SE425838B

SE425838B - ELEKTRONSTRALE arrangement

Info

Publication number: SE425838B
Application number: SE7808326A
Authority: SE
Inventors: H C Pfeiffer
Original assignee: Ibm
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1982-11-15
Also published as: NL7808162A; FR2400256B1; IT7826097A0; CH631574A5; JPS5429981A; FR2400256A1; SE7808326L; GB1598219A; SE7808326A; DE2834391A1; IT1112285B; BR7804994A; JPS5438035B2; DE2834391C2

Description

7808526-8 2 ningsbarhet viktiga. För mycket små mönster blir det nödvändigt att ändra ladd- ningstätheten vid olika punkter utmed mönstret för kompensering av nårhetseffekter. 7808526-8 2 feasibility important. For very small patterns, it becomes necessary to change the charge density at different points along the pattern to compensate for proximity effects.

Vid mönster i många nivåer år det dessutom väsentligt att kunna överlagra de successiva mönsterskikten med tillfredsställande noggrannhet.In the case of patterns at many levels, it is also essential to be able to superimpose the successive pattern layers with satisfactory accuracy.

På basis av ovanstående krav har olika elektronstråle-litografisystem konstruerats och utnyttjats. Det typiska elektronstrålesystem som kommer till användning i samband med sådan mikrofraxnställning av integrerade kretsar kan bestå av en elektronstrålekälla, samlingslinser, inrättningsarrangemang, förminsk- ningslinsarrangemang, en projektionslins, en avböjningsenhet och en målarea, vilka är arrangerade på välkänt sätt. T.ex. det amerikanska patentet 3.61U+.700 beskriver ett typiskt elektronstrålearrangemang. Andra sådana arrangemang och komponenter därav beskrivs i de amerikanska patenten 3.919.228 och 3.981l.6TB.Based on the above requirements, various electron beam lithography systems have been designed and utilized. The typical electron beam system used in connection with such microfractor adjustment of integrated circuits may consist of an electron beam source, collection lenses, device arrangement, reduction lens arrangement, a projection lens, a deflection unit and a painting area, which are arranged in a well known manner. For example. U.S. Patent 3,61U + .700 discloses a typical electron beam arrangement. Other such arrangements and components thereof are described in U.S. Patents 3,919,228 and 3,9811.6TB.

En ofta använd tillämpning vid utformningen av elektronstråle-arrangemang, som utnyttjas vid mikroframstållning, har en rund stråle. Härvid förminskas en elektronstråle för åstadkommande av en liten fokuserad bild av elektronkanon- korsningspunkten. Ljusfläckprofilen har i huvudsak Gauss-karaktär. Förminskningen regleras så att ljusfläckens diameter blir mindre än den minsta mönsterlinjebredd som behöver skrivas. Varje mönsterelement skrivs därefter genom att strålen för- flyttas sekvensiellt från punkt till punkt över mönsterelementet till dess hela skrivarean har ifyllts.A frequently used application in the design of electron beam arrangements used in micromaving has a round beam. In this case, an electron beam is reduced to produce a small focused image of the electron gun crossing point. The light spot profile has mainly Gaussian character. The reduction is adjusted so that the diameter of the light spot becomes smaller than the minimum pattern line width that needs to be written. Each pattern element is then written by moving the beam sequentially from point to point across the pattern element until the entire printer area has been filled.

Om så är nödvändigt kan uppehållstiden vid varje punkt på mönsterelementet regleras för åstadkommande av närhetseffektkorrigering. Ett arrangemang med rund stråle kan utnyttjas antingen i vektoravsökningsmod eller i en ortogonal avsöknings- mod linje för linje. Sådana arrangemang har en fördel i att de kan utnyttjas för att skriva både ortogonal och diagonala mönster. Emellertid har Gauss-ljusfläcken liten mönsterdiameter, varför tidskraven vid skrivning av typiska halvledarmönster verkar hindrande på. en effektiv användning av sådana arrangemang för tillverkning.If necessary, the residence time at each point on the pattern element can be adjusted to provide proximity effect correction. A round beam arrangement can be used either in vector scan mode or in an orthogonal scan mode line by line. Such arrangements have the advantage that they can be used to write both orthogonal and diagonal patterns. However, the Gaussian light spot has a small pattern diameter, which is why the time requirements for writing typical semiconductor patterns have an obstacle. an efficient use of such arrangements for manufacturing.

Vidare blir den mönsterdata som är aktuell vid återskapandet av en given uppsättning halvledarbilder med en Gauss-ljusflåck synnerligen omfattande. Följaktligen blir databehandlingsförmågan hos sådana arrangemang dyrbar.Furthermore, the pattern data relevant to the reproduction of a given set of semiconductor images with a Gaussian light spot becomes extremely extensive. Consequently, the computing power of such arrangements becomes expensive.

Andra elektronstrålearrangemang har anpassats för mikroframstållning av halvledare med utnyttjande av en strålbild med fast form. Exempelvis beskriver ovannämnda amerikanska patent 3.61+1».7oo ett dylikt arrangemang. Härvid utför ett arrangemang med kvadratisk stråle ett antal parallella bildpunktexponeringar och uppnår en genomströmningsfaktor som är ekvivalent med Gauss-fläck-arrangemanget.Other electron beam arrangements have been adapted for micrometry of semiconductors using a solid-state beam image. For example, the aforementioned U.S. Pat. No. 3,61 + 1,77 discloses such an arrangement. Here, a square beam arrangement performs a number of parallel pixel exposures and achieves a flow factor equivalent to the Gaussian spot arrangement.

Härvid blir elektronstrålen fokuserad för att en förminskad bild skall erhållas av en öppning, som kallas den strålformande öppningen. Denna öppning är kvadratisk, och dessa arrangemang är speciellt användbara vid framställning eller följning av mönster genom sekvensiell ifyllning av kvadrater av mönsterarean. Storleken på den fokuserade kvadratiska ljusfläcken väljs i allmänhet att vara densamma som den mínimimönsterlinje som krävs, och det optiska systemet är utformat så 7808326-8 3 att ljusfläckens kantupplösning är avsevärt mindre än denna. Varje mönster- element skrivs genom att den formade strålen förflyttas i diskreta hopp så att mönstret skrivs i form av en serie kvadrater.In this case, the electron beam is focused in order to obtain a reduced image of an aperture, which is called the beam-forming aperture. This opening is square, and these arrangements are particularly useful in making or following patterns by sequentially filling squares of the pattern area. The size of the focused square light spot is generally chosen to be the same as the minimum pattern line required, and the optical system is designed so that the edge resolution of the light spot is considerably smaller than this. Each pattern element is written by moving the shaped beam in discrete jumps so that the pattern is written in the form of a series of squares.

Avbildningsarrangemangen med kvadratisk stråle har vissa fördelar gentemot de traditionella Gauss-arrangemangen med rund stråle enligt vad som detaljbeskri- vs i publikationen "New imaging and deflection concepts for proforming microfab- rication systems" av H C Pfeiffer i Journal of Vacuum Science and Technology, december 1975, vol 12, nr 6 på sid llT0-llT3. Emellertid har arrangemangen med fyrkantig stråle den nackdelen att de kräver möjlighet att hantera en avsevärd mängd mönsterinformation eller data, och dessutom är användningen på ett effektivt sätt av sådana arrangemang med kvadratisk stråle begränsad till återskapandet av strålmönster med en hög procent ortogonellt orienterade mönsterkonturer. Följakt- ligen är mönster med ett stort antal diagonalkonturer svåra att reproducera.The square beam imaging arrangements have certain advantages over the traditional Gaussian round beam arrangements as described in detail in the publication "New imaging and deflection concepts for proforming microfabrication systems" by HC Pfeiffer in the Journal of Vacuum Science and Technology, December 1975 , vol 12, no. 6 on pages llT0-llT3. However, the square beam arrangements have the disadvantage that they require the ability to handle a considerable amount of pattern information or data, and moreover, the efficient use of such square beam arrangements is limited to the reproduction of beam patterns with a high percentage of orthogonally oriented pattern contours. Consequently, patterns with a large number of diagonal contours are difficult to reproduce.

Andra avbildningstillämpningar har utnyttjats i elektronstrålearrangemang, t.ex. en vidareutveckling av idên med fast strâlform, där två strålformande öpp- ningar används, som är placerade i konjugatplan, och en avlänkare är placerad mellan de båda öppningarna. När avlänkaren är frånkopplad blir den andra kvadra- tiska öppningen fullt belyst, vilket resulterar i en kvadratisk fokusfläck med maximidimensioner. När avlänkaren aktiveras kan belysningen av vilken som helst del av den andra kvadratiska öppningen upphävas, vilket ger en rektangulär eller kvadratisk fläck med önskad storlek upp till maximum, vilken innehåller samma strömtäthet som den ursprungliga kvadratiska ljusfläcken.Other imaging applications have been utilized in electron beam arrangements, e.g. a further development of the idea of fixed beam shape, where two beam-forming openings are used, which are located in the conjugate plane, and a deflector is placed between the two openings. When the deflector is disconnected, the second square aperture is fully illuminated, resulting in a square focus spot with maximum dimensions. When the deflector is activated, the illumination of any part of the second square aperture can be canceled, giving a rectangular or square spot of the desired size up to the maximum, which contains the same current density as the original square light spot.

Eftersom storleken på ljusfläcken kan reduceras godtyckligt kan ljusfläckens maximidimensioner vara större än mönstrets minimilinjebredd. Ett mönster kan dä fyllas i med utnyttjande av olika kombinationer av kvadratiska och rektangulära strålbilder, varigenom ett system med förbättrad genomströmning uppnås. Dessutom ger systemet med varierbar strålform möjlighet att skriva linjer, vars bredder ej är normalmultipler av basljusfläcksbredderna, utan behov av dubbelexponering.Since the size of the light spot can be reduced arbitrarily, the maximum dimensions of the light spot can be larger than the minimum line width of the pattern. A pattern can then be filled in using different combinations of square and rectangular beam images, whereby a system with improved throughput is achieved. In addition, the variable beam system provides the ability to write lines whose widths are not normal multiples of the base light spot widths, without the need for double exposure.

Systemet medger också användning av en inramningsteknik, vid vilken mönsterele- mentets centrala region täcks med stora kvadrater och omkretsen skrivs med tunna linjer i och för reducering av elektronernas inbördes påverkan, så att god kantupplösning upprätthålles.The system also allows the use of a framing technique, in which the central region of the pattern element is covered with large squares and the perimeter is written with thin lines in order to reduce the mutual influence of the electrons, so that good edge resolution is maintained.

Trots nackdelarna med det system som har varierbar ljusfläcksform är det effektivare att använda vid kretsmönster med en hög procent ortogonalorienteringar, eftersom det ej är lätt att anpassa för skrivning eller hantering av diagonaldata- mönster. Dessutom är det ej anpassbart till att lätt användas med kretsmönster, t.ex. de som krävs vid framställning av magnetbubbelminneskretsar, vilka består av ett stort antal repetitiva element, exempelvis de typiska I- och T-mönstren vid bubbelminnen. 7808326-8 Följaktligen föreligger ett behov inom tekniken av ettförbättrat elektron- strålearrangemang, som möjliggör snabb skrivning av storskaligt integrerade kretsmönster av repetitiv karaktär.Despite the disadvantages of the system having a variable light spot shape, it is more efficient to use in circuit patterns with a high percentage of orthogonal orientations, as it is not easy to adapt for writing or handling diagonal data patterns. In addition, it is not adaptable to be easily used with circuit patterns, e.g. those required in the production of magnetic bubble memory circuits, which consist of a large number of repetitive elements, for example the typical I and T patterns in bubble memories. 7808326-8 Consequently, there is a need in the art for an improved electron beam arrangement which enables rapid writing of large scale integrated circuit patterns of a repetitive nature.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda att åstadkomma ett arrangemang för att exponera valda mönster av repetitiv karaktär med en elektron- stråle, varvid hela tecken eller stora delar därav formas och projiceras parallellt på målarean.The main object of the present invention is thus to provide an arrangement for exposing selected patterns of a repetitive nature with an electron beam, wherein whole characters or large parts thereof are formed and projected in parallel on the painting area.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att vid sådana arrangemang åstadkomma medel för att korrigera sfårisk abberation hos projicerade bildmönster.Another object of the invention is to provide in such arrangements means for correcting spherical aberration of projected image patterns.

Ovanstående ändamål realiseras med apparatur, där en elektronkålla. projiceras mot en målarea eller ett målplan. På vanligt sätt är en halvledarskiva placerad i målplanet, och elektronstrålen styrs så. att skrivning sker på. resistskikt, vilka utbildats på. skivan.The above purpose is realized with apparatus, where an electron source. projected towards a target area or a target plane. In the usual way, a semiconductor wafer is placed in the target plane, and the electron beam is controlled in this way. that writing takes place on. resist layers, which are trained on. the disc.

Systemet innefattar också strålformnings- och öppningsmedel, anordnade mellan källan och målarean, vilka medgiver formning och proj icering av i förväg utvalda hela tecken eller delar därav på målarean. Sådana strålforruningsmedel innehåller vanligen en första kvadratisk öppning liknande den som utnyttjas i ovannämnda Pfeiffer-publikation och en andra teckenöppning, som är placerad på den plats som normalt upptages av den andra kvadratiska öppningen i Pfeiffer- publikationen. Teckenöppningen definierar ett flertal öppningar, som represente- rar hela tecken eller teckendelar, vilka var och en kan adresseras selektivt av den kvadratiska bild som formas av systemets första kvadratiska öppning. Normalt riktas bilden av den första ljusfläckformande öppningen mot en bestämd sektion av teckenöppningen, varvid medel finns för att fokusera bilden av den första öppningen i den andra öppningens plan, varigenom en sanmansatt ljusfläcksform bildas, som definieras av bilden av den första kvadratiska öppningen och det särskilda tecken eller den del av ett tecken som valts på. den andra öppningen.The system also includes beamforming and aperture means disposed between the source and the painting area, which allow the shaping and projection of pre-selected whole characters or portions thereof on the painting area. Such jet pollutants usually contain a first square aperture similar to that used in the aforementioned Pfeiffer publication and a second character aperture located at the location normally occupied by the second square aperture in the Pfeiffer publication. The character aperture defines a plurality of apertures, which represent whole characters or parts of characters, each of which can be selectively addressed by the square image formed by the first square aperture of the system. Normally, the image of the first light spot forming aperture is directed towards a specific section of the character aperture, means being provided for focusing the image of the first aperture in the plane of the second aperture, thereby forming a composite light spot shape defined by the image of the first square aperture and the particular square aperture. character or the part of a character selected. the second opening.

Vidare finns medel för att avfokusera och avböja den sålunda formade bilden till en bestämd plats på målskivan samt ytterligare medel för att hos teckenmönster- bilden korrigera sfärisk abberation, som annars kan uppträda i systemet.Furthermore, there are means for defocusing and deflecting the image thus formed to a specific place on the target disk as well as additional means for correcting spherical aberration in the character pattern image, which may otherwise occur in the system.

Ovannämnda och andra ändamål, egenskaper och fördelar med uppfinningen, som definieras i nedanstående patentkrav, framgår av följande, mera detaljerade be- skrivning av en föredragen utföringsform som illustreras på bifogade ritningar.The above and other objects, features and advantages of the invention, which are defined in the following claims, appear from the following, more detailed description of a preferred embodiment illustrated in the accompanying drawings.

Fig. l är en schematisk representation av en del av ett elektronstråle- arrangemang, som är utformat i enlighet med föreliggande uppfinning.Fig. 1 is a schematic representation of a portion of an electron beam arrangement designed in accordance with the present invention.

Fig. 2 år en förenklad schematisk representation av olika metoder för skrivning av halvledarmönster under utnyttjande av elektronstråle-arrangemang.Fig. 2 is a simplified schematic representation of various methods for writing semiconductor patterns using electron beam arrangements.

Fig. 3 är en schematisk illustration av typiska mönster, som kommer till användning vid. framställning av magnetbubbelminnen. ¿ 7808326-8 Fig. H är en schematisk illustration av ett elektronstråle-arrangemang, som är konstruerat i enlighet med föreliggande uppfinning. Figuren visar hur ett teckenmönster projiceras utmed arrangemangets míttaxel.Fig. 3 is a schematic illustration of typical patterns used in. production of magnetic bubble memories. 7808326-8 Fig. H is a schematic illustration of an electron beam arrangement constructed in accordance with the present invention. The figure shows how a character pattern is projected along the center axis of the arrangement.

Fig. 5 är en schematisk illustration av elektronstråle-arrangemanget i fig. Ä och visar projicering av ett valt teckenmönster utmed teckenöppningarnas ytterperiferi.Fig. 5 is a schematic illustration of the electron beam arrangement of Fig. Ä and shows the projection of a selected character pattern along the outer periphery of the character apertures.

Fig. 6A och 6B är diagram med uppgift att förklara den sfäriska abberationen.Figs. 6A and 6B are diagrams for explaining the spherical aberration.

Fig. 7 är en schematisk illustration av en avlänkare, som kan utnyttjas för att korrigera sfärisk abberation hos den projicerade bilden.Fig. 7 is a schematic illustration of a deflector that can be used to correct spherical aberration of the projected image.

I fig. l på ritningarna visas ett arrangemang för alstring av en elektron- stråleljusfläck i avsikt att forma ett helt tecken för projicering. Närmare be- stämt finns en elektronkälla l0, som riktar en stråle elektroner ll utmed en axel 12 i ett elektronstråle-arrangemang mot ett ej illustrerat mål. Strålen formas till en rektangulär ljusfläck, när den passerar genom en kvadratisk öppning lä i formningsdelen 13. En samlingslins 15 fokuserar samtidigt bilden av öppningen lä i planet för en teckenöppning 16 i teckendelen 17 och fokuserar bilden av källan 10 vid en position l8 i ett plan, som sammanfaller med det avböjningscentrum som åstadkommas av teckenväljaren l9, vilken är anordnad att selektivt förflytta den fokuserade bilden av den första öppningen i sidled relativt teckenöppningarna.Fig. 1 of the drawings shows an arrangement for generating an electron beam light spot with the intention of forming an entire character for projection. More specifically, there is an electron source 10 which directs a beam of electrons 11 along an axis 12 in an electron beam arrangement towards an object not illustrated. The beam is formed into a rectangular spot of light as it passes through a square aperture 1a in the forming portion 13. A collecting lens 15 simultaneously focuses the image of the aperture 1a in the plane of a character aperture 16 in the character portion 17 and focuses the image of the source 10 at a position 18 in a plane , which coincides with the center of deflection provided by the character selector 19, which is arranged to selectively move the focused image of the first aperture laterally relative to the character apertures.

Vid utföringsformen i fig. l består teckenväljaren av konventionella elektrostatiska avlänkningsplattor, varvid plattorna 20 och 20' har till uppgift att avlänka den kvadratiska strålbilden i Xëriktningen, medan plattorna 21, 21' avlänkar den kvadratiska strälbilden i Y-riktningen. Den slutliga formade bilden, som visas i fig. l såsom tecknet I" bestämmes av den del av den kvadratiska öpp- ningens bild vilken ej blockeras av den valda teckenformen för tecknet 17 utan passerar genom öppningen såsom en formad sammansatt bild 2h'. Även om operationen har illustrerats med en oavböjd bild torde det vara underförstått att olika kombinationer av avlänkningar av den kvadratíska öppningsbilden i X- och Y- riktningen kan utnyttjas för utväljning av vilken som helst av teckenbilderna och/eller delar därav, som finns i teckendelen.In the embodiment of Fig. 1, the character selector consists of conventional electrostatic deflection plates, the plates 20 and 20 'having the task of deflecting the square beam image in the X direction, while the plates 21, 21' deflect the square beam image in the Y direction. The final shaped image shown in Fig. 1 as the character I "is determined by the part of the image of the square aperture which is not blocked by the selected character shape of the character 17 but passes through the aperture as a shaped composite image 2h '. the operation has been illustrated with an undeflected image, it should be understood that different combinations of deflections of the square aperture image in the X- and Y-direction can be used for selecting any of the character images and / or parts thereof present in the character part.

Det i fig. l visade arrangemanget kan användas i kombination med olika elektronstråle-arrangemang, t.ex. det som beskrivs i ovannämnda amerikanska patent 3.6üh.T0O. Vid användning i dylika arrangemang kan teckenbilden 2h' får passera genom förminskningslinser och projektionslinser för att bilden av det valda tecknet skall projiceras på ett mål. Standardförminsknings-, projektions- och avlänkningsapparatur enligt nyssnämnda amerikanska patent kan användas för detta ändamål. Det torde emellertid påpekas att föreliggande uppfinning avser utnyttjandet av ytterligare korrigeringsmedel för att eliminera sfärisk abberation, som förekommer vid projiceringen av det stora antal parallella bildpunkter som är nödvändigt för formning av en hel teckenbild. 7 8 0 8 3 2 6 - 8 6 Det torde - med hänvisning exempelvis till fig. 2 - påpekas att formningen av en hel teckenbild innebär parallell projicering av större antal bildpunkter än vad som hittills varit möjligt med antingen de kvadratstrålesystem eller de Gauss-ljusfläckssystem som utnyttjades vid tidigare känd teknik. Fig. 2 visar strålprofilerna eller relativt antal bildpunkter, som adresseras samtidigt av ett Gauss-ljusfläckssystem, ett kvadratstråle-bildsystem och det här beskrivna teckenprojektionssystemet. De särskilda förhållandena mellan upplösningen och intensitetsfördelningen vid de olika systemen finns allmänt beskrivna t.ex. i ovannämnda artikel.The arrangement shown in Fig. 1 can be used in combination with different electron beam arrangements, e.g. that described in the aforementioned U.S. Patent 3.6üh.TOO. When used in such arrangements, the character image 2h 'may pass through reduction lenses and projection lenses in order for the image of the selected character to be projected onto a target. Standard reduction, projection and deflection apparatus according to the aforementioned U.S. patents may be used for this purpose. It should be noted, however, that the present invention relates to the use of additional correction means to eliminate spherical aberration which occurs in the projection of the large number of parallel pixels necessary to form an entire character image. 7 8 0 8 3 2 6 - 8 6 It should be pointed out - with reference to Fig. 2, for example - that the formation of an entire character image involves parallel projection of a larger number of pixels than has hitherto been possible with either the square beam systems or the Gaussian light spot systems. which were used in prior art. Fig. 2 shows the beam profiles or relative number of pixels addressed simultaneously by a Gaussian light spot system, a square beam image system and the character projection system described herein. The special relationships between the resolution and the intensity distribution in the different systems are generally described, e.g. in the above article.

Närmare bestämt motsvarar en enda bildpunkt, som adresseras med ett Gauss- ljusfläckssystem, cirka 25 st punkter som adresseras i ett typiskt kvadratstråle- system. Vid det här beskrivna teckenprojiceringssystemet blir en enskild ljusflâcks storlek belyst på ett sätt som kvadratstrålesystemet kan komma fram till genom successiv fokusering på olika delar av ett åtta x åtta-gitter av minimilinjeele- ment med kvadratstrålesystemet. Följaktligen adresserar projiceringssystemet samtidigt sextiofyra x tjugofem eller ettusensexhundra bildpunkter, vilket skall jämföras med de tjugofem bildpunkter som adresseras med kvadratstrålesystemet.More specifically, a single pixel, which is addressed with a Gaussian light spot system, corresponds to about 25 points addressed in a typical square beam system. In the character projection system described here, the size of an individual light spot is illuminated in a way that the square beam system can arrive at by successively focusing on different parts of an eight x eight grid of minimum line elements with the square beam system. Consequently, the projection system simultaneously addresses sixty-four x twenty-five or one thousand six hundred pixels, which is to be compared with the twenty-five pixels addressed by the square beam system.

Den resulterande fördelen och genomströmningen torde vara uppenbar.The resulting benefit and throughput should be obvious.

I fig. 3 visas ett typiska mönster, som utnyttjas vid framställningen vid magnetbubbelminnen. Magnetbubbelmönstret utgör ingen del av uppfinningen, men det torde vara uppenbart att utnyttjandet av det här beskrivna elektronstråle- arrangemanget vid framställningen av ett sådant mönster skulle vara synnerligen fördelaktigt. Så t.ex. är framställningen av I- och T-mönstren lätt att åstad- komma med utnyttjandet av de teckensegment som visas vid teckenöppningen i fig. l. Även de fiskbenssektioner som visas vid teckenöppningen i fig. l kan med v fördel användas vid framställning av de olika teckenelement som visas i fig. 3 I och representeras av siffrorna 31-33. Det torde också. påpekas att teckenöppningen i fig. 1 kan modifieras så. att andra teckenelement projiceras i och för underlättande av framställningen av 'bubbel~ och andra halvledarmönster, om så. önskas. Fig. 3 shows a typical pattern which is used in the production of magnetic bubble memories. The magnetic bubble pattern does not form part of the invention, but it will be obvious that the use of the electron beam arrangement described here in the production of such a pattern would be extremely advantageous. So e.g. the production of the I and T patterns is easy to achieve with the use of the character segments shown at the character opening in Fig. 1. The herringbone sections shown at the character opening in Fig. 1 can also be used to advantage in the production of the various character elements. shown in Fig. 3 I and represented by the numbers 31-33. It probably should too. It is pointed out that the character opening in Fig. 1 can be modified in this way. that other character elements are projected to facilitate the production of 'bubbles' and other semiconductor patterns, if so. desired.

I fig. 14 och 5 visas schematiskt ett elektronstrålewrrangemang, som illu- strerar hur bilder formas och avlänkas enligt uppfinningen i och för skrivning av teckenbilder på. en mâlarea. I fig. 74 projiceras en bild genom mittaxeln i teckenöppningen och i fig. 5 blir en bild projicerad genom en teckenöppning, som valts vid öppningsplattans ytterperiferi. Det sätt varpå korrigering görs för att eliminera sfäriska abberationer, som påträffas i utföringsformen i fig. S, visas och beskrivs i samband med kretsarna i fig. 7. Figs. 14 and 5 schematically show an electron beam arrangement, which illustrates how images are formed and deflected according to the invention for writing character images on. and painting area. In Fig. 74 an image is projected through the center axis of the character aperture and in Fig. 5 an image is projected through a character aperture selected at the outer periphery of the aperture plate. The manner in which correction is made to eliminate spherical aberrations encountered in the embodiment of Fig. 5 is shown and described in connection with the circuits of Fig. 7.

Fig. Ä visar ett elektronstråle-arrangemang med en elektronkälla 50, som riktar en stråle elektroner längs arrangemangets axel 71. Strålen av elektroner korsas av en kvadratisk öppning 72, som är utformad i en öppningsplatta 73.Fig. Visar shows an electron beam arrangement with an electron source 50, which directs a beam of electrons along the axis 71. The beam of electrons is crossed by a square aperture 72 formed in an aperture plate 73.

Sålunda formas strålen till en rektangulär ljusfläck, när den passerar genom öppningen 72. En samlingslins Th finns också, vilken lämpligen kan vara en V 7808326-8 magnetisk lins av inom elektronstråletekniken konventionellt utförande. Linsen har två funktioner. För det första fokuserar den bilden av öppningen T2 i planet för teckenöppningsplattan T6, i vilken teckenöppningarna T5 är utformade. För det andra fokuserar linsen Th bilden TT av källan TO vid en punkt utmed arrange- mangets axel och i centrum för teckenväljaren, som består av de elektrostatiska plattorna TB och Tö'.Thus, the beam is formed into a rectangular spot of light as it passes through the aperture 72. There is also a collection lens Th, which may suitably be a magnetic lens of conventional design in electron beam technology. The lens has two functions. First, it focuses the image of the aperture T2 in the plane of the character aperture plate T6, in which the apertures T5 are formed. Second, the lens Th focuses the image TT of the source TO at a point along the axis of the arrangement and in the center of the character selector, which consists of the electrostatic plates TB and Tö '.

Detta avlänkningsplattpar är i stånd att avböja den fokuserade bilden 79 av den första kvadratiska öppningen T2 i sidled i förhållande till en i förväg vald öppning T5 under strålformningsoperationen. Det finns ett andra plattpar, som ej illustreras i fig. Ä och 5 men är beläget ortogonalt i förhållande därtill, vilket par har till uppgift att avböja strålen i sidled i den andra ortogonala riktningen under formningsoperationen. Avböjningen av bilden T9 av den första öppningen i förhållande till en öppning i plattan T6 framgår tydligare av fig. l och 5.This deflection plate pair is capable of deflecting the focused image 79 of the first square aperture T2 laterally with respect to a preselected aperture T5 during the beamforming operation. There is a second pair of plates, which is not illustrated in Figs. The deflection of the image T9 of the first aperture in relation to an aperture in the plate T6 is more clearly shown in Figs. 1 and 5.

Såsom påpekats ovan krävs det för att elektronstrålearrangemanget enligt föreliggande uppfinning skall fungera optimalt att den fokuserade bilden TT av källan TO befinner sig vid det virtuella avböjningscentret för den av plattorna T8 och T8' bestående avlänkaren liksom även för motsvarande plattpar som utnytt- jas för avlänkning i den andra ortogonalriktningen. Linsens Th fokallängd är i första hand anordnad att fokusera öppningsbilden T9 i planet för teckenöppnings- plattan T6. Därför kommer den åtföljande fokuseringen av bildkällan TT ej nöd- vändigtvis att uppträda vid avböjningscentret. Enligt vad som tidigare sagts har medel åstadkommits för att förflytta det elektrostatiska avlänkningssystemets avlänkningscentrum till koincidens med den fokuserade bildens TT plan. Emellertid finns utrustning för att åstadkomma dylik korrigering via korrigerare 89, 89' i fig. T och att samtidigt mata en elektrisk signal till korrigerarna 89, 89', vilken åstadkomer korrigering av sfärisk abberation hos bilden.As pointed out above, in order for the electron beam arrangement of the present invention to function optimally, it is required that the focused image TT of the source TO be located at the virtual deflection center of the deflector consisting of plates T8 and T8 'as well as corresponding plate pairs used for deflection in the other orthogonal direction. The focal length of the lens Th is primarily arranged to focus the aperture image T9 in the plane of the character aperture plate T6. Therefore, the accompanying focusing of the image source TT will not necessarily occur at the deflection center. According to what has been said before, means have been provided for moving the deflection center of the electrostatic deflection system to coincidence with the TT plane of the focused image. However, there is equipment for effecting such correction via correctors 89, 89 'in Fig. T and simultaneously feeding an electrical signal to the correcters 89, 89', which provides correction of spherical aberration of the image.

En samlingslins 80 är anordnad inom arrangemanget, vilken kan utgöras av en godtycklig magnetisk standardsamlingslins, inom vilken teckenöppningsplattan T6 är anordnad. Linsen 80 projicerar källbilden TT in i ingångspupillen på en första förminskningslins Gå. En öppningsplatta 66 finns vidare liksom även en andra förminskningslins 65, vilken arbetar på inom tekniken känt sätt. Sålunda blir den sammansatta teckenbílden förminskad i två steg via förminskningslinserna, och medan den sammansatta bilden blir förminskad alstrar linsen 6ü samtidigt en förstorad bild av källan i cirkelöppningens 81 plan. Denna bild av källan beror på källbildens TT läge. Eftersom emellertid källbilden TT förblir stationär oberoende av avlänkningen vid formníngen av den sammansatta öppningsbilden, förblir den fokuserade bilden 82 av källan centrerad kring arrangemangets axel vid öppningen 81, om ovannämnda korrigeringar av sfärisk abberation utförs.A collection lens 80 is provided within the arrangement, which may be any standard magnetic collection lens, within which the character aperture plate T6 is disposed. Lens 80 projects the source image TT into the entrance pupil of a first reduction lens Go. An aperture plate 66 is further provided as well as a second reduction lens 65, which operates in a manner known in the art. Thus, the composite character image is reduced in two steps via the reduction lenses, and while the composite image is reduced, the lens 6ü simultaneously produces an enlarged image of the source in the plane of the circular aperture 81. This image of the source depends on the TT position of the source image. However, since the source image TT remains stationary independent of the deflection in the formation of the composite aperture image, the focused image 82 of the source remains centered around the axis of the arrangement at the aperture 81, if the above-mentioned spherical aberration corrections are made.

Följaktligen åstadkommas en i huvudsak likformig strömtäthet av cirkelöppningen 7808326-8 8 81, som blott låter den centrala eller axiella delen av Gauss-källan spåras, samtidigt som i slutlinsen alstrade abberationer minimeras.Consequently, a substantially uniform current density is provided by the circular aperture, which allows only the central or axial part of the Gaussian source to be traced, while minimizing aberrations generated in the end lens.

Ett avlänkningsok 68 finns också för avböjning av den sammansatta tecken- bilden över målfältet. Vidare finns en projektionslins 67, som omgiver avlänknings- oket och förenklar fokuseringen av bilden 83 vid målarean, vilken illustreras av siffran 69.A deflection yoke 68 is also provided for deflecting the composite character image over the target field. Furthermore, there is a projection lens 67 which surrounds the deflection yoke and simplifies the focusing of the image 83 at the painting area, which is illustrated by the number 69.

Utföríngsformen i fig. 5 har samma strukturella element som visas i fig. 1% och samma referensbeteckningar. I fig. S-utföringsformen blir bilden av den. första kvadratiska öppningen "(2 avböjd av avlänkningsplattorna 78, 78' i tecken- väljaren för att skära en teckenöppning, vilken valts längs teckenöppningsplattans 'TS periferi. Följaktligen är det nödvändigt att anbringa korrigeringsspänningar på. de dynamiska korrigerarna 89, 89' på. det sätt som beskrivs i det 'följande i samband med fig. T.The embodiment of Fig. 5 has the same structural elements as shown in Fig. 1% and the same reference numerals. In the Fig. S embodiment, the image becomes it. first square aperture "(2 deflected by the deflection plates 78, 78 'in the character selector to cut a character aperture, which is selected along the periphery of the TS aperture plate'. Consequently, it is necessary to apply correction voltages to the dynamic correctors 89, 89 '. method described below in connection with Fig. T.

Med hänvisning till fig. 6A och 6B konvergerar en elektronlins de marginella strålarna o; 2 kraftigare än strålarna al, som finns närmare axeln. Bilden i Gauss-planet, som motsvarar ett axialpunktobjekt, sprids över en fläck med 3 radien rs, som är proportionell mot strålhalvvinkeln oc enligt vad som represen- teras nedan av ekvation l Radien rs, som är radien hos den bildoskärpeskiva som orsakas av sfäriskt abbera- tion, ökar snabbt med strålhalvvinkeln Oc . Denna bildoskärpa är okorrigerbar.Referring to Figs. 6A and 6B, an electron lens converges the marginal beams o; 2 stronger than the rays a1, which are closer to the axis. The image in the Gaussian plane, which corresponds to an axial point object, is spread over a spot with 3 radii rs, which is proportional to the beam half-angle and according to what is represented below by equation l Radius rs, which is the radius of the image focus disk caused by spherical aberration - tion, increases rapidly with the beam half-angle Oc. This image blur is uncorrectable.

Konstanten cs för sfärisk abberation beror å. andra sidan på. linsens geometri och fokalegenskaper. Fig. 613 visar det fall då ett smalt strålknippe med ringa och konstant halvvinkel (K avböjs in i linsens marginalregioner. Här blir resultatet av sfärisk abberation bilddistorsion snarare än bildoskârpa., om man bortser från koma och andra abberationer av tredje graden för linsen därför att fx är nrycket mindre än ß . Förhållandet definieras i ekvation 2 nedan: Denna stråldistorsion eller -bildrörelse kan korrigeras genom lämplig strålavböjning i motsatta riktningen. Ett blockschema i fig. T visar en tecken- väljare och kretsar för strålavböjning i och för korrigering av dylik distorsion.The constant cs for spherical aberration, on the other hand, depends on. lens geometry and focal characteristics. Fig. 613 shows the case where a narrow beam with a small and constant half-angle (K is deflected into the marginal regions of the lens. Here the result is spherical aberration image distortion rather than image sharpness, if one disregards coma and other third-degree aberrations of the lens because The ratio is defined in equation 2 below: This beam distortion or image motion can be corrected by suitable beam deflection in the opposite direction. A block diagram in Fig. T shows a character selector and circuits for beam deflection and for correcting such distortion. .

Förstërkarna 81+ och 85 matar en mottaktssignal till huvudavlänlmingsplattorna 88, 88' och åstadkommer en insignal till de olinjära förstärkarna 90, 90' .Amplifiers 81+ and 85 supply a receive signal to the main deflection plates 88, 88 'and provide an input signal to the nonlinear amplifiers 90, 90'.

Förstärkaren 90 alstrar en korrigeringssignal med formen cx+clx3+c2x2y, och förstärkaren 90' alstrade den inverterade signalen -cx-clx -cgx y. 9 7808326-8 Denna mottaktsignal matas till hjälpavlänkningsplattorna 89 och 89'.Amplifier 90 generates a correction signal of the form cx + clx3 + c2x2y, and amplifier 90 'generated the inverted signal -cx-clx -cgx y. 9 7808326-8 This receive signal is fed to the auxiliary deflection plates 89 and 89'.

Linjärkomponenterna ex och -cx av mottaktsignalen är identiska med den korri- geringssignal som tidigare har omnämnts. Härigenom etableras medel för att förflytta det virtuella avlänkningscentret till koincidens med källans bíldplan.The linear components ex and -cx of the receive signal are identical to the correction signal previously mentioned. In this way, means are established for moving the virtual diversion center to coincidence with the source's image plane.

De olinjära komponenterna c1x3 + c2x2y och den inverterade signalen -clx3 - czxzy är användbara vid korrigering av den bildrörelse rä som orsakas av de variationer i linsens konvergens vilka blir upphov till sfärisk abberation hos elektronlinser enligt vad som illustreras i fig. 6B.The non-linear components c1x3 + c2x2y and the inverted signal -clx3 - czxzy are useful in correcting the image motion raw caused by the variations in lens convergence which give rise to spherical aberration of electron lenses as illustrated in Fig. 6B.

För att en stor mängd olika teckenformer, som utnyttjas i öppníngsplattan 76 enligt fig. H, skall kunna täckas måste strålen avlänkas till marginalregioner långt bort från linsens centrum. Denna arbetsmod är distinkt skild från den av- länkning som tidigare har beskrivits och kräver följaktligen korrigering av de ytterligare abberationerna genom användning av olinjära kompensationssignaler.In order for a large variety of character shapes used in the aperture plate 76 of Fig. H to be covered, the beam must be deflected to marginal regions far away from the center of the lens. This mode of operation is distinctly different from the deflection previously described and consequently requires correction of the additional aberrations through the use of non-linear compensation signals.

Den ovan beskrivna projektionslinsen har visat sig vara särskilt användbar vid framställtning av storskaligt integrerade kretsmönster av repetitiv karaktär, t.ex. sådana som är aktuella vid framställning av magnetbubbelminnen. Det torde emellertid vara uppenbart att projektionssystemet kan användas vid andra till- ämpningar, om så önskas.The projection lens described above has been found to be particularly useful in producing large-scale integrated circuit patterns of a repetitive nature, e.g. those which are relevant in the production of magnetic bubble memories. However, it should be obvious that the projection system can be used in other applications, if desired.

Claims

Claims 7808326-8. An electron beam arrangement having a source (10) directing a beam (11) of electrons along an axis (12) toward a target area (24 '), and an electron beam former along the axis of the arrangement, comprising a first aperture plate (13) having an aperture (14) accommodated therein, a second aperture slat (17), arranged after the first aperture plate in the beam direction, in which second aperture slat a plurality of apertures (16) are accommodated, means (15) for focusing an image of the first aperture in the plane of the second aperture plate, means (19) for adjusting the image in coincidence with at least a part of one or more said plurality of apertures to thereby provide a composite image of the image of the first aperture and the struck portions of the second apertures, and means for focusing the composite image in the painting area, characterized by a deflector (78, 78 '), arranged between the first aperture plate and the second aperture plate, and a correction circuit (89, 89') for r to supply correction signals to the deflector for overcoming radial motion due to spherical aberration, which occurs when selecting a character aperture at a location separated from the axis and thereby maintaining proper illumination of the image focused in the painting area. f.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the holes of the second opening plate have a character shape so that character images can be written on a disc, which is arranged in the painting area.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the correction circuit comprises non-linear amplifiers (90, 90 ') for generating correction signals of a predetermined non-linear shape.