DE2117193A1

DE2117193A1 - Anordnung zur Feinpositionierung eines Elektronenstrahles

Info

Publication number: DE2117193A1
Application number: DE19712117193
Authority: DE
Inventors: Ulf Dipl.-Phys.; Börner Manfred Dipl.-Phys. Dr.rer.nat; Ricker Thomas Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; 7900 Ulm. M Strähle
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-04-08
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1972-10-12
Also published as: FR2132760A1

Description

Patent-Verwaltungs-GmbH 6000 Prankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm (Donau), 22. März 1971 PT-UL/Dre/eg - UL 70/230

"Anordnung zur Peinpositionierung eines Elektronenstrahles"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Peinpositionierung eines von einem Elektronenstrahlerzeugersystern ausgehenden, auf eine Auftreffebene gerichteten Elektronenstrahles.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiter-Schaltkreisen werden in bekannter Weise zunächst Belichtungsmasken mit den gewünschten Strukturen angefertigt. Von der Belichtungsmaske werden die Strukturen anschließend durch Kontakt- bzw· Projektionsbelichtung auf eine auf der Halbleiteroberfläche aufgebrachte UV-empfindliche Photolackschicht übertragen. Die entwickelte Photolackschicht dient dann als Maske für weitere Arbeitsgänge.

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Wegen des unvermeidlichen Abstandes zwischen Kontaktmaske und Photolackschicht (Größenordnung 1 ,um) eignet sich die Kontaktbelichtung nur zur Übertragung von Strukturen über 1 ,um. Mit der Projektionsbelichtung können auch Strukturen unter 1 ,um erzeugt werden. Die Korngröße hochauflösender Photoemulsionen liegt bei etwa 0,2 ,um, so daß mit diesen k Emulsionen Strukturen bis herab zu etwa 1 ,um dargestellt werden können. Auf Photolacken lassen sich hiermit auch Strukturen unter 1 »um herstellen. Die kleinste erreichbare Struktürabmessung wird jedoch durch das Auflösungsvermögen der für die Herstellung von Belichtungsmasken und die Übertragung von Strukturen auf den Halbleiter verwendeten optischen Abbildungssysteme bestimmte Die beugungsbedingte Grenzauflösung L_G (Linienzahl/mm) optischer Abbildungssysteme bei verschwindendem Kontrast und in der optischen Achse liegt z. B. bei einer Apertur A «*0,5 und einer durch die Photolack-Empfindlichkeit gegebenen kürzesten Belichtungswellenlänge von 330 nm bei I»_gäJ 3000 Linien/mm. Dieser Wert entspricht einer kleinsten Linienbreite von α* 0,17 ,um (bei Linienbreite gleich Linienabstand) und stellt eine theoretische Grenze dar. Der bei der Grenzauflösung L_ verschwindende Kontrast reicht jedoch nicht aus um Mikrostrukturen auf einem Halbleiter zu

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erzeugen. Weiterhin muß wegen der erwünschten Bildfeldgroßen berücksichtigt werden, daß die Auflösung mit dem Abstand von der optischen Achse abnimmt. Mit der Projektionsbelichtung ist z. Z. die Herstellung von Strukturen mit kleinsten Linienbreiten der Größenordnung 0,5 ,um auf dem Halbleiter möglich.

Will man zu noch kleineren Strukturen und/oder großen Bildfelddurchmessern übergehen, müssen kürzere Belichtungswellenlängen und wegen der spektralen Empfindlichkeit der üblicherweise benutzten Photolacke andere Lacke verwendet werden. Eine Möglichkeit hierfür bietet die Belichtung spezieller Lackschichten (Electron Resist, beispielsweise organische Photohalbleiter wie Polyäthylen, Polytetrafluorathylen, PoIymonochlortrifluoräthylen, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Poly-N-vinylcarbazol, Polyvinylaromaten, Polyvinylheterocyclen, Polyacrylamidderivate mit carbo— bzw. heteroaromatischen Seitenketten und andere) mit dem Elektronenstrahl· Bei diesen Verfahren wird entweder eine als Kathode benutzte Metallmaske mit der gewünschten Struktur elektronenoptisch auf die Lackschicht abgebildet oder ein feinfckussierter Elektronenstrahl mit einem Ablenksystem rasterförmig über die Lackschicht geführt und der gewünschten Struktur entsprechend ausgetastet·

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Mit heute bekannten Elektronenstrahlsystemen können kleinste Strahldurchmesser von ca. 0,01 .um erreicht werden, die es beispielsweise gestatten, durch Belichten einer Electron-Resist-Schicht und anschließende chemische Ätzung Linienbreiten kleiner als 0,2 ,um mit einer Kantenschärfe von 0,05 ,um zu erzeugen.

^v Durch Abbildungsfehler und Defokussierung des Elektronenstrahls bei großer Strahlablenkung sind die ausnutzbaren Bildfelder bei geforderter hoher Auflösung sehr klein. Die Auflösung, die im Mittelpunkt 0,05 ,um beträgt, ist bei einem Bildfeld von ca. 1 χ 1 mm noch 0,1 ,um und bei 2x2 mm nur noch etwa 0,8 ,um. Bei geeigneter Korrektur der Defokussierung und der Abbildungsfehler werden Auflösungen von ca. 0,06 .um beil χ 1 mm und 0,13 ,um bei 2 χ 2 mm erreicht. Bei noch größeren Bildfeldern nimmt die Auf—

fc - lösung jedoch sehr stark ab.

Neben den geschilderten Vorteilen der Elektronenstrahl-Belichtung von Electron Resist-Schichten gegenüber der optischen Belichtung von Photolack-Schichten läßt die größere Tiefenschärfe elektronenoptischer Abbildungssysteme die Elektronenstrahl-Belichtung für die Herstellung sehr kleiner Strukturen und beispielsweise bei bewegten Substraten besonders geeignet erscheinen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die Auflösung des Elektronenstrahles und/oder dessen Positioniergenauigkeit und/oder das ausnutzbare Bildfeld bei der Belichtung oder Bearbeitung von Materialien mit diesem zu erhöhen. Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 wiedergegeben. Bezüglich der Weiterbildungen der Erfindung wird auf die UnteranSprüche verwiesen. Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung wird anhand der Figur la beschrieben. Über einem Substrat 1 befindet sich eine Meß-Elektrodananordnung 2 mit je zwei parallelen Elektroden x. und x₂ bzw. y^ und y₂· Wird nun ein Elektronenstrahl 3 mit einem üblicherweise benutzten Ablenksystem zwischen den Elektroden x., X₂, Y-i ^und Y 2 ^nindurch ^^{n der} dargestellten Weiser auf das Substrat 1 gelenkt, so werden, die durch die elektrische Aufladung der Elektroden entstehenden Spannungen und/oder Spannungsänderungen zur Pein· Justierung, also zur Nachführung des Elektronenstrahles 3 benutzt. Diese Spannungen werden vorzugsweise über Differenzverstärker 4, je einer für ein Elektrodenpaar, in Figur la Differenzverstärker 4a für das Elektrodenpaar X₁, x₂, Differenzverstärker 4b für das Elektrodenpaar y., y₂,

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verstärkt. Anstelle von Spannungen können ebenso direkt die vom Elektronenstrahl auf die Elektroden transportierten Ladungen strommäßig gemessen werden. Auch hier wird für jedes Elektrodenpaar eine Größe abgeleitet, die der Differenz der Ableitströme beider Elektroden eines Elektroden— paares proportional· ist.

Der Elektronenstrahl 3 hat bevorzugt das in Figur Ib gezeigte Intensitätsprofil über den Strahlquerschnitt. Hierbei sollen Intensitäten zwischen I^ und I₀ zur Belichtung von belichtungsaktiven Schichten, wie z. B. Photolacken oder Electron Resist-Schichten und/oder Materia!verarbeitung ausreichen und Intensitäten zwischen I₂ und I_-. im Radiusbereich zwischen r~ und r. nur zu einer elektrischen Aufladung der Justierelektroden χ., X₂, y- und y₂ führen.

Die Doppelelektroden X₁, x~ und y., y~ können entweder unabhängig voneinander oder miteinander gekoppelt in x— und y-Richtung, beispielsweise mit einem mechanischen oder magnetostriktiven oder elektrostriktiven Kreuztisch, bewegt werden., Außerdem kann das Substrat z. B. mit solchen Kreuztischen in der x- und y-Richtung bewegt und um eine Achse senkrecht zur x- und y-Ebene gedreht werden. Muß dabei das Substrat 1 wesentlich von der optischen Achse des

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Elektronenstrahles entfernt werden, so kann die Grobab— lenkung desselben mit üblicherweise benutzten Ablenksystemen gesteuert werden, z. B. über Folgepotentiometer, die mit den Elektroden x., x~ und y^, γ ρ oder dem Substrat gekoppelt sind.

Soll der Elektronenstrahl z. B. ein flächenmäßig großes Substrat mit einer Vielzahl von Strukturfeldern beschreiben, die gegebenenfalls unter sich gleich sind, so ist es zwecks Einhaltung der Elektronenstrahlgrenzauflösung zweckmäßig, den Kreuztisch mit dem Substrat relativ zur Elektronen—Strahlachse so zu verschieben, daß diese jeweils in der Mitte des jeweils in Aufzeichnung befindlichen Strukturfeldes liegt.

Die geschilderten Verschiebungen der Meß»Elektrodenanordnung relativ zum Substrat ist jedoch nur dann sinnvoll, wie eine Zuordnung zwischen Substratlage und Elektroden— lage mit der Genauigkeit des Elektronenstrahles gewährleistet ist oder aber, wie später noch beschrieben wird, die Elektroden ihre Führung bei Verschiebungen im Substrat selber finden. Zur elektronenstrahigenauen Verschiebung kann der Elektronenstrahl selbst herangezogen werden.

An die Elektroden χ , Xp und/oder y^, y~ können auch zu-

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sätzliche Spannungen gegenüber dem Substrat 1 und/oder der äußeren Begrenzung der Anordnung angelegt werden« Diese Spannungen können zur Feinjustierung und/oder; Abbremsung des Elektronenstrahles benutzt werden. Durch ein Abbremsen der Elektronen nach Durchlaufen eines üblicherweise benutzten Ablenksystems (welches eine Mindestgeschwindigkeit der Elektronen erfordert, um genau genug zu arbeiten) ™ kann die Auftreffgeschwindigkeit der Elektronen auf das Substrat eingestellt und den gewünschten Anforderungen, beispielsweise der spektralen Empfindlichkeit von Electron Resist—Schichten, angepaßt werden.

Die Erfindung kann beispielsweise angewandt werden beider Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen, optischen und ähnlichen Gitterstrukturen und gekrümmten Strukturen, wie auch zur Herstellung von Bild— * . platten.

Figur 2 zeigt ein Substrat 5, beispielsweise eine Halbleiterscheibe, mit einer elektrisch leitenden Struktur 6a und 6b auf der Oberfläche und einer darüber aufgebrachten Electron Resist-Schicht 7. Wird nun ein Elektronenstrahl 3 beispielsweise mit einem Intensitätsprofil gemäß Figur Ib mit einem üblicherweise benutzten Ablenksystem zwischen den

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zwei Strukturen 6a und 6b hindurch abgelenkt, so führt dies zu einer Aufladung der Electron Resist-Schicht 7, der Strukturen 6a und 6b und des Substrates 5.

In Figur 2 sind zwei mögliche Elektronenstrahl-Konfigura· tionen dargestellt. Einmal trifft der Elektronenstrahl 3 in der Mitte zwischen den Strukturen 6a und 6b auf und führt neben einer Belichtung der Electron Resist-Schicht 7 zur symmetrischen Aufladung der Strukturen 6a und 6b. Später trifft der Elektronenstrahl 3 seitlich versetzt auf und führt durch eine unsymmetrische Belichtung zur ungleichmäßigen Aufladung der Strukturen 6a und 6b. Neben der direkten Aufladung durch die Electron Resist-Schicht 7 kann auch eine indirekte Aufladung beider Strukturen durch das Substrat 5 erfolgen. Durch die ungleichmäßige Aufladung entsteht eine Potentialdifferenz zwischen den Strukturen 6a und 6b, die erfindungsgemäß nach geeigneter Verstärkung und Verarbeitung zum Ablenksystem gelangt und eine Feinjustierung (Nachführung) des Elektronenstrahles bewirkt.

Die Tatsache, nach der Erfindung einen Elektronenstrahl über einen längeren Weg entlang einer vorgegebenen Linie ohne Abweichung von derselben führen zu können, bringt erstmals die Möglichkeit, die optisch belichteten Substrate noch

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vielfältiger auszunutzen. In der Einleitung wurde bereits darüber berichtet, daß die beugungsbedingte Grenzauflösung optischer Abbildungssysterne bei verschwindendem Kontrast und in der optischen Achse z. B. bei 3000 Linien pro mm liegt, wobei angenommen wurde, daß die Linienbreite gleich dem Linienabstand sei. Der Vorteil optischer Abbildungs- ^ verfahren liegt z. B. bei der Herstellung von Halbleiter— Substraten und Strukturen in der gleichzeitigen Belichtung des ganzen vorliegenden Substrates, während die Belichtung aller Teile desselben mit dem Elektronenstrahl seriell erfolgen muß· Man kann sich den Elektronenstrahl jedoch zusätzlich dergestalt zunutze machen, daß man in die Strukturzwischenräume, die infolge der optischen Grenzauflösung optisch nicht mehr verwertbar sind, weitere Bearbeitungsvorgänge legt. Nimmt man in Figur 2 zwischen den Strukturen 6a und 6b z. B. den optischen Grenzabstand von 0,17 ,um an,

so ist dieser Zwischenraum zur optischen Bearbeitung nicht mehr verwertbar. Hingegen läßt sich der Zwischenraum mit einem sehr stark fokussierten Elektronenstrahl bei dessen abweichungsloser Führung auf einer Linie noch gut verarbeiten. Z. B. kann bei einem Feldeffekttransistor auf diese Weise zwischen Quelle und Senke mit einem Elektronenstrahl das Tor eingearbeitet werden.

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Da der Strahl durch die vorliegende Erfindung sehr genau auf einer Linie zu führen ist, ist es desweiteren möglich, mehrere Elektronenstrahlbelichtungslinien im physikalisch dichtestmöglichen Abstand nebeneinander aufzuzeichnen· Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß im Differenzverstärker 4 die von einer der beiden Elektroden 6a oder 6b abgenommene Spannung um einen kleinen Wert Δ U erhöht oder erniedrigt wird.

Oftmals kann es auch notwendig sein, auf einem schmalen Substratstreifen, wie z. B. der Zwischenraum zwischen den Strukturen 6a und 6b in Figur 2, eine sehr breite Elektronenspur aufzuzeichnen, derart, daß sie möglichst fast die ganze Breite dieses Streifens ausfüllt. Infolge der ständigen Schwankungen des Elektronenstrahles um seinen Sollpunkt herum, die insbesondere bei großen Abständen des Elektronenstrahlerzeuger sy stems von der Auftreffebene an Bedeutung gewinnen, die ihrerseits aber nötig sind, wenn längere Strahlauslenkungen auf der Auftreffebene benötigt werden, wäre dieses nicht möglich oder die Spurbreite der Elektronenstrahlaufzeichnung müßte entsprechend reduziert werden« Durch die vorliegende Erfindung kann nun die ganze Breite des Feldes für die Spur ausgenutzt werden, z. B. derart, daß der Elektronenstrahl senkrecht zu seiner Auslenkrichtung zwischen

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den Strukturen 6a und 6b mit einer kleinen Wechselspannung ausgelenkt wird.

Die elektrisch leitende Struktur 6a und 6b im Beispiel der Figur 2 muß sich nicht zwangsweise zwischen dem Substrat 5 und der Electron Resist-Schicht 7 befinden, sondern kann auch, wie in Figur 3 gezeigt ist, auf der Electron Resist-P Schicht 7 aufgebracht oder in Form einer Maske aufgelegt sein. Falls die elektrischen Eigenschaften des Substrates S oder der Electron Resist-Schicht 7 es erforderlich machen, kann sich zwischen der letzteren und der Struktur 6a, 6b eine geeignete Isolationsschicht 8 befinden.

Die Figur 4 zeigt «ine Anordnung mit einer elektrisch leitenden Struktur 6a, 6b auf der Rückseite des Substrates 5. Falls erforderlich, ist hier wieder eine Isolation 8 zwisehen dem Substrat 5 und der Struktur 6a, 6b und/oder zwirschen dieser und der Substrathalterung vorgesehen. Diese Anordnung eignet sich nur für die Herstellung grober Strukturen oder entsprechend großflächiger Strukturen bei der Verwendung dünner Substrate, da der Elektronenstrahl im Substrat 5 gestreut wird.

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Um mit den beschriebenen Verfahren gute Ergebnisse zu erzielen, kann die elektrische Leitfähigkeit oder die Dielektrizitätskonstante der Electron Resist-Schicht 7 durch geeignete Beimengungen (beispielsweise organische Verbindungen wie 9,10-Dibromanthracen, Bromanil, .1,3-Dinitrobenzol, 1,5-Dicyannaphthalin, Tetracyanoäthylen und andere) zum Electron Resist 7 auf einen bestimmten Wert eingestellt werden.

Soll eine Electron Resist-Schicht beispielsweise genau entlang der Linie L zwischen zwei elektrisch leitenden Strukturen 6a und 6b mit dem Elektronenstrahl belichtet werden, so können diese beiden Strukturen parallel oder unter einem kleinen Winkel zueinander verlaufen und ihre Kanten müssen nicht unbedingt geradlinig, sondern können auch gekrümmt sein. Wesentlich ist ihre Symmetrie zur Linie L« Ebenso ist es nicht notwendig, daß die dem Elektronenstrahl zugewandten Kanten der Strukturen 6a und 6b eine besonders große Schärfe aufweisen« Da das Messen der pro Zeiteinheit auf jede Struktur 6a bzw. 6b aufgebrachten Ladung mit einem gewissen geometrischen Integrationseffekt verbunden ist, spielen kleine Kantenausfransungen bei der Genauigkeit des Strahlführungsverfahrens eine untergeordnete Rolle.

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Das vereinfachte elektrische Ersatzschaltbild einer solchen Anordnung ist in Figur 5a angegeben. R_ und R„, sind die Bahnwiderstände der Strukturen 6a und 6b zwischen dem Auf— treffpunkt des Elektronenstrahles und den Kontaktierungs— stellen. Diese beiden Widerstände ändern sich zwar mit der Bewegung des Elektronenstrahles, sind aber meistens sehr ) klein und können deshalb im allgemeinen vernachlässigt werden. Die Widerstände R , R_fe und R _fe und die Kapazitäten C , C. und C . sind durch die elektrischen und dielektrischen Eigenschaften der Electron Resist-Schicht 7, des Substrates und eventueller Isolationen 8 gegeben und,können durch zusätzlich außen angebrachte Widerstände und/oder Kondensatoren verändert werden.

Wie man in Figur 5 leicht erkennt, kann der Elektronenstrahl (3) nicht nur zwischen zwei Strukturen 6a und 6b hindurch abgelenkt, sondern auch in einem bestimmten kleinen Abstand zu einer elektrisch leitenden Struktur 6a entlang der Linie L geführt werden. Figur 5b zeigt das elektrische Ersatzschaltbild dieser Anordnung. Dabei entsprechen die Bezeichnungen denjenigen der Figur 5a.

Bei der Anordnung gemäß Figur 5a entsteht beim Abweichen des Elektronenstrahles von der Linie L eine elektrische

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Spannung £ U , zwischen den Punkten a und b, die ein Maß für die Unsymmetrie (Abweichung von L) des Elektronenstrahles 3 ist.

Bei der Anordnung gemäß Figur 5b führt der Elektronenstrahl 3 zu einer Aufladung der Struktur 6a und dadurch bedingt zur Ausbildung einer Spannung U__ zwischen den Punkten a und c. Ändert sich der Abstand zwischen Elektronenstrahl 3 und Struktur 6a, so ändert sich die Spannung U derart, daß bei kleiner werdendem Abstand U größer wird und umgekehrt· In entsprechender Weise kann auch der am Punkt a von der Struktur 6a abfließende Strom gemessen und zur Regelung des Strahlabstandes von der Struktur 6a herangezogen werden.

Will man, wie beschrieben, einen Elektronenstrahl 3 zwischen elektrisch leitenden Strukturen 6a und 6b hindurchführen, so ist es zweckmäßig, die Strukturen, wie in Figur 6a gezeigt, wenigstens an einem Ende schräg nach außen trichterförmig auseinanderlaufen zu lassen. Dadurch wird das "Einfangen*¹ des Elektronenstrahles am Anfang dieser Struktur erleichtert. Außerdem ist es möglich, eine weitere, beispielsweise elektrisch leitende Struktur 9 vorzusehen, auf die der Elektronenstrahl zuerst gelenkt wird.

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Das Auftreffen und eventuelle Justieren; des Elektronen-Strahles 3: auf die Struktur oder eine bestimmte Kante oder¹ Ecke dieser Struktur 9 kann beispielsweise optisch beobachtet oder durch ihre elektrische Aufladung elektrisch sehr genau gemessen werden« Anschließend kann der Elektronenstrahl 3 von der Struktur 9 aus zwischen den Strukturen 6a und 6b hindurch^geführi: werden. In Figur 6a ist diese Anordnung am Beispiel einer MOS—Struktur gezeigt.

Die genaue Positionierung des Elektronenstrahles auf den Anfangspunkt einer von ihm zu schreibenden Spur kann zweck— mäßigerweise auch dadurch geschehen, daß am Spuranfang eine kontinuierliche oder nichtkontinuierliche elektrisch leitende Fläche sich von einem größeren Strahleinsatzbe— reich auf die Spurbreite verjüngt, daß der Strahl beim Durchlaufen dieser Fläche transversale Auslenkungen erfährt, deren Amplitude entsprechend der vorbekannten Verjüngung der Fläche kleiner wird, wobei eine Schaltung vorgesehen ist, die die der Fläche zugeführte Ladung mißt und mit einem Soll—Amplitudergang vergleicht und Abweichungen zwischen beiden weiterverarbeitet und zur Korrektur der Position dem Elektronenstrahlerzeugersystem zuführt. Hierbei ist wesentliche Voraussetzung, daß die der Strahl— anfangspositionierung dienende, gegebenenfalls elektrisch

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leitende Fläche selbst mit Elektronenstrahlgenauigkeit auf dem Substrat positioniert ist, da die spätere Position des Elektronenstrahles oder der von diesem aufzuzeichnenden Spur nie genauer sein kann als die Lage des Zentrier— Punktes auf dieser Fläche. Es ist also notwendig, diesen Zentrierpunkt selbst mit dem Elektronenstrahl auf dem Substrat, z. B. durch Abbrennen einer größerflächigen Metallisierung, zu erzeugen.

Selbstverständlich können auch mehrere Strukturen, beispielsweise wie in Figur 6b gezeigt, untereinander und/ oder nebeneinander auf dem Substrat angeordnet sein·

Die beschriebene Erfindung kann beispielsweise angewandt werden bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen, optischen und ähnlichen Gitterstrukturen und gekrümmten Strukturen.

Neben der Belichtung von Electron Resist-Schichten mit dem Elektronenstrahl nach dem beschriebenen Verfahren kann die Erfindung auch bei der Elektronenstrahl-Materialbearbeitung mit Vorteil angewandt werden·

Weiterhin eignet sich das Verfahren zur Herstellung von

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optischen und magnetischen Informationsspeichern und für die Herstellung von Schallplatten, Bildplatten und ähnlichen Speicherplatten oder Matrizen für die Fertigung solcher Platten bzw. entsprechender Bänder·

Die Erfindung kann auch mit Vorteil zur Herstellung sogenannter Dichtspeicherplatten benutzt werden. Solche .Dichtspeicherplatten sind in letzter Zeit unter dem Namen Bildplatte bekanntgeworden· Sie tragen auf ihrer Ober-· fläche eine spiralförmige Rille, in die z. B. Fernsehin— formation in einer Tiefenschrift eingelassen ist. Derzeitig beträgt die Rillenbreite 7 ,um und die kleinste in das Material eingespeicherte Wellenlänge etwa 2 ,um. Vorzugsweise wird eine solche Platte bzw. ihre Preßmatrize aus verschiedenen Gründen mit einem Elektronenstrahl geschnitten, d. h· der Elektronenstrahl wird so moduliert, ) daß er mit seiner Energie entsprechend der einzuschreibenden Information entlang der Aufzeichnungsspur mehr oder weniger Material wegbrennt. Dreht sich die Platte beim Schneiden um einen ortsfesten Mittelpunkt, so muß der schneidende Elektronenstrahl entspj^hend in der spiralförmigen Spur radial von der Plattenperipherie zu ihrem Mittelpunkt geführt werden. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, drß dies mit einer Elektroden—

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anordnung gemäß Figur 1 geschieht, welche mechanisch in der genannten Weise über der Platte verschoben wird. Dabei kann die Strahlgrobablenkung mit Folgepotentiometern, v;elche mit der Elektrodenanordnung verbunden sind, bewerkstelligt werden, während die Feinpositionierung über das erfindungsgemäße Feinpositioniersystem geschieht. Die Führung der Elektrodenanordnung gemäß Figur 1 über den Plattenradiis hinweg wird zweckmäßig durch eine vorgeformte Rille auf der Platte vorgenommen. In diese wird dann ein geeigneter Bildplattenabtaster (Führungskufe) eingesetzt, welcher mit der Elektrodenanordnung gemäß Figur 1 fest verbunden ist und diese somit führt.

Figur 7 zeigt skizzenhaft eine Bildplatte. Auf ihrer Oberfläche kann sich eine elektrisch spiralförmige Struktur befinden. Analog zur Anordnung der Figur 2 kann die Position des zwischen den elektrisch leitfähigen Stegen 10 auf der Platte auftreffenden Elektronenstrahles 3 gemessen werden. Da die Platte rotiert, sind Abnehmerkontakte 11a und lib vorgesehen. Um elektrische Ausgleichseffekte innerhalb der Struktur, welche eine genaue Messung der Ladungsdifferenzen erschweren oder verunmöglichen könnten, zu unterbinden, ist die spiralförmige Struktur an mehreren Radien unterbrochen. Auf die elektrisch leitfähige Struktur

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kann dann verzichtet werden, wenn die elektrische Leit— fähigkeit der Plattenoberfläche so klein ist, daß die durch den Elektronenstrahl 3 aufgebrachte elektrische Ladung für eine Mindestzeit erhalten bleibt. Dann kann diese, ähnlich wie in Figur 7, induktiv oder kapazitiv erfaßt und ausgewertet werden. Hier, wie bei allen bereits zuvor geschilderten Anwendungsfällen, empfiehlt es sich, die abgetastete Ladung frequenz— und/oder phasenabhängig zu verstärken· Diese Verstärkungsart ist beim letztgenannten Ausführungsbeispiel besonders notwendig, da sie das Signal- zu Rauschverhältnis wesentlich verbessert.

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Claims

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Patentansprüche

!.-/Anordnung zur Peinpositionierung eines von einem Elek— tronenstrahlerzeugersystem ausgehenden, auf eine Auftreff— ebene gerichteten Elektronenstrahles, dadurch gekennzeichnet« daß der Elektronenstrahl (3) ein glockenförmiges oder gleichwertiges Intensitätsprofil über den Querschnitt aufweist, daß über oder in der Auftreffebene (1) in örtlicher Zuordnung zum Soll—Auftreffpunkt des Elektronenstrahles sich eine Meßelektrodenanordnung (x^, x^, Υ-,» Yo) beündet, daß der Elektronenstrahl (3) in wenigstens einem Querschnitts segment auf wenigstens eine Elektrode der Meß— elektrodenanordnung auftrifft und daß eine Schaltung (4) vorgesehen ist, welche die jeder Elektrode zugeführte elektrische Ladung mißt und daraus eine Korrekturgröße ableitet, die dem Ablenksystem des Elektronenstrahlerzeugersystemszugeführt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (4) die durch elektrische Aufladung der Elektroden entstehenden Spannungen und/oder Spannungsänderungen mißt, verstärkt und zu der Korrekturgröße verarbeitet.

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3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Elektronenstrahl (3) auf die Elektroden transportierte elektrische Ladung über die Schaltung (4) gegen einen Spannungsbezugspunkt abfließen und die Schaltung die gemessenen Ladungen zu der Korrekturgröße verarbeitet,
fe 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (x , x₂, γ , y₂) einen solchen Abstand vom Elektronenstrahl-Sollauftreffpunkt haben, daß sie außerhalb des Bereiches des Maximums der Querschnittsdichteverteilung des Elektronenstrahles liegen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Elektronenstrahles im Bereich seines Maximums zur Materialbearbeitung und/oder Belichtung einer Electron Resist—Schicht ausreicht und vom Maximumbereich auf einen Wert abfällt, der nur zu einer elektrischen Aufladung der Auftreffebene (1) bzw, der Elektroden (x^, Xp» Y₁, y₂) führt.
6„ Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrodenanordnung wenigstens zwei Elektroden aufweist ^:(6ä, 6b) und die Elektroden vorzugsweise symmetrisch um den Elektronen-Sollauftreffpunkt oder die Auftrefflinie angeordnet sind_o

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7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Meßelektrodenanordnung elektrisch leitende Streifen (6a, 6b) sind, die auf, in oder unter der Auftreffebene (1) als feste Bestandteile derselben voneinander isoliert liegen.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß paarweise benachbarte elektrisch leitende Streifen (6a, 6b) wenigstens an einem ihrer Längsenden trichterförmig auseinanderlaufen und daß der Elektronenstrahl über das trichterförmige Ende in seine Spur zwischen diesen Streifen einläuft.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des inneren Trichters eine gegebenenfalls- elektrisch leitende, der Einstellung des Elektronenstrahles (3) auf die jeweilige Spur dienende Fläche (9) vorgesehen ist, und daß der Elektronenstrahl (3) von dieser Position aus in seine Spur einläuft.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls elektrisch leitende, der Einstellung dienende Fläche (9) in Form einer Maske aufgelegt oder in einem gesonderten Prozeß auf die Auftreffebene fest aufgebracht ist.

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11. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Elektronenstrahles insgesamt oder am äußeren Umfang des Elektronenstrahlquerschnittes moduliert wird und daß die Verstärkung der durch die Aufladung der Elektroden (6a, 6b) entstehenden Spannungen frequenz— und/ oder phasenabhängig erfolgt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationsfrequenz die Informationsfrequenz, mit der der Elektronenstrahl gegebenenfalls sowieso moduliert wird, benutzt wird.
13. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (3) bei Aufzeichnung breiter Spuren senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung eine periodische Ablenkung erfährt und die Verstärkung der durch die Aufladung der Elektroden entstehenden Spannungen frequenz- und/oder phasenabhängig erfolgt.
14. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrodenanordnung über der Auftreffebene in prr—

alleler Ebene verschiebbar angeordnet ist und daß bei der Aufzeichnung einer Spur auf die Auftreffebene die Grobablenkung des Elektronenstrahles (3) mit an sich bekannten

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Ablenksystemen über Folgepotentiometer, welche mit der Meßelektrodenanordnung verbunden sind, vorgenommen wird.
15. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelektrodensystem und die Auftreffebene relativ zueinander verschiebbar sind,
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffebene bei der Aufzeichnung von größeren Strukturen jeweils so verschoben wird, daß der Elektronenstrahl nur unwesentlich aus seiner optischen Achse ausgelenkt zu werden braucht.
17. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffebene in ihrer Ebene rotiert und die Meßelektrodenanordnung radial und relativ zum Rotationsmittelpunkt verschiebbar ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Verschiebung der Meßelektrodenanordnung ein mit dem Rotationsantrieb gekoppelter Zwangsvorschub vorgesehen ist.
19. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektronenstrahl (3) einzuhaltende Sollspur

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auf der Oberfläche durch eine Rille vormarkiert ist und daß die Meßelektrodenanordnung mit einer in der Rille geführten Führungskufe verbunden ist.
20. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Auftreffebene (1,7) im wesentlichen

) nichtleitend ist und daß die Elektroden der Meßelektrodenanordnung in Spurrichtung und außerhalb des Strahlquer— schnittes hinter dem Elektronenstrahl die Ladung der Oberfläche messen,
21. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Auftreffebene eine spiralförmige elektrisch leitende Struktur (IC), die gegebenenfalls radial unterbrochen ist, befindet und daß die Elektroden (11a, lib) der Meßelektrödenanordnung in Spurrichtung und außerhalb des Strahlquerschnittes hinter dem Elektronenstrahl die jeweilige Ladung der Struktur messen.
22. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Positionieren des Elektronenstrahles auf den Anfangspunkt einer von ihm zu bestreichenden Spur bzw. Substruktur am Spuranfang eine kontinuierliche oder nichtkontinuier— liehej elektrisch leitende Fläche, die sich von einem größeres!

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Strahleintrittsbereich auf die Spurbreite verjüngt, vorgesehen ist, daß der Strahl beim Durchlaufen der Fläche transversale Auslenkungen erfährt, deren Amplitude entsprechend der vorbekannten Flächenverjüngung kleiner wird und daß eine Schaltung vorgesehen ist, die die der Fläche zugeführte Ladung mißt und mit einem Sollamplitudengang vergleicht und Abweichungen zwischen beiden weiterverarbeitet zur Korrektur der Position dem Elektronenstrahlablenksystem zuführt.
23, Anordnung nach Anspruch 9 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der der Strahlanfangspositionierung dienende elektrisch leitenen Fläche durch Elektronenstrahlbearbeitung bzw. Elektronenstrahlbelichtung erzeugt oder wenigstens durch diese Behandlung in ihrer Schärfe verbessert wird.
24. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufzeichnen zueinander parallel verlaufender benachbarter Linien durch den Elektronenstrahl (3) die von einer Elektrode gemessene elektrische Größe entsprechend dem Wert der vorzunehmenden Strahlverschiebung vergrößert bzw. verkleinert wird.

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25. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Dielektrizitäts« konstante der Electron Resist—Schicht durch geeignete Beimengungen (beispielsweise organische Verbindungen wie 9,10-Dibromanthracen, Bromanil, 1,3-Dinitrobenzol, 1,5-Dicyannaphthalin, Tetracyanoathylen und andere) zum Electron Resist
auf einen bestimmten Wert eingestellt werden»
26. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Eigenschaften der Electron Resist-Schicht durch zusätzlich angebrachte Widerstände und/oder Kondensatoren verändert werden.
27. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden (x·., X₂ und/oder y., y~) zusätzliche
elektrische Spannungen gegenüber dem Substrat und/oder der | - äußeren Begrenzung der Anordnung angelegt werden.

28· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich angelegten Spannungen zur Feinjustierung
des Elektronenstrahls benutzt werden.

29a Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich angelegten Spannungrzur Abbremsung der

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Elektronen benutzt werden, und dadurch die Auftreffgeschwindigkeit der Elektronen auf das Substrat eingestellt und den gewünschten Anforderungen, beispielsweise der
spektralen Empfindlichkeit von Electron Resist-Schichten, angepaßt wird.

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