DE2056620A1 - Vorrichtung zur Belichtung von Halb leiterelementen - Google Patents
Vorrichtung zur Belichtung von Halb leiterelementenInfo
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Description
International Business Machines Corporation, 10504» Armonk, N« Y.
Vorrichtung zur Belichtung von Halbleiterelementen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belichten von mehreren
in regelmäßiger Verteilung auf einer flächenhaften Unterlage angeordneten flächenelementen Insbesondere Halbleiter«lernenten einzeln
nacheinander mit einem gleichen Beiichtungsmuster« Halbleiterelemente sind in der beschriebenen Anordnung auf einem Halbleiterblättchen
als Unterlage angeordnet und «erden bei der Produktion belichtet»
um im foto chemischen Ätzverfahren ein !Leitungssystem in den Halbleiterelementen zu erzeugen» das dem Belichtungsraster entspricht»
Be ist bekannt» zu diesem Zweck die einzelnen Halbleiterelemente
nacheinander durch eine dem angestrebten, Belichtungsmuster entsprechende Maske mit optischem Licht zu belichten. Dabei ergeben eich
aber viele Probleme» insbesondere bedingt durch die in der Hegel
kleinen Abmessungen in der Maske, die bei der erforderlichen Neuorientierung für jedes einzelne Halbleiterelement; leicht beschädigt
wird und unbrauchbar wird. Abgesehen von dem Aufwand der getrieben
werden muß, um die Belichtung auf diese Weise einwandfrei und exakt
im vorbestimmten Beliohtungeauste? auf den einzelnen Haibleitertle-
! f) <) ■■'.
\ ? * il
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menten vorzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daS es bei einfachem vorrichtungsmäßigen
Aufwand und schneller Arbeitsweise möglich ist, exakt die angestrebten Belichtungen durchzuführen, wobei, um eine unterbrechungsfreie
Produktion zu ermöglichen, mechanische Teile, die wie die Maske bei
der bekannten Vorrichtung,hohem Verschleiß unterliegen, möglichst
vermieden werden sollen«
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet» daß im Vakuum der Elektronenstrahl einerElektronenkanone zur Belichtung auf die Unterlage gerichtet ist und daß für diesen Elektronenstrahl ein Hasterablenksystem und diesem nachgeschaltet ein Korrekturablenksystem vorgesehen ist und daß beide Ablenksysteme an eine von einem Rechner
überwachte Steuerschaltung zur Erzeugung der Ablenkspannungen angeschlossen sind» die eine erste an das Rasterablenksystem angeschlossene Ablenkschaltung zur widerholten Ablenkung des Elektronenstrahls im Belichtungsraster und eine zweite an das Korrekturablenksystem angeschlossene Ablenkschaltung aufweist zur Ausrichtung
der Rasterablenkung nacheinander auf die einzelnen Flächenelemente. Die Erfindung ist in erster Linie anwendbar in Verbindung mit der
Belichtung von Halbleiterelementen, die auf einem Halbleiterblättchen angeordnet Bind» sie let aber auch anwendbar, wenn andere
Flächenelemente in der angegebenen Anordnung belichtet werden eollen.
Die Erfindung verwendet zur Belichtung einen Elektronenstrahl, der
rein elektronisch, also ohne die Verwendung mechanischer Teile, die dem Verschleiß unterliegen könnten, nach dea angegebenen Belichtunge
muster getastet und gerastert sein kann· IMLe geforderte Genauigkeit
der Belichtung wird erzielt duroh die Verwendung der zwei hintereinander geschalteten Ablenksysteme. Das Rasterablenkeystern hat den
Elektronenstrahl nur über das Bildmuster, also nur über ein ver~
hältniBmäeig kleines Fläohenareal der gesamten Unterlage, näalich
die Ausdehnung eins« Halbleiterelement®» auszulenken und wiederholt
ein und dasselbe Raster in isuer gleicher Orientierung, so daß Ab-
/1 ·> η ο BAD 0RIQ1NAU
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weichungen dieser Rast«rauslenkung von einen Raster zum nächsten
minimal gehalten «erden können« Dieβer bereite gerasterte Elektronenstrahl wird dann aäsohlieBend in dem KorrekturablenksyBtem auf
die räumliche Lage dee J«weile zu belichtenden Halbleiterelementes
ausgerichtet und bei dieser Ausrichtung kennen dann, ohne das bereits bestehende Bildausterraster zu beeinträchtigen, Fehler durch
Korrekturablenkspannungen ausgeglichen werden· Auch bei dem zweiten Ablenksystem soll die erforderliche Ablenkung möglichst minimal gehalten «erden Im Interesse einer großen Genauigkeit, deshalb
kann man die einseinen Halbleiterelemente nacheinander durch me~
ohanisohes Terschieben wenigsten grob orientiert in eine Beiich*
tungspoeition bringen, so daß das Korrekturablenksystem das Raster
nur noch geringfügig verschieben muB, um es fein auf das bereits
vorausgerichtete Halbleiterelement auszurichten.
Die Erfindung macht sich in ihren Weiterbildungen den Umstand zunutze, daS man einen Elektronenstrahl auf rein elektronischem Wege
sehr genau steuern kann und mit diesem Elektronenstrahl in Verbindung Bit optischen Zellen Markierungen und dergleichen abtasten
kann«Durch solche Abtastungen kann man dann Informationen über die
gegenseitige Orientierung der Rasterablenkung gegenüber einem zu belichtenden Halbleiterelement gewinnen und zwar in Form von Hechherdaten, die man dann in dem Rechner in Korrekturgröflen umrechnen
kann, um damit über das Korrekturablenksystem eventuelle Fehlausriohtungen zu korrigieren«
Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden nun anhand der
beigefügten Zeichnung näher erläutert« In der Zeichnung zeigt;
10982R/1?RQ
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Fig. 3
einige Stromdiagramme zur Erläuterung der Funktion
des Korrekturablenksystems,
gitters, das beim Betrieb der Vorrichtung aus Fig» I
verwendet wird,
blättchen mit zu belichtenden Halbleiterelementen,
denanordnung,
maßgebenden Abteilung der Ablenkschaltung für das Rasterablenksystem und
lung der Ablenkschaltung für das Korrekturablenksystem.
W
In Fig. 1 ist mit 10 eine Elektronenkanone bezeichnet, die einen
Elektronenstrahl 11 ereeugt. Der Elektronenstrahl 11 durchsetzt
die öffnung 12 einer Blende 14 und wird dadurch in seiner Kontur
begrenzt. Der Elektronenstrahl 11 hat entsprechend dem Querschnitt
der Öffnung 12 im Anschluß an die Blende quadratischen Querschnitt
in der Größe der minimalen Linienbreite des au zeichnenden Musters»
BAD ORIGINAL
*' '"' IlillllilSlllliil»"1.;'1"·1 ΙΊ!;||| ,y.■ /I' j ι·
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Der Elektronenstrahl 11 passiert im Anschluß an die Blende H die
Fokussierspule 15 und tritt dann zwischen zwei Dunkelsteuerelektroden
16 hindurch, mittels derer der Elektronenstrahl dunkel getastet werden kann. Die Dunkelsteuerelektroden «erden von der
Steuerschaltung 17 mit Steuerspannung beaufschlagt* Diese Steuerschaltung 17 ist ihrerseits an einen Rechner 18 angeschlossen, der
die Pokussierspannung für die fokussierapule 15 liefert»
Der Elektronenstrahl 11 durchsetzt anschließend eine Blende 20
mit kreisrunder öffnung 19· Diese Blende 20 hat die Wirkung» daß
nur diejenigen geladenen Teilchen die die nicht dargestellten Linsen
zentral passiert haben, weiter verwendet werden, so daß ein
quadratischer Funkt ohne Zerstreuung abgebildet wird«
Der Elektronenstrahl 11 gerät dann in den Bereich magnetischer
Ablenkepulen 21,22,23,24, von denen die Ablenkspulen 21 und 22
die horizontale oder in x-Riehtung verlaufende Ablenkung und die Ablenkspulen 2? und 24 die vertikale oder in y-Richtung verlaufende
Ablenkung bewirken» Die Ablenkspulen gestatten es also, den
Elektronenstrahl nach Art eines Rasters abzulenken»
Im Anschluß daran passiert der Elektronenstrahl elektrostatische
Ablenkplatten 25,26,27 und 28. Die Platten 25 und 26 lenken den
Elektronenstrahl in horizontaler Richtung oder x-Riehtung ab, während
die Ablenkplatten 27 und 28 in vertikaler Richtung oder y-Richtung ablenken· Die Ablenkplatten 25 bis 28 dienen dazu, die
Position des Elektronenstrahlβ 11 zu korrigieren, ohne der durch
die Ablenkepulen bewirkten Rasterablenkung entgegen zu wirken.
Im AnschluS daran trifft der Elektronenstrahl auf ein Ziel, das auf
einem Tisch 29 angeordnet ist» Der Tisch 29 kann mittels eines
Sehritteoaaltaotors Xkt x-Riohtung und mittels eines Schrittschaltmotor
8 31 in y-Richtung und mit Hilfe eines dritten Schrittschaltmotor« 31* in x-Richtung eenkreoht zur x- und y-Richtung, also In
der Richtung des Elektronenstrahls verschoben werden. Die Schrittschaltmotoren
30,31, 31' werden von dem Rechner 18 gesteuert.
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Durch die magnetischen Ablenkspulen 21 bis 24 wird der Elektronenstrahl immer in der gleichen Weise in einem Raster ausgelenkt und
zwar in einem sogenannten A-Zyklus, einem sogenannten B-Zyklus und
einem C-Zyklus. Jedesmal» wenn der C-Zyklus beendet ist»beginnt
die Rasterauelenkung nieder mit dem A-Zyklus*
Im Α-Zyklus und im B-Zyklus wird der Elektronenstrahl in x-Richtung
mittels der Ablenkspulen 21 und 22 über 2000 Zeilen ausgelenkt, wobei der RUcklauf eich Über die Zeitdauer von zusätzlichen 48 Zeilen
erstreckt. Während des Α-Zyklus erstreckt sich die x~Auslenkung
Über 128 vertikale Zeilen» dagegen während des B-Zyklus Über 2000
vertikale Zeilen*
Im C-Zyklus wird der Eleketronenstrahl zur überprüfung auagelenkt
und zwar wird dabei die Fokussierung überprüft, was die Überprüfung von Fehlern, bedingt duroh Astigmatismus, einschließto Im C-Zyklus beginnt der Elektronenstrahl 11 am finde des B-Zyklus. Am-Ende des C-Zylclue findet ein Rücklauf statt» so daß der Elektronenstrahl in seine Auegangsposition zurückgeführt wird.
Da sämtliche Korrektursignale für den Elektronenstrahl über die
elektrostatischen Ablenkplatten 25 bis 28 einwirken, bewegt sich
der Elektronenstrahl in den Zyklen A, B und 0, ohne Unterbrechung so daß die Vorgeschichte der Bewegung des Elektronenstrahls durch
die Korrektur nloht beeinfluSt wird. Die Korrektureignale, die über
die Ablenkplatten 25 bis 28 einwirken» werden zu bestimmten Zeiten
entsprechend bestimmten Positionen des Elektronenstrahls 11 wirksam.
Der Elektronenstrahl 11 kann während einiger oder sämtlicher Zyklen
A, B und 0 dunktlgetaetet sein, je nach dem zugrunde liegenden
Betriebsprogramm. Die entsprechende Steuerung wird bewirkt durch
den Rechner 18 im Zusammenwirken mit der Steuerschaltung 17«
Dar Rechner 18 und die Steuersohaltung 17 sind, wie duroh Pfeile
angedeutet Über drei Kanäle miteinander verbunden und zwar dem Mueterk&nal» dem Korrektur*anal und dem Rüokkopplungskanal.
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Über den Musterkanal laufen die Dunkeltastinformationen, Registriermusterversatzdaten und andere eich, nicht wiederholdende Daten,
während über den Korrekturkanal Korrekturdaten und Ablenkdaten laufen» Über den Rüokkopplungskanal laufen Adressen für den Elektronenstrahl·
Die Signal« für die magnetischen Ablenk a pul en 21 bis 24 stammen aus
einer magnetischen Ablenkschaltung 32. Die magnetische Ablenkschaltung 32 liefert Ablenksignale an die magnetischen Ablenknpulen 21
bis 24* so daß der Elektronenstrahl dauernd die Zyklen A,B und C
beschreibt· Der Rechner 18 ist Über den Korrekturkanal an die magnetische Ablenkschaltung 32 angeschlossen. In dem Korrekturkanal
ist ein Puffer 33 mit einer Vielzahl von Sohleberegistern und ein
Ablenkregister vorgesehen·
Die magnetische Ablenkschaltung Verhält während der Zyklen A und B
Signale «us dem Ablenkregister 34. Während der Zyklen A und B ge«
langen auch aus einem Zähler 40 Signale an die magnetischen Ablenlcspulen 21 bis 24· Diese Signale dienen dazu, die ununterbrochene
Zyklenfolge A9B,0 zu bewirken.
Me Steuersignale für die elektrostatischen Ablenkplatten 25 bis 28
stammen aus einer elektrostatischen Ablenkschaltung 35. Die elektrostatische Ablenkschaltung ihrer«eita nimmt aue dem Puffer 35
unter Swiechenaohaltung eines Korrekturregister 36 Signale auf c
Die elektrostatische Ablenkschaltung 35 nimmt außerdem Signale aus
dem Registeraarkenversatzregister 37, das über den Puffer 38 des
Musterkanals an den Rechner angeschlossen ist, auf. Der Puffer 38 enthält eine Vielzahl -von Schieberegistern.
Die elektrostatische Ablenkschaltung 35 nimmt außerdem Signale aus
einer Decodiereteueraehaltaiig 39 und dem Zähler 40 auf. Der Zähler
40 enthält einen !-Zähler 41, einen Y-Zähler 42 und einen Xf-Zähler
45.
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Die Dunkeleteuerelektroden 16 «erden durch die Dunkelsteuerechaltung 43» die einen Zähler und ein Schieberegister aufreißt, geschaltet. Die Dunkeleteuerschaltung nimmt ihre Signale aus dem
Puffer 38 auf und tastet den Elektronenstrahl 11 nach dem Betriebsprogramm dunkelt während dieser unabhängig davon in der Zyklenfolge A, B und 0 mit seiner Rasterauslenkung fortfährt. Die Dunkelsteuerschaltung 43 bestimmt mithin die Zeitpunkte» während der
innerhalb der Zyklen A, B und O der Elektronenstrahl dunkel getastet ist«
Zur Takteteuerung dient ein 16-Megahertz-Krietalloeaillator 44*
Der Oszillator 44 treibt den Zähler 40, der seinerseits wie bereits bemerkt, an die magnetische Ablenkschaltung 32 und die elektrostatische Ablenkschaltung 35 angeschlossen ist.
Der ^-Zähler 41 und der Y-Zfihler 42 können maximal bis auf 2048
zählen, während der X«-Zähler 45 ein Vier-Bit-Zähl er ist, der die
Zählung dee X-Zählers 41 in 16 Stile unterteilt. Eine Zähleinheit
des X-Zählere 41 entspricht der Zeilenbreite des Elektronenstrahls
11· Der X'-Zähler 45 dient dazu, die Position der verschiedenen
Identifizierungsmarken während des Kallbrierungs- und Registrierungebetrieb«« au ermitteln.
Der Obtill»tor 44 let über einen Zähler 46, der als Vier-Bit-Zähler ausgebildet 1st, oder direkt an den Zähler 40 angeschlossen
je nach der Schalteteilung eines Umschalters 46*. Wenn der Zähler
46 zwlschengeechaltet 1st, wird die Zählfolge der Zähler 41, 42 und 45 auf 1/16 der nomalen ZShIfolge reduziert« Durch die beiden
Zähler 46 und 45 kann die Zählung in x-Rlchtung des X-Zählers 41
auf 1/256 reduziert werden» Von dieser Möglichkeit wird Gebruach gemacht, wenn während des Α-Zyklus die Ablenkung in x-Richtung auf
1/256 der Geschwindigkeit während des B-Zyklus reduziert werden
soll. Beim Betrieb erfolgt eine Fokussieroperation, während derer
die Fokussierung überprüft wird. Dies erfolgt nur während des C-Zyklus. Während der Zyklen A und B ist für die Dauer der Fokussieroperation der Elektronenstrahl 11 durch die Dunkelsteuerschaltung
43 dunkelgetastet«
1 0 9 ft 7 K / 1 ? β 0 ^0 0R1G|NAL
-£ - " P 15 932
Nach dem der Elektronenstrahl einwandfrei fokussiert 1st, erfolgt
eine Kalibrierungsoperation. Die Kalibrierung wird durchgeführt nur während des B-Zyklus, dagegen wird während der Kalibrierungeoperation innerhalb dee A- und B-Zyklue der Elektronenstrahl dunkelgetaatat, bo da3 Fehler bei der Ablenkung während des B-Zyklus
bestimmt werden» Dteee Fehler werden zunächst für die Ablenkung in
der x-Rlchtung bestimmt und dann für die Ablenkung in der y-Riehtung*
Nach den die Ablenkfehler in beiden Ablenkriohtungen χ und j
beetimmt worden Bind, wird der Elektronenstrahl nur noch während
dea Α-Zyklus in beiden Richtungen χ und y betrieben· Der Elektronenstrahl 11 wird dann erneut ie B-Zyklu· betrieben, um die lorelation der Tertikalen und horizontalen Ablenkriohtungen in A- und
in B-Zyklu· cu beatinnen.
Auf dies· Weine wird der Elektronenstrahl einwandfrei fokussiert
und kalibriert. lun kann dar Elektronenstrahl bei der Regiatriarungsoperation und bei der anschließenden Belichtung der eineeinen
Elemente dea Halbleiterblättohens Torwandet werden.
Während dea Regiatrierungabetriebea warden ssunäohst nur in A-Zykltta swai diametral gegenüberliegende Marken auf dan Halbleiter*
blättchen regietriert, wobei 4er B- und G-Zyklua dunkelgetaetet
wird. Dann dient dar A-Zyklue daau, die Regiatriermarken auf das
Halbleiterelenent au lokalisieren, daa belichtet werden «oll.
Während daa nachfolgenden B-Zjklua und
•rfolgt dia Belichtung, fahrend daa O-ayklu· £at dar Blelctronenatrahl 11 dunkalgataatat und das Halbleiterblättchen auf dan Tiaoh
29 wird duroli Tarachiaban daa tiechei reraohoban, a^ daJ ein anderes Halbleiterelaaent diaaea Halbleiterblättchen in dia Zielpo-•ition daa llektronenatrahla gelangt.
Dieee Betriebefolge aetst aioh fort bia alia Halbleiterelemente
dea Halbleiterblftttchena nach dan Yorbeetinntan Muster belichtet
sind* Iat daa geschehen, dann wird ein neues Halblelterblättohen
auf den Tisch 29 gelegt und die Betriebefolge wiederholt sich.
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Dies kann fortgesetzt «erden, bis eine neue Fokusaier- und Kalibrieroperation erforderlich ist, «as durch die Bedienungsperson
oder den Rechner 18 entschieden wird. Während des A-Zyklus, des
B-Zyklus und dee C-Zyklus wird der Elektronenstrahl durch die Dunkel steuerschaltung 43 dunkelgesehaltet, solange der Austausch eines
Halbleiterblättchens gegen ein anderes auf dem !Fisch 29 stattfindet.
Zum Zwecke korrekter Fokussierung dient das Fokussiergitter 47
(vergleiche Pig· 1), das ständig auf dem Tisch 29 befestigt ist·
Bas Fokussiergitter 47 kann, nie in Fig* 6 dargestellt» aus einer
sich selbst tragenden ringförmigen Kupferfolie 47a bestehen, die 250 /U stark und 2,5 Zentimeter Durchmesser haben kann. Auf diese
Kupftrfolie 47a ist elektrolytisch «ine Nickelschicht 47b aufgetragen. Die flcktlsohieht 47b «eist 13 L-fÖrmigt Gruppen von öffnungen auf, die über einen Bertich von 0,2 χ 0,2 Zentimeter verteilt sind, nob·! Jtde der L-fömigen Gruppen eine besondere Orientierung aufweist. Die Kupferfolie 47a 1st nur unterhalb der L-formlgen Gruppen ausgtätet.
Sobald durch Ytrsohieben de« Tisch·« 29 das Fokussiergitter einwandfrei in den Elektronenstrahl ausgerichtet ist» wird der Elektronenstrahl 11 während dee C-Äyklut durch da« vorbeetimmte Muster
bewegt, um dit Fokussierung iu Überprüfen. Hitrsu dient ein Fokus»
slerdetektor 48, der dlt Anstitfeflankensttilhtit besiehungsweise
dl· Xtitdautr dtr Ans titgeflankt de« Bignalt btstimmt, dme tntsttht, wtiui dtr Htktrontnatrahl 11 in tint dtr Ir-förmifen öffnungtn tintritt, btsithuneswtitt, wtnn tr tint dtr L-fermigtn Off-TtrltSt*
Das Signal» aus dtm FoJcuttitrdttektor 48 gelangt in tint Stttktorsteutrtohaltung 49 und tob da tibtr tine Torsohaltung 50 und eintn
Puffer 51 in dtn Rtohntr 18. Der Pufftr 51 weist tine Vieleahl von
Sohltbertgiettrn auf·
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Die Detektorsteuereohaltung 49 macht es möglich, daQ das Ausgangsßignal des Fokuseierdetektors 48 nur an die Torschaltung 50 gelangt,
wenn ein entsprechendes Signal von der Decodiersteuerschaltung
an die Detektorsteuereohaltung gelangt ist.
Der FokusBierdetektor 48 kann eine PIN-Diode 52 (vergleiche Fig. 6)
aufweisen, die sich über den ganzen Bereich des Fokussiergitters
erstreckt und neben diesem angeordnet ist. Wenn dann der Elektronenstrahl in eine der L-föraigen öffnungen einfällt, entsteht an der
PIN-Diode 52 ein Signal, das verschieden ist von dem Signal, das entsteht, wenn der Elektronenstrahl nur auf die Nickelschicht 47b
fällt« Wenn der Elektronenstrahl die L-förmige öffnung verläßt,
entsteht wieder ein besonderes Auegangesignal an der PIN-Diode
Der Fokuasierdetektor 48 kann gemäß Fig. 6 einen Verstärker 53 aufweisen, der die Auegangsaignale der PIN-Diode 52 verstärkt. Das
Auegangssignal V^ des Verstärker· 53 wird dann in swei Vergleichern
54 und 55 gegen Beeugsspannungen Y1 und V2 verglichen. Di· Bezugsspannungen V1UnG V2 sind auf 2OJt und 8OJ( des Spannungew er tee des
verstärkten Auegangesignals Vf eingestellt» Die Besugespannung V1
gelangt Über dl« Leitung 57 an den Vergleioher 54 und dl· Beeugsspannung T2 über 41« Leitung 58 an d«a Vergleioher 55«
Dl· Zeitdifferens, dl· verstreicht swiaehen der Aktivierung des
Vergleichere 54 und der des Vergleichere 55 1st «in Maß für die
Flankensteilheit der Signelspannung Vf. Entsprechendes wie für die
Vorderflanke jedoch für die Rückflanke der Signalspannung Vf.
Dl· Ausgangsepannungen der Vergleioher 54 und 55 gelangen in eine
ExkluBiv-Oder-Schaltung, die aufgrund der Ausgangesignale der Vergleicher Ausgangeaignale ereeugt, deren Xiwuledeuer der Flankenanstiegs- und Flankenabfalleeit dee Signals Vf entspricht. Dieses
Ausgangssignal der ExklU8lv-Od«r-8onaltung 56 gelangt an die Detektorsteuersohaltung 49 und tastet das Tor 50 während der Flanke nans ti ege zeit und der Flankenabfalleeit«
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H 0
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Jedesmal, vienn die Torsohaltung 50 getastet ist, gelangen Signale
von dem X-Zähler 41 und dem X'-Zählor 45 an den Rechner 18. Diese
Signale aeigen in dem Rechner die FehlfokuBSierung einschließlich
astigmatiecher Fehler dee Elektronenstrahls an« Diese Signale gelangen über eine Innerhalb dee Rechners 18 vorgesehene nicht dargestellte Fokussierkorrek torschaltung an die Fokussierspule 15 und
steuern dort die Fokussierung nach.
Nach dem der Elektronenstrahl auf diese Weise einwandfrei fokussiert
ist, wird ein Kalibrierungsgitter 60, das ständig auf dem Tisch 29
montiert ißt und zwar neben dem Fokusefergitter 47 durch Verschieben
des Tisches 29 in den Zielbereich des Elektronenstrahls 11 gebracht«
Das Kalibrierungsgitter 60 ( vergleiche auch Fig. 4) dient dazu, .
festzustellen, ob der Elektronenstrahl 11 einwandfrei in x~ und y~
Rlohtung durch die Ablenkspulen 21 bis 24 abgelenkt wird. Bas KaIibrierungsgitter 60 kann beispielsweise eine Kupferfolie von etwa
250 /U Stärke und 2,5 Zentimeter Durchmeseer sein, die mit einer
dlinnen Nlckelechieht elektrolythisch beschichtet ist« Die Uiekelschicht weist über einen 0,4 x 0,4 Zentimeter großen Bereich ein
Muster von Durchbrochen auf,unterhalb derer die Kupferfolie ausgeätzt ist.
Das Muster des Kalibrlerungsgittere 60 weist 32 Zellen und 32 Spalten von quadratischen öffnungen oder Durchbrüchen 61 auf, wobei
jederdieser Durchbrttohe eine Fläohenauedehnung von 25 /u mal 25 /υ
hat« Die Ausnahme der ersten Spalte und der ersten Zeile beträgt der Abstand zwischen den Zentren benachbarter Durchbreche 160 /U%
Der Abstand der Zentren zwischen den Durchbrüchen bei der ersten
Zeile ssu denen der zweiten Zeile und denen der ersten Spalte zu denen der «weiten Spalte beträgt 65 /tu Dadurch ist es möglich,
die räumliche Ausrichtung des Kalibrierungsgitters 60 einwandfrei sicher zustellen.
Sobald da« Kalibrierungegiiter 60 einwandfrei ausgerichtet let,
wird während dee B-Zyklus die Kalibrierung der horizontalen Rasterablenkung gegenüber der nun bekannten Lage des Kalibrierungegitters
60 überprüft« Um die Kalibrierung des Elektronen strahle au Uberprü-
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fen, wird dieser in x-Riehtung während deB B-Zyklus ausgelenkt
und zwar ohne die Korrekturauelenfcung der elektrostatischen Ablenkplatten,
Während dieser horizontalen Auslenkung im B-Zyk-lus tritt der Elek~
tronenstrahl in die verschiedenen Durchbrüche 61 des Kalibrierungsgitters
60 nacheinander ein und verläßt diese wieder« Während sich der Elektronenstrahl 11 über das Kalibrierungegitter 60 bewegt,
liefert ein Kalibrierungsdetektor 62 Signale an die Detektors teuerschal tung 4-9* Durch ein Signal aus der Decodiersteuerschaltung 39
das in der Detektorsteuerschaltung 49 vorliegt, Ibt die Torschaltung
50 immer dann geöffnet, wenn der Elektronenstrahl Π in einen
der Durchbrüche 61 eintritt oder einen derselben verläOt.»
Solange die Torschaltung 50 aktiviert ist, beziehungsweise geöffnet
ist, gelangt die Zählung des X-Zählers 4-1 und die des Xl-Zäh~
lers 45 in den Rechner 18 und meldet dort die x~ Koordinate, unter
dar der Elektronenstrahl 11 in die zugehörigen DurchbrUehe 61 eingetreten
1st beziehungsweise diese verlassen hat.
Der Rechner 18 beetimmt nun, ob ein Fehler zwischen der gemeldeten
Ablenkposition des Elektronenstrahls 11 und der bekannten Position
des Durchbruchs 61 auf dem Kalibriargitter 60 vorliegt oder nicht,
beziehungsweise wie groß dieser ist.
Der Kalibrierungedetektor 62 1st im wesentlichen genau so aufgebaut, wie der im einseinen an Hand der Pig» 6 erläuterte J?okussierdetektor
4Ö.
Haehdein der Strahl 11 in x-Ricntung kalibriert worden iöt, wird
er in y-Richtung kalibriert. Der Strahl wird durch die magnetischen
Ablenkepulen 21 und 22 weiter in x-Richtung abgelenkt, wird
jedoch während vier Zeiteinheiten entsprechend vier y~Zeilen festgehalten durch ein gegengeriohtefcee Sägezahnsignal, da© von der
Ablenkschaltung 35 an die Ablenkplatten 25 und 26 für die Ablenkung in x-Richtung gelangt. Dieses Bägezahnaignal wird durch ein
Signal der Decodlereteuerechaltung 39 ausgelöst.
ßA0
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Während dieses Sägeaahneignal an die in x-Richtung ablenkende
Ablenkplatten 25 und 26 gelangt, gelangt ein Signal an die in y-Richtung ablenkenden Ablenkplatten 27 und 28, das den Elektronenstrahl 11 über vier Zeilen in y-Riohtung bewegt, ΒΙθβθβ Signal Btammt ebenfalls aus der Ablenkschaltung 35 und zwar derjenigen Abteilung, die für die Ablenkung In y~Richtung zuständig ist-Auf diese Weise ist es möglich, den Elektronenstrahl am Rand der
DurchbrUche 61 des Kalibrierungsgitters 60 in y~Richtung entlangzuführen, ohne die Rasterauslenkung der Ablenkspulen 21 bis 24
zu stören oder zu unterbrechen.
Der Kalibrierungsdetektor 62 liefert wieder Signale an die Torschaltung 50, Bobald die Detektorsteuerschaltung 49 durch die
Decodiersteuersohaltung 39 aktiviert 1st. Die Signale gelangen
dann Über den Rüokkopplungskanal an den Rechner 18 und führen dazu,
daß Fehler der Elektronenstrahljustierung gegenüber der bekannten
Lage der Durchbräche 81 im Rechner 18 erkannt werden. Durch die
Torschaltung 50 gelangen nur die Zählungen vom X-Zähler 41 und vom X'-Zähler 45 unter Zwischenschaltung des Puffers 51 an den
Rechner. Die Zählung des X-Zählere 41 wird dabei in dem Rechner
nach Malabo der y-Koordinaten der Klektronenetrahlauslenkung
interpoliert,
Nachdem der B~Zyklue für die horizontale und vertikale Kalibrierung vollendet iBt, wird das Kalibrierungsgitter 60 gegebenenfalls durch Verschiebung des Tisches 29 so verstellt, daS eine
der Öffnungen 61 in eine bestimmte Position gelangt. Im Anschluß
daran wird In A-Zyklus des Elektronenstrahls das Zentrum dieses
Durohbruchee ermittelt. Dieser Α-Zyklus wird in zwei Abteilungen
unterteilt» In der einen Abteilung bewegt sich der Elektronenstrahl nur in x-Richtung und In der anderen Abteilung liegt wie
zuvor in Verbindung mit dem B-Zyklus beschrieben ein entgegengerlohtetes Sägezahneignal vor, das den Elektronenstrahl 11 über
vier Zeiteinheiten in einer bestimmten x-Positlon hält, so daQ
es sioh währenddeeeen Über vier Zellen in y-Rlchtung und »war nur
in y-Richtung verschiebt, entsprechend wie diee auvor b*i der Kalibrierung während des B-Zyklus beschrieben wurde«
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Das Zentrum dee Durohbruches ist nun während dee Α-Zyklus lokalisiert worden und nachdem dies geschehen ist, wird der Elektronenstrahl im B-Zyklus auegelenkt und zwar horizontal und vertikal
in der gleichen Weise, nie zuvor bei der horizontalen und vertikalen Kalibrierung beschrieben, um nämlich das Zentrum dea Durch*
braches zu lokalisieren* Die so während des A- und des B-Zyklus
gewonnenen Daten dienen dazu,die Korrelation zwischen dem A- und
dem B-Zyklus festzustellen.
Die Korrelation zwischen der Rasterablenkung im Α-Zyklus und der
im B-Zyklue beruht auf einer Bestimmung der Lokalisation des Zentrums eines Durchbruche des Kalibrierungsgitters gegenüber der
Zählung des B-Zyklus und des A-Zyfclus· Außerdem wird in beiden
Zyklen die Größe des Durchbruches ausgezählt«, Die dem Zentrum
entsprechenden Zählwerte des Α-Zyklus kann man auf mathematische Weise in die dem Zentrum entsprechenden Zählwerte des B-Zyklus
umrechnen* Auf dieee Weise gewinnt man dann die Fehlerbestimmung,,
Nachdem die Abweichungen des Elektronenstrahls 11 von dem gewünschten Weg bestimmt worden sind und die entsprechenden Werte in
dem Rechner 18 gespeichert sind, wird ein Halbleiterblättchen 63
auf dem Tisch 29 abgelegt« Das Halbleiterblättchen 63 kann dabei
mit bekannten Mitteln an dem Tisch 29 befestigt sein und die Bewegung dieser Haltemittel kann durch den Rechner gesteuert werden.
Der Elektronenstrahl und die ihn direkt beeinflussenden Mittel befinden sioh natürlich im Vakuum, das gleiche gilt flir den Tisch
29 und die gegebenenfalls dort vorgesehenen Haltemittel,
Das Halbleiterblättchen 63 wird auf dem Tisch 29 mechanisch lokalisiert, indem san die Kante des Blättchens 63 an entsprechende
Anschläge des Tisches 29 anschlagen läßt. Das Halbleiterblättchen kann an dies« Anschläge herangerückt werden durch die Hocken eines
Schieber«, der eu den HalteatLtteln gehört«
Die auf diese Weise mögliche Genauigkeit der räumlichen Orientierung des Halbleiterblättchens beschränkt sich natürlich auf
einige 20 /u und einige Winkelgrad. Ee ist natürlich nicht wün-
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sehenswert, daß man zur Einjustierung der Winkellage und der x-y-Lage
des Halbleiterblättchene große Korrekturen durchzuführen hat.
Um dem zu entgehen, wird zunächst in einer Rasterablenkung nach besonderen
Kegistriermarken außerhalb der für die Halbleiterelemente
vorgesehenen Flächenbereiche gesucht. Diese Registriermarken sind so groß, daß sie bequem erfaßt werden können und der Rechner 18
kann dann da nur ein Teil der Marken abgestastet ist, leicht den
Abstand zum Markeneentrum ermitteln. Diese Operation wird dann für
eine zweite Marke, die diametrial gegenüberliegend am Halbleiterblättchen vorgesehen ist, wiederholt.
Aufgrund der dabei gewonnenen Meßwerte und der bekannten Werte für
die Lokalisierung dieser Marken auf dem Halbleiterblättchen kann der Rechner Abweichungen der x-Position, der y-Position und in der
Winkellage des eingesetzten Halbleiterblättchens gegenüber einer Bezugslage errechnen. Daraufhin wird der Tisch 29 so verstellt, daß
diese Abweichungen verschwinden.
Der Tisch 29, der in der x-Richtung, in der y-Richtung und in der
z-Rlchtung durch die aus Pig* 1 ersichtlichen Motoren 30,31,31'
verschoben wird, Scann durch den Schrittschaltmotor 31 " um eine in
z-Riohtung verlaufende Drehachse gedreht werden. All diese Motoren
werden von dem Rechner 18 gesteuert. Die Drehbewegung des Tisches 29 um die z-Achse kann auch in der Weise bewirkt werden, daß man
den Tisch zunächet mit dem Motor 30 sehr weit gegen die ar-Richtung
auf den Angriffspunkt des Motors 31 zu verschiebt und dann in dieser extremen Lage in y-Rlchtung verschiebt und dabei den Tisch an der
dem Angriffspunkt des Motors 31 gegenüberliegenden Kante durch einen nicht dargestellten Halter festhält, uiu dessen Angriffspunkt der
Tisch dann schwenkt.
Zur Belichtung wird ein Halbleiterblättchen 63-, das mit einer Vielzahl
von Halbleiterelementen 64 beschichtet ist, auf den Tisch 29 gelegt und zwar so genau auf die Rasterablenkung des Elektronenstrahls 11 ausgerichtet wie möglich. Nun werden die RegiBtriermarken
65 (vergleiche Fig. 5), bei denen es sich zum Beispiel um Kreuze handeln kann, die zwischen den Eckpunkten der quadratischen
Halbleiterelemente 64, wie aus Pig. 5 ersichtlich angeordnet sind,
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abgetastet. Zu diesem Zweck werden in einem Α-Zyklus die ersten
30 Bitzeilen der Rasterablenkung abgefahren, um die vertikale Position der Marken 65 au ermitteln. Nun wird während der nächsten
30 Zeilen des Rasters des A-Zyklus durch das gegerigerichtete Sägezahnoignal,
das an die in x-Richtung auslenkenden. Ablenkplatten 25
und 26 gelangt, der Elektronenstrahl 11 in Jeweils ftlr ftlnf Zeiteinheiten
in der »-Position einer Registriermarke 65 gehalten,
während er gleichzeitig durch ein an die in y-Riohtung auslenkenden
elektrostatischen Ablenkplatten 2'7,2Q gelegtes Signal in y-Richtung
nur in vier Zeilen auegelenkt wird» Auf diese Weise wird die Position der horizontalen Zeilen angezeigt*
Die genaue Lokalisation der einzelnen Registriermarken 65 wird
während der restlichen Zeit - nämlich der verbleibenden 68 Zeilen
aus den insgesamt 128 Zeilen des A-Zyklus - im Rechner 18 errechnet.
Diese Rechenoperation in dem Rechner 18 beruht auf den Ausgangssig~
nalen des Regiatrierdetektors 66, der jeweils ein an den Rechner
gelangenden Signal abgibt, wenn der Elektronenstrahl Π über eine
Registriermarke 65 gleitet* Diese Ausgangssignale des Registrierdetektors
66 passieren das Tor 50, das von der Dstektorsteuerschaltung
49 geöffnet let» Die Detektorsteuerechaliung 49 öffnet das
Tor 50 nur aufgrund der Steuersignale der Decodiera teuerschaltung
39.
Der Registrierdetektor 66 ist im wesentlichen genau so aufgebaut
wie der Fokussierdetekfcor 48, er weißt nur insgesamt vier saktorenartig
angeordnete PIN-Dioden 67 (vergleiche Pig. 7 und 0) auf, die
dem Halbleiterblättchen 63 gegenübar angeordnet sind und einen zentralen
Durchbruoh 67' aufweisen, durch den der Ea.elcfcronenstrahl 11
auf das Halbleiterblättchen 63 fällt. Wenn der Elektronenstrahl die
Regietriermarken 65 überstreicht, dann ändert sich dia rückwärts
gerichtete Streuung der Elektronen und das führt zu verschiedenen Signalen in den Dioden 67. Die Dioden 67» die eich ,leweile Über
einen Quadranten eretreokeu, können hineiohtlich ihrer Winkellage
auf die der Zellen- und Spaltenstruktur des Halbleiterblättchene
oder auf die der Raeterauslenkung des Elektronenstrahls ausgerichtet
sein.
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Gemäß Pig. 7 eind jeweils die zwei einander gegenüber liegenden
Dioden 67 an einen Differentialveretärker 68 angeschlossen. Kurz
bevor der Elektronenstrahl 11 nach Vorausberechnung auf eine Regie triermarke 65 trifft, wird eine Halteschaltung 68f erregt, die
nun das Ausgangssignal des Verstärkers 68 als Bezugsspannung V0
beziehungsweise als Hintergrundsignal speichert. Diese Bezugsspannung V8 dient dazu, in der Halteschaltung 68* zwei Extrembezugsspannungen Vj1 und V. zu erzeugen, von denen die eine V.
etwas höher ist als die Bezugsspannung V_ und die andere V4 etwas
niedriger ist als die Bezugsspannung V0. Die Folge ist, daß der
Vergleicher 69» in den die Bezugeepannung V1 eingespeist wird,
ein Ausgangesignal liefert, wenn der Elektronenstrahl auf eine Registriermarke trifft und der Vergleicher 69' in den Bezugsspannung Vj1 eingespeist wird, ein Ausgangesignal liefert, wenn
der Elektronenstrahl eine Registriermarke verläßt» In die beiden
Vergleicher wird zu diesem Zweck die Ausgangsspannung des Verstärkers 68 eingespeist· Diese beiden Ausgangssignale entsprechen den
Ausgangssignalβλ dee Registrierdetektors 66 und sie bewirken, daß
Zählwerte In den Rechner 18 eingespeist werden in entsprechender Weise, *ie dies in Verbindung mit dem Fokuseierdetektor 48 bereits erläutert wurde.
Der Rechner 18 nimmt also Über den Rüokkopplungskanal Signale
auf, die in die Lokalisierung der Regie triermarken 65 kennzeich-" nen. Daraufhin erzeugt der Rechner Korrektursignale, die über den
Hueterkanal an die elektrostatische Ablenkschaltung gelangen und
dort Ablenkeignale zur Korrektur bei den Abweichungen zwischen der Lage dee Halblei terblättchens einerseits und der durch die
Ablenkspulen 21 bis 24 bewirkten Jlaeterauslenkung des Elektronenstrahls 11 anderseits bewirken« Die Steuerung der Ablenkschaltung
35 erfolgt mittels einer öleiohepannung, die in der Regietriermarkenversatzschaltung 37 erzeugt wird·
Während der Lokalisierung der Registriermarken 65 auf dem Halbleiterblättchen wird die Geschwindigkeit dee Elektronenstrahls 11
auf 1/256 dar Elektronenetrahlauslenkgeachwindigkeit während des
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B-Zyklus reduziert» Die entsprechende Steuerung wird von der magnetischen Ablenkschaltung 32 bewirkt» Diese Verlangeamung tritt
nur in der Nachbarschaft der Regis trie marken 65 auf« Während der
restlichen Rasterbewegung bewegt eich der Elektronenstrahl 11 mit
1/8 der Auslenkgeschwindigfeit dee B-Zyklus.
Bei Beginn des Α-Zyklus ist der Zähler 46 zwischen den Oszillator
44 und den Zähler 40 geschaltet und zwar aufgrund einer entsprechenden Schaltstellung des Umschalters 46*. Und auf diese Weise
wird die Messung etwas genauer.
Nach Vollendung des Α-Zyklus beginnt der Elektronenstrahl 11 seinen
B-Zyklus« währenddessen ein Halbleiteräement 64 belichtet wird*
Dabei wird der Elektronenstrahl 11 aus seiner vorbestimmten Position in eine andere verschoben und zwar durch das gegengerichtete
Sägezahnsignal, das von der Decodiersteuersohaltung 39 an die in
x-Richtung auslenkenden Ablenkplatten 25 und 26 gelangt· Gleichzeitig liegen Kompeneationssignale aus dem Regietriermarkenver~
satzregister 37 in der Ablenkschaltung 35 vor, aufgrund derer der
zuvor ermittelte Versatz des zu belichetenden Halbieiterelementee
gegenüber den Blektronenstrahlraster korrigiert wird« Außerdem liegen noch aus den Korrekturregister 36 Korrektureignale in der Ablenksehaltong 35 vor« die die Fehler» die zuvor in dem Kalibrierungsdetektor 62 ermittelt wurden, korrigieren«
Während der Elektronenstrahl von einem Halbleiterelement zum Ausgangspunkt des nächsten Halbleiterelementes 64 verschoben wird»
muß er durch die Dunkeleteuerechaltung 43 dunkelgetastet werden.
Nachdem der B-Zyklus vollendet ist. hat der Elektronenstrahl 11
die Belichtung eines Halbleitereleaentes 64 nach einem vorbestimmten Muster vollendet· Der Elektronenstrahl 11 wird nun dunkelgetaetet durch die Dunkeleteuereoheltung 34 und der Tieoh 29 wird
mittels der Schritteehaltootoren 30 und 31 so verschoben» daß ein
neues Halbleiterelement 64 in Beliohtungeposition gelangt. Diese
Bewegung dee Tisches 29 findet während dee C-Zyklus statt.
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Ist diee geschehen, dann werden die Regietriermarken 65 für dieses
neue Halbleiterelement 64 lokalisiert« Diese lokalisierung findet
während dee A-Zyklue statt» Dieee Iokalitderung der Registriermarken
eines neuen Halbleitereleraentes im A-SSykluo und die nachfolgende
Belichtung dieses Halbleiterelementes im B~3yklus und die
Verschiebung des Tisches im C~Zykluß auf ein neues Halbleiterelement
setzt sich für eine VJelsahl von Halbleitereleraenten fort.
Nachdem auf diese Welse eine Anzahl von Halbleiterelementen belichtet
sind, wird das Fokuaeiergitier 47 und daß Kalibriergitter
60 erneut eingesetzt« Wann dies geschieht» \?ird entweder vorher in
den Rechner 18 einprogrammiert oder von Fall zu Fall von der Bedienungsperson bestimmt,
Es sei darauf hingewiesen, daß der Elektronenstrahl dunkelgetastet
werden muß, wahrend ein Halbleiterblattchen 63 gegen ein anderes
auf dem Tisch 29 ausgetauscht wird. Diese Dunkeltastung wird von dem Rechner 18 über den Musterkanal ausgelöst·,
Anhand der Figuren 3a bis 3d werden nun die verschiedenen Bewegungen
des Elektronenstrahle 11 in at-Richtung infolge der verschiedenen
an die magnetißohen Ablenkspulen 21 und 22 und die elektrostatischen Ablenkplatten 25 und 26 jeweils für die x-Rlchtung gelegten
Signale erläutert» Fig. 3a sseigt die Ablenkung dee Elektronenstrahls
11 in x-Richtung bedingt durch die Ablenkspulen 21 und
22 gegenüber der Zeitachse« Es ist ersichtlich, daß diese Ablenkung nicht eine lineare Funktion der Ablenkspannung ist. U
Um die Ablenkung des Elektronenstrahls in x-Hichtung zu linearisleren*
let ein Korrektursignal nHtig, daß aus dem Korrekturregister
36 stammt und an die tlektrostatischen Platten 25 und 26 ge»
langt« Dieses Korrektursignal ist in FIg, 3c aufgetragen.
Zum Zwecke der Belichtung eines Halbleltereleaentes 64 muß der
Elektronenstrahl an bestimmten Positionen für «ine gewisse Zeit
angehalten werden« Danu dienen die Sügezahnepannungen, die in
Fig, 3b aufgetragen sind und an die elektrostatischen Ablenkplatten 25 und 26 gelangen·
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Die Ablenkung, die eich für den Elektronenstrahl Π insgesamt nun
ergibt» ist für die x-Richtung in Fig. 3d aufgetragen, voraus ersichtlich
ist, daß der Elektronenstrahl 11 an einer Vielaahl vorbestimmter
x-Positlonen für eine bestimmte 2eit sbillgeoetst wird.
Während der Elektronenstrahl 11 von einer Position aur nächsten
verschoben wird, wird er duroh dia Dunkelsteuerelektroden 16 dunkelgetastet«
Die Dunkelsteuerung findet statt, während der Zelten,
während derer naoh Pig* 3d der Elektronenstrahl in x-Riehtung fortschreitet·
An den Ablenkplatten 25,26 ElXv tile x-Richtung liegt außerdem noch
eine Gleichspannung aus dem Regiabrieriaarkenversatisregister 37
mittels derer der Elektronenstrahl auf die gesamte Anordnung der
einzelnen Halbleiterelemente 6\ ausgerichtet wird, soweit es die x-Riehtung angeht*
Die Ablenkschaltung 32 steuert die magnetische Ablenkung tier in
x-Richtung wirkenden Ablenkspule 21 und 22 aineraeLta und der in
y*Richtung wirkenden Ablenfcspulen 2Λ und 24 andei^raeito. Die für
die in x-Rlohtung wirkenden Ablenkapulen 21 und 22 maßgebende Abteilung
der Ablenkschaltung 32 int in Pig. 9 dargestellt, Gemäß
Pig» 9 sind mit 70,71 und 72,73 poeitlvo und mit 74 und 75 negative Stromquellen bezeichnet, die Jeweils Stroms tabIiisiert sind·
Die Stromquellen 70 bio 75 werden Über Steuersignale auo dam X-Zähler
41 gesteuert und laden eine Kapazität 76. Die iJtrfJme der
einseinen Stroaquellen haben unfctroohledliehen Wert, so daß die
Geschwindigkeit, mit der sich die Kapazität 76 auflädt unterschiedlich
1st, je nach dta» von welcher Stromquelle der üadeetrom stammt»
Die verschiedenen Stromquellen erzeugen 00 verschieden stell ansteigende Spannungen. Die länge diener Opannungsabsohnitte hängt
von der Zelt ab, über die die betreffende ladende Stromquelle eingeschaltet
ist«
Die positive Stromquelle 70 wird durch ein Signal auf der Leitung 77 aus dem X-Z&nler 4I nur während dos B-Zyldus eingeschaltet*
Die positive Stromquelle 71 wird durch ein Signal auf der Leitung
70 aus dem X-Zähler 41 nur während des A-Zyklus eingeschaltet*
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Die positive ßbromquelle 72 wird nur nährend eines !Ceils dee A-Zyklus von dem Ablenkregieter 34 über die Leitung 79 eingeschaltet. Wenn die positive Stromquelle 72 eingeschaltet ist, let die
positive Stromquelle 71 abgeschaltet.
Das Ablenkregister 34 kann auch die positive Stromquelle 73 Über
die Leitung 80 oder die negative Stromquelle 75 über die Leitung
81 einschalten. Bs ist jeweils zur Zeit immer nur eins der Stromquellen 73 und 75 eingeschaltet» Die negative Stromquelle 74 let
eingeschaltet, wenn ein Vergleichsvefrstärker 82 über die Leitung
83 ein Signal aus dem X-Zähler 41 aufnimmt und der Vergleichsverstärker 82 dabei gleichzeitig einen Fehler anzeigt.
Die Kapazität 76 ist an die magnetischen Ablenkspulen 21 und 22
Über einen Operationsverstärker 84 eine Korrekturschaltung 85
und einen Treibverstürker 86 geschaltet» Der Verstärker 84 arbeitet mit der Kapazität; 76 integrierend zusammen und isoliert dia
Stromquellen 70 bis 75 von dem Verstärker 86, der seinerseits die
eingespeiste Steuerspannung in Steueretröme umwandelt.
Die Korrekturschaltung 85 kompensiert die Nichtlinoarität der Ablenkung i^s Elektronenstrahls weitgehendet, so daß die diesbezügliche Korrektur entsprechend Flg. 3c durch die elektrostatischen Ablenkplatten 25 und 26 nur noch in minimalem Umfang erforderlich 1st» Die Korrekturschaltung 85 modifiziert den linearen
Spannungsanstieg der Ablenkspannung, etwa wie in Pig, 3a angedeutet, so daß die niohtllneare Abhängigkeit der Wirkung der magnetischen Ablenkspulen weitgehend kompensiert »Ird.
Während der Rücklaufzeit gelangt ein Teil des RUokkopplungeströme
an den Vergleiohsveretärker 82, wird dort mit einem Bezugssignal,
das über die Leitung 87 eingespeist wird, vergiiohen» Der Vergleiohsverstärker 82 nimmt über die Leitung 85 Steuersignale aue
dem X-Zähler 41 während der Rücklaufseit auf und wird durch diese
eingeschaltet. Wenn sich aufgrund einer Spannungedifferenz zwischen dem Beisugeeignal auf der Leitung 87 und dem RUokkopplungoslgnal aue den Spulen 21 und 22 während des Rücklaufs ein Fehler
ergibt» dann entsteht ein entsprechendes Ausgangssignal am Ver-
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gl ei chsv erstärker 82, daa die negative Spanzrangsquelle 74 einschaltet, bie der HQoklauf vollendet ist« Auf diese Weise wird
sichergestellt, daß der Elektronenstrahl am Schluß dee Rücklaufs
wieder exakt die gewünschte durch die Bezugsspannung auf der Leitung 87 definierte Ausgangelage eingenommen hat.
Durch die Stromwerte der Stromquellen 70 und 73 wird die Ablenkgeschwindigkeit des..Elektronenstrahls in x-Bichtung bestimmt» Wenn
die positive Stromquelle 70 einen Strom +1 liefert, dann beträgt
der Stromfluß der Stronquellen 71 und 73 +1/8 If der der Stromquelle 72 +1/256 I und der 8tromfluß der Stromquelle 75 -1/8 I.
Der Stromfluß der Stromquelle 74 muß ausreichend sein, um die Kapazität 76 in einer Zeit kurzer als die Rücklaufzeit, die im Beispiel 48 Mikrosekunden beträgt, zu entladen« Wenn die Stromquelle
70 einen Strom 4-1 liefert, dann muß der Stromfluß der Stromquelle
74 im Beispiel etwa -50 I betragen.
Die Stromquellen 73 und 75 werden vorwiegend im C-Zyklus verwendet,
um den Elektronenstrahl zur Fokussierung nach links oder rechts eu
verschieben« Sie können natürlich auch zu anderen Zeiten des Programms mit eingesetzt werden, wenn eine solche Verschiebung des
Elektronenstrahls wünschenswert ist«
Die Abteilung der magnetischen Ablenkschaltung 32 für die in y-Hichtung ablenkenden Spulen 23 und 24 ist genau so aufgebaut und
wird deshalb nicht näher beschrieben.
In 3?ig. 10 ist die Abteilung der elektrostatischen Ablenkschaltung 35 im eineeinen wiedergegeben, die zur Steuerung der in x-Richtung auelenkenden Ablenkplatten 25 und 26 dient* Die andere
Abteilung für die τ-Richtung iet genau eo aufgebaut und deshalb
nicht dargestellt·
Über die Leitung 90 gelangen Zählimpulee des X-Zählere 41 an einen
NPN-Traneietor 91, der eine Kapazität 92 entlädt, Die Kapazität
92 ist an eine positive konstante Stromquelle 93 angeeohloeeen· Über der Kapazität entsteht eine Sägezahnspannung, wie sie in
Pig, 3b dargestellt ist.
10982B/1?80
- ™ P 15 932
Die Karaazität 92 ist unter Zwischenschaltung eines Verotärkers
mit hoher Eingangeimpedanz an einen Hauptverstärker 95 angeschlossen,
der die Ablenkplatten 25 und 26 treibt. Durch den Verstärker
94 wird die Kapazität 92 von dem Hauptverstärker 95 isoliert»
Das Registriermarkenversatzregister 37 iet an eine Vielzahl von
positiven konstanten Stromquellen angeschlossen, die die Stromwerte +1 bie +64 I in binärer Folge aufweisen« Die erste dieser
Stromquellen 96 mit dem Stromwert +1 und ede letzte dieser Stromquellen
97 mit dem ßtromwert -i-SA I ist in Fig. 10 eingezeichnet.
Außerdem ist noch eine negative Stromquelle 98 vorgesehen, deren Strom den Wert -120 I hat. Ein Signal aua dem Registriermarkenversatzregister
37 auf den Leitungen 120 bis 127 beßtimmt, welche der Stromquellen einzuschalten ist. Über einen geerdeten Widerstand
99 entsteht daraufhin eine Gleichspannung, die unter Zwi~ schenschaltung des Verstärkers 100 mit hoher Eingangsimpedanz an
den Hauptverstärker 95 gelangt.
Das Korrekturrcgister 36 ist an eine Vielzahl positiver Stromquellen
angeschlossen, deren Stromwerte in binärer Sequenz die Werte zwischen +1 und +32 I haben» Die Anschlüsse erfolgen über die Leitungen
130 bis 135. Die Stromquelle 101 mit dem Strom +1 und die Stromquelle 102 mit dem Strom +32 I ist in der Zeiohnung darge stellt«
Dae Korrekturregister 36 ist außerdem an eine negative Stromquelle 130 angeschlossen, deren Stromwert -64 I beträgt.
Der Anschluß erfolgt über die Leitung 136. Die Stromquellen 101 bis 103 sind über einen Verstärker 104 an den Hauptverstärker 95
angeschlossen. Sin Signal des Korrekturregisters 36 bestimmt diejenige
Stromquelle 101 bis 103* die jeweils eingeschaltet sein soll. Der Gesamtwert des Stroms der eingeschalteten Stromquellen
bestimmt die Ladung der Kapazität 105« die über einen Widerstand
106 an die gemeinsame Auegangeleitung für diese Stromquellen angeschlossen ist.
Die Widerstände 107 und 108 sind parallel mit dem Verstärker 104 und mit dem Widerstand 106 und der Kapazität 105 geschaltet. Kit
109 ist ein NPN-Transistor bezeichnet, der zwischen die Widerstän-
109825/1780 BADORIQ1NAl
- »9 - <£ P 15 932
de 107 und 1OB geschaltet 1st und deesen Basis Über die Leitung
110 an den X-Zähler 41 angeschlossen ist,
Ein NPM-Transis tor 111, der symmetrisch zu dem Transistor 109 ausgebildet
ist, ist mit seinem Kollektor zwischen den Widerstand und die Kaoazität 105 geschaltet* Die Basis dieses Transistors
ist liber die Leitung 112 an den X-Zähler 4t angeschlossen. Wenn im
Anschluß an eine Auslenkung in x~Richtung der Elektronenstrahl
zurttcfc gefUhrt wird, gelangt ein Signal auf der Leitung 112 an den
Transistor 111, das diesen einschaltet. Zu dieser Zeit ist der
Transistor 109 abgeschaltet. Die Folge ist, daß der Strom, der durch die Widerstände 107 und 100 fließt, die Spannung Über der
Kapazität 105 auf einen Ausgangswert einstellt.
Sobald der Elektronenstrahl erneut mit der Auslenkung in x-IUchtung
beginnt, wird der Transistor 109 eingeschaltet und zwar durch
ein Signal Über die Leitung 110 aus dem X-Zähler 41 und der Transistor
11 wird Über ein Signal auf der Leitung 112 aus dem X-Zähler
41 abgeschaltet. Die Widerstände 107 und 108 sind nun kurzge-.schalfcet
und die Kapazität 105 wird von den Stromquellen aufgeladen und erzeugt eine S-förmige Spannungswelle zur Korrektur der
Abweichungen der Ablenkempfindliohkeit der magnetischen Ablenkspulen
gegenüber der Linearität.
Die Größe der Korrekturspannung bei Beginn einer Jeden x-Ablenkung
wird mithin durch den Wert des Stromfiusses der ausgewählten Stromquelle
und die Größe des Widerstandes der Widerstände 107 und
während der RUcklaufzeit bestimmt.
Bei einer Kalibrieroperation während des B-Zykluu liogt auf der
Leitung 90 ein Signal vor, das die Sägezahnspannung auslöst, die fttr vier Ablenkzellen an den Hauptverstärker 95 gelangt. Das auslösende
Signal auf der Leitung 90 stammt aus der Dacodiersteuerschaltung 39 und gelangt an den Transistor 91. Während des Beliohtungavorgangee
wird die Leitung 90 Über den X-Zähler 41 aktiviert
so daß das Sägezahnsignal dann mit der Periodieität einer Zelle
erzeugt wird.
109825/1280
- »ι - **
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Die bei der vorstehenden Figurenbeschreibung dienenden Zahlenangaben beziehen sich auf eine Verwirklichung der Erfindung, bei der
ijedee Quadrat einer 2000 mal 2000 Einheiten umfassenden Matrix
entweder mit dem Muster belichtet wurde oder nicht. Dabei sind die Quadrate der Matrix hinsichtlich ihrer Dimension und der minimalen Likiienbreite des Muster unter sich gleich. Diese Voraussetzung wurde getroffen, um die Geschwindigkeit, mit der die Muster
geschrieben beziehungsweise belichtet werden können, inf)glichst
hoch wählen zu können. Wenn der Elektronenstrahl die halbe Breite der minimalen Linienbreite des Musters hat, dann benötigt man vier
Belichtungspunkte, um ein Quadrat zu belichten, dessen Seiten so lang sind, wie die minimale Linienbreite. FUr diese Verhältnisse
ist die Elektronenstrahl ich te maßgebend.
Man kann das Muster auch aehr viel feiner schreiben als bei der
vorstehenden Figurenbeschreibung unterstellt. Zu diesem Zweck gentigt es, in dem Regletriermarkenversatzregister Vorkehrungen zu
treffen, daß die durch dieses Register 37 gesteuerte Verschiebung durch die Ablenkschaltung 35 in x- und/oder y-Richtung um wesentlich kleinere Schritte erfolgt, beispielsweise an Stelle einer
2000 mal 2000 Einheiten großen Matrix nach einer 8000 mal 8000 Einheiten großen Matrix. Entsprechende Steuerungen können durch ein
einziges Steuerwort des Rechners 18 bewirkt werden.
Nach FIg* 1 hat der Elektronenstrahl 11 quadratischen Querschnitt»
Die Erfindung ist zwar vorzugsweise in Verbindung mit einem so}.-chen quadratischen Elektronanstrahl anwendbar, weil auf diese Weise eine sehr exakte Belichtung des Mustere erzielbar ist, sie ist
aber auch anwendbar in Verbindung mit Elektronenstrahlen anderer Querschnittskonfigurationen, weil man die dadurch bedingte Abweichung der Belichtung, gegenüber einer solchen mit quadratischem Elektronenstrahl, wenn man sie nicht in Kauf nehmen kann,
wenigstens sum Teil durch Einführen von KorrefcturgröSen bei der
Auslenkung des Elektronenstrahls berücksichtigen kann.
10982B/1280 sad ordinal
- 2? - . · w P 15 932
In Abänderung des dargestellten AusfUhrungsbeispiels kann man auf
das Fokussiergitter 47 verzichten und das Kalibriergitter 60 zur
Fokussierung mit verwenden.
In weiterer Abänderung kann man das durch die elektrostatischen
Ablenkplatten 25 bis 28 gebildete Korrekturablenksystem statt durch elektrostatische Ablenkplatten auch durch hochfrequent betreibbare
magnetische Ablenkspulen erstellen. Wesentlich 1st nur, daß die Korrektur von einem anderen Ablenksystem bewirkt wird, als die
eigentliche Rasterablenkung.
Anstelle der elektrischen Schrittschaltmotoren zum Verschieben des
Tisches 29 können auch andere Antriebsmittel zum Beispiel Gleichstrommotoren Hydraulikmotoren und dergleichen vorgesehen sein.
10982SM280 BAD
Claims (1)
12.10.70 P 15 932
ANSPRÜCHE
Vorrichtung zum Belichten von mehreren in regelmäßiger Verteilung
auf einer flächenhaften Unterlage angeordneten Flächenelementen insbesondere Halbleiterelementen einzeln nacheinander mit einem
gleichen Belichtungsmuster» dadurch gekennzeichnet,daß im Vakuum der Elektronenstrahl (11) einerElektronenkanone zur Belichtung auf die Unterlage (60) gerichtet ist und daß für diesen
Elektronenstrahl ein Rasterablenksystem (21 bis 24) und diesem nachgeschaltet ein Korrekturablenksystem (25 bis 28) vorgesehen
ist und daß beide Ablenksysteme an eine von einem Rechner (18) Überwachte Steuerschaltung zur Erzeugung der Ablenkepannungen
angeschlossen sind, die eine erste an das Raeterablenksystem angeschlossene Ablenkschaltung (32) zur niederholten Ablenkung des
Elektronenstrahls im Belichtungsmuster und eine zweite an das Korrekturablenksystem angeschlossene Ablenkschaltung (35) aufweist zur Ausrichtung der Rasterablenkung nacheinander auf die
einzelnen Flächenelemente«
109825/1280 bad original
P 15 932
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterlage durch vom Rechner (i8) Überwachte Antriebe (30,31)in
gekreuzten Richtungen quer zum Elektronenstrahl verschieblich ist.
3» Vorrichtung nach Anspruch 1 odar 2, dadurch gekennzeichnet,
daO auf der Unterlage (29) ein Fokussiergitter (47) befestigt
ist mit einem Durchbruch und einer hinter diesem Durchbruch
angeordneten,elektronenenpfindlichen Zelle (52), deren Ausgangsimpulse
bei während einer Fokussierphase darüber streichendem Elektronenstrahl an einem Fokussierdetektor der Steuerschaltung (17) gelangen zur Vermessung dar Flankensteilheit
dieser Ausgangs impulse als Hail für die ElefctronenstrahLfokussierung.
4» Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Unterlage (29) ein Kalibrierungsgitter
(60) mit einem mehrzelligen und mehrspaltigen Feld
von Durchbrüchen (61) und einer dahinter angeordneten elektronenempfindlichen Zelle vorgesehen ist und daß die Ausgangsimpulse
dieser Zelle bei während einer Kalibrierungsphase
darüber streichendem gerastertem Elektronenstrahl in einen ralibrierungsdetektor (42) der Steuerschaltung (|7) gelangen
zum Vermessen ihrer zeitlichen Lage als Haß für die Ausdehnung des Elektronen-trahlrasters.
j» Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Registriermarken (65) einer auf die Unterlage (29) gelegten Halbleiterplatte (63) mit zu belichtenden
Halbleiterelementen in einer Registrierphase auf arund von Ausgangs impulsen einer eiektronanempfindliehen Zelle,in die die
von einem darüber streichenden Elektronenstrahl reflektierten
Elektronen fallen in einem Registrierdetektor (66) der Steuerschaltung
(!7) lokalisiert werden.
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- S.- P 15 932
SO
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ermittelte Fehler beziehungsweise Abweichungen von Soll-Werten im Rechner (18) in Steuergrößen für kompensierende
Ablenksignale des Korrekturablenksystems (25-28) umgesetzt werden·
7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturablenksystem eine elektrostatisches
System ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Rasterablenksystem (21-24) eine Pokussiereinrichtung (15) für den Elektronenstrahl (11) vorgesehen ist, die zur
Korrektur von in der Pokussierphase ermittelten Pokussierfehlern an den Rechner (18) angeschlossen ist.
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Θ4 1 θ SJ θ ΘΊ
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |