DE2460715C3 - Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats in Form eines Flächenmusters mit mehreren untereinander gleichen Flächenelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparates in Form eines Flächenmusters mit mehreren untereinander gleichen Flächenelemente, wobei entsprechende Teilbereiche der Flächenelemente gleichzeitig bestrahlt werden und durch eine Relativbewegung zwischen den Korpuskularstrahlen und dem Präparat das Flächenmuster erzeugt wird, mit einer integral mit Korpuskeln bestrahlten Maske, die eine der Anzahl der Flächenelemente entsprechende Zahl von Löchern aufweist.

Es ist üblich, bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen, beispielsweise von gedruckten oder integrierten Schaltungen, mehrere derartige Schaltungen auf einem Halbleiterplättchen zu erzeugen. Darüber hinaus ist es z. B. üblich, funktioneile Einzelheiten derartiger Schaltungen mehrfach herzustellen, um im Falle eines Fabrikationsfehlers innerhalb dieser Einheiten nicht die gesamte Schaltung aussondern zu müssen.

Ein Gerät der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 21 02 592 bekannt Hier werden zur gleichzeitigen Bestrahlung mehrerer Flächenelemente aus einem monochromatischen, zu einem großen Strahlquerschnitt aufgeweiteten Ionenstrahl, welcher integral eine Maske bestrahlt, durch Mikrolinsen mehrere Mikroionenstrahlen kleinen Querschnitts erzeugt und auf das Präparat fokussiert. Zum Schreiben eines Flächenmusters wird das Präparat motorisch verschoben. Bei dieser Ionenimplantation können durch Wahl der Ionenart und deren Energie direkt unterschiedliche Dotierungen vorgenommen werden. Die mechanische und damit nicht spielfreie Verschiebung des Präparats begrenzt jedoch die Genauigkeit des erzeugten Flächenmusters. Darüber hinaus stellen auch die Mikrolinsen ein sehr aufwendiges und damit störanfälliges System dar.

Darüber hinaus werden Flächenmuster bei bekannten Vorrichtungen mit Hilfe eines Raster-Elektronenschreibers erzeugt In diesem Fall wird der Elektronenstrahl rasterförmig über 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 Das die Maske durchsetzende Licht dient als Hellsteuersignal des mit der Kathodenstrahlröhre synchronisierten Raster-Elektronenschreibers

(Rev.Sci. Instr.44[19731 Seiten 1282-1285).

In einem anderen Fall wird der Elektronenstrahl des Schreibers mit Hilfe eines Digitalrechners gesteuert Die zu belichtenden Flächen werden dabei nacheinander mit dem Elektronenstrahl jeweils rasterförmig beschrieben (J. Vac. Sei. Technol. 10 [1973], Seiten 1052-1055).

Während im erstgenannten Fall die Belichtungszeit des 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, die gleich 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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln und großer Genauigkeit arbeitet Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine korpuskularstrahloptische Linse (5), die die Maske (6) auf das Präparat (8) verkleinert abbildet, und durch ein am Ort der Eintrittspupille (10) der Linse (5) liegendes Ablenksystem (U, 11'), mit dem das Bild der Maske (6) auf dem Präparat (8) in zwei Koordinaten verschiebbar ist.

Auf diese Weise wird das Präparat an verschiedenen Stellen gleichzeitig und in gleicher Weise belichtet.

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. 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.

In den F i g. 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein elektronenoptisches Verkleinerungsgerät zur gleichzeitigen Erzeugung von Flächenmustern mit untereinander gleichen Flächenelementen,

F i g. 2 eine auf dem Präparat abgebildete Maske,

Fig.3 die sich auf dem Präparat ergebenden Flächenmuster,

Γ i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Maske im Schnitt

Das in F i g. 1 gezeigte elektronenoptische Verkleinerungsgerät 1 dient der gleichzeitigen Herstellung von

untereinander gleichen Teilen integrierter Schaltungen. £s weist eine Elektronenquelle 2, einen Kondensor 3, eine magnetische Feldlinse 4 und eine Verkleinerungs-Hnse 5 auf. In der Mitte der Feldlinse 4 befindet sich eine Maske 6, die gleichmäßig bestrahlt ist (vgl. den s eingezeichneten Strahlengang 7) und der?n elektronenoptisches Bild in der Bildebene 9 des Gerätes 1 abgebildet ist Am Ort der Eintrittspupille 10 der Verkleinerungslinse 5 befinden sich elektrostatische Ablenkplattetipaare U, 11', die eine Auslenkung des in der Bildebene 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 Ebene 9 dient Das Elektronenmikroskop 12 weist eine Objektivlinse 13, eine Projektivlinse 14 und einen Leuchtschirm 15 auf. Es Jient der Kontrolle der Abbildung der Maske 6 in die Ebene 9. Zu diesem Zweck bildet es die Ebene 9 vergrößert auf dem Leuchtschirm 15 ab.

In der Ebene 9 des Verkleinerungsgerätes 1 ist ein Präparat 8 angeordnet, das mit einer elektronenempfindlichen Schicht, z. B. Fotoresist-Lack, bedeckt ist Zur Bestrahlung des Präparates 8 in Form eines Flächenmusters mit untereinander gleichen Flächenelementen besitzt die Maske 6 z. B. die in F i g. 2 wiedergegebene Gestalt Die Maske 6 ist als elektronenundurchlässige, z. B. metallische Platte 16 ausgebildet die Löcher 17 zum Durchtritt von Elektronen aufweist Je sechs dieser Löcher sind einem integrierten Schaltkreis zugeordnet

Die die Löcher 17 durchsetzenden Elektronen fallen auf das Präparat 8 und belichten es an den den Löchern entsprechenden Stellen. In F i g. 3 sind diese Stellen mit A bezeichnet Während der Belichtung des Präparates 8 sind die Ablenkplattenpaare 11, U' derart erregt, daß das elektronenoptische Bild A jedes Loches 17 gleichförmig längs eines Weges W (F i g. 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 Bestrahlungsmuster, das in F i g. 3 dargestellt ist Es besteht aus vier einander gleichen Teilen /, innerhalb derer wiederum jeweils sechs Flächenelemente F einander gleich sind. Die Teile / stellen dabei jeweils eine integrierte Schaltung dar; davon tind die Flächenelemente F Teile der Anschlußelemente der nicht dargestellten Schaltkreise C der integrierten ■><> Schaltungen /.

Zur Belichtung der Verbindungsbahnen V zwischen den Flächen Fund den Schaltkreisen Cder integrierten Schaltungen / ist eine in Fig.2 andeutungsweise dargestellte Abdeckmaske 18 vorgesehen, die, Vorzugs- v> weise mit Hilfe eines von außen bedienbaren, nicht dargestellten Antriebes, über die Maske 6 geschoben werden kann und die jeweils fünf der sechs den Schaltungen /zugeordneten Löcher abdeckt. Nach dem Einschieben der Abdeckmaske 18 in den Strahlengang 7 bo des Gerätes 1 werden die Ablenkplattenpaare 11, W zunächst derart erregt, daß Elektronen, die die frei bleibenden Löcher durchsetzen, auf einen Anfangspunkt A des Weges W einer der zu belichtenden Flächen V fallen. Um während der dazu vorgenommenen Änderung der Erregung dieser Ablenkplattenpaare 11, 11' eine Belichtung des Präparats zu vermeiden, ist ein nach Art eines Belichtungsverschlusses wirkendes magnetisches Ablenkspuienpaar 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 frei bleibenden Löcher durchsetzen, auf die nächste der zu belichtenden Flächen der Verbindungsbahnen V fallen. Auf diese Weise werden alle zu belichtenden Flächen der Verbindungsbahnen V in der dargestellten Weise innerhalb einer integrierten Schaltung / nacheinander belichtet

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 Maske durchsetzenden Strahlen zur Abbildung nicht beitragen. Eine derartige Maske, die in ihrer Funktion der Maske von F i g. 2 entspricht ist in F i g. 4 wiedergegeben.

F i g. 4 zeigt den Schnitt dieser Maske 6' längs einer Linie, die der in F i g. 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 6' elektrostatische Ablenkelemente 21, die von der Platte 16 durch eine Isolierschicht 22 getrennt sind und denen jeweils ein geerdetes Element 26 gegenübersteht 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 F i g. 3 dargestellten Anschlußelemente F der integrierten Schaltungen / lassen sich beispielsweise durch Galvanisierung oder Bedampfung bilden.

Es ist möglich, die Erfindung bei ionenoptischen Bestranlungsgeräten zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparates in Form eines Flächenmusters mit mehreren untereinander gleichen Flächenelementen, wobei entsprechende Teilbereiche der Flächenelemente gleichzeitig bestrahlt werden und durch eine Relativbewegung zwischen den Korpuskularstrahlen und dem Präparat das Flächenmuster erzeugt wird, mit einer integral mit Korpuskeln bestrahlten Maske, die eine der Anzahl der Flächenelemente entsprechende Zahl von Löchern aufweist, gekennzeichnet durch eine Korpuskularstrahloptische Linse (5), die die Maske (6) und das Präparat (8) verkleinert abbildet und durch ein am Ort der Eintrittspupille (10) der Linse (5) liegendes Ablenksystem (11, 1Γ) mit dem das Bild der Maske (6) auf dem Präparat (8) in zwei Koordinaten verschiebbar ist

2. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens eine Abdeckmaske (18) einführbar ist, die einen Teil der Löcher (17) abdeckt

3. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß unter den Löchern (17) der Maske (6') elektrostatische Ablenkelemente (21) angeordnet sind, bei deren Erregung die diese Löcher (17) durchsetzenden Strahlen zur Abbildung nicht beiti agen.