DE19627170A1

DE19627170A1 - Masked ion beam lithography arrangement

Info

Publication number: DE19627170A1
Application number: DE19627170A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Stengl; Alfred Chalupka; Herbert Vonach; Hans Loeschner
Original assignee: Ims Ionen Mikrofabrikations Systems GmbH
Current assignee: Ims Ionen Mikrofabrikations Systems GmbH
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-08

Abstract

The arrangement uses electrically loaded particles for the copy of structures of a mask on a substrate arranged behind it. A point-like particle source (Q) and an extraction system (Ex) for a certain sort of loaded particles are used, which leave the source in form of a diverging particle ray. An electrode arrangement is provided for bundling the particle ray to form an, at least roughly, parallel particle ray, by device of which an electrostatic acceleration field (E) is produced, whose potential (U) an, at least segmental, constant gradient in ray direction. The electrode arrangement may be formed through coaxial ring electrodes arranged in sequence, through a coaxial, hollow cylinder, or a mesh arranged in a ray direction, with a predetermined constant electric resistance per unit of length.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für Schattenwurf-Lithographie mittels elektrisch geladener Teilchen zur Abbildung von Strukturen einer Maske auf einem dahinter angeordneten Substrat, mit einer im wesentlichen punktförmigen Teilchenquelle und einem Extraktionssystem für eine bestimmte Sorte geladener Teilchen, welche die Quelle in Form eines divergenten Teilchenstrahls verlassen, und mit einem Mittel zur Bündelung des divergenten Teilchenstrahls zu einem zumindest annähernd parallelen Teilchenstrahl zur Bestrahlung der Maske bzw. des Substrates.The present invention relates to an arrangement for shadow casting lithography by means of electrically charged particles for imaging structures of a mask on a arranged behind it, with a substantially punctiform particle source and an extraction system for a particular type of charged particle, which is the source in Leave the form of a divergent particle beam, and with a means for focusing the divergent particle beam to an at least approximately parallel particle beam Irradiation of the mask or the substrate.

Beschreibung des bekannten Stands der TechnikDescription of the prior art

Ein Lithographiesystem dieser Art geht beispielsweise aus der US-PS 4 757 208 hervor. In diesem Dokument ist ein System für Ionenlithographie mittels Schattenwurfprojektion, üblicherweise MIBL (=Masked Ion Beam Lithography) genannt, beschrieben. In diesem System ist eine Wasserstoff-Ionenquelle mit einem Extraktionssystem vorgesehen, welches ein magnetisches Sektorfeld zur Massenfilterung der aus der Quelle austretenden Teilchen aufweist. In Strahlrichtung hinter dem Sektorfeld befindet sich eine aus zwei koaxialen Röhren aufgebaute elektrostatische Sammellinse, welche den Teilchenstrahl in einem sogenannten Crossover zu einem Bildpunkt der virtuellen Quelle sammelt. Dieser Crossover liegt in der objektseitigen Brennebene einer zweiten, ebenso aus zwei koaxialen Röhren aufgebauten Sammellinse, welche das oben angesprochene Mittel zur Bündelung des divergenten Teilchenstrahls zu einem Parallelstrahl bildet. Mit diesem Parallelstrahl wird eine Lithographiemaske bestrahlt, die unmittelbar oberhalb eines Substrates angeordnet ist, so daß ein direktes Abbilden der Strukturen der Maske auf diesem Substrat ermöglicht wird.A lithography system of this type is known, for example, from US Pat. No. 4,757,208. In this document is a system for ion lithography using shadow projection, usually called MIBL (= Masked Ion Beam Lithography). In this A hydrogen ion source is provided with an extraction system, which is a system magnetic sector field for mass filtering of the particles emerging from the source having. In the beam direction behind the sector field is one of two coaxial tubes constructed electrostatic converging lens, which the particle beam in a so-called Crossover to a pixel of the virtual source collects. This crossover is in the object-side focal plane of a second, also made up of two coaxial tubes Converging lens, which is the above-mentioned means for bundling the divergent Particle beam forms a parallel beam. With this parallel beam one Irradiated lithography mask, which is arranged directly above a substrate, so that direct imaging of the structures of the mask on this substrate is made possible.

Ein weiteres System dieser Art ist in der Zeitschrift Optik, Band 51, Heft 5, in einem Artikel mit dem Titel "Lithium-ion-beam exposure of PMMA-layers without proxtmity-effect" von R. Speidel und U. Behringer aus dem Jahr 1979 beschrieben. Anstelle von Linsen mit zwei koaxialen Rohren sind bei diesem bekannten System zwei Einzel-Linsen vorgesehen, die aus je drei koaxialen Ringelektroden gebildet werden. Die masken- bzw. waferseitig angeordnete Einzel-Linse bildet das Mittel zur Bündelung des divergenten Teilchenstrahls zu einem Parallelstrahl.Another system of this type is in an article in the magazine Optik, volume 51, number 5 with the title "Lithium-ion-beam exposure of PMMA-layers without proxtmity-effect" by R. Speidel and U. Behringer from 1979. Instead of lenses with two In this known system, coaxial tubes are provided with two individual lenses, each consisting of three coaxial ring electrodes are formed. The one on the mask or wafer side Single lens forms the means for bundling the divergent particle beam into one Parallel beam.

Die mittels eines solchen bekannten Systems erreichbare Auflösung ist von mehreren Faktoren abhängig, nämlich von der Energieunschärfe der aus der Quelle austretenden Teilchen und der virtuellen Quellgröße, das heißt, dem engsten Durchmesser des Gebietes, aus welchem die Teilchen der Quelle scheinbar entstammen. Weiters ist die Qualität der Abbildung durch den Fehler der Sammellinsen, insbesondere der zweiten, für die Erzeugung des Parallelstrahls verwendeten Linse begrenzt. Falls der Teilchenstrahl nicht exakt parallel, sondern geringfügig konvergierend oder divergierend ist, tritt zusätzlich die Ungenauigkeit des Abstandes zwischen der Maske und dem Substrat als Abbildungsfehler in Erscheinung. Dazu zählen auch Unebenheiten des Substrates oder der Maske.The resolution that can be achieved by means of such a known system is due to several factors dependent, namely on the energy blur of the particles emerging from the source and the virtual source size, that is, the narrowest diameter of the area from which the Particles from the source seem to come from. Furthermore, the quality of the image by the Defects of the converging lenses, especially the second ones, for the generation of the parallel beam used lens limited. If the particle beam is not exactly parallel, but slightly is converging or diverging, there is also the inaccuracy of the distance between the mask and the substrate appear as aberrations. This also includes Bumps in the substrate or mask.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist ein Ziel der Erfindung eine Anordnung für Schattenwurf-Lithographie der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Abbildungsfehler gegenüber den bekannten Systemen verringert werden, wobei das Bildfeld für die Abbildung gegenüber bekannten Vorrichtungen vergrößert ist. Ebenso ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die mit vergleichsweise geringen Kosten realisierbar ist und sich überdies durch ihre Kompaktheit auszeichnet.It is an object of the invention to provide an arrangement for shadow casting lithography at the outset mentioned type to improve so that the aberration compared to the known systems be reduced, the image field for imaging compared to known devices is enlarged. It is also an object of the present invention to provide an arrangement which can be realized at comparatively low costs and is also characterized by its Compactness.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die oben genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittel zur Bündelung des Teilchenstrahls eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines elektrostatischen Beschleunigungsfeldes aufweist, dessen Potential in Strahlrichtung zumindest abschnittsweise einen konstanten Gradienten besitzt und normal zur Strahlrichtung zumindest innerhalb des Strahlquerschnittes im wesentlichen konstant ist, wodurch die geladenen Teilchen auf Parabelbahnen gelenkt werden und der divergente Teilchenstrahl im wesentlichen zu einem Parallelstrahl gebündelt wird. Das von der Elektrodenanordnung gebildete homogene elektrostatische Feld hat in vorteilhafter Weise keine sogenannten Linsenfehler zur Folge, durch welche die Auflösung der Schattenwurfprojektion bekannter Lithographiesysteme begrenzt ist, so daß bei dem erfindungsgemäßen Lithographiesystem eine erhebliche Verringerung des Gesamtfehlers der Abbildung erzielt werden kann.The above objects are achieved in that the means for Bundling the particle beam an electrode arrangement for generating a Has electrostatic acceleration field, its potential in the beam direction at least has a constant gradient in sections and at least normal to the beam direction is substantially constant within the beam cross-section, causing the charged particles are directed onto parabolic orbits and the divergent particle beam essentially becomes one Parallel beam is bundled. The homogeneous formed by the electrode arrangement electrostatic field advantageously does not result in so-called lens defects, through which the resolution of the shadow projection projection of known lithography systems is limited, so that in the lithography system according to the invention a considerable Reduction in the overall error of the figure can be achieved.

Bei einem in der Praxis vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen elektrostatischen Feldes eine Mehrzahl in Strahlrichtung in Abstand hintereinander angeordnete koaxiale Ringelektroden auf, welche auf unterschiedliche Potentiale derart gelegt sind, daß in Strahlrichtung innerhalb des Strahlquerschnittes ein homogenes Beschleunigungsfeld gebildet wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen elektrostatischen Feldes einen in Strahlrichtung ausgerichteten, koaxialen Hohlzylinder mit einem vorbestimmten konstanten elektrischen Widerstand pro Längeneinheit auf, wobei die Endflächen des Hohlzylinders auf vorbestimmte elektrische Potentiale gelegt sind. In einer besonderen Ausführungsform kann der Hohlzylinder als ein Gitter ausgebildet sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen elektrostatischen Feldes eine Mehrzahl in Strahlrichtung ausgerichteter, auf einer gedachten Mantelfläche eines koaxialen Zylinders um die Längsachse des Strahles angeordneter Längsstäbe mit einem konstanten Widerstand pro Längeneinheit auf, deren Endflächen auf je ein vorbestimmtes Potential gelegt sind.In an embodiment of the present invention which is advantageous in practice, the Electrode arrangement for generating the homogeneous electrostatic field a plurality in Beam direction on spaced coaxial ring electrodes, which on different potentials are placed such that in the beam direction within the Beam cross section a homogeneous acceleration field is formed. Another one Embodiment has the electrode arrangement for generating the homogeneous electrostatic field with a coaxial hollow cylinder aligned in the beam direction a predetermined constant electrical resistance per unit length, the End faces of the hollow cylinder are set to predetermined electrical potentials. In a In a special embodiment, the hollow cylinder can be designed as a grid. At a Another embodiment has the electrode arrangement for generating the homogeneous electrostatic field, a plurality aligned in the beam direction, on an imaginary one Shell surface of a coaxial cylinder arranged around the longitudinal axis of the beam Longitudinal bars with a constant resistance per unit length, the end faces of each a predetermined potential is laid.

Bei einer vorteilhatten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist im Strahlengang zwischen der Quelle und der Elektrodenanordnung zumindest eine elektrostatische Sammellinse vorgesehen, welche den aus der Quelle austretenden divergenten Teilchenstrahl zu einem Bild der Quelle bündelt, welches in oder vor der Anfangspotentialebene der Elektrodenanordnung liegt. Die punktförmige Quelle kann beispielsweise eine punktförmige Elektronenquelle in Form eine Feldemissionsspitze oder eine Ionenquelle mit einem virtuellen Quellpunkt sein, welche gegebenenfalls ein Separationsmittel zur Abtrennung von Ionen einer gewünschten Teilchensorte aufweist (z. B. ein Wien Filter).In an advantageous embodiment of the arrangement according to the invention Beam path between the source and the electrode arrangement at least one electrostatic converging lens is provided, which the divergent emerging from the source Particle beam bundles into an image of the source which is in or in front of the Initial potential level of the electrode arrangement lies. The point source can for example a punctiform electron source in the form of a field emission peak or Ion source with a virtual source point, which may be a separating agent for the separation of ions of a desired particle type (e.g. a Wien filter).

Eine vorteilhafte Elektrodenanordnung für eine erfindungsgemäße Schattenwurf-Lithographie-Ein richtung weist eine Eintrittsblende auf, deren Öffnung den Quellpunkt bzw. das Bild der punktförmigen Quelle enthält und nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser des Quellpunktes bzw. des Bildpunktes, wobei die Blende auf ein Potential gelegt ist, welches der Energie der geladenen Teilchen in der Quelle bzw. an dem Bildpunkt entspricht, wobei das homogene elektrostatische Beschleunigungsfeld unmittelbar an diese Blende anschließt. In diesem Fall treten überhaupt keine Linsenfehler in Erscheinung, so daß eine optimale Auflösung erreicht werden kann. Der Abbildungsfehler ist lediglich durch die endliche Ausdehnung und die Energieunschärfe der Quelle bedingt. Abweichungen von der Homogenität des elektrischen Feldes spielen als Fehlerquelle lediglich eine untergeordnete Rolle. Bei einer solchen Bündelung wird der divergente Teilchenstrahl nicht exakt zu einem Parallelstrahl, sondern abhängig von der Beschleunigungsspannung zu einem geringfügig divergenten Teilchenstrahl gebündelt. Die Maske wird dadurch geringfügig vergrößert auf das Substrat abgebildet. Dies kann bei vorgegebenem Abstand zwischen der Maske und dem Substrat bei der Herstellung der Maskenstrukturen berücksichtigt werden. An advantageous electrode arrangement for a shadow casting lithography insert according to the invention direction has an entrance panel, the opening of which the source point or the image of the contains punctiform source and is not significantly larger than the diameter of the Source point or the image point, the aperture being set to a potential which the Corresponds to the energy of the charged particles in the source or at the image point homogeneous electrostatic acceleration field directly connects to this aperture. In In this case, no lens defects appear at all, so that an optimal resolution can be reached. The aberration is only due to the finite extent and the source's energy blur. Deviations from the homogeneity of the electrical Fields only play a subordinate role as a source of errors. With one Bundling, the divergent particle beam does not become a parallel beam exactly, but instead depending on the acceleration voltage to a slightly divergent particle beam bundled. The mask is thus shown slightly enlarged on the substrate. This can with a predetermined distance between the mask and the substrate during manufacture the mask structures are taken into account.

Alternativ dazu weist eine vorteilhafte Elektrodenanordnung für eine erfindungsgemäße Schattenwurf-Lithographie-Einrichtung eine Blende auf, die in Strahlrichtung in einem Abstand von der Quelle bzw. dem Bild der Quelle angeordnet ist und deren Öffnung im wesentlichen an den Durchmesser des Teilchenstrahls an dieser Stelle angepaßt ist, wobei die Blende auf ein Potential gelegt ist, welches im wesentlichen der Energie der geladenen Teilchen in der Quelle bzw. an dem Bildpunkt entspricht. Die Eintrittsöffnung der Blende wirkt auf den Teilchenstrahl wie eine Sammellinse, so daß die Bündelung zu einem im wesentlichen parallelen Teilchenstrahl erfolgen kann, wobei das homogene elektrostatische Beschleunigungsfeld unmittelbar an diese Blende anschließt. Durch die Linsenwirkung der Blende werden jedoch geringfügige Linsenfehler verursacht, welche die Auflösung der Schattenwurfprojektion geringfügig verringern, jedoch mit dem bedeutsamen Vorteil, daß das System in Bezug auf den Abstand zwischen Substrat und Maske wenig empfindlich ist.Alternatively, an advantageous electrode arrangement for an inventive one Shadow casting lithography device has an aperture that is at a distance in the beam direction is arranged from the source or the image of the source and its opening is substantially the diameter of the particle beam is adjusted at this point, with the aperture on Potential which is essentially the energy of the charged particles in the source or at the pixel. The aperture of the aperture acts on the particle beam like a converging lens, so that it converges to a substantially parallel particle beam can take place, the homogeneous electrostatic acceleration field directly to this Aperture connects. Due to the lens effect of the aperture, however, they are minor Lenticular defects caused the resolution of the shadow projection slightly reduce, but with the significant advantage that the system in terms of distance is not very sensitive between the substrate and the mask.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lithographiesystems erstreckt sich das homogene elektrostatische Feld in Strahlrichtung von der Blende bis zu dem Substrat, wobei das Substrat eine Endelektrode der Elektrodenanordnung ist, welche auf das Potential des homogenen elektrostatischen Feldes an dieser Stelle gelegt ist, und die Maske ebenso eine Elektrode der Elektrodenanordnung ist, die auf das Potential des homogenen elektrostatischen Feldes an dieser Stelle gelegt ist.In a preferred embodiment of the lithography system according to the invention extends the homogeneous electrostatic field in the beam direction from the aperture to the substrate, wherein the substrate is an end electrode of the electrode arrangement, which is connected to the potential of the homogeneous electrostatic field is placed at this point, and the mask is also one Electrode of the electrode arrangement is based on the potential of the homogeneous electrostatic Field is placed at this point.

Weiters kann eine Anordnung dieser Art dadurch verbessert werden, daß die Feldstärke des homogenen Beschleunigungsfeldes innerhalb vorgegebener Grenzen variierbar ist, so daß die Abweichung des Teilchenstrahles von der Parallelität im Bereich des Substrates verändert und die Strukturen der Maske mehr oder weniger vergrößert auf das Substrat abgebildet werden.Furthermore, an arrangement of this type can be improved in that the field strength of the homogeneous acceleration field is variable within predetermined limits, so that the Deviation of the particle beam from the parallelism in the area of the substrate changed and the structures of the mask are more or less magnified on the substrate.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine hohe Auflösung, selbst bei relativ großen Abständen zwischen der Maske und dem Substrat, z. B. 1 mm. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Maske in Strahlrichtung unmittelbar vor dem Substrat angeordnet ist und der Abstand zwischen der Maske und dem Substrat zwischen 10 µm und 1 cm beträgt.The arrangement according to the invention enables high resolution, even with relatively large ones Distances between the mask and the substrate, e.g. B. 1 mm. It is therefore advantageous if the Mask is arranged in the beam direction immediately in front of the substrate and the distance between the mask and the substrate is between 10 µm and 1 cm.

Das eingangs erwähnte Mittel zur Bündelung des Teilchenstrahls weist bei einer in der Praxis vorteilhaften Ausführungsform weiters ein Mittel zum Verkippen des Teilchenstrahls normal zur Strahlrichtung und ein Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes auf, die im Bereich des homogenen elektrostatischen Feldes angeordnet und auf ein Potential gelegt sind, welches dem Potential des elektrostatischen Feldes an dieser Stelle entspricht. Das Mittel zum Verkippen des Teilchenstrahls kann in einfacher Weise ein als Dipol betriebener, koaxial um die Achse des Teilchenstrahls angeordneter Multipol sein, welcher in Strahlrichtung durch mehrere hintereinander angeordnete Teilabschnitte gebildet wird, von welchen jeder als Basispotential auf das Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes an der betreffenden Stelle gelegt ist, wobei die Potentiale zur Erzeugung eines Dipolfeldes zu diesem Basispotential hinzuaddiert werden. Das Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes kann in einfacher Weise ein als Quadrupol oder als Hexapol betriebener, koaxial um die Achse des Teilchenstrahls angeordneter Multipol sein, welcher in Strahlrichtung durch mehrere hintereinander angeordnete Teilabschnitte gebildet wird, von welchen jeder als Basispotential auf das Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes an der betreffenden Stelle gelegt ist, wobei die Potentiale zur Erzeugung eines Quadrupol- bzw. Hexapolfeldes zu diesem Basispotential hinzuaddiert werden. Bei einer solchen Anordnung besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, das Mittel zum Verschieben des Teilchenstrahls bzw. das Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes in die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen Beschleunigungsfeldes zu integrieren, wobei diese Elektrodenanordnung in mehrere Sektoren unterteilt ist, die je einen Pol des Multipols bilden.The above-mentioned means for focusing the particle beam has one in practice advantageous embodiment furthermore a means for tilting the particle beam normally to the beam direction and a means for changing the beam cross-section on in the area of the homogeneous electrostatic field and are placed at a potential which corresponds to the potential of the electrostatic field at this point. The means to Tilting of the particle beam can be done in a simple manner as a dipole operated coaxially the axis of the particle beam arranged multipole, which in the beam direction through a plurality of sections arranged one behind the other is formed, each of which as Base potential on the potential of the electrostatic acceleration field at the relevant point is placed, the potentials for generating a dipole field to this Base potential can be added. The means for changing the beam cross section can be in simply operated as a quadrupole or as a hexapole, coaxial about the axis of the Particle beam arranged multipole, which in the beam direction by several successive sub-sections are formed, each of which as a base potential placed on the potential of the electrostatic acceleration field at the point in question is, the potentials for generating a quadrupole or hexapole field to this Base potential can be added. With such an arrangement there is advantageously Way the possibility, the means for moving the particle beam or the means for Changing the beam cross section in the electrode arrangement to produce the homogeneous Integrate acceleration field, this electrode arrangement in several sectors is divided, each forming a pole of the multipole.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus anderen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Schattenwurf-Lithographie hervor.Further features and advantages of the invention are evident from other patent claims and the The following description of individual exemplary embodiments of an inventive Arrangement for shadow casting lithography.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Bündelung eines divergenten Teilchenstrahls in einem homogenen elektrostatischen Feld, Fig. 1 is a schematic representation of the bundling shows a divergent particle beam in a homogeneous electrostatic field,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, Fig. 2 shows an embodiment for an inventive arrangement,

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Bündelung eines divergenten Teilchenstrahls in einer aus einem feldfreien Raum und einem homogenen elektrostatischen Feld bestehenden erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 3 is a schematic representation of the bundling shows a divergent particle beam in a group consisting of a field-free space and a homogeneous electrostatic field inventive arrangement,

Fig. 4 zeigt einen Teil der Anordnung der erfindungsgemäßen Art, welche die Maske, das Substrates und verschiedener Justierhilfen enthält, Fig. 4 shows part of the arrangement of the type according to the invention, which contains the mask, the substrate and various alignment aids,

Fig. 5 zeigt eine Variante des in Fig. 4 gezeigten Teils der Anordnung. FIG. 5 shows a variant of the part of the arrangement shown in FIG. 4.

Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Vorerst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, in welcher Teilchenbahnen eines divergenten Teilchenstrahles in einem homogenen elektrostatischen Beschleunigungsfeld dargestellt sind. Q ist eine punktförmige Teilchenquelle, z. B. eine Ionen- oder Elektronenquelle, die sich in einem Zylinder-Koordinatensystem mit den Achsen r und z an dem Punkt (r₀/z₀) befindet und ein Potential U₀ besitzt. In einem Abstand von der Quelle Q, an welchem sich z. B. eine Maske M befindet, wird ein Potential U_E gemessen. Unmittelbar hinter der Maske M, z. B. in z₁ ist ein Substrat S angeordnet. In r-Richtung sind die zwischen r₀ und dem maximalen Strahlradius r₁ gemessenen Potentiale konstant, wogegen in z-Richtung ein konstanter Gradient vorliegt, so daß zwischen der Quelle Q und der Maske M oder dem Substrat S ein in z-Richtung ausgerichtetes homogenes elektrostatisches Feld ausgebildet ist, dessen Feldstärke E_z in z-Richtung konstant und in r-Richtung gleich Null ist. In diesem Feld E_z werden die von der Quelle unter einem bestimmten Winkel δ zur z-Richtung ausgesandten geladenen Teilchen auf Parabelbahnen in Richtung Substrat S beschleunigt. Lediglich die parallel zur z-Richtung ausgesandten Teilchen werden auf einer Geraden beschleunigt. Der physikalische Vorgang ist ähnlich einem schiefen Wurf nach unten im Schwerefeld der Erde in einer reibungsfreien Umgebung, bei welchem die Massen ebenso auf Parabelbahnen in Richtung Erdoberfläche beschleunigt werden.For the time being, reference is made to FIG. 1, in which particle trajectories of a divergent particle beam are shown in a homogeneous electrostatic acceleration field. Q is a point source of particles, e.g. B. an ion or electron source, which is located in a cylinder coordinate system with the axes r and z at the point (r₀ / z₀) and has a potential U₀. At a distance from the source Q, at which z. B. there is a mask M, a potential U _{E is} measured. Immediately behind the mask M, e.g. B. in z₁ a substrate S is arranged. In the r direction, the potentials measured between r₀ and the maximum beam radius r₁ are constant, whereas in the z direction there is a constant gradient, so that between the source Q and the mask M or the substrate S a homogeneous electrostatic field aligned in the z direction is formed, the field strength E _{z of which is} constant in the z direction and zero in the r direction. In this field E _z , the charged particles emitted from the source at a certain angle δ to the z direction are accelerated on parabolic orbits in the direction of substrate S. Only the particles emitted parallel to the z direction are accelerated on a straight line. The physical process is similar to a lopsided throw in the gravitational field of the earth in a frictionless environment, in which the masses are also accelerated towards the surface of the earth on parabolic orbits.

Für die Bahnkurve der Bewegung eines geladenen Teilchens im homogenen elektrostatischen Feld E_z ergibt sich der folgende Zusammenhang:The following relationship results for the trajectory of the movement of a charged particle in the homogeneous electrostatic field E _z :

wobei δ den Winkel zwischen der z-Richtung und der Richtung des Teilchenstrahls beim Austritt aus der Quelle bzw. beim Eintritt in das homogene Feld angibt (0 δ δ_max). Die Ladung des Teilchens q geht in die obige Beziehung nicht ein, so daß z. B. für einfach oder zweifach geladene Teilchen identische Bahnkurven zu erwarten sind.where δ specifies the angle between the z direction and the direction of the particle beam when it emerges from the source or when it enters the homogeneous field (0 δ δ _max ). The charge of the particle q does not go into the above relationship, so that e.g. B. identical trajectory curves can be expected for single or double charged particles.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, kann ein divergenter Teilchenstrahl mittels eines homogenen elektrostatischen Feldes zu einem annähernd parallelen Strahl gebündelt werden. Die Abweichung ε der Randstrahlen des Teilchenstrahls von der Parallelität, das ist der Winkel zwischen der Tangente an die Bahnkurve des Teilchens und einer Geraden parallel zur z-Richtung, ist im wesentlichen von der Divergenz 2δ_max des Teilchenstrahls bei Eintritt in das homogene Beschleunigungsfeld, von der Feldstärke E_z dieses elektrostatischen Feldes und dem Abstand zwischen der Quelle Q und der Maske M bzw. dem Substrat S abhängig. As can be seen in FIG. 1, a divergent particle beam can be bundled into an approximately parallel beam by means of a homogeneous electrostatic field. The deviation ε of the marginal rays of the particle beam from parallelism, that is the angle between the tangent to the trajectory of the particle and a straight line parallel to the z direction, is essentially from the divergence 2δ _{max of} the particle beam upon entry into the homogeneous acceleration field, from the field strength E _{z of} this electrostatic field and the distance between the source Q and the mask M or the substrate S.

Dieser annähernd parallele Strahl kann somit zur Abbildung von Strukturen einer Maske mittels Schattenwurfprojektion auf ein Substrat verwendet werden. Am Ort der Maske bzw. des Substrates besitzt der so gebildete Strahl, wie bereits erwähnt, immer eine geringfügige Abweichung von der Parallelität, da die parabelförmigen Teilchenbahnen immer einen Winkel mit der z-Richtung einschließen, der jedoch mit wachsendem z kleiner wird. Die dadurch erzeugte vergrößernde Schattenwurfprojektion kann jedoch bei der Herstellung der Strukturen der Maske für eine solche Abbildung in einfacher Weise berücksichtigt werden. Dabei muß auch der Abstand zwischen der Maske und dem Substrat berücksichtigt werden. Da der Winkel ε von der Feldstärke E_z abhängig ist, kann die Vergrößerung der Maskenstrukturen somit durch eine Änderung dieser Feldstärke innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden.This approximately parallel beam can thus be used to image structures of a mask by means of shadow projection onto a substrate. As already mentioned, the beam formed in this way always has a slight deviation from the parallelism at the location of the mask or the substrate, since the parabolic particle paths always enclose an angle with the z direction, but this angle becomes smaller with increasing z. The magnifying shadow projection produced in this way can, however, be taken into account in a simple manner when producing the structures of the mask for such an image. The distance between the mask and the substrate must also be taken into account. Since the angle ε depends on the field strength E _z , the enlargement of the mask structures can thus be varied within certain limits by changing this field strength.

Da das Lithographiesystem prinzipiell ohne elektrostatische Linsen auskommt, wird die Auflösung der Abbildung natürlich auch nicht durch Linsenfehler beeinträchtigt. Das heißt, daß der Abbildungsfehler nur durch die endliche Größe der Quelle und die Energieunschärfe der die Quelle verlassenden Teilchen bestimmt ist. Fehler, die durch Inhomogenitäten des elektrostatischen Feldes entstehen, sind demgegenüber vernachlässigbar klein, da es beispielsweise keine großen technischen Probleme bereitet, ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, dessen relative Abweichungen von der Homogenität ΔE/E innerhalb des Strahlquerschnittes unter 10^-5 liegen.Since the lithography system basically does without electrostatic lenses, the resolution of the image is of course not affected by lens defects. This means that the aberration is only determined by the finite size of the source and the energy blur of the particles leaving the source. In contrast, errors caused by inhomogeneities in the electrostatic field are negligibly small since, for example, there are no major technical problems in generating an electrostatic field whose relative deviations from the homogeneity ΔE / E within the beam cross section are below 10 ^-5 .

Um den gesamten Abbildungsfehler so gering wie möglich zu halten, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher wesentlich, möglichst punktförmige und monoenergetische Teilchenquellen, das heißt Elektronen- oder Ionenquellen mit geringer Ausdehnung und Energieunschärfe zu verwenden. Geeignete Ionenquellen bzw. Elektronenquellen dieser Art sind bekannt. Solche Quellen sind beispielsweise in einer Veröffentlichung mit dem Titel "The Physics of Submicron Lithography", von K. A. Valiev, erschienen in Plenum Press, New York 1992, oder in einem Artikel von Dipl.-Ing. Doriusz Korzec mit dem Titel "Kapazitiv gekoppelte Hochfrequenz-Ionenquelle mit radialer Anordnung der Anregungselektroden für reaktives Ionenstrahlätzen", veröffentlicht in VDI Fortschritt Berichte, VDI-Verlag, Reihe 9, Elektronik, Nr. 160, ausführlich beschrieben. Im folgenden wird auf die Art und die genaue Ausgestaltung der Teilchenquelle nicht mehr näher eingegangen.In order to keep the total aberration as low as possible, it is part of the The present invention is therefore essential, preferably as punctiform and monoenergetic Particle sources, i.e. electron or ion sources with low expansion and Use energy blur. Suitable ion sources or electron sources of this type are known. Such sources are, for example, in a publication entitled "The Physics of Submicron Lithography ", by K.A. Valiev, published in Plenum Press, New York 1992, or in an article by Dipl.-Ing. Doriusz Korzec with the title "Capacitive coupled high-frequency ion source with radial arrangement of the excitation electrodes for reactive ion beam etching ", published in VDI progress reports, VDI-Verlag, series 9, Electronics, No. 160, described in detail. The following is on the type and the exact Design of the particle source no longer discussed in detail.

Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Elektrodensystem zur Herstellung eines homogenen Beschleunigungsfeldes wie es mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben wurde. Als Teilchenquelle ist eine Ionenquelle Iq mit einem virtuellen Quellpunkt Q vorgesehen, die mit einem Extraktionssystem Ex versehen ist, welches so ausgebildet ist, daß die Ionen des austretenden Strahls aus einem möglichst punktförmigen Gebiet Q stammen. Der aus der Quelle Iq austretende Teilchenstrahl wird in bekannter Weise, z. B. durch eine elektrostatische Sammellinse A, in einem Bildpunkt Q′ (Crossover) abgebildet, wobei die Energie q·U₀ (q ist die Ladung eines Teilchens) der Teilchen am Ort des Bildpunktes Q′ im wesentlichen der Extraktionsenergie entspricht, das heißt, jener Energie, mit welcher die Teilchen aus dem Extraktionssystem Ex der Teilchenquelle Iq extrahiert werden. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention with an electrode system for producing a homogeneous acceleration field, as was described with reference to FIG. 1. An ion source Iq with a virtual source point Q is provided as the particle source, which is provided with an extraction system Ex which is designed in such a way that the ions of the emerging beam originate from an area Q which is as punctiform as possible. The particle beam emerging from the source Iq is known in a known manner, for. B. by an electrostatic converging lens A, imaged in a pixel Q '(crossover), the energy q · U₀ (q is the charge of a particle) of the particles at the location of the pixel Q' corresponds essentially to the extraction energy, that is, that Energy with which the particles are extracted from the extraction system Ex of the particle source Iq.

Im gezeigten Fall mit einer Ionenquelle Iq weist das Abbildungssystem A weiters ein Separationsmittel zur Abtrennung von Ionen einer gewünschten Sorte, z. B. H⁺-Ionen, von unerwünschten Ionen, z. B. H₂⁺ oder H₃⁺-Ionen, auf. Dazu wird beispielsweise ein Wien-Filter verwendet, bei welchem ein elektrostatisches Dipolfeld und ein homogenes Magnetfeld senkrecht zueinander und beide senkrecht zur Strahlrichtung ausgerichtet sind. Für eine Elektronenquelle ist ein solches Massenfilter im allgemeinen nicht erforderlich.In the case shown with an ion source Iq, the imaging system A also has Separation means for separating ions of a desired type, e.g. B. H⁺ ions, of unwanted ions, e.g. B. H₂⁺ or H₃⁺ ions. For example, a Vienna filter used in which an electrostatic dipole field and a homogeneous magnetic field perpendicular to each other and both aligned perpendicular to the beam direction. For one Such a mass filter is generally not required for the electron source.

Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, wird das Bild Q′ der Quelle von einer Blende B umgeben, welche auf das Potential U₀ gelegt ist, das sich aus der Energie g·U₀ der Teilchen an diesem Bildpunkt ergibt (=Potential des Crossover). Im allgemeinen beträgt die Energie der Teilchen an diesem Punkt zwischen 2 und 20 keV. Die Blende B bildet eine erste Endelektrode der Elektrodenanordnung zur Erzeugung des homogenen elektrostatischen Feldes E, welches sich in Strahlrichtung unmittelbar an die Blende B anschließt.As can be seen in FIG. 2, the image Q 'of the source is surrounded by an aperture B, which is connected to the potential U₀, which results from the energy g · U₀ of the particles at this pixel (= potential of the crossover). In general, the energy of the particles at this point is between 2 and 20 keV. The aperture B forms a first end electrode of the electrode arrangement for generating the homogeneous electrostatic field E, which directly adjoins the aperture B in the beam direction.

Der hinter der Blende befindliche Abschnitt der Elektrodenanordnung weist eine Mehrzahl nacheinander angeordnete koaxiale Ringelektroden El₁, El₂, El₃, . . ., El_n auf, die im wesentlichen in gleichen Abständen voneinander angeordnet und auf vorbestimmte Potentiale U₁, U₂, U₃, . . ., U_n gelegt sind, welche in Strahlrichtung eine linear ansteigende bzw. abfallende Funktion darstellen, so daß innerhalb des durch die Ringelektroden El₁, El₂, El₃, . . ., El_n begrenzten zylindrischen Feldraumes ein homogenes elektrostatisches Feld E gebildet wird. Die Ringelektroden können zu diesem Zweck beispielsweise über lauter gleichartige, vorbestimmte Widerstände R₁, R₂, R₃, . . ., R_n in Serie geschalten sein. Den strengen Anforderungen nach Homogenität wird das Feld E in der Praxis jedoch erst in einem bestimmten Abstand von den Ringelektroden entsprechen, so daß der Durchmesser der Ringelektroden ca. doppelt so groß wie der maximale Strahldurchmesser gewählt wird. Äquipotentiallinien (U=const), die normal zur Strahlrichtung zwischen den Ringelektroden der Elektrodenanordnung ausgebildet sind, sind in Fig. 2 für einen Teilabschnitt des homogenen elektrostatischen Feldes E schematisch dargestellt. The section of the electrode arrangement located behind the diaphragm has a plurality of coaxial ring electrodes El 1, El 2, El 3, arranged one after the other. . ., El _n on, which are arranged at substantially equal distances from one another and at predetermined potentials U₁, U₂, U₃,. . ., U _{n are} placed, which represent a linearly increasing or decreasing function in the beam direction, so that within the ring electrodes El₁, El₂, El₃,. . ., El _n limited cylindrical field space, a homogeneous electrostatic field E is formed. The ring electrodes can for this purpose, for example, all of the same, predetermined resistances R₁, R₂, R₃,. . ., R _{n must be connected} in series. In practice, however, the field E will only meet the strict requirements for homogeneity at a certain distance from the ring electrodes, so that the diameter of the ring electrodes is selected to be approximately twice the maximum beam diameter. Equipotential lines (U = const), which are formed normal to the beam direction between the ring electrodes of the electrode arrangement, are shown schematically in FIG. 2 for a partial section of the homogeneous electrostatic field E.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 erstreckt sich das homogene elektrostatische Feld E bis zu dem Substrat S, welches in diesem Fall die zweite Endelektrode der Elektrodenanordnung bildet und auf das Potential U_S gelegt ist, welches dem Potential des homogenen elektrostatischen Feldes E an dieser Stelle entspricht. Das Substrat S ist zu diesem Zweck beispielsweise über einen Widerstand R_S mit der letzten Ringelektrode El_n in Serie geschaltet.In the embodiment of FIG. 2, the homogeneous electrostatic field E extends to the substrate S, which in this case forms the second end electrode of the electrode arrangement and is connected to the potential U _S , which is the potential of the homogeneous electrostatic field E at this point corresponds. For this purpose, the substrate S is connected in series with the last ring electrode El _n, for example via a resistor R _S.

Unmittelbar vor dem Substrat S ist eine Maske M angeordnet, welche ebenso auf das Potential UM des elektrostatischen Feldes E an dieser Stelle gelegt ist, um zwischen der Blende B und dem Substrat S ein durchgehend homogenes elektrostatisches Feld E zu gewährleisten. Voraussetzung dafür ist jedoch, daß die Maske M ausreichend elektrisch leitend ist. Zu diesem Zweck kann eine Maske gegebenenfalls mit einer dünnen Metallbeschichtung versehen sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Maske M über einen Widerstand R_M in Serie mit der letzten Ringelektrode El_n und dem Widerstand R_S geschaltet.Immediately in front of the substrate S is a mask M, which is also connected to the potential UM of the electrostatic field E at this point in order to ensure a continuously homogeneous electrostatic field E between the diaphragm B and the substrate S. The prerequisite for this, however, is that the mask M is sufficiently electrically conductive. For this purpose, a mask can optionally be provided with a thin metal coating. In the exemplary embodiment shown, the mask M is connected in series with the last ring electrode El _n and the resistor R _S via a resistor R _M.

Das Potential U_S unterscheidet sich je nach Anwendungsfall zwischen ca. 50 kV und 200 kV von dem Potential U₀ der Blende B. Bei einer Länge der Elektrodenanordnung von ca. 1 m bis 2 m beträgt die Feldstärke des homogenen elektrostatischen Feldes E somit zwischen 25 kV/m und 200 kV/m.Depending on the application, the potential U _S differs between approx. 50 kV and 200 kV from the potential U₀ of the aperture B. With a length of the electrode arrangement of approx. 1 m to 2 m, the field strength of the homogeneous electrostatic field E is therefore between 25 kV / m and 200 kV / m.

Bei einem hier nicht dargestellten, alternativen Ausführungsbeispiel für die Elektrodenanordnung ist hinter der Blende B anstelle der Ringelektroden ein Hohlzylinder mit einem vorbestimmten, über die gesamte Länge des Hohlzylinders konstanten elektrischen Widerstand pro Längeneinheit angeordnet, dessen Endflächen auf das Potential U₀ der Blende B einerseits bzw. das Potential U_n andererseits gelegt sind. Innerhalb des Hohlzylinders bildet sich in Strahlrichtung ebenso ein homogenes elektrostatisches Feld E aus. Das Substrat bzw. die Maske können wiederum in das homogene elektrostatische Feld integriert werden, in dem sie beispielsweise über entsprechende Widerstände in Serie mit dem Hohlzylinder geschaltet sind. Die Maske und das Substrat können natürlich auch unabhängig von dem Hohlzylinder mit separaten Gleichspannungen versorgt sein.In an alternative exemplary embodiment for the electrode arrangement, not shown here, a hollow cylinder with a predetermined electrical resistance per unit length, which is constant over the entire length of the hollow cylinder, is arranged behind the diaphragm B instead of the ring electrodes, the end faces of which on the potential of the diaphragm B on the one hand or the potential U _{n are} on the other hand. A homogeneous electrostatic field E is likewise formed within the hollow cylinder in the beam direction. The substrate or the mask can in turn be integrated into the homogeneous electrostatic field in which they are connected in series with the hollow cylinder, for example via corresponding resistors. The mask and the substrate can of course also be supplied with separate DC voltages independently of the hollow cylinder.

Wenn eine der oben beschriebenen Elektrodenanordnungen ausreichend thermisch leitfähig ist, kann diese zumindest abschnittsweise auf eine niedrige Temperatur gekühlt werden, um die Aufnahme von Strahlungswärme zu ermöglichen und so eine sogenannte Strahlungskühlung, insbesondere der der Innenseite zugewandten Masken- oder Substratoberflächen zu ermöglichen. Eine Vorrichtung dieser Art ist in dem europäischen Patent der Anmelderin mit der Patentnummer EP-A-325 575 ausführlich beschrieben. If one of the electrode arrangements described above is sufficiently thermally conductive, can this be cooled at least in sections to a low temperature in order to To enable absorption of radiant heat and so-called radiation cooling, especially the mask or substrate surfaces facing the inside enable. A device of this type is included in the applicant's European patent patent number EP-A-325 575.

Bei einer weiteren, hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Hohlzylinder in Form eines Gitters oder durch eine Mehrzahl auf der gedachten Mantelfläche eines koaxialen Zylinders parallel angeordnete, gleichartige Längsstäbe mit einem konstanten Widerstand pro Längeneinheit gebildet werden.In a further alternative embodiment, not shown here, the Hollow cylinder in the form of a grid or by a plurality on the imaginary surface of a coaxial cylinder, parallel longitudinal rods of the same type with a constant Resistance can be formed per unit length.

Kenndaten eines realisierbaren Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 2 sind weiter unten in Tabelle 1 zusammengefaßt.Characteristic data of a realizable exemplary embodiment according to FIG. 2 are summarized in Table 1 below.

Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei welchem die Elektrodenanordnung eine Eintrittsblende B′ aufweist, welche jedoch in Strahlrichtung in Abstand von dem Bild Q′ der Quelle bzw. dem virtuellen Quellpunkt angeordnet und auf ein Potential U₀ gelegt ist, welches der Energie q·U₀ der geladenen Teilchen im Punkt Q oder Q′ der Quelle entspricht. An die Blende B′ schließt eine Elektrodenanordnung an, welche zum Erzeugen eines homogenen elektrostatischen Feldes E geeignet ist, das sich im wesentlichen bis zu dem Substrat S erstreckt. Die konkrete Ausgestaltungsform der Elektrodenanordnung ist in Fig. 3 nicht dargestellt. Hierfür können unter anderem Ringelektroden gemäß Fig. 2, oder ein Hohlzylinder bzw. Längsstäbe mit konstantem Widerstand pro Längeneinheit oder ähnliches verwendet werden. Fig. 3 shows schematically a further embodiment of an arrangement according to the invention, in which the electrode arrangement has an inlet aperture B ', which, however, is arranged in the beam direction at a distance from the image Q' of the source or the virtual source point and is connected to a potential U₀, which corresponds to the energy q · U₀ of the charged particles at point Q or Q ′ of the source. At the aperture B 'connects an electrode arrangement which is suitable for generating a homogeneous electrostatic field E, which extends essentially to the substrate S. The specific embodiment of the electrode arrangement is not shown in FIG. 3. For this purpose, among other things, ring electrodes according to FIG. 2, or a hollow cylinder or longitudinal rods with constant resistance per unit length or the like can be used.

An der Öffnung der Blende B′ tritt das elektrische Feld der Elektrodenanordnung in den Raum zwischen dem Bild der virtuellen Quelle Q′ bzw. dem virtuellen Quellpunkt Q und der Blende B′ und bildet somit eine Sammellinse, die zu einer teilweisen Bündelung des divergenten Teilchenstrahls herangezogen wird. Die weitere Bündelung des Teilchenstrahls erfolgt wiederum in dem homogenen elektrostatischen Beschleunigungsfeld E zwischen der Blende B′ und dem Substrat S, und zwar ebenso im wesentlichen auf Parabelbahnen. Natürlich kann auch in diesem Fall sowohl das Substrat als auch die nicht dargestellte Maske in das homogene Feld einbezogen werden, in dem die genannten Teile auf entsprechende Potentiale gelegt werden.At the opening of the aperture B ', the electric field of the electrode arrangement enters the room between the image of the virtual source Q 'or the virtual source point Q and the aperture B 'and thus forms a converging lens, which leads to a partial bundling of the divergent Particle beam is used. The further bundling of the particle beam takes place again in the homogeneous electrostatic acceleration field E between the aperture B ′ and the substrate S, also essentially on parabolic orbits. Of course you can too in this case both the substrate and the mask, not shown, into the homogeneous field be included in which the parts mentioned are placed on corresponding potentials.

Die Wirkung der Öffnung der Blende B′ als Sammellinse hat nun zur Folge, daß der divergente Teilchenstrahl stärker gebündelt wird, so daß der Strahl im Bereich der Maske bzw. des Substrates im Vergleich zu dem früheren Ausführungsbeispiel eine geringere Abweichung von der Parallelität aufweist. Somit ist die Qualität der Abbildung in einem erheblich geringeren Maß von der genauen Einhaltung des Abstandes zwischen der Maske und dem Substrat abhängig. Ebenso ist es in diesem Fall nicht mehr unbedingt erforderlich, bei der Herstellung der Maske die Divergenz des Teilchenstrahls zu berücksichtigen. Andererseits werden jedoch durch die Linsenwirkung der Blende B′ Linsenfehler erzeugt, welche die Qualität des Schattenwurfs der Maskenstrukturen auf das Substrat in Bezug auf Verzeichnung etwas verschlechtern, das heißt, gewisse Abweichungen der Bildpunkte von ihren Sollpositionen zulassen. Kenndaten für ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind weiter unten in Tabelle 2 anhand eines konkreten Zahlenbeispiels angeführt.The effect of the opening of the diaphragm B 'as a converging lens now has the consequence that the divergent particle beam is more concentrated, so that the beam in the area of the mask or the substrate has a smaller deviation from the parallelism compared to the previous embodiment. Thus, the quality of the image depends to a much lesser extent on the exact observance of the distance between the mask and the substrate. In this case, too, it is no longer absolutely necessary to take the divergence of the particle beam into account when producing the mask. On the other hand, however, lens defects are generated by the lens effect of the diaphragm B ′, which deteriorate the quality of the shadow cast by the mask structures on the substrate somewhat with respect to distortion, that is to say allow certain deviations of the pixels from their desired positions. Characteristic data for an exemplary embodiment according to FIG. 3 are given below in Table 2 using a concrete numerical example.

Der Winkel ε zwischen den Randstrahlen und der z-Achse hängt bei diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich von dem Winkel δ a, mit dem der Randstrahl vom Bild der virtuellen Quelle ausgesandt wird, und vom Verhältnis der Endenergie der Teilchen zu ihrer Anfangsenergie ab. Und zwar wächst die Differenz zwischen Anfangs und Endwinkel δ-ε annähernd proportional zu √, wobei U_E das Potential ist, das der Endenergie der Teilchen entspricht, und U₀ das Potential der Teichen an der Eintrittsblende ist, welches der Anfangsenergie der Teilchen entspricht.In this exemplary embodiment, the angle ε between the marginal rays and the z-axis mainly depends on the angle δ a with which the marginal ray is emitted by the image of the virtual source and on the ratio of the final energy of the particles to their initial energy. The difference between the start and end angle δ-ε increases approximately in proportion to √, where U _{E is} the potential that corresponds to the final energy of the particles and U₀ is the potential of the ponds at the inlet aperture, which corresponds to the initial energy of the particles.

Bei einem Lithographiesystem der erfindungsgemäßen Art besteht somit in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, durch eine Veränderung des Winkels ε die Abbildung der Maskenstrukturen auf das Substrat innerhalb bestimmter Grenzen zu vergrößern oder zu verkleinern. Dies wird in einfacher Weise durch Erhöhen oder Verringern der Feldstärke E des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes bewirkt. Das Maß der Vergrößerung oder Verkleinerung der Maskenstrukturen hängt einerseits von der Änderung der Feldstärke und andererseits von dem Abstand zwischen der Maske und dem Substrat ab.In a lithography system of the type according to the invention, there is thus advantageously the possibility of mapping the mask structures by changing the angle ε enlarge or reduce the size of the substrate within certain limits. This is in simply by increasing or decreasing the field strength E of the electrostatic Acceleration field causes. The degree of enlargement or reduction of the Mask structures depend on the one hand on the change in field strength and on the other hand on that Distance between the mask and the substrate.

In Fig. 4 ist ein in Strahlrichtung unmittelbar vor dem Substrat S gelegener Teilausschnitt einer funktionsfähigen Lithographieanordnung in einem Längsschnitt schematisch dargestellt. Dieser Teilausschnitt liegt im wesentlichen zur Gänze innerhalb des von der Elektrodenanordnung hergestellten homogenen elektrostatischen Beschleunigungsfeldes E. Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich um einen Ionenstrahl-Schattenwurf- Projektionsapparat für lithographische Zwecke (MIBL), bei welchem Strukturen einer Maske M mittels Ionen auf einem mit einem Photoresist Ph beschichteten Substrat S abgebildet werden. Es ist aber auch möglich, diese Vorrichtung für andere Zwecke als die Lithographie zu verwenden, z. B. für selektive ionenstrahlinduzierte Epitaxie. Weiters besteht die Möglichkeit, eine Vorrichtung dieser Art für ein Elektronenstrahl-Schattenwurf-Projektionsgerät zu verwenden. FIG. 4 schematically shows a partial section of a functional lithography arrangement located in the beam direction directly in front of the substrate S in a longitudinal section. This partial section lies essentially entirely within the homogeneous electrostatic acceleration field E produced by the electrode arrangement. In the present example, it is an ion beam shadow projection projector for lithographic purposes (MIBL), in which structures of a mask M by means of ions on one with a photoresist Ph coated substrate S are imaged. However, it is also possible to use this device for purposes other than lithography, e.g. B. for selective ion beam induced epitaxy. It is also possible to use a device of this type for an electron beam shadow projection device.

In dem gezeigten Teilausschnitt ist ein koaxial um den Teilchenstrahl angeordneter, aus mehreren Sektoren bestehender elektrostatischer Multipol MP dargestellt, z. B. mit 12 Elektroden, mittels welchen der Teilchenstrahl seitlich verkippt oder in seinem Querschnitt verändert werden kann, so daß die Abbildung der Strukturen der Maske M auf dem Substrat S in eine beliebige Richtung verschoben oder entzerrt werden kann. Eine Verschiebung des Teilchenstrahls in X- oder Y-Richtung wird dadurch erreicht, daß der Multipol als ein Dipol betrieben wird. Das Maß der Verschiebung in X- oder Y-Richtung ist im wesentlichen von der Verkippung des Strahls (Stärke des Dipolfeldes) und von dem Abstand zwischen der Maske und dem Substrat abhängig. Die Breite des Strahlquerschnitts hingegen, kann dadurch beeinflußt werden, daß der Multipol als ein Quadrupol oder ein Hexapol betrieben wird. Wenn der Multipol MP als Quadrupol betrieben wird, kann der die Bildinformation beinhaltende Strahlquerschnitt von einem Quadrat zu einem Rechteck und umgekehrt verändert werden. Im Betrieb als Hexapol wird aus einem quadratischen Strahlquerschnitt ein trapezförmiger und umgekehrt. Die Verwendung eines Multipols für diese Zwecke ist unter anderem in einer europäischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Veröffentlichungsnummer EP-A-344 646 genau beschrieben.In the partial section shown, a coaxially arranged around the particle beam is made of represented several sectors of existing electrostatic multipole MP, z. B. with 12 Electrodes by means of which the particle beam is tilted laterally or in its cross section can be changed so that the imaging of the structures of the mask M on the substrate S can be shifted or equalized in any direction. A shift in Particle beam in the X or Y direction is achieved in that the multipole as a dipole is operated. The amount of displacement in the X or Y direction is essentially that of Tilting of the beam (strength of the dipole field) and the distance between the mask and the substrate. The width of the beam cross section, however, can be influenced that the multipole is operated as a quadrupole or a hexapole. If If the multipole MP is operated as a quadrupole, it can contain the image information Beam cross section can be changed from a square to a rectangle and vice versa. in the Operation as a Hexapol turns a square beam cross section into a trapezoidal one vice versa. The use of a multipole for these purposes is one of them European patent application by the applicant with the publication number EP-A-344 646 described in detail.

Fig. 4 ist weiters zu entnehmen, daß in dem Strahlengang des Teilchenstrahls in Abstand vor dem Substrat S und der Maske M eine Referenzplatte R vorgesehen ist, welche eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, die den Strahlquerschnitt des Teilchenstrahls auf einen bestimmten Durchmesser begrenzt, das heißt, daß ein zentraler Teilstrahl des gebündelten Teilchenstrahls zu der Maske M durchgelassen wird. In der Referenzplatte R sind unmittelbar an der Berandung der zentralen Öffnung eine Mehrzahl von kleineren Justieröffnungen J1, J2 ausgenommen, durch welche Justierstrahlen gebildet und in Richtung Maske M durchgelassen werden. Beispielsweise können als Justieröffnungen - in Draufsicht gesehen - an jeder Ecke eines gedachten Quadrates je zwei normal zueinander ausgerichtete Schlitze, also insgesamt 8 Justieröffnungen J1, J2, . . . . , J8 vorgesehen sein. Fig. 4 is furthermore be seen that a reference plate R is provided in the beam path of the particle beam in distance from the substrate S and the mask M, which has a central through-hole which limits the beam cross section of the particle beam to a certain diameter, that is, that a central partial beam of the bundled particle beam is transmitted to the mask M. In the reference plate R, a plurality of smaller adjustment openings J1, J2, through which adjustment beams are formed and passed in the direction of the mask M, are cut out directly at the edge of the central opening. For example, as adjustment openings - seen in plan view - at each corner of an imaginary square, two slots aligned normally to each other, that is a total of 8 adjustment openings J1, J2,. . . . , J8 may be provided.

Zu beiden Seiten jedes Justierstrahls sind unmittelbar hinter den Justieröffnungen J1, J2 der Referenzplatte R paarweise zu beiden Seiten jedes Justierstrahls angeordnete Ablenkplatten A1, A2 vorgesehen. Diese Ablenkplatten A1, A2 dienen dazu, die Justierstrahlen des Teilchenstrahls mit Hilfe eines geeigneten Spannungssignals, z. B. eines Sägezahnsignals, über eine zugeordnete Markierung M1, M2 der Maske M zu führen. Im Fall von acht Justieröffnungen sind natürlich auch 8 Markierungen M1, M2, . . ., M8 vorgesehen. Eine Markierung M1, M2 kann beispielsweise eine Eintiefung, ein Vorsprung, eine Materialauflage oder eine Öffnung der Maske M sein, wobei für den Fall einer Öffnung zwischen der Maske und dem Substrat eine Blende Bl vorgesehen sein kann, um die Justierstrahlen am Belichten des Substrates zu hindern. Durch Scannen des Justierstrahls über die Markierung M1, M2 der Maske M wird ein Sekundärsignal, z. B. ein Sekundärelektronensignal, erzeugt, welches mittels eines Detektors D1, D2, z. B. eines Sekundärelektronendetektors, detektiert werden kann. Durch Vergleich des an den Ablenkplatten A1, A2 angelegten Spannungssignals mit dem vom Detektor D1, D2 aufgenommenen Sekundärstrahlungssignal kann Auskunft über die genaue Position jeder Markierung M1, M2 der Maske M bezüglich der zugeordneten Justieröffnung J1, J2 der Referenzplatte R erhalten werden. On both sides of each adjustment beam are immediately behind the adjustment openings J1, J2 Reference plate R baffles arranged in pairs on both sides of each alignment beam A1, A2 provided. These baffles A1, A2 serve to adjust the adjustment beams Particle beam using a suitable voltage signal, e.g. B. a sawtooth signal to carry out an assigned marking M1, M2 of the mask M. In the case of eight Adjustment openings are of course also 8 markings M1, M2,. . ., M8 provided. A Markings M1, M2 can be, for example, a depression, a projection, a material support or an opening of the mask M, in the case of an opening between the mask and an aperture Bl can be provided to the substrate in order to expose the alignment beams to prevent the substrate. By scanning the alignment beam over the markings M1, M2 of the Mask M becomes a secondary signal, e.g. B. generates a secondary electron signal, which means a detector D1, D2, e.g. B. a secondary electron detector can be detected. By comparing the voltage signal applied to the baffles A1, A2 with that of Detector D1, D2 recorded secondary radiation signal can provide information about the exact Position of each mark M1, M2 of the mask M with respect to the associated adjustment opening J1, J2 of the reference plate R can be obtained.

Mit Hilfe von beispielsweise 8 geeigneten Justieröffnungen J1, J2, . . ., J8 können die X-, Y-Position, eine Verdrehung, ein Unterschied im Maßstab zwischen der Referenzplatte R und der Maske M (auch getrennt nach X- und Y-Richtung) und trapezförmige Verzeichnung der Maske M festgestellt werden. Bei vorgegebener und vermessener Lage der Justieröffnungen J1, J2, . . ., J8 und der zugeordneten Markierungen M1, M2, . . ., M8 kann insbesondere die Richtung des Ionenstrahls auf die Maske am Ort der Markierungen vermessen werden. Damit kann exakt die Größe des Schattenwurfs der Maske M auf das Substrat S vorbestimmt werden.With the help of, for example, 8 suitable adjustment openings J1, J2,. . ., J8 can the X-, Y position, a twist, a difference in scale between the reference plate R and the mask M (also separated according to the X and Y direction) and trapezoidal distortion of the Mask M can be determined. Given the predefined and measured position of the adjustment openings J1, J2,. . ., J8 and the associated markings M1, M2,. . ., M8 can in particular the Direction of the ion beam on the mask at the location of the markings are measured. In order to the size of the shadow cast by the mask M onto the substrate S can be predetermined.

Bei einer Anordnung dieser Art können durch eine Rückkopplung der oben erläuterten Positionsmessung der Markierungen M1, M2, . . ., M8 bezüglich der Justieröffnungen J1, J2, . . . . , J8 auf die Spannungssignale für die Pole des Multipols MP Änderungen der Relativposition zwischen der Referenzplatte R und der Maske M oder Änderungen der Strahlrichtung sofort festgestellt und über eine Spannungsänderung an einem oder an mehreren Polen des Multipols MP korrigiert werden. Eine solche Korrektur kann insbesondere auch während einer Belichtung des Substrates mit dem Teilchenstrahl erfolgen, um die Strukturen der Maske an einer gleichbleibenden Stelle des Substrates abzubilden. Eine ständige Rückkopplung dieser Art wird "Pattern Lock System" genannt und ist in Zusammenhang mit einer Vorrichtung einer anderen Bauart, einem Ionenstrahl-Projektionslithograpiegerät (IPL) unter anderem in der bereits genannten europäischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Veröffentlichungsnummer EP-A-344 646 ausführlich beschrieben.With an arrangement of this type, a feedback of the ones explained above can be used Position measurement of the markings M1, M2,. . ., M8 with respect to the adjustment openings J1, J2,. . . . , J8 on the voltage signals for the poles of the multipole MP changes the relative position between the reference plate R and the mask M or changes in the beam direction immediately detected and via a voltage change at one or more poles of the multipole MP to be corrected. Such a correction can also be carried out in particular during a Exposure of the substrate with the particle beam take place to match the structures of the mask to map a constant position of the substrate. A constant feedback of this Art is called "Pattern Lock System" and is one in the context of a device another type, an ion beam projection lithography device (IPL) among others in the already mentioned European patent application of the applicant with the Publication number EP-A-344 646 described in detail.

Bei der gezeigten Schattenwurf-Lithographieanordnung besteht weiters die Möglichkeit, hinter der Referenzplatte R eine weitere (nicht dargestellte) Referenzplatte vorzusehen, die anstelle der Maske in das System eingebracht werden kann. Diese weitere Referenzplatte besitzt ebenso wie die Maske Markierungen, die den Justieröffnungen zugeordnet sind und dazu dienen, eine Justierung des Ionenstrahls zu ermöglichen, ohne daß in dem System eine Maske vorhanden sein muß. Insbesondere kann der Winkel ε, das heißt, die Abweichung der Ionenstrahlrichtung von der z-Richtung gemessen und gegebenenfalls mit Hilfe der oben genannten Maßnahmen voreingestellt werden.In the shadow casting lithography arrangement shown there is also the possibility of behind the reference plate R to provide a further (not shown) reference plate, which instead the mask can be inserted into the system. This further reference plate has as well as the mask markings that are assigned to the adjustment openings and for this serve to allow adjustment of the ion beam without a mask in the system must be present. In particular, the angle ε, that is, the deviation of the Ion beam direction measured from the z direction and, if necessary, using the above measures mentioned are preset.

Die erforderliche Ausrichtung des Substrates S bezüglich der Referenzplatte R bzw. bezüglich der Maske M erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über ein optisches Alignmentsystem OA. Wie in Fig. 4 angedeutet ist, sind die Referenzplatte R und das optische Alignmentsystem OA auf einer Platte ZPL (z. B. aus Zerodur wegen des geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten) montiert. Das Substrat S befindet sich auf einem geeigneten Substrathalter Sh, welcher abhängig von dem Meßsignal der optischen Interferenzeinrichtung OA in zwei Richtungen normal zur Strahlrichtung und parallel zur Strahlrichtung bewegbar bzw. um die Strahlrichtung verdrehbar ist. The required alignment of the substrate S with respect to the reference plate R or with respect to the mask M takes place in the exemplary embodiment shown via an optical alignment system OA. As indicated in FIG. 4, the reference plate R and the optical alignment system OA are mounted on a plate ZPL (for example made of Zerodur because of the low coefficient of thermal expansion). The substrate S is located on a suitable substrate holder Sh which, depending on the measurement signal from the optical interference device OA, can be moved in two directions normal to the beam direction and parallel to the beam direction, or rotated about the beam direction.

Die Bewegung des Substrathalters Sh kann über ein in Fig. 4 durch Laserspiegel LSp angedeutetes Laser-Interferometer gesteuert werden. Aufgrund des vorhandenen Multipols kann anstelle einer feinmechanischen Einstellung der Substratposition mit Hilfe einer Bewegung des Substrathalters Sh in X-, Y-Richtung vorteilhaft durch ein seitliches Verkippen des Teilchenstrahls die Ionenbelichtung der Maskenstrukturen an der gewünschten Substratposition vorgenommen werden. Dieses Verkippen kann mit Nanometer Präzision und rasch (ms) erfolgen. Es ist demnach lediglich notwendig, das Substrat innerhalb des Arbeitsbereichs des Multipols von mehreren Mikrometern zu Positionieren, was mit Vakuum-Tisch systemen unproblematisch bewerkstelligt werden kann. Mit Hilfe des Laser-Interferometers wird nach erfolgter Tischbewegung die Lage des Substrates präzise vermessen und die X-, Y-Fehllage wird durch eine Multipol-Verkippung des Ionen-Schattenwurfs ausgeglichen. Ebenso kann anstelle einer feinmechanischen Einstellung des Abstandes zwischen der Maske und dem Substrat zur Erzielung der gewünschten Größe des Schattenwurfs vorteilhaft eine Änderung des Maßstabs im Ionen-Schattenwurf, wie oben beschrieben, durch Ändern der Feldstärke der Elektrodenanordnung erzielt werden. Durch Wahl einer Grundeinstellung mit etwas größerem Winkel ε kann nicht nur eine Vergrößerung sondern auch eine Verkleinerung eingestellt werden, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn sich die Abmessungen des Substrates im Lauf des Produktionsprozesses verändert haben.The movement of the substrate holder Sh can be controlled via a laser interferometer indicated in FIG. 4 by laser mirror LSp. Because of the multipole present, instead of a fine mechanical adjustment of the substrate position with the aid of a movement of the substrate holder Sh in the X, Y direction, the ion exposure of the mask structures at the desired substrate position can advantageously be carried out by tilting the particle beam sideways. This tilting can be done with nanometer precision and quickly (ms). It is therefore only necessary to position the substrate within the working range of the multipole of several micrometers, which can be done without problems with vacuum table systems. With the help of the laser interferometer, the position of the substrate is measured precisely after the table has been moved, and the X, Y incorrect position is compensated for by a multipole tilting of the ion shadow cast. Likewise, instead of a fine mechanical adjustment of the distance between the mask and the substrate to achieve the desired size of the shadow cast, a change in the scale in the ion shadow cast, as described above, can advantageously be achieved by changing the field strength of the electrode arrangement. By choosing a basic setting with a somewhat larger angle ε, not only an enlargement but also a reduction can be set, which is particularly necessary if the dimensions of the substrate have changed during the course of the production process.

Zwischen der Referenzplatte R und dem Multipol MP ist eine Blende Bs vorgesehen, mittels welcher der gesamte Teilchenstrahl ausgeblendet werden kann (Shutter), z. B. wenn das Substrat gewechselt wird. Durch eine besondere geometrische Ausgestaltung dieses Shutters Bs, z. B. durch Querschlitze, besteht die Möglichkeit, daß die Justierstrahlen in jeder Stellung des Shutters in Richtung Maske durchgelassen werden, um Justiermessungen in jeder Stellung des Shutters durchführen zu können. Dieser Shutter könnte aber auch zwischen der Maske und dem Substrat angeordnet sein, wobei keine besonderen Vorkehrungen für die Justierstrahlen erforderlich sind.An aperture Bs is provided between the reference plate R and the multipole MP, by means of which the entire particle beam can be hidden (shutter), e.g. B. if that Substrate is changed. With a special geometric design of this shutter Bs, e.g. B. through transverse slots, there is the possibility that the adjustment beams in any position of the shutter in the direction of the mask to allow adjustment measurements in every position of the shutter. This shutter could also be between the mask and be arranged on the substrate, with no special precautions for the alignment beams required are.

Fig. 5 zeigt die Anordnung von Fig. 4 in einer Ausführungsform, welche in besonderer Weise auf die Gegebenheiten des homogenen elektrostatischen Feldes eingeht. FIG. 5 shows the arrangement of FIG. 4 in an embodiment which deals in a special way with the conditions of the homogeneous electrostatic field.

Dabei wird der Multipol MP in Strahlrichtung durch mehrere Multipolringe MP₁, MP₂, . . ., MP_n gebildet, von welchen jeder einzelne auf das Potential des homogenen elektrostatischen Beschleunigungsfeldes E an der zugeordneten Stelle des Raumes gelegt ist. Das für eine Verkippung des Teilchenstrahls erforderliche Spannungssignal eines bestimmten Pols des Multipols MP wird dem entsprechenden Potential des homogenen elektrostatischen Beschleunigungsfeldes E überlagert. Falls die Elektrodenanordnung durch Ringelektroden El₁, El₂, . . ., El_n gemäß Fig. 2 gebildet wird, kann der Multipol MP direkt in die Elektrodenanordnung integriert werden, in dem eine Gruppe nacheinander angeordneter Ringelektroden, z. B. El₅, El₆, . . ., El_n in Kreisringsektoren, z. B. 12 Sektoren unterteilt sind, welche elektrisch voneinander isoliert sind, so daß diese in Sektoren unterteilten Ringelektroden El₅, El₆, . . ., El_n zugleich die Ringe MP₁, MP₂, . . ., MP_n des Multipols MP bilden. Wenn die Elektrodenanordnung durch Längsstäbe realisiert wird, kann beispielsweise jeder Pol des Multipols durch je einen Längsstab gebildet werden oder es können mehrere dieser Stäbe zu je einem Pol des Multipols zusammengefaßt werden. Bei einer solchen Ausführungsvariante ist es vorteilhaft, die Elektrodenanordnung durch zwei nacheinander angeordnete Serien von Längsstäben zu realisieren, von welchen die der Maske zugewandten Stäbe zur Bildung des Multipols herangezogen werden. Auch für den Fall, daß die Elektrodenanordnung zu Erzeugung des homogenen Beschleunigungsfeldes in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist, kann der Multipol gegebenenfalls in die Elektrodenanordnung integriert werden. Dabei werden entsprechende Sektoren der Zylinderwand voneinander isoliert und zusätzlich zu dem Potential für das Beschleunigungsfeld mit den Spannungssignalen für den Multipol versorgt.The multipole MP is in the beam direction by a plurality of multipole rings MP₁, MP₂,. . ., MP _{n are} formed, each of which is connected to the potential of the homogeneous electrostatic acceleration field E at the assigned point in space. The voltage signal of a specific pole of the multipole MP required for tilting the particle beam is superimposed on the corresponding potential of the homogeneous electrostatic acceleration field E. If the electrode arrangement by ring electrodes El₁, El₂,. . ., El _{n is formed} according to FIG. 2, the multipole MP can be integrated directly into the electrode arrangement, in which a group of ring electrodes arranged one after the other, e.g. B. El₅, El₆,. . ., El _n in annulus sectors, e.g. B. 12 sectors are divided, which are electrically isolated from each other, so that these are divided into sectors ring electrodes El₅, El₆,. . ., El _n the rings MP₁, MP₂,. . ., MP _{n of} the multipole MP form. If the electrode arrangement is realized by longitudinal rods, for example each pole of the multipole can be formed by a respective longitudinal rod or several of these rods can be combined to form one pole of the multipole. In such an embodiment variant, it is advantageous to implement the electrode arrangement by means of two successively arranged series of longitudinal bars, from which the bars facing the mask are used to form the multipole. In the event that the electrode arrangement is designed to generate the homogeneous acceleration field in the form of a hollow cylinder, the multipole can optionally be integrated into the electrode arrangement. Corresponding sectors of the cylinder wall are isolated from one another and, in addition to the potential for the acceleration field, are supplied with the voltage signals for the multipole.

Ebenso wird die Referenzplatte auf das entsprechende Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes gelegt, um Inhomogenitäten des Beschleunigungsfeldes nach Möglichkeit zu vermeiden. Da die Ablenkplatten A1, A2 im Bereich des homogenen elektrostatischen Feldes angeordnet sind, sind auch diese vorzugsweise in Strahlrichtung aus mehreren nacheinander angeordneten Teilabschnitten aufgebaut, die wiederum auf das vorgegebene Potential des homogenen elektrostatischen Feldes E an den betreffenden Stellen gelegt sind. Das Spannungssignal (Sägezahnspannung) wird diesen elektrostatischen Potentialen in bekannter Weise überlagert. Um eine Störung des homogenen elektrostatischen Feldes weiter zu verringern, kann auch die Betriebsspannung der Sekundärstrahldetektoren D1, D2 an das zugeordnete Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes E angepaßt sein.Likewise, the reference plate is at the appropriate electrostatic potential Acceleration field placed after inhomogeneities of the acceleration field Way to avoid. Since the baffles A1, A2 in the area of the homogeneous Electrostatic field are arranged, these are also preferably in the beam direction several successive sections arranged, which in turn on the predetermined potential of the homogeneous electrostatic field E at the relevant points are laid. The voltage signal (sawtooth voltage) becomes this electrostatic Potentials overlaid in a known manner. To disrupt the homogeneous electrostatic The field of the secondary beam detectors can also reduce the field further D1, D2 adapted to the assigned potential of the electrostatic acceleration field E. be.

Wie bereits weiter oben angeführt ist, kann koaxial um den Strahl eine (nicht dargestellte) gekühlte Fläche vorgesehen sein, welche zumindest einen Teil der durch die Bestrahlung der Referenzplatte R und der Maske M entstehenden Strahlungswärme aufnimmt, so daß die Maske M thermisch stabil gehalten wird. Diese gekühlte Fläche kann als ein thermisch bzw. elektrisch leitender Hohlzylinder ausgebildet sein, welcher von der Elektrodenanordnung elektrisch isoliert ist und diese umgibt. Bei entsprechender Formgebung der Elektrodenanordnung kann diese selbst gekühlt werden und zur Strahlungskühlung der Maske dienen. Falls die Elektrodenanordnung für das homogene Beschleunigungsfeld in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist, kann diese Funktion durch die Innenfläche des Hohlzylinders erfüllt werden. As already mentioned above, a (not shown) coaxial around the beam cooled surface can be provided, which at least part of the radiation from the Reference plate R and the mask M absorbs radiation heat generated, so that the mask M is kept thermally stable. This cooled surface can be considered a thermal or electrical be formed conductive hollow cylinder which is electrically from the electrode assembly is isolated and surrounds it. With an appropriate shape of the electrode arrangement can these are cooled themselves and are used for radiation cooling of the mask. if the Electrode arrangement for the homogeneous acceleration field in the form of a hollow cylinder is formed, this function can be fulfilled by the inner surface of the hollow cylinder.

An dieser Stelle ist noch anzumerken, daß es nicht in allen Fällen notwendig ist, daß sich das homogene elektrostatische Beschleunigungsfeld bis unmittelbar zu dem Substrat erstreckt und sowohl dieses als auch die Maske in das Beschleunigungsfeld integriert sind. Wenn sich das Beschleunigungsfeld lediglich bis zur Maske erstreckt, können jedoch die Potentialinien des Beschleunigungsfeldes durch die Maskenöffnungen ragen, so daß an jeder Maskenöffnung eine elektrostatische Minilinse gebildet wird, welche die Schattenwurfabbildung beeinflußt. Der angesprochene Effekt wird "Flies Eyes Effekt" genannt. Durch diese sogenannten Minilinsen kann beispielsweise eine Nachfokussierung des Teilchenstrahls zwischen der Maske und dem Substrat erfolgen. Eine solche Vorgangsweise ist in dem Artikel "Characteristics and Applications of Multiple Beam Machines" von Julius J. Muray, SRI International, in Microelectronic Engineering 9 (1989), 305ff beschrieben. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung tritt dieser sogenannte Flies Eyes Effekt aufgrund der geringen Entfernung zwischen der Maske und dem Substrat und der geringen Feldstärke nur äußerst schwach in Erscheinung, so daß dadurch praktisch keine Verschlechterung der Abbildungseigenschaften zu erwarten ist. Wenn die Maske und das Substrat, wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 beschrieben, in das homogene Beschleunigungsfeld integriert werden, tritt dieser Effekt überhaupt nicht in Erscheinung.At this point it should also be noted that it is not necessary in all cases for the homogeneous electrostatic acceleration field to extend directly to the substrate and for both this and the mask to be integrated into the acceleration field. If the acceleration field extends only to the mask, however, the potential lines of the acceleration field can protrude through the mask openings, so that an electrostatic mini-lens is formed at each mask opening, which influences the shadow cast image. The mentioned effect is called "Flies Eyes Effect". These so-called mini lenses can be used to refocus the particle beam between the mask and the substrate, for example. Such a procedure is described in the article "Characteristics and Applications of Multiple Beam Machines" by Julius J. Muray, SRI International, in Microelectronic Engineering 9 (1989), 305ff. In the case of an arrangement according to the invention, this so-called flies eyes effect appears only extremely weakly due to the short distance between the mask and the substrate and the low field strength, so that practically no deterioration in the imaging properties is to be expected. If the mask and the substrate, as described in the exemplary embodiments in FIGS. 2 and 3, are integrated into the homogeneous acceleration field, this effect does not appear at all.

Im folgenden werden die in den Fig. 2 und 3 dargestellten und oben bereits ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Lithographiesystem anhand praxisrelevanter Kenndaten angeführt, wobei als Ausgangspunkt eine Ionenquelle für einfach geladene Ionen dient, wobei der Durchmesser der virtuellen Ionenquelle ca. 10 µm beträgt. Für die Brillianz einer derzeit realisierbaren Ionenquelle wird ein Wert von 10⁴ Ampere/cm²·sterad angenommen. Die Brillianz einer Ionenquelle hat im wesentlichen keinen Einfluß auf die Qualität der Abbildung, sondern bestimmt lediglich die Belichtungszeit des Substrates, z. B. für lithographische Zwecke. Für die Belichtung eines geeigneten Photoresists mit einer Empfindlichkeit von 0,3 µC/cm² ist bei einem Bildfeld mit einem Durchmesser von ca. 200 mm mit einer Belichtungszeit in der Größenordnung von ca. 1 sec. zu rechnen. Damit kann mit einer solchen Anordnung eine bedeutsame Produktivität erreicht werden. In the following, the exemplary embodiments for a lithography system according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 and already described in detail above are given on the basis of practice-relevant characteristic data, an ion source for simply charged ions serving as the starting point, the diameter of the virtual ion source being approximately 10 μm. A value of 10⁴ amperes / cm² · sterad is assumed for the brilliance of a currently realizable ion source. The brilliance of an ion source has essentially no influence on the quality of the image, but only determines the exposure time of the substrate, e.g. B. for lithographic purposes. For the exposure of a suitable photoresist with a sensitivity of 0.3 µC / cm², with an image field with a diameter of approx. 200 mm, an exposure time of the order of approx. 1 sec. Is to be expected. With such an arrangement, significant productivity can be achieved.

Tabelle 1 Table 1

(Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2) (Embodiment according to FIG. 2)

Tabelle 2 Table 2

(Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3) (Embodiment according to FIG. 3)

Unter den in den obigen Tabellen angeführten Kenndaten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgendes zu verstehen:Among the characteristics listed in the tables above is within the scope of the present Invention to understand the following:

1 Unter "Gesamtlänge" ist der Abstand des Bildpunktes Q′ von der Maske M bzw. dem Substrat S im Sinne der Fig. 2 und 3 angegeben.1 Under "total length" is the distance of the pixel Q 'from the mask M or the substrate S in the sense of FIGS. 2 and 3.
2 Der "Durchmesser" gibt den Außendurchmesser der Elektrodenanordnung an.2 The "diameter" indicates the outer diameter of the electrode arrangement.
3 Die Angabe für das "Bildfeld" entspricht dem Strahldurchmesser am Ort der Maske.3 The information for the "image field" corresponds to the beam diameter at the location of the Mask.
4 Als "geometrischer Fehler der Abbildung" ist jener Fehler zu verstehen, welcher durch die endliche Größe der Teilchenquelle (hier 10 µm) verursacht wird. Angegeben ist der maximale Winkel aller von einem Maskenpunkt ausgehenden Teilstrahlen.4 The "geometric error of the image" is understood to mean that error which is caused by the finite size of the particle source (here 10 µm). The maximum angle of all starting from a mask point is specified Partial beams.
5 Als "chromatischer Fehler der Abbildung" wird jener Fehler bezeichnet, welcher durch die Energieunschärfe (hier ± 1 bzw. ±3 eV) entsteht. Angegeben ist der maximale Winkel aller von einem Maskenpunkt ausgehenden Teilstrahlen.5 The "chromatic error of the image" is the error which due to the energy blur (here ± 1 or ± 3 eV). The is given maximum angle of all partial beams originating from a mask point.
6 Der "Gesamtfehler Θ" wird durch quadratische Addition des geometrischen und chromatischen Fehlers berechnet: 6 The "total error Θ" is calculated by adding the quadratic geometric and chromatic error:
7 Die "Auflösung" der Abbildung ergibt sich aus dem Gesamtfehler und dem Abstand zwischen der Maske und dem Substrat (hier 1 mm bzw. 1 cm).7 The "resolution" of the figure results from the total error and the Distance between the mask and the substrate (here 1 mm or 1 cm).
8 Der Parameter "Verzeichnung" gibt die maximale Abweichung eines Bildpunktes von der Sollposition an, welche durch die Linsenfehler 3 und höherer Ordnung der Elektrodenanordnung, insbesondere der Blende B′ entsteht. Bei einer Strahlerzeugung durch ein reines Beschleunigungsfeld (Fig. 2) ist dieser Fehler im wesentlichen gleich Null.8 The parameter "distortion" indicates the maximum deviation of a pixel from the target position, which is caused by the lens defects 3 and higher order of the electrode arrangement, in particular the aperture B '. When a beam is generated by a pure acceleration field ( FIG. 2), this error is essentially zero.
9 Unter der "Divergenz des Randstrahls ε" ist die Abweichung des äußersten Teilstrahls des Teilchenstrahls von der zentralen Strahlrichtung, das heißt, die Abweichung von der Parallelität zu verstehen. Angegeben ist der Winkel der Divergenz bei einem Durchmesser von 200 mm (vgl. Fig. 1). Diese Divergenz hat keinen Abbildungsfehler zur Folge, da sie bei der Herstellung und Positionierung der Maske bzw. durch die Feldstärke berücksichtigt werden kann.9 The "divergence of the marginal ray ε" is understood to mean the deviation of the outermost partial beam of the particle beam from the central beam direction, that is to say the deviation from the parallelism. The angle of the divergence is given for a diameter of 200 mm (cf. FIG. 1). This divergence does not result in an aberration since it can be taken into account in the manufacture and positioning of the mask or by the field strength.
10 Die "Empfindlichkeit gegen Unebenheiten des Substrats" gibt jenen Abbildungsfehler an, welcher durch Abweichungen des Abstandes zwischen der Maske und dem Substrat von dem vorgegebenen Wert (1 mm oder 1 cm) entstehen kann. Dieser Fehler ergibt sich aus der Divergenz ε des Randstrahls und kann durch Unebenheiten des Substrates oder der Maske verursacht werden.10 The "sensitivity to unevenness of the substrate" gives that Imaging error, which is caused by deviations in the distance between the Mask and the substrate of the specified value (1 mm or 1 cm) arise can. This error results from the divergence ε of the marginal ray and can caused by unevenness in the substrate or the mask.

Claims

1. Anordnung für Schattenwurf-Lithographie mittels elektrisch geladener Teilchen zur Abbildung von Strukturen einer Maske auf einem dahinter angeordneten Substrat, mit einer im wesentlichen punktförmigen Teilchenquelle (Q) und einem Extraktionssystem (Ex) für eine bestimmte Sorte geladener Teilchen, welche die Quelle (Q) in Form eines divergenten Teilchenstrahls verlassen, und mit einem Mittel zur Bündelung des divergenten Teilchenstrahls zu einem zumindest annähernd parallelen Teilchenstrahl zur Beleuchtung der Maske (M) bzw. des Substrates (S), dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Bündelung des Teilchenstrahls eine Elektrodenanordnung (B, B′, El₁, El₂, El₃ . . ., El_n) zur Erzeugung eines elektrostatischen Beschleunigungsfeldes (E) aufweist, dessen Potential (U) in Strahlrichtung zumindest abschnittsweise einen konstanten Gradienten besitzt und normal zur Strahlrichtung zumindest innerhalb des Strahlquerschnittes im wesentlichen konstant ist.1. Arrangement for shadow casting lithography by means of electrically charged particles for imaging structures of a mask on a substrate arranged behind it, with an essentially punctiform particle source (Q) and an extraction system (Ex) for a specific type of charged particles, which the source (Q ) in the form of a divergent particle beam, and with a means for focusing the divergent particle beam into an at least approximately parallel particle beam for illuminating the mask (M) or the substrate (S), characterized in that the means for focusing the particle beam is an electrode arrangement (B, B ′, El₁, El₂, El₃..., El _n ) for generating an electrostatic acceleration field (E), the potential (U) of which at least in sections has a constant gradient in the beam direction and normal to the beam direction at least within the beam cross section in is essentially constant.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes (E) eine Mehrzahl in Strahlrichtung in Abständen hintereinander angeordnete koaxiale Ringelektroden (El₁, El₂, El₃ . . ., El_n) aufweist, welche auf unterschiedliche Potentiale (U₁, U₂, U₃, . . ., U_n) der Art gelegt sind, daß in Strahlrichtung innerhalb des Strahlquerschnittes ein homogenes Beschleunigungsfeld gebildet wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement for generating the electrostatic field (E) has a plurality of coaxial ring electrodes arranged one behind the other in the beam direction at intervals (El₁, El₂, El₃..., El _n ), which have different potentials (U₁, U₂, U₃,..., U _n ) are placed in such a way that a homogeneous acceleration field is formed in the beam direction within the beam cross section.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes einen in Strahlrichtung ausgerichteten, koaxialen Hohlzylinder mit einem vorbestimmten konstanten elektrischen Widerstand pro Längeneinheit aufweist, wobei die Endflächen des Hohlzylinders auf vorbestimmte elektrische Potentiale (U₀, U_n) gelegt sind.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement for generating the electrostatic field has a coaxial hollow cylinder aligned in the beam direction with a predetermined constant electrical resistance per unit length, the end faces of the hollow cylinder to predetermined electrical potentials (U₀, U _n ) are laid.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder durch ein Gitter gebildet wird.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the hollow cylinder by a Grid is formed.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes eine Mehrzahl in Strahlrichtung ausgerichtete, auf der Mantelfläche eines gedachten koaxialen Zylinders parallel angeordnete Längsstäbe mit einem vorbestimmten konstanten elektrischen Widerstand pro Längeneinheit aufweist, wobei die Enden der Längsstäbe auf je ein vorbestimmtes elektrisches Potential (U₀, U_n) gelegt sind.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electrode arrangement for generating the electrostatic field has a plurality of longitudinal rods aligned in the beam direction, arranged in parallel on the lateral surface of an imaginary coaxial cylinder with a predetermined constant electrical resistance per unit length, the ends of the longitudinal rods each have a predetermined electrical potential (U₀, U _n ).

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmige Teilchenquelle eine Ionenquelle (Iq) mit einem virtuellen Quellpunkt (Q) ist, welche ein Extraktionssystem (Ex) für Ionen bestimmter Energie und ein Separationsmittel (Ex, B) zur Abtrennung von Ionen einer gewünschten Sorte aufweist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the point particle source is an ion source (Iq) with a virtual source point (Q), which have an extraction system (Ex) for ions of certain energy and a separating agent (Ex, B) for the separation of ions of a desired type.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der Quelle (Q) und der Elektrodenanordnung (B, B′, El₁, El₂, El₃, . . ., El_n) zumindest eine elektrostatische Sammellinse (A) vorgesehen ist, welche den aus der punktförmigen Quelle (Q) austretenden divergenten Teilchenstrahl zu einem Bild (Q′) der Quelle bündelt, welches in oder vor der Anfangspotentialebene der Elektrodenanordnung (B, B′, El₁, El₂, El₃ . . ., El_n, Hz) liegt.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the beam path between the source (Q) and the electrode arrangement (B, B ', El₁, El₂, El₃,..., El _n ) at least one electrostatic converging lens ( A) is provided which bundles the divergent particle beam emerging from the point source (Q) into an image (Q ') of the source which is in or before the initial potential plane of the electrode arrangement (B, B', El₁, El₂, El₃... , El _n , Hz).

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Elektrodenanordnung (El₁, El₂, El₃ . . ., El_n) zumindest doppelt so groß wie der größte Durchmesser des Teilchenstrahls ist.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner diameter of the electrode arrangement (El₁, El₂, El₃ ..., El _n ) is at least twice as large as the largest diameter of the particle beam.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (M) in Strahlrichtung unmittelbar vor dem Substrat (S) angeordnet ist und der Abstand zwischen der Maske (M) und dem Substrat (S) zwischen 10 µm und 1 cm beträgt.9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mask (M) is arranged in the beam direction immediately in front of the substrate (S) and the distance between the mask (M) and the substrate (S) is between 10 microns and 1 cm.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine Eintrittsblende (B) aufweist, deren Öffnung den Quellpunkt (Q) bzw. das Bild (Q′) der punktförmigen Quelle enthält und nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser des Quellpunktes (Q) bzw. des Bildpunktes (Q′), wobei die Blende (B) auf ein Potential (U₀) gelegt ist, welches der Energie der geladenen Teilchen in der Quelle (Q) bzw. an dem Bildpunkt (Q′) entspricht, und daß das homogene elektrostatische Beschleunigungsfeld (U) in Strahlrichtung im wesentlichen unmittelbar an diese Blende (B) anschließt.10. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Electrode arrangement has an inlet aperture (B), the opening of which swells the point (Q) or the image (Q ′) of the point source and is not significantly larger than that Diameter of the source point (Q) or the image point (Q '), with the aperture (B) on Potential (U₀) is set, which is the energy of the charged particles in the source (Q) or at the pixel (Q ') and that the homogeneous electrostatic Acceleration field (U) in the beam direction essentially directly at this aperture (B) connects.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine Blende (B′) aufweist, die in Strahlrichtung in einem Abstand von der Quelle (Q) bzw. dem Bild (Q′) der Quelle (Q) angeordnet ist und eine Eintrittsöffnung aufweist, wobei die Blende (B′) auf ein Potential (U₀) gelegt ist, welches im wesentlichen der Energie der geladenen Teilchen in der Quelle (Q) bzw. an dem Bildpunkt (Q′) entspricht, und daß das homogene elektrostatische Beschleunigungsfeld (E) unmittelbar an diese Blende anschließt.11. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the Electrode arrangement has an aperture (B '), which is in the beam direction at a distance of the source (Q) or the image (Q ') of the source (Q) is arranged and an inlet opening has, wherein the aperture (B ') is connected to a potential (U₀), which is essentially the Energy of the charged particles in the source (Q) or at the pixel (Q ′) corresponds, and that the homogeneous electrostatic acceleration field (E) directly to this aperture connects.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld (E) sich in Strahlrichtung bis zu dem Substrat (S) erstreckt.12. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the electrostatic field (E) extends in the beam direction up to the substrate (S).

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (S) eine Endelektrode der Elektrodenanordnung ist, welche auf das Potential (US) des elektrostatischen Feldes (U) an dieser Stelle gelegt ist.13. Arrangement according to claim 12, characterized in that the substrate (S) a End electrode of the electrode arrangement is, which on the potential (US) of the electrostatic Field (U) is placed at this point.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (M) eine Elektrode der Elektrodenanordnung ist, die auf das Potential (U_M) des elektrostatischen Feldes (U) an dieser Stelle gelegt ist.14. Arrangement according to one of claims 12 or 13, characterized in that the mask (M) is an electrode of the electrode arrangement which is placed on the potential (U _M ) of the electrostatic field (U) at this point.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Bündelung des Teilchenstrahls weiters ein Mittel zum Verkippen des Teilchenstrahls normal zur Strahlrichtung und ein Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes aufweist, die im Bereich des elektrostatischen Feldes angeordnet und auf ein Potential gelegt sind, welches dem Potential des elektrostatischen Feldes an dieser Stelle entspricht.15. Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that the agent to bundle the particle beam further a means for tilting the particle beam normal to the beam direction and a means for changing the beam cross section, the are arranged in the area of the electrostatic field and are connected to a potential which corresponds to the potential of the electrostatic field at this point.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verkippen des Teilchenstrahls ein als Dipol betriebener, koaxial um die Achse des Teilchenstrahls angeordneter Multipol (MP) ist, welcher in Strahlrichtung durch mehrere hintereinander angeordnete Teilabschnitte (MP₁, MP₂, . . ., MP_n) gebildet wird, von welchen jeder als Basispotential auf das Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes an der betreffenden Stelle gelegt ist, wobei die Potentiale zur Erzeugung eines Dipolfeldes zu diesem Basispotential hinzuaddiert werden.16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the means for tilting the particle beam is a dipole operated, arranged coaxially about the axis of the particle beam multipole (MP), which in the beam direction by a plurality of sections arranged one behind the other (MP₁, MP₂,.. ., MP _n ) is formed, each of which is applied as the base potential to the potential of the electrostatic acceleration field at the point in question, the potentials for generating a dipole field being added to this base potential.

17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes ein als Quadrupol oder als Hexapol betriebener, koaxial um die Achse des Teilchenstrahls angeordneter Multipol (MP) ist, welcher in Strahlrichtung durch mehrere hintereinander angeordnete Teilabschnitte (MP₁, MP₂, . . ., MP_n) gebildet wird, von welchen jeder als Basispotential auf das Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes an der betreffenden Stelle gelegt ist, wobei die Potentiale zur Erzeugung eines Quadrupol- bzw. Hexapolfeldes zu diesem Basispotential hinzuaddiert werden.17. The arrangement according to claim 15, characterized in that the means for changing the beam cross-section is operated as a quadrupole or as a hexapole, coaxially arranged around the axis of the particle beam multipole (MP), which in the beam direction by several successively arranged sections (MP₁, MP₂ ,..., MP _n ) is formed, each of which is applied as the base potential to the potential of the electrostatic acceleration field at the point in question, the potentials for generating a quadrupole or hexapole field being added to this base potential.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verschieben des Teilchenstrahls bzw. das Mittel zum Verändern des Strahlquerschnittes in die Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen Beschleunigungsfeldes integriert ist, wobei diese Elektrodenanordnung in mehrere Sektoren unterteilt ist, die je einen Pol des Multipols bilden.18. Arrangement according to one of claims 15 to 17, characterized in that the Means for shifting the particle beam or the means for changing the Beam cross section in the electrode arrangement for generating the homogeneous Acceleration field is integrated, this electrode arrangement in several sectors is divided, each forming a pole of the multipole.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang in Abstand vor dem Substrat (S) und der Maske (M) ein Alignmentsystem vorgesehen ist, welches eine Referenzplatte (R) aufweist, die eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, durch welche ein zentraler Teilstrahl des gebündelten Teilchenstrahls zu der Maske (M) bzw. dem Substrat (S) durchgelassen wird, wobei die Referenzplatte (R) an der Berandung der zentralen Durchgangsöffnung eine Mehrzahl von kleineren Justieröffnungen (J1, J2) aufweist, durch welche im Bereich des teilweise ausgeblendeten Teilchenstrahls Justierstrahlen gebildet und in Richtung Maske (M) durchgelassen werden.19. Arrangement according to one of claims 1 to 18, characterized in that in Beam path at a distance from the substrate (S) and the mask (M) an alignment system is provided which has a reference plate (R) which has a central through opening through which a central partial beam of the bundled particle beam to the mask (M) or the substrate (S) is passed, the reference plate (R) on the Edging the central through opening a plurality of smaller adjustment openings (J1, J2), through which in the region of the partially masked particle beam Adjustment beams are formed and passed in the direction of the mask (M).

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter den Justieröffnungen (J1, J2) der Referenzplatte (R) paarweise zu beiden Seiten jedes Justierstrahls angeordnete Ablenkplatten (A1, A2) vorgesehen sind, durch welche jeder Justierstrahl mit Hilfe eines Spannungssignals über eine zugeordnete Markierung (M1, M2) der Maske (M) geführt werden kann, wobei Mittel zum Vergleichen eines von der Markierung (M1, M2) der Maske (M) ausgehenden Meßsignals mit dem Spannungssignal der Ablenkplatten (A1, A2) vorgesehen sind, um die Position der Maske (M) bezüglich der Referenzplatte (R) zu bestimmen.20. The arrangement according to claim 19, characterized in that immediately behind the Adjustment openings (J1, J2) of the reference plate (R) in pairs on both sides of each adjustment beam Arranged baffles (A1, A2) are provided, through which each adjustment beam with With the aid of a voltage signal via an assigned marking (M1, M2) of the mask (M) can be performed, whereby means for comparing one of the markings (M1, M2) Mask (M) outgoing measurement signal with the voltage signal of the baffle plates (A1, A2) are provided to the position of the mask (M) with respect to the reference plate (R) determine.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten (A1, A2) im Bereich des elektrostatischen Feldes angeordnet sind und in Strahlrichtung mehrere nacheinander angeordnete Teilabschnitte aufweisen, welche auf das Potential des elektrostatischen Feldes an den betreffenden Stellen gelegt sind.21. The arrangement according to claim 20, characterized in that the baffle plates (A1, A2) are arranged in the area of the electrostatic field and several in the beam direction have successively arranged sections, which refer to the potential of the electrostatic field are placed at the relevant points.

22. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Referenzplatte (R) eine weitere Referenzplatte vorgesehen ist, mittels welcher anstelle der Maske (M) eine Strahlausrichtung durchführbar ist, wobei diese weitere Referenzplatte auf das Potential des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes an der betreffenden Stelle gelegt ist.22. The arrangement according to claim 20 or 21, characterized in that behind the Reference plate (R) a further reference plate is provided, by means of which instead of Mask (M) a beam alignment can be carried out, this further reference plate on the Potential of the electrostatic acceleration field is placed at the point in question.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatte (R) über eine optische Einrichtung mit dem Substrat (S) oder einem Substratträger ausrichtbar ist.23. Arrangement according to one of claims 19 to 22, characterized in that the Reference plate (R) via an optical device with the substrate (S) or a Substrate carrier can be aligned.

24. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke (E) des homogenen Beschleunigungsfeldes innerhalb vorgegebener Grenzen variierbar ist, so daß die Abweichung (ε) des Teilchenstrahles von der Parallelität im Bereich des Substrates verändert und die Strukturen der Maske (M) mehr oder weniger vergrößert oder verkleinert auf das Substrat abgebildet werden.24. Arrangement according to one of claims 1 to 23, characterized in that the Field strength (E) of the homogeneous acceleration field within specified limits is variable so that the deviation (ε) of the particle beam from the parallelism in the range of the substrate changed and the structures of the mask (M) more or less enlarged or scaled down on the substrate.

25. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialdifferenz zwischen den Endelektroden der Elektrodenanordnung zum Erzeugen des homogenen elektrostatischen Feldes zwischen 25 und 200 kV beträgt.25. Arrangement according to one of claims 1 to 24, characterized in that the Potential difference between the end electrodes of the electrode arrangement for generating the homogeneous electrostatic field is between 25 and 200 kV.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der einfach positiv oder negativ geladene Teilchen bei Eintritt in das homogene Beschleunigungsfeld zwischen 2 und 20 keV beträgt.26. The arrangement according to claim 25, characterized in that the energy of the simple positively or negatively charged particles when entering the homogeneous acceleration field is between 2 and 20 keV.

27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das die Feldstärke des homogenen elektrostatischen Feldes zwischen 25 und 180 kV/m beträgt.27. The arrangement according to claim 26, characterized in that the field strength of homogeneous electrostatic field is between 25 and 180 kV / m.

28. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des gebündelten Teilchenstrahls unmittelbar vor dem Substrat zwischen 20 und 300 mm beträgt.28. Arrangement according to one of claims 1 to 27, characterized in that the Diameter of the bundled particle beam immediately in front of the substrate between 20 and Is 300 mm.