellten Bilder ssu erzielen.14 »Device according to claim 13, characterized in that the device that allows the Richtmarken and the predetermined deflection positions of the electron beam to bring them into a certain relationship to one another, a Display arrangement for the oIcretals of images of the contains scanned Richtmarkeo, and that a van hand device to be actuated is provided for controlling the deflection arrangement, which enables the operator to refer to the washed · positional relationship to achieve ssu on the images shown.

15· Vorrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, dass15 · Device according to claim H, characterized in that die Ablenkanordnung so ausgebildet 1st, dass die Richtmarktη einzeln Bit entsprechend kleinen Rastern abgetastet werden, die relativ welt voneinander entfernt liegen, und dass die Darstellungen Ordnung Bilder der Rlohtmarken duroh entsprechend gröeeere Raiter anaeigt, die verhältniamäoeig eng beieinander liegen, to daee eine Verschiebung zwischen den Hichtoarken and vorbestimmten Ablenkpoütionen dta Elektronenstrahls in der Darstellung hervorgehoben werden.the deflection arrangement is designed so that the directional marketη individual bits are scanned according to small rasters, that are relatively world apart, and that the Representations order images of the Rlohtmarken duroh correspondingly larger Raiter anaeigt, which is related lie close together, to daee a shift between the Hichtoarken and predetermined diversion positions dta Electron beam are highlighted in the representation.

008884/15SI008884 / 15SI

SADORfGlNALSADORfGlNAL

soso

LeerseiteBlank page