DE2502720C2

DE2502720C2 - Method for calibrating a corpuscular optical device and corpuscular optical device for carrying out the method

Info

Publication number: DE2502720C2
Application number: DE19752502720
Authority: DE
Inventors: Jacques Palaiseau Trotel
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS50105383A; DE2502720A1; JPS6022496B2; FR2259383A1; GB1497432A; FR2259383B1

Description

möglicht, zu Beginn jedes Arbeitsablaufes festzustellen, ob eine gegebene Ablenkspannung, die an das Ablenksystem angelegt wird, den gewünschten Koordinatenwerten für den Auftreffpunkt des Teilchenstrahls mit der gewünschten Genauigkeit entspricht Hierdurch wird es ermöglicht, den Teilchenstrahl über die gesamte Oberfläche des Objektträgers etwa wie bei einem Fernsehbildschirm zeilenweise und in jeder Zeile Punkt für Punkt abzulenken. Jeder Punkt besitzt eine Ausdehnung in der Größenordnung von 03 μπι, und eine Zeile enthält 4000 Puivfcte.makes it possible to determine at the beginning of each workflow whether a given deflection voltage applied to the deflection system has the desired coordinate values This corresponds to the point of impact of the particle beam with the desired accuracy it is made possible to move the particle beam over the entire Surface of the slide roughly like a television screen, line by line and point for each line Distract point. Each point has an extent of the order of 03 μπι, and contains a line 4000 Puivfcte.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigenEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing

F i g. 1 und 2 ein Elektronenstrahlgerät zum Zeichnen einer Maske, bei dem ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung anwendbar ist;F i g. 1 and 2 an electron beam apparatus for drawing a mask to which an embodiment of the method according to the invention can be applied;

F i g. 3, 4 und S Darstellungen zur Erläuterung des Verfahrens; undF i g. 3, 4 and S representations to explain the method; and

F i g. 5 eine Abwandlung des zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Geräts.F i g. 5 shows a modification of the device used to carry out the method.

F i g. 1 zeigt ein Elektronenstrahlgerät zum Zeichnen einer Maske mit einer einen Elektronenstrahl 2 emittierenden Strahlungsquelle 1.F i g. 1 shows an electron beam device for drawing a mask with an electron beam 2 emitting Radiation source 1.

Eine Halterung 3 trägt ein Substrat 4, auf dem die Maske gezeichnet werden soll. Auf diesem Substrat ist eine Markierung in Form eines Kreuzes 40, beispielsweise als Goldauflage angebracht (vgl. Fig.2). Den Strahlenablenksystemen 5 und 6 für die x- und y-Richtung werden Steuerspannungen von einem Rechner 7 zugeführt, der parallel dazu den Steuerspanr.ur.geu pro· portionale Ablenkspannungen an das Ablenksystem einer Kathodenstrahlröhre 8 liefert. Ein Wandler 9 nimmt die bei Auftreffen der Elektronen des Elektronenstrahls auf die Markierung an ihr zurückgestreuten Elektronen auf und stellt in Abhängigkeit davon ein Signal bereit, das an den Wehnelt-Zylinder der Kathodenstrahlröhre angelegt wird.A holder 3 carries a substrate 4 on which the mask is to be drawn. A marking in the form of a cross 40, for example as a gold plating, is applied to this substrate (see FIG. 2). The beam deflection systems 5 and 6 for the x and y directions are supplied with control voltages from a computer 7 which, in parallel with this, supplies the control voltage only proportional deflection voltages to the deflection system of a cathode ray tube 8. A transducer 9 picks up the electrons scattered back on the marking when the electrons of the electron beam strike the marking and, as a function thereof, provides a signal which is applied to the Wehnelt cylinder of the cathode ray tube.

Die Verschiebungen des Substrathalters 3 werden in bekannter Weise durch die beiden Motoren 18 und 16 (vgl. F i g. 2) vorgenommen.The displacements of the substrate holder 3 are carried out in a known manner by the two motors 18 and 16 (see FIG. 2).

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:
Während eines ersten Schrittes wird das Substrat durch die Motoren zur Verschiebung des Substrathalters in die Stellung gebracht, in der der Elektronenstrahl auf die Markierung auftrifft, wenn die Ablenkspannungen Null sind. Auf den Elektronenstrahl wirken Spannungen, die so vorprogrammiert sind, daß dieser Zeile für Zeile ein Quadrat 50 schreibt, das als Mittelpunkt den einer Null-Ablenkung entsprechenden Punkt besitzt. Auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre (vgl. F i g. 3) erscheint deutlich die Markierung 40. Um das Substrat in bezug auf den Elektronenstrahl, oder umgekehrt den Elektronenstrahl in bezug auf das Substrat richtig auszurichten, genügt es also den Mittelpunkt des Kreuzes an den Mittelpunkt des Quadrats zu bringen. Die an das von einem Rechner gesteuerte Ablenksystem gelegten Spannungen werden stufenweise verändert, d. h. sie sind quantisiert, und der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls verschiebt sich in aufeinanderfolgenden Sprüngen.The arrangement works as follows:
During a first step, the motors are used to move the substrate holder into the position in which the electron beam strikes the marking when the deflection voltages are zero. Voltages act on the electron beam which are preprogrammed in such a way that a square 50 writes this line by line, the center of which is the point corresponding to a zero deflection. Marking 40 clearly appears on the screen of the cathode ray tube (see FIG. 3) Bring the center of the square. The voltages applied to the deflection system controlled by a computer are changed in stages, ie they are quantized and the point of impact of the electron beam shifts in successive jumps.

Die weiteren Arbeitsschritte dienen der Eichung: es handelt sich darum, das Strahlablenksystem so einzustellen, daß einer dem Ablenksystem zugeführten, vorgegebenen Spannung eine festgelegte Verschiebung des Strahlauftreffpunkts auf dem Substrat entspricht.The further work steps are used for calibration: it is a matter of setting the beam deflection system so that that a predetermined voltage applied to the deflection system has a fixed displacement of the Beam impact point on the substrate corresponds.

Um dies zu erreichen, verschiebt man in den beiden Richtungen χ und y den Objektträger nacheinander um ausgemessene Abstände ±AX, ±AY. Gleichzeitig legt man an den Strahl Spannungen an, die derart vorprogrammiert sind, daß er das Quadrat von F i g. 3 wiedergibt jedoch mit solchen Ablenkspannungen, daß der Mittelpunkt des Quadrates um die Anzahl der entsprechenden Punkte versetzt istIn order to achieve this, the slide is shifted in the two directions χ and y one after the other by measured distances ± AX, ± AY. At the same time, voltages are applied to the beam which are preprogrammed to be the square of F i g. However, 3 shows deflection voltages such that the center of the square is offset by the number of corresponding points

Fig.4 zeigt ein Beispiel von vier Ergebnissen, die man erhält, wenn man beispielsweise die folgenden Gegebenheiten vornimmt: Verschieben des Objektträgers in den vier Richtungen +x, —x, +y, — yum 600 Mikron und Einstellen der Ablenksysteme entsprechend einer Verschiebung des Mittelpunktes des abgetasteten Quadrats um 2000 Punkte in diesen vier Richtungen, wobei die Anordnung so ausgebildet ist, daß diese Verschiebung um 2000 Punkte 600 Mikron entspricht Wenn die Anordnung richtig eingestellt wäre, so befände sich der Mitteipunkt des Quadrats 40 immer auf dem Kreuzmittelpunkt FIG. 4 shows an example of four results that are obtained if one takes, for example, the following conditions: Shifting the slide in the four directions + x, -x, + y, -y by 600 microns and adjusting the deflection systems according to a shift of the Center of the scanned square by 2000 points in these four directions, the arrangement being designed such that this displacement of 2000 points corresponds to 600 microns. If the arrangement were correctly set, the center point of the square 40 would always be on the cross center point

F i g. 4 zeigt die Ergebnisse, die man erhält, wenn die Einstellung nicht stimmtF i g. 4 shows the results obtained when the Setting is not correct

F i g. 4a wurde die Verschiebung auf der at-Achse in negativer Richtung vorgenommen. Die Größe der Verschiebung beträgt, wie in den folgenden Fällen 600 Mikron. Der Strahl wird aufgrund des Befehls auf der x-Achse im selben Sinne um 2000 Punkte versetzt In entsprechender Weiss wird gemäß F i g. 4b die Verschiebung um 600 Mikron auf der x-Achse im positiven Sinne durchgeführt und der Strahl wird aufgrund des Befehls in gleicher Weise um 2000 Punkte versetzt. Wie aus F · g. 4 zu ersehen ist, liegt das Quadrat 50 nicht mehr rr.ittig über dem Krem 40. Die x-Achse der Strahlablenkung deckt sich nicht mehr mit der *-Achse des Objektträgers. Eine erste Korrektur besteht darin, die Richtung der x-Ablenkung so zu drehen, daß die beiden Achsen zur Deckung gebracht werden. Mit einer zweiten Korrektur läßt sich die Zentrierung durch Einstellung der Abtastweite wieder herstellen.F i g. 4a, the shift on the at-axis was carried out in the negative direction. The amount of displacement is 600 microns as in the following cases. The beam is shifted by 2000 points in the same sense on the x- axis due to the command. 4b, the shift is carried out by 600 microns on the x- axis in the positive sense and the beam is shifted by 2000 points in the same way due to the command. As shown in FIG. 4 can be seen, the square 50 is no longer right-ridden above the rim 40. The x-axis of the beam deflection no longer coincides with the * -axis of the slide. A first correction consists in rotating the direction of the x-deflection so that the two axes are brought into congruence. With a second correction, the centering can be restored by adjusting the scanning distance.

Wie aus den F i g. 4c und 4d zu ersehen ist, werden dieselben Maßnahmen nacheinander für die Richtungen +ybzw. —^durchgeführt.As shown in FIGS. 4c and 4d can be seen, the same actions are taken sequentially for the directions + y or - ^ carried out.

Durch die nacheinander vorgenommenen Einstellungen der an den vier Ablenksystemen ± X, ± Vanliegenden Spannungen erhält man die genaue Zentrierung und die Eichung der Abtastweiten.The exact centering and the calibration of the scanning distances are obtained by setting the voltages applied to the four deflection systems ± X, ± Van one after the other.

Auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre, die eine lange Nachleuchtdauer besitzen kann, kann man gleichzeitig die vier F i g. 4a, 4b, 4c, 4d sehen.On the screen of the cathode ray tube, which can have a long afterglow period, one can at the same time the four F i g. 4a, 4b, 4c, 4d see.

Aufgrund dieser Gemeinschaftsanzeige kann man alle Abtastspannungen gleichzeitig einstellen, um die gewünschte Einstellung zu erhalten.Because of this common display one can adjust all sampling voltages at the same time to the desired Attitude.

Die Einstellung kann mit der in F i g. 5 dargestellten Anordnung noch verbessert werden. Diese Anordnung weist einen auf einen Speicher 102 einwirkenden Rechner 7 auf, der dem Ablenksystem 19 der Kathodenstrahlröhre 8 — in F i g. 5 wird das Ablenksystem 19 symbolisch durch eine Spule dargestellt — über einen Digital-Analog-Umsetzer 103 eine Ablenkspannung zugeführt, die der durch den Speicher angegebenen Zahl entspricht. Diese Spannung wird dem Ablenksystem 19 über einen Schalter 107 und über einen Operationsverstärker 106 zugeführt; der Schalter iO7 hat zwei Eingänge und vier Ausgänge. Der erste Eingang ist mit dem Digital-Analog-Umsetzer 103 verbunden und die beiden entsprechenden Ausgänge liegen an den freien Anschlüssen von zwei Widerständen 108 und 109, wobei der eine Widerstand einen wesentlich größeren Widerstandswert als der andere Widerstand aufweist und, wobei die Widerstände für den Verstärker 106 eine Gegenkopplung darstellen; wenn der eine Widerstand einenThe setting can be made using the method shown in FIG. 5 arrangement shown can be improved. This arrangement has a computer 7 which acts on a memory 102 and which is sent to the deflection system 19 of the cathode ray tube 8 - in FIG. 5, the deflection system 19 is symbolically represented by a coil - a deflection voltage which corresponds to the number indicated by the memory is supplied via a digital-to-analog converter 103. This voltage is fed to the deflection system 19 via a switch 107 and an operational amplifier 106; the switch iO7 has two inputs and four outputs. The first input is connected to the digital-to-analog converter 103 and the two corresponding outputs are connected to the free connections of two resistors 108 and 109 Amplifiers 106 represent negative feedback; if the one resistance one

, ., η., „tun - ι· - ■ ■ ■ ■ ■■ --—— nr-r- 1 „...«Ε-..——■ 1, ' **, ., η ., "do - ι · - ■ ■ ■ ■ ■■ - —— nr-r- 1" ... «Ε -..—— ■ 1, '**

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Widerstandswert R aufweist, besitzt der andere Widerstand beispielsweise einen Widerstandswert von 10/?. Durch Parallelschalten des Widerstandes 108 oder des Widerstandes 109 durch den Schalter 107 erhält der Verstärker 106 also wahlweise zwei Verstärkungswerte, wobei der eine Verstärkungswert, im Falle, daß der Widerstand mit dem größeren Widerstandswert parallel geschaltet ist, zehnmal größer ist als der andere Verstärkungswert Has resistance value R , the other resistor has, for example, a resistance value of 10 /?. By connecting resistor 108 or resistor 109 in parallel through switch 107, amplifier 106 optionally receives two amplification values, one amplification value being ten times greater than the other amplification value in the event that the resistor with the greater resistance value is connected in parallel

Der Speicher 102 ist weiterhin mit einer Digitalschaltung 104 mit drei Pegeln, — 1, 0, + 1 verbunden, die ihrerseits mit einem Digital-Analog-Umsetzer 105 in Verbindung steht dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von den drei Pegeln — 1,0, + 1 entsprechend drei Spannungen — V, 0, + ^bereitstellt 15 (\ The memory 102 is also connected to a digital circuit 104 with three levels, -1, 0, + 1, which in turn is connected to a digital-to-analog converter 105 whose output signal is dependent on the three levels -1, 0, + 1 corresponding to three voltages - V, 0, + ^ provides 15 (\

Der Schalter 107 weist einen zweiten, mit dem p The switch 107 has a second, with the p

Steuereingang des Verstärkers 106 verbundenen Ein- ' uControl input of the amplifier 106 connected input 'u

gang, sowie zwei zweite Ausgänge auf, die an Masse |lgang, as well as two second outputs, which are connected to ground | l

bzw. am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 105 ιor at the output of the digital-to-analog converter 105 ι

liegen. Der Schalter 107 ist von Hand in zwei Schalter-Stellungen schaltbar. In der ersten Stellung (Stellung I) ist der kleinere Widerstand 109 parallel geschaltet und der Steuereingang des Verstärkers 106 liegt an Masse. In der zweiten Stellung (Stellung II) ist der Steuereingang des Verstärkers 106 mit dem Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 106 verbunden und der größere Widerstand 108 ist wirksam.lie. The switch 107 is manually in two switch positions switchable. In the first position (position I) the smaller resistor 109 is connected in parallel and the control input of the amplifier 106 is connected to ground. The control input is in the second position (position II) of the amplifier 106 is connected to the output of the digital-to-analog converter 106 and the larger resistor 108 is effective.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:The arrangement works as follows:

A. DerSchalter(107befindetsichinderStellungI:der Steuereingang des Operationsverstärkers liegt an Masse und der kleinere Widerstand 109 liegt im Gegenkopplungskreis. Die Verstärkung des Verstärkers ist schwach. Durch Einwirken auf das Kathodenstrahlröhren-Ablenksystems erhält man die vorstehend beschriebenen Fig.4 auf dem Bildschirm. A. The switch (107is in position I: the control input of the operational amplifier is applied Ground and the smaller resistor 109 is in the negative feedback circuit. The gain of the amplifier is weak. By acting on the cathode ray tube deflection system, the 4 described above on the screen.

B. Der Schalter befindet sich in der Stellung II: der Verstärkungswert des Verstärkers ist vergrößert Die an dem Ablenksystem anliegenden Spannungen sind wesentlich größer und die Bilder können über die Bildschirmbegrenzungen hinausgehen.B. The switch is in position II: the amplification value of the amplifier is increased The voltages applied to the deflection system are much greater and the images can go beyond the limits of the screen.

Die Digitalschaltung, die auf die vom Speicher ge- ] The digital circuit that boiled down to the memory of]

lieferten Ziffern anspricht, nimmt einen der drei Zustände —1,0 und +1 auf. In Abhängigkeit davon liefert die Umsetzerschaltung folgende Spannungen: responds to the provided digits, takes on one of the three states -1,0 and +1. Depending on it the converter circuit supplies the following voltages:

a) eine Spannung — V, wenn die dargestellte Zahl unterhalb einem bestimmten Wert — K liegt In diesem Falle würde die verstärkte Spannung bewirken. daß das Bild über den Bildschirm hinausgeht Diese Spannung — V wird von der vom Operationsverstärker gelieferten Spannung abgezogen, wodurch das Bild auf den Bildschirm zurückgebracht wird;a) a voltage - V if the figure shown is below a certain value - K In this case, the increased voltage would cause. that the image goes beyond the screen. This voltage - V is subtracted from the voltage supplied by the operational amplifier, bringing the image back onto the screen;

b) eine Spannung 0, wenn die dargestellte Zahl zwischen + K und —fliegt;b) a voltage of 0 if the number shown flies between + K and -;

c) eine Spannung + V₁ wenn die dargestellte Zahl größer ist ais der Wert 4- K. Die Spannung + V wird dann wie im Falle (a) von der am Eingang des Operationsverstärkers anliegenden Spannung abgezogen. Das Bild wird dann auf den Bildschirm zurückgebracht Man erhält dann aufeinanderfolgend die vier vergrößerten Bilder, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist 65 Ic) a voltage + V ₁ if the number shown is greater than the value 4- K. The voltage + V is then subtracted from the voltage present at the input of the operational amplifier as in case (a). The image is then brought back onto the screen. The four enlarged images are then obtained in succession, as shown in FIG. 6 is shown 65 I.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

1 2 input to the output of a digital circuit claims; (104) is connected, the output signal of which can assume three different digital states, the

1. Method for calibrating a korpuskularopti- are determined by the deflection control signals that

see device with an electronic deflection system 5 which are displayed on the screen of the cathode ray oscilloscope

stem, which creates a particle beam under the action of the scope (8) appearing enlarged marking

is held by control signals via a on a slide within the limits of the screen, ger arranged object in two to each other

deflects perpendicular directions, with a cathode

the beam oscilloscope, the deflection of which with the 10th
electronic deflection system is synchronized with

a shifting device for shifting The invention relates to a method for calibrating a

of the slide in the mutually perpendicular corpuscular optical device with the in Oberbe directions and with a transducer that attacked on one of the features mentioned.

Marking of the object backscattered partial 15 corpuscular optical devices of this type, which consist of »micro

Chen des Teflchenstrahls by delivering an electroelectronics and reliability ", Volume 8, 1969, pages 101

see signal responds, thereby ge character- up to 111 are known, are used in particular for transmission

I show η et that: generation of programmed templates on a synthetic resin mask, which are sensitive to electron bombardment

The signal output by the transducer to 20 is sensitive in the production of integrated shells Wehnelt cylinder of the cathode ray tube tunger. such synthetic resin masks are used Cathode ray oscilloscope is applied det

and when it occurs the cathode ray In the manufacture of integrated circuits with-

unlocked; means of the known corpuscular optical devices occurs

- In a first step by observing the 25 the problem that the deflection of the particle beam Screen of the cathode ray oscilloscope which cannot be made with sufficient precision to determine the Marking in accordance with the entire surface of the semiconductor wafer to be crossed over of the particle beam is brought, chen. It is therefore necessary to put the semiconductor wafer in without the electronic deflection system acting to undermine a large number of individual areas is; 30 parts that are irradiated one after the other. The individually

- In a second step, iteratively, the following irradiated elementary areas must be exactly in phase to be carried out: to be positioned and aligned. To this end

a) Movement of the object in four directions, the particle deflection cannot lie line by line, but in perpendicular directions, which must take place in one direction according to the respective needs, the common plane, in order to be predetermined by the pattern to be written. The predetermined distance, according to a deflection value, for the patterns to be recorded are as a programmed sequence; X and Y values stored in a memory. These

b) Deflection of the particle beam in such a way that values are related to the measured coordinates The point of impact on the object dinaten a backscattering marking brought to with the same programmed sequence to achieve the correct relative position of the point of impact of the particle in terms of amplitude and direction of the shifted beam. A visual check is also carried out; by means of a cathode ray oscilloscope, the

c) Compare the actual position of the kung with the electronic deflection system synchroni-marking with the actual location of the sated. To now the individual elementary areas sign-point of impact In order to be able to move the particle beam onto the 45, the slide is split into two objects by observing the image - shielding the vertical directions with stepper motors of the cathode ray oscilloscope; pushed. In order to ensure an exact match between

d) adjusting the deflection control signals to see the deflection amplitude by the deflection system electronic deflection system such that and the shifts around individual elementary areas To achieve marking with the point of impact of the 50 before, the deflection amplitude must always be on Particle beam on the screen of the Ka- the previously measured coordinates of the marking method beam oscilloscope coincides. be pulled. This is cumbersome and expensive since

the deflection amplitude for each deflection

2. Corpuscular optical device to carry out fourth, so must be recalculated.

of the method according to claim 1, characterized in that the invention is based on the object of a

shows that the particle beam uses an electron method for calibrating a corpuscular optical system

s.trahl is. advises to create the type specified by

3. corpuscular optical device according to claim 2, which the deflection amplitude of the particle beam characterized in that the screen of the Ka can be easily adjusted so that the Aufthodenstrahloszilloskops (8) a long afterglow point of impact of the particle beam for a desired duration having. ordinate point on the surface of the object

4. corpuscular optical device according to claim 2 with sufficient accuracy.

or 3, characterized in that the elec- This task is achieved by the in claim 1

tronic deflection system (5, 6) applied deflection specified method solved.

Control signals in an operational amplifier (106) 65 A corpuscular beam optical device for

be strengthened by the implementation of the procedure applied to him and his further training are in

Deflection control signals the output signal of one of the subclaims specified.

digital / analog converter (105) subtracted, whose by the method according to the invention it is