DE2702445B2 - Korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinernden Abbildung einer Maske auf ein zu bestrahlendes Präparat - Google Patents
Korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinernden Abbildung einer Maske auf ein zu bestrahlendes PräparatInfo
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- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
Description
Rh
für
A
/2
genügt (F ig. 2).
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlbündel unter Kompensation des
Öffnungsfehlers der letzten Kondenscrlinse (3c) bei jeder Erregung des Ablenksystems (13,13b) 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.
5. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der letzten
Kondensorlinse (3c) von der Erregung des Ablenksystems (13,13i>,)abhängig ist.
6. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurcn gekennzeichnet, daß das Ablenksystem aus zwei
entgegengesetzt erregten Teilsystemen (13a, 13b) besteht.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des in Strahlrichtung ersten
Teilsystems (i3b) 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 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ablenksystem (16)
in der Mittelebene der Abbildungslinse (8) oder hinter dieser liegt.
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, bei dem die Maske in der vorderen Brennebene der Zwischenlinse liegt
Ein derartiges Gerät ist z. B. aus einer Arbeit von Heritage, ]. Vac. Sei. Technol, 12,1975, Seiten 1135 bis
1140, bekannt Es dient insbesondere zur Erzeugung von Mustern auf Halbleiterplättchen (Wafern) 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 das 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 Maskenebene und damit durch das anschließende Projektionslinsensystem ebenfalls punktförmig
in die Präparatebene abgebildet wird. Das oberhalb der Maske liegende Ablenksystem 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 eine auf dem Präparat
angeordnete 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.
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.
Bei der integralen Beleuchtung der Maske nach Heritage verlaufen die Strahlen grundsätzlich achsparallel.
Wegen des Öffnungsfehlers der letzten Kondensorlinse ist das jedoch nicht exakt möglich; Heritage
sieht daher bei der integralen Beleuchtung eine Defokussierung der letzten Kondensorlinse vor, durch
die deren öffnungsfehler für den äußeren Rand der Maske kompensiert und die Verzeichnung des Bildes
vermindert wird. Eine Verzeichnungskorrektur ist also auf diese Weise nur näherungsweise möglich.
Die Erfindung befaßi sich nili der Aufgabe, bei eilicin
Gerät der eingangs genannten Art die in der Umstellung der Kondensorerregung liegende Fehlerquelle zu
beseitigen, bei der Justierung die Abbildung einer Prüföffnung der Maske auf das Präparat zu verbessern
und eine flexible Anpassung der Abbildungsbedingungen zur Verringerung der Abbildungsfehler insbesondere
hinsichtlich Auflösung oder Verzeichnung, zu ermöglichea
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sonde ein
aus mindestens annähernd parallelen Strahlen bestehendes Strahlbündel ist, das einen flächenhaf ten Teilbereich
der Maske, dessen Fläche klein ist gegen die gesamte abzubildende Fläche der Maske, der jedoch noch
getrennt abzubildende Einzelheiten enthält, gleichzeitig erfaßt
Das Flächenverhältnis von Teilbereich und gesamter abzubildender Fläche der Maske kann etwa in den
Größenordnungen 1 :102 bis 1 :106 liegen; bei einem
Durchmesser der Maske von 10 cm bedeutet das, daß der Durchmesser der Sonde etwa in den Größenordnungen
100 μπι 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 üblichen Weise zellenförmig abgerastert wird. Das Bild der Prüföffnung wie auch der übrigen
Maskenbereiche ist scharf und enthält eine nohe Strahlintensität.
Die Erfindung erlaubt es weiterhin, 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 β
(im Bogenmaß) mit der optischen Achse bildet, der zumindest annähernd der Bedingung
Jl
h
> 3
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 uäs zweite den Su aiii wieder zur Achse zurückienki.
Bei beiden vorgenannten Ausfühmngsiormen 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 ZusatT.erregung 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 Feinjustierung 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 Verzeichnung, die bei divergenter
Beleuchtung der Maske in Kauf genommen wird, zu beseitigen.
Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung; anhand von Fig.3 wird das Prinzip der
«) divergenten Beleuchtung erläutert.
Das in F i g. 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 kurzbrennweitigen Abbildungslinse 8 zusammengesetzt ist Der Strahlengang
des Projektionslinsensystems 6 ist telezentrisch; die hintere Brennebene der Zwischenlinse 7 und die
vordere Brennebene der Abbildungslinse 8 fallen in eier 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 entgegengej
setzt 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 4 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 fc)
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
bo Blendenöffnung kann beispielsweise kreisförmig oder
quadratisch sein. Das Ablenksystem 13 besteht z. B. aus zwei senkrecht zueinander gerichteten Paaren von
NCgnetspulen; es kann jedoch auch durch zwei Paare
von elektrostatischen Ablenkplatten gebildet sein. Es
b5 liegt in der vorderen Brennebene der Kondensorlinse
3c, in die auch die Quelle 2 durch die Kondensorlinsen 3a und 3b abgebildet wird. Infolgedessen besteht das die
Sonde bildende Bündel i5 nach Durchtriii 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 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 Makse 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 11a auf dem r>
Präparat 11 korrespondiert. Es sei angenommen, daß der in Fig. 1 dargestellte Bereich B der Maske 4 eine
solche Prüföffnung enthält, z. B. einen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Spalt. Diese Prüföffnung
wirkt mit der Justiermarke 11a des Präparats 11 2n
zusammen, die ebenfalls die Form einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Linie haben kann. Die
Justiermarke 11a kann beispielsweise ein gegenüber ihrer Umgebung erhöhtes Sekundärelektronen-Emissionsvermögen
aufweisen; die von ihr ausgehenden 2> Sekundärelektronen werden durch einen Detektor 17
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 jo
mit der Justiermarke 11a kommt, was 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. J3
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 Präpf rat 11 z. B. durch Wobbein zu
verschieben; es erleichtert dadurch bei der Justierung das Auffinden der Justiermarke Ha.
Wie aus der 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.
Das dargestellte Gerät ermöglicht es ferner, komplizierte Schaltungsmuster auf dem Präparat 11 durch
typenartiges Aneinanderfügen von Elementarmustern 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 Erregung des weiteren Ablenksystems 16 an eine beliebige Stelle des
Präparats 11 verlegt werden, beispielsweise durch den
in F i g. 1 gestrichelt dargestellten Strahlengang in die Lage b'. Die Obereinstimmung des Bildes b mit seiner
vorgesehenen Lage b' kann wiederum in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß das Bild von
Prüföffnungen der Maske mit Justiermarken, die auf dem 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 F i g. 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.
F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gerätes nach der Erfindung mit divergenter Beleuchtung der
Maske, wobei Teile mit gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Das
Ablenksystem 13 liegt hier innerhalb der Brennweite fc
der letzten Kondensorlinse 3c; sein Abstand von der Brennebene, d. h. die Defokussierung, ist mit Az
bezeichnet, infolgedessen tritt das Sirahlbündel 15a
divergent aus der Kondensorlinse 3c aus und trifft mit einem Winkel j3 gegen die optische Achse auf die Maske
4.
Der Winkel β ist gemäß Beziehung (1) gewählt; das hat, wie anhand von F i g. 3 erläutert werden wird, zur
Folge, dsiß sämtliche Strahlen des Bündels 15a durch die
Mitte der Abbildungslinse 8 verlaufen. Auch bei der Anordnung nach Fig.2 wird ein Bereich ßder 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 weiden kann, während die Strahlen des Bündels 15a
nach wie vor durch die Mitte der Linse 8 verlaufen.
Das Ausführungsbeispiel 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 Strahlbündels 15a abhängige Erregung
des weiteren Ablenksystems 16 kompensiert werden. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 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 b' des Bildes b durch
entsprechende statische Erregung des Ablenksystems 16 hergestellt wird. Die Lage b' kann in der bereits
erläuterten Weise durch Prüföffnungen und Justiermarken kontrolliert werden. Hierbei wird ohne weiteres
auch die Verzeichnung des Projektionslinsensystems 7/8 ausgeglichen, die durch den divergenten Einfall des
Strahlbündels 15a verursacht ist
Die Wirkungsweise der divergenten Beleuchtung gemäß F i g. 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 Abbildungslinse in einem Punkt der achsnäher 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
IR =
-fi
Demnach ergibt sich die oben genannte Beziehung
Rf2
(D
45
50
Aus F i g. 1 und elementaren Beziehungen der geometrischen Optik läßt sich leicht ableiten, daß
zur Erzielung dieses optimalen Divergenzwinkels β eine Defokussierung
,1 ζ =
(2)
erforderlich ist, wobei /c die Brennweite der letzten eo
Kondensorlinse 3c ist
Aus (1) und (2) ergibt sich
Aus (1) und (2) ergibt sich
R ■ Δζ
(3)
65
Diese Überlegungen gelten für eine ideale Kondensorlinse 3c Durch den öffnungsfehler einer r^en
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
F i g. 1 und 2 nochmals vergleichend dargestellt. Es wird ein Punkt P der Maske 4 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 R1 schneidet die Achse
5 in dem gemeinsamen Brennpunkt Fi, F2 der Linsen 7 '■">
und 8 und verläßt die Linse 8 dann wieder parallel zur Achse 5. In F i g. sind ferner die Brennweiten /i und /2
der Linsen 7 und 8 eingezeichnet; das Verhältnis f\lh ist der Verkleinerungsmaßstdb, mit dem die Maske 4 auf
dem Präparat i i 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 β 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 F i g. 3
hat diesen Verlauf. Er durchsetzt ebenfalls den Punkt P der Maske 4 und erreicht die Mittelebene der
Zwischenlinse 7 mit dem Achsabstand R + AR. 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 aus F i g. 3
unmittelbar, daß β = —j— ist. Da andererseits AR das
verkleinerte Bild von R ist, gilt Kondensorlinse 3c entsteht jedoch eine zusätzliche
Neigung insbesondere der achsfernen Strahlen
-74-
wobei Ca die Öffnungsfehlerkonstante der Kondensorlinse
3c ist. Durch den öffnungsfehler wird also der beabsichtigte Winkel β nach Gleichung (1) vermindert.
Dieser Fehler kann dadurch korrigiert werden, daß Az etwas größer gewählt wird als in Gleichung (2)
angegeben.
Im folgenden ist Az, wie bisher, diejenige Defokussierung,
die ohne Berücksichtigung des Öffnungsfehlers zur Erfüllung von (1) erforderlich ist, und Az' die
Defokussierung bei Kompensierung des Öffnungsfehlers. Die Neigungswinkel, die sich ohne öffnungsfehler
bei den Defokussierungen Az und Az' ergeben, sind mit
ßAzbzw. ^'bezeichnet Demnach ist
woraus nach (3), (1) und (4) folgt:
R · Iz'
/2
/2
/2
/i2
Demnach ist die optimale Defokussierung
Iz' =
Man erkennt aus (7), daß mil den bisher beschriebenen
Mitteln der F i g. 2 eine exakte Kompensation des Öffnungsfehlers nur für ein R, also nur für eine Ringzone
des Bildes möglich ist; zur optimalen Korrektur wählt man Az' mit Vorteil für ein R, das etwa dem Radius der
Maske entspricht
Eine Kompensation des Öffnungsfehlers für alle R ist jedoch dadurch möglich, daß der Linsenstrom der
Kondensorlinse 3c abhängig vom Ablenkwinkel « verändert wird. In F i g. 2 ist die Linsenstromversorgung
der Kondensorlinse 3c mit 20 bezeichnet; sie gibt einen Strom ic an die Wicklung der Linse ab. Der Strom öcist
konstant und so bemessen, daß sich für kleine Ablenkwinkel * eine Defokussierung Az nach Gleichung
(2) ergibt Das Ablenksystem 13 wird durch den Ablenkgenerator 21 mit dem Strom i\3 erregt Der
Ablenkgenerator 21 steuert ferner einen Verstärker 22, der einen vom Ablenkwinkel« abhängigen Zusatzstrom
Ahc an die Wicklung der Linse 3c abgibt Der
Zusatzstrom Aijc ist negativ, so daß die Erregung der
Linse 3c bei Vergrößerung von λ vermindert und damit die Defokussierung Az vergrößert wird. Da Az' gemäß
Gleichung (7) von R2 abhängt, ist der Verstärker 22
vorzugsweise so ausgelegt, daß, wie in F i g. 2 angedeutet Ai3C etwa quadratisch von ii3 abhängig ist
Die Erregung des Ablenksystems 13 ist in Fig.2
vereinfacht nur ein für Ablenkspulenpaar dargestellt Wird das Strahlbündel 15& gleichzeitig durch beide
Ablenkspulenpaare in x- und ^Richtung abgelenkt, so
tritt für die Steuerung des Verstärkers 22 an die Stelle von /13 die Wurzel aus der Summe der Quadrate von ix
und iy.
Wenn die Kondensorlinse 3c, wie in Fig.2 dargestellt,
einen Eisenmantel aufweist, kann es schwierig sein, ihre Erregung exakt entsprechend der veränderlichen
Komponente Ahc einzustellen. In diesem Falle ist
es von Vorteil, im Inneren der Linse 3c eine in F i g. 2 gestrichelt angedeutete eisenfreie Hilfslinse 3c' anzuordnen,
die den Strom Akc 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 Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 so
abgewandelt werden, daß das Strahlbündel 15a unabhängig vom Ablenkwinkel λ stets parallel zur
optischen Achse 5 verläuft Hierzu wird das Ablenksystem 13 in die vordere Brennebene der Kondensorlinse
3c gelegt, so daß die Defokussierung Az bei <x = 0
ebenfalls gleich Null ist. Die Kondensorlinse 3c erhält, wie bereits beschrieben, eine Zusatzerregung Δ ha die
etwa quadratisch von /13 abhängt. Das entspricht dem
Fortfall der ersten Komponente von Az'n&ch Gleichung
(7), so daß nur noch eine von λ abhängige Defokussierung zur Korrektur diis 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 Winkels, 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 <x und dem durch das Ablenksystem 16 bewirkten Ablenkwinkel <5 entgegengesetzt zur Hauptwicklung
der Linse 8 erregt ist. Ein der Abbildungslinse 8 zugeordneter (nicht dargestellter) Stigmator kann in
entsprechender Weise abhängig von α und δ 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 F i g. 4. Das erste Ablenksystem besteht hier aus
zwei Teilsystemen 13a und 136. Das Teilsystem 13a iiegt in der vorderen Brennebene der letzten Kondensorlinse
3c; die Strahlquelle 2 wird durch die Linsen 3a und 36 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 dierer Sonde werden durch die Blende
14 bestimmt Der abbildende Teil ist der gleiche wie in F i g. 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 36 ist das weitere Teil-Ablenksystem 136 angeordnet, das
entgegengesetzt zum Teilsystem 13a erregt ist und das Strahlbündel 17 um den Winkel γ aus der Achse
herauslenkt Das Strahlbündel 17 verläuft daher nach Durchtritt durch die Linse 36 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 Strahlbündels um den
Winkel« einen divergenten Austritt des Bündels aus der
Linse 3c mit einem Winkel β bewirkt, da der Punkt, um den das Bündel gekippt wird, nicht in der Achse liegt.
Die Teil-Ablenksysteme 13a und 136 werden durch einen gemeinsamen Ablenkgenerator AG versorgt, der
an das Teilsystem 13a den Strom i\za und an das
Teilsystem 136 den Strom inb = — P · /'13a abgibt,
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 3cliegt und die Teilsysteme 13a und 13ί>
gleich ausgelegt sind, d. h. bei gleicher Erregung um gleiche Winkel ablenken.
Für die Winkel α, β und γ ergibt sich aus F i g. 4:
r = x·
Aus (9) und (10) erhält man:
aus (1) und (8)
ff
Demnach ist
CO)
(H)
(12)
(13)
(14)
(14)
Diese Berechnung gilt wiederum nur für eine ideale Kondcnsorlinse 3c Will man deren öffnungsfehler
berücksichtigen, so kann man zur Erregung des
5u Teilsystems 136 dem Strom — P · /131 einen gleichgerichteten
Zusatzstrom überlagern, der überproportional mit it u ansteigt und vorzugsweise von /13,2 abhängt
Soll zur Beseitigung der Verzeichnung das Ausführungsbeispiel
nach F i g. 4 so abgewandelt werden, daß das Strahlbündel 17 unabhängig von R stets parallel auf
die Maske 4 auftrifft, so wird man das Teilsystem 136 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
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
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, ι ο
ferner mit einem Projektionslinsensystem aus einer langbrennweitigen Zwischenlinse (Brennweite f\)
und einer kurzbrennweitigen Abbildungslinse (Brennweite /2), deren Abstand gleich der Summe
ihrer Brennweiten ist, bei dem die Maske in der vorderen Brennebene der Zwischenlinse liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde ein aus mindestens annähernd parallelen Strahlen
bestehendes StrahJbündel (15, 15a, 17) ist, das einen
flächenhaften Teilbereich (B) der Maske (4), dessen Fläche klein ist gegen die gesamte abzubildende
Fläche der Maske (4), der jedoch noch getrennt abzubildende Einzelheiten enthält, gleichzeitig erfaßt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) divergent beleuchtet ist,
derart, daß jeweils ein im Abstand R von der optischen Achse (5) auf die Maske (4) auftreffender
Strahl des Sti ahlbündels (15a; einen Winkel β (im
Bogenmaß) mit der optischen Achse bildet, der jo
zumindest annähernd der Bedingung
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