DE2446789A1

DE2446789A1 - Korpuskularstrahloptisches geraet zur korpuskelbestrahlung eines praeparats

Info

Publication number: DE2446789A1
Application number: DE19742446789
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Dr Rer Na Koops
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-27
Filing date: 1974-09-27
Publication date: 1976-09-02
Also published as: US4021674A; FR2286500A1; JPS5160442A; FR2286500B3

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen 2 7. SEP.

Berlin und München YJerner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 74/8329 Bw/Lo

Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats ________^__«_ .„-~__^™__^,

Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats in Form eines Flächenmusters, das unbelichtete Teilf lachen auf v/eist, die zumindest annähernd vollständig von belichteten Flächen umgeben sind.

Es ist bekannt, derartige Flächenmuster mit Hilfe eines Raster-Elektroneijnikroskops zu erzeugen. Bei diesem wird der Elek~ tronenstrahl auf dem Präparat fokussiert und rasterförmig über dieses hinweggeführt. Die Hell- bzw, Dunkelsteuerung· des Strahls erfolgt bei einer bekannten Vorrichtung unter Verwendung eines Lichtpunkt-Abtasters (Flying-Spot-Scanner). Dieser besteht aus einer Kathodenstrahlröhre, deren Leuchtschirm vom Elektronenstrahl gleichmäßig beschrieben wird. Der sich damit ergebende Lichtpunkt beleuchtet eine Maske, die ein dem zu erzeugenden Flächenmuster entsprechendes Muster aufweist. Das von der Maske durchgelassene Licht dient als Hellsteuersignal des mit der Kathodenstrahlröhre synchronisierten Raster-Elektronenmikroskops (vgl. Rev. Sei. Instr. (1973), Seiten 1282 - 12.65).

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung erfolgt die Hellsteuerung des Elektronenstrahls des Mikroskops mit Hilfe eines Digitalrechners. Die zu beleuchtenden Flächen werden dabei nacheinander mit dem Elektronenstrahl jeweils rasterförmig beschrieben (vgl. J. Vac. Sei. Technol. 10 (1973), Seiten 1052 - 1055).

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Die beiden genannten Vorrichtungen erfordern einerseits einen erheblichen apparativen Aufwand. Andererseits ist die Herstellungszeit eines Flächenmusters von dessen Form und Größe abhängig·. Sie ist mindestens gleich dem Produkt aus der Gesamtzahl der zu belichtenden Rasterpunkte und der erforderlichen Belichtungszeit eines derartigen Punktes. Unter Rasterpunkt ist dabei eine Fläche zu verstehen, die gleich der Querschnittsfläche der Elektronenstrahls auf dem Präparat ist«,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein korpuskularstrahloptisches Gerät zu schaffen, das die Korpuskelbestrahlung eines Präparats in der eingangs genannten Form in einfacher und schneller Weise ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß eine gleichmäßig mit Korpuskeln bestrahlte Maske vorgesehen ist, die ein dem zu erzeugenden Flächenmaster entsprechendes Muster sowie ein Stützgitter besitzt, das die den unbelichteten Teilflachen des Flächenmusters entsprechenden Teilflächen der Maske trägt und das aus parallelen Streifen besteht, und daß das Bild der Maske zumindest annähernd senkrecht zur Richtung der Streifen um einen Betrag auslenkbar ist, der zumindest gleich der Breite der Streifen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist die Maske korpuskularstrahloptisch auf dem Präparat abgebildet; dieses Bild wird während der Belichtung in der angegebenen ΐ/eise ausgelenkt. Die durch das Stützgitter hervorgerufenen Unterbrechungen zusammenhängender, zu belichtender Linien bzw. Teilflächen sind damit beseitigt. Die gesamte Belichtungszeit des Präparats ist wesentlich geringer als bei den bekannten Vorrichtungen. Das Bestrahlungsmuster ist nämlich nicht mehr Punkt für Punkt, sondern während eines einzigen Belichtungsvorganges - bis auf die genannten Unterbrechungen zusammenhängender Linien bzw. Teilflächen - vollständig erzeugt.

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Die der Beseitigung der genannten Unterbrechungen dienende Auslenkung des korpuskularstrahloptischen Maskenbildes kann dadurch vorgenommen werden, daß die Maske mechanisch in geeigneter Weise verschoben wird. Eine Alternative hierzu besteht darin, das Bild der Maske mittels eines Ablenksystems auf elektrischem oder magnetischem Wege zu verschieben. In diesem Fall sind elektrische Feldplatten oder magnetische Ablenkspulen vorgesehen, mit denen der abbildende Korpuskularstrahl auslenkbar ist. Der Korpuskularstrahl kann entweder einmalig um den gewünschten Betrag oder mehrmals ausgelenkt werden. Im letzteren Fall kann die Auslenkung z. B. sägezahn- oder sinusförmig erfolgen.

Ds ist. bekannt (Optik 36 (1972), Seiten 93 - 110), ein Strichgitter, das abwechselnd belichtete und unbelichtete Streifen aufweist, dadurch zu erzeugen, daß ein aus waagerechten und senkrechten elektronenundurchlassigen Streifen bestehendes Kreuzgitter elektronenoptisch auf einem Präparat projiziert und in Richtung der waagerechten Stre'ifen des Kreuzgitters um einen Betrag ausgelenkt wird, der gleich der Breite der senkrechten Streifen des Gitters ist. Ein Flächenmuster mit isolierten unbelichteten Teilflächen ergibt sich hierbei jedoch nicht.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein elektronenoptisches Verkleinerungsgerät zur Abbildung des eiektronenoptischen Bildes einer Maske auf einem Präparat,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Maske, ' ".."-- " ..... ...

Fig. 3 das sich auf dem Präparat ergebende Flächenmuster.

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Das in Fig. 1 gezeigte elektronenoptische Verkleinerungsgerät 1 dient der Herstellung von Mikroschaltungen. Es weist eine Elektronenquelle 2, einen Kondensor 3, eine magnetische Feldlinse 4 und eine Verkleinerungslinse 5 auf. In der Mitte der Feldlinse 4 befindet sich eine Ma^-ke 6, die gleichmäßig bestrahlt ist (vgl. den eingezeichneten Strahlengang 7) und deren elektronenoptisches Bild in der Registrierebene 9 des Gerätes 1 abgebildet ist. Am Ort der Eintritts pupille 10 der Verkleinerungslinse 5 befinden sich elektrostatische Ablenkplatten 11, die eine Auslenkung des in der Registrierebene 9 vorliegenden, verkleinerten elektronenoptischen Bildes der Maske 6 ermöglichen. In der Figur ist ferner ein Elektronenmikroskop 12 dargestellt, das dem Verkleinerungsgerät 1 nachgeordnet ist und das zur Kontrollt! und Scharfstellung des elektronenoptischen Bildes in der Registrierebene 9 dient. Das Elektronenmikroskop 12 weist eine Objektivlinse 13, eine Projektivlinse 14 und einen Leuchtschirm 15 auf.

In der Registrierebene 9 des Verkleinerungsgerätes 1 ist ein Präparat 8 angeordnet, das mit einer elektronenempfindlichen Schicht, z. B. Fotoresist-Lack, bedeckt ist. Zur Bestrahlung des Präparats 8 in Form eines Flächenmusters, das unbelichtete Teilflächen aufweist, die zumindest annähernd vollständig von belichteten Flächen umgeben sind, besitzt die Maske 6 z. B, eine in Fig. 2 ausschnittsweise wiedergegebene Gestalt. Die Maske 6 ist als elektronenundurchlässige Fläche 16 ausgebildet, die öffnungen 17 zum Durchtritt von Elektronen aufweist. Diese fallen auf das Präparat 8 und belichten es an den den öffnungen 17 entsprechenden Stellen. Die Maske 6 ist mit einem Stützgitter aus parallelen und gleich breiten Streifen 18 versehen, die ebenfalls elektronenundurchlässig sind und die die Teilflächen der Maske 6 tragen, die vollständig von öffnungen 17 umgeben sind. In Fig. 2 ist eine solche Teilfläche mit 19 bezeichnet. Während der Belichtung des Präparats 8 sind die Ablenkplatten 11 zeitweise derart erregt, daß das elektronen-

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optische Bild der Überlagerung von Maske und Stützgitter senkrecht zur Richtung der Streifen 18 des Stützgitters (vgl. Pfeil 20) um einen Betrag ausgelenkt wird, der gleich der Breite B der Streifen ist. Die Erregung der Ablenkplatten 11 erfolgt dabei mittels eines andeutungsweise dargestellten Sägezahngenerators 21. Auf dem Präparat 8 ergibt sich ein Bestrahlungsjüiuster, das in Fig. 3 dargestellt ist. Das BestrahlungsHiuster besitzt belichtete Flächen, die in sich geschlossen sind und die unbelichtete Flächen U umgeben. Die belichteten Flächen bestehen aus den Teilen F und L. Die Teile L sind auf dem Präparat unmittelbar bestrahlt, während die Teile F durch Auslenkung des abbildenden Elektronenstrahls belichtet sind» Nach entsprechender Behandlung, beispielsweise Ablösen der elektronenempfindlicheii Schicht an den belichteten Stellen, lassen sich auf dem Präparat Flächen erzeugen, die sich in ihrer Funktion von den umgebenden Flächen unterscheiden. So iot es ζ. B. möglich, die freien Flächen des Präparats mit Metall-Icnen zu dotieren; diese Flächen können ferner als Isolierflächen oder als Leiterbahnen ausgebildet werden. Es sei noch erwähnt, daß Leiterbahnen durch Elektronenbestrahlung auch direkt gebildet werden können. In diesem Fall ist das Präparat mit einer Schicht zu bedecken, die eine durch Elektronenbestrahlung reduzierbare Metallverbindung enthält«,

Wie aus Fig. 2 bzw. 3 zu entnehmen ist, führt die Auslenkung des elektronenoptischen Bildes der Maske 6 zu einer Verbreiterung der belichteten Flächen parallel zur Richtung des Stützgitters. Ist diese Verbreiterung unerwünscht, so ist es, wie in Fig. 2 dargestellt, möglich, die Breite der diesen Flächen entsprechenden Öffnungen 17 um einen Betrag zu verkleinern, der gleich der Breite der Streifen 18 des Stützgitters ist. Ferner ist es möglich, die Maske neben dem in der Figur dargestellten Stützgitter mit einem weiteren, dazu senkrechten Stützgitter zu versehen. Damit ist eine erhöhte mechanische Stabilität der den unbelichteten Teilflächen ent-

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sprechenden Flächen der Maske gegeben. Aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels mit einem Stützgitter ergibt sich, daß im Falle zweier Stützgitter das elektronenoptische Bild zusätzlich senkrecht zur Richtung der Streifen des zweiten Stützgitters uia einen Betrag ausgelenkt werden muB, d.er mindestens gleich der Streifenbreite dieses Gitters ist.

Die Anv/ondung der Erfindung kommt, wie anhand der Figuren erläutert j, in erster Linie bei elektronenoptischen Verkleinerungsgeräten infrage. Die Erfindung kann jedoch auch in Elektronenbestrahlungsgeräten eingesetzt werden, die das Bild der Maske im Verhältnis 1 : 1 auf einem Präparat abbilden. Ferner ist es möglich, die Erfindung bei ionenoptischen Bestrahlung? geräten zu verwenden.

3 Figuren
2 Ansprüche

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Claims

VPA 74/8329 ~ 7 — Patentansprüche

1. Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Kovpusfcelbestrahlung eines Präparats in Form eines Flächennusters, das unbelichtete Teilflächen aufweist, die zumindest armähernd vollständig von belichteten. Flächen umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßig mit Korpuskeln bestrahlte Maske (6) vorgesehen ist, die ein dem zu erzeugenden Flächenmuster entsprechendes Muster sowie ein Stützgitter besitzt, das die den unbelichteten Teilflächen (U) des Flächeninusters entsprechenden Teilflächen (19) der Maske (6) trägt und das aus parallelen Streifen (18) besteht, und daß das Bild der Maske (6) zumindest annähernd senl.recht zur Richtung der Streifen (18) um einen Betrag auslenkbar ist, der mindestens gleich der Breite (B) der Streifen (18) ist.

2. Korpuskularstrahloptisches Gex*ät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenksystem (11) vorgesehen ist, mit dem der abbildende Korpuskularstrahl auslenkbar ist.

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