DE2443121A1

DE2443121A1 - Verfahren zum praezisen ausrichten eines elektronenstrahlmusters gegenueber vorbestimmten bereichen eines substrates

Info

Publication number: DE2443121A1
Application number: DE2443121A
Authority: DE
Inventors: Terence William O'keeffe
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-09-10
Filing date: 1974-09-09
Publication date: 1975-03-13
Also published as: US3849659A; JPS5218552B2; JPS5057385A; GB1439118A

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

4 Dusseldorf 1 ■ Schadowplatz 9

. Düsseldorf, 31.08.1974 74133

Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.

Verfahren zum präzisen Ausrichten eines Elektronenstrahlmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen eines Substrates

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum präzisen Ausrichten eines von einer Photokathoden-Strahlenquelle erzeugten Elektronenstrahlmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite eines Substrates.

Speziell betrifft die Erfindung die Herstellung integrierter Schaltkreise und anderer elektronischer Mikrominiatur-Bauelemente mit Fertigungstoleranzen im Submikron-Berelch.

Bei den bisher bekannten hierfür geeigneten Fertigungssystemen erzeugt eine (hier auch als "Elektromaske" bezeichnete) planare Photokathoden-Strahlungsquelle ein Elektronenstrahlmuster, das auf eine (hier auch als "Elektroresist" bezeichnete) für Elektronenstrahlen empfindliche Schicht auf der Oberseite eines im Abstand von der Photokathoden-Strahlungsquelle angeordneten Substrates gerichtet wird. Das Elektronenstrahlmuster erzeugt auf der strahlungsempfindlichen Schicht an den bestrahlten und unbestrahlten Bereichen ein genaues Muster unterschiedlicher Löslichkeit^ das dem Elektronenstrahlmuster entspricht. Das Muster unterschiedlicher Löslichkeit wird dann in ein entsprechendes Muster in einer Bauelementeschicht umgesetzt, indem die leichter löslichen Teile der strahlungsempfindlichen Schicht

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(d.h. entweder die bestrahlten oder die unbestrahlten Teile der Schicht) entfernt werden, so daß ein Fenstermuster in der Schicht entsteht, und anschließend die Bauelementeschicht durch dieses Fenstermuster geätzt und dotiert oder durch Aufdampfen, Zerstäuben, Oxidieren oder epitaxiales Aufwachsenlassen mit einer weiteren Bauelementeschicht versehen wird.

Die gute Auflösung eines solchen Elektronenbild-Projektions-Systemes von beispielsweise weniger als 0,5 Mikrometer geht jedoch wieder verloren, wenn mehrere solcher Bauelementemuster übereinander angeordnet werden, sofern nicht bei der Ausrichtung aufeinanderfolgender Elektromasken mit dem Substrat die gleiche Auflösung beibehalten werden kann. Die Herstellung eines integrierten Schaltkreises erfordert beispielsweise die Ausrichtung und Bestrahlung von mindestens zwei und zuweilen bis zu zehn verschiedenen Bauelementemustern. Dabei muß der Elektronenstrahl für jedes Muster erneut gegenüber genau festgelegten Bereichen auf der Oberseite des Substrates mit einer Genauigkeit von 0,5 Mikrometern oder darunter in Bezug auf ein erstes Muster ausgerichtet werden. Anders lassen sich bei dem fertigen integrierten Schaltkreis nicht die Genauigkeit und die Wirtschaftlichkeit des Elektronenbild-Projektions-Systemes erzielen.

In der US-PS 3 710 101 und der US-Anmeldung 264 699 vom 20. Juni 1972 ist eine Einrichtung zum genauen übereinander Anordnen mehrerer Bauelementemuster mit Hilfe durch Elektronenstrahlen erzeugter Leitfähigkeitsmarkierungen (EBIC - Electron Beam Induced Conductivity Marks) beschrieben worden. Auf der Photokathoden-Strahlenquelle ist eine kleine Elektronenstrahl-Kennmarkierung vorgegebener Gestalt vorgesehen, die einen Justier-Strahlanteil erzeugt, und auf einer Oxidschicht des Substrates wird eine Detektormarkierung vorgegebener Gestalt gebildet und mit einer Metallschicht abgedeckt. Sodann wird an der Oxidschicht, also zwischen der Metallschicht und dem Substrat, eine Gleichspannung angelegt. Der auftretende Strom · ändert sich dann entsprechend dem Anteil der Detektormarkierung, der von dem Justier-Strahlanteil getroffen wird. Hierdurch kann

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der Justier-Strahlanteil genau mit der Detektormarkierung ausgerichtet werden, indem der dem bestrahlten Bereich der Detektormarkierung entsprechende, durch Elektronen ausgelöste Strom festgestellt wird. Dieser Strom kann durch einen Verstärker verarbeitet werden, um einen Servomechanismus zu betätigen, der die Photokathoden-Strahlenquelle oder das Substrat verschiebt oder aber das magnetische Feld ändert, welches durch eine die Photokathoden-Strahlenquelle und das Substrat umgebende elektromagnetische Fokussier- und Ablenk-Spulenanordnung gebildet wird, um das Elektronenstrahlmuster zu justieren und in seiner Richtung festzulegen, so daß dann weiter eine automatische Ausrichtung des Justier-Strahlanteiles gegenüber der Detektormarkierung erfol-gt.

Eine der Schwierigkeiten dieses Ausrichtsystemes besteht darin, daß die Detektormarkierung auf dem Substrat gesondert hergestellt werden muß, wozu noch dazu für gewöhnlich mindestens ein zusätzlicher Fertigungsschritt erforderlich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum präzisen Ausrichten eines Elektronenstrahlmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen eines Substrates der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es auf den üblichen Fertigungsablauf eines integrierten Schaltkreises oder dergleichen nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß ausübt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, (a) daß neben den vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates mindestens zwei relativ weit voneinander entfernte Detektormarkierungen vorgegebener Gestalt gebildet werden, die bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl eine Elektronen-Rückwärtsstreuung zu erzeugen vermögen, (b) daß neben ümfangsteilen des Substrates mindestens zwei den Detektormarkierungen entsprechende Detektorvorrichtungen angeordnet werden, (c) daß mit den Detnktorvorrichtungen von den Detektormarkierungen rückgei-1reute Flektronen aufgefaßt und elektrische Signale erzeugt werden,

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die denjenigen Bereichen der Detektormarkierungen entsprechen, die von Elektronenstrahlen getroffen werden, (d) daß im Abstand von der Oberseite des Substrates eine Photokathoden-Strahlenquelle angeordnet wird, die einen Elektronenstrahl auszusenden vermag, (e) daß mit der Photokathoden-Strahlenquelle ein mit einem vorgegebenen Muster versehener Elektronenstrahl auf die Oberseite des Substrates gerichtet wird, der den Detektormarkierungen entsprechende Justier-Strahlanteile vorgegebener Querschnittsform aufweist, (f) daß das Elektronenstrahlmuster während des Auffassens der rückgestreuten Elektronen so bewegt wird, daß sich die erzeugten elektrischen Signale verändern, und (g) daß das Elektronenstrahlmuster schließlich dort auf der Oberseite des Substrates ausgerichtet wird, wo die erzeugten elektrischen Signale eine optimale Ausrichtung der Justier-Strahlanteile mit den entsprechenden Detektormarkierungen anzeigen.

Die Erfassung einer Elektronen-Rückwärtsstreuung ist zuvor schon zum Ausrichten eines Rasterelektronenmikroskopes angewendet worden. In einem solchen Elektronenmikroskop wird ein einzelner Elektronenstrahl geringer Abmessungen, beispielsweise von 0,2 Mikrometerdurchmesser, auf die Oberfläche eines Objektes gerichtet. Er bestrahlt dort selektiv Teile der Oberfläche, indem er unter Steuerung durch einen Computer in einer Matrixanordnung bewegt wird. Die Detektorvorrichtungen für die Erfassung der rückgestreuten Elektronen sind einander gegenüberliegend neben der Elektronenstrahlenquelle angeordnet. Ein solches Ausrichtungssystem ist jedoch wegen der auftretenden elektrischen und magnetischen Felder bei einem Elektronenbild-Projektions-System nicht anwendbar. Weil in dem Zwischenraum zwischen der Photokathoden-Strahlenquelle und dem selektiv bestrahlten Objekt elektrische und magnetische Felder hoher Intensität benötigt werden, wurde es bisher für unmöglich gehalten, die Rückwärtsstreuungstechnik an die Ausrichtung eines Elektronenbild-Projektions-Systemes anzupassen.

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Es hat sich nun überraschenderweise und im Gegensatz zu den bisherigen Ansichten herausgestellt, daß die Rückwärtsstreuungstechnik an das präzise Ausrichten eines von einer Photokathoden-Strahlenquelle erzeugten Elektronenstrahlenmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite eines Substrates angepaßt werden kann. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen hierfür haben den weiteren Vorteil, daß sie eine Ausrichteinrichtung mit größerer Empfindlichkeit und damit auch größerer Ausrichtgenauigkeit ermöglichen, als sie bisher bekannte Ausrichtsysteme aufweisen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt eine Einrichtung zum präzisen Ausrichten eines von einer Photokathoden-Strahlenquelle erzeugten Elektronenstrahlmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite eines Substrates, insbesondere zum Durchführen des erfinderischen Verfahrens, (a) eine Photokathoden-Strahlenquelle zum Erzeugen eines Elektronenstrahlmusters mit mindestens einem Justier-Strahlanteil vorgegebener Querschnittsform, (b) ein mit seiner Oberseite im Abstand von der Photokathoden-Strahlenquelle angeordnetes Substrat, (c) mindestens eine dem Justier-Strahlanteil entsprechende Detektormarkierung vorgegebener Gestalt, die neben vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates angeordnet ist und bei Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlmuster eine Elektronen-Rückwärtsstreuung zu erzeugen vermag, (d) eine zwischen der Photokathoden-Strahlenquelle und dem Substrat angeschlossene Spannungsquelle zum Erzeugen einer Potentialdifferenz, durch welche aus der Photokathoden-Strahlenquelle austretende Elektronen auf Teile der vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates gerichtet werden und diese selektiv bestrahlen, (e) eine elektromagnetische Spulenanordnung zum Steuern des Elektronenstrahlmusters von der Photokathoden-Strahlenquelle derart, daß von ihm Teile der vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates in der Nähe von ausgewählten solchen Teilen und von jedem Justier-Strahlanteil Teile der vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates in der Nähe der zugehörigen

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Detektormarkierung bestrahlt werden, (f) mindestens eine der Detektormarkierung entsprechende Detektorvorrichtung, die neben einem Umfangsteil des Substrates angeordnet ist und von der Detektormarkierung rückgestreute Elektronen aufzufassen und elektrische Signale zu erzeugen vermag, die demjenigen Bereich der zugehörigen Detektormarkierung entspricht, der von dem Justier-Strahlanteil getroffen wird, und (g) eine elektrische Verschiebevorrichtung zum Bewegen des Elektronenstrahlmusters gegenüber dem Substrat in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen der Detektorvorrichtung derart, daß der Justier-Strahlanteil im wesentlichen mit der zugehörigen Detektormarkierung und damit auch das Elektronenstrahlmuster mit den vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates präzise ausgerichtet ist und genau festgelegte Bereiche auf der Oberseite des Substrates selektiv mit dem Elektronenstrahlmuster bestrahlt werden können.

Das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung ermöglichen eine Ausrichtung eines Elektronenstrahlmusters mit ausgewählten Bereichen auf der Oberseite eines Substrates mit einer Genauigkeit von 0,5 Mikrometer oder weniger. Die Erfindung stellt eine Alternative zu bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen zum Ausrichten eines Elektronenstrahlmusters gegenüber einem Substrat dar und erweitert die Anwendung des Elektronenbild-Projektions-Systemes auf die Herstellung von integrierten Präzisions-Schaltkreisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausriehtsystern wird ein Substrat, beispielsweise eine Silizium-Einkristall-Scheibe, mit mindestens einer und vorzugsweise zwei relativ weit voneinander entfernten Detektormarkierungen vorgegebener Gestalt neben vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates versehen. Jede Detektormarkierung kann bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl eine Elektronen-Rückwärtsstreuung erzeugen. Die Gestalt der Detektormarkierungen ist vorzugsweise bei allen Markierungen gleich und hat vorzugsweise eine regelmäßige geometrische Form,

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beispielsweise diejenige eines Kreises, eines Rechteckes, eines Quadrates oder eines Dreieckes. Die den Detektormarkierungen entsprechenden Detektorvorrichtungen werden neben Umfangsteilen des Substrates angeordnet. Sie können von den Detektormarkierungen rückgestreute Elektronen auffassen und ein elektrisches Signal erzeugen, das dem Bereich der Detektormarkierung entspricht, der von dem Elektronenstrom getroffen wird.

Die Photokathoden-Strahlenquelle, welche das Elektronenstrahlmuster abstrahlt, ist im Abstand von der Oberseite des Substrates angeordnet. Das auszurichtende Elektronenstrahlmuster weist Justler-Strahlanteile auf, die den Detektormarkierungen entsprechen und eine vorgegebene Querschnittsform besitzen. Die Photokathoden-Strahlenquelle ist so gegenüber dem Substrat angeordnet, daß die Justier-Strahlanteile des Elektronenstrahlmusters die Oberseite des Substrates in unmittelbarer Nachbarschaft von den Detektormarkierungen bestrahlen. Die relative Lage des Substrates gegenüber dem Elektronenstrahlmuster wird entweder manuell oder automatisch verändert, so daß die Justier-Strahlanteile auf die Detektormarkierungen auftreffen und diese überlappen. Von jeder Detektorvorrichtung werden daraufhin elektrische Signale erzeugt, die dem jeweils bestrahlten Bereich der zugehörigen Detektormarkierung entsprechen. Hierzu dienen die von den Detektormarkierungen rückgestreuten Elektronen, die von den Detektorvorrichtungen erfaßt werden. Der Elektronenstrahl wird dann gegenüber dem Substrat bewegt, wodurch sich die elektrischen Signale der Detektorvorrichtungen verändern, und zwar solange, bis die elektrischen Signale eine optimale Ausrichtung der Justier-Strahlanteile mit den zugehörigen Detektormarkierungen anzeigen.

Die Größe der Justier-Strahlanteile und der Detektormarkierungen ist innerhalb praktischer Grenzen beliebig, vorausgesetzt, daß ihre Konturen jeweils vorgegeben sind. Vorzugsweise haben jedoch die Justier-Strahlanteile und die entsprechenden Detektormarkierungen jeweils die gleiche Gestalt, so daß die richtige Ausrichtung in einfacher Weise durch Feststellen eines Maximums

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oder eines Minimums des Signals der Detektorvorrichtungen bestimmt werden kann. Anderenfalle ist eine elektrische Verarbeitung der elektrischen Signale notwendig, während die Justier-Strahlanteile über die entsprechenden Detektormarkierungen oszillierend hinweg bewegt werden, um eine optimale Ausrichtung der Justier-Strahlanteile mit den entsprechenden Detektormarkierungen zu bestimmen.

Die Detektormarkierungen können für die Rückstreuung von Elektronen zu den Detektorvorrichtungen beliebige Gestalt aufweisen. Dabei kann bei diesen Detektormarkierungen entweder ein Überschuß oder ein Mangel an rückgestreuten Elektronen auftreten. In beiden Fällen werden die Detektormarkierungen vorzugsweise aus einer Anzahl langgestreckter schmaler Winkelebenen gebildet, die sich dicht nebeneinander in einer im wesentlichen parallelen Anordnung allgemein in Richtung auf die zugehörige Detektorvorrichtung erstrecken. Vorteilhafterweise werden die Detektormarkierungen weiterhin in dicht benachbarten Paaren gebildet, wobei die langgestreckten Winkelflächen der einen Detektormarkierung im wesentlichen senkrecht zu denjenigen der anderen Detektormarkierung dieses Paares stehen. Durch diese Maßnahmen wird die Elektronen-Rückwärtsstreuung von den Detektormarkierungen in Richtung auf die entsprechenden Detektorvorrichtungen eiri Maximum und die Korrekturbewegung der Justier-Strahlanteile in die optimale Ausrichtung mit den Detektormarkierungen wird schneller und genauer erreicht.

Vorzugsweise erfolgt der Ausrichtvorgang automatisch durch eine elektrische Einrichtung, die abhängig von den elektrischen Signalen der Detektorvorrichtungen das Elektronenstrahlmuster gegenüber dem Substrat bewegt. Zu diesem Zweck weist die elektrische Einrichtung vorzugsweise eine Modulationsvorrichtung zum Oszillieren der Bewegung der Justier-Strahlanteile über die entsprechenden Detektormarkierungen auf, ferner eine Phasendetektorvorrichtung, die vorzugsweise mit der Modulationsvorrichtung synchronisiert ist, um in zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen die Abweichung der Justier-Strahlanteile

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von den zugehörigen Detektormarkierungen festzustellen und entsprechende elektrische Signale zu erzeugen, sowie eine Betätigungsvorrichtung t welche abhängig von dam elektrischen Signal der Phasendetektorvorrichtung das Eingangssignal zu der elektromagnetischen Spulenanordnung so verändert, daß die Justier-Strahlanteile mit den zugehörigen Detektormarkierungen zur Ausrichtung gelangen. Vorteilhafterweise weist die elektrische Einrichtung ferner eine Vorrichtung zum Beenden der Oszillationen durch die Modulationsvorrichtung bei optimaler Ausrichtung der Justier-Strahlanteile mit den entsprechenden öetek'torraarkierungen auf, ■

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei sich weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben» In der Zeichnung zeigens

FIg₀ 1 einen Querschnitt in Seitenansicht einer Elektronenbild-Projektionseinrichtung, bei welcher von der vor-liegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird,

Fig. 2 einen Teilschnitt in Seitenansicht entlang der Linie H-II der Fig. I₁

Fig. 3 einen perspektivischen Teilschnitt entlang der Linie IH-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Teilaneicht der Anordnung nach Fig. 2, welche die Bahnen der von den Detektormarkierungen zu der Detektorvorrichtung rückgestreuten Elektronen darstellt,

Fig. 5 ein Schaubild des Streubereiches der gemtte Fig. 4 rückgestreuten Elektronen in Abhängigkeit von dem Streuwinkel und

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Pig. 6 ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung für die Anordnung nach Fig. 1 zum automatischen Ausrichten des Elektronenstrahlmusters.

Fig. 1 zeigt ein Elektronenbild-Projektionssystem, wie es in den US-PS η 3 679 497 und 3 710 101 beschrieben ist. Eine luftdicht abgeschlossene Kammer 10 aus nicht-magnetischem Material weist abnehmbare Endkappen 11 und 12 auf, die einen Zugriff in die Kammer 10 gestatten. In einer Seitenwandung der Kammer 10 ist ein Vakuumanschluß 13 vorgesehen, mit dem in der Kammer 10 nach deren Abdichtung ein Teilvakuum erzeugt werden kann.

In der Kammer 10 sind eine zylindrische Elektromaske 14 und ein ausrichtbares Substrat 15, beispielsweise eine Halbleiterscheibe, im wesentlichen parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnet. Das Substrat 15 wird von einem Probenhalter 16 aufgenommen, wie weiter unten genauer erläutert wird. Die Elektromaske 14 und der Probenhalter 16 sind ihrerseits durch becherförmige Lagerkörper 17 und 18 im wesentlichen parallel zueinander gehalten. Die Elektromaske 14 und der Probenhalter 16 werden durch eine Distanzhülse 19 gehalten, welche über Dichtungen 22 und 23 in genutete Flansche 20 und 21 am Umfang der Lagerkörper 17 und 18 eingreift. Der gesamte Aufbau wird über den Lagerkörper 17 an der Endkappe 11 der Kammer 10 gehalten, was eine bequeme Anordnung der Elektromaske 14 und des ausrichtbaren Substrates 15 in der Kammer 10 ermöglicht.

Die Elektromaske 14 wird als Kathode und das Substrat 15 als Anode ausgebildet, um ein Elektronenstrahlmuster von der Elektromaske 14 auf das Substrat 15 richten und beschleunigen zu können. Dazu bestehen der Probenhalter 16 und die Lagerkörper und 18 aus gut leitendem Material, während die Distanzhülse 19 aus gut isolierendem Material besteht. Durch eine Spannungsquelle 19A wird ein Potential von beispielsweise -10 kV zwischen den Lagerkörpern 17 und 18 angelegt, so daß es auf die Elektro-

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maske 14 und das Substrat 15 einwirkt.

Die Kammer 10 wird von drei Gruppen elektromagnetischer Spulen umgeben, die jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind und das Auftreffen des Elektronenstrahlmusters auf das Substrat 15 steuern. In axialer Richtung zu der Bahn des Elektronenstrahles von der Elektromaske 14 zu dem Substrat 15 sind Zylinderspulen 24,, 24 und 24 ₃ angeordnet, um die Elektronen auf ihrem Weg von der Elektromaske 14 bis zu dem Substrat 15 spiralförmig zu führen und radial auszulenken und gleichzeitig das Elektronenstrahlmuster zu fokussieren. Diese Spulen ermöglichen weiterhin eine Steuerung der Drehung (Θ1 und der Vergrößerung (M) eines von der Elektromaske 14 ausgesandten Elektronenstrahlmusters. Elektromagnetische Rechteckspulan 25, und 25₂ sowie 26, und 26₂ sind symmetrisch als Helmholtz-Paare senkrecht zueinander und zu den Zylinderspulen 24,-24, angeordnet, um die Elektronen in Querrichtung ablenken zu können, wenn sie die Strecke von der Elektromaske 14 zu dem Substrat 15 durchlaufen. Die elektromagnetischen Spulen gestatten eine Steuerung der (X- und Y-) Richtung eines von der Elektromaske 14 emittierten Elektronenstrahlmusters.

Beim Betrieb bestrahlt eine auf ihrer Rückseite durch einen Reflektor 27A abgedeckte Lichtquelle 27, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe, eine Photokathodenschicht 28, beispielsweise aus Gold oder Palladium, in der Elektromaske 14. Die Photokathodenschicht 28 wird durch ein im wesentlichen transparentes Substrat 29, beispielsweise aus Quarz, das mit einer das Negativ eines gewünschten Bauelementemusters enthaltene Schicht 30 abgedeckt ist, bestrahlt. Die Schicht 30 besteht aus einem lichtundurchlässigen Material, beispielsweise aus Titan Dioxid. Das Photokathodenmaterial wird auf diese Weise gemäß dem gewünschten Bauelementemuster in einem entsprechenden Elektronenstrahlmuster elektronenemittierend gemacht. Ein Teil des Elektronenstrahlmusters von der Elektromaske 14 weist vorteilhafterweise mindestens zwei und am günstigsten vier Justier-Strahlanteile 4 3 vorgegebener Querschnittsform auf (beispielsweise mit

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Quadraten von 300 Mikrometern Kantenlänge). Die Justier-Strahlanteile 43 sind in relativ weit voneinander entfernten Paaren angeordnet, die sich vorzugsweise am Umfang des Elektronenstrahlmusters gegenüberliegen.und untereinander einen geringen Abstand aufweisen.

Gemäß Fig. 2 ist das Substrat 15 in dem Probenhalter 16 und damit auch gegenüber der Elektromaske 14 innerhalb räumlich oder mechanisch möglicher Grenzen präzisionsgelagert. Das Γ Substrat 15 hat einen flachen Umfangsabschnitt 31, und der Probenhalter 16 weist eine Vertiefung 32 auf, in welche das Substrat 15 hineinpaßt. Der Probenhalter 16 besitzt in entsprechenden Quadranten am Umfang der Vertiefung 32 angeordnete Stifte 33, 34, 35 und 36. Das Substrat 15 wird dadurch gelagert, daß der flache Umfangsabschnitt 31 des Substrates 15 gegen die Stifte 33 und 34 und ein gekrümmter Umfangsabschnitt 37 des* Substrates 15 gegen den Stift 35 angelegt wird. Hierdurch wird das Substrat 15 mit einer Genauigkeit von ungefähr 25 Mikrometern oder darunter ausgerichtet. Der Stift 36 ist beweglich und mit einer Druckfeder 38 ausgestattet. Er drückt gegen den gekrümmten Umfangsabschnitt 37 des Substrates 15, um das Substrat 15 in seiner Lage festzuhalten, so daß es präzisionsgelagert bleibt.

Auf dem Substrat 15 befinden sich an relativ weit voneinander entfernten Stellen und vorzugsweise an gegenüberliegenden Umfangsteilen zwei Paare von Detektormarkierungen 39, 40 und 41, 42. Jede Detektormarkierung entspricht einem Justier-Strahlanteil 43 und hat eine vorgegebene Gestalt, die vorzugsweise gleich der Querschnittsform des entsprechenden Justier-Strahlanteiles 43 1st. Die Detektormarkierungen 39-42 sind so ausgebildet, daß sie bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl eine Elektronen-Rückwärtsstreuung erzeugen können. Neben dem Umfang des Substrates 15 befinden sich in der Nähe der Detektormarkierungen 39-4 2 in dem Probenhalter 16, vorzugsweise im wesentlichen in der Ebene der Oberseite des Substrates 15, jeweils entsprechende Detektorvorrichtungen 44, 45, 46 und 47. Die Detektorvorrichtungen, beispielsweise Photovervielfacher für Szintillatoren, können von der

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entsprechenden üetektormarkierung rückgestreute Elektronen auffassen und ein elektrisches Signal erzeugen, das dem Bereich der Detektormarkierung entspricht, welcher von dem auftreffenden Elektronenstrahl getroffen wird.

In P'ig. 3 sind die Datektormarkierungen des Ausführungsbeispieles im einzelnen dargestellt. Jede Detektormarkierung besteht aus einer Anzahl langgestreckter schmaler Rillen>48, die eng nebeneinander in einer im wesentlichen parallelen Anordnung in das Substrat 15 eingeätzt worden sind. Jede Rille 48 ist etwa 1 Mikrometer breit und hat von der benachbarten Rille 48 einen Abstand von ungefähr 3 Mikrometern. Die Rillen 48 bilden somit ein -Beugungsgitter mit einer großen Anzahl von Linien, beispielsweise mit 75 Linien. Die Breite der Rillen und ihr Abstand ist jedoch an eine gewünschte Ausrichtgenauigkeit angepaßt. Jede Rille 4 8 weist weiterhin eine langgestreckte Winkelfläche 48A auf, die als gekrümmte Oberfläche ausgebildet ist und sich über die Länge der Detektormarkierung allgemein in Richtung auf die zugehörige Detektorvorrichtung erstreckt. Die Winkelfläche 48A ist dabei sehr schmal und weist beispielsweise eine Breite von 0,5 Mikrometern auf. Unter dem Einfluß der elektrischen und magnetischen Felder zwischen der Elektromaske 14 und dem Substrat 15 "vermögen diese Winkelflachen 48A auftreffende Elektronen zu den entsprechenden Detektorvorrichtungen rückzustreuen. Die Winkelflächen 48A veranlassen die Elektronen, die Detektormarkierungen vorzugsweise mit einer relativ niedrigen Flugbahn zu verlassen, beispielsweise unter einem Winkel von 75 gegenüber der Einfallsrichtung. Unter dem Einfluß der bereits vorhandenen elektrischen und magnetischen Felder haben diese rückgestreuten Elektronen somit eine relativ große Reichweite auf der Oberseite des Substrates.

In Fig. 4 ist die Abhängigkeit der linearen Reichweite der rückgestreuten Elektronen in Abhängigkeit von dem Anfangswinkel ihrer Flugbahn dargestellt. Die Elektronen werden unter Winkeln von 40 , 50 und 75 gegenüber der Einfallsrdchtung rückgestreut, welche hier als senkrecht zu der Oberseite des Substrates

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angenommen wird. Wie ersichtlich, ist die Reichweite nicht unmittelbar proportional zu eiern Flugbahnwinkel. Die 10 keV elektronen der Flugbahnen mit den Winkeln 75° und 40° legten 6,4 bzw. 4,2 mm zurück, während die 2,5 keV Elektronen der unter 50 geneigten Flugbahn auf der Oberseite des ί instrates m;r 3 r zurücklegten.

Der Grund für dieses scheinbar willkürliche Vernalten kann anhand von Fig. 5 erklärt werden. In diesem Schaubild ist der Verteilungsbereich von rückgestreuten 10 keV Elektronen in Abhängigkeit von dem Anfangswinkel ihrer Flugbahn aufgetragen. Die dargestellte Kurve zeigt Maxima bei 40 und 75 sowie Minima bei 60 und 90 . Sie ist dadurch entstanden, daß die 60 Elektronen in den elektrischen und magnetischen Feldern einen vollen Umlauf durchführen konnten, bevor sie wieder zu der Oberfläche des Substrates zurückkehrten, während die 75° und 40° Elektronen ungefähr eineinhalb Umläufe bzw. einen halben Umlauf durchführen konnten. Unter 90 rückgestreute Elektronen haben natürlich eine Reichweite Null, weil sie das Substrat gar nicht verlassen. Die maximale Reichweite von 6,4 mm wird somit bei einer 75 Flugbahn erreicht und,die zweite maximale Reichweite von 4,2 mm bei einer um 40 gegenüber der Einfallsrichtung geneigten Flugbahn.

Mit 2,5 keV Energie rückgestreute Elektronen weisen eine einzige maximale Reichweite von 3 mm bei einer Flugbahn auf, die unter 50 gegenüber der Einfallsrichtung geneigt ist.

Die angegebenen Reichweiten belegen die Durchführbarkeit der vorliegenden Erfindung. Weitere Untersuchungen zeigen, daß eine Detektorvorrichtung, die sich von 1,5 mm bis 6,5 mm von den Rückstreupunkt auf der Detektormarkierung erstreckt, ungefähr die Hälfte aller mit einer Energie größer als 2 keV von einer um 48° gegen die Einfallsrichtung der ankorarrienden iiloktronen geneigten Oberfläche rückgestreuten Elektronen erraßt.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das Ausrieft,-

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BAD ORIGINAL

system nach der vorliegenden Erfindung, obwohl der Wirkungsgrad seiner Erfassung niedriger ist, wesentlich empfindlicher ist als bekannte Ausrichtsysteme und daher auch erheblich genauer ist. Der niedrige Wirkungsgrad ergibt sich aus dem kleinen Anteil der Oberfläche der Detektormarkierung, der unter dem richtigen Winkel geneigt ist, und dem kleinen Anteil der rückgestreuten Elektronen oberhalb der Schwellwertenergie, der die Detektorvorrichtung erreicht. Bei einer quadratischen Detektormarkierung von 0,3 mm Kantenlänge mit 75 Linien oder Rillen zum Beispiel von denen jede Rille einen Beitrag von 0,5 Mikrometer Breite zu einer '/inkeiflache unter ungefähr 45 leistet, sind nur ungefähr 10% der Oberfläche richtig geneigt, um erfaßbare Elektronen rückzustreuen. Die Ausbeute an erfaßbaren rückgestreuten Elektronen wird noch dadurch verringert, daß nur ungefähr 5% der rickjestreuten Elektronen eines 10 keV Elektronenstrahles oberhalb 2,5 keV liegen. Dennoch ist das vorliegende Äusrichtsystem empfindlicher, weil für rückgestreute Elektronen Detektoren hoher Qualität zur Verfügung stehen, welche den verminderten Wirkungsgrad mehr als kompensieren.

Eine sehr wesentliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Justier-Strahlanteile ebenfalls aus langgestreckten schmalen Teilen aufgebaut sind, die eng nebeneinander und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Diese Maßnahme ermöglicht es, bei der Fertigung von zusammenpassenden Sätzen von Elektronasken und Substraten für die Herstellung der Detektormarkierunaen solcher Sätze die Justier-Strahlenanteile zur Bestrahlung von Elektroresist-Schichten einzusetzen. Die langgestreckten Teile der Justier-Strahlanteile haben somit die gleichen Abmessungen wie die Rillen 48 der Detektormarkierungen.

Diese Ausführungsform ist sehr günstig zu fertigen. Sie bewirkt jedoch, daß das elektrische Signal der Detektorvorrichtungen eine Hochfrequenz-Modulation aufweist, die dem Niederfrequenzsignal überlagert ist, welches dem bestrahlten Bereich einer Detektormarkierung entspricht. Das elektrische Signal muß daher

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durch einen Hochfreguenzdetektor verarbeitet werden, um ein niederfrequentes Wechselstromsignal zu erhalten, das den Oszillationen in den Bereichen der Detektormarkierungen entspricht, die von den zugehörigen Justier-Strahlanteilen getroffen werden.

Beim Betrieb treffen die Justier-Strahlanteile 43 vorgegebener Querschnittsform auf die zugehörigen Detektormarkierungen 39-42 auf und überlappen diese. Der Elektronenstrahl verursacht eine Elektronen-Rückwärtsstreuung, welche dem Betrag der Überlappung zwischen den Justier-Strahlanteilen 43 und ihren zugehörigen Detektormarkierungen entspricht. Eine genaue Ausrichtung kann daher einfacher dadurch erzielt werden, daß der Maximalwert des durch die elektrischen Signale der Detektorvorrichtungen 44-47 dargestellten Stromes festgestellt wird, während der Elektronenstrahl von der Elektromaske 14 gegenüber dem Substrat bewegt wird.

Wenn die Querschnittsform der Justier-Strahlanteile von der Gestalt der entsprechenden Detektormarkierungen abweicht, ist das eine optimale Ausrichtung anzeigende elektrische Signal der ent*- sprechenden Detektorvorrichtungen etwas anders als zuvor beschrieben. Hier wird eine optimale Ausrichtung nicht mehr durch ein Maximum oder ein Minimum in dem Ausgangssignal der Detektorvorrichtungen angezeigt, es tritt hier vielmehr in dem Ausgangssignal ein Absatz auf. Eine optimale Ausrichtung wird dann erzielt, wenn entweder der Mittelpunkt des Absatzes erreicht wird, wobei alle Unterschiede in der geometrischen Form der Justier-Strahlanteile und der Detektormarkierungen in Betracht gezogen werden müssen, oder wenn der Mittelpunkt in der ansteigenden Flanke des Signals der Detektorvorrichtung erreicht wird, wenn die Justier-Strahlanteile in die Bereiche der entsprechenden Detektormarkierungen hineinwandern oder aus diesen herauswandern. Das letztere Ausriehtverfahren ermöglicht eine Ausrichtung mit der Kante einer Detektormarkierung. Alle diese AusfUhrungsformen lassen sich in einfacher Weise entweder in Verbindung mit einem

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manuellen oder in Verbindung mit einem automatischen Ausrichtsystem einsetzen, das eine Anordnung zur Verarbeitung elektrischer Signale aufweist, wie sie nachstehend erläutert wird.

Weiterhin kann eine manuelle Ausrichtung des Elektronenstrahlmusters mit vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates unabhängig von der Ausführungsart der verwendeten Detektormarkierungen vorgenommen werden. Ein manueller Betrieb ist jedoch bei kommerziellen Anwendungen nachteilig, weil er zeitraubend ist und menschlichen Fehlern bei der Bestimmung der Stromwerte bei den elektrischen Signalen der Detektorvorrichtungen unterliegt. Vorteilhafterweise werden daher die elektrischen Signale der Detektorvorrichtungen elektronisch verarbeitet, um Ausriehtvorrichtungen, wie die elektromagnetischen Spulen 24-26, zu steuern und zu betätigen und damit die Justier-Strahlanteile automatisch dort zu positionieren, wo die elektrischen Signale eine optimale Ausrichtung der Justier-Strahlanteile mit den Detektormarkierungen anzeigen. Dadurch läßt sich die Lage optimalen Ansprechens nicht nur schnell erhalten, sondern es werden auch menschliche Fehler ausgeschaltet, und es wird für jeden Ausrichtvorgang jedesmal der selbe Ansprechpunkt angezeigt.

In Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Verschiebevorrichtung dargestellt, mit welcher die Justier-Strahlanteile 43 automatisch mit den Detektormarkierungen 39, 40, 41 und 42 ausgerichtet werden und damit auch das Elektronenstrahlmuster von der Elektromaske 14 gegenüber vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates 15 präzisionsausgerichtet wird. Das elektrische Signal der Detektorvorrichtung 44 gelangt über eine Leitung 50 zu einem Vorverstärker 51, dessen Ausgangssignal an einen Hochfrequenz-Detektor 53 weitergeleitet wird. In dem Hochfrequenz-Detektor 5 3 wird die durch die langgestreckten Teile der Justier-Strahlanteile verursachte Hochfrequenzmodulation von dem Signal entfernt, so daß nur das Niederfrequenzsignal, das dem bestrahlten Bereich der Detektormarkierung 39 entspricht, an ei.ien abgestimmten Verstärker 55 weitergegeben wird. Das Ausgangssignal

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des abgestimmten Verstärkers 55 gelangt über ein Phasenstellglied 57 zu einem Phasendetektor 59. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 60 legt über Leitungen 61 und 62 ein Vergleichssignal an den Phasendetektor 59 an. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 59 stellt somit die X-Abweichung dar, die über ein Tor 64 an einen Integrator 66 weitergeleitet wird. Der Integrator 66 hat einen Gleichstromausgang, der mit einem Addierer 67 verbunden ist, wo.dieses Signal einem Wechselstrom überlagert wird, der dem Referenzsignal des Oszillators 60 entspricht und über eine Leitung 68 zugeführt wird. Das Wechselstromsignal stellt die X-Komponente der primären Oszillationen der Justier-Strahlanteile über den Detektormarkierungen dar. Das hinzugefügte Betätigungssignal wird zur Betätigung und Steuerung der elektromagnetischen Spulen 25.. , 25₂, 26, und 26₂ weitergeleitet.

In ähnlicher Weise wird das elektrische Signal der Detektorvorrichtung 45 verarbeitet. Dem zugehörigen Phasendetektor 78 wird lediglich über die Leitungen 79 und 80 von dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 ein um 90° phasenverschobenes Referenzsignal zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 78 stellt somit das Signal für die Y-Abweichung dar. Das Ausgangssignal des Addierers 83 dient dazu, die elektromagnetischen Spulen 25,, 25~i 26, und 26₂ zu erregen.

Das Signal der Detektorvorrichtung 46 wird über eine Leitung 85 einem Vorverstärker 86 zugeführt, der es verstärkt einem Hochfrequenzdetektor 88 weiterleitet. In dem Hochfrequenzdetektor wird wieder die Hochfrequenzmodulation von dem Signal entfernt, so daß nur das Niederfrequenzsignal, welches den Oszillationen in den bestrahlten Bereichen der Detektormarkierung 41 entspricht, an einen abgestimmten Verstärker 90 und von dort über ein Phasenstellglied 92 zu einem Phasendetektor 94 weitergegeben wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator 60 liefert über eine Leitung 95 dem Phasendetektor 94 ein O°-Referenzsignal. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 94 entspricht somit der Theta-Abweichung. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 94 gelangt nun über ein Tor

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an ein motorgetriebenes Präzisionspotentiometer 99 um eine Steuerung des Elektronenstrahlmusters durch Verdrehen zu bewirken und zwar durch Vergrößern oder Verkleinern des Stromes zu den elektromagnetischen Spulen 24,, 24~ und 24^.

Das Signal von der Detektorvorrichtung 47 wird in ganz ähnlicher Weise verarbeitet. Dem hier verwendeten Phasendetektor 109 wird lediglich über eine Leitung 110 ein um 90° phasenverschobenes Signal von dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 109 entspricht dann einer M-Abweichung, die dann über ein Tor 112 einem motorgetriebenen Präzisionspotentiometer 114 zugeführt wird. Dieses Vergrößerungssignal steuert die Strahlgröße des Elektronenstrahlmusters dadurch, daß das Potentiometer 114 das Hauptfokusfeld beeinflußt.

Die Signale für die X-, Y-, Θ- und M-Abweichungen auf den Leitungen 63, 79, 9 6 und 111 werden über Leitungen 115, 116, und 118 an einen verzögerten Null-Detektor 119 mit vier Eingängen angelegt, dessen Ausgangssignal an ein R-S-Flipflop 121 weitergeleitet wird. Das Flipflop 121 wird durch Betätigen eines Ablauffolgen-Startschalters eingeschaltet, wodurch über Leitungen und 123 ein Strom zur Erregung der Ultraviolett-Lichtquelle fließt, wodurch von der Elektromaske 14 ein Elektronenstrahlmuster einschließlich der vier Justier-Strahlanteile 43 ausgesandt wird. In gleicher Weise fließt über die Leitung 122 und eine Leitung 124 ein Strom zu dem spannungsgesteuerten Oszillator 60, welcher daraufhin Sinussignale im Gegentakt über die Leitungen 68 und 84 zu den X- und Y-Steueraddierern 67 und 83 abgibt. Auf diese Weise wird das gesamte Elektronenstrahlmuster einschließlich der Justier-Strahlanteile 43 dazu gebracht, in einem Kreis von beispielsweise 6 Mikrometer Durchmesser mit einer Frequenz von beispielsweise 45 Hertz zu oszillieren.

Sobald die Justier-Strahlanteile 4 3 mit den Detektormarkierungen 39-4 2 ausgerichtet sind, erreichen die Signale für die Abweicungen auf den Leitungen 115, 116, 117 und 118 infolge der

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Wirkung der Integratoren 66 und 82 und der Potentiometer 99 und 114 den Wert Null, was von dem Null-Detektor 119 festgestellt wird. Dieser erzeugt daraufhin ein elektrisches Signal, das dem Flipflop 121 zugeführt wird, welches daraufhin den Oszillator abschaltet und die Tore 64, 80, 97 und 112 durch Signale auf den Leitungen 125, 126, 127 und 128 schließt.

Daraufhin wird die zeitliche Ablauffolge der selektiven Belichtung einer Elektroresist-Schicht auf der Oberseite des Substrates 15 durch das Elektronenstrahlmuster eingeleitet und so lange fortgesetzt, bis die Elektroresist-Schicht vollständig belichtet ist. Eine Zeitspanne von 3 bis 10 Sekunden ist für gewöhnlich ausreichend, um die Elektroresist-Schicht so mit dem Elektronenstrahlmuster zu behandeln, daß sie für vorbestimmte Lösungsmittel hinreichend unterschiedlich anlösbar wird. Die Elektromaske 14 erzeugt auch während der Ausrichtperiode von allen ihren strahlabgebenden Bereichen ein Elektronenstrahlmuster, Die Ausrichtperiode ist jedoch so kurz, daß hierdurch die Elektroresist-Schicht auf dem Substrat 15 nicht nennenswert belichtet wird.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders zur Ausrichtung eines Elektronenbild-Projektionssystemes und wurde insofern auch speziell im Zusammenhang damit erläutert. Es kommen aber auch noch andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in Frage. So kann sie bei der automatischen Ausrichtschaltung nach der eingangs erwähnten ÜS-PS 3 710 101 angewendet werden. Beispielsweise kann die Erfindung auch beim Präzisionsätzen von ausgewählten Bereichen in Metallbahnen eingesetzt werden, um gewünschte Konturen und Muster für verschiedene wissenschaftliche und industrielle Anwendungen zu erhalten.

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Claims

im je Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pennsylvania, V.StoA. Patentansprüche :

1. Verfahren zum präzisen Ausrichten eines von einer Photokathoden-Strahlenquelle erzeugten Elektronenstrahlmusters gegenüber vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite eines Substrates, dadurch gekennzeichnet,

a) daß neben den vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates mindestens zwei relativ weit voneinander entfernte Detektormarkierungen vorgegebener Gestalt gebildet werden, die bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl eine Elektronen-Rückwärtsstreuung zu erzeugen vermögen,

b) daß neben Umfangsteilen des Substrates mindestens zwei den Detektormarkierungen entsprechende Detektorvorrichtungen angeordnet werden,

c) daß mit den Detektorvorrichtungen von den Detektormarkierungen rückgestreute Elektronen aufgefaßt und elektrische Signale erzeugt werden, die denjenigen Bereichen der Detektormarkierungen entsprechen, die von Elektronenstrahlen getroffen werden,

d) daß im Abstand von der Oberseite des Substrates eine Photokathoden-Strahlenquelle angeordnet wird, die einen Elektronenstrahl auszusenden vermag,

e) daß mit der Photokathoden-Strahlenquelle ein mit einem vorgegebenen Muster versehener Elektronenstrahl auf die Oberseite des Substrates gerichtet wird, der den Detektormarkierungen entsprechende Justier-Strahlanteile vorgegebener Querschnittsform aufweist,

f) daß das Elektronenstrahlmuster während des Auffassens der rückgestreuten Elektronen so bewegt wird, daß sich die erzengten elektrischen Signale verändern, und

g) daß das iSlektronenstrahlmuster schließlich dort auf der Oberseite des Substrates ausgerichtet wird, wo die erzeugten elektrischen Signale eine optimale Ausrichtung der

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Justier-Strahlanteile mit den entsprechenden Detektoirarkierungen anzeigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ^ k e · η η ζ e i c h net, daß die Detektormarkierungen aus einer An:mil langgebtreckter schmaler Flächen bestehen, die dicht ,i^ben-ei.nander und im wesentlichen parallel zueinander al !gemein in Richtung auf die jeweils zugeordnete Detektorvorrichtung verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormarkierungen paarweise relativ weit voneinander entfernt derart angeordnet werden, daß die langgestreckten schmalen Flächen einer der Detektormarkierungen- jedes Paares im wesentlichen senkrecht zu denjenigen der anderen Detektormarkierungen dieses Paares verlaufen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bewegen und Ausrichten des Elektronenstrahlmusters automatisch ausgeführt wird, indem die bei einem oszillierenden Bewegen der Justier-Strahlanteile über die entsprechenden Detektormarkierungen erzeugten elektrischen Signale elektrisch verarbeitet und automatisch beendet werden, wenn die Justier-Strahlanteile optimal mit den zugehörigen Detektormarkierungen ausgerichtet sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzei chnet , daß dxe ht: :eki,omatkierun je.i im wesentlichen die gleiche Gestalt aufweiser. *ie al·:; Querschnitte der jeweils zugehörigen Justier-Strahlänteilt: des Elektronenstrahlmusters.

b. Eüirichtiux' 2.Un preisen Ausrichten ei "iss νυη Girier Phot·.--k-ithoden-icr ihleiiqnelle erzeugten Elektronen-i'ahlrauyt·, gegenüber ν -.^ "be stimm tea Bereiche··; auf rler ^! Jh; esc ■ u. i- .;:■■,:,■ Substrates, insbesondere zum DurchEüh r. ¹I ■■.!«. "'·.-■ ■■-.:«!:.r..·ΐί& nach ö^ii^iii- 1-^r vorstehenden Anspiti...h*, , :. :■ - * ^v -

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BAD ORIGINAL

zeichnet durch

a) eine Photokathoden-Strahlenquelle (14) zum Erzeugen eines Elektronenstrahlmusters mit mindestens einem Justier-Strahlanfeil (43) vorgegebener Querschnittsform,

b) ein mit seiner Oberseite im Abstand von der Photokathoden-Strahlenquelle (14) angeordnetes Substrat (15) ,

c) mindestens eine dem Justier-Strahlanteil (43) entsprechende Detektormarkierung (39-42) vorgegebener Gestalt, die neben vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates (15) angeordnet ist und bei Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlmuster eine Elektronen-Rückwärtsstreuung zu erzeugen vermag,

d) eine zwischen der Photokathoden-Strahlenquelle (14) und dem Substrat (15) angeschlossene Spannungsquelle (19A) zum Erzeugen einer Potentialdifferenz, durch welche aus der Photokathoden-Strahlenquelle (14) austretende Elektronen auf Teile der vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates (15) gerichtet werden und diese selektiv bestrahlen,

e) eine elektromagnetische Spulenanordnung (24-26) zum Steuern des Elektronenstrahlmusters von der Photokathoden-Strahlenquelle (14) derart, daß von ihm Teile der vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates (15) in der Nähe von ausgewählten solchen Teilen und von jedem Justier-Strahlanteil (43) Teile der {vorbestimmten Bereiche auf der Oberseite des Substrates (15) in der Nähe der zugehörigen Detektormarkierung (39=42) bestrahlt werden,

f) mindestens eine der Detektormarkierungen (39-42) entsprechende Detektorvorrichtung (44-47), die neben einem ümfangsteil des Substrates (15) angeordnet ist und von der Detektormarkierung (39-42) rückgestreute Elektronen aufzufassen und elektrische Signale zu erzeugen vermag, die demjenigen Bereich der zugehörigen Detektormarkierung (39-42) entspricht, der von dem Justier-Strahlanteil (43) getroffen wird, und

g) eine elektrische Verschiebevorrichtung zum Bewegen des Elektronenstrahlmusters gegenüber dem Substrat (15) in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen der Detektor-

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vorrichtung (44-47) derart, daß der Justier-Strahlanteil (4 3) im wesentlichen mit der zugehörigen Detektormarkierung (39-4 2) und damit auch das Elektronenstrahlmuster mit den vorbestimmten Bereichen auf der Oberseite des Substrates (15) präzise ausgerichtet ist und genau festgelegte Bereiche auf der Oberseite des Substrates (15) selektiv mit dem Elektronenstrahlmuster bestrahlt werden können.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtungen (44-47) im wesentlichen in der Ebene der Oberseite des Substrates (15) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektormarkierungen (39-42) im wesentlichen die gleiche Gestalt aufweisen wie die Querschnitte der jeweils zugehörigen Justier-Strahlanteile (43) des Elektronenstrahlmusters.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektormarkierungen (39-42) aus einer Anzahl langgestreckter schmaler Winkelflächen (48A) bestehen, die dicht nebeneinander und im wesentlichen parallel zueinander allgemein in Richtung auf die jeweils zugeordnete Detektorvorrichtung (44-47) verlaufen.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η .- zeichnet, daß die Detektormarkierungen (39-42) paarweise (39, 41; 40, 42) relativ weit voneinander entfernt derart angeordnet sind, daß die langgestreckten schmalen Winkelflächen (48A) einer (39) der Detektormarkierungen (39, 41) jedes Paares im wesentlichen senkreckt zu denjenigen der anderen (41) der Detektormarkierungen (39, 41) dieses Paares verlaufen.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichne t f daß die Justier-Strahlan-

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teile (4 3) des Elektronenstrahlmusters aus einer Anzahl schmaler Strahlteile bestehen, die sich dicht nebeneinander und im wesentlichen parallel zueinander in der gleichen Richtung erstrecken wie die Winkelflächen (48A) der jeweils zugehörigen Detektormarkierungen (39-42).

ο Einrichtung nach einem der Ansprüche β bis 11, dadurch gekannzeichnet , daß das von der Photokathoden-Strahlenqu^lle (141 erzeugte Elektronenstrahlmuster mindestens zwei relativ weit voneinander entfernte Justier-Strahlanteile (43) vorgegebener Querschnittsform aufweist.

13, Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Verschiebevorrichtung

eine Modulationsvorrichtung (60) enthält, welche ein Oszillieren der Bewegung der Justier-Strahlanteile (43) über die zugehörigen Detektormarkierungen (39-42) hinweg bewirkt,

eine Phasendetektorvorrichtung (59, 78, 94, 109) besitzt, welche in zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen die Abweichung der Justier-Strahlanteile (43) von den zu« gehörigen Detektormatrkierungen (39-42) feststellt und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, und eine Betätigungsvorrichtung aufweist, welche abhängig von dem elektrischen Signal der Phasendetektorvorrichtung (59, 78, 94, 109) das Eingangssignal zu der elektromagnetischen Spulenanordnung (24-26) so verändert::, daß die Justier-Strahlanteile (43) mit den zugehörigen Detektor-= markierungen (39-4 3) zur Ausrichtung gelangen.

Patentansorüche:

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BAD

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