DE4409374A1 - Elektronenstrahllithographie-Gerät mit Elektronenoptik-Korrektursystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronenstrahllitho­ graphie-Geräte, die in Halbleiterfertigungsprozessen verwendet werden, und insbesondere ein Elektronenstrahl­ lithographie-Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, das ein Elektronenoptik-Korrektursystem enthält.

Im Stand der Technik wird eine Korrektur der Elektronen­ optik eines Elektronenstrahllithographie-Geräts wie etwa eine Fokuskorrektur oder eine Astigmatimuskorrektur unter Verwendung eines rechteckigen Strahls oder eines punkt­ förmigen Strahls von Elektronen ausgeführt. Beispielswei­ se wird eine Leiterkreuzung mittels eines rechteckigen oder punktförmigen Elektronenstrahls in X- und Y-Richtung abgetastet, wobei die durchgelassenen Elektronen oder die reflektierten Elektronen mittels eines Elektronendetek­ tors erfaßt werden. Dann werden die erfaßten Signale nach der Abtaststrecke linear differenziert, um die Profile der Elektronenstrahlen in X- und Y-Richtung zu bestimmen, woraufhin die Korrektur der Elektronenoptik unter Bezug­ nahme auf diese Profile ausgeführt wird.

Herkömmliche Elektronenoptik-Korrekturtechniken können nicht auf ein Elektronenstrahllithographie-Gerät angewen­ det werden, das die Lithographie mittels eines Zellenpro­ jektionsverfahrens ausführt. In einem Zellenprojektions­ verfahren besitzen die Figuren in der Zelle eine komplexe Form, wobei der herkömmliche rechteckige oder punktför­ mige Elektronenstrahl nicht angemessen dimensioniert und geformt werden kann, um eine Abtastung der Zellenfiguren mit dem Ziel der Gewinnung von hochaufgelösten Erfas­ sungssignalen, die für die Korrektur der Elektronenoptik verwendet werden können, zu erlauben. Ein herkömmlicher rechteckiger Elektronenstrahl nimmt nämlich eher eine trapezförmige Gestalt an, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, wobei die vertikal sich erstreckenden Seiten des Strahls um 1 µm nach innen eingezogen sind, wodurch es schwierig ist, die Randschärfe einer Form mit einer minimalen Merkmalsgröße von 0,1 µm zu messen. Das bedeutet, daß die Form des Elektronenstrahls nicht so gesteuert werden kann, daß eine ausreichende Randschärfe erhalten wird, um eine komplexe Figur wie etwa diejenige, die in der in einem Zellenprojektionsverfahren verwendeten Zelle angetroffen wird, abzutasten. Daher sind die herkömmli­ chen Verfahren für die Elektronenoptik-Korrektur für ein ein Zellenprojektionsverfahren verwendendes Elektronen­ strahllithographie-Gerät nicht geeignet.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme im Stand der Technik für die Korrektur der Elektronenoptik eines ein Zellenprojekti­ onsverfahren verwendenden Elektronenstrahllithographie- Gerätes zu beseitigen und ein Elektronenstrahl-Korrektur­ system für den Einsatz in einem ein Zellenprojektionsver­ fahren verwendenden Elektronenstrahl lithographie-Gerät sowie ein Elektronenstrahllithographie-Gerät zu schaffen, das eine Elektronenoptik besitzt, die mit diesem Elektro­ nenstrahl-Korrektursystem korrigiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Elektronenstrahllithographie-Gerät, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Elektronenoptik des Elektronen­ strahllithographie-Geräts durch direktes Verwenden des unmodifizierten geformten Elektronenstrahls einer Zellen­ projektion korrigiert. Hierzu wird der geformte Elektro­ nenstrahl durch ein Substrat mit einem kleinen Loch geschickt, wobei die das feine Loch passierenden Elektro­ nen von einem Elektronendetektor erfaßt werden. Das Ausgangssignal des Detektors wird analysiert und kann für die Steuerung der Elektronenoptik verwendet werden, um den Elektronenstrahl zu formen. Insbesondere kann die Elektronenoptik des Lithographie-Gerätes so eingestellt werden, daß die Randschärfe und der Kontrast des Bildes, das durch die Erfassung des geformten Elektronenstrahls erhalten wird, maximiert werden.

Vorzugsweise liegt die Größe des feinen Lochs in einem Bereich, der von einem Wert, der kleiner als die minimale Merkmalsgröße einer lithographischen Figur einer Zelle ist, bis zur doppelten minimalen Merkmalsgröße der lithographischen Figur der Zelle reicht. Das das feine Loch aufweisende Substrat wird in der Nähe der Oberfläche der Probe angeordnet, die der Lithographie unterzogen wird, wobei das Substrat vorzugsweise eine Dicke besitzt, die ausreichend kleiner als die Elektronenreichweite ist, beispielsweise kleiner als 10 µm. Vorzugsweise wird das feine Loch unter Verwendung eines Dünnschichtsubstrats hergestellt. Beispielsweise stellt für die Herstellung eines runden Lochs mit einem Durchmesser von 0,1 µm ein Substrat mit einer Dicke von ungefähr 1 µm die technolo­ gische Grenze dar, wenn angenommen wird, daß ein Schlank­ heitsverhältnis von 10 die technologische Grenze dar­ stellt. Die Form des Lochs im Substrat ist vorzugsweise quadratisch, ein Loch mit einer runden Form ist jedoch annehmbar. Durch die Verwendung eines Erfassungssignals, das aus den das feine Loch passierenden Elektronen erzeugt wird, kann ein geformter Elektronenstrahl von komplexer Gestalt mit ausreichend hoher Auflösung beob­ achtet werden, um eine genaue Fokus- und Astigmatismus­ korrektur der Elektronenoptik zu ermöglichen.

Optional kann zwischen dem das feine Loch besitzenden Substrat und dem Elektronendetektor eine Begrenzungs­ blende vorgesehen sein, um den Elektronendetektor gegen den Empfang von Elektronen abzuschirmen, die nicht das Loch passieren, sondern vom Substrat gestreut werden. Wenn eine solche Begrenzungsblende vorgesehen ist, kann das Verhältnis der Anzahl der das Loch passierenden Elektronen, die vom Elektronendetektor erfaßt werden, zur Anzahl der gestreuten Elektronen, die erfaßt werden, wenigstens 60 : 1 betragen.

Für die Korrektur der Elektronenoptik wird vorzugsweise ein Elektronenstrahl verwendet, dessen Form nicht kom­ plex, sondern verhältnismäßig einfach ist. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein einfaches Linien-Zwischenraum-Muster verwendet, um den geformten Elektronenstrahl zu erzeugen. Wenn der Strahl das Linien-Zwischenraum-Muster abtastet, werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, Signalintensitätsspit­ zen erzeugt, die mit den Zwischenräumen der Figur, durch die der Elektronenstrahl geschickt wird, korrelieren. Durch Beobachten des Signalintensitätsausgangs kann die Elektronenoptik so eingestellt werden, daß die Intensität der Spitzen maximiert wird. Wenn der Elektronenstrahl durch eine Zelle geschickt wird, die, wie in Fig. 8 gezeigt, eine Figur mit Punkten besitzt, die in der X- und in der Y-Abtastrichtung regelmäßig angeordnet sind, ist es ferner möglich, eine simultane zweidimensionale Korrektur der Elektronenoptik auszuführen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung müssen die vom Detektor empfangenen Signale nicht wie im Stand der Technik differenziert werden. Statt dessen werden erfindungsgemäß Erfassungssignale erzeugt, die ein ausreichend hohes Signal-/Rauschverhältnis besitzen, so daß die Elektronen­ optik einfach und genau korrigiert werden kann.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfas­ sung von Elektronen eines durch ein feines Loch in einem Substrat geschickten, geformten Elektronenstrahls gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm der Signalintensität eines Signalausgangs des Elektronendetektors, das die Intensitätsverteilung für ein Signal ver­ anschaulicht, das aus einem geformten Elek­ tronenstrahl erhalten wird, der eine Zelle mit einem Linien-Zwischenraum-Muster pas­ siert hat;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines ein Zellenprojektionsverfahren verwendenden Elek­ tronenstrahllithographie-Geräts mit einer Elektronenoptik, die unter Verwendung der er­ findungsgemäßen Korrekturtechnik korrigiert wird;

Fig. 4A-4C Diagramme von beispielhaften Signalen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin­ dung von einem Elektronendetektor erhalten werden, der einen geformten Elektronenstrahl empfängt, der ein Substrat mit einem feinen Loch passiert hat;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfas­ sung eines geformten Elektronenstrahls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung, wobei der Elektronenstrahl ein feines Loch in einem Substrat passiert hat und zwischen dem Elektronendetektor und dem Substrat eine Begrenzungsblende angeordnet ist;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der durchgelassenen Elektronen (die das Loch passieren) zu den gestreuten Elektronen und einem Bereich von Grenzwinkeln angibt, wenn eine Begrenzungsblende gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwen­ det wird;

Fig. 7 die bereits erwähnte Darstellung einer Zelle mit einem Linien-Zwischenraum-Muster, das von dem geformten Elektronenstrahl während der Grobkorrektur der Elektronenoptik abgetastet wird;

Fig. 8 die bereits erwähnte Darstellung einer Zelle mit einem in X- und Y-Richtung regelmäßig an­ geordneten Punktmuster, das in einer zweidi­ mensionalen Elektronenoptik-Korrekturtechnik verwendet wird;

Fig. 9 das bereits erwähnte Diagramm zur Erläuterung des Profils eines herkömmlichen, rechteckigen Elektronenstrahls; und

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung einer alter­ nativen Ausführungsform einer Bühne gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Substrat mit einem feinen Loch trägt, durch das ein ge­ formter Elektronenstrahl geschickt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein geformter Elektronenstrahl von einem ein Zellenprojektionsverfahren verwendenden Elektronenstrahllithographie-Gerät durch ein feines Loch in einem Substrat geschickt, wobei das Substrat auf einer Probenbühne angeordnet ist, so daß es mit der der Lithographie zu unterziehenden Probe im wesentlichen bündig ist. Die durch das feine Loch verlau­ fenden Elektronen werden von einem Elektronendetektor erfaßt, wobei der Ausgang des Elektronendetektors beob­ achtet und für die Korrektur der Elektronenoptik des Lithographie-Gerätes verwendet wird.

Das Substrat, in dem das feine Loch gebildet ist, besitzt eine Dicke, die erheblich kleiner als die Elektronen­ reichweite eines durch ein herkömmliches Elektronen­ strahllithographie-Gerät erzeugten Elektronenstrahls ist. Daher dringen die Elektronen, die nicht direkt das feine Loch passieren, in das Substrat ein und werden dort zu gestreuten Elektronen. Wenn das Substrat eine Dicke besitzt, die größer als die zehnfache mittlere freie Weglänge der Elektronen ist, werden die Elektronen jedoch im Substrat meist mit großen Winkeln gestreut, so daß sie vom Elektronendetektor nicht empfangen werden. Daher beträgt die Dicke des Substrats vorzugsweise 1 bis 3 um. Andererseits liegt die Größe des Lochs, durch das der Elektronenstrahl verläuft, vorzugsweise in einem Bereich, der nach oben durch die doppelte minimale Merkmalsgröße der im Zellenprojektionsverfahren verwendeten Figur begrenzt ist.

In Fig. 3 ist eine besondere Ausführungsform einer ein Zellenprojektionsverfahren verwendenden Elektronenstrahl­ vorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung gerichtet ist, schematisch gezeigt. Ein Elektronenstrahl von einer Elektronenkanone 8 wird durch eine erste Blende 9 ge­ schickt, um dessen Größe zu begrenzen, anschließend wird der Elektronenstrahl durch Projektionslinsen 11 auf eine zweite Blende 12 projiziert. Die zweite Blende 12 besitzt eine Anzahl von Figur-Blenden oder Zellen, die in dem Zellenprojektionsverfahren verwendet werden. Der Elektro­ nenstrahl wird durch eine Zellenablenkeinrichtung 10 abgelenkt, um gemäß diesem Verfahren eine dieser Zellen für den Durchgang auszuwählen. Nach dem Durchgang des Elektronenstrahls durch die ausgewählte Zelle der zweiten Blende 12 wird der Elektronenstrahl von einer Rückablen­ keinrichtung 13 entgegengesetzt abgelenkt und durch Reduzierlinsen 14, eine Objektivblende 15 und eine Objektivlinse 16 fokussiert, so daß er auf der Oberfläche einer auf einer Probenbühne 21 angeordneten Probe fokus­ siert ist. Zusätzlich sind Fokuskorrekturlinsen 17 und Astigmatismuskorrekturlinsen 19 vorgesehen, um eine geeignete Korrektur des Elektronenstrahls sicherzustel­ len, so daß er auf der Bühne fokussiert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Elektronenoptik dadurch korrigiert, daß ein geformter Elektronenstrahl durch ein feines Loch 3 geschickt wird, das in einem auf der Probenbühne 21 angeordneten Substrat 2 ausgebildet ist. Ein Detektor 4 empfängt die durch das feine Loch 3 verlaufenden Elektronen und gibt ein Erfassungssignal an eine Daten-Steuereinrichtung 24 aus. Ein Computer 23 empfängt die Daten von der Datensteuereinrichtung 24 und verarbeitet diese Daten, um Korrekturdaten aus zugeben, die erforderlich sind, um eine geeignete Fokussierung des geformten Elektronenstrahls auf der Oberfläche der Probenbühne 21 zu gewährleisten. Eine Analog-Steuerein­ richtung 22 empfängt die Korrekturdaten als Signale vom Computer 23 und führt die geeignete Korrektur der Linsen 11, 14 und 16 bis 19 aus.

Gemäß einem Beispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung, das mit Bezug auf Fig. 1 erläutert wird, ist das feine Loch 3 in einem Substrat 2 als quadratisches Loch mit einer Kantenlänge von 0,25 µm ausgebildet. Das Substrat 2 ist aus Silicium hergestellt und auf der Probenbühne 21 so angeordnet, daß es mit der Oberfläche der Probe 20, die dem Lithographieprozeß unterworfen werden soll, nahezu bündig ist.

Das Substrat 2 wird mit dem geformten Elektronenstrahl 1 abgetastet, wobei dieser Elektronenstrahl dadurch geformt wird, daß er durch eine Zelle mit einem Linien- Zwischen­ raum-Muster wie etwa demjenigen von Fig. 7 geschickt wird. Vorzugsweise beträgt die Gesamtgröße der Zelle 5,0 µm², wobei die Linienbreite 0,3 µm beträgt. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Elektronenstrahl mit 50 kV beschleunigt, wobei die Elektronen, die das feine Loch 3 passieren, mittels eines Elektronendetektors 4 wie etwa eines Festkörperdetektors (SSD) aus dotiertem Silicium erfaßt werden.

In dieser Ausführungsform ist die Dicke des Silicium­ substrats 2 (1 µm) kleiner als die Reichweite des Elek­ tronenstrahls, weshalb die Elektronen, die sich durch das Siliciumsubstrat 2 bewegen, teilweise in den Elektronen­ detektor 4 eintreten. Diese Elektronen werden jedoch im Siliciumsubstrat 2 unter großen Winkeln gestreut und treten in den Elektronendetektor 4 mit einer Wahrschein­ lichkeit von 1/10 oder weniger ein. Daher werden die Elektronen 5, die das feine Loch 3 im Siliciumsubstrat 2 passiert haben, erfaßt und ergeben einen Ausgang, das einen Kontrast-, einen Randschärfe- und einen Spitzenin­ tensitäts-Pegel besitzt, der den Grad der Fokus- und Astigmatismuskorrektur des geformten Elektronenstrahls 1 repräsentiert, wenn dieser eine Abtastung des Lochs 3 ausführt.

Für diese Ausführungsform ist die Auflösung des aus dem geformten Elektronenstrahl 1 erzeugten Elektronendetek­ torsignals durch die Größe des feinen Lochs 3 bestimmt. Bei Verwendung des Signals vom Detektor 4 wird der geformte Elektronenstrahl 1 mit einer Auflösung von ungefähr 0,25 µm reproduziert. In diesem Fall besitzt der geformte Elektronenstrahl die Gestalt eines Linien- Zwischenraum-Muster mit einer Linienbreite von ungefähr 0,3 µm. Im Ergebnis wird aus dem Ausgang des Elektronen­ detektors 4 eine Darstellung des Linien- Zwischenraum- Musters erhalten, wobei die Randschärfe des geformten Elektronenstrahls aus dem Detektorsignal bestimmt werden kann, so daß es möglich ist, eine Korrektur der Elektro­ nenoptik wie etwa eine Fokuskorrektur und eine Astigma­ tismuskorrektur auszuführen.

In den Fig. 4(A) bis 4(C) sind beispielhafte Ausgangssi­ gnale vom Elektronendetektor gezeigt, die die Erfassung eines geformten Elektronenstrahls repräsentieren, der ein Linien-Zwischenraum-Muster einer Zelle passiert hat. Die gezeigten Signale werden übrigens dadurch erhalten, daß von den Signalen der Hintergrund subtrahiert wird. Wenn der Gegenstand scharfgestellt ist, steigt der Spitzenin­ tensitäts-Pegel des Signals an, so daß die Trennung des Musters verbessert ist.

In Fig. 4(A) wird ein Pegel der magnetischen Erregung der Objektivlinse 16 als Referenz verwendet, wobei dieser Pegel geändert wird, wie in Fig. 4(B) gezeigt ist. Wenn der Pegel der magnetischen Erregung der Objektivlinse 16 weiter geändert wird, wird ein Ausgang erhalten, wie er in Fig. 4(C) gezeigt ist. Aus der Betrachtung der Signale der Fig. 4(A) bis 4(C) ergibt sich, daß der Spitzeninten­ sitäts-Pegel für das in Fig. 4(B) gezeigte Signal am größten ist. Dies deutet darauf hin, daß die Objekti­ vlinse scharfgestellt ist, wenn sie auf denjenigen Pegel der magnetischen Erregung eingestellt ist, mit dem das in Fig. 4(B) gezeigte Signal erhalten wird.

In der Praxis bewirkt die Ablenkung des Elektronenstrahls für die Auswahl einer Zelle in der zweiten Blende 12, daß der Elektronenstrahl aus der Achse der Elektronenoptik abgelenkt wird. Der Abweichungsbetrag verändert sich in Abhängigkeit von der gewählten Zelle und von den Figuren in der Zelle. Daher entsteht im Elektronenstrahl ein Astigmatismus. Ferner verändert sich die Intensität des Elektronenstrahls in Abhängigkeit vom Öffnungsverhältnis der gewählten Zelle, was geänderte Fokusbedingungen zur Folge hat. Vor der Ausführung des Lithographieprozesses unter Verwendung des Gerätes werden daher Korrekturbeträ­ ge für die Fokuskorrektur für die Astigmatismuskorrektur gemessen, indem der geformte Elektronenstrahl verwendet wird, der tatsächlich im Lithographieprozeß einer Probe verwendet wird. Diese Einstellbeträge werden dann für jede Zelle oder für jede Figur beispielsweise im Computer 23 gespeichert, so daß diese Werte während des Lithogra­ phieprozesses einer Probe wiedergewonnen werden können. Auf diese Weise ist die Feineinstellung der Elektronenop­ tik während des Lithographieprozesses von Proben selbst dann gewährleistet, wenn der Elektronenstrahl während des Lithographieprozesses anhand vieler unterschiedlicher Zellen geformt wird. Beispielsweise kann unter Verwendung des Gerätes bei der Formung des Elektronenstrahls durch eine Linien-Zwischenraum-Figur ein Muster mit einem Abstand von 0,2 µm genau gezeichnet werden.

In der in Fig. 5 gezeigten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen den Elektronendetek­ tor 4 und das das feine Loch 3 aufweisende Substrat 2 eine Begrenzungsblende 7 eingesetzt. In einem besonderen Beispiel gemäß dieser Ausführungsform besitzt das Substrat 2 eine Dicke von 1,0 µm und ein quadratisch geformtes feines Loch 3 mit Kantenlängen von 0,1 µm. Die Begrenzungsblende besitzt einen Radius von 0,5 mm, so daß die gestreuten Elektronen 6 größtenteils daran gehindert werden, in den Elektronendetektor 4 einzutreten und von diesem erfaßt zu werden, wodurch das Erfassungsverhältnis zwischen den durch das Loch verlaufenden Elektronen zu den gestreuten Elektronen verbessert wird.

Dieses Verhältnis steht mit dem Radius der Begrenzungs­ blende 7 dadurch in Beziehung, daß der zwischen dem feinen Loch 3 und der Umfangslinie der Blendenöffnung gebildete Grenzwinkel 8 geändert wird, wenn der Radius der Blendenöffnung zunimmt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Wie dort gezeigt, nimmt das Verhältnis der erfaßten Elektronen, die sich durch das feine Loch bewegt haben, zu den gestreuten Elektronen ab, wenn der Grenzwinkel oder der Radius der Begrenzungsblende 7 zunehmen. Der bevorzugte Bereich des Begrenzungsblendenradius liegt zwischen 0,5 mm und 2 mm, der tatsächliche Grenzwinkel hängt jedoch auch vom Abstand ab, um den die Begrenzungs­ blende 7 und das Substrat 2 voneinander getrennt sind.

Im vorliegenden Beispiel dieser Ausführungsform, in dem eine Blende mit einem Radius von 0,5 mm vorgesehen ist, ergeben die vom Detektor erhaltenen Signale einen sehr hohen Kontrast im Vergleich zu den Signalen, die durch die Anordnung der ersten Ausführungsform geschaffen werden.

Ferner ermöglicht in dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anordnung des feinen quadrati­ schen Lochs 3 mit einer Kantenlänge von 0,1 µm die Korrektur eines geformten Elektronenstrahls mit einer Auflösung von 0,1 µm. Mit dem geformten Elektronenstrahl 1 wird wie in der ersten Ausführungsform eine Abtastung ausgeführt, um vom Detektor den Ausgang zu erhalten, der die Figur repräsentiert, woraufhin die Elektronenoptik korrigiert wird, um die maximale Randschärfe zu erhalten. In diesem Beispiel der zweiten Ausführungsform wurde bei Verwendung eines Zellenprojektionsverfahrens ein Linien- Zwischenraum-Muster bis zu einer Merkmalsgröße von 0,5 µm erhalten.

In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird der Elektronenstrahl unter Verwendung einer Zelle mit einem Punktmuster, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, geformt. Wenn der Elektronenstrahl unter Verwendung dieses Musters geformt wird, ist es einfach, die Elektro­ nenoptik sowohl in X- als auch in Y-Richtung gleichzeitig genau zu korrigieren, wobei insbesondere der Astigmatis­ mus der Elektronenoptik korrigiert wird. In der dritten Ausführungsform werden dieselbe Abtastrichtung und dieselbe Schrittrichtung wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.

In den vorangehenden Ausführungsformen umfaßt das Verfah­ ren für die Korrektur der Optik vor der Lithographie einer Probe das Bewegen eines ein feines Loch 3 aufwei­ senden und unter der Objektivlinse angeordneten Substrats 2 innerhalb des Ablenkfeldes des Elektronenstrahls mittels einer Bühne 21. Es wird angenommen, daß die Oberfläche des Substrats 2 angenähert bündig mit der Probe ist, die der Lithographie unterworfen werden soll, um die Fokuskorrektur und die Astigmatismuskorrektur in der geeigneten Höhe oder Korrekturebene oberhalb der Bühne auszuführen. Daher wird in den obigen Ausführungs­ formen nach der Korrektur der Elektronenoptik die Probe, deren Oberfläche sich in der Korrekturebene befindet, durch die Bühne in das Feld des Elektronenstrahls bewegt, woraufhin die Lithographie ausgeführt wird, um auf der Oberfläche der Probe die gewünschten Muster auszubilden.

In einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 10 gezeigt ist, sind auf einer Bühne 28 zwei Substrate 26a und 26b angeordnet, wovon jedes eine andere relative Höhe Z₁ bzw. Z₂ in bezug auf die Oberfläche der Bühne besitzt. Vorzugsweise ist die Höhe Z₁ größer als die Höhe Z₃ der Oberfläche der Probe 27, während die Höhe Z₂ vorzugsweise geringer als die Höhe Z₃ ist. Somit liegt die Höhe der Probenoberfläche Z₃ zwischen den Referenzhöhen Z₁ und Z₂.

Um die Optik für ein Elektronenstrahllithographie-Gerät unter Verwendung einer Bühne mit zwei Substraten mit feinen Löchern, wie in Fig. 10 gezeigt, einzustellen, wird zunächst mittels der Bühne das feine Loch des Substrats 26a mit der Höhe Z₁ in das Ablenkfeld des Elektronenstrahls bewegt. Dann werden die Elektronen, die das feine Loch passieren, vom Elektronendetektor 29a erfaßt. Die Daten bezüglich dieser Elektronen werden gespeichert, woraufhin dieser Prozeß für das Substrat 26b mit der Höhe Z₂, das mittels der Bühne in das Ablenkfeld des Elektronenstrahls bewegt wird, wiederholt, um durch den Elektronendetektor 29b die Elektronen zu erfassen, die das feine Loch im Substrat 26b passieren. Wenn die Daten für die beiden Substrate mit den unterschiedlichen Höhen Z₁ bzw. Z₂ erfaßt worden sind, berechnet ein Compu­ ter wie etwa der in Fig. 3 gezeigte Computer 23 durch einen vorgegebenen Algorithmus die optimalen Korrekturda­ ten, die diesen Höhen entsprechen.

Wenn dann mittels der Bühne eine Probe 27 mit einer Oberflächenhöhe Z₃ in das Ablenkfeld des Elektronen­ strahls bewegt wird, um die Lithographie auszuführen, werden durch einen Algorithmus, der beispielsweise eine Interpolation verwendet, die Höhe Z₃ bestimmt und die optimalen Korrekturdaten berechnet. Anschließend wird die Korrektur der Elektronenoptik unter Verwendung der berechneten Korrekturdaten, die für die Probe 27 optimal sind, ausgeführt.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Anordnung können Proben mit Oberflächen auf unterschiedlichen Höhen verwendet werden, wobei diese unterschiedlichen Höhen unterschiedliche Korrekturebenen für die Korrektur der Elektronenoptik, die vorzugsweise im Bereich von Z₁ bis Z₂ (relativ zur Bühne) oder gerade außerhalb dieses Bereichs liegen, zur Folge haben, ohne daß eine Einstellung der Höhe der Substrate mit den feinen Löchern notwendig ist. Daher muß im Gegensatz zu den Anordnungen der ersten und der zweiten Ausführungsform das das feine Loch aufweisende Substrat nicht weitgehend bündig mit der Probe sein, die dem Lithographieprozeß unterworfen werden soll.

Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen im einzelnen erläutert worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich Abwandlungen und Änderungen vornehmen und weitere Ausführungsformen schaffen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims (5)

1. Elektronenstrahllithographie-Gerät, das ein Zellenprojektionsverfahren verwendet, um den Elektronen­ strahl in einen geformten Elektronenstrahl (5) zu formen,
gekennzeichnet durch
eine Elektronenoptik (9 bis 19) zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf einer Ebene, wobei die Elektro­ nenoptik eine Einrichtung (22) für die Fokus- und Astig­ matismuskorrektur des geformten Elektronenstrahls (5) enthält;
eine Bühne (21), die in der Ebene angeordnet ist und eine dem Lithographieprozeß zu unterwerfende Probe sowie ein Substrat (2) trägt, wobei das Substrat (2) ein Loch (3) besitzt, das während der Korrektur der Elektro­ nenoptik (9 bis 19) in einem Abtastweg des geformten Elektronenstrahls (5) angeordnet ist;
einen Elektronendetektor (4), der in der Nähe des Lochs (3) angeordnet ist, um die Elektronen des geformten Elektronenstrahls (5) zu empfangen, die das Loch (3) passieren, und um Ausgangssignale zu erzeugen, die die Intensität der erfaßten Elektronen repräsentieren; und
Einrichtungen (23, 24) für die Verarbeitung der Ausgangssignale vom Elektronendetektor (4), um Korrektur­ signale zu erzeugen;
wobei die Korrektureinrichtung (22) die Korrek­ tursignale empfängt und auf der Grundlage der Korrektur­ signale eine Fokuskorrektur und/oder eine Astigmatismus­ korrektur der Elektronenoptik (9 bis 19) ausführt.

2. Elektronenstrahllithographie-Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (3) des Substrats (2) eine quadratische Form mit einer Kantenlänge besitzt, deren Wert in einem Bereich liegt, der von weniger als der minimalen Merk­ malsgröße einer lithographischen Figur für die Formung des geformten Elektronenstrahls (5) bis zur zweifachen minimalen Merkmalsgröße reicht.

3. Elektronenstrahllithographie-Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2), durch das das Loch (3) ver­ läuft, eine Dicke besitzt, die kleiner als die Elektro­ nenreichweite des geformten Elektronenstrahls (5) ist.

4. Elektronenstrahllithographie-Gerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Begrenzungsblende (7), die zwischen dem Substrat (2) und dem Elektronendetektor (4) angeordnet ist, um die Erfassung von gestreuten Elektronen zu verhindern, die nicht das Loch (3) passiert haben.

5. Elektronenstrahllithographie-Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geformte Elektronenstrahl (5) dadurch geformt wird, daß der Elektronenstrahl entweder durch eine Zelle, die ein Linien-Zwischenraum-Muster besitzt, oder durch eine Zelle geschickt wird, die ein Feld von Punkten besitzt, die in zueinander senkrechten Richtungen regel­ mäßig angeordnet sind.