DE2032590C2

DE2032590C2 - Process for the step-by-step repeated irradiation of a material which is sensitive to irradiation by electrons on a semiconductor wafer, in which semiconductor components are to be manufactured, with an electron beam

Info

Publication number: DE2032590C2
Application number: DE19702032590
Authority: DE
Inventors: Denis Frank Putnoe Bedford Spicer
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1969-07-03
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1983-09-01
Also published as: JPS553812B1; NL7009364A; GB1291575A; FR2060026B1; FR2060026A1; DE2032590A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (Microeiectronics auf Reliability, Pergamon Press Mai 1969, Seiten 101 bis 111) erfolgt die Bestrahlung des auf einem Halbleiterplättchen befindlichen, für Elektronenstrahlen empfindlichen Materials in schrittweiser Wiederholung, so daß die gewünschten Muster in nebeneinanderliegenden Flächenbereichen des Halbleiterpiattchens entstehen. Dabei wird das Halbleiterplättchen vor der eigentlichen Bestrahlung so ausgerichtet, daß vorbestimmte Schrittpositionen des Elektronenstrahls an gewünschten Punkten auf dem Halbleiterplättchen zu liegen kommen. Für die Ausrichtung sind auf dem Plättchen Richtmarken angebracht, die jeweils den gewünschten Punkten auf dem Plättchen zugeordnet sind. Bei dem bekannten Verfahren wird jeweils in eimern Flächenbereicii des Halbleiterpiattchens ein Bestrahlungsmuster zur Herstellung eines Halbleiterbauelements erzeugt. Nachdem dieses Muster in einem Flächenbereich erzeugt worden ist, wird das Halbleiterplätttiien mechanisch weiterbewegt, bis der nächste Flächenbereich im Ablenkbereich des Elektronenstrahls liegt. Nach der mechanischen Verschiebung des Plättchens muß erneut eine exakte Ausrichtung vorgenommen werden, damit eine exakte Übereinstimmung zwischen den vom Elektronenstrahl erreichbaren Positionen und dem Flächenbereich auf dem Plättchen erzielt wird.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
In a known method of this type (Microeiectronics on Reliability, Pergamon Press May 1969, pages 101 to 111), the electron beam-sensitive material located on a semiconductor wafer is irradiated in step-by-step repetition so that the desired pattern is created in adjacent surface areas of the semiconductor wafer. In this case, the semiconductor wafer is aligned before the actual irradiation in such a way that predetermined step positions of the electron beam come to lie at desired points on the semiconductor wafer. For the purpose of alignment, alignment marks are attached to the plate, which are each assigned to the desired points on the plate. In the known method, an irradiation pattern for the production of a semiconductor component is generated in each case in buckets of the surface area of the semiconductor chip. After this pattern has been generated in a surface area, the semiconductor plate is mechanically moved on until the next surface area lies in the deflection area of the electron beam. After the mechanical displacement of the platelet, an exact alignment must be carried out again so that an exact correspondence between the positions attainable by the electron beam and the surface area on the platelet is achieved.

Ein wesentlicher Schritt beim bekannten Verfahren besteht demgemäß darin, daß für jedes einzelne herzustellende Halbleiterbauelement eine eigene exakte Ausrichtung des Plättchens in bezug auf den Elektronenstrahl durchgeführt werden muß. Da Halbleiterbauelemente üblicherweise In sehr großen Stückzahlen hergestellt werden, ist der für jedes herzustellende Bauelement durchzuführende Ausrichtvorgang ein Faktor, der die Herstellungszeil erheblich beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah-Accordingly, an essential step in the known method consists in the fact that for each individual semiconductor component to be produced a separate, exact alignment of the plate with respect to the electron beam must be carried out. Since semiconductor components are usually manufactured in very large numbers, the alignment process to be carried out for each component to be manufactured is a factor which has a considerable influence on the production line.
The invention is based on the object of a method

ren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß eine größere Anzahl von Flächenbereichen des HaIbleiterplättchens, in denen jeweils ein Halbleiterbauelement hergestellt werden soll, bestrahlt werden kann, ohne daß zwischen der Bestrahlung der einzelnen Flä-design ren of the type specified so that a larger number of surface areas of the semiconductor chip, in each of which a semiconductor component is to be produced, can be irradiated without having to intervene between the irradiation of the individual areas

chenbereiche eine erneute Ausrichtung des Halbleiterplättchens vorgenommen werden muß.areas a realignment of the semiconductor die must be made.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird als ein Teil des Aus-This object is achieved with the features specified in the characterizing part of claim 1. At the The method according to the invention is used as part of the training

richtschrltts die Gruppe von Richtmarken abgetastet. Nach dem Ausrichtschritt, bei dem Abweichungssignale erzeugt werden, werden mehrere Flächeriberelche nacheinander mit dem Elektronenstrahl bestrahlt, ohne daß eine mechanische Bewegung des HalbleiterpiattchensRichtschrltts scanned the group of alignment marks. After the alignment step in which deviation signals are generated, a plurality of surface areas are sequentially irradiated with the electron beam without mechanical movement of the semiconductor plate

stattfindet. Die schrittweise aufeinanderfolgende Bestrahlung der einzelnen Flächenberetche wird ausschließlich durch eine Ablenkung des Elektronenstrahls mittels elektrischer Signale bewirkt. Da beim erfindungsgemä-takes place. The step-by-step successive irradiation of the individual surface areas is exclusively through a deflection of the electron beam by means of causes electrical signals. Since the invention

Ben Verfahren somit die Anzahl der zur Herstellung einer bestimmten Menge von Halbleiterbauelementen erforderlichen Ausrichtschritte verringert wird, wird auch die Herstallungszeit der Halbleiterbauelemente deutlich herabgesetzt. Mit der Herabsetzung der Anzahl der Ausrichtvorgänge wird natürlich auch die Ausbeute an elni§ wandfreien Halbleiterbauelementen erhöht, da auch die M Wahrscheinlichkeit, daß bei der Ausrichtung Fehler auf-S treten, mit der Senkung der Anzahl der Ausrichtvor-'> gänge abnimmt.If the method thus reduces the number of alignment steps required to manufacture a specific quantity of semiconductor components, the production time of the semiconductor components is also significantly reduced. With the reduction in the number of alignment procedures the yield of elni§ wall-free semiconductor devices is of course increased as the M probability that occur-S in the alignment error, with the reduction of the number of Ausrichtvor - '> transitions decreases.

■^ Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in ,^i den Unteransprüchen gekennzeichnet.
1" Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigtAdvantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims.
1 "Embodiments of the invention are explained with reference to the drawing

^ Fig. 1 die Oberfläche eines Siliziumpläitchens wähfrf rend der Aufbringung eines Bezugsgitters,
^!iJ Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Plättf? chens von Fig. 1,^ Fig. 1 shows the surface of a silicon chip during the application of a reference grid,
^{! i} J Fig. 2 is an enlarged view of a portion of the plate? chens of Fig. 1,

!ξ Fig. 3 ein Diagramm aus den Stufen eines Herstellt lungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der U Erfindung,! ξ Fig. 3 is a diagram of the stages of a manufacture treatment method according to an embodiment of the invention,

j§ F i g. 4 ein Diagramm eines Ausführurtgsbeisplels einer H Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen H Verfahrens,j§ F i g. 4 is a diagram of an embodiment example of a H device for carrying out the invention H procedure,

IS F i g. 5 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Ausricht-H Verfahrens darstellt,IS F i g. 5 is a diagram showing an example of an alignment H. Procedure represents

M Fig. 6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines P zur Verwendung In der Vorrichtung nach F i g. 4 ver- |i wendbaren Mustergenerators, M FIG. 6 is a circuit diagram of an embodiment of a P for use in the device according to F i g. 4 usable pattern generator,

|§ Fig. 7 die Kontaktbereiche auf dem Slliziumplättchen 5| von Fig. 1 und 2, die zur Ausrichtung des Pläuchens fc nach dem zu beschreibenden Verfahren erforderlich sind, H Fig. 8 die Art der Feststellung der Lage des Bezugsl| gitters des Plättchens von gemäß Fig. 7 und
I^ Fig. 9 ein Beispiel eines nach einem Ausführungsbeif§ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens produzierten M Transistors.| § Fig. 7 the contact areas on the silicon wafer 5 | 1 and 2, which are necessary for the alignment of the bulge fc according to the method to be described, H Fig. 8 the type of determination of the position of the reference 1 | grid of the plate of FIG. 7 and
I ^ Fig. 9 an example of an M transistor produced according to an exemplary embodiment of the method according to the invention.

Il In Fi g. 1 ist die Oberfläche eines Plättchens 1 aus SiIip zium (for das auch andere Halbleitermaterialien, beiß spielsweise Germanium und intermetallische Halbleiter is| verwendet werden können) dargestellt, auf der ein grobes g| Bezugsgitter 2 aus zwei orthogonalen Gruppen von paral-Ej lelen Linien gebildet ist. Dieses grobe Bezugsgitter 2 |i unterteilt die Oberfläche des Plättchens 1 in eine Anzahl fi von quadratischen Zellen 3. Auf einem der Überkreuii'l zungspunkte des Bezugsgitters 2 ist ein kleineres Bezugsi| gitter 4 dargestellt, deiäien Größe gleich* der der Zellen 3 ja ist. Das Plättchen 1 kann folgendermaßen vorbereitet ffl werden: Zunächst wird die Oberfläche des Plättchens 1 j5 oxidiert und dann mit einer positiv arbeitenden, licht- ii empfindlichen Ätzschutzscij'cht überzogen. Das Bezugs-I^ gitter 2 wird dann dadurch auf der Ätzschutzschicht ji gebildet, daß diese mit Ultraviolett-Licht durch eine h geeignete Maske belichtet wird. Die lichtempfindliche ;,;; Ätzschutzschicht wird dann entwickelt, und das Bezugsii gitter wird in geeigneter Welse in die Oxydschicht auf '·.·' der Oberfläche des Plättchens 1 eingeätzt (die Oxydschicht kann durch Irgendein geeignetes Verfahren, bel- ; ; spielsweise durch thermische Umwandlung oder ι-:Abscheidung gebildet oder aber auch durch eine andere .geeignete Schutzschicht wie Siliziumnitrid ersetzt werden). Typischerweise haben die Linien des Bezugsgitters 2 eine Breite von 3 μηι und die Seltenlänge 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 Elekticnenbestrahlung empfindlich ist. Es können zwar herkömmliche, positiv arbeitende lichtempfindliche Ätzschutzschichten verwendet werden, doch hat sich gezeigt, daß die Verwendung einer auf einem Polymer, beispielsweise auf Polymethylmethacrylat .basierenden Ätzschutzschicht mit geeigneter Viskosität vorzuziehen Ist, die die Erzielung einer verbesserten Auflösung ermöglicht. Genauere Informationen über solche Polymere sind dem IBM-Journal vom Mal 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 Überschneidungspunkt von zwei Linien des Bezugsgitters 2 mit Hilfe eines am Gerät vorgesehenen optischen Mikroskops 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 4 eine Breite von 1 μπι, und sie bilden Zellen 6 mit einer Seltenlänge von 250 μπι (Fig. 2). Nachdem der Elektronenstrahl so geführt worden ist, da£ er das kleinere Bezugsgitter 4 über der gesamten Oberfläche der Schutzschich^f 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 hindurch geätzt, und anschließend wird das Plättchen durch die Oxydschicht hindurch geätzt, so daß das kleinere Bezugsgitter (entsprechend dem BezugsgitterIl In Fi g. 1 shows the surface of a plate 1 made of silicon (for which other semiconductor materials, for example germanium and intermetallic semiconductors, can also be used), on which a coarse g | Reference grid 2 is formed from two orthogonal groups of paral-Ej lelen lines. This rough reference grid 2 | i divides the surface of the platelet 1 into a number fi of square cells 3. On one of the crossing points of the reference grid 2 there is a smaller reference grid Grid 4 shown, the size is the same as that of cells 3 yes. The wafer 1 can ffl be prepared as follows: First, the surface of the wafer is oxidized 1 j5 and then coated with a positive-working, light-sensitive Ätzschutzscij'cht ii. The cover-I ^ grid 2 is then formed by ji on the etching stopper layer, that this is exposed to ultraviolet light through a suitable mask h. The photosensitive;, ;; The anti-etch layer is then developed and the reference grid is suitably etched into the oxide layer on the surface of the platelet 1 (the oxide layer can be formed by any suitable process, e.g. by thermal conversion or deposition formed or replaced by another suitable protective layer such as silicon nitride). Typically, the lines of the reference grid 2 have a width of 3 μm and the rare length of the cells 3 is 0.25 cm. Since the lines of the smaller reference grating 4 must be thinner than they can be produced by optical methods, the oxidized plate 1 is then coated with a positive protective layer which is sensitive to electrical radiation. Although conventional, positive-working photosensitive etch protection layers can be used, it has been shown that the use of an etch protection layer based on a polymer, for example on polymethyl methacrylate, having a suitable viscosity, which enables improved resolution to be achieved, is to be preferred. More detailed information on such polymers can be found in the IBM Journal of Mal 1968, page 251. The coated wafer is baked and transported to the work table of an electron beam machine, which is described below. In this device, the point of intersection of two lines of the reference grid 2 is aligned with the path of the electron beam with the aid of an optical microscope provided on the device. When this has been done, the electron beam is allowed to draw the smaller reference grid 4 in the protective layer. Typically, the lines 5 of the reference grid 4 have a width of 1 μm, and they form cells 6 with a rare length of 250 μm (FIG. 2). After the electron beam has been carried out so as £ he has the smaller reference grating 4 formed over the entire surface of the Schutzschich ^f, the protective layer is treated with a suitable solvent or etchant, so that the smaller reference grating formed in the protective layer remains. The oxide layer on the plate is now etched through the protective layer, and then the plate is etched through the oxide layer so that the smaller reference grid (corresponding to the reference grid

4) In das Plättchen selbst eingeätzt wird. Nun werden die Oxydschicht und die Schutzschicht emfernt, 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.4) is etched into the plate itself. Now the The oxide layer and the protective layer are removed, and a fresh oxide layer is created on the plate, see above that a permanent fine reference grid remains on the wafer by the device to be described can be easily determined.

Wie oben bereits erwähnt wurde, müssen die verschiedenen Stufen bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit vielen Bauelementen, beispielsweise einer integrierten Schaltung, 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 ist in der Praxis die gesamte Oberfläche des Plättchens 1 von den Linien des kleineren Bezugsgitters bedeckt. Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung des auf einem der Überschneidungspunkte des Bezugsgitters 2 liegenden Bezugsgitters 4 wird dabei für alle Überschneidungspunkie des Bezugsgitters 2 durchgefühi:. As mentioned above, there are various stages involved in manufacturing a semiconductor device with many components, for example an integrated circuit, be precisely aligned with one another, so that the different zones of the device are correctly aligned with one another, so that the manufacture of components with desired properties is made possible. The smaller reference grid is for monitoring the position of the electron beam provided on the wafer 1, so that successive irradiations that of carried out on the device, can be precisely aligned with one another. In Fig. 1 and 2 is only is shown as a square of the smaller reference grid 4, but in practice it is the entire surface of the platelet 1 covered by the lines of the smaller reference grid. The method of manufacture described above of the reference grid 4 lying on one of the intersection points of the reference grid 2 is used for all points of intersection of the reference grid 2 carried out :.

Das Plättchen 1 besteht typischerweise aus einer Scheibe eines Siliziumkristalls. In der folgenden Beschreibung wird beispielsweise ein Quadrat 8 mit einer Seltenlänge von 1 cm in Fig. 3 auf dieser Scheibe betrachtet. Wegen der ^eI der Einstellung des Elektronenstrahls erforderlichen Genauigkeit und wegen der Feinheit des vom Strahl erzeugten Brennpunkts, 1st die Strahlablenkung sowohl In der X- als auch In der ^-Richtung auf etwa 0,25 cm begrenzt, so daß die vom Elektronenstrahl abtastbare Fläche ein Quadrat 9 mit einer Seitenlänge von 0,25 cm )_·«. Wie In Fl g. 3 dargestellt ist. ist das Quadrat 9 In 100 quadratische Zellen unterteilt, von denen jede ein gleichartiges Halbleiterbauelement der ImThe plate 1 typically consists of a disk of silicon crystal. In the following description, for example, a square 8 with a rare length of 1 cm in FIG. 3 is considered on this disk. Because of the accuracy required for setting the electron beam and because of the fineness of the focal point produced by the beam, the beam deflection is limited to about 0.25 cm in both the X and in the direction, so that the area that can be scanned by the electron beam a square 9 with a side length of 0.25 cm) _ · «. As in Fl g. 3 is shown. the square 9 is divided into 100 square cells, each of which is a semiconductor component of the same type from Im

Quadrat 10 schematisch dargestellten Art enthalten soll. Ohne Im einzelnen auf die Geometrie der verschiedenen 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 Welse erzeugt. Wenn nlchtrechtwinkllge Formen erforderlich sind, können diese durch Steuern der Amplitude des Abtaststrahls erzeugt werden. Entsprechend der übll- t5 chen Halblelterpraxis 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 Teil des Oxydfilms weggeätzt werden. Zur Durchführung dieser Atzung wird die Oxydschicht mit einer für Elektronenbestrahlung empfindlichen, beispielsweise auf PoIymethylmethacrylat 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 Bezugsgliter auf vorbestimmten Positionen des Elektronenstrahls läßt man den Elektronenstrahl ein kleines Raster abtauen. das das Rechteck U 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.Square 10 should contain the type shown schematically. Without going into detail on the geometry of the various To enter semiconductor components, the production of which may be necessary in the cells, it is assumed that that a rectangular area 11 is recorded during a manufacturing step of these components must, so that, for example, the semiconductor material of the cell 10 can be doped in this area. Right-angled Surfaces can be combined to create many shapes, and indeed the large one will too Most of the molds required to manufacture transistors and integrated circuits onto them Catfish produced. When right-angled shapes are required these can be generated by controlling the amplitude of the scanning beam. According to the usual t5 In practice, the surface of the platelet is covered with an oxide layer (or another protective layer) coated, which prevents the dopant from the To achieve semiconductor material itself. To achieve the required selective doping, some of the Oxydfilms are etched away. To carry out this etching, the oxide layer is provided with an electron beam sensitive protective layer, e.g. based on polymethyl methacrylate, and the wafer is then inserted into the electron beam device to be described. After an alignment of the wafer or an approximate orientation of the reference glides formed on the wafer At predetermined positions of the electron beam, the electron beam is allowed to defrost a small grid. that fills the rectangle U exactly. The scanning speed and the beam energy are chosen so that the Protective layer is completely irradiated effectively in the entire rectangle 11. The irradiated section of the Protective layer can then be selectively removed in the usual manner using a solvent, so that the selective etching of the oxide not covered by the protective layer and a subsequent Doping of the platelet are made possible.

Wenn das Plättchen 1 für jede Zelle des Rechtecks 9 <o 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 wird, 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 Wirkungswelse Ist das Elektronenstrahlgerät mit einem Mustergenerator ausgestattet, der von einem geeigneten Aufzelchnungsträger. beispielsweise einem Lochstreifen, gesteuert wird, der In codierter Form die Länge X_L und die Höhe Y_L des Rechtecks 11 und die Koordinaten X₁. Y₁ eines Bezugszielpunkts des Rechtecks 11 enthält. Die aufeinanderfolgenden Werte der Koordinaten X_u 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 erfor- ^ derlich ist. Wenn die elektronische Schritt- und Wiederholungsabtastung, die oben beschrieben worden ist, über dem gesamten Quadrat 9 ausgeführt worden ist, wird das Plättchen 1 durch Bewegen des Arbeitstisches so verschoben, daß ein weiteres Rechteck auf dem Plättchen unter dem Elektronenstrahl angeordnet und wieder ausgerichtet tv'ird. 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 Flg. 3 dargestellten Untertellungen nur als Beispiel gewählt sind; andere Abmessungen und Unterteilungen könnten ebensogut angewendet werden.When the plate 1 has to be aligned separately with the electron beam for each cell of the rectangle 9 <o. the time it would take would be a major obstacle. The deflection of the electron beam is therefore automatically controlled in such a way that the electron beam is caused to scan a sequence of rectangles 11, each of which lies in the cells of the square 9, once the plate has been precisely aligned. To achieve this automatic mode of action, the electron beam device is equipped with a pattern generator that is generated by a suitable recording medium. for example a punched tape is controlled, the length X _L and the height Y _{L of} the rectangle 11 and the coordinates X ₁ in coded form. Y _{1 of} a reference target point of the rectangle 11 contains. The successive values of the coordinates X _u 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 any control by the operator being required. When the electronic step and repeat scanning described above has been carried out over the entire square 9, the wafer 1 is displaced by moving the work table so that another rectangle on the wafer is located and realigned under the electron beam tv ' earth. When this is done, the electronically repeated stepping process is carried out again and the entire process is repeated until the entire wafer surface has been treated as required. It should be noted that the dimensions and the number of lines In the in Flg. 3 subordinates shown are only chosen as an example; other dimensions and divisions could be used as well.

Fig. 4 zeigt In schematlscher Form ein Ausführungsbeisplel eines Elektronenstrahlgeräts und eines Steuersystems zur Ausführung der oben beschriebenen Vorgänge. Das ElektronenstrahlgeräU selbst besteht aus einem Gehäuse 12, das mit Hilfe des Rohrs 13 an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine beispielsweise thermionisch arbeitende Elektronenstrahlquelle 14. von der aus Elektronen an Ausrlcht- und Austastspulen 15 vorbei zu einer magnetischen Kondensorlinse 16 gelangen. Von der Kondensorlinse aus verläuft der Strahl durch Ablenkspulen 17 zu einer magnetischen Objektivlinse 18. In der Innerhalb des Gehäuses 12 liegenden Arbeltskammer 19 Ist ein Arbeitstisch 20 vorgesehen, auf dein das Plättchen 1 liegt. Der Arbeitstisch 20 Ist auf einem .nechanlschen 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 fokussleren. Zur Grobausrichtung des Plättchens Innerhalb des Geräts ist ein optisches Mikroskop 22 vorgesehen, durch das die Ober.Oäche des Plättchens 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, ist ein Einkanal-Elektronenvervielfacher 24 vorgesehen, der die von der Oberfläche des Plättchens 1 emittierten Sekundärelektronen auffängt. Wie aus dem Gebrauch eines Abtastelektronenmikroskops 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 25 und dann an eine Katodenstrahlbildröhre 26 angelegt. Ein Mustergenerator 27 erzeugt für die Ablenkspulen 17 und für die Katodenstrahlbildröhre 26 Λ"- und K-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. zum Korrigieren des Astigmatismus der Linse, zum Ausrichten des aus der Elektronenstrahiquelle 14 cstretenden Strahls auf die Linsen und zum Austasten des Strahls benötigt werden. Angesichts der Schwierigkeit, den Elektronenstrahl mit Hilfe einer Steuerelektrode schnell abzuschalten, wird die Austastung des Strahls dadurch erzielt, daß er aus der Achse des Linsensystems ausgelenkt wird, so daß er nicht durch die Öffnungen einer Linse tritt, sondern unterbrochen wird. Vorzugsweise ist die Elektronenstrahlquelle 14 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 des Plättchens 1 erreichen. Die Schaltung 30 bildet die Hochspannungs- und Heizspannungsversorgung der Elektronenstrahlquelle 14. Zum Anlegen von digitalen Signalen an den Mustergenerator 27 ist einFig. 4 shows an exemplary embodiment in schematic form an electron beam apparatus and a control system for performing the above-described operations. The electron beam device itself consists of a housing 12, which with the help of the tube 13 to a not shown vacuum pump is connected. Within the housing 12 there is one, for example thermionically operating electron beam source 14. from which electrons on alignment and blanking coils 15 pass to a magnetic condenser lens 16. The beam travels from the condenser lens through deflection coils 17 to a magnetic objective lens 18 Arbeltskammer 19 is a work table 20 is provided on your tile 1 is on. The work table 20 is open a .nechanlschen lens table 21 attached, the can be controlled from outside the housing 12. The objective lens 18 is used to the electron beam to focus on the surface of the wafer 1. For rough alignment of the plate inside the device is an optical microscope 22 is provided through which the surface of the plate 1 with the aid of a mirror 23 can be observed. Thus a video signal dependent on the grid marks on the surface of the wafer 1 can be generated, a single-channel electron multiplier 24 is provided, the from the surface of the wafer 1 catches emitted secondary electrons. Like from the use of a scanning electron microscope is known. changes that which occurs during the travel of the electron beam over the surface Secondary emission Depending on marks on the scanned area. 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 27 generates Λ "and K deflection signals for the deflection coils 17 and for the cathode ray tube 26. It also generates beam blanking signals and focus correction signals that are sent to the lens and beam alignment circuitry 28 can be placed. The alignment circuits 28 supply the currents and voltages necessary for focusing the Electron beam on the surface of the wafer 1. to correct the astigmatism of the lens, for alignment of the beam cstretenden from the electron beam source 14 on the lenses and for blanking the Beam are needed. Given the difficulty, the electron beam with the help of a control electrode to switch off quickly, the blanking of the beam is achieved in that it is off the axis of the lens system is deflected so that it does not pass through the openings of a lens, but is interrupted. Preferably the electron beam source 14 is arranged offset from the axis of the lens system, so that the light the cathode does not fall on the surface of the wafer 1, and causes exposure of the protective layer. This can also prevent ions emitted by the cathode from reaching the wafer 1. The circuit 30 forms the high voltage and heating voltage supply of the electron beam source 14. For application of digital signals to the pattern generator 27 is a

Lochstreifenleser 31 vorgesehen, damit die Ablenkung des Elektronenstrahls entsprechend der obigen Beschreibung festgelegt wird.Punch tape reader 31 is provided to allow the distraction of the electron beam is determined as described above.

Die in Flg. 4 dargestellte Anordnung hat zwei Betriebsarten, von Jenen die erste während der Ausrichtung und die zweite während der Bestrahlung der Schutzschicht wirksam ist. Während der Ausrichtung bewirken die in Fig. 1 und 2 dargestellten Bezugsgitter, die bereits vorher ',,if der Oberfläche des Plättchens 1 gebildet worden sind, die Erzeugung eines Videosignals durch den Elektronenvervielfacher 24, das bei der Darstellung auf der Katodenstrahlblldröhre 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 Katoclenstriihlblldröhre angebracht sind. Es kann jedoch auch eine exaktere Ausrichtmethode angewendet werden, wie In Flg. 5 schematisch dargestellt Ist.The in Flg. The arrangement shown in Figure 4 has two Modes of operation, of which the first during the alignment and the second during the irradiation of the protective layer is effective. During alignment, the reference grids shown in Figs. 1 and 2 already act previously ',, if the surface of the wafer 1 has been formed are the generation of a video signal by the Electron multiplier 24, which is so arranged in the display on the cathode ray tube 26 can show an enlarged image of the reference grid, thereby adjusting its alignment with the help of marks can be checked, which are attached to the screen of the Katoclenstriihlblldröhre. However, it can a more precise alignment method can also be used, as in Flg. 5 is shown schematically.

In Fl g. 5 ist ein Teil eines Feldes aus Halbleiterbauelewendet werden, Ist es nicht notwendig, die oben beschriebenen groben und feinen Bezugsgitter aufzuzeichnen.
In Fig. 6 Ist eine Schaltungsanordnung für den Mustergenerator dargestellt, der die Kurvenformen 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 Digitai-Analog-Umsetzern 41 und 42 den Werten X_L bzw. Y₁ entsprechende Bezugsspannungen, die die Amplitude der /V- und K-Ablastkurvenformen und daher die Breite und die Höhe des Rechtecks U (Flg. 3) bestimmen. Die Umsetzer 41 und 42 bestehen aus Wlderstandsketlenschaltungen mit Schaltern, 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 Summlerschaltungen 45In Fl g. 5 is part of an array of semiconductor devices. It is not necessary to record the coarse and fine reference grids described above.
In Fig. 6 there is shown circuitry for the pattern generator which generates the waveforms necessary to deflect the electron beam so that it writes the required straight lines and grids. The raster generator 40 consists of a sawtooth generator and it receives reference voltages corresponding to the values X _L and Y _1, respectively, from digital-to-analog converters 41 and 42, which the amplitude of the / V and K load waveforms and therefore the width and height of the Determine the rectangle U (Flg. 3). The converters 41 and 42 consist of resistance chain circuits with switches that 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 Summer Circuits 45

mpnfpn riaropctpllt rlac hpicnlpicwpicp 100 In P.lnp.m ntla- 7Ω lind ΛΛ rlip hprlfAmmllrhp .SummiPrvprstSrlfpr pnthaltpnmpnfpn riaropctpllt rlac hpicnlpicwpicp 100 In P.lnp.m ntla- 7Ω lind ΛΛ rlip hprlfAmmllrhp .SummiPrvprstSrlfpr pnthaltpn

dratischen 10 χ 10 Feld angeordnete Bauelemente enthalten kann. In jedem der 100 Bauelemente ist eine Richtmarke 32 vorgesehen, die in der Oxydschicht oder Im Halbleitermaterial selbst in Form eines schmalen Kreuzes aufgezeichnet ist, das an einer Ecke des Bauelements angebracht lsi, wo es keinen der Vorgänge auf dem Halbleitermaterial stört. Es ist nicht notwendig, daß In jedem Bauelement eine Richtmarke angebracht ist; Richtmarken können vielmehr nur in ausgewählten Bauelementen angebracht sein, oder sie können einfach auch zusammen mit der Herstellung des kleinen Bezugsgillers 4 auf der Oberflä iie des Plättchens 1 gebildet werden. Sie können auch an den Überschneidungen des Bezugsgitters liegen. Wenn das Plättchen beispielsweise durch Erzeugen einer Oxydschicht auf der Plättchenoberfläche und durch Beschichtung mit einer für Elektronenbestrahlung empfindlichen Schutzschicht für 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 μιη abzutasten, die zentral über den Richtmarken 32 liegen. D. h., daß die Kreuze in der Mitte 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 A"-Richtung und nicht in der V-Richtung fortschreitet, so daß nur die mittlere Reihe der Bauelemente 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 10 Richtmarken stark vergrößert, beispielsweise 1000- bis 5000mal vergrößert wiedergegeben werden, wobei die Bilder jedoch eng Seite an Seite nebeneinander auf deiri Bildschirm erscheinen, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn das Plättchen richtig ausgerichtet ist, dann erscheinen die 10 Richtmarken in der Mitte innerhalb der Raster auf dem Bildschirm der Katodenstrahlbildröhre 26, und jede Abweichung von der exakten Ausrichtlage wird unmittelbar offenkundig. Es könnten Richtmarken auch nur in einigen der Bauelemente einer bestimmten Reihe während des Ausrichtvorgangs abgetastet werden. Wenn Richtmarkenkreuze verbesltzen auch aus Widerstandskettenschaltungen bestehende Digital-Analog-Umsetzer, an die die digitalen Bezugssignale angelegt werden, die den Koordinaten A", und Y₁ entsprechen, so daß die Ausgangssignale der Summierschaltungen 43 und 44 aus Sägezahnschwingungen bestehen können, die mit den den Koordinaten X_x und Y₁ entsprechenden Signalwerten beginnen und den Werten X_L und Y_L 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 (Fig. 3) verwendeten kleinen Raster notwendig sind. Die Ausgangssignale der Summlerschaltungen 43 und 44 werden über Anaiogschalter 45 und 46 an Musterausrichtschaltungcn 47 und von dort über eine Verzerrungskorrekturschal .ung 48 an Ausgangsverstärker angelegt, die die X- und K-Spulen 49 bzw. 50 ansteuern. Der Mustergenerator enthält zwei Gruppen von Analogschaltern 51 und 52, die das schrittweise Fortschalten der voreingestellten Intervalle für die X- und K-Zellen besorgen. Die Anordnung 53 enthält die zur Ausführung der logischen Ansteuerabläufe der Schalter 51 und 52 notwendigen Schaltungen, 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 Fig. 3 erwähnte elektronische Wiederholungsabtastung zu bewirken.can contain dratic 10 χ 10 field arranged components. In each of the 100 components, an alignment mark 32 is provided, which is recorded in the oxide layer or in the semiconductor material itself in the form of a narrow cross, which is attached to a corner of the component where it does not interfere with any of the processes on the semiconductor material. It is not necessary for an alignment mark to be affixed to each component; Rather, alignment marks can only be attached in selected components, or they can simply be formed on the surface of the plate 1 together with the production of the small reference giller 4. They can also be due to the intersections of the reference grid. When the wafer has been prepared for the irradiation by the electron beam, for example by creating an oxide layer on the wafer surface and by coating it with a protective layer sensitive to electron irradiation, it is placed on the work table 20 of the apparatus of FIG. 4 and using the optical microscope 22 roughly aligned. Parameters are now input into the pattern generator 27 by the punched tape reader 21 so that the electron beam is caused to scan surface areas with a side length of 10 μm which lie 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 mode of operation, the pattern generator 27 is set to progress in the A "direction rather than the V-direction so that only the middle row of components in the 10x10 field is scanned are applied to the cathode ray picture tube 26 so that separate images of the 10 alignment marks are displayed on the screen. The scanning of the cathode ray picture tube 26 is set so that the images of the 10 alignment marks are greatly enlarged, for example 1000 to 5000 times enlarged, but the images appear closely side by side on the screen, as shown in Figure 5. If the wafer is properly aligned, then the 10 alignment marks will appear in the center within the grid on the CRT screen 26, and any deviation from the exact alignment becomes immediately obvious Some of the components in a given row are scanned during the alignment process. If alignment mark crosses also exist digital-to-analog converters consisting of chain resistance circuits, to which the digital reference signals corresponding to the coordinates A "and Y ₁ are applied so that the output signals of the summing circuits 43 and 44 can consist of sawtooth waves which correspond to the The signal values corresponding to coordinates X _x and Y ₁ begin and have amplitudes corresponding to the values X _L and Y _L. These signals are used to control the movement of the electron beam within the limits required to produce the rectangle 11 (Fig. 3 The output signals of the summing circuits 43 and 44 are applied via analog switches 45 and 46 to pattern alignment circuit 47 and from there via a distortion correction circuit 48 to output amplifiers which control the X and K coils 49 and 50, respectively. The pattern generator contains two groups of analog switches 51 and 52, which the sch Get rid of the preset intervals for the X and K cells. The arrangement 53 contains the circuits necessary for the execution of the logic control sequences of the switches 51 and 52, which cause the step-by-step progression of the electron beam along the rows and columns of cells, the electron beam being blanked during the stepping periods. This incremental indexing is also used to effect the electronic repeat scanning mentioned above in connection with FIG.

Der Mustergenerator enthält auch eine logische Hystereseschaltung 54, von der aus Signale an die Analogschalter 45 und 46 und von da aus an die X- und Y-Abtastspulen 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 lugische 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 Hystereseschaltung 54 so, daß sowohl die X- und Y-Ablenkspulen 49 und 50 jedesmal durch eine vollständige Hystereseschleife von konstanter Größe geschaltet werden, wenn ein Schritt in der K-Richtung erfolgt. DieThe pattern generator also includes a hysteresis logic circuit 54 from which signals are applied to analog switches 45 and 46 and thence to the X and Y scan coils. 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 freely recorded by the electron beam, there is a continuous deviation of the electron beam from the zero position. This effect is eliminated by the logical hysteresis circuit which ensures that the stepping signals are applied to the deflection coils in the correct sequence. Typically, the analog switches 45 and 46 receive the signals from the hysteresis logic 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 K direction. the

ίοίο

Musterausrichtschaltung 47 ermöglicht die Durchführung kleiner Änderungen der X- und K-Ablenkslgnale. 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 Mustergröße um beispielsweise ±0,5% eingestellt werden kann, sowie eine geringe kreuzweise Signalzuführung, damit In die X- und K-Acr!:en des Abtastelektronenstrahls eine geringfügige Drehung beispielsweise zwischen + oder -0,01 rad eingeführt wird. Diese Einstellungen sind als vier Steuerglleder ausgeführt, die der Bedienungsperson beispielsweise In Form von 10-Gang-Potentlometern zugänglich sind. Die Mittelstellung dieser Steuerglieder Ist so angeordnet, daß die Ablenksignale die Musterausrichtschaltung unverändert passleren.Pattern alignment circuit 47 enables small changes to be made in the X and K deflection signals. These changes can be any combination of the following three types: small shifts in the positive and in the negative directions, small gain changes so that the pattern size can be adjusted by, for example, ± 0.5%, and a small cross signal feed so that In the X - and K-Acr!: en of the scanning electron beam a slight rotation is introduced, for example between + or -0.01 rad. These settings are designed as four control units that are accessible to the operator, for example in the form of 10-speed potentlometers. The central position of these control members is arranged so that the deflection signals pass the pattern alignment circuit unchanged.

Die Verzerrungskorrekturschaltung 48 führt In die Ablenksignale eine präzise, vorbestimmte Nlchtlinearltät ein, die so gewählt worden Ist, daß die sich aus der geometrischen Form der magnetischen Ahlenkjoche und -Spulen ergebende Nlchtlinearität beseitigt wird. Diese Verzerrungskorrektur Ist zwar bei der Ausführung der Mustererzeugung oder der Ausrichtung der Ablenkung bei einem auf dem Plättchen angebrachten Bezugsgitter nicht erforderlich, da die Nlchtlinearltät konstant und damit bei allen Ablenkungen des Strahls gemeinsam auftritt, doch stellt sie sicher, daß die mit HiITe des Elektronenstrahlgeräts erzeugten Muster exakt rechtwinklig sind.The distortion correction circuit 48 leads In Deflection signals a precise, predetermined non-linearity which has been chosen so that the result of the The non-linearity resulting from the geometric shape of the magnetic Ahlenkjoche and -spulen is eliminated. These Distortion correction is true when executing the Pattern generation or the alignment of the deflection with a reference grid attached to the wafer not necessary, as the nonlinearity is constant and therefore occurs jointly with all deflections of the beam, but it makes sure that those with HiITe of the electron beam machine generated patterns are exactly right-angled.

Die oben Im Zusammenhang mit Fig. 3 erwähnten Parameter Λ", und Y_] und X_L und Y_L werden dem Mustergenerator entweder mit Hilfe des Lochkartenleser oder mit Hilfe einer manuellen Eingabe in Form von binär codierten Dezimalsignalen eingegeben, die Spannungen im Bereich von 0 bis 1,999 Volt mit einer Auflösung von 1 Millivolt entsprechen. Die Signale werden dazu verwendet, die Schalter in den Digital-Analog-Umsetzern 41 und 42 so anzusteuern, daß diese die Werte X, und Y, darstellende Signale erzeugen; außerdem werden sie in ähnlichen Schaltungen in den Summierschaltungen 43 und 44 zur Erzeugung von die Koordinaten X₁ und K₁ darstellenden Signalen verwendet.The parameters Λ ", and Y _] and X _L and Y _{L mentioned above in connection with FIG} to 1.999 volts with a resolution of 1 millivolt The signals are used to control the switches in digital-to-analog converters 41 and 42 to produce signals representing the values X, and Y, and are used in similar Circuits in summing circuits 43 and 44 are used to generate signals representing coordinates X ₁ and K _1.

Vorzugsweise Ist Cir Rastergenerator 40 derart ausgebildet, daß die Extremwerte der A'-Sägezahnschwlngung und der K-Sägezahnschwlngung durch Vergleich mit Bezugsspannungen und nicht einfach In Abhängigkeit von den Eigenschaften aktiver Elemente, die sich ändern können, bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit beim Aufzeichnen der abgetasteten Flächen erzielt werden. Cir raster generator 40 is preferably designed in such a way that the extreme values of the A 'sawtooth oscillation and the K sawtooth oscillation are determined by comparison with reference voltages and not simply as a function of the properties of active elements which can change. In this way, the accuracy in recording the scanned areas can be achieved.

Die X- und K-Ablenkgeschwlndigkeiten für die vom Rastergenerator 40 erzeugten Raster können eingestellt werden, damit sich die für die verwendete Schutzschicht notwendigen Elektronenbestrahlungen ergeben. Wie oben bereits erwähnt wurde, ist die X-Ablenkgeschwindigkeit so gewählt, daß sich aufeinanderfolgende Durchläufe in der ^-Richtung wirksam überlappen, damit die gesamte Fläche eines Rechtecks der Schutzschicht der Elektronenbestrahlung unterworfen wird. Während der Anlegung neuer Eingangssignale an den Mustergenerator und während des Fortschaltens von einer 2!eIIe zur nächsten In der X- und /-Richtung, wird zur Austastung des Elektronenstrahls über den Leiter 55 ein Si'gnai angelegt, wodurch das Aufzeichnen irgendwelcher störender Linien auf der Schutzschicht durch den Elektronenstrahl vermieden wird. Es sei bemerkt, daß der Rastergenerator In der Betriebsart zur Bestrahlung der Schutzschicht . keine Ausrichtabtastraster erzeugt.The X and K deflection speeds for the grids generated by the grid generator 40 can be adjusted so that the electron irradiations necessary for the protective layer used result. As mentioned above, the X deflection speed is chosen so that successive passes in the direction effectively overlap so that the entire area of a rectangle of the protective layer is subjected to the electron irradiation. During the application of new input signals to the pattern generator and during the stepping from one 2! EIIe to the next in the X and / directions, a Si'gnai is applied to blanking the electron beam via the conductor 55, whereby any disturbing lines are recorded the protective layer is avoided by the electron beam. It should be noted that the raster generator is in the operating mode for irradiating the protective layer. no alignment scan rasters generated.

Das Videosignal, das Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von dem vom Plättchen i unter dem Elektronenbeschuß emittierte Sekundärelektronen mit Hilfe des Elektronenvervielfachers 24 hergeleitet wird, kann auch auf andere Weise erzeugt werden. So können beispielsweise beide Bezugsgitter In der Oberfläche des Plättchens 1 als Linien gebildet sein, deren Leitungstyp dem des Hauptkörpers des Plättchens 1 entgegengesetzt Ist. Wenn das Plättchen I aus p-leitendem Silizium besteht, dann kann In seine Oberfläche längs der Linien des Bezugsgitters ein geeignetes Dotierungsmittel, beispielsweise Arsen, eindiffundiert werden. Arsen ist dabei ein besonders geeignetes Dotierungsmittel, da es bei den typischerweise bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen auftretenden Temperaturen einen kleinen Diffusionskoeffizienten besitzt und daher von nachfolgenden Diffusionsvorgängen, denen das Plättchen auscesetzi sein kann, nicht beeinflussen wird. Nachdem die Linien des Bezugsgitters durch Dotieren gebildet worden sind.The video signal used in the above-described embodiment from the secondary electrons emitted by the plate i under the electron bombardment with the aid of the electron multiplier 24 can also be generated in other ways. For example Both reference grids are formed in the surface of the plate 1 as lines, their conductivity type is opposite to that of the main body of the wafer 1. If the plate I made of p-type silicon a suitable dopant, for example Arsenic. Arsenic is a particularly suitable dopant because it is used in the temperatures typically occurring in the manufacture of semiconductor components have a small diffusion coefficient possesses and therefore of subsequent diffusion processes which the platelet auscesetzi can be, will not affect. After the lines of the reference grating have been formed by doping.

werden mit herkömmlichen Verfahren auf dem Plättchen 1 die in Fig. 7 dargestellten Kontaktflächen 61 und 62 gebildet, die mit dem Hauptkörper des Plättchens 1 bzw. mit den n-leltenden Linien des Bezugsgitters verbunden sind.the contact surfaces 61 and 62 shown in FIG. 7 are formed on the lamina 1 using conventional methods formed, which are connected to the main body of the plate 1 or to the n-lines of the reference grid are.

In Fi g. 8 ist dargestellt, wie die auf diese Welse gebildeten Bezugslinien zur Erzielung eines vom Elektronenstrahl abhängigen Videosignals vom Plättchen 1 angewendet werden können. Flg. 8a zeigt einen Querschnitt durch einen Oberflächenbereich des Plättchens 1, in dem das eine Linie 5 des Bezugsgitters 4 (nach Fig. 1 und 2) bildende η-leitende Material dargestellt ist. Die Oberfläche des Plättchens 1 ist mit einer Oxydschicht 63 bedeckt dargestellt, und der dargestellte Elektronenstrahl ist mit dem Bezugszeichen 64 gekennzeichnet. Vor der Einführung In das Elektronenstrahlgerät werden Verbindungen zu den Kontakten 61 und 62 (Flg. 7) hergestellt, und es werden an diese Kontakte Spannungen derart angelegt, daß der zwischen dem p-leitenden Körper des Plättchens 1 und dem η-leitenden Material der Linie 5 des Bezugsgitters gebildete pn-übergang 65 In Sperrlchtung vorgespannt wird. Wenn der Elektronenstrahl 64 auf der Oxydschicht nicht über die ein? oder die andere Seite der Linie 5 trifft, dann fließt im wesentlichen über den pn-übergang kein Sperrstrom. Wenn der Elektronenstrahl 64 jedoch auf der einen oder der anderen Seite der Linie 5 auf den Übergang fällt, werden in der Raumladungszone des Übergangs Paare aus Elektronen und Löchern erzeugt, die das Fließen eines Sperrstroms durch den Übergang bewirken. Dieser Sperrstrom kann als Videosignal verwendet werden, das die Lage des Elektronenstrahls 64 bezüglich der Linien 5 des Bezugsgitters anzeigt. Wie in Fig. 8b dargestellt ist, weist der Sperrstrom durch den Übergang zwei Spitzen auf. Wenn sich der Elektronenstrahl direkt über der Linie 5 befindet, besitzt der Sperrstrom den in Fi g. 8b zwischen den zwei Spitzen 66 dargestellten kleinen Wert.In Fi g. 8 is shown how those formed on this catfish Reference lines used to obtain a video signal from the wafer 1 which is dependent on the electron beam can be. Flg. 8a shows a cross section through a surface area of the plate 1 in which the one line 5 of the reference grid 4 (according to Figs. 1 and 2) forming η-conductive material is shown. The surface of the plate 1 is covered with an oxide layer 63 shown covered, and the electron beam shown is identified by the reference numeral 64. Before the Introduction Connections to contacts 61 and 62 (Fig. 7) are made in the electron beam device, and voltages are applied to these contacts in such a way that the voltage between the p-type body of the Plate 1 and the η-conductive material of the line 5 of the reference grid formed pn-junction 65 in blocking is biased. If the electron beam 64 on the oxide layer does not have the one? or the other Side of line 5, then essentially no reverse current flows through the pn junction. When the electron beam 64, however, falls on one side or the other of the line 5 on the junction, will be in the space charge zone The transition creates pairs of electrons and holes that allow a reverse current to flow through make the transition. This reverse current can be used as a video signal showing the location of the electron beam 64 with respect to lines 5 of the reference grid. As shown in Fig. 8b, the reverse current through the transition there are two peaks. When the electron beam is directly over line 5, the reverse current has the in Fi g. 8b between the two peaks 66 shown small value.

In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Anordnung eines Transistors dargestellt, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.In Fig. 9, one embodiment is a possible one Arrangement of a transistor shown, which can be produced with the method according to the invention.

Es ist offensichtlich, daß der Transistor nur einer eines Feldes solcher Bauelemente ist, die In gleichen Positionen In jeder der von den Zeilen 5 des Bezugsgitters auf der Oberfläche des als p-leitend angenommenen Plättchens 1 gebildeten Zellen angebracht sind. Der Transistor 70 besitzt rechtwinklige Emitter (n+)-. Basis (p)- und Kollektor (n)-Zonen 71. 72 bzw. 73 sowie (p+)-leitende Basiskontaktbereiche 74 und (n+)-leitende Kollektorkontaktbereiche 75. Die Basis- und KollektorkontaktbereicheIt is obvious that the transistor is only one one The array of such components is located in the same positions in each of the rows 5 of the reference grid cells formed are attached to the surface of the plate 1 assumed to be p-conductive. The transistor 70 has right angled emitters (n +) -. Base (p) and collector (n) zones 71, 72 and 73 as well as (p +) conductive ones Base contact areas 74 and (n +) - conductive collector contact areas 75. The base and collector contact areas

iiii

74 und 75 sind c'urch Fenster In der die Plättchenoberfläche be^Heckenden Oxydschicht freigelegt, In der auch die Kontaktfenster 76 zu den Emitterzonen 71 gebildet sind. Jeder dieser Bereiche und auch die Emitterkontaktfenster sind unter Verwendung eines Elektronenstrah!rasters aufgezeichnet worden, das in einer für Elektronenbestrahlung empfindlichen Schicht Muster erzeugt. Typische Abmessungswerte für die Kollektorzone 73 betragen 25 χ 20 um, und die Emitterkontaktfenster sind schmäler als I um. Es lassen sich Breiten von etwa 0,1 bis 0,25 μηι erreichen. Innerhalb der einen Zelle 6 ist zwar nur ein einziges Halbleiterbauelement dargestellt, doch sei bemerkt, daß gleichzeitig auch mehrere solcher Elemente74 and 75 are c'urch window in which the wafer surface be ^H corner ends oxide layer exposed, are also the contact window 76 formed on the emitter regions 71st Each of these areas and also the emitter contact windows have been recorded using an electron beam grid which creates patterns in a layer that is sensitive to electron radiation. Typical dimension values for the collector region 73 are 25 20 µm, and the emitter contact windows are narrower than 1 µm. Widths of about 0.1 to 0.25 μm can be achieved. Although only a single semiconductor component is shown within the one cell 6, it should be noted that several such elements are also shown at the same time

unter Anwendung normaler Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen erzeugt werden könnten. Es können auch nicht rechtwinklige Bereiche hergestellt werden, da die Form des vom Elektronenstrahl abgetasteten Rasters durch Ändern der Werte X₁ und Y_L derart gesteuert werden kann, daß ein Bereich mit Irgendeiner gewünschten Form beispielsweise unter d(.r "Steueren,, durch eine gespeicherte digitale Information ent sieht. Zur Erzielung dieses Ergebnisses müßten die Schalter .n den Widerstandskettenschaltungen der Digital-Analog-Umsetzer 41 und 42 (Fig. 6) beispielsweise durch Transistorschalter ersetzt werden, damit eine ausreichende Betricbsgeschwindlgkelt erzielt wird.could be produced using normal integrated circuit manufacturing processes. Rectangular areas can also be made, since the shape of the screen scanned by the electron beam can be controlled by changing the values X ₁ and Y _L so that an area of any desired shape is displayed, for example, under d (.r "control" by a To achieve this result, the switches in the chain resistance circuits of the digital-to-analog converters 41 and 42 (FIG. 6) would have to be replaced by transistor switches, for example, so that a sufficient operating speed is achieved.

Hierzu 11 Blatt ZeichnungenIn addition 11 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of irradiating an irradiation step by step for electron irradiation sensitive material on a semiconductor die in which semiconductor components are manufactured should, with an electron beam, in which the half-parent platelet before the irradiation of the on it Applied material is aligned so that predetermined step positions of the electron beam desired points come to lie on the semiconductor wafer with a reference field of several Alignment marks are provided, the positions of which are each marked with the desired points on the plate in a known relationship by placing the die first roughly on the electron beam is aligned in that the alignment marks are then scanned with the electron beam and deviation signals from this which is the deviation of the predetermined step positions of the electron beam by the associated alignment marks, and finally by adding the position of the semiconductor die and the step positions of the electron beam depending on the deviation signals for the Achieving the desired alignment position can be adjusted relative to one another, characterized in that that in the deitv alignment process a group of alignment marks is scanned and from this Deviation signals are generated which indicate the deviation of a group of predetermined step positions of the associated group of alignment marks, and that following the alignment process several discrete FIaV areas of the for one Irradiation by electron-sensitive material, the positions of which are predefined in each case Step positions of the electron beam are related, automatically sequentially without advancing of the semiconductor plate are irradiated with the electron beam from the alignment position.

2. The method according to claim 1, characterized in that the irradiation of the discrete surface areas is carried out by causing the electron beam to generate a plurality of the same irradiating the production of several identical semiconductor components enabling pattern on the for the irradiation with electron-sensitive material several identical, small ones, held at a distance To scan the grid in relation to the step positions have the same location.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the generation of the raster shape of each raster by controlling the amplitude of the line scan signal he follows.

4. The method according to claim 1, characterized in that during the irradiation of each discrete surface area deflection signals are generated with the electron beam following the alignment process, the electron beam in a narrow scanning grid corresponding to the discrete surface areas distract over the sensitive material so that these Abienksignals are compared with reference signals, the boundaries of the surface areas to be irradiated indicate, and that depending on the comparison result, the amplitude of the deflection signals is controlled in this way that an irradiation of the material outside the surface areas to be irradiated is prevented w'.rd.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,

characterized in that the deviation of the step positions from the associated alignment marks indicating signals as a function of a resultant due to the electron beam impact Secondary electron emission are generated from the semiconductor wafer.