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DE2559209A1 - Automatic electron beam adjustment when producing submicron structures - where scanning marks on substrate provide signals for electronic processing - Google Patents

Automatic electron beam adjustment when producing submicron structures - where scanning marks on substrate provide signals for electronic processing

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Publication number
DE2559209A1
DE2559209A1 DE19752559209 DE2559209A DE2559209A1 DE 2559209 A1 DE2559209 A1 DE 2559209A1 DE 19752559209 DE19752559209 DE 19752559209 DE 2559209 A DE2559209 A DE 2559209A DE 2559209 A1 DE2559209 A1 DE 2559209A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mark
electron beam
marks
deviations
scanned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752559209
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Dipl Phys Blochberger
Hans-Guenther Dipl In Eichhorn
Wolfgang Dipl Phys Hoch
Georg Dr Kuschel
Klaus Dipl Phys Sonnefeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Jenoptik Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik Jena GmbH filed Critical Jenoptik Jena GmbH
Priority to DE19752559209 priority Critical patent/DE2559209A1/en
Publication of DE2559209A1 publication Critical patent/DE2559209A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045Object or beam position registration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

An electron beam is rapidly and automatically adjusted with high accuracy in a processing plant w.r.t. reference marks provided on an object sensitive to radiation. When the marks are scanned by the beam, signals are emitted measuring the deviation of the object from its desired position. The improvement is that the deviations are measured in five dimensions (x,y,z,Qx, Qy,), and the scale deviations of the beam deflection are also measured in two directions (x,y); and all the measurements are corrected. For measuring the deviations in position, a number of marks is pref. scanned by the beam and subjected to electronic processing, esp. using one mark for adjustment and the second mark to confirm the correct position and provide data w.r.t. the beam focus. The electronic circuit pref. includes one or two low-pass filters; a peak value meter for storing the max. signal value; a converter providing digital signals; and a digital computer. Continuous, automatic compensation for drift etc. is achieved when using an electron beam to produce structures in the sub-micron range, where one structure can be exactly aligned above another, e.g. in microcircuits.

Description

Verfahren zur automatischen Feinjustierung eines Procedure for the automatic fine adjustment of a

Elektronenstrahls in einer Elektronenstrahlbearbeitungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Feinjustierung eines Elektronenstrahles in einer Elektronenstrahlbearbeitungsanla¢e (EXA). ei derartigen Anlagen ist es bekannt, zur Selbstpositionierung des Elektronenstrahles in fünf Dimensionen auf dem zu bearbeitenden Objekt angebrachte Marken mit dem Elektronenstrahl abzutasten. Dabei werden Abweichungen der Lage dieser Marken von der sollage, die bei richtiger Fositionierung des Objektes vorhanden wäre, ermittelt und daraus entsprechende Korrekturen für die Ablenkung des Elektronenstrahls abgeleitet. Auf ähnliche hrt werden Korrekturen der Ablenkamplitude in x- und y-Richtung ermittelt. Der bekannte Stand der Technik ist nicht ausreichend, um eine vollständige Justierung sowie eine fortlaufende automatische Korrektur der Drifterscheinungen einer EBA so genau durchzuführen, daß Strukturen im Submikronbereich zuverlässig hergestellt und daß verschiedene Strukturen zur Überdeckung gebracht werden können. Electron beam in an electron beam processing system The invention relates to a method for the automatic fine adjustment of an electron beam in an electron beam processing facility (EXA). It is an investment of this kind known to self-position the electron beam in five dimensions to scan marks attached to the object to be processed with the electron beam. Thereby deviations of the position of these marks from the Sollage, which with correct Positioning of the object would exist, determined and corresponding corrections from this derived for the deflection of the electron beam. Corrections will be made in a similar manner the deflection amplitude is determined in the x and y directions. The known state of the art is not sufficient for a complete adjustment as well as a continuous automatic Correction of the drift phenomena of an EBA to be carried out so precisely that structures reliably manufactured in the submicron range and that various structures for Coverage can be brought.

Die Gründe hierfür sind: 1. Die Intensität des Strahls muß während der Ausmessung der Marken genügend klein gehalten werden, um eine Belichtung des meist verwendeten elektronenempfindlichen Resists (und damit einer Zerstörung der Marken im nachfolgenden technologischen Prozeß) zu vermeiden. Daraus resultieren relativ große statistische Fehler bei der Ausmessung einer Marke. The reasons for this are: 1. The intensity of the beam must be during the measurement of the marks should be kept small enough to allow exposure of the mostly used electron-sensitive resists (and thus a destruction of the Brands in the subsequent technological process). Result from it relatively large statistical errors when measuring a mark.

2, Es gelingt in den wenigsten Fällen, die Äbschirmung des Netzbrumms so weist zu treiben, daß der Strahl davon nicht mehr beeinflußt wird. Somit entsteht bereits bei der Markenausmessung ein Fehler. 2, In very few cases it is possible to shield the mains hum to drift in such a way that the ray is no longer influenced by it. Thus arises a mistake already in the mark measurement.

3. Die Amplitude des durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit einer starke erzeugten Signals schwankt erfahrungsgemäß beträchtlich von Marke zu Marke sowie an einer Marke indolge der zwischenzeitlichen technologischen Bearbeitung. Dadurch werden bei den üblichen Meß.-verfahren zusätzliche Fehler hervorgerufen. 3. The amplitude of the electron beam interaction Experience has shown that with a strong signal generated fluctuates considerably from brand to brand as well as to a brand as a result of the technological processing that has taken place in the meantime. As a result, additional errors are caused in the usual measuring procedures.

4. Infolge möglicher Unebenheitenes Objektes, Drift der Hochspannung und der elektronenoptischen Parameter ist eine Konstanz der ursprünglich eingestellten Fokussierung und des Astigmatismus nicht gewährleistet, insbesondere enn große ObJekte mit langen Durchlaufzeiten bearbeitet werden sollen. 4. As a result of possible unevenness of the object, drift of the high voltage and the electron-optical parameter is a constancy of the one originally set Focusing and astigmatism are not guaranteed, especially when large objects are involved are to be processed with long lead times.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angeführten Mängel des Standes der technik zu beseitigen und damit die erzielbare Genauigkeit der Justierung des Elektronenstrahls bezüglich eines mit Marken. versehenen strahlenempfindlichen Objekts erheblich zu erhöhen, Die Lösung dieser Aufgabe wird durch ein automatisches Feinjustierverfahren ermöglicht, bei dem in einem Prozeß die Lageabweichungen der auf dem Objekt angebrachten Marken in fünf Dimensionen (x, y, z, #x' #x) und zusätzlich die Maßstabsabweichüngen der Strahlauslenkung in zwei Dimensionen (x, y) gemessen und entsprechend den Meßwerten korrigiert werden. It is the object of the present invention to overcome the deficiencies mentioned to eliminate the state of the art and thus the achievable accuracy of the adjustment of the electron beam with respect to one with marks. provided radiation-sensitive Object to increase significantly, The solution to this task is through an automatic Fine adjustment method allows in which in one process the positional deviations of the Marks attached to the object in five dimensions (x, y, z, #x '#x) and additionally the deviations in the scale of the beam deflection in two dimensions (x, y) can be measured and corrected according to the measured values.

Zu diesem Zweck wird vorteilhaft eine Anzahl von Marken durch den Elektronenstrahl mehrmals abgetastet, wobei eine Auswerteelektronik bei der ersten Abtastung-einer Jeden Marke auf das dabei entstehende Signal eingestellt wird und bei den darauf folgenden Abtastungen der gleichen Marke Informationen über die lage des Elektronenstrahls bezüglich der Marke und silber den Pokussierzustand des Elektronenstrahls abgibt. Zum Beispiel können insgesamt drei Abtastungen an Jeder Marke erfolgen und zwischen der zweiten und dritten Abtastung kann der Fokussierzustand geeignet verändert werden, so daß nach der dritten Abtastung eine Verbesserung desselben feststellbar ist.To this end, a number of brands are advantageously used by the Electron beam scanned several times, with evaluation electronics at the first Sampling of each mark is adjusted to the resulting signal and in the subsequent scans of the same brand information about the situation of the electron beam with respect to the mark and silver the focusing state of the electron beam gives away. For example, a total of three scans can be made on each mark and between the second and third scans, the focus state can be changed appropriately so that an improvement of the same can be determined after the third scan is.

Zweckmäßig wird Jede Marke durch den Strahl in diskreten Schritten mit vorgegebener Schrittweite abgetastet, wobei der Strahl~interffiittierend kurz hellgetastet wird. Die bei eder Helltastung beispielsweise durch Rückstreuelektronen, entstehenden Signale werden der Ausuterteebektronik zugeführt. Each mark is expedient by the beam in discrete steps scanned with a specified step size, the beam intermittently short is lighted. For example, the backscatter electrons, The resulting signals are fed to the ausutter electronics.

Um für die Ausmessung der vielen Marken möglichst gute Anfangsbedingungen zu schaffen, kann der zulässige Toleranzbereich für das Ausmessen dieser Marken dadurch eingeengt werden, daß zu Beginn von Je einer Marke in x- und y-Richtung, der sogenannten Vorjustiermarke, die Lage ermittelt wird. Davon können verbesserte Startpunkte für die Strahlauslenkung über alle anderen Marken errechnet werden. In order to have the best possible initial conditions for measuring the many brands can create the permissible tolerance range for measuring these marks are narrowed by the fact that at the beginning of one mark each in the x and y directions, the so-called pre-adjustment mark, the position is determined. Of which can be improved Starting points for the beam deflection can be calculated across all other brands.

Die magnetischen Störfelder, welche die Strahlablenkung und damit die Messungen an den Marken in einer EBA beeinflussen, sind meist netzfrequente Wechselfelder. Man kann den störenden Einfluß des Brumms auf die Markenausmessung vermindern, indem Jede Messung von einem netzsynohronisierten Taktgeber so gesteuert wird, daß während einer Periode des Netzes mehrere, beispielsweise acht Marken zu äquidistanten Zeiten ausgemessen werden, und von den Meßergebnissen später der Mittelwert gebildet .7ird. Die Informationen der Auswerteelektronik können dann einem Digitalrechner zugeleitet werden, in dem folgende Korrekturwerte berechnet werden: a) Lage des Elektronenstrahls bezüglich der mittleren Lage aller Marken in zwei Dimensionen (x, y), b) Maßstabsabweichungen der Strahlauslenkung in zwei DSimensionen (x, y) bezüglich der mittleren Entfernung der Markengruppen voneinander, c) Ablenkrichtungen ( 9 9 des Elektronenstrahls bezüglich der durch die Markengruppen vorgegebenen Richtungen, d) Richtung und Größe der erforderlichen Anderung der Strahlfokussierung und des zweizähligen Astigmatismus. The magnetic interference fields that cause the beam deflection and thus influence the measurements on the brands in an EBA, are mostly line frequency alternating fields. One can see the disturbing influence of the hum on the mark measurement reduce by each measurement controlled by a network-synchronized clock that during a period of the network several, for example eight, marks to equidistant times are measured, and the mean value of the measurement results later formed .7 is. The information from the evaluation electronics can then be sent to a digital computer in which the following correction values are calculated: a) Position of the Electron beam with respect to the middle position of all marks in two dimensions (x, y), b) Scale deviations of the beam deflection in two D dimensions (x, y) with regard to the mean distance of the groups of marks from one another, c) directions of deflection (9 9 of the electron beam with respect to the directions given by the groups of marks, d) Direction and magnitude of the required change in the beam focus and the twofold astigmatism.

Die so erhaltenen Korrekturwerte können dann Einrichtungen zugeführt werden, die die erforderlichen Korrekturen automatisch ausführen. Bei einer vorteilhaften Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind die streifenfdrmig ausgebildeten Marken in wenigstens sechs Gruppen, die eine Anzahl von vorzugsweise sechzehn Marken enthalten, in den Ecken des Auslenkbereiches des Elektronenstrahls auf dem ObJekt angeordnet. Zusätzlich kann in einer Ecke eine einzelne Marke für die x-Richtung und eine für die y-Richtung als VorJustiermarke angebracht sein. In der Auswerteelektronik sind zweckmäßig ein oder zwei Tiefpaßfilter vorgesehen, die aus den zugeführten diskreten elektrischen Signalen jeweils ein geglättetes Markensignal erzeugen. Es können ferner Mittel vorgesehen siin, die das bei der ersten Abtastung einer Marke entstehende geglättete Markensignal einem Spitzenwert~ messer zuführen, der den Maximalwert des Markensignals speichert und an eine Einrichtung zur digitalen Meßwertgewinnung weiterleitet. Die bei den nachfolgenden Abtastungen der Marke entstehenden geglätteten Markensignale können ebenfalls einer Einrichtung zur digitalen Meßwert gewinnung zugeführt werden. The correction values obtained in this way can then be supplied to devices which will automatically make the necessary corrections. With an advantageous The devices designed to carry out the process are strip-shaped Brands in at least six groups that have a number of preferably sixteen brands included, in the corners of the deflection area of the electron beam on the object arranged. In addition, in a corner a single brand for the x-direction and one for the y-direction as a pre-adjustment mark. One or two low-pass filters are expediently provided in the evaluation electronics, each of the supplied discrete electrical signals is a smoothed one Generate brand signal. Means can also be provided which allow the The smoothed mark signal resulting from the first scanning of a mark has a peak value ~ feed knife that stores the maximum value of the mark signal and to a device forwards to the digital acquisition of measured values. The ones in the subsequent scans The smoothed mark signals resulting from the mark can also be used in a device for the digital acquisition of measured values.

Bei der beschriebenen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Einrichtung zur digitalen Meßwertgewinnung Mittel enthalten, die es ermöglichen, daß nach Beendigung der Abtastungen an einer Marke eine Information über die mittlere Position des Elektronenstrahls bezüglich der Marke, eine Information über die Steilheit der Markensignalflanke sowie eine Information über Fehler des Markensignals bzw. der Apparatur in digitaler Form zum Steuerrechner übermittelt werden. In the described device for carrying out the invention In the process, the device for digital acquisition of measured values can contain means which make it possible that after completion of the scanning at a mark information information about the mean position of the electron beam in relation to the mark about the steepness of the mark signal edge and information about errors in the Brand signal or the apparatus transmitted in digital form to the control computer will.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Feinjustierung eines Elektronenstrahls und seiner praktischen Anwendung dienen die Zeichnungen, in denen Fig. 1 die Anbringung der abzutastenden Marken auf dem ObJekt, Fig. 2 die Entstehung des Markensignals und Fig1 3 das Blockschaltbild der Auswerteelektronik zeigen. For a more detailed explanation of the method according to the invention for automatic Fine adjustment of an electron beam and its practical application are used Drawings in which Fig. 1 shows the application of the marks to be scanned on the object, Fig. 2 shows the origin of the mark signal and Fig. 3 shows the block diagram the evaluation electronics show.

Ein in Fig. 1 als quadratische Platte dargestelltes Objekt 1, das in einer EBA bearbeitet werden soll, ist außerhalb des eigentlichen Arbeitsfeldes 2 mit sechs Gruppen von Je sechzehn strichförmigen Marken und zwei Vorjustiermarken versehen, von denen die Markengruppen 3 und 4 zur.Messung der Lageabweichung und Maßstabsabweichungedes Elektronenstrahls gegenüber dem ObJekt in der x-Richtung, die Markengruppen 5 und 6 zur entsprechenden Messung in y-Richtung und die Markengruppen 7 und 8 zur Messung der Winkelabweichnungen Sx und ty dienen. An object 1 shown in Fig. 1 as a square plate, the should be processed in an EBA is outside of the actual field of work 2 with six groups of sixteen line-shaped marks and two pre-adjustment marks of which brand groups 3 and 4 zur.Messung the positional deviation and Scale deviation of the electron beam in relation to the object in the x-direction, the brand groups 5 and 6 for the corresponding measurement in the y-direction and the brand groups 7 and 8 are used to measure the angular deviations Sx and ty.

Die Marken 9 und 10 bilden die VorJustiermarken für die x-und y-Richtung.The marks 9 and 10 form the pre-adjustment marks for the x and y directions.

Die einzelnen Marken kennen aus auf der Oberfläche der ObJektplatte 1 aufgebrachten Schwermetallstreifen bestehen. The individual brands know their way around the surface of the object board 1 applied heavy metal strips.

Für die Anordnung der Marken sind folgende Punkte wesentlich: 1. Jede Markengruppe soll aus mehr als etwa acht Marken bestehen, um eine wirksame Reduktion statistischer Meßfehler durch Mittelung der Resultate zu erreichen und auch den Einfluß netzfrequenter magnetischer oder anderer Störender herabzusetzen.The following points are essential for the arrangement of the marks: 1. Each Brand group should consist of more than about eight brands in order to achieve an effective reduction to achieve statistical measurement errors by averaging the results and also the Reduce the influence of power frequency magnetic or other disturbing factors.

2. Die Markengruppen sollen in den Ecken angeordnet sein, um eine Feineichung durch Einstellung auf bereits vorhandene Strukturen auf dem Objekt durchführen zu können und um die Strukturen im Inneren des Arbeitsfeldes nicht zu stören. 2. The brand groups should be arranged in the corners to create a Carry out fine calibration by setting to existing structures on the object and so as not to disturb the structures inside the work area.

Zur Veranschaulichung der Entstehung des Markensignals dient Fig. 2. In Fig. 2a ist die schrittweise Änderung der Ablenkspannung für die x-Richtung Ux in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Änderung dieser Spannung erfolgt vom Digital-Analog-Wandler aus über eine Steuereinheit. Dabei hat der Strahl nach jeder schrittweisen Ablenkung eine konstante Verweilzeit 8. . Während der Ausführung eines Schrittes ist der Elektronenstrahl dunkel. Nach erfolgtem Schritt wird er während einer Zeit 7" (Hellzeit) hell getastet. Fig. 2b zeigt analog zu Fig. 2a die Helltastspannung UH am Austastgenerator in Abhängigkeit von der Zeit. Aus ihr ist zu ersehen, daß die Hellzeit 3-H kleiner als die Verweilzeit #s des Strahls auf einer Stufe ist. Fig. 2. In Fig. 2a is the step change in deflection voltage for the x-direction Ux shown as a function of time. The change in this voltage takes place from the digital-to-analog converter via a control unit. At the same time, the beam has after a constant dwell time for each gradual distraction 8.. During execution one step the electron beam is dark. After the step he will keyed light during a time 7 ″ (light time). FIG. 2b shows analogously to FIG. 2a the light key voltage UH at the blanking generator as a function of the time. From her it can be seen that the light time 3-H is shorter than the dwell time #s of the beam is on a par.

Die Strahlelektronen lösen beim Auftreffen auf die auf der Objektoberfläche angebrachten Marken Rückstreuelektronen aus, welche von einem Auffänger nachgewiesen werden. An diesem Auffänger entsteht, wie Pig. 2c zeigt, bei Jedem Helltasten des Strahls ein Impuls der Zeitdauer # TH, dessen Höhe hI vom Rückstreuvermögen der Objektoberfläche abhängt. Die Impulshöhe h1 ändert sich, wenn der Strahl die Marke überstreicht. The beam electrons dissolve when they hit the object surface Affixed brands of backscattered electrons, which were detected by a collector will. At this interceptor arises like Pig. 2c shows, with each light key of the Ray is a pulse of duration # TH, the height of which hI depends on the backscattering ability of the Object surface depends. The pulse height h1 changes when the beam hits the mark strokes.

Aus der so für Jede Marke gewonnenen Folge von Abtastimpulsen wird, wie Fig. 2d zeigt, mit einem Tiefpaßfilter das sogenannte "Markensignal" gewonnen. Dieses ist einem Signal ähnlich, welches ein stetig bewegter Strahl reduzierter Strahlstromdichte beim Überstreichen der Marke am Auffänger liefern würde. The sequence of scanning pulses thus obtained for each mark becomes As FIG. 2d shows, the so-called "mark signal" is obtained with a low-pass filter. This is similar to a signal that a constantly moving beam reduces Would provide beam current density when sweeping over the mark on the receiver.

Auf diese Weise können von jeder Marke beispielsweise drei Markensignale gewonnen werden, von denen das erste der Einstellung der Elektronik auf das Markensignal und das zweite und dritte der Gewinnung der Informationen dienen. In this way, for example, three brand signals can be generated from each brand are obtained, the first of which is the adjustment of the electronics to the brand signal and the second and third are used to obtain the information.

Die Messung und Auswertung der bei der Abtastung der Marken durch den Elektronenstrahl gewonnenen Signale erfolgt in einer Auswerteelektronik, für deren Aufbau in Fig. 3 ein Blockschaltbild als Beispiel dargestellt ist. The measurement and evaluation of the scanning of the marks through the electron beam obtained signals takes place in an evaluation electronics, for the structure of which is shown in FIG. 3, a block diagram as an example.

Hierin ist als Auffänger ein Szintillationsvervielfacher 11 vorgesehen, dessen Ausgnagssignale einenn Signalverstärker 12 zugeleitet werden. Die verstärkten Signale gelangen über Analog-Tore 13 bz, 14, die von einer zentralen Steuereinheit 15 gesteuert werden5 in Tiefpaßfilter 16 bzw. 17. A scintillation multiplier 11 is provided here as a collector, whose output signals are fed to a signal amplifier 12. The reinforced Signals arrive via analog gates 13 or 14 from a central control unit 15 are controlled5 in low-pass filters 16 and 17, respectively.

Dabei wird das bei der ersten Abtastung entstehende Signal über das Tiefpaßfilter 16 einem Spitzenwertmesser 18 zugeführt.The signal generated during the first scan is transmitted via the Low-pass filter 16 is fed to a peak value meter 18.

Letzterer leitet den gespeicherten Maximalwert des ersten Markensignals zu einer Einrichtung zur digitalen Meßwertgewinnung 19 weiter. Der gespeicherte Spannungswert kann auf ein spezielles Steuersignal hin zwischenzeitlich gelöscht werden, um die Auswerteelektronik auf die Abtastung einer neuen Marke vorzubereiten.The latter forwards the stored maximum value of the first mark signal to a device for digital acquisition of measured values 19. The saved The voltage value can be deleted in the meantime in response to a special control signal to prepare the evaluation electronics for scanning a new mark.

Das im Beispiel vom Tiefpaßfilter 17 aus der zweiten und dritten Abtastung gebildete Markensignal gelangt zwecks Ausmessung seiner Anstiegeflanke zusammen mit dem vom Spitzenwertmesser 18 gelieferten konstanten Wert an die Einrichtung zur digitalen Meßviertgewinnung 19. Letztere enthält vorzugsweise zwei Zähler, von denen der eine nach Beendigung der Abtastungen einer Marke einen digitalen Wert für eie mittlere Markenposition und der andere einen aus numerischen Differentiationen gewonnenen digitalen ert für den Fokussierzustand des Strahls angibt. In the example of the low-pass filter 17 from the second and third The mark signal formed by scanning arrives for the purpose of measuring its rising edge together with the constant value supplied by the peak value meter 18 to the device to the digital measurement quad acquisition 19. The latter preferably contains two counters, one of which one after the completion of the scanning of a mark a digital value for eie middle brand position and the other one obtained from numerical differentiations digital ert indicating the focus state of the beam.

Die am Ausgang der Einrichtung 19 erhaltenen Informationen können einem Digitalrechner zugeleitet werden, mit dessen Hilfe die für die Korrektur der Lage des Elektronenstrahls und der Maßstabsabweichnungen erforderlichen Korrekturwerte und Richtung und Größe der erforderlichen Änderung der Strahlfokussierung berechnet werden. Dieser Digitalrechner kann ein Bestandteil det zentralen Steuereinheit 15 sein. The information received at the output of the device 19 can a digital computer, with the help of which the correction of the Position of the electron beam and the scale deviations required correction values and calculate the direction and magnitude of the required change in beam focus will. This digital computer can be a component of the central control unit 15 be.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (11)

Patentansprüche Verfahren zur automatischen, mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit erfolgenden Feinjustierung eines Elektronenstrahls in einer Elektronenstrahlbearbeitungsanlage bezüglich eines mit Marken versehenen strahlenempfindlochen Objekts, bei dem die beim Abtasten der Marken durch den ElektronenstrahL erzeugten Signale zur Messung der Abweichungen der Objektlage ausgenutzt erden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Prozeß die Lageabweichungen in fünf Dimensionen (x, y, z, #x, #y) und zusätzlich die Maßstabsabweichungen der Strahlauslenkung in zwei Dimensionen (x, y) gemessen. Method for automatic, with high accuracy and speed fine adjustment of an electron beam in one Electron beam processing system with regard to a ray-sensitive hole provided with marks Object that is generated when the marks are scanned by the electron beam Ground signals for measuring the deviations in the object position, characterized in that that in one process the positional deviations in five dimensions (x, y, z, #x, #y) and In addition, the deviations from the scale of the beam deflection in two dimensions (x, y) measured. und entsprechend den Meßwerten korrigiert werden.and corrected according to the measured values. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daoo zur Messung der Lageabweichungen eine Anzahl- von Marken durch den Elektronenstrahl mehrmals abgetastet wird, wobei eine Auswerteelektronik bei der ersten Abtastung einer Jeden Marke auf das dabei entstehende Signal eingestellt wird und bei den folgenden Äbtastungen (vorzugsweise zvrei) der gleichen Marken Informationen über die Lage des Elektronenstrahls bezüglich der Marke und über den Fokussierzustand des Elektronenstrahls abgibt. 2. The method according to claim 1, characterized in that daoo for measurement the position deviations a number of marks by the electron beam several times is scanned, with evaluation electronics during the first scanning of each Mark is set to the resulting signal and during the following scanning (preferably zvrei) of the same brands information about the position of the electron beam with respect to the mark and about the focusing state of the electron beam. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und-2, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Marke durch den Elektronenstrahl in diskreten Schritten mit vorgegebener Schrittweite abgetastet wird, wobei der Strahl intermittierend kurz hellgetastet wird, und daß die bei jeder Helltastung beispielsweise durch Rückstreuelektronen entstehenden Signale der Ausvjerteelektronik zugeführt erden, 3. The method according to claim 1 and-2, characterized in that each Mark by the electron beam in discrete steps with a specified step size is scanned, the beam is briefly scanned intermittently, and that which, for example, by backscattered electrons with each light keying emerging Ground signals from the electronics, 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Peinjustierung durch Lagemessung an Je einer VorJustier-Marke in x- und y-Richtung eine Einengung des notwendigen Fangbereiches für die nachfolgenden Messungen ereicht wird .4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that at the beginning of the Peinjustierung by position measurement A pre-adjustment mark in each of the x and y directions restricts the necessary capture range for the following measurements. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmessun-g der Marken von einem net-zsynchronisierten Taktgeber so gesteuert wird, daß während einer Periode der Netzfrequenz mehrere, vorzugsweise acht Marken zu äquidistanten Zeiten ausgemessen werden. 5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Measurement of the marks is controlled by a network-synchronized clock in such a way that that during one period of the mains frequency several, preferably eight, brands equidistant times are measured. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsinformationen der Auswerteelektronik einem digitalen Steuerrechner. zugeführt werden,.in dem nach Abtastung der Markengruppen folgende Korrekturwerte berechnet werden: a) Lage des Elektronenstrahls bezüglich der mittleren Lage aller Marken in zwei Dimensionen (x, y), b) Maßstabsabweichungen der Strahlauslenkung in zwei Dimensionen (x, y) bezüglich der mittleren Entfernungen der Markengruppen voneinander, c) Ablenkrichtungen (#x, #y) des Elektronenstrahls bebezüglich der durch die Markengruppen vorgegebenen Richtungen, d) Richtung und Große der erforderlichen Änderung der Strahlfokussierung und des zweizähligen Astigmatismus0- 6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the Output information from the evaluation electronics to a digital control computer. fed are calculated in which the following correction values are calculated after the marker groups have been scanned be: a) Position of the electron beam in relation to the central position of all marks in two dimensions (x, y), b) scale deviations of the beam deflection in two Dimensions (x, y) with regard to the mean distances of the brand groups from one another, c) directions of deflection (#x, #y) of the electron beam with respect to the direction of the mark groups given directions, d) direction and magnitude of the required change in beam focusing and twofold astigmatism0- 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte Einrichtungen zugeführt werden, die die Korrekturen automatisch ausführen.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the correction values are supplied to devices which will make the corrections automatically. 8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmig ausgebildet-en Marken in mindestens sechs Gruppen, die je eine Anzahl von vorzugsweise sechzehn Marken enthalt-en, in den Ecken des Auslenkbereiches des Elektronenstrahles auf dem Objekt angeordnet sind, und daß in einer Ecke zusätzlich je eine-Marke in x--und y-Richtung so angebracht ist, daß sie als Vorjustier--marke dienen kann. 8. Device for performing the method according to claim 1 to 7, characterized in that the strip-shaped marks in at least six groups, each containing a number of preferably sixteen brands, in the corners of the deflection area of the electron beam arranged on the object and that in one corner there is an additional mark in the x and y directions is that it can serve as a pre-adjustment mark. 9, Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daßin der;Auswerteelektronik ein oder zwei Tiefpaßfilter vorgesehen sind, die aus den zugeführten diskreten elektrischen Signalen jeweile ein geglättetes Markensignal erzeugen. 9, device for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that one or two low-pass filters in the evaluation electronics are provided, the respective from the supplied discrete electrical signals generate a smoothed mark signal. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die das bei der ersten Abtastung, einer Marke entstehende gegelättete Markensignal einem Spitzenwertmesser zuführen, der den Maximalwert des Markensignals speichert. 10. Device according to claim 9, characterized in that means are provided that smoothed the resultant in the first scan, a mark Feed mark signal to a peak value meter, which shows the maximum value of the mark signal saves. 11. Einrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das mittel vorgesehen sind, die die .bei den foigenden Abtastungen der Marke entstehenden geglätteten Markensignale sowie den vom Spitzenwertmesser gespeicherten Wert einer.-Einrichtung zur digitalen Meßwertgewinnung zuführen. 11. Device according to claim 8 to 10, characterized in that the Means are provided, which arise during the subsequent scans of the mark smoothed mark signals as well as the value of a device stored by the peak value meter for digital acquisition of measured values. 12, Einrichtung nach Anspruch i1 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur digitalen Meßwertgewinnung Mittel vorgesehen sind, welche nach Beendigung der Abtastungen an einer Marke die mittere Position des Elektronenstrahles bezüglich der Marke, eine Information über die Steilheit der Flanke des Markensignals sowie eine Information über Fehler des Markensignals bz. der Apparatur in digitaler Form dem Steuerrechner zuführen. 12, device according to claim i1 for carrying out the method according to claim 6, characterized in that means for digitally obtaining measured values are provided, which after completion of the scans at a mark the middle Position of the electron beam in relation to the mark, information about the slope the edge of the mark signal and information about errors in the mark signal or supply the apparatus to the control computer in digital form.
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