DE3233075A1

DE3233075A1 - Hybrides rasterelektronenstrahl-lithographiesystem mit einem bewegbaren tisch

Info

Publication number: DE3233075A1
Application number: DE19823233075
Authority: DE
Inventors: Billy W. Rockport Mass. Ward; William D. Beverly Mass. Wells
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS5858735A; GB2105958B; US4424450A; FR2512587B1; GB2105958A; FR2512587A1

Description

V1 P559 D

BESGHREIBUIiG

Die Erfindung bezieht sich auf ein hybrides Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystem mit einem bewegbaren Tisch und betrifft insbesondere ein derartiges System, bei dem eine Schaltung benutzt wird, die dazu dient, angenäherte Korrekturen bei nichtlinearen Strahlspuren durchzuführen.

Elektronenstrahl-Lithographiesysteme werden in großem Umfang für die Herstellung von Maskenplatten in der Halbleiterindustrie benutzt, und hierzu geeignete Maschinen werden neuerdings auch dazu verwendet, Plättchen direkt zu beschreiben; es ist anzunehmen, daß dieses Verfahren in zunehmendem Ausmaß angewendet wird. Zu einer Elektronenstrahl-Lithographiemaschine gehört eine zentral angeordnete Unterdruckkammer, in der eine Quelle für Elektronen angeordnet·ist, welche auf elektromagnetischem Wege so gesteuert werden, daß sie auf ein Substrat, s.B. eine Maskenplatte auftreffen, welche mit einem für Elektronen empfindlichen Abdeckmittel beschichtet ist, auf dem mit Hilfe der einfallenden gesteuerten Elektronen ein Muster erzeugt wird. Um die Elektronen zu steuern, werden auf den Strahl Ablenkkräfte mit Hilfe elektronenoptischer Elemente, z.B. von elektrostatischen Platten oder Elektromagneten aufgebracht.

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Grundsätzlich wird der Strahl entweder so gesteuert, daß er genau auf den Punkt fällt, wo das Abdeckmittel exponiert werden soll (Bestreichen mit einem Vektorstrahl), oder der Strahl wird nach einem vorbestimmten Muster gerastert und so ausgetastet, daß in dem Abdeckmittel ein Muster erzeugt wird (Bestreichen mit einem Rasterstrahl). Das exponierte Muster wird dann auf der Maskenplatte entwickelt, so daß man eine verwendungsbereite Maske erhält.

Bei einem Lithographiesystem, bei dem mit einem Rasterelektronenstrahl gearbeitet wird, ist zu erwarten, daß das Muster nahe seinen Rändern eine Verzerrung erfährt, wenn eine eine ebene Maskenplatte benutzt wird. Diese Verzerrung vergrößert sich mit. zunehmender Zeilenlänge. Diese Verzerrung läßt die Länge der Bilder an den Rändern im Vergleich zu den Bildern in der Mitte langer erscheinen. Hierzu sei z.B. auf die US-PS 3 706 905 verwiesen, in der ein Ablenkungskompensationssystem beschrieben ist. Außerdem können sowohl geometrische als auch elektronische Fehler zur Entstehung charakteristischer Formen an den Rändern des überstrichenen Feldes führon. Hierzu gehören die Tonnenverzeichnung, die Trapezverseichnung, die Kissenverzeichnung und die Schlußsteinverzeichnung. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde von dan Bell Telephone Laboratories ein mit einem Rasterelektronenstrahl arbeitendes Lithographiesystem geschaffen, das unter der Bezeichnung "EBES" auf den Markt gebracht wurde und bei dem mechanische und elektrische Bewegungen miteinander kombiniert werden. Große Bewegungen werden dadurch herbeigeführt, daß der Tisch, auf dem die Maske montiert ist, mechanisch bewegt wird, während kleinere Bewegungen auf elektrischem Wege bei dem Strahl selber herbeigeführt werden. Hierbei wird die Länge der Zeilen begrenzt, und die Verzerrung an den Rändern wird verringert oder vollständig beseitigt. Während den Betriebs führt der mechanisch betätigte Tisch eine langsame Ii η aar: ο Bewegung aus, um aufeinanderfolgende Bereiche einer gewählten Spalte auf der Maske bzw. dem Platt-

chen zu exponieren. Hierbei wurden die Ablenkfelder für jede abzutastende Zeile auf 256 Mikrometer begrenzt. Somit tritt selbst bei einer ebenen Maskenplatte an den Rändern jeder Abtastzeile nur eine geringe Verzerrung auf. In diesem Zusammenhang sei z.B. verwiesen auf D.R. Merriott u.a., "EBES: A Practical Electron Lithographie System", IEEE Trans ED-22, S. 385 (1975), ferner: R.J. Collier, "Electron Beam Exposure System", US-PS 3 900 737 (1975). Der Grundgedanke dieses Schreibsystems hat sich bei niedrigen Schreibgeschwindigkeiten eines Systems als geeignet erwiesen. Ferner sei genannt: R.A. Geshner, "The Electron Beam: A Better Way to Make Semiconductor Masks", Solid State Technology, Juni 1979, S. 69, 71-72. Um jedoch die Schreibgeschwindigkeiten zu steigern, werden die Strahlen schneller abgelenkt, und es wird mit breiteren Streifen gearbeitet. Dies führt dazu, daß insbesondere an den Rändern des überstrichenen Feldes Verzerrungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die es ermöglicht, Rasterabtastverzerrungen bei einem hybriden Lithographiesystem zu korrigieren, bei dem mit einem bewegbaren Tisch und einem Elektronenstrahlabtastraster gearbeitet v/ird, und bei einem solchen System bezüglich des Strahls eine angenäherte Korrektur durchzuführen, die eine Funktion der beobachteten Abweichungen von einer geradlinigen Abtastzeile ist.

Im folgenden wird die PJrfindung anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Systems, bei dem jeweils eine Spalte streifenweise von einem Elektronenstrahl überstrichen wird;

Fig. 2 eine X-Achsen-Feldkrümmung (auch als Zeilenkrümmung bezeichnet), bei der ein mit Vollinien dargestellter

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Satz von Elektronenstrahl-Abtastzeilen einer mit gestrichelten Linien wiedergegebenen Matrix überlagert wird, bei der die Abtastzeilen die gewünschte Lage einnehmen;

Fig. 3 eine Y-Achsen-Feldkrümmung, bei der ein mit Vollinien wiedergegebener Satz von Elektronenstrahl-Abtastzeilen einer mit gestrichelten Linien dargestellten Matrix überlagert wird, bei der die Abtastzeilen die gewünschte Lage einnehmen;

Fig. 4 eine Schaltung zum Durchführen eines Verfahrens nach der Erfindung;

Fig. 5 in einem Blockschaltbild die verschiedenen Punkte, an denen bei einem System der genannten Art eine erfindungsgemäße Schaltung verwendet werden kann;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der X-Achsen-Feldkrümmung nach Fig. 2;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Y-Achsen-Feldkrümmung, die in einer spiegelbildlichen Beziehung zu der Feldkrümmung nach Fig. 3 steht;

Fig. 8 eine Form einer Schlußsteinverzerrung, bei der ein mit Vollinien dargestellter Satz von Elektronenstrahl-AbtantKeilen einer mit gestrichelten Linien wieder— gegebenen Matrix überlagert ist, bei welcher die Abtastzeilen die gewünschte Lage einnehmen;

Fig. 9 eine andere Form einer Schlußsteinverzerrung, bei der einem mit Vollinien wiedergegebenen Satz von Elektronenstrahl-Abtastseilen einer mit gestrichelten Linien gezeichneten Matrix überlagert ist, bei der die Abtast- :-;eilen die gewünschte Lage einnehmen;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der Schlußsteinverzerrung nach Fig. 8; und

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Schlußsteinverzerrung nach Fig. 9.

Gemäß der Erfindung wird bei einem hybriden Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystem, bei dem mit einem bewegbaren Tisch gearbeitet wird, eine Schaltung benutzt, die dazu dient, eine angenäherte Korrektur bezüglich des elektronenoptischen Elements durchzuführen, mittels dessen der Strahl gesteuert wird, um die Rasterabtastung durchzuführen. Hierbei wird eine Verzerrung einer bestimmten Art beobachtet, und die Schaltung ist so ausgebildet, daß sie es ermöglicht, die beobachtete Verzerrung zu korrigieren. Hierbei wird die Steuerung des Strahls in der Weise korrigiert, daß Wirkungen der verschiedenen Arten der bei der Rasterabtastung auftretenden Verzerrungen insbesondere an den Rändern des Abtastfeldes erheblich verringert werden. Beispielsweise wird die Peldkrümmung mittels einer Schaltung korrigiert, bei der ein Glied verwendet wird, das proportional zum Quadrat des Wertes der Abtastrichtungs-Koordinaten ist, während die Schlußsteinverzerrung mittels einer Schaltung korrigiert wird, bei der von einem Glied Gebrauch gemacht wird, das proportional zu dem Wert der zur Abtastrichtung rechtwinkligen Koordinate ist.

Verserrungen bezüglich des Verlaufs der projizierten Strahlen bei Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystemen haben verschiedene Ursachen und unterschiedliche Charakteristiken. Eine Ursache oder Quelle ist geometrischer Natur, d.h. es handelt sich darum, daß wegen der Ebenheit der Maskenplatte der abgelenkte Strahl seine Linearität nicht über die ganze Zeilenlänge beibehält; die Strahlen, die von einer punktförmigen Quelle aus projiziert werden, beschreiben eine Kugel, und die Maskenplatte schneidet diese Kugel in einer Ebene, wodurch bezüglich der Spur des Strahls eine Nichtlinearität hervorgerufen wird. Eine weitere Ursache für Verzerrungen

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ist elektronischer Art, d.h. es handelt sich um Abweichungen, die durch das Rauschen oder die Nichtlinearität der Ablenkschaltung hervorgerufen werden. Eine dritte Quelle für Fehler ist mechanischer Art; es können z.B. Schwankungen bezüglich der Beschleunigung, der Verzögerung und der Beruhigungszeit des bewegbaren Tisches auftreten. Gernäß der Erfindung ist es nicht unbedingt erforderlich, die Fehlerquellen genau zu identifizieren. Vielmehr kann man geeignete Korrekturen durchführen, wenn lediglich ihre Charakteristiken bekannt sind. Bei einer gegebenen Maschine kann man die Fehler mittels einer Besichtigung unter den zugehörigen Betriebsbedingungen ermitteln und dann ein Korrekturglied erzeugen, mittels dessen eine angenäherte Korrektur herbeigeführt wird. Zum Erzeugen dieses Korrekturgliedes kann man eine analoge Schaltung oder entsprechende Software benutzen. Die analoge Darstellung des Korrekturgliedes wird dann der Schaltung aufgedrückt, mittels welcher die elektronenoptischen Elemente zum Steuern des ^btrahls betätigt werden. Die dem Strahl erteilten Ablenkungen berücksichtigen dann die Verzerrungen an den Enden der Abtastzeilen. Bei diesem Vorgehen handelt es sich nicht um eine dynamische Korrektur, wie sie in der US-PS 3 900 736 beschrieben ist, die Verfahren und Anordnungen zum Positionieren eines aus geladenen Teilchen bestehenden Strahls behandelt, sondern das Verfahren beruht auf der Beobachtung charakteristischer Fehler und dem Entwickeln eines festen Korrekturgliedes. Es hat sich gezeigt, daß die Anwendung eines solchen Verfahrens zum Erzeugen und Verwenden eines festen Korrekturgliedes bei einem hybriden System der genannten Art mit einem bewegbaren Tisch unter Verwendung eines gerasterten Elektronenstrahls zweckmäßig ist, da bei vielen beobachteten Fehlern die genaue Quelle nicht ermittelt werden kann und da es nicht ohne weiteres möglich ist, mit dynamischen Rückkopplungsinformationen zu arbeiten, um die Bewegung des mechanisch betätigten Tisches zu verändern.

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DIe mechanischen und elektrischen Merkmale eines hybriden Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystems mit einem bewegbaren Tisch sind im einzelnen in der US-PS 3 900 737 beschrieben, die ein System zum Exponieren mittels eines Elektronenstrahls betrifft. Dieses Verfahren wird näher in Spalte 4, Zeilen 3 ff., beschrieben. Wie Fig. 1 der vorliegenden Beschreibung zeigt, wird eine Maskenplatte 10 auf einem bewegbaren Tisch 11 befestigt, der z.B. mit zueinander rechtwinkligen zylindrischen Druckluftlagern verbunden sein kann, um die Herbeiführung genau bestimmter mechanischer Bewegungen zu ermöglichen. Ferner kann der bewegbare Tisch 11 mit einem Maskenplattenhalter versehen sein, wie er in der US-PS 4 280 054 beschrieben ist. Zu der Maskenplatte 10 gehört eine Glasplatte 12 mit einer auf ihr angeordneten Schicht 13 aus Chrom und einer obersten Schicht 14, die aus einem Abdeckmittel für den Elektronenstrahl besteht. Ein modulierter Elektronenstrahl 15, der einen Fleck mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Mikrometer erzeugt, wird mit Hilfe elektronenoptischer Elemente 21 so gesteuert, daß die Abdeckmittelschicht 14 für den Elektronenstrahl entsprechend einem Raster überstrichen wird. Hierbei werden nacheinander Zeilen 22 erzeugt, um eine Spalte 17 von unten nach oben zu beschreiben. '.■Jährend des Betriebs dieser Anordnung befindet sich der bewegbare Tisch in ständiger Bewegung, damit nacheinander noch unbeschriebene Teile der Spalte 17 der Wirkung des eine stetige Bewegung ausführenden modulierten Elektronenstrahls 15 ausgesetzt werden. Sobald das obere Ende der Spalte 17 erreicht ist, führt der bewegbare Tisch 11 entsprechend dem gekrümmten Pfeil 23 eine Verschiebungsbewegung aus, woraufhin mit dem Beschreiben der Spalte 18 von oben nach unten begonnen wird. Ist das Beschreiben der Spalte 18 abgeschlossen, führt der bewegbare Tisch 11 entsprechend dem gekrümmten Pfeil 24 eine weitere Verschiebungsbewegung aus, um mit dem Beschreiben der Spalte 19 von unten nach oben zu beginnen. Diese Folge von Schritten wird bis zu der Spalte 25 fortgesetzt, d.h. bis sämtliche am weitesten links liegenden Spalten der getrennten

Schaltkreisbereiche 16 beschrieben worden sind. Hierauf wird in der gleichen Weise mittels einer Schlangenlinienbewegung bei jedem der getrennten Schaltungsbereiche 16, die einzelne integrierte Schaltkreise enthalten, die der linken Spalte benachbarte Spalte geschrieben. Auf diese Weise werden die Spalten einzeln nacheinander überstrichen, bis die Gesamtfläche aller getrennten Schaltkreisbereiche IS überstrichen worden ist. Danach werden die exponierten Teile des Abdeckmittels 14 entwickelt, die darunterliegende Chromschicht 13 wird geätzt, und die so hergestellte Maske wird bei der Herstellung integrierter Schaltkreise benutzt; bei Systemen, bei denen der Schreibvorqang auf direkte Weise mit Hilfe eines Elektronenstrahls durchgeführt wird, werden gewöhnlich Störstoffatome unmittelbar in die Bereiche implantiert, die durch das Entwickeln der Abdeckmittelschicht 14 abgegrenzt worden sind. Die Stabilität des Elektronenstrahls 15 wird mit Hilfe von Besugsmarkierungen 20 periodisch nachgeprüft.

Wenn die Länge der Abtastzeile auf 256 Mikrometer begrenzt wurde, war gemäß der vorstehenden Beschreibung keine bemerkbare Verzerrung an den Enden der Zeilen zu beobachten. Bei Giner Verlängerung der Abtastzeilen waren jedoch an den Enden Positionsfehler zu erkennen. Diese Fehler weisen verschiedene Merkmale auf; hierzu gehören die auch als Zeilenkrümmung bezeichnete Feldkrümmung, bei der es sich um eine Krümmung des Abtastfeldes am Ende eines Durchgangs längs der Y-Achse oder um eine Krümmung der Abtastbahn nach oben oder unten an den Enden der Zeile längs der Achse handelt, ferner Verzerrungen, bei denen eine Drehung der Abtastachse erfolgt, eine Kissenverzerrung, die bei ebenen Platten entsteht, da der Abstand zwischen der Strahlenquelle und der Platte in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel variiert, sowie um die Trapezverzerrung, die infolge einer Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite des Abtastfeldes an einem Ende der X-Achse oder der Y-Achse auftritt. Eine bildliche Darstellung einiger dieser Arten von Fehlern findet sich z.B. in Fig. 5 der Veröffentlichung von

Γί.Λ. Geshner, "The Electron Beam: A Better Way to Make S_emiconductor Masks", Solid State Technology, Juni 1979, S. 69, 72, oder "Distortion Correction in Precision Cathode Ray Tube Display Systems", Intronics Brochure (1970).

Bei Systemen der genannten Bauart EBES ließen sich akzeptable annähernde Korrekturen bei bestimmten Arten dieser Verzerrungsfehler nachweisen. Diese Korrekturen konnten bei der die F.aske tragenden Bühne bzw. dem Tisch durchgeführt werden oder bei der Schaltung,die die elektronen-optischen Elemente treibt. In der Praxis zeigt es sich jedoch, daß der Tisch eine große Masse und eine entsprechend große Trägheit hat, so daß er auf Korrektursiqnale nur langsam reacjiert. Außerdem ergibt sich bei dem Tisch eine Beruhigungszeit, so daß es schwierig ist, die erforderlichen sehr kleinen Korrekturen mit der nötigen Genauigkeit durchzuführen. Aus diesem Grunde werden die angenäherten Korrekturen vorzugsweise mit Hilfe der Schaltung durchgeführt, mittels welcher die elektronenoptischen Elemente zum Steuern des Strahls betätigt werden. Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung verwendet, mittels welcher eine analoge Darstellung des benötigten angenäherten Korrekturfaktors erzeugt wird. Dieses analoge Signal wird der Schaltung zum Steuern der elektronenoptischen Elemente zugeführt. Alternativ ist es möglich, dieses Korrektursignal mit Hilfe von Software zu erzeugen.

Die Feldkrümmung längs der X-Achse ist in Fig. 6 perspektivisch dargestellt. Bei der X-Richtung handelt es sich um die Richtung, in der das Muster längs einer gegebenen Spalte nach oben oder unten geschrieben wird. Bei der Y-Richtung handelt es sich um die Richtung einer einzelnen Abtastzeile. Gemäß Fig. 1 bewegt sich der Tisch 11 notwendigerweise in einer solchen Richtung, daß der Elektronenstrahl 15 fortlaufend auf neue, noch unbeschriebene Teile der zu exponierenden Fläche fällt. Wenn gemäß Fig. 1 die Spalte 17 geschrieben

wird, bewegt sich somit der Tisch 11 in der negativen X-Richtung. Der Strahl 15 führt in Verbindung mit den Abtastbewegungen in der Y-Richtung sehr feine Bewegungen in der X-Richtung aus, so daß in Verbindung mit den Grobbewegungen des Tisches 11 in der X-Richtung waagerechte Spuren 22 erzeugt werden. Beim Schreiben der Spalte 18 bewegt sich der Tisch 11 in der positiven X-Richtung. Die Y-Richtung, wobei Y=O die Mittellinie einer gegebenen Spalte ist, ist die gewünschte Abtastrichtung des Abtaststrahls 15. Ein fehlerfreies Abtastmuster würde durch eine Folge von waagerechten Linien gebildet werden, die insgesamt ein Rechteck überdecken, das vollständig in die Randlinien eingeschlossen ist, welche die betreffende Spalte abgrenzen. Bei der Feldkrümmung handelt es sich um eine Verzerrung, aufgrund welcher die Ränder des Abtastfeldes eine nach oben oder unten gekrümmte Form längs der X-Achse oder an den Enden des Abtastfeldes längs der Y-Achse annehmen. Die Kurven sind gewöhnlich symmetrisch, wobei die Ränder entweder in der X-Richtung beide nach oben oder beide nach unten oder in der Y-Richtung beide nach rechts oder beide nach links verlaufen. Eine in der Praxis auftretende Feldkrümmung, die durch einen Abtastelektronenstrahl hervorgerufen wurde, ist in Fig. dargestellt. Die durch die gestrichelten Linien 30, 31 und 32 angedeutete Matrix repräsentiert die genaue Form bei einer fehlerfreien Abtastung, während mit den Vollinien 33, 34 und 35 die tatsächlichen Spuren dargestellt sind, längs welcher sich ein Abtastelektronenstrahl bewegt. Zur Durchführung der Abtastung nach Fig. 2 wird der bewegbare Tisch 11 festgelegt, und der Strahl wird so gesteuert, daß er in der X-Richtung Abtastbewequngen längs der zugelassenen Strecke ausführt. Die Y-Achse entspricht der Mittellinie der Spalte, während die X-Achse der gestrichelten waagerechten Mittellinie entspricht. Die mit Vollinien gezeichneten Vierecke haben in der X-Richtung eine Abmessung von 28 Mikrometer und in der Y-Richtung eine Abmessung von 29 Mikrometer. Somit repräsentieren die als Vollinien gezeichneten waagerechten Spuren, z.B. die

Spur 35, jeweils eine von insgesamt 56 Spuren, da die Fleckgröße des Elektronenstrahls 0,5 Mikrometer beträgt. Es ist ersichtlich, daß die Feldkrümmung erhalten bleibt, während sich der Abtastelektronenstrahl in der X-Richtung bewegt. Es hat sich gezeigt, daß zur Korrektur dieses Fehlers ein Annäherungskorrekturfaktor geeignet ist, der der nachstehenden Gleichung entspricht:

χ β, χ + ky

ο — '

Hierin bezeichnet χ die korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung der Spalte,

χ die nicht korrigierte Lage des Strahls in der Richtung des Musters,

k eine Konstante und

y den jeweiligen Abstand von der Mittellinie der zu überstreichenden Spalte.

Das Vorzeichen des Korrekturgliedes ist positiv, wenn eine Krümmung nach unten vorhanden ist, und negativ, wenn eine Krümmung nach oben vorhanden ist. Der Wert der Konstante richtet sich nach dem Ausmaß der Krümmung, d.h. dem Krümmungsradius. Der Korrekturfaktor wird ohne Unterbrechung zur Wirkung gebracht, da es sich gezeigt hat, daß die Fehler eine Funktion der Elektronik, der Hardware und Software des EBES-Systems sind und nicht von der Lage auf dem Plättchen, der betreffenden Spalte oder der Lage einer Abtastzeile innerhalb einer bestimmten Spalte abhängen. Nur die Lage des Strahls längs einer gegebenen Abtastzeile ist für die Ermittlung der erforderlichen Korrektur von Bedeutung.

Die Feldkrümmung in Richtung der Y-Achse ist in Fig. 7 perspektivisch dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Verlagerung des Elektronenstrahllecks über den Rand der zu

: :·;ν: y^O.-:.'. 3233p7§

beschreibenden Spalte hinaus. Eine in der Praxis vorkommende Verzerrung in Form einer Feldkrümmunq nach links ist in Fig. dargestellt. Die durch die gestrichelten Linien 41, 40 und angedeutete Matrix repräsentiert die gewünschte Lage der Spuren des Abtastelektronenstrahls. Mit den Vollinien 42, 43 und 44 ist dargestellt, daß die tatsächliche Spur des Abtastelektronenstrahls insgesamt nach links verschoben ist. Wie zuvor wird der bewegbare Tisch 11 festgelegt, so daß die Y-Achse die Mittellinie der Spalte und die X-Achse die waagerechte Mittellinie bildet. Gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, die Quelle dieser Feldkrümmung zu ermitteln. Vielmehr wird gemäß der Erfindung der Fehler beobachtet, und es wird ein geeignetes, eine angenäherte Korrektur bewirkendes Glied eingeführt. Es hat sich gezeigt, daß ein geeignetes Korrekturglied für die Feldkrümmung die nachstehende Form hat:

Y ^β Y₀ - ^kx

Hierin bezeichnet y die korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

y die nicht korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

k eine Konstante und

χ den Abstand von der Mittellinie des Ablenkfeldes.

Es ist wichtig, eine Feldkrümmung in Richtung der Y-Achse zu korrigieren, damit die Mustermerkmale benachbarter Spalten einwandfrei aufeinander ausgerichtet werden.

Zwei Arten von Schlußsteinverzerrungen sind in Fig. 8 bis dargestellt. Fig. 8 zeigt einen Schlußsteinfehler in Form eines aufrecht stehenden Trapezes. Die durch die gestrichelten Linien 70, 71 und 72 dargestellte Matrix repräsentiert

die gewünschte Lage der Spur des Abtastelektronenstrahls. Mit den Vollinien 73, 74 und 75 sind die tatsächlichen Spuren des Abtastelektronenstrahls dargestellt, welche das aufrechtstehende Trapez abgrenzen. Wie zuvor wird in diesem Fall der bewegbare Tisch 11 festgelegt; die Y-Achse ist die Mittellinie der Spalte, und die X-Achse wird durch die waagerechte Mittellinie gebildet. Die Form des Fehlers ist in Fig. 10 perspektivisch dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß zur Korrektur dieses systematischen Fehlers ein Korrekturglied der nachstehenden Form geeignet ist:

χ ν

ο x=x (Verstärkung) -ι-

° ^x k

Hierin bezeichnet χ die korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Richtung des Musters,

χ die nicht korrigierte Lage des Strahls in der Richtung des Musters,

k eine Konstante,

(Verstärkung) die auf die elektronenoptischen Ablenk-

elemente in der X-Richtung wirkende Verstärkung und

y den Abstand von der Mittelline der zu überstreichenden Spalte.

In Fig. 9 ist ein Schlußsteinfehler in Gestalt eines nach rechts verschobenen Trapezes dargestellt. Hierbei repräsentieren die gestrichelten Matrixlinien 76, 77 und 78 die gewünschte Lage der Spuren des Abtastelektronenstrahls. Mit den Vollinien 79, 80 und 81 ist der tatsächliche Verlauf der Spur des Abtastelektronenstrahls dargestellt, mittels dessen das nach rechts verschobene Trapez erzeugt wird. Wie zuvor wird der bewegbare Tisch 11 festgelegt; die Y-Achse bildet die Mittellinie der Spalte; diese Achse und die X-Achse sind in Fig. 11 perspektivisch dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß

sich dieser systomatische Fehler mit Hilfe des nachstehenden Gliedes korrigieren laßt:

^γο^χ

ν = y (Verstärkung) + —j—-

Hierin bezeichnet γ die korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

y die nicht korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

k eine Konstante,

(Vorr.l irkutin) _f die auf die elektronenopti sehen Ablenk-

olemente in der Y-Kichtung wirkende Verstärkung und

χ den Abstand von der Mittellinie des Ablenkfeldes.

Die Verzerrungen bzw. Fehler nach Fig. 2 und 3 werden dadurch annähernd korrigiert, daß man ein Korrekturglied einführt, das r.um Ouadral.. der konjugierten Koordinate proportional ist. Um die in Fj q. ;.'■ und '*> dargestellten Verzerrungen bzw. Fehler anqcn-'Jhert r-,u korrigieren, wird ein Korrekturglied verwendet, das proportional zur Verstärkung bei den olektronenoptischen Ablenkelementen und proportional zu der konjugierten Koordinate ist. Hs hat sich gezeigt, daß diese Korrekturglieder cur Verwendung bei dem mit einer Rasterung arbeitenden Serpentinen-Spalten-Abtastverfahren geeignet sind, mit dem bei dem hybridon EBKS-System gearbeitet wird. Bei diesem hybriden System ergeben sich relativ kurze Abtastzeilen bei vorgeschriebenen Spa] l.enwonen. Daher werden genauere Korrekturglieder, κ.Π. 'Jj ο bo! dorn Korrok turmodul Intronics C-IOO verwendeten, nicht bonöt iq I-. In diesem Zusammenhang sei verwiesen auf S. 8 dor Γ η t.rori i cs-Druckr.ohrif t "Distortion Correction in Precision Cathode Ray '!.'ubo Display Systems". Auch die Verwendung anderer -ingen'ihortor Korrok l-.urf nktoren ist möglich, z.B. zur Korrektur oinor Drohung.

Eine Schaltung sum Korrigieren der in Fiq. 2 und 3 dargestellten Feldkrümmungsfehler entsprechend der vorstPhenden Beschreibung ist in Fiq. 4 dargestellt. Die Spannungen V und V entsprechen den nicht korrigierten Positionen für x, d.h. der Richtung des Musters längs der Spalte bzw. y, d.h. der Richtung der einzelnen Abtastzeilen. Werden keine Korrekturen durchgeführt, handelt es sich bei diesen Spannungen um diejenigen, welche dem Strahlablenk-Klektromngneten bei der elek— tronenoptisehen Spalte zugeführt v/erden würden. Bei den Werten V und V handelt es sich um die korrigierten Werte, die tatsachlich bei der elektronenoptischen Spalte nur Wirkung gebracht werden. Während des Betriebs wird flor W^f?rt V mit

xo

Hilfe der folgenden Schritte in den Wert- V umnewandelt: Der Wert von V wird in einem Schaltungselement 54 quadriert und mittels eines variablen Widerstandes 5fi mil: cirvn." Konstante multipliziert. Die Werte für V und V werden in einem

χ y

Schaltungselement 52 multipliziert und dann einer Multiplikation mit einer Konstante durch einen variablen Widerstand 58

2 unterzogen. Hierauf werden der quadrierte Wert V sowie VxV mit Hilfe eines Verstärkers 50 zu V addiert, so

X y XO

daß man V erhält. Entsprechend wird V in einem Schaltungs-

X X

element 53 quadriert und mittels eines variablen Widerstandes 57 mit einer Konstante multipliziert. Die Werte für V und V

^ χ y

werden in dem Schaltungselement 'üj miteinander und mit Hilfe eines variablen Widerstandes 59 mit einer Konstante multi—

plaziert. Dann werden der quadrierte Wert V ' nowie V χ V

xxy

mit Hilfe des Verstärkers 51 zu V addiert, so daß man V erhält.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann man bei einem hybriden Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystem mit einem bewegbaren Tisch eine Korrekturspannung an verschiedenen Punkten innerhalb der Schaltung zuführen, mittels welcher die elektronenoptischen Steuerelemente gesteuert werden. Beispielsweise kann man den Korrekturwert in Form einer variablen Strom-

C&ielle/oenke an dem I'unl-rt E direkt dem Elektromagneten 60 zuführen. Alternativ kann der Korrekturfaktor in
Gestalt einer variablen Spannung am Punkt D als Eingangssignal für den Ablenkverstärker 61 zugeführt werden. Bei weiteren
Ausführungsformen konnte man den Korrekturfaktur am Punkt C
in Form einer Korrekturspannung dem Empfänger zuführen, ferner an dem Punkt B in Form einer Korrekturspannung zu dem Leitungstreiber oder am Punkt A in Form einer Korrekturspannung für
die Abtastverstärkunqsschaltung. Vorzugsweise wird der Punkt B benutzt, wo man eine variable Spannung zuführen kann, da alle übrigen Korrekturgrößen an diesem Punkt bereits zugeführt worden sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ML.)Hybrides Rasterelektronenstrahl-Lithographiesystem mit einem bewegbaren Tisch, einer in einer Vakuumkammer angeordneten Elektronenquelle, einer elektronenoptischen Säule zum Steuern der Elektronen in Richtung einer Maske oder eines Plättchens sowie einem bewegbaren Tisch als Unterstützung für die zu exponierende Maske bzw. das Plättchen, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Erzeugen eines elektrischen Korrekturgliedes zum annähernden Korrigieren von Rasterabtastfehlern, wobei das elektrische Korrekturglied der elektronenoptischen Säule zugeführt wird, um die Steuerung der Elektronen ,zu beeinflussen.
2. Lithographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied für die Feldkrümmung eine Korrektur

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nach der Gleichung

χ = χ +,

durchführt, wobei die nachstehenden Bezeichnungen gelten:

χ = korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung der Spalte,

χ = nicht korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung der Spalte,

k = eine Konstante und

y = Abstand von der Mittellinie der zu überstreichenden Spalte.
3. Lithographiesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied dem X-Achsen-Ablenkverstärker (50) in der elektronenoptischen Säule zugeführt wird.
4. Lithographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied eine Korrektur der Feldkrümmung als Folge einer Krümmung der Abtastzeilen gemäß der nachstehenden Gleichung bewirkt:

y = Y₀ ± ^κχ2

wobei die nachstehenden Bezeichnungen gelten:

y = korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

y = nicht korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Abtastrichtung,

k =s eine Konstante und

χ = Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung der Spalte.
5. Lithographiesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied dem Y-Achsen-Ablenkverstärker (51)

in der elektronenoptischen Säule zugeführt wird.
6. Lithographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied eine Korrektur bezüglich Trapezverzerrungen gemäß der nachstehenden Gleichung korrigiert:

χ y x=x (Verstärkung)_v + -4~-

O 'XK

wobei die nachstehenden Bezeichnungen gelten:

χ = nicht korrigierte Lage des Strahls in der Richtung des Musters,

(Verstärkung) = die auf die elektronenoptischen Ablenk-

elemente in der X-Richtung wirkende Verstärkung,

k = eine Konstante und

y = Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärtsoder Abwärtsrichtung der Spalte.
7. Lithographiesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied dem X-Achsen-Ablenkverstärker (50) in der elektronenoptischen Säule zugeführt wird.
8. Lithographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied eine Korrektur bezüglich der Feldkrümmung gemäß der nachstehenden Gleichung durchführt:

Υ ^χ

ο y = y (Verstärkung) + -rr—

wobei die nachstehenden Bezeichnungen gelten:

y = nicht korrigierte Lage des Elektronenstrahls in der Richtung des Musters,

(Verstärkung) = die auf die elektronenoptischen Ablenkelemente in der X-Richtung wirkende Verstärkung,

k = eine Konstante und

y = Lage des Elektronenstrahls in der Aufwärtsoder Abwärtsrichtung der Spalte.
9. Lithographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied dem Y-Achsen-Ablenkverstärker (51) in der elektronenoptischen Säule zugeführt wird.