DE2460716B1 - Korpuskularstrahloptisches geraet zur korpuskelbestrahlung eines praeparats - Google Patents

Description

• Eine weitere Möglichkeit zur Abblendung der Lochmuster besteht darin, unter Teilen der Maske elektrostatische Ablenkelemente anzuordnen, bei deren Erregung Strahlen, die einen Teil der Lochmuster durchsetzen, zur Abbildung nicht beitragen.
• Dic bisherigen Ausführungen beziehen sich auf die
• Herstellung eines cinzigen, aus mehreren Teilen zusammcngesetzten Flächenmusters. Die Erfindung bietet auch dic Möglichkeit. iiiehrere Flächenmustel in relativ einfacher Weise herzustellen. So ist cs beispielsweise bei der Erzeugung von integrierten Schaltki.eisen in der Regel nötig, das Präparat in mehreren Stufen mit jcweils einem Bestrahlungsmuster zu versehen und anschließend daran in entsprechender Weise, beispielsweise durch Bcdampfung, Ionen- mplantierung u.clgl., zu behandeln. Bei dem erfindungsgemäßen Bereit ist cs möglich. mehreren dieser Stufen jeweils verschiedene Lochmuster auf der Maske zuzuordnen. die nachcinander auf dem Präparat abgebildet und in der beschriebenen Weise ausgelenkt werden.
• Zwar ist es bei dem eingangs genannten elektronenoptischen Gerät ebenfalls möglich, das Präparat in aufcinanderfolgenden Stufen zu belichten. In diesem Fall ist aber jeder Stufe jeweils eine Maske zuzuordnen. Die Masken müssen bei der bekannten Anordnung nacheinander in den Strahlengang gebracht und bezüglich des Präparats zentriert werden. Bei dem erfinclungsgemäßen Gerät hingegen ist weder ein Maskenwechsel noch eine Zentrierung der Maske vorzunehmen.
• Es ist bekannt (»Optik«, Bd. 38 (1973), S. 246 bis 260), ein Strichgitter, das abwechselnd belichtete und unbclichtete Streifen aufweist, dadurch zu erzeugen, daß ein aus waagerechten und senkrechten elektronenundurchlässigen Streifen bestehendes Kreuzgitter elektronenoptisch auf ein Präparat abgebildet und das Bild in Richtung der waagerechten Streifen des Krcuzgitters durch ein Ablenksystem um einen Betrag ausgelenkt wird, der gleich der Breite der senkrechten Streifen des Gitters ist. Ein Bestrahlungsmuster mit komplizierter Struktur. beispielsweise mit - isolierten unbelichteten Teilflächen, läßt sich dabei aber nicht erzielen.
• In den F i g. 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein elektronenoptisches Verkleinerungsgerät zur Abbildung des elektronenoptischen Bildes einer Maske auf einem Präparat, F i g. 2 Ausschnitte der Maske in der Aufsicht, F i g.3 das sich auf dem Präparat ergebende Flächenmuster, F i g. 4 einen Querschnitt einer Maske mit elektrostatischen Ablenkelementen.
• Das in F i g. 1 dargestellte elektronenoptisehe Verkleinerungsgerät 1 dient zur Herstellung von Mikroschaltungen. Es weist eine Elektronenquelle 2, einen Kondensor 3, eine magnetische Feldlinse 4 und eine Verkleinerungslinse 5 auf. In der Mitte der Feldlinse 4 befindet sich eine gleichmäßig bestrahlte Maske 6 (vgl.
• den eingezeichneten Strahlengang 7), die mit mehreren Lochmustern versehen ist, deren elektronenoptische Bilder nacheinander in der Registrierebene 9 des Gerätes 1 erzeugt werden.
• Am Ort der Eintrittspupille 10 der Verkleinerungslinse 5 befinden sich zwei elektrostatische Ablenkplattenpaare 11, 11', die eine Auslenkung der in der Registrierebene 9 vorliegenden, verkleinerten elektronenoptischen Bilder der Lochmuster ermöglichen.
• In der Figur ist ferner ein Elektronenmikroskop 12 dargestellt, das dem Verkleinerungsgerät 1 nachgeordnet ist und das zur Kontrolle und Scharfstellung der elektronenoptischen Bilder in der Registrierebene 9 dient. Das Elektronenmikroskop 12 weist eine Objektivlinse 13, eine Projektivlinse 14 und einen Leuchtschirm 15 auf.
• In der Registrierebene 9 des Verklcincrungsgerätes 1 ist ein Präparat 8 angeordnet, das mit einer clektrollen empfindlichen Schicht, z. B. Fotoresist-Lack, bedeckt ist. Zur Erzeugung eines aus zwei Teilen bestehenden Flächenmustcrs auf dem Präparat 8 mittels Elektronenbestrahlung besitzt die Maske 6 z. B. eine in F i g. 2 ausschnittsweise wiedergegebene Gestalt. Die Maske 6 ist als elektronenundurchlässige, z. B. metallische Platte 16 ausgebildet, die in ihrem einen Teil ein erstes Muster 17 von Löchern 18 und in ihrem andercn Teil ein zweites Muster 17' von Löchern 18' zum Durchtritt von Elektronen aufweist. Die beiden Lochmuster 17, 17' werden nacheinander auf dem Präparat 8 abgebildet und wiihrend der Belichtung des Präparates 8 jeweils mit Hilfe der Ablenkplattenpaare 11, 11' in einer zugehörigen Richtung ausgelenkt. Diese Auslenkung kann durch eine monoton ansteigende Ablenkspannung oder auch durch eine Wechselspannung, z. B. sinus- oder sägczahnförmig, erfolgen. Auf dem Präparat ergeben sich dadurch belichtete Flächen oder Linienzüge, deren Abmessungen in Richtung der zugehörigen Auslenkung durch die Länge dieser Auslenkung und durch die wirksame Länge des zugehörigen Loches, d. h. die Abmessung des Loches in der Richtung der Auslenkung, bcstimmt sind. Die Breite der Fläche bzw. des Linienzuges ist durch die Breite des entsprechenden Loches, d. h. die Abmessung senkrecht zur Richtung der Auslenkung, gegeben.
• Die Belichtung des Präparates 8 geschieht in folgender Weise: Es ist zunächst das erste Lochmuster 17 auf dem Präparat 8 abgebildet, während das zweite Lochmuster 17' z. B. durch eine auf der Maske 6 gelegte Abdeckmaske 21 abgeblendet ist. Das Ablenkplattenpaar 11 ist dabei zeitabhängig derart erregt, daß das elektronenoptische Bild des Lochmusters 17 das Präparat 8 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 19 gleichförmig bis zu einer maximalen Auslenkung überstreicht, die gleich der Länge dieses Pfeiles ist. Die Erregung des Ablenkplattenpaares 11 z. B. erfolgt mittels eines andeutungsweise dargestellten Sägezahngnerators 20.
• Anschließend ist das Bild des ersten Lochmusters 17 unwirksam gemacht und das zweite Lochmuster 17' auf das Präparat 8 projiziert. Dies geschieht dadurch, daß die Abdeckmaske 21 über das Lochmuster 17 geschoben wird, wobei sie das Lochmuster 17' freigibt. Die Positionierung des Bildes des zweiten Lochmusters 17' mit Hilfe des Ablenkplattenpaares 11' kann dabei z. B.
• durch das Elektronenmikroskop 12 kontrolliert werden.
• Das Bild des zweiten Lochmusters 17' wird dann durch eine zusätzliche Spannung am Ablenkplattenpaar 11' gleichförmig in Richtung der strichliert eingezeichneten Pfeile 19' bis zu einem Betrag ausgelenkt, der gleich der Länge dieses Pfeiles ist. Dies geschieht durch zusätzliche Erregung des Ablenkplattenpaares 11' mittels eines weiteren Sägezahngenerators 20'.
• Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Ausblendung des jeweils nicht zur Abbildung gelangenden Lochmusters mit einer Abdeckmaske 21. Es ist jedoch auch möglich, unterhalb der Maske 6 elektrostatische Ablenkelemente, z. B. elektrostatische Ablenkplatten, vorzusehen, die jeweils einem Lochmuster zugeordnet sind und bei deren Erregung das elektronenoptische Bild des zugeordneten Lochmusters aus der Eintrittspupille 10 der Verkleinerungslinse 5 ausgelenkt wird. Derartige Ablenkplatten 22, 22' sind in F i g. 1 strichliert eingezeichnet.
• Auf dem Präparat 8 ergibt sich ein Bestrahlungsmuster, das in F i g. 3 dargestellt ist. Das Bestrahlungsmuster, das zur Herstellung von Anschlüssen eines nicht dargestellten integrierten Schaltkreises dient. besitzt belichtete Flächen, die von unbelichteten Flächen umgeben sind. Die belichteten Flächen bestehen aus den Teilen I und II. Die Teile I sind durch Abbildung des Lochmusters 17 bzw. durch dessen Auslenkung in der angegebenen Weise (Pfeil 19) erzeugt. Die Teile II sind in entsprechender Weise durch Abbildung bzw. Auslcnkung des Lochmusters 17' gebildet. Nach entsprechender Behandlung, beispielsweise Ablösen der elektronenempfindlichen Schicht an den belichteten Stellen I und 11, lassen sich auf dem Präparat -Flächen erzeugen.
• die sich in ihrer Funktion von den umgebenden Flächen unterscheiden. Diese Flächen sind in dem dargestellten Beispiel durch Galvanisierung bzw. Bedampfung mit einer leitenden Schicht versehen. Es sei erwähnt, (laß Leiterbahnen durch Elektronenbestl-ahlung auch direkt gebildet werden können. In diesem Fall ist das Pr.ipal at mit einer Schicht zu versehen, die eine durch Elektronenbestrahlung reduzierbare Metallverbindung enthält.
• Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind die Lochmuster 17 bzw. 17' so gewählt, daß sich die entsprechenden belichteten Flächen I und II an den Übergangsstellen der Flächen I in die Flächen II jeweils überlappen. so daß die erforderlichen Verbindungen zwischen diesen Flächen gesichert- sind. Ferner ist in F i g. 3 zu erkennen.
• daß sich durch die erfindungsgemäße Abbildung von zwei Lochmustern in der dargestellten Weise komplizierte Bestrahlungsmuster erzeugen lassen. Von Bedeutung sind dabei die Flächen F. die nahezu vollständig von belichteten Flächen umgeben sind. Wollte man das in F i g. 3 dargestellte Bestrahlungsiiiustcr nach dem bekannten Prinzip durch statische Abbildung einer Maske in einem Verfahrensschritt erzeugen, so wäre es außerordentlich schwierig, hierfür eine Maske mit ausreichender mechanischer Stabilität herzustellen.
• An Stelle der in F i -g. 3 dargestellten Lochmaske 6 mit voneinander abgesetzten Lochmustern 17. 17' kann auch eine Lochmaske mit ineinanderliegenden Lochmustern vorgesehen sein. Damit ergibt sich die Möglichkeit, auf einer vorgegebenen Maskenfläche mehrere Lochmuster, die sich jeweils über die gesamte Maskenfläche erstrecken, unterzubringen. Bei Verwendung einer Abdeckmaske zur Abdeckung eines Teiles der Lochmuster ist diese dann mit Durchtrittsöffnungen für die das abzubildende Loch muster durchsetzenden Korpuskularstrahlen zu versehen. Darüber hinaus kann es diesem Fall erforderlich -werden, für jedes Lochmuster der Maske. eine besondere Abdeckmaske vorzusehen. Der Fertigungsaufwand für die Abdeckmaske kann jedoch gering gehalten.werden,,da die Löcher der Abdeckmaske in ihrem Durchmesser größer sei ii können als die zugeordneten Löcher des abzubildenden Lochmusters; aus dem gleichen Gninde ist in diesem Fall eine genaue Justierung der Abdeckmåske 21 nicht erforderlich. Bei Verwendung von clektrostatischen Ablenkelementen wäre hingegen pro Lochmuster eine Vielzahl derartiger Elemente anzubringen. Der Aufbau einer Maske mit ineinanderliegenden Lochmustern und den Löchern jedes Lochmusters zugeordneten clcktrostatischen Ablenkelementen ist in F i g. 4 dargestellt.
• Die Maske 6 weist zwei Lochmuster auf, von denen jeweils zwei Löcher 18 bzw. 18' zu sehen sind. Die Löchei 18, 18' sind an der der Strahlquelle abgewandten Seite von je einem elektrostatischen Ablenkelement 23.
• 23' flankiert, die gegenüber dem geerdeten metallisehen Körper 25 der Maske 6 durch eine Isolienschicht 24 abgesetzt sind und denen jeweils ein ebenfalls geerdetes Element 28 gegenübersteht. Die Ablenkelemente 23. 23' der beiden Lochmuster 17. 17' sind untereinander parallel geschaltet. Sie können über einen Doppelschalter 26 alternierend an eine Spannungsqucllc 27 angeschlossen werden. Ist es erforderlich, die die Löcher 18' durchsetzenden Elektronen auszublenden. so befindet sich der Schalter 26 in der eingezeichneten Stellung. Die Ablenkelemente 23' sind damit an die Spannungsquelle 27 angeschlossen. Zwischen den Ablenkelementen 23' und den zugehörigen Elementen 28 besteht eine Spannung; die das entsprechende Loch 18' durchsetzenden Elektronen werden aus der Eintrittspupille 10 der Verkleinerungslinse 5 (F i g. 1) ausgelenkt.
• Die Ablenkelemente 23 sind in diesem Fall geerdet; das bedeutet, daß die durch die Löcher 18 hindurelitretenden Elektronen in die Eintrittspupille gelangen und damit das zugehörige Lochmuster 17 auf dem Präparat abbilden können.
• Zur Ausblendung des Lochmusters 17 und Abbildung des Lochmusters 17' auf dem Präparat wird der Schalter 26 umgelegt. Die Ablenkelemente 23' sind dann nicht mehr erregt; das Lochmuster 17' kann auf dem Präparat abgebildet werden. Hingegen sind nun die Ablenkelemente 23 erregt und die die Löcher 18 durchsetzenden Elektronen aus der Eintrittspupille der Verkleinerungslinse ausgelenkt.
• Die Anwendung der Erfindung kommt, wie an Hand der Figuren erläutert, in erster Linie bei elektronenoptischen Verkleinerungsgeräten in Frage. Die Erfindung kann jedoch auch in Elektronenbestrahlungsgeräten eingesetzt werden, die das Bild der Maske im Verhältnis 1:1 auf dem Präparat abbilden. In grundsätzlich gleicher Weise kann die Erfindung auch bei ionenoptischen Bestrahlungsgeräten angewendet werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats mit einer gleichmäßig mit Korpuskeln bestrahiten Maske, die durch das optische System des Gerätes auf dem Präparat abgebildet ist, dadurch gekennzeichnct, daß die Maske (6) mit mehreren Lochmustern (17, 17') versehen ist und daß ein zwischen Maske (6) und Präparat (8) liegendes Ablenksystem (11, II') vorgesehen ist, durch das das Bild der Maske (6) auf dem Präparat (8) in zwei Koordinaten verschiebbar ist, wobei jeweils einer gegebenen Ablenkrichtung ein Lochmuster (17, 17') der Maske (6) zugeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, die während der Abbildung eines Lochmusters (17) eine Abbildung der übrigen Lochmuster (17') verhindern.
2. 2. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die während der Abbildung eines Lochmustcls (17) eine Abbildung der übrigen Lochmuster (17') verhindern, aus wenigstens einer Abdeckmaskc (21) zur Abdeckung eines Teiles der Lochmuster (17, 17') bestehen.
3. 3. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die während der Abbildung eines Lochmusters (17) eine Abbildung der übrigen Lochmuster (17') verhindern, aus unter Teilen der Maske (6) angeordncten elektrostatischen Ablenkelementen (23, 23', 28) bestehen, bei deren Erregung Strahlen, die einen Teil der Lochmuster (17, 17') durchsetzen, zur Abbildung nicht beitragen.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparats mit einer gleichmäßig mit Korpuskeln bestrahlten Maske, die durch das optische System des Gerätes auf dem Präparat abgebildet ist.

   Ein derartiges Gerät, das beispielsweise zur Herstellung von Mikroschaltungen auf Halbleiterplättchen dient, ist in Form eines elektronenoptischen Gerätes bekannt, bei dem die Maske auf dem Präparat verkleinert abgebildet wird (»Optik«, Bd. 36 (1972), S. 93 bis 110). Die Maske ist an den den nicht zu belichtenden Präparatbereichen entsprechenden Stellen elektronenundurchlässig, während sie an den den zu belichtenden Präparatbereichen zugeordneten Stellen mit Öffnungen versehen ist. Bei diesem Gerät kann es vorkommen, daß komplizierte zu erzeugende Bestrahlungsmuster Masken erforderlich machen, die eine geringe mechanische Stabilität aufweisen. Treten bei einem Bestrahlungsmuster beispielsweise unbelichtete Teilflächen auf, die zumindest annähernd vollständig von belichteten Präparatbereichen umgeben sind, so bedeutet dies, daß die Maske an der entsprechenden Stelle eine elektronenundurchlässige Fläche besitzen muß, die ebenfalls zumindest annähernd vollständig von Öffnungen der Maske umgeben ist.

   Es sind zwar Vorrichtungen bekannt, die die Erzeugung derartiger komplizierter Belichtungsstrukturen ermöglichen. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen apparativen Aufwand. Die Belichtung des Präparats erfolgt dabei mit Hilfe eines Raster- Elektrollcnlllikloskops. Bei diesem wird der Elektronenstrah r astcrföl-lllig über das Präparat hinweggcführt. Die Hcll- bzw. Dunkelsteuerung des Strahls gcschieht bei einer bekannten Vor-r-ichtung unter Vcrwendung eines Lichtpunkt-Abtasters (Flying Spot Scanner).

   Dieser besteht aus einer Kathodenstrahllöhl-c, tlclcn Leuchtschirm vom Elektronenstrahl gleichmäßig bcschieben wird. Der sich damit ergebende Lichtpunkt beleuchtet eine Maske, die ein dem zu erzeugenden Flächenmuster entsprechendes Muster aufweist. Das von der Maske durchgelassene Licht dient als Hcllstcuersignal des mit der Kathodenstrahlröhlc synchlonisierten Raster-Elektronenmikroskops (Rcv. Sci. Instr.

   44 (1973), S. 1282 bis 1285). Bei dieser Vorlichtung ist die Herstellungszeit eines Flächenmustcrs gleich der Zeit, die erforderlich ist, das gesamte Bildfeld des Mikroskops ZU belichten.

   Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung erfolgt die Hellsteuerung des Elektronenstrahls des Raster-Elektronenmikroskops mit Hilfe eines Digitalrechners. Die zu belichtenden Flächen werden dabei nacheinander jeweils rasterförmig beschrieben (J. Vac. Sci. Technol. 10 (1973), S. 1052 bis 1055). Bei dieser Vonichtung ist die Herstellungszeit eines Flächenmusters von dessen Form und Größe abhängig; sie ist mindestens gleich dem Produkt aus der Gesamtzahl der zu belichtenden Rasterpunkte und der erforderlichen Belichtungszeit eines derartigen Punktes. Unter Rasterpunkt ist dabei eine Fläche zu verstehen, die gleich der Querschnittsfläche des Elektronenstrahls auf dem Präparat ist.

   Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe. cin korpuskularstrahloptisehes Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Bestrahlungszeit gegenüber den beiden zuletzt genannten Vorrichtungen verkürzt ist und das mit einer relativ einfachen und mechanisch stabilen Maske die Herstellung auch komplizierter Flächenmuster, beispielsweise Flächenmustcl mit isolierten Teilflächen, ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Maske mit mehreren Lochmustern versehen ist und daß ein zwischen Maske und Präparat liegendes Ablenksystem vorgesehen ist, durch das das Bild der Maske auf dem Präparat in zwei Koordinaten verschiebbar ist, wobei jeweils einer gegebenen Ablenkrichtung ein Lochmuster der Maske zugeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, die während der Abbildung eines Lochmusters eine Abbildung der übrigen Lochmuster verhindern.

   Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist das Flächenmuster in aufeinanderfolgenden Schritten erzeugt. Bei jedem dieser Schritte ist eines der Lochmuster korpuskularstrahloptisch auf dem Präparat abgebildet und in der zugehörigen Richtung um einen vorgegebenen Wert ausgelenkt. Während dieses Vorgangs sind die übrigen Lochmuster unwirksam gemacht.

   Dies kann in einfacher Weise durch wenigstens eine Abdeckmaske erfolgen, die oberhalb bzw. unterhalb der Maske vorgesehen ist. Ist die Maske beispielsweise mit zwei Lochmustern versehen, so ist es in der Regel ausreichend, eine einzige Abdeckmaske vorzusehen, die während der Abbildung des ersten Loch musters das zweite Lochmuster und anschließend das erste Lochmuster abblendet, wobei sie das zweite Loch muster für die Abbildung freigibt.