DE2409894A1 - Vorrichtung zum genauen positionieren eines objekttraegers in bezug auf elemente einer korpuskularoptik - Google Patents

Vorrichtung zum genauen positionieren eines objekttraegers in bezug auf elemente einer korpuskularoptik

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Description

THOMSON - CSI1
173, Bd. Haussmann
PARIS /Frankreich
Unser Zeichen: 3? 1528
Vorrichtung zum genauen Positionieren' eines Objektträgers in hezug auf Elemente einer Korpuskularoptik
Die Erfindung betrifft korpuskularoptisehe, beispielsweise elektronenoptische, Vorrichtungen zum Erzeugen eines Bündels von Seilchen, mittels welchen ein genauer Punkt einer Probe beschossen werden soll.
Eine solche Vorrichtung kann zum Eintragen einer Information auf einem Träger verwendet v/erden, der aus einer Platte besteht, die mit einer für Elektronen empfindlichen Harzschicht überzogen ist, insbesondere zur Herstellung von Masken, die in der Halbleitertechnik
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verwendet werden· Eine solche Vorrichtung kann aber auch zum Lesen einer Information auf einem Träger verwendet werden, auf welchem sich diskrete Zonen befinden, die unter der Einwirkung des Elektronenbeschusses Sekundärelektronen oder rückgestreute Elektronen oder Röntgenstrahlen oder Lichtstrahlen aussenden können.
Das Problem stellt sich in solchen Vorrichtungen zum Beschießen eines festgelegten Bezugspunktes der Probe, dessen Koordinaten mit Bezug auf feststehende Achsen dieser Probe mit einer großen Genauigkeit festgelegt sind. Ausgehend von diesem Punkt kann die Abtastung der Probe durch Programmierung mit Hilfe eines Elektronenrechners ausgeführt werden, der über Digital-Analog-Umsetzer auf das Ablenksystem des Bündels einwirkt .
Vorrichtungen dieser Art sind zwar bekannt, bis heute ermöglichen sie es jedoch nicht, eine relative Genauigkeit von über 10"^ und eine absolute Genauigkeit von einigen Mikron zu erreichen, was häufig nicht ausreichend ist.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zum genauen Positionieren eines Probenträgers in bezug auf Elemente einer Korpuskularoptik, die ein Teilchenbündel erzeugen, ermöglicht es, eine absolute Genauigkeit zu erreichen, die mindestens gleich 400 Angström ist und das dauernde Korrigieren der Auswirkungen von etwaigen Schwingungen ermöglicht.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist von einer Bauart, bei welcher Interferometer und Interferenzstreifenzähler zum Messen der Verschiebungen des Probenträgers in zwei zueinander senkrechten Eichtungen verwendet
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werden·
Diese Vorrichtung ist gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß für jede Verschiebung ein Digitalvergleicher vorgesehen ist, dessen Eingänge einerseits mit den Ausgängen eines Registers, welches dis durch den Rechner verlangte Position anzeigt, und andererseits mit den Ausgängen eines Zählers verbunden sind, der die Interferenzstreifen des Interferometers zählt, daß ein Ausgang des Vergleichers einen Dekoder mit mindestens drei Ausgängen steuert, die jeweils einen logischen Wert O oder 1 annehmen, daß der Zustand des ersten dieser Ausgänge den Richtungssinn der auszuführenden Verschiebung angibt, daß der Zustand des zweiten die Geschwindigkeit des die Verschiebung des Probenträgers ausführenden Motors steuert und ihm eine erste Geschwindigkeit V-j gibt, wenn die auszuführende Verschiebung größer als eine vorbestimmte Amplitude ist, und daß er ihm eine zweite Geschwindigkeit V0 < Vj gibt, wenn die Amplitude der auszuführenden Verschiebung zwischen dieser ersten Amplitude und einer kleineren zweiten Amplitude liegt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
Pig. 1 eine elektronenoptische Einrichtung, der die Vorrichtung nach der Erfindung zugeordnet ist,
Pig. 2 ein Gesamtschema eines der beiden Teile der Vorrichtung nach der Erfindung, und
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■Η*
Pig. 3 eine Anordnung von Erläuterungskurven, die das Verständnis der Arbeitsweise der Vorrichtung von Fig, 2 ermöglichen.
In Fig. 1 ist sehr schematisch eine elektronenoptische Vorrichtung zur geographischen Adressierung dargestellt. Eine Vorrichtung dieser Art weist eine Kathode 1. und eine Beschleunigungsanode 2 auf, welchletztere mit einem DurchgangsIoch versehen ist und ermöglicht, daß das von der Kathode ausgesandte Elektronenbündel hindurchgeleitet wird und daß den Elektronen eine durch den Potentialunterschied zwischen Kathode und Anode festgelegte Geschwindigkeit gegeben wird.
Zwei Systeme von Ablenkplatten bekannter Bauart sind so angeordnet, daß sie das Bündel umschließen. Zwei dieser zueinander senkrechten Platten sind miteinander und mit Masse verbunden, während die beiden anderen Platten 31 und 32 Spannungen empfangen, die aus einem Rechner und aus Digital-Analog-Umsetzern kommen, welche in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Sie ermöglichen auf diese Weise eine programmierte Ablenkung des Bündels in den beiden Richtungen X, Y. Das Bündel beschießt ein nicht dargestelltes Objekt, welches auf einem Objektträger 4 mit Hilfe von lehren, beispielsweise, oder mit Hilfe jeder anderen an sich bekannten Vorrichtung sehr genau positioniert ist.
Zwei Schrittmotoren 41 und 42 steuern die Verschiebung des Objektträgers in den beiden Richtungen X bzw. Y.
Mit dem Objektträger 4 sind zwei Interferometer 51 und 52 verbunden. Jedes dieser Interferometer ist mit einem Zähler 101 bzw. 102 verbunden. Wenn sich der Objektträger 4 verschiebt, verschieben sich die Interferenzstreifen. Eine lichtempfindliche Zelle 71 bzw. 72 sendet
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bei jedem Vorbeigang eines Streifens (beispielsweise weiß) einen Impuls aus. Die Signale werden durch die beiden Zähler gezählt. Die Zahlen, die diese Zähler anzeigen, geben die Koordinaten X bzw. Y an.
Das Problem stellt sich für bestimmte Spannungen, die an die Ablenkplatten angelegt sind, um einen genauen Punkt des Objekts, auf welchem ein Schreibvorgang ausgeführt werden soll, zu beschießen, und zwar mit einer absoluten Genauigkeit unter 500 Angström. Dieser genaue Punkt ist, beispielsweise, der Anfang einer Spur, die durch den Rechner programmiert ist. Zum Beschießen dieses Punktes muß dem Objektträger eine Position gegeben werden, die mit Bezug auf die Achsen X und Y vollkommen definiert ist. Ein System von Hilfsabienkplatten 61, 62, die in Richtung des Bündels vor den Hauptplatten angeordnet und mit der Vorrichtung nach der Erfindung verbunden sind, ermöglicht es, durch Verschiebung des Bündels entweder den Restfehler zu verringern oder die Auswirkungen von Schwingungen zu beseitigen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung weist zwei identische Teile auf, die auf die Korrekturwege X bzw. Y einwirken, lediglich der dem Weg X entsprechende Teil der Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Eine identische Vorrichtung wirkt auf den Weg ^ Y ein.
Diese Vorrichtung weist den Zähler 101 auf, welcher dem die Ablenkung des Bündels programmierenden Rechner 100 zugeordnet ist und welcher die AugenblickTcoordinate X registriert.
Der Ausgang des Zählers 101 und der Ausgang eines Registers 102, welches den von dem Rechner verlangten Yfert X speichert, sind mit zwei Eingängen eines Vergleichers oder Subtrahierers 103 verbunden. Dieser ermittelt die Differenz E zwischen der Koordinate X0, die von dem
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Rechner verlangt wird, und der Koordinate X-j, die der Zähler anzeigt.
Der Ausgang dieses Subtrahierers 103 ist mit dem Eingang einer Decodierungsschaltung 104 verbunden, die an drei Ausgängen die drei logischen Signale mit zwei Werten liefert, nämlich DE0, DE1 und S; E0 ist der Minimalwert des Fehlers, der durch eine mechanische Verschiebung korrigiert werden kann.
E-j ist der Maximalwert des Fehlers,' der durch Ablenkung des Elektronenbündels korrigiert werden kann, und es gilt IE11 > IE0I.
Die Spannung DE0 hat, beispielsweise, den Wert 1 für|EI>IEol
den Wert 0 für IEI > IE0I
Die Spannung DE1 hat, beispielsweise, den Wert 1 fürlEI>IEil
den Wert 0 für IEOlE1I und es gilt: S = 1 für E > O S = O für E < O
Der Ausgang DE0 und der Ausgang DE1 sind mit zwei Eingängen eines Taktgebers 105 verbunden, der in der Lage ist, Impulse mit Frequenzen abzugeben, die zwischen zwei Werten F-g und Fg- liegen. Fg ist die Maximalfrequenz der Impulse, bei welchen der Schrittmotor, der die Verschiebungen des Objektträgers A- steuert, unter Berücksichtigung seiner Belastung anlaufen kann. Fg ist die Maximalfrequenz der Impulse, bei welchen der Motor seine Maximalgeschwindigkeit annimmt.
Der Rechner gibt einen Positionierungsbefehl ab, indem er durch einen seiner Ausgänge eine bistabile Kippschaltung 108 in den Zustand O versetzt. Diese Kippschaltung wird durch ein " Ende der mechanischen Positionierung " - Signal auf den Zustand 1 rückgestellt und ihre Ausgangsspannung wird an einen Eingang des Rechners angelegt.
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Wenn der Positionierungsbefehl gegeben wird, zeigt der Rechner die gesuchte Position an und der Ver gleicher gibt an seinem Ausgang eine Zahl DP an. Die frequenz des !Taktgebers 105 geht, wenn DE-j am Anfang gleich 1 ist, fortschreitend von F-g auf Fg über, und zwar nach einem von den Kennlinien des Motors abhängigen Gesetz.
Der Ausgang des Taktgebers 105 ist über zwei Schaltungen 106 und 107 mit dem Motor verbunden. Die Schaltungen 106 bzw. 107 sind mit zwei Eingängen des nicht dargestellten Motors verbunden, die seine Drehung in dem einen oder anderen Richtungss inn steuern. Der Ausgang S ist direkt mit einem anderen Eingang der TJMD-Sehaltung 106 bzw. mit der UND-Schaltung 107 über einen logischen Inverter 109 verbunden, der an seinem Ausgang das Komplement Ίϋ" von S liefert. Außerdem ist der Ausgang DE mit einem dritten Eingang der Schaltungen 106 und 107 verbunden.
Der Ausgang DE0 ist andererseits über einen logischen Inverter 112 mit einem Eingang einer UND-Schaltung verbunden, deren Ausgang mit einer monostabilen Schaltung 111 verbunden ist, die einen "richtige Positionierung"-Impuls an einen ersten Eingang des Rechners und an die bistabile Kippschaltung 108 abgibt, welche den Zustand 1 annimmt.
Der andere Eingang der Schaltung 110 ist in derselben Weise mit dem Ausgang DE0 der dem anderen Weg zugeordneten Vorrichtung verbunden.
Anders ausgedrückt, diese UND-Schaltung 110 liefert eine Ausgangsspannung, wenn die beiden Werte DEQ gleich 0 sind oder wenn ihre Komplemente DE gleich 1 sind. Der Ausgang DE1 ist mit einem Eingang einer ODER-Schaltung verbunden. Der andere Eingang dieser Schaltung 113 ist
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mit dem Ausgang DE-j des anderen Weges verbunden. Ihr Ausgang ist mit einem ersten Eingang einer UHD-Schaltung 114 verbunden. Der Ausgang der bistabilen Schaltung 108 ist einerseits mit dem zweiten Eingang der Schaltung 114-, deren Ausgang mit einem zweiten Eingang des Rechners verbunden ist, und andererseits mit einer UlID-Schaltung 115 verbunden, deren anderer Eingang direkt mit dem Ausgang DP verbunden ist.
Der Ausgang der UND-Schaltung 115'ist mit einem Digital-Analog-Umsetzer 116 verbunden, der seine Spannung an die entsprechende Ablenkplatte 61 oder 62 abgibt.
Die Arbeitsweise der Anordnung wird mit Hilfe der in Pig. 3 dargestellten Diagramme erläutert. In jedem Diagramm ist die Abszisse die Zeit t. Das Diagramm a zeigt den Positionierungsfehler auf dem betreffenden Weg.
Das Diagramm b zeigt die Geschwindigkeit des zugeordneten Motors.
Das Diagramm c zeigt die Ablenkungen des Bündels zum Korrigieren der Auswirkungen von Schwingungen.
Das Diagramm d zeigt das "richtige Positionierung"-Signal.
Das Diagramm e zeigt das "fehlerhafte Positionierung"-Signal, welches geliefert wird, wenn der Objektträger Schwingungen ausgesetzt ist.
Die Positionierung besteht nämlich aus zwei Phasen, der Phase der mechanischen Positionierung, in welcher
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lediglich von dem Motor Gebrauch gemacht wird, und der Phase der Korrektur von Schwingungen, in welcher die zufälligen Verschiebungen allein durch Einwirkung auf das Ilektronenbündel korrigiert werden.
In der ersten Phase, die zur Zeit tQ "beginnt, kommt der Korrekturbefehl aus dem Sechner, der die bistabile Kippschaltung 108 in den Zustand 0 versetzt* Die Sollposition wird durch das Register 102 angezeigt» Der Fehler wird durch den Vergleichen 103 angezeigt. Wenn die Kippschaltung 108 in dem Zustand 0 ist, ist die !Torschaltung 114 geschlossen«
Es wird von der Annahme ausgegangen daß DP größer als E-j ist.
DE-j wird in den Zustand 1 versetzt. S nimmt den Sustand an, der dem Richtungssinm der auszuführenden Verschiebung entspricht. Der taktgeber 103 geht fortschreitend von der Frequenz Fg auf die Frequenz Fg über. Eine der iBorschaltungen 106 und 107 ist gemäß dem Vorzeichen von S geöffnet, Außerdem ist DE0 = 1, da E^ größer als EQ ist. Der Motor dreht folglich mit der Maximalgescliwindigkeit, v/as aus dem Diagramm (b) ersichtlich ist.
Zur Zeit t-j wird E kleiner als E-j, bleibt jedoch über E0. DE0 bleibt gleich 1, aber DE-j geht auf 0.
Der Taktgeber 105 liefert die Frequenz F^ und der Motor dreht mit seiner niedrigsten Geschwindigkeit (Diagramm b)
Wenn zur Zeit t2 B durch E0 geht, hält der Motor an und der Inverter 112 liefert an die XJKD-Schaltung 110 die Spannung 1. Wenn auf dem anderen Weg bzw. Kanal dasselbe Ergebnis erreicht ist, liefert die UKD-Schaltung 110 ein Signal 1, und die monostabile Schaltung 111 liefert ein
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"richtige Positionierung"-Signal (Diagramm d), welches einerseits an den Rechner und andererseits an die bistabile Kippschaltung 108 angelegt wird, die den Zustand 1 annimmt und in diesem Zustand bleibt.
Wenn infolge von Schwingungen DE^ auf den Wert 1 übergeht, wird einer der Eingänge der Schaltung 113 erregt.
Die Schaltung 114 empfängt einerseits die Spannung des Wertes 1 von dieser Schaltung und andererseits die Spannung 1, die aus der Kippschaltung 108 stammt. Diese Torschaltung wird geöffnet und liefert dem Rechner ein "fehlerhafte Positionierung"-Signal (Zeitpunkte tj und t^, Diagramm e).
Die Torschaltung 115 wird ebenfalls geöffnet (Diagramm c), was bewirkt, daß das Bündel die Korrekturablenkungssignale des Ausgangs DP empfängt.
Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Vorrichtung eine genaue Positionierung und automatische Korrekturen der Auswirkungen von Schwingungen ermöglicht.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    1 J Vorrichtung zaun genauen Positionieren eines Objektträgers in "bezug auf Elemente einer Korpuskularoptik, wobei ein Bündel von Teilchen erzeugt wird und Interferometer und Interferenzstreifenzähler verwendet werden, die die Verschiebungen des Objektträgers in zwei zueinander senkrechten Richtungen messen, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Verschiebungsrichtung ein Digitalvergleicher vorgesehen ist, dessen zwei Eingänge mit dem Ausgang eines Registers, welches die von einem programmierten Rechner geforderte Position anzeigt, bzw. mit dem Ausgang des die augenbliokliche Koordinate des Objektträgers anzeigenden Zählers verbunden sind, daß der Ausgang des Vergleichers mit dem Eingang einer logischen Schaltung verbunden ist, die drei Ausgänge hat, welche drei Spannungen mit den beiden logischen Werten O und liefern, daß der Zustand des ersten Ausgangs das Vorzeichen der auszuführenden Korrektur angibt, daß der Zustand 1 des zweiten Ausgangs mittels eines geeigneten Organs die Geschwindigkeit des Motors steuert und ihm eine erste Geschwindigkeit V-j gibt, wenn die Amplitude der auszuführenden Verschiebung größer als ein vorbestimmter Wert ist, daß der Zustand 1 des dritten Ausgangs der logischen Schaltung mittels des Organs dem Motor eine zweite Geschwindigkeit V < V-| gibt, wenn die Amplitude der Verschiebung kleiner wird als ein unter dem ersten Wert liegender zweiter Y/ert, daß diese beiden Ausgänge jeweils den Wert O annehmen, wenn die beiden Werte erreicht sind, daß das Organ den Motor anhält, wenn diese beiden Ausgänge in dem Zustand O sind, und daß logische Schaltungen vorgesehen sind, die einem Digital-Analog- Um-
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    setzer zugeordnet sind, der auf Ablenkeinrichtungen des Bündels einwirkt, die den Restfehler korrigieren und die zufälligen Verschiebungen des Objektträgers ausgleichen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Schrittmotor ist, daß das genannte Organ ein Taktgeber ist, der Impulse aussendet, deren Folgefrequenzen Werte annehmen können, die zwischen zwei vorbestimmten Werten liegen, von welchen der eine der ersten Geschwindigkeit und der andere der zweiten Geschwindigkeit entspricht, und daß die 3?requenz dieses Taktgebers durch die genannten zweiten und dritten Ausgänge gesteuert wird.
  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor durch zwei UND-Schaltungen mit dem Taktgeber verbunden ist und daß diese UND-Schaltungen jeweils drei Eingänge haben, die mit dem ersten Ausgang der logischen Schaltung, mit dem Taktgeber und für die eine Richtung mit dem zweiten Ausgang der logischen Schaltung und für die andere Richtung mit diesem Eingang durch einen logischen Inverter verbunden sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Starten des Taktgebers durch ein aus dem Rechner kommendes Signal gesteuert ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine monostabile Kippschaltung vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang einen Impuls an den Rechner abgibt, und daß der Eingang dieser monostabilen Kippschaltung mit dem Ausgang einer UND-Schaltung verbunden ist, deren jeiner Eingang über einen logischen Inverter mit dem-dritten Ausgang verbunden ist und deren anderer Eingang mit dem entsprechenden Ausgang der der anderen Verschiebungs-
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    richtung zugeordneten Vorrichtung verbunden ist,
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierungsstartbefehl duroh den Bechner mittels einer bistabilen Kippschaltung gegeben wird, die unter der Wirkung dieses Befehls den Zustand 0 annimmt und die beim Erreichen von 1 unter der Wirkung des zweiten Ausgangs des Yergleichers auf den Zustand 1 gesetzt wird, daß der· Ausgang dieser Kippschaltung mit einer UI33-Schaltung verbunden ist, deren Ausgang mit einem Eingang des Rechners verbunden ist, dessen anderer Eingang mit einem Eingang einer zweiten UED-Solialtung verbunden ist, -deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Yergleichers und deren Ausgang mit dem Eingang des Digital-Analog-Umsetzers verbunden ist,
    7« Verwendung einar Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Korpuskularoptik.
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    Lee rseι te
DE2409894A 1973-03-02 1974-03-01 Vorrichtung zum genauen Positionieren eines Objektträgers in bezug auf eine Korpuskularoptik Expired DE2409894C3 (de)

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