DE2811553C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines hochaufgelösten Mikrominiaturmusters in einer strahlungs­ empfindlichen Schicht mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Die US-PS 39 00 737 beschreibt ein als EBES bekanntes Elek­ tronenstrahlenbündelexpositionssystem (wobei Exposition ein Sammelbegriff für Bestrahlung und Belichtung ist), das ein praktisches Werkzeug für die Erzeugung hochqualitativer, fein­ gemusterter Masken für integrierte Schaltungen darstellt. Das System ist auch dazu geeignet, Muster direkt auf resistbe­ schichteten Halbleiterscheiben zu exponieren (mit Resist wird in der vorliegenden Beschreibung ein gegenüber Elektronenstrahlen empfindlicher Lack bezeichnet). EBES kombiniert eine kontinuierliche Verschiebung der Maske oder des Scheibensubstrats mit einer periodischen Ablenkung des Elektronen­ strahlenbündels in einer Rasterabtastbetriebsweise.

Eine vorteilhafte Modifikation des EBES ist beschrieben in der DE-OS 27 04 441. Bei diesem modifizierten System ist die Musterschreibgeschwindigkeit des EBES durch Verwendung einer neuen Art der Rasterabtastung erhöht worden. Bei der neuen Art werden die Schreibfleckabmessungen des abtastenden Elektro­ nenstrahlenbündels während des Rasterabtastvorgangs mit hoher Geschwindigkeit geändert.

Die US-PS 34 91 236 zeigt eine Linsenmatrix zur individuellen Fokussierung getrennter Teile eines flutlichtartigen Elek­ tronenstrahlenbündels. Die einzelnen Strahlenbündelteile werden nicht individuell moduliert. Es ist versucht worden, noch andere Möglichkeiten zur Erhöhung der Musterschreibge­ schwindigkeit des EBES zu schaffen. Das Hauptmotiv für solche Anstrengungen ist der Wunsch nach einer Erhöhung der Durch­ satzleistung eines solchen Systems. Auf diese Weise werden die Kosten pro Fläche, die vom abtastenden Elektronenstrahlenbündel exponiert wird, reduziert und wird die wirtschaftliche Attraktivität von EBES als ein lithographisches Werkzeug verbessert. Ein weiteres Motiv zur Schaffung solcher Modifikationen ist die Überlegung, daß man in einem solchen schnelleren System zugunsten einer feineren Adressenstruktur oder der Verwendung eines weniger empfindlichen Elektronenresists Abstriche bei einer höheren Durchsatzleistung machen kann.

Überdies hat man im Verlauf der Versuche für die Entwicklung verbesserter EBES-Vorrichtungen erkannt, daß sog. Nachbar­ schaftseffekte unerwünschte Veränderungen der Elektronendosis, die zu verschiedenen Adressenpositionen des Resistmaterials geliefert wird, verursachen. Folglich sind auch Anstrengungen auf den Versuch gerichtet worden, einfache und zuverlässige Methoden zur Kompensation solcher Effekte zu schaffen.

In der US-PS 37 15 580 ist ein Verfahren zur Erzeugung von mehreren Mikrominiaturmustern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art beschrieben, bei dem mehrere Elektronenstrahlbündel von getrennten Elektronenquellen erzeugt werden. Alle Elektronenstrahlbündel laufen durch eine gemeinsame Linse auf die strahlungsempfindliche Schicht. Es ist für jedes Elektronenstrahlbündel ein eigenes Ablenksystem vorgesehen, so daß mehrere Mikrominiaturmuster in der strahlungsempfindlichen Schicht gleichzeitig erzeugt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines hochaufgelösten Mikro­ miniaturmusters der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. die die Möglichkeit bietet, mittels einer konstruktiv nicht besonders aufwendigen Apparatur in einer gegebenen Zeitspanne eine sehr hohe Anzahl von strahlungsempfindlichen Schichten mit Mikrominiaturmustern zu versehen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. die im Anspruch 5 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine solche mit Elektronen arbeitende Vorrichtung kann in einer schnelleren Arbeitweise als ein herkömmliches EBES betrieben werden. Zusätzlich kann die Vorrichtung so betrieben werden, daß die Elektronendosis, die einer jeden Adressenposition auf der Re­ sistbeschichtung geliefert wird, selektiv gesteuert wird, wodurch Nachbarschaftseffekte kompensiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Form einer Elektronenapparatur,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein viele Öffnungen aufweisendes Plattenteil, das in der Apparatur der Fig. 1 enthalten ist,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ablenkeinheit, die so aufgebaut ist, daß sie die Möglichkeit einer un­ abhängigen Austastung für jedes von vielen Elektronenstrahlenbündel gibt, die je durch die Öffnungen des Plattenteils der Fig. 2 laufen;

Fig. 4 und Fig. 5 Komponentenelemente der in Fig. 3 gezeigten Einheit;

Fig. 6 eine diagrammartige Darstellung eines Oberflächenbereichs eines resistbeschichteten Werkstücks;

Fig. 7, 8A und 8B zusammengenommen eine schematische Darstellung der Weise, in welcher die Ablenkeinheit nach Fig. 3 gesteuert wird; und

Fig. 9 die räumliche Zuordnung der Fig. 7, 8A und 8B.

Fig. 1 zeigt eine lithographische Vorrichtung zur steuerbaren Abtastung einer Vielzahl schmaler Elektronenflecken über der oberen Oberfläche einer Elektronenresistschicht 10 auf einem Substrat 12. Das Substrat 12 ist auf einem herkömmlichen x-y-beweglichen Tisch 16 angeordnet. Es sind verschiedene positive und negative Elek­ tronenresistmaterialien bekannt, die sich für die Schicht 10 eignen. Durch selektives Abtasten einer Vielzahl von Elek­ tronenflecken über der Oberfläche der Resistschicht 10 in einer hochgenauen und sehr schnellen Weise ist es möglich, Masken für integrierte Schaltungen herzustellen oder direkt auf eine resist­ beschichtete Scheibe zu schreiben, um äußerst kleine und genaue integrierte Schaltungen mit niedrigen Kosten herzustellen. Eine Beschreibung einiger Resistmaterialien, die als Schicht 10 geeignet sind, findet sich beispielsweise in einem zweiteiligen Artikel von L. F. Thompson mit dem Titel "Design of Polymer Resists for Electron Lithography", Solid State Technology, Teil 1: Juli 1974, S. 27-30; Teil 2: August 1974, S. 41-46.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 kann man als zwei Hauptbestandteile enthaltend betrachten. Einer ist eine nachfolgend im einzelnen beschriebene Elektronenstrahlapparatur, die gekennzeichnet ist durch hochgenaue, hochschnelle Ablenkeigenschaften, ähnlich jenen, wie sie die in der US-PS 38 01 792 beschriebene Apparatur aufweist. Zusätzlich ist die Apparatur gekennzeichnet durch die Möglichkeit der Abtastung einer Vielzahl unabhängig austastbarer Strahlenbündel über ein resistbeschichtetes Werkstück. Diese letztgenannte Eigenschaft wird nachfolgend besonders ausführlich beschrieben.

Der andere Hauptbestandteil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung umfaßt eine Steuervorrichtung 14 und eine Speichereinheit 15. Die Vorrichtung 14 ist beispielsweise von der Art, wie sie in der bereits genannten US-PS 39 00 737 beschrieben ist. Die Speichereinheit 15 ist der Vorrichtung 14 zugeordnet und wird von dieser gesteuert. Binäre Darstellungen, die in der Einheit 15 gespeichert sind, bestimmen, ob jedes einzelne der vielen Abtastelektronenstrahlenbündel in räumlich getrennten Adressenpositionen, die auf der Oberfläche der resistbeschichteten Werkstücks definiert sind, "ein" oder aus ist. Die Einheiten 14 und 15 liefern zusammen elektrische Signale an die Apparatur, um das Abtasten und Austasten der erzeugten Viel­ fachelektronenstrahlenbündel systematisch zu steuern. Überdies liefern diese Einheiten Steuersignale an den x-y- Tisch 16, um das Werkstück 10 während des Abtastvorgangs mechanisch zu verschieben, wie es in der genannten US-PS 39 00 737 beschrieben ist.

Die Apparatur nach Fig. 1 umfaßt eine herkömmliche Quelle 18 für die Erzeugung eines Elektronenstrahlenbündels. Die Querschnittskontur des von der Quelle 18 in Fig. 1 erzeugten Elektronen­ strahlenbündels ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt. Wie Fig. 1 zeigt, zeigen die Wege der von der Quelle emittierten Elektronen aufeinanderfolgend Divergenz und Konvergenz, während die Elektronen entlang einer Längsache 20 abwärts in Richtung zur Werkstückoberfläche 10 fliegen.

Beispielsweise umfaßt die Quelle 18 einen normalen Lanthanborid- Elektronenemitter mit einem Quellendurchmesser von etwa 20 µm und einem anfänglichen Strahlenbündeldivergenzwinkel von etwa 4×10^-2 Radian.

Das von der Quelle 18 der Fig. 1 gelieferte Elektronen­ strahlenbündel durchläuft eine herkömmliche elektromagnetische Linse 22 (beispielsweise eine Ringspule mit Eisenpolstücken), die am Überkreuzungspunkt 24 eine Abbildung der Quelle erzeugt. Anschließend wird das Strahlenbündel durch eine andere Normallinse 26 in der durch die gestrichelten Linien angedeuteten Weise derart gerichtet, daß es senkrecht auf eine mit Öffnungen versehene Platte 28 auftrifft. Das von der Säule nach Fig. 1 erzeugte Elektronen­ strahlenbündel ist so ausgelegt, daß es die Öffnungen in der Platte 28 stark und gleichförmig "beleuchtet". An der Oberfläche der Platte 28 beträgt der Durchmesser des auftreffenden Strahlenbündels beispielswise etwa 3 mm.

Gemäß einer speziellen beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung besitzt die Platte 28 der Fig. 1 ein quadratisches Teil mit einer Seitenlänge von etwa 2 mm, das eine Matrix von 8×8 in gleichem Abstand angeordneten kreisförmigen Durchgangslöchern aufweist (Fig. 2). Beispielsweise besitzt jede der dargestellten 64 Öffnungen einen Durchmesser von 100 µm, und der Mittenabstand benachbarter Öffnungen beträgt etwa 250 µm.

Demgemäß erzeugt die Apparatur nach Fig. 1 viele einzelne Elek­ tronenstrahlenbündel auf der Unterseite der mit Öffnungen ver­ sehenen Platten 28. Als nächstes durchlaufen die Strahlenbündel eine Ablenkeinheit 30, die für jedes der einzelnen Strahlenbündel die Möglichkeit einer unabhängigen Austattung schafft.

Bei einem typischen Einzelpunkt-Abtastsystem erreicht nur ein sehr kleiner Bruchteil (weniger als 0,1%) des Kathodenstroms das Target (die Zielplatte). Läßt man Vielfachstrahlenbündel auf das Target auftreffen, wird dieser Bruchteil um einen Faktor erhöht, der etwa gleich der Anzahl der Strahlen­ bündel ist, da die verfügbare Stromdichte durch die Elektronenkanone festgelegt wird.

Weitere Komponenten nach Fig. 1 sind zusätzliche herkömmliche Linsen 32 und 34 und eine zwischen diesen angeordnete Platte 36. Die Platte 36 besitzt ein einziges, zentral angeordnetes Durchgangsloch, das als eine Austastöffnung fungiert. Strahlenbündel, die von der Einheit 30 nicht abgelenkt worden sind, werden durch die Linse 32 derart gerichtet, daß sie durch die Öffnung in der Platte 36 gelangen. Andererseits werden Strahlenbündel, die von der Einheit 30 abgelenkt worden sind, so gerichtet, daß sie auf einen nicht geöffneten Teil der Platte 36 auftreffen. Solche Strahlenbündel werden natürlich daran gehindert, unterhalb der Platte 36 zu erscheinen.

Die elektromagnetischen Linsen 32 und 34 bilden ein herkömmliches symmetrisches Doublet (Zweilinser). Wird durch die Ablenkeinheit 30, die mit der mit einer Öffnung versehenen Platte 36 zusammenwirkt, keinerlei Strahlenbündel­ austastung erzeugt, erzeugen diese Linsen ein verkleinertes Zwischenbild der gesamten durch die Platte 28 definierten Öffnungsmatrix. Dieses Bild erscheint beispielsweise am Punkt 40 in einer Ebene, die senkrecht zur Achse 20 der Fig. 1 verläuft.

Eine weitere Verkleinerung der genannten Matrix oder des Feldes der Elektronenstrahlenbündel wird durch zusätzliche herkömmliche Linsen 42 und 44 erreicht, die in Fig. 1 schematisch dargestellt sind. Zusätzlich werden die Strahlenbündel durch eine normale elektromagnetische Rasterabtasteinheit 46 gemeinschaftlich selektiv abgelenkt, so daß sie an spezifizierten, einen Abstand aufweisenden Positionen in einem speziellen Teilbereich der Werkstückoberfläche 10 erscheinen. Zutritt zu anderen Teilbereichen der Oberfläche 10 wird erreicht durch mechanische Bewegungen der Oberfläche mit Hilfe beispielsweise eines computergesteuerten Mikromanipulators, wie es in der genannten US-PS 39 00 737 beschrieben ist.

Mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten speziellen, beispielsweisen Vorrichtung wird also ein Feld von einen Abstand aufweisenden Elektronenstrahlenbündel auf die Oberfläche eines resistbeschichteten Werkstücks gerichtet und über diese Oberfläche rasterabgetastet. Beispielsweise besitzt jedes dieser Strahlenbündel an der Oberfläche der Resistschicht 10 einen kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser von 0,25 µm. Während des Abtastvorgangs wird eine Intensitätsmodulation eines jeden Strahlenbündels an auf­ einanderfolgenden Adressenpositionen durchgeführt. Während aufeinander folgender, in einem Abstand durchgeführter, linearer Abtastungen wird bei jeder Adressenposition jedes Elektronenstrahlenbündel unabhängig von den anderen Abtast­ strahlenbündeln ausgetastet oder nicht. Beispielsweise wird angenommen, daß 512 Adressenpositionen mit gleichem Abstand längs einer jeden durch ein Strahlenbündel abgetasteten Linie liegen.

Während jeder einzelne Elektronenstrahlenbündelfleck längs einer Spalte des Abtastfeldes abgelenkt wird, wird die Intensität des Flecks moduliert, beispielsweise mit einer Folgefrequenz von 10 Megahertz, und zwar durch die Strahlenbündelaustasteinheit 30, die mit der eine Öffnung aufweisenden Platte 36 der Fig. 1 zusammenwirkt. Diese Modulationsfrequenz entspricht einer Einzeladressen- Expositionszeit von 100 Nanosekunden, was mit den Empfindlichkeiten verfügbarer Elektronenresistmaterialien verträglich ist.

Eine Draufsicht auf die Ablenkeinheit 30 der Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Einheit umfaßt einen Befestigungsblock 50 aus einem isolierenden oder leitenden Material, an dem bei einer speziellen, beispielsweisen Ausführungsform acht dünne metallisierte Platten 52 bis 59 befestigt sind. Ferner ist am Block 50 eine leitende Erdungsplatte 60 befestigt.

In Fig. 3 zeigen gestrichelte Kreise die Ausrichtung der einzelnen Elektronenstrahlenbündel, die aus der mit Löchern versehenen Platte 28 (Fig. 1) austreten, mit der Einheit 30. Jeder Kreis in Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines solchen Strahlenbündels, während es die Einheit 30 durchläuft. Elektrodenfinger, die als Muster auf einer Seite einer jeden der Platten 52 bis 59 angeordnet sind, sind je in z-Richtung neben einer Seite (beispielsweise der unteren Seite) der gezeigten Elektronenstrahlenbündel angeordnet (Fig. 5). Ein ungemustertes leitendes Teil ist in Fig. 3 auf der Oberseite einer jeden Strahlenbündelreihe angeordnet und elektrisch mit einem Bezugspotential, wie Erde, verbunden.

Eine Perspektivansicht des Blocks 50 ohne die daran befestigten Platten 52 bis 60 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Platte 52 der Fig. 3 ist so ausgelegt, daß sie an der Rückwand 62 des Blocks gemäß Fig. 4 montiert werden kann. Die aufeinanderfolgend breiteren Platten 53 bis 59 sind derart beschaffen, daß sie je zwischen entsprechenden Stufen des Blocks der Fig. 4 montiert werden können. Schließlich ist die Erdungsplatte 60 (Fig. 3) derart bemessen, daß sie auf den vorderen Oberflächen 64 und 66 des Blocks der Fig. 4 befestigt werden kann.

Die auf dem Block 50 befestigten acht gemusterten Platten 52 bis 59 sind in Fig. 5 gezeigt. Jede Platte besitzt ein isolierendes Teil, an dessen beiden Seiten je eine dünne leitende Schicht haftet. Bei jeder Platte ist die leitende Schicht lediglich auf einer Seite gemustert, beispielsweise durch Laseroberflächenbearbeitung, um darauf ein Elektrodenmuster zu bilden. Betrachtet man beispielsweise die Platte 53 in Fig. 5, sieht man, daß die leitende Schicht auf der Oberseite zur Erzeugung von acht Elektrodenfingern 67 bis 74, die elektrisch voneinander isoliert sind, gemustert worden ist. Diese Finger sind durch Musterteile der leitenden Schicht je mit einer entsprechenden von Anschlußzonen 75 bis 82, die Bondflecken bilden, elektrisch verbunden. Mittels elektrischer Verbindungen (nicht gezeigt) werden Spannungen an die einzelnen Zonen 75 bis 82 angelegt, um unabhängige Austast­ potentiale an den Elektrodenfingern 67 bis 74 zu erzeugen.

Die ungemusterte Seite oder Rückseite einer jeden der Platten 52 bis 59 der Fig. 5 ist mit Erde verbunden. Überdies ist die Platte 60 (Fig. 3) ebenfalls mit Erde verbunden. Mit Hilfe einer solchen strukturellen Anordnung ist es möglich, unabhängige Austastsignale zu erzeugen, um irgendein spezielles oder irgendwelche speziellen der vielen Elektronen­ strahlenbündel, die durch die Einheit 30 laufen, abzulenken, ohne unbeabsichtigte Ablenkungen irgendeines anderen Strahlenbündels zu verursachen.

Ein elementarer Teilbereich auf der Oberfläche der Resistschicht 10 (Fig. 1) kann beispielsweise ein Rechteck aufweisen, daß 128 µm×4 mm mißt. Ein solches Rechteck, das in der Vorstellung in Komponentenquadrate je mit einer Seitenlänge 0,25 µm aufgeteilt ist, ist in Fig. 6 gezeigt. Eine herkömmliche Rasterabtastung mit einem einzigen Elektronen­ strahlenbündel mit einem Durchmesser von 0,25 µm tritt in der y-Richtung Spalte für Spalte auf, wenn der Tisch 16 die Werkstückoberfläche kontinuierlich in -x-Richtung bewegt.

Bei einer Standard-EBES-Anlage wird im Verlauf der Rasterabtastung zu einem Zeitpunkt ein runder Adresenbereich bestrahlt oder nicht bestrahlt, was beispielsweise davon abhängt, ob eine die Adresse darstellende gespeicherte Ziffer eine "1" oder "2" ist. Eine solche Arbeitsweise ist ausführlich in der genannten US-PS 39 00 737 beschrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zu einem Zeitpunkt mehrere einen Abstand voneinander aufweisende Spalten des in Fig. 6 gezeigten Teilbereichs gleichzeitig je durch mehrere Elektronenstrahlenbündel abgetastet. In einem speziellen, beispielsweisen Fall, wie er hier spezifiziert ist, werden gleichzeitig acht einen Abstand aufweisende Spalten auf der Werkstückoberfläche durch acht unabhängig austastbare Elektronenstrahlenbündel abgetastet. So durchlaufen beispielsweise während einer speziellen Abtastung in der y-Richtung (Fig. 6) die acht Strahlenbündel gemeinschaftlich je die Spalten mit den Nummern 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49 und 56. Während dieser Abtastung haben benachbarte Strahlenbündel auf der Oberfläche der Resistschicht 10 (Fig. 1) in der x-Richtung einen Abstand von 7 Spaltenbreiten oder Adressenpositionen. Überdies wird jedes der Abtaststrahlenbündel an jeder Adressenposition unabhängig ausgetastet oder nicht, während es nacheinander die längs einer jeden Spalte definierten 512 Adressenpositionen durchläuft.

Das Werkstück 12 (Fig. 1) wird zwischen aufeinanderfolgenden y-Richtungs- Abtastungen mechanisch um acht Spaltenbreiten oder Adressenpositionen in der -x-Richtung (Fig. 6) bewegt. Folglich verlaufen bei diesem Beispiel die acht Strahlenbündel als nächstes gemeinschaftlich entlang der mit 15, 22, 29, 36, 43, 50, 57 und 64 numerierten Spalten. Mittels dieser in einander geschobenen Abtastweise wird jede Spalte mit einer höheren Nummer als 56 einmal durch eines der acht Abtaststrahlenbündel in der y-Richtung durchlaufen und selektiv exponiert.

In manchen praktischen Fällen mag es nicht möglich sein, die Abtastelektronenstrahlenbündel auf der Targetoberfläche soweit zu trennen, wie es zuvor angegeben war. In diesen Fällen kann die hier beschriebene Vielfachstrahlen­ bündelabtastweise durchgeführt werden, indem eine zusätzliche Strahlenbündelablenkung in der x-Richtung (Fig. 6) erzeugt wird. Wenn die Strahlenbündel an der Targetoberfläche beispielsweise nur durch zwei Spaltenbreiten getrennt wären, würden beispielsweise zuerst die Spalten 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15 abgetastet und würden dann die Spalten 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 und 16 durchlaufen. In diesem Fall wird eine zusätzliche x-Ablenkung benutzt, um die Strahlenbündel mit den richtigen Adressen auf der Targetoberfläche auszurichten.

In jedem der oben spezifizierten beiden besonderen Strahlen­ bündeltrennungsfällen beträgt die Geschwindigkeit des mechanischen Vorschubs des resistbeschichteten Werkstücks acht Spalten pro y-Richtung-Abtastung, anstelle einer Spalte pro Abtastung (wie es für eine Standard-EBES-Anlage charakteristisch ist). Diese Erhöhung ist ein direktes Maß für die vergrößerte Expositionsrate.

Mit der Platte 28 (Fig. 2) kann ein zweidimensionales Feld von Elektronenstrahlenbündeln erzeugt werden, das selektiv über die Werkstückoberfläche abgetastet wird. Eine andere Ausführungsform ist eine Platte, die lediglich eine lineare Reihe von Durchgangsöffnungen aufweist. Die lineare Reihe der Öffnungen verläuft senkrecht zur elektrischen Ablenk- oder Durchlaufrichtung (die elektrische Durchlaufrichtung ist beispielsweise die in Fig. 6 gezeigte y-Richtung).

In der Ausführungsform, wie sie nachfolgend beschrieben ist, ist eine zweidimensionale Anordnung von Elektronenstrahlenbündeln vorgesehen. Jedes Strahlenbündel in einer solchen Anordnung wird mittels der Einheit 30, wie sie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, unabhängig ausgetastet. Man kann davon ausgehen, daß die Einheit 30 ein 8×8-Feld aus unabhängigen Strahlenbündelaustastteileinheiten aufweist, die je ein Paar elektrostatische Ablenkplatten besitzen. Ein solches Feld, das 64 einzelne Teileinheiten aufweist, ist schematisch in Fig. 7 gezeigt.

Die in Fig. 7 gezeigten Austastteileinheiten B₁₁ bis B₈₁ steuern je eines der acht Elektronenstrahlenbündel, die längs einer einzigen Spalte abgetastet werden, die mit der y- oder elektronischen Abtastrichtung auf der selektiv bestrahlten Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet ist. Es sei angenommen, daß benachbarte Strahlenbündel durch gleiche Abstände derart getrennt sind, und daß eine gegebene Adresse auf dem Werkstück T Nanosekunden exponiert wird, nachdem sie durch das benachbarte Abtast­ strahlenbündel exponiert worden ist. In einem solchen Fall bewirkt eine Verzögerung des an B₁₁ angelegten Austastsignals um eine Zeit T vor dem Anlegen des Signals an B₂₁ ein gleichmäßiges Muster, das an einer gegebenen Adresse mit der doppelten Elektronendosis exponiert wird. Eine solche Betriebsart kann auf die Teileinheiten B₃₁ bis B₈₁ erstreckt werden, um die einer gegebenen Adresse zugeführte Dosis weiter zu erhöhen.

Die zuvor erwähnte Betriebsweise wird erreicht, indem einfach die jeweiligen Austastsignale an die in Fig. 7 gezeigten Teileinheiten B₁₁ bis B₁₈ angelegt werden und dann jedes dieser Signale um T Nanosekunden verzögert wird, bevor es einer jeden der aufeinander folgenden Teileinheiten in der zugeordneten y-Richtung-Spalte der Teileinheiten zugeführt wird. So wird beispielsweise in einer solchen Anordnung das über die Leitung 90 (Fig. 7) auf die linke Platte der Teileinheit B₁₁ gegebene Signal in einer Verzögerungseinheit 91 um T Nanosekunden verzögert, bevor es an die linke Platte der Teileinheit B₂₁ gelegt wird. In diesem Fall kann eine Gattereinheit 92 aus der dargestellten Schaltung weggelassen werden und es kann eine direkte elektrische Verbindung von der linken Platte der Teileinheit B₁₁ zur oberen Seite oder Eingangsseite der Verzögerungseinheit 91 hergestellt werden. Alternativ kann die Gattereinheit 92 an ihrer Stelle belassen werden. In diesem Fall wird, solange kein Sperrsignal an den linken Eingangsanschluß der Einheit 92 angelegt ist, das an dessen rechten Eingangsanschluß angelegte Signal zur Verzögerungseinheit 91 übertragen (da bei dieser Anordung die Einheit 92 selbst einen bestimmten Betrag an Verzögerung einbringt, muß die Verzögerung der Einheit 91 exakt um diesen Betrag verringert werden).

Bei der zuvor genannten beispielsweisen Betriebsart wird das ursprüngliche an B₁₁ in Fig. 7 angelegte Austastsignal weiter der Reihe nach verzögert, um die zusätzlichen Teileinheiten B₃₁ bis B₈₁ zu steuern. In exakt der gleichen Weise werden die unabhängigen Austastsignale, die gemeinschaftlich auf B₁₂ bis B₁₈ gegeben werden, ebenfalls sukzessiv verzögert, bevor sie auf die darunter gezeigten Teileinheiten gegeben werden, welche die y-Richtung-Spalten des Feldes bilden.

Obwohl die beschriebene Arbeitsweise für einige Anwendungen attraktiv ist, ist es in der Praxis oft mehr erwünscht, die Dosis an jeder Adresse selektiv variieren zu können, als gleichmäßig eine achtfache Dosis auf diese aufzubringen. Dieser Wunsch rührt von der Tatsache her, daß von in der Nähe befindlichen exponierten Zonen gestreute Elektronen teilweise die gegenwärtig exponierte Adresse exponieren. Wenn die meisten der nahe gelegenen Adressen exponiert werden, braucht folglich nur eine kleinere Dosis direkt auf die gegenwärtig exponierte Adresse aufgebracht zu werden. Da bereits Information über die Exposition benachbarter Adressen verfügbar ist, ist es möglich, die örtliche Dosis nach festgelegten Regeln zu steuern. Auf diese Weise ist es möglich, eine gleichmäßigere Exposition einer Resistschicht zu erreichen.

Die Fig. 7, 8A und 8B bilden zusammen betrachtet eine besondere, beispielsweise Anordnung, bei welcher die acht nächsten Nachbarn oder Adressenpositionen der gegenwärtig exponierten Adresse abgetastet werden. Musterinformation für den zu exponierenden Bereich ist gespeichert, wie es durch Spaltenzahlen in zehn seriellen Speichern M₀ bis M₉ (Fig. 8A und 8B) gezeigt ist. Beispielsweise enthält der Speicher M₁ eine zuvor entworfene binäre Darstellung, welche das in Spalten 7, 15, 23, 31, 39, 47 . . . zu exponierende Muster angibt. Der Speicher M₁ enthält in jedem seiner numerierten Abschnitte eine 512-Bit-Zahl, von deren "0"- oder "1"-Ziffern jede festlegt, ob das durch die Teileinheit B₁₁ (Fig. 7) gesteuerte Strahlenbündel an den 512 aufeinanderfolgenden Adressenstellen in Spalte Nr. 7 aus bzw. ein ist.

Die in entsprechenden Abschnitten der Speicher M₁ bis M₈ gespeicherten 512-Bit-Zahlen werden im Einklang in serieller Weise mit einer bstimmten Frequenz aus diesen ausgelesen. Mittels einer herkömmlichen Speicherausleseschaltungsanordnung (die in den Fig. 8A und 8B nicht explizit gezeigt ist), werden die Inhalte der entsprechenden Abschnitte der Speicher M₁ bis M₈ je über ein entsprechendes von Schieberegistern 101 bis 108 auf die entsprechenden Austastteileinheiten B₁₁ bis B₁₈ gegeben.

Jedes der Register 100 und 109 der Fig. 8A und 8B besitzt eine einzige Dreistufeneinheit, die drei Ziffernstellen zu speichern vermag. Jedes der Register 101 und 108 besitzt zwei Dreistufeneinheiten, während jedes der Register 102 bis 107 drei Dreistufeneinheiten aufweist. Wie Fig. 8A zeigt, ist die Musterinformation für Spalte Nr. 15 im Speicher M₁ gespeichert. Diese Information wird in einer seriellen Bit- für-Bit-Form über eine Leitung 109′ auf den linken Eingang des Schieberegisters 101 gegeben. Dann wird diese Information vom Ausgang der zweiten Stufe der linken Einheit des Registers 101 über eine Leitung 90 auf die linke Platte der Austastteileinheit B₁₁ in Fig. 7 gegeben.

Die in den Fig. 7, 8A und 8B gezeigte Anordnung ist derart beschaffen, daß sie die acht nächsten Nachbarn oder Adressenpositionen einer jeden der gegenwärtig exponierten Adressen abtasten. So werden beispielsweise die binären Darstellungen, die je die acht nächsten Nachbarn derjenigen Adresse in Spalte Nr. 14, die gegenwärig von dem durch B₁₁ gesteuerten Strahlenbündel exponiert wird, angegeben, abgetastet und auf eine normale Summierschaltung 110 gegeben. Es sei beispielsweise angenommen, daß das von B₁₁ gesteuerte Strahlenbündel gegenwärtig die 250. Adressenposition in Spalte Nr. 15 exponiert. Signale, die je für die Adressen­ positionen 249 und 251 in Spalte Nr. 15 repräsentativ sind, werden in der unteren bzw. oberen Stufe der linken Einheit des Schieberegisters 101 gespeichert. Wie Fig. 8A zeigt, bilden die Ausgänge dieser Stufen zwei der Eingänge der Summierschaltung 110. Zusätzlich werden Signale, welche die drei nächsten Adressen in Spalte Nr. 14 darstellen, in der linken Einheit des Registers 102 gespeichert. Diese Signale werden ebenfalls auf die Summierschaltung 110 gegeben. Überdies werden Signale, welche die drei nächsten Adressen in Spalte Nr. 16 repräsentieren, im Register 100 gespeichert und ebenfalls auf die Summierschaltung 110 gegeben, wie es Fig. 8A zeigt.

Folglich erhält die Summierschaltung 110 der Fig. 8A als Eingangssignale acht binäre Angaben, die je dafür repräsentativ sind, ob die acht nächsten Nachbarn der gegenwärtig exponierten Adresse exponiert worden sind oder exponiert werden. Daraufhin liefert die Schaltung 110 ein Ausgangssignal auf Leitung 120, das in Abhängigkeit davon, wieviele der acht abgetasteten Darstellungen "1"-Signale waren, den Wert 0 bis 8 aufweist. Dieses Ausgangssignal wird auf eine in Fig. 7 gezeigte herkömmliche Pegelwählschaltung 122 gegeben.

Die Pegelwählschaltung 122 der Fig. 7 umfaßt sieben Aus­ gangsleitungen, die, von oben nach unten, mit L₁ bis L₇ bezeichnet sind. Wenn die Summierschaltung 110 ein Ausgangssignal erzeugt, das den Wert 7 oder 8 besitzt, dann liefert lediglich die Ausgangsleitung L₁ ein "1"-Signal. Wenn, als anderes Extrem, die Schaltung 110 ein Ausgangssignal liefert, das den Wert 0 besitzt, dann liefert keine der Ausgangsleitungen L₁ bis L₇ ein "1"-Signal. Im ersten Fall (der anzeigt, daß 7 oder 8 der nächsten Nachbarn exponiert werden), dient das "1"-Signal auf L₁ als Sperrsignal, um das Gatter 92 daran zu hindern, ein "1"-Signal an seinem Ausgangsanschluß abzugeben. Folglich wird es keinem B₁₁ zugeführten "1"- oder "exponieren"-Signal erlaubt, in der am weitesten links gelegenen Spalte aus Gattern und Verzögerungseinheiten (Fig. 7) nach unten zu laufen, um "exponieren"-Signale an irgendwelche der anderen Austastteileinheiten B₂₁ bis B₈₁ zu liefern. Folglich kann in diesem Fall nur an B₁₁ ein "1"- oder "exponieren"-Signal angelegt werden. Die je von B₂₁ bis B₈₁ gesteuerten Strahlenbündel werden daher nicht so gerichtet, daß sie die gegenwärtig vom B₁₁-Strahlenbündel exponierte Adresse exponieren. Folglich ist die Gesamtdosis, welche die gegenwärige Adresse empfängt, nur ein Achtel der maxial möglichen Dosis (wenn eine gleiche Dosis von jedem Strahlenbündel angenommen wird).

Im zuvor erwähnten anderen Fall, in welchem keine der Leitungen L₁ bis L₇ der Fig. 7 ein "1"-Signal liefert, erhält die gegenwärtige Adresse wiederholte Dosen, in geeignet zeitlich gesteuerten Intervallen, von den Strahlenbündeln, die je durch die entsprechende der Teileinheiten B₂₁ bis B₈₁ gesteuert werden. In diesem Fall wird die maximal mögliche Dosis auf die gegenwärtig exponierte Adresse gegeben. Für die anderen Fälle, in welche die Summierschaltung 110 der Fig. 8A Ausgangssignale mit einem der Werte 1 bis 6 erzeugt, wird von der Pegelwählschaltung 122 (Fig. 7) ein "1"-Ausgangssignal nur auf L₇, L₆, L₅, L₄, L₃ bzw. L₂ gegeben. Jedes dieser "1"-Signale bewirkt, daß zugelassen wird, daß eine bestimmte Anzahl der von B₂₁ bis B₈₁ gesteuerten Strahlenbündel die gegenwärtig vom B₁₁-Strahlenbündel exponierte Adresse exponiert.

In einer Weise, die exakt der zuvor beschriebenen und in den Fig. 7, 8A und 8B gezeigten gleich ist, werden eine Abtastung, eine Summierung, eine Pegelauswahl, eine Signal­ verzögerung und eine Steuerung während einer jeden y-Richtung- Abtastung für die Austastteileinheiten B₂₂ bis B₈₂, B₂₃ bis B₈₃, B₂₄ bis B₈₄, B₂₅ bis B₈₅, B₂₆ bis B₈₆, B₂₇ bis B₈₇ und B₂₈ bis B₈₈ ausgeführt. Auf diese Weise werden acht Spalten gleichzeitig abgetastet, wobei die einer jeden Adressenposition gelieferte Dosis in Übereinstimmung mit der zuvor angegebenen besonderen, beispielsweisen Regel bestimmt wird.

Claims (13)

1. Verfahren zur Erzeugung eines hochaufgelösten Mikrominiaturmusters in einer strahlungsempfindlichen Schicht eines Werkstücks mittels Strahlen geladener Teilchen, bei dem ein Feld von Strahlenbündeln erzeugt und das Strahlenbündelfeld auf die Oberfläche der Schicht so gerichtet wird, daß auf dieser ein Feld einer Vielzahl von einem Abstand voneinander aufweisenden Strahlungsflecken erscheint, und bei dem eine Rasterablenkung der Flecken so durchgeführt wird, daß die Oberfläche mit allen Flecken gleichzeitig abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Flecken in dem Feld während des Abtastens unabhängig und selektiv ausgetastet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine lineare Reihe von Strahlenbündeln erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweidimensionales Feld von Strahlenbündeln, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdosis, die einer jeden mit einem Fleck zu bestrahlenden Adressenposition in einer Spalte auf der Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht geliefert wird, während des Abtastens dieser Spalte mit einer entsprechenden Spalte von Flecken gesteuert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Einrichtung (18, 22, 26) zur Bildung eines Feldes von Strahlungsbündeln, eine Einrichtung zum Lenken des Feldes von Strahlungsbündeln derart, daß diese auf die Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht auftreffen, um dort als ein Feld von mehreren einen Abstand voneinander aufweisenden Strahlungsflecken in Erscheinung zu treten, und eine Einrichtung zur Rasterablenkung der Flecken derart, daß die Oberfläche mit allen Flecken gleichzeitig abgetastet wird, gekennzeichnet durch eine Austastvorrichtung (30, 36) zum unabhängigen und selektiven Austasten einzelner Flecken in dem Feld während des Abtastens.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden eines Feldes von Strahlungsbündeln eine Einrichtung zum Bilden eines linearen Feldes von Strahlungsbündeln ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden eines Feldes von Strahlungsbündeln eine Einrichtung zum Bilden eines zweidimensionalen Feldes von Strahlungsbündeln in Form von Reihen und Spalten ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden eines Feldes von Strahlungsbündeln eine Einrichtung aufweist, mit der die Strahlungsdosis, die einer jeden mit einem Fleck zu bestrahlenden Adressenposition in einer Spalte auf der Oberfläche der strah­ lungsempfindlichen Schicht zugeführt wird, selektiv steuerbar ist, wenn diese Spalte mit einer entsprechenden Spalte von Flecken abgetastet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein viele Öffnungen aufweisendes Plattenteil (28) und eine Einrichtung (18, 22, 26) zur gleichförmigen Bestrahlung einer Seite des Plattenteils mit einem Strahlenbündel zur Bildung einer Vielzahl von Strahlenbündeln, die je auf der anderen Seite des Plattenteils von den dieses durch­ dringenden Öffnungen ausgehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenteil eine lineare Anordnung von Durchgangsöffnungen zur Bildung eines entsprechenden linearen Feldes von Strahlenbündeln umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16) zur mechanischen Bewegung des Werkstücks in einer ersten Richtung vorgesehen ist und daß die Einrichtung (46) zur Rasterablenkung der Flecken so ausgebildet ist, daß die Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht des Werkstücks mit den Flecken in der zur ersten Richtung senkrecht verlaufenden Richtung abgetastet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden eines Feldes von Strahlungsbündeln so ausgebildet ist, daß ein Feld von in einer Matrix aus Reihen und Spalten angeordneten Elektronenstrahlenbündeln erzeugt wird, daß die Reihen parallel zur Richtung der mechanischen Bewegung des Werkstücks und die Spalten parallel zur Abtastrichtung verlaufen, daß benachbarte Spalten der Strahlenbündel auf der Oberfläche der strah­ lungsempfindlichen Schicht einen Abstand voneinander aufweisen, der einer Vielzahl von mit einem Fleck zu bestrahlenden Adressenpositionen entspricht, daß die Austastvorrichtung (30, 36) voneinander unabhängig Austastteileinheiten aufweist, die je einem der Feldstrahlenbündel zugeordnet sind und ebenfalls in einer Matrix aus Reihen und Spalten angeordnet sind, und daß eine Einrichtung (14, 15) vorgesehen ist, mit der einzelne Austastsignale an die Austastteileinheiten angelegt werden, wenn das Strah­ lenbündelfeld über der Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht Spalte für Spalte abgetastet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Signalzuführungseinrichtung (14, 15) mit einer Einrichtung zum Speichern digitaler Darstellungen, die anzeigen, ob jede Adressenposition in einer abzutastenden Spalte exponiert werden soll oder nicht, eine Einrichtung (14) zum jeweiligen Anlegen der gespeicherten Darstellungen an die Austastteileinheiten in der ersten Reihe der Matrix, um die Exposition bestimmter entsprechender Adressenpositionen in einen Abstand voneinander aufweisenden Spalten an der Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schicht während deren Abtastung zu steuern, eine Einrichtung (110, 111) zur Erzeugung von Signalen, welche die Anzahl der Adressenpositionen angeben, die in der Nachbarschaft der bestimmten, gegenwärtig exponierten Positionen exponiert worden sind oder exponiert werden, und eine auf die Signalerzeugungseinrichtung ansprechende Einrichtung (122) zur Steuerung einer speziellen Anzahl der Austastteileinheiten in jeder Spalte, um auch die bestimmten Positionen mit den ihnen jeweils zugeordneten Strahlenbündeln in aufeinanderfolgenden, zeitlich gesteuerten Intervallen zu exponieren.