DE2502591C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ausrichtmarkierung - Google Patents

Description

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 Abtastmarkierung 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 negativst) Scheitelwertsignale.

c) Auswählen eines Prozentsatzes des positiven Scheitelwertsignals, bezogen auf die bei der zweiten Abtastung ermittelten Signalbasislinienspaniiung zur Erzeugung eines positiven Schwellwertsignal« i für ai;.' der zweiten Abtastung folgenden Abtastungen.

d) Auswählen eines Prozents» -.es 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 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 der 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, um die Lage der Ausrichtmarkierung auf dem Target zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während der ersten Abtastung frzeugten Schwellwertsignale gelöscht werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der bei der Überstreichung der Kanten der Ausrichtmarkierungen durch den Strahl erzeugten Signale während der Abtastungen innerhalb eines bestimmten Bereichs (Band) gehalten werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei vorhergehenden Abtastungen erzeugten positiven und negativen SchweU-vertsignale während der ersten Abtastung durch Lö- schung der während der zweiten Abtastung des vorhergehenden Abtastzyklus erzeugten Signalbasislinienspannung, positiven Scheitelwertspannung und negativen Scheitelwertspannung gelöscht werden.

'S 5. Verfahren nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein mit einer Fotolackschicht überzogenes Halbleiterplättchen ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der μ vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus geladenen Teilchen, beispielsweise Elektronen, besteht

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 ersten elektrischen Scheitelwertsignals am Beginn der Abtastung einer Ausrichtmarkierung und eines zweiten elektrischen Scheitelwertsignals am Ende der Abtastung einer Ausrichtmarkierung, wobei die beiden Scheitelwertsignale entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Schwellwertsi gnals, das dem ersten elektrischen Scheitelwertsi gnal und einer Signalbasislinienspannung zugeordnet ist, die durch die Räche des Targets im Bereich der abgetasteten Ausrichtmarkierung definiert ist. Mittel zur Erzeugung eines zweiten Schwellwertsignals,

■to das dem zweiten elektrischen Scheitelwertsignal und einer Signalbasislinienspannung 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. Mittel 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.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung einer Ausriehtmarkierung auf einem Target, beispielsweise einem mit einer Fotolackschicht überzogenen Halbleiterplättchen zur Herstellung von integrierten Schaltungen.

,, Stand der Technik

Auf vielen Gebieten der Technik, beispielsweise bei der Herstellung von Farbdrucken oder bei der Herstellung von integrierten Halb'.eiterschaltungen. ist

es erforderlich, ein Target — in den oben genannten beiden Fällen einen 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 versehsru Zu diesem Zweck müssen die die Muster enthaltenden Vorlagen — in den oben genannten beiden Beispielen, einer bestimmten Farbkomponente zugeordnete Druckstöcke bzw. Belichtungsmasken — mit großer Genauigkeit auf die in vorhergehenden Verfahrensschritten aufgebrachten Teilmuster ausgerichtet sein. Sowohl in der Farbdrucktechnik als auch bei der fotolithographischen Herstellung von integrierten Schaltungen sind auf dem Target Ausrichtmarkierungen vorgesehen, die mit optisch-elektrischen Vorrichtungen erkannt werden und zur automatischen Ausrichtung der die zu üfcertragenden Muster aufnehmenden Unterlagen in bezug auf die jeweils zu übertragenden Muster dienen.

In der US-Patentschrift 36 44 700 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 Räche der Halbleiterscheibe zurückgestreuten 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 mit 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 darauf 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 negati- so ven 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.

Das hat zur Folge, daß bei der Beaufschlagung der verschiedenen Niveaus ein und desselben Halbleiterscheibchens Signale mit sehr unterschiedlichen Amplitu- den auftreten. Obwohl der Differentialverstftrker, dem bei der im oben genannten Patent beschriebenen Vorrichtung die von den PIN-Dioden beim Abtasten einer Markierung auftretenden elektrischen Signale zugeführt werden, relativ große Amplitudenunderungen der ihm zugeführte.i Signale verarbeiten kann, kann es doch vorkommen, daß die bei den verschiedenen Niveaus eines Halbleiterscheibchens erzeugten, stark voneinander abweichenden Signalamplituden nicht verarbeitet werden können.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Abtastung von Targetflächen 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

Mit der vorliegenden Erfindung können Oberflächen mit sehr unterschiedlichen reflektierenden bzw. streuenden Eigenschaften abgetastet werden, da eine Signalbasislinien-Spannung zunächst durch eine automatische Vorspannungsschaltung während einer ersten Abtastung einar eine Ausrichtmarkierung aufweisenden Chipfläche auf einen vorgegebenen bereich (Bandbreite) beschränkt wird. Die bei der Abtastung einer Markierung auftretenden positiven und negativen Spannungsspitzen werden mit einstellbaren Anteilen in positive und negative Schwellwertspannungen umgewandeii. Auf diese Weise erfolgt eine besonders gute Korrelation zwischen den die zugelassene Bandbreite umfassenden Schwellwertspannungen und den bei der anschließenden Abtastung der Ausrichtmarkierungen auftretenden Nutzsignale. Dadurch is: es möglich, die Lage von Ausrichtmarkierungen mit großer Genauigkeit festzustellen, selbst wenn die bei ihrer Abtastung auftretenden Nutzsignale nur wenig von den bei der Abtastung der üblichen Chipfläche auftretenden Störsignalen verschieden sind.

Beschreibung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung und Steuerung eines Elektronenstrahls,

F i g. 2 die schematische Darstellung einer Schaltung zur Verarbeitung der Signale bei der Ermittlung einer Ausrichtmarkierung,

F i g. 3 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 2 verwendeten Vorverstärkers,

F i g. 4 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der in F i g. 2 dargestellten Schaltung verwendeten, für 5 Bits ausgelegten Digital-Analogkonverters,

F i g. 5A die Schaltung eines in der in F i g. 2 dargestellten Schaltung verwendeten Differentialverstärkers und

F^: g. 5B eine in der in F i g. 2 dargestellten Schaltung verwendete Verstärkungssteuerschaltung,

Fig.6 eine im Zusammenhang mit tkr in Kig.2 dargestellten Schaltung verwendete Tast- und Mitte¹-wertschaltung,

F i g. 7 die Schaltung eines im Zusammenhang mit der in Fig.2 dargestellten Schaltung verwendeten Spannungsvergleichers,

F i g. 8 die Draufsicht auf einen Teil einer Halbleiterscheibe mit vom Elektronenstrahl zu beaufschlagenden Chips, aus der die teilweise Überlappung der einzelnen Felder '^rvorgeht.

F i g. 9 die Draufsicht auf eine gemäß der Erfindung zu ermittelnde 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 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 hindurch, die bewirken, daß der Strahl entweder zu den zu beaufschlagenden Material durchgelassen oder unterbrochen wird. Die Austastplatten 16 werden durch die Schaltungen einer Analogeinheit 17 gesteuert, die ihrerseits durch eine digitale Kontrollsteuereinheit 18 gesteuert wird. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der US-Patentanmeldung 3 98 734 beschrieben. Die digitale Steuerein-

IIClL Iσ 131 mil

Der Strahl U tritt anschließend durch eine in einer Platte 22 angeordnete kreisförmige Apertur 21 hindurch, die bewirkt, daß nur durch die Mittelpunkte der nicht dargestellten Linsen tretende Teilchen wirksam werden, so daß ein verzerrungsfreier quadratisch 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 Λ-Richtung bzw. vertikaler oder V-Richtung abgelenkt wird. Mit Hilfe dieser Spulen kann der Strahl, wie im oben genannten US-Patent 36 44 700 beschrieben, rasterförmig über die abzutastende Fläche bewegt werden. Es ist aber auch möglich, den Elektronenstrahl 11, wie in der oben genannten US-Patentanmeldung 3 98 734 beschrieben, zeilenweise in entgegengesetzten Richtungen vor- und zurückzubewegen.

In seinem weiteren Verlauf tritt der Elektronenstrahl 11 zwischen einen ersten Satz elektrostatischer Ablenkplatten 27,28,29 und 30 hindurch, durch die er in horizontaler oder Λ-Richtung bzw. in vertikaler oder V-Richtung abgelenkt werden kann. Mit Hilfe 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 36 44 700 erfolgt mit den Platten 27 bis 30 eine Korrektur der Linearität, im vorliegenden Falle werden diese Korrektursignale jedoch den Spulen 23 bis 26 zugeführt Nachdem der Strahl die Ablenkplatten 27 bis 30 verlassen hat tritt er zwischen einen Satz von elektrostatischen Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34 hindurch, durch die er in horizontaler oder Λ'-Richtung bzw. in vertikaler oder V-Richtung abgelenkt werden kann. Mit Hilfe dieser Ablenkplatten wird der Strahl, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung 4 37 584 beschrieben, in jeder der vorgegebenen Lagen oder Punkte, in die er bewegt wurde, aus den vorgegebenen Lagen in die tatsächlichen, davon abweichenden Lagen abgelenkt in denen er wirksam werden muß, um das vorgegebene Muster dem tatsächlichen Feld anzupassen. Der Elektronenstrahl 11 fällt dann auf ein Target, das auf einem in X- und V-Richtung verschiebbaren Tisch 35 angeordnet ist

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

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

Wie aus F i g. 8 ersichtlich, kann das Target aus einer Vielzahi 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 an 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 F i g. 8 weiter ersichtlich, führt die Überlappung benachbarter Felder 39 dazu, daß dieselbe Ausrichtmarkiemng 42 jeweils für vier verschiedene Felder 39 verwendet wird. So Hient die Ausrichtmarkierung 42 in der unteren rechten Ecke des einzigen vollständigen Feldes 39 in F i g. 8 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 !inks Eck? d?? Hiagnnal 7nm vollständigen Feld liegenden Feldes 39.

Jede der Ausrichtmarkierungen 42 besteht aus mehreren in horizontaler Richtung verlaufenden Balken 43 und aus mehreren in vertikaler Richtung verlaufenden Balken 44. Vorzugsweise sind jeweils drei horizontale Balken 43 und drei vertikale Balken 44 vorgesehen. Es können selbstverständlich auch anders ausgebildete Ausrichtmarkierungen verwendet werden, in denen vertikale Kanten zur Markierung in Λ'-Richtung und horizontale Kanten zur Markierung in V-Richtung abgetastet werden können. Wie in der oben

ίο genannten US-Patenianmeldung im einzelnen beschrieben, ist in jeder der vier Ecken oines Feldes 39 eine Ausrichtmarkierung 42 vorgesehen, mit deren Hilfe das Feld 39 ermittelt werden kann, in das ein Einschreiben erfolgen soll. Durch das Überlappen der Felder 39 ist es

J5 möglich, daß ein Schreiben auch zwischen benachbarten Feldern stattfindet. Die Begrenzung jedes Chips 40 liegt innerhalb des Überlagerungsbereiches des Feldes 39 des Chips 40. Die genaue Lage jeder der Ausrichtmarkerungen 42 wird dadurch ermittelt, daß der Elektronen- strahl 11 während der Abtastung in X-Richtung die vertikalen Kanten der vertikal verlaufenden Balken 44 und während der Abtastung in V-Richtung die horizontalen Kanten der horizontal verlaufenden Baiken 43 der einzelnen Ausrichtmarkierungen 42 überstreicht. Mit Hilfe eines Ausricht-Detektors wird der Zeitpunkt ermittelt, in dem der Elektronenstrahl 11 die Kanten der Ausrichtmarkierung 42 überstreicht.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Ausrichtdetektor aus vier PIN-Dioden, von

so denen nur die Dioden 45 und 46 (F i g. 2) dargestellt ,md, die über der Halbleiterscheibe 41 angeordnet 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 V-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 Dioden parallel zur Bewegungsrichtung des Strahls 11 liegt Überstreicht der Elektronenstrahl 11 während der Abtastung in Λ'-Richtung die vertikalen Balken 44 der Ausrichtmarkierung 42, so ändert sich die Rückstrahlung der Elektronen an der Halbleiterscheibe 41, sobald der Strahl eine der vertikalen Kanten der

Haiken 44 der Ausrichtmarkierung 42 überstreicht. Jeder der Balken 43 und 44 einer Ausrichtmarkierung 42 wird durch eine Vertiefung in der Oberfläche der Halbleiterscheibe 41 gebildet. Tritt der Strahl 11 in eine 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 !"is der Vertiefung herau.5, so ist das Verhältnis der an den Ausgängen der Dioden 45 und 46 auftretenden Signale umgekehrt.

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 4/ durch den Strahl M tritt daher am Ausgang des Differentialverstärkers 49 für jeden balken je ein positives und je ein negatives 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 Schwellwertspannung vorgesehen ist. Der Ausgang des Verstärkungsreglers 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-Basislinienspannung auf. Dieser Ausgang ist über eine Leitung 57 mit der einen Seite eines Widerstands 58 verbunden, dessen andere Seite über eine Leitung 59 mit dem Ausgang des positiven Scheitelwertdetektors 57 verbunden ist Die mit dem Ausgang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 verbundene Leitung 57 ist zusätzlich mit der einen Seite eines Widerstandes 60 verbunden, dessen andere Seite über eine Leitung 61 mit dem Ausgang des negativen Scheitelwertdetektors 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 Dositiven Scheitelwertdetektor 54 ermittelt wird, als positives Schwellwertsignal zum positiven Spannungsvergleicher 52 zu übertragen. Der 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 ais negatives Scheitelwertsignal zuführt.

Die Einstellung der Läufer 62 und 63 bestimmt den perzentualen Anteil sowohl der positiven als auch der

ίο negativen Schwellwertspannung, der die über die Leitung 57 vom Ausgang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 übertragene Signalbasislinicnspannung über steigt. Es hat sich gezeigt, daß eine Einstellung der Potentiometerläufer 62 und 63, die jeweils 50% der positiven und der negativen Scheitelwertspannungen überträgt, eine befriedigende Schwellwertspannung ergibt, und zwar unabhängig von der über die vom Ausgang der Tast- und Mittelwertschaltung 55 über die Leitung 57 übertragenen Signalbasislinienspannung.

Der erwünschte Einsieiibereic'n iler Foieniiomeierläufer 62 und 63 liegt zwischen 50% und 70% der über 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 Potentiometerläufer 62 und 63 werden auf die gleiche Prozentzahl eingestellt.

Der Ausgang des Verstärkungsreglers 50 ist darüber hinaus 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 einen Widerstand 67 und einen Potentiometer 68 zugeführt, dem ein Referenzsignal zugeführt wird. Der negative Spannungsvergleicher 66 erhält eine Referenzspannung von minus 03 Volt von einem Widerstand 69 und einen Potentiometer 70, dem ein Referenzsignal zugeführt wird.

Der Ausgang des positiven Spannungsvergleichers 65 ist über eine Leitung 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 Cmit dem Zeitgeber eines ^-Zählers 73 verbunden, der Teil der Digitalsteuereinheit 18 ist.

Sooft die 0,5 Volt betragende Schwellwertspannung des positiven Spannungsvergleichers 65 durch die am Ausgang des Spannungsreglers 50 auftretende Spannung überschritten wird, entsteht am Ausgang des positiven Spannungsvergleichers 65 ein positives Signal, d?s über die Leitung 71 zum Eingang des UND-Tors 72 übertragen wird. Während der ersten Abtastung in ^-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 73 ein Impuls auf der mit dem Ausgang des UND-Tors 72 verbundenen Leitung 74 auf.
Da jeder auf der Leitung 74 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 abwärtszählenden 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 Rückstellimpul* zurückgestellt. Dies erfolgt unmittelbar bevor das Vorspannungstorsignal positiv wird. Der Ausgang des Zählers ist mit einem auf vier Bits ausgelegten Digital-Analogkor.verter 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 'Λ Volt geändert wird. Das führt zum Ergebnis, daß jedes Zurückzählen des Zählers 76 eine Verkleinerung des dem Vorverstärker 47 zugeführten Vorspannungsstroms zur Folge hat. Dadurch wird die am Ausgang des Vorverstärkers 47 auftretende Spannung herabgesetzt, wodurch die Ausgangsspannung des Verstärkungsreglers 50 etwa ¹A 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 79 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 K-Abtastung verwendbar zu machen. Das ODER-Tor 75 ist mit einer Ausgangsleitung 79' eines nicht dargestellten UND-Tors verbunden, dem für eine V-Abtastung die gleichen Impulse wie dem UND-Tor 72 zugeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß das UND-Tor für die V-Abtastung ein Vorspannungstor hat, das von dem Vorspannungstor für die X-Abtastung (Eingang B) getrennt ist. Ferner ist ein besonderer positiver Spannungsvergleicher für die V-Schaltung vorgesehen.

Tritt am Ausgang des Spannungsreglers 50 ein negatives Signal auf, das größer als —0,5 Volt ist, dann wird die Schwellwertspannung des negativen Spannungsvergleichers 66 überschritten, so daß ein positiver Impuls auf der Ausgangsleitung 80 des negativen Spannungsvergleichers 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 ! 6 an zu zählen beginnt

Wie weiterhin aus F i g. 2 ersichtlich, ist der Ausgang des ODER-Tors 83 über eine Leitung 84 mit einem anderer. Eingang des auf fünf Bits ausgelegten aufwärts- und abwärtszäh'»nden 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-Zählers 73 so ausgelegt ist, daß seine Impulsfrequenz (Eingang C) den Zähler 76 in die Lage versetzt, jede Zählung zu beenden, ehe ein neues Eingangssignal zugeführt wird.

Der Zähler 76 zählt so lange aufwärts oder abwärts, bis die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers 50 diese innerhalb des Bereiches von +0,5VoIt und —0,5 Volt liegt, so daß keine der Schwellwertspannungen der Spannungsvergleicher 65 und 66 überschritten bzw. unterschritten wird. Sobald dies eintritt, hört das Zählen des auf fünf Bits ausgelegten, aufwärts- ur.J abwärtszählenden Zählers 76 auf, da er weder über di* Leitung 84 des UND-Tors 83 noch über die Leitung 85 des ÜND-Tors 75 impulse erhalt, im beschriebenen Faii ist nämlich weder das UND-Tor 81 noch 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 verbunden ist, das die gleichen Eingänge wie das UND-Tor 81 hat, das mit einem negativen Spannungsvergleicher in der Y-Schaltung verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Y-Schaltung die gleichen Änderungen angewandt werden können wie die im Zusammenhang mit der X-Schaltung besprochen.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, weist der auf fünf Bits aufgelegte Digital-Analogkonverter 77 eine Einbiteingangsleitung 90, eine Zweitbiteingangsleitung 91. eine Vierbiteingangsleitung 92, eine Achtbiteingangsleitung 93 und eine I6-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 % liegt zwischen einer positiven und einer negativen Spannungsquelle. An der geger.jberliegenden Seite der Anschlußstelle des Widerstandes % ist eine zweite Diode 97 vorgesehen, deren Kathode mit den Ausgangsleitungen 78 und 79 verbunden ist.

*5 Da die Widerstände % für jede der Eingabeleitung 90 bis 94 verschieden sind, kann über diese Leitungen der Vorspannungsstrom geändert werden, so daß die am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretende Spannung in Schritten von V₄VoIt geändert werden kann. Diese Änderung hängt davon ab, über welche der Eingabeleitungen Signale vom aufwärts- oder abwärtszählenden Zähler 76 übertragen werden.

Wie aus F i g. 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 Eingangsleitung 101 des Vorverstärkers 47 verbunden.

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

Die Eingangsleitung 100 ist mit einem Eingang eines

ib Operationsverstärkers 102 verbunden, während die Leitung 101, die über einen Kondensator 103 geerdet ist am anderen Eingang des Operationsverstärkers liegt
Dies hat zur Folge, daß Änderungen des Vorspan-

nungsstromes auf der Leitung 78 Änderungen des Signals auf der Ausgangsleitung 104 des Vorverstärkers 47 bewirken. Da der Vorspannungsstrom nach Beendigung de? Aufwärts- oder Abwärtszählens während der ersten ,Y-Abtastung konstant bleibt, wird vom Digital-Analogkonverter 77 während der verbleibenden X-Abtastungen ein konstanter Strom geliefert, bis eines der UND-Torc 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 100 nicht mit der Ausgangsleitung 78 des Digitalanalogkonverters 77 und die Ausgangsleitung 100 nicht mit der Ausgangsleitung 79 des gleichen Digital-Analogkonveriers verbunden ist. Somit gelangt vom Digital-Analogkonverter 77 kein Signal zum Vorverstärker 48.

Die V-Schalmng ist entsprechend ausgebildet, wobei die AusgangsleihiTigen 78 und 79 des Digital-Analogkonverters 77 mit einem der Vorverstärker der V-Schaltun.? verbunden sind. Der andere Vorverstärker der Y-Schaltung ist wie der Vorverstärker 48 geschaltet. Wie aus F i g. 5A ersichtlich, überträgt die Ausgangsleitung 104 des Vorverstärkers 47 und die Ausgangsleitung 105 des Vorverstärkers 78 Impulse zu den Eingängen des Differentialverstärkers 49, der vorzugsweise als Operationsverstärker ausgebildet ist Die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 49 wird über den Verstärkungsregler 50, der die Relaisschalter 110, 111, 112, 113 und 114 enthält übertragen. Ist der Relaisschalter 110 geschlossen und befindet sich der Schalter 114 in der in F i g. 5A dargestellten Lage, ist der Spannungsregler 50 auf die Verstärkung»!« eingestellt. Befindet sich der Schaltung 114 in der gleichen Stellung und ist nur der Schalter 111 geschlossen, so bewirkt dies 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 UO bis 113 die Verstärkung um 10 erhöht.

Die Schalter UO, 111,112,113 und 114 werden durch die Wicklungen 110', 11Γ, 112', 113' und 114' (siehe Fig. 5B) betätigt. Die Erregung der Wicklungen 110'bis 114' erfolgt durch den Schalter 51, durch den die gewünschte Verstärkung des Verstärkungsreglers 50 einstellbar ist. Ist eine oder mehrere der Wicklungen HO' bis 114' erregt, so wird die betreffende Wicklung oder die betreffenden Wicklungen über den Schalter 51 geerdet.

Der Spannungsregler 50 enthält einen Operationsverstärker 117. 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 F i g. 7 wird eine Schaltung für die Spannungsvergleicher 52, 53, 65 und 66 wiedergegeben. Der Spannungsvergleicher enthält eine positive Eingangsleitung 120 und eine negative Eingangsleitung 121, die mit einem Spannvngsve^rgleicher 122 verbunden sind.

Um zu ermöglichen, daß am Ausgang des positiven Spannungsvergleichers 52 und am Ausgang des negativen Spannungsvergleichers 53 Signale mit der gleichen Polarität, die in beiden Fällen negativ ist, auftreten, sobald die SchweUwertspannung überschritten wird, ist die negative Eingangsleitung 121 des positiven Spannungsvergleichers -it mit tHem Potentiometer 62 (siehe F i g. 2) und die positive Eingangsie* tung 120 mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 verbunden. Die negative Eingangsleitung 121 des ne^ativf-H Spannung' urg!:.icheis 53 ist mit dem Ausgang des Spannungsreglers 50 verbunden, während die positive Eingangsleitung 120 des negativen Spanpungsvergleichers 53 mit dem Potentiometer 63 verbunden ist.

In ähnlicher Woise ist die negative Eingangsleitung 121 des positiven Spannungsvergleichers 65 mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 und eine positive Eingangsleitung mit dem Potentiometer 68 verbunden. Die positive Fingangsleitung 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 i.nd 66 aus ihren Ausgangsleitungen 71 bzw. 80 positive Ausgangssignale erzeugen, wenn die Schwellwertspannung überseiii iüen wird.

Wird die Schwellwertspannung überschritten, so erzeugt der Spannungsvergleicher 122 auf seiner Ausgangsleitung 123 einen Impuls, der einer logischen Inverterschaltung 124 zugeführt wird, auf 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 F i g. 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 verbunden 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 venn der Elektronenstrahl 11 eine der vertikalen Kanten der vertikal verlaufenden Balken 44 einer Ausrichtmarkierung 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 F i g. 6 dargestellte Tast- und Mittelwertschaltung 55 weist eine Eingangsleitung 135 auf, die mit dem Ausgang des Verstärkungsreglers 50 verbunden ist. Ober eine Eingangsleitung 136 wird ein V&rspannungstorsignal übertragen, wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der UND-Tore 72 und 81 der F i g. 2 mit B bezeichnet ist, während über eine Eingangsleitung 137 ein Signa! übertragen wird, wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 2 mit A bezeichnet ist Die gleichen Eingangssignale A und B werden den Detektor sn 54 und 56 zugeleitet

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

Die Tast- und Mittelwertschaltung 55 enthalt einen zweiten FET 143, der ebenfalls als Schalter wirkt, der fiber eine Diode 144 mit der Eingabeleitung 136 verbunden ist Der FET 139 ist mit der Leitung 137 Ober eine Diode 145 verbunden. Ist das Vorspannungstor für die ^-Abtastung während der ersten Jf-Abtastung offen, so weist die Kathode der Diode 144 eine positive Spannung auf so daß der Kondensator 140 Ober den FET 143 mit Erde verbunden und entladen 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 Abtastzyklus in ^-Richtung abgeleitet

Während der zweiten Abtastung des neuen Zyklus steigt das durchschnittliche Torsignal, das fiber 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 XAbtastung auftretenden Spannung durch Integration des auf der 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 Abtastzyklus zu übertragen, der aus 18 zusätzlichen Abtastungen in X-Richtung besteht.

Die oben beschriebene Schaltung arbeitet in folgender Weise: Der Verstärkungsregler 50 wird mit Hilfe des Schalters 51 so eingestellt 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 vorgenommen 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 durch das Ansteigen des Torsignals während der X-Abtastung leitend 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 Schcitclwertdetektoren 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 elektronisehen 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 erhaltea

ίο Wird der Elektronenstrahl 11 während der ersten Abtastung fiber die Ausrichtmarkierung 42 auf der Halbleiterscheibe 41 bewegt, so wird dem positiven Spannungsvergleicher 65 und dem negativen Spannungsvergleicher 66 die Ausgangsspannung des Spants nungsreglers 50 zugeführt, um festzustellen, ob die Signalbasislinienspannung, die durch die Rückstrahlung der Elektronen des Elektronenstrahls 11 entsteht innerhalb des gewünschten Bereiches von +04 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 ^-Zählers 73 zu den für 5 Bits ausgelegten, aufwärts- und abw&tszählenden Zähler 76 abertragenen 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 Spanrtungsvergleicher 65 die Schwellwertspannung Oberschritten, so daß ein positives Signal auf der Ausgangsleitung 85 des UN D-Tors 75 auftritt, wodurch der Zähler 76 von 16 nach unten zu zählen beginnt Das hat zur Folge, daß der Vorspannungsstrom auf der Ausgangsleitung 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 Ober 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

so vom Zeitgeber des X-Zählers 53 erzeugten Impulse über die Ausgangsleitung 84 des ODER-Tors 83 zum Zähler 76 übertragen wird, ao 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 Oberträgt, bis die am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretenden Signale so lange

kleiner werden, bis sie im gewünschten Bereich liegen.

Nach Beendigung der ersten .^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 .Υ-Richtung abgetastet wird.

Während der ersten und der zweiten Abtastungen wird verhindert, daß das Tor 130 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 digitalen Steuereinheit 18 übertragen werden.

Während der zweiten Abtastung in X-Richtung steigt das am Ausgang des Mittelwerttors für die X-Richtung auftretende Signal, so daß das vom Differentialverstärker 49 über den Verstärkungsregler 50 übertragene positive Scheitelwertsignal im positiven Scheitelwertdetektor 54 gemessen wird. Dieser Vorgang tritt ein, wenn der Strahl 11 eine der Kanten einer der vertikal verlaufenden Balken 44 einer Ausriehimarkierung 42 to überstreicht.

Da das Mittelwerttor während der zweiten X-Abtastung erregt ist, kann der positive Scheitelwertdetektor 54 das am Ausgang des Verstärkungsreglers 50 auftretende Signal empfangen, da elektronischer Schal- is ter 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.

In ähnlicher Weise werden dem negativen Scheitelwertdetektor 56 vom Differentialverstärker 49 nur während jeder zweiten Abtastung negative Scheitel- 2s wertsignale zugeführt 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 das erste Mittelwerttor aberregt, so daß der erste FET 139 aufhört leitend zu sein. Auf diese Weise wird während der verbleibenden Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 in X-Richtung während des besonderen X-Abtastzyklus kein weiteres Signal zur Tast- und Mittelwertschaltung 55 übertragen.

Liegen am positiven Scheitelwertdetektor 54, an der « Tast- und Mittelwertschaltung und am negativen Scheitelwertdetektor 56 bei Beendigung der X-Abtastung die erforderlichen Signale an und sind die Schwellwertspannungen beim positiven Spannungsvergleicher 52 und beim negativen Spannungsvergleicher 53 in Übereinstimmung mit dem Material des abgetasteten Niveaus der Halbleiterscheibe 41 eingestellt, so liegen die Schwellwertspannungen im positiven Spannui.gsvergleicher 52 und im negativen Spannungsvergleicher 43 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 M zum Tor 130, während jede der ersten Abtastung folgenden Abtastung übertragen.

Die 18 Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 in X-Richtung werden 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 V-Schaltung für die V-Abtastung verwendet wird, während jeder Abtastung in Y sechs negative Signale zum invertierenden ODER-Tor 127 übertragen.

Dabei wird davon ausgegangen, daß die V-Schaltungen nach F i g. 2 während der Abtastung in V-Richtung benützt werden. Es trifft auch hier während jedes Abtastzyklus die gleiche Anzahl von Abtastungen (20) auf, wobei während der ersten Abtastung in V-Richtung ein Vorspannungsimpuls auftritt der vom Vorspannungsimpuls während der X-Richtung verschieden ist und während der zweiten Abtastung in Y ein Mittelwertimpuls auftritt der vom Mittelwertimpuls 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 4 37 585 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 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 residueü ν Grundniveau des durch die Rückstrahlung im Bereich der Dioden entstehenden Signals durch die Zuführung eines automatischen Vjrspannstromes zu den Vorverstärkern unschädlich gemacht wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verstärkung auf das jeweilige 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 Halbleiterplättcirien im Bereich der Ausrichtmarkierungen vorliegen,

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. 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: