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Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats
in Form eines Flächenmusters mit mehreren untereinander gleichen Flächenelementen
Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung
eines Präparats in Form eines Plächenmusters mit mehreren untereinander gleichen
Flächenelementen.
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Es ist übli,h, bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen, be.spielsweise
von gedruckten oder integrierten Schaltungen, mehrere derartige Schaltungen auf
einem Balbleiterplättchen zu erzeugen. Darüber hinaus ist es z. B. üblich, funktionelle
Einheiten derartiger Schaltungen mehrfach herzustellen, um im Falle eines Fabrikationsfehlers
innerhalb dieser Ei-nheiten nicht die gesamte Schaltung aussondern zu müssen.
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Flächenmuster der eingangs genannten Art werden bei bekannten Vorrichtungen
mit Hilfe eines Raster-Elektronenmikroskops erzeugt. in einem Fall wird der Elektronenstrahl
rasterförmig huber das gesamte Präparat hinweggeführt; die Hell- bzw. Dunkeltastung
des Strahls erfolgt dabei unter Verwendung eines Lichtpunkt-Abtasters (Flying Spot
Scanner). Dieser besteht aus einer Kathodenstrahlröhre, deren Leuchtschirm vom Elektronenstrahl
gleichmäßig beschrieben wird. Der auf der Röhre erzeugte Lichtpunkt beleuchtet eine
Maske, die ein dem zu erzeugenden Flächenmuster entsprechendes Muster aufweist.
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Das die Maske durchsetzende Licht dient als Hellsteuersignal des mit
der Kathodenstrahlröhre synchronisierten Raster-Elektroneumikroskops (Rev. Sci.
Instr. 44 (1973), Seiten 1282 - 1285).
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In einem anderen Fall wird der Elektronenstrahl des Mikroskops mit
Hilfe eines Digitalrechners gesteuert. Die zu belichtenden Flächen werden dabei
nacheinander mit dem Elektronenstrahl jeweils rasterförmig beschrieben (J. Vac.
Sci. Technol.
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10 (1973), Seiten 1052 - 1055).
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Während im erstgenannten Fall die Belichtungszeit de Präparats von
der Form des Flächenmusters unabhängig und gleich dem Produkt aus der Zahl der Bildpunkte
des Rasterfeldes und der Belichtungszeit eines derartigen Punktes ist, ergibt sich
die Belichtungszeit im Falle der zuletzt genannten Vorrichtung aus dem Produkt der
untereinander gleichen Flächenelemente mit der Belichtungszeit eines derartigen
Flächenelementes. Dabei ist unter Bildpunkt des Rasterfeldes eine Fläche zu verstehen,
diegleich der Querschnittsfläche des Elektronenstrahls auf dem Präparat ist, während
die Herstellungszeit eines derartigen Flächenelementes sich aus dem Produkt der
Zahl der Bildpunkte dieses Elementes und der Belichtungszeit eines derartigen Punktes
ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein korpuskularstrahloptisches
Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats zu schaffen, bei dem sich Flächenmuster
mit mehreren untereinander gleichen Flächenelementen in wesentlich kürzerer Zeit
als bei den bekannten Vorrichtungen herstellen lassen. Die Lösung dieser Aufgabe
besteht darin, daß eine gleichmäßig mit Korpuskeln bestrahlte Maske, die eine der
Anzahl der Flächenelemente entsprechende Zahl von Löchern aufweist, und ein zwischen
Maske und Präparat liegendes Ablenksystem vorgesehen ist, durch das das Bild der
Maske auf dem Präparat in zwei Koordinaten verschiebbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist die'Maske korpuskularstrahloptisch
auf dem Präparat abgebildet; dieses Bild wird während der Belichtung mit Hilfe des
Ablenksystems in der
gewünschten Weise verschoben. Auf diese Weise
wird das Präparat an verschiedenen Stellen gleichzeitig und in gleicher -Weise belichtet.
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Ist es erforderlich, einzelne Flächenmuster mit zusätzlichen belichteten
Flächen zu versehen, so kann mit Vorteil eine Abdeckmaske vorgesehen sein, die einen
Teil der Löcher abdeckt.
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Alternativ dazu ist es möglich, unter Teilen der Lochmaske elektrostatische
Ablenkelemente anzuordnen, bei deren Erregung Teile der die Maske durchsetzenden
Strahlen zur Abbildung nicht beitragen.
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In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 ein elektronenoptisches Verkleinerungsgerät zur gleichzeitigen
Erzeugung von Flächenmustern mit untereinander gleichen Flächenelementen, Fig. 2
eine auf dem Präparat abgebildete Maske, Fig. 3 die sich auf dem Präparat ergebenden
Flächenmuster, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Maske im Schnitt.
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Das in Fig 1 gezeigte elektronenoptische Verkleinerungsgerät 1 dient
der gleichzeitigen Herstellung von untere in ander gleichen Teilen integrierter
Schaltungen. Es weist eine Blektronenquelle 2, einen Kondensor 3, eine magnetische
Feldlinse 4 und eine Verkleinerungslinse 5 auf. In der Mitte der Feldlinse 4 befindet
sich eine Maske 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 Entrittspupille 10 der Verkleinerungslinse 5 befinden sich elektrostatische
Ablenkplattenpaare 11, 11', die eine Auslenkung des in der Registrierebene 9 vorliegenden,
verkleinerten elektronenoptischen Bildes der Maske 6 in zwei zueinander senkrechten
Richtungen
ermöglichen. In der Figur ist ferner ein Elektronenmikroskop
12 dargestellt, das dem Verkleinerungsgerät 1 nachgeordnet ist und das zur Positionierung
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. Es dient der Kontrolle der Abbildung der Maske 6 in die
Registrierebene 9. Zu diesem Zweck bildet es die Registrierebene 9 vergrößert auf
dem Leuchtschirm 15 ab.
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In der Registrierebene 9 des Verkleinerungsgerätes 1 ist ein Präparat
8 angeordnet, das mit einer elektronenempfindlichen Schicht, z. B. Fotoresist-Lack,
bedeckt ist. Zur Bestrahlen des Präparates 8 in Form eines Flächenmusters mit untere
in ander gleichen Flächenelementen besitzt die Maske 6 z. B die in Fig. 2 wiedergegebene
Gestalt. Die Maske 6 ist als elektronernndurchlässige, z. B. metallische Platte
16 ausgebildet, die Löcher 17 zum Durchtritt von Elektronen aufweist.
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Je sechs dieser Löcher sind einem integrierten Schaltkreis zugeordnet.
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Die die Löcher 17 durchsetzenden Elektronen fallen auf das Präparat
8 und belichten es an den den Löchern entsprechenden Stellen. In Fig. 3 sind diese
Stellen mit A bezeichnet.
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Während der Belichtung des Präparates 8 sind die Ablenkplattenpaare
11, 11' derart erregt, daß das elektronenoptische Bild jedes Loches 17 gleichförmig
längs eines Weges W (Fig.3) ausgelenkt wird; der Weg W ist in eines der Flächenelemente
F eingezeichnet. Die Erregung der Ablenkplattenpaare 11, 11' erfolgt dabei mittels
andeutungsweise dargestellter Spannungsquellen 20, 20'. Auf dem Präparat ergibt
sich ein Bestrahlwlgsmuster, das in Fig. 3 dargestellt ist. Es besteht aus vier
einander gleichen Teilen I, innerhalb derer wiederum jeweils sechs Flächenelemente
F einander gleich sind. Die Teile I stellen dabei jeweils eine integrierte Schaltung
dar;
davon sind die Flächenelemente F Teile der Anschlußelemente
der nicht dargestellten Schaltkreise C der integrierten Schaltungen I.
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Zur Belichtung der Verbindungsbabnen V zwischen den Flächen F und
den Schaltkreisen C der integrierten Schaltungen I ist eine in Fig. 2 andeutungsweise
dargestellte Abdeckmaske 18 vorgesehen, die, vorzugsweise mit Hilfe eines von außen
bedienbaren, nicht dargestellten Antriebes, über die Maske 6 geschoben werden kann
und die jeweils fünf der sechs den Schaltungen I zugeordneten Löcher abdeckt. Nach
dem Einschieben der Abdeckmaske 18 in den Strahlengang 7 des Gerätes 1 werden die
Ablenkplattenpaare 11 1' zunächst derart erregt, daß Elektronen, die die freibleibenden
Löcher durchsetzen, A auf einen Anfangspunkt einer der zu belichtenden Flächen V
fallen. Um während der dazu vorgenommenen Änderung der Erregung dieser Ablenkplattenpaare
11, 111 eine Belichtung des Präparats zu vermeiden, ist ein nach Art eines Belichtungsw
verschlusses wirkendes magnetisches Ablenkspulenpaar 19 unterhalb der Kondensorlinse
3 vorgesehen, das beispielsweise über einen Schalter 25 erregt werden kann. Sind
nun die Ablenkplattenpaare 11, 11' in der beschriebenen Weise mit einer konstanten
Vorerregung versehen, so wird zusätzlich eine gleichförmige Spannung an diese angelegt
und die erste der zu belichtenden Flächen V gleichmäßig beschrieben, wobei der Schalter
25 geöffnet ist. Anschließend wird der Schalter 25 geschlossen und die Ablenkplattenpaare
11, 11' werden mit einer veränderten, konstanten Vorspannung derart versehen, daß
Elektronen, die nach Öffnen des Schalters 25 die freibleibenden Löcher durchsetzen,
auf die nächste der zu belichtenden Flächen der Verbindungsbahnen V fallen. Auf
diese Weise werden alle zu belichtenden Flächen der Verbindungsbalmen V wn der dargestellten
Weise innerhalb einer integrierten Schaltung 1 nacheinander belichtet.
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Alternativ zur Ausblendung von jeweils -fünf der sechs Löcher 17 mit
der genannten Abdeckmaske 18 ist es möglich, unter Teilen der Lochmaske elektrostatische
Ablenkelemente anzuordnen, bei deren Erregung Teile der die T4aske durchsetzenden
Strahlen zur Abbildung nicht beitragene Eine derartige Maske die in ihrer Funktion
der Maske von Fig, 2 entspricht, ist in Fig. 4 wiedergegeben0 Fig. 4 zeigt den Schnitt
dieser Maske 6 längs einer Linie, die der in Fig. 2 eingezeichneten Linie IV-IV
der Maske 6 entspricht. Die Maske 6' weist ebenso wie diese eine elektronenundurchlässige,
z. B. metallische Platte auf, die mit 16 bezeichnet ist und in der Löcher 17 vorgesehen
sind. Auf der der Elektronenquelle abgewandten Seite besitzt die Maske 6t elektrostatische
Ablenkelemente 215 die von der Platte 16 durch eine Isolierschicht 22 getrennt sind
und denen jeweils ein geerdetes Element 26 gegenüberstehtX Die elektrostatischen
Ablenkelemente 21 sind dabei unterhalb der Löcher 17 angeordnet, deren Bilder im
Bedarfsfall ausgeblendet werden sollen. Die Ablenkelemente 21 sind parallel geschaltet
und können durch einen Schalter 23 an eine Spannungsquelle 24 angeschlossen oder
geerdet werden. Sind die Ablenkelemente 21 geerdet, so werden alle Löcher 17 auf
dem Präparat abgebildet. Ist es nun erforderlich, einen Teil der Löcher 17 unwirksam
zu machen, so wird der Schalter 23 in die gezeichnete Stellung gebracht. Zwischen
jeweils einem Ablenkelement 21 und dem zugeordneten Element 26 entsteht dann ein
elektrisches Feld, das zur Auslenkung der die zugehörigen Löcher 17 durchsetzenden
Elektronen führt Nach entsprechender Behandlung, beispielsweise Ablösen der elektronenempfindlichen
Schicht an den belichteten Stellen, lassen sich auf dem Präparat Flächen erzeugen,
die sich in ihrer Funktion von den umgebenden Flächen unterscheiden. Die in Fig.
3 dargestellten Anschlußelemente F der integrierten
Schaltungen
I lassen sich beispielsweise durch Galvanisierung oder Bedampfung bilden. Es sei
ferner auf die Möglichkeit -hingewiesen, die Leiterbahnen durch Elektronenbestrahlung
auch direkt herzustellen. In diesem Fall ist das Präparat mit einer Schicht zu bedecken,
die eine durch Elektronenbestrahlung reduzierbare Metallverbindung enthält.
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Die Anwendung der Erfindung kommt, wie anhand der Figuren erläutert,
in erster Linie bei elektronenoptischen Verkleinerungsgeräten infrage Die Erfindung
kann jedoch auch in Elektronenbestrahlungsgeräten eingesetzt werden, die eine Maske
elektronenoptisch im Verhältnis 1 : 1 auf einem Präparat abbilden. Ferner ist es
möglich, die Erfindung bei ionenoptischen Bestrahlungsgeräten zu verwenden.
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4 Figuren 3 Ansprüche