DE3878751T2 - Verfahren zur elektronenstrahlaufzeichnung und system in verbindung mit kontinuierlich verschiebbarem tisch unter verwendung von gross-bereichsablenkung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahl-Belichtungssystem, das einen geformten Elektronenstrahl nutzt, der durch eine Vektorabtastung innerhalb eines Subfeldes gebildet wird, und ein elektrisches Rasterabtastsystem zur Positionierung von Subfeldern über eine weite rechteckige Fläche sowie ein sich kontinuierlich bewegendes mechanisches System zum Schreiben großer Muster. Im einzelnen bezieht sie sich auf ein Schreibsystem für Muster mit einem gesteuerten Elektronenstrahl. Diese Erfindung bezieht sich auch auf ein Referenzsystem zur genauen Bestimmung der Zielposition relativ zur Elektronenstrahlposition.
• Die US-Patentschrift Nr. 4,467,170 von Hata et al mit dein Titel "Electron Beam Drilling Apparatus" umfaßt ein System zur Steuerung der Strahlablenkung zum Ausgleich der Werkstückbewegung. Das System nutzt einen Elektronenstrahl zum Bohren eines Werkstücks, das sich kontinuierlich bewegt. Siehe Fig. 4 von Hata et al. Es gibt keinen Referenzkreis, der Elektronenstrahlen nutzt, um Referenzmarkierungen auf der Oberfläche des Werkstücks zu überprüfen.
• Die Gemeinschafts-US-Patentschrift Nr. 4.477.729 von Chang et al mit dem Titel "Continuously Writing Electron Beam Stitched Pattern Exposure System" beschreibt ein mit einem Vektor abgetastetes Elektronenstrahl-Belichtungssystem zum Schreiben von Mustern auf ein Substrat. Es umfaßt einen sich ständig in x,y-Richtung bewegenden Tisch und eine Steuerung mit Laserinterferometer. Die Befehle zur Bewegung des Werkstücks sind in ein Muster eingebunden, das die Daten bestimmt, die zur Steuerung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Schreibfeld dient, mit Bezug auf die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
• Die Messung der Werkstückposition wird mit den Mitteln der zweiachsigen Laserinterferometrie durchgeführt, Spalte 3, Zeilen 56 bis 59. Es wird kein Vorschlag einer Messung der Position der Referenzmarkierungen auf dem Werkstück mit einem Elektronenstrahl vorgeschlagen. Somit wird die Abweichung zwischen der Position des Werkstücks auf dem Tisch und der Ausrichtung der Muster auf dem Werkstück, die von der erwünschten Ausrichtung abweichen, nicht mit einbezogen. Ausschließlich Referenzmarkierungen, die auf dem Werkstück innerhalb der zu belichtenden Fläche angeordnet sind, können die erwünschte Referenzinformation liefern.
• Die Neuauflage der US-Patenschrift 31,630 von Goto et al mit dem Titel "Electron Beam Exposure System" zeigt einen geformten Strahl und einen sich kontinuierlich bewegenden Tisch. Der Betrag des Werkstückvorschubs wird mit den Mitteln eines x,y-Laserinterferometers angenähert, das die Position auf dem Tisch ermittelt, aber es wird keine Nachreferenzierung des Werkstücks geliefert. Siehe Spalte 2, Zeilen 33 - 50.
• Die US-Patenschrift 4,063,103 von Sumi mit dem Titel "Electron Beam Exposure Apparatus" beschreibt ein Elektronenstrahl-Belichtungssystem mit Laserinterferometrie zur Steuerung der Bewegung eines x,y-Tisches.
• Die US-Patenschrift 3,900,737 von Collier et al mit dem Titel "Method and Apparatus for Positioning a Beam of Charged Particles" beschreibt ein Elektronenstrahlsystem mit sich kontinuierlich bewegendem x,y-Tisch. In Spalte 6, Zeilen 51 - 56, stellt Collier et al folgendes fest:
• "Vor der Belichtung wird die genaue Ausrichtung der Strahlabtastung in Bezug auf den Tisch 21 durch zeitweiligen Betrieb des Belichtungssystems als konventionelles Elektronenstrahlabtastgerät ausgeführt. Während dieser letzteren Art des Betriebs wird der Elektronenstrahl zur Abtastung der Bezugsmarkierungen gesteuert."
• Das System vollzieht keine Nachreferenzierung des Werkstücks während der Bearbeitung, aber es macht eine Annahme gemäß Spalte 6, Zeile 32-44, wie folgt:
• "Darüberhinaus setzt eine präzise Arbeitsweise des gesamten Systems einen Elektronenstrahl voraus, den eine exzellente Kurzzeit-Positionsstabilität charakterisiert. Aus praktischen Gründen kann solch eine Stabilität des Strahls in einer gut entwikkelten Elektronensäule erreicht werden (zum Beispiel eine des Typs wie in oben erwähnter Lin-Anwendung offengelegt). Es ist aber wichtig, den Ablauf auf jede langfristige Abweichung des Elektronenstrahls durch zum Beispiel elektrische oder thermische Effekte hin zu überwachen und zu korrigieren. Zur Kontrolle wird dies durch periodisches Unterbrechen des zuvorbeschriebenen Belichtungsprozesses und der Bewegung des Tisches 21 auf genau vorherbestimmte Positionen durchgeführt. Sobald der Tisch so positioniert ist, kann von dem relativ stabilen Strahl angenommen werden, daß er ungefähr auf die vorgeformten topographischen Merkmale auf der Oberfläche der Schalterebene selbst (bei der Gerätefertigung) gerichtet ist. Zur Veranschaulichung sind Referenz- oder Bezugsmarkierungen 65 bis 68 in Fig. 1 dargestellt."
• Auf diese Weise muß der Tisch gestoppt werden und zum Abgleich des Elektronenstrahls mit den Bezugsmarkierungen bewegt werden, was eine Verzögerung beinhaltet, die durch die Mittel dieser Erfindung vermieden werden sollen, während das System unter kontinuierlichem Antrieb des Tisches genutzt wird, der das Werkstück hält.
• Die US-Patenschrift 4,544,846 von Langner et al mit dem Titel "Variable Axis Immersion Lens Electron Beam Projection System", (gemeinschaftlich erteilt) beschreibt ein Elektronenstrahlsystem mit achsenvariabler Immersionslinse (VAIL) (worauf unten Bezug genommen wird).
• Die US-Patenschrift 4,145,597 offenbart ein Lithographiesystem mit Elektronenstrahl, das die erwünschte Fläche eines Elektronenstrahlresists so belichtet, daß ein erwünschtes Muster gebildet wird, wie es in VLSI-Schaltkreisen verwendet wird.
• Die US-Patenschrift 3,900,736 von Michail et al mit dem Titel "Method and Apparatus for Positioning a Beam of Charged Particles" (gemeinschaftlich erteilt) beschreibt ein Belichtungssystem mit Elektronenstrahl, das ein computergesteuertes Korrektursystem mit viereckigem Referenzsystem enthält. Das Korrektursystem arbeitet dynamisch zur Korrektur der Ablenkung von einem Elektronenstrahl, um die Abweichung von der erwünschten Ausrichtung zu minimieren. Solche Probleme mit der Ausrichtung werden durch Faktoren einschließlich der Abweichung der Position der Referenzmarkierungen von ihren Konstruktionspositionen verursacht.
• Das Hontas-System der Elektronenstrahlbelichtung, mit dem Michail et al arbeitet, hat bisher mit einer Schritt- und Wiederhole-Methode gearbeitet, um die Aufgaben zu erfüllen, die zur Referenzierung, zum Schreiben und zum Transport des Werkstücks zur Belichtung jedes Feldes eines Vielfach-Feld-Musters auf einem Werkstück zu erfüllen. Bisher hat das Schritt- und Wiederhole-System von Hontas mit einem A-Zyklus, einem B-Zyklus und einem C-Zyklus gearbeitet. Während des A-Zyklus ist das Werkstück referenziert worden, wobei das Werkstück auf dem Transporttisch in Ruhe war. Dann ist der B-Zyklus nachgefolgt, während dem das Muster, das belichtet werden sollte, mit dem Elektronenstrahl geschrieben worden ist, wobei das Werkstück und der Tisch noch in Ruhe blieben. Abschließend nur im C-Zyklus ist der Tisch, der das Werkstück hält auf seinem zeitaufwendigen Weg zur nächsten Stelle bewegt worden, um das nächste Feld auf dem Werkstück zu belichten.
• Das MEBES-System unterstützt eine kontinuierliche mechanische Bewegung des Arbeitstisches, der das Werkstück hält, aber es referenziert das Werkstück in Bezug auf den Elektronenstrahl nicht nach während der Belichtungsprozeß für das gesamte Werkstück abläuft. Dies hat den Vorteil der höheren Geschwindigkeit, da die Nachreferenzierungsschritte eliminiert sind, mit dem Risiko, daß die Ausrichtung des Werkstücks und des Elektronenstrahls signifikant von der erwünschten Ausrichtung abweichen.
• Mit früheren Elektronenstrahl-Belichtungssystemen war es ein Problem, daß sie entweder nicht mit häufiger Referenzierung der aktuellen Chipposition arbeiteten so wie mit MEBES; oder daß, wenn sie mit Nachreferenzierung der Chipposition arbeiteten so wie mit HONTAS, sie das System in einer Verzögerungsfolge nach Art der Schritt- und Wiederhole-Methode zum Anhalten bringen. Zum Beispiel arbeitet das MEBES-System mit einem gekoppelten Standortbestimmungssystem bei kontinuierlichem Antriebs ohne Prüfungen zur Nachreferenzierung während des Prozesses der Elektronenstrahlbelichtung unter der Annahme, daß die Fehler zwischen der aktuellen und der erwünschten Anordnung der Muster auf dem Werkstück akzeptierbar sein werden, weil die Toleranzerfordernisse erfüllt werden. Das Fehlen häufiger Messungen der Position zur Standortbestimmung des Systems während kontinuierlicher Bewegung führt zu einem Problem der Ausrichtung der aufeinanderfolgenden Stufen der Belichtung in einem Elektronenstrahl-Belichtungssystem für Multilayer. Das Schritt- und Wiederhole-System enthält das Anhalten des Tisches mit dem Werkstück, das zur Referenzierung und Belichtung der Schreibzyklen bereitliegt, was ausgedehnte Zeiträume zum Anhalten und Starten des Tisches erfordert. Jene Start- und Stopzeit kann ungefähr genauso lang wie die Be1ichtungszeit sein.
• Mit den engeren Toleranzen und den kleineren Abmessungen der VLSI-chips, die heute entworfen werden, wird die periodische Nachreferenzierung am Werkstück und der Elektronenstrahlposition eine entscheidende Einrichtung des Systems. Mit dem wirtschaftlichen Druck der hohen Kosten von Fertigungseinrichtungen und dem für die Elektronenstrahlbelichtung benötigten Zeitaufwand ist es erforderlich, den Durchsatz eines Elektronenstrahlsystems zu maximieren. Somit ist es wünschenswert, das Schritt- und Wiederhole-System der Belichtung zu vermeiden, um das Elektronenstrahlsystem mit alternativen Technologien wettbewerbsfähiger zu machen und die Gesamtkosten der Fertigung in Richtung eines optimalen Niveaus zu reduzieren.
• Bisher hat man gedacht, daß der Arbeitstisch zum Zweck der Nachreferenzierung des Werkstücks angehalten werden muß, was eine beträchtliche Zeit zum Starten und Anhalten des Arbeitstisches erforderte, der massiv ist und dementsprechend eine lange Trägheitsperiode beim Anfahren und Anhalten aufweist. Darüberhinaus ist zusätzliche Zeit erforderlich, um den Tisch beim Wiedereinschalten des Antriebssystems auf eine gleichmäßige Geschwindigkeit zu bringen. Diese Faktoren verzögern den Betrieb eines solchen Systems erheblich.
• Dementsprechend ist es ein Gegenstand dieser Erfindung, ein System zur Elektronenstrahlbelichtung zu liefern, das den Vorgang der Bewegung des Werkstücks gleichzeitig mit den Vorgängen der Referenzierung des Werkstücks und des Schreibens auf dem Werkstück ausführt, sodaß die Verzögerungen des Tisches, der das Werkstück hält, vom Typ Schritt-und-Wiederhole vermieden werden können und die einem System mit gekoppelter Standortbestimmung anhaftenden Fehler vermieden werden.
• Mit dieser Erfindung wird ein Gerät entsprechend Anspruch 1 geliefert.
• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahl-Belichtungssystem, das einen durch Vektorabtastung in einem Subfeld geformten Elektronenstrahl benutzt, in Kombination mit einem elektrischen Rasterabtastsystem zur Positionierung der Subfelder auf einer großen rechteckigen Fläche in Kombination mit einem kontinuierlich bewegten mechanischen System zum Schreiben großer Muster mit einem Minimum an Unterbrechung. Im einzelnen bezieht es sich auf ein Musteraufzeichnungsgerät mit gesteuertem Elektronenstrahl. Diese Erfindung liefert auch ein Referenzsystem, das einen Elektronenstrahl benutzt, um die Zielposition relativ zum Elektronenstrahl-Schreibsystem genau zu bestimmen.
• In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird das System vorzugsweise zum Schreiben von lithographischen Mustern mit einem geformten Elektronenstrahl-Belichtungssystem eingesetzt, das die zur Positionierung des Werkstücks erforderlichen Zeitverluste minimiert. Große lithographische Muster mit Submustern werden in einem Vektorschreibmodus in Subfelder geschrieben, ohne Unterbrechung zwischen den aufeinanderfolgenden Subfeldern. Dies wird durch die kontinuierliche Bewegung des Werkstücks, in Kombination mit der Fähigkeit große rechteckige Schreibfelder zu beschreiben, ermöglicht. Das Schreibfeld enthält ein rechteckiges Raster von elektronisch positionierten Subfeldern, die in einer Rastersequenz geschrieben werden. Die große Breite des Schreibfeldes, die das VAIL-System liefert, reduziert die Anzahl der mechanischen Abtastungen, die erforderlich sind, um das Muster auf das Werkstück zu schreiben, was weiterhin die für die Werkstückpositionierung erforderliche Zeit reduziert. Die kontinuierliche Geschwindigkeit eines sich kontinuierlich bewegenden Werkstücks während der Abtastung einer Spalte entlang der y-Achse auf der Scheibe wird während des Schreibens zum Ausgleich der Musterdichte korrigiert, wobei eine optimale Position des Werkstücks relativ zum Schreibfeld beibehalten wird. Wenn Muster über kurz zuvor geschriebenen Mustern angebracht werden, wird ein Referenzmittel benötigt, weil die Bearbeitung einen Verzug des Werkstücks verursachen kann, der vom Positionsmeßsystem nicht erkannt werden kann. Eine genaue Positionierung des Werkstücks relativ zum Positionsmeßsystem ist unpraktisch aufgrund thermischer Defekte und anderer Fehlerquellen. Dieses System enthält ein Referenzfeld, das in örtliche Flächen auf dem Werkstück eingeschlossen ist, das größer ist als das Schreibfeld, und das zur Referenzierung benutzt werden kann ohne einen Höhenwechsel des Brennpunktes zu erfordern und ohne das mechanische System zu erfordern, das der x,y-Arbeitstisch enthält, um die Geschwindigkeit während der Referenzierung und Nachreferenzierung der verschiedenen Felder auf einer Halbleiterscheibe zu ändern. Das Referenzfeld kann größer sein als das Schreibfeld, weil die für den geformten Elektronenstrahl erforderlichen Qualitätsansprüche geringer sind als zum Auffinden der Anordnungen solcher Referenzmarken bei den verschiedenen Anordnungen auf der Scheibe.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Elektronenstrahl-Belichtungssystems, das die Hauptdetails in Übereinstimmung mit dieser Erfindung darstellt.
• Fig. 2 ist eine Ansicht des Werkstücks, in der die Beziehung zwischen dem Referenz- und Schreibstrategie dargestellt ist.
• Fig. 3 stellt das Werkstückreferenzfeld dar und das Musterschreibfeld entsprechend dieser Erfindung.
• Fig. 4 stellt ein detailliertes Blockdiagramm dar, das Details der Geschwindigkeits- und Positionssteuerung und des Aufzeichnungssystems zeigt.
• Die vorangegangenen und andere Gegenstände, Einrichtungen und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierteren Beschreibung bevorzugter Verkörperungen der Erfindung ersichtlich, die hiernach folgt.
• Gemäß dieser Erfindung wird ein großes lithographisches Muster durch Schreiben von Subfeldmustern in einem Vektorabtastmodus so schnell wie möglich geschrieben. Die Subfelder werden mit einem Großbereichsablenkungssystem in Kombination mit einem kontinuierlich bewegten Werkstück positioniert. Dieses rechteckige Raster von Subfeldern liefert verschiedene Vorteile, die die gesamte zur Belichtung des Werkstücks (zum Beispiel Scheibe oder Maske) erforderliche Zeit reduziert. Die Fähigkeit der Großbereichsablenkung schafft die Brauchbarkeit zur Referenzierung anhand spärlich angeordneter Referenzmarken durch Verwendung des Strahles als Fühler zum genauen Lokalisieren der Zielfelder relativ zum Ablenksystem. Die Vorteile gegenüber früherer Technik sind
• 1. Ein breites Band von Subfeldern wird bei jedem Durchlauf auf die Scheibe geschrieben, und minimiert auf diese Weise die Anzahl der erforderlichen Durchläufe und die erforderliche Zeit zur Umkehrung der Arbeitstischbewegung und Repositionierung.
• 2. Das Großbereichsablenkungssystem liefert die Fähigkeit, die Subfelder in einem rechteckigen Raster zu positionieren, und schafft auf diese Weise einen Zeitpuffer für dichte und spärliche Muster in den Subfeldern. Diese Fähigkeit verringert die Erfordernis des Geschwindigkeitswechsels für den sich kontinuierlich bewegenden Arbeitstisch.
• 3. Die Fähigkeit der Referenzierung schafft ein präzisere Überlagerung von geschriebenen Mustern über bestehende Lithographie.
• Fig. 1 stellt vorwiegend eine bevorzugte Verkörperung dieser Erfindung dar. Sie bezieht sich auf das Elektronenstrahl- Schreibverfahren, das gemäß dieser Erfindung mit kontinuierlicher mechanischer Bewegung des x,y-Arbeitstisches 8, der unter dem Elektronenstrahl B arbeitet. Die Bewegung verläuft im allgemeinen entlang eines geschlungenen bustrophoiden Wegs, wie der Ochsenpflug von einem Ende einer Furche zur nächsten Furche entlang der y-Achse. Auf diese Weise geschieht die kontinuierliche Bewegung entlang einer hierin als y-Achse definierten Achse, wohingegen die Bewegung im rechten Winkel zur x-Achse am Ende jeder Furche, als Schrittfunktion am Ende jeder Auslenkung von der y-Achse in der hier als x-Achse bezeichneten Richtung geschieht. Ein Elektronenstrahl-Belichtungssystem wird allgemein durch die Phantomlinie 10 angezeigt. Die Elektronenstrahlquelle 11 produziert einen Strahl B, der unterschiedlich spotförmig ausgebildet ist und durch das Blenden- und Öffnungsgerät 12 geformt wird, vom spotbildenden Apparat und der Blende gesteuert wird, die beide in der Einheit 14 angeordnet sind, wie bei Michail et al, US-Patenschrift 3,900,736, wie oben erwähnt. Der positionierte und geformte Spot wird zum Teil von der spotformenden und analogblendenden Elektronikeinheit 14 unter Kontrolle digitaler Elektronik im Mustersteuerungsfeld 15 gesteuert. Dieser bestimmt das Muster, das in das Subfeld unter Kontrolle des Steuerungscomputers 16 geschrieben wird wie oben bei Michail et al. Das Mustersteuerungsfeld 15 liefert Signale auf der Leitung 64 zur Einheit 14. Der geformte Strahlwird unter der Kontrolle des Vektorablenkungsgeräts 33 durch das Ablenkungsgerät 13 mit einem Vektor positioniert. Nachdem jedes Subfeld vervollständigt ist, wird das nächste Subfeld unter der Kontrolle des Großbereichsablenkungssystems 19 vom Großbereichsablenkungsgerät 17 positioniert. Das Mustersteuerungsfeld 15 liefert auf der Leitung 66 Signale zur Steuerung des Ablenkungssystems 19. Das Großbereichsablenkungsgerät 17 enthält vorzugsweise eine Immersionslinsenanordnung mit variabler Achse wie bei Langer et al, US-Patenschrift 4, 544,846 beschrieben. Diese Anordnung erlaubt es dem Strahl B, weiter von der Achse der Elektronenstrahlfurche abgelenkt zu werden, um eine breite Schreibfähigkeit zu liefern.
• Das nächste Subfeld wird orthogonal in Bezug zur Bewegungsrichtung des angetriebenen x,y-Arbeitstisches 8 positioniert, der das Werkstück 7 hält, das als Halbleiterscheibe dargestellt ist. Jedoch besteht die Ausnahme, daß am Rand des Schreibfeldes das Subfeld normal (oder im rechten Winkel) zur Bewegungsrichtung positioniert ist. Das Ergebnis dieses Subfeldpositionierschemas in Kombination mit einem kontinuierlich bewegten Arbeitstisch 8 ist eine kontinuierlich voranschreitende, bustrophoide Rasterabtastung. Die Positionierung der Rasterabtastung des Subfeldes wird durch die Steuerung des Großbereichsablenkungsystems 19 positioniert, die elektronische Schaltkreise und Musterdaten vom Mustersteuerungsfeld 15 enthält. Ein Signal für den Ausgleich der Bewegung auf Leitung 20 vom Positionsmeßsystem 21 der Bühne (Arbeitstisch) wird vom Großbereichsablenkungssystem 19 durch das Positionsmeßsystem 21 der Laserbühne (Arbeitstisch) erhalten. Das Meßsystem 21 richtet vorzugsweise ein Paar Laserstrahlen auf zwei Ränder des Arbeitstisches 8, um die Tischposition zu messen, was von Fachleuten dieser Technik verstanden wird. Die Laserstrahlen wurden auf der Zeichnung weggelassen, um verwirrende Details zu minimieren. Die Elektronik im System 19 liefert Signale an das Ablenkungsgerät 17, um x-, y-, und Winkelfehler zu kompensieren, die aus der kontinuierlichen Bewegung des Arbeitstisches 8 resultieren, während die Subfelder beschrieben werden.
• Das Schreiben der Muster wird zeitweilig gestoppt, typischerweise nachdem das Schreiben auf eine Chipposition auf Scheibe 7 beendet worden ist und ein Nachreferenzierzyklus auf Scheibe 7 begonnen ist. In der bevorzugten Verkörperung wird der Strahl B auf die nominale Position von vier Referenzmarkierungen für den nächsten Chip auf der Scheibe 7 abgelenkt und vier Flächen werden durch den Elektronenstrahl abgetastet, um die vier Flächen zu erfassen. Die aktuellen Positionen der Referenzmarkierungen (so wie die Markierungen 39 in den Fig. 2 und 3) werden durch zurückgestreute Elektronen ermittelt, die auf die Detektoren 22 treffen. Die Signale der Detektoren 22 werden in die Leitungen 27 und 28 zu den Referenzermittlungsschaltungen 23 gespeist, um die aktuelle nächste Chipposition zu bestimmen, was ein Signal auf den Leitungen 60 und 61 zur Mustersteuerungssektion 15 liefert sowie auf den Leitungen 60 und 62 zum Steuerungscomputer 16. Die Position des gestalteten Chips wird vom Steuerungscomputer 16 auf der Leitung 63 an die Mustersteuerungssektion 15 geliefert. In der Mustersteuerungssektion 15 werden die Werte auf den Leitungen 63 und 61, zum Beispiel die Position des gestalteten Chips und die aktuelle Chipposition, miteinander verglichen und Korrekturen werden auf der Leitung 65 an das Vektorablenkungsgerät 33 gegeben. Der Referenzzyklus wechselt mit dem Schreibzyklus ab bis der x,y-Arbeitstisch 8 den Rand des Werkstücks 7 erreicht, das eine Halbleiterscheibe oder eine Maske ist. Der Arbeitstisch 8 wird entlang der x-Achse bewegt und die Richtung der Bewegung in der y-Achse wird umgekehrt durch den Beginn der Nachreferenzierung und der Schreibzyklen für die nächste Chipkolonne. Eine andere Verkörperung der Erfindung liefert einen Zweimarkenreferenzzyklus mit Paaren, die öfter am Rand des Schreibfeldes plaziert sind.
• Der mechanisch angetriebene x,y-Arbeitstisch 8 zur Bewegung des Chips horizontal unter dem Elektronenstrahl ist folgendermaßen gesteuert. Die Positionierung des Arbeitstischs in der x Achse ist durch ein x-Positioniersignal gesteuert, das ein x/y-Positioniersignal auf Leitung 24 vom Steuerungscomputer 16 zum Meßsystem 21 der Bühnenposition enthält. Das Signal auf Leitung 24 ist durch die Scheibenspezifikationen vorbestimmt, die in Form von Positionssteuerungsdaten im Steuerungscomputer 16 gespeichert sind und durch laufende Referenzierungssignale modifiziert werden, die über die Leitungen 60 und 62 von den Schaltungen 23 zur Ermittlung der Referenzierung empfangen werden. Die aktuelle x-Position des Arbeitstisches 8 ist durch das (Laser-) Meßsystem 21 für die Bühnenposition bestimmt und dieser Wert wird mit dem erwünschten x-Positionssignal auf Leitung 24 vom Steuerungscomputer 16 verglichen. Ein resultierendes Positionsfehlersignal auf Leitung 25 wird auf ein Servogerät im x-Antriebsmechanismus 26 der Bühne angewandt, das ein Antriebssignal zum Motor 67 über Leitungen anlegt, die zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen wurden, da sie Fachleuten wohlbekannt sind. Das Steuerungssystem für die Tischgeschwindigkeit in y-Richtung und die Position nutzt
• 1. ein vorbestimmtes Steuerungssignal für die Vorlaufgeschwindigkeit auf Leitung 18 vom Steuerungscomputer 16,
• 2. ein Laser-LSB-Signal auf Leitung 30 vom Meßsystem 21, das zur Bestimmung der aktuellen Tischgeschwindigkeit genutzt wird und
• 3. ein Signal zur Vervollständigung der Subfeldposition auf Leitung 31 von der Mustersteuerungsfeld 15 zur Bestimmung von Geschwindigkeitskorrekturen.
• Ein Signal für die Geschwindigkeitssteuerung beziehungsweise ein Positionsfehlersignal auf Leitung 6 vom Steuerungssystem 29 wird an den y-Antriebsmechanismus 35 der Bühne angelegt, das ein Eingangssignal zur Steuerung des Antriebsmotors 9 für die y-Achse durch Leitungen bewirkt, die zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen wurden. Nachdem eine einzelne Abtastung einer Chipkolonne abgeschlossen ist, wird die y-Achse des Arbeitstisches positioniert, wobei die für die Positionierung der x-Achse beschriebenen Methoden unter Verwendung des x/y-Positionssignals auf Leitung 34 und eines Positionsfehlersignals auf Leitung 6 genutzt werden. Während dieser Zeit zwischen den Abtastungen wird das Signal zur Geschwindigkeitssteuerung in der y-Richtung für ein Intervall Null sein, während der Antriebsmotor 67 für die x-Achse den Arbeitstisch 8 zur nächsten Reihe bewegt. Dies ist notwendig, da die Abtastung eine verschlungene Abtastung ist, in der der Antriebsmotor 67 der x-Achse stillgehalten wird oder seine Bewegung zeitweilig anhält bis der Antriebsmotor 9 der y-Achse das Ende einer Reihe erreicht hat. Dann bleibt der Antriebsmotor 9 der y-Achse stehen bis der Antriebsmotor 67 der x-Achse den Arbeitstisch 8 zur nächsten Reihe bewegt. Danach wird die Abtastung für die neue Reihe in der zur vorherigen Abtastung entgegengesetzten Richtung fortgesetzt. Eine detailliertere Beschreibung des Tischsteuerungssystems 29 der y-Achse folgt nach, in Verbindung mit Fig. 4.
• Fig. 2 zeigt und erklärt weiterhin die Schreibmethode, die in Verbindung mit dieser Erfindung angewandt wird. Der Elektronenstrahl B ist in der Darstellung auf einen Chipbereich C1 auf der Scheibe 7 gerichtet. Der Elektronenstrahl B belichtet einen Chip während einer Zeit, in der er sich entlang des Wegs vom Chipbereich C1, zum Chipbereich C2, zum Chipbereich C3 und zum Chipbereich C4 bewegt wie durch den gestrichelten Weg dargestellt. Die auseinandergezogene Ansicht eines Chips C2 im Kreis oben links zeigt den Chipbereich C2 mit einem großen Referenzfeld RF mit vier Referenzpunkten 39 und einem Schreibfeld WF, das ein schmaler, nur 10 mm breiter Streifen für eine Kolonne von Subfeldern auf dem Chipbereich C2 ist. Das Referenzfeld RF ist auch bekannt als ein Feld, das aus einer Anzahl von Subfeldern SF besteht, von denen einige als Quadrate innerhalb des Schreibfelds WF dargestellt sind. Das Schreibfeld WF und das Referenzfeld RF werden von der Großbereichsablenkung des VAIL-Systems abgedeckt. Die Richtung der Tischbewegung TM ist nach oben rechts. Das herausgezogene Quadrat SF zeigt, daß eine Vektorbeschriftung des Subfeldes gemäß dem HONTAS-System angewandt wurde, wie oben im Patent von Michail et al beschrieben. Die Spots SP sind dargestellt, um die Spots zu zeigen, die von einem konventionellen HONTAS-System geschrieben wurden.
• Fig. 3 zeigt weiterhin die Referenzmethode, die diese Erfindung anwendet und die relative Größe des Bereichs der Referenzablenkung 36 (z.B. Referenzfeld RF) und den Bereich der Schreibablenkung 37 (z.B. Schreibfeld WF). Die Chipfläche 38 mit ihren vier Eckreferenzmarkierungen 39 wird ebenfalls dargestellt. Obwohl der Schreibablenkungsbereich 37 nicht die gesamte Chipfläche 38 abdecken kann, ist zu sehen, daß der Bereich der Referenzablenkung 36 größer ist als die Chipfläche 38 und die Referenzmarkierungen 39 an jeder der vier Ecken erreichen kann. Der Referenzablenkungsbereich 36 kann größer sein als die Schreibablenkung, weil die Ansprüche an die Spotrandauflösung für die Ermittlung der Referenzmarkierungen geringer sind als für das Musterschreiben (größere Ablenkungen haben an sich mehr Spotverzerrungen als kleinere Ablenkungen). In der Schreibsequenz, während des Referenzschrittes, in dem sich die Ablenkung des Strahls B über den Bereich 36 erstreckt, um zur Messung der Position der vier Referenzmarkierungen 39 zu reichen, werden die Felddimensionen eingestellt, sodaß, wenn der sich kontinuierlich bewegende Tisch 8 die Chipfläche 38 unter den Bereich der Schreibablenkung bringt, das Muster, das geschrieben wird, bei der Überlagerung des darunterliegenden Musters auf dem Chip 38 die richtige Parallelverschiebung und Größe hat.
• Fig. 4 stellt das detaillierte, schematische Diagramm des Steuersystems 29 dar, das den Tisch 8 mit kontinuierlicher Bewegung gemäß dieser Erfindung betreibt. Bezüglich Fig. 4 wird ein Steuersignal für den Geschwindigkeitsverlauf auf Leitung 18 von Steuercomputer 16 in Fig. 1 erhalten, wie zuvor beschrieben. Das Signal auf Leitung 18 beruht auf einer Voranalyse der Musterdichte und der Erfordernisse für die Referenzzeit. Das Signal auf Leitung 18 wird durch einen Digital/Analog-Wandler (DAC) 42 in eine Analogspannung umgewandelt, die an den Summierverstärker 43 angelegt wird. Nach der Fertigstellung eines Subfeldes erhält das Steuersystem 29 einen Impuls auf Leitung 31 vom Mustersteuerungsfeld 15 in Fig. 1. Dieser Impuls wird vom Frequenz/Spannung-Wandler 46 in ein Analogsignal auf Leitung 45 umgewandelt. Das Signal auf Leitung 45 wird auf den Differenzverstärker 50 angelegt. Laser-LSBs auf Leitung 30 vom Meßsystem 21 werden durch die digitale Dividierschaltung 48 geteilt, wobei ihr Ausgang auf Leitung 40 gespeist wird, wo der Divisor "A" proportional zur Größe des Subfeldes ist, und umgekehrt proportional zur Anzahl der Subfelder pro Reihe ist. Das Ausgangssignal der Dividierschaltung 48 wird auf einen Frequenz/Spannung-Wandler 49 angelegt. Das Ausgangssignal des Wandlers 49 auf Leitung 41 wird dann an den Differenzverstärker 50 angelegt. Idealerweise werden die Ausgangssignale der Frequenz/Spannung-Wandler 46 und 49 identisch und deshalb das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 50 gleich null. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 50 wird auch an den Summierverstärker 43 angelegt als wäre es das Ausgangssignal des DAC 42. Abweichungen, die vom Summierverstärker 43 bemerkt werden, werden das Signal zur Geschwindigkeitssteuerung auf Leitung 6 zum y-Antriebsmechanismus 35 der Bühne in Fig. 1 verringern oder erhöhen. Es kann daran erinnert werden, daß der Antriebsmechanismus 37 der Bühne den Motor 67 steuert, der den Arbeitstisch in der y-Richtung abhängig von den Signalen auf den Leitungen 6 und 34 der Fig. 1 antreibt. In Fig. 4 wird das Laser-LSB-Signal auf Leitung 30 von Fig. 1 auch durch den digitalen Schaltkreis in Zähler 53 in Fig. 4 gezählt. Das Ausgangssignal vom Zähler 53 auf den Leitungen 51 wird durch den Digital/Analog-Wandler 55 in ein Analogsignal auf Leitung 54 umgewandelt, welches als Ausgangssignal auf Leitung 54 zum Steuersystem 19 der Großbereichsablenkung in Fig,. 1 das Ablenkungssystem 17 dazu veranlaßt, der Tischbewegung zu folgen.
• Nachdem eine vollständige Reihe von Subfeldern geschrieben worden ist, wird der Zähler 53 in Fig. 4 vom Ausgangssignal des digitalen Teilers 56 auf Leitung 32 zurückgesetzt. Da der Teiler 56 per Subfeld auf Leitung 31 einen Impuls vom Mustersteuerungsfeld 15 in Fig. 1 enthält, wird der Strahl B in seiner Position zur Aufzeichnung der nächsten Reihe von Subfeldern plaziert. Das Laser-LSB-Signal auf Leitung 30 wird ebenfalls durch den Frequenz/Spannungs-Wandler 57 in ein Analogsignal auf Leitung 58 umgewandelt und damit zum Eingangssignal für das Steuersystem 19 des Großbereichsablenkungssystems in Fig. 1. Dieses Signal liefert die Kompensation des Schaltungsverzugs zum Großbereichsablenkungssystem 17.
• Diese Erfindung kann zur Fertigung und zum Testen von VLSI-Chips angewandt werden.

Claims (5)

1. Gerät zum Schreiben eines Musters, das größer ist als das Schreibfeld, auf ein Werkstück, enthaltend:

- ein Elektronenstrahlmittel

- ein Arbeitstisch (8) zum Bewegen der Position des besagten Werkstücks in bezug auf den besagten Elektronenstrahl, wobei das besagte Elektronenstrahlmittel für die Erzeugung eines Schreib-Elektronenstrahls geeignet ist, der sich an beliebiger Stelle innerhalb vorgegebener Abmessungen auf dem besagten Arbeitstisch positionieren läßt,

- Steuermittel (15) für den Empfang der Positionsdaten und für die Erzeugung der diesen Daten entsprechenden Steuersignale, wobei das besagte Steuermittel für den Betrieb in Abhängigkeit von einem Programm für die Bereitstellung eines vorgegebenen Belichtungsmusters des besagten Elektronenstrahls auf das besagte Werkstück geeignet ist,

- Ablenkmittel (13, 17), die an einen Ausgang des besagten Steuermittels angeschlossen sind, um eine Ablenkung des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von den besagten Steuermitteln zu bewirken, wobei das besagte Elektronenstrahlmittel mit den besagten Ablenkmitteln zusammen eingesetzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß es ferner enthält:

- Antriebsmittel (26, 35) für die kontinuierliche Bewegung des besagten Werkstücks an einem Weg entlang, bezogen auf den besagten Elektronenstrahl, an den Ausgang des besagten Steuermittels angeschlossen,

- Aufzeichnungsdetektiermittel (23) für die Messung der Position des besagten Werkstücks, bezogen auf den besagten Elektronenstrahl, ohne Unterbrechung der besagten Bewegung des besagten Arbeitstisches und für die Bereitstellung der Aufzeichnungspositionsdaten an die besagten Steuermittel gleichzeitig mit der Bewegung des besagten Tisches, wobei die besagten Aufzeichnungsdetektionsmittel einen Ausgang an die besagten Steuermittel angeschlossen haben,

und besagte Steuermittel (15, 16) die Daten für die Korrektur der Position des Werkstückes in bezug auf den Arbeitstisch als Funktion des Ausgangs der besagten Aufzeichnungsdetektiermittel (23) erzeugen,

wodurch die besagten Steuermittel (15, 16) die besagten Positionskorrekturdaten für die Korrektur des besagten vorgegebenen Musters der Belichtung in Abhängigkeit von den besagten Korrekturdaten bereitstellen.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Ablenkmittel einen Eingang haben, der an einen Ausgang der besagten Steuermittel (15, 16) angeschlossen ist, um die besagten Ablenkmittel (13) zu steuern, und besagte Steuermittel ein Programm für ein vorgegebenes Belichtungsmuster des besagten Elektronenstrahls auf dem besagten Werkstück enthalten,

und dadurch, daß es außerdem enthält

Sensormittel für die Feststellung der Arbeitstischposition zum Messen der Position des Transportmechanismus des Werkstückes und der Geschwindigkeit, für die Bereitstellung von Korrekturen der Steuersignale, die an besagte Ablenkmittel (13) angelegt werden, und an ein Geschwindigkeitssteuersystem, und

Mittel für die Positionierung und Steuerung der Geschwindigkeit des besagten Werkstücks, so daß lithographische Muster geschrieben werden können, während sich das besagte Werkstück in Bewegung befindet, und die besagten Steuermittel Werkstückpositionskorrekturdaten erzeugen, bezogen auf den Arbeitstisch, in Abhängigkeit vom Ausgang der besagten Registrierdetektionsmittel und der besagten Arbeitstischpositionssensormittel, wobei die besagten Steuermittel die besagten Positionskorrekturdaten für die Berichtigung der besagten vorgegebenen Belichtungsmuster in Abhängigkeit von den besagten berichtigten Daten korrigieren.

3. Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

besagter Arbeitstisch und besagte Antriebsmittel das besagte Werkstück kontinuierlich an einem schlangenartigen Weg entlang befördert, bezogen auf den besagten Elektronenstrahl, ohne Unterbrechung der Bewegung des besagten Tisches für die Nachregistrierung der Position des besagten Werkstücks und des besagten Tisches, und

Mittel, die für die Positionierung des besagten Strahls in einem Unterfeld geeignet sind, an beliebiger Stelle innerhalb eines breiten Ablenkbereichs, unter Verwendung von Rasterablenkmethoden und einem Ablenksystem mit breiten Feld (17, 19),

und ferner enthaltend

Mittel für die Messung der Position des Transportmechanismus des Werkstückes und der Geschwindigkeit, welches Korrekturen für die Ablenksysteme und Geschwindigkeitssteuersystem liefert, und

Mittel für die Messung der Positionsfehler des Werkstückes, bezogen auf den Transportmechanismus des Werkstücks, und Mittel für die Bereitstellung einer Korrektur für das besagte Strahlablenksystem.

4. Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner enthält:

Mittel für die Abtastung eines weiten Ablenkbereichs mit einem vorgegebenen Grad der Strahlbrennweite mit vorgegebenen Präzisionsgraden,

Mittel für die Bewegung des besagten Strahls über die besagte Schreibablenkzone hinaus an Registrierpunkte, die deutlich außerhalb des besagten Schreibablenkungsbereichs liegen, zum Registrieren des besagten Werkstücks, bezogen auf den besagten Strahl, mit Verwendung eines Mehrpunkt- Registriersystems.

5. Gerät gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine VAIL Projektionslinse enthält, die mit der Elektronenstrahlquelle zusammenwirkt.