DE2502431A1

DE2502431A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausrichten eines strahls auf bestimmte punkte eines targets

Info

Publication number: DE2502431A1
Application number: DE19752502431
Authority: DE
Inventors: Michel Michail; Ollie Woodard; Hannon S Yourke
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-01-28
Filing date: 1975-01-22
Publication date: 1975-07-31
Also published as: JPS50105381A; IT1027867B; JPS5223221B2; DE2502431C2; FR2259390B1; CA1016667A; FR2259390A1; US3900736A; GB1480561A

Description

!Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten eines Strahls auf beistimmte Punkte eines Targets -

jDie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum !Ausrichten eines Strahls auf bestimmte Punkte eines mit einem !vorgegebenen Strahlungsmuster zu beaufschlagenden Targets mit Hilfe von Ausrichtmarkierungen.

jStand der Technik

JAuf vielen Gebieten der Technik, insbesondere bei der Herstellung !von integrierten Schaltungen ist es erforderlich, lichtempfindli- !ehe Schichten mit komplizierten und extrem fein strukturierten Mustern zu belichten. Da abbildende Systeme und strahlablenkende Systeme in der Regel nur in der Nähe der optischen Achse das erforderliche Auflösungsvermögen und die erforderliche Verzerrungsfreiheit aufweisen, werden größere Flächen umfassende Muster jdurch eine Vielzahl von genau aufeinander ausgerichteten, jeweils einen Teilbereich der gesamten zu belichtenden Fläche umfassenden Teilbelichtungen zusammengesetzt. Angesichts der immer kleiner werdenden Leiter- und Schaltungselemente - neuerdings werden Leiterelemente mit Durchmessern von 1 um und darunter gefordert und der immer höher werdenden Packungsdichten - die Abstände zwischen den einzelnen Elementen liegen in der gleichen Größenordnung - stellt auch das Ausrichten der einzelnen zu belichtenden Teilbereiche in bezug aufeinander und auf eine oder mehrere gemeinsame Ausrichtmarkierungen ein schwierig zu lösendes Problem

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dar. Insbesondere bei extrem fein strukturierten Mustern, die nur
mit Röntgen- oder Partikelstrahlen aufgebracht werden können, ent
stehen in der Regel schon durch die bei der Aufbringung der Ausrichtmarkierungen unvermeidlichen kleinen Positionierungsfehler

Störungen, die, insbesondere wenn bei der anschließenden Durchfüh-j

i rung der Einzelbelichtungen in gleicher Richtung wirksame Fehler

ι auftreten, zum Unbrauchbarwerden der hergestellten integrierten
; Schaltungen führen können.

■ In der US-Patentschrift 3 644 700 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines viereckigen Strahls beschrieben,

; das sowohl zum Aufzeichnen von Mustern auf Chips von Halbleiter-

: scheiben als auch zur Lagebestimmung der einzelnen Chips in bezug j

ι auf eine vorgegebene Lage durch Bestimmung der Lagen eines Paars j von Ausrichtmarkierungen dient. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird
durch die Bestimmung der beiden Ausrichtmarkierungen sicherge-

stellt, daß das aufgezeichnete Muster innerhalb des vorgegebenen

' Chips geschrieben werden kann.

; i

; Wegen der bei der Beaufschlagung eines Feldes durch den Strahl j

erforderlichen hohen Genauigkeit darf ein Chip nicht größer als ι

das brauchbare Aufzeichnungsfeld des Strahls sein, so daß jeder !

durch den Strahl erzeugte Fehler eine bestimmte Toleranz nicht i

übersteigt. Daher können die einzelnen Schreibfelder auch nicht i

beliebig vergrößert werden, um umfangreichere Muster in die ein- j

zelnen Teilbereiche schreiben zu können, überschreitet die Grö- |

ße eines Musters den Umfang eines Schreibfeldes, in dem der Strahlj mit einer innerhalb der erforderlichen Toleranzen liegenden Genau-; igkeit wirksam werden kann, so treten bei Anwendung des im oben
genannten Patent beschriebenen Verfahrens Fehler auf, die die Verwendbarkeit des Verfahrens in Frage stellen.

Aufgabe '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem

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I auch umfangreichere Muster durch genaue Aneinanderreihung mehrerer j Teilbereiche mit der erforderlichen Genauigkeit auf ein Target, !beispielsweise auf die mit einer Photolackschicht überzogene Flä-, i ehe eines Halbleiterplättchens aufgebracht werden können. Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst.

Vorteile

Durch die vorliegende Erfindung wird das in der obengenannten Patentschrift beschriebene Verfahren dadurch verbessert, daß ein einziges Muster mit Hilfe mehrerer, jeweils ein Schreibfeld einer Elektronenstrahlvorrichtung umfassende Teilbereiche aufgezeichnet werden kann. Mit anderen Worten: sie ermöglicht die Aufbringung von kontinuierlichen Mustern, die größer sinß als die Schreibbereiche, in der die verwendeten Vorrichtungen die erforderliche Genauigkeit aufweisen. Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht daß mehrere, vorzugsweise rechteckige Felder, vorgesehen sind, die jeweils an benachbarte Felder angrenzen. Somit ist jedes nicht im Randbereich des Halbleiterplättchens gelegene Feld von vier benachbarten Feldern umgeben. In jeder Ecke eines solchen Feldes ist eine Ausrichtmarkierung vorgesehen, die im Ausrichtbereich der benachbarten Felder liegt.

Bei der Aufbringung dieser Ausrichtmarkierungen läßt es sich in der Regel nicht vermeiden, daß sie an Punkten aufgebracht werden, deren Lagen von den vorgeschriebenen oder vorgegebenen Lagen um gr<|) ßere oder kleinere, durch die unvermeidbaren Toleranzen bedingten Entfernungen abweichen. Durch Ermittlung dieser Abweichungen der Ausrichtmarkierungen eines bestimmten Feldes oder Bereiches werden die Grenzen des tatsächlichen Schreibfeldes bestimmt.

j Da der Schreibstrahl in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen, vollkommen quadratischen oder rechteckförmigen Muster zur Wirkung j gebracht wird, haben die oben genannten Abweichungen der Ausricht-

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markierungen von ihren Sollagen bei den bekannten Verfahren zur ' Folge, daß das tatsächliche Feld von der vollkommenen quadratischer^

oder rechteckförmigen Form abweicht. Das hat zur Folge, daß das j durch den Strahl erzeugte Muster die durch die mittels der Ausrichtmarkierungen definierten Grenzen überschreitet und in ein anderes Schreibfeld reicht, wenn keine Maßnahmen zur Korrektur oder !Kompensation dieser Fehler vorgesehen sind. Bei der Erzeugung eines Musters, das aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender und !aufeinander ausgerichteter Teilbereiche oder Schreibfelder aufgejbaut wird, wirken sich derartige Störungen so aus, daß die übertragung eines feinstrukturierten Musters unmöglich wird. Um das zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung die Lage des Strahls bei seiner innerhalb eines Schreibfelds liegenden Verschiebung von einem vorgegebenen Punkt zum andern dynamisch so kompensiert, daß der Strahl jeweils im gewünschten, d.h. tatsächlichen Punkt zur Wirkung kommt. Unter der gewünschten oder tatsächlichen Lage eines Punktes wird im folgenden eine Lage verstanden, die entsprechend dtsr durch die vier Abtastmarkierungen definierten tatsächlichen Form des Feldes angeordnet ist, das von der vorgegebenen Form der Felder abweicht. Durch diese dynamische Korrektur jeder der vorgegebenen Punktlagen wird durch den Strahl ein Muster geschrieben, das innerhalb des durch die tatsächlichen Lagen der Ausrichtmarkierungen definierten Feldes liegt und bis an die Grenzen dieses Feldes reicht.

Werden die Felder durch Verschiebung des Strahles in X-Richtung und nach rechts von einem Feld zum benachbarten Feld geschrieben, so werden die Ausrichtmarkierungen in den oberen und unteren rechten Ecken des ersten Feldes die Ausrichtmarkierungen in den oberen und unteren linken Ecken des nächsten Feldes sein. Somit wird durch diese beiden Ausrichtmarkierungen die gemeinsame Grenze zwischen zwei Feldern definiert. Diese Markierungen dienen auch als Referenzpunkte für die nächsten aufzubringenden Felder. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß mit Hilfe der tatsächlichen Ausrichtmarkierungen Referenzpunkte ermittelt werden, die in bezug auf die tatsächlichen Ausrichtmarkierungen bestimmte Abweichungen

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aufweisen und anstelle der tatsächlichen Markierungen zur Defi- : nierung der Feldgrenzen verwendet werden. Diese Verschiebung oder
Abweichung könnte mit Hilfe eines Computers vorgenommen werden; ; isie würde jedoch keinerlei Wirkung auf die Form des innerhalb des
!durch die vier Ausrichtmarkierungen definierten Feldes geschrie- i

ibenen Musters haben. ^;

! ■ ■ - - i

i j

Durch die Ermittlung der tatsächlichen Lagen der Ausrichtmarke- j rungen des Feldes kann eine Vielzahl von digitalen Konstanten i festgelegt und während des Schreibens des Musters innerhalb des ] betreffenden Feldes zur Wirkung gebracht werden. Mit Hilfe dieser _; digitalen Konstanten können Korrekturen der Verschiebung, der j Vergrößerung, der Drehung und der Verzerrung des Schreibstrahls ; !in Richtung der X- und Y-Koordinaten erfolgen. Bei Verwendung der j 'magnetischen Abblenkspannungen für die X- und Y-Richtungen in je- j dem der vorgegebenen Punkte, in denen der Strahl zur Einwirkung , !gebracht werden soll und durch Änderung dieser Spannungen mit HiI- ; ife der für das bestimmte Feld ermittelten digitalen Konstanten ! !werden Korrekturspannungen für die X- und Y-Richtungen erzeugt .: und einem Satz elektrostatischer Ablenkplatten zugeführt, um den \ Strahl, der in Übereinstimmung mit der durch die tatsächlichen \ Ausrichtmarkierungen definierten tatsächlichen Feld von den vorge- · gebenen Punkten zu den tatsächlichen Punkten zu verschieben, deren j Lagen von den vorgegebenen Lagen eine bestimmte.Abweichung auf-

!weisen.

purch die Anlegung der Korrekturspannung wird der Strahl innerhalb
äer Grenzen des Feldes verschoben, wobei entweder eine Kompression oder eine Ausdehnung in jeder Zeile stattfindet, durch die
die Unterschiede zwischen den vorgegebenen und den tatsächlichen
Lagen berücksichtigt werden.

pie vorliegende Erfindung kann besonders dann mit besonderen Vorteil angewendet werden, wenn mehrere Muster auf übereinanderliegende Niveaus von Teilbereichen (Chips) eines Halbleiterplättchens
^u verschiedenen Zeitpunkten aufgebracht werden sollen. Durch die

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Erfindung wird nicht nur ein genaues Ausrichten mehrerer nebenein-j anderliegender Schreibfelder, sondern, was noch wichtiger ist, j ein genaues Ausrichten überexnanderliegender Schreibfelder ermöglicht.

■Erläuterung der Erfindung

jDie Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläuitert. Es zeigen:

j Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung

zur Erzeugung und zur Ablenkung eines Elektronenstrahls .

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Schaltung zur

dynamischen Erzeugung von Signalen zur Verschiebung des Strahls von seiner vorgegebenen zu seiner tatsächlichen Lage, wobei die Lage der das Schreibfeld definierenden Ausrichtmarkierungen berücksichtigt wird.

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Lage des tatsächlichen Feldes, das durcl)i den Strahl beaufschlagt werden soll, und des un-

I korrigierten Feldes, das der Strahl ohne die Lage

J der Ausrichtmarkxerungen berücksichtigenden Kor-

; rekturen beaufschlagen würde.

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Teils der Fläche eines Halbleiterplattchens mit verschiedenen, vom Strahl zu beaufschlagenden Feldern.

Fig. 5 Die vergrößerte Darstellung der Ausrichtmarkierung zur Kennzeichnung des Schreibfeldes eines Elektronenstrahls.

Fig. 6 die schematische Darstellung einer

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Ablenkschaltung zur Steuerung der X-Ablenkungsspule.

Fig. 7 die schematische Darstellung einer elektrostatischen Ablenkschaltung zur Steuerung der elektrostatischen X-Ablenkplatten.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Elektronenkanone 10, die in an sich bekannter Weise einen Strahl 11 aus geladenen Teilchen erzeugt. Dieser Strahl durchsetzt eine in einer Platte 14 befindliche öffnung 12, die dem Strahl die erforderliche Form gibt. Der Strahl weist vorzugsweise die Form eines Quadrats auf, dessen Seitenlänge gleich der kleinsten Linienbreite des auf-I zuzeichnenden Musters ist.

Der Strahl tritt weiterhin durch zwei Austastplatten 16 hindurch, durch die er steuerbar zur zu beaufschlagenden Fläche durchgelassen oder unterbrochen werden kann. Die Austastplatten 16 werden durch Schaltungen einer Analogeinheit 17 gesteuert. Die Analogeinheit 17 wird durch eine Digitaleinheit 18 in an sich bekannter Weise gesteuert, wie sie beispielsweise in der Patentanmeldung Ser. Nr. 398 334 beschrieben wird. Die Digitalsteuereinheit 18 ist mit einem ebenfalls an sich bekannten Computer 19 verbunden.

Der Strahl 11 durchsetzt dann eine kreisförmige, in einer Platte 22 angeordnete Apertur 21, die bewirkt, daß nur die geladenen Teilchen des Strahls 11, die durch den Mittelpunkt der nicht dargestellten Linsen gehen, ausgenutzt werden. Auf diese Weise erhält man einen quadratischen Lichtfleck ohne jede Verzerrung.

Der Strahl 11 durchsetzt anschließend magnetische Ablenkspulen 23, 24, 25 und 26, von denen die ersten die Ablenkung des Strahls in Horizontal- oder X-Richtung und die letzteren die Ablenkung des Strahls in Vertikal- oder Y-Richtung bewirken. Auf diese Weise kann mit Hilfe des Strahls 11 eine Horizontalabtastung bewirkt

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werden, wie sie beispielsweise im oben genannten US-Patent 3 644 700 oder den der ebenfalls oben genannten US-Patentanmeldung Ser. Nr. 398 734 beschrieben wird. Anschließend tritt der Strahl Il zwischen einem ersten Satz von elektrostatischen Ablenkplatten 27, 28, 29 und 30 hindurch, von denen die beiden zuerst genannten den Strahl in X-Richtung und die beiden zuletzt genannten den Strahl in Y-Richtung ablenken. Diese Platten dienen dazu, den Strahl in jedem vorgegebenen Punkt, zu dem er bewegt wird, eine gewünschte Abweichung mitzuteilen. Bei der in der oben genann ten US-Patentschrift 3 644 700 beschriebenen Vorrichtung dient eine entsprechende Anordnung zur Korrektur der Linearität während eine derartige Korrektor bei der vorliegenden Patentanmeldung durch Signale erfolgt, die den Ablenkspulen 23 bis £6 zugeleitet ι werden.

,Nach Durchtritt durch die elektrostatischen Ablenkplatten 27 bis 30 tritt der Strahl 11 durch einen zweiten Satz elektrostatischer j Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34 hindurch, durch den er in bekannjter Weise in X- oder Y-Richtung abgelenkt werden kann. Diese Ablenkung erfolgt in jeder vorgegebenen Punktlage, in die der Strahl j in Übereinstimmung mit dem zu schreibenden Muster verschoben iwird, so daß der Strahl jeweils in seine tatsächliche Lage gelangt die durch die Abweichung des Bereiches von seiner vorgegebenen Lage bedingt ist. Diese Abweichung kann sowohl durch eine Änderung der Lage, als auch durch eine Änderung der Form des Bereiches bedingt sein, der durch den Strahl 11 beaufschlagt werden soll.

Der Strahl 11 beaufschlagt dann ein Target, das auf einem Support 35 angeordet ist, der in an sich bekannter Weise in X- und Y-Richtung verschoben werden kann.

Der Strahl 11 durchläuft, wie im oben genannten US-Patent 3 644 700 beschrieben, A, B und C-Zyklen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Erzeugung von Signalen zur Verschiebung des Strahles 11 aus seinen vorgegebenen Lagen, in die er durch

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schrittweise Verschiebung gelangt, in eine eine Abweichung aufweisende tatsächliche Lage, die durch die Lage eines tatsächlichen

. Feldes in bezug auf ein vorgegebenes Feld bedingt ist. Diese Vorgänge erfolgen während eines B-Zyklusses, in dem das gewünschte

Muster geschrieben oder aufgezeichnet wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann das Target eine Vielzahl von
einander überlappenden Feldern 39 aufweisen. Ein Chip 40 einer
Halbleiterscheibe kann innerhalb jedes der Felder 39 gebildet j ! werden, so daß auf einer Halbleiterscheibe 41 eine größe Zahl von \ j Chips 40 liegen kann, die jeweils mit einer durch den Strahl i 11 zu belichtenden bzw. zu beaufschlagenden Fotolackschicht über- j

zogen sind. I

Es ist selbstverständlich auch möglich, daß jedes Chip 40 !

eine Vielzahl von Feldern 39 enthält. Ebenso ist es möglich, daß ^:

ein Feld 39 eine Vielzahl von Chips 40 enthält. In der folgenden .[

Bschreibung wird von der Annahme ausgegangen, daß jedes Chip -. 40 durch ein Feld 39 gebildet wird.

In jeder der vier Ecken der Felder 39 befindet sich eine Ausrichtmarkierung 42, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist.
Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist die überlagerung benachbarter Felder 39 darauf zurückzuführen, daß die gleiche Ausrichtmar-j kierung 42 für jede der vier verschiedenen einander benachbarten | Felder 39 verwendet wird. So ist die Ausrichtmarkierung 42 in der ■ unteren rechten Ecke des einzigen in Fig. 4 dargestellten voll- ^j ständigen Felder 39 gleichzeitig die Ausrichtmarkierung in der
unteren linken Ecke des rechts vom vollständigen Feld 39 liegen- j den, ebenfalls mit 39 bezeichneten Feldes. Die gleiche Ausricht- : markierung liegt in der oberen rechten Ecke des unter dem vollständigen Feld 39 liegenden Feldes und die Ausrichtmarkierung in ; der oberen linken Ecke eines Feldes 39, das diagonal rechts unten
vom vollständigen Feld 39 liegt. Jede Ausrichtmarkierung 42 besteht vorzugsweise, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, aus
mehreren horizontal liegenden Balken 43 und der gleichen Anzahl"
von vertikal liegenden Balken 44. Selbstverständlich kann auch

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jede andere Ausführungsform der Ausrichtmarkierung verwendet werden, sofern sie einen geeigneten Referenzpunkt für Abtastungen in X-Richtung und Y-Richtung bildet.

Durch das überlappen der Felder 39 wird es möglich, daß eine Aufzeichnung zwischen benachbarten Feldern stattfinden kann. Die Begrenzung jedes der Chips 40 liegt innerhalb des Überlappungsbereiches des Feldes 39 des Chips 40 und wird in der Regel durch die sich zwischen den Markierungsbereichen 42 erstreckenden Linien definiert.

,'Die genaue Lage der Ausrichtmarkierungen 42 wird in an sich bekannter Weise dadurch ermittelt, daß der Elektronenstrahl 11 bei einer Abtastung in X-Richtung die vertikal liegenden Balken 44 und während einer Y-Abtastung die horizontal liegenden Balken 43 einer Ausrichtmarkierung 42 überstreicht (siehe bspw. die obengenannte US-Patentanmeldung Ser. Nr. 437 434.)

'Befinden sich die Ausrichtmarkierungen 42 in ihren vorgegebenen Lagen, so liegt das vorgegebene Feld, wie es durch die Ausrichtmarkierungen 42 in den vorgegebenen Punkten 1,2,3 und 4 in Fig. 3 dargestellt ist, vor, und der Strahl 11 könnte zur Einwirkung gebracht werden. Das Feld 50 wäre ein vollkommenes Quadrat oder Rechteck und würde das korrigierte Feld darstellen. Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise wegen des Zustandes der Oberfläche der Halbleiterscheibe 41, des Materials der Halbleiterscheibe in einem bestimmten Niveau, der Kipp- und Drehlage der Halbleiterscheibe(Lagefehlern des Strahles 11 und Fehlern bei der Aufbringung der Ausrichtmarkierungen 42, liegen diese Markierungen nicht immer in den vorgegebenen, in Fig. 3 mit 1,2, 3 und 4 bezeichneten Lagen. Stattdessen liegen diese Markierungen wegen einer oder mehreren der oben angegebenen Gründe in den in Fig. 3 mit I¹, 2¹, 3¹ und 4¹ angegebenen Lagen. Daraus ergibt sich, daß ein tatsächliches Feld 51, das nicht notwendigerweise ein voll- > kommenes Quadrat oder ein vollkommenes Rechteck, sondern ein unre-j gelmäßiges Viereck ist, entsteht, in dem der Strahl 11 zur Einwir-j FI 973 009

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kung gebracht wird, und bei dem die Ausrichtmarkierungen 42 anstatt in den in Fig. 3 mit 1, 2, 3 und 4 angegebenen Lagen in dem in dieser Figur mit Γ, 2', 3¹ und 4' bezeichneten Lagen liegen.

Soll ein Muster sowohl innerhalb des Bereichs 51 liegenden Chips 40 als auch innerhalb des rechts vom Feld 51 liegenden Chips 40 geschrieben werden, so muß die Linie zwischen den Lagen 2" und 3'genau definiert werden, so daß der Strahl 11 eine Fortsetzung jder gleichen Linien innerhalb des Feldes 51 bildet, wenn er im Feld rechts vom Feld 51 Aufzeichnungen bewirkt. Die definierte Linie zwischen den Lagen 2· und 3' ist die Grenze zwischen dem Chip innerhalb des Feldes 51 und dem Chip 40 innerhalb des rechts vom Feld 51 gelegenen Feldes. Diese Linie bildet daher eine gemein-| same Grenze zwischen zwei Chips 40. Es wird darauf hingewiesen, daß der Bereich eines Chips 40 innerhalb dessen der Strahl eine Aufzeichnung bewirkt, nicht notwendigerweise das ganze, durch die Ausrichtmarkierungen 42 definierte Feld sein muß, sondern auch kleiner sein kann, wobei die Ausrichtmarkierungen 42 als Bezugspunkte dienen.

;Der Unterschied zwischen den vorgegebenen, d.h. theoretischen und den tatsächlichen Lagen der einzelnen Ausrichtmarkierungen 42 kann definiert werden durch die Berücksichtigung der Differenzen zwischen den vorgegebenen oder theoretischen und den tatsächlichen Lagen der Markierungen 42 sowohl in X- als auch in Y-Richtung. Die Gleichungen für eine beliebige charakteristische Markierungslage sind:

! dX = A + BX + CY + DXY (1)

I- .. ■

! und

dY = E + FX + GY + HXY. (2) .

In diesen Gleichungen stellt X die theoretische Lage der Markierung in X-Richtung und Y die theoretische oder vorgegebene Lage j in Y-Richtung dar, wobei dX der Abstand zwischen der vorgegebenen ■Lage und der tatsächlichen Lage in X-Richtung und dY der Abstand {zwischen der tatsächlichen Lage und der vorgegebenen oder theore-

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tischen Lage in Y-Richtung ist. A, B, C, D, E, F, G und H sind digitale Konstanten, die für das bestimmte Feld, in dem der Strahl 11 zur Wirkung gebracht werden soll, ermittelt werden können.

Die digitale Konstante A stellt die Translation des Strahles in jX-Richtung dar, während die Digitale E die Translation des Strahjles 11 in Y-Richtung darstellt. Die digitale Konstante B stellt den Vergrößerungsfaktor in X-Richtung und die digitale Konstante G den Vergrößerungsfaktor in Y-Richtung dar. Die Digitale C stellt den Rotationsfehler des Strahls 11 in X-Richtung und die digitale Konstante F den Rotationsfehler des Strahles 11 in Y-Richtung dar. Die digitale Konstante D stellt die Verzerrung des Strahls 11 in X-Richtung und die digitale Konstante H die Verzerrung des Strahles 11 in Y-Richtung dar.

Sollen die Abstände zwischen den vier Lagen 1,2,3 und 4 der vorgegebenen oder theoretischen Ausrichtmarkierungen des vorgege- !benen Feldes 50 und den vier Lagen 1', 2', 3' und 4' der tatsächlichen Ausrichtmarkierungen, die das tatsächliche Feld 51 defini-

!ren, ermittelt werden, so können die folgenden Gleichungen zur Bestimmung der Abstände in X-Richtung verwendet werden, wobei die

Indizes den einzelnen Lagen 1, 2, 3 und 4 entsprechen:

dX = A + BX₁ + CY + DX₁^₁ (3)

dX₂ = A + BX₂ + CY₂ + DX₂Y₂ (4)

dX₃ = A + BX₃ + CY₃ + DX₃Y₃ (5)

und

dX. = A + BX. + CY- + DX₇₁Y. (6)

4 4 4 4 4

In entsprechender Weise werden die Abstände in Y-Richtung durch die folgenden Gleichungen definiert:

j = E + FX₁ + GY₁ + HX₁Y₁ (7)

dY₂ = E + FX₂ + GY₂ + HX₃Y₃ (8)

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dY₃ = E + FX₃ + GY₃ + HX₃Y₃ (9)

dY₄ = E + FX₄ + GY₄ + HX₄Y₄ (10)

|Wird beispielsweise angenommen, daß das vorgegebene oder theoreitische Feld 50 ein Quadrat ist, so ist der Abstand zwischen den Ausrichtmarkierungen 42 in den Lagen 1 und 2 des vorgegebenen Feldes 50 oder in den Lagen 3 und 4 des Feldes gleich und sei mit W bezeichnet. In ähnlicher Weise ist die Höhe des Feldes 50 zwischen den Lagen 1 und 4 oder 2 und 3 die gleiche und sei durch h be; ,'zeichnet.

jlm Falle der Symmetrie der vier Lagen 1,2,3 und 4 und wenn jx in Richtung nach rechts und Y in Abwärtsrichtung, wie in Fig. !angegeben, positiv sind, dann können die X- und Y-Lagen jeder der vier Punkte in bezug auf h und W bestimmt werden. Es sind:

^xi	_ -W, ~ 2	^Yl	-h ~ 2
X₂	= ^W	^Y2	-h 2
^X3	W ~ 2'	^Y3	h 2

und

I ^X4 ~ "T" ^Y4 ~ 2

■Durch Substitution dieser Werte in den Gleichungen (3) bis (6) durch dX bis dX₄ und in den Gleichungen (7) bis (10) durch "αΥ_χ bis dY₄ und durch Auflösung nach den digitalen Konstanten A bis H ergeben sich die folgenden Gleichungen;

dX + dX„ + dX. + dX. (11)

Δ — X ** «J λ

(12)

B 2W

dX. - dX. + dX₀ - dX, (13)

^c~——Sf-^—-■

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dx₃ - dx₄	"+ dX,	- 14 L " ^dX2
^dYl ^{+ dY}2	i?^wdY_:	j + dY₄
dY₂ - dY_x	4	J - ^dY4

2W

G = ^dY4 - ^dYl ^{+ dY}3 2h

und

(14) (15)

(16) (17)

(18)

Ew

Da die Abstände von den Lagen 1', 2', 3' und 4' zu den Lagen

1, 2, 3 und 4 sowohl in der Y-Richtung als auch in der X-Richtung mit Hilfe des in US-Anmeldung Ser. Nr. 437 434 beschriebenen Verifahren ermittelt werden können, ist es auch möglich, die digitalen Konstanten A bis H für das Feld 51, wie sie durch die Lagen I¹,

;2', 3¹ und 4' der Ausrichtmarkierungen 42 definiert sind, mit HiI-j :fe eines Computers 19 zu berechnen.

Die Gleichungen (11) bis (18) sind zwar für den Spezialfall der
Symmetrie zwischen den 4 Markierungslagen bestimmt, es ist aber j möglich, ähnliche Gleichungen für den allgemeineren Fall der Un-
!symmetrie der vier Lagen, 1, 2, 3 und 4 der vorgegebenen Ausrichtmarkierungen 42 aufzustellen, so daß dX, , dX₂, dX₃, dX₄, dY.^, dY₂, dY₃ und dY₄ erhalten werden können. Somit können die Gleichungen
(3) bis (6) auch in folgender Form geschrieben werden:

^dxi	A	•
dx₂	B
dx₃	C
dx₄	D

ι X₁ Y₁ X₁

ι X₄ Y₄ X₄Y₄

(19)

Die Gleichungen (7) bis (10) können geschrieben werden als:

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^dYi	E	ί
dY₂	F
^dY3	G
^dY4	H

ι X₁ Y₁ X₁Y₁ ι X₂ Y₂ X₂Y₂ ι X₃ Y₃ X₃Y₃

(20)

wobei jede der einspaltigen Matrizen jeder der Gleichungen (19) und (20) eine Vektormatrix darstellt und wobei die vierspaltigen Matrizen in diesen Gleichungen Systemmatrizen sind.

Durch Umformung der Vierspaltenmatrix kann Gleichung (19) in folgender Form geschrieben werden:

A	1	^Xl	^Yl	X₁Y₁
B	1	X₂	^Y2	^X2^Y2
C	1	^X3	^Y3	X₃Y₃
D	1	^X4	^Y4	X₄Y₄

dX	1
dX	2
dX	3
dX	4

(21)

so daß die Gleichungen (11) bis (14) ersetzt werden. In ähnlicher Weise kann Gleichung (20) durch Umformung der Vierspaltenmatrix in folgender Form geschrieben werden:

E*	1	^Xl	^Yl	X₁Y₁
F	1	^X2	^Y2	^X2^Y2
6	1	^X3	^Y3	X₃Y₃
H	1	^X4	^Y4	X₄Y₄

dY	1
dY	2
dY	3
dY	4

(22)

so daß sie die Gleichungen (15) bis (18) ersetzt. In jeder der Gleichungen (21) und (22) ist die Vierspaltenmatrix die inverse Matrix der Systemmatrix und wird mit Hilfe des Computers 19 er-¹ rechnet.

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- 16 - - ■

Mit Hilfe der Gleichungen (21) und (22) können die Werte dX , dX₂, dX und dX₄ bzw. αΥ_χ, dY₂, dY₃ und dY₄ abgeleitet werden.

Die digitalen Konstanten A, B, C, D, E, F, G und H können mit jHiIfe der vorgegebenen Lagen der Punkte 1, 2, 3 und 4 in den ιX- und Y-Richtungen ermittelt werden. Diese Lagen sind durch das vorgegebene Feld 50 im Zusammenhang mit den tatsächlichen Abständen dX., bis dX. und dY bis dY. zwischen den Punkten 1, 2, 3 und 4 bzw. 1', 2¹, 3' und 4' bekannt. Jede der Lagen des Strahles 11 im Feld 50 wird auch durch die magnetische Ablenkspannung bestimmt, der der Strahl in einer bestimmten Lage ausgesetzt ist.

Nachdem die digitalen Konstanten A, B, C, D, E, F, G und H für das tatsächliche Feld 51 ermittelt sind, kann in Gleichung (1) dX und in Gleichung (2) dY durch die magnetischen Spannungen für X und Y ersetzt werden, um die Ablenkspannung zu ermitteln, die angelegt werden muß, um den Strahl 11 aus irgendeiner vorgegebenen Lage (X, Y), beispielsweise der Lage 5, in die entsprechende tatsächliche Lage (X¹, Y¹), beispielsweise die Lage S' zu verschieben. So ist dX die Ablenkspannung, die für die X-Richtung angelegt werden muß, und den Strahl von seiner vorgegebenen Lage X in seine tatsächliche Lage X¹ zu verschieben. dY ist die Ablenkspannung, die angelegt werden muß, um den Strahl 11 in Y-Richtung von seiner vorgegebenen Lage Y in seine tatsächliche Lage Y' zu verschieben.

JDa die magnetischen Ablenkspannungen In jedem Punkt, zu dem der Strahl 11 während der Aufzeichnung des Musters verschoben wird, verschieden sind, ermöglicht die Substituion der X- und Y-magne- !tischen Ablenkspannungen in den Gleichungen (1) und (2) die Bestimmung von dX und dY für jeden Punkt des zu schreibenden Musters. Auf diese Weise werden auch die erforderlichen Korrekturen mit den magnetischen Ablenkspannung korreliert. j

Die Spannung, die durch die Lösung der Gleichung (1) für dX er-

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ιhalten wird, ist die Ablenkspannung, die an die elektrostatischen Ablenkplatten 31 und 32 gelegt wird, während die Ablenkspannung, ;die durch die Lösung der Gleichung (2) für dY erhalten wird, an die elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 gelegt wird. Somit bewirken die in jedem vorgegebenen Punkt angelegten Ablenkspanjnungen eine Verschiebung des Strahles 11, die eine dynamische 'Korrektur der Verschiebung dieses Strahles derart bewirkt, daß

ι ■ ■ ■

|der Strahl in jeder der vorgegebenen Lagen, in die er schrittweise !verschoben wird, in die tatsächliche Lage gebracht wird, wobei idas vorgegebene Muster nicht in das vorgegebene Feld 50, für die !das Muster im Computer 19 programmiert war, sondern in das tat-

[sächliche Feld 51 eingeschrieben wird.

Soll daher das vorgegebene Muster innerhalb des tatsächlichen (Feldes 51 und nicht innerhalb des vorgegebenen oder theoretischen Feldes 50 eingeschrieben werden, ist es erforderlich, kontinuierlich die magnetischen Ablenkspannungen X und Y jedem Punkt jdes Feldes zu bestimmen. Nach Bestimmung der geeigneten Korrekturspannungen (dX und dY), wobei die magnetischen Abnlenkspanjnungen X und Y in den Gleichungen (1) und (2) substituiert werjden, wird die Korrekturspannung (dX) an die elektrostatischen : Ablenkplatten 31 und 32 für die X-Richtung und die Korrekturspannung dY an die elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 für die Y-Richtung trägt. j

! ι

|um die Korrektur des Strahles 11 kontinuierlich durchführen zu !können, wird die in Fig. 2 dargestellte Schaltung verwendet. Da- ί durch wird eine dynamische Korrektur des Strahlers 11 ermöglicht, während er in Übereinstimmung mit dem zu schreibenden Muster zu jedem der vorgegebenen Punkte schrittweise verschoben wird, und zwar derart, daß er nicht unter der Wirkung der magnetischen Ab- \ lenkspulen 23 bis 26 zu den vorgegebenen oder theoretischen I Punkten verschoben, sondern zu den tatsächlichen, eine entsprechende Abweichung aufweisenden Punktlagen verschoben wird. Wie aus der oben genannten US-Patentanmeldung 398 734 hervorgeht, kann der Strahl 11 während der ganzen Zeit, in der er sich in

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einem Punkt befindet, ausgeschaltet oder eingeschaltet sein. Es ι ist aber auch möglich, daß der Strahl nur während eines Teils der Zeit, in dem er sich an einem bestimmten Punkt befindet, eingeschaltet ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird die X-Ablenkspan- :nung von einer Analogeinheit 17 über eine Leitung 55 geliefert,

während die Y-Ablenkschaltung von der gleichen Analogeinheit 17 über eine Leitung 56 geliefert wird. Die über die Leitung 55 gelieferte X-Ablenkspannung ist mit den zu den magnetischen Ablenkspulen 23 und 24 zur Ablenkung in der X-Richtung in einem vorgegebenen Punkt gelieferten Strom korreliert, während die über die Leitung 56 gelieferte Y-Ablenkspannung mit dem Strom

,korreliert ist, der den magnetischen Ablenkspulen 25 und 26 zur Ablenkung in Y-Richtung in einem vorgegebenen Punkt zugeführt

iDie Leitungen 55 und 56 sind mit einem Analogvervielfacher 57 verbunden, an dessen Ausgang das Produkt der X- und Y-Ablenkspanjnungen auftritt und einem Paar von vervielfachenden Digital- '

!Analogkonvertern (MDAC) 58 und 59 zugeführt wird.

Der Digital-Analogkonverter 58 ist darüberhinaus mit dem Ausgang der digitalen Kontrolleinheit 18 verbunden, durch die die digitale Konstante D zugeführt wird, die aus einem acht Bits enthaltendem Wort besteht. Der Ausgang des Analog-Digitalkonverters ■58 ist mit DXY bezeichnet und liefert die Korrektur für Verzerrungen und trapezförmige Fehler in der X-Richtung und wird einem der Eingänge eines Operationsverstärkers 60 zugeführt, der als Summationsverstärker für alle seine vier Eingänge ausgebildet ist.

Der Analog-Digitalkonverter 59 ist nicht nur mit dem Ausgang des Analog-Vervielfachers 57 sondern auch mit einem Ausgang der digitalen Steuereinheit 18 verbunden, über diesen Eingang wird die digitale Konstante H geliefert, die durch ein acht Bits enthaltendes Wort dargestellt ist. Am Ausgang des multiplizierenden

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Digital-Analogkonverters 59 tritt das Produkt der ihm zugeführten Werte H und XY auf. Dieser mit HXY bezeichnete Wert, der eine Korrektur der Verzerrung und des trapezförmigen Fehlers in Y-Richtung bewirkt, wird an einem der vier Eingänge eines Operationsverstärkers 61 übertragen, in dem alle vier Eingangswerte summiert werden.

Die anderen Eingänge des Verstärkers 60 sind mit dem Digitalknalogkonverter (DAC) 62 und den multiplizierenden Digital-Analogkonvertern (MDAC) 63 und 64 verbunden. Entsprechend sind die anderen Eingänge des Verstärkers 61 mit dem Digital-Analogkonverter (DAC) 65 und den multiplizierenden Digital-Analogkonvertern (MDAC) 66 und 67 verbunden.

Dem Eingang des Digital-Analogkonverters 62 wird die digitale Konstante A zugeführt. Diese besteht aus einem zehn Bits enthaltenden Wort, das von der digitalen Steuereinheit 18 geliefert wird. Somit besteht das vom Ausgang des Digital-Analogkonverters 62 zum Verstärker 60 gelieferte Signal in der Konstante A, durch die die Translation in X-Richtung korrigiert wird.

Der multiplizierende Digital-Analogkonverter 63 weist einen ersten Eingang auf, dem die über die Leitung 55 übertragene X-Ablenkspannung zugeführt wird. Dem zweiten Eingang des multiplizierenden Digital-Analogkonverters 63 wird die digitale Konstante B zugeführt, die von der digitalen Steuereinheit 18 geliefert wird und aus einem acht Bits enthaltendem Wort besteht. Der Ausgang des multiplizierenden Digital-Analogkonverters 63 ist mit äem Verstärker 60 verbunden und stellt das Produkt BX der beiden ihm zugeführten Signale dar, durch das eine Korrektur der Vergrößerung in X-Richtung bewirkt wird.

Der multiplizierende Digital-Analogkonverter 64 hat einen ersten Eingang, dem über die Leitung 56 die Y-Ablenkspannung zugeführt wird. Seinem zweiten Eingang wird die digitale Konstante C zugeführt, die aus einem zehn Bit enthaltenden Wort besteht und von ier digitalen KontroJLleinheit 18 geliefert wird. Der am Ausgang des FI 973 009

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multiplizierenden Digital-Analogkonverters 64 auftretende Wert wird mit CY bezeichnet und wird zur Korrektur der Rotation in X-Richtung dem Verstärker 60 zugeführt.

Die den Eingängen des Verstärkers 60 zugeführten und in diesem summierten Werte bestehen daher aus den Signalen A, BX, CY und DXY. Diese Werte definieren in der Gleichung (1) dX, so daß am Ausgang des Verstärkers 60 die Ablenkspannung auftritt, die den !elektrostatischen Ablenkplatten 31 zugeführt wird, um den Strahl ill aus seiner vorgegebenen oder theoretischen Lage in seine tatsächliche, abgelenkte in X-Richtung zu verschieben. Die am Ausgang des summierenden Verstärkers 60 auftretenden Signale werden durch einen Verstärker 68 verstärkt, bevor sie zu den elektrostatischen Ablenkplatten 31 und 32 als ein ausgewogenes differentielles Signal übertragen werden.

Dem Digital-Analogkonverter 65 wird nur die digitale Konstante E zugeführt, die von der digitalen Steuereinheit 18 als ein aus zehn Bit bestehendes Wort geliefert wird. Das hat zur Folge, das am mit dem summierenden Verstärker 61 verbundene Ausgang des

jDigital-Analogkonverters 64 auftretende Signal den Wert E darstellt, der eine Korrektur der Translation in Y-Richtung bewirkt. I

Der imltiplizierende Digital-Analogkonverter 66 hat einen ersten Eingang, dem die über die Leitung 55 übertragende X-Ablenkspannung zugeführt wird. Dem anderen Eingang des multiplizierenden Digital-Analogkonverters 66 wird die digitale Konstante F, die

'von der digitalen Steuereinheit 18 .als ein aus zehn Bits be- !stehendes Wort geliefert wird fDie am Ausgang des multiplizie-Irenden Digital-Analogkonverters 66 auftretenden und zum Verstärker J 61 übertragenen Signale bestehen aus dem Produkt deiK"ihm zugeiführten Werte, die gleich FX sind und eine Korrektur der Rotation in Y-Richtung bewirken.

Der multiplizierende Digital-Analogkonverter 67 hat einen ersten Eingang, dem die über die Leitung 56 übertragene Y-Ablenkspannung

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zugeführt wird. Dem zweiten Ausgang dieses Konverters wird die Digital- Konstante G zugeführt, die von der digitalen Steuereinheit 18 als ein aus acht Bits bestehendes Wort geliefert wird. Das iam Ausgang des multiplizierenden Digital-Analogkonverters 67 äuf- !tretende und zum Verstärker 61 übertragene Signal hat den Wert GY, der dem Produkt der Eingangswerte entspricht und eine Korrektur der Vergrößerung in Y-Richtung bewirkt. Die dem Verstärker 61 züge , führten Signale stellen daher die Werte E, -FX, GY und HXY dar. Wenn diese Eingangswerte addiert werden, ergeben sie am Ausgang !des summierenden Verstärkers 61 den Wert dY. Dieses Signal wird !vorn Ausgang des summierenden Verstärkers 61 über den Verstärker ι 69 zu den elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 übertragen, ium den Strahl 11 in Y-Richtung aus seiner vorgegebenen Lage in iseine tatsächliche Lage zu verschieben.

Da die X- und Y-Ablenkspannungen auf den Leitungen 55 und 56 sich ständig ändern, während der Strahl von einer vorgegebenen Lage in die andere schrittweise verschoben wird, erfolgt für die den elektrostatischen Ablenkplatten 31 bis 34 zugeführten Signale eine kontinuierliche Korrektur. Dementsprechend wird der Strahl 11 nicht in die vorgegebenen Lagen, sondern in die davon abweichenden tatsächlichen Lagen verschoben, wenn er in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Muster von einer Lage bis zur anderen schrittweise verschoben wird, auf diese Weise erfolgt das Schreiben innerhalb des Chips 40, das «innerhalb der Begrenzungen ^! des tatsächlichen Feldes 51 liegt. Wegen der Verschiebung des Strahles 11 während des Schreibens innerhalb des tatsächlichen Feldes 51 ist es möglich, ein einziges, kontinuierliches Muster in mehr als einem Feld zu schreiben. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das innerhalb des tatsächlichen Feldes 51 geschriebene Muster bis an die Begrenzungen herangeschrieben werden kann. Wird der Strahl anschließend auf das nächste, anschließende Feld zur Einwirkung gebracht, so geschieht das wieder in einem tatsächlichen Feld, wobei von der in Fig. 2 dargestellten Schaltung Gebrauch gemacht wird. Selbstverständlich werden die digitalen Konstanten A, B, C, D, E, F, G und H verschieden von den im vorhergehenden Feld verwendeten Konstanten sein. Sie werden jedoch immer die

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gleichen für das Feld sein, für das sie bestimmt wurden. Bei dieser Anordnung wird das Chip 40 alle Felder enthalten, in die das Muster eingeschrieben wird.

Auf diese Weise ist es möglich, daß nachdem die Halbleiterscheibe im Bereich des Strahls 11 angeordnet wurde und dieser ί

Strahl die Lage der Ausrichtmarkierungen 42 des ursprünglichen Felds festgestellt hat, die Muster kontinuierlich auch innerhalb des restlichen Bereiches des Halbleiterblättchens geschrieben werden können, ohne daß mechanische Korrekturen bezüglich der tatsächlichen Lage jedes einzelnen Feldes erforderlich sind, da !alle Korrekturen mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Schaltung durchgeführt werden. Selbstverständlich muß die Lage der Aus-

!richtmarkierungen 42 für jedes der tatsächlichen Felder 51 ermittelt werden, bevor ein Schreiben in dem betreffenden Feld stattfindet.

j Es wird darauf hingewiesen, daß der Strahl 11 versucht, die Ausrichtmarkierungen 42 in ihren vorgegebenen Lagen zu ermitteln, daß diese Markierungen aber aus den verschiedenen, oben genannten Gründen in diesen Lagen nicht vorliegen.

Die Erregung der magnetischen Ablenkspuren 23 bis 26 erfolgt mit Hilfe der in Fig. 6 wiedergegebenen Schaltung. Diese Schaltung enthält sowohl positive Konstantstromquellen 70, 71 und 72 als auch negative Konstantstromquellen 73, 74 und 75. Die Konstantstromquellen 70 bis 75, die durch von der digitalen Steuereinheit 18 gelieferten und von dem einen Teil dieser digitalen Steuereinheit bildenden X-Zähler abgeleiteten Signalen gesteuert werden, laden einen Kondensator 77 auf.

Die einzelnen positiven und negativen Konstantstromquelle liefern verschiedene Werte, so daß die Ladung des Kondensators 77 von der jeweils verwendeten Quelle abhängig und entsprechend verschieden sein wird. So wird die Aufladung des Kondensators 77 durch verschiedene Konstantstromquellen verschiedene Spannungs-

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!anstiege erzeugen, deren Steilheit vom Wert der eingeschalteten JStromquelle abhängt. Die Länge eines Spannungsanstieges ist ab-Ihängig von der Zeit, während der die Stromquelle erregt wird. Es jist auch möglich, daß mehr als eine der Stromquellen 70 bis 75

eingeschaltet werden kann, so daß verschiedene Steigungen erzeugt werden.

Die positive Stromquelle 70 wird mit Hilfe eines über eine Leitung 80 von der digitalen Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler übertragenen Signals nur während des B-Zyklusses eingeschaltet. Die positive Stromquelle 71 wird durch ein über eine Leitung 79 von der digitalen Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler übertragenes Signal nur während des A-Zykluses eingeschaltet.

Die negative Konstantstromquelle 74 wird ebenfalls nur während \ des A-Zyklusses eingeschaltet, und zwar durch ein über eine Leitunc 80 von der digitalen Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler übertragenes Signal. Die negative Konstantstromquelle

wird durch ein über eine Leitung 81 von der digitalen Steuerein- { heit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler übertragenen Signal nur während des B-Zyklusses eingeschaltet.

Die digitale Steuereinheit 18 schaltet in Übereinstimmung mit dem X-Zähler die positive Stromquelle 72 durch ein über eine Leitung 82 übertragenes Signal und die negative Stromquelle 75 durch ein über eine Leitung 83 übertragenes Signal ein. Es wird jeweils nur eine dieser beiden Stromquellen eingeschaltet,

Die Stromquellen 72 und 75 werden hauptsächlich während des C-Zyklusees verwendet, um den Strahl nach links oder nach rechts zu verschieben, je nach dem dies für die Fokussierung erforderlich ist. Sie können auch zu anderen Zeitpunkten verwendet werden, um die Strahlbewegung in gewünschter Weise zu untersuchen bzw. zu beeinflussen.

Die positive Konstantstromquelle 70 dient zur Bewegung des Strahles? FI 973 009

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11 während der X-Abtastungen in einer Richtung. Die negative Stromquelle 73 bewegt den Strahl 11 bei den X-Abtastungen in der anderen Richtung.

!Der Kondensator 77 ist mit den magnetischen Ablenkspulen 23 und 24 über einen Operationsverstärker 84, eine Korrekturschaltung 85, leinen Summierungspunkt 86 und einen Treiberverstärker 87 verbunden Der Treiberverstärker 87 und der Summierungspunkt 86 wirken als Summierungsverstärker. Der Verstärker 84 bildet gemeinsam mit dem Kondensator 77 einen Integrator und isoliert die Stromquellen 70 bis 75 vom eine Spannungskonvertierung in Strom bewirkenden Treiberverstärker 87 und von der Korrekturschaltung 85.

Die Korrekturschaltung 85 kompensiert Nichtlinearitäten des Strahles 11 in einem bestimmten Umfang, indem sie die Spannungsanstiege so verändert, daß die Strahlablenkung angenähert linear wird.

Eine weitere Korrektur der Nichtlinearität des Strahles 11 erfolgt durch einen für zehn Bits ausgelegten Digital-Analogkonverter (DAC) 88, der mit einem Verstärker 89 verbunden ist. Der für zehn Bits ausgelegte Digital-Analogkonverter 88 ist mit der digitalen Steuereinheit 18 verbunden, von wo er Korrekturworte erhält. Sein Ausgang ist über einen Widerstand 90 mit dem Eingang des Verstärkers 89 verbunden. Ein Kondensator 91 bewirkt gemeinsam mit dem Widerstand 90 eine Integration der am Ausgang des Digital-Analogkonverters 88 auftretenden Signale. Der Ausgang des Verstärkers 89 ist mit einem der Zuleitungen zum Summierungspunkt 86 verbunden, wodurch eine weitere Korrektur der Nichtlinearität erfolgt.

Die digitale Steuereinheit 18 ist über eine Leitung 92 und eine Diode 93 mit einem FET 94 verbunden, die beide gemeinsam einen Analogschalter bilden. Wird ein Rücklaufschaltsignal von der digitalen Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler über die Leitung 92 übertragen, so wird der FET 94 eingeschaltet, um

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eine Rückstellung der Korrektur der Nichtlinearität am Ausgang des
Verstärkers 89 zu bewirken, da der Strahl 11 nach einem Rücklauf- ^! signal in entgegengesetzter Richtung verschoben wird. |

Während der Rücklaufzeit wird die an einem Abfühl-Widerständ 94'
durch den von den Ablenkspulen 23 und 24 zurückfließenden Strom
erzeugte Spannung zu einem Vergleichsverstärker 95 geleitet und * ■ ! mit einem Referenzsignal verglichen, das von einem für 16 Bits aus-! gelegten Digital-Analogkonverter (DAC) 96 geliefert wird. Der Kon- ' verter 96 wird durch ein aus sechzehn Bits bestehendes Wort gesteu-' ert, das von der digitalen Steuereinheit 18 über eine Leitung 97 ! !übertragen wird.

i ■ !

ι ■

JDer Vergleichsverstärker 95 verstärkt die Differenz zwischen der ] _;am Widerstand 94" abfallenden Spannung und der Referenzspannung. i Er liefert eine Fehlerspannung zu einem Analogschalter 98. Während ' ■der Rücklaufzeit schließt ein über eine Leitung 99 von der digitalen ,Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler geliefertes ι Signal einen Analogschalter 98, wodurch die Fehlerspannung einen i jstrom entstehen läßt, der über einen Widerstand 100 einem aus ' !dem Kondensator 77 und einem Verstärker 84 gebildeten Integrator · !zugeleitet wird. Dadurch wird der Kondesator 77 im richtigen Sin-
;ne aufgeladen, um die am Abtastwiderstand 94* abfallende Ablenk- ; ■spannung der Referenzspannung anzunähern. Es wird so lange Strom ; (zugeführt, bis die Fehlerspannung gleich Null wird, zu welchem ; Zeitpunkt die Ablenkspannung gleich der Referenzspannung ist. Dajdurch wird sichergestellt, daß der Strahl 11 bereit ist, eine Abjtastung in der entgegengesetzten X-Richtung durchzuführen. Es wird
daraufhingewiesen, daß das Signal auf der Leitung 99 während der
Rücklaufzeit unterdrückt wird.

Durch geeignete Bemessung der Werte der positiven Konstantstromquellen 70, 71 und 72 und der negativen Konstantstromquellen 73,
74 und 75 wird die Geschwindigkeit, mit der der Strahl 11 während
der verschiedenen Zyklen in den X-Richtungen seine Abtastbewegung durchführt, gesteuert. Liefert die positive Konstantstromquelle 70 einen Wert + I und die negative Konstantstromquelle

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73 einen Wert - I, dann liefert die Quelle 71 einen Strom + 1/10 I, die Quelle 72 einen Strom + 1/666 I, die Quelle 74 einen Strom - 1/10 I und die Quelle 75 einen Strom - 1/666 I.

Wie aus Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 2 ersichtlich, ist die mit dem Analogverfielfächer 57 verbundene Leitung 55 zusätzlich mit dem Verbindungspunkt der Spule 24 und des Widerstandes 94· verbunden. Auf diese Wiese wird eine Abtastspannung erzeugt, wenn der Strahl 11 sich in X-Richtung bewegt. Eine entsprechende Ab- ;lenkschaltung ist für die Y-Ablenkspulen 25 und 26 vorgesehen.

In Fig. 7 wird eine elektrostatische Ablenkschaltung zu Steuerung ι der elektrostatischen X-Ablenkplatten 27 und 28 wiedergegeben. Die ielektrostatischen Y-Ablenkplatten 29 und 30 werden in entsprechender Weise gesteuert.

!Die digitale Steuereinheit 18 ist unter Steuerung des X-Zählers über eine Leitung 110 mit einem NPN-Transitor 111 der elektrostatischen Ablenkeinheit nach Figur 7 verbunden, der die Ladung eines Kondensators 112 löschen kann. Der Kondensator 112 ist mit der positiven Konstantstromquelle 113 verbunden. Der Kondensator 112 und die Konstantstromquelle 113 erzeugen an ihrem Ausgang einen positiven Kompensationsägezahn.

Der Kondensator 112 ist weiterhin über einen Verstärker 114 mit j hoher Impedanz mit einem Summierungspunkt 115 verbunden. Dieser Summierungspunkt ist mit einem Gegentaktverstärker 116 verbunden, der seinerseits mit den elektrostatischen X-Ablenkplatten 27 und 28 verbunden ist. Im Gegentaktverstärker 116 wird das vom Verstärker 114 gelieferte Signal invertiert, so daß das vom Verstärker 114 erzeugte Signal am Ausgang des Gegentaktverstärkers 116 als negatives Sägezahnsignal vorliegt. Auf diese Weise wird der Strahl 11 wie im oben genannten US Patent 3 644 700 im einzelnen beschrieben, von links nach rechts schrittweise verschoben.

Ein zweiter Schaltkreis erzeugt ein positives Kompensation sägezahnsignal am Ausgang des Gegentaktverstärkers 116, durch das FI 973 009

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;der Strahl 11 schrittweise von rechts nach links in X-Richtung j
verschoben wird. Dieser Schaltkreis besteht aus einem PNP-Transistor 121, der durch die digitale Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem X-Zähler über eine Leitung 120 gesteuert wird und einen Kondensator 122 in seinen Grundzustand überführt. Dieser Transistor ist mit einer negativen Konstantstromguelle 123 verbunden, mit der er gemeinsam ein negatives Sägezahnsignal erzeugt.

Der Kondensator 123 ist über einen Verstärker 124 hoher Impedanz mit dem Summierungspunkt 115 verbunden, von wo das negative Sägezahnsignal zum Gegentaktverstärker 116 gelangt, indem es zur Erzeugung eines positiven Kompensationssägezahnsignals !vertiert wird. Es wird daraufhingewiesen, daß die Verstärker 114 und 124 die Kondensatoren 112 bzw. 122 vom Gegentaktverstärker 116 isol- j lieren.

Die elektrostatische Ablenkschaltung dient auch zu Versetzung des Strahls X-Richtung, entweder in der Ablenkrichtung dieses Strahls oder entgegengesetzt dazu. Das Versetzungssignal wird von einem für vier Bits ausgelegten Digital-Analogkonverter 125, dessen Eingang mit der in Fig. 1 dargestellten digitalen Steuereinheit verbunden ist und von dieser wie im US Patent 3 644 700 beschrieben, gesteuert wird, einen Summierungspunkt 115 zugeführt.

Wenn der Strahl während des B-Zykluses im Zuge einer Eichungsoperation in einer Weise geeicht wird wie sie im einzelnen in der oben genannten US Patentschrift 3 644 700 beschrieben wird, um die Ablenkung des Strahls 11 in vertikaler oder Y-Richtung zu bestimmen, wird der Leitung 110 oder der Leitung 120 ein Signal zugeführt, das eine Zuführung des kompensierenden Sägezahnsignals während einer Zeitdauer von vier Zeilen zum Gegentaktverstärker 116 bewirkt. Die Zuführung des kompensierenden Sägezahnsignals erfolgt aufgrund von Signalen, die die von der digitalen Steuereinheit 18 über die Leitungen 110 oder 120 übertragen werden. Während des Schreibens wird die Leitung 110 oder die Leitung durch die digitale Steuereinheit 18 in Übereinstimmung mit dem

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X-Zähler erregt, so daß negative und positive kompensierende Sägezahnsignale im Zeitpunkt jeder zweiten Abtastzeile in Übereinstimmung mit der jeweiligen Ablenkrichtung des Strahls 11 wirksam werden.

Nach dem in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahren und mit der zur Durchführung dieses Verfahrens beschriebenen Vorrichtung ist es selbstverständlich auch möglich, nicht nur mit einer Photolackschicht überzogene Halbleiterscheiben zu beaufschlagen, d. h. im übertragenen Sinne zu belichten, sondern es können auch beliebige andere Substanzen, beispielsweise Siliziumdioxydschichten zur bereichsweisen Erhöhung der Ä'tzgeschwindigkeit beaufschlagt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Bearbeitung von Halbleiterscheiben beschränkt, sondern kann auch in allen Fällen Verwendung finden, in denen die Lage eines in beliebigerweise abgelenkten Strahls korrigiert oder geändert werden soll, ohne daß die Vergangenheit der Strahlablenkung beeinflußt wird. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit der Aufzeichnung von Konstruktionszeichnungen auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre oder zur Steuerung einer Elektronenstrahlschweiß- oder Schneidevorrichtung verwendet werden

Die Feststellung der Elektronen kann selbstverständlich nicht nur durch PIN-Dioden, sondern auch durch jeden geeigneten Elektronendetektor erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, einen Szintil:. sations-Photovervielfacher oder einen unmittelbaren Elektronenvervielfacher als Elektronendetektor zu verwenden. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei der Herstellung von Masken zur j anschließenden Belichtung von mit einer Photolackschicht überzogenen Halbleiterplättchen bei der Herstellung von integrierten Schaltungen einzusetzen. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß j der Strahl eine zeilenweise Abtastbewegung ausführt. Insbesondere ist eine stetige- Bewegung mit einer kontinuierlich durchge- ' führten dynamischen Korrektur vorteilhaft. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einziges Muster geschrieben werden kann, das sich über mehrere Felder erstreckt. Darüberhinaus wird die Ausrichtgenauigkeit der geschriebenen Muster bei An-FI 973 009

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wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich erhöht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Ausrichten eines Strahls auf bestimmte Punkte eines Targets mit Hilfe von Ausrichtmarkierungen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Lage eines definierten, vom Strahl zu beaufschlagenden Targetbereichs (40, 50, 51) in bezug auf einen oder mehrere bekannte Punkte (42) ermittelt wird, daß der Strahl auf diesen Bereich gerichtet und entlang eines vorgegebenen Weges auf eine Vielzahl vorgegebener Punkte bewegt wird, wobei bei jedem der vorgegebenen Punkte eine dynamische Kompensation zur Berücksichtigung der Abweichungen der tatsächlichen Lage (1?,2?,3?,4') des Punktes innerhalb des Bereiches von der vorgegebenen (1, 2, 3, 4) Lage durchgeführt wird, derart, daß der Strahl in den die Abweichung aufweisenden tatsächlichen Punktlagen zur Wirkung gebracht und ein Muster innerhalb des ermittelv ten Bereichs in Übereinstimmung mit einem vorgegebenem Muster geschrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auszurichtende Strahl (11) aus einer elektromagnetischen !

Strahlung besteht. j
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auszurichtende Strahl (J.1) aus geladenen Teilchen besteht.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, \ dadurch gekennzeichnet, daß der Targetbereich (40, 50) die j Form eines Vierecks, insbesondere die Form eines Quadrats ^:

aufweist. i
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, .

dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation durch gleich- ' zeitige Ablenkung des Strahls (11) in zwei zueinander senk-: rechten Richtungen erfolgt. :

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6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Targetbereiches (40, 50) durch gesonderte Abtastung jeder der vier Eckpunk-i te (1, 2, 3, 4, 42) durch den Strahl (11) ermittelt wird, i

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein Halbleiterplättchen ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Muster zu verschiedenen Zeitpunkten auf verschiedenen Niveaus des Halbleiterplättchens dadurch aufgezeichnet werden, daß der Strahl jeweils nach Erzeugung eines Niveaus auf den ermittelten Bereich zur Einwirkung gebracht wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung eines mehrere viereckige zusammenhängende Bereiche umfassenden kontinuierlichen Musters zunächst die Lage eines ersten Targetbereiches (40, 50) in bezug zu einem bekannten Punkt (42) ermittelt wird, indem der Strahl zur Einwirkung gebracht werden soll, daß der Strahl zur Aufzeichnung eines Teils des kontinuierlichen Musters in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Lage auf diesen Bereich zur Einwirkung gebracht wird, daß die Lage eines zweiten Targetbereiches ermittelt wird, der mit dem ersten Bereich eine gemeinsame Grenze hat, daß der Strahl auf diesen Bereich zur Aufzeichnung des entsprechenden Teils des kontinuierlichen Musters derart zur Einwirkung gebracht wird, daß das Muster des ersten Bereichs kontinuierlich fortgesetzt wird.

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10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, ; dadurch gekennzeichnet, daß mehrere anexnandergrenzende ■ Teilbereiche (40, 50) zur Aufbringung eines kontinuierlicher! Musters ermittelt und durch den Strahl beaufschlagt werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur steuerbaren Bewegung eines Strahls, gekennzeichnet durch Mittel (23, 24, 25, 26) zur Bewegung des Strahls auf einem vorgegebenen Weg zu einer Vielzahl von vorgegebenen Punkten und durch Mittel (27-34) zur Ablenkung des Strahls in Übereinstimmung mit der Abweichung der tatsächlichen Punktlage von den jeweils entsprechenden vorgegebenen Punktlagen, derart, daß das der Strahl statt in den vorgegebenen Punktlagen in den entsprechenden tatsächlichen Punktlagen zur Einwirkung gebracht wird.

ι i
I12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verschiebung des Strahls aus Mitteln zur Erzeugung eines die Abweichung jeder tatsächlichen Lage von der entsprechenden vorgegebenen Lage anzeigenden Signals und aus Mitteln zur Ablenkung des Strahls aus der vorgegebenen in die tatsächliche Lage sowie aus Mitteln bestehen, die das besagte Signal den besagten Ablenkmitteln zuleiten.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 12, gekennzeichnet durch einen. Speicher zur Speicherung eines oder mehreref mit Hilfe des Strahls (11) auf ein Target aufzuzeichnender Muster, durch Mittel zur Bewegung des Strahls zu jeder jeweils eine Vielzahl von vorgegebenen Lagen, die sich jeweils auf einem bestimmten Niveau befinden und durch Mittel zur Ablenkung des Strahls von der jeweils vorgegebenen zu der jeweils entsprechenden tatsächlichen Lage.

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14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ablenkung des Strahls von den einzelnen vorgegebenen Lagen in die jeweils entsprechend tatsächlichen Lagen durch die gespeicherten Informationen, durch die festgestellten Abweichungen der tatsächlichen von der vorgegebenen Lage des jeweils zu beaufschlagenden Bereichs und durch die Aufzeichnung des vorgegebenen Musters bewirkende Bewegung verursachenden Signale beeinflußt werden.

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