DE3851083T2

DE3851083T2 - Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl.

Info

Publication number: DE3851083T2
Application number: DE3851083T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kaneko; Mamoru Miyawaki; Masahiko Okunuki; Mitsuaki Seki; Isamu Shimoda; Akira Suzuki; Toshihiko Takeda; Takeo Tsukamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2008-04-28
Also published as: EP0289278A3; EP0289278A2; US4974736A; DE3851083D1; EP0289278B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät, das bei der Herstellung von Halbleiter-Mikroschaltungen verwendbar ist, und insbesondere auf ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach- Elektronenstrahlen, das eine Vielzahl von Elektronenemissionsquellen enthält. Die Erfindung ist auch auf ein Musteraufzeichnungsgerät mit geladenen Teilchen anwendbar, das andere geladene Teilchen als Elektronen benutzt, wie beispielsweise Ionen.
Bisher wurden Anstrengungen unternommen, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu entwickeln, bei dem eine Vielzahl von Elektronen erzeugenden Quellen vorhanden sind und von diesen Elektronen erzeugenden Quellen emittierte Elektronenflüsse mittels geeigneter, getrennt von den Elektronen erzeugenden Quellen angeordneter Fokussier- und Ablenkvorrichtungen wie gewünscht fokussiert und angelenkt werden, wodurch ein gewünschtes Schaltungsmuster auf einen Halbleiter-Wafer gezeichnet wird.
Herkömmliche Elektronenemissionsquellen nutzen die Emission von Thermoelektronen von einer Glühkathode. Jedoch sind Elektronenemissionsquellen dieser Gattung mit Problemen verbunden, die in einem durch das Heizen bedingten großen Energieverlust, der Notwendigkeit des Vorhandenseins einer Heizvorrichtung, einer durch die Wärmeanwendung bedingten Instabilität, dem Raumbedarf, der leicht zu der Voluminosität und Kompliziertheit des viele Elektronenemissionsquellen enthaltenden Musteraufzeichnungsgeräts führt, usw. bestehen.
In Anbetracht solcher Nachteile wurden Untersuchungen gemacht, um eine Elektronenemissionsquelle zu entwickeln, die nicht auf Heizen beruht, sondern Elektronenemission von einer Kaltkathode ausnutzt, und es gab zahlreiche Vorschläge und Berichte. Beispiele für eine solche Elektronenemissionsquelle sind folgende:
(1) Ein Elektronen emittierendes Element der Gattung, bei der eine Sperr-Vorspannung an einen p-n- Übergang angelegt wird, um einen Lawinendurchbruch zu bewirken, wodurch Elektronen aus dem Element emittiert werden. Ein Elektronen emittierendes Element dieser Gattung ist in der US-Patentschrift Nr. US-A-4 259 678 und in der japanischen offengelegten Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. Sho JP-A-54-111 272 offenbart.
(2) Ein MIM-Elektronenemissionselement, bei dem eine geschichtete Anordnung aus Metall-Isolator-Metall vorhanden ist und eine elektrische Spannung zwischen zwei Metallschichten angelegt wird, wodurch Elektronen, die aufgrund des Tunneleffekts durch die isolierende Schicht gelangt sind, von der Metallschicht aus dem Element heraus emittiert werden.
(3) Ein Oberflächenleitungs-Elektronenemissionselement, bei dem eine elektrische Spannung an einen hochohmigen Dünnfilm in einer Richtung senkrecht zur Filmrichtung angelegt wird, wodurch Elektronen von der Oberfläche des Dünnfilms aus dem Element heraus emittiert werden.
(4) Ein Feldeffekt(FE)-Elektronenemissionselement, bei dem eine elektrische Spannung an ein metallenes Bauelement angelegt wird, dessen Form leicht eine Konzentration des elektrischen Feldes bewirkt, wodurch Elektronen von dem metallenen Bauelement aus dem Element heraus emittiert werden.
Es wurde daran gedacht, in ein Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät als geladene Teilchen erzeugende Quellenvorrichtung eine Vielzahl von Elektronen emittierenden Elementen der Gattung einzubauen, bei der die Emission von Elektronen von einer Kaltkathode wie im vorangehenden beschrieben genutzt wird. Genauer gesagt, kann bei einem solchen Gerät die Emission von Elektronen von den Elektronen erzeugenden Quellen selektiv gesteuert werden, so daß die Elektronen entsprechend dem Muster wie gewünscht emittiert werden, wobei die emittierten Elektronen auf der Oberfläche eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, auftreffen, wodurch ein gewünschtes Schaltungsmuster auf dem Werkstück gezeichnet werden kann, indem es dem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Da die Elektronen erzeugende Quellenvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs kompakt gemacht werden kann, wird der Gebrauch vieler Elektronen erzeugender Quellenvorrichtungen in einem Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl, wie im vorangehenden beschrieben, zur Reduzierung der Größe des Geräts wirksam sein.
Es wird auf Patent Abstracts of Japan, Bd. 7, Nr. 36 (E-158)[1181] und JP-A-57 187 849 verwiesen, die eine Elektronenkanone offenbart, die Elektronenstrahlprofile beliebiger Gestalt bilden kann, indem viele Elektronenquellen bereitgestellt werden, die das Ausmaß der Elektronenemission individuell einstellen können, und indem Elektronen von beliebigen der vielen angeordneten Elektronenquellen emittiert werden.
Es wird auch auf die EP-A-0 213 664 verwiesen, die einen Elektronenstrahl-Mustergenerator offenbart, bei dem von einem Fächer von Strahlen Gebrauch gemacht wird, bei dem der Abstand der einzelnen Strahlen zueinander groß genug ist, um wechselseitige Bahnversetzungseffekte zu minimieren. Durch Formen des Strahls mit einer Ansammlung von Festkörper-Feldemittern läßt sich eine sehr schnelle Steuerung verwirklichen.
Üblicherweise sollte bei herkömmlichen Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgeräten eine zusätzliche Lichtquelle verwendet werden, um eine Ausführung des Ausrichtens zu erlauben, was zu Voluminosität und Kompliziertheit des Gerätes führt. Ferner ist es, um einer Änderung der Größe der Chips auf einem Wafer Rechnung zu tragen, nötig, einen oder mehrere Ausrichtungsmarken-Detektoren zu versetzen. Die Versetzung der Detektoren verursacht das Problem, daß winzige Fremdteilchen erzeugt werden.
Die Ausrichtungsgenauigkeit kann durch gleichzeitige Erfassung mehrerer Ausrichtungsmarken verbessert werden. Jedoch ist es, um dies zu ermöglichen, notwendig, mehrere den zu erfassenden Ausrichtungsmarken entsprechende Detektoren und eine Vielzahl von Signalverarbeitungsschaltungen zu verwenden, so daß Signale der Marken unterscheidbar erfaßt werden können und jeweilige Markenpositionen genau erfaßt werden können. Dies erhöht den Raumbedarf des Gerätes und macht es kompliziert.
Üblicherweise wird ein Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät als ganzes in einer Vakuumumgebung angeordnet, um die Effektivität der Erzeugung von Elektronenstrahlen zu verbessern und/oder eine Abschwächung der emittierten Elektronenstrahlen zu verhindern. Jedoch erfordert dies einen Gesamtaufbau, der viel Platz benötigt.
Ein anderes Problem besteht darin, daß es in einem Fall, in dem eine Formänderung eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, aufgrund von Wärmeeinwirkung oder anderen Einflüssen auftritt, die im Zuge von Behandlungen, wie beispielsweise einer Wärmebehandlung oder anderen, daraufausgeübt werden, sehr schwierig ist, ein Schaltungsmuster innerhalb eines vorbestimmten Musteraufzeichnungsbereiches (z. B. einer Chip-Region) in genauer Übereinstimmung mit den Musterdaten, die voreingestellt sind, zu zeichnen.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, durch das mindestens eines der im vorangehenden beschriebenen Probleme gelöst werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, das einen einfachen und kompakten Aufbau hat, und dennoch in der Lage ist, für die Herstellung von Halbleiter-Chips verschiedener Größen eine Hochpräzisions-Verarbeitung (Exposition) zu erreichen.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl zu schaffen, das in der Lage ist, eine Formänderung eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Wafers, zu erfassen, und das ebenso in der Lage ist, ein gewünschtes Schaltungsmuster ungeachtet der Formänderung des Werkstückes genau innerhalb des Bereichs eines jeden Halbleiter-Chips zu zeichnen.
Erfindungsgemäß ist ein Gerät mit einem Strahl aus geladenen Teilchen gemäß dem ersten Teil von Patentanspruch 1 durch die Merkmale, wie sie in dem zweiten Teil von Patentanspruch 1 beschrieben sind, charakterisiert. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erfolgt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahlgeräts, wobei das Elektronenstrahlgerät für die Exposition eines Halbleiter-Wafers verwendet wird.
Fig. 2A bis 2C zeigen ein Beispiel für einen Elektronenstrahl-Kopf, der bei dem Elektronenstrahlgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbar ist, wobei Fig. 2A eine Untersicht ist, Fig. 2B ein Schnitt entlang einer Linie B-B in Fig. 2A ist und Fig. 2C ein Schnitt entlang einer Linie C-C in Fig. 2A ist.
Fig. 3 und 4 sind Schnitte von Bruchstücken, die jeweils andere Formen von bei dem Elektronenstrahlgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahl-Köpfen schematisch zeigen.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahlgeräts.
Fig. 6A bis 6D sind jeweils schematische Ansichten, die jeweils ein drittes, viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des selektiven Gebrauchs von Elektronenstrahlen-Quellen in einem Fall, in dem ein Elektronenstrahl-Kopf des Typs, wie er beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 angewendet wird, verwendet wird.
Fig. 8 und 9 zeigen ein einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät, wobei Fig. 8 eine Ansicht von oben und Fig. 9 eine Seitenansicht ist und beide die die Position betreffende Beziehung mehrerer Elektronenquellen zu einem Wafer zeigen.
Fig. 10A und 10B sind jeweils schematische Ansichten, die jeweils Beispiele für Muster zeigen, die unter Verwendung von in Fig. 11 und 12 gezeigten Elektronenquellen- Vorrichtungen auf einen Wafer aufgezeichnet werden können.
Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die eine abgewandelte Form eines bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopfes, die Anordnung und Konfiguration der Elektronen emittierenden Teile desselben und die Art des Musterzeichnens bei Verwendung des Elektronenstrahl-Kopfes zeigt.
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Form eines bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopfes zeigt und der Erläuterung der Art und Weise des Musterzeichnens bei Verwendung des Elektronenstrahl-Kopfes dient.
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht von oben, die der Erläuterung der Art und Weise des Überwachens der Neigung einer Anordnung von Elektronenquellen in Bezug auf einen Wafer in einem einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät dient.
Fig. 14A bis 14D sind jeweils schematische Ansichten, die der Erläuterung des Prinzips der Korrektur des Musterzeichnens bei dem Gerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 dienen.
In Fig. 1 ist ein einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Musteraufzeichnungsgerät mit Mehrfach-Elektronenstrahl schematisch gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf einen Fall angewendet, in dem von mehreren Elektronenquellen emittierte Elektronenstrahlen so abgelenkt und rasterförmig geführt werden, daß gewünschte Schaltungsmuster jeweils auf verschiedene Chips gezeichnet werden.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen WF einen Wafer, der auf einem (nicht gezeigten) X-Y-R-Tisch gesetzt und aus einem Halbleiter, wie beispielsweise aus Silicium, Gallium oder anderen, gebildet ist. Die Oberseite des Wafers WF ist mit einem geeigneten Resistmaterial beschichtet, das eine Empfindlichkeit gegenüber den Elektronenstrahlen aufweist. Bezugszeichen CP1 bis CPn bezeichnen viele verschiedene Expositionsbereiche, von denen jeder einem Bereich des Wafers entspricht, der als Ergebnis des nach Beendigung des Zeichnens des Musters zu voll ziehenden Zerteilens in Würfel zu einem Chip ausgebildet wird. Bezugszeichen M1 bis M8 bezeichnen jeweils Vor-Ausrichtungsmarken oder Feinausrichtungsmarken, die auf dem Wafer WF gebildet sind. Ein Elektronenstrahlen erzeugender Kopf MB ist auf einem Tisch MS angebracht und wird von diesem gehalten. Die Ausrichtungsmarken M1 bis M8 werden während des ersten Musteraufzeichnungsvorgangs unter Verwendung der von dem Elektronenstrahl-Kopf MB zugeführten Elektronenstrahlen auf dem Wafer gebildet. Der Tisch MS ist mit Stellgliedern, wie beispielsweise piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR versehen, so daß er um einen sehr kleinen Betrag in jeder der Richtungen X, Y und R (Rotation) verschiebbar ist. Die piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR können zum Ausrichten des Elektronenstrahl-Kopfes mit dem Wafer WF verwendet werden.
Ferner ist der Elektronenstrahl-Kopf MB mit einer Vielzahl von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 bis ES15 versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle eine solche Quelle, die einen Aufbau und eine Funktion hat, wie sie später unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben werden sollen. Alternativ dazu kann jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle ein Elektronen emittierendes Element der Gattung umfassen, bei der, wie beschrieben, eine Kaltkathode zur Emission von Elektronen verwendet wird.
Die Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 und ES15 sind dazu vorgesehen, ausschließlich zum Ausrichten verwendet zu werden. Die Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1 bis ES14 sind dazu vorgesehen, ausschließlich zur Exposition verwendet zu werden, oder sie können alternativ dazu auch zum Zweck des Ausrichtens verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die der Exposition dienenden Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1 bis ES14 paarweise genutzt, wobei jedes Paar das Aufzeichnen des Musters im Hinblick auf jeden der Chips in einer sich in X-Richtung erstreckenden Reihe vornimmt. Beispielsweise wird die obere Hälfte CP1U des Chips (Expositionsbereich) CP1 dem Zeichnen des Musters mittels der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES1 unterzogen, während die untere Hälfte CP1L dem Zeichnen des Musters mittels der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES2 unterzogen wird. Genauso wird im Hinblick auf die Expositionsbereiche CP2 bis CP5 jede obere Hälfte unter Verwendung der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle ES1 dem Zeichnen des Musters unterzogen, während jede untere Hälfte dem Zeichnen des Musters unter Verwendung der Elektronen erzeugenden Quelle ES2 unterzogen wird. Jede der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES0 bis ES15 ist mit Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 versehen, die dem Ablenken der emittierten Elektronenstrahlen in X- und Y-Richtung dienen. Ferner sind Sensoren vorhanden, die mit S1 bis S9 bezeichnet sind. Diese Sensoren können eine Empfindlichkeit gegenüber Licht oder gegenüber Elektronen aufweisen.
Eine Tastatur KB, eine Anzeige DP und eine Steuervorrichtung CAD sind zum Entwerfen eines Schaltungsmusters für einen Chip verwendbar, und die diesbezüglichen Informationen werden einem Ein-Chip- Mustergenerator PG zugeführt. Der Mustergenerator PG wirkt im Ansprechen darauf so, daß die Informationen zum Zeichnen des Ein-Chip-Musters in eine Vielzahl von Informationssegmenten zum Zeichnen des Musters unterteilt werden, von denen sich ein jedes auf einen Teil eines Chips (beispielsweise die obere Hälfte oder die untere Hälfte desselben) bezieht, und die durch die Teilung entstandenen Informationssegmente zum Zeichnen des Musters werden Halb-Chip-Speichern MU und ML zugeführt. Diese Speicher MU und ML sind dazu betreibbar, die Informationen zum Zeichnen des Musters jeder der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES1, ES3 und ES5 bis ES13 (von denen jede das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die untere Hälfte eines jeden Chips vornimmt) und jeder der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen ES2, ES4 und ES6 bis ES14 (von denen jede das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die untere Hälfte eines jeden Chips vornimmt) zur selben Zeit zuzuführen. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Paar von Speichern MU und ein Paar von Speichern ML vorhanden sind. Die paarweisen Speicher können abwechselnd verwendet werden, so daß ein Zeitverlust bei der Datenübertragung vom Mustergenerator PG im wesentlichen vermieden werden kann. Das entworfene Schaltungsmuster ist bei diesem Ausführungsbeispiel in Hälften geteilt. Jedoch kann das Schaltungsmuster in drei oder mehr Teile geteilt werden. Es ist selbstverständlich notwendig, Speicher in einer Anzahl zu verwenden, die der Anzahl der Teile entspricht.
Entsprechend den Informationen zum Zeichnen des Musters von den Speichern MU oder ML wirkt jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle mit Hilfe der Ablenkung eines Elektronenstrahlenbündels in Y-Richtung mittels der zugehörigen Elektroden X1 und X2 zum Ablenken in Y- Richtung, um das Zeichnen des Musters im Hinblick auf die Y-Richtung und innerhalb eines Bereichs zu erreichen, der durch das Ablenken des Elektronenstrahlenbündels abgedeckt werden kann. Gleichzeitig werden der Wafer WF und der Kopf MB relativ und kontinuierlich in Y-Richtung bewegt, so daß das Zeichnen des Musters im Hinblick auf alle in jeder Halbregion enthaltenen Bildelemente in Y- Richtung ausgeführt wird. Da die Bewegung in Y-Richtung kontinuierlich ist, tritt jedesmal, wenn das Zeichnen des Musters in der X-Richtung für ein Bildelement in der Y- Richtung ausgeführt wird, eine Verschiebung in Y-Richtung auf. Die Elektroden Y1 und Y2 zum Ablenken in Y-Richtung werden dazu verwendet, dies zu kompensieren. Zusätzlich wird, während der Wafer WF und der Kopf MB relativ und diskontinuierlich in X-Richtung bewegt werden, das Zeichnen des Musters wiederholt ausgeführt, wodurch das Zeichnen des Musters im Hinblick auf Chips in einer sich in Y-Richtung erstreckenden Spalte vollendet wird.
Die Elektronenstrahlen-Quellen können, wie beschrieben, wirken, um im Hinblick auf die Chips in einer sich in Y- Richtung erstreckenden Spalte des Wafers WF (z. B. die Chips CP6, CP13, CP20, CP27 und CP34) das Zeichnen des Musters im wesentlichen gleichzeitig zu bewirken. Dementsprechend ist eine hohe Geschwindigkeit beim Zeichnen des Musters erreichbar.
Die Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 können sowohl für das Justieren der Achse des Elektronenstrahlenbündels zu Beginn als auch für das Ausrichten des Elektronenstrahlenbündels mit dem Wafer oder dem Chip verwendet werden. Beispielsweise können die Positionen der Ausrichtungsmarken M4 und M5 des Chips CP1 mittels der Sensoren S4 und S5 erfaßt werden und die Ablenkelektroden X1, X2 und Y1 und Y2 von jeder der Elektronenstrahlen- Quellen ES1 und ES2 können auf der Grundlage der erfaßten Positionsinformationen bewegt werden, um die Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel auf dem Wafer zu verändern. Was die Chip-Ausrichtungsmarken angeht, kann ein und dieselbe Marke (beispielsweise eine Marke M6) für zwei Chips (beispielsweise die Chips CP6 und CP13) vorhanden sein.
Was dagegen die Vor-Ausrichtungsmarken angeht, sind Marken vorhanden, wie sie bei M1, M2, M7 und M8 gezeigt sind. Beispielsweise kann die Position der Marke M1 mittels des Sensors S1 erfaßt werden, während die Position der Marke M2 mittels eines weiteren (nicht gezeigten) Sensors erfaßt werden kann. Die anfängliche Positionsjustierung des Kopfes MB kann auf der Grundlage des Resultats der Erfassung mittels der piezoelektrischen Vorrichtungen Px, Py und PR ausgeführt werden. Dann werden die Chip-Ausrichtungsmarke M3, der Sensor S3 und andere dazu verwendet, die Abweichung hinsichtlich der Position zu messen, und auf der Grundlage des Meßergebnisses wird die Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel mittels der Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 korrigiert. Nachdem dies abgeschlossen ist, wird mit dem Aufzeichnen des Musters begonnen. Im Laufe des Vorgangs des Musterzeichnens kann der Vorgang zeitweilig angehalten werden, und das Ausrichten kann unter Verwendung der Marken M7 und M8 erneut vorgenommen werden.
Die Abmessungen eines jeden Chips auf einem Wafer können als Folge der Formänderung des Wafers verändert werden, die durch die Temperaturänderung, die Wärmebehandlung des Wafers oder andere Einwirkungen verursacht werden kann. Falls sich die Größe des Chips auf dem Wafer verändert, tritt ein Fehler oder eine Differenz zwischen der tatsächlichen Chipgröße und dem Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsbereich auf, innerhalb dem das Aufzeichnen des Musters gemäß den voreingestellten Musteraufzeichnungsdaten vorgenommen werden sollte. Falls solch ein Fehler oder eine solche Differenz auftritt, ist es nicht möglich, in jedem Chip ein gewünschtes Schaltungsmuster korrekt zu zeichnen. Ein solcher Mißstand läßt sich durch die Erfindung beseitigen. Es kann nämlich jede Veränderung (das Ausmaß der Veränderung) der Größe eines jeden Chips auf dem Wafer, die aus der Formänderung des Wafers resultiert, durch Erfassen der Änderung der Position einer diesem Chip entsprechenden Ausrichtungsmarke in dem Koordinatensystem bestimmt werden. Das heißt, die Sensoren oder Detektoren zum Erfassen der Ausrichtungsmarken werden, hinsichtlich ihrer Position, immer in einer festen Beziehung in Bezug auf die Y-Richtung gehalten, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Deshalb kann jede Änderung der bei dem gegenwärtigem Expositionsvorgang eingenommenen Position der Ausrichtungsmarke im Vergleich zu der bei dem vorhergehenden Expositionsvorgang eingenommenen Position aus der Änderung der relativen Position der Marke gegenüber dem entsprechenden Detektor erfaßt werden.
Im Hinblick auf die X-Richtung, kann der Fehler auf der Grundlage einer Änderung des Intervalls zwischen den Ausrichtungsmarken benachbarter Chips in einer sich in X- Richtung erstreckenden Reihe erfaßt werden.
Eine Serie von im vorangehenden beschriebenen Operationen wird unter dem Einfluß der in Fig. 1 gezeigten Steuervorrichtung CAD durchgeführt, wobei die Abfolge vorbereitend in der Steuervorrichtung CAD als Software gespeichert ist.
Die Position auf dem Wafer, die mit dem Elektronenstrahlenbündel bestrahlt wird, wird entsprechend der so erfaßten Größenänderung eines jeden Chips korrigiert. Genauer gesagt, wird bei Berücksichtigung des Ausmaßes der im vorangehenden beschriebenen Änderung und der Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers WF die Achse eines von einer entsprechenden Elektronenstrahlen-Quelle emittierten Elektronenstrahlenbündels unter Verwendung von Ablenkelektroden X1, X2, Y1 und Y2 abgelenkt, um die Position der Bestrahlung mit dem Strahlenbündel zu ändern.
Das Erfassen von Marken läßt sich in diesen Fällen auf verschiedene Weisen erreichen. Dazu können beispielsweise das reflektierte Elektronen erfassende System oder das Sekundärelektronen erfassende System verwendet werden, welche beide aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es kann nämlich ein Elektronenstrahlenbündel, beispielsweise von der Elektronenstrahlen-Quelle ES0 auf die Marke M7 geworfen werden und infolge der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel reflektierte Elektronen und/oder Sekundärelektronen können mittels des Sensors S7 erfaßt werden. Dadurch kann die Position der Marke 7 erfaßt werden. Für einen solchen Sensor 7 ist beispielsweise ein p-n-Übergang eines Halbleiters verwendbar.
Es ist zu beachten, daß es im Falle von Markenerfassung unter Verwendung von Elektronenstrahlen nötig ist, die Intensität des Elektronenstrahlenbündels und die Zeit für die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahlenbündel so einzustellen, daß das Markenlesen nicht behindert wird.
Falls gewünscht wird, mehrere Marken gleichzeitig zu erfassen, ist ein Bestrahlen der Marken mit einem Elektronenstrahlenbündel zu verschiedenen Zeiten vorzuziehen, so daß diese Marken zu verschiedenen Zeiten erfaßt werden. Indem so verfahren wird, kann das Bestrahlen einer Marke mit einem Elektronenstrahlenbündel leicht von dem Bestrahlen anderer Marken mit einem Elektronenstrahlenbündel unterschieden werden, und deshalb kann die Vielzahl der Marken mittels einer einzigen Signalverarbeitungsvorrichtung erfaßt werden.
Fig. 2A ist eine Teilunteransicht, die ein Beispiel für einen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahlen emittierenden Kopf MP zeigt. In Fig. 2A ist eine Elektronenstrahlen emittierende Quelle, nämlich ein Elektronen emittierendes Element, dargestellt. Fig. 2B und 2C sind jeweils Schnittansichten, die jeweils entlang einer Linie B-B und einer Line C-C in Fig. 2A gemacht wurden.
In Fig. 2A bis 2C bezeichnet ein Bezugszeichen GL eine isolierende Grundplatte, die beispielsweise aus Glas, Keramik, Kristall oder anderen gebildet ist. Auf der Unterseite der Grundplatte GL sind eine Anzahl von Elektronenstrahlen emittierenden Quellen, von denen eine jede dem Oberflächenleitungstyp angehört, vorhanden und in einer sich in der Richtung der Linie B-B in Fig. 2A erstreckenden Reihe angeordnet. Jede Elektronenstrahlen emittierende Quelle enthält einen hochohmigen Dünnfilm RS und Elektroden D1 und D2, die auf der Unterseite der GL gebildet sind. Der hochohmige Dünnfilm RS kann beispielsweise gebildet werden, indem ein Metall-Dünnfilm, wie beispielsweise Pt, Au, Mo, C, Pd oder andere, oder ein Metalloxid-Dünnfilm, wie beispielsweise SnO&sub2;, In&sub2;0&sub3;, Ti0 oder andere, bei hoher Temperatur elektrisch erregt wird, um dadurch einen Bruch der Filmstruktur zu verursachen. Die Dicke des hochohmigen Dünnfilms RS liegt beispielsweise in einer Größenordnung von 10 bis 1000 nm (100-10000 Å), und sein Widerstand liegt beispielsweise in einer Größenordnung von einigen kΩ (Kiloohm) bis einigen hundert MΩ (Megaohm). Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Elektroden D1 und D2 an einander hinsichtlich der Richtung der Linie C-C in Fig. 2A entgegengesetzten Enden des hochohmigen Dünnfilms RS angeschlossen. Jede der Elektroden D1 und D2 kann eine gewöhnliche Dünnfilm-Elektrode umfassen, die beispielsweise aus einem Metall, wie Pt, Au, Ag oder anderen, hergestellt ist.
Auf der Unterseite der Grundplatte GL ist eine elektrisch isolierende Schicht IS ausgebildet, die vorgesehen ist, um die Grundplatte GL sowie die Elektroden D1 und D2 mit Ausnahme des Abschnitts unterhalb des hochohmigen Dünnfilms RS zu bedecken. Die isolierende Schicht, kann beispielsweise aus SiO&sub2;, SiN, Si&sub3;N&sub4;, AlN, BN oder anderen gemacht sein. Auf der Unterseite der isolierenden Schicht IS sind ein Paar Ablenkelektroden X1 und X2 und ein weiteres Paar Ablenkelektroden Y1 und Y2 vorhanden, die sich im Hinblick auf den hochohmigen Dünnfilm RS parallel zur Richtung der Linie B-B und zur Richtung C-C erstrecken. Jede dieser Ablenkelektroden kann aus einem ähnlichen Material wie die Elektrode D1 oder D2 hergestellt sein.
S9 und S10 (Fig. 2B) bezeichnen die im vorangehenden beschriebenen Photosensoren oder Elektronensensoren. Ein zusätzliches Paar von Sensoren kann in Y-Richtung vorhanden sein. Alternativ dazu, kann eine Vielzahl von Sensoren ringförmig angeordnet sein. Auf jeden Fall ist dadurch, daß die Sensoren mit einer Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle in Form einer Einheit vorhanden sind, sichergestellt, daß die Sensoren und die Elektronenstrahlen erzeugende Quelle hinsichtlich der Position in einer festen Beziehung gehalten werden, wodurch Verbesserungen bei der Erfassungsgenauigkeit sichergestellt werden. Wenn Photosensoren verwendet werden, kann vorzugsweise eine Ausrichtungs-Lichtquelle LP in den Kopf MB eingebaut sein, wie in Fig. 2C dargestellt ist. Wenn ein Festkörper-Element, wie beispielsweise eine Leuchtdiode oder etwas anderes, als die Lampe LP verwendet wird, kann es mit Hilfe der Halbleiter- Herstellungstechnologie oder den Dick/Dünnfilm- Herstellungstechniken, gleichzeitig mit der Bildung der Elektronenstrahlen-Quelle, der Sensoren und ähnlichem gebildet werden.
Im Falle, daß eine Ultraviolett-Lichtquelle oder eine Tief-UV-Lichtquelle als die Lichtquelle LP verwendet wird, kann sie auch für die Anregung eines auf die Oberfläche des Wafers WF aufgebrachten Resists WR verwendet werden. Falls die Anregung vor der Elektronenstrahlenexposition vorgenommen wird, wird auf der Oberfläche des Resists WR ein dünne, unlösliche Schicht gebildet, und die Eigenschaft der Unlöslichkeit einer solchen Schicht wird infolge der Elektronenstrahlenexposition gesteigert. Dementsprechend ist es, indem so verfahren wird, möglich, das Verhältnis der Filmdicke zur Breite einer auf den Wafer gezeichneten Linie zu erhöhen. Demzufolge kann die Empfindlichkeit oder Auflösung (Seitenverhältnis) verbessert werden. Dies ist wünschenswert. Was das Material des Resists WR angeht, kann beispielsweise ein Material "RD2000N" (Handelsbezeichnung), das von Hitachi Kasei Kogyo, Japan, hergestellt wird, verwendet werden. Das Vorhandensein der Lichtquelle LP innerhalb des Aufbaus des Kopf es MB bringt den Vorteil, daß zur Zeit der Bewegung des Kopfes relativ zum Wafer WF eine vorbereitende Exposition erlaubt wird.
Zusätzlich kann das Licht von der Tief-UV-Lichtquelle LP zur Zeit der Exposition auf den Dünnfilm RS (Elektronen emittierender Abschnitt) geworfen werden. Dadurch wird die Anzahl der emittierten Elektronen erhöht. Dies ist wünschenswert. Ferner kann, wenn eine sichtbares Licht liefernde Lichtquelle als die Lichtquelle LP verwendet wird, die Bildung des Dünnfilms RS unter Verwendung von sogenanntem Photokathoden-Material im wesentlichen die gleichen Effekte erzielen. Als solch ein Photokathoden- Material, sind zahlreiche Materialien verwendbar. Beispiele sind: ein Material, das eine Verbindung eines Alkalimetalls mit Ag, Bi oder Sb umfaßt; ein Silber- Cäsium-Material; ein Antimon-Cäsium-Material; ein Wismut- Cäsium-Material; ein Mehrfach-Alkali-Material (eine Verbindung aus Alkalimetallen) und so weiter.
Jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle kann aus einem Halbleiter-Bauteil gebildet sein, wie es in der US- Patentschrift Nr. 4 259 678 oder der japanischen, offengelegten Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. Sho 54-111 272 offenbart ist. Das Licht von der Lichtquelle LP kann auch nur auf den Dünnfilm RS geworfen werden, wenn ein Muster mit einer relativ großen Linienbreite aufgezeichnet wird.
Wie im vorangehenden beschrieben ist, können diese Elektronen erzeugenden Quellen mit Hilfe der Halbleiter- Herstellungstechnologie leicht auf der Grundplatte geschaffen werden, und jede Elektronenstrahlen erzeugende Quelle kann kompakt gemacht werden.
Fig. 3 ist eine Teilansicht, die ein weiteres Beispiel für einen bei dem Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahl-Kopf zeigt.
Bei dem Elektronenstrahl-Kopf des Beispiels nach Fig. 3 ist jedes Paar von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen, wie beispielsweise ES1 und ES2, als eine Einheit einer Strahlen erzeugenden Quellenvorrichtung geschaffen.
Üblicherweise ist eine Elektronenstrahlen erzeugende Quellenvorrichtung in einer Vakuumumgebung angeordnet, um die Effektivität der Elektronenemission zu erhöhen und eine unerwünschte Schwächung der emittierten Elektronen zu verhindern. Bei diesem Beispiel kann die Elektronenstrahlen erzeugende Quellenvorrichtung von einer Vielzahl von Vakuum-Teilkammern umgeben sein, so daß sie im wesentlichen-von der umgebenden Luft isoliert werden kann. Mit dieser Anordnung kann eine große Menge an Elektronen nur mit einem Niederspannungsantrieb emittiert werden. Auch in diesem Fall stellt die zusätzliche Projektion von Licht, wie sie im vorangehenden beschrieben wurde, eine verbesserte Leistungsfähigkeit sicher. Ferner kann zum Zeichnen einer Linie von kleiner Breite nur eine einzige Elektronenstrahlen-Quelle verwendet werden, während mehrere Elektronenstrahlen-Quellen zum Zeichnen einer Linie relativ großer Breite verwendet werden können. Dies ist wirksam, um die Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters zu verbessern.
Auch können eine Fokussierlinse, wie bei FC, und eine Ablenkelektrode, wie bei AD, vorhanden sein.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 werden eine Vielzahl von Trennwand-Bauteilen, wie bei V1, V2 und V3, verwendet, um eine Vielzahl von Teilkammern zu definieren. Ferner kann eine Vorrichtung vorhanden sein, mittels der in diesen Kammern verschiedene Grade an Vakuum errichtet werden, wobei der Grad an Vakuum von der ersten Kammer zur dritten Kammer hin, der Reihe nach abnimmt. Diese Anordnung ist wirksam, um die Elektronenstrahlen erzeugende Vorrichtung von der Atmosphäre zu isolieren, ohne daß die Größe des Aufbaus zunimmt. Ferner erlaubt es die Verwendung einer Unterdruckspannvorrichtung VC, die den Wafer WF durch Ansaugen hält. Bei diesem Beispiel können die Sensoren S11 und S12 beispielsweise an der Unterseite des Trennwand-Bauteils V1 angebracht sein.
Fig. 4 ist ein bruchstückartiger Schnitt, der ein weiteres Beispiel für einen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbaren Elektronenstrahlen emittierenden Kopf zeigt. Bei dem Beispiel nach Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen BG eine Elektronenstrahlen emittierende Quelle, des im vorangehenden beschriebenen Typs. Es wird ebenfalls, wie im vorangehenden beschrieben, ein Elektronenstrahlenbündel EB von der Quelle BG zu einer Wafer-Marke WM emittiert. Dadurch daß die Wafer-Marke WM mit dem Elektronenstrahlenbündel EB bestrahlt wird, werden Sekundärelektronen und/oder reflektierte Elektronen, die in Fig. 1 mit 2E bezeichnet sind, von dem Wafer WF erzeugt. Diese Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen werden von einem oder mehreren Sensoren PNf beispielsweise p-n-Übergängen, empfangen, die auf dem Grundbauteil MB als eine Einheit mit demselben ausgebildet sind. Dadurch wird die Wafer-Marke WM erfaßt.
Vorzugsweise hat der Sensor auf dem Grundbauteil MB eine solche Position, daß der Sensor Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen 2e wirksam erfassen kann. Darüberhinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel ringförmige Elektroden C1 und C2 seitens des Grundbauteils MP angebracht, um die Wirksamkeit beim Erfassen der Elektronen weiter zu verbessern. Zusätzlich liegt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, eine elektrische Spannung Vex zwischen der Elektrode C1 und der Elektronenstrahlen erzeugenden Quelle BG an, eine elektrische Spannung Vd liegt an der Elektrode C2 an, und eine elektrische Spannung Vc liegt zwischen der Elektronenstrahlen erzeugenden Vorrichtung BG und dem Wafer WF an.
Dementsprechend werden, wenn elektrische Spannungen (z. B. Vex = 10-100 V, Vc = 10 kV und Vd = 100 V) angelegt werden, Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen 2E wirksam gesammelt und durch den aus einem p-n-Übergang bestehenden Sensor PN erfaßt.
Fig. 5 zeigt ein einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine abgewandelte Form des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist, entsprechendes Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät.
Gemäß Fig. 5 ist ein Elektronenstrahl-Kopf MB1 mit mehreren Gruppen von Elektronenstrahlen-Quellen versehen, wobei jede Gruppe vier Elektronenstrahlen-Quellen, wie beispielsweise ES1 bis ES4 umfaßt, und einem Chip entspricht. Jede Elektronenstrahlen-Quelle ist mit einer X-Y-Ablenkelektrodenvorrichtung versehen, die der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten ähnlich ist.
Daher können bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig und mit der Hilfe der X-Y-Ablenkelektrodenvorrichtung auf die vier Quadrantenbereiche eines jeden der in einer Spalte enthaltenen Chips gemäß dem im wesentlichen gleichen Prinzip wie bei dem Beispiel nach Fig. 1 Muster aufgezeichnet werden. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters sichergestellt.
Ferner ist der Kopf MB1 mit Ausrichtungsmarken MM ausgebildet, die in einem späteren Stadium mit Wafer- Ausrichtungsmarken WMR, die auf dem Wafer vorhanden sind, unter Verwendung von Lichtprojektion ausgerichtet werden.
Nach Abschluß einer solchen Ausrichtung werden zuerst auf allen Chips in der sich in Y-Richtung erstreckenden und zu dieser Zeit gerade unterhalb des Kopfes MB1 liegenden Spalte Muster aufgezeichnet. Im Hinblick auf die anderen Spalten werden anschließend der Kopf und der Wafer relativ zueinander und diskontinuierlich (Schritt-für- Schritt) bewegt, und ein ähnlicher Ausrichtungsvorgang und der Vorgang des Musteraufzeichnens werden wiederholt.
Da ein Wafer WF jedoch üblicherweise eine Kreisform hat, ist es möglich, daß die Wafer-Ausrichtungsmarken WMR nicht für jede der Chip-Spalten in Y-Richtung ausgebildet sind. In einem solchen Fall kann der Elektronenstrahl- Kopf zuerst mit nur einer Spalte im mittleren Abschnitt des Wafers ausgerichtet werden, und sobald dies erreicht ist, können die nachfolgenden Expositionen ohne jegliches Feedback vorgenommen werden. Alternativ dazu, kann der Elektronenstrahl-Kopf zuerst unter Verwendung von auf dem mittleren Abschnitt des Wafers WF ausgebildeten Ausrichtungsmarken WMR ausgerichtet werden, und danach erfolgt das Aufzeichnen des Musters (Exposition) gemäß Fig. 5 nacheinander von links nach rechts. Zu der Zeit, wenn die Expositionen der rechten Hälfte des Wafers abgeschlossen sind, kann der Elektronenstrahl-Kopf nach links umgekehrt werden, und nachdem das Ausrichten, wofür wieder die Marken WMR oder an unbestrahlten Abschnitten des Wafers ausgebildete Ausrichtungsmarken WMR verwendet werden, wiederum abgeschlossen ist, können die Expositionen der verbleibenden Abschnitte der linken Hälfte des Wafers vorgenommen werden.
Ausschließlich zur Erläuterung eines weiteren Ausrichtungs- und Expositionsverfahrens, das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, ist in Fig. 5 ein weiterer mit einem Bezugszeichen MB2 bezeichneter Elektronenstrahl-Kopf zusätzlich dargestellt.
In diesem Fall wird der Kopf MB2 anfangs am äußersten linken Abschnitt des Wafers WF positioniert. Zuerst wird eine auf einem Wafertisch vorhandene Marke SM mittels eines Sensors S1 erfaßt, und davon ausgehend wird die Vor-Ausrichtung ausgeführt. Anschließend werden im Zustand der Vor-Ausrichtung Marken M1 und M2 und Sensoren S2 und S3 zum Messen des Ausmaßes der Abweichung hinsichtlich der Position verwendet. Dann wird-zur Zeit der Exposition die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vorgenommen, wobei die Kompensation der erfaßten die Position betreffenden Abweichung unter Verwendung der Elektroden zum Ablenken in X- und/oder Y-Richtung erfolgt. Für die nächste Spalte werden zuerst Marken M3 in ähnlicher Art und Weise verwendet und eine Abweichung hinsichtlich der Position wird gemessen. Auf der Grundlage des Meßergebnisses werden Expositionen vorgenommen. Für die darauffolgende Spalte werden in gleicher Weise die Messung der Abweichung hinsichtlich der Position und Expositionen vorgenommen. Es können jedoch vor dem Durchführen von Messung und Exposition Marken WML verwendet werden, um noch einmal die Vor-Ausrichtung zu erreichen.
Es besteht die Möglichkeit, daß eine Marke M4 zum Messen der die Position betreffenden Abweichung des der Spalte mit der Marke M4 gegenüberliegenden Elektronenstrahl- Kopfes verwendet wird; in dieser Position wirkt der Kopf, um Expositionen der Bereiche, die mittels der Elektronenstrahlen-Quellen ES und der Ablenkelektroden X1 und X2 abgedeckt werden, zu bewirken; danach wird die Exposition vorgenommen, während der Kopf oder der Wafer kontinuierlich bewegt wird; nachdem die Expositionen der Chips in dieser Spalte abgeschlossen sind, wird der Kopf oder der Wafer an der Position der Marke M5 angehalten; und dann werden die im vorangehenden beschriebenen Vorgänge wiederholt. Dies entspricht einem Zwischenglied zwischen der Step-und-Repeat-Exposition und der Step-und- Scan-Exposition.
Die Fig. 6A bis 6D zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die jeweils abgewandelten Formen des Gerätes des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 entsprechen. Fig. 6A zeigt ein Beispiel, bei dem mehrere Elektronenstrahl-Köpfe MB1 und MB2 vorhanden sind, die dazu gestaltet sind, das Aufzeichnen des Musters jeweils auf der linken Hälfte und der rechten Hälfte eines Wafers WF vorzunehmen. Diese Anordnung erlaubt eine weitere Verbesserung des Durchsatzes.
Fig. 6B zeigt ein Beispiel, bei dem Wafer WF1 und WF2 mit kleinerem Durchmesser auf einmal der Exposition unter Verwendung eines einzigen Elektronenstrahl-Kopfes MB unterzogen werden. Auch bei diesem Beispiel kann der Durchsatz signifikant verbessert werden.
Fig. 6C zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vielzahl von Elektronenstrahl-Köpfen MB1, MB2 und MB3, von denen ein jeder eine kleine Länge hat, entlang der Y-Richtung angeordnet sind. Dieses Beispiel kann einem Fall, in dem die Herstellung eines langen Kopfes schwierig ist, oder einem Fall, in dem ein Wafer mit großem Durchmesser, der nicht unterhalb von 8 in liegt, verwendet wird, geeignet Rechnung tragen. Wie im vorangehenden beschrieben wurde, ist der Endabschnitt eines Elektronenstrahl-Kopfes üblicherweise mit einem Ausrichtungsmarken erfassenden Abschnitt versehen oder er ist mit einer Verstärkungsstruktur versehen. Dementsprechend sollte bei diesen Beispielen die Vielzahl von Elektronenstrahl-Köpfen MBl bis MB3 vorzugsweise, wie dargestellt, versetzt angeordnet sein.
Fig. 6D zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vielzahl von Elektronenstrahlen-Quellen auf einem einzigen Kopf MB gebildet ist, und bei dem diese Elektronenstrahlen- Quellen so angeordnet sind, daß Elektronenstrahlen mit verschiedenen Strahlenbündeldurchmessern emittiert werden. Das heißt, die Elektronenstrahlen-Quellen ES1 und ES2 haben einen großen Durchmesser; die Elektronenstrahlen-Quellen ES3 und ES4 haben einen Durchmesser mittlerer Größe; und die Elektronenstrahlen-Quellen ES5 bis ES8 . . . haben einen kleinen Durchmesser.
Üblicherweise werden zuerst die Elektronenstrahlen- Quellen ES5 bis ES8 . . . verwendet, so daß Musterabschnitte mit Ausnahme der Abschnitte mit mittlerer und großer Linienbreite auf den Wafer aufgezeichnet werden. Danach werden unter Verwendung der Elektronenstrahlen- Quellen ES4, ES2 oder anderer die Musterabschnitte mit mittlerer oder großer Linienbreite auf den Wafer aufgezeichnet. Zu der Zeit wird der Kopf oder der Wafer bewegt, um zu gestatten, daß die Musterabschnitte mit einer der verwendeten Elektronenstrahlen-Quelle entsprechenden Linienbreite auf jeden Chip gezeichnet werden.
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der selektiven Verwendung von Elektronenstrahlen-Quellen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der in Fig. 7 gezeigte Elektronenstrahlen emittierende Kopf ist so aufgebaut, daß eine Wafermarke nicht mittels eines seitens des Kopfes vorhandenen Sensors erfaßt wird, sondern auf der Größe eines von einem Wafer WF aufgenommenen elektrischen Stromes beruhend erfaßt wird.
In Fig. 7 bezeichnet ein Bezugszeichen WF einen Wafer, der ein Halbleiter-Material enthält. Eine Vielzahl von Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen BG1 bis BG7, die dazu gestaltet sind, Elektronenstrahlenbündel EB1 bis EB7 zu erzeugen, sind auf einer einzigen und gemeinsamen Grundplatte GL gebildet, die aus einem Glasmaterial, einem Halbleitermaterial, oder anderem gemacht sein kann, wie beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen, Offenlegungsschriften Nr. Sho54-111272 und Nr. Sho56-15529 offenbart ist. Zusätzlich sind eine Wähl-und-Ansteuerungsschaltung BS, die zum selektiven Ansteuern der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen BG1 bis BG7 vorgesehen ist, eine Steuereinrichtung CC, die zur Steuerung des Gerätes im ganzen vorgesehen ist, und eine Schaltung AS zum Erfassen des aufgenommenen Stromes vorhanden, die zum Erfassen des aufgenommenen elektrischen Stromes gestaltet ist, der als Ergebnis der Bestrahlung mit einem eine Ausrichtungsmarke auf dem Wafer WF erfassenden Elektronenstrahlenbündel verursacht wird. Die Ausrichtungsmarke kann erfaßt werden, indem die Marke auf dem Wafer mit einem Elektronenstrahlenbündel abgetastet wird und eine Änderung des aufgenommenen elektrischen Stromes erfaßt wird, wobei die Änderung durch die Änderung der Oberflächenzusammensetzung an dem Markenabschnitt des Wafers verursacht wird. Eine unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschriebene Elektronenlinsenvorrichtung, eine Ablenkelektrode oder eine Austastelektrode können, falls nötig, vorhanden sein.
Bei dem beschriebenen Aufbau sollte, falls Ausrichtungsmarken jeweils an den mit durchgezogenen Linien WM2 und WM6 bezeichneten Positionen auf dem Wafer vorhanden sind, das tatsächliche Schaltungsmuster in dem Bereich zwischen diesen Marken WM2 und MW6 liegen. Dementsprechend werden in einem solchen Fall die Elektronenstrahlenbündel EB3, EB4 und EB5 für das Zeichnen des tatsächlichen Schaltungsmusters gewählt, während die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 für das Erfassen der Ausrichtungsmarken gewählt werden. Das Wählen wird in der Wähl-Schaltung BS vorgenommen. Das Wählen erfolgt gemäß voreingestellten Daten, die auf der Grundlage der die Position betreffenden Beziehung zwischen der Grundplatte GL und dem Wafer WF bestimmt werden, und die in der Steuereinrichtung CC gespeichert werden. Die gewählten Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen werden mittels der Wähl-und-Ansteuerungs-Schaltung BS und der Steuereinrichtung CC jeweils zum Zweck des Ausrichtens und zum Zweck des Musteraufzeichnens selektiv gesteuert.
Während des Betriebs werden die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 zu den Marken hin emittiert, wodurch Elektronen von dem Wafer WF aufgenommen werden. Die Größe des aufgenommenen elektrischen Stroms wird mittels der Stromerfassungsschaltung AS erfaßt, wodurch die Positionen der Marken WM2 und WM6 bestimmt werden können. Es ist jedoch zu beachten, daß es, wie im vorangehenden beschrieben, wünschenswert ist, die Elektronenstrahlenbündel EB2 und EB6 zu verschiedenen Zeiten zu erzeugen, so daß die Markenerfassungssignale voneinander unterschieden werden können. Auf der Grundlage des Erfassens der Marken, wird der Wafer WF mit Hilfe des Stellabschnittes DM ausgerichtet. Danach werden die Elektronenstrahlenbündel EB3 bis EB5 zum Aufzeichnen des Schaltungsmusters in der Art und Weise, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 1 oder 5 beschrieben wurde, verwendet
Falls die Ausrichtungsmarken sich dagegen an den mittels gestrichelter Linien WM3 und WM5 gezeigten Positionen befinden, werden die Elektronenstrahlenbündel EB3 und EB5 zum Zwecke des Ausrichtens verwendet, während die Elektronenstrahlenbündel EB4 und/oder die Elektronenstrahlenbündel EB1, EB2, EB6 und EB7 zum Zwecke der Exposition verwendet werden. Genauso werden, falls die Ausrichtungsmarken sich an den mittels der gestrichelten Linien WM1 und WM7 gezeigten Positionen befinden, die Elektronenstrahlenbündel EB1 und EB7 zum Ausrichten verwendet, während die Elektronenstrahlenbündel EB2 bis EB6 für die Exposition verwendet werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Elektronenstrahlen-Quellen ziemlich frei gewählt werden können. Zum Beispiel ist, während bei diesem Ausführungsbeispiel die Elektronenstrahlen-Quelle BG6 als eine ein der Ausrichtung dienendes Strahlenbündel ausstrahlende Quelle gewählt wird, wenn die Ausrichtungsmarke WM verwendet wird, die Wahl nicht auf die Quelle BG6 beschränkt. Es kann nämlich eine benachbarte Elektronenstrahlen-Quelle BG5 oder BG7 gewählt werden.
Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen wurde die Erfindung in einer Ausführungsform eines Musteraufzeichnungsverfahrens beschrieben, bei dem ein Muster durch rasterförmiges Führen und EIN-AUS-Steuerung eines Elektronenstrahls, der dabei unter Verwendung von Ablenkvorrichtungen abgelenkt wird, ein Muster auf jeden einem Wafer aufgezeichnet wird. Als nächstes soll eine Beschreibung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgen, gemäß der die Erfindung auf ein weiteres Musteraufzeichnungsverfahren angewendet wird, das sich von dem der vorangehenden Ausführungsbeispiele unterscheidet.
Es sei nun auf die Fig. 8 und 9 verwiesen, in denen ein einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechendes Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerät gezeigt ist. In diesen Figuren ist mit 1 ein Wafer bezeichnet, mit 2 eine Elektronenquellen-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Elektronenquellen, die eindimensional angeordnet sind, um eine Anordnung von Elektronenquellen zu schaffen, und mit 4 ein Elektronenstrahl-Kopf, der die Elektronenquellen-Vorrichtung 2 enthält. Jede Elektronenquelle ist, wenn dies auch nicht in den Figuren gezeigt ist, mit Ablenkvorrichtungen und Detektorvorrichtungen versehen, wie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde. So hat der Elektronenstrahl-Kopf 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen ähnlichen Aufbau wie der des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel sollten die Elektronenquellen des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorzugsweise in der eindimensionalen Richtung dichter angeordnet sein. Der in Fig. 3 gezeigte aus mehreren Kammern bestehende Aufbau zur Bildung einer Vakuumumgebung für die Elektronenstrahlen-Quellen, kann ähnlich übernommen werden. Auch kann das Erfassen von Sekundärelektronen und/oder reflektierten Elektronen und die selektive Verwendung von mehreren Elektronenstrahlen-Quellen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben wurde, ähnlich übernommen werden.
Dementsprechend soll eine Beschreibung der Funktionsweise des Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerätes des vorliegenden Ausführungsbeispiels für einen Fall erfolgen, in dem es entsprechend einem Musteraufzeichnungsverfahren verwendet wird, das sich von dem bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen verwendeten unterscheidet.
Nach Abschluß des Ausrichtens, das auf ähnliche Art und Weise, wie unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, vorgenommen wurde, wirkt eine Steuervorrichtung 100 (die der Steuervorrichtung CAD nach Fig. 1 entspricht), um einen (später zu beschreibenden) Schrittmotor PM zu betätigen, um ihn dazu zu veranlassen, den Kopf 4 so zu bewegen, daß der Kopf 4 gegenüber der X-Richtung um einen vorbestimmten Winkel R geneigt ist. Der Winkel R wird vorbereitend entsprechend einer Gleichung "RM = sin&supmin;¹ (d/kD)", wobei k > 1 ist, bestimmt, wobei die Gleichung dazu vorgesehen ist, einen Bezugswert zu bestimmen, wie im folgenden ausführlicher beschrieben werden soll. Der Winkel R wird in der Steuervorrichtung 100 gespeichert.
Um ein Muster 3 auf einen Wafer 1 aufzuzeichnen, wird der Wafer 1 mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der X- Achse bewegt. Zu dieser Zeit wird der Elektronenstrahl- Kopf 4, d. h. die Elektronenquellen-Vorrichtung 2 so angeordnet, daß die Richtung der eindimensionalen Anordnung der Elektronenquellen der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 einen Winkel R mit der Richtung der X- Achse, d. h. der Bewegungsrichtung des Wafers 1, einschließt. Wenn die Breite eines jeden Elektronen emittierenden Abschnitts der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 mit d bezeichnet wird und der Abstand zwischen den Elektronenquellen mit D bezeichnet wird, dann kann der Winkel R folgendermaßen ausgedrückt werden:
R = sin&supmin;¹(d/D) (1)
Jedoch in Anbetracht der Möglichkeit von später zu beschreibendem korrigiertem Musteraufzeichnen, wird der Winkel gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
RM = sin&supmin;¹(d/kD)
wobei k > 1.
Während der Wafer 1 auf die beschriebene Art und Weise bewegt wird, werden von den Elektronenquellen Elektronen zu gewünschten Zeiten emittiert, wodurch ein Muster, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, gebildet wird. Die Zeiteinteilung der Elektronenemission kann in der im vorangehenden beschriebenen Art und Weise bestimmt werden.
In der Seitenansicht von Fig. 9, die die Beziehung hinsichtlich der Position zwischen der Elektronenquellen- Vorrichtung 2 und dem Wafer 1 zeigt, bezeichnet ein Bezugszeichen 6 einen Elektronen emittierenden Abschnitt; ein Bezugszeichen 5 bezeichnet von dem Elektronen emittierenden Abschnitt emittierte Elektronen; ein Bezugszeichen ST bezeichnet einen Wafertisch; ein Bezugszeichen SD bezeichnet eine Wafertisch-Stellvorrichtung.
Da der Kopf 4, wie in Fig. 9 am besten zu sehen ist, nahe bei oder in nächster Nähe zu dem Wafer 1 angeordnet ist, hat jedes Bildelement des in beschriebener Art und Weise auf dem Wafer 1 gebildeten Musters 3 im wesentlichen die gleiche Größe wie jeder Elektronen emittierende Abschnitt 6. Ferner ist die Elektronenquellen-Vorrichtung so angeordnet, daß sie die Gleichung (1') erfüllt, die im folgenden dargelegt werden soll. Dementsprechend wird zwischen einer von einer Elektronenquelle gezeichneten Linie und einer von einer benachbarten oder nächsten Elektronenquelle gezeichneten Linie kein Zwischenraum gebildet. Der Winkel R zwischen der Bewegungsrichtung des Wafers 1 und der Richtung der eindimensionalen Anordnung der Elektronenquellen der Elektronenquellen-Vorrichtung 2 wird gemäß der Gleichung (1') bestimmt, die im folgenden dargelegt werden soll.
Der Winkel R wird unter Verwendung einer Dreh- Codiereinrichtung gemessen, und auf der Grundlage der das Meßergebnis betreffenden Informationen steuert die Steuervorrichtung CPU (100) den Schrittmotor PM, der oberhalb der Elektronenquellen-Vorrichtung vorhanden ist, so, daß die Elektronenquellen-Vorrichtung mit Betätigung des Schrittmotors PM um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird. Dadurch wird der Elektronenstrahl-Kopf 4 in seine korrekte Winkelposition gebracht.
Die Zentraleinheit CPU 100 ist auch zur Steuerung der Bewegung des Wafertisches ST mittels der Tisch- Stellvorrichtung SD wirksam.
Wie unter Bezugnahme auf einige der vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, verursacht die sich aus der Temperaturänderung, der Wärmebehandlung oder anderen Bearbeitungen ergebende Formänderung eines Wafers einen Fehler hinsichtlich der Vergrößerung beim Aufzeichnen des Musters. Das vorliegende Ausführungsbeispiel erlaubt auch eine Korrektur eines solchen Fehlers der Vergrößerung (Bereich) beim Aufzeichnen des Musters gemäß voreingestellter Schaltungsmuster-Daten.
Eine Änderung der Größe eines jeden Chips, d. h. eine Änderung der Position desselben in Bezug auf das X-Y- Koordinatensystem, läßt sich auf die Art, wie sie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde, erfassen. Entsprechend der erfaßten Änderung der Position in Bezug auf das X-Y- Koordinatensystem wird beispielsweise der Neigungswinkel der Elektronenquellen-Anordnung 2 nach Fig. 8 oder die Zeiteinteilung der Elektronenemission von der Elektronenquellen-Vorrichtung 2 eingestellt, wodurch die Vergrößerung korrigiert werden kann. Einzelheiten der Art und Weise der Einstellung sollen im folgenden beschrieben werden.
Die Komponente in der Richtung der Y-Achse nach Fig. 8, d. h. die Komponente in der zur Bewegungsrichtung des Wafers 1 senkrechten Richtung, kann durch Feineinstellen des Winkels e korrigiert werden, den die Richtung der Anordnung der Elektronenquellen mit der X-Ache einschließt.
Falls der Winkel R ausgedrückt wird durch:
R = sin&supmin;¹(d/D)
wie in Gleichung (1) im vorangehenden dargestellt wurde, ist das Muster, das durch die Elektronenstrahlen aufgezeichnet werden kann, so, wie in Fig. 14A gezeigt ist. Daraus ist zu ersehen, daß die gebildeten Punkte gemäß Fig. 14B getrennt werden, falls der Neigungswinkel größer als der Winkel R ist. Dementsprechend sollte, um dies zu vermeiden, der Winkel R gleich einem Wert (Bezugswert) gesetzt werden, der nicht größer als "sin&supmin;¹(d/D)" ist.
Es werde nun beispielsweise angenommen, daß solch ein Winkel RM, der durch die folgende Gleichung gegeben ist, als der Bezugswinkel e verwendet wird:
RM = sin&supmin;¹(d/kD) (1')
wobei k > 1.
Da der Abstand zwischen Punkten in diesem Fall d/k beträgt, erhöht sich der Punktabstand auf "d", falls der Winkel R von RM zu RL, mit
RL = sin&supmin;¹(d/D),
verändert wird. Daher kann ohne Trennung von Punkten der Punktabstand auf ein k-faches vergrößert werden. Auch kann, wenn als der Winkel R ein Winkel RS, mit
RS = sin&supmin;¹(d/k'D)
wobei k' > k > 1,
verwendet wird, der Punktabstand im Verhältnis k/k' verkleinert werden.
Die Korrektur der Komponente in der Richtung der X-Achse, die die Bewegungsrichtung des Wafers 1 ist, wird dagegen durch Feineinstellen der Zeiteinteilung der Elektronenemission von jeder Elektronenquelle und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit v des Wafers 1, vorzugsweise unter Berücksichtigung des Fehlers aufgrund der Feineinstellung des Winkels R, vorgenommen.
In diesem Fall können, wie bei dem Fall der Komponente in der Richtung der Y-Achse die Punkte so gebildet werden, daß sie sich gemäß Fig. 14C berühren, falls der Takt t = d/v. Falls die Geschwindigkeit beim Aufzeichnen des Musters von "v" auf "v + ΔV" erhöht wird, während ein solcher Takt beibehalten wird, werden die gebildeten Punkte gemäß Fig. 14D getrennt. So kann keine durchgehende Linie gezeichnet werden. In Anbetracht dessen wird als Bezugstakt solch ein Wert tM gewählt, der durch die folgende Gleichung gegeben ist:
tM = d/kv
wobei k > 1.
Bei Verwenden eines solchen Taktes tM wird der Punktabstand gleich "d/k". Daher kann, indem beispielsweise der Takt durch Multiplizieren desselben mit "k", verlangsamt wird, oder, indem die Bewegungsgeschwindigkeit v des Wafers durch Multiplizieren derselben mit "1/k" verlangsamt wird, der Punktabstand in der Richtung der X-Achse ohne Trennung von Punkten auf ein k-faches erhöht werden. Auch kann, falls der Takt gegenüber dem Bezugswert tM durch Multiplizieren desselben mit "k/k" beschleunigt wird, oder, falls die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers durch Multiplizieren derselben mit "k'/k" beschleunigt wird, so daß
PS = d/k'v,
wobei k' > k > 1,
der Punktabstand in dem Verhältnis k/k' verkleinert werden. So kann durch Einstellen der Anordnung der Elektronenquellen und/oder der Zeiteinteilung der Elektronenemission von den Elektronenquellen auf die im vorangehenden beschriebene Weise eine Formänderung des Wafers in X- und in Y-Richtung ausreichend kompensiert werden.
Gemäß den Fig. 10A, 10B und 11 soll eine Beschreibung eines einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgeräts erfolgen.
In einem Fall, in dem jeder Elektronen emittierende Abschnitt 6 (Fig. 9) kreisförmig ist und die Reihe der eindimensional angeordneten Elektronenquellen um einen Winkel R gegenüber der Bewegungsrichtung X des Wafers geneigt ist, wie in Fig. 8 gezeigt ist, und in dem das Aufzeichnen des Musters so vorgenommen wird, daß die mittels der Elektronenquellen auf dem Wafer gebildeten Punkte sich nicht überlappen, ist das auf dem Wafer l gebildete Muster, das eine zur X-Achse parallele Linie und eine zur Y-Achse parallele Linie umfaßt, so, wie es in Fig. 10A gezeigt ist. So läßt sich kein geradliniges Muster aufzeichnen. Solch ein Problem kann mittels des vorliegenden Ausführungsbeispiels gelöst werden, und ein geradliniges Muster, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, kann mittels des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufgezeichnet werden.
Eine dies gewährleistende Anordnung von eindimensional angeordneten Elektronenquellen ist in Fig. 11 dargestellt. Gemäß dieser Figur ist ein Elektronen emittierender Kopf 20 mit einer Vielzahl von Elektronenquellen versehen, die jeweils Elektronen emittierende Abschnitte EB1 bis EB6 aufweisen.
Wie in dieser Fig. gezeigt ist, hat jeder Elektronen emittierende Abschnitte eine quadratische Form.
Das in Fig. 11 gezeigte X-Y-Koordinatensystem entspricht dem Koordinatensystem des Wafers 1 gemäß Fig. 8. Auch bei diesem Beispiel ist die Richtung, entlang der die Elektronenquellen eindimensional angeordnet sind, um einen Winkel R gegenüber der Bewegungsrichtung des Wafers (Richtung der X-Achse) geneigt. Der Wert des Winkels e ist gemäß der im vorangehenden dargelegten Gleichung (1) ähnlich gegeben. Jedoch hat, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, jeder Elektronen emittierende Abschnitt eine quadratische Form, wobei eine Seite zur Bewegungsrichtung des Wafers (Richtung der X-Achse) parallel ist. Der restliche Teil des Aufbaus und die Wirkungsweise sind dem Aufbau und der Wirkungsweise des unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschriebenen Ausführungsbeispiels ähnlich.
Es soll jedoch besonders die Art und Weise der Aufzeichnung eines Musters P mit Bildelementen 21 bis 25 gemäß Fig. 11 beschrieben werden.
Nach Abschluß des Ausrichtens zwischen dem Elektronenstrahl-Kopf und dem Wafer wird der Wafer zuerst mit konstanter Geschwindigkeit v in Richtung der negativen X- Achse bewegt. Nun wird angenommen, daß die Zeit, zu der eine dem Bildelement 21 entsprechende Position auf der Waferoberfläche gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t1 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 22 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t2 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 23 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 kommt, mit t3 bezeichnet ist, die Zeit, zu der ein dem Bildelement 24 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB2 kommt, mit t4 bezeichnet ist, und daß die Zeit, zu der ein dem Bildelement 25 entsprechender Oberflächenabschnitt des Wafers gerade unter den Elektronen emittierenden Abschnitt EB3 kommt, mit t5 bezeichnet ist. Dann kann, indem die Elektronenemission so gesteuert wird, daß zu den Zeiten t1, t2 und t3 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB1 Elektronen emittiert werden, daß zu der Zeit t4 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB2 Elektronen emittiert werden, und daß zu der Zeit t5 von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB3 Elektronen emittiert werden, das Muster P, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, auf den Wafer gezeichnet werden.
In diesem Fall hat jeder Elektronen emittierende Abschnitt eine quadratische Form und ist so angeordnet, daß eine Seite der quadratischen Form parallel zur Bewegungsrichtung des Wafers ist. Dementsprechend kann ein geradliniges Muster mit Abschnitten, die parallel zur X- und Y-Richtung sind, gezeichnet werden.
Unter nochmaliger Verwendung von Fig. 11 soll ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Bei dem gerade beschriebenen Beispiel, werden Elektronen von Elektronenquellen zu Zeiten t1 bis t5 emittiert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine ähnliche Anordnung verwendet. Jedoch wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der kürzeste der Abstände dieser Zeiteinteilungen als Takt verwendet, und unter Verwendung eines solchen Taktes wird die Elektronenemissionszeit für jede Elektronenquelle gezählt.
Nun werde angenommen, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers v sei, die Größe eines jeden Elektronen emittierenden Abschnitts d sei, und der Abstand zwischen zwei benachbarten Elektronen emittierenden Abschnitten D sei. Dann kann die kürzeste Zeiteinteilung tmin durch die folgende Gleichung gegeben sein:
tmin = d/kv (2)
wobei k ≥ 1
Die gewöhnliche Zeiteinteilung ti kann durch die folgende Gleichung gegeben sein:
t&sub1; = (md+nD')/kv (3)
wobei m und n = 0, 1, 2, 3,
Um die gewöhnliche Zeiteinteilung ti unter Verwendung von tmin nach Gleichung (2) als Takt zu zählen, ist es nötig, daß t1/tmin eine ganze Zahl ist.
Nämlich, weil
Denn, falls
eine ganze Zahl ist, ist der aus Gleichung (4) erhaltbare Wert immer eine ganze Zahl. Daher ist es, falls
wobei l eine ganze Zahl ist,
und falls der Abstand D zwischen den Elektronen emittierenden Abschnitten so gesetzt ist, daß:
möglich, die gewöhnliche Zeiteinteilung ti unter Verwendung der kürzesten Zeiteinteilung tmin als Takt zu zählen.
Mit anderen Worten, kann, indem ein Elektronenquellenaufbau verwendet wird, bei dem der Abstand zwischen den Elektronen emittierenden Abschnitten die vorgenannte Beziehung erfüllt, die Art und Weise des Ansteuerns der Elektronenquellen vereinfacht werden.
Gemäß Fig. 12 soll nun eine Beschreibung eines einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgeräts erfolgen. Bei dem Gerät des Ausführungsbeispiels nach Fig. 12 sind mindestens zwei Elektronenquellen-Einheiten vorhanden, von denen eine jede eine Vielzahl von eindimensional angeordneten Elektronenquellen aufweist. In Fig. 12 bezeichnet ein Bezugszeichen 31 eine Anordnung von Elektronenquellen (Elektronenquellen-Einheit), bei der eine Vielzahl von Elektronenquellen eindimensional angeordnet ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11. Ein Bezugszeichen 32, bezeichnet eine weitere Elektronenquellen-Einheit mit dem gleichen Aufbau.
Zum Aufzeichnen des Musters wird der Wafer, wie im Falle des vorangehenden Ausführungsbeispiels, in Richtung der X-Achse bewegt. Die Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 sind vorbereitend so angeordnet, daß sie Muster 35, 36, 37 und 38 aufzeichnen können, die gezeichnet werden könnten, falls Elektronen emittierende Abschnitte EB22', EB23', EB24' und EB25' mit demselben Abstand wie die Elektronen emittierenden Abschnitte EB11 bis EB15 der Elektronenquellen-Anordnung 31 als eine Anordnung 32' in einer Reihe mit den Elektronen emittierenden Abschnitten der Elektronenquellen-Anordnung 31 angeordnet wären.
Bei diesem besonderen Beispiel sind die Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 so eingestellt, daß die Linie, die von dem Elektronen emittierenden Abschnitt EB15 der Elektronenquellen-Anordnung 31 aufgezeichnet werden kann, und die Linie, die von dem Elektronen emittierenden Abschnitt 21 der Elektronenquellen- Anordnung 32 aufgezeichnet werden kann, einander überlappen, wie aus dem in Fig. 12 dargestellten Muster 34 zu sehen ist. Die (bei 40 gezeigten) aneinanderstoßenden Oberflächen der Elektronenquellen- Anordnungen 31 und 32 sind zu der Richtung, der eindimensionalen Anordnung der Elektronen emittierenden Abschnitte parallel. Deshalb ist es, um diese Elektronenquellen-Anordnungen auf die im vorangehenden beschriebene Weise einzustellen, nur nötig, die Elektronenquellen-Anordnung 32 parallel zu der Grenzfläche 40 zu verschieben, wie durch einen Pfeil 33 in Fig. 12 dargestellt ist. Eine Anordnung der Elektronenquellen-Anordnungen 31 und 32 auf die beschriebene Weise erlaubt, daß die Elektronenquellen- Anordnung 32 eine Linie aufzeichnen kann, die gezeichnet werden könnte, falls die Elektronenquellen-Anordnung 31 eindimensional ausgedehnt oder vergrößert würde, um eine Verlängerung (Elektronenquellen-Anordnung 32') zu schaffen. Mit anderen Worten, die Elektronen emittierenden Abschnitte EB22 bis EB25 der Elektronenquellen-Anordnung 32 entsprechen jeweils den Elektronen emittierenden Abschnitten EB22' bis EB25' der Elektronenquellen-Anordnung 32'. Da die Elektronen emittierenden Abschnitte EB15 und EB21, wie beschrieben, so angeordnet sind, daß sie die gleiche Linie aufzeichnen, kann eine von der Elektronenquellen-Anordnung 31 aufgezeichnete Linie genau mit einer von der Elektronenquellen- Anordnung 32 gezeichneten Linie verbunden werden.
Die beschriebene Anordnung der Elektronenquellen- Vorrichtung ist zur Reduzierung der Anzahl der in einer Einheit (der Anordnung 31 oder 32) enthaltenen Elektronenquellen wirksam. So kann die Ausbeute einer solchen Einheit verbessert werden. Zusätzlich ist es, selbst wenn ein Elektronen emittierender Abschnitt kaputt ist, nicht nötig, die gesamte Elektronenquellen- Vorrichtung zu ersetzen. Jetzt besteht nur die Notwendigkeit, eine solche Einheit mit einem gestörten Elektronen emittierenden Abschnitt zu ersetzen.
Gemäß Fig. 13 soll nun eine Beschreibung eines noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden Elektronenstrahl-Musteraufzeichnungsgerätes erfolgen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Elektronenstrahl- Musteraufzeichnungsgerät so aufgebaut, daß der Neigungswinkel R einer Elektronenquellen-Anordnung gegenüber der Bewegungsrichtung eines Wafers ohne Verwendung einer Dreh-Codiervorrichtung überwacht werden kann. Bei einigen im vorangehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Neigungswinkel e unter Verwendung einer Dreh-Codiervorrichtung gemessen. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 13 eine Elektronenquellen-Einheit, bei der eine Vielzahl von Elektronenquellen 2 eindimensional angeordnet sind, mit einem Halbleiter-Laser 51 und einem Zeilensensor 52 versehen. In dem Halbleiter-Laser 51 ist eine Kollimatorlinse angeordnet. Ein von der Laser-Einheit 51 emittiertes Laser-Strahlenbündel 54 wird auf einen Spiegel 53 mit einer parallel zu einer Bezugsfläche, die die Orientierung des Wafers 1 darstellt, angeordneten Reflexionsfläche geworfen. Das von dem Spiegel 53 reflektierte Laser-Strahlenbündel 54 trifft auf den Zeilensensor 52 auf. Der Zeilensensor 52 erzeugt ein Signal, das einer (nicht gezeigten) Zentraleinheit zugeführt wird, wobei der Winkel R auf der Grundlage der Position des von dem Spiegel 53 zu dem Zeilensensor 52 reflektierten Lichts bestimmt werden kann. Als die die Orientierung des Wafers 1 darstellende Bezugsfläche kann eine Orientierungsebene des Wafers oder anderes verwendet werden.
In Übereinstimmung mit dem Konzept des im vorangehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Orientierung der Elektronenquellen-Anordnung, die eingenommen wird, wenn der Wafer bewegt wird, überwacht werden. So läßt sich eine Echtzeit-Überwachung erreichen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die im vorangehenden offenbarten Anordnungen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung soll solche Abwandlungen oder Veränderungen, die innerhalb des Geltungsbereichs der folgenden Patentansprüche denkbar sind, abdecken.

Claims

1. Gerät mit Strahl aus geladenen Teilchen zum Bilden eines Musters auf einem Werkstück (WF), das ein strahlungsempfindliches Material aufweist, mit einer Vielzahl von auf einem gemeinsamen Grundbauteil (MB) vorhandenen Quellen (ES0 bis ES15) von Strahlen geladener Teilchen und einer Vorrichtung (CAD) zum Steuern der Quellen (ES0 bis ES15) von Strahlen geladener Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (CAD) dazu ausgebildet ist, die Quellen von Strahlen geladener Teilchen selektiv so zu steuern, daß mindestens eine der Quellen von Strahlen geladener Teilchen nur zum Musterzeichnen verwendet wird, während mindestens eine weitere Quelle von Strahlen geladener Teilchen nur zum Ausrichten der Quellen geladener Teilchen und eines Bereichs des Werkstücks verwendet wird, auf dem das Muster gezeichnet werden soll.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Quellen (ES0 bis ES15) von Strahlen geladener Teilchen ein Elektronen emittierendes Element eines Typs aufweist, bei dem die Emission von Elektronen aus einer Kaltkathode genutzt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Detektorvorrichtung (S9, S10) zum Erfassen von Sekundärelektronen und/oder reflektierten Elektronen, die durch Auftreffen eines Strahlenbündels geladener Teilchen auf das Werkstück erzeugt werden, wobei das Ausrichten auf der Grundlage des Erfassens durch die Detektorvorrichtung vorgenommen wird.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Quellen von Strahlen geladener Teilchen mittels der Steuervorrichtung (CAD) nur für das Ausrichten gesteuert werden, und die, mindestens, zwei Quellen von Strahlen geladener Teilchen so gesteuert werden, daß sie Strahlen geladener Teilchen in zeitlicher Aufeinanderfolge erzeugen.

5. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vergrößerungsänderungsvorrichtung, die zum Regulieren des vorbestimmten Winkels und der Zeiteinteilung der Emission der Elektronenstrahlen und/oder der Geschwindigkeit der relativen Bewegung wirksam ist, um dadurch die Vergrößerung des Musterzeichnens zu verändern.

6. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung zum selektiven Ansteuern der Elektronenstrahlen erzeugenden Quellen betreibbar ist, um eine Vergrößerung des Musterzeichnens zu erfassen.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berechnungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit dem Erfassen durch die Detektorvorrichtung betreibbar ist, um die Vergrößerung des Musterzeichnens zu berechnen, und eine Vorrichtung zum Verändern der Vergrößerung des Musterzeichnens entsprechend dem Ergebnis der von der Berechnungsvorrichtung vorgenommenen Berechnung vorhanden sind.

8. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vakuumtrennwand (V1, V2, V3), eine Verstellvorrichtung (Px, Py, PR) zum Verstellen der Strahlen aus geladenen Teilchen erzeugenden Quelle und eine auf der Vakuumtrennwand vorhandene Detektorvorrichtung (S11 bis S12) zum Erfassen geladener Sekundärteilchen und/oder reflektierter geladener Teilchen.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumtrennwand einen mehrere Kammern bildenden Aufbau hat, wobei der Grad an Vakuum schrittweise erhöht werden kann und die Detektorvorrichtung in einem innersten Teil angeordnet ist, wo der Grad an Vakuum am höchsten ist.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung einen p-n-Übergang enthält.

11. Gerät nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung und/oder die Strahlensteuervorrichtung eine Spule, einen Sensor oder eine Elektrode enthält.

12. Gerät nach Anspruch 5 und nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wenn diese an den Anspruch 5 angehängt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeiteinteilungs- Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Zeiteinteilung für die Emission von Elektronenstrahlen von den Elektronenquellen und eine Bewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen eines Objekts, auf das ein Muster gezeichnet wird, während im Hinblick auf die Anordnung der Elektronenquellen ein vorbestimmter Winkel beibehalten wird, vorhanden sind.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Beziehung erfüllt ist:

R = sin&supmin;¹(d/kD)

wobei d die Größe eines Elektronen emittierenden Abschnittes einer jeden Elektronenquelle ist, D das Intervall zwischen benachbarten Elektronenquellen ist und e der Winkel zwischen der Anordnungsrichtung der Elektronenquellen und der Richtung der relativen Bewegung ist, und wobei gilt k ≥ 1.