DE2659247A1

DE2659247A1 - Elektronenstrahlenbuendel benutzendes, lithografisches system

Info

Publication number: DE2659247A1
Application number: DE19762659247
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yasuda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-12-28
Publication date: 1977-07-14
Also published as: GB1573920A; US4145597A; FR2337420A1; FR2337420B1; JPS5283177A

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER . HIRSCH 265924?

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

FUJITSU LIMITED 76/8768

IOI5, Kamikodanaka.,
Nakahära-ku
Kawasaki- shi, Japan;

Elektronenstrahlenbundel benutzendes, lithografisches

System

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahlenbundel benutzendes lithografisches System gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft die Herstellung von mikrominiaturisierten Vorrichtungen und speziell ein sehr schnelles, Elektronenstrahlenbundel verwendendes lithgrafisches System und ein Verfahren zur Herstellung solcher Vorrichtungen.

Es besteht ein Bedarf nach Halbleitervorrichtungen mit zunehmend kleineren Abmessungen und höherem Integrationsgrad. Bei solchen kleinen und hochintegrierten Halbleitervorrichtungen muß der Herstellungsvorgang jedoch eine feine Muster-

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München: Kramer · Or.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

bildung in einer Schicht aus lichtempfindlichem Lack (im folgenden Fotolack genannt) umfassen. Aufgrund der begrenzten Wellenlänge des.Lichtes kann keine feine Musterung erreicht werden, wenn man einen herkömmlichen Belichtungsprozeß anwendet, bei dem maskierendes Material auf eine Fotolackschichtoberfläche gebracht und der Fotolack bestrahlendem Licht ausgesetzt wird. Zur Lösung solcher Probleme sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, und ein Beispiel ist ein Elektronenstrahlenbündel verwendender lithografischer Prozeß, bei dem nicht Licht, sondern ein Elektronenstrahlenbündel verwendet wird.

Bekanntlich zeigt ein Elektronenstrahlenbündel die Eigenschaften sowohl einer Welle als auch von Partikeln. Das Elektronenstrahlenbündel ist sehr vorteilhaft für eine solche Anwendung. Denn es ist hinsichtlich Beugung weniger begrenzt, da seine Wellenlänge im Vergleich zu der von Ultraviolettstrahlung extrem kurz ist.

Bei den derzeitigen Elektronenstrahlenlithografie-Prozessen werden die von einer Elektronenkanone in einem Vakuum ausgesendeten Elektronen in ein feines Elektronenstrahlenbündel konzentriert, das durch eine einer Ablenkplatte zugeführte Spannung so positioniert wird, daß das Strahlenbündel zu einer . vorbestimmten Position auf einem gegenüber Elektronenstrahlen empfindlichen Lack (im folgenden kurz Elektronenlack genannt)

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bewegt wird. Dann wird der Elektronenstrahlenbündelfleck über die Elektronenlackoberfläche von einer Position zu einer anderen Position geführt, um einen gewünschten Bereich zu exponieren.

Dieses Expositionsverfahren wird Verfahren mit fliegendem Fleck genannt. Da der Durchmesser des Elektronenstrahlenbündels im Bereich von 0,1^m liegt, ist die Anzahl der Elektronenstrahlenbündelflecken, die zur Exposition der Elektronenlackoberfläche erforderlich ist, extrem groß. Da die Ablenkplattensteuerschaltung mit einer begrenzten maximalen Frequenz arbeitet, ist es zudem unmöglich, den Elektronenstrahlenbündelfleck mit einer Frequenz von mehr als 10 MHz zu bewegen. Infolgedessen dauert es eine lange Zeit, die Elektronenlackoberfläche zu exponieren, (mit dem Elektronenstrahlenbündel "zu belichten"). In manchen Fällen kann es einige Stunden dauern, um ein Muster für eine relativ komplizierte hochintegrierte Schaltung herzustellen.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Nachteile zu überwinden und ein verbessertes Elektronenstrahlenbündel-Expositionssystem verfügbar zu machen sowie ein Verfahren, bei dem eine Exposition durch ein Elektronenstrahlenbündel nur kurze Zeit dauert.

Die Lösung dieser .Aufgabe ist in den Ansprüchen angegeben.

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Ein Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystem, das ein Elektronenstrahlenbündel aussendet, das Elektronenstrahlenbündel zu einer gewünschten Position ablenkt und eine exponierbare Substanz durch das Elektronenstrahlenbündel exponiert, so daß auf der exponierbaren Substanz ein Muster gebildet wird, umfaßt erfindungsgemäß einen ersten Schlitz, der 4em Elektronenstrahlenbündel einen ersten vorbestimmten Querschnitt gibt, einen zweiten Schlitz, der dem Elektronenstrahlenbündel einen zweiten vorbestimmten Querschnitt gibt, eine Vorrichtung zur Ablenkung des den ersten Schlitz passierenden Elektronenstrahlenbundels bezüglich des zweiten Schlitzes, um dem Elektronenstrahlenbündel verschiedene Querschnitte hinsichtlich Form und Abmessung zu geben, so daß die exponierbare Substanz mit dem Elektronenstrahlenbünael unter verschiedenen Querschnitten exponiert wird. (Im folgenden wird die Exposition, d. h. die "Belichtung" mit einem Elektronenstrahlenbündel, mit Bestrahlung und. Exponieren mit Bestrahlen bezeichnet,.)

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht zur Darstellung, wie eine Elektronenlack schicht von einem Elektronenstrahlenbündel durch ein Verfahren mit fliegendem Fleck bestrahlt wird;

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Fig. 2 eine Schnittansicht zur Darstellung des Prinzips eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystems;

Fig. 5 ein Beispiel einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystems;

Fig. 4 ein Blocksehaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungs zum Treiben des in Fig. J> gezeigten Elektronenstrahl enbündel-Lithografiesy stems;

Fig. 5A und 5B ein Blockschaltbild eines Ausführungcbeispiels einer Strahlenbündel formenden Ablenkvorrichtung in dem in Fig. 4 gezeigten Blockschaltbild;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Strahlenbündel-positions-Ablenkvorrichtung in dem in Fig. 4 gezeigten Blockschaltbild;

Fig. 7A, 7B und. 7C ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des ersten und des zweiten Schlitzes und eine Vorrichtung zum Ablenken des den ersten Schlitz passierenden Elektronenstrahlenbündels;

Fig. 8 ein Beispiel für den Aufbau der in Fig. 4 gezeigten ersten und zweiten Blendenplatte;

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Fig. 9A und 9B modifizierte Beispiele für den -Aufbau der in Fig. 4 gezeigten ersten und zweiten Blendenplatte;

Fig. 10 zeigt ein.Beispiel der Methode zum Feststellen einer Position einer Marke zum Positionieren des Musters auf einer Halbleiterscheibe;

Fig. HA und HB zeigen ein Beispiel einer im Blockschaltbild der Fig. 4 gezeigten Strahlenbündelabtastschaltung; und

Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines im Blockschaltbild der Fig. gezeigten Markenpositionsdetektor.

Der herkömmliche Elektronenstrahlenbündel-Lithografieprozeß durch ein Verfahren mit fliegendem Fleck wird nachfolgend anhand der Fig. 1 beschrieben. Um beispielsweise quadratische Flächen 2 und 3 auf einer Elektronenlackschicht 1 zu bestrahlen, wird das Elektronenstrahlenbündel zunächst zur Position bei 2a geführt, und es bleibt dort während einer gegebenen Zeit stehen, um die Elektronenlackschicht zu bestrahlen. Dann wird das Strahlenbündel weiter zur nächsten Position bei 2b bewegt und. bleibt dort ebenfalls während einer vorbestimmten Bestrahlungszeit stehen. Durch Wiederholen dieser Bewegung und Stillstehen wird, die gesamte Oberfläche der Quadratfläche 2 vom Elektronenstrahlenbündelfleck bestrahlt. Dann wird die einer Ablenkplatte zugeführte Spannung derart gesteuert, daß der

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Elektronenstrahlenbundelfleck von der Endposition bei 2n zur ersten Position bei J>a. auf der nächsten Quadratfläche 3 geführt wird. Auf der Quadratfläche 3 wird eine Bestrahlung ausgeführt gleich jener, die auf die Fläche 2 eingewirkt hat.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystems, dessen wesentlicher Aufbau aus dieser Figur ersichtlich ist. Ein Heizfaden 10, eine Kathode 11, ein Gitter 12 und. eine Anode 1J> bilden zusammen einen Elektronenkanonenaufbau 14. Ein erster Schlitz 15 gibt einem ElektronenstrahlenbUndel 16 eine quadratische ouerschnittsform. 17 ist eine Projektionslinse, l8A eine X-Richtung-Ablenkvorrichtung, und 18b ist eine Y-Richtung-Ablenkvorrichtung. Ein zweiter Schlitz 19 ist aus Metall oder Halbleitermaterial hergestellt und ist mit einem rechteckigen oder L-förmigen Loch versehen, und zwar von vorn gesehen (in der Richtung, längs welcher sich das Elektronenstrahlenbündel fortbewegt). Die Ablenkvorrichtungen l8A und l8B und der Schlitz 19 bilden zusammen eine Bestrahlungsflächen-Änderungseinheit 20. X- und Y-Richtung-Ablenkvorrichtungen 21A bzw. 21B werden zur Steuerung der Position des Elektronenstrahlenbundels verwendet. Mit 22 ist eine Verkleinerungslinse bezeichnet und 23 ist eine Halbleiterscheibe, deren Oberfläche mit einem gegenüber Elektronenstrahlen empfindlichen Elektronenlack beschichtet ist. Die Halbleiterscheibe ist auf einer Bühne oder einem Grundträger 24 befestigt.

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Das beschriebene Elektronenstrahlehbüiidel-Lithografiesystera arbeitet folgendermaßen. " ■

Wenn der Heizfaden 10 erwärmt ist, werden Elektronen von der Kathode 11 emittiert, durch die an die Anode Ij5 angelegte Spannung beschleunigt, und zwar unter der Steuerung der an das Gitter 12 angelegten Spannung und erreichen den ersten Schlitz 15. Da dieser Schlitz I5-mit einem quadratischen Loch versehen ist, in Laufrichtung des Elektronenstrahlenbündels. gesehen, nimmt das Elektronenstrahlenbündel nach Passieren des Lochs eine quadratische Querschnittsform an* Wenn die Bestrahlungsflächen-Ä'nderungseinheit 20 nicht arbeitet, wird das quadratförmige Elektronenstrahlenbündel durch die Ablenkvorrichtungen 21A und 21B so positioniert, daß es eine gewünschte Position auf der Halbleiterscheibe 23 bestrab.lt, Nimmt man an, daß dieses Elektronenstrahlenbündel in der Bildebene Abmessungen von 5 /^m χ 5 ^m hat, wird der Elektronenlack auf der Halbleiterscheibe 2Γ3 -durch eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel in einer quadratischen Form mit den Abmessungen ^j fim χ 5 fß& bestrahlt*

Falls der Wunsch besteht, eine quadratische Elektronenlackfläche von 4 um χ 4 /zm auf der Halbleiterscheibe 27> zu bestrahlen, wird die Ablenkvorrichtung l8A der Bestrahlungsfläehen-A'nderungseinheit 20 betätigt, um das Elektronenstrahlenbündel 16 in X-Riehtung so zu verschieben, daß es mit 20?£

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if

seiner Länge in X-Richtung auf die Blendenplatte 19 strahlt. Dann wird die Ablenkvorrichtung l8B in Betrieb gesetzt, um das Elektronenstrahlenbündel 16 in der Y-Richtung so zu verschieben, daß es ebenfalls mit 20$ seiner Länge in Y-Richtung auf die Blendenplatte 19 strahlt. Das Elektronenstrahlenbündel, das auf diese Weise durch den Schlitz 19 teilweise abgeschirmt oder unterbrochen ist, wird durch die Ablenkvorrichtung 21A und 21B so positioniert, daß es auf den Elektronenlack über der Häfoleiterscheibe 23 projiziert wird. Auf diese Weise wird der Lack in einer Größe von h μνα. χ k l£m bestrahlt.

Um eine rechteckige Fläche auf der Elektronenlackschicht zu bestrahlen, wird eine unterschiedliche Spannung an die Ablenkvorrichtungen 18A und 18b der Bestrahlungsflächen-Änderungseinheit 20 angelegt, um die Abmessung des Teils, der das Elektronenstrahlenbündel in der X- und. der Y-Richtung unterbricht, bis zu einer gewünschten Bestrahlungsfläche mit Rechteckform zu ändern.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystems wird nun ausführlich anhand der Fig. 3 beschrieben. Fig. 3 zeigt eine Verbindung zwischen einem erfindungsgemäß aufgebauten Elektronenstrahlenbündel-Lithografiesystem, wie es in Fig. 2 gezeigt und erläutert ist, und einem Computer 31 und einer Schnittstelleneinheit 32. In Fig. 3 sind 25a und 25b Kondensorspulen, 2ö ist eine Dunkel-

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steuerelektrode, 27 eine Austastöffnimg, 28a und 28b ein Laserinterferometer, das den Bewegungsbetrag der Bühne oder .des Tisches 24.unter Verwendung eines Laserstrahlenbündels mißt', 29 ist ein Motor, der den Tisch antreibt und J>0 ist ein Stigmator. Die Anordnung der Projektionslinse YJ und der Verkleinerungslinsen 22, 22a und 22b ist in den Fig. 2 und 3 verschieden. Die Funktionen sind jedoch in den Fig. 2 und 3 gleich.

Fig. 4 zeigt die Einzelheiten der in Fig. 3 gezeigten Schnittstelleneinheit 32. Gemäß Fig. 4 ist ein Taktimpulsgenerator 41 vorgesehen, der Taktimpulse erzeugt, um die Austastoperation der Austastelektrode 26 über ein Gatter 42 und eine Austastschaltung 43 zu steuern. Ferner ist eine Mustersteuerschaltung 44 vorgesehen, um das Arbeiten des Gatters 42 und eines Musterdatenspeichers 45 mit einem Befehl vom Computer 31 zeitlich in Einklang zu bringen. Der Musterdatenspeicher 45 setzt sich aus einer Gruppe von Schieberegistern zusammen, die in Parallelform insgesamt 64 Bits speichern können; d. h., 16 Bits der Länge X, in X-Richtung eines jeden Musters, 16 Bits der Länge Y- in Y-Richtung eines jeden Musters, 16 Bits der Koordinate Xp in X-Richtung der Position eines jeden Musters und 16 Bits der Koordinate Yp in Y-Richtung eines jeden Musters. Folglich ist die gesamte Information, die zur Bestrahlung der Scheibe benötigt wird, in diesem Musterdatenspeicher 45 gespeichert. Die Ausgangssignale dieser Schieberegister werden zu ihren

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->*- 265924?

Eingängen zurückgekoppelt, und die im Musterdatenspeicher 45 gespeicherten Daten können zerstörungsfrei ausgelesen werden. Alle zur Bestrahlung eines Musters erforderlichen Daten können durch einen Schiebeimpuls ausgelesen werden. Die im Musterdatenspeicher 45 gespeicherten Beträge von X., Y, werden einem Strahlenbündelforrnungsregister 46 zugeführt und die im Musterdatenspeicher 45 gespeicherten Beträge von Xp, Y_? werden einem Strahlenbundelpositionsregister 48 zugeführt. Wenn das Muster ein Positionierungsstrahlenbündel zur Markenfeststellung ist, wird außerdem ein Startimpuls vom Computer 31 an einen Strahlenbündelabtaster 53 geliefert. Der Inhalt des Strahlenbündelformungsregisters 46 wird über eine Strahlenbündelformungs-Ablenksteuerschaltung 47 der Ablenkspule ·18Α (ι8β) zugeführt. Andererseits werden die im Strahlenbündel-Positionsregister 48 gespeicherten Daten über eine Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung 49 an die Ablenkspule 21A (21B) geliefert. Ferner ist der Strahlenbündelabtaster 53 vorgesehen, der in einem Positioniermodus arbeitet, um die Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung 49 zu steuern. Das Ausgangssignal vom Laserinterferometer 28a (28b) wird über einen Laserinterferometerzähler 51 der Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung 49 zugeführt, die durch dieses Ausgangssignal gesteuert wird. Es ist ein Tischservomotorverstärker 54 vorgesehen, der einen Motor 29 in Abhängigkeit vom Inhalt des Musterdatenspeichers 45 und der Steuerung des Computers 31 treibt. Das Ausgangssignal eines Elektronendetektors 33 wird über einen

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Marlcenpbsitio'nsdetektor 55 und ein Strahlenbündelversetzungsregister 52 .geliefe-rtj um die Strahienbündelposition-Abienksteuerschaltung 49 zu steuern* '

Fig* 5Ä zeigt ausführlich die in Pig* 4 gezeigte Strahlenbün-'" delformungs-Ablenksteuersehaltmig 47* Wie aus Pig« fjA hervorgeht, werden die in den Strahleribündelforraungsregistern 46a und 46b und in den Versetzungsregistern 46c, 46d gespeicherten Daten durch D/A-Kohverter 47c, 47d> 47e bzw. 47f in Analogwerte umgewandelt und über Strahlenbündelformungs-Ablenkverstärker 47a und 47b auf die Ablenkspülen l8A und. l8B gegeben/ Pig. 5B zeigt die Beziehung zwischen einem llektronenstrahlenbündel 63, das durch den ersten Schlitz I5 gelangt und abge- ' lenkt worden iät und einer rechteckigen Öffnung"64 in der zweiten Schlitzplatte 19* Pig. 5B (a) zeigt diese Beziehung, wenn das Datum im Strahlenbündelformungsregister X.=0 und Y₁=O ist* viährend das Datum im Strahlenbündelversetzungsregister X^-X₀ ^xülä ^Υί⁼"^Υ0 ^{lot; Fig}* ^5B ^^b^ ^ζβ1& den Fall, in weichem das Datum im Strahlenbündelformungsregister X₁=P^., Y₁=Py und. das Datum im Strahlenbündelversetzungsregister X^=-X_o und.Y*= -Y₀ ist j und Fig. 53 (e) zeigt die Beziehung zwischen dem Elektronenstrahlenbündel 63 und der Rechtecköffnung 64, wenn das Datum im Strahlenbündelformungsregister X-J=Xq und Y₁=Yq ist, während das Datum im Strahlenbündelverschiebungsregister X'=-X_Q und Y'=-Y_Q ist. Die Verschiebungsregister 46c und 46d stellen die Bedingung so ein, daß das

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ElektronenstrahlenbOndel bei der Anfangsbedingung (X.=0, Y₁=O) nicht durch das Rechteckloch 64 in der zweiten Schlitzplatte 19 hindurchgeht (Pig. 5B (a)). Deshalb kann durch diese Bedingung ein Elektronenstrahlenbündel erhalten werden mit einem Querschnitt, der entsprechend dem Betrag von X. und Y. bestimmt ist.

Fig. 7A zeigt ausführlich die Beziehung zwischen erster Schlitzplatte 15, Ablenkspule l8A (i8B), Linse 17 und zweitem Schlitz 19. Die Projektionslinse 17 ist zwischen dem ersten Schlitz und dem zweiten Schlitz 19 an einer Stelle angeordnet, die gleichen Abstand von den Schlitzen 15 und 19 hat. Die Strahlenbündelformungs-Ablenkvorrichtung ISA ist zwischen dem ersten Schlitz 15 und der Projektionslinse I7 angeordnet. D. h., die Strahlenbündelformungs-Ablenkvorrichtung I8A ist im vorderen Brennpunkt der Projektionslinse 17 angeordnet. Deshalb wird das Elektronenstrahlenbündel senkrecht zum zweiten Schlitz projiziert, unabhängig vom Betrag der Ablenkung aufgrund, der Strahlenbündelformungs-Ablenkvorrichtung 18A. Pig. 7B zeigt das Elektronenstrahlenbündel 6j>, das die erste Schlitzplatte 15* die öffnung 64 in der zweiten Schlitzplatte 19 passiert, und. das schließlich erhaltene Elektronenstrahlenbündel 6;5a. Generell wird das Elektronenstrahlenbündel 6j3 in einer elektromagnetischen Linse gedreht. Fig. JG zeigt, wie ein gewünschtes IC-Muster mit verschiedenen Mustern 170a, 170b, 170c ... erzeugt wird. Der erste und der zweite Schlitz I5 bzw. 19

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sind mit einer öffnung mit einer Abmessung von etwa 150 /cm versehen, so daß der Vergrößerungsfaktor der Projektionslinse 17 den Wert 1 hat. Das Elektronenstrahlenbündel, das aufgrund, des Hindurchgehens durch den zweiten Schlitz 19 einen Rechteckquerschnitt aufweist, wird durch die Verkleinerungslinsen 22a, 22b um I/30 verkleinert und auf die Scheibe projiziert. Deshalb hat das maximale Rechteckmuster auf der Scheibe eine Abmessung von 5 ^m χ 5 /^m. Verwendet man Lanthanhexaborid LaB/r als Kathodenmaterial für das Elektronenstrahlenbündel, beträgt die Stromdichte auf der Scheibe 50A/cm , und es kann ein Rechteckmuster mit Abmessungen von weniger als 5 μια χ 5 /an innerhalb 1 /es bei Verwendung des Elektronenlacks PMMA bestrahlt werden. Bei Verwendung eines Elektronenlacks mit höherer Qualität kann die maximale Musterabmessung vergrößert werden durch Erhöhen des Vergrößerungsfaktors. Was die Form der öffnungen des ersten und des zweiten Schlitzes 15 bzw. 19 betrifft, so ist die Form des ersten Schlitzes 15.· vorzugsweise rechteckig, um ein Strahlenbündel mit Rechteckform zu erhalten, und der zweite Schlitz 19 kann verschiedene Formen haben, so lange er zwei Seiten hat. D. h., als öffnung für den zweiten Schlitz 19 kann eine L-förmige Öffnung verwendet werden.

Fig. 8 zeigt, wie die erste und die zweite Schlitzplatte I5 und 19 hergestellt werden. Diese Schlitzplatten sind aus einem Silizium-Einkristall hergestellt, der längs der Fläche geschnitten ist. Im Handel sind Silizium-Einkristalle

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erhältlich, welche die Form eines Stabes mit 50 bis 50 mm/ aufweisen. Solche Kristalle mit 10 bis 20 mm/ eignen sich zur Verwendung als Elektronenstrahlenbündel-Lithografieschlitz. Der stabförmige Kristall wird in 0,1 mm dünne Scheiben gespalten. Die Scheibe braucht nur teilweise geschnitten zu werden, um einen solchen lithografischen Schlitz zu bilden. Ein solches Silizium-Einkristallstück YJ sollte mit einer Potolackschicht, die mit Hilfe eines fotolithografischen Prozesses gemustert worden ist, maskiert werden. Das solchermaßen gemusterte Einkristallstück wird einem anschliessenden Ätzprozeß unterzogen. Der untere Einkristallteil wird entsprechend der öffnung in der maskierenden Potolackschicht weggeätzt, so daß eine öffnung 172 erzeugt wird. Da die /lll)-Pläche des Silizium-Einkristalls schwer zu ätzen ist, wird die Umfangswand der öffnung 172 aus dem {ill) -Flächenteil hergestellt. Somit bekommt die Öffnung die Form einer Recht-

172a,

ecköffnung mit einer Schräge/ wie es gezeigt ist. Diese Öffnung 172 weist ein extrem genaues,Profil auf, da sie längs der Kristallflache hergestellt ist. Zu den für diesen Zweck verwendeten Ätzlösungen oder -flüssigkeiten gehören die folgenden:

Beispiel 1

KOH 40 g

Wasser 38O cnr

IPA (Isopropylalkohol) 100 cnr

BeisDiel	2	500	cnr
Äthylendiamin		I50	cnr
Wasser		53	_g
Br enz c at e chin

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^ ■ ' ,- - * - ·■ 26S924?

XA

Wenn die solchermaßen erhaltene Schlitzplatte 15 (l9) so verwendet wird* daß das Elektronenstrahlenbündel nicht auf die Schräge 172a auftrifft, wenn die Schlitzplatte also so verwendet wird, wie es in Fig. 8 (b) gezeigt ist, kann ein Bild mit gutem Kontrast erzeugt werden. Elektronen eines Elektronenstrahlenbündels, die auf die Öffnung 172 in der Schlitzplatte auftreffen, gelangen durch diese hindurch, wie sie sind* während, die auf andere Teile als die öffnung auftreffenden Elektronen absorbiert oder gestreut werden. Infolgedessen wird die Schlitzplattenoberfläche auf negatives Potential aufgeladen, wodurch der Durchtritt des Elektronenstrahlenbündels beeinflußt wird. Um dies zu verhindern, wird die Oberfläche wenigstens derjenigen Seite der Schlitzplatte, auf Vielehe das Elektronenstrahlenbündel auftrifft, mit einem elektrisch leitenden Material wie Gold (Au) versehen, und zwar durch Plattieren, Aufdampfen, Aufstäuben, oder eine andere Methode und diese Seite wird geerdet. Pig. 8(c) zeigt eine Schlitzplatte, die mit einer solchen leitenden Schicht 173 versehen ist.

Eine einzige Schlitzplatte kann mit mehreren öffnungen 172 versehen sein. Dies erlaubt die unmittelbare Verwend.ung einer anderen öffnung, wenn eine der Öffnungen beschädigt ist. Wenn übrigens nur ein relativ dickes Schlitzplattenmaterial· verfügbar ist, kann der zuvor erwähnte ÄtzprozeS mehrere Male wiederholt durchgeführt werden, indem mehrere Masken eine

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nach der anderen verwendet werden, wobei diese Masken je mit öffnungen versehen sind, deren Abmessungen für die einzelnen Masken verschieden sind, und die von einer Maske zur nächsten zunehmend kleiner werden.

Die Fig. 9A und 9B zeigen verschiedene erste und zweite Schlitzplatten der Erfindung entsprechend. Diese Schlitzplatten sind speziell dafür ausgelegt, möglichst weitgehend eine durch das Elektronenbombardement verursachte Beschädigung oder eine elektrische Aufladung der Schlitzplatten zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind die in den Fig. 9A und. 9B gezeigten Schlitzplatten aus mehr als einem Schlitzplattenteil zusammengesetzt. In diesen Figuren kennzeichnet die Bezugsziffer 174 die erste Schlitzplatte, 175 eine Hilfsschlitzplatte und 176 ein Teil, das die erste Schlitzplatte und die Hilfsschlitzplatte verbindet. Bei dieser -Ausführungsform ist die erste Schlitzplatte VJk aus einem Silizium-Einkristallstück hergestellt, das längs der (lOÖ> -Fläche gespalten ist, und die geätzte Umfangswand 177a ist mit einer rechteckigen öffnung 177 versehen, die durch die (l 11/ -Fläche des Einkristalls definiert ist. Die Hilfsschlitzplatte 175 ist beispielsweise aus einer Scheibe aus Gold (Au) hergestellt und mit einer Öffnung 178 versehen, welche die gleiche Form wie die öffnung 177 aufweist, aber etwas größer ist als diese. Diese Schlitzplatten 17^- und 175 sind mit einem Abstand d voneinander so übereinander angeordnet, daß ihre Zentren zu-

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sammenfallen und daß die Schlitzplatte 175 auf derjenigen Seite der Schlitzplatte 174 angeordnet ist, auf welche das Elektronenstrahlenbundel auftrifft. Me solchermaßen angeordneten Schlitzplatten 174 und 175 sind mit Hilfe des Verbindungsteils 176 einteilig miteinander verbunden. Es wird ein Beispiel für die Abmessungen dieser Schlitzplatten gezeigt. Die Dicke der Schlitzplatte 174 beträgt 0,1 mm und bei der öffnung 177 handelt es sich um ein Quadrat mit einer Seitenlänge von I50 jlm. Die Dicke der Schlitzplatte 175 beträgt 0,5 bis 1 mm, der Abstand, zwischen den Schlitzplatten beträgt einige mm und die vorstehende Länge 1 der Umfangskante der öffnung 177 beträgt 7^m,

Bei einer derart.hergestellten zusammengesetzten Schlitzplatte trifft beinahe der gesamte unbenötigte Teil des projezierten Elektronenstrahlenbündels auf die Hilfsschlitzplatte 175 auf, während die erste Schlitzplatte 174 lediglich jenen Teil des Elektronenstrahlenbündels empfängt, der auf den vorspringenden Teil der Länge 1 des öffnungsumfangsrandes auftrifft. Da die Quersehnittsform des Elektronenstrahlenbündels von einer genauen Profilgebung des Umfangsrandes der Öffnung 177 abhängt, kann die Länge des vorspringenden Teils nicht gleich null oder kleiner als null sein. Die Länge kann jedoch auf ein minimal mögliches Ausmaß reduziert werden. Dieser dem Elektronenbombardement ausgesetzte Teil kann folglich so schmal wie möglich gemacht werden, um wirksam zu verhindern,

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daß die Temperatur der Schlitzplatte 174 ansteigt und. der Umfangsrand der Öffnung in der Schlitzplatte beschädigt wird. Obwohl die Hilfsschlitzplatte 175 dem Elektronenbombardement ausgesetzt ist und. deshalb erwärmt wird, erschwert der vorgesehene Abstand den Wärmeübergang von der Hilfsschlitzplatte 175 zur ersten Schlitzplatte 174, so daß für einen Schutz für die Schlitzplatte 174 gesorgt ist. Gleichermaßen wird die Hilfsschlitzplatte 175 dem Hauptteil der elektrischen Ladung aufgrund, des Elektronenbombardements ausgesetzt, und die erste Schlitzplatte 174 erhält lediglich eine kleine elektrische Ladung. Da die zweite Schlitzplatte 175 aus Metall hergestellt ist, kann durch ihre Erdung leicht verhindert werden, daß sie elektrisch aufgeladen wird. Auch die erste Schlitzplatte 174 kann auf der Oberfläche metallbeschichtet sein, und durch Erden der metallbeschichteten Oberfläche kann verhindert werden, daß die erste Schlitzplatte elektrisch aufgeladen wird.

Fig. 9B zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlitzplatte. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 9A darin, daß ein Abstandsstück 179 verwendet v/ird, um die erste Schlitzplatte 174 und die Hilfsschlitzplatte 175 einstückig miteinander zu verbinden. Das Abstandsstück ist ebenfalls mit einer öffnung 179a versehen, die größer als die öffnungen 177 und I78 ist und die so angeordnet ist, daß ihr Zentrum mit jenen der öffnungen 177 und

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178 zusammenfällt. Somit bildet der Umfangsrand der öffnung 179a zusammen mit den Umfangsrändern der öffnungen 177 und 178 eine Nut. Da die auf diese Weise gebildete Nut den Umfangsrand. der öffnung 177 thermisch schützt, kann das Abstandsstück 179 aus einem wärmeleitenden Material wie Aluminium hergestellt sein. Bei einer solchen zusammengesetzten Schlitzplatte mit geschichteter Struktur ist es leicht, die Öffnungen auszurichten. D. h., zunächst werden drei dünne Platten 174, 175 und 179 hergestellt, und. die Öffnungen 177, 178 und 179a durch Ätzen von den entgegengesetzten Seiten erzeugt. Auf diese Weise können die Platten mit feinen, genau ausgerichteten öffnungen versehen werden. Wenn in diesem Fall das Abstandsstück 179 aus einem Metall hergestellt ist, das leichter geätzt wird, als das Material der Hilfsschlitzplatte 175, kann die öffnung 179a durch einen einzigen A'tzprozeiB größer als die öffnung 178 gemacht werden.

Pig. 6 zeigt eine ausführliche Schaltung der Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung. Die Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung 49 setzt sich zusammen aus: Addierern 68a, 68b; Digital/Analog-Konvertem 70a, 70b, 71a, 71b, 72a, -72b, 73a, 73b, 75a, 75b; Verstärkungsregistem 74a, 74bj Strahlenbündelpositionierverstärkein 49a, 49bj und Strahlenbündeldrehregister 66a, 66b. Die Strahlenbündeldrehregister 66a, 66b speichern einen Verschiebungsbetrag einer Drehung der Strahlenbündelpositionierablenkvorrichtung 21A, 21B, die

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-ar-" 265924?

Ib

bei der Herstellung des Gerätes gemessen worden ist. Vor der Erläuterung der Funktion der Strahlenbündelposition-Ablenksteuerschaltung wird die Methode zur Bestimmung der Position, welche das Elektronenstrahlenbündel unter der Bedingung bestrahlt, daß der Tisch 24 verschoben wird, erläutert. Die herkömmliche schrittweise Repetiermethode, wie ein Vektorabtastsystem, bei dem die Scheibe unter der Bedingung bestrahlt wird, daß der Tisch 24 (in Fig. 3) nicht verschoben wird, und bei der die Tischverschiebung zu einem nächsten neuen Bereich durchgeführt wird, nachdem die Bestrahlung eines Bereichs beendet ist, erfordert mehr als eine Sekunde pro einer Tischverschiebung, und die Zeit zur Bestrahlung der Scheibe kann nicht reduziert werden.

Um diese Unbequemlichkeit zu überwinden, ist eine Methode vorgeschlagen worden, bei der die Scheibe bestrahlt wird, während der Tisch kontinuierlich verschoben wird. Zur Ausführung dieser Methode ist es erforderlich, den Betrag der Tischverschiebung mit Hilfe eines Laserinterferometers zu messen und die Koordinaten der Postionen zu kompensieren durch digitales Addieren des gemassenen Wertes zu den Koordinaten der Positionen des Musters. In diesen Fall sollte folgendes in Betracht gezogen werden. Der D/A-Konverter, der die Position bestimmt, auf welche das Elektronenstrahlenbündel projiziert werden soll, hat weniger als 16 Bits, während der Laser-Interferometerzähler, der die Position des Tisches anzeigt, gewöhnlich mehr als 20 Bits aufweist. Des-

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halb können der Inhalt des Laser-Interferometerzählers und die Koordinaten der Position des Musters nicht als Eingangssignal des D/A-Konverters addiert werden. Deshalb wird die Genauigkeit der Festlegung der Musterposition in Koinzidenz mit einem Achtel der Lichtwellenlänge gebracht (d. h.: 0,08/6m bei einem' He-Ne-Laser)j die Scheibenoberfläche wird in Rechteckbereiche mit einer Länge von nj\x2 (n ist eine ganze Zahl) unterteilt; und die Koordinaten der Positionen der Muster in jeder Zone sind, auf eine Ecke einer jeden Zone bezogen. Es versteht sich, daß die Längen der beiden Seiten nicht gleich zu sein brauchen. Diejenigen Bits, welche den oberen η Bits von den einem Achtel des Laser-Interferometerzählers entsprechenden Bits entsprechen, werden als Information der . Tischposition verwendet. Die Information der Tischposition und η Bits, die der Position des Musters entsprechen, werden über einen Addierer als die Information der Position des abgelenkten Strahlenbündels addiert. Das Addieren von 16 Bits kann innerhalb 0,1 us ausgeführt werden, und die nächste Ablenkposition des Musters kann während derjenigen Zeit berechnet werden, während welcher ein Muster bestrahlt wird. Bei Verwendung dieses Systems kann die Bestrahlung ausgeführt werden unter der Bedingung, daß der Tisch nicht bewegt wird, und auch unter der Bedingung, daß der Tisch mit konstanter Geschwindigkeit oder mit einer Beschleunigung oder Verzögerung bewegt viird.

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ZS

Es folgt eine Erläuterung im Zusammenhang mit Fig. 6. Die Inhalte X₂, Y_g der Strahlenbündelpositionregister 48a, 48b und die unteren Bits, die im Laser-Interferometer gemessen worden sind, werden von den Addierern 68a, 68b addiert und kompensiert und durch die Digital/Analog-Konverter 72a und 72b in Analogwerte umgewandelt. Die Werte X . Y_ zur Koir.pen-

s ε

sation der Phasenschiebungen in der X- und der Y-Riohtung der Positionierungsmarke, die nachfolgend erläutert wird, werden in Versetzungsregistern 52a, 52b des Strahlenbündelversetzungsregisters 52 gespeichert. Diese Kompensationswerte X , Y werden durch den Digital/Analog-Konverter 73a, 73b in Analogwerte umgewandelt.

Die eingestellten Werte Xj, und Yq in den zuvor erwähnten Strahlenbündeldrehungsregistern 66a, 66b werden von den Digital/Analog-Konvertern 71a, 71b, die eine multiplizierende Funktion aufweisen, mit korrigierten Daten Xp, Yp der Positionen in jedem der Addierer 68a, 68b multipliziert, und die multiplizierten Beträge werden als Analogwerte ausgegeben. Das Scheibendrehungsregister 67 speichert die Drehwinkel 0, die vom Computer 31 berechnet worden sind, und zwar auf der Grundlage der Verschiebungswerte der Positionierungsmarken, die bei zwei verschiedenen Punkten auf der Scheibe gemessen worden sind. Diese Drehungswinkel θ werden von den Digital/ Analog-Konvertern 70a, 70b, die eine multiplizierende Funktion aufweisen, mit den oberen Bits der gemessenen Werte der Laser-

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Interferometerzähler multipliziert, und die multiplizierten Werte werden als Analogwerte ausgegeben. Die Ausgangssignale der Digital/Analog-Konverter 72a, 7!3a, 70b, 71b werden dem Strahlenbündelpositionierungsverstärker 49a zugeführt, um die Ablenkvorrichtung 21A zu treiben. Die Ausgangssignale der Digital/Analog-Konverter 72b, 73b, 70a, 71a werden dem Strahlenbündelpositionierverstärker 49b zugeführt, um die Ablenkvorrichtung 21b zu treiben. Die Verstärkungsregister 74a, 74b sind vorgesehen zum Einstellen der Verstärkungen der Strahlenbündel-Positionierverstärker 49a, 49b.

Es folgt nun eine Beschreibung, wie die Positioniermarken des erfindungsgeraäßen Systems festgestellt werden. Die Positionierungsmarke wird folgendermaßen gebildet. Eine Isolierschicht aus Siliziumdioxid (SiOp), die auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats erzeugt worden ist, wird selektiv in Form eines L geätzt, wie es Pig. 10(a) zeigt. Diese Positioniermarke bildet die Bezugspunkte für die X- und Y-Richtung. Zur Feststellung dieser Positioniermarke 81 wird ein Elektronenstrahlenbündel verwendet. Das Muster 82 dieses Elektronenstrahlenbündels weist einen Rechteckquerschnitt auf, dessen eine Seite nahezu ebenso lang wie die längere Seite der Positioniermarke ist, während die andere Seite des Reohteckquerschnitts kurz im Vergleich zur kürzeren Seite der Positioniermarke ist. Die L-förmige Marke wird längs der durch Pfeile A und B gezeigten Richtungen durch das

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Elektronenstrahlenbündelmuster 82 so abgetastet, daß dessen kürzere Seite parallel zur kürzeren Seite der Positioniermarke verläuft. In Fig. 10(b) kennzeichnet die Bezugsziffer 8l die Positioniermarke, und A und B zeigen die Richtungen des Abtastens durch das Elektronenstrahlenbündelmuster 82 mit Rechteckquerschnitt. 83 kennzeichnet ein reflektiertes Elektron, das durch die Detektoren 33a und 33b (die dem Detektor 33 in Fig· 3 entsprechen) festgestellt wird. Pig. 10(c) zeigt die Wellenformen eines Stroms, der von der Elektronenfeststellung herrührt, und diese Wellenformen zeigen die Ströme, wie sie in der A- bzw. B-Richtung abgetastet worden sind. Fig. 10(d) zeigt die absolute Differenz zwischen den beiden Stromwellenformen in Fig. 10(c); und Fig. 10(e) zeigt die minimale Differenz zwischen solchen Stromwellenformen.

Im Positionsfeststellbetrieb wird eine Mittelposition als Datum gegeben, und das Elektronenstrahlenbündel ist auf den Punkt 0 in Fig. 10(a) zu richten. Dann bewirkt der Strahlenbündelabtaster 53 ein Paar Strahlenbündelabtastungen A und B, die gegenüber dem Punkt 0 symmetrisch, in der Richtung jedoch einander entgegengesetzt sind. Las Signal zur Feststellung 'von vom Positionierungsmarkenende reflektierten Elektronen ist in Fig. 10(c) gezeigt. Die Wellenformen weichen voneinander um das Doppelte der Versetzung zwischen dem wirklichen Zentrum der Positioniermarke und dem Punkt 0 ab. Diese beiden Signale werden abgetastet und als digitale Größe in zwei

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Schieberegistern gespeichert. Dann wird entweder die Wellenform A oder die Wellenform B verschoben. Bei einer jeden solchen Verschiebung wird der absolute Wert der Differenz integriert., um eine Versetzungsgröße zu berechnen, bei der

der integrierte Wert minimal geworden ist. Die Versetzung des Markenzentrums gegenüber dem Punkt 0 ist zu dieser Zeit halb so groß wie die Versetzungsgröße. Der Wert dieser Abweichung wird in das Strahlenbündelversetzungsregister gegeben.

Da bei diesem Prozeß die Symmetrie der Markenenden verwendet wird, um eine Position zu bestimmen, in der eine Überlagerung maximal ist, kann die Position selbst dann genau bestimmt werden, wenn das Signal-Zu-Rausch-Verhältnis des Signals für die Peststellung des reflektierten Elektrons nicht besonders ist. Da bei diesem Prozeß ein langgestrecktes Elektronenstrahlenbündel verwendet wird, so daß sich eine gemittelte Markenrand-Schwankung ergibt, erlaubt zudem eine einzige Abtastung eine zufriedenstellende Strahlenbündelposition-Peststellung. Überdies kann der Positionsfeststellvorgang vollständig automatisiert werden, um eine Marke innerhalb von 0,2 ms festzustellen. Folglich wird eine zufriedenstellende Positionsfeststellung selbst dann erlaubt, wenn dieser Prozeß bei einem System wie dem erfindungsgemäßen angewendet wird, das so ausgelegt ist, daß der Tisch sich bewegt.

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Um die längliche Form des Elektronenstrahlenbündels herzustellen, werden die zuvor erwähnten ersten und zweiten Schlitze 15 bzw. 19 verwendet. D. h., die Werte X₁ und Y₁ werden so gewählt, daß das langgestreckte Elektronenstrahlenbündel entsteht, und die Werte von Xp, Yp bestimmen die Koordinate des Punktes 0.

Fig. HA zeigt die Schaltung des Strahlenbündelabtasters 53. Wie diese Figur zeigt, schaltet ein Startimpuls vom Computer 31 den Ausgang Q einss Flipflops 91 ein, um ein Gatter 92 zu öffnen. Wenn dieses Gatter 92 öffnet, werden von einem Taktimpulsgenerator 93 erzeugte Taktimpulse an einen Zähler 96 und einen A/D-Konverter 110 (Fig. 12.) geliefert. Das Ausgangssignal des Zählers 96 wird über ein Gatter IO3 auf einen D/AKonverter 106 gegeben, in dem das Signal in ein Analogsignal umgewandelt wird. Dieses Analogsignal wird dem Strahlenbündel-Positionsverstärker 49 zugeführt, um die Α-Abtastung auszuführen. Die Anzahl der abgetasteten Punkte des Elektronenstrahlenbündels, das die Positioniermarke abtastet, wird im Register 95 gespeichert, und wenn der Inhalt des Zählers 96 mit dem des Registers 95 übereinstimmt, liefert eine Koinzidenzschaltung 97 ein Koinzidenzsignal, um ein Flipflop zu invertieren. Dann schließt das Gatter 103, während das Gatter 102 öffnet. Gleichzeitig liefert das Koinzidenzsignal über einen Multivibrator 98 den Rücksetzimpuls für den Zähler 96, um diesen Zähler 96 zurückzusetzen. Der Inhalt des Zählers

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9β wird über eine Komplementschaltung 99 dem D/A-Konverter 106 zugeführt, so daß die B-Abtastung ausgeführt wird. Die Koinzidenzschaltung 97 liefert ein Koinzidenzsignal, um das Flipflop 101 zu invertieren. Wenn der Ausgang Q des Flipflops eingeschaltet ist, erzeugt ein Multivibrator einen Impuls, um das Flipflop 91 zu invertieren und somit das Gatter 92 zu schließen und den Strahlenbündelabtaster anzuhalten. Deshalb erzeugt der D/A-Konverter 106 ein Ausgangssignal, um ein Paar Abtastsignale zu bilden, die gegenüber 0 Volt symmetrisch sind, wie es Fig. 11b zeigt. Während des Abtastens in der Α-Richtung öffnet das Gatter 104 und das Schieberegister (Fig. 12) wird durch einen Schiebeimpuls getrieben, während beim Abtasten in der B-Richtung das Gatter 105 öffnet und das Schieberegister 112 (Fig. 12) durch einen Schiebeimpuls getrieben wird.

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Markenpositionsdetektors 55· Schieberegister 111 und 112 speichern abgetastete Signale für die Feststellung reflektierter Elektronen, die beim A- bzw. beim B-Abtastvorgang erhalten worden sind, als digitale Werte. Ein Impuls A4 vom Multivibrator (Fig. HA) schaltet den Ausgang Q, eines Flipflops 129 ein, und ein Taktimpulsgenerator 128 liefert über ein Gatter IJiO und ODER-Gatter 144, 145 ein Taktsignal zum Treiben der Schieberegister 111 und 112. Die Ausgangssignale der Schieberegister 111 und 112 erzeugen über eine Differenzschaltung

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einen absoluten Differenzwert, der von einer Addiererschaltung 114 addiert und einem Register 115 zugeführt wird, in dem er gespeichert wird. Ein Zähler 125 zählt die Anzahl der Verschiebungen in den Schieberegistern 112, 112 durch die Taktimpulse. Wenn der Inhalt des Zählers. 125 mit der im Register 123 gespeicherten Schieberegisterlänge übereinstimmt, wird das von der Koinzidenzschaltung 124 gelieferte Koinzidenzsignal durch einen Multivibrator 127 in einen Impuls vorbestimmter Dauer umgeformt, um das Gatter 13O für eine Weile zu schließen.

Während des erläuterten Vorgangs speichert das Register 115 den integrierten absoluten Wert einer Differenz zwischen den Inhalten in den Registern 115 und 112. Wenn dieser Wert
kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, nämlich das Datum
im Register 117* wird ein Impulssignal von einer Komparatorschaltung 116 über einen Multivibrator 118 geliefert, so daß das Flipflop 129 zurückgesetzt und. der Markenpositionsdetektor gestoppt wird. Das bedeutet, daß das Markenzentrum positioniert ist wie erwartet. Ist der Anfangswert Q, des Flipflops 122 auf den Wert "l" zurückgesetzt, werden, wenn das
Datum im Register 115 größer als das im Register 117 ist,
die Ausgangsimpulse von der Koinzidenzschaltung 124 und vom Multivibrator 126 dem Schieberegister 111 zugeführt, und sie verschieben den Inhalt dieses Registers um eins nach rechts. Der Ausgang Q, des Flipflops 121 befindet sich im Anfangsztistand auf dem Wert "l", und das Gatter 131 ist geöffnet. Das

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Datum im Register 115 wird durch das Ausgangssignal des Multivibrators 126 in das Register 120 gegeben. Wenn in diesem Zustand, den Schieberegistern 111, 112 die Taktimpulse über das Gatter 1J50 und die ODER-Gatter 144, 145 zugeführt werden, wird, die Integration des absoluten Wertes einer Differenz zwischen den Werten A und B wiederum ausgeführt. Wenn dieser zweite integrierte Wert im Register 115 größer als der erste Wert ist, der im Register 120 gespeichert ist, invertiert .das Ausgangssignal von der Komparatorschaltung über das Gatter Ij51 das Flipflop 122. Dies bedeutet, daß nicht der Wert A, sondern der Wert B im Schieberegister 111 nach rechts verschoben worden sein muß. Das Flipflop 121 wird zur Zeit der Ausführung der zweiten Integration mit dem Impuls vom Ausgang Q des Flipflops l4l zurückgesetzt und das Gatter 1^1 schließt, während das Gatter Ij52 öffnet. Danach tritt keine Inversion des Flipflops 122 auf, und der Schiebeimpuls vom Multivibrator 126 wird über das Gatter 1J54 und das ODER-Gatter 145 nur dem Schieberegister 112 zugeführt.

Als nächstes wird mit den Ausgangssignalen von den Ausgängen Q und Q des Flipflops 122 das Schieberegister 112 oder das Schieberegister 111 um eins verschoben, wobei der zuvor erwähnte absolute Wert einer Differenz zwischen den Werten A und B bei jeder Verschiebung ausgeführt wird, und jeder solche Integralwert wird mit dem vorausgehenden verglichen. Ein Aufwärts/ Abwärts-Zähler 142, in dem als Anfangswert das Datum im Strahlenbündelversetzungsregister I4j5 gespeichert ist,

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zählt parallel zu obiger Operation den Schiebeimpuls, d. h. das Ausgangssignal des Gatters IJ>&> das dem Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung 124 für das Schieberegister 111 entspricht, als Abwartsimpuls; und den Schiebeimpuls, d. h. das Ausgangssignal des Gatters 137» das dem Ausgangssignal -der Koinzidenzschaltung 124 für das Register 112 entspricht, als Aufwärtsimpuls.

Wenn der integrierte Wert im Schieberegister 115 nach der dritten Integration den vorhergehenden Wert im Register 120 übersteigt, wird das Ausgangssignal vom Komparator 119 über das Gatter 132 und. den Multivibrator 133 gepulst, um über das Gatter I38 oder das Gatter 139 den Inhalt des Aufwärts/ Abwärts-Zählers 142 durch einen Integrationsvorgang in den früheren Zustand zurückzusetzen. Ferner wird das Datum im Aufwärts/Abwärts-Zähler 142 im Strahlenbündelversetzungsregister 143 gespeichert, und. das Flipflop 129 wird invertiert, um den Markenpositionsdetektor anzuhalten.

Unter der Annahme, daß 50 Punkte mit einem Abstand von 0,04 lim (bei einer Geschwindigkeit von l/(,s/.) in der beschriebenen Schaltungsanordnung mit einem Strahlenbündel abgetastet werden, beträgt die Abtastzeit bei einer Länge von 2 Um: T = 50 xl Us χ 2 = 100 fls.

Wenn die Taktimpulse des Taktgebers 128 eine Frequenz von 10 MHz aufweisen, ist die Integrationszeit:

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50 χ 0,1 As = 5 /te.

Wenn die Integration zehnmal wiederholt wird, beträgt die Integrationszeit 50 iis. Somit kann eine Positioniermarke in einer Gesamtzeit von I50 Us festgestellt werden.

"· t

Wie die vorausgehende Beschreibung zeJ££, wird erfindungsgemäß erreicht, daß ein durch die Blendenplatte 15 rechteckig geformtes Elektronenstrahlenbundel die Ablenkvorrichtung I5A und. I5B passiert und. auf die Blendenplatte 19 projiziert wird, was zu einem Elektronenstrahlenbundel mit gewünschter Querschnittsform führt. Dieses Elektronenstrahlenbundel wird auf den gegenüber Elektronenstrahlen empfindlichen Lack auf der Halbleiterscheibe 23 projiziert. Die vorliegende Erfindung erlaubt also, einen großen Bereich mit einem einzigen Bestrahlungsvorgang des Elektronenstrahlenbündels zu bestrahlen, d. h. exponieren, wodurch eine Elektronenstrahlenbündel-Exposition sichergestellt wird, die sehr wirksam ist im Vergleich zu der des herkömmlichen Expositionssystems, bei dem das Verfahren des fliegenden Flecks verwirklicht ist. Da der Bestrahlungsbereich-A'nderungsvorgang mit gesteuerten Signalen, die den Ablenkvorrichtungen 3 8A und 18B zugeführt 'werden, vollständig gesteuert werden kann, kann überdies die Bestrahlungsfläche rasch geändert werden. Ferner kann die zur Verschiebung des Tisches erforderliche Zeit eingeschlossen werden, und die Feststellung der Position kann während der Bewegung des Tisches durchgeführt werden. Wenn die Halb-

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leiterschelbe direkt dem Elektronenstrahlenbundel ausgesetzt wird, als ein Prozeß bei der Herstellung der integrierten Schaltung, kann die Bestrahlungszeit, die herkömmlich 30 Minuten beträgt,.auf weniger als eine Minute verringert werden; Zudem kann der herkömmliche Prozeß, bei dem Licht und eine Maske verwendet werden, ersetzt werden durch die direkte Elektronenstrahlenexpositi on.

Die vorliegende Erfind.ung ist sehr vorteilhaft für das erneute Schreiben eines Verdrahtungsmusters in einem zurückgewiesenen Gegenstand, die Herstellung von Masken in kleiner Anzahl und verschiedenen Produktionsarten, und. die Direktexposition bei der Herstellung von hochintegrierten Schaltungen.

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Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER . HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN ^ O 5 9 2 4 7

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

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Patentansprüche

l.JElektronenstralilenbündel-Lithograf iesystem, das ein Elektronenstrahlenbundel aussendet, das Elektronenstrahlenbündel zu einer gewünschten Position ablenkt und durch das Elektronenstrahlenbündei einen gegenüber Elektronenstrahlen empfindlichen Lack auf einem Substrat exponiert, um ein Muster auf diesem gegenüber Elektronenstrahlen empfindlichen Lack zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schlitz vorgesehen ist, der dem Elektronenstrahlenbündei einen ersten vorbestimmten Querschnitt gibt, sowie ein zweiter Schlitz, der dem Elektronenstrahlenbündei eine zweite vorbestimmte Querschnittsform gibt, ferner eine Vorrichtung zum Ablenken des den ersten Schlitz passierenden Elektronenstrahlenbündels gegenüber dem zweiten Schlitz, um dem Elektronenstrahlenbündei hinsichtlich Form und. Abmessungen verschiedene Querschnitte zu geben, so daß der gegenüber Elektronenstrahlen empfindliche Lack durch das Elektronenstrahlenbündei mit verschiedenen Querschnitten exponiert wird.

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München: Kramer · Dr.Weser - Hirsch — Wiesbaden: Biumbach · Dr. Bergen · Zwirner

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem ersten Schlitz um ein rechteckiges Loch und bei dem zweiten Schlitz wenigstens um eine rechteckige Ecke handelt..

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schlitz je als rechteckiges Loch vorliegen, das durch Schneiden eines Siliziumkristalls längs seiner (lOO^ -Ebene und durch selektives Ätzen des Siliziumkristalls derart, daß seine <lll/ -Ebene exponiert wird, hergestellt ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Schlitz vor dem ersten und dem zweiten Schlitz angeordnet ist, um den Anteil des Elektronenstrahlenbündels, der auf den ersten und den zweiten Schlitz auftrifft, minimal zu machen und dadurch den ersten und den zweiten Schlitz zu schützen.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronenlinse in einer solchen Position zwischen dem ersten und dem zweiten Schlitz angeordnet ist, daß ein rechteckiges Bild des ersten Schlitzes auf dem zweiten Schlitz fokussiert ist, und daß eine elektromagnetische Ablenkspule in der Position eines vorderen Brennpunktes der Elektronenlinse angeordnet ist, so daß die Richtung des ElektronenstrahlenbUndels senkrecht zum zweiten Schlitz verläuft, , _

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6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exposition des gegenüber Elektronenstrahlen"empfindlichen Lacks ausgeführt wird durch Verschieben eines Tisches, auf dem eine (Halbleiter-)Scheibe angeordnet ist.

7· System nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum sukzessiven Speichern einer ersten Koordinate einer Position, in der die Scheibe angeordnet ist, und eine Vorrichtung zum Speichern einer zweiten Koordinate einer Position des Musters vorgesehen sind, und daß das Reckteckquerschnitt aufweisende Elektronenstrahlenbündel abgelenkt wird durch Addieren der ersten und. zweiten Koordinate und durch Erzeugen eines Ablenksignals.

8. System nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum sukzessiven Speichern der ersten Koordinate einer Position, an der sich die Scheibe befindet, ein Laserstrahlenbündel auf einen am Tisch angeordneten Spiegel richtet, die Anzahl der Interferenzwellen zwischen dem auftreffenden Strahlenbündel und dem reflektierten Strahlenbündel zählt, und. daß die erste Koordinate des Tisches in einem Binärzähler gespeichert wird, eine Gruppe von Mustern auf der Scheibe in rechteckige Zonen unterteilt ist, der Abstand, der rechteckigen Zonen in Richtung der Tischbewegung 2ⁿ (n ist eine positive ganze Zahl) eines Achtels der Wellenlänge des Laserstrahlen-

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bündeis ist, eine Koordinate des Musters in jeder der rechteckigen Zonen als eine Koordinate der Position von einem in der Rechteckzone bestimmten Standardpunkt angegeben ist.und der Binärzähler die Information der Position des Tisches bildet durch Verwendung (n - 1) oberer Bits der einem Achtel der Wellenlänge des Laserstrahlenbündels entsprechenden Bits.

9. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Tischverschiebung entsprechend der Dichte des zu exponierenden Musters kontinuierlich veränderbar ist.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Position des Substrats festgestellt ist, und zwar durch Abtasten einer auf dem Substrat vorgesehenen Marke und durch Feststellen eines Signals reflektierter Elektronen, die Abtastung der Marke ausgeführt wird durch ein Elektronenstrahlenbündel mit rechteckigem Querschnitt, der seine längste Abmessung längs der senkrecht zur Abtastrichtung verlaufenden Richtung aufweist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke d.urch eine auf dem Substrat erzeugte Unebenheit gebildet ist, daß die Abtastung ausführbar ist durch ein Paar Strahlenbündel, die einen Startpunkt und einen End-

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piinkt aufweisen, die symmetrisch zueinander sind bezüglich einer Mittenposition, in der die Marke zu positionieren ist, daß die Signale reflektierten Elektronen, die durch die Elektronenstrahlenbündel erhalten worden sind, nach Umwandlung der Analogwerte in Digitalwerte in einem Paar Schieberegister speicherbar sind, daß eine Integration eines Absolutwertes einer Differenz zwischen den Inhalten der Schieberegister durchführbar ist, daß einer der Inhalte der Schieberegister derart verschiebbar ist, daß der Wert der Integration einen Minimalwert annimmt, und daß die Position der Mitte der Marke durch die Verschiebungsposition feststellbar ist, in der der Integrationswert ein Minimalwert ist.

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