DE2502591A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer ausrichtmarkierung - Google Patents

Description

Böblingen, den 2O. Januar 1975 Pr/se 2502591

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: FI 973 013

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ausrichtmarkierung ^;

j Die Erfindung betrifft ein ^T'erfahren und eine Vorrichtung zur j Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung einer Ausrichtmarkie- j rung auf einem Target, beiapi isweise einem mit einer Fotolack- j schicht überzogenen HalbLeiterplättchen zur Herstellung von inte- j grierten Schaltungen. _% j

Stand der Technik !

Auf vielen Gebieten der Technik, beispielsweise bei der Herstellung von Farbdrucken oder bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen, ist es .-!forderlich, ein Target - in den oben genannten beiden Fällen ei nan zu bedruckenden Bogen bzw. ein mit einer Fotolackschicht überzogenes Halbleiterplättchen - in zeitlicher Aufeinanderfolge mit einer Vielzahl von einander teilweise oder vollständig überlagernder oder aneinander angrenzender Muster zu versehen, 'Δα diesem Zweck müssen die die Muster enthaltendenden Vorlagen - in den oben genannten beiden Baispielen, | einer bestimmten Farbkomponente zugeordnete Druckstecke bzw. Be- ! lichtungsmasken - mit großer Genauigkeit auf die in vorhergehenden j Verfahrensschritten aufgebrachten Tailmuster ausgerichtet sein. Sowohl in der Farbdrucktechnik aL·; auch bei der fotolithographischen Herstellung von integrierten Schaltungen sind auf dem Target Ausrichtmarkierungen vorgesehen, dia mit optisch-elektrischen Vor- [ richtungen erkannt werden und zur automatischen Ausrichtung der j

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die zu übertragenden Muster aufnehmenden Unterlagen in bezug auf die jeweils zu übertragenden Muster dienen.

In der US Patentschrift 3 644 700 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektronenstrahls mit einem quadratischen Querschnitt beschrieben. Der Strahl dient sowohl zum Schreiben des gewünschten Musters auf eine Halbleiterscheibe als auch zur Bestimmung der Lage jedes einzelnen Chips in bezug auf eine vorgegebene Lage, wobei die Lage eines Paars von Ausrichtmarkierungen bestimmt wird.

;Bei diesem Verfahren wird eine Signalniveauspannung verwendet, !die aufgrund der an der abgetasteten Fläche der Halbleiterscheibe zürückgestreuten Elektronen mit Hilfe von PIN-Dioden erzeugt wird. Diese Signalniveauspannung wird während der der eigentlichen Abtastung der Ausrichtmarkierungen vorhergehenden Abtastung ermittelt. Positive und negative Schwellwertspannungen werden durch !in bestimmter Weise durchgeführte Additionen bzw. Subtraktionen

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jmit bzw. von der Signalniveauspannung abgeleitet.

Wegen der unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften der Halbleiterscheiben kann es bei der im obengenannten Patent beschriebenen Vorrichtung vorkommen, daß der Verlauf der Schwellwertspannungen ; nicht vom Verlauf der bei der Abtastung der Kanten einer Maske ; erzeugten Scheitelwertsignalverläufe, gekreuzt wird. Das kann idarauf zurückzuführen sein, daß die Oberfläche der Halbleiterscheibe 'eine genügend große Ablenkung der Elektronen zur Erzeugung eines ;Signalscheitelwerts verhindert, dessen Wert sich von den durch !Addition und Subtraktionen mit bzw. von der Signalniveauspannung erzeugten positiven oder negativen Werten der Schwellwertspannungen genügend unterscheidet.

Bei der Herstellung einer Halbleiterscheibe mit verschiedenen Niveaus kann es vorkommen, daß die Materialien der einzelnen Niveaus bezüglich der Signalamplituden der Elektronen des auf sie gerichteten Elektronenstrahls sehr stark voneinander abweichen.

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Das hat zur Folge, daß bei der Beaufschlagung der verschiedenen Niveaus ein und desselben Halbleiterscheibchens Signale mit sehr unterschiedlichen Amplituden auftreten. Obwohl der Differentialveii· stärker, dem bei der im oben genannten Patent beschriebenen Vor- j richtung die von den PIN-Dioden beim Abtasten einer Markierung | auftretenden elektrischen Signale zugeführt werden, relativ große· Amplitudenänderungen der ihm zugeführten Signale verarbeiten kannj kann es doch vorkommen, daß die bei den verschiedenen Niveaus '

eines Halbleiterscheibchens erzeugten, stark voneinander abwei- j

chenden Signalamplituden nicht verarbeitet werden können. ! Aufgabe

' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Abtastung von Targetfiächen unterschiedlicher Reflektions-- oder Streueigenschaften auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Weiterhin soll die Abtastung auch weitgehend unempfindlich gegen Kippungen, gegen Lageabweichungen und gegen fehlerhaft angebrachte Ausrichtmarkierungen sein. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Vorteile i

Mit der vorliegenden Erfindung können Oberflächen mit sehr unter-! schiedlichen reflektierenden bzw. streuenden Eigenschaften abge- ! tastet werden, da eine Signalbasislinien-Spannung zunächst durch ! eine automatische Vorspannungsschaltung während einer ersten Ab- ! tastung einer eine Ausrichtmarkierung aufweisenden Chipfläche auf| einenvorgegebenen Bereich (Bandbreite) beschränkt wird. Die bei j der Abtastung einer Markierung auftretenden positiven und negati-' ven Spannungsspitzen werden mit einstellbaren Anteilen in positi-! ve und negative Schwellwertspannungen umgewandelt. Auf diese j Weise erfolgt eine besonders gute Korrelation zwischen den die zugelassene Bandbreite umfassenden Schwellwertspannungen und den bei der anschließenden Abtastung der Ausrichtmarkierungen auftretenden Nutzsignale. Dadurch ist es möglich, die Lage von Aus-

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;richtmarkierungen mit großer Genauigkeit festzustellen, selbst wenn die bei ihrer Abtastung auftretenden Nutzsignale nur wenig von den I bei der Abtastung der üblichen Chipfläche auftretenden Störsigna-Ilen verschieden sind.

;Beschreibung

ι ;

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert!.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung

zur Erzeugung und Steuerung eines Elektronen- ' Strahls.

!Fig. 2 die schematische Darstellung einer Schaltung zur

ι Verarbeitung der Signale bei der Ermittlung

I einer Äusrxchtmarkierung. :

Fig. 3 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der Schalj-

j tung nach Fig. 2 verwendeten Vorverstärkers.

i !

! Fig. 4 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der in ;

Fig. 2 dargestellten Schaltung verwendeten, für

i 5 Bits ausgelegten Digital-Analogkonverters.

| Fig. 5A . die Schaltung eines in der in Fig. 2 dargestell- ; ¹ ten Schaltung verwendeten Differentialverstär

kers und

! Fig. 5B eine in der in Fig. 2 dargestellten Schaltung

I verwendete Verstärkungssteuerschaltung.

Fig. 6 eine im Zusammenhang mit der in Fig. 2 dargestell-

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cen Schaltung verwendete Tast- und Mittelwertschaltung. ■

Fig. 7 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der in

Fig. 2 dargestellten Schaltung verwendeten Spanriungsvergleiches.

Fig. 8 die Draufsicht auf einen Teil einer Halbleiter

scheibe mit vom Elektronenstrahl zu beaufschla- !

genden Chips, aus der die teilweise Überlappung j der einzelnen Felder hervorgeht j

Fig. 9 die Draufsicht auf eine gemäß der Erfindung zu er-j

mittelnde Ausrichtmarkierung. ]

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält eine Elektronenkanone 10, die in an sich bekannter Weise einen aus geladenen Teilchen bestehenden Strahl 11 erzeugt. Dieser Strahl tritt durch eine j in einer Platte 14 angeordnete Apertur 12,durch die er die gewünschte Form erhält. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Strahl in , Form eines Quadrats erwiesen, dessen Seiten gleich der kleinsten ! Linienbreite des zu bildenden Musters sind.

Der Strahl tritt anschließend zwischen zwei Austastplatten 16 hin-! durch, die bewirken, daß der Strahl entweder zu den zu beaufschla-j genden Material durchgelassen oder unterbrochen wird. Die Austast-j platten 16 werden durch die Schaltungen einer Analogeinheit 17 ge--: steuert, die ihrerseits durch eine digitale Kontrollsteuereinheit ; 18 gesteuert ^r./ird. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise , ^!n der US Patentanmeldung Ser. Nr. 398 734 beschrieben. Die digi- . t^le Steuereinheit 18 ist mit einem Computer 19 verbunden. '■

Der Strahl. Il tritt anschließend durch eine in einer Platte 22
angeordnete kreisförmige Apertur 21 hindurch, die bewirkt, daß
nur durch die Mittelpunkte der nicht dargestallten Linsen treten-Je Teilchen wirksam werden, so daß ein verzerrungsfreier quadrant 973 013

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tisch geformter Fleck erzeugt wird. In seinem weiteren Verlauf tritt der Strahl 11 zwischen magnetischen Ablenkspulen 23, 24, !25 und 26 hindurch, durch die er in horizontaler oder X-Richtung :bzw. vertikaler oder Y-Richtung abgelenkt wird. Mit Hilfe dieser I Spulen kann der Strahl, wie im oben genannten US-Patent 3 644 ι beschrieben, rasterförmig über die abzutastende Fläche bewegt weri den. Es ist aber auch möglich, den Elektronenstrahl 11, wie in der oben genannten US-Patentanmeldung Ser. Nr. 398 734 beschrieben, zeilenwaise in entgegengesetzten Richtungen vor- und zurückzubewegen.

In seinen weiteren Verlauf tritt der Elektronenstrahl 11 I zwischen einen ersten Satz elektrostatischer Ablenkplatten 27, 28", ι 29 und 30 hindurch, durch die er in horizontaler oder X-Richtung

bzw. in vertikaler oder Y-Richtung abgelenkt werden kann. Mit HiI-: ' fe dieser Platten kann der strahl in jeder der Lagen oder Punkte | in die er bewegt wurde, in beliebiger Weise versetzt werden. Im oben genannten US-Patent 3 644 700 erfolgt mit den Platten 27 bis ! 30 eine Korrektur der Linearität, im vorliegenden Falle werden

; diese KorrekturSignaIe jedoch den Spulen bis 26 zugeführt. Nachdem der Strahl die Ablenkplatten 27 bis 30 verlassen hat, tritt er zwischen einen Satz von elektrostatischen Ablenkplatten 31, 32, 33 and 34 hindurch, durch die er in horizontaler oder X-Richtung bzv/₃ in vertikaler oder Y-Richtung abgelenkt werden kann. Mit HiI- : fe dieser Ablenkplatten wird der Strahl, wie beispielsv/eise in 'der US Patentanmeldung Ser.Nr. 437 584 beschrieben, in jeder der vorgegebenen Lagen oder Punkte, in die er bewegt wurde, aus den vorgegebenen Lagen in die tatsächlichen, davon abweichenden Lagan abgelenkt, in denen er wirksam werden muß, um das vorgegebene Hus'cer dem tatsächlichen Feld anzupassen. Der Elektronenstrahl 11 fällt dann auf ein Target, das auf einem in X- und Y-Richtung verschiebbaren Tisch 35 angeordnet ist.

Wie in der oben genannten US Patentschrift näher angegeben, durchläuft der Elektronenstrahl 11 A^B-und C-Zyklen.

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Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen die Verarbeitung der Signale während des A-Zyklusses, in dem die Ausrichtmarkierungen ermittelt werden.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann das Target aus einer Vielzähl von einander gegenseitig überlappender Felder 39 bestehen. Ein Chip 40 wird innerhalb jeder der Felder 39 erzeugt, so daß eine Vielzahl von Chips 40 auf einer. Halbleiterscheibe 41 entsteht. Die Chips 40 sind in ah sich bekannter Weise mit einer Fotolackschicht überzogen, die durch den Strahl 11 beeinflußt bzw. belichtet werden soll. An jeder der vier Ecken der Felder 39 ist eine Ausrichtmarkierung 42 angeordnet. Wie aus Fig. 8 weiter ersichtlich, führt die Überlappung benachbarter Felder 39 dazu, daß die , selbe Ausrichtmarkierung 42 jeweils für vier verschiedene Felder 39 verwendet wird. So. dient die Ausrichtmarkierung 42 in der unteren rechten Ecke des einzigen vollständigen Feldes 39 in Fig. 8 I

gleichzeitig als Ausrichtmarkierung in der unteren linken Ecke des: an der rechten Seite des vollständigen Feldes liegenden Feldes 39, als Markierung der oberen rechten Ecke des unter dem vollständigen Feld liegenden Feldes 39 und als Markierung für die obere linke Ecke des diagonal zum vollständigen Feld liegenden Feldes 39.

Jede der Ausrichtmarkierungen 42 besteht aus mehreren in horizontaler Richtung verlaufenden Balken 43 und aus mehreren in vertika-j ler Richtung verlaufenden Balken 44. Vorzugsweise sind jeweils I drei horizontale Balken 43 und drei vertikale Balken 44 vorgesehen^ Es können selbstverständlich auch anders ausgebildete Ausrichtmar-\ kierungen verwendet werden, in denen vertikale Kanten zur Markierung in X-Richtung und horizontale Kanten zur Markierung in Y- ! Richtung abgetastet werden können. Wie in der oben genannten US- i Patentanmeldung im einzelnen beschrieben, ist in jeder der vier , Ecken eines Feldes 39 eine Ausrichtmarkierung 42 vorgesehen, mit deren Hilfe das Feld 39 ermittelt werden kann, in das ein Ein-

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schreiben erfolgen soll. Durch das Überlappen der Felder 39 ist |es möglich, daß ein Schreiben auch zwischen benachbarten Feldern !stattfindet. Die Begrenzung jedes Chip 40 liegt innerhalb des Iüberlagerungsbereiches des Feldes 39 des Chips 40. Die genaue JLage jeder der Ausrichtmarkierungen 42 wird dadurch ermittelt, jdaß der Elektronenstrahl 11 während der Abtastung in X-Richtung !die vertikalen Kanten der vertikal verlaufenden hrendn 44 und fahrend der Abtastung in Y-Richtung die horizontalen Kanten der .orizontal verlaufenden Balken 43 der einzelnen Ausrichtmarkiungen 42 übertreicht. Mit Hilfe eines Ausricht-Detektors wird der Zeitpunkt ermittelt, in dem der Elektronenstrahl 11 die Kanten der _t Ausrichtmarkierung 42 überstreicht.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Ausricht- ^: detektor aus vier PIN-Dioden, von denen nur die Dioden 45 und 46 _; (Fig. 2) , dargestellt sind, die über der Halbleiterscheibe 41 an- ! geordnet sind. Zwischen diesen Dioden ist eine öffnung vorgesehen, ■ durch die der Strahl 11 auf die Halbleiterscheibe 41 fällt. Die in Fig. 2 dargestellten PIN-Dioden 45 und 46 dienen zur Überwachung der Abtastung in X-Richtung, während zwei weitere, nicht dargestellte Dioden, zur überwachung der Abtastung in Y-Richtung dienen. Die vier Dioden, von denen nur die Dioden 45 und 46 dargestellt sind, : können beispielsweise, wie im oben genannten US-Patent beschrieben, in einem Quadranten eingeordnet sein.-Es ist aber auch möglich, Dioden in einem Rechteck oder so anzuordnen, daß eine Ebene der JDioden parallel zur Bewegungsrichtung des Strahls 11 liegt, überstreicht der Elektronenstrahl 11 während der Abtastung in X-Richjtung die vertikalen Balken 44 der Ausrichtmarkierung 42, so ändert jsich die Rückstrahlung der Elektronen an der Halbleiterscheibe 41 sobald der Strahl eine der vertikalen Kanten der Balken 44 der lAusrichtmarkierung 42 überstreicht. Jeder der Balken 43 und 44 jeiner Ausrichtmarkierung 42 wird durch eine Vertiefung in der Oberfläche der Halbleiterscheibe 41 gebildet. Tritt der Strahl 11 in ieine solche Vertiefung ein, so tritt am Ausgang einer der Dioden ■45 und 46 ein größeres Signal als am Ausgang der anderen Diode auf. Bewegt sich der Elektronenstrahl aus der Vertiefung heraus,

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so ist das Verhältnis der an den Ausgängen der Dioden 45 und 46 auftretenden Signale umgekehrt.

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Die Diode 45 ist mit einem Vorverstärker 47 und die Diode 46 mit ! einem Vorverstärker 48 verbunden. Die Ausgänge der Vorverstärker 47 und 48 sind mit den Eingängen eines Differentialverstärkers 49 verbunden, der die Differenz zwischen den an den Ausgängen der Vorverstärker 47 und 48 auftretenden Signale verstärkt. Während der Abtastung der vertikalen Kanten der vertikal verlaufenden Balken 44 der Abtastmarkierungen 42 durch den Strahl 11 tritt daher am Ausgang des Differentialverstärkers 49 für jeden Balken je ein positives und je ein negativen Scheitelwert-Signal auf. Das positive Signal tritt beim Eintritt des Strahls 11 in die Vertiefung und das negative Signal beim Verlassen der Vertiefung auf.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 49 ist mit dem Eingang eines Verstärkungsreglers 50 verbunden, in dem die Amplitude des Ausgangssignals gesteuert wird. Der Verstärkungsregler 50 wird durch einen manuell zu betätigenden Schalter 51 eingestellt, um die Verstärkung mit den Eigenschaften des Materials der jeweils vorliegenden Halbleiterscheibe 41 abzustimmen. Da das Material der Oberfläche der Halbleiterscheibe 41 in verschiedenen Niveaus stark abweichende Eigenschaften aufweisen kann, ist es erforderlich, daß der Verstärkungsregler 50 aufgrund von bei vorhergegangenen Versuchen ermittelten empirischen Meßergebnissen so eingestellt wird, daß die Verstärkung den jeweils vorliegenden Materialeigenschaften angepaßt ist.

Der Ausgang des Verstärkungsreglers 50 ist mit dem Eingang eines positiven Spannungsvergleichers 52 verbunden, in dem eine als Referenzsignal dienende positive Schwellwertspannung vorgesehen ist. Der Ausgang des Verstärkungsreglers 50 ist darüberhinaus mit dem Eingang eines negativen Spannungsvergleichers 53 verbunden, in dem eine als Referenzsignal dienende negative Schwell-^ wertspannung vorgesehen ist. Der Ausgang des Verstärkungsreglers

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50 ist schließlich noch jeweils mit einem positiven Scheitelwertdetektor 54, einem negativen Scheitelwertdetektor 56, und einer Tast- und Mittelwertschaltung 55 verbunden.

Am Ausgang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 tritt eine Signal-Basislinienspannurig auf. Dieser Ausgang ist über eine Leitung 57 _: mit der einen Seite eines Widerstands 58 verbunden, dessen andere ! j Seite über eine Leitung 59 mit dem Ausgang des positiven Scheitel-' wertdetektors 57 verbunden ist. Die mit dem Ausgang der Tast- und ^!

Mittelwertschaltung 55 verbundene Leitung 57 ist zusätzlich mit j der einen Seite eines Widerstandes 60 verbunden, dessen andere Seite über eine Leitung 61 mit dem Ausgang des negativen Schei- j telwertdetektors 56 verbunden ist. Der Widerstand 58 bildet zusammen mit einem Läufer 62 ein Potentiometer, der mit einem Eingang des positiven Spannungsvergleichers 52 verbunden ist, und einen Anteil des positiven Scheitelwertsignals, das durch den posi*-

i tiven Scheitelwertdetektor 54 ermittelt wird,als positives Schwellwertsignal zum positiven Spannungsvergleicher 52 zu übertrag gen. 0er Widerstand 60 bildet im Zusammenhang mit einem Läufer 63 ein Potentiometer, der einen Teil der am Ausgang des negativen ; Scheitelwertdetektors auftretenden negativen Scheitelwertsignals den negativen Spannungsvergleicher 53 als negatives Scheitelwert- |

signal zuführt. ι

Die Einstellung der Läufer 62 und 63 bestimmt den perzentualen An-! teil sowohl der positiven als auch der negativen Schwellwertspan- ! nung, der die über die Leitung 57 vom Ausgang der Tast- und Mit- · telwertschaltung 55 übertragene Signalbasislinienspannung über- I

steigt. Es hat sich gezeigt, daß eine Einstellung der Potentiometerläufer 62 und 63, die jeweils 50% der positiven und der negatii
jven Scheitelwertspannungen überträgt, eine befriedigende Schwell-

wertspannung ergibt, und zwar unabhängig von der über die vom Aus-'gang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 über die Leitung 57 übertragenen Signalbasislinienspannung.

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Der erwünschte Einstellbereich der Potentiometerläufer 62 und 63 liegt zwischen 50% und 70% der übr die Leitung 59 vom Ausgang des positiven Scheitelwertdetektors 54 übertragenen positiven Scheitelwertspannung. Die gleichen Verhältnisse liegen für die vom Ausgang des negativen Scheitelwertdetektors 56 über die Leitung :61 übertragene negative Scheitelwertspannung. Die Potentiometer-I laufer 62 und 63 werden auf die gleiche Prozentzahl eingestellt.

Der Ausgang des Verstärkungsreglers 50 ist darüberhinaus mit den Eingängen eines positiven Spannungsvergleichers 65 und eines negativen Spannungsvergleichers 66 einer automatischen Vorspannungsschaltung verbunden. Dem Spannungsvergleicher 65 wird eine Referenzspannung von 0,5 Volt über eine» Widerstand 67 und einen Potentiometer 68 zugeführt, dem ein Referenzsignal zugeführt wird. Der negative Spannungsvergleicher 66 erhält eine Referenzspannung von minus 0,5 Volt von einem Widerstand 69 und einen Poten- ! tiometer 70, dem ein' Referenzsignal zugeführt wird.

Der Ausgang des positiven Spannungsvergleichers 65 ist über eine iLeitung 71 mit dem Eingang eines UND-Tors 72 verbunden. Ein weiterer Eingang B des UND-Tors 72 ist mit einem Vorspannungstor und ein dritter Eingang C mit dem Zeitgeber eines X-Zählers 73 verbunden, der Teil der Digitalsteuereinheit 18 ist.

So oft die 0,5 Volt betragende Schwellwertspannung des positiven I Spannungsvergleichers 65 durch die am Ausgang des Spannungsreglers! 5O auftretende Spannung überschritten wird, entsteht" am Ausgang des positiven Spannungsvergleichers 65 ein positives Signal, das über die Leitung 71 zum Eingang des UND-Tors 72 übertragen wird. Während der ersten Abtastung in X-Richtung ist das Vorspannungstorsignal für die X-Abtastung positiv oder im EIN-Zustand, wodurch die zweite Bedingung für das Wirksamwerden des UND-Tors 72 erfüllt wird. Die dritte Bedingung für das Wirksamwerden des UND-Tors 72 besteht darin, daß an seinen Eingang C ein Signal vom Zeitgeber des X-Zählers 73 übertragen wird. Bei den oben dargestellten Verhältnissen tritt bei jedem Impuls des Zeitgebers des X-Zählers

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ein Impuls auf der mit dem Ausgang des UND-Tors 72 verbundenen Leitung 74 auf.

Da jeder auf der Leitung74 auftretende Impuls die Folge davon ist, daß die Spannung am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 das für die Signalbasislinienspannung gewünschte Maximum überschreitet, ,muß der dem Vorverstärker 47 zugeführte Vorspannungsstrom verringert werden. Demgemäß ist die Leitung 74 über ein ODER-Tor 75 mit einem auf fünf Bits ausgelegten, aufwärts- und abwärtszählen- ■ den Zähler 76 verbunden.

;Der Zähler 76 wird zur Durchführung einer Zählung von 16 unmittelbar vor dem Beginn der ersten X-Abtastung durch den Strahl 11 durch einen Rucksteilimpuls zurückgestellt. Dies erfolgt unmittelbar bevor das Vorspannungstorsignal positiv wird. Der Ausgang des Zählers ist mit einem auf vier Bits ausgelegten Digital-Analog-¹-konverter 77 verbunden. Während der Zähler 67 durch jeden vom -ODER-Tor 75 kommenden Impuls von 16 nach unten zählt, bewirkt der Digital-Analogkonverter 77 ein Abnehmen·des Vorspannungsstroms auf seiner Ausgangsleitung 78, durch die die Ausgangsspannung des Verstärkungsreglers bei jeder Zählung um etwa 1/4 Volt geändert wird. Das führt zum Ergebnis, daß jedes Zurückzählen ;des Zählers 76 eine Verkleinerung des dem Vorverstärker 47 züge- ] führten Vorspannungsstroms zur Folge hat. Dadurch wird die am Ausgang des Vorverstärkers 47 auftretende Spannung herabgesetzt, wodurch die Ausgangsspannung des Verstärkungsreglers 50 etwa :1/4 Volt verkleinert wird.

Der für fünf Bits ausgelegte Digital-Analogkonverter 77 weist einen zweiten Ausgang auf, der über eine Leitung 79 mit dem Vorverstärker 47 verbunden ist. Dieser liefert einen Referenzstrom für den Vorspannungsstrom auf der Ausgangsleitung 78 zum Vorverstärker 47. Das UND-Tor 75 dient zur Erregung des für fünf Bits ausgelegten Auf- und AbwärtsZählers 76 und des für fünf Bits ausgelegten Digital-Analogkonverters 77, um sie sowohl für die X-, als auch für die Y-Abtastung verwendbar zu machen. Das

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ODER-Tor 75 ist mit einer Ausgangsleitung 79' eines nicht dargestellten UND-Tors verbunden, dem für eine Y-Abtastung die gleichen Im- ; pulse wie dem UND-Tor 72 zugeführt werden. Es wird darauf hingewie-j sen, daß das UND-Tor für die Y-Abtastung ein Vorspannungstor hat, das von dem Vorspannungstor für die X-Abtastung (Eingang B) ge- i trennt ist. Ferner ist ein besonderer positiver Spannungsverglei- j eher für die Y-Schaltung vorgesehen. I

..- . ...I-Tritt am Ausgang des Spannungsreglers 50 ein negatives Signal | auf, das größer als -0,5 Volt ist, dann wird die Schwellwertspan- ! nung des negativen Spannungsverglexchers 66 überschritten, sodaß | ein positiver Impuls auf der Ausgangsleitung 80 des negativen Spannungsverglexchers 66 auftritt. Die Leitung 80 ist mit einem Eingang eines UND-Tors 81 verbunden, dessen beide anderen Eingänge mit B und C bezeichnet sind. Diese Eingänge sind die gleichen wie die Eingänge B und C des UND-Tors 72. Sind die drei Eingänge des UND-Tors 81 erregt, so tritt auf der mit dem Ausgang des UND-Tors 81 verbundenen Leitung 82 ein positiver Impuls auf. Das UND-Tor 81 ist erregt, wenn auf der Leitung 80 ein positiver Impuls auftritt, wenn der Vorspannungseingang (Eingang B) erregt ist und ein Impuls vom Zeitgeber des X-Zähler 73 an den mit C bezeichneten Eingang gelangt. Der positive Impuls auf der Leitung 80 tritt dann auf, wenn die Spannung am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 die Schwellwertspannung des negativen Spannungsvergleichers 66 überschreitet. Der auf der Leitung 82 auftretende Impuls durchläuft ein ODER-Tor 83 und gelangt zu dem auf fünf Bits ausgelegten, aufwärts- und abwärtszählenden Zähler 87, der von 16 an zu zählen beginnt.

Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Ausgang des ÖDER-Tors 83 über eine Leitung 84 mit einem anderen Eingang des auf fünf Bits ausgelegten aufwärts- und abwärtszählenden Zählers 76 verbunden, während die Leitung 85 mit seinem ersten Eingang verbunden ist. Somit hängt die Richtung, in die der Zähler 76 von 16 an zu zählen beginnt, davon ab, über welche der Leitungen 84 und 85 ein positives Signal übertragen wird. Es wird darauf hingewiesen, daß der Zeitgeber des X-Zähler 73 so ausgelegt ist, daß sei-FI 973 013

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ne Impulsfrequenz (Eingang C) den Zähler 76 in die Lage versetzt, jede Zählung zu beenden, ehe ein neues Eingangssignal zugeführt

iwird.

!Der Zähler 76 zählt so lange aufwärts oder abwärts, bis die Spanjnung am Ausgang des Spannungsreglers 50 diese innerhalb des Beireiches von +O,5 Volt und --0,5 Volt liegt, so daß keine der !Schwellwertspannungen der Spannungsvergleicher 65 und 66 über-Ischritten bzw. unterschritten wird. Sobald dies eintritt, hört das Zählen des auf fünf Bits ausgelegten, aufwärts- und abwärts- !zählenden Zählers 76 auf, da er weder über die Leitung 84 des UND-Tors 83 noch über die Leitung 85 des UND-Tors 75 Impulse erihält. Im beschriebenen Fall ist nämlich weder das UND-Tor 81 jnoch das UND-Tor 72 erregt. Das ODER-Tor 83 funktioniert in der !gleichen Weise wie das ODER-Tor 75, dessen zweiter Eingang mit der Ausgangsleitung 86 eines nicht dargestellten UND-Tors verbuniden ist, das die gleichen Eingänge wie das UND-Tor 81 hat, das mit einem negativen Spannungsvergleicher in der Y-Schaltung verbunden list. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Y-Schaltung die gleichen Änderungen angewandt v/erden können wie die im Zusammenhang (mit der X-Schaltung besprochen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der auf fünf Bits aufgelegte Digital-Analogkonverter 77 eine Einbiteingangsleitung 90, eine IZweitbiteingangsleitung 91, eine Vierbiteingangsleitung 92, eine Achtbiteingangs leitung 93 und eine 16-~Bit-Eingangsleitung 94 auf. !Diese Eingangsleitungen sind mit den Ausgangsleitungen des Zählers |76 verbunden. Die Eingangsleitungen 91 bis 94 sind ebenso wie die Eingangsleitung 90 ausgebildet, bei der zwischen der Verbindung zum Zähler 76 und einem Widerstand 96 eine Diode 95 vorgesehen ist. Der Widerstand 96 liegt zwischen einer positiven und einer negativen Spannungsquelle. An der gegenüberliegenden Seite der Anschlußstelle des Widerstandes 96 ist eine zweita Diode 97 vorigesehen, deren Kathode mit den Ausgangsleitungen 78 und 79 verbunden ist.

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Da die Widerstände 96 für jede der Eingabeleitung 90 bis 94 verschieden sind, kann über diese Leitungen der Vorspannungsstrom geändert werden, so daß die am Ausgang des Verstärkungsreglers auftretende Spannung in Schritten von 1/4 Volt geändert werden kann. Diese Änderung hängt davon ab, über welche der Eingabeleitungen Signale vom aufwärts- oder abwärts zählenden Zähler 76 übertragen werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die mit dem Ausgang des für fünf Bits ausgelegten Digital-Analogkonverters 77 verbundene Leitung 78 mit der Eingangsleitung 100 des Vorverstärkers 47 verbunden. Die mit dem anderen Ausgang des Digital-Analogkonverters 77 verbundene Leitung 79 ist mit der Eingangs leitung 101 des Vorverstär-I kers 47 verbunden.

Die Eingabeleitung 100 ist gleichzeitig mit der Kathode einer geerdeten Diode 45 verbunden. Somit liefert der Vorverstärker 47 einen Strom zur Diode 45, wobei er eine niedrige Impedanz zur Verfügung stellt. j

I Die Eingangsleitung 100 ist mit einem Eingang eines Operations- J Verstärkers 102 verbunden, während die Leitung 101, die über einen¹ Kondensator 103 geerdet ist, am anderen Eingang des Operationsvern stärkers liegt.

Das hat zur Folge, daß Änderungen des Vorspannungsstromes auf der Leitung 78 Änderungen des Signals auf der Ausgangsleitung 104 des Vorverstärkers 47 bewirken. Da der Vorspannungsstrom nach Beendigung des Aufwärts- oder Abwärtszählens während der ersten X-Abtastung konstant bleibt, wird vom Digital-Analogkonverter 77 während der verbleibenden X-Abtastungen ein konstanter Strom geliefert, bis eines der UND-Tore 72 und 81 während einer anderen der ersten X-Abtastungen erregt wird.

Der Vorverstärker 48 ist in gleicher Weise wie der Vorverstärker 47 ausgebildet, jedoch mit der Ausnahme, daß die Eingangsleitung

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100 nicht mit der Ausgangsleitung 78 des Digitalanalogkonverters 77 und die Ausgangsleitung 100 nicht mit der Ausgangsleitung 79 des gleichen Digital-Analogkonverters verbunden ist. Somit gelangt vom Digital-Analogkonverter 77 kein Signal zum Vorverstärker 48.

!Die Y-Schaltung ist entsprechend ausgebildet, wobei die Ausgangsleitungen 78 und 79 des Digital-Analogkonverters 77 mit einem der Vorverstärker der Y-Schaltung verbunden sind. Der andere Vorveristärker der Y-Schaltung ist wieMforverstärker 48 geschaltet. ;wie aus Fig. 5A ersichtlich, überträgt die Ausgangsleitung 104 ■des Vorverstärkers 47 und die Ausgangsleitung 105 des Vorverstärjkers 78 Impulse zu den Eingängen des Differentialverstärkers 49, |der vorzugsweise als Operationsverstärker ausgebildet ist. Die Äusgangsspannung des Differentialverstärkers 49 wird über den iVerstärkungsregler 50, der die Relaisschalter 110, 111, 112, 113 ;und 114 enthält, übertragen. Ist der Relaisschalter 110 geschlossen jund befindet sich der Schalter 114 in der in Fig. 5A dargestelljten Lage, ist der Spannungsregler 50 auf die Verstärkung "1" eingestellt. Befindet sich der Schaltung 114 in der gleichen !Stellung und ist nur der Schalter 111 geschlossen, so bewirkt idies eine Verstärkung "2", während bei gleicher Stellung des Schalters 114 ein geschlossener Schalter 112 eine Verstärkung "4" und ein geschlossener Schalter 113 eine Verstärkung "8" liefert. Wird der Schalter 114 in seinen anderen Schaltzustand gebracht, so wird bei gleicher Einstellung der Schalter 110 bis 113 die Verstärkung um 10 erhöht.

Die Schalter 110, 111, 112, 113 und 114 werden durch die Wicklungen HO¹, Hl¹, 112·, 113' und 114 (siehe Fig. 5B) betätigt. Die Erregung der Wicklungen HO¹ bis 114' erfolgt durch den Schalter 51, durch den die gewünschte Verstärkung des Verstärkungsreglers 50 einstellbar ist. Ist eine oder mehrere der Wicklungen HO¹ bis 114' erregt, so wird die betreffende Wicklung oder die betreffenden Wicklungen über den Schalter 51 geerdet.

Der Spannungsregler 50 enthält einen Operationsverstärker. 117, FI 973 013

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der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Operationsverstärker des Differentialverstärkers 49. Der Ausgang des Verstärkers
117 stellt den Ausgang des Verstärkungsreglers 50 dar.

In Fig. 7 wird eine Schaltung für die Spannungsvergleicher 52, i 53, 65 und 66 wiedergegeben. Der Spannungsvergleicher enthält

eine positive Eingangsleitung 120 und eine negative Eingangslei- ;

tung 121, die mit einem Spannungsvergleicher 122 verbunden sind. j

Um zu ermöglichen, daß am Ausgang des positiven Spannungsverglei- j

ehers 52 und am Ausgang des negativen Spannungsvergleichers 53 !

Signale mit der gleichen Polarität, die in beiden Fällen negativ j

ist, auftreten, sobald die Schwellwertspannung überschritten !

wird, ist die negative Eingangsleitung 121 des positiven Span- :

nungsvergleichers 52 mit einem Potentiometer 62 (siehe Fig. 2) j

■ - " -I und die positive Eingangsleitung 120 mit dem Ausgang des Verstär- I

kungsreglers 50 verbunden. Die negative Eingangsleitung 121 des !■

negativen Spannungsvergleichers 53 ist mit dem Ausgang des Span- ;

nungsreglers 50 verbunden, während die positive Eingangsleitung !

120 des negativen Spannungsvergleichers 53 mit dem Potentiometer I

63 verbunden ist. j

. " ■ ■ ι

In ähnlicher Weise ist die negative Eingangsleitung 121 des po- ; sitiven Spannungsvergleichers 65 mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 und eine positive Eingangsleitung mit dem Potentiometer 68 verbunden. Die positive Eingangsleitung 120 des negativen Spannungsvergleichers 66 ist mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 und seine negative Eingangsleitung 121 mit dem
Potentiometer 70 verbunden. Auf diese Weise wird es möglich, daß
die Vergleicher 65 und 66 aus ihren Ausgangsleitungen 71 bzw.
80 positive Ausgangssignale erzeugen, wenn die Schwellwertspannung überschritten wird.

Wird die Schwellwertspannung überschritten, so erzeugt der Spannungsvergleicher 122 auf seiner Ausgangsleitung 123 einen Impuls,
der einer logischen Inverterschaltung 124 zugeführt wird, auf

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deren Ausgangsleitung 125 ein Impuls auftritt, der gegenüber dem ;über die Leitung 123 zugeführten Impuls invertiert ist.

Die Ausgangsleitung 126 des positiven Spannungsvergleichers 52 (siehe Fig. 2), die der Ausgangsleitung 125 der in Fig. 7 dargestellten Schaltung.entspricht, ist mit einem Eingang eines invertierenden ODER-Tors 127 verbunden, dessen anderer Eingang mit der !Ausgangsschaltung 128 des negativen Spannungsvergleichers 53 veribunden ist. Die Leitung 128 entspricht der Leitung 125 der in Fig. 7 dargestellten Schaltung. Das invertierende ODER-Tor 127 erzeugt einen positiven Impuls, der zu einem einen Teil der digitalen Steuereinheit 18 bildenden Tor 130 übertragen wird. Durch !diesen Impuls wird das Tor 130 geöffnet, um zu ermöglichen, daß der X-Zähler 73 Impulse zum Rückkopplungskanal 131 des Computers 19 überträgt.

Nachdem die Vergleicher 52 und 53 das Auftreten eines positiven Impulses am Ausgang des invertierenden ODER-Gliedes 127 immer dann bewirken, wenn der Elektronenstrahl 11 eine der vertikalen !Kanten der vertikal verlaufenden Balken 44 einer Ausrichtmarkiejrung 42 während einer X-Abtastung überstreicht, wird das Tor 130 geöffnet, wenn der X-Zähler 73 eine Zählung zum Rückkopplungskanal 131 der digitalen Steuereinheit 118 liefert, so daß die Lage der zweiten Kante durch den Computer 19 ermittelt werden kann. Auf diese Weise werden die bei der Abtastung beider Kanten der vertikalen Balken 47 der Ausrichtmarkierung 42 auftretenden Signale den den Rückkopplungskanal 131 zugeordneten logischen Schaltungen zugeführt, so daß die genaue Lage der Ausrichtmarkierung 42 bestimmt werden kann.

Die in Fig. 6 dargestellte Tast- und Mittelwertschaltung 55 weist eine Eingangsleitung 135 auf, die mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 verbunden ist. Über eine Eingangsleitung 136 wird ein Vorspannungstbrsignal übertragen, wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der ÜND-Tore 72 und 81 der Fig. 2 mit B bezeichnet ist, während über eine Eingangsleitung 137 ein Signal übertragen

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wird, wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 2 mit A bezeichnet ist. Die gleichen Eingangssignale A und B werden den Detektoren 54 und 56 zugeleitet.

Die Eingabeleitung 135 ist über einen Widerstand 138 und einen als Schalter dienenden FIT 139 mit einem Kondensator 140 verbunden, dessen Ladung über eine Leitung 141 zum positiven Eingang eines Operationsverstärkers 142-übertragen wird, dessen Ausgang durch die Leitung 57 den Ausgang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 bildet.

Die Tast- und Mittelwertschaltung 55 enthält einen zweiten FET 143, der ebenfalls als Schalter wirkt,der über eine Diode 144 mit der Eingabeleitung 136 verbunden ist. Der FET 139 ist mit der Leitung 137 über eine Diode 145 verbunden. Ist das Vorspannungstor für die X-Abtastung während der ersten X-Abtastung offen, so weist die Kathode der Diode 144 eine positive Spannung auf, so daß der Kondensator 140 über den FET 143 mit Erde verbunden und entla- ;den wird, da dieser FET zwischen Quelle und Senke leitend ist und somit als geschlossener Schalter wirkt. Auf diese Weise wird die vom vorhergehenden Abtastzyklus in X-Richtung stammende Spannung des Kondensators 140 während der ersten Abtastung des neuen Abtasti zyklus in X-Richtung abgeleitet.

Während der zweiten Abtastung des neuen Zyklusses steigt das durchschnittliche Torsignal, das über die Eingangsleitung 137 übertragen wird, während der X-Abtastung an, so daß der erste FET 139 zwischen seiner Quelle und seiner Senke leitend wird, da die Kathode der Anode 145 jetzt positiv ist. Das hat zur Folge, daß das am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretende Signal über den Widerstand 138 und den leitenden FET 139 zum Kondensator 140 übertragen wird und diesen auflädt. Die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 138 und dem Kondensator 140 bestehenden Schaltung ist so gewählt, daß die Tast- und Mittelwertschaltung 55 einen effektiven Mittelwert der am Verstärkungsregler 50 während der zweiten X-Abtastung auftretenden Spannung durch Integration des auf der

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Eingabeleitung 135 auftretenden Signals bildet. Die Spannung am Kondensator 140 stellt diese mittlere Spannung dar.

Bei der Beendigung der zweiten Abtastung sinkt die durchschnittliche Torspannung, so daß der FET 139 aufhört zu leiten, was zur Folge hat, daß der Kondensator 140 von der Eingangsleitung 135 getrennt wird. Der Kondensator 140 fährt jedoch fort, das Signal über die Leitung 141 zum Operationsverstärker 42 während des restlichen Abtastzyklusses zu übertragen, der aus 18 zusätzlichen ^!Abtastungen in X-Richtung besteht.

j Die oben beschriebene Schaltung arbeitet in folgender Weise: iDer Verstärkungsregler 50 wird mit Hilfe des Schalters 51 so eingeistellt, daß an seinem Ausgang Signale mit einer Scheitelspannung von 2 Volt auftreten. Das am Ausgang der Vorverstärker 47 und 48 auftretende Gleichstromniveau sollte durch eine geringfügige Einstellung eines Potentiometers 146 (siehe Fig. 3) gleich 0 gemacht werden. Diese Einstellung sollte zu einem Zeitpunkt vorgejnommen werden, in dem der Elektrostrahl 11 eingeschaltet und auf ;die Halbleiterscheibe 41 gerichtet ist.

Während der ersten X-Abtastung wird der Kondensator 140 der Tast- ;und Mittelwertschaltung 55 über den FET 143 entladen werden, der idurch das Ansteigen des Torsignals während der X-Abtastung lei-

itend wird. Dieses Torsignal für die X-Abtastung wird ebenfalls 'zu den Scheitelwertdetektoren 54 und 56 geleitet, um zu bewirken, daß die Scheitelwertspannung zu diesem Zeitpunkt abgebaut wird. Jeder der Scheitelwertdetektoren 54 und 56 besteht vorzugsweise aus einem Kondensator mit einem ersten elektronischen Schalter, der beispielsweise als FET ausgebildet ist, und eine Entladung des Kondensators während der ersten Abtastung erlaubt, und aus einem zweiten elektronischen Schalter,der beispielsweise ebenfalls aus FET ausgebildet ist und die Entladung des Kondensators während der zweiten Abtastung ermöglicht, um ein Scheitelwertsignal während der zweiten Abtastung zu erhalten.

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Wird der Elektronenstrahl 11 während der ersten Abtastung über die Ausrichtmarkierung 42 auf der Halbleiterscheibe 41 bewegt, so wird dem positiven Spannungsvergleicher 65 und dem negativen Spannungsvergleicher 66 die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 50 zugeführt, um festzustellen, ob die Signalbasislinienspannung, die durch die Rückstrahlung der Elektronen des Elektronenstrahls 11 entsteht, innerhalb des gewünschten Bereiches von +0,5 und -0,5 Volt liegt. Liegt die Signalbasislinienspannung, die durch die am Ausgang des Spannungsreglers 50 auftretende Spannung dargestellt wird, nicht innerhalb dieses Bereiches, dann wird bei einem der Vergleicher 65 und 66 die Schwellwertspannung überschritten und das mit ihm verbundene UND-Tor 72 wird Impulse erzeugen, die mit den Impulsen, die von dem Zeitgeber des X-Zählers 73 zu den für 5 Bits ausgelegten, aufwärts- und abwärtszählenden Zähler 76 übertragenen Impulse koordiniert sind, was darauf zurückzuführen ist, daß das Vorspannungstorimpuls während der X-Abtastung erregt ist.

Ist die Spannung zu hoch, dann wird beim positiven Spannungsvergleicher 65 die Schwellwertspannung überschritten, so daß ein . j positives Signal auf der Ausgangsleitung 85 des UND-Tors 75 auf- i tritt, wodurch der Zähler 76 von 16 nach unten zu zählen beginnt. ^j Das hat zur Folge, daß der Vorspannungsstrom auf der Ausgangslei- ι tung 78 des Digital-Analogkonverters 77 bei jedem Zählschritt des Zählers 76 verkleinert wird, bis die am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 vorliegende Spannung innerhalb des gewünschten Bereiches liegt, so daß kein Signal über die Ausgangsleitung 71 zum positiven Spannungsvergleicher 65 übertragen wird.

Ist die am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretende Spannung negativ und liegt sie außerhalb des Bereiches, dann wird beim Spannungsvergleicher 66 seine Schwellwertspannung überschritten, so daß ein positives Signal auf der Ausgangsleitung 80 dieses Vergleichers auftritt. Das hat zur Folge, daß jeder der vom Zeitgeber des X-Zählers 53 erzeugten Impulse über die Ausgangsleitung 84 des ODER-Tors 83 zum Zähler 76 übertragen

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wird, so daß dieser aufwärts zu zählen beginnt. Das hat zur Folge, daß der Digital-Analogkonverter 77 einen immer größer werdenden Vorspannungsstrom über die Leitung 78 so lange zum Vorverstärker 47 überträgt, bis die am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretenden Signale so lange kleiner werden, bis sie im gewünschten Bereich liegen.

Nach Beendigung der ersten X-Abtastung ist das Signal am Vorspannungstor für die X-Abtastung kleiner. Das hat zur Folge, daß keine Erregung der UND-Tore 72 und 81 während der restlichen X-Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 möglich ist, die in X-Richtung abgetastet wird.

jährend der ersten und der zweiten Abtastungen wird verhindert, daß das Tor 13O durch ähnliche Signale vom invertierenden ODER-Tor 127 erregt wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß irgendwelche Signale vom X-Zähler 73 zum Rückkopplungskanal 131 der di-

jgitalen Steuereinheit 18 übertragen werden.

!während der zweiten Abtastung in X-Richtung steigt das am Ausgang ides Mittelwerttors für die X-Richtung auftretende Signal, so daß das vom Differentialverstärker 49 über den Verstärkungsregler jübertragene positive Scheitelwertsignal im positiven Scheitelwertpetektor 54 gemessen wird. Dieser Vorgang tritt ein, wenn der Strahl 11 eine der Kanten einer der vertikal verlaufenden Balken 44 einer Ausrichtmarkierung 42 überstreicht.

Da das Mittelwerttor während der zweiten X-Abtastung erregt ist, jcann der positive Scheitelwertdetektor 54 das am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretende Signal empfangen, da elektronischer Schalter geschlossen ist, der ein Aufladen des Kondensators des positiven Scheitelwertdetektors 54 ermöglicht. Da das Mittelwerttor für die X-Abtastung nur während der zweiten X-Abtastung erregt ist, erhält der positive Scheitelwertdetektor 54 während der übrigen Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 keine weiteren Signale, da der elektronische Schalter geöffnet wird.

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In ähnlicher Weise werden dem negativen Scheitelwertdetektor 56 vom Differentialverstärker 49 nur während jeder zweiten Abtastung negative Scheitelwertsignale augeführt. Das findet statt, wenn der Elektronenstrahl die anderen Kanten der die Ausrichtmarkierungen 44 bildenden Vertiefungen bei der Abtastung der Ausrichtmarkierungen 42 überstreicht. Der negative Scheitelwertdetektor 52 wird ebenfalls während der verbleibenden Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 aberregt, da das Mittelwerttor für X-Abtastung nicht mehr erregt ist.

Der Kondensator 140 (siehe Fig. 6), der ersten Mittelwertschaltung 55 wird während der zweiten X-Abtastung aufgeladen, da der erste FET 139 wegen des erregten Mittelwerttors für die X-Abtastung leitend ist. Bei Beendigung der zweiten X-Abtastung wird . "i das erste Mittelwerttor aberregt, so daß der erste FET 139 auf- ^; hört, leitend zu sein. Auf diese Weise wird während der verbleibenden Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 in X-Richtung während des besonderen X-Abtastzyklusses kein weiteres Signal zur Tast- und Mittelwertschaltung 55 übertragen. :

Liegen am positiven Scheitelwertdetektor 54, an der Tast- und Mit-^; telwertschaltung und am negativen Scheitelwertdetektor 56 bei Beendigung der X-Abtastung die erforderlichen Signale an und sind die Schwellwertspannungen beim positiven Spannungsvergleicher und beim negativen Spannungsvergleicher 53.in Übereinstimmung mit ; dem Material des abgetasteten Niveaus der Halbleiterscheibe 41 ! eingestellt, so liegen die Schwellwertspannungen im positiven Spannungsvergleicher 52 und im negativen Spannungsvergleicher so, daß sie bei jeder Abtastung des Strahles 11 in X-Richtung überschritten werden. Daher werden zwei separate positive Signale (die Eingangsverbindungen zu den Vergleichern 52 und 53 erzeugen den gleichen negativen Ausgang) für jeden der vertikalen Balken 44 vom invertierenden UND-Tor 127 zum Tor 130, während jede der ersten Abtastung folgenden Abtastung übertragen.

Die 18 Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 in X-Richtung werden

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nach den ersten beiden Abtastungen dazu verwendet, einen Mittelwert für die Lage der Ausrichtmarkierung 42 zu bilden. Dadurch wird der Fehlerprozentsatz auf ein zufriedenstellendes Minimum herabgesetzt.

Da eine Ausrichtmarkierung 42, wie aus Fig. 9 ersichtlich, aus drei vertikalen Balken 44 und drei horizontalen Balken 43 besteht, ergeben sich 6 negative Signale, drei vom positiven Spannungsvergleicher 52 und drei vom negativen Spannungsvergleicher 53, die während jeder Abtastung in X-Richtung zum invertierenden UND-Tor 127 übertragen werden. In gleicher Weise werden, wenn die Y-Schaltung für die Y-Abtastung verwendet wird, während jeder Abtastung in Y sechs negative Signale zum invertierenden ODER-Tor 127 übertragen . ^

Dabei wird davon ausgegangen, daß die Y-Schaltungen nach Fig. 2 .während der Abtastung in Y-Richtung benützt werden. Es trifft auch ;hier während jedes Abtastzyklusses die gleiche Anzahl von Abtaistungen (20) auf, wobei während der ersten Abtastung in Y--Richtung lein Vorspannungsimpuls auftritt, der vom Vorspannungsirapuls während der X-Richtung verschieden ist, und während der zweiten Abtastung in Y ein Mittelwertimpuls auftritt, der vom Mittelwert-' impuls während der X-Richtung verschieden ist.

■Durch die Information im Rückkopplungskanal 131, durch die die Lage der Ausrichtmarkierung 42 in bezug auf ihre gewünschte Lage angegeben wird, kann die Lage des Feldes 39 durch die vier Ausrichtmarkierungen in den vier Ecken des Feldes 39 bestimmt werden, wie das beispielsweise in der oben angegebenen US-Patentanmeldung Ser. Nr. 437 585 beschrieben wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß für den Strahl 11 ein Fokussiergitter und ein Eichgitter, beispielsweise wie in der oben genannten US-Patentschrift beschrieben, benötigt wird.

Während in der bisherigen Beschreibung Ausrichtmarkierungen 42

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angegeben werden, die aus aus Vertiefungen bestehenden Balken 43 und 44 bestehen, ist es selbstverständlich auch möglich, diese Balken in anderer Weise auszubilden. Es ist jedoch erforderlich, daß geeignete Signale bei der Abtastung dieser Balken durch den Strahl erzeugt werden. Diese Balken könnten beispielsweise auch aus Erhöhungen bestehen. [

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß beliebige Signalverhältnisse eingestellt werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das residuelle j Grundniveau des durch die Rückstrahlung im Bereich der Dioden ent- : stehenden Signals durch die Zuführung eines automatischen Vorspann-!

.. - . ι stromes zu den Vorverstärkern unschädlich gemacht wird. Ein weite-: i rer Vorteil besteht darin, daß die Verstärkung auf das jeweilige j Material des jeweils abgetasteten Niveaus der Halbleiterscheibe ; eingestellt werden kann. Weiterhin ist es von großem Vorteil, daß die Schwellwertspannung jeweils auf die Verhältnisse eingestellt werden kann, die am Halbleiterplättchen im Bereich der Ausrichtmar-j kierungen vorliegen.

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Claims (8)

1. - 26 PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Lokalisieren einer durch mindestens ein Paar von Kanten definierten Ausrichtmarkierung auf einem Target, beispielsweise auf einem Halbleiterplättchen bei der Herstellung von integrierten Schaltungen, durch Abtastung des die Abtastmarkierung aufweisenden Targetbereiches, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a. Durchführung einer ersten Abtastung des die Ausrichtmarkierung aufweisenden Targetbereiches zur Bestimmung einer Signalbasislinienspannung, die in einem vorgegebenen, durch das Material des die Ausrichtmarkierung aufweisenden Targetbereiches bestimmten Bereich (Band) liegt.

   b. Durchführung einer zweiten Abtastung des die Äbtastmarkierung aufweisenden Targetbereiches zur Ermittlung einer durch das Material des die Ausrichtmarkierung aufweisenden Targetbereiches bestimmten Signalbasislinienspannung und zur Ermittlung der höchsten bei der

   ! Abtastung der Ausrichtmarkierung entstehenden positiven und negativen Scheitelwertsignale.

   c. Auswählen eines Prozentsatzes des positiven Scheitel-

   ; wertsignals, bezogen auf die bei der zweiten Abtastung ermittelten Signalbasislinienspannung zur Erzeugung eines positiven Schwellwertsignales für alle der zweiten Abtastung folgenden Abtastungen.

   d. Auswählen eines Prozentsatzes des negativen Scheitelwertsignals, bezogen auf die bei der zweiten Abtastung ermittelte Signalbasislinienspannung zur Erzeugung eines negativen Schwellwertsignals für alle der zweiten Abtastung folgenden Abtastungen.

   e. Erzeugung eines ersten Signals, das beim überschreiten FI 973 013

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   eines der positiven oder negativen Schwellwertsignale durch ein Signal auftritt, das beim Überstreichen einer der beiden Kanten einer Ausrichtmarkierung durch den abtastenden Strahl während der dritten Abtastung entsteht.

   f. Erzeugung eines zweiten Signals, das beim überschreiten des anderen positiven oder negativen Schwellwertsignals durch ein Signal auftritt, das beim Überstreichen der anderen (beiden Kanten einer Ausrichtmarkierung durch den Elektronenstrahl während der dritten Abtastung entsteht.

   g. Durchführung einer Vielzahl weiterer Abtastungen zur Erzeugung zusätzlicher der oben genannten ersten und zweiten Signale.

   h. Zuordnung der ersten und zweiten Signale zur jeweiligen Lage des Strahls während der Abtastung in dem die ersten und zweiten Signale erzeugt werden, ifvw die Lage der Ausrichtmarkierung auf dem Target zu bestimmen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet/ daß die während der ersten Abtastung erzeugten Schwellwertsignale gelöscht werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich-j net, daß die Amplituden der bei der überstreichung der j Kanten der Ausrichtmarkierungen durch den Strahl erzeugten Signale während der Abtastungen innerhalb eines bestimm- \

   ten Bereichs (Band) gehalten werden. J
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden \ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei vorherge- < henden Abtastungen erzeugten positiven und negativen ;

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   Schwellwertsignale während der ersten Abtastung durch Löschung der während der zweiten Abtastung des vorhergehenden Abtastzyklusses erzeugten Signalbasislinienspannung, positiven Scheitelwertspannung und negativen Scheitelwertspannung gelöscht werden.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein mit einer Photolackschicht überzogenes Halbleiterplättchen ist.
6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden

   ; Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus ge- ^: ladenen Teilchen, beispielsweise Elektronen, besteht.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel (45, 46) zur Ermittlung des Anfanges und des Endes der Abtastung einer

   [ Ausrichtmarkierung, durch Mittel zur Erzeugung eines er-ι sten elektrischen Scheitelwertsignals am Beginn der Abta-· ! stung einer Ausrichtmarkierung und eines zweiten elektri-- ; sehen Scheitelwertsignals am Ende der Abtastung einer Ausrichtmarkierung, wobei die beiden Scheitelwertsignale entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Schwellwertsignals, das dem ersten elektrischen Scheitelwertsignal und einer Sxgnalbasislinienspannung zugeordnet ist, die durch die Fläche des Targets im Bereich der abgetasteten Ausrichtmarkierung definiert ist, Mittel zur Erzeugung eines zweiten Schwellwertsignals, das dem zweiten elektrischen Scheitelwertsignal und einer Sxgnalbasislinienspannung zugeordnet ist, die durch die Fläche des Targets im Bereich der abgetasteten Ausrichtmarkierung definiert ist, Mittel zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn das erste elektrische Scheitelwertsignal das erste Schwellwertsignal überschreitet, Mit-

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   tel zur Erzeugung eines zweiten Signals, wenn das zweite elektrische Scheitelwertsignal das zweite Schwellwertsignal überschreitet und durch Mittel zur Bestimmung der Lagen des Anfanges und des Endes einer Abtastmarkierung als Funktion der Lagen des Strahls bei der Erzeugung der ersten und der zweiten Signale.

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