DE3929774A1

DE3929774A1 - Corpuscular beam optical device - compensates for illumination and imaging errors in irradiation of flat sample slide

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Publication number: DE3929774A1
Application number: DE19893929774
Authority: DE
Inventors: Hans W P Dipl Phys Dr Koops
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-02
Filing date: 1989-09-02
Publication date: 1991-03-07

Abstract

A corpuscular beam optical device for irradiation of a sample slide causes a corpuscular beam of given radius to move over the sample pattern. The illuminating beam from a narrow polychromatic beam source (1) is split into two. The source (1) is followed by a suitable fixed shutter (2) across the diameter of the beam. The beam is driven, with the help of two x-y diffraciton elements (3) in separate planes, to the incident plane of a strongly magnifying telescopic lens system (4) comprising two lenses (5). The telescopic system is compensated, with respect to the distortion and colour error of the image rotation and magnification, by computer controlled detectors. USE/ADVANTAGE - Microlithography of flat sample. Can process ten billion image points on surface of 20 mm diameter. Enables exact perpendicular illumination and reduces distortion.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparates in Form eines Flächenmusters, welches als stützgitter-getragene Schablone vorgelegt wird, oder als Komplementärstruktur in zwei Schablonen vorliegt, oder welches über eine Vielstrahl-Maske mit Hilfe der rechnergesteuerten Strahlführung auf das Präparat belichtet wird (Lit. 9).The invention relates to a corpuscular beam optical Device for corpuscular radiation of a preparation in the form of a Surface pattern, which as a support grid-worn template is presented, or as a complementary structure in two templates is present, or which is via a multi-beam mask using the computer-controlled beam guidance is exposed on the specimen (Ref. 9).

Dabei wird neu vorgeschlagen die bei früheren Entwicklungen (Lit. 1, 4, 5, 6) fehlerhaft geführte statische Beleuchtung der Schablone nun durch eine sequentielle, kreisförmige und genau in ihrer Beleuchtungsrichtung bestimmte und gemessene senkrechte dynamische Beleuchtung zu ersetzen, wie es zum Teil auch versucht wurde (Lit. 7). Hier war die senkrechte Beleuchtung wegen der Larmor-Drehung des Beleuchtungsstrahles im Beleuchtungs-Linsen system nicht erreicht.In doing so, it proposes the previous developments (Lit. 1, 4, 5, 6) incorrectly managed static lighting of the Now stencil through a sequential, circular and exactly in their vertical direction determined and measured to replace dynamic lighting, as some also try was (Ref. 7). Here was the vertical lighting because of the Larmor rotation of the illumination beam in the illumination lens system not reached.

Ferner wird neu vorgeschlagen die Verzeichnung der projizierten Struktur, welche durch den Beitrag der Beleuchtungsrichtungs- Abweichung von der senkrechten Beleuchtung im Zusammenspiel mit den Bildfehlern der Abbildungslinsen und von den umkompensierten Abbildungsfehlern Bildfeldwölbung und Astigmatismus schiefer Bünden herrühren, zu vermessen und durch rechnergesteuerte Entfaltung der Beiträge der einzelnen Bildfehler diese separat zu kompensieren und den übertragenen Bildbereich bis unter eine gegebene Schranke verzeichnungsfrei zu kompensieren. Furthermore, the distortion of the projected is proposed Structure, which by the contribution of the lighting direction Deviation from vertical lighting in interaction with the aberrations of the imaging lenses and the uncompensated ones Aberrations of image field curvature and astigmatism slate Frets originate, measure and by computer-controlled Unfolding the contributions of the individual image errors separately compensate and the transmitted image area to below one compensate given barrier without distortion.

Es wird dabei neu vorgeschlagen die Bildfeldwölbung durch Nach fokussieren mit dem Abbildungslinsensystem unter genauer Vermessung der Bildschärfe im Endbild zu kompensieren und den Astigmatismus schiefer Bündel ebenfalls für jedes beleuchtete Bündel getrennt zu messen und zu speichern und zur Kompensation des Astigmatismus schiefer Bündel einen über ein überlagertes Dipolfeld verschiebbaren Stigmator, welcher in der Eintritts pupille der letzten Abbildungslinse angeordnet ist, unter meß technischer Kontrolle zu verwenden. Dadurch wird die Auflösung und die Leistungsfähigkeit dieser Geräte nicht mehr Bildfeldwölbung-, Astigmatismus- und Beugungs-begrenzt, sondern nun begrenzen die isotrope und anisotrope Koma und die Beugung an der Schablonen struktur die übertragbare Bildpunktzahl und die Auflösung. Legt man gleiche Auflösung von 0,2 µm zugrunde, so lassen sich mit dem kompensierten Gerät 150 000 Linien pro Feld bei 4facher Verkleine rung der Schablone übertragen, was eine Vergrößerung der Bildpunktzahl pro Bildfelddurchmesser um den Faktor 5 bedeutet. Das entspricht einer Steigerung der insgesamt übertragenen Bildpunktzahl pro Bildfeld um den Faktor 25!The field curvature by post is newly proposed focus with the imaging lens system under more precise Measuring the sharpness in the final image to compensate and Astigmatism oblique bundles also for each illuminated Measure and store bundles separately and for compensation of astigmatism slant bundle one overlaid one Dipole field sliding stigmator, which in the entry pupil of the last imaging lens is arranged under measurement technical control. This will resolve and the performance of these devices no longer Astigmatism and diffraction limited, but now limit the isotropic and anisotropic coma and diffraction at the stencils structure the transferable number of pixels and the resolution. Lays If the same resolution of 0.2 µm is used as the basis, the compensated device 150,000 lines per field with 4 times smaller tion of the template, which is an enlargement of the Number of pixels per image field diameter means by a factor of 5. This corresponds to an increase in the total transmitted Number of pixels per image field by a factor of 25!

Ferner wird neu vorgeschlagen mit Hilfe von zwei dimensionaler Auswertung von Moire-Mustern die Bildfehler im Endbild zu vermessen und nach einem Algorithmus bezüglich ihrer einzelnen Komponenten zu bestimmen und dann mit Hilfe von früher erstellten Nachseh-Tabellen diese durch rechnergesteuerte Erregung der entsprechenden Linsen und Kompensations-Felder zu kompensieren. It also proposes new with the help of two dimensional Evaluation of moiré patterns the image errors in the final image too measured and according to an algorithm with respect to their individual Determine components and then use previously created ones Look up tables this by computer-controlled excitation of the corresponding lenses and compensation fields to compensate.

Diese Neuerungen sind wesentlichen Voraussetzungen um einen reproduzierbaren Einsatz der korpuskularstrahloptischen verklei nernden Projektionsgeräte in der Mikromechanik, der Lithographie zur Herstellung hochintegrierter Halbleiter-Schaltkreise und integriert optischer Komponenten zu erzielen. Schreibende Elek tronenstrahl-Geräte sind in ihren Kosten zu hoch für die Massen produktion von Bausteinen, welche die hohe Auflösung von 0,2 µm bei ihrer Herstellung erfordern und gleichzeitig über sehr große Flächen gehen. Lichtoptische Verfahren haben ihre Grenze bei 0,3 µm, ebenso wie die Röntgenstrahl-Lithographie mit Synchrotron strahlung nur 0,3 µm Auflösung erreicht. Als Verfahren mit höherer Auflösung bieten sich nur verkleinernde Korpuskular-Strahloptische Geräte an, welche, wie in der Optik üblich, als verkleinernde Stepper die in der Fertigung üblichen großen Wafer Flächen durch Übertragung von einmal gefertigten Schablonen in aufeinander folgenden Belichtungsschritten füllen. Durch die mit einfachen Polschuhgeometrie-Änderungen auch leicht erreichbaren stärkeren Verkleinerungen lassen sich auch höhere Auflösungen als 0,2 µm erzielen. Experimente ergaben Auflösungen bis 35 nm bei Verkleine rungen bis zu 110fach (Lit. 6).These innovations are essential requirements for one reproducible use of the corpuscular beam optic projection devices in micromechanics, lithography for the production of highly integrated semiconductor circuits and integrated optical components. Writing elec Tron beam devices are too expensive for the masses Production of building blocks that have the high resolution of 0.2 µm require in their manufacture and at the same time over very large Areas go. Optical processes have their limit at 0.3 µm, as well as X-ray lithography with synchrotron radiation achieved only 0.3 µm resolution. As a process with higher The only solution is to reduce the size of the corpuscular beam optics Devices, which, as usual in optics, as a reducing Stepper through the large wafer areas common in production Transfer of stencils once made to one another fill the following exposure steps. By using simple Pole shoe geometry changes also easily accessible to stronger ones Reductions can also be made with resolutions higher than 0.2 µm achieve. Experiments have shown resolutions down to 35 nm in the case of small ones up to 110x (lit. 6).

Fig. 1 Koma- und Beugungs-begrenztes Korpuskularstrahloptisches Gerät zur verkleinerten Übertragung eines Flächenmusters auf ein Präparat mit rechnergesteuerter sequentieller Kreisring-Beleuchtung der Schablone und rechnergesteuer ter Belichtung, rechnerkontrollierter Parallelität der Beleuchtung und Kontrolle der Beleuchtungsintensität, rechnergesteuerter Messung und Kompensation von Verzeich nung, Bildfeldwölbung und Astigmatismus, Fig. 1 Coma and diffraction-limited corpuscular beam optical device for reduced transmission of a surface pattern on a preparation with computer-controlled sequential circular ring illumination of the template and computer-controlled exposure, computer-controlled parallelism of the lighting and control of the lighting intensity, computer-controlled measurement and compensation of distortion, image field curvature and astigmatism,

Fig. 2 Parallelitäts-Detektor zur Messung der Parallelität der Beleuchtung der Schablone mit verteilt angeordneten Meß- und Vergleichsschablonen und getrennten Detektoren für die transmittierte Intensität, übers Schablonen gesichtsfeld verschiebbar angeordnet, Fig. 2 concurrency detector for measuring the parallelism of the illumination of the mask with arranged distributed measurement and comparison templates and separate detectors for the transmitted intensity, arranged face frame displaceable over the stencil,

Fig. 3 Parallelitäts-Detektor mit einer Meß- und Vergleichs- Schablone, welche über einem Detektor angeordnet sind, welcher zur schnelleren Auslesung der transmittierten Intensität einzelner Bereiche unterteilt ist und anstelle der Schablone in die Schablonenebene eingebracht wird, Fig. 3 concurrency detector with a measuring and comparison mask, which are placed over a detector, which for faster readout of the transmitted intensity of individual areas is divided and introduced in place of the stencil in the stencil layer,

Fig. 4 Bildschärfe-, Astigmatismus- und Verzeichnungsdetektor mit Referenz-Schablone als Eintritts-Fenster vor einem Detektor und elektronischer Signalaufbereitung für Intensität, Differential und maximales Differential. Fig. 4 image sharpness, astigmatism and distortion detector with reference template as an entry window in front of a detector and electronic signal processing for intensity, differential and maximum differential.

LiteraturzitateLiterature quotes

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"Electron Beam Proximity Printing- A New High Speed Lithography Method for Submicron Structures", IBM Journ. Res. Dev. 26, 568-579 (1982).2. H. Bohlen, J. Greschner, J. Keyser, W. Kulke, P. Nehmitz,
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"Hochauflösende Elektronenlithographie mit Hilfe der Mikroprojektion Teil 1: Auflösung und Bildpunktzahl elektronenoptischer Achromate" Optik 50, 315-328 (1978) und4. B. Lischke, W. Münchmeyer,
"High-resolution electron lithography with the help of microprojection Part 1: Resolution and number of pixels of electron-optical achromatic lenses" Optik 50, 315-328 (1978) and

B. Lischke, J. Frosien, K. Anger, W. Münchmeyer,
"Hochauflösende Elektronenlithographie mit Hilfe der Mikroprojektion Teil 2: Realisierung eines 1 : 4 Projektors und experimentelle Ergebnisse" Optik 54, 325 (1979)B. Lischke, J. Frosien, K. Anger, W. Münchmeyer,
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"An Electron Projection Microfabrication System" J. Vac. Sci. Technol., 12, 1135 (1975)5. MB Heritage
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6. H. W. P. Koops, J. Grob,
"Submicron Lithography by Demagnifying Electron Beam Projection" Springer Series in Optical Sciences Vol. 43, 119-128 (1984)6. HWP Koops, J. Grob,
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7. T. Asai, S. Ito, T. Eto, M. Migitacka,
"1 : 4 Demagnifying Electron Projection System" Proc. 11 Int. Conf. on Solid State Devices, Tokyo, 15, (1979) Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 19 (1980) Suppl. 19-1, 47-507. T. Asai, S. Ito, T. Eto, M. Migitacka,
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"Das Phasenschiftverfahren zur Moire-Bildauswertung" Optik 72, 115-119 (1986)8. K. Andresen,
"The phase shift method for Moire image evaluation" Optik 72, 115-119 (1986)

9. H. Koops,
"Korpuskularstrahloptisches Gerät zur Korpuskelbestrahlung eines Präparates in Form eines Flächenmusters mit mehreren untereinander gleichen Flächenelementen" Deutsches Patent DE 24 60 715 B2 (1974)9. H. Koops,
"Corpuscular beam optical device for corpuscle irradiation of a preparation in the form of a surface pattern with several surface elements that are identical to one another" German Patent DE 24 60 715 B2 (1974)

Claims

1. Korpuskularstrahloptisches Gerät mit kompensierten Beleuch tungs- und Abbildungsfehlern zur Korpuskelbestrahlung eines Präparates in Form eines Flächenmusters, das durch verkleinernde Abbildung einer freitragenden Metallfolienschablone, einer stütz gitter-getragenen Schablone (Lit. 1) oder von zwei Komplementär struktur-Schablonen (Lit. 2) in zwei Belichtungsschritten auf das Präparat übertragen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß, siehe Fig. 1, die korpuskularstrahl-optische Ausleuchtung mit Hilfe einer begrenzt polychromatischen Korpuskularstrahl quelle (1) geschieht,
daß der Quelle eine den Beleuchtungsstrahldurchmesser formende fest angebrachte Blende (2) folgt,
daß mit Hilfe zweier in getrennten ebenen angeordneten x-y- Ablenkelementen (3) der Beleuchtungs-Strahl in der Eintritts-Ebene eines aus zwei Linsen bestehenden teleskopischen stark vergrö ßernden Linsensystems (4) auf Kreisen geführt wird und
daß das teleskopische Beleuchtungssystem bezüglich der Verzeich nung und der Farbfehler der Bilddrehung und Vergrößerung kompensiert ist. 1. Corpuscular beam optical device with compensated illumination and imaging errors for the corpuscle irradiation of a preparation in the form of a surface pattern, which is achieved by reducing the image of a self-supporting metal foil template, a supporting grid-supported template (Ref. 1) or two complementary structure templates (Ref. 2 ) is transferred to the preparation in two exposure steps, characterized in that
that, see Fig. 1, the corpuscular beam optical illumination with the aid of a limited polychromatic corpuscular beam source ( 1 ),
that the source is followed by a fixed diaphragm ( 2 ) which forms the diameter of the illuminating beam,
that with the aid of two xy deflecting elements ( 3 ) arranged in separate planes, the illumination beam is guided in circles in the entry plane of a telescopic, strongly enlarging lens system ( 4 ) consisting of two lenses and
that the telescopic lighting system is compensated for the directory voltage and the color error of the image rotation and magnification.

2. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rechnergesteuerte sequentielle Kreisringbeleuchtung der Schablone angewandt wird, d. h., daß die Beleuchtung der Schablone dabei sequentiell längs größer oder kleiner werdenden Kreisringen um die Achse erfolgt und nicht statisch und auf einmal wie in früher erprobten Systemen (Lit. 4, 5, 6), sondern durch rechnergesteuerte Ablenkwirkung der beiden Ablenkelemente mit nachfolgender Vergrö ßerung der Ablenkung durch das teleskopische Beleuchtungslinsen system der durch die Blende (2) ausgeblendete Strahl vergrößert durch die Linsen (4) über die Schablone (19) geführt wird.2. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that computer-controlled sequential circular ring illumination of the template is used, that is to say that the illumination of the template takes place sequentially along larger or smaller circular rings around the axis and is not static and all at once as in previously tried systems (Lit. 4, 5, 6), but by computer-controlled deflection of the two deflection elements with subsequent enlargement of the deflection by the telescopic lighting lens system, the beam blocked by the aperture ( 2 ) is enlarged by the lenses ( 4 ) via the template ( 19 ) to be led.

3. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß senkrechte Beleuchtung der Schablone eingestellt wird, d. h. daß der ersten kurzbrennweitigen Linse des Systems (4) eine zusätz liche schwache Linse (5) überlagert ist, deren Erregung unter Rechnersteuerung verändert werden kann, wie es für die senkrechte Beleuchtung der Schablone im ganzen Gesichtsfeld erforderlich ist, ohne das Linsensystem (4) stark zu verändern. 3. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that vertical illumination of the template is set, ie that the first short focal length lens of the system ( 4 ) is superimposed on an additional weak lens ( 5 ), the excitation of which can be changed under computer control, as is required for the vertical illumination of the stencil in the entire field of view without significantly changing the lens system ( 4 ).

4. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Linsen verwendet werden, welche durch elektromagnetische statische Zusatzfelder zentriert, defokussiert und im 2- und 3 zähligen Astigmatismus kompensiert werden können, d. h. daß die Übertragung der Struktur mit Hilfe eines aus 2 oder mehreren Linsen bestehenden teleskopischen und in einigen Feldfehlern statisch kompensierten Linsensystems (6) geschieht (Lit. 4, 5, 6), wobei bei der Verwendung von 3 Linsen auch der Abbildungsmaßstab eingestellt werden kann (Lit. 6). Die Schablone ist dabei in der hinteren Brennebene des Beleuchtungs-Linsensystems (4) und in der vorderen Brennebene des Abbildungs-Linsensystems (6) angebracht. Dabei ist der ersten langbrennweitigen Linse des Abbildungs linsensystems eine separate schwache Rundlinse (7), ein mechanisch oder durch seine Erregung elektrisch drehbares und in seiner Stärke variables Ablenkfeld (8), ein 2zähliger mechanisch oder durch seine Erregung elektrisch drehbarer und in seiner Stärke variabler Stigmator (9) und ein 3zähliger mechanisch oder durch seine Erregung drehbarer und in seiner Stärke variabler Stigmator (10) überlagert, und alle Zusatzfelder lassen sich mit Kostant stromquellen hoher Stbilität fest einstellen. 4. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that lenses are used which can be centered, defocused and compensated by 2- and 3-fold astigmatism by additional electromagnetic static fields, ie that the transmission of the structure with the aid of one of 2 or more lenses existing telescopic lens system ( 6 ) which is statically compensated in some field errors (Ref. 4, 5, 6), whereby when using 3 lenses the imaging scale can also be set (Ref. 6). The template is attached in the rear focal plane of the illumination lens system ( 4 ) and in the front focal plane of the imaging lens system ( 6 ). The first long focal length lens of the imaging lens system is a separate weak round lens ( 7 ), a deflecting field ( 8 ) that can be rotated mechanically or by its excitation and variable in strength, a 2-fold mechanically or stirrer that can be rotated electrically or excited by its excitation and variable in strength ( 9 ) and a 3-fold mechanically or by its excitation rotatable and variable in strength stigmator ( 10 ) superimposed, and all additional fields can be fixed with Kostant current sources of high stability.

5. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinen Bild-Feld-Fehlern Astigmatismus schiefer Bündel kompensiertes Abbildungslinsensystem verwendet wird, indem in der Eintrittspupillen-Ebene (11) der zweiten bzw. dritten Linse des Verkleinerungslinsensystems ein korpuskularstrahl-optisch wirk sames elektrisch drehbares und in seiner Stärke variierbares rechnergesteuertes Ablenkfeld (12) und ein 2zähliger durch seine rechnergesteuerte Erregung elektrisch drehbarer und in seiner Stärke variabler Stigmator (13) angebracht sind, mit welchem der Astigmatismus schiefer Bündel in seinem isotropen (C) und anisotropen (c) Anteil mit entsprechender Phasenlage und Stärke kompensiert werden kann, ohne eine zusätzliche Verschiebung des abgebildeten Schablonenbereiches zu bewirken.5. corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that a biased in its image field errors astigmatism bundle compensated imaging lens system is used by a corpuscular beam optically effective in the entrance pupil plane ( 11 ) of the second or third lens of the reduction lens system same electrically rotatable and variable in strength computer-controlled deflection field ( 12 ) and a 2-fold by its computer-controlled excitation electrically rotatable and variable in strength stigmator ( 13 ) are attached, with which the astigmatism oblique bundle in its isotropic (C) and anisotropic (c ) Can be compensated for with the appropriate phase position and strength without causing an additional shift of the stencil area shown.

Dies wird durch eine Verschiebung des Zentrums des korpuskular strahloptisch wirksamen Stigmatorfeldes durch Überlagerung mit dem drehbaren und in seiner Stärke variierbaren Ablenkfeld (12) unter Rechnersteuerung erreicht. This is achieved by shifting the center of the corpuscularly optically active stigmator field by superimposing it on the rotatable deflection field ( 12 ) which is variable in strength under computer control.

6. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinem Bild-Feld-Fehler Bildfeldwölbung kompensiertes Abbildungslinsensystem verwendet wird, indem der zweiten und, wenn vorhanden, der dritten Linse des Abbildungslinsensystems (6) eine separate schwache Rundlinse (14), ein mechanisch oder durch seine Erregung elektrisch drehbares und in seiner Stärke variables Ablenkfeld (15), ein 2zähliger mechanisch oder durch seine Erregung elektrisch drehbarer und in seiner Stärke variabler Stigmator (16) und ein 3zähliger mechanisch oder durch seine Erregung drehbarer und in seiner Stärke variabler Stigmator (17) überlagert sind. Das schwache Rundlinsenfeld und das Ablenkfeld sind dabei in ihrer Erregung rechnergesteuert und das zwei- und dreizählige Stigmatorfeld sind mit Konstantstromquellen hoher Stabilität fest einstellbar. Das schwache Rundlinsenfeld wird entsprechend dem übertragenen Schablonenbereich zur Kompensation der durch die Bildfeldwölbung hervorgerufenen Defokussierung der Abbildungslinsen verwendet und hilft so die Bildfeldwölbung als System-Linsenfehler zu kompensieren. Dadurch wird es möglich größere Schablonen zuzulassen als bei den statischen Verkleine rungsgeräten (Lit. 7) und sie mit einer maschinenunabhängigen durch Rechnersteuerung reproduzierbaren Qualität in die Registrierebene (18) abzubilden. 6. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that an imaging lens system compensated in its image field error image field curvature is used by the second and, if present, the third lens of the imaging lens system ( 6 ), a separate weak round lens ( 14 ), a deflection field ( 15 ) which can be rotated mechanically or by its excitation and variable in strength, a 2-fold mechanical stigma ( 16 ) which can be rotated electrically or excited by its excitation, and a stigmator ( 16 ) which can be rotated mechanically or by its excitation and which can be varied in strength Stigmator ( 17 ) are superimposed. The weak circular lens field and the deflection field are computer-controlled in their excitation, and the two- and three-digit stigmator field can be permanently set with constant current sources of high stability. The weak round lens field is used in accordance with the transferred template area to compensate for the defocusing of the imaging lenses caused by the image field curvature and thus helps to compensate the image field curvature as a system lens error. This makes it possible to allow larger stencils than with the static reduction devices (Ref. 7) and to reproduce them in the registration level ( 18 ) with a machine-independent, reproducible quality by computer control.

7. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontrollvorrichtung zur Messung der Beleuchtungsrichtung mit einem Parallelitätsdetektor angewandt wird, indem die Parallelität und der senkrechte Einfall der die Schablone beleuchtenden Korpus kularstrahlung mit hoher Genauigkeit mit Hilfe einer die Beleuch tungsrichtung und Divergenz messenden Einrichtung vor jeder Arbeitsperiode vermessen werden kann, Fig. 2. Dabei ist es erforderlich die Einfallsrichtung mit einer Auflösung, welche genauer ist als die Abbildungsapertur, zu vermessen. Dazu verwendet man mit Vorteil die Schattenabbildung einer Schablone (20) mit Mikrometerdimensionen auf eine identisch kopierte Schablone (21), welche innerhalb der Schärfentiefe der Schatten projektion (L) als Eintrittsblende für einen Korpuskularstrahl empfindlichen Detektor (22) montiert ist. Durch Messung der transmittierten Intensität der Korpuskelstrahlung über eine Verstärker-Anzeige-Vorrichtung (23) und entsprechende rechner gesteuerte Verkippung der Beleuchtungsstrahlung kann so die Beleuchtungsrichtung mit der erforderlichen Genauigkeit festgelegt und gespeichert werden. Die Meß-Schablonen können zum Beispiel an der geschliffenen Innenseite eines Zylinders mit ihren Halterohren montiert sein. 7. corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that a control device for measuring the direction of illumination with a parallelism detector is applied by the parallelism and the vertical incidence of the illuminating corpus body radiation with high accuracy with the aid of a direction measuring direction and divergence measuring device can be measured before each working period, Fig. 2. It is necessary to measure the direction of incidence with a resolution that is more accurate than the imaging aperture. For this purpose, one advantageously uses the shadow image of a template ( 20 ) with micrometer dimensions on an identically copied template ( 21 ), which is mounted within the depth of field of the shadow projection (L) as an entrance aperture for a detector sensitive to the corpuscular beam ( 22 ). By measuring the transmitted intensity of the corpuscle radiation via an amplifier display device ( 23 ) and corresponding computer-controlled tilting of the illumination radiation, the direction of illumination can thus be determined and stored with the required accuracy. The measuring templates can, for example, be mounted on the ground inside of a cylinder with their holding tubes.

Die Schablonen selbst sind dabei mit hoher Präzision auf die Halteröhren montiert. Zur Festlegung der Beleuchtungsrichtung im ganzen Gesichtsfeld der Schablone wird der Parallelitäts-Detektor mit einer Richtungsgenauigkeit größer als die geforderte Strahl richtungslage über das ganze Gesichtsfeld oberhalb oder unterhalb der Schablone (19) angeordnet und über deren Fläche verschoben und die Beleuchtungsrichtung an den Kreuzungspunkten eines Netzes, das durch die Größe der sequentiell beleuchteten Bereiche gegeben ist, vermessen.The templates themselves are mounted on the holder tubes with high precision. To determine the direction of illumination in the entire field of view of the template, the parallelism detector is arranged with a directional accuracy greater than the required beam direction over the entire field of view above or below the template ( 19 ) and shifted over its surface and the direction of illumination at the intersection points of a network, that is given by the size of the sequentially illuminated areas.

8. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Parallelität der Beleuchtung mit einem Parallelitätsdetektor im ganzen Maskenfeld durchgeführt wird, indem zur Messung der Parallelität der Beleuchtungsrichtung entsprechend Fig. 3 eine die Schablonenfläche füllende Meß- Schablone (25) mit Zonenplatten oder Kreisringsystems oder Punkt gitterbereichen oder nur verzeichneten Punktgittern an den Orten eines Meßpunktnetzes eingesetzt wird und im Abstand der Tiefen schärfe der Schattenprojektion der Struktur (L) eine identische Schablonenkopie (26) angeordnet ist, welche mit einem Fehler kleiner als die Anforderung an die Abweichung von der senkrechten Beleuchtung ergibt, über der Vergleich-Schablone angebracht ist. 8. corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that the testing of the parallelism of the illumination is carried out with a parallelism detector in the entire mask field by measuring the parallelism of the direction of illumination according to FIG. 3, a stencil area filling measuring template ( 25 ) with zone plates or circular ring system or point grid areas or only recorded point grids at the locations of a measuring point network and at a distance from the depth of sharpness of the shadow projection of the structure (L) an identical template copy ( 26 ) is arranged, which with an error smaller than the requirement for the deviation from vertical lighting results, above the comparison template is attached.

Zur Messung der Verschiebung und der Kippung des Beleuchtungs strahlbündels wird die über eine Meßstruktur integral ausgelesene transmittierte Intensität verwendet, welche mit dem korpuskular strahl-empfindlichen Detektor aufgenommen wird. Dieser wird dazu im gesamten Schablonenfeld verschoben, wenn er nur die Intensität einer Meßposition erfassen kann, oder besteht aus entsprechend der Meßschablone unterteilten vielen Detektorflächen (27), welche zur rascheren Auslesung der Information elektrisch angewählt und ausgelesen werden können (28).To measure the displacement and the tilt of the illumination beam, the transmitted intensity, which is read out integrally via a measuring structure, is used, which is recorded with the corpuscular beam-sensitive detector. For this purpose, this is shifted in the entire template field if it can only detect the intensity of a measurement position, or consists of many detector surfaces ( 27 ) divided according to the measurement template, which can be selected and read electrically for faster reading of the information ( 28 ).

9. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein strukturierter Detektor von der Größe der Schablonenoberfläche zur Messung der Parallelität der Beleuchtungsrichtung entsprechend Fig. 3 verwendet wird, indem eine die Schablonenfläche füllende Meß-Schablone (25) mit Zonenplatten oder Kreisringsystems oder Punktgitterbereichen oder nur verzeichneten Punktgittern an den Orten eines Meßpunktnetzes eingesetzt wird und im Abstand der Tiefenschärfe der Schattenprojektion der Struktur (L) ein Detektor verwendet wird, welcher mit einer identischen Schablonenkopie (26) strukturiert ist, oder mit deren Komplementärmuster als Detektor- Eintrittsblende belegt ist und welcher mit einem Fehler kleiner als die Anforderung an die Abweichung von der senkrechten Beleuch tung ergibt, unter der Meß-Schablone angebracht ist. 9. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that a structured detector of the size of the template surface for measuring the parallelism of the direction of illumination according to FIG. 3 is used by a template filling the template surface ( 25 ) with zone plates or circular ring systems or point grid areas or only recorded point grids are used at the locations of a measuring point network and, at a distance from the depth of focus of the shadow projection of the structure (L), a detector is used which is structured with an identical template copy ( 26 ), or with the complementary pattern of which is occupied as a detector entrance aperture and which results with an error smaller than the requirement for the deviation from the vertical lighting, is attached under the measuring template.

Zur Messung der Verschiebung und der Kippung des Beleuchtungs strahlbündels wird die über eine Meßstruktur sequentiell ausge lesene transmittierte Intensität verwendet, welche mit dem korpus kular-strahl-empfindlichen strukturierten Detektor aufgenommen wird. Dieser besteht aus entsprechend der Meßschablone unterteilten vielen Detektorflächen (27), welche zur rascheren Auslesung der Information elektrisch angewählt und ausgelesen werden können (28).To measure the displacement and the tilting of the illuminating beam, the transmitted intensity read out sequentially via a measuring structure is used, which is recorded with the corpus-sensitive beam-sensitive structured detector. This consists of many detector surfaces ( 27 ) divided according to the measuring template, which can be electrically selected and read out for faster reading of the information ( 28 ).

10. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisches Fokussier- und Stigmatisier-Verfahren für die verkleinerte Abbildung der Schablone verwendet wird mit dem die Verzeichnung und die Bildauflösung im Endbild entsprechend Fig. 4 mit Hilfe eines differenzierenden Verfahrens gemessen wird. Dazu wird eine zur in der Bildebene verwendeten Referenz-Schablone geometrisch um den Verkleinerungsfaktor vergrößerte Original- Schablonenstruktur verwendet und der diese Schablone durchsetzende Korpuskularstrahl durch eine Referenz-Schablone (29) projiziert und der transmittierte Strom mit Hilfe eines Korpuskularstrahl empfindlichen Flächendetektors (30) gemessen, verstärkt (31) und angezeigt (32). 10. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that an automatic focusing and stigmatization method is used for the reduced image of the template with which the distortion and the image resolution in the final image according to FIG. 4 is measured with the aid of a differentiating method. For this purpose, an original template structure, which is geometrically enlarged by the reduction factor, is used for the reference template used in the image plane, and the corpuscular beam passing through this template is projected through a reference template ( 29 ) and the transmitted current is measured with the aid of a surface detector ( 30 ) sensitive to a corpuscular beam, reinforced ( 31 ) and displayed ( 32 ).

Das transmittierte Signal wird während der Auslenkung in verschiedene Richtungen elektronisch differenziert (33) und elektronisch nach maximalen Ableitungen (33) untersucht (34) und deren Maximalwert angegeben (35) und gespeichert (36). Durch Ablenkung des Vergleichs-Rasterstrahles über dem Referenzraster in verschiedenen Richtungen können die Scharfstellung und der Astigmatismus und die Verzeichnung detektiert und über die schwachen Rundlinsenfelder der Abbildungslinsen der Scharfstellung und die Verzeichnung, und über deren Stigmatoren der Astigmatismus und weitere Verzeichnungskomponenten kompensiert werden.The transmitted signal is electronically differentiated ( 33 ) during the deflection in different directions and examined electronically for maximum derivatives ( 33 ) ( 34 ) and its maximum value is specified ( 35 ) and stored ( 36 ). By deflecting the comparison raster beam over the reference raster in different directions, the focusing and the astigmatism and the distortion can be detected and the astigmatism and other distortion components can be compensated for via the weak round lens fields of the imaging lenses of the focusing and the distortion, and their stigmators.

11. Korpuskularstrahloptisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein automatisches Verzeichnungs- und Bildfehler-Kompensa tions-Verfahren angewandt wird, indem der Verzeichnungszustand des Gerätes mit Hilfe des in Fig. 4 beschriebenen Referenzmuster- Detektors und mit Hilfe einer rechnergesteuerten Meß- und Fehler koeffizienten-Berechnungs-Routine bestimmt wird und durch Nachsehen von gespeicherten Erfahrungswerten, welche in der ersten Zeit des Betriebes des Meß-Systems ermittelt wurden, die Verzeichnungsfehler und Justierfehler ermittelt und bis unter eine zulässige Schranke kompensiert werden. Dazu wird als Original- Schablone ein genau gefertigtes Referenzpunktgitter bekannter Abmessung in den Schablonenort (19) gelegt und dieses mit dem gewünschten Verkleinerungsmaßstab in die Registrierebene (18) abgebildet. In den in dieser Ebene befindlichen Referenzmuster- Detektor wird das entsprechende Punktgitter, wie es im axialen Bereich des Gesichtsfeldes registriert wurde und als Lochmuster- Schablone präpariert wurde eingelegt. Durch Vergleich des Referenz-Punktgitters mit dem projizierten Punktgitter wird ein Signal der transmittierten Intensität gewonnen. Durch die Messung von mehreren Intensitäten, welche nach einer Verschiebung des projizierten Bildes um +²/₃ oder -²/₃ der Referenzgitterkonstante mit Hilfe des Ablenkelementes (15) erhalten werden und durch rechnerunterstützte Auswertung dieser Überlagerungsmuster auch MOIRE-Bilder genannt, kann analog zu dem Phasenschift-Verfahren zur Moire-Bildauswertung in einer Dimension (Lit. 8), auch in zwei Dimensionen, bei Verwendung von Punktrastern bekannter Transmission, die Verzerrung des projizierten Gitters mit Rechner unterstützung ermittelt werden.11. Corpuscular beam optical device according to claim 1, characterized in that an automatic distortion and image error compensation method is used by the distortion state of the device with the aid of the reference pattern detector described in FIG. 4 and with the aid of a computer-controlled measuring and error coefficient calculation routine is determined and by looking up stored empirical values, which were determined in the first time of operation of the measuring system, the distortion errors and adjustment errors are determined and compensated for up to a permissible limit. For this purpose, a precisely made reference point grid of known dimensions is placed in the template location ( 19 ) as the original template and this is mapped onto the registration level ( 18 ) with the desired reduction scale. In the reference pattern detector located in this plane, the corresponding point grid is inserted, as was registered in the axial area of the field of view and prepared as a perforated pattern template. A signal of the transmitted intensity is obtained by comparing the reference point grid with the projected point grid. By the measurement of a plurality of intensities according to a shift of the projected image to + ^_2/3 or - are received ^_2/3 of the reference lattice constant with the aid of the deflection element (15) and also called moiré images by computer-aided analysis of this superimposition pattern may be analog the phase shift method for Moire image evaluation in one dimension (Ref. 8), also in two dimensions, when using dot grids of known transmission, the distortion of the projected grating is determined with computer support.

Durch Analyse der Verzerrungen werden mit Rechnerunterstützung die Verzeichnungs- und Bildfehlerkoeffizienten ermittelt, welche die Verzerrungen verursachten. Die gefundenen Verzeichnungen und Bildfehler können dann systematisch entsprechend ihren Zählig keiten durch geeignete Erregung der zähligen Stigmatoren, durch die Einstellung der Rundlinsenerregungen und durch die Veränderung der Beleuchtungsrichtung kompensiert und kleiner als eine noch zugelassene Schranke gemacht werden.By analyzing the distortions with computer support Distortion and image error coefficients are determined, which the Distortion. The distortions found and Image errors can then systematically according to their number through suitable excitation of the numerous stigmators, through the cessation of round lens excitement and through the change compensated for the direction of illumination and smaller than one yet approved barrier.

Durch eine derartige Einrichtung wird es möglich maschinen unabhängige Dimensions-Spezifikationen reproduzierbar, weil vermeßbar zu garantieren. Das macht die verkleinernden Projektionsgeräte für die Lithographie mit Korpuskularstrahlung auch für Produktionsprozesse mit sehr feinen Strukturen zuverlässig einsetzbar.Such a device makes it possible for machines independent dimension specifications reproducible because guarantee avoidable. That makes the scaling down Projection devices for lithography with corpuscular radiation also for production processes with very fine structures can be used reliably.