DE2847369C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Korpuskularstrahlenbündels zum Abtasten eines Musters auf einem Werkstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. Ed. 19, Nr. 5, Mai 1972, S. 641 bis 646.

Bei dieser Vorrichtung werden zum Abtasten jeweils rechteckiger Muster die X- und Y-Koordinaten des Mittelpunkts des Musters eingegeben. Außerdem werden Höhe und Breite des Musters eingegeben. Zur Ermittlung des Anfangspunkts für die Abtastung wird von der X-Koordinate die Hälfte des Wertes der Muster- Breite abgezogen, während von der Y-Koordinate die Hälfte des Wertes der Muster-Höhe subtrahiert wird. Über einen Digital- Analog-Wandler werden die Anfangskoordinatenwerte in Analogwerte für die Abtasteinheiten der Vorrichtung umgesetzt.

Ein Taktgeber zählt nun einen zuvor auf Null eingestellten Zähler. Der Zählerstand wird in einem Addierer auf den X-Anfangs­ koordinatenwert addiert. Dadurch wird die X-Koordinate laufend erhöht. Gleichzeitig wird der Zählerstand mit dem Wert der Muster-Breite verglichen. Bei Übereinstimmung erzeugt der dazu verwendete Vergleicher einen abgeleiteten Taktimpuls, der die im übrigen ähnlich aufgebaute Zählschaltung für die Y-Koordinate betätigt. Der Zählerstand in dem Zähler für die Y-Koordinaten-Ermittlung wird mit dem Wert der Muster-Höhe verglichen. Bei Übereinstimmung ist das Muster fertig.

In der genannten Druckschrift ist noch angegeben, daß eine zusätzliche Schaltung vorgesehen ist, durch die es ermöglicht wird, daß die rechteckigen Muster stets in der Richtung der größten Musterlänge abgetastet werden. Einzelheiten dieser zusätzlichen Schaltung sind jedoch nicht angegeben.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß bei praktisch unverändertem Schaltungsaufwand ein müheloses Auswählen der jeweiligen Abtastrichtung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Speicher, der als Speicher für eine einzige Bit-Stelle ausgebildet sein kann, speichert in Form binärer Information (0 oder 1), ob die Abtastung in X- und Y-Richtung erfolgen soll. Die Logikschaltung gibt die Taktimpulse des Taktgebers bei jedem Abtastvorgang auf den Längenzähler, abhängig von dem Inhalt des Speichers, jedoch nur auf entweder den X-Positionszähler oder den Y-Positionszähler. Nachdem eine Abtastzeile beendet ist, werden die einstellbaren Zähler neu geladen mit den für die Abtastung der nächsten Zeile benötigten Werten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Elektronenstrahllithographie-Geräts,

Fig. 2 eine der beiden Tischsteuerungsvorrichtungen, die einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bilden,

Fig. 3 einen Zeilengenerator, der ein Bauteil innerhalb der Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt,

Fig. 4 einen Grundriß des mit der Vorrichtung nach Fig. 1 erzeugten Elektronenstrahlabtastfeldes,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Tisch und das Werkstück, die bei der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden;

Fig. 6 eine Darstellung des Abtastfeldes der Fig. 4 in verkleinertem Maßstab;

Fig. 7 einen Chipbereich, der durch mehrere benachbarte Abtastfelder gemäß Fig. 4 gebildet ist, wobei der Maßstab gemäß Fig. 6 gewählt ist;

Fig. 8 spezielle, nicht-rechteckige Muster, die mit der Vorrichtung abgetastet werden können;

Fig. 9 einen Teil eines speziellen Schaltungsmusters; und

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht des Kurventeils des Schaltungsmusters nach Fig. 9.

In Fig. 1 ist eine Scheibe (im folgenden Wafer genannt) oder ein anderes Werkstück 2, das durch ein Elektronen­ strahlbündel bestrahlt werden soll, auf einem motorge­ triebenen Tisch 24 angeordnet. Der Tisch 24 befindet sich innerhalb einer Arbeitskammer 80 einer Elektronenstrahlsäule 76. Die Säule 76 ist eine herkömmliche Vorrichtung mit einer Elektronenquelle 77, einer Austasteinheit 78, einer Ablenkeinheit 79, der Arbeitskammer 80 und einer Inter­ ferometereinheit 81.

Die Elektronenquelle 77 liefert die Elektronen, die auf das Werkstück 2 auf dem Tisch 24 auftreffen. Die Austasteinheit 78 erlaubt entweder die Fokussierung des Elektronenstrahlbündels auf das Werkstück oder sie tastet das Elektronenstrahlbündel aus, um die Elektronen zu sperren. Die Austasteinheit 78 wird durch eine Strahlaustaststeuerleitung 52 von einem Zeilengenerator 28 selektiv gesteuert.

Die Ablenkeinheit 79 umfaßt (nicht gezeigte) X- und Y-Ablenk­ spulen zur Positionierung des Elektronenstrahlbündels in der X- und der Y-Achse. Die X-Spule wird vom Ausgangssignal einer X-Summierschaltung 36 getrieben. Gleichermaßen wird die Y-Spule von einer Y-Summierschaltung 36′ getrieben.

Die Summierschaltungen 36 und 36′ erzeugen die X- und Y- Treibsignale für die Ablenkeinheit dadurch, daß sie eine Anzahl Eingangssignale summieren. Als erstes erhalten die Summierschaltungen 36 und 36′ von A-/D-Wandlern (DAW) 32 bzw. 32′ IX- und IY-Positionssignale. Die DAW 32 und 32′ erhalten ihrerseits ihre Eingangssignale vom Zeilengenerator 28 und einem Prozessor 26 ihre Befehle erhalten. Die vorgegebenen IX- und IY-Signale spezifizieren die Position des Elektronenstrahlbündels bezüglich einer Einheitsgröße in irgendeinem vorbestimmten Koordinatensystem. Bei einer Ausführungsform ist die Einheitsgröße 0,5 µm.

Die Summierschaltungen 36 und 36′ empfangen außerdem Korrek­ tursignale IDX bzw. IDY, welche eine Korrektur der Position des Elektronenstrahlbündel mit irgendeiner Korrektur­ einheitsgröße als Funktion der gemessenen Position des beweglichen Werkstücks 2, die durch die Interferometereinheit 81 gemessen wird, bewirken. Bei einer Ausführungsform ist die Größe des Korrektursignals in Einheiten von 0,08 µm ausgedrückt. Demgemäß spezifiziert eine Einheit des IX-Positionsbefehlssignals (0,5 µm), summiert mit einer Einheit des IDX-Korrektursignals (0,08 µm) eine Ablenkdistanz von 0,58 µm. Gleicher­ maßen spezifizieren 10 Einheiten von IX (5,0 µm) und 20 Einheiten von IDX (1,6 µm) eine Ablenkdistanz von 6,6 µm.

Die Summierschaltungen 36 und 36′ erhalten außerdem Drehsignale IRX bzw. IRY von Einheiten 131 bzw. 131′ zum Zweck der Drehung der XY-Elektronenstrahlachsen gegenüber den X′Y′-Achsen des Tisches 24. In Fig. 1 wird der Tisch 24 in der X-Achsenrichtung von einem X-Achsenmotor 20 und in der Y-Achsenrichtung von einem Y-Achsenmotor 20′ angetrieben, um das Werkstück 2 gegenüber dem auftreffenden Elektronenstrahlbündel präzise zu positionieren. Die tatsächliche Position des Werkstücks 2 und des Tisches 24 werden von der Interferometereinheit 81 gemessen. Diese umfaßt typischerweise ein Interferometer zum Messen der X-Achsenposition, das eine X-Posi­ tionsausgabe 22 erzeugt. Gleichermaßen umfaßt die Interfero­ metereinheit 81 eine Y-Achseneinheit zur Erzeugung einer Y- Positionsausgabe 22′. Eine typische Interferometereinheit erzeugt eine 24-Bit-Ausgabe, mit der sich die tatsächliche Position des Werkstücks 2 und des Tisches 24 auf näherungsweise 0,08 µm messen läßt. Die Interferometereinheit vermag Bewegungen mit Geschwindigkeiten bis zu näherungsweise 15 cm pro Sekunde zu folgen. Die X- und Y-Positionsausgaben 22 und 22′ von der Interferometereinheit 81 werden als Eingangssignale an eine X-Achsen-Steuervorrichtung 10 bzw. auf eine Y-Achsen-Tischsteuervorrichtung 10′ gegeben. Die Steuervorrichtungen 10 und 10′ liefern Signale an Einheiten 34 und 34′, um die Korrektursignale IDX bzw. IDY zu erzeugen. In Fig. 1 umfaßt die Steuerschaltung zum Steuern der Elektronenstrahlsäule 26 einen Rechner (Computer) 4, der die Operation des Systems bei der X-Position des Werkstücks 2 durch das Elektronenstrahlbündel steuert. Der Rechner 4 ist über eine herkömmliche digitale Anpaßschaltung 5 mit einem Datenbus 6 verbunden. Außerdem ist er an Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtungen wie eine Kathodenstrahlröhren-Konsole 69, eine Magnet­ bandeinheit 70 und eine Magnetplatteneinheit 71 angeschlossen. Der Rechner 4 steuert den Rest des Systems.

Der Rechner 4 steht über die digitale Anpaßschaltung 5 mit einer Anzahl adressierbarer und an den Bus 6 angeschlossener Einheiten in Verbindung. Der Bus 6 ist typischerweise ein 16-Bit-Bus mit einer (nicht gezeigten) herkömmlichen Auswahlvorrichtung zum Wählen einer adressierten Einheit der an den Bus 6 angeschlossenen Einheiten.

In Fig. 1 umfassen die an den Bus 6 angeschlossenen Einheiten einen Speicher 7, eine X-Verstärkungssteuervorrichtung 8, eine Y-Verstärkungssteuervorrichtung 8′, eine X-Dreh­ steuervorrichtung 11, eine Y-Drehsteuervorrichtung 11′, die X-Tischsteuervorrichtung 10 und die Y-Tischsteuervor­ richtung 10′.

Der Speicher 7 ist ein Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der typischerweise 2048 oder mehr 16-Bit-Wörter speichert. Die X- und Y-Verstärkungssteuervorrichtungen 8 und 8′ sind typischerweise Digital-/Analog-Wandler (DAW). Wenn sie von der digitalen Anpaßschaltung 5 angesteuert werden, wandeln sie die digitalen Ausgaben in Analogwerte um, die auf Leitungen 9 bzw. 9′ gegeben werden. Die Leitungen 9 und 9′ liefern je eine Bezugs- (R-)Eingabe an die X- und Y-Ablenk-DAs 32 und 32′. Die DAWs 8 und 8′ und die DAWs 11 und 11′ sind herkömmliche Vorrichtungen der Art, die typischerweise eine 10-Bit-Eingabe erhalten und daraufhin einen von 1024 Werten für die analoge Signalausgabe erzeugen. Da diese DAW-Vorrichtungen keine Einrichtung zur Speicherung der Digitalsignale vom Bus 6 aufweisen, umfaßt jeder der in Fig. 1 gezeigten DAWs 8, 8′, 11 und 11′ herkömmliche Register 8-1, 8′-1, 11-1 bzw. 11′-1 zur Speicherung der digitalen Daten unter Steuerung der Anpaßschaltung 5.

Wenn das Werkstück 2 bestrahlt wird, um hierauf ein Muster zu bilden, ist es wichtig, daß die Ablenkverstärkung für das Elektronenstrahlbündel genau gesteuert wird, so daß die tatsächliche Größe des Elektronenstrahlabtastfeldes auf dem Werkstück 2 der gewünschten Größe des Elektronenstrahlabtastfeldes entspricht. Die Verstärkungssteuerungsvorrichtungen 8 und 8′ werden zur Steuerung der Größe des Elektronenstrahlabtastfeldes benutzt. Wenn die Strahlablenkung den für die gewünschte Abtastfeldgröße erforderlichen Wert über- oder unterschreitet, werden die Ablenkverstärkungssignale von den Steuerungsvorrichtungen 8 und 8′ derart gesteuert, daß die je auf einen Bezugswert bezogenen Eingangssignale für die Wandler 32 und 32′ geeignet eingestellt werden.

Die X- und Y-Drehsteuerungsvorrichtungen 11 und 11′ sind Digital-/Analog-Wandler (DAW) der gleichen Art wie die Wandler für die Steuervorrichtungen 8 und 8′. Die Steuervorrichtungen 11 und 11′ wandeln digitale Ausgaben vom Rechner 4 in einen Analogwert auf Leitung 13 bzw. 13′ um. Die Leitung 13 ist mit einem Eingang eines Multiplizierverstärkers 131 verbunden, und die Leitung 13′ ist an einen der Eingänge eines Multiplizierverstärkers 131′ angeschlossen. Der andere Eingang des Verstärkers 131 wird vom Ausgang des Y-Wandlers 32′ über die Leitung 15′ gespeist. Gleichermaßen wird der andere Eingang des Verstärkers 131′ vom Ausgang des X-Wandlers 32 über die Leitung 15 gespeist. Die Verstärker 131 und 131′ erzeugen Ausgangssignale, die mit den Ausgängen des X- bzw. Y-Ablenkwandlers 32 bzw. 32′ verbunden sind und mit deren Ausgangssignalen in den Summierschaltungen 36 bzw. 36′ summiert werden.

Es ist erwünscht, daß in Fig. 1 die Abtastachsen X und Y des Elektronenstrahlbündels mit den Achsen X′ und Y′ des Tisches 24 und mit den Achsen X′′ und Y′′ des Werkstückes 2 zusammenfallen. Die drei Achsengruppen XY, X′Y′ und X′′Y′′ sind in Fig. 1 mit einem gemeinsamen Ursprung gezeigt. Um die Achsen auszurichten, können die Elektronenstrahlachsen XY gedreht werden. Die Drehsteuerungs­ vorrichtungen 11 und 11′ werden zum Drehen der Achsen XY des Elektronenstrahlbündels relativ zu den Achsen X′Y′ des Tisches und den Achsen X′′Y′′ des Werkstücks 2 benutzt. Im Betrieb werden Digitalsignale, die den Grad der Drehung festlegen, vom Rechner 4 an die Eingänge der Dreh­ steuerungsvorrichtungen 11 und 11′ geliefert. Die Ausgangssignale der Steuerungsvorrichtungen 11 und 11′ wiederum steuern die Drehung, indem sie die Elektronenstrahlablenkung durch die Funktion der Summierschaltungen 36 und 36′ und der Verstärker 131 und 131′ steuern.

Die Drehsteuerungsvorrichtungen 11 und 11′ werden auch dazu benutzt, in Abhängigkeit von den digitalen Ausgaben des Rechners 4 die Lotrechtigkeit der Elektronenstrahlabtastung steuern. Lotrechtigkeit der Elektronenstrahlabtastung bezieht sich auf die X-Achsen-Bewegung relativ zu Y-Achsen-Bewegung.

In Fig. 1 erhalten die X- und Y-Tischsteuervorrichtungen 10 und 10′ Daten vom 16-Bit-Bus 6, und sie liefern Daten an diesen Bus. Die Steuervorrichtungen 10 und 10′ sind in Fig. 2 in weiteren Einzelheiten gezeigt. Kurz ausgedrückt erhält die Steuerungsvorrichtung 10 vom Bus 6 eine befohlene oder Soll-Position. Die befohlene Position vom Bus 6 wird in das Treibsignal auf Leitung 16 umgewandelt, um den X-Motor-Treiber 18 zu treiben. Der X-Motor-Treiber 18 wiederum treibt den X-Motor 20, um die X-Achse n-Position des Tisches 24 innerhalb der Kammer 80 einzustellen. Gleichermaßen erregt die Y-Tisch­ steuerungsvorrichtung 10′ über Leitung 16′ den Y-Motor-Treiber 18′, der seinerseits den Y-Motor 20′ erregt. Der Y-Motor 20′ bewegt den Tisch 24 in die gewünschte Y-Achsen-Position. Die Motortreiber 18 und 18′ und die Motoren 20 und 20′ sind her­ kömmliche Vorrichtungen zum Positionieren eines motorgetriebenen Tisches. Der Tisch 24 kann mit einer Geschwindigkeit von näherungsweise 5 cm pro Sekunde angetrieben und mit maximal 10 m/s² (näherungsweise 1 g) beschleunigt oder abgebremst werden.

Zusätzlich zum Vorgeben der tatsächlichen Position (Ist- Position) des Tisches 24 vergleichen die Tischsteuerungs­ vorrichtungen 10 und 10′ außerdem die (über den Bus 6 erhaltene) befohlene Position (Sollposition) mit der von der Interferometereinheit 81 gemessene Ist-Position. Die Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position wird dazu benutzt, ein Korrektursignal auf den von den Steuerungsvorrichtungen 10 bzw. 10′ ausgehenden 10-Bit-Busleitungen 14 und 14′ zu erzeugen. Die 10-Bit-Korrekturbusleitungen 14 und 14′ sind als Eingänge mit den X- und Y-Positionskorrektur-DAWs 34 und 34′ verbunden. Der Tisch 24 kann durch die Motortreiber 18 und 18′ innerhalb einer Genauigkeit von etwa 0,24 µm gegenüber der Sollposition positioniert werden. Um eine höhere Genauigkeit zu erzeugen, wie es zum Abtasten kleiner Flächen erforderlich ist, werden die Wandler 34 und 34′ benutzt. Die Wandler 34 und 34′ bilden die analogen Korrektursignale IDX und IDY. Die Korrektursignale IDX und IDY werden in den Summier­ schaltungen 36 bzw. 36′ mit den Zeilenabtastsignalen IX bzw. IY summiert. Die Zeilenabtastsignale IX und IY werden von den X- bzw. Y-Ablenk-Digital-/Analog-Wandlern (-DAW) 32 bzw. 32′ erzeugt.

Die Wandler 32 und 32′ sind von der gleichen Art wie die Wandler 8 und 8′. Sie werden durch Eingangssignale vom Zeilengenerator 28 getrieben, der seinerseits vom Zeilenprozessor 26 getrieben wird.

Der Zeilenprozessor 26 ist typischerweise ein herkömmlicher Mikroprozessor. Der Zeilenprozessor 26 nimmt Zugriff zu Daten für eine Abtastzeile vom Speicher 7. Der Prozessor 26 lädt dann den Zeilengenerator 28 mit Daten, die für eine Zeilenabtastung ausreichen. Der Zeilengenerator 28 wird dann mit einer hohen Datenfolgefrequenz getaktet, wodurch die geeigneten Werte in die Wandler 32 und 32′ eingegeben werden, um eine Zeilenabtastung mit hoher Datenfolgefrequenz durchzuführen. Die Wandler 32 und 32′ erzeugen die Zeilentreibsignale IX und IY in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen vom Zeilengenerator 28 gemäß ihrer Einstellung durch die Bezugswerteausgabe von den Verstärkungssteuerungs­ vorrichtungen 8 und 8′. Irgendwelche für die Treibsignale IX und IY benötigten Korrekturfaktoren werden von den Wandlern 34 und 34′ und den Steuerungsvorrichtungen 11 und 11′ abgeleitet, und sie werden in den Summierschaltungen 36 und 36′ summiert. Die Summierschaltungen 36 und 36′ wiederum treiben die Ablenkeinheit 79 zur tatsächlichen Positionierung des Elektronenstrahlbündels.

Der Zeilengenerator 28 erhält über einen 16-Bit-Bus 57 Daten vom Zeilenprozessor 26. Der Zeilengenerator 28 seinerseits erzeugt 10-Bit-Ablenkbefehle auf Ausgangsbusleitungen 53 und 53′, die mit dem X-Wandler 32 bzw. dem Y-Wandler 32′ verbunden sind. Der Zeilengenerator 28 erzeugt außerdem ein Ausgangssignal auf einer Leitung 52, das die Austasteinheit 78 steuert.

Der Zeilengenerator 28 speist eine Nullfeststellungsaus­ gangsleitung 51, die mit dem Zeilenprozessor 26 verbunden ist. Die Nullfeststellungsleitung 51 signalisiert dem Zeilenprozessor 26, wenn der Zeilengenerator 28 eine Zeilenabtastung vollendet hat. Unmittelbar nachdem der Zeilengenerator 28 eine Zeilenabtastung vollendet hat, lädt der Prozessor 26 den Zeilengenerator 28 mit einem neuen Zeilenbefehl, und die Abtastung geht auf diese Weise weiter.

Der Zeilengenerator 28 bewirkt eine Sperrung einer Zeilenabtastung immer dann, wenn ein ABTASTUNGS-ANHALTE-Signal von den X- und Y-Tisch-Steuerungsvorrichtungen 10 und 10′ über die Leitungen 12 oder 12′ geliefert wird. Die ABTASTUNGS-ANHALTE-Signale signalisieren, daß die Sollposition des Tisches 24 gegenüber dessen Ist-Position einen vorbestimmten Fehlerwert überschreitet (der beispielsweise größer ist als der durch das 10-Bit-Korrektursignal korrigierbare Fehler). Immer wenn dieser vorbestimmte Fehler überschritten wird, bewirkt das ABTASTUNGS-ANHALTE-Signal ein Sperren des weiteren Betriebes des Zeilengenerators, bis der Fehler auf einen Wert innerhalb annehmbarer Grenzen reduziert ist.

Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1

Der Rechner 4 in Fig. 1 speichert in seinem Speicher Informationsdatensätze in einem Standardformat. Ein Teil eines Formates für die Datenspeicherung in Verbindung mit einem bestimmten abzutastenden Muster ist in der nachfolgenden Tabelle gezeigt und dient der Erläuterung des Datenformates der vom Rechner 4 übertragenen Daten.

Tabelle

In dem Format des beschriebenen Systems werden nach DATENSATZ NR. 1 vier Typen von DATENSATZ-NUMMERN verwendet. Die vier Arten werden durch die Null- und Nicht-Null- (durch N angedeutet) Zustände des WORTES 3 und des WORTES 4 identifiziert wie folgt: 00 spezifiziert eine Tischverschiebung um die X- und Y-Beträge von WORT 1 und WORT 2; ON spezifiziert Kopf- oder Anfangsinformation; NO spezifiziert eine nachfolgend zu beschreibende spezielle Form; und NN spezifiziert eine Rechteckform mit den Werten X, Y, XL, YL von WORT 1, WORT 2, WORT 3 und WORT 4.

In der TABELLE geben die DATENSÄTZE Nr. 1 und 2 bestimmte Information über das abzutastende Gesamtmuster an. WORT 2 des Kopf-DATENSATZES Nr. 2 zeigt, daß die TABELLE 733 zusätzliche Eingaben umfaßt.

Im Kopf-DATENSATZ Nr. 3 zeigen WORT 1 und WORT 2, daß die Gesamtgröße des abzutastenden Musters 1606 µm × 1350 µm aufweist, und zwar in der X- bzw. der Y-Achsenrichtung. In WORT 4 des DATENSATZES Nr. 3 gibt die 10 an, daß das abzu­ tastende Muster in 10 unterschiedliche Teilstücke unterteilt ist. Für jedes dieser Teilstücke wird der Tisch relativ zum Elektronenstrahlabtastfeld verschoben. Bei jeder Tischposition wird die Abtastung des Elektronenstrahlbündels durch die DATENSATZ-Nr. für Teile des Gesamtmusters bestimmt.

DATENSATZ Nr. 4 ist der erste Datensatz im ersten der 10 in WORT 4 des DATENSATZES Nr. 3 identifizierten 10 Teilstücke. Im DATENSATZ Nr. 4 geben WORT 1 und WORT 2 in Einheiten von einem halben µm die X- bzw. Y-Achsenbewegung des Tisches 24 an, die erforderlich sind, um das Abtastfeld und das Werkstück für die Abtastung des ersten Teilstücks relativ zu positionieren.

Wenn im Rechner 4 Zugriff zum DATENSATZ Nr. 4 genommen wird, wird ein Wort, das eine Bewegung von -1204 halben µm angibt, zur X-Achsen-Tischsteuerungsvorrichtung 10 übertragen und zwischengespeichert (in einem X-Befehlspositionsregister 42 der Fig. 2), und ein Wort, das eine Bewegung von -900 halben µm angibt, wird zur Y-Achsen-Tischsteuerungsvorrichtung 10′ übertragen und dort zwischengespeichert (in einem Y-Befehlspositionsregister wie Register 42). In der nachfolgend beschriebenen Weise bewirken die Tischsteuerungs­ vorrichtungen 10 und 10′ eine Bewegung des Tisches 24 (von der Stelle 130 in Fig. 7) relativ zum Abtastfeld des Elektronenstrahlbündels.

Nach Speicherung der Information von WORT 1 und WORT 2 in den Steuerungsvorrichtungen 10 und 10′ wird dem Rechner 4 als nächstes vom Kopf-DATENSATZ Nr. 5 signalisiert, daß das Abtastfeld 803 halbe µm × 900 halbe µm in der X- bzw. Y-Dimension mißt. WORT 4 des DATENSATZES Nr. 5 zeigt, daß das abzu­ tastende Muster acht Formen umfaßt, die bei der Ausführungsform der TABELLE Rechteckformen sind. Die acht Rechteckformen des Teilstücks sind in den nächsten acht Datensatznummern 6 bis 13 der TABELLE enthalten. DATENSATZ Nr. 5 signalisiert dem Rechner 4, daß er die vier Wörter, die jedem der DATENSÄTZE Nr. 6 bis 13 zugeordnet sind, an den Speicher 7 übertragen soll.

Bei einer Ausführungsform fungiert der Speicher 7 als ein herkömmlicher FIFO-Speicher (d. h., was zuerst eingegeben worden ist, wird zuerst wieder ausgegeben). Der zuerst eingegebene Datensatz, DATENSATZ Nr. 6, ist der zuerst zum Zeilenprozessor 26 ausgegebene Datensatz. Jegliche herkömmliche Methode zum derartigen Speichern von Daten kann benutzt werden. Wenn beispielsweise für den Speicher 7 eine Adressierung mit zyklischer Adreßfolge benutzt wird, wird jeder neue Vier-Wort-Datensatz, der im Speicher 7 gespeichert ist, nach der letzten Eingabe vom Rechner 4 in die nächste Adresse plaziert. Der Rechner 4 beginnt mit dem Eingeben des DATENSATZES Nr. 6 in die Adresse 0, des DATENSATZES Nr. 7 in die Adresse 1 usw. In ähnlicher Weise beginnt der Prozessor 26 Zugriff zur Information vom Speicher 7 zu nehmen, wobei er mit der Adresse 0 beginnt und für jede neue Datensatzzahl, zu der Zugriff genommen werden soll, die nächste Adresse um eins erhöht.

Mit dieser FIFO-Ausführungsform speichert der Speicher 7 vier Wörter, nämlich WORT 1, WORT 2, WORT 3 und WORT 4, in jeder Adresse des Speichers 7. Jedes der vier Wörter in einer Adresse steht dann für einen Zugriff durch den Zeilenprozessor 26 zur Verfügung.

Der Zeilenprozessor 26 in Fig. 1 ist dafür programmiert, Zugriff zu den Wörtern von den im Speicher 7 gespeicherten Datensatznummern zu nehmen und dem Zeilengenerator 28 Information zu liefern. Die vom Zeilenprozessor 26 ausgeführten Schritte sind folgende:

Der Zeilenprozessor 26 erhält eine Adressenaufzählung aufrecht, die typischerweise zu Beginn einer Operation auf irgendeine vorbestimmte Adresse zurückgesetzt wird.

Auf diese Rücksetzung hin beginnt der Prozessor 26 zu Datensätzen vom Speicher 7 Zugriff zu nehmen. Wenn nicht-spezielle Datensätze der Art in der TABELLE verarbeitet werden, sind die abzutastenden Formen rechteckig.

Der Zeilenprozessor 26 besitzt einen inneren A-Puffer und einen inneren B-Puffer zum Speichern von vier Wörtern ent­ sprechend den vier Wörtern des Speichers 7, zu denen Zugriff genommen wird. Der Prozessor 26 kann seinen eigenen inneren Speicher für die Puffer A und B aufweisen oder er kann speziell zugewiesene Plätze im Speicher 7 benutzen.

Der erste Schritt des Prozessors 26 nach dem Zugriffnehmen zu den Wörtern einer Datensatznummer besteht in einer Prüfung des WORTES 4, um zu ermitteln, ob es einen Wert null oder einen von null verschiedenen Wert aufweist. In der TABELLE weist der DATENSATZ Nr. 6 in WORT 4 einen von null verschiedenen Wert von 240 auf.

Ist ein von null verschiedener Wert in WORT 4 vorhanden, besteht der nächste Schritt darin, zu bestimmen, ob eine X- oder eine Y-Achsen-Abtastung durchzuführen ist. Diese Bestimmung wird durchgeführt durch einen Vergleich des XL-Wertes des WORTES 3 mit dem YL-Wert des WORTES 4, um zu bestimmen, welcher Wert größer ist. Wenn XL größer oder gleich YL ist, dann ist die X-Achsen-Abtastung auszuführen. Ist YL größer als XL, dann ist die Y-Achsen-Abtastung auszuführen. Da für den DATENSATZ Nr. 6 XL und YL gleich sind, ist eine X-Achsen- Abtastung auszuführen. Um eine X-Achsen-Abtastung anzuzeigen, wird BIT 15 von WORT 3 und WORT 4 im A-Puffer auf einen Logikwert 1 gesetzt. Da DATENSATZ Nr. 6 die erste abzutastende Form ist, wird BIT 14 in WORT 3 und WORT 4 ebenfalls auf 1 gesetzt, was eine positive Abtastung anzeigt. BIT 14 und BIT 15 werden zur Speicherung dieser Angaben verwendet, da sie ansonsten unbenutzt sind, weil ansonsten nur die niedrigwertigen zehn Bits des 16-Bit-Wortes verwendet werden. Wenn eine Y-Achsen-Abtastung auszuführen ist, wird BIT 15 von WORT 3 und WORT 4 auf einen logischen Wert 0 gesetzt.

Der A-Puffer wird mit den vier Wörtern des Datensatzes vom Speicher 7 geladen, wobei BIT 14 und BIT 15 richtig gesetzt sind. Wenn der A-Puffer solchermaßen gefüllt ist, wird der B-Puffer gefüllt. Die Information im A-Puffer wird zur Abtastung einer Zeile in positiver Richtung benutzt. Die im B-Puffer unterzubringende Information wird dazu benutzt, die nächste Zeile in negativer Richtung abzutasten. Somit wird die Zeilenabtastung durch Abwechseln von positiven zu negativen Abtastungen ausgeführt, indem zwischen dem A- und dem B-Puffer im Zeilenprozessor 26 abgewechselt wird.

Im B-Puffer wird für eine Abtastung in der X-Richtung der X-Wert von WORT 1 im B-Puffer gleich der Summe der X- und XL-Werte des A-Puffers gemacht und im B-Puffer wird die Y-Koordinate gleich dem um 1 erhöhten X-Wert im A-Puffer gemacht. Außerdem wird der XL-Wert um 1 verringert. Wenn eine Abtastung in der Y-Achse durchgeführt würde, würde die X-Koordinate um 1 erhöht; die Y-Koordinate im B-Puffer wäre gleich der Summe der Y- und YL-Werte im A-Puffer, und XL würde um 1 verringert. Für den DATENSATZ Nr. 6 sind die vier Wörter im B-Puffer 436, 693, 240 und 239.

Zu diesem Zeitpunkt ist sowohl der A- als auch der B-Puffer in den Anfangszustand geladen, und vom Zeilenprozessor 26 wird in eine Verarbeitungsschleife eingetreten. Der erste Schritt in der Verarbeitungsschleife besteht darin, was Längenfeld XL oder YL, das der Abtastachse entgegengesetzt ist, zu prüfen. Im vorliegenden Beispiel für DATENSATZ Nr. 6, in welchem eine X-Achsen-Abtastung auszuführen ist, wird das Y-Feld auf einen von null verschiedenen Wert überprüft. Im vorliegenden Beispiel ist dessen Wert 240. Wenn ein Null-Wert festgestellt wird, verläßt der Zeilenprozessor 26 die Ver­ arbeitungsschleife.

Nimmt man als nächstes an, daß ein NULL-FESTSTELLUNG-Signal vom Zeilengenerator 28 festgestellt worden ist, werden die X-, Y- und Längen- (entweder XL- oder XL-)Inhalte des A-Puffers in den Zeilengenerator 28 entleert, und zwar in einer nachfolgend in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Weise.

Nach der Entleerung des A-Puffers werden die Werte für die nicht abgetastete Achse (Y- und YL im vorliegenden Beispiel für DATENSATZ Nr. 6) im A-Puffer je um eine Größe des Wertes 2 geändert. Im vorliegenden Beispiel wird die Größe YL von einem Wert 240 auf einen Wert 238 verringert, während der Wert von Y von 692 um 2 auf 694 erhöht wird.

Bei der Feststellung eines NULL-FESTSTELLUNG-Signals wird der Inhalt des nicht-abtastenden Längenzählwertes (XL oder YL) im B-Puffer abgefragt, um festzustellen, ob dieser gleich null oder kleiner als null ist. Wenn er gleich oder kleiner als null ist, wird die Verarbeitungsschleife verlassen. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die X-, Y- und Längen-(XL im Beispiel des DATENSATZES Nr. 6)Inhalte des B-Puffers in den Zeilengenerator 28 übertragen. Danach werden die Werte für die nicht abgetastete Achse um 2 verändert. Im vorliegenden Beispiel wird der YL-Wert um 2 vermindert, nämlich von 39 auf 37, während die Y-Koordinate von 693 um 2 auf 695 erhöht wird.

Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Zeilenprozessor 26 zum Anfang der Verarbeitungsschleife zurück und wiederholt die Schleife wieder gänzlich, bis eine Null-Feststellung erhalten wird. Im vorliegenden Beispiel wird die Verarbeitungsschleife für eine Gesamtheit von 240 Zeilenabtastungen 120mal vollendet.

Nachdem die Verarbeitungsschleife nach den 120 Durchläufen verlassen worden ist, wird dem Zeilenprozessor 26 signalisiert, den nächsten Datensatz zu erhalten, nämlich DATENSATZ Nr. 7 und die Anfangsladung des A- und des B-Puffers beginnt in der zuvor beschriebenen Weise. Da das YL-Feld mit 80 größer als das XL-Feld von 20 ist, wird die Abtastung für DATENSATZ Nr. 7 in der Y-Achsen-Richtung durchgeführt.

Deshalb wird der A-Puffer mit den vier Wörtern des DATENSATZES Nr. 7 in der TABELLE gefüllt. Da die Y-Achsen-Abtastung auszuführen ist, wird BIT 15 von WORT 3 und WORT 4 im A-Puffer mit einer Null gefüllt, während BIT 14 eine 1 ist, um eine positive Y-Achsen-Abtastung anzuzeigen.

In ähnlicher Weise wird der B-Puffer mit den vier Wörtern 437, 852, 19 und 80 gefüllt, wobei das BIT 15 von WORT 3 und WORT 4 eine 0 ist, um eine Y-Achsen-Abtastung anzuzeigen, und das BIT 14 von WORT 3 und WORT 4 ist 0, um eine negative Y-Achsen-Abtastung anzuzeigen. Sind diese Anfangswerte in den A- und den B-Puffer eingegeben, wird in die Verarbeitungsschleife eingetreten und eine Verarbeitung durchgeführt, bis entweder im A- oder im B-Puffer eine 0 für WORT 3 festgelegt ist.

Während einer Übergabe von Zeilenprozessor 26 zum Zeilengenerator 28 werden lediglich drei der vier Wörter vom A- und vom B-Puffer übertragen. Diese drei Wörter umfassen die X- und Y-Koordinaten von WORT 1 und WORT 2. Das andere zu über­ tragende Wort ist entweder der XL- oder der YL-Wert von WORT 3 oder WORT 4. Da die Abtastachse durch BIT 15 bestimmt ist, wird in BIT 15 sowohl des WORTES 3 als auch des WORTES 4 in den Puffern A und B eine 0 oder eine 1 eingegeben. Eine 1 zeigt eine X-Achsen-Abtastung, und eine 0 zeigt eine Y-Achsen-Abtastung. Immer wenn eine 1 in BIT 15 eingegeben ist, ist es das WORT 3, das das dritte zum Zeilengenerator übertragene Wort ist und immer, wenn sich eine 0 im BIT 15 befindet, dann ist es das WORT 4, das in den Zeilengenerator übertragen wird.

Wenn alle DATENSATZ Nr. 6 bis 13 verarbeitet worden sind, muß der Tisch 24 wieder für eine relative Positionierung des Abtastfeldes des Elektronenstrahlbündels über dem nächsten Teilstück verschoben werden. Der DATENSATZ Nr. 14 in der TABELLE zeigt, daß eine Verschiebung um 803 halbe µm in positiver X-Richtung erforderlich ist, ohne eine Verschiebung in der Y-Richtung. DATENSATZ Nr. 15 zeigt, daß das nächste Teilstück 803 halbe µm mal 900 halbe µm beträgt und durch neun Formen definiert ist. Die neun Formen erscheinen in den DATENSÄTZEN Nr. 16 bis 24. Diese Datensätze werden in den Speicher 7 übertragen und in der gleichen Weise wie für das erste Teilstück verarbeitet.

Es wurde herausgefunden, daß Datenübertragungen vom Rechner 4 zum Speicher 7 nicht-synchron erfolgen können und eine niedrigere Wortfolgefrequenz (beispielsweise 10⁶ Wörter/s für einen Stoß-(Burst-)Betrieb) als die Bitfolgefrequenz der Datenübertragungen vom Zeilengenerator 28 (beispielsweise 10⁸ Bit/s) haben kann.

Tischsteuerungsvorrichtung - Fig. 2

In Fig. 2 sind weitere Einzelheiten der Tischbesteuerungsvorrichtungen 10 und 10′ der Fig. 1 gezeigt. In Fig. 2 ist tatsächlich nur die X-Steuerungsvorrichtung 10 gezeigt, da die Y-Tischbesteuerungsvorrichtung 10′ identisch ist.

In Fig. 2 wird der 16-Bit-Bus 6 von der digitalen Anpaßschaltung 5 selektiv zum Sollpositionsregister 42 und zum Maximalfehlerregister 48 durchgeschaltet. Das Sollpositionsregister 42 ist ein 24-Bit-Register, das die vollen 16 Bits der Busleitung 6 als ein Feld und 8 Bits der Busleitung 6 als ein zweites Feld erhält. Das niedrigwertige Bit (und jede Zähleinheit) im Register 42 repräsentiert eine Strecke von 0,08 µm. Die Felder sind vom Rechner 4 gesondert adressiert und werden zu verschiedenen Zeiten von der digitalen Anpaßschaltung 5 gesondert gewählt. Zu einer noch anderen Zeit wird ein 10-Bit-Feld der 16-Bit-Busleitung 6 für das Maximal­ fehlerregister 48 ausgewählt. Das niedrigstwertige Bit (und jede Zähleinheit) im Register 48 repräsentiert eine Strecke von 0,08 µm.

In Fig. 2 ist das Ist-Positionsregister 43 ein 24-Bit-Register für die Aufnahme der Ist-Positionsdaten vom 24-Bit-Bus 38, der von der Interferometereinheit 81 der Fig. 1 kommt. Das niedrigstwertige Bit (und jede Zähleinheit) im Register 43 repräsentiert eine Strecke von 0,08 µm. Die 24-Bit-Ausgaben vom Sollpositionsregister 42 und vom Ist-Positionsregister 43 werden in einem herkömmlichen 24-Bit-Subtrahierer 44 subtrahiert. Die Ausgabe dieses Subtrahierers wird über einen 24-Bit-Bus auf ein 24-Bis-Fehlerregister 45 gegeben. Die Inhalte des Fehlerregisters 45 werden selektiv auf eine Anzahl von Plätzen in einer Anzahl von Feldgrößen durchgesteuert. Ein niedrigwertiges 16-Bit-Feld und ein hochwertiges 8-Bit-Feld werden auf den Bus 6 geführt, um Daten über die digitale Anpaßschaltung 5 zum Rechner 4 der Fig. 1 zurückzuführen. Die hochwertigen 12 Bits vom Fehlerregister 45 werden in die Gatesteuervorrichtung 41 eingegeben. Die niedrigwertigen 12 Bits vom Register 45 werden in ein Fehlerbegrenzungsregister 46 gegeben. Die niedrigwertigen 10 Bits sind auf einen Größenkomparator 49 geführt und liefern eine Ausgabe auf Bus 14 zu einem Positionskorrektur-DAW 34 in Fig. 1. Die hochwertigen Bits vom Register 45 sind auf die Steuerungsvorrichtung 41′ geführt.

Die Steuerungsvorrichtung 41 ist bei einer Ausführungsform ein EXKLUSIV-ODER-Verknüpfungsglied (nicht gezeigt) zur Prüfung der 12 hochwertigen Bits vom Register 45. Für positive Fehler kleiner als +4095 (2¹²-1) stellt dieses Verknüpfungsglied fest, daß die 12 hochwertigen Bits alle den Zustand 0 aufweisen. Für positive Fehler größer als +4095 stellt es in jeder der 12 hochwertigen Bit-Positionen eine 1 fest. In ähnlicher Weise ermittelt es auch negative Fehler, die größer oder kleiner als -4096 (-2¹²) sind.

Wenn die Steuerungsvorrichtung 41 einen Fehler größer als +4095 (2¹²-1) im Register 45 feststellt, stellt sie das Fehlerbegrenzungsregister 46 zwangsweise den +4095 äquivalenten Binärwert ein, um die maximale negative Geschwindigkeit der Servoeinrichtung zu erzeugen.

Wenn der Fehler zwischen den obigen zwei Grenzen (+4095 und -4096) liegt, wird der Fehlerwert im Register 45 direkt in das Register 46 geliefert und dann zum Wandler 47, um auf Leitung 16 ein dem Fehlerwert proportionales Servomotor­ geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Dieses proportionale Geschwindigkeitssignal erzeugt ein überkritisch gedämpftes Ansprechen des Servomotorsystems, während es eine genaue Positionierung des Tisches 24 mit einer Genauigkeit von weniger als 1 µm erlaubt.

Die Inhalte von Fehlerregister 45 und Maximalfehlerregister 48 werden in einen Größenkomparator 49 eingegeben. Wenn die Größe des Fehlers den Wert im Register 48 übersteigt, wird ein ABTASTUNG-ANHALTE-Signal an den Zeilenabtastgenerator 28 in Fig. 1 geliefert.

Die 10 niedrigwertigen Bits des Registers 45 bilden auch den 10-Bit-Bus 14, der das Positionskorrektursignal für den Positionskorrekturwandler 34 der Fig. 1 darstellt.

Zusammengefaßt: die Tischsteuerungs­ vorrichtung nach Fig. 2 umfaßt eine Einrichtung zum Treiben des Tisches mit einem Signal, dessen Größe proportional zur Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des Tisches ist, weist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Positionskorrektursignals auf, das proportional zur Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des Tisches ist, und erzeugt ein ABTASTUNG-ANHALTE-Signal immer dann, wenn die Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position einen vorbestimmten Fehler überschreitet.

Zeilengenerator - Fig. 3

In Fig. 3 ist der Zeilengenerator 28 der Fig. 1 in größerer Ausführlichkeit gezeigt. Die Funktion des Zeilengenerators besteht darin, Signale an die Ablenkeinheit 79 zu liefern, um das Elektronenstrahlbündel so zu steuern, daß es auf einmal eine Zeile in diskreten Schritten abtastet. Die X- Position des Strahlenbündels ist in einem X-Strahlposition- Vorwärts-/Rückwärts-Zähler 60 gespeichert. Die Y-Position des Strahlenbündels ist in einem Y-Strahlposition-Vorwärts-/Rück­ wärts-Zähler 60′ gespeichert. Die Anzahl der abzutastenden Schritte (entweder in X- oder in Y-Richtung) ist im Zähler 58 gespeichert. Das niedrigstwertige Bit (und jede Zähleinheit) in jedem der Zähler 58, 60 und 60′ repräsentiert eine Strecke von 0,5 µm. Eine Abtastung tritt für jene Schrittzahl auf, die durch den Zählwert im Längenzähler 58 repräsentiert ist. Der Zähler 58 und entweder der X-Zähler 60 oder der Y-Zähler 60′ werden schrittweise durch ein Taktsignal weitergeschaltet, um eine Abtastung durch das Elektronenstrahlbündel zu bewirken. Der 16-Bit-Bus 57 vom Prozessor 26 der Fig. 1 führt auf den 10-Bit-Längenzähler 58, auf ein 2-Bit-Register 72 in der Steuereinheit 59 und auf die 10-Bit-Strahlpositionszähler 60 und 60′.

Der Zeilenprozessor 26 liefert drei 16-Bit-Wörter an den Zeilengenerator 28, wenn er ein Null-Feststellung-Signal auf Leitung 51 erhält. Die Steuereinheit 59 in Fig. 3 steuert die Verteilung der drei Wörter, um die drei Gruppen der niedrigwertigen 10 Bits von erstem, zweitem und drittem Wort vom Bus 57 parallel in den X-Strahlpositionszähler 60, den Y-Strahlpositionszähler 60′ bzw. den Längen­ zähler 58 während der ersten, der zweiten und der dritten Stufe einer von einem Zuordner 73 gesteuerten Eingabefolge einzugeben. Auf dem Empfang des Null-Feststellung-Signals vom Detektor 50 hin wird der Zuordner 73 über eine Ver­ knüpfungsschaltung 90 auf eine 1 in der ersten Stufe und 0′en in den restlichen Stufen zurückgestellt. Während der ersten Stufe liefert der Zuordner 73 ein Steuersignal auf Leitung 61 an den X-Strahlpositionszähler 60, um den Zähler 60 zu veranlassen, die niedrigwertigen 10 Bits des Datenwertes vom Bus 57, die eine Koordinaten in der X-Achse des Strahlenbündels spezifizieren, parallel zu speichern.

Nachdem der Zähler 60 das erste Wort erhalten hat, wird der Zuordner 73 durch ein NÄCHSTER-Signal vom Prozessor 26 zur zweiten Stufe weitergeschaltet, und er erzeugt das Steuersignal auf Leitung 62, um den Y-Strahlpositionszähler 60′ dazu zu bringen, die niedrigwertigen 10 Bits vom Bus 57 parallel zu speichern (die eine Koordinate auf der Y-Achse des Strahlenbündels spezifizieren).

Nach Empfang des zweiten Wortes wird der Zuordner 73 durch das NÄCHSTER-Signal zur dritten Stufe weitergeschaltet. Der Zuordner 73 erzeugt das Steuersignal auf Leitung 63, um den Zähler 58 dazu zu bringen, die niedrigwertigen 10 Bits des dritten Wortes parallel in den Längenzähler 58 zu laden und die beiden hochwertigen Bits in den Speicher 72 einzugeben. Die zwei hochwertigen Bits, BIT 14 und 15, bezeichnen die Richtung der Abtastung (positiv oder negativ) bzw. die Abtastachse (X oder Y).

Auf den Erhalt der beiden hochwertigen Bits wird der Zuordner 73 durch das NÄCHSTER-Signal in den Arbeitszustand (Zustand 4) weitergeschaltet, in welchem über eine Ver­ knüpfungsschaltung 93 das Strahlenaustastsignal auf Leitung 52 entfernt und das Taktsignal vom Taktgeber 74 über eine Verknüpfungsschaltung 92 zum Zähler 58 freigegeben wird. Die Steuereinheit 59 schaltet dann den Zähler 58 mit der Taktfolgefrequenz (beispielsweise 10 Hz oder größer) weiter, bis der Längenzähler 58 auf null herabgesetzt ist.

Die Steuereinheit 59 liefert das Steuersignal auf Leitung 64. Das Steuersignal auf Leitung 64 bewirkt, daß die Zähler 60 und 60′ gemäß der 1 oder 0 des BIT 14 im Speicher 72 für eine Erhöhung oder Erniedrigung gesetzt werden. Zur gleichen Zeit bewirkt BIT 15 vom Speicher 72 eine Freigabe entweder der Verknüpfungsschaltung 94 oder der Verknüpfungsschaltung 95, je nachdem, welche der Abtastachse entspricht. Wenn Bit 15 ein Logikwert 1 ist, ist die Verknüpfungsschaltung 94 freigegeben und wird der Zähler 60 durch das Taktsignal auf Leitung 66 fortgeschaltet, während Zähler 60' nicht fortgeschaltet wird. Wenn BIT 15 ein Logikwert 0 ist, wird der Zähler 60′ durch das Taktsignal auf Leitung 66′ fortgeschaltet, während der Zähler 60 nicht fortgeschaltet wird. Die 10-Bit-Ausgaben auf Leitungen 53 und 53′ von den Zählern 60 und 60′ werden auf die Wandler 32 und 32′ geführt. Eine dieser Ausgaben ändert sich während einer Zeilenabtastung, während die andere festgelegt ist.

Wenn der Längenzähler 58 bis auf Null herabgezählt ist, stellt der Null-Detektor 50 eine Null fest, stellt den Zuordner 73 über die Verknüpfungsschaltung 90 auf den Beginn des Zuordnens im Zustand 1 zurück und signalisiert der Prozessor 26, daß eine Folge dreier zusätzlicher Wörter gesendet werden soll.

Wenn zu irgendeiner Zeit während des Abtastbetriebes eine der ABTASTUNG-ANHALTE-Leitungen 12 oder 12′ signalisiert, daß die Abtastung angehalten werden soll, sperrt die NOR- Verknüpfungsschaltung 91 die Taktausgangssignale von der Verknüpfungsschaltung 92 und erzeugt über die Verknüpfungsschaltung 93 das STRAHL-AUSTASTE-Signal, bis keines der ABTASTUNG-ANHALTE-Signale mehr vorhanden ist.

Feldabtastung - Fig. 4

In Fig. 4 ist das Abtastfeld 102, das von der Elektronen­ strahlbündelsäule 76 der Fig. 1 erzeugt wird, in größerer Ausführlichkeit gezeigt. Das Abtastfeld 102 bedeckt eine Fläche von 512 µm mal 512 µm. Diese Fläche ist in 1 048 576 adressierbare Plätze unterteilt, wobei jeder Platz am Schnittpunkt zwischen einer von 1024 Reihen und einer von 1024 Spalten erscheint. Die Spalten sind durch die 10-Bit-X-Adresse definiert und die Reihen sind durch die 10-Bit-Y-Adresse definiert, die zuvor in Verbindung mit dem Zeilengenerator nach Fig. 3 beschrieben worden sind. Der Zeilengenerator der Fig. 3 bewirkt, daß das Elektronenstrahlbündel so abgelenkt wird, daß es auf irgendeinen der 1 048 576 Plätze auftrifft, die durch eine Reihenadresse und eine Spaltenadresse spezifiziert sind.

Bei einer typischen Ausführungsform ist die Fleckgröße des Elektronenstrahlbündels 0,5 µm im Durchmesser. Bei dieser Fleckgröße für das Elektronenstrahlbündel und bei den 1024 Adressen pro Achse kann das gesamte Abtastfeld der Größe 512 µm mal 512 µm oder irgend ein Teil hiervon vom Elektronenstrahlbündel bestrahlt werden.

In Verbindung mit Fig. 4 wird ein Beispiel dafür beschrieben, wie das Gerät nach Fig. 1 arbeitet, um einen bestimmten Teil eines Schaltungsmusters abzutasten. In Fig. 4 umfaßt das Abtastfeld 102 in der unteren linken Ecke einen Leiter 103 einer gedruckten Schaltung, der in eine Anschlußfläche 104 der gedruckten Schaltung mündet. Der Leiter 103 besitzt eine Breite von 3 µm, weist einen rechten Winkel auf und mündet in eine Anschlußfläche 104, die 5 µm im Quadrat ist.

Das Muster der Fig. 4 besteht aus drei Rechteckformen, nämlich einer unteren Form 103′ mit den Abmessungen 3 µm mal 8 µm, der oberen Anschlußflächenform 104 mit den Abmessungen von 5 µm mal 5 µm und der mittleren Verbindungsform 108′′ mit den Abmessungen von 3 µm mal 4 µm. Die drei Formen 103′, 103′′ und 104 sind je durch ihre X- und Y-Koordinaten und ihre XL- und YL-Längen in dem zuvor in Verbindung mit der TABELLE be­ schriebenen Format definiert. Unter Verwendung des gleichen Formats sind die drei Formen 103′, 103′′ und 104 der Fig. 4 durch DATENSATZ Nr. 25, DATENSATZ Nr. 26 bzw. DATENSATZ Nr. 27 in der folgenden DARSTELLUNG I definiert.

DARSTELLUNG I

Die Datensätze Nr. 25, 26 und 27 werden unter Steuerung des Rechners 4 im Speicher 7 gespeichert, nachdem der Tisch 24 positioniert worden ist, um das Abtastfeld von 512 µm mal 512 µm nach Fig. 4 zu bestrahlen, mit den Null/Null- Koordinaten für die X- und die Y-Achse [0,0] in der linken unteren Ecke. Befindet sich wenigstens der erste der drei Datensätze im Speicher 7, beginnt der Zeilenprozessor 26 seine Operation mit einem Zugriff zu DATENSATZ Nr. 25. Der Prozessor 28 vergleich XL und YL und ermittelt, daß eine X-Achsen-Abtastung durchzuführen ist. Als nächstes werden die Puffer A und B anfänglich geladen, und dann wird in die Verarbeitungsschleife eingetreten, bis DATENSATZ Nr. 25 (Form 103′) abgetastet ist. Nach DATENSATZ Nr. 25 werden die DATENSÄTZE Nr. 26 und 27 gleichermaßen abgetastet. Die A- und B-Puffer-Inhalte für alle drei Datensätze sind in der folgenden DARSTELLUNG II gezeigt.

DARSTELLUNG II

Auf die zuvor in Verbindung mit Fig. 3 angegebene Weise wird der X-Strahlpositionszähler 60 mit einem 10-Bit-Binärwort geladen, das die X-Koordinate in Puffer A, Schleife D 1 der DARSTELLUNG II ist, und Spalte 5 spezifiziert. Danach wird der Y-Strahlpositionszähler 60′ mit einem anderen 10-Bit-Binärwort geladen, das die Y-Koordinate im Puffer A, Schleife D 1 der DARSTELLUNG II, ist und Reihe 3 spezifiziert. Die Ausgaben der Zähler 60 und 60′ werden dem X-Ablenkung-DAW 32 und dem Y-Ablenkung-DAW 32′ zugeführt, um zu bewirken, das das Elektronenstrahlbündel am Punkt von Spalte 5 und Reihe 3 positioniert wird.

Unterdessen wird der Längenzähler 58 mit einem weiteren 10-Bit-Wort geladen (das der XL-Zählwert im Puffer A, Schleife D 1 von DARSTELLUNG II ist), das den Abstand (16 halbe µm) zum letzten Platz des Leiters 103 in Reihe 3 darstellt, wobei es sich um Spalte 20 handelt. Gleichzeitig erhält die Steuereinheit 49 BIT 14 als einen Logikwert 1 und BIT 15 als einen Logikwert 1, die zusammen anzeigen, daß die Abtastung in positiver X-Richtung stattfinden soll. Nachdem die Eingabe vom Puffer A vollendet ist, wird das Strahlaustastsignal auf Leitung 52 abgeschaltet und die X-Achsen-Adresse im X-Strahl­ positionszähler 60 wird erhöht, während der Längenzähler 58 gleichzeitig auf einen Nullzählwert verringert wird. Wenn der Zählwert im Längenzähler 58 null erreicht, wird das Strahl­ austastsignal eingeschaltet, und es tritt keine weitere Bestrahlung in Reihe 3 auf. Der Null-Detektor 50 veranlaßt die Steuereinheit 59, drei neue 10-Bit-Zahlen für die nächste Abtastzeile vom B-Puffer einzugeben, wie in DARSTELLUNG II gezeigt. Eine identische 10-Bit-Zahl, die Spalte 21 angibt, wird im X-Strahlpositionszähler 60 gespeichert, und in den Y-Strahlpositionszähler 60′ wird eine 10-Bit-Zahl eingegeben, die Reihe 4 angibt. Dann liefern der X-DAW 32 und der Y-DAW 32′ Analogsignale zur Positionierung des Strahlenbündels am Platz von Spalte 21 und Reihe 4.

Ein XL-Längenzählwert von 16 wird in den Zähler 58 eingegeben, und die Steuereinheit 59 ermittelt BIT 14 als einen Logikwert 0 und BIT 15 als einen Logikwert 1, wie es im B-Puffer der DARSTELLUNG II für Schleife D 2 gezeigt ist.

Der X-Strahlpositionszähler wird herabgesetzt und das Strahlenbündel wird in der negativen X-Richtung bewegt, während die Reihe abgetastet wird, bis der Längenzähler einen Nullwert erreicht. Das Abtasten auf diese Weise für jede X-Reihe zwischen den Spalten 5 bis 21 dauert an, bis die gesamte Form 103′ abgetastet worden ist (was bei Schleife D 6 in DARSTELLUNG II auftritt). Man beachte, daß D 6 die letzte für die Form 103′ verwendete Puffereingabe ist. Wenn die Verarbeitungsschleife D 7 erreicht, stellt sie eine 0 im YL-Feld fest, so daß die Inhalte sowohl von A- als auch von B-Puffer in den Schleifen D 7 und D 8 niemals zum Zeilengenerator übertragen werden. Vielmehr springt der Prozessor 26 auf D 9, um eine Y-Achsen- Abtastung der Form 103′′ zu beginnen. Nachdem die Y-Achse der Form 103′′ (bei D 14) vollendet ist, wird die X-Achsen- Abtastung für die Anschlußfläche 104 bei D 17 begonnen und ist bei D 26 vollendet.

Die gesamte Abtastung der Formen 103′, 103′′ und 104 in Fig. 4 findet ohne jegliche Notwendigkeit einer Bewegung des Tisches 24 der Fig. 1 statt.

Man beachte, daß die Datenfolgefrequenz für das Abtasten des den Leiter 103 und die Anschlußfläche 104 aufweisenden Musters durch die Bitfolgefrequenz der Daten von den Zählern 58, 60 und 60′ bestimmt ist. Diese Bitfolgefrequenz ist durch die Taktfrequenz bestimmt, mit welcher die Zähler 58, 60 und 60′ weitergeschaltet werden. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird keine Zeit dafür verwendet, Flächen des Abtastfeldes 102 abzutasten, die durch das Elektronenstrahlbündel nicht bestrahlt werden sollen. Während die Datenbitfolgefrequenz des Abtastens die Folgefrequenz der Taktsteuerung der Zähler 58 und 60 ist, ist auch die Datenfolgefrequenz für das Laden dreier Wörter in den Zeilengenerator 28 für das Aufrechterhalten einer hohen Datenfolgefrequenz wichtig, da für jede abzutastende Zeile vom Zeilengenerator 28 zu drei Wörtern Zugriff genommen werden muß. Andererseits braucht die Daten­ folgefrequenz zwischen dem Zeilenprozessor 26 und dem Rechner 4 nur groß genug zu sein, um die Zeilenfolgefrequenz des Abtastens zu überschreiten. Beispielsweise erhält eine Datenfolgefrequenz von 10⁶ Wörtern pro Sekunde zwischen dem Rechner 4 und dem Prozessor 6 (auf der Grundlage eines nicht kontinuierlichen Stoßbetriebs) normalerweise eine Datenfolgefrequenz von 10⁸ Bit pro Sekunde zwischen Zeilengenerator 28 und Säule 76 aufrecht.

Tischposition - Fig. 5

In Fig. 5 sind der Tisch 24 und das Werkstück 2 der Fig. 1 in größerer Ausführlichkeit gezeigt. Das Werkstück 2 ist typischerweise ein Halbleiter-Wafer mit einem Durchmesser von näherungsweise 100 mm. Der Wafer 2 weist eine Mitte auf, die durch den Schnittpunkt von X′- und Y′-Achsen angegeben ist. Das Elektronenstrahlbündel von der Elektronenstrahlsäule 76 der Fig. 1 trifft an einer Stelle des Wafers 2 auf, die durch den Schnittpunkt von X- und Y-Achsen gezeigt ist. Der Tisch 24 und der Wafer 2 sind relativ zu dem auftreffenden Elektronenstrahlbündel bewegbar. Deshalb sind die X′Y′-Achsen gegenüber den XY-Achsen durch eine Bewegung des Tisches 24 relativ verschiebbar. In Fig. 5 ist der Auftreffpunkt (Schnittpunkt von X und Y) des Elektronenstrahlbündels im links unten gelegenen Quadranten der X′Y′-Achsen gezeigt. In Fig. 5 liegt die Auftrefffläche des Elektronenstrahlbündels bei einer Reihen- und einer Spaltenadresse innerhalb eines Abtastfeldes der in Fig. 4 gezeigten Art. Dieses Abtastfeld liegt wiederum innerhalb eines von vielen Chip-Bereichen 101. Der spezielle Chip-Bereich 101-1, über dem das Abtastfeld des Elektronenstrahlbündels auftritt, ist durch die Position des Tisches 24 bestimmt, wie durch die Achsen X′Y′ definiert ist. Die Chip-Bereiche 101 sind Stücke, die schließlich durch Zerteilen des Wafers abgetrennt und dann in ein Gehäuse gesetzt werden können, um einzelne integrierte Schaltungen zu bilden. Ein Chipbereich ist typischerweise größer als das Abtastfeld des Elektronenstrahlbündels. Daher ist jede Chip-Fläche in Teilstücke unterteilt, die einzeln durch das Strahlenbündelabtastfeld bestrahlt werden können. Der Tisch 24 und der Wafer 2 werden verschoben, um das Strahlenbündelabtastfeld über einem ausgewählten Chip-Bereich und über einem ausgewählten Teilstück innerhalb eines Chip-Bereichs anzuordnen.

In Fig. 5 sind die Elektronenstrahlbündelachsen XY so lokalisiert, daß das Elektronenstrahlbündelabtastfeld über einem Chip-Bereich 101-1 positioniert wird. Der Maßstab der Fig. 5 erlaubt es nicht, die Teilstücke des Chip-Bereichs 101-1 betrachten zu können.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das in den Fig. 4 und 6 gezeigte Strahlenbündelabtastfeld 102 typischerweise 512 µm mal 512 µm, und der Chip-Bereich 105, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, ist typischerweise 1350 µm mal 1606 µm. Da das Abtastfeld 102 kleiner als der Chip-Bereich 105 ist, ist der Chip-Bereich 105 in 12 Teilstücke 106 unterteilt. Jedes Teilstück 106 ist kleiner als das Abtastfeld 102. Jedes Teilstück muß zu einer anderen Zeit dem Elektronenstrahlbündelabtastfeld überlagert werden, so daß 12 verschiedene Positionen von Tisch 24 und Wafer 2 benötigt werden, um das vollständige Abtasten eines Chip-Bereichs 105 durch das Elektronenstrahlbündel zu ermöglichen.

In Fig. 5 ist das Elektronenstrahlbündelabtastfeld über dem Chip-Bereich 101-1 positioniert. Der Wafer 2 nimmt hunderte anderer Chip-Bereiche derselben Größe auf, von denen einige durch Chip-Bereiche 101 in Fig. 5 dargestellt sind. Der Tisch 24 ist positionierbar, um irgendeinen beliebigen Chip-Bereich 101 (und irgendein beliebiges Teilstück eines Chip-Bereichs) unter dem Elektronenstrahlbündelabtastfeld anordnen zu können.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Steuern eines Korpuskularstrahlenbündels zum Abtasten eines Musters auf einem Werkstück, mit einem Rechner, der digitale Informationsdatensätze liefert, die das abzutastende Muster spezifizieren, und einem Zeilengenerator (28), dem die Informationsdatensätze zugeführt werden, so daß er die Abtastung des Kor­ puskularstrahlenbündels auf dem Werktstück steuert und dazu Strahlenpositionssignale erzeugt, derart, daß das Werkstück durch das Strahlenbündel an bestimmten Stellen abgetastet wird, wobei der Zeilengenerator (28) aufweist:

• a) einen einstellbaren X-Positionszähler (60), der von einem Taktgeber betätigt wird, und dessen Ausgangssignal über einen Digital-Analog-Wandler (32) die X-Position des Strahlenbündels festlegt,
• b) einen einstellbaren Y-Positionszähler (60′), der von einem Taktgeber betätigt wird, und dessen Ausgangssignal über einen Digital-Analog-Wandler (32′) die X-Position des Strahlenbündels festlegt, und
• c) einen einstellbaren Längenzähler (58), der auf einen der Länge des abzutastenden Musters oder Musterausschnitts entsprechenden Wert eingestellt wird und nach Zählen einer dem eingestellten Wert entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen ein Ausgangssignal erzeugt, das die Abtastung der nächstfolgenden Zeile veranlaßt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• d) der X-Positionszähler, der Y-Positionszähler (60, 60′) und der Längenzähler (58) sind über eine Logikschaltung (92-95) an einen gemeinsamen Taktgeber (74) angeschlossen;
• e) in einem Speicher (72, Bit 15) wird in Form binärer Information gespeichert, ob die Abtastung jeder Zeile in X-Richtung oder in Y-Richtung erfolgen soll;
• f) an den Ausgang des Speichers ist ein Teil der Logikschaltung (94, 95) angeschlossen, die in Abhängigkeit der binären Information die Taktimpulse außer zu dem Längenzähler (58) entweder zu dem X-Positionszähler (60) oder zu dem Y-Positionszähler (60′) leitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (72, Bit 14) außerdem in Form binärer Richtungsinformation speichert, ob das Strahlenbündel in eine positive oder in eine (dazu entgegengesetzte) negative Koordinatenrichtung bewegt wird, und daß der Ausgang des Speichers (72) an die als Vorwärts-/Rückwärts-Zähler ausgebildeten X- und Y-Positionszähler angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuordnerschaltung (73) vorgesehen ist, die über einen Null-Detektor (50) an den Längenzähler (58) angeschlossen ist und nach Beendigung einer Abtastzeile ein erneutes Einstellen der Zähler (58, 60, 60′) sowie ein erneutes Einschreiben in den Speicher (72) entsprechend den Werten der Informationsdatensätze steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (72) zwei Bit-Stellen aufweist, daß die eine Bit-Stelle (Bit 15) mit ihrem Ausgang direkt an ein erstes UND-Glied (94) und über einen Negator an ein zweites UND-Glied (95) der Logikschaltung angeschlossen ist, und daß das erste und das zweite UND-Glied Taktimpulse von dem Taktgeber (74) empfangen.