DE2823829A1

DE2823829A1 - Verfahren und vorrichtung zum projizieren eines strahls elektrisch geladener teilchen

Info

Publication number: DE2823829A1
Application number: DE19782823829
Authority: DE
Inventors: Eiichi Goto; Masanori Idesawa; Tateaki Sasaki; Takashi Soma
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1978-12-07
Also published as: FR2393418A1; FR2393418B1; DE2823829C2; US4182958A; GB1605087A

Description

u.Z.: M

Case: OP 78O32-O3

RIKAGAKU KENKYUSHO
¥ako-shi, Japan
10

¹¹ "Verfahren und Vorrichtung zum Projizieren eines Strahls elektrisch geiaastier Teilchen "

Die Erfindung: betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung· zum Projizieren eines Scrahls elektrisch geladener Teilchen. Erfindungsgemäß soll der Querschnitt des Strahls elektrisch geladener Teilchen verändert und dieser so veränderte Strahl auf ein Target projiziert werden. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung sind insbesondere bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen und integrierten Schaltkreisen sowie bei anderen maschinellen Bearbeitungen bei mikroskopischen Abmessungen geeignet. Bes^rahlungsgeräte mit Elektronenstrahlen werden zur Herstellung verschiedener Halbleiteranordnungen und Hauptmasken verwendet; darüberhinaus besteht die Forderung nach einer Erhöhung der Be strömungsgeschwindigkeit, um die Produktivität zu verbessern. Diese Forderung kann jedoch beim Einsatz des Ablenk- und Projektionsverfahrens für den Elektronenstrahl nicht erfüllt werden, bei dem ein Strahl mit sehr kleinem und festliegendem Durchmesser die verschiedenen Abschnitte auf einem Target nacheinander überstreicht und aufzeichnet. Um die gewünschten Bedingungen zu erfüllen, soll erfindungsgemäß ein Verfahren angewendet werden, bei dem der Querschnitt des Elektronenstrahls sowohl in seiner Größe als auch in seiner Form ver-

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ändert wird und der so veränderte Elektronenstrahl auf ein Target trifft.

In Fig. 1 ist das Prinzip dieses Elektronenstrahlverfahrens erläutert. Danach weist die Vorrichtung zwei Lochmasken M₁ und M„ mit einer rechteckigen oder quadratischen Apertur H₁ bzw. H_ sowie zwei Ablenkeinrichtungen D₁ und D_p auf, mit deren Hilfe der Elektronenstrahl quer zur Strahlrichtung in alle Richtungen abgelenkt werden kann; dadurch verändert sich der Querschnitt des Elektronenstrahls sowohl in seiner Form als auch in seiner Größe bevor der Strahl einen ausgewählten Teil des Targets W erreicht.

Im Betrieb wird die erste Lochmaske M₁ mit dem Elektronenstrahl bestrahlt. Nach ceni Durchtritt des Elektronenstrahls durch die beispielsweise quadratische Apertur H₁ der ersten Maske M₁ und durch die Linse L₁ wird er durch die Ablenkeinrichtung D₁ relativ zur beispielsweise quadratischen Apertur H₂ der zweiten Lochmaske M₂ abgelenkt. Daher trifft die vollständige Abbildung der quadratischen Apertur H₁ der ersten Maske M₁ auf der zweiten Lochmaske M„ auf und überlappt sich mit deren Apertur H_. Nach dem Durchtritt des Elektronenstrahls durch die zweite Maske M₂ und durch die zweite Linse L wird er durch die Ablenkeinrichtung Dp abgelenkt, so daß sein Querschnitt der Überlap— pungsfläche der Aperturen H₁ und H„ der ersten bzw. der zweiten Maske M₁ bzw. M₂ entspricht und der so geformte Elektronenstrahl auf einem ausgewählten Abschnitt des Targets Ti auftrifft.

Durch Steuerung der Querablenkungen des Strahls an zwei verschiedenen Stellen können gemäß den schraffierten Flächen in Fig. 2 verschiedene Slektronenstrahlquerschnitte erhalten werden. Um beispielsweise Halbleiteranordnungen zu erzeugen, werden mehrere Strahlflecken nacheinander auf ein Halbleitersubstrat projiziert, um auf diesem das gewünschte Muster in Form einer Fleckenanordnung auszubilden. Ersichtlich ist dieses Ver-

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— ΟΙ fahren, bei dem der Elektronenstrahl in seinem Querschnitt variiert und projiziert wird, besonders vorteilhaft, tun die zur Ausbildung eines vorgegebenen Musters auf dem Target erforderliche Bestrahlungszeit zu vermindern; dies erfordert im Vergleich zum Überstreichen mit einem unveränderlichen Elektronenstrahlpunkt eine kurze Bestrahlungszeit, so daß die Produktivität der Halbleiteranordnungen verbessert wird.

Das Variations- und Projektionsverfahren arbeitet in vielen Fällen zufriedenstellend. Jedoch kann es bei mikroskopischen Bearbeitungsmethoden, insbesondere bei hohen Strahlströmen, die Auflösungen von beispielsweise 0,1/tm erfordern. Die auf dem Target auftretsr.de pol-^onale Abbildung der Überlappungsfläche der ersten und der zweiten Apertur ist an den Seiten nicht ^5 scharf, die durch, die entsprechenden Seiten der ersten Apertur M definiert sind und siit diesen die gleiche Form aufweisen. Im Rahmen der Erfinaur.^ ist herausgefunden worden, daß das Verschmieren der Abbxlzr-ng auf dem Target hauptsächlich durch die Coulomb-Abstoßung zwischen den Elektronen oder durch Raumladungseffekte verursacht wird, während sich die Elektronen von ■ der ersten Lochmaske zu dem Target hin bewegen, wie dies weiter unten näher beschrieben wird. Ferner ist herausgefunden worden, daß die thermischen Deformationen der zweiten Lochmaske M_ wesentlich zu Verzerrungen der Abbildung der Überlappungsfläche der ersten oder zweiten Apertur beitragen. Die thermischen Deformationen werden dadurch verursacht, daß ein großer Teil des Elektronenstrahls aufgrund der ausgewählten Ansteuerung nicht durch die zweite Apertur hindurchtreten kann und in der zweiten Lochmaske vernichtet wird. Aus diesen Gründen ist die Genauigkeit der Endabbildung der Überlappungsfläche der ersten und der zweiten Apertur vermindert. Ferner ist nachteilig, daß die Lebensdauer der zweiten Lochmaske durch das Aufheizen verkürzt wird.

Der Erfindung liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Variations- und Pro

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jektionsprinzip für den Elektronenstrahl zu schaffen, wobei die oben geschilderten Nachteile vermieden werden, so daß eine schar fe und genaue Abbildung der Überlappungsfläche der Aperturen der Lochmasken auf dem Target erzeugt wird, wobei jedoch eine hohe Bestrahlungsgeschwindigkeit erreicht wird. Die erfindungsgemäß erzielte Auflösung oder Abbildungsschärfe gestattet die zunehmende Anwendung des Variations- und Projektionsprinzips für den Elektronenstrahl bei mikroskopischer, maschineller Bearbeitung, wie dies bei der Herstellung außerordentlich kleiner Halbleiteranordnungen erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens drei Lochmasken eingesetzt; zunächst wird die Apertur der in Strahlrichtung vordersten Lochmaske mit dem Strahl bestrahlt; dieser Strahl wird zwischen mehreren der vorderen Lochmaske!! abg?"e:nkt, um die Strahlintensität auf den "Wert zu vermindern, die zur Erzeugung der gewünschten Abbildung auf dem Targer erforderlich ist; schließlich wird der so beschnittene Elektronenstrahl zwischen in Strahlrichtung weiter hinten liegenden Loohsiasken abgelenkt, um den Querschnitt des Elektronenstrahls auf die genaue Form der gewünschten Abbildung abzustimmen.

Erfindungsgemäß wird der Strahl zwischen mehreren in Strahlrichtung vorne liegenden Lochmasken abgelenkt, so daß der Strahl gegenüber der genauen Form der gewünschten Abbildung einen Rand— bereich aufweist, und der so modifizierte Elektronenstrahl wird zwischen den in Strahlrichtung weiter hinten liegenden Lochmasken abgelenkt, um den Randabschnitt des Elektronenstrahls zu entfernen·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verändern und Projizieren eines Strahls elektrisch geladener Teilchen weist folgende Merkmale auf: Eine Strahlquelle, mindestens drei Lochmasken, Ablenk- und Linsenanordnungen sowie Einrichtungen zum Zuführen zweier verschiedener Arten von elektrischen Signaion zu den Ablenkeinrichtungen. Die den vorne angeordneten Lochmasken zugeordneten Ab lenk ο inricht ringen sprechen auf das elektrische Si-

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gnal der ersten Art an, um die Strahlintensität auf den zur Erzeugung der gewünschten Abbildung auf dem Target erforderlichen Wert zu vermindern; die den in Strahlrichtung hinten liegenden Lochmasken zugeordneten Ablenkeinrichtungen sprechen auf das andere elektrische Signal an, um den Strahl auf die genaue Form der gewünschten Abbildung abzustimmen. Erfindungsgemäß weisen einige der Ablenkeinrichtungen und der zugehörigen Linsenanordnungen untereinander gleiche Abmessungen auf.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektronenstrahl-Variations- und Projektionssystems,

Fig. 2 mehrere Srraklflecken entsprechend jeweils der Überlappungsfläcrte zweier verschiedener Aperturen,

Fig. 3a eine schsnatische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips, b^z. dem das Verschmieren des Strahlflecks weitgehend xainimalisiert ist,

Fig. 3b eine schematische Darstellung eines Systems mit nicht ausgeglichener Verschmierung des Strahlflecks, Fig. k ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Abschneidens der Strahlverzerrungen,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit vergleichsweise kompliz.lerter Form unter Verwendung von mindestens vier Lochmasken mit quadratischer Apertur,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung eines relativ großen Musters, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Erzeugung des Strahlflecks in der Vorrichtung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 10 eine teilweise weggebrochene, perspektivische Ansicht einer Ablenk- und Linsenanordnung.

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BAD ORiGMvAL

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 zunächst das erfindungsgemäße Prinzip näher erläutert.

Die Seiten der endgültigen Abbildung, die durch die enbsprechenden Seiten der Apertur der ersten Lochmaske definiert werden und deren Formen mit diesen Seiten übereinstimmen, sind auf dem Target unscharf; dagegen sind die übrigen Seiten der endgültigen Abbildung, die durch die entsprechenden Seiten der Apertur der zweiten Lochmaske definiert werden und deren Form mit den entsprechenden Seiten übereinstimmt, auf dem Target relativ scharf. Im Rahmen der Erfindung ist herausgefunden worden, daß die Unscharfe hauptsächlich durch die Coulomb-Abstoßung in~ nerhalb des Eleictronenstroms erzeugt wird, der sich von der ersten Lochmaske zu dem Target hin bewegt. Gemäß Fig. 1 tritt der Elektronenstrahl durch die erste Apertur H₁ der ersten Lochmaske M₁ und durch, die zweite Apertur H„ der zweiten Lochmaske M₂ und erreicht schließlich das Target W. Auf der Strecke von der ersten Lochmaske zum Target wirken die abstoßenden Coulombkräfte innerhalb des Strahlstroms auf die Elektronen.

Makroskopisch gesehen werden die Elektronen im äußeren Ringbereich in der Querschnittsebene des Strahls von den Elektronen in dem inneren kreisförmigen Bereich des Strahlquerschnitts abgestoßen, so daß sich der Querschnitt des Strahls nach außen ausdehnt. Dieses Verschmieren des Strahls erhöht sich mit dem Strahlstrom und mit der Länge des Strahlwegs; dementsprechend nimmt die Unscharfe der endgültigen Abbildung in dem Maße zu, daß sich die Genauigkeit der Abbildungsform unter den Wert vermindert, der zur Herstellung von Mikro schal tkrei sen und anderen extrem kleinen Einheiten erforderlich ist. An den Kreuzungspunkten C₁ und C₂ weist der Strahl eine große Stromdichte auf, und dementsprechend nimmt der Raumladungseffekt zu und trägt zu der resultierenden Unscharfe sehr stark bei.

In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Prinzip näher dargestellt. Fig. 3a zeigt schematisch ein Variations- und Projektionssystem für einen Elektronenstrahl, wobei drei Lochmasken ver-

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■j wendet werden. Ferner ist dargestellt, wie der Elektronenstrahl in diesem System abgelenkt wird. Zum Vergleich zeigt Fig. 3b schematisch ein anderes Variations- und Projektionssystem für Elektronenstrahlen unter Verwendung zweier Lochmasken; ferner ist in dieser Figur dargestellt, wie der Elektronenstrahl abgelenkt wird, um ihn zu verändern und den so veränderten Strahl auf ein Target zu projizieren. In beiden Fällen erscheint die Abbildung der Überlappungsfläche der Aperturen der zwei Lochmasken ML und M_ in Fig. 3a- bzw, der Lochmasken M₁ und M„ in Fig. 3b auf dem Target. Dank der zusätzlichen Lochmaske wird der starke Strahlstrom I₁ bereits an einer vorderen Stelle auf den ¥ert vermindert, der zur Ausbildung des gewünschten Strahlflecks auf dem Target erforderlich ist, so daß der Raumladungs— effekt auf das Verschmieren des Elektronenstrahls wesentlich vermindert wird. Jn Fig. 3a wird der Strahl mit hohem Strahlstrom I₁ so abgelenkt, daß die zweite Lochmaske M„ das Hindurch— treten des unerwünschten Anteils des Strahls verhindert, während der gewünschte Teil des Strahls zuzüglich einem weiteren Randteil hindurchtreten kann. Der gewünschte Anteil des Strahls ist derjenige Anteil, der erforderlich ist, um die endgültige Abbildung der Überlappungsfläche der Aperturen der Lochmasken M„ und M„ zu bilden; der zusätzliche Randabschnitt befindet sich an der linken Seite der endgültigen Abbildung. Der Strahl mit geringem Strahlstrom I₂ wird so abgelenkt, daß die Maske M- den zusätzlichen Randabschnitt von dem Strahl mit geringem Strahlstrom abschneidet, so daß lediglich der gewünschte Anteil des Strahls in der Form der Überlappungsfläche der Aperturen das Target erreichen kann. Daher wird die verzerrte Seite (linke Seite) des Elektronenstrahls I₁ und I₂ vor dem Durchtritt durch die unterste Lochmaske M„ abgeschnitten. Der Elektronenstrahl I_ verzerrt an seiner rechten Seite auf seiner Bewegungsbahn von der mittleren Lochmaske M₂ zur untersten Lochmaske M_ merklich. Entsprechend wird der Elektronenstrahl I„ auf seiner Bewegungsbahn von der untersten Loch— maske M_ zum Target merklich verzerrt. Diese Verzerrungen können dadurch vermindert werden, daß der Abstand zwischen der

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mittleren und der untersten Lochmaske M₂ bzw. M_ sowie der Abstand zwischen der untersten Lochmaske M- und dem Target ¥ minimalisiert werden.

In Fig. 3b bewegt sich der Elektronenstrahl mit hohem Strahlstrom I* von der Lochmaske M.. zur Lochmaske M₂. Daher wird der Elektronenstrahl in dem Zwischenraum zwischen diesen Masken M₁ und M₂ stark verzerrt, und die rechte Seite des Elektronenstrahls wird vor dem Durchtritt durch die Lochmaske M₂ nicht abgeschnitten. Daher ist die Abbildung der Überlappungsfläche der Aperturen der Lochmasken M₁ und M₂ an der rechten Seite unscharf, die durch die entsprechenden Seiten der Apertur der ersten Lochmaske definiert wird und die gleiche Form aufweist. Die Unscharfe aufgrund des Raumlad.ungs effekt s wird am unteren Teil der beiden FIg-. 3a und 3b als räumliche Verteilung der Stromdichte i (ä/jüjs~} angegeben. Das erfindungsgemäße Minima— lisierungsprinzip für die Unscharfe besteht unter anderem in den folgenden Maßnahmen: Verminderung des Strahlstroms des Elektronenstrahls auf den gewünschten Wert an einer möglichst frühen Stelle des Strahlengangs, Hinzufügen eines zusätzlichen Randabschnitts zu der Seite des so verminderten Elektronenstrahls, an der die Verzerrung des Strahls nicht vor dem Erreichen der untersten Lochmaske abgeschnitten werden kann, und Abschneiden des zusätzlichen Randabschnitts des Elektronenstrahls beim Durchtritt durch die unterste Lochmaske.

In Fig. h ist die Strahlverzerrung an den verschiedenen Stellen durch die räumliche Verteilung der Stromdichte i (A/txm ) gegeben. In der Zeichnung ist die Strahlverzerrung mit einem Randabschnitt mit der durchgezogenen Linie dargestellt? die Strahlverzerrung ohne Randabschnitt ist gestrichelt dargestellt. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß bei Verschiebung des Strahls an der zweiten Lochmaske M₂, wie dies durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die Verzerrung (linke Seite des Strahls), die durch den Raumladungseffekt innerhalb des Strahls mit hohem Strahlstrom verursacht ist, an der drit-

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•j ten Lochmaske Μ_ beim Durchtritt teilweise abgeschnitten wird (vgl. den linken und unteren Abschnitt des schraffierten Trapezes, das die räumliche Verteilung der Stromdichte wiedergibt); ferner ist die Abbildung auf dem Target ¥ unscharf (vgl. die linke und die obere abgerundete Ecke des schraffierten Trapezes). Wenn dagegen der Strahl an der zweiten Lochmaske M₂ entsprechend der durchgezogenen Linie verschoben wird, wird die Verzerrung (linke Seite des Strahls), die durch den Raumladungseffekt innerhalb des Strahls mit hohem Strahlstrom verursacht -|0 ist, durch die dritte Lochmaske M„ vollständig abgeschnitten, so daß eine scharfe Abbildung auf dem Target ¥ erscheint.

Vorausgesetzt daß zväi Lochmasken -verwendet werden, die jeweils quadratische Aperturen mit einer Abmessung von 25 jam- x 25/im aufweisen, im einsn rechtwinkeligen Elektronenstrahl mit einer Abmessung von 1 ir=i :t 25 um zu erzeugen, wobei die Stromdichte des Elektrouenstr-=ώ.1-5 i (A/tim ) beträgt, können die Strahlströme und die unscharfen in den Fig. 3a und 3d jeweils in der folgenden Weise abgeschätzt werden: In Fig. Jb beträgt der Strahlstrom I₁ (Α) in dem Zwischenraum zwischen den Lochmasken M₁ und M_ i χ 25 χ 25 (a). Diese Zahl ist 25 mal größer als der erforderliche Wert, und die Unscharfe wird dementsprechend vervielfacht. In Fig. 3a wird der Elektronenstrahl zu einem frühen Zeitpunkt auf einen Wert vermindert, der etwas größer ist als der erforderliche Wert, beispielsweise (1 + 0,25) μπι χ 25 /im beträgt. Daher wird der Wert des Strahlstroms, der zu der Unscharfe beiträgt, um den Faktor 20 vermindert. Entsprechend wird die Unscharfe im Vergleich zur Unscharfe in Fig. 3b um den Faktor 20 vermindert.

Um erfindungsgemäß die Unscharfe weiter zu vermindern, wird die Länge des Pro j aict ions syst ems für den Strahl dadurch vermindert, daß Ablenkeinrichtungen D₁ und D für den Strahl in den elektronischen Linsen L₁ bzw. L (vgl. die gestrichelten Linien in Fig. 3a) angeordnet werden.

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— j 3 —

Bel dem erfindungs gemäß en Variations- und Projektionssystem für den Elektronenstrahl können sowohl drei Lochmasken gemäß vorstehender Beschreibung als auch vier oder mehr Lochmasken verwendet werden.

Im Rahmen der Erfindung wurde die Unscharfe or. aufgrund des

or.

Raumladungseffekts in einem System mit drei oder mehr Lochmasken gemäß der folgenden Formel theoretisch angegeben:

_r η I. · Z.

% = <r κ 3 3

T₁ p_±"j _v3/2

wobei ir. = Unscharfe der i-ten Aperturabbildung auf dem Target,

I. = Strahlstrom von der j-ten Apertur zur (j+i)-ten Apertur für j „s n-1 (oder dar Strahlstrom von der η-ten Apertur zum Target für j = n),

Z. = Abstand von der j-ten Apertur zur (j+i)-ten Apertur für j <_ n-1 (oder der Abstand von der η-ten Apertur zum Target für i = ⁿ)»

20V = Beschleunigungsspannung und

K . = eine den jeweiligen Systemstufen zugehörige Konstante,

Im Rahmen der Erfindung hat sich ergeben, daß dieser theoretische Ausdruck mit den experimentellen Ergebnissen gut übereinstimmt, so daß damit gezeigt ist, daß die Hauptursache für die Unscharfe in der Coulomb-Abstoßung oder im Raumladungs effekt liegt. Aus der obigen Gleichung kann die Unscharfe ermittelt werden, die zu den Lochmasken gehört, die zur Veränderung des Strahlquerschnitts in die gewünschte Form verwendet werden, Beispielsweise werden bei dem System mit drei Lochmasken die vorletzte Maske und die letzte oder unterste Lochmaske dazu eingesetzt, um den Querschnitt des Strahls festzulegen, wobei die zur vorletzten Apertur gehörige Unscharfe proportional zum Strahlstrom ist, der von der vorletzten Apertur zur untersten Apertur fließt; ferner ist diese Unscharfe proportional zur Länge des Strahlprojektionssystems, das sich von der obersten

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- ι4 -

Lochmaske zum Target hin erstreckt. Somit kann die Unscharfe durch folgende Maßnahmen vermindert werden:

1. Verminderung des von der vorletzten Apertur zur letzten oder untersten Apertur strömenden Strahlstroms; 2. Verkürzung der Länge des Strahlprojektionssystems;

3. Erhöhung der Beschleunigungsspannung.

Venn die Erfindung bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen eingesetzt wird, kann die Beschleunigungsspannung nicht so weit erhöht werden, daß die Unscharfe wesentlich vermindert wird, ohne daß dabei das Halbleitersubstrat zerstört wird. In diesem Fall wird die Unscharfe aufgrund des Raumladungseffekts durch die vors teilend erwähnten Maßnahmen 1) und 2) vermindert. Insbesondere wird ein Variations- und Projektionssystem für den Elektroneri.3üralil axt mindestens drei Lochmasken verwendet, wobei zur Vermindert.:" 5 des Strahlstroms durch die Maßnahme 1) der Elektronen- tr aiii beim Durchtritt durch einige der ersten Lochmasken abgelenkt wird, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen, dessen Querschnitt ähnlich oder geringfügig größer ist als die auf dem Target erscheinende endgültige Abbildung. Um die Länge des Projektionssystems gemäß der Maßnahme 2) zu vermindern, werden elektronische Linsen vorzugsweise an der gleichen Stelle und vorzugsweise mit den gleichen Abmessungen wie die Ablenkeinrichtungon für den Strahl angeordnet.

¥enn vier oder mehr Lochmasken mit quadratischen Aperturen verwendet werden, weist die polygonale Form eine größere Seitenanzahl gemäß Fig. 5 auf.

Gemäß Fig. 3a wird die linke Seite des Abbildungsflecks an der letzten Stufe abgeschnitten und ist daher im Vergleich zur rechten Seite des Abbildungsflecks genau definiert. Die genau definierte oder zuletzt abgeschnittene Seite jedes Abbildungsflecks wird entlang der Führungslinie des zu erzeugenden Musters in Form einer gefleckten Fläche bewegt; die durch die so festgelegte Randlinie begrenzte Innenfläche wird durch.

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^Γ _ις 2823823 ι

Abtastung des Elektronenstrahls übertragen. Dadurch entsteht das genau definierte Muster.

In Fig. 6 ist ein relativ großes Muster dargestellt, das durch die Anordnung mehrerer länglicher Flecken E₁, E , E und E, auf dem Rand des quadratischen Musters und durch Abtastungen des Elektronenstrahls mit der Abmessung E₁, auf der Innenfläche des quadratischen Musters erzeugt wird. Daher kann ein relativ großes Muster bei erhöhter Geschwindigkeit erzeugt werden, ohne daß der Rand der Abbildung auf dem Target unscharf ist.

Ifie oben erwähnt, unterliegt eine Lochmaske, die zur Formung des Strahlquerscl-uiitrs einen großen Teil des Elektronenstrahls wahlweise am Durchtritt hindert, thermischen Deformationen, und daher wird die Genauigkeit der endgültigen Abbildung der Überlappungsflä.cr;.e der Aperturen der Lochmasken dementsprechend auf dem Target verschlechtert. Daher ist erfindungsgemäß unmittelbar obsrhalb einer zur Formung des Strahlquerschnitts vorgesehenen Lochmaske eine zusätzliche Lochmaske vorgesehen, die als Abschirmung dient, um thermische Deformationen der darunterliegenden Lochmaske zu verhindern.

In den Fig. 7 und 8 sind Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit drei Lochmasken mit quadratischen Apertüren dargestellt. Die quadratische Apertur H₁ der ersten Maske M₁ wird mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, der von einer Elektronenstrahlkanone G ausgeht und durch eine elektrostatische Linse L_ hindurchtritt. Der aus der ersten Maske M₁ austretende, quadratische Strahl, tritt durch eine elektrostatischo Linse L₁ hindurch, so daß die Abbildung der quadratischen Apertur der ersten Lochmaske auf der zweiten Lochmaske M„ mit quadratischer Apertur auftrifft, und zwar an einer Stelle, die unter dem Einfluß der Strahlablenkeinrichtung D wahlweise bestimmt wird. Gemäß Fig. 8 wird die Abbildung (a¹ ₁ , b^, c^ und d'.j) der ersten quadratischen Apertur (a.., b.-, C₁ und d₁ ) auf die zweite Lochmaske M_ an

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_BAD

-Ιοί der Stelle abgebildet, daß die zweite quadratische Apertur H_ den Durchtritt des StrahlabSchnitts ermöglicht, der der endgültigen rechteckigen Abbildung (a'„, b' , c' und d' ) zuzüglich einem zusätzlichen Randabschnitt (d' , c" , b¹ , d , c und d„) entspricht. Der rechteckige Strahl tritt aus der

zweiten Apertur H„ aus und durch die elektrostatische Linse L zur dritten Lochmaske M mit quadratischer Apertur. De rechteckige Strahl wird durch die Strahlablenkeinrichtung abgelenk
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L zur dritten Lochmaske M mit quadratischer Apertur. Der

echteckige Strahl wird dur
abgelenkt und auf die dritte Lochmaske M„ an der Stelle projiziert, daß deren quadratische Apertur H„ den Durchtritt des Randabschnitts des rechteckigen Strahls verhindert; dadurch kann der verbleibende Teil des Strahls, der genau die gewünschte Form det3 AbOilaun^sflscks auf dem Target ii aufweist, zu dem Target hiniur = hrr:-ten. Der aus der untersten Lochmaske austretend?? "Slai:~r ;---:natralil kann in üblichex* Weise vor dem Auftr'effen a-j;f w3— Target reduziert und gedreht oder abgelenlcfc werden. z~ „La~2 zur Ausbildung eines Teils des gewünschten Fleckemnustors J.-2r Abbildungsfleck auf das Substrat gelenkt werden kann.

In Fig. 9 ist schematisch ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit drei Lochmasken dargestellt. Gemäß Fig. 10 sind elektrostatische Linsen L₁, L_p und L„ in die zugehörigen Ablenkeinrichtungen D₁, D„ bzw. D„ eng eingepaßt.

Diese Anordnung der elektrostatischen und der Ablenkeinrichtungen ist besonders vorteilhaft, um das Strahlprojektionssystem zu verkürzen- In vorteilhafter ¥eise können elektrostatische Ablenksinrichtungen mit mehreren Polen, beispielsweise acht oder zwölf Pole, verwendet werden. Diese Ablenkeinrichtungen kennen relativ zur Längsachse leicht zentriert werden. Außerdem können die Abmessungen sehr klein sein.

Die vorstehende Beschreibung der Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf die Verwendung von Elektronenstrahlen. Im Rah- ^⁵ men der Erfindung können jedoch jegliche Art von geladenen Teilchen verwendet werden, beispielsweise Ionen. In der obigen

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BAD ORIGINAL

1 Beschreibung sind die Aperturen der Lochmasken quadratisch oder rechteckig, jedoch können die Aperturen jede andere Form aufweisen, beispielsweise halbkreisförmig sein oder die Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Polygons aufweisen. Um

5 den Strahl auf dem Projektionsweg zum Target zu drehen, können in dem Projektionssystem eine oder mehrere magnetische Linsen, vorgesehen sein.

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Claims

VOSSIUS - VOSSIUS · HILTL · TAUCHNER ■ HEUNEMANN

SiEBERTSTRASSE Λ · SOOO MÜNCHEN 86 . PHONE: (Ο89) 474Ο75 CABLE: B EN Z O LPATENT MÖNCHEN -TELEX 5-29-45 3 VOPAT D

u.Z.: M 7^8 (He/ko)

Case: OP 78Ο32-Ο3 3 1 jiA^v 1978

RIKAGAKU KENKYUSHO
Wako-shi, Japan

" Verfahren und Vorrichtung zum Projizieren eines Strahls elektrisch geladener Teilchen "

Priorität: 31. Mai 1977_f Japan, Nr. 63873/77 25. Juni 1977, Japan, Nr. 75760/77

Patentansprüche

MJ Verfahren zum Verändern und Projizieren eines Strahls elektrisch geladener Teilchen unter Verwendung mehrerer Lochmasken, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Bestrahlen der Apertur (H₁) der in Strahlrichtung ersten Lochmaske (M₁) mit dem Strahl,

b) Ablenken des Strahls zwischen den in Strahlrichtung zuerst angeordneten Lochmasken (M₁, M_) zur Verringerung der Strahlintensität auf den für die Abbildung auf dem Target (¥) gewünschten ¥ert und

c) Ablenken des so reduzierten Strahls zwischen in Strahlrichtung weiter hinten angeordneten Lochmasken (M„, M^) zum Abstimmen des Strahlquerschnitts auf die genaue Form der gewünschten Abbildung, um eine Unscharfe der Abbildung der Überlappungsfläche der Aperturen (H₂, H_) der in Strahl-

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ORIGINAL INSPECTED

■j richtung hinten liegenden Lochmasken (M , M ) zu verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Lochmasken (M₁, M , M_) in Strahlrichtung hiniereinander angeordnet sind.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl zwischen mehreren in Strahl richtung vorne angeordneten Lochmasken (M₁, M_) abgelenkt wird, so daß er einen Randabschnitt zusätzlich zu der exakten Form der gewünschten Abbildung aufweist, und daß der so geformte Strahl zwischen den in Strahlrichtung hinten angeordneten Lochmasken (M„, M„) zum Abschneider. :i.-s Randab Schnitts abgelenkt wird.

k. Vorrichtung 2U2 Ysrändern und Projizieren eines Strahls elektrisch gclad^ns— Teilchen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nacr, >i-iem der Anspruch? 1 bis 3» gekennzeichnet durch
a) eine Strahlquelle (G-),

b) mindestens drei Lochmasken (M₁, M_?, M_),

c) Ablenkeinrichtungen (D₁, D₂, D,.) und Linsenanordnungen (L₁, L₂, L„) und durch

d) eine Einrichtung zum Zuführen zweier Arten von elektrischen Signalen zu den Ablenkeinrichttuigen (D₁, D„, D„), wobei die den in Strahlrichtung zuerst angeordneten Lochmasken (M₁ , M₂) zugeordneten Ablenkeinrichtungen durch das erste elektrische Signal ansteuerbar sind, um den Strahl zur Ausbildung der gewünschten Abbildung auf einen Target (w) zu reduzieren, und wobei den den in Strahlrichtung hinten angeordneten Lochmasken (M₂, M_) zugeordneten Ablenkeinrichtungen (D₁, D ) durch das zweite elektrische Signal ansteuerbar sind, um den Strahl auf die genaue Form der gewünschten Abbildung abzustimmen.

5· Vorrichtung nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen (D₁, D₂, D ) und die Linsenanordnun-

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-j gen (L₁, L„ bzw» L„) zueinander koaxial und/oder in Strahllängsrichtung an der gleichen Stelle angeordnet sind und daß vorzugsweise deren Abmessungen gleich sind,

5 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß in der Projektionsstrecke zum Target (w) eine Einrichtung zum Verdrehen des Strahls vorgesehen ist,

7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 6, dadurch ge-•|0 kennzeichnet, daß eine oder mehrere der Lochmasken (M₁, M₀, M ) als Schutzmasken ausgebildet sind, um thermische Deformationen der jeweils nachfolgenden Lochmaske zu verhindern.

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