DE3417976A1

DE3417976A1 - Verfahren und einrichtung zur korpuskularbestrahlung eines targets

Info

Publication number: DE3417976A1
Application number: DE19843417976
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Math. DDR 6900 Jean Hahn
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1984-05-15
Publication date: 1985-01-10
Also published as: GB8416828D0; US4633090A; FR2548437A1; DD225879A3; GB2143079B; SU1448370A1; HUT40523A; GB2143079A; JPS60258922A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Korpuskularbestrahlung eines Targets

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Korpuskularbestrahlung, insbesondere Elektronenbestrahlung, eines Targets, wobei ein Belichtungsmuster in einer auf einer Halbleiterscheibe aufgebrachten Schicht erzeugt wird. Die Erfindung kann in Korpuskularstrahlapparaten mit elektrisch geladenen Teilchen zur Bearbeitung eines Werkstückes angewendet werden, insbesondere in Elektronenstrahlgeräten zur mikrolithografischen Strukturierung dünner Schichten bei der Herstellung von Bauelementen mit Elementabmessungen im Submikrometerbereich. In diesen Korpuskularstrahlgeräten findet speziell das Strukturstrahlprinzip Anwendung, bei dem ein geformter Elektronenstrahl verwendet wird, in dessen geformtem Querschnitt steuerbar strukturiert wird.

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Es sind mehrere Verfahren und Einrichtungen bekannt, bei denen durch Bestrahlung mit Korpuskeln lokale Veränderungen in dünnen Schichten hervorgerufen werden, die eine mikrolithografische Strukturierung von Werkstücken ermöglichen· In diesem Zusammenhang sind Lösungen bekannt geworden, die durch Anwendung des Strukturstrahlprinzips, bei dem auf einen vorgeformten Strahlenkomplex ein Strahlmodulator einwirkt, vorteilhafter in Hinsicht auf Produktivität bei hoher Genauigkeit der Strukturierung als vorangegangene Lösungen sind.

In den Patentschriften US 4,153,843 und US 4,130,761 sind Erfindungen beschrieben, bei denen ein Strahlenbündel steuerbar strukturiert wird, indem das Strahlenbündel in eine Vielzahl von Teilbündeln zerlegt wird. CharakteristisEch für diese Art der Zerlegung ist die Ausblendung durch eine Lochmaske in eine Vielzahl von Kanälen· Deder Kanal enthält ein separates Ablenksystem zur Hell-/Dunkelsteuerung des Teilbündels, was nachteilig dazu führt, daß der Abstand benachbarter Löcher relativ zum Lochdurchmesser groß ist und daher nur ein geringer Teil des Primärbündelstromes die Lochmaske passieren kann und zur weiteren Strukturierung zur Verfügung steht. Der Querschnitt des Vielstrahls in der Targetebene ist das verkleinerte Abbild der Lochmaske* Die gesteuerte Aufzeichnung eines beliebigen Musters ist kompliziert, da ein und dieselbe Struktureinzelheit mehrfach zeitlich nacheinander von verschiedenen Teilstrahlen getroffen wird.

Die durch die Patentschrift DD-WP 158 197 bekanntgewordene technische Lösung beschreibt die Strukturierung der Intensität einer Strichsonde durch Einwirkung eines Strahlmodulators auf einen astigmatisch vorgeformten Strahlenkomplex. Eine erste Brennlinie ist auf den Grat eines Elektrodenkamms eingestellt und eine zweite Brennlinie auf die öffnung einer Spaltblende. Die erste Brennlinie wird stigmatisch auf das Target abgebildet.

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Der Elektrodenkamm enthält eine Vielzahl kammartig angeordneter Stege, die einzeln an ein steuerbares Binärpotential gelegt sind. Haben zwei benachbarte Elektroden ungleiches Potential, erzeugen sie in ihrer Umgebung ein elektrisches Feld» Der diese Umgebung passierende Teil des Strahlenkomplexes wird durch das elektrische Feld abgelenkt. Es sind im wesentlichen die Strahlen, die die erste Brennlinie in demjenigen Intervall durchlaufen, das durch die betreffende Steglücke markiert wird· Die Kon trastablenkempfindllchkeit ist anisotrop. Steuerwirksam ist nur die Feld9tärkekomponente in Richtung des Grates, weil diese die Strahlen senkrecht zur öffnung des Spaltes ablenkt. Indem die Stege des Elektrodenkarams mit Polen einer Spannungsquelle über elektronische Schalter ver bunden sind, die vom Datenausgang einer externen Steuer logik betätigt werden, sind über das Feld einer jeden Steglücke jeweils ein elektronischer Kanal und ein elektronenoptischer Kanal steuerbar miteinander verknüpft· Ein Obersprechen auf benachbarte elektronenoptische Kanäle findet nicht statt, wenn erstens die erste Brennlinie sehr schmal 1st und wenn zweitens die Ausdehnung der Stegelektroden in Richtung des Grates im Vergleich zu den Steglücken sehr klein ist· Da diese Forderungen in der Praxis nur angenähert erfüllbar sind, können Nachteile entstehen·

Von den Nahtstellen dunkelgesteuerter Intervalle geht eine um so größere Aufhellung aus, je breiter die Brennlinie ist. Die Richtung der Feldstärke zweier benachbarter dunkelgesteuerter Intervalle ist entgegengesetzt gerichtet* weil ein Binärpotential gesteuert wird« Dies hat zur Folge* daß zwei benachbarte dunkelgesteuerte Intervalle durch eine Zone getrennt sind, in der die steuerwirksame Feldstärkekomponente Null oder so klein ist, daß keine Dunkeltastung stattfindet· Hierdurch wird der steuerwirksäme FeId- bereich des Elektrodenkamms in seiner Ausdehnung senk recht zum Grat eingeschränkt, was sich nachteilig auf die Arbeitsproduktivität und die Oustiertoleranz auswirkt.

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Ausgehend von der in der Patentschrift DD-WP 158 197 beschriebenen Erfindung ist ein verbessertes Verfahren und zu dessen Durchführung eine Einrichtung anzugeben, die die steuerbare Strukturierung und Modulierung der Intensitat in vorgeformten« eine zusammenhängende Fläche bildenden und als Strichsonde bezeichneten Strahlquerschnitt ermöglichen. Die steuerwirksame Feldbreite des Strahlmodulatore in senkrechter Richtung zur Strichsonde soll nicht kleiner sein als der Mittenabstand zweier aufeinanderfolgender Intervalle· Die Intensität in den Bildelementen, in die der Strahlmodulator die Strichsonde zerlegt, soll modulierbar sein. Dadurch wird bewirkt, daß die Toleranzen bezüglich der Einstellung des Strahlquerschnittes relativ zum Strahlmodulator gemildert sind und/oder die Bestrahlungsdosis in jedem Flächenelement des zu belichtenden Musters in der Targetebene zwecks Korrektur des Proximity-Effektes modulierbar ist. Durch die verbesserte Ausführung des Strahlmodulators werden der technische Aufwand zu dessen Herstellung reduziert, statische Aufladungen Infolge gestreuter Elektronen vermieden und den Anforderungen an eine optimale Datenbereitstellung für die Potentialbelegungen am Elektrodenkamm besser entsprochen·

Der Nutzen der Erfindung besteht darin¹, daß bei Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die Strukturierung dünner Schichten bis in den Submikrometerbereich hinein ermöglicht wird, wobei durch die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit eine Steigerung der Produktivität "bei hoher Genauigkeit der Strukturierung erreicht wird·

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben und eine Einrichtung zur Strukturierung einer Strichsonde mittels eines Strahlmodulators zu schaffen, dessen anisotrope Kontrastablenkempfindlichkeit auf die Bildelemente der Strichsonde steuerbar selektiv wirkt, wobei eine Modulation der Intensität im Bildelement der Strichsonde zum Zwecke der Korrektur des Proximity-Effektes und eine größere steuerwirksame Feldbreite in senkrechter Richtung zur Strichsonde ermöglicht werden·

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei einem Verfahren zur Korpuskularbestrahlung eines Targets, insbesondere zur Elektronenbestrahlung einer auf einem Halbleiter aufgebrachten Schicht zum Zwecke der Erzeugung eines Belichtungsmusters in derselben mit einem von einem Elektronenstrahler ausgehenden Elektronenstrahlbündel, dessen zu einer Strichsonde geformter Strahlquerschnitt jeweils auf einen Teil des zu bearbeitenden Targets gerichtet i3t und dessen Intensität in Längsrichtung der Strichsonde steuerbar strukturiert ist, indem auf den astigmatisch geformten Strahlenkomplex, bestehend aus einer ersten, auf einen Elektrodenkamm eingestellten Brennlinie, und bestehend aus einer zweiten,' auf eine Spaltöffnung eingestellten Brennlinie, ein Strahlmodulator mit anisotroper Kontrastablenkempfindlichkeit einwirkt, wodurch die Strichsonde in ihrer Längsrichtung lückenlos und abzählbar in Bildelemente zerlegt ist, und diese Bildelemente zum Zwecke der Reproduktion eines Strichmusters steuerbar dunkelgetastet werden können, inr dem die den dunkelgesteuerten Bildelementen konjugierten Intervalle auf einem Elektrodenkamm durch Anlegen einer Potentialdifferenz aktiviert sind, und die hierbei wirksame Feldstärke das Strahlenbündel des jeweiligen Intervalls über eine öffnung einer Spaltblende ablenkt, folgende Verfahrensschritte angewendet werden:

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Zur Reproduktion des Strichmusters wird die Kontrastablenkung stufenweise erzeugt, indem in einer ersten Modulatorstufe nur Intervalle aktiviert werden, die ungeradzahligen Bildelementen konjugiert sind, und in einer zweiten Modulatorstufe nur Intervalle aktiviert werden, die geradzahligen Bildelementen konjugiert sind, und es wird die Größe der Potentialdifferenz im jeweiligen Intervall so eingestellt, daß zur Dunkeltastung der Bildelemente längs eines zur Dunkeltastung vorgesehenen Teiles der Strichsonde eine gegenüber der Anzahl dieser zur Dunkeltastung vorgesehenen Bildelemente geringere Anzahl von Intervallen aktiviert wird, so daß längs jedes zusammenhängenden Bereiches von Intervallen, deren Bildelemente dunkelgetastet sind, eine periodische Folge von aktivierten und nichtaktivierten Intervallen entsteht, und es wird entsprechend dem Belichtungsmuster die Strukturierung der Strichsonde gesteuert, indem eine externe Steuerlogik eine periodische Folge von aktivierten und nichtaktivierten Intervallen entsprechend der Lage und Länge der zur Dunkeltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde binär simuliert und vorzugsweise über elektronische Schalter die Elektroden des Elektrodenkamms im Parallelbetrieb an definierte Potentiale legt.

Vorteilhaft ist es, wenn in einem Intervall, welches einem Bildelement konjugiert ist, das einen zur Dunkeltastung vorgesehenen Teil der Strichsonde begrenzt, eine geringere Potentialdifferenz erzeugt wird als in den übrigen aktivierten Intervallen. Dadurch kann die Randschärfe beim Übergang von bestrahlten in nicht bestrahlte Bereiche der Strichsonde optimal eingehalten werden.

Weiterhin hat dies den Vorteil, daß infolge der Überhöhung der Potentialdifferenz im Inneren eines zur Dunkeltastung vorgesehenen Teiles der Strichsonde die steuerwirksame Feldbreite senkrecht zum Grat des Elektrodenkamms im Vergleich zur Gitterkonstanten des Elektrodenkamms groß ist und daß an Zonen, wo die kontrastwirksame Feldstärkenkomponente ihr Vorzeichen ändert, keine Aufhellung auftritt.

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Zwecks Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit der Bestrahlungsanlage ist es günstig, wenn zur Erzeugung der periodischen Folge von aktivierten und nichtaktivierten Intervallen stets vom gleichen Initialzustand einer externen Steuerlogik für den Schaltprozeß der Strukturierung ausgegangen wird, und daß der Initialzustand vorzugsweise durch größtmöglichen Abstand der aktivierten Intervalle bestimmt wird, wobei alle Bildelemente noch dunkelgetastet sind. In diesem Zusammenhang ist es gunstig, daß die Potentialbelegung der ersten und zweiten Modulatorstufe in eine feste, vom Strichmuster unabhängige Korrelation gebracht wird, indem die aktivierten Intervalle der ersten und zweiten Modulatorstufe eines jeden Dunkelstriches für sich zueinander in eine Beziehung gesetzt werden, die vorzugsweise darin besteht, daß die Potentialbelegung der ersten und zweiten Modulatorstufe bezüglich der Mitte des jeweiligen Dunkelatriches spiegelsymmetrisch invere ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die anisotrope Kontrastablenkempfindlichkeit des Strahlmodulators variiert wird, indem der Winkel zwischen der zweiten Brennlinie und der Längsachse der Spaltöffnung eingestellt wird, weil es dadurch möglich wird, die Steilheit des Intensitätsverlaufes beim Übergang von bestrahlten zu nicht bestrahlten Bereichen zu verändern«

Eine günstige Variante hinsichtlich des zeitlichen Ablaufes der Ansteuerung der elektronischen Schalter ergibt eich, wenn zur steuerbaren Strukturierung der Strichsonde entsprechend der Lage und Länge der zur Dunkeltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde Potentialbelegungsmuster zeitlich parallel gebildet und bereitgestellt werden.

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Zur Durchführung des eben beschriebenen Verfahrens ist es notwendig eine Einrichtung zu verwenden, die so aufgebaut ist, daß jeder der beiden Modulatorstufen jeweils ein Elektrodenkamm zugeordnet ist und daß zur Einstellung der Größe der Potentialdifferenz an den Elektroden des Elektrodenkamms, der mit den von der externen Steuerlogik betätigten elektronischen Schaltern in Verbindung steht, unterschiedliche Potentiale, vorzugsweise vier unterschiedliche Potentiale, anliegen.

vorteilhaft hinsichtlich des Aufwandes zur Herstellung und zur Erleichterung der Justierung des Strahlmodulators ist es, wenn die beiden Elektrodenkämme in Richtung der optischen Achse unmittelbar hintereinander und parallel zueinander angeordnet sind. Ein geringer Aufwand im strahlenoptischen Aufbau ergibt sich dann, wenn die beiden Elektrodenkämme auf der Schmalseite einer Halbleiterscheibe installiert sind.

Vorteile bei der Justierung zum Einstellen eines Winkels zwischen der zweiten Brennlinie und der öffnung der Spaltblende ergeben sich dann, wenn im Strahlmodulator zwischen der ersten und zweiten Brennlinie an sich bekannte Mittel zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder rotationssymmetrischer oder quadrupolsymmetrischer Konfiguration angeordnet sind.

Zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen an den Elektrodenkämmen und der damit verbundenen nicht gewollten schädlichen Ablenkwirkung kann man die Elektroden des Elektrodenkamms vorteilhaft so gestalten, daß diese flächenhaft ausgebildet sind und in einer Ebene liegen, die parallel zur ersten Brennlinie und parallel zur optischen Achse ist, und vorzugsweise so breit sind, daß bis auf schmale Gräben, durch die benachbarte Elektroden des Elektrodenkamms voneinander isoliert sind, fast die gesamte, dem Korpuskularstrahl zugekehrte Oberfläche des Elektrodenkamms elektrisch leitend ist.

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Es besteht weiterhin die Möglichkeit, daß der Elektrodenkamm in der Oberfläche einer Halbleiterscheibe parallel zur ersten Brennlinie installiert ist· Somit läSt eich vorteilhaft die Planartechnologie für die Herstellung des Elektrodenkamms und von Teilen der Steuerelektronik, die mit auf der Halbleiterscheibe installiert sein können, anwenden. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn an sich bekannte Mittel zur Krümmung der Achse des astigmatisch geformten Strahlenkomplexes vorgesehen sind« und daß mehrere elektrische Ablenksysteme zwecks Krümmung der Achse des astigmatisch geformten Strahlenkomplexes in Strahlfortpflanzungsrichtung so angeordnet sind und ihre Felder so ausgebildet sind, daß die Achse des austretenden Strahlenbündels parallel zur Achse des einfallenden

Strahlenbündels ist. Das Aufbringen von Teilen der

Steuerlogik auf der Halbleiterscheibe bringt den vorteil mit sich, daß die Länge und die Anzahl der notwendigen Steuerleitungen gering gehalten werden·

Die Einrichtung kann dadurch vorteilhaft ergänzt werden, daß an sich bekannte Mittel zur Verhütung der Kontaminierung der steuerwirksamen Oberfläche des Elektrodenkamms vorgesehen sind.

Die externe Steuerlogik wird günstigerweise so gestaltet, daß Register zur Speicherung der periodischen Initialbe legung, Universalschieberegister zur Bildung von Poten tialbelegungsmustern, Gatter und Puffer zur Bildung der Potentialbelegung der zur Helltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde sowie Schaltregister zur Steuerung der Schalter, die die Elektroden des Elektrodenkamras an

Potentiale legen, vorgesehen sind·

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Di# Erfindung wird an Hand von folgenden Figuren naher erläutert:

Fig.l zeigt eine Ausführungsform der erfin

dungsgemäßen Vorrichtung in schema tischer Darstellung

< Fig.2#l bis 2.3 dienen zur Erläuterung derjenigen Teile

des erfindungsgemäßen Verfahrens und Einrichtung, die sich auf eine Erweiterung des steuerwirksamen Feldbe- . reiches in Richtung senkrecht zum Grat

des Elektrodenkamms beziehen

Fig,3.1 bis 3.13 dienen zur Erklärung der Potentialbelegungsmuster eines Doppelkamms zwecks Erzeugung von Dunkelstrichen, deren Länge gesteuert wird

Fig.4.1 bis 4.3 zeigen Ausführungsformen der Elektroden

eines Elektrodenkamms

Fig.l zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Strahler 1 zum Zwecke der Emission eines Elektronenstrahlbündels 2, das von einem Crossover ausgeht und von einer rechteckförmigen Strahlbegrenzungsblende 4 beschnitten wird. Eine Quadrupollinsenanordnung fokussiert das Strahlenbündel astigmatisch in zwei achsensenkrechte und zueinander orthogonale Brennlinient in eine erste Brennlinie 6 und von dieser in Achsrichtung getrennt in eine zweite Brennlinie 7. Eine Linsenanordnung θ von rotationseymmetrischer und/ oder quadrupolsymmetrischer Bauart bildet die erste Brennlinie 6 als Strichsonde 9 auf das Target 10 stigmatisch ab. Der das Target tragende Tisch 11 ist in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen horizontal verschiebbar, so daß die Strichsonde 9 mit jeder Stelle des Target 10 zur Oberdeckung gebracht werden kann, wozu der Tisch 11 vorzugsweise mäanderförmig bewegt ist.

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Auf das durch die Quadrupollinsenanordnung 5 aetigrnatisch geformte Strahlenbündel wirkt ein Strahlmodulator· Dieser besteht aus dem Elektrodenstreifen 12, der parallel zur ersten Brennlinie 6 und in deren Höhe an einer Trägerplatte 13 angebracht ist, und aus der Spaltblende 14, die parallel zur zweiten Brennlinie 7 und in deren Höhe angeordnet ist. An die Elektroden 15 des Elektrodenstreifens 12 sind Potentiale gelegt, so daß in der Umgebung des Elektrodenstreifens 12 ein elektrisches Feld wirksam ist, dessen Kontrastablenkempfindlichkeit anisotrop ist und eine steuerbare Strukturierung der Strichsonde 9 ermöglicht ·

Die grundsätzliche Wirkungsweise eines Strahlmodulators ist bereits in DD-WP 158 197 beschrieben. Gemäß Aufgabenstellung der Erfindung werden an den Strahlmodulator Forderungen gestellt, die mit der bisherigen Vorrichtung nur teilweise und mangelhaft erfüllbar sind.

Erstens soll die kontrastwirksame Feldbreite in senkrechter Richtung zum Elektrodenstreifen 12 größer sein als die aus Gründen einer hohen Arbeitsproduktivität vorgeschriebene Brennlinienbreite, die auf die Gitterkonstante des Elektrodenrasters abgestimmt ist. Dabei soll zweitens die Unscharfe der Strukturierung, das heißt die Länge des Obergangsintervalls von Hell- zu Dunkelstrich bzw. von Dunkel- zu Hellstrich kleiner sein als die Gitterkonstante des Elektrodenrasters. Schließlich soll drittens die für das jeweilige Strichmuster erforderliche Potentialbelegung des Elektrodenstreifens 12 durch die Primärdaten des Strichmusters, das heißt durch die Ordinaten von Anfang und Ende der Dunkelstriche mit hoher Geschwindigkeit steuerbar sein.

Zwecks Erfüllung der ersten Forderung ist erfindungsgemäß der Strahlmodulator in zwei Modulatorstufen getrennt, indem der Elektrodenstreifen 12 in einen ersten Elektrodenkamm 16 und in einen in Strahlfortpflanzungsrichtung dahinter liegenden und um eine halbe

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Gitterkonstante versetzt angeordneten zweiten Elektrodenkamm 17 aufgeteilt ist. Dies hat den Vorteil, daß anstelle von dünnen Stegelektroden mit relativ großen Steglücken nunmehr breite Bandelektroden mit vorzugsweise kleinen Abständen zugelassen sind, was technologisch günstiger ist. Der entscheidende Unterschied zum Einzelkamm mit einer binärgesteuerten Potentialbelegung besteht nun darin, daß im Bereich eines Dunkelstriches die Zonen mit entgegengesetzt gerichteter Kontrastablenkung durch Intervalle mit gleichgerichteter Kontrastablenkung getrennt sind, und daß die Länge der letztgenannten Intervalle ohne Aufhellung veränderbar ist·

An die Elektroden 15 der Elektrodenkämme 16 und 17 werden im Ausführungsbeispiel die Potentiale -2, -1, +1 und +2 gelegt. Diese Potentiale stellen symbolisch normierte und vorzeichenbehaftete Vielfache eines Grundpotentials dar·

Die Zonen mit entgegengesetzter Kontrastablenkung entstehen in der Umgebung einer Elektrode, die gegenüber ihren benachbarten Elektroden desselben Elektrodenkamms oder 17 mit dem Potential -2 auf Gegenpotential, also auf +2 geschaltet ist. Bei Beschränkung auf einen Einzelkamm ist im Bereich eines Dunkelstriches eine alternierende Potentialbelegung, also -2, +2, -2, +2, -2 und so weiter erforderlich. Bei Verwendung eines Doppelkamms 16 und 17 sind im Bereich eines Dunkelstriches erfindungsgemäß die Potentialbelegungen der beiden Elektrodenkämme 16 und 17 spiegelbildlich invers und haben bei Nutzung der maximal zugelassenen Länge der Intervalle mit gleichgerichteter Kontrastablenkung im Falle des ersten Elektrodenkamms 16 die Periode -2, -2, -2, -2, +2 und im Falle des zweiten Elektrodenkamms 17 die Periode -2, +2, +2, +2, +2. In der gegenüber einem Einzelkamm um den Faktor 2,5 größeren Periode drückt sich der Gewinn an kontrastwirksamer FeIdbreite aus.

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Um die zweite Forderung zu erfüllen, wird an diejenige Elektrode 15 des ersten Elektrodenkamms 16 beziehungsweise des zweiten Elektrodenkamms 17, die den Dunkelstrich abschließt beziehungsweise eröffnet, ein Zwischenpotential -1 beziehungsweise +1 gelegt, wodurch ein Obersprechen auf das anschließende Hellstrichgebiet vermieden wird. Die Schaltung von vier Potentialen ist für die binäre Darstellung der Potentialbelegung nicht nachteilig, da die Einschaltung von Zwischenpotentialen nur am jeweiligen Dunkelstrichende vorgenommen wird, das datenmäßig aber ohnehin markiert ist.

Vorzugsweise befindet sich der Elektrodenstreifen 12 auf der Schmalseite der Trägerplatte 13, die vorteilhaft eine Halbleiterscheibe ist. Auf ihrer oberen Breitseite sind mit mikrolithografischer Technik Schalter 18 installiert, von denen jeder jeweils mit einer Elektrode 15 des ersten Elektrodenkamms 16 über Zuleitungen 19 fest verbunden ist, und durch die an die jeweilige Elektrode 15 wahlweise ein Potential von vorzugsweise vier schaltbaren Potentialen gelegt werden kann, die über Zuleitungen 20 von einer Spannungsquelle 21 bereitgestellt sind. Die Schalter werden über Multiplexer 22 von einem Schaltregister 23 der ersten Modulatorstufe, dessen Belegung der Potentialbelegung des ersten Elektrodenkamms 16 entspricht, parallel angesteuert, wobei jeder Speicherzelle des Schaltregisters 23 eine Elektrode 15 des ersten Elektrodenkamms 16 schaltungstechnisch zugeordnet ist. Auf der unteren Breitseite der Trägerplatte 13 sind in analoger Weise Schalter, Multiplexer und Verbindungsleitungen installiert. An die Schalter sind ebenfalls über die Zuleitungen 20 die Potentiale der Spannungsquelle 21 herangeführt. Die durch die Multiplexer 22 anzahlmäßig reduzierten Steuerleitungen 24 der ersten Modulatorstufe besitzen eine vakuumdichte Durchführung 25 durch das Vakuumgehäuse 26, in das der Strahler 1, die Strahlbegrenzungsblende 4, die Quadrupollinsenanordnung 5, die Linsen-

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anordnung 8, die Trägerplatte 13 und der verschiebbare Tisch 11 eingeschlossen sind. Die Steuerleitungen 24 führen zum Parallelausgang des Schaltregisters 23 der ersten Modulatorstufe.

Der Ausgang des Schaltregisters 27 der zweiten Modulatorstufe ist durch die Steuerleitungen 28 über Multiplexer mit den Schaltern des zweiten Elektrodenkamms 17 verbunden* Die Belegung des Schaltregisters 27 entspricht der Potentialbelegung des zweiten Elektrodenkamms 17.

Die dritte Forderung wird erfüllt, indem die für das jeweilige Strichmuster erforderliche Belegung in den Schaltregistern 23 und 27, die in Fig. 2 und Fig. 3 erklärt ist, im Ergebnis einer Folge von in Universalschieberegistern 29, 30 und 31, 32 ablaufenden Schiebetakten entsteht, deren Anzahl t vom Strichmuster unabhängig und begrenzt ist auf beispielsweise t^ 10. Die beiden Schaltregister 23 und 27 haben jeweils zwei Paralleleingänge, an die die Parallelausgänge der vier Universalschieberegister 29 bis 32 gelegt sind. In den jeweiligen Parallelleitungen liegen je ein Puffer 33 mit drei Parallelausgängen und ein Gatter 34 zwecks Heiltastung eines verbliebenen Dunkelstrichrestes im programmierten Bereich eines Hellstriches·

Der Paralleleingang der Universalschieberegister 29 bis ist auf den Parallelausgang.eines jeweiligen Festwertspeichers 35 gelegt, in dem eine vom Strichmuster unabhängige Initialbelegung, nämlich die Dunkelstrichbelegung mit der Periode -2, -2, -2, -2, +2 beziehungsweise -2, +2, +2, +2, +2 gespeichert ist.

Der Rechner 36 steuert im Parallelbetrieb in Abhängigkeit von den Daten des Strichmusters die Zerlegung der Schaltregister 23 und 27 in Teilschaltregister und in den Verschiebetaktpausen die Universalschieberegister 29 bis 32 in Teilschieberegister. Ferner steuert er die Richtung, Links- oder Rechtsverschiebung, und die Anzahl der Schiebetakte.

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Die Fig» 2.1 und 2·2 dienen zur Erläuterung derjenigen Teile des erfindungsgeraäßen Verfahrens und der Einrichtung, die sich auf eine Erweiterung des steuerwirksamen Feldbereiches in Richtung senkrecht zum Grat des Elektrodenkamms beziehen·

In Fig. 2.1 ist ein Doppelkamm 37 dargestellt. Der Elektrodenkamm der ersten Modulatorstufe ist mit 16 und der der zweiten mit 17 bezeichnet. Auf dem ersten Elektrodenkamm 16 sind alternierend jeweils zwei benachbarte, strichförmig ausgebildete Elektroden 15 elektrisch kurzgeschlossen und ebenso auf dem zweiten Elektrodenkaram 17, jedoch so, daß die überbrückten Steglücken 38 des ersten Elektrodenkamms 16 mit denjenigen des zweiten Elektrodenkamms 17 alternieren. Aktivierbar sind nur diejenigen Intervalle, die nicht überbrückt sind. Die Strahlfortpflanzungsrichtung liegt parallel zu den Stegen in der Zwischenebene und zeigt von Elektrodenkamm 16 in Richtung Elektrodenkamm 17. In Strahlfortpflanzungsrichtung hintereinander liegende Intervalle, jeweils ein Intervall vom ersten Elektrodenkamm 16 und ein Intervall vom Elektrodenkamm 17, sind einem Bildelement der Strichsonde 9 gemeinsam konjugiert, weil die Steglänge der beiden Elektrodenkämme zusammengenommen noch innerhalb der Schärfentiefe der stigmatisch abbildenden Optik liegt. Von den beiden hinteneinanderliegenden Intervallen ist aber stets nur ein Intervall aktivierbar, weil die begrenzenden Stege des anderen kurzgeschlossen sind. Bei Durchzählung der Bildelemente der Strichsonde 9 entsprechen ungeradzahligen BiIdelementen aktivierbare Intervalle einer ersten Modulatorstufe (16) und geradzahligen Bildelementen aktivierbare Intervalle einer zweiten Modulatorstufe (17). Indem alternierend jeweils zwei benachbarte Elektroden 15 eines Elektrodenkamms kurzgeschlossen sind, ist die Gitterkonstante des ersten Elektrodenkamms 16 und ebenso die des zweiten Elektrodenkamms 17 um den Faktor zwei

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vergrößert worden. Sie ist der Gitterkonstartten des Strukturrasters im verhältnis IjI angepaßt.

Zwei benachbarte Intervalle der ersten Modulatorstufe, von denen das eine aktivierbar χχηύ das andere nicht ektiyiörbar let« und die in Strahifortpflanzurigsrichtung dahinter befindlichen zwei Intervalle der zweiten Modulatorstufe, von denen das eine nicht aktivierbar und das andere aktivierbar ist, definieren einen Kanal« Die von oben nach unten durchgehend und im Abstand der Gitter-IQ konstanten gezeichneten Linien 39 symbolisieren die Einteilung in Kanäle. Eingang eines Kanals ist das von zwei benachbarten Intervallen markierte Stück auf der ersten Brennlinie 6, und der Ausgang mündet in das diesem Stück konjugierte Slldelementepaar auf der Strichsonde 9· Zwischen Eingang und Ausgang besteht eine stigmatische Abbildungsbeziehung mit einem Auflösungsvermögen von etwa einer halben Kanalbreite·

Der im Kanal fließende Elektronenstrom wird durch die am Eingang anliegende kantrastwirksame Feldstärke gesteuert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß diese Feldstärke nicht ausschließlich von der Potentialdifferenz erzeugt wird, die zwischen den den Kanaleingang markierenden Elektroden der ersten beziehungsweise zweiten Modulatorstufe besteht· Die beiden den Eingang des Kanals 40 markierenden Intervalle 41 und 42 des ersten Elektrodenkamms 16 beziehungsweise des zweiten Elektrodenkamms 17 sind nicht aktiviert, wie aus dem Potentialverlauf der Fig· 2*2 ersichtlich ist. Trotzdem ist das am Kanalausgang liegende Bildelementepaar dunkelgesteuert. Dies wird durch die Verwendung von zwei Modulatorstufen ermöglicht, weil in den aktivlerbaren Intervallen der beiden benachbarten Kanäle Potentialdifferenzen mit gleichem Vorzeichen, also kontrastwirksame Feldstärken mit gleicher Richtung erzeugt sind. Diese greifen von beiden Seiten auf den nicht aktivierten Kanal 40 über, wo sie sich addieren, und steuern ihn dunkel. Unterstützt wird dieses

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ο # β Φ m

Verhalten durch Einstellen einer überhöhten Potentialdifferenz.

In den Kanälen 43 und 44 haben die aktivierenden Potentialdifferenzen ungleiches Vorzeichen, und die kontrastwirksamen Feldstärken sind entgegengesetzt gerichtet. Hierdurch wird im Öbergangsgebiet von einem Kanal zum anderen, wo sich die beiden Feldstärken subtrahieren, die Kontrastablenkung geschwächt, was durch den Hellkeil 45 in Fig. demonstriert wird, der die schraffierten Gebiete 46 und 47 voneinander trennt. Der Hellkeil 45 wird von der stigmatisch abbildenden Optik nicht aufgelöst und führt nur zu einer geringfügigen Aufhellung des betreffenden Kanalbildelementepaares, die zur Durchbelichtung einer das Target 10 bedeckenden Lackschicht nicht ausreicht und daher mikrolithografisch unschädlich ist.

Erfindungsgemäß wird der Hellkeil 45 dadurch verengt, daß die entgegengesetzten Potentialdifferenzen wesentlich überhöht eingestellt sind gegenüber der Potentialdifferenz am Rand 48 eines Dunkelstriches. Am Rand eines Dunkel-Striches ist ein Obersprechen des letzten dunkelgesteuerten Kanals auf den nachfolgend ersten Kanal des Hellstriches aus Gründen der Überdeckungsgenauigkeit des Kanalrasters mit dem Strukturraster nicht erlaubt. Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Elektroden 15 des Doppelkamms an ein Quartarpotential steuerbar geschaltet sind, indem die Elektroden 15 des Doppelkamms mit den Polen eines vierpoligen Spannungsteilers über elektronische Schalter 18 verbunden sind.

Insgesamt gesehen, ergibt sich eine gegenüber der in der Patentschrift DD-WP 158 197 beschriebenen Erfindung größere Breite des kontrastwirksamen Feldbereiches in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Doppelkamms 37, wodurch es möglich ist, die erste Brennlinie 6 auf eine größere Breite und/oder einen größeren Abstand zum Grat des Elektrodenkamms einzustellen.

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Aus Fig. 2.2 geht hervor, daß die Potentialbelegung der zweiten Modulatorstufe, gestrichelt gezeichnet, spiegelbildlich invers zur Potentialbelegung der ersten Modulatorstufe, ausgezogen gezeichnet, verläuft. Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß bei der Erzeugung von Dunkelstrichen im RQstermaß des Strukturrasters vorzugsweise diese Korrelation der Potentialbelegungen beider Elektrodenkämme verwendet wird·

Die in Fig. 3.1 bis 3,13 dargestellten Potentialbelegungsmuster eines Doppelkamms 37 dienen zur Erzeugung aller Dunkelstriche, deren Länge in Einheiten des Strukturrasters ganzzahlig und größer gleich zwei ist. Sie erfüllen die Forderungen bezüglich Randschärfe und Feldbreite der Kontrastablenkung und dienen zur Umsetzung komprimierter. Daten des Belichtungsmusters in aufgeschlüsselte Daten der Potentialbelegung.

Die für das jeweilige Strichmuster der Strichsonde 9 erforderliche Potentialbelegung ist inhaltlich in den Schaltregistern 23 und 27 von Fig. 1 vorgebildet und besteht aus einer Folge von Potentialbelegungsmustern entsprechend der Lage und Länge der Dunkelstriche, deren Daten primär vorgegeben sind. Die Bildung einheitlicher Potentialbelegungsmueter eines jeweiligen Strichmusters der Strichsonde 9 geschieht im Parallelbetrieb innerhalb von beispielsweise zehn Taktschritten.

Es werden den Längen 1 der Dunkelstriche eines Strichmusters Gruppen zugeordnet, deren Index η die Anzahl der Streben 49 bezeichnet, die bildlich das untere Niveau gegenüber dem oberen abstützen. In Fig. 3.1 bis 3.5 ist η β 5, und die bei konstantem η steuerbare Länge des Dunkelstriches reicht von 1 β 14 bis 1 = 10. In Fig. 3.6 bis 3.9 ist η = 3, und die bei konstantem η steuerbare Länge des Dunkelstriches reicht von 1=9 bis 1 a 6. In Fig. 3.10 bis 3.13 ist η a 1, und die bei konstantem η steuerbare Länge des Dunkelstriches reicht von 1 « 5 bis 1 = 2.

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Die Potentialbelegung der zweiten Modulatorstufe, dargestellt als gestrichelter Kurvenzug, ist spiegelsymmetrisch invers zur Potentialbelegung der ersten Modulatorstufe, dargestellt als ausgezogener Kurvenzug.

Die Potentialbelegungsmuster von Dunkelstrichen, deren Länge größer als 1 * 14 ist, wird analog zu Fig. 3*1 bis 3.5 gebildet. Die in der Gruppe mit Index η vertretene

maximale Länge l_mev hat die Länge l_mev » -1 + 5 , und es ist l_max - 1^4 die Anzahl der symmetrisch zur Mitte des Potentialbelegungsmusters analog zu Fig. 3.1 bis 3^.5 zu verjüngenden Streben 49.

Die Potentialbelegung eines Dunkelstriches von der Länge 1 ist, abgesehen von der Potentialabstufung am ie-

Im SX

weiligen Rand, inhaltlich identisch mit der Initialbelegung der simuliert dunkelgesteuerten Strichsonde 9, bei der sich die Potentialbelegung nach dem Muster -2, -2, -2, -2, +2 beziehungsweise -2, +2,+2, +2, +2 periodisch fortsetzt. Durch Takten der Initialbelegung um höchstens vier Rastereinheiten, beispielsweise nach rechts, kann die Initialbelegung am Ort des Potentialbelegungsmusters des jeweiligen auf l_m„_v eingestellten Dunkelstriches einer

Iu 3 X

Gruppe phasengerecht zur Deckung gebracht werden. Zur Abstimmung der Länge des Potentialbelegungsmusters auf die vorgegebene Länge des jeweiligen Dunkelstriches sind ebenfalls nur höchstens vier Takte erforderlich, da innerhalb einer Gruppe nur höchstens vier Streben 49 zu verjüngen sind.

In Flg. 4.1 bis 4.3 werden Ausführungsformen der Elektroden 15 der Elektrodenkämme gezeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß die in der Patentschrift DD-WP 158 197 gestellte Forderung fallengelassen werden kann, daß die Stege 50, dargestellt in Fig. 2.1, im Vergleich zu ihrem gegenseitigen Abstand dünn sind. Anstelle von dünnen Stegen oder schmalen

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Leiterbahnen können bandförmige Elektroden 51 verwendet werden·

In Fig. 4*1 ist die Breite der bandförmigen Elektroden

51 gleich der Breite der Steglücke 33 des Elektrodenkamms, wie in Fig. 2.1 dargestellt.

In Fig. 4.2 sind die Elektrodenabstände 52 klein gegenüber der Elektrodenbreite, was zwecKs Vermeidung von Störungen infolge Aufladungen des Substrates, des die Elektroden gegeneinander halbleitend isoliert, günstig ist.

Gemäß Fig. 4.3 können die Elektroden sich pilzförmig über dem isolierenden Substrat 53 erheben.

Die Zuleitungen 19 und 20, dargestellt in Fig. 1, zu den Elektroden eines Doppelkamms können auf beiden Breitseiten der Halbleiterscheibe installiert sein, die auf ihrer Schmalseite den Doppelkamm trägt.

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Claims

Patentanspruch

hJt Verfahren zur Korpuskularbestrahlung eines Targets, insbesondere zur Elektronenbestrahlung einer auf einem Halbleiter aufgebrachten Schicht zum Zwecke der Erzeugung eines Belichtungsmusters in derselben mit einem von einem Elektronenstrahler ausgehenden Elektronenstrahlbündel, dessen zu einer Strichsonde geformter Strahlquerschnitt jeweils auf einen Teil des zu bearbeitenden Targete gerichtet ist, und dessen Intensität in Längsrichtung der Strichsonde steuerbar strukturiert ist, indem auf den astigmatisch geformten Strahlenkomplex, bestehend aus einer ersten, auf einen Elektrodenkamm eingestellten Brennlinie, und bestehend aus einer zweiten, auf eine Spaltöffnung eingestellten Brennlinie, ein Strahlmodulator mit anisotroper Kontrastablenkempfindlichkeit einwirkt, wodurch die Strichsonde in ihrer Längsrichtung lückenlos und abzählbar in Bildelemente zerlegt ist, und diese Bildelemente zum Zwecke der Reproduktion eines Strichmusters steuerbar dunkelgetastet werden können, indem die den dunkelgesteuerten Bildelementen konjugierten Intervalle auf einem Elektrodenkamm durch Anlegen einer Potentialdifferenz aktiviert sind, und die hierbei wirksame Feldstärke das Strahlenbündel des jeweiligen Intervalls über eine öffnung einer Spaltblende ablenkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reproduktion des Strichmusters die Kontrastablenkung stufenweise erzeugt wird, indem in einer ersten Modulatorstufe nur Intervalle aktiviert werden, die ungeradzahligen Bildelementen konjugiert sind, und in einer zweiten Modulatorstufe nur Intervalle aktiviert werden, die geradzahligen Bildelementen konjugiert sind, und daß die Größe der Potentialdifferenz im jeweiligen Intervall so eingestellt wird, daß zur Dunkeltastung der Bildelemente längs eines zur Dunkeltastung vorgesehenen Teiles der Strichsonde eine gegenüber der Anzahl dieser zur Dunkeltastung vorgesehenen

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Bildelemente geringere Anzahl von Intervallen aktiviert werden, so daß längs jedes zusammenhängenden Bereiches von Intervallen, deren Bildelemente dunkelgetastet sind, eine periodische Folge von aktivierten und nicht aktivierten Intervallen entsteht, und daß entsprechend dem Belichtungsmuster die Strukturierung der Strichsonde gesteuert wird, indem eine externe Steuerlogik eine periodische Folge von aktivierten und nicht aktivierten Intervallen entsprechend der Lage und Länge der zur Dunkeltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde binär simuliert und vorzugsweise über elektronische Schalter die Elektroden des Elektrodenkamms im Parallelbetrieb an definierte Potentiale legt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Intervall, welches einem 3ildelement konjugiert ist, das einen zur Dunkeltastung vorgesehenen Teil der Strichsonde begrenzt, eine geringere Potentialdifferenz erzeugt wird, als in den übrigen aktivierten Intervallen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der periodischen Folge von aktivierten und nicht aktivierten Intervallen stets vom gleichen Initialzustand einer externen Steuerlogik für den Schaltprozeß der Strukturierung ausgegangen wird, und daß der Initialzustand vorzugsweise durch größtmöglichen Abstand der aktivierten Intervalle bestimmt wird, wobei alle Bildelemente noch dunkelgetastet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialbelegung der ersten und zweiten Modulatorstufe in eine feste vom Strichmuster unabhängige Korrelation gebracht wird, indem die aktivierten Intervalle der ersten und zweiten Modulatorstufe eines jeden Dunkelstriches für sich zueinander in eine Beziehung gesetzt werden, die vorzugsweise darin besteht, daß die Potentialbelegung der ersten und zweiten Modulatorstufe bezüglich der Mitte des jeweiligen Dunkelstriches spiegelsymmetrisch invers ist«

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anisotrope Kontrastablenkempfindlichkeit des Strahlmodulators variiert wird, indem der Winkel zwischen der zweiten Brennlinie und der Längsachse der Spaltöffnung .

eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur steuerbaren Strukturierung der Strichsonde entsprechend der Lage und Länge der zur Dunkeltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde Potentialbelegungsmuster zeitlich parallel gebildet und bereitgestellt werden zum Zwecke der Ansteuerung der elektronischen Schalter.
U. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Modulatorstufen jeweils ein Elektrodenkamm zugeordnet ist, und daß zur Einstellung der Größe der Potentialdifferenz an den Elektroden des Elektrodenkamms, der mit den von der externen Steuerlogik betätigten elektronischen Schaltern in Verbindung steht, unterschiedliche Potentiale, vorzugsweise vier unterschiedliche Potentiale, anliegen·
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrodenkämme in Richtung der optischen Achse unmittelbar hintereinander und parallel zueinander angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrodenkämme auf der Schmalseite einer Halbleiterscheibe installiert sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen eines Winkels zwischen der zweiten Brennlinie und der Öffnung der Spaltblende im Strahlmodulator zwischen der ersten und zweiten Brennlinie an sich bekannte Mittel zur Erzeugung elektrischer und/ oder magnetischer Felder rotationssymmetrischer oder quadrupolsymmetrischer Konfiguration angeordnet sind.

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11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des Elektrodenkamms flüchenhaft ausgebildet sind und in einer Ebene liegen, die parallel zur ersten Brennlinie und parallel zur optischen Achse ist, und vorzugsweise so breit sind, daß bis auf schmale Gräben, durch die benachbarte Elektroden des Elektrodenkamms voneinander isoliert sind, fast die gesamte, dem Korpuskularstrahl zugekehrte Oberfläche des Elektrodenkamms elektrisch leitend ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkamm in der Oberfläche einer Halbleiterscheibe parallel zur ersten Brennlinie installiert ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Mittel zur Krümmung der Achse des astigmatisch geformten Strahlenkomplexes vorgesehen sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elektrische Ablenksysteme zwecks Krümmung der Achse des astigmatisch geformten Strahlen-

komplexes in Strahlfortpflanzungsrichtung so angeordnet

sind und ihre Felder so ausgebildet sind, daß die Achse

des austretenden Strahlenbündels parallel zur Achse des einfallenden Strahlenbündels ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Steuerlogik auf der Halbleiterscheibe installiert sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Mittel zur Verhütung der Kontaminierung der steuerwirksamen Oberfläche des Elektrodenkamms vorgesehen sind.

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17. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Steuerlogik Register zur Speicherung der periodischen Initialbelegung, Universalschieberegister zur Bildung von Potentialbelegungsmustern, Gatter und Puffer zur Bildung der Potentialbelegung der zur Heiltastung vorgesehenen Teile der Strichsonde sowie Schaltregister zur Steuerung der Schalter, die die Elektroden des Elektrodenkamms an Potentiale legen, enthält.

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