DE2852961C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von
Strukturen mit sehr feinen Strukturteilen neben relativ
großflächigen Strukturteilen auf ein Substrat mittels
eines von einem Elektronenschreiber erzeugten Elektro
nenstrahls mit konstanter Rasterfrequenz.
Bei der Aufbringung von sehr feinen Strukturen z. B. mit
kleinsten Abmessungen von ca. 1 µm neben relativ groß
flächigen Strukturen z. B. mit einer Fläche von 20 µm
- 100 µm tritt der sogenannte Proximity Effekt auf, der
auf einer Rückstreuung von Elektronen beruht und eine
entsprechende Unschärfe insbesondere der feinen Struk
turen zur Folge hat. Aus J. Vac. Sci. Technol., Vol. 12,
No. 6, Nov./Dec. 1975, Seiten 1271 bis 1275 ist es be
kannt, den Proximity Effekt durch eine geeignete Varia
tion der Rasterfrequenz des Elektronenstrahls zu ver
ringern bzw. zu kompensieren.
Eine sehr schnelle Veränderung der Rasterfrequenz, wie
sie dabei erforderlich ist, erfordert aber einen erheb
lichen elektronischen Aufwand, weshalb ein derartiges
Verfahren entsprechend teuer ist. Da außerdem das Auf
bringen sehr feiner Strukturen auf ein Substrat einen
erheblichen Zeitaufwand erfordert, der insbesondere von
der Rasterfrequenz abhängt, bewirkt eine Variation der
Rasterfrequenz eine Verlängerung der Schreibzeit gegen
über entsprechenden Verfahren die jeweils mit der maxi
malen Rasterfrequenz arbeiten. Das beschriebene Verfah
ren läßt sich daher zwar zur Erzeugung feiner Strukturen
für Forschungszwecke anwenden, verursacht jedoch bei
der Herstellung von hiernach gefertigten Bauelementen
einen zu großen Kosten- und Zeitaufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Ver
fahren der eingangs genannten Art
anzugeben, das eine Verringerung oder Kompensa
tion des Proximity Effekts erlaubt und zugleich einen
möglichst geringen Aufwand bezüglich Arbeitszeit und
Kosten verursacht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit
von der Flächengröße und -dichte der aufzubringenden
Strukturteile die Spannung am Wehneltzylinder des zuge
hörigen Elektronenschreibers variiert wird.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch eine geeignet
gesteuerte Änderung der Wehneltspannung Strukturteile
mit relativ großen Flächen mit einer geringeren Elek
tronenzahl pro Zeit und pro Fläche belegt werden als
entsprechend feinere Strukturen. Dadurch wird an den re
lativ großflächigen Strukturteilen auch die Rate der
rückgestreuten Elektronen reduziert, d. h. der Hauptanteil des
Proximity Effektes, der gerade von den großflächigen
Strukturanteilen herrührt, entsprechend verringert.
Es ist vorteilhaft, daß die Variation der Wehnelt-Span
nung in einem Spannungsbereich erfolgt, der um ca. ±10%
von der zugehörigen Wehneltbetriebsspannung abweicht.
Es hat sich gezeigt, daß bei Variation der Wehneltspan
nung innerhalb eines Bereiches von ca. ±10% der zuge
hörigen Wehneltbetriebsspannung eine geeignete Reduzie
rung des Proximity Effekts erreicht werden kann und die
Betriebsdaten des zugehörigen Elektronenschreibers da
durch nicht nachteilig verändert werden.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Rasterfrequenz inner
halb des Frequenzbereiches von 200 kHz bis 40 MHz liegt.
Je nach vorgegebener Anordnung zur Durchführung des er
findungsgemäßen Verfahrens und je nach den Erfordernis
sen der aufzuwendenden Schreibzeit für die Strukturen
erzeugung auf einem Substrat wird die erforderliche
Rasterfrequenz innerhalb der angegebenen Frequenzbereiche
gewählt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft für ein Substrat aus einem Halblei
terplättchen, einem Ferrit- oder Granatplättchen oder
einem beschichteten Glasplättchen verwendet werden. Granatplätt
chen oder Ferritplättchen werden verwendet zum direkten
Herstellen von Blasenspeichern.
Die Verwendung von Halbleiterplättchen als Substrat er
folgt vorteilhafterweise bei der Verwendung von höchsten
Rasterfrequenzen, bei denen das direkte Schreiben auf die
Halbleiterscheibe wirtschaftlich wird und im Vergleich zur
Strukturübertragung mit Masken.
Die Verwendung von beschichteten Glasplättchen erfolgt in
vorteilhafter Weise zur Herstellung von Chrom-Masken für
die Strukturübertragung auf Halbleiterscheiben.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft für ein Substrat aus einem Halbleiterplättchen,
das aus Silicium, Germanium oder Selen, Tellur und Bor in
bestimmter kristalliner Form oder aus 3-5-Halbleiterver
bindungen besteht, oder aus einem beschichteten Glasplätt
chen, das eine Beschichtung, bestehend aus Chrom, Chromoxid
oder Eisenoxid oder aus mindestens zweien der genannten
Stoffe aufweist, verwendet werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen schematischen Aufbau
einer elektronenoptischen Säule eines Elektronen
schreibers,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Ansteuerung einer elektronen
optischen Säule eines Elektronenschreibers.
Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch eine schematische
Darstellung einer elektronenoptischen Säule eines
Elektronenschreibers dar. Die Elektronenquelle 1, die z. B.
von einem thermischen Strahler, insbesondere einer
Wolframglühkathode mit einem Richtstrahlwert von ca. 105
[A/cm2 · ster] und einem Emissionsstrom von 100 µA bis
1 mA gebildet wird, ist von dem Wehneltzylinder 2 umge
ben. Aus der Öffnung 14 des Wehneltzylinders 2 treten
infolge des Durchgriffs der Anode 3 Elektronen aus, die
mittels einer Beschleunigungsspannung von 10 kV bis 25 kV
zwischen Anode und Kathode zur Anode 3 hin beschleunigt
werden. Durch die Öffnung 15 der Anode 3 tritt ein Elek
tronenstrahlbündel 16 aus, von dem der achsennahe An
teil durch die Öffnung 17 der Blende 4 zur elektroma
gnetischen Linse 5 gelangt, während achsenferne Anteile des Elektronenstrahlbündels 16 durch die Blende 4 von der elektromagnetischen Linse 5 ferngehalten werden. Die
elektromagnetische Linse 5 ist eine Verkleinerungslin
se. Am Ausgang der elektromagnetischen Linse 5 ist ein
Ausblendsystem 6 (Blanking-System) angebracht. Das Aus
blendsystem 6 dient als Verschluß für den Elektronen
strahl. Der achsennahe Teil des Elektronenstrahlbündels
18 tritt aus der elektromagnetischen Linse 5 kommend
über das Ablenksystem 6 in die Öffnung 19 der Blende 7
ein und gelangt zur elektromagnetischen Linse 8, wäh
rend der achsenferne Anteil des Elektronenstrahlbündels
18 mittels der Blende 7 von der elektromagnetischen Lin
se 8 ferngehalten wird. Die elektromagnetische Linse 8
ist ebenfalls eine Verkleinerungslinse. Der achsennahe
Anteil des die elektromagnetische Linse 8 verlassenden
Elektronenstrahlbündels 20 tritt durch die Öffnung 21
der Blende 9 in die elektromagnetische Projektionslin
se 10 ein, während der achsenferne Anteil des Elektro
nenstrahlbündels 20 durch die Blende 9 von der Projek
tionslinse 10 ferngehalten wird. Die Projektionslinse
10 enthält ein Ablenksystem 11, welches entweder mit
tels Spulen eine magnetische Ablenkung des Elektronen
strahls oder mittels elektrisch geladener Platten eine
elektrische Ablenkung des Elektronenstrahls bewirkt.
Dabei ist es entweder möglich, daß der Elektronenstrahl
mittels gekreuzter Platten bzw. gekreuzter Spulen in
zwei zueinander senkrechten Richtungen, der x- und der
y-Richtung, innerhalb der Substratebene ausgelenkt wird,
oder daß das Ablenksystem 11 lediglich eine Ablenkung
in einer Richtung der Substratebene, z. B. der x-Rich
tung ausführt, während die Ablenkung in der y-Richtung
der Substratebene durch eine geeignete Bewegung des das
Substrat 12 haltenden Justiertisches 13 bewirkt wird.
Das die Projektionslinse 10 verlassende Elektronenstrahl
bündel 22 bildet die Elektronensonde, die auf das vom
Justiertisch 13 gehalterte Substrat 12 auftrifft. Die
Elektronensonde hat eine Querschnittsausdehnung von
0,1 µm bis 10 µm. Da die Elektronensonde in der verwen
deten Anordnung nach Fig. 1 infolge einer Gauß'schen In
tensitätsverteilung ein unscharfes Intensitätsprofil
aufweist, läßt sich eine definierte Lage der Figurenkan
te nur dadurch erreichen, daß die Elektronensonde einen
Durchmesser aufweist, der ein Viertel der kleinsten zu
erzeugenden Figurenabmessung aufweist.
Bei der Verwendung eines scharfen Intensitätsprofils
der Sonde, wie sie durch Abbilden einer Blendenöffnung
statt des Cross-overs erzeugt werden kann, kann der
Durchmesser der Elektronensonde jedoch gleich der klein
sten zu erzeugenden Figurenabmessung sein.
Die Fig. 2 stellt ein Flußdiagramm zur Ansteuerung einer
elektronenoptischen Säule eines Elektronenschreibers
dar. Strukturdaten die auf Magnetträgern gespeichert
sind, dargestellt durch das Kästchen 30, werden in
einen Kontrollcomputer, dargestellt durch das Kästchen
31, eingegeben. Der Kontrollcomputer 31 gibt die Struk
turdaten in einem gewissen zeitlich aufgegliederten
Programm an den Figurengenerator, dargestellt durch das
Kästchen 32, weiter. Der Figurengenerator 32 steuert
synchron den Strahler, dargestellt durch das Kästchen
33, das Ausblendsystem (Blanking System), dargestellt
durch das Kästchen 34, und das Ablenksystem, dargestellt
durch das Kästchen 35, an. Der Justiertisch 34 kann,
falls das Ablenksystem eine Elektronensondenablenkung
in zwei unterschiedlichen Richtungen der Substratebene
erlaubt, eingangs angesteuert werden. Übernimmt jedoch
die Bewegung des Justiertisches die Ablenkung der Elek
tronensonde gegenüber dem Substrat in einer Richtung
der Substratebene, so muß auch der Justiertisch, darge
stellt durch das Kästchen 34, synchron mit dem Strahler,
dargestellt durch das Kästchen 33, dem Ausblendsystem,
dargestellt durch das Kästchen 34, und dem Ablenksystem,
dargestellt durch das Kästchen 35, angesteuert werden.
Da der Proximity Effekt auf der Rückstreuung von Elek
tronen beruht, wobei, unter sonst gleichen Bedingungen,
großflächige Strukturen den entscheidenden Anteil am
gesamten Effekt liefern, läßt sich der Proximity Effekt
durch eine Verringerung der pro Fläche und Zeiteinheit
einfallenden Elektronenzahl bei großen Strukturen ge
genüber der pro Fläche und Zeiteinheit einfallenden
Elektronenzahl bei feinen Strukturen, beheben oder ver
ringern. Dieser gewünschte Effekt läßt sich
durch
eine Variation der Anzahl der
am Substrat auftreffenden Elektronen pro Zeit und Flä
che
durch eine Variation der Wehnelt-
Spannung d. h., der Vorspannung am Wehnelt-Zylinder des
Strahlers bewirken. Es hat sich gezeigt, daß mit einer
Variation der Wehnelt-Spannung um ±10% vom Betriebs
wert der zugehörigen Wehnelt-Spannung der Proximity
Effekt bei der Abbildung von Strukturen mit kleinsten
Abmessungen, die kleiner als 1 µm sind, hinreichend gut
reduziert werden kann. Die Wehnelt-Spannung wird dabei
in Abhängigkeit von der Flächengröße und Belegungs
dichte der aufzubringenden Strukturteile für die ver
schiedenen Teile einer Struktur gesondert eingestellt.
Nachdem der Wehnelt-Zylinder von gewöhntlich verwendeten
elektronenoptischen Säulen einige 100 Volt negativ ge
genüber der Kathode aufgeladen ist, läßt sich eine der
artige Spannungsregelung technisch einfach und genau
durchführen.
Zur Aufbringung von sehr feinen Strukturen neben sehr
großflächigen Strukturen auf einem Substrat wird die
Wehnelt-Spannung am Wehnelt-Zylinder 2 der Fig. 1 mit
tels des Kontrollcomputers 31 und Figurengenerators 32
aus Fig. 2 so geregelt, daß bei großflächigen Struktur
anteilen z. B. mit einer Fläche von ca. 20 µm × 100 µm
die Anzahl der auf das Substrat auftreffenden Elektronen
pro Zeit und Fläche geringer ist als die entsprechende
Zahl bei entsprechend feineren Strukturen mit Struktur
breiten von der Größenordnung 1 µm. Die Rasterfrequenz
bleibt dabei konstant, weshalb die höchste Rasterfrequenz
verwendet werden kann, was den Vorteil eines schnellen
Schreibens, d. h., Anbringens der Strukturen auf dem
Substrat, bewirkt. Üblicherweise verwendete Rasterfre
quenzen betragen 200 kHz bis 40 MHz.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ließen sich Struktu
ren mit kleinsten Abmessungen kleiner als 1 µm mit hin
reichend genauer Kantenlage abbilden.
Als Substrat kann entweder ein Halbleiterplättchen die
nen, so daß gewisse Strukturen direkt auf ein Halblei
terplättchen aufgebracht werden oder es können z. B.
mit Chrom beschichtete Glasplättchen als Substrat ver
wendet werden, z. B. zur Herstellung von Masken.
Auf das Substrat wird ein elektronenempfindlicher Lack
z. B. Polymethylmethacrylat aufgebracht. Dieser Lack
wird mittels einer Elektronensonde und mittels des er
findungsgemäßen Verfahrens so mit Elektronen belichtet,
daß das gewünschte Muster an den belichteten Stellen des
Elektronenlacks entsteht. Durch das Belichten mit
Elektronen werden chemische Verbindungen bei Molekülen
des Lacks aufgebrochen, wodurch die belichteten Lack
anteile bei einem nachfolgenden Entwickeln herausge
waschen werden. Als Entwickler dient dabei z. B. eine
Flüssigkeit aus Methylisobutylketan und Isopropylalkohol.
Ein nachfolgendes Ätzen nimmt bei einer mit Chrom be
schichteten Glasplatte das Chrom an den Stellen weg, an
welchen auch der elektronenempfindliche Lack weggewa
schen wurde. Damit wird das von der Elektronensonde
zunächst auf dem elektronenempfindlichen Lack abgebil
dete Muster auf die Chromschicht des Glasplättchens
abgebildet, und somit eine Maske für die Fertigung von
Halbleiterbauelementen oder integrierten Schaltkreisen erzeugt.
In ähnlicher Weise können mittels mehrfach nacheinander
aufgetragener elektronenempfindlicher Lackschichten
auch z. B. Diffusionsmasken direkt am Halbleiterplätt
chen erzeugt werden oder aber es können auch Mehrlagen
verdrahtungen mittels mehrerer zeitlich nacheinander
erfolgter Beschichtungen mit elektronenempfindlichen
Lack und Elektronenstrahlbelichtung erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstel
lung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schalt
kreisen insbesondere zur Anbringung von sehr feinen
Strukturen, deren kleinste Längenausdehnungen 1 µm be
tragen oder kleiner sind.
Claims (6)
1. Verfahren zum Aufbringen von Strukturen mit sehr fei
nen Strukturteilen neben relativ großflächigen Struktur
teilen auf ein Substrat mittels eines von einem Elek
tronenschreiber erzeugten Elektronenstrahls mit konstan
ter Rasterfrequenz, dadurch gekenn
zeichnet, daß in Abhängigkeit von der Flächen
größe und -dichte der aufzubringenden Strukturteile die
Spannung am Wehneltzylinder des zugehörigen Elektronen
schreibers variiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Variation der Weh
nelt-Spannung in einem Spannungsbereich erfolgt, der
um ca. ±10% von der zugehörigen Wehneltbetriebsspannung
abweicht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Rasterfrequenz innerhalb des Frequenzbereiches von 200
kHz bis 40 MHz liegt.
4. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein
Sub
strat aus einem Halbleiterplättchen, einem Ferrit- oder
Granatplättchen oder einem beschichteten Glasplättchen.
5. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3
für ein Substrat aus einem Halbleiterplättchen, das
aus Silicium, Germanium, oder Selen, Tellur und Bor in
bestimmter kristalliner Form oder aus 3-5-Halbleiterver
bindungen besteht.
6. Verwendung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3 für ein Substrat aus einem beschichteten
Glas
plättchen, das eine Beschichtung bestehend aus Chrom, Chrom
oxid, Eisenoxid oder aus mindestens zweien der genannten
Stoffe aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782852961 DE2852961A1 (de) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Verfahren zum aufbringen sehr feiner strukturen auf ein substrat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782852961 DE2852961A1 (de) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Verfahren zum aufbringen sehr feiner strukturen auf ein substrat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2852961A1 DE2852961A1 (de) | 1980-06-19 |
DE2852961C2 true DE2852961C2 (de) | 1988-01-21 |
Family
ID=6056586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782852961 Granted DE2852961A1 (de) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Verfahren zum aufbringen sehr feiner strukturen auf ein substrat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2852961A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS594017A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Toshiba Corp | 電子ビ−ム露光方法 |
-
1978
- 1978-12-07 DE DE19782852961 patent/DE2852961A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2852961A1 (de) | 1980-06-19 |
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