DE2555636A1

DE2555636A1 - DEVICE FOR GENERATING A RADIATION PATTERN ON A PREPARATION

Info

Publication number: DE2555636A1
Application number: DE19752555636
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Anger; Burkhard Dr Ing Lischke; Andreas Dr Ing Oelmann; Helmut Ing Grad Reschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1975-12-08
Publication date: 1977-06-23
Also published as: FR2335036A1; NL7613154A; JPS5271985A

Description

Gerät zur Erzeugung eines Bestrahlungsmusters auf einem Präparat Device for generating a radiation pattern on a specimen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erzeugung eines Bestrahlungsmusters auf einem Präparat mittels eines von einer ersten Quelle ausgesandten Strahls, mit einer Einrichtung zur Justierung des Präparats innerhalb des Gerätes und einem Detektor zum Nachweis von auf eine Justiermarkierung des Präparats auftreffenden Strahlen.The invention relates to a device for generating a Irradiation pattern on a specimen by means of a beam emitted by a first source, with a device for Adjustment of the preparation within the device and a detector for the detection of impinging on an adjustment mark of the preparation Rays.

Ein derartiges Gerät dient in der Regel zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen. Aus der US-PS 3 894 271 ist es z. B. bekannt, das Präparat durch einen fokussierten Elektronenstrahl zu beschreiben. Weiter ist es bekannt, eine Maske auf dem Präparat z. B. durch einen Elektronenstrahl abzubilden. Dieser kann in einer auf der dem Präparat gegenüberliegenden Seite der Maske gelegenen Quelle oder in der als Fotokathode ausgebildeten Maske selbst erzeugt sein (vgl» US-PS 3 854 071 und US-PS 3 895 234). Anstelle eines Elektronenstrahls kann auch ein Röntgenstrahl (vgl. J. Vac. Sei, Technolo 73, S. 913-917) oder ultraviolettes Licht (vgl. Siemens Forschungs- und Entwicklungs-Berichte 1974, So 390-393) verwendet werden.Such a device is usually used for the production of integrated Semiconductor circuits. From US-PS 3,894,271 it is z. B. known to describe the preparation by a focused electron beam. Further it is known to put a mask on the Preparation z. B. image by an electron beam. This can be in a side of the opposite to the preparation Source located in the mask or in the mask designed as a photocathode itself (cf. US Pat. No. 3,854,071 and US Pat 3 895 234). Instead of an electron beam, an X-ray beam (cf. J. Vac. Sei, Technolo 73, pp. 913-917) or ultraviolet Light (see Siemens Research and Development Reports 1974, So 390-393) can be used.

Auf dem Präparat müssen in der Regel mehrere Bestrahlungsmuster hintereinander erzeugt werden. Nach dem Aufbringen eines Musters muß das Präparat dem Gerät entnommen und in geeigneter Weise, z. B. durch Implantation von Ionen oder Aufbringen einer Oxidschicht an den belichteten Stellen, behandelt werden. Nach dem erneuten Einbringen in das Gerät muß das Präparat mit Hilfe der Justiermarkierung in die vorhergehende Lage gebracht werden.As a rule, several radiation patterns must be generated one after the other on the preparation. After applying a pattern the preparation must be removed from the device and in a suitable manner, e.g. B. by implanting ions or applying an oxide layer in the exposed areas. After reintroducing it into the device, the specimen must be removed using the Adjustment mark to be brought into the previous position.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Präparat auf einfache Weise in einer vorgegebenen Lage justiert werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Justiermarkierung auf der der ersten Quelle gegenüberliegenden Seite des Präparats vorgesehen ist und daß diese Markierung mit einem von einer zweiten, ebenfalls auf dieser Seite des Präparats liegenden Quelle ausgehenden Strahl bestrahlt ist.The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset, in which the preparation is easy to use Way can be adjusted in a predetermined position. The solution to this problem is according to the invention that the Adjustment mark is provided on the opposite side of the preparation from the first source and that this mark with a beam emanating from a second source, also located on this side of the specimen, is irradiated.

Die Justierung kann räumlich und zeitlich unabhängig vom Belichtungsprozeß vorgenommen werden. Eine Wechselwirkung der zur Justierung des Präparats erforderlichen Strahlen mit den Strahlen zur Erzeugung des Bestrahlungsmusters ist ausgeschlossen. Eine Beeinflussung des Detektorsignals durch die das Muster erzeugenden Strahlen sowie eine Beeinflussung des Bestrahlungsmusters durch die Justierstrahlen ist daher nicht möglich. Ferner ist gewährleistet, daß die Justiermarkierung und die von ihr ausgehenden Signale durch eine Behandlung des Präparats an den belichteten und/oder unbelichteten Stellen nicht verändert werden.The adjustment can be spatially and temporally independent of the exposure process be made. An interaction of the rays required to adjust the preparation with the rays for Generation of the radiation pattern is excluded. An influencing of the detector signal by those generating the pattern Radiation and influencing the radiation pattern by the alignment beams is therefore not possible. It is also guaranteed that the alignment mark and the signals emanating from it by treating the preparation on the exposed and / or unexposed areas are not changed.

Die Justierung des Präparats kann während der Erzeugung des Bestrahlungsmusters kontrolliert werden. Eine Drift des Präparats während der Belichtung kann damit verhindert werden.The adjustment of the preparation can be checked while the irradiation pattern is being generated. A drift of the preparation during exposure can thus be prevented.

Das Bestrahlungsmuster kann auch an den Stellen des Präparats erzeugt werden, die üblicherweise für die Justiermarkierung vorgesehen sind. Daraus ergibt sich eine Vergrößerung der nutzbaren Fläche des Präparats.The irradiation pattern can also be generated at the points on the preparation that are usually provided for the alignment mark are. This results in an increase in the usable surface of the preparation.

Die Justiermarkierung kann auf bzw. in der Nähe der optischen Achse der aus· zweiter Strahlquelle und dem Präparat bestehenden Anordnung vorgesehen sein. Gegenüber den bekannten elektronenoptischen Geräten, bei denen die Markierung stets am Rande des Präparats vorgesehen ist, ergibt sich damit der Vorteil, daß optische Fehler die Justierung des Präparats nicht beeinträchtigen können·The alignment mark can be on or in the vicinity of the optical axis the arrangement consisting of the second beam source and the preparation can be provided. Compared to the known electron optical Devices in which the marking is always provided on the edge of the preparation thus has the advantage that optical errors cannot affect the adjustment of the specimen

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Gegenüber der aus der US-PS 3 854 071 bekannten Anordnung ergibt sich ferner der Vorteil, daß eine Umschaltung von elektrischen bzw. magnetischen Linsen zwischen Justierung und Belichtung nicht erforderlich ist.Compared to the arrangement known from US Pat. No. 3,854,071 there is also the advantage that electrical or magnetic lenses cannot be switched between adjustment and exposure is required.

Die Justiermarkierung kann eine einzige Marke sein. Setzt man die Markierung aus zwei gleichen Marken zusammen, die von der zugehörigen Strahlquelle gleich weit entfernt sind, so können die Marken eine besonders einfache Gestalt, beispielsweise Kreisflächenform, besitzen. Die beiden Marken können durch zwei intensitätsgleiche Strahlen bestrahlt sein, die durch einen zwischen zweiter Quelle und Präparat liegenden Strahlteiler erzeugt sind.The alignment mark can be a single mark. If the marking is composed of two identical marks, those of the associated Beam source are equidistant, the marks can have a particularly simple shape, for example a circular surface shape, own. The two marks can be irradiated by two beams of equal intensity, which are through one between second source and specimen lying beam splitter are generated.

Die zweite Quelle kann Teil einer mit dem übrigen Gerät lösbar verbundenen Baueinheit sein. In diesem Fall ist z. B. die Wartung der zweiten Quelle besonders einfach.The second source can be part of a unit detachably connected to the rest of the device. In this case z. B. maintenance the second source is particularly easy.

Die zweite Quelle kann eine Röntgenquelle oder eine Lampe für ultraviolettes Licht sein. Weiter kann z. B. eine Ionenquelle oder eine Elektronenquelle verwendet werden. Im letzteren Fall kann die Baueinheit ein Raster-Elektronenmikroskop sein.The second source can be an X-ray source or a lamp for be ultraviolet light. Further z. B. an ion source or an electron source can be used. In the latter case, can the structural unit can be a scanning electron microscope.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,In the figure, an embodiment of the invention is shown,

Die Figur zeigt ein Gerät 1 zur Abbildung einer Maske 2 auf ein Präparat 3. Der von einer ersten Quelle 4 ausgehende Elektronenstrahl 5 wird durch eine Kondensorlinse 6 zu einem Bündel paralleler Strahlen 8 ausgerichtet und bildet das Muster 7 der Maske nach Art einer Schattenprojektion im Verhältnis 1 : 1 auf dem Präparat 3 ab. Das Präparat ist z. B. mit einer Fotolackschicht bedeckt, die an den den Öffnungen 7' der Maske 2 entsprechenden Stellen belichtet wird.The figure shows a device 1 for imaging a mask 2 on a preparation 3. The electron beam emanating from a first source 4 5 is aligned by a condenser lens 6 to form a bundle of parallel rays 8 and forms the pattern 7 of the mask in the manner of a shadow projection in a ratio of 1: 1 on preparation 3. The preparation is z. B. covered with a layer of photoresist, which is exposed at the locations corresponding to the openings 7 'of the mask 2.

Zur Justierung des Präparats 3 ist ein Raster-Elektronenmikroskop 9 vorgesehen, das mit dem übrigen Gerät lösbar verbunden ist. Der von der aus Kathode 10 und Anode 11 bestehenden Quelle 12 ausgehende Elektronenstrahl 28 wird durch eine Kondensorlinse 13 zuTo adjust the preparation 3, a scanning electron microscope 9 is provided, which is detachably connected to the rest of the device. Of the from the source 12 consisting of cathode 10 and anode 11 Electron beam 28 is through a condenser lens 13 to

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einem parallelen Strahlbündel geformt. Dieses wird durch ein elektrostatisches Ablenkplattenpaar 14 abwechselnd in zwei Richtungen ausgelenkt. Durch weitere elektrostatische Ablenkplattenpaare 15, 15' werden die gebildeten Strahlbündel 16, 16' parallel zur optischen Achse 24 des Gerätes 1 ausgerichtet und durch eine elektrostatische Linse 17 auf eine aus kreisflächenförmigen Marken 22, 22' bestehende Justiermarkierung 27 des Präparats fokussiert. Die Linse 17 besteht aus drei Elektroden 18 bis 20, von denen die Elektroden 18 und 20 auf gleichem Potential, z. B. Erdpotential, und die Elektrode 19 auf höherem Potential liegen. Die Linse 17 wirkt auf die Strahlbündel 16, 16' jeweils wie eine sogenannte Einzellinse. Die Marken 22, 22' bilden die Justiermarkierung des Präparats 3. Die von ihnen ausgehenden Signale, z. B. in Form von Sekundärelektroden, werden durch Detektoren 21, 21' aufgenommen und einer nicht dargestellten Vergleichseinrichtung zugeführt.shaped into a parallel bundle of rays. This is deflected alternately in two directions by an electrostatic deflection plate pair 14. The beam bundles 16, 16 'formed are aligned parallel to the optical axis 24 of the device 1 by further pairs of electrostatic deflection plates 15 , 15' and are focused by an electrostatic lens 17 on an alignment mark 27 of the preparation consisting of circular marks 22, 22 '. The lens 17 consists of three electrodes 18 to 20, of which the electrodes 18 and 20 are at the same potential, e.g. B. ground potential, and the electrode 19 are at a higher potential. The lens 17 acts on the bundles of rays 16, 16 'like what is known as a single lens. The marks 22, 22 'form the alignment markings of the preparation 3. The signals emanating from them, e.g. B. in the form of secondary electrodes, are recorded by detectors 21, 21 'and fed to a comparison device, not shown.

Treffen die Bündel 16, 16' nicht auf die Marken 22, 22', d. h. befindet sich das Präparat 3 nicht an der vorgegebenen Stelle, so werden sie durch Ablenksysteme 23, 23' auf die Marken ausgerichtet. Aus der Ausrichtung der Bündel 16, 16' läßt sich dann auf die erforderliche Lageänderung des Präparats schließen. Die Justierung des Präparats kann durch angedeutete mechanische Triebe 25, 26 vorgenommen werden.If the bundles 16, 16 'do not meet the markers 22, 22', i. H. if the preparation 3 is not in the specified position, so they are aligned with the marks by deflection systems 23, 23 '. From the alignment of the bundles 16, 16 'one can then deduce the required change in position of the preparation. the The preparation can be adjusted by means of mechanical drives 25, 26 indicated.

1 Figur1 figure

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Claims

1./Device for generating a radiation pattern on a specimen by means of a beam emitted by a first source, with a device for adjusting the preparation within the Device and a detector for the detection of rays impinging on an alignment mark of the preparation, characterized in that that the adjustment mark (27) is provided on the side of the preparation (3) opposite the first source (4) and that this marking is connected to a second source (12) which is also located on this side of the preparation Beam (28) is irradiated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the alignment mark consists of two identical marks (22, 22 ') which are at the same distance from the second source (12).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a beam splitter (14) between the second source (12) and the preparation (3) is provided which delivers two beams (16, 16 ') of equal intensity.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the second source (12) is part of a structural unit (9) which is detachably connected to the rest of the device (1).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the second source is an electron source (10, 11).

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