DE3644296A1 - Verfahren und vorrichtung zum zeichnen eines musters mittels eines ladungsteilchenstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zeichnen oder Aufschreiben eines Musters durch Ablen­ ken eines Ladungsteilchenstrahls (charged beam) in einem Chipmuster-Zeichenfeld in einem Haupt- und einem Neben­ ablenkmodus.

Für die Vergrößerung des Durchlaufs beim Ladungsteilchen­ strahlzeichnen ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Zeichnen auf einem auf einen Tisch aufgelegten Plättchen erfolgt, während der Tisch kontinuierlich bewegt wird. Dabei muß eine Korrektur der Ablenkposition nach Maßgabe der Bewegung des Tisches vorgenommen werden. Der Aus­ druck "Ablenkposition" bezieht sich dabei auf eine Position oder Stelle einer Chipfläche, auf die der ab­ gelenkte Strahl auftrifft. Diese Korrektur erfolgt während des Zeichnens durch die Nebenablenkeinheit (minor deflector) durch Lieferung der Echt- oder Istlagendaten des Tisches zur Hauptablenkspule über den Tischfehler- Digital/Analog-Wandler. Das auf der obigen Methode ba­ sierende System ist z.B. in "An electron beam lithography system for submicron VHSIC device fabrication", J. Vac. Sci. Technol. B3(1), Januar/Februar 1985, S. 106-111, H. J. King u.a., beschrieben.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches wird nun unab­ hängig von der Dichte des zu zeichnenden Musters auf eine einem gegebenen Rahmen eigene feste Größe einge­ stellt. In einem Fall, in welchem z.B. das Muster eines Teilfelds dicht ist und eine lange Zeit für das Zeichnen nötig ist, vergrößert sich daher die Größe der Tischbe­ wegung mit entsprechend zunehmender Korrektionsgröße der Hauptablenkposition. Dementsprechend wird es nötig, die anfänglich vorgegebene Ablenkverzeichnungskorrektion (deflection distortion correction) nachzujustieren. Diese Justierung kann jedoch erst dann erfolgen, wenn das Zeichnen des Teilfelds durch die Nebenablenkeinheit be­ endet ist. Wenn daher die Größe der Korrektur oder Korrektion der Hauptablenkposition aufgrund der Tisch­ bewegung groß ist, ist eine Minderung der Zeichnungsge­ nauigkeit im Teilfeld problematisch, weil die Ablenkver­ zeichnungskorrektion nicht justiert oder eingestellt werden kann. Insbesondere beim Muster- oder Bildzeichen im Submikronbereich ergeben sich ernsthafte Probleme, wie Abnahme des Fertigungsausbringens als Folge der verschlechterten Genauigkeit der Zeichnungsposition.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Ver­ fahrens und einer Vorrichtung zum Zeichnen eines Musters mittels eines Ladungsteilchenstrahls mit Hilfe von Haupt- und Nebenablenkeinheiten, bei denen dann, wenn mittels der Haupt- und Nebenablenkeinheiten ein Muster an einem auf einen sich kontinuierlich bewegenden Tisch aufgelegten Plättchen (wafer) gezeichnet wird und dabei die Hauptablenkposition mit der Bewegung des Tisches stark korrigiert wird, die Ablenkverzeichnungskorrektion nachjustiert (nachgeregelt) werden kann, um einen hohen Zeichnungsdurchlauf und eine hohe Zeichnungsgenauigkeit aufrechtzuerhalten.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Ladungsteilchen­ strahl-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines gewünschten Musters auf einem Werkstück (specimen), etwa einem auf einem kontinuierlich bewegten Tisch angeordneten Plätt­ chen, mittels einer Hauptablenkeinheit mit großer Strahlablenkbreite und einer Nebenablenkeinheit mit kleiner Strahlablenkbreite erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß ein(e) Bereich oder Fläche, in dem (der) ge­ zeichnet werden soll, in kleine Bereiche unterteilt wird, in denen der Ladungsteilchenstrahl ablenkbar ist, eine durch die Hauptablenkeinheit vorgegebene Hauptablenkposition für einen kleinen Bereich einge­ stellt wird, Korrektionsdaten für Nebenablenkver­ zeichnung in Verbindung mit der Hauptablenkposition gesetzt oder vorgegeben werden, innerhalb des kleinen Bereichs ein Muster gezeichnet wird, während eine Nebenablenkverzeichnung auf der Grundlage der Korrek­ tionsdaten korrigiert wird, die Positionsdaten des Tisches zur Hauptablenkeinheit rückgekoppelt werden, wenn die Muster fortlaufend im kleinen Bereich ge­ zeichnet werden, um damit eine unrichtige Verschiebung der Zeichenposition aufgrund der Bewegung oder Ver­ schiebung des Tisches zu korrigieren, das Zeichnen im kleinen Bereich mittels der Nebenablenkeinheit unter­ brochen wird, wenn sich der Tisch aus seiner Stellung verschiebt und wenn das Zeichnen im kleinen Bereich über eine Strecke, die größer ist als eine vorbestimmte Strecke, einsetzt, die Hauptablenkposition in oder an einer Position zurückgesetzt wird, die ein Zeichnen der restlichen Muster im kleinen Bereich erlaubt, die Nebenablenk-Korrektionsdaten in Verbindung mit der Hauptablenkposition nach dem Zurücksetzen (resetting) der Hauptablenkposition zurückgesetzt werden und die restlichen Muster im kleinen Bereich gezeichnet werden.

Beim Zeichnen eines Musters auf einem Halbleiter-Plätt­ chen, das auf einen kontinuierlich bewegten Tisch aufge­ legt ist, mittels Haupt- und Nebenablenkeinheiten wird gemäß einem Merkmal der Erfindung während des Muster­ zeichnens auf einem Teilfeld eine Korrektionsgröße der Hauptablenkung erfaßt, wenn (sich) der Tisch bewegt (wird). Wenn die Bewegungsgröße eine vorbestimmte Größe übersteigt, wird das Teilfeldzeichnen unterbrochen. Die Verzeichnungskorrektion aufgrund der Nebenablenkung (minor deflection) wird nachkorrigiert. Sodann wird der restliche Teil des Teilfelds dem Ladungsteilchenstrahl­ zeichnen unterworfen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Zeichnen eines Musters mittels eines Ladungsteilchen­ strahls, mit einer Hauptablenkeinheit einer großen Ab­ lenkweite oder -breite und einer Nebenablenkeinheit zum Zeichnen eines Musters in einem kleinen Bereich, die gekennzeichnet ist durch einen Tisch, auf dem ein mittels des Ladungsteilchenstrahls zu bestrahlendes Werkstück angeordnet ist, eine Einrichtung zum Bewegen des Tisches, eine Einrichtung zum Erfassen einer Be­ wegung des Tisches, Einrichtungen zum Korrigieren einer durch die Bewegung des Tisches hervorgerufenen Abwei­ chung der Hauptablenk-Strahlposition, eine Einrichtung zum Einstellen oder Vorgeben (setting) einer zulässigen Bewegung des Tisches beim Zeichnen im kleinen Bereich, Einrichtungen zum Zeichnen eines vorbestimmten Musters mittels des Ladungsteilchenstrahls, Einrichtungen zum Unterbrechen des Zeichnens, wenn die Tischbewegung eine Soll-Größe übersteigt, Einrichtungen zum Zurück­ stellen (resetting) der Hauptablenkposition auf eine Position, die das Zeichnen des restlichen Musters er­ laubt, Einrichtungen zum Zurücksetzen von Korrektions­ daten für die Nebenablenkverzeichnung in Verbindung mit der zurückgesetzten (reset) Position und Einrichtungen zum Zeichnen der restlichen Muster, nachdem diese Ein­ stellungen (settings) erfolgt sind.

Wenn mit dieser Anordnung Muster in kleinen Flächen oder Bereichen (areas) gezeichnet werden, in denen die Neben­ ablenkeinheit (minor deflector) den Ladungsteilchenstrahl ablenken kann, bevor eine Verzeichnung aufgrund fehler­ hafter Verschiebung der Hauptablenkposition als Folge der Bewegung des Tisches korrigiert wird, ist es mög­ lich, die Hauptablenkposition und die Nebenablenkver­ zeichnung-Korrektionsdaten zurückzustellen (to reset). Die Ablenkverzeichnung kann somit zuverlässig korrigiert werden, und die Muster können mit hoher Genauigkeit auf einem Halbleiter-Plättchen gezeichnet oder aufgerissen werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Haupt­ teils der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Hauptablenkverzeichnung- Korrektionsrechenschaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Nebenablenkverzeichnung- Korrektionsrechenschaltung nach Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Zeichnungsbereiche oder -flächen auf einem Plätt­ chen und

Fig. 6 bis 8 gemeinsam ein Ablaufdiagramm zur Erläute­ rung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Elektronen­ strahl als Ladungsteilchenstrahl eingesetzt, doch kann auch ein Ionenstrahl angewandt werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Elektronenstrahl-Muster­ zeichenvorrichtung ist ein Tisch 12 mit einem auf seiner Oberseite liegenden Halbleiter-Plättchen 11 in einem Tischraum 10 untergebracht.

Eine elektrooptische Röhre 20 mit einer zum Tisch 12 hin offenen Apertur ist im oberen Bereich des Tischraums 10 angeordnet. In der Röhre 20 sind die folgenden Ele­ mente angeordnet: Ein(e) Elektronenkanone oder -rohr 21, eine erste und eine zweite Bestrahlungslinse 22 a bzw. 22 b, eine Feldlinse (22 c), eine Verkleinerungslinse (demagnification lens) 22 d, eine Objektivlinse 22 e, eine Austasteinheit (blanker) 23, eine elektrostatische Form­ einheit (shaper) 24, eine Hauptablenkeinheit 25, eine Nebenablenkeinheit 26, eine obere Formeinheit 27 a und eine untere Formeinheit 27 b. Der Austaster 23 dient zum Ein- und Ausschalten des vom Elektronenrohr 21 emittier­ ten Elektronenstrahls 28. Die oberen und unteren Form­ einheiten 27 a bzw. 27 b sind Strahlformaperturmasken zur Änderung von Form und Größe des Strahls 28 durch Ein­ stellung der Überlappung der beiden, in den Formeinhei­ ten 27 a, 27 b ausgebildeten Aperturen.

Die Hauptablenkeinheit 25 dient zur Hervorbringung einer weiten Ablenkung (deflection) zum Richten des Strahls 28 auf ein gewähltes Teilfeld des Plättchens 11. Die Neben­ ablenkeinheit 26 dient zum Ablenken des Strahls inner­ halb des gewählten Teilfelds entsprechend dem zu zeich­ nenden Muster.

Eine durch einen Rechner 30 gesteuerte Tisch-Antriebs­ schaltung 31 dient zum Verschieben des Tisches 12 in X- Richtung (nach links und rechts auf der Zeichnungs­ ebene) oder in Y-Richtung (senkrecht zur Zeichnungs­ ebene). Die Strecke dieser Bewegung wird mittels eines Laserinterferometers 32 gemessen, worauf die Information für die Tischbewegung zu einer noch zu beschreibenden Ab­ lenksteuerschaltung 33 geliefert wird, die mit Muster­ daten vom Rechner 30 beschickt wird. Entsprechend dieser Information wird ein Signal, das eine Ablenkung des Strahls 28 herbeiführt, von der Ablenksteuerschaltung zu Haupt- und Nebenablenkeinheit 25 bzw. 26 geliefert.

Die Musterdaten werden außerdem vom Rechner 30 zu einer Austaststeuerschaltung 34 und einer (variablen) Strahl­ form/größen-Steuerschaltung 35 geliefert. Die Austast­ steuerschaltung 34 erzeugt nach Maßgabe der Musterdaten vom Rechner 30 ein zum Ein- und Ausschalten des Strahls 28 dienendes Austastsignal (blanking signal), das zur Austasteinheit 23 übertragen wird. Die Strahlform/größen- Steuerschaltung 35 erzeugt nach Maßgabe der Musterdaten ein Spannungssignal, durch welches ein Strahl gebildet wird, dessen Form und Größe an diejenigen jedes Teils des Musters angepaßt sind. Dieses Signal wird zur elektrostatischen Strahl-Formeinheit 24 übertragen.

In der in Fig. 2 dargestellten Ablenksteuerschaltung 33 werden Musterzeichendaten (pattern drawing data) vom Rechner 30 in einem Puffer- oder Zwischenspeicher 50 zwischengespeichert und dann zu einem Zeichen- oder auch Zeichnungsdaten-Ablenksteuerteil 51 geliefert, der einen Mustergenerator enthält und zur Steuerung der Ablenk­ steuer-Synchronisation und der Zeichendaten in der Ab­ lenksteuerschaltung 33 dient. Genauer gesagt: die Strahl- Ein/Ausschaltdaten und die dem zu zeichnenden Muster zugeordneten Ablenkdaten werden jeweils zur Ablenk­ steuerschaltung 34 bzw. zur genannten Steuerschaltung 35 übertragen. Stellungs- oder Lagendaten für den Tisch 12, durch das Laserinterferometer 32 gewonnen, werden über einen Zeichendaten-Ablenksteuerteil 51 zum Rechner 30 geliefert.

Hauptablenklagendaten und Nebenablenkverzeichnung- Korrektionskoeffizientendaten, die durch den Rechner 30 auf der Grundlage von Zeichendaten und Tischlagendaten berechnet werden, werden vom Zeichendaten-Ablenksteuer­ teil 51 zur Rechenschaltung 52 zum Korrigieren der Ab­ lenkverzeichnung geliefert. Die Rechenschaltung 52 be­ rechnet die Hauptablenkposition nach erfolgter Hauptab­ lenk-Verzeichnungskorrektion auf der Grundlage der Zeichendaten und Tischlagendaten, die vom Rechner 30 ge­ liefert werden. Diese Hauptablenkdaten werden nach der Verzeichnungskorrektion zum Hauptablenk-Digital/Analog- oder D/A-Wandler geschickt.

In der Rechenschaltung 52 wird auch zum Korrigieren der Ablenkverzeichnung eine Formel zum Berechnen der Neben­ ablenk-Verzeichnungskorrektion, die durch ein Polynom höherer Ordnung (noch zu beschreiben) ausgedrückt ist oder wird, unter Heranziehung der vom Rechner 30 kommen­ den Nebenablenkverzeichnung-Korrektionskoeffizienten­ daten berechnet. Durch diese Berechnung werden ver­ zeichnungskorrigierte Nebenablenklagendaten gewonnen, die dem Nebenablenk-D/A-Wandler 54 aufgeschaltet werden. Die Hauptablenklagendaten bleiben in einem Hauptablenk- D/A-Wandler 53 gespeichert, bis das Musterzeichnen in einer Nebenfläche, d.h. einem Teilfeld, mittels des Neben­ ablenk-D/A-Wandlers 54 abgeschlossen ist oder bis die Hauptablenkposition zurückgesetzt wird.

Die Tischlagendaten werden vom Steuerteil 51 einer Schal­ tung 55 für Tischbewegungskorrektion aufgeschaltet. Die Ausgangssignale vom Hauptablenk-D/A-Wandler 54 und von dieser Schaltung 55 werden durch einen Addierkreis 56 addiert, dessen Ausgangssignal sodann der Hauptablenk­ einheit 25 aufgeprägt wird. Das Ausgangssignal des Neben­ ablenk-D/A-Wandlers 54 wird der Nebenablenkeinheit 26 zum Zwecke der Teilfeld-Musterzeichnung aufgeprägt.

Die höchstzulässigen Bewegungsdaten für den Tisch 12 vom Zeichendaten-Ablenksteuerteil 51 werden in einem Be­ wegungs-Streckenzähler 57 gesetzt (set). Diese höchst­ zulässige Bewegung (oder Verschiebung) ist die zulässige Größe der Bewegungsstrecke des Tisches 12 während der Musterzeichnung eines Teilfelds mittels der Nebenab­ lenkeinheit 26. Unterhalb der zulässigen Größe liegt die Ablenkverzeichnung auf einem zulässigen Pegel (tolerable level). Sie muß daher in Übereinstimmung mit den Maßen des zu zeichnenden Musters und der erforderlichen Mustergenauigkeit vorgegeben (set) werden. Beim Zeichnungs­ vorgang werden die Daten vom Streckenzähler 57 und das Ausgangssignal der Schaltung 55 durch einen Komparator­ (kreis) 58 verglichen. Wenn das Ausgangssignal der Schaltung 55 die Größe der Daten vom Zähler 57 erreicht, wird ein Koinzidenzsignal als Zeichnung-Stopsignal vom Komparator 58 zum Steuerteil 51 geliefert. Wenn letzterer dieses Koinzidenzsignal empfängt, werden durch den Rechner 30 eine neue Hauptablenkposition und (neue) Nebenablenkverzeichnung-Korrektionskoeffizientendaten berechnet. Alle diese neuen Daten werden in die Rechen­ schaltung 52 rückgesetzt (reset).

Bei dieser Ausführungsform ist die Hauptablenkeinheit 25 so ausgelegt, daß ihr(e) Ablenkaberration oder -fehler minimiert ist. Tatsächlich ist eine Verzeichnungskorrek­ tion von maximal 1,2 µm für jede 1 mm breite oder weite Ablenkung durch die Hauptablenkeinheit 25 erforderlich. Diese maximal 0,2 µm betragende Verzeichnungskorrektion ist für jede 50 µm weite Ablenkung durch die Nebenablenk­ einheit 26 nötig. Für das Zeichnen eines VLSI-Musters oder -Bilds im Submikronbereich wird die Berechnung für die Strahllagenkorrektion für jeweils 0,01 µm der Bewe­ gungsstrecke des Tisches 12 ausgeführt. Bei der vorliegen­ den Ausführungsform beträgt der zulässige Höchstwert der Ablenkverzeichnung bezüglich der Verschiebung der Hauptablenklage aufgrund der Tischbewegung 0,04 µm. Die Bewegungsstrecke des Tisches 12, die eine Ablenkver­ zeichnung von 0,04 µm herbeiführt, während die Nebenab­ lenkung in einem gewünschten Teilfeld erfolgt, ist um die Lage des durch die Hauptablenkeinheit 25 abgelenkten Strahls 28 verschieden. Aus diesem Grund sind mehrere zulässige Höchstwertdaten, die von einer Anzahl ver­ schiedener Hauptablenklagen oder -positionen erhalten wurden, in einer im Rechner 30 vorgesehenen Speicher­ tabelle vorgegeben (preset). In diesem Fall ist die zu­ lässige Bewegungsstrecke des Tisches 12, bei der eine Ablenkverzeichnung von 0,04 µm eingeführt wird, auf zwi­ schen 30 µm und 120 µm eingestellt oder vorgegeben (set). Wenn z.B. ein Muster in einem Teilfeld am Steuerabschnitt des Plättchens 11 gezeichnet wird, können die Daten, welche die aus der Speichertabelle ausgelesenen und im Zähler 57 vorgegebenen zulässigen Bewegungsstreckendaten repräsentieren, in der Größenordnung von 120 µm liegen. Wenn dagegen ein Muster in einem Teilfeld im Umfangsbe­ reich des Plättchens 11 gezeichnet wird, kann die zulässi­ ge Bewegungsstrecke in der Größenordnung von 30 µm liegen.

Der Hauptablenk-D/A-Wandler 53 weist einen 18-Bit-Aufbau auf; seine Einstellzeit (setting time) beträgt etwa 50 µs. Der Nebenablenk-D/A-Wandler 54 weist einen 12-Bit-Aufbau bei einer Einstellzeit von etwa 200 ns auf. Die Berech­ nung für Haupt- und Nebenablenkkorrektion kann daher innerhalb von 50 µs bzw. 200 ns erfolgen, so daß der Musterzeichnungsdurchlauf auf einer hohen Größe gehalten wird.

Da die Hauptablenkung über eine große Fläche erfolgen muß, muß eine durch die Hauptablenkung verursachte große Ablenkverzeichnung mittels einer polynomischen Berechnung höherer Ordnung korrigiert werden, die eine vergleichs­ weise lange Zeit in Anspruch nimmt. Die Nebenablenkfläche ist sehr klein, und die Verzeichnungskorrektion der Nebenablenkung kann mittels einer polynomischen Berech­ nung niedrigerer Ordnung erfolgen, die in sehr kurzer Zeit ausführbar ist. Die Musterzeichnungssequenz läuft daher in der folgenden Reihenfolge ab:

• 1. Hauptablenkung-Korrektionsberechnung;
• 2. Einstellen (setting) des Hauptablenk-D/A-Wandlers 53;
• 3. Nebenablenk-Korrektionsberechnung;
• 4. Einstellen des Nebenablenk-D/A-Wandlers 54.

Im folgenden sind anhand der Fig. 3 und 4 die Haupt- und Nebenablenkverzeichnung-Korrektionsberechnungen be­ schrieben.

Die Koordinaten (Sx, Sy) einer Hauptablenkposition, die Koordinaten (Tx, Ty) einer Position oder Lage des Tisches 12 und die Hauptablenkkoordinaten (Mx, My) lassen sich theoretisch durch folgende Gleichung ausdrücken:

  Mx = Sx - Tx
  My = Sy - Ty

Zum Korrigieren der Hauptablenkverzeichnung an die Hauptablenkeinheit 25 anzulegende Spannungen Dx, Dy werden nach folgenden Gleichungen berechnet:

  Dx = A 0 + (1 + A 1)Mx + A 2My + A 3Mx² + A 4MxMy + A 5My² + A 6Mx³ + A 7Mx²My + A 8MxMy² + A 9My³   Dy = B 0 + (1 + B 1)My + B 2Mx + B 3My² + B 4MyMx + B 5Mx² + B 6My³ + B 7My²Mx + B 8MyMx² + B 9Mx³

Darin stehen A 0-A 9 und B 0-B 9 für die vom Rechner 30 gelieferten Verzeichnungskorrektionskoeffizienten für Hauptablenkung.

Die Hauptablenkspannung Dx, mit welcher Verzeichnungen der Hauptablenkung korrigiert werden, wird von der Schal­ tung nach Fig. 3 erhalten, welche die obige Gleichung realisiert (oder auflöst). Gemäß Fig. 3 werden Hauptab­ lenkdaten, welche die Hauptablenkkoordinaten (Mx, My) repräsentieren, vom Zeichendaten-Ablenksteuerteil 51 zu Pufferregistern 61 und 62 geliefert. Die Daten der Koordinaten (Mx, My) werden an den einen Eingang einer Multiplizierstufe 63 angelegt, deren anderer Eingang zum Abnehmen von "Ai"-Daten dient, die vom Rechner 30 in einem "Ai"-Einsteller 64 (i = 0, ..., 9) gesetzt werden.

Das Ausgangssignal vom Ai-Einsteller 64 wird auch einem Eingang einer Addierstufe 65 aufgeprägt. Ein Ausgangs­ signal der Multiplizierstufe 63 wird über eine Bit- Schiebestufe 66 der Addierstufe 65 zugeliefert. Ein Ausgangssignal der Addierstufe 65 wird zur Addierstufe 67 geliefert und zum Ai-Einsteller 64 rückgekoppelt. Die Daten Dx werden von der Addierstufe 67 erhalten.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3 zur Realisie­ rung der Gleichung für Dx ist offensichtlich und braucht nicht näher erläutert zu werden. Dasselbe gilt auch für die Spannung Dy.

Nachstehend ist die Verzeichnungskorrektionsberechnung der Nebenablenkung beschrieben. Die Koordinatendaten (mx, my) der Nebenablenkungen werden zur Korrektion der Nebenablenkverzeichnung in den folgenden Gleichungen zur Ableitung der Nebenablenkspannungen dx und dy be­ nutzt:

  dx = C 0 + C 1mx + C 2my + C 3mx · my
  dy = D 0 + D 1my + D 2mx + D 3my · mx

Darin bedeuten: C 0-C 3 und D 0-3D = Verzeichnungs­ korrektions-Berechnungskoeffizienten für Nebenablenkung.

Die Spannung dx kann von der Schaltung nach Fig. 4 er­ halten werden. Dabei werden die die Koordinaten (Mx, My) repräsentierenden Hauptablenkdaten zu Pufferkreisen 71 bzw. 72 übertragen. Die Daten werden sodann einer Adreß­ rechenschaltung 73 zugeführt, welche entsprechende Adreßdaten zu einem Speicher 74 liefert, um entsprechende Koeffizienten C 0-C 3 für die Verzeichnungskorrektion der Nebenablenkung zu erhalten. Die aus dem Speicher 74 ausgelesenen Koeffizienten C 0-C 3 werden in Verriege­ lungsgliedern 75 a-75 d verriegelt (latched) und dann zu jeweils nachgeschalteten Addier- 76 bzw. Multipli­ zierstufen 77-79 zugeführt.

Die die Koordinaten (mx, my) darstellenden Nebenablenk­ daten werden Pufferkreisen 80 bzw. 81 zugeführt. Die Aus­ gangssignale des Verriegelungsglieds 75 b und des Puffer­ kreises 80 werden an einer Multiplizierstufe 77 multi­ pliziert, deren Ausgangssignal an einen Eingang einer Addierstufe 82 angelegt wird. Das Koeffizientenausgangs­ signal C 2 vom Pufferkreis 75 c wird zusammen mit einem Ausgangssignal des Pufferkreises 81 der Multiplizier­ stufe 78 eingespeist, um an deren anderer Seite ein Ausgangssignal zur Addierstufe 82 zu liefern. Ein Aus­ gangssignal der Addierstufe 76 wird an den einen Eingang einer Addierstufe 83 angelegt. Die in den Pufferkreisen 80, 81 gespeicherten Daten werden auch einer Multipli­ zierstufe 84 zugeführt, deren Ausgangssignal sodann an den anderen Eingang der Multiplizierstufe 79 angelegt wird, deren Ausgangssignal wiederum dem anderen Eingang der Addierstufe 83 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Addierstufe 83 besteht aus Daten, welche die ge­ wünschte oder Soll-Spannung dx für die Nebenablenkein­ heit 26 repräsentieren. Die Spannung dy kann in einer ähnlichen Schaltung abgeleitet (obtained) werden, in welcher die Koeffizienten D 0-D 3 von einem dem Speicher 74 nach Fig. 4 entsprechenden Speicher erhalten (obtained) werden.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 4 zur Realisie­ rung der Gleichung für dx ist offensichtlich und braucht nicht näher erläutert zu werden. Die Spannung dy wird ebenfalls auf ähnliche Weise erhalten oder abgeleitet.

Das Verfahren auf der Grundlage der Zweischrittablenkung (Haupt- und Nebenablenkung) unter Verwendung des Haupt­ ablenk-Hochgeschwindigkeit-D/A-Wandlers 53 zur Er­ fassung (cover) des Hauptablenkbereichs (gesamte Plätt­ chen-Chipfläche) und des Nebenablenk-D/A-Wandlers 54 zur Erfassung des Nebenablenkbereichs, wie bei der beschrie­ benen Ausführungsform, findet sich in E.V.Weber und R.D.Moore, "J. Vac. Science and Technology", Band 16, S. 1780 (1979). Es wird durch eine unter der Handelsbe­ zeichnung "Electronic Beam Drawing Device El-2" bekann­ te Vorrichtung realisiert.

Das Elektronenstrahlzeichenverfahren unter Verwendung der beschriebenen Zeichenvorrichtung ist nachstehend erläutert.

Fig. 5 zeigt einen Teil eines Zeichenbereichs oder -felds auf einem Plättchen 11. Das Zeichenfeld ist in eine Anzahl von Rahmen oder Feldern 41, 41 b, 41 c ... usw. unterteilt, die durch die Ablenkbreite W 1 der Hauptablenkeinheit 25 bestimmt sind. Das Feld 41 ist in eine Anzahl kleiner Bereiche oder Teilfelder S 1, S 2, ..., S 9 unterteilt, die durch die Ablenkbreite W 2 der Nebenablenkeinheit 26 bestimmt werden. Das Zeichnen erfolgt in jedem dieser Teilfelder. Beispielsweise wird der Strahl 28 durch die Hauptablenkeinheit 25 in der Mittelposition des Teilfelds S 1 positioniert. So­ dann wird ein gewünschtes Muster (oder Bild) im Teil­ feld S 1 mittels des durch die Nebenablenkeinheit 26 abgelenkten Strahls 28 gezogen bzw. gezeichnet. Während des Zeichnens wird der Tisch 12 kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit in Y-Richtung bewegt. Wenn das Zeichnen im Teilfeld S 1 beendet ist, wird der durch die Hauptablenkeinheit 25 abgelenkte Strahl 28 z.B. in der Mittelposition des nächsten Teilfelds S 2 positioniert, worauf das Musterzeichnen im Teilfeld S 2 eingeleitet wird. Ähnliche Musterzeichenvorgänge werden anschließend in den Teilfeldern S 3-S 9 in dieser Reihen­ folge durchgeführt.

Das Zeichen in einem Teilfeld erfolgt durch Steuerung der Strahlablenkposition innerhalb des Bereichs der Ab­ lenkbreite oder -weite W 2 durch die Nebenablenkeinheit 26. Während des Zeichnens wird die sich aufgrund der Bewegung des Tisches 12 verschiebende Ablenkposition um eine spezifische, durch die Bewegungsgeschwindig­ keit des Tisches bestimmte Größe korrigiert. Die Korrek­ tion wird durch den D/A-Wandler 55 an der Hauptablenk­ einheit 25 vorgenommen. Wenn die für das Zeichnen in einem Teilfeld erforderliche Zeit der Soll-Größe gleich ist, kann die Nebenablenkeinheit 26 das Zeichnen des Musters so bewirken, als ob der Tisch 12 scheinbar stillstünde. Falls jedoch die Musterdichte in einem Teilfeld besonders groß ist, ist wesentlich mehr Zeit für das Zeichnen nötig. Vor dem Abschluß des Muster­ zeichnens ist die Tischbewegung ziemlich groß, so daß möglicherweise eine Ablenkverzeichnung (deflection distortion) hervorgerufen wird. Die Erfindung bezweckt nun die Lösung dieses Problems auf noch zu beschreibende Weise.

Die Art und Weise des Zeichnens eines Musters ist nach­ stehend anhand der Ablaufdiagramme von Fig. 6 bis 8 be­ schrieben.

Zunächst wird der Tisch 12 mit dem darauf befindlichen Plättchen 11 in Bewegung gesetzt. Die augenblickliche oder Ist-Stellung des Tisches 12 wird mittels des Laser- Interferometers 32 gemessen. Im Schritt R 1 werden die Hauptablenk-Positionsdaten für die Bezeichnung des i-ten Nebenablenkbereichs oder Teilfelds aus dem Zeichendaten­ speicher 50 ausgelesen, und die ausgelesenen Daten werden im Zeichendaten-Ablenksteuerteil 51 verriegelt (latched). Im nächsten Schritt R 2 werden die Tischstellungsdaten vom Laser-Interferometer 32 abgenommen und im Steuerteil 51 verriegelt. Das Programm geht dann auf den Schritt R 3 über, in welchem eine Hauptablenkposition berechnet wird. Im nächsten Schritt R 4 wird geprüft, ob die be­ rechnete Hauptablenkposition ein für Hauptablenkung geeigneter Bereich (major deflection capable area) ist. Im negativen Fall (NEIN) geht das Programm zum Schritt R 2 zurück, worauf dieselbe Routine wiederholt wird. Im positiven Fall (JA) wird der Schritt R 5 ausgeführt, in welchem die Hauptablenk-Korrektionsdaten aus dem Zeichendatenspeicher 50 ausgelesen und die Ablenkver­ zeichnungskorrektion-Koeffizientendaten auf der Grund­ lage der ausgelesenen Korrektionspositionsdaten abge­ leitet (obtained) werden. Die Koeffizientendaten werden in (to) der Ablenkverzeichnungs-Korrektionsrechen­ schaltung 52 gesetzt (set). Im Schritt R 6 wird sodann das Hauptablenk-D/A-Wandler-Einstellsignal vom Steuer­ teil 51 zur Schaltung 52 geliefert.

Im nächsten Schritt R 7 werden die zulässigen Bewegungs­ größendaten aus der Speichertabelle ausgelesen und im Komparator 58 gesetzt. Dabei wird der Bewegungsgrößen- Zähler 57 auf Null freigemacht, und die Tischbewegungs- Korrektionsschaltung 55 wird im nächsten Schritt R 8 ebenfalls freigemacht. Das Programm geht dann auf den nächsten Schritt R 9 über, in welchem vom Laser- Interferometer 32 gelieferte Bewegungspositionsimpulse im Zähler 57 und in der Schaltung 55 gleichzeitig ge­ setzt werden. Im nächsten Schritt R 10 werden variable Strahlgrößendaten aus dem Zeichendatenspeicher 50 aus­ gelesen und in der Strahlgrößen-Steuerschaltung 35 gesetzt.

Im Schritt R 11 werden dann die Nebenablenkpositions­ daten aus dem Zeichendatenspeicher 50 ausgelesen und in der Ablenkverzeichnung-Korrektionsrechenschaltung 52 gesetzt. Das Programm geht hierauf auf den Schritt R 12 über, in welchem ein Austast-EIN-Signal der Austast­ steuerschaltung 34 und ein Austast-AUS-Signal dieser Schaltung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne zugeführt werden.

Im Schritt R 13 wird geprüft, ob die Tischbewegungs­ strecke während des Musterzeichnens in Schritt R 12 größer ist als die Vorgabegröße im Zähler 57. Im positiven Fall (JA) geht das Programm auf den nächsten Schritt R 14 über, in welchem das Teilfeldzeichnen unter­ brochen wird. Sodann kehrt das Programm zum vorherigen Schritt R 2 zurück, und es wird eine ähnliche Operation wiederholt.

Bei einem negativen Ergebnis (NEIN) in Schritt R 13 geht das Programm auf den Schritt R 15 über, in welchem ge­ prüft wird, ob das Musterzeichnen im spezifizierten Teilfeld beendet ist. Im negativen Fall kehrt das Programm zum Schritt R 9 zurück, um eine ähnliche Opera­ tion zu wiederholen.

Bei einem positiven Ergebnis in Schritt R 15 wird im Schritt R 16 das nächste Teilfeld durch die Hauptablenk­ daten bezeichnet. Im neu bezeichneten Teilfeld wird eine ähnliche Musterzeichenroutine auf dieselbe Weise wiederholt. Im Schritt R 17 wird dann geprüft, ob das Zeichnen in allen Teilfeldern beendet ist. Im negati­ ven Fall geht das Programm auf den Anfangs-Schritt R 1 zurück, worauf eine ähnliche Operation ausgeführt wird, bis in allen Teilfeldern gezeichnet worden ist. Ist dies der Fall, so endet das Routineprogramm.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Beispielsweise kann ein Feld auf eine von Fig. 5 ver­ schiedene Weise zweckmäßig in Teilfelder unterteilt (oder segmentiert) werden. Die Reihenfolge des Zeichnens ist offensichtlich nicht auf diejenige nach Fig. 5 be­ schränkt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Zeichnen eines gewünschten Musters (oder sog. Bilds) mittels eines Ladungsteilchenstrahls auf einem Werkstück, das auf einem sich fortlaufend be­ wegenden Tisch angeordnet ist, unter Verwendung einer Hauptablenkeinheit mit großer Strahlablenkweite oder -breite und einer Nebenablenkeinheit mit kleiner Strahl­ ablenkweite oder -breite, dadurch gekennzeichnet, daß ein(e) Bereich oder Fläche, in dem (der) gezeichnet werden soll, in kleine Bereiche unterteilt wird, in denen der Ladungsteilchenstrahl ablenkbar ist, eine durch die Hauptablenkeinheit (25) vorgegebene Haupt­ ablenkposition für einen kleinen Bereich eingestellt wird,
Korrektionsdaten für Nebenablenkverzeichnung in Ver­ bindung mit der Hauptablenkposition gesetzt oder vor­ gegeben werden,
innerhalb des kleinen Bereichs ein Muster gezeichnet wird, während eine Nebenablenkverzeichnung auf der Grundlage der Korrektionsdaten korrigiert wird, die Positionsdaten des Tisches (12) zur Hauptablenk­ einheit (25) rückgekoppelt werden, wenn die Muster fortlaufend im kleinen Bereich gezeichnet werden, um damit eine unrichtige Verschiebung der Zeichenposition aufgrund der Bewegung oder Verschiebung des Tisches (12) zu korrigieren,
das Zeichnen im kleinen Bereich mittels der Nebenab­ lenkeinheit (26) unterbrochen wird, wenn sich der Tisch (12) aus seiner Stellung verschiebt und wenn das Zeichnen im kleinen Bereich über eine Strecke, die größer ist als eine vorbestimmte Strecke, ein­ setzt,
die Hauptablenkposition in oder an einer Position zurückgesetzt wird, die ein Zeichnen der restlichen Muster im kleinen Bereich erlaubt,
die Nebenablenk-Korrektionsdaten in Verbindung mit der Hauptablenkposition nach dem Zurücksetzen (re­ setting) der Hauptablenkposition zurückgesetzt werden und
die restlichen Muster im kleinen Bereich gezeichnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenpositionsverschiebung aufgrund der Bewegung des Tisches (12) durch Zusammenaddieren der Hauptablenkposition und einer Verschiebung des Tisches (12) von der Position, in welcher das Zeichnen im kleinen Bereich einsetzt, korrigiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenablenkverzeichnung-Korrektionsdaten durch Berechnen eines Ablenkverzeichnungskoeffizien­ ten gesetzt werden, der zur Gewinnung oder Ableitung der Ablenkdaten, deren Ablenkverzeichnung gegenüber der Hauptablenkposition korrigiert wird, unter Heran­ ziehung der Daten für das zu zeichnende Muster be­ nutzt wird.

4. Vorrichtung zum Zeichnen eines Musters mittels eines Ladungsteilchenstrahls, mit einer Hauptablenkeinheit einer großen Ablenkweite oder -breite und einer Nebenablenkeinheit zum Zeichnen eines Musters in einem kleinen Bereich, gekennzeichnet durch einen Tisch (12), auf dem ein mittels des Ladungs­ teilchenstrahls (28) zu bestrahlendes Werkstück (11) angeordnet ist,
eine Einrichtung (31) zum Bewegen des Tisches (12), eine Einrichtung (32) zum Erfassen einer Bewegung des Tisches (12),
Einrichtungen (30, 33, 50, 52) zum Korrigieren einer durch die Bewegung des Tisches (12) hervorgerufenen Abweichung der Hauptablenk-Strahlposition,
eine Einrichtung (55) zum Einstellen oder Vorgeben (setting) einer zulässigen Bewegung des Tisches (12) beim Zeichnen im kleinen Bereich,
Einrichtungen (33, 34, 35) zum Zeichnen eines vorbe­ stimmten Musters mittels des Ladungsteilchenstrahls (28),
Einrichtungen (51, 57, 58) zum Unterbrechen des Zeichnens, wenn die Tischbewegung eine Soll-Größe übersteigt,
Einrichtungen (52, 53) zum Zurückstellen (resetting) der Hauptablenkposition auf eine Position, die das Zeichnen des restlichen Musters erlaubt,
Einrichtungen (52, 54) zum Zurücksetzen von Korrek­ tionsdaten für die Nebenablenkverzeichnung in Ver­ bindung mit der zurückgesetzten (reset) Position und Einrichtungen (50, 51) zum Zeichnen der restlichen Muster, nachdem diese Einstellungen (settings) er­ folgt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpositionsabweichung-Korrektionsein­ richtungen eine Einrichtung (56) zum Addieren der anfänglich gesetzten oder vorgegebenen Hauptablenk­ position und der Bewegung des Tisches (12), vom Start des Zeichnens im kleinen Bereich gemessen, und eine Einrichtung zum Anlegen des Ausgangssignals von der Addiereinrichtung (56) an die Hauptablenkeinheit (25) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenablenkverzeichnungsdaten-Rücksetzein­ richtungen eine Einrichtung (52) zum Berechnen eines Ablenkverzeichnung-Korrektionskoeffizienten, der zur Gewinnung der Korrektionsdaten für Nebenablenkver­ zeichnung benutzt wird, auf der Grundlage von Muster­ daten umfassen.