DE2702445A1

DE2702445A1 - Korpuskularstrahloptisches geraet zur verkleinernden abbildung einer maske auf ein zu bestrahlendes praeparat

Info

Publication number: DE2702445A1
Application number: DE19772702445
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Anger; Burkhard Dr Ing Lischke; Karl-Heinz Dr Rer Nat Mueller; Andreas Dr Ing Oelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1978-07-27
Also published as: FR2378349B1; FR2378349A1; NL7713743A; DE2702445C3; US4140913A; GB1598735A; JPS5392671A; DE2702445B2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT * Unser Zeichen

Berlin und München VPA 77 P 3706 BRD

Korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinernden Abbildung einer Maske auf ein zu bestrahlendes Präparat

Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinernden Abbildung einer Maske auf ein zu bestrahlendes Präparat, mit einer die Maske beleuchtenden Strahlquelle, einem Kondensorlinsensystem, das ein als Sonde auf die Maske fallendes Strahlbündel erzeugt, einem in Strahlrichtung vor der letzten Kondensorlinse liegenden Ablenksystem, ferner mit einem Projektionslinsensystem aus einer langbrennweitigen Zwischenlinse und einer kurzbrennweitigen Abbildungslinse, deren Abstand gleich der Summe ihrer Brennweiten ist, wobei die Maske in der vorderen Brennebene der Zwischenlinse liegt.

Ein derartiges Gerät ist z. B. aus einer Arbeit von Heritage, J. Vac. Sei. Technol., 12, 1975, Seiten 1135 ff., bekannt. Es dient insbesondere zur Erzeugung von Mustern auf Halbleiterplättchen (V/afern) bei der Herstellung von integrierten Schaltungen. Der Abbildungsmaßstab beträgt etwa 10 : 1.

Bei dem bekannten Gerät wird das Bild der Maske in der Weise auf das Präparat projiziert, daß die gesamte abzubildende Maskenfläche gleichzeitig beleuchtet wird und alle Maskenpunkte gleichzeitig durch da3 Projektionslinsensystem abgebildet werden. Zur relativen Justierung von Maske und Präparat wird jedoch die Erregung des Kondensorlinsensystems derart erhöht, daß die Strahlquelle - ideale Linsen vorausgesetzt - punktförmig in die Masken-

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- Jf- ΐμ VPA 77 P 3706 BRD

ebene und damit durch das anschließende Projektionslinsensystem ebenfalls punktförmig in die Präparatebene abgebildet wird. Oberhalb der Maske liegt ein Ablenksystem; es wird so erregt, daß die durch den Strahl gebildete punktförmige Sonde eine Prüföffnung in der Maskenebene abrastert. Dadurch entsteht in der Präparatebene ein Bild der Prüföffnung. In der Nähe des Präparats befindet sich ein Detektor, der am Wafer ausgelöste Sekundärelektronen registriert; das Detektorsignal wird einem Monitor zugeführt. Auf dem Bildschirm des Monitors erscheint dann ein Bild, das sowohl die Justiermarke wie das Bild der Prüföffnung enthält. Zur Justierung wird die Maske oder das Präparat so lange verschoben, bis das Bild der Prüföffnung und die Justiermarke sich decken. Nach der Justierung muß die Erregung des Kondensorlinsensystems wieder so verstellt werden, daß die Maske zur Abbildung ihrer gesamten Fläche auf das Präparat integral beleuchtet ist. Eine exakte Rückstellung der Kondensorlinsenerregung ist jedoch nur mit Schwierigkeiten möglich, wenn die zu verstellende Kondensorlinse, wie es in der Regel der Fall ist, einen Eisenmantel aufweist.

Ό Da das Kondensorlinsensystem nicht aus idealen Linsen besteht, sondern Fehler aufweist, ist das Bild der Strahlquelle in der Maskenebene nicht punktförmig; das hat zur Folge, daß die Prüföffnung mit einer unvermeidlichen Unscharfe in die Präparatebene abgebildet wird. Dementsprechend ist auch die Genauigkeit der Justierung beschränkt.

Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit der Aufgabe, bei einem Gerät der eingangs genannten Art die in der Umstellung der Kondensorerregung liegende Fehlerquelle zu beseitigen und die Abbildung der Prüföffnung auf das Präparat zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sonde ein aus mindestens annähernd parallelen Strahlen bestehendes Strahlbündel ist, das einen flächenhaften Teilbereich der Maske gleichzeitig erfaßt. Unter einem Teilbereich der Maske wird hierbei ein solcher Bereich verstanden, dessen Fläche klein ist gegen die gesamte abzubildende Fläche der Maske, der jedoch noch getrennt abzubildende Einzelheiten enthält. Das Flächenverhältnis kann etwa in

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den Größenordnungen 1 : 10 bis 1 : 10 liegen; bei einem Durch-

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- 5" VPA 77 P 3706 3RD messer der Maske von 10 cm bedeutet das, daß der Durchmesser der Sonde etwa in den Größenordnungen 100/um bis 1 cm liegen kann.

Die Erfindung ermöglicht es, bei der relativen Justierung von Maske und Präparat einerseits und bei der Abbildung der gesamten Maske andererseits die gleiche Kondensoreinstellung zu verwenden; die Abbildung der Maske kann z. B. dadurch geschehen, daß die Maske durch entsprechende Erregung des Ablenksystems in der Ub* liehen Weise zellenförmig abgerastert wird. Das Bild der PrUföffnung wie auch der übrigen Maskenbereiche ist scharf und enthält eine hohe Strahlintensität.

Das Gerät nach der Erfindung hat jedoch noch weitere Vorteile· Bei Heritage wird die Maske grundsätzlich mit achsparallelen Strahlen beleuchtet. Wegen des Öffnungsfehlers der letzten Kondensorlinse ist das jedoch nicht exakt möglich; Heritage sieht daher bei integraler Beleuchtung der Maske eine Defokussierung der letzten Kondensorlinse vor, durch die deren öffnungsfehler für den äußeren Rand der Maske kompensiert und die Verzeichnung des Bildes vermindert wird. Demgegenüber erlaubt es die Erfindung, den öffnungsfehler der letzten Kondensorlinse dynamisch derart zu kompensieren, daß das Strahlbündel abhängig von der Erregung des Ablenksystems mit vorgegebenen Winkeln, z. B. auch stets parallel zur optischen Achse des Gerätes auf die Maske auftrifft; dadurch kann u. a. der Verzeichnungsfehler vollständig beseitigt werden.

Die Erfindung gestattet es ferner, durch eine von der Erregung des Ablenksystems abhängige zusätzliche Erregung der Abbildungslinse die Bildfeldwölbung dynamisch zu kompensieren; ebenso kann ein der Abbildungslinse zugeordneter Stigmator dynamisch so erregt werden, daß ein von der Ablenkung abhängiger Astigmatismus optimal korrigiert wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Maske divergent beleuchtet sein, derart, daß jeweils ein im Abstand R von der optischen Achse auf die Maske auftreffender Strahl des Strahlbündels einen Winkel ß (im Bogenmaß) mit der optischen Achse bildet,

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- G VPA 77 P 3706 BRD der zumindest annähernd der Bedingung

R . f~ f-,

β ₌ -A _fUr ι £ 3

^f1 ²

genügt. Wie später erläutert werden wird, lassen sich durch diese Art der Beleuchtung die Seideischen Fehler des Projektionslinsensystems herabsetzen, so daß die nutzbare Bildpunktzahl wesentlich erhöht ist. Die divergente Beleuchtung kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß das Ablenksystem in Strahlrichtung hinter der vorderen Brennebene der letzten Kondensorlinse angebracht wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Ablenksystem aus zwei entgegengesetzt erregten Teilsystemen zusammenzusetzen, wobei also das erste Teilsystem den Strahl aus der Achse herauslenkt und das zweite den Strahl wieder zur Achse zurücklenkt.

Bei beiden vorgenannten Ausführungsformen ist es möglich, den öffnungsfehler der letzten Kondensorlinse dynamisch zu kompensieren, indem die letzte Kondensorlinse bzw. der erste Teil des Ablenksystems eine zusätzliche Erregung erhält. Legt man auf Verzeichnungsfreiheit größeren Wert als auf die Auflösung des Bildes, so kann man durch eine Zusatzerregung dieser Art einen streng achsparallelen Verlauf des Strahlbündels bei jeder Erregung des Ablenksystems erzielen.

Mit Vorteil kann zwischen Maske und Präparat ein weiteres Ablenksystem angeordnet sein, durch dessen Erregung ein Teilbereich des Präparats, auf den der beleuchtete Teilbereich der Maske abzubilden ist, wählbar ist. Das weitere Ablenksystem ermöglicht es, komplizierte Schaltungsmuster auf dem Präparat bausteinartig aus Standardmustern, die durch Teilbereiche der Maske vorgegeben sind, zusammenzusetzen. Bei dem bekannten Gerät nach Heritage ist zwischen Maske und Präparat ebenfalls ein Ablenksystem vorgesehen; es hat jedoch nur die Aufgabe, zur Fein justierung von Maske und Präparat das Bild der Maske gegenüber dem Präparat zu verschieben. Diese Aufgabe kann das weitere Ablenksystem bei dem vorliegenden Gerät zusätzlich erfüllen. Es kann ferner dazu dienen, die

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Verzeichnung, die bei divergenter Beleuchtung der Maske in Kauf genommen wird, zu beseitigen.

Die Figuren 1, 2 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung; anhand von Fig. 3 wird das Prinzip der divergenten Beleuchtung erläutert.

Das in Fig.1 dargestellte Gerät 1 besteht aus einer Elektronenquelle 2, einem dreistufigen Kondensorlinsensystem 3 mit den Linsen 3a, 3b und 3c und einem Projektionslinsensystem 6, das aus einer langbrennweitigen Zwischenlinse 7 und einer kurzbrennweitlgen Abbildungslinse 8 zusammengesetzt ist. Der Strahlengang des Projektionslinsensystems 6 ist telezentrisch; die hintere Brennebene der Zwischenlinse 7 und die vordere Brennebene der Abbil- dungslinee 8 fallen in der Ebene 12 zusammen. Die Linsen 7 und 8 sind als magnetische Linsen ausgebildet. Sie sind vorzugsweise entgegengesetzt gleich erregt; das bedeutet, daß sie dieselbe Amperewindungszahl besitzen und daß die Richtungen ihrer Magnetfelder zueinander entgegengesetzt sind. Durch diese Art der Erregung in Verbindung mit dem telezentrischen Strahlengang wird erreicht, daß im Projektionslinsensystem der Verdrehungsfarbfehler, der Vergrößerungsfarbfehler und die isotrope Verzeichnung zu Null werden und die verbleibenden Fehler zumindest teilweise aufgehoben sind.

Mit 4 ist eine Maske bezeichnet, die verkleinert auf ein Präparat 11, z. B. ein Halbleiterplättchen, abgebildet wird. Die Maske liegt in der vorderen Brennebene 10 der Zwischenlinse 7 und das Präparat 11 liegt in der hinteren Brennebene 9 der Abbildungslinse 8.

Vor der letzten Kondensorlinse 3c (Brennweite f„) befinden sich ein erstes Ablenksystem 13 und eine Blende 14. Die Blende 14 blendet aus dem Elektronenstrahl ein Bündel 15 aus und bestimmt dessen Form; die Blendenöffnung kann beispielsweise kreisförmig oder quadratisch sein. Das Ablenksystem 13 besteht z. B. aus zwei senkrecht zueinander gerichteten Paaren von Magnetspulen; es kann jedoch auch durch zwei Paare von elektrostatischen Ablenkplatten gebildet sein. Es liegt in der vorderen Brennebene der Kondensor-

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- Z VPA 77 P 3706 BRD linse 3c, in die auch die Quelle 2 durch die Kondensorlinsen 3a und 3b abgebildet wird. Infolgedessen besteht das die Sonde bildende Bündel 15 nach Durchtritt durch die letzte Kondensorlinse 3c aus parallelen Strahlen, die auch bei Ablenkung des Bündels durch das Ablenksystem 13 parallel zur optischen Achse 5 verlaufen.

Das Strahlbündel 15 beleuchtet die Maske 4 in einem flächenhaften Bereich B, der durch entsprechende Erregung des Ablenksystems 13 wählbar ist. Der Bereich B wird in der dargestellten Weise durch D die Linsen 7 und 8 auf einen Bereich b des Präparats 11 abgebildet. Wird das Ablenksystem 13 durch einen Rastergenerator derart erregt, daß das Strahlbündel 15 die Maske 4 zellenförmig abrastert, so wird die gesamte Fläche der Maske 4 auf das Präparat 11 abgebildet.

Zur gegenseitigen Justierung (Positionierung) von Maske 4 und Präparat 11 besitzt die Maske 4 eine Prüföffnung, die mit einer Justiermarke auf dem Präparat 11 korrespondiert. Es sei angenommen, daß der in Fig. 1 dargestellte Beiäch B der Maske 4 eine

!0 solche Prüföffnung enthält, z. B. einen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Spalt. Diese Prüföffnung wirkt mit einer Justiermarke 11a des Präparats 11 zusammen, die ebenfalls die Form einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Linie haben kann. Die Justiermarke 11a kann beispielsweise ein gegenüber ihrer Umgebung

>5 erhöhtes Sekundärelektronen-Emissionsvermögen aufweisen; die von ihr ausgehenden Sekundärelektronen werden durch einen Detektor registriert und nach Verstärkung einem Meßinstrument oder Sichtgerät zugeführt. Die Maske 4 und das Präparat 11 werden nun relativ zueinander so lange verschoben, bis das Bild der Prüföffnung zur Deckung mit der Justiermarke 11a kommt, v/as durch ein Maximum der Sekundärelektronenemission feststellbar ist. Statt dessen kann auch der über das Präparat 11 fließende Strom gemessen werden, der durch die Sekundärelektronenemission vermindert wird.

In der gemeinsamen Brennebene 12 der Linsen 7 und 8 ist ein weiteres Ablenksystem 16 angeordnet. Dieses Ablenksystem ermöglicht es, das Bild b des Maskenbereiches B auf dem Präparat 11 z. B. durch Wobbein zu verschieben; es erleichtert dadurch bei der Justierung das Auffinden der Justiermarke 11a.

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- JT- § VPA 77 P 3706 BRD

Wie aus cer vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist die Erregung des Kondensorlinsensystems 3 bei der Justierung die gleiche wie bei der Abbildung der Maske; Schwierigkeiten durch Umstellung der Kondensorerregung beim übergang von Justierung zu Abbildung treten daher nicht auf.

Die dargestellte Anordnung ermöglicht es ferner, komplizierte Schaltungsmuster auf dem Präparat 11 durch typenartiges Aneinander» fügen von El emen tarinus tern zusammenzustellen. Es sei angenommen, daß der Bereich B das vollständige Muster für eine auf dem Präparat 11 zu erzeugende Elementarschaltung, beispielsweise einen Verstärker, enthält. Dieses Muster, das an sich auf einen Bereich b des Präparats 11 abgebildet wird, kann nun durch entsprechende Br· regung des weiteren Ablenksystems 16 an eine beliebige Stelle des Präparats 11 verlegt werden, beispielsweise durch den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Strahlengang in die Lage b¹. Die Übereinstimmung des Bildes b mit seiner vorgesehenen Lage b^f kann wiederum in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß das Bild von Prüföffnungen der Maske mit Justiermarken, die auf dea Präparat vorgesehen sind, zur Deckung gebracht wird. Muster für weitere Elementarschaltungen, die in der Maske 4 enthalten sind, können durch entsprechende Erregung des Ablenksystems 13 ausgewählt und durch entsprechende Erregung des weiteren Ablenksystems 16 auf einen ebenfalls wählbaren Teilbereich des Präparats abgebildet werden.

Ein Strahlengang nach Fig. 1, bei dem das Strahlbündel 15 unabhängig von seinem Achsabstand stets parallel zur Achse 5 verläuft, ist nur bei einer idealen Kondensorlinse 3c möglich. Der Einfluß des Öffnungsfehlers der Linse 3c wird später diskutiert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung mit divergenter Beleuchtung der Maske, wobei Teile mit gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. Das Ablenksystem 13 liegt hier innerhalb der Brennweite f der letzten Kondensorlinse 3c; sein Abstand von der Brennebene, d. h. die Defokussierung, ist mit Az bezeichnet. Infolgedessen tritt das Strahlbündel 15a divergent aus der Kondensorlinse 3c aus und trifft mit einem Winkel ß gegen die optische Achse auf die Maske*4.

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- AO VPA 77 P 3706 BRD

Der Winkel ß ist gemäß Beziehung (1) gewählt; das hat, wie anhand von Fig. 3 erläutert werden wird, zur Folge, daß sämtliche Strahlen des Bündels 15a durch die Mitte der Abbildungslinse 8 verlaufen. Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 wird ein Bereich B der Maske im Bereich b des Präparats 11 abgebildet. Das weitere Ablenksystem 16 liegt hier in der Mittelebene der Linse 8, so daß das Bild b auf dem Präparat 11 verschoben werden kann, während die Strahlen des Bündels 15a nach wie vor durch die Mitte der Linse 8 verlaufen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 kann ebenfalls zur Abbildung der gesamten Maske 4 verwendet werden, wobei die Maske mit Hilfe des Ablenksystems 13 zellenförmig abgerastert wird und das weitere Ablenksystem 16 untätig ist. Durch die divergente Beleuchtung der Maske hat das Bild, wie gezeigt werden wird, eine hohe Auflösung; dafür wird jedoch gegenüber einem Strahlengang mit paralleler Beleuchtung der Maske eine gewisse Verzeichnung in Kauf genommen. Diese Verzeichnung kann prinzipiell durch eine von der Ablenkung des Strahlbündeis 15a abhängige Erregung des weiteren AbIenksystems 16 kompensiert werden. Die Ausführungsform nach Fig. 2 kann jedoch auch zur typenartigen Zusammensetzung von Elementarmustern dienen, wobei der abzubildende Bereich B durch statische' Erregung des Ablenksystems 13 ausgewählt und die vorgesehene Lage b¹ des Bildes b durch entsprechende statische Erregung des AbIenksystems 16 hergestellt wird. Die Lage b¹ kann in der bereits erläuterten Weise durch Prüföffnungen und Justiermarken kontrolliert werden. Hierbei wird ohne weiteres auch die Verzeichnung des Frojektionslinsensystems 7/8 ausgeglichen, die durch den divergenten Einfall des Strahlbündels 15a verursacht ist.

Die Wirkungsweise der divergenten Beleuchtung gemäß Fig. 2 ist im Prinzip folgende:

Ein Strahl, der von einem Punkt der Maske ausgeht, durchsetzt bei divergenter Beleuchtung die Mittelebene der langbrennweitigen Zwischenlinse in einem Punkt, der weiter von der Achse entfernt ist als bei paralleler Beleuchtung. Die durch die Zwischenlinse verursachten Seideischen Fehler werden also größer. Der gleiche Strahl durchsetzt die Abbilduagslinse in einem Punkt, der achs-

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näher ist als bei paralleler Beleuchtung; hier werden also die Fehler geringer. Die Vergrößerung des Achsabstandes in der Zwischenlinse und die Verringerung des Achsabstandes in der Abbildungslinse haben den gleichen Betrag; da aber die Abstandsänderung relativ zum Linsendurchmesser bei der Abbildungslinse größer ist als bei der Zwischenlinse, ergibt sich insgesamt eine Abnahme der Fehler und damit eine Erhöhung der nutzbaren Bildpunktzahl um etwa den Faktor 2.

In Fig. 3 sind die beiden Strahlengänge nach den Figuren 1 und 2 nochmals vergleichend dargestellt. Es wird ein Punkt P der Maske betrachtet, der den Abstand R von der optischen Achse 5 hat. Der parallel einfallende Strahl 15 durchsetzt die Mittelebene der Zwischenlinse 7 ebenfalls mit dem Achsabstand R, schneidet die Achse 5 in dem gemeinsamen Brennpunkt F₁, F₂ der Linsen 7 und 8 und verläßt die Linse 8 dann wieder parallel zur Achse 5. In Fig. sind ferner die Brennweiten f^ und f₂ der Linsen 7 und 8 eingezeichnet; das Verhältnis f^/f₂ ist der Verkleinerungsmaßstab, mit dem die Maske 4 auf dem Präparat 11 abgebildet wird.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, bewirkt eine divergente Beleuchtung der Maske 4 zwar etwas größere Abbildungsfehler in der Zwischenlinse 7, jedoch wesentlich geringere Abbildungsfehler in der Abbildungslinse 8, so daß insgesamt eine Abbildungsverbesserung durch das Projektionslinsensystem 6 verbleibt. Der folgenden Abschätzung des optimalen Divergenzwinkels ß liegt die Überlegung zugrunde, daß bei einem großen Verkleinerungsmaßstab die durch die Abbildungslinse 8 verursachten Fehler weit überwiegen und daß daher die Abbildungseigenschaften des Projektionslinsensystems 6 dann am günstigsten sind, wenn die Strahlen die Abbildungslinse 8 in der Mitte, also in der optischen Achse 5, durchsetzen. Der Strahl 15a in Fig. 3 hat diesen Verlauf. Er durchsetzt ebenfalls den Punkt P der Maske 4 und erreicht die Mittelebene der Zwischenlinse 7 mit dem Achsabstand R +^R· Wegen der telezentrischen Optik verlaufen die Strahlen 15 und 15a zwischen den Linsen 7 und 8 parallel zueinander; daher ist die Strecke, um die der Strahl 15a gegenüber dem Strahl 15 in der Mittelebene der Linse 8 nach links gerückt ist, ebenfalls gleich AR. Man erkennt

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Ar
aus Fig. 3 unmittelbar, daß ß = -sr- ist. Da andererseits 4R das

1 R . f ₂ verkleinerte Bild von R ist, gilt AR = —·ψ—~. Demnach ergibt sich die oben genannte Beziehung

R . t₀
ß = 2-£ . (D

Aus Fig. 1 und elementaren Beziehungen der geometrischen Optik läßt sich leicht ableiten, daß zur Erzielung dieses optimalen Divergenzwinkels ß eine Defokussierung

f ²
Δζ = § (2)

Δζ = -§—
^f1 ^/f2

erforderlich ist, wobei f die Brennweite der letzten Kondensorlinse 3c ist.

Aus (1) und (2) ergibt sich

^fc

Diese Überlegungen gelten für eine ideale Kondensorlinse 3c Durch den öffnungsfehler einer realen Kondensorlinse 3c entsteht jedoch eine zusätzliche Neigung Insbesondere der achsfernen Strahlen

wobei C₀ die Öffnungsfehlerkonstante der Kondensorlinse 3c ist. Durch den Öffnungsfehler wird also der beabsichtigte Winkel ß nach Gleichung (1) vermindert. Dieser Fehler kann dadurch korrigiert werden, daß Δζ etwas größer gewählt wird als in Gleichung .(2) angegeben. 8098 30/0212

VPA 77 P 3706 BRD Im folgenden ist Az, wie bisher, diejenige Defokussierung, die ohne Berücksichtigung des öffnungsfehlers zur Erfüllung von (1) erforderlich ist, und Δζ¹ die Defokussierung bei Kompensierung des Öffnungsfehlers. Die Neigungswinkel, die sich ohne öffnungsfehler bei den Defokussierungen Az und Δζ¹ ergeben, sind mit bzw. ß/j_z ^f bezeichnet. Demnach ist

Az ^βΛζ * ^ßC ·
^{AZ ΔΖ} ^Cö

woraus nach (3)_f (1) und (4) folgt:

= 2^ + . (6)

Demnach ist die optimale Defokussierung

Man erkennt aus (7)» daß mit den bisher beschriebenen Mitteln der Figur 2 eine exakte Kompensation des Öffnungsfehlers nur für ein R, also nur für eine Ringzone des Bildes möglich ist; zur optimalen Korrektur wählt man 4z· mit Vorteil für ein R, das etwa den Radius der Maske entspricht.

Eine Kompensation des Öffnungsfehlers für alle R ist jedoch dadurch möglich, daß der Linsenstrom der Kondensorlinse 3c abhängig vom Ablenkwinkel oC verändert wird. In Fig. 2 ist die Linsenstromversorgung der Kondensorlinse 3c mit 20 bezeichnet; sie gibt einen Strom i- an die Wicklung der Linse ab. Der Strom lj_c

ist konstant und so bemessen, daß sich für kleine Ablenkwinkel GC eine Defokussierung Az nach Gleichung (2) ergibt. Das Ablenksystem 13 wird durch den Ablenkgenerator 21 mit dem Strom i« erregt. Der Ablenkgenerator 21 steuert ferner einen Verstärker 22* der einen vom Ablenkwinkel CC abhängigen Zusatzstrom Aij_c an die

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Wicklung der Linse 3c abgibt. Der Zusatzstroc Ai, ist negativ, so daß die Erregung der Linse 3c bei Vergrößerung von CC vermindert und damit die Defokussierung ^z vergrößert wird. Da Δζ· gemäß Gleichung (7) von R abhängt, ist der Verstärker 22 vorzugsweise so ausgelegt, daß, wie in Fig. 2 angedeutet, Ai*_c etwa quadratisch von i^, abhängig ist.

Die Erregung des Ablenksystems 13 ist in Fig. 2 vereinfacht nur für ein Ablenkspulenpaar dargestellt. Wird das Strahlbündel 15a gleichzeitig durch beide Ablenkspulenpaare in x- und y-Richtung abgelenkt, so tritt für die Steuerung des Verstärkers 22 an die Stelle von i*, die Wurzel aus der Summe der Quadrate von i und

Wenn die Kondensorlinse 3c, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Eisenmantel aufweist, kann es schwierig sein, ihre Erregung exakt entsprechend der veränderlichen Komponente ^i, einzustellen. In diesem Falle ist es von Vorteil, im Inneren der Linse 3c eine in Fig. 2 gestrichelt angedeutete eisenfreie Hilfslinse 3c' anzu-

2Q ordnen, die den Strom Ai,_c führt.

In bestimmten Fällen kann es angezeigt sein, auf eine hohe Auflösung des Bildes zu verzichten und statt dessen Verzeichnungsfreiheit anzustreben. Zu diesem Zweck kann das AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 2 so abgewandelt werden, daß das Strahlbündel 15a unabhängig vom Ablenkwinkel (X stets parallel zur optischen Achse 5 verläuft. Hierzu wird das Ablenksystem 13 in die vordere Brennebene der Kondensorlinse 3c gelegt, so daß die Defokussierung Δ2 bei CC = 0 ebenfalls gleich Null ist. Die Kondensorlinse 3c erhält, wie bereits beschrieben, eine Zusatzerregung Ai*_c, die etwa quadratisch von I₁, abhängt. Das entspricht dem Fortfall der ersten Komponente von Az¹ nach Gleichung (7)» so daß nur noch eine von OC abhängige Defokussierung zur Korrektur des Öffnungsfehlers der Linse 3c übrigbleibt.

Das Projektionslinsensystem 7/8, insbesondere die Abbildungslinse 8, verursacht eine Bildfeldwölbung, die ebenfalls durch eine Zusatzerregung dynamisch kompensiert werden kann. Diese Zusatzerregung muß so wirken, daß sie bei großen Werten des Win-

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VPA 77 P 3706 BRD kels. den das auf das Präparat 11 auftreffende Strahlbündel mit der Achse bildet, die Erregung der Linse 8 vermindert und damit die Brennweite erhöht. Hierzu kann in ähnlicher Weise wie bei der Kondensorlinse 3c eine eisenfreie Zusatzlinse 8a vorgesehen sein, die abhängig von dem Ablenkwinkel OC und dem durch das Ablenksystem 16 bewirkten Ablenkwinkel S entgegengesetzt zur Hauptwicklung der Linse 8 erregt ist. Ein der Abbildungslinse 8 züge·* ordneter (nicht dargestellter) Stigmator kann in entsprechender Weise abhängig von oC und O erregt sein, so daß der von diesen' Winkeln abhängige Astigmatismus optimal korrigiert ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der divergente Einfall des die Sonde bildenden Bündels dadurch erzeugt, daß das erste Ablenksystem gegenüber der letzten Kondensorlinse defokussiert ist. Statt dessen kann man auch zur Erzielung der Divergenz das erste Ablenksystem aus zwei entgegengesetzt erregten Teilsystemen zusammensetzen.

Den beleuchtenden Teil eines derartigen Gerätes zeigt Fig. 4. Das erste Ablenksystem besteht hier aus zwei Teilsystemen 13a und 13b. Das Teilsystem 13a liegt in der vorderen Brennebene der letzten Kondensorlinse 3c; die Strahlquelle 2 wird durch die Linsen 3a und 3b ebenfalls in diese Ebene abgebildet. Das Strahlbündel 17 tritt daher aus der Linse 3c als Parallelstrahlbündel aus und bildet auf der Maske 4 eine flächenhafte Sonde. Form und Größe dieser Sonde werden durch die Blende 14 bestimmt. Der abbildende Teil ist der gleiche wie in Fig. 2; das Bündel 17 vereinigt sich in einem Punkt der Brennebene der Linse 7 und sein Zentralstrahl verläuft durch die Mitte der Linse 8.

In der vorderen Brennebene der Kondensorlinse 3b ist das weitere Teil-Ablenksystem 13b angeordnet, das entgegengesetzt zum Teilsystem 13a erregt ist und das Strahlbündel 17 um den Winkel V aus der Achse herauslenkt. Das Strahlbündel 17 verläuft daher nach Durchtritt durch die Linse 3b gegenüber der Achse 5 seitlich versetzt und parallel zu ihr. Der Abstand des Zentralstrahls von der Achse ist in Fig. 4 mit r bezeichnet. Aus der Figur ist ersichtlich, daß infolge des Versatzes r eine Ablenkung des StrahlbUndele

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- /t£ VPA 77 P 3706 BRD um den Winkel oC einen divergenten Austritt des Bündels aus der Linse 3c mit dem Winkel ß bewirkt, da der Punkt, um den das Bündel gekippt wird, nicht in der Achse liegt.

Die Teil-Ablenksysteme 13a und 13b werden durch einen gemeinsamen Ablenkgenerator AG versorgt, der an das Teilsystem 13a den Strom

^an ^^{as Tei}l^sy^s^^em 13b den Strom i**v = - P · gibt, wobei der Faktor P zunächst als konstant betrachtet werden soll.

Der Faktor P läßt sich wie folgt berechnen, wobei vorausgesetzt ist, daß die Maske 4 in der Brennebene der Linse 3c liegt und die Teilsysteme 13a und 13b gleich ausgelegt sind, d. h. bei gleicher Erregung um gleiche Winkel ablenken.

Für die Winkel OC, ß und ν ergibt sich aus Fig. 4:

" fl - f- . (9)

■-■ - \

Aus (9) und (10) erhält man:
f

aus (1) und (8)
35

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Λ·*

Demnach ist

²T-¹ . (13>

also

Diese Berechnung gilt wiederum nur für eine ideale Kondensorlinse 3c Will man deren öffnungsfehler berücksichtigen, so kann man zur Erregung des Teilsystems 13b dem Strom - P . i<j3_a einen gleichgerichteten Zusatzstrom überlagern, der überproportional mit i^3_a ansteigt und vorzugsweise von i-j3_a abhängt.

Soll zur Beseitigung der Verzeichnung die Ausführungsform nach Fig. 4 so abgewandelt worden, daß das Strahlbündel 17 unabhängig von R stets parallel auf die Maske A auf trifft, so wird man das Teilsystem 13b ausschließlich mit dem genannten Zusatzstrom erregen.

Die Erfindung ist nicht auf Geräte mit magnetischen Linsen beschränkt; es können vielmehr auch elektrostatische Linsen verwendet werden. Sie ist auch unabhängig von der Art der zur Abbildung verwendeten Korpuskeln; sie kommt sowohl für elektronen- wie für ionenoptische Geräte in Betracht·

A Figuren 9 Ansprüche

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Claims

VPA 77 P 3706 BRD Patentansprüche 27 02 A4 5

1. Korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinernden Abbildung einer Maske auf ein zu bestrahlendes Präparat, mit einer die Maske beleuchtenden Strahlquelle, einem Kondensorlinsensystem, das ein als Sonde auf die Maske fallendes Strahlbündel erzeugt, einem in Strahlrichtung vor der letzten Kondensorlinse liegenden Ablenksystem, ferner mit einem Projektionslinsensystem aus einer langbrennweitigen Zwischenlinse (Brennweite f ^) und einer kurzbrennweitigen Abbildungslinse (Brennweite fp)» deren Abstand gleich der Summe ihrer Brennweiten ist, wobei die Maske in der vorderen Brennebene der Zwischenlinse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde ein aus mindestens annähernd parallelen Strahlen bestehendes Strahlbündel (15, 17) ist, das einen flächenhaften Teilbereich (B) der Maske (4) gleichzeitig erfaßt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske divergent beleuchtet ist, derart, daß Jeweils ein im Abstand R von der optischen Achse (5) auf die Maske (4) auftreffender Strahl des Strahlbündeis (15a) einen Winkel ß (im Bogenmaß) mit der optischen Achse bildet^ der zumindest annähernd der Bedingung

R . I₀ f.

ß = *-* für rr

ff

genügt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlbündel unter Kompensation des Öffnungsfehlers der letzten Kondensorlinse (3c) bei Jeder Erregung des Ablenksystems parallel zur optischen Achse (5) auf die Maske (4) auftrifft.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem (13) in Strahlrichtung hinter der vorderen Brennebene der letzten Kondensorlinse (3c) liegt.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der letzten Kondensorlinse (3c) von der Erregung des Ablenksystems (13) abhängig ist.

6. Gerät nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem (13) aus zwei entgegengesetzt erregten Teilsystemen (13a, 13b) besteht.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des in Strahlrichtung ersten Teilsystems (13b) überproportional von der des zweiten Teilsystems (13a) abhängt.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Maske (4) und Präparat (11) ein weiteres Ablenksystem (16) angeordnet ist, durch dessen Erregung ein Teilbereich (b) des Präparats, auf den der beleuchtete Teilbereich (B) der Maske abzubilden ist, wählbar ist.

9. Gerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das v/eitere Ablenksystem (16) in der Mittelebene der Abbildungslinse (8) oder hinter dieser liegt.

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