DE2755399A1

DE2755399A1 - Electron beam irradiation system for structures on substrates - irradiates structure surrounds to compensate for electron scattering

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Publication number: DE2755399A1
Application number: DE19772755399
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dipl Phys Froeschle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-13
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2755399C2

Abstract

The substrate is coated with an electron sensitive varnish, and the structure to be produced is illuminated in the usual way. In addition a compensation illumination is applied by which at least parts of structure surrounds which are normally not illuminated, are so illuminated by electrons that the dose component of scattered back electrons is at least partly componesated by illumination of the surrounds of the structure. The sum of parts of compensation illumination and the part of structure illumination due to the scattered back electrons is at every point of the structure and its surround the same, irrespective of whether this point was illuminated during structure illumination or not.

Description

Beanspruchte Unionspriorität:Claimed Union priority:

U.S.A. Ser. No. 750.576 vom 14. 12. 1976 Bezeichnumg: Elektronenstrahlbelichtungsverfahren mit Kompensation des Proximityeffekts Elektronenstrahlbelichtungsverfahren mit Kompensation des Proximityeffekts. U.S.A. Ser. No. 750.576 of December 14, 1976 Designation: electron beam exposure process with compensation of the proximity effect Electron beam exposure process with compensation of the proximity effect.

sie erfindung betrifft ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Strukturen mit kleinsten Abmessungen bis herab in den Submikronbereichlinsbesondere für Halbleiterbauelementedurch Belichtung eines substrats, welches mit einem geeigneten elektronenempfindlichen Lack überzogen ist, mit zlektronenstrahlen. Der Zweck des Verfahrens ist die Kompensation des sogenannten Proximityeffekts, welcher durch die bei der Belichtung aus dem Innern des Substrats zurückgestreuten Elektronen verursacht wird und die Herstellung strukturtreuer scharfer Feinstrukturen sehr erschwert.The invention relates to a special process for the production of Structures with the smallest dimensions down to the submicron range in particular for semiconductor components by exposing a substrate which is coated with a suitable Electron-sensitive lacquer is coated with electron beams. The purpose of the Method is the compensation of the so-called proximity effect, which is caused by the electrons backscattered from inside the substrate during exposure and the production of structurally accurate, sharp fine structures difficult.

Das vorgeschlagene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der auf übliche weise durchgefurten Struktur belichtung eine Kompensationsbelichtung durchgeführt wird, bei welcher zumindest Teile des üblicherweise nicht belichteten Umfelde der Strukturen derart mit Elektronen belichtet werden, dass der im Umfeld fehlende Dosisanteil der Rückstreuelektronen dadurch kompensiert wird. Diese Kompensationsbelichtung des Umfelds erfolgt vorzugsweise mit einem Elektronenstrahl etwa Gauss'scher Intensitätsverteilung, dessen Durchmesser und intensität so gewählt wird, dass er im Umfeld und den angrenzenden Randgebieten der Struktur den Einfluss der Untergrundbelichtung ausgleicht, welcher bei der auf übliche Weise belichteten struktur durch die dabei rückgestreuten Elektronen verursacht wird. Bei einer speziellen Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird der zur Belichtung des Umfeldes notwendige breite hlektronenstrahl durch eine strukturierte Aperturblende mit im Mittel Gauss'scher Verteilung der Durch lässigkeit in Verbindung mit einer Defokussierung des lektroenstrahls gegenüber der üblichen scharfen Belichtung bei der Strukturerzeugung erzeugt.The proposed method is characterized in that in addition In addition to the structure exposure carried out in the usual way, there is a compensation exposure is carried out in which at least parts of the usually not exposed Surroundings of the structures are exposed to electrons in such a way that the surrounding area Missing dose portion of the backscattered electrons is thereby compensated. This compensation exposure of the environment is preferably carried out with an electron beam, approximately Gaussian intensity distribution, the diameter and intensity of which is chosen so that it is in the environment and the adjacent Edge areas of the structure compensates for the influence of the background exposure, which in the case of the structure exposed in the usual way due to the backscattered electrons caused. In a special embodiment of the proposed method the wide electron beam necessary to illuminate the surroundings is generated by a structured aperture diaphragm with an average Gaussian distribution of the transmittance in connection with a defocusing of the electric beam compared to the usual sharp exposure generated during structure generation.

Elektronenstrahlbelichtung eines Substrats, welches mit einer dünnen schicht eines geeigneten elektronenempfindlichen Lacks bedeckt ist, wird heutzutage in steigendem Masse anstelle der üblichen photolithographischen Verfahren eingesetzt, wenn Halbleiterbauelemente und Masken dafür mit kleinsten Abmessungen unter 1 Mikrometer hergestellt werden müssen l Die Belichtung wird meistens mit Ilektronenstrahlbelichtungsanlagen durchgeführt, welche ähnlich wie die üblichen Rasterelektronenmikroskope aufgebaut sind. Strahlablenkung und Bunkelsteuerung des Strahls erfolgen Jedoch dabei automatisch durch einen rechnergesteuerten Mustergenerator. Bei anderen Methoden wird ein Slektronenbild z.B. von einer speziell hergestellten strukturierten Ehotokathode 1:1 oder verkleinert auf das Substrat abgebildet.Electron beam exposure of a substrate covered with a thin layer of a suitable electron-sensitive lacquer is nowadays covered increasingly used instead of the usual photolithographic processes, if semiconductor components and masks are used with the smallest dimensions under 1 micrometer must be produced l The exposure is mostly done with electron beam exposure systems carried out, which is similar to the usual scanning electron microscope are. However, beam deflection and beam control are automatic by a computer-controlled pattern generator. Other methods use a slectron image e.g. from a specially manufactured structured ehotocathode 1: 1 or reduced in size mapped onto the substrate.

Bei der Belichtung nach Art eines Rasterelektronenmikroskops werden üblicherweise Strahldurchmesser von 0>1 Mikrometer oder weniger verwendet. Bei einer Beschleunigungsspannung von 20 kV weitet sich der Erimärstrahl während des Durchtritts durch die üblicherweise etwa 0,5 Mikrometer dicke Schicht des elektronenempfindlichen Lacks auf etwa 0,2 mm Durchmesser auf.When the exposure is carried out in the manner of a scanning electron microscope commonly used beam diameters of 0> 1 micrometer or less. at an acceleration voltage of 20 kV, the primary beam expands during the Passage through the usually about 0.5 micrometer thick layer of the electron-sensitive Apply varnish to a diameter of about 0.2 mm.

Diese Aufweitung ist grösser bei niedrigeren Beschleunigungsspannungen und kleiner bei hohen Beschleunigungs spannungen.This expansion is greater at lower acceleration voltages and smaller at high acceleration voltages.

Daher scheint es leicht zu sein, Submikron-Strukturen beliebiger Sorm durch Elektronenstrahlbelichtung herzustellen.Hence, it seems easy to find submicron structures of any Sorm by electron beam exposure.

ties ist jedoch nicht der Fall, weil der sogenannte Proximityeffekt, d.h. der Einfluss benachbarter Strukturen oder Strukturteile sehr stark stört. Dieser Proximityeffekt wird von Elektronen verursacht, welche aus dem Innern des Substrate zurückgesteut werden. Obwohl z.B. bei Silizium als Substrat nahezu unabhängig von der Beschleunigungsspannung nur etwa 16 P der Elektronen zurückgestreut werden, ist der anteil der Rückstreuelektronen an der effektiven Belichtungsdosis D bei ausgedehnten belichteten Flächen und etwa 25 kV Strahlspannung sogar etwisgrösÇer als derJenige Anteil Bp, welcher durch die Yrimärelektronen verursacht wird.ties is not the case, however, because the so-called proximity effect, i.e. the influence of neighboring structures or structural parts is very disturbing. This Proximity effect is caused by electrons coming from inside the substrate be pushed back. Although, for example, with silicon as a substrate, it is almost independent of of the acceleration voltage only about 16 P of the electrons are backscattered, is the proportion of backscattered electrons in the effective exposure dose D at extensive exposed areas and about 25 kV beam voltage even slightly higher than that portion of Bp which is caused by the primary electrons.

sies rührt daher, dass die aückstreuelektronen langsamer sind und dass die zmpfindlichkeit des Lacks für langsame Elektronen wesentlich höher ist als für die schnellen rrimärelektronen. Bei punktförmiger Belichtung ist die räumliche Verteilung der von den Primärelektronen verursachten dosis Dp eine Gaussverteilung mit einem Gauss'schen Durchmesser (entspricht dem 4fachen Wert der Standardabweichung) von etwa 0,1 bis X,2 Mikrometer. Die Verteilung der von den Rückstreuelektronen verursachten Dosis ist wesentlich breiter. Sie hat wie z.B. Abb. 1 zeigt, bei 20 kV einen Gaussschen Durchmesser von etwa 5 Mikrometer i)2 Wegen des Proximityeffekts ist es nicht möglich, einzelstehende schmale Linien und schmale Spalte in grossen Strukturen mit der gleichen Primärbelichtungsdosis Dp herzustellen. Nach CHANG t23 muss z.X. ein freistehender, u,5 Mikrometer breiter unreifen mit der doppelten rrimärdosis sp belichtet werden wie für eine ausgedehnte Pläche optimal wäre. sie Randzonen eines u,5 mikrometer breiten unbelichteten spaltes dürfen jedoch nur halb so stark belichtet werden. Vorteilhaft ist auch ein Verfahren r4q , bei welchem nechtecke spiralenförmig belichtet werden, wobei gleichzeitig der Strahldurchmesser so verändert wird, dass die Randzonen stärker als die Innengebiete belichtet werden.This is due to the fact that the backscatter electrons are slower and that the sensitivity of the lacquer to slow electrons is much higher than for the fast primary electrons. In the case of punctiform exposure, the spatial Distribution of the dose Dp caused by the primary electrons has a Gaussian distribution with a Gaussian diameter (corresponds to 4 times the value of the standard deviation) from about 0.1 to X.2 micrometers. The distribution of the backscattered electrons caused dose is much broader. As e.g. Fig. 1 shows, it has at 20 kV has a Gaussian diameter of about 5 micrometers i) 2 Because of the proximity effect it is not possible to create isolated narrow lines and narrow gaps in large To produce structures with the same primary exposure dose Dp. After CHANG t23 must z.X. a free-standing, 5 micrometers wide immature with double the primary dose sp are exposed as would be optimal for an extensive area. they edge zones However, an unexposed slit u.5 micrometers wide should only be half as strong be exposed. A method r4q in which nectangles exposed in a spiral shape, the beam diameter being changed at the same time that the edge zones are exposed more strongly than the inner areas.

Alle bekannten Verfahren zur bekämpfung des Proximityeffekts haben den Nachteil, dass keine vollständige Korrektur bei beliebiger iorm und Verteilung der Strukturen möglich ist.All known methods for combating the proximity effect have the disadvantage that there is no complete correction for any iorm and distribution of the structures is possible.

Bei dem oben erwähnten Verfahren können pro Rechteck nur 3 Parameter (Randdosis, Innendosis, Randbreite) eingestellt werden. Bei den sehr schnellen Belichtungsmethoden mit geformtem , z.B. quadratischem, Strahl lässt sich sogar nur die Belichtungszeit variieren. Geformter Strahl in Verbindung mit Rasterabtastung L erlaubt sogar diese Korrektur nicht.With the method mentioned above, only 3 parameters can be used per rectangle (Marginal dose, inner dose, marginal width) can be set. With the very fast exposure methods with a shaped, e.g. square, beam, only the exposure time can be set vary. Shaped beam in conjunction with raster scanning L even allows this Correction not.

zin weiterer Nachteil der bekannten Verfahren beruht darin, dass zur Berechnung der erwähnten Korrekturgrössen für jedes Rechteck entsprechend seiner Grösse und Umgebung relativ umfangreiche numerische Berechnungen notwendig sind. Bei hochintegrierten Strukturen mit vielen tausenden von Rechtecken verteuert dieser Rechenaufwand selbst bei Verwendung moderner Grossrechner die Kosten des Prototypenentwurfs beträchtlich.Another disadvantage of the known method is that for Calculation of the mentioned correction values for each rectangle according to its Size and environment relative extensive numerical calculations are necessary. For highly integrated structures with many thousands of rectangles This computational effort increases the costs even when using modern mainframes of the prototype design considerably.

Diese Nachteile werden durch das erfindungegemäss vorgeschlagene Verfahren behoben. Es gibt, zumindest bei nicht zu dicken Lackschichten, eine volle Kompensation des von Mückstreuelektronen verursachten Proximityeffekts und benötigt dazu keinerlei individuell berechnete Korrekturen. Es kann ausserdem im Gegensatz zu allen bekannten Verfahren auch bei Rasterabtastung mit geformtem Strahl verwendet werden.These disadvantages are alleviated by the method proposed according to the invention Fixed. There is full compensation, at least if the layers of lacquer are not too thick the proximity effect caused by mosquito-scattered electrons and does not require any individually calculated corrections. It can also be contrary to all known Methods can also be used in raster scanning with shaped beam.

Dies wird erfindungegemäss dadurch erreicht, dass zusätzlich zur üblichen utrukturbelichtung eine Kompensationsbelichtung durchgeführt wird, bei welcher das üblicherweise nicht belichtete Umfeld der Struktur derart mit Elektronen belichtet wird, dass der im Umfeld fehlende Dosisanteil der Rückstreuelektronen dadurch zumindest teilweise kompensiert wird.According to the invention, this is achieved in that, in addition to the usual structure exposure a compensation exposure is carried out in which the usually unexposed environment of the structure exposed to electrons in this way that the missing dose portion of the backscattered electrons in the environment is at least is partially compensated.

Abb. 1 zeigt das Prinzip des vorgeschlagenen Verfahrens an einer Struktur bestehend aus einer freistehend belichteten Linie 1 und einem unbelichteten Spalt 2 in einer breiten Struktur. Das Gebiet der otruktur 3 ist gekreuzt gezeichnet.Fig. 1 shows the principle of the proposed method on a structure consisting of a free-standing exposed line 1 and an unexposed gap 2 in a wide structure. The area of structure 3 is shown crossed.

Es wird einer Srukturbelichtung ohne Korrektur für den Proximityeffekt nach einem der bekannten Verfahren mit feinem strahl unterzogen. DmRschraiiterten umfeld 4 erfolgt eine Kompensationsbelichtung mit breitem Strahl. Zur vollen Kompensation ist es notwendig, alle Umfeldgebiete zu belichten, welche nicht weiter als der Gauss'sche Radius dR/2 -der Rückstreuelektronen von der Struktur entfernt sind. Weiter ab liegende Gebiete können ebenfalls die Umieldbelichtung erhalten, mUssen es jedoch nicht.It is a structure exposure without correction for the proximity effect subjected to one of the known methods with a fine jet. The writers environment 4, a compensation exposure is carried out with a wide beam. For full compensation it is necessary to expose all surrounding areas which are no further than Gaussian Radius dR / 2 - the backscattered electrons are removed from the structure. Farther from lying Areas can also receive ambient exposure, but do not have to.

Abb. 2 zeigt die Dosisanteile infolge der Strukturbelichtung längs der Schnittlinie 5 in Abb. 1. Man sieht die im wesentlichen scharf begrenzte Wirkung der Primärelektronen, wenn alle Teile der Struktur mit der gleichen Dosis bS belichtet werden. Gestrichelt ist die Dosis DRS infolge der RUckstrahlelektronen eingezeichnet. dabei wurde zur Ubersichtlicheren Darstellung ein Verhältnis DRU/Dp = 1,7 für den Grenzfall sehr grosser Strukturen angesetzt.Fig. 2 shows the dose proportions as a result of the structure exposure longitudinally the section line 5 in Fig. 1. You can see the essentially sharply delimited effect of the primary electrons when all parts of the structure are exposed to the same dose of bS will. The dose DRS due to the back-beam electrons is shown in dashed lines. it became clearer Representation of a DRU / Dp ratio = 1.7 for the borderline case of very large structures.

Abb. 3 zeigt die effektive Dosis Ds= DpS + DRS, welche bei der Strukturbelichtung entsteht. Man sieht, dass es nicht möglich ist, eine Schwellwertdosis DSS so anzugeben, dass alle Strukturteile stärker und alle Aussenzonen schwächer belichtet werden.Fig. 3 shows the effective dose Ds = DpS + DRS, which in the structure exposure arises. You can see that it is not possible to specify a threshold dose DSS in such a way that that all structural parts are exposed more intensely and all outer zones are less exposed.

Abb. 4 zeigt die effektive Dosis D, welche man erhält, wenn man der effektiven Dosis DS der btrukturbelichtung von Abb. 3 eine Kompensationsbelichtung mit der effektiven Dosis DK überlagert, welche erfindungsgemäss so verteilt ist, dass die Summe der Beiträge der Kompensationsbelichtung DK und des durch Rückstreuelektronen verursachten Anteils DRS der Strukturbelichtung in jedem Punkt der Struktur und des benachbarten Umfeld gleich sind. Damit eine solche Kompensation auch bei grossen Flächen möglich ist, muss DK dazu so gewählt werden, dass DK + DRs = DRM ist. Die Struktur selbst ist dann mit der Dosis Dp + DRM belichtet, das Umfeld mit DRM. Dp sollte so gewählt werden, dass der Schwellwert bei der Entwicklung der Struktur etwa bei der Dosis DKS DRM + DP/2 liegt.Fig. 4 shows the effective dose D, which is obtained when the effective dose DS of the structure exposure of Fig. 3 a compensation exposure superimposed with the effective dose DK, which according to the invention is distributed so that the sum of the contributions of the compensation exposure DK and the backscattered electrons caused DRS proportion of the structure exposure in every point of the structure and of the neighboring environment are the same. So that such a compensation even with large Areas is possible, DK must be selected so that DK + DRs = DRM. the The structure itself is then exposed with the dose of Dp + DRM, the surroundings with DRM. Dp should be chosen so that the threshold when developing the structure is about the dose DKS DRM + DP / 2.

Das Verhältnis der Dosen zwischen Struktur und Umfeld ist (Dp + DRM)/DRM und beträgt daher in dem extrem ungünstigen Fall DRM = 3 Dp immerhin noch 1,33. Dies bedeutet bei Verwendung eines harten Positivlacks wie Polymethylmethacrylat mit einer Steilheit von 4 (siehe [s ), dass die Struktur zonen gerade durchbelichtet, d.h. frei von Lack sind, wenn im Umfeld immerhin noch etwa die Hälfte der ursprünglichen Lackdicke nach der Entwicklung erhalten bleibt. Dies reicht für praktische Zwecke gerade aus.The ratio of the doses between structure and environment is (Dp + DRM) / DRM and is therefore still 1.33 in the extremely unfavorable case DRM = 3 Dp. This means when using a hard positive varnish such as polymethyl methacrylate with a steepness of 4 (see [s) that the structure is just exposing zones through, i.e. are free of paint if around half of the original is still in the area Lacquer thickness is retained after development. This is enough for practical purposes straight.

Wenn die Struktur- und Umfeldbelichtung mit derselben bpannung durchgeführt werden, müssen nach Abb. 4 die Flächenladungsdichten (Stromdichte x Belichtungszeit) Q.im Verhältnis QS/QK ~ 1 + DP/DRM eingestellt werden. Dieses Verhältnis liegt je nach spannung und bubetratmaterial zwischen 1,3 und 3. vie genauen Werte werden am besten empirisch bestimmt, indem man feingestufte Belichtungsstaffeln mit variiertem QS/RK durchführt.If the structure and surrounding exposure are carried out with the same tension the surface charge densities (current density x exposure time) Q. can be set in the ratio QS / QK ~ 1 + DP / DRM. This ratio is each depending on voltage and substrate material between 1.3 and 3. the exact values will be best determined empirically by using finely graded levels of exposure with varied QA / RK carries out.

eine vollständige Kompensation der Rückstreuelektronen ist jedoch nicht möglich, wenn man für Struktur- und Kompensationsbelichtung dieselbe spannung verwendet. Abb. 5 zeigt in Kurve 1 eine gemessene Dosisverteilung nach £3 bei Belichtung einer schmalen Linie mit Elektronen von 20 kV. bie hohe Spitze in der Nähe des Nullpunkts rührt von den Primärelektronen her, die Kurventeile bei grossem x von den Rückstrahlelektronen Man sieht, dass beide Flächenteile etwa gleich sind. sie Wendetangente an die Kurve schneidet die x-Achae in Punkt 3. Man bezeichnet das zugehörige x = dJ2 als Gauss'schen Radius, d3 als Gauss'schen Durchmesser der Dosisverteilung der Rückstreuelektronen.a complete compensation of the backscattered electrons is however not possible if the same voltage is used for structure and compensation exposure used. In curve 1, Fig. 5 shows a measured dose distribution after £ 3 on exposure a narrow line with electrons of 20 kV. the high peak near the zero point comes from the primary electrons, the parts of the curve with a large x from the back-radiation electrons You can see that both parts of the area are roughly the same. they turn tangent to the curve intersects the x-achae in point 3. The associated x = dJ2 is called Gaussian Radius, d3 as the Gaussian diameter of the dose distribution of the backscattered electrons.

Wenn man bei gleicher Spannung die Kompensationebelichtung so wählt, dass ihr Strahl eine Gauss;Verteilung mit demselben Strahldurchmesser dB hat, kann Baan bei gleicher integraler Gesamtdosis den Ruckstreuanteil weitgehend, Jedoch wie Kurve 4 zeigt, nicht vollständig nachbilden. Da auch die Kompensationsbelichtung Rückstreuelektronen erzeugt, tritt bei hohen Abständen zusätzlich ein Ausläufer 5 auf.If one chooses the compensation exposure with the same voltage, that their beam has a Gaussian distribution with the same beam diameter dB Baan largely reduced the backscatter portion with the same integral total dose, however as curve 4 shows, do not reproduce completely. There is also the compensation exposure Generated backscattered electrons, a tail also occurs at high distances 5 on.

Viel besser wird die Kompensation, wenn wie Kurve 6 zeigt, die Kompensationabelichtung mit halber Beschleunigungsspannung durchgeführt wird. Mit verkleinerter Beschleunigungsspannung UB verringert sich nänlich, wie die Tabelle Abb. 6 zeigt, der Gauss'sche Durchmesser AB beträchtlich. Eine Spannungsredusierung ist Jedoch nur bei sehr kritischen Belichtungen mit hohem DRM/Dp notwendig, bei denen es auf sehr exakte Kompensationen ankommt.The compensation is much better if, as curve 6 shows, the compensation exposure is carried out with half the acceleration voltage. With reduced acceleration voltage UB decreases, as the table in Fig. 6 shows, the Gaussian diameter AB considerable. A voltage reduction is only possible with very critical exposures with high DRM / Dp necessary, where very exact compensations are important.

Die iiir die Kompensationsbelichtung notwendige Gauss-Verteilung der Strahlintensität lässt sich auf viele Arten erreichen. Bei Projektionsverfahren, welche sowieso Belichtungszeiten pro Bild ii Bekindenbereich benötigen, ist es möglich Substrat, Maske, Kathode oder Linsen ischanisoh entsprechend zu bewegen, um eine utrahlausweitung durch Terschiebung oder Defokussieerung zu erreichen. Einfacher dürfte es sein, daa Elektronenbild elektrisch oder magnetisch entsprechend zu wobbeln oder zu defokussieren.The Gaussian distribution of the Beam intensity can be achieved in many ways. In the case of projection methods, which anyway require exposure times per picture ii area of the toddler, it is possible Substrate, mask, cathode or lens ischanisoh to move accordingly to a to achieve widening of the beam by shifting or defocusing. Easier it should be to wobble the electron image accordingly electrically or magnetically or to defocus.

Bei alektronenstrahlbelichtungsverfahren im engeren Sinne lässt sich die erfindungsgemässe Kompensationsbelichtung am besten durchführen, wenn man, wie Abb. 7 zeigt, in die üblichen Elektronenstrahlbelichtungsanlagen eine speziell strukturierte Aperturblende 26 und eine zusätzliche elektrostatische Linse 27 einbaut. Die Aperturblende kann z.B.In the case of electron beam exposure processes in the narrower sense, the compensation exposure according to the invention is best carried out if you know how Fig. 7 shows a specially structured one in the usual electron beam exposure systems Aperture diaphragm 26 and an additional electrostatic lens 27 incorporated. The aperture diaphragm can e.g.

aus einem dünnen Wolframblech bestehen, in welches eine sternförmige Öffnung unter Verwendung photolithographischer verfahren eingeätzt ist. sie Struktur muss so entworfen werden, dass die über dem Umfang gemittelte Intensitätsverteilung vom Mittelpunkt nach aussen so abfällt, dass eine Gauss-Verteilung möglichst gut angenähert wird. Dies lässt sich zwar mit einer Blende mit vielen «inzellöchern besser erreichen als mit der beschriebenen uternblende, letztere hat aber den wesentlichen Vorteil, dass die btrahlintensität nicht so stark verringert wird.consist of a thin sheet of tungsten, in which a star-shaped Opening is etched using photolithographic processes. they structure must be designed in such a way that the intensity distribution averaged over the circumference drops outwards from the center in such a way that a Gaussian distribution is as good as possible is approximated. This can be done with a panel with many "in-cell" holes Achieve better than with the described uternblende, but the latter has the essentials Advantage that the beam intensity is not reduced so much.

Sonst zeigt Abb. 7 schematisch eine übliche Anlage zur Elektronenstrahlbelichtung mit quadratisch geformtem Strahl.Otherwise Fig. 7 schematically shows a conventional system for electron beam exposure with a square shaped beam.

Die Elektronen werden von einer geheizten Wolfram-Haarnadel-Kathode 1 emi-äiert, welche durch den Trenntrafo 2 gegen Erde isoliert auf Hochspannung 7 liegt. Die Vorspannung des Wehneltzylinders 3 wird durch den Vorwiderstand 6 erzeugt und zur Stabilisierung und Fokussierung des Strahls ausgenützt.The electrons are from a heated tungsten hairpin cathode 1 emi-aed, which is isolated from earth by the isolating transformer 2 on high voltage 7 lies. The bias of the Wehnelt cylinder 3 is generated by the series resistor 6 and used to stabilize and focus the beam.

Die anodenblende 5 liegt auf Rrdpotential. In sie wird der "Crossover" 6, d.h. ein Bild der Kathode abgebildet, welcher einen Durchmesser von etwa 20 bis 50 Mikrometer besitzt. wenn man aufar Anode eie Gesichtsfeldblende 25 mit einer rechteckigen Öffnung z.B. von lu Mikrometer x 10 Mikrometer befestigt, kann man diese mit den magnetischen Linsen 19, 20 und 21 mehrstufig auf das Substrat 12 abbilden, wobei Zwischenbilder bei 22 und 23 auftreten. Die Strahlaustastung kann z.B.The anode screen 5 is at Rrd potential. In it the "crossover" becomes 6, i.e. an image of the cathode, which is about 20 to 50 microns. if one is on the anode a field diaphragm 25 with a rectangular opening e.g. of lu micrometer x 10 micrometer, one can image these with the magnetic lenses 19, 20 and 21 in multiple stages on the substrate 12, with intermediate images occurring at 22 and 23. The beam blanking can e.g.

elektrostatisch durch das Plattenpaar 8 durchgeführt werden, welches den Strahl aus der Blende 9 herauslenkt. Die Ablenkung des Strahls auf der Probe zur Strukturerzeugung erfolgt durch die Ablenkspulen 10 und 11 und wird ebenso wie die Strahls tastung durch den Patterngenerator 17 gesteuert, welcher die Strukturdaten von einem Datenfile 18 über den Prozessrechner 16 erhält. Dieser steuert auch über die Tischsteuerung 14 den Probentisch 13, dessen Position im allgemeinen mit einem Laserinterferometer 15 gemessen wird. Zur Bilderkennung und Justierung ist im allgemeinen noch ein Detektor für Rückstreuelektronen vorgesehen.be carried out electrostatically by the pair of plates 8, which deflects the beam out of the diaphragm 9. The deflection of the beam on the sample for structure generation takes place by the deflection coils 10 and 11 and is just like the beam scanning controlled by the pattern generator 17, which the structure data from a data file 18 via the process computer 16 receives. This also controls the sample table 13, its position in general, via the table control 14 is measured with a laser interferometer 15. For image recognition and adjustment a detector for backscattered electrons is generally also provided.

Abb. 8 zeigt die Wirkungsweise der vorgeschlagenen Anordnung.Fig. 8 shows how the proposed arrangement works.

Während der 9rukturbelichtung befindet sich die Mittelbiende 27 der elektrostatischen Linse auf Erdpotential. Man erhält ohne Rücksicht auf die Form der Aperturblende ein scharfes Bild des "Crossover" bzw. der Gesichtsfeldblende 25 auf dem Substrat 12.During the structure exposure, the central area 27 is located electrostatic lens on earth potential. You get it regardless of the shape the aperture diaphragm a sharp image of the "crossover" or the field diaphragm 25 on the substrate 12.

Bei der Kompensationsbelichtung wird eine negative Spannung an die MittelhleSe27 angelegt. Das Bild 23 rückt nach oben auf 23a, die Fokusebene 28 verschiebt sich von der Substratebene 12 etwas nach oben. Damit erzeügt Jeder Bildpunkt in der Fokusebene 28 ein Bild der Aperturblende 26 auf dem Substrat. beine Grösse lässt sich durch die Höhe der bpannung an der elektrostatischen Linse 27 entsprechend den Forderungen der Kompensationsbelichtung bequem einstellen.A negative voltage is applied to the compensation exposure MittelhleSe27 created. The image 23 moves up to 23a, the focal plane 28 shifts slightly upwards from the substrate plane 12. Each pixel in the focal plane 28 an image of the aperture stop 26 on the substrate. leg size leaves by the height of the voltage on the electrostatic lens 27 accordingly conveniently adjust to the requirements of the compensation exposure.

Diese elektrostatische Defokussierung geht so schnell, dass bei Rasterscan-Belichtung (s. [1]) die Defokussierung während des Schreibens der Struktur durchgeführt werden kann. Die notwendige Intensitätsverringerung um 10 wo bis 50 % im nichtstrukturierten Umfeld kann durch kurzzeitige periodische atrahlaustastung geschehen.This electrostatic defocusing happens so quickly that with raster scan exposure (see [1]) the defocusing can be carried out while the structure is being written can. The necessary intensity reduction by 10 to 50% in the unstructured Environment can happen through short-term periodic radiation blanking.

Bei anderen Belichtungsverfahren erfordert die Kompensationsbelichtung einen zusätzlichen Zeitaufwand. Er hält sich Je doch ie Grensen, weil man bei der Kompensationsbelichtung, ohne zu grosse Fehler zu erhalten, ein 2-3 mal gröberes Rastermaß als bei der Strukturbelichtung verwenden kann.Other exposure methods require compensation exposure an additional expenditure of time. He's sticking to the Grensen because you're at the Compensation exposure without getting too large errors, 2-3 times coarser Can use grid dimension than in the structure exposure.

Dadurch verringert sich die zusätzliche Belichtungszeit auf 1/4 bis 1/9 derJenigen, welche für die Strukturbelichtung notwendig ist.This reduces the additional exposure time to 1/4 to 1/9 of that which is necessary for the structure exposure.

belbstverständlich können auch bei der Elektronenstrahlbe lichtung andere Verfahren zur Herstellung der Gauss-Verteilung für die Kompensationsbelichtung angewendet werden. Man kann z.B. die Gauss-Verteilung der Intensität im "Crossover" ausnützen oder eine der beschriebenen Aperturblende entsprechende Strukturierung bei der Gesichtsfeldblende 25 vornehmen Dann muss man diese jedoch zur utrukturbelichtung gegen eine quadratische oder unstrukturierte Blende austauschen.Obviously, electron beam exposure can also be used other methods of producing the Gaussian distribution for the compensation exposure be applied. For example, the Gaussian distribution of the intensity in the "crossover" or use a structuring that corresponds to the aperture diaphragm described make at the field stop 25. However, this must then be used for structural exposure replace it with a square or unstructured faceplate.

Literatur 1. A.N. Broers: A review of electron beam lithography techniques International conference on microlithography, paris Juni 1977 2. T.H.P.Chang: Proximity effect in electron-beam lithography J.Vac.Sci.Technol.,Vol.12,Dec.1975 P.1271 3. R.Hawryluk, A. Hawryluk, n.Smith, J.Literature 1. A.N. Broers: A review of electron beam lithography techniques International conference on microlithography, paris June 1977 2. T.H.P.Chang: Proximity effect in electron-beam lithography J.Vac.Sci.Technol., Vol.12, Dec.1975 P.1271 3. R.Hawryluk, A. Hawryluk, n.Smith, J.

J.Appl.Phys.45, 2551 (1974) 4. T.H.P.Chang: Combined multiple beam size and spiral scan method for electron beam writing of microcircuit patterns U.S.Patent 3,956,635 vom 11. 5. 1976 5. K. Murase, M. Kakuchi, S. Sugawara Newly developed electron and X-ray resist materials. J. Appl. Phys. 45, 2551 (1974) 4. T.H.P. Chang: Combined multiple beam size and spiral scan method for electron beam writing of microcircuit patterns U.S. Patent 3,956,635 of May 11, 1976 5. K. Murase, M. Kakuchi, S. Sugawara Newly developed electron and X-ray resist materials.

International conference on microlithography, Paris Juni 1977 L e e r s e i t e International conference on microlithography, Paris June 1977 L. e e r e i t e

Claims

Claims method for exposing structures on substrates, which are coated with an electron sensitive lacquer, with electron beams, in which the structures to be produced are exposed in the usual way (Structure exposure) characterized in that, in addition, a compensation exposure takes place in which at least parts of the normally unexposed environment of the structures are exposed to electrons in such a way that the one in the vicinity is missing Dose portion of the scattered electrons is at least partially compensated for.

This means that the surroundings of the structures should be exposed as far as possible that the sum of the contributions of the compensation exposure and that of backscattered electrons caused proportion of the structure exposure in each point of the structure and in the neighboring Environment are the same, regardless of whether this point is exposed during the structure exposure was or not.

2. The method according to claim 1, characterized in that the compensation exposure carried out at 70% or less of the voltage applied in the pattern exposure will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Compensation exposure is carried out with an electron beam, which is about Has Gaussian intensity distribution.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Gaussian Beam diameter of this distribution is chosen so that it is about 60 to 120% of the Gaussian diameter corresponds to that i> osis distribution which corresponds to that of cause backscattered electrons generated from a single exposed point.

5. The method according to claim 4, characterized in that the Gaussian The beam diameter for the compensation exposure is between 3 and 8 micrometers, when the accelerating voltage of the electrons in the structure exposure 20,000 volts, or is changed proportionally to the 1.5th power of the voltage, if a different acceleration voltage is used.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the dose distribution required for the compensation exposure is controlled by Defocusing a fine beam or by moving this beam accordingly or a projected electron image by magnetic or electrical deflection or by mechanical movement of lenses, cathodes or substrates.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the desired intensity distribution in the compensation exposure through controlled defocusing achieved using a structured aperture stop will.

8. Arrangement for compensation exposure according to claim 6 thereby characterized in that a structured aperture stop and means for defocusing of the beam are provided.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the aperture stop is structured in such a way that its permeability on the average is approximate to the outside falls according to a kzauss distribution.

10. disorder according to claim 8 or 9, characterized in that an additional electrostatic lens is provided for defocusing.