DE2731142B2 - Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt, angeordnete Ausrichtmarkierungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterplättchen, angeordnete Ausrichtmarkierungen, bei dem die an den Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen durch Detektoren erfaßt werden, um dem zeitlichen Verlauf der Dichte der auf die Detektoren auftreffenden Elektronen entsprechende Detektorsignale zu erzeugen, die einer Analysiervorrichtung zur Erzeugung von die Lage des Elektronenstrahls in bezug auf die Ausrichtmarkierungen angebende Daten zugeführt werden.

Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen werden in einer Vielzahl von Verfahrensschritten die einzeln nach besonderen Vorschriften zu dotierenden oder mit metallischen Leiterzügen, Widerständen usw. zu versehenden Bereiche durch wiederholtes Aufbringen von jeweils mit besonderen Lichtmustern zu belichtenden Photolackschichten definiert. Die Belichtung der Photolackschichten kann entweder durch besondere Masken im Kontakt- oder im Projektionsdruck oder durch besonders ausgebildete, im allgemei- nen durch Computer gesteuerte Lichtpunktschreiber (artwork generator) erfolgen. In beiden Fällen ist es für die Funktionsfähigkeit der zu erzeugenden integrierten Schaltungen von ausschlaggebender Bedeutung, daß die in sehr zahlreichen Verfahrensschritten in zeitlicher Aufeinanderfolge auf die gleichen Bereiche aufzubringenden Muster mit größter Genauigkeit, d. h. wesentlich genauer als die kleinste Breite der aufgebrachten Linienbereiche oder Schaltelemente, ausgerichtet sind.
Da die bisher durch optische Belichtung übertragenen Linienbereiche etwa 2 bis 3 μηι breit waren, ist es leicht einzusehen, daß an die Genauigkeit der Ausrichtung extrem hohe Anforderungen gestellt werden mußten. Entsprechend hoch war daher auch der, insbesondere

für eine automatische Ausrichtung erforderliche technische Aufwand. Im Verlaufe der stets weiter fortschreitenden Miniaturisierung der integrierten Schaltungen hat es sich gezeigt, daß das Auflösungsvermögen optischer Verfahren nicht mehr ausreichte, so daß man .zur Belichtung mittels Elektronenstrahl übergehen mußte. Naturgemäß wurden durch die kleinerwerdenden Abmessungen der die übertragenen Schaltungsmuster bildenden linienförmigen Bereiche und Schaltungselemente auch die Anforderungen an die Ausrichtgenauigkeit immer höher und der damit verbundene technische Aufwand immer größer.

Da die Funktionsfähigkeit und die Qualität der hergestellten integrierten Schaltungen weitgehend von der Genauigkeit abhängt, mit der die in den einzelnen Verfahrensschritten in zeitlicher Aufeinanderfolge aufgebrachten Lichtmuster in Bezug aufeinander ausgerichtet sind, und da die Leistungsfähigkeit einer integrierte Schaltungen herstellenden automatischen Anlage weitgehend von der Ausrichtgeschwindigkeit abhängig ist, wurden viele Vorschläge zur automatischen Erhöhung der Ausrichtgenauigkeit, zur Verkürzung der Ausrichtzeit und zur Vereinfachung der diese Ausrichtung bewirkenden, im allgemeinen sehr komplizierten und technisch aufwendigen Vorrichtungen gemacht In der DE-OS 20 56 620 wird eine Elektronenstrahlvorrichtung zum Belichten von Halbleiterplättchen mit einer Elektronenkanone, einem Rast erablenksystem und einem Korrekturablenksystem beschrieben, bei der die Ausrichtung der jeweils aufzubringenden Teilmuster mit Hilfe von kreuzförmigen Ausrich'inarkierungen erfolgt und wobei die an diesen Markierungen gestreuten Elektronen auf einen elektronenempfindlichen Detektor fallen. Die dabei entstehenden elektrischen Signale werden in einer nachgeschalteten Analysiervorrichtung zur Anzeige und Korrektur des Ausrichtungszustandes verarbeitet. Aus dieser Offenlegungsschrift >st somit ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt.

In der DE-OS 24 43 625 wird eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Speichern zur Steuerung des Elektronenstrahls bei der Belichtung von Halbleiterplättchen beschrieben.

In der DE-OS 25 02 591 wird ein Verfahren mit erhöhter Genauigkeit für die Ausrichtung eines Elektronenstrahls in bezug auf ein Halbleiterplättchen beschrieben, bei dem die Auswertung der Abtastung der einzelnen Ausrichtmarkierungen in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten erfolgt, um die Ausiichtgenauigkeit weitgehend unabhängig von Störeinflüssen wie Oberflächenbeschaffenheit, Materialbeschaffenheit, Verunreinigungen und dergleichen zu machen.

In der DE-OS 25 25 235 wird ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Ausrichtmarke auf einem Objekt, wie z. B. einem Halbleiterplättchen, beschrieben, bei der die an Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen auf paarweise angeordnete elektronenempfindliche Diodendetektoren fallen, deren elektrische Signale zur Anzeige der Ausrichtung des Elektronenstrahls in bezug auf die Ausrichtmarkierungen ausgewertet werden. Insbesondere sind Mittel zur Erzeugung von Signalen vorgesehen, die der Differenz der von den Dioden eines Diodenpaares erzeugten Signale entsprechen. Eine Differentiation der Signale findet nicht statt.

Die in den oben genannten Offenlegungsschriften beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind entweder technisch sehr aufwendig oder wegen der erforderlichen großen Anzahl von Schritten relativ langsam, so daß sie für die Überwachung und Steuerung einer rationell arbeitenden automatischen Fertigungsanlage für integrierte Schaltungen nur begrenzt verwendbar sind. Darüber hinaus entspricht die erreichbare Genauigkeit im allgemeinen nicht den praktischen Erfordernissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine sehr genaue und technisch sowie zeitlich wenig aufwendige Ausrichtung eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterplättchen angeordnete Ausrichtmarkierungen möglich ist, und mit dem möglicherweise auftretende Ausrichtfehler weitgehend unmöglich gemacht werden können. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 genannten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung an Stelle der zum Stande der Technik gehörenden Differenzbildung der von den Detektoren gelieferten Signale eine Differenzierung der von den Detektoren gelieferten Signale und eine Differenzbildung der differenzierten Signale erfolgt, sind die Anstiegszeiten dieser Signale kurzer als die Anstiegszeiten der beim bisherigen Stand der Technik verwendeten Differenzsignale. Da Ausrichtfehler direkt proportional der Anstiegszeit der Ausrichtsignale sind, können diese verringert werden. Weiterhin sind die bei Anwendung der vorliegenden Erfindung vorkommenden Ausrichtfehler umgekehrt proportional der Quadratwurzel der Anzahl der bei einer Ausrichtmarkierung auftretenden Kanten. Wegen der gemäß der Erfindung ermöglichten Verkürzung der Anstiegszeiten und der dadurch ermöglichten engeren Anordnung der einzelnen Kanten bzw. Linien einer Ausrichtmarkierung sowie wegen der oben angesprochenen inversen Proportionalitat des Ausrichtfehlers mit der Quadratwurzel der Anzahl der in einer Ausrichtmarkierung untergebrachten Kanten oder Linien, wird die Genauigkeit der Anzeige und der abgeleiteten Steuersignale trotz geringen technischen Aufwands weiterhin erhöht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. t die schematische Darstellung einer Elektronenstrahlvorrichtung zur Steuerung des Strahls,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen Teil eines Halbleiterplättchens mit vom Strahl zu beaufschlagenden Bereichen,

F i g. 3 die vergrößerte Darstellung einer Ausrichtmarkierung,

Fig.4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Verarbeitung der bei der Abtastung einer Ausrichtmarkierung auftretenden Signale,

Fig.5 die schematische Darstellung der relativen Formen und Größen der von einem Diodendetektorpaar abgefühlten Signale sowie deren Differenz und Summe,

F i g. 6 die schematische Darstellung der relativen Formen und Größen der an einer Kante von vier Detektoren abgefühlten Signale sowie die Summe dieser Signale.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Elektronenkanone 10, die in an sich bekannter

Weise einen Elektronenstrahl 11 erzeugt, der durch eine öffnung 12 in einer Platte 14 zur Strahlformung hindurchgeht. Der Strahl 11 weist vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt auf, dessen Breite der kleinsten Linienbreite des zu erzeugenden Musters entspricht. Der Strahl 11 tritt anschließend zwischen zwei Austastplatten 16 hindurch, durch die bestimmt wird, ob der Strahl das Material beaufschlagt oder ausgetastet wird. Die Austastplatten 16 werden durch Schaltungen der Analogeinheit 17 gesteuert, die durch eine Digitalsteuereinheit 18 in an sich bekannter Weise gesteuert wird, die ihrerseits mit einem Computer 10 verbunden ist.

Der Strahl 11 durchsetzt weiterhin eine kreisförmige öffnung 21 in einer Platte 22, durch die der Strahl so beeinflußt wird, daß nur die den achsenr.ahen Bereich der nicht dargestellten Linsen durchsetzenden Elektronen verwendet werden, so daß ein quadratischer Fleck ohne jede Verzerrung entsteht.

Anschließend durchsetzt der Strahl 11 magnetische Ablenkspulen 23,24,25 und 26, von denen die Spulen 23 und 24 die Ablenkung des Strahles 11 in x- Richtung und die Spulen 25 und 26 die Ablenkung des Strahles 11 in y-Richtung bewirken. Die Spulen 23 bis 26 wirken derart zusammen, daß der Strahl durch geeignete Ablenkung eine horizontale Abtastbewegung durchführt. Obwohl der Strahl an und für sich rasterförmig abgelenkt werden könnte, wird er im vorliegenden Ausführungsbeispiel hin- und herbewegt, so daß er eine entlang nebeneinanderliegender Spuren verlaufende Bewegung in entgegengesetzten Richtungen durchführt. Dabei wird den Spulen 23 und 24, wie beispielsweise in der obengenannten DE-OS 20 56 620 näher beschrieben, während der Vorwärtsabtastung eine Kompensationssägezahnspannung und während der Rückwärtsabtastung eine in bezug auf die erstgenannte Sägezahnspannung eine entgegengesetzte Polarität aufweisende Sägezahnspannung zugeführt wird.

Weiterhin durchsetzt der Strahl 11 auch einen ersten Satz elektrostatischer Ablenkplatten 27, 28, 29 und 30, von denen die elektrostatischen Ablenkplatten 27 und 28 den Strahl in «-Richtung und die elektrostatischen Ablenkplatten 29 und 30 den Strahl 11 in y-Richtung ablenken. Die Platten 27 bis 30 dienen dazu, dem Strahl 11 jede gewünschte Versetzung in jeder der vorgegebenen Lagen oder Punkten, in die er bewegt wird, zu verleihen. Den Spulen 23 bis 26 werden lineare Korrektursignale zugeleitet

Nach Durchsetzen der elektrostatischen Ablenkplatten 27 bis 30 durchsetzt der Strahl 11 einen zweiten Satz elektrostatischer Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34, von denen die elektrostatischen Ablenkplatten 31 und 32 eine Verschiebung des Strahls in x- Richtung und die elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 eine Verschiebung des Strahls 11 in y-Richtung bewirken. Die Platten 31 bis 34 dienen dazu, den Strahl in an sich bekannter Weise in jeder der vorgegebenen Lagen, in die er bewegt werden kann, in eine tatsächliche Ablenklage zu überführen, in die der Strahl fiberführt werden muß, um in das im betreffenden Feld befindliche Muster zu passen.

Anschließend fällt der Strahl 11 auf ein auf einem Tisch 35 angeordnetes Objekt das beispielsweise aus einem mit einer Photolackschicht überzogenen HaIbleiterplättchen bestehen kann. Dieser lisch kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise wie im einzelnen in der oben genannten DE-OS 20 56 620 beschrieben, in x- und y-Richtung bewegt werden.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich enthält das Halbleiterplättchen 41 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von einander überlappender Felder 40. Das in dieser Figur dargestellte vollständige Feld 40 wird durch

^r> die Linien 40a, 40b, 40c und 40c/ begrenzt. Auf jedem Halbleiterplättchen 41 ist eine Vielzahl von Feldern 40 angeordnet, von denen jedes mit einer vom Strahl 11 zu belichtenden Photolackschicht überzogen ist.

In jeder Ecke eines Feldes 40 befindet sich eine (in

ι» Fig. 2 schematisch durch ein Kreuz dargestellt) Ausrichtmarkierung 42. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, hat die Überlappung benachbarter Felder zur Folge, daß dieselbe Ausrichtmarkierung 42 jeweils in vier verschiedenen Feldern benutzt wird. So ist die Ausrichtmarkie^r> rung 42 in der unteren rechten Ecke des in F i g. 2 dargestellten einzigen vollständigen Feldes 40 gleichzeitig eine Ausrichtmarkierung in der unteren linken Ecke eines Feldes 40, das rechts vom vollständig wiedergegebenen Feld liegt, und eine Ausrichtmarkierung in der oberen rechten Ecke eines Feldes unterhalb des vollständig wiedergegebenen Feldes 40 und eine Ausrichtmarkierung in der linken oberen Ecke eines diagonal unten rechts vom Feld 40 angeordneten Feldes. Selbstverständlich könnten auch einander nicht überlap-

;-> pende Felder, die jeweils ihre eigenen Ausrichtmarkierungen haben, verwendet werden.

Wie in Fi g. 3 wiedergegeben, besteht jede Ausrichtmarkierung 42 vorzugsweise aus einer Vielzahl, im vorliegenden Falle jeweils zwei, von horizontal und

in vertikal verlaufenden Stäben 43 und 44, wobei die Anzahl der horizontal verlaufenden Stäbe gleich der Anzahl der vertikal verlaufenden Stäbe ist.

Die einzelnen Ausrichtmarkierungen an den vier Ecken eines Feldes werden in an sich bekannter Weise

ü zur genauen Festlegung der Lage eines Feldes 40 verwendet, wenn in dieses Feld ein Muster eingeschrieben werden soll. Die genaue Lage der einzelnen Ausrichtmarkierungen 42 wird durch Abtastungen der senkrechten Kanten der senkrecht verlaufenden Stäbe 44, während der in x-Richtung erfolgenden Abtastung und die Lage der horizontalen Kanten der in horizontaler Richtung verlaufenden Stäbe 43 einer Ausrichtmarkierung 42 durch Abtastung in y-Richtung ermittelt. Mit Hilfe eines Detektors wird festgestellt, wann der Elektrostrahl 11 über jede einzelne der Kanten einer Ausrichtmarkierung 42 hinweggeht

Bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung besteht der Detektor vorzugsweise aus vier Dioden 45, 46, 45', 46', die oberhalb des Halbleiterplättchens angeordnet

sind und zwischen einander eine öffnung aufweisen, durch die der Strahl 11 hindurch tritt um auf einen Teil des Halbleiterplättchens 41 aufzutreffen. Die vier Dioden 45, 46, 45' und 46' sind vorzugsweise in Form von Quadranten angeordnet

Während einer ^-Abtastung ändert sich die Anzahl der am Halbleiterplättchen 41 gestreuten Elektronen, sobald der Strahl 11 fiber eine der vertikalen Kanten einer der Stäbe 44 einer Ausrichtmarkierung 42 hinweggeht Jeder der Stäbe 43 und 44 einer Ausrichtmarkierung 42 wird entweder durch eine Ausnehmung in oder durch eine Erhebung auf der Oberfläche eines Halbleiterplättchens 41 gebildet Die Detektordioden 45, 46, 45' und 46* sind vollkommen entleert Jede von ihnen ist mit einer zweiten Diode 47 verbanden, die als Schutzring dient Die Detektordioden 45, 46, 45' und 46' sind mit ihren Übergängen für Schutzzwecke an der vom Strahl 11 abgewandten Seite angeordnet Jede dieser Dioden ist so vorgespannt daß

die dem Strahl 11 zugekehrte Seite auf Erdpotential liegt, um eine Ablenkung des Strahles zu vermeiden.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich sind die Detektordioden 45, 46, 45' und 415' mit Vorverstärkern 48, 66, 65 bzw. 49 verbunden. Jeder dieser Vorverstärker besteht aus einem Operationsverstärker, einem Kondensator und einem parallel dazu geschalteten Widerstand, die eine Rückkopplung bilden und die Verstärkung und die Bandbreite dr s Vorverstärkers steuern.

Die Anode jeder einzelnen Detektordiode ist mit dem negativen Eingang des entsprechenden Operationsverstärkers über einen Widerstand 53 und einen Kondensator 54 verbunden, der mit einer Batterie 55 parallel geschaltet ist. Die als Schutzring wirkende Diode 47 ist mit einer positiven Spannungsquelle verbunden, die ein geringfügig niedrigeres Potential als die Batterie 55 hat

Jede dieser Dioden ist mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers des Vorverstärkers verbunden und über einen Draht geerdet, der um den die Kathode der Diode mit dem Widerstand 53 verbindenden Draht gewunden ist. Die Windung dient zur Rauschunterdrückung.

Der Ausgang jeder der Vorverstärker 48,49, 65 und 66 ist mit einer Differenzierschaltung 57,59,61 bzw. 62 verbunden. Die Ausgänge der Differenzierschaltungen sind mit Signalbalanceeinheiten oder Signalsymmetrierstufen 58,60,63 bzw. 64 verbunden. Die Signalbalanceeinheiten symmetrieren das Signal automatisch bezüglich der Lage einer Ausrichtmarkierung 42 im Bezug zu jeder der Detektordioden 45,46,45' und 46'. Sie sind mit einer Summierschaltung 69 verbunden, die die von den Differenzierschaltungen 57, 59, 61 und 62 erzeugten Signale addiert.

Der Ausgang der Summierschaltung 69 ist über ein Filter 89 mit einer automatischen Verstärkungssteuerungsschaltung 90 verbunden, die den Verstärkungsfaktor in Übereinstimmung mit der Höhe der Stufe (aufwärts oder abwärts) der Ausrichtmarkierung und mit den Materialeigenschaften des die Ausrichtmarkierung 42 aufweisenden und vom Elektronenstrahl 11 abgetasteten Bereichs eines Halbleiterplättchens 41 steuert

Der Verstärkungsfaktor wird während einer ersten Abtastung eines eine Ausrichtmarkierung 42 aufweisenden Teils eines Halbleiterplättchens 41 durch den Elektronenstrahl 11 bestimmt und während der übrigen Abtastungen der gleichen Stäbe 43 oder 44 der gleichen Ausrichtmarkierung verwendet

Durch die automatische Verstärkungssteuerschaltung 90 wird das Signal während der darauffolgenden so Abtastungen auf eine vorgegebene Amplitude in Obereinstimmung mit den bei der ersten Abtastung ermittelten Weiten eingestellt

Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist mit einem elektronischen Schalter 98 verbunden, der geschlossen ist wenn der Strahl 11 eingeschaltet und ein durch eine Ausrichtmarkierung verursachtes Signal erwartet wird; in allen anderen Fällen ist der Schalter offen. Durch das Schließen des elektronischen Schalters 98 werden die am Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 auftretenden Signale zu einem positiven Spitzendetektor 99 und einem negativen Spitzendetektor 100 übertragen. Die am Ausgang des positiven Spitzendetektors 99 auftretenden Signale werden über eine Leitung 103 und die am Ausgang des negativen Spitzendetektors 100 auftretenden Signale fiber eine Leitung 104 der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 zugeführt. Wie schon gesagt, wird der Verstärkungsfaktor der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90, beispielsweise für alle Abtastungen einer Ausrichtmarkierung 42 in x-Richtung während der ersten Abtastung in x-Richtung eingestellt

Desgleichen wird die automatische Verstärkungssteuerschaltung 90 während der ersten Abtastung durch den Strahl 11 in /Richtung neu eingestellt Ebenso erfolgt eine Neueinstellung der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90, wenn der Strahl 11 zu einer anderen Ausrichtmarkierung 42 verschoben wird, und zwar zunächst für die Ar-Abtastungen und dann für die y- Abtastungen.

Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist bei geschlossenem elektrischem Schalter SS nicht nur mit dem positiver. Spitzcndeickicr 90 und dem negativen Spitzendetektor 100, sondern auch über einen Inverter 239 über eine Leitung 115 mit einem elektronischen Schalter 116 und über eine Leitung 117 mit einem positiven Spannungsvergleicher 118 und einem negativen Spannungsvergleicher 119 verbunden. Während der ersten Abtastung ist der elektronische Schalter 116 geöffnet, so daß den Vergleichern 118 und 119 während der ersten Abtastung (die Lage der Ausrichtmarkierung 42 ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht festgelegt) keine Signale zugeleitet werden.

Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist auch über eine Leitung 121 mit einer Prüf- und Mittelwertschaltung 122 verbunden, so daß bei geschlossenem elektronischen Schalter 98 der Ausgang der automatischen Verstärkungsschaltung 90 über die Leitung 121 mit dem Eingang der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 bei eingeschaltetem Strahl 11 während aller Abtastungen verbunden ist

Mit Ausnahme der automatischen Verstärkungssteuerschaltung werden alle Teile der in F i g. 4 dargestellten Schaltung sowohl während der Abtastung in Vorwärtsrichtung als auch bei der Abtastung in Rückwärtsrichtung verwendet Die anschließende Verarbeitung der Lagedaten erfordert besondere Schaltungen für Strahlablenkungen nach beiden Seiten. Die durch die gestrichelte Linie 150 eingeschlossenen Schaltungen sind Abtastungen in einer Richtung (beispielsweise in Vorwärtsrichtung) zugeordnet während die im Block 160 angeordneten, nicht dargestellten Schaltungen den Abtastungen in der entgegengesetzten Richtung zugeordnet sind. Es sei noch darauf hingewiesen, daß beide Blocks gleich ausgebildet sind.

Um vom Block 150 zum Block 160 oder umgekehrt schalten zu können, werden über eine Vorwärts/Rückwärtsleitung 130 Schaltsignale zur Verfügung gestellt Durch diese Schaltsignale werden nicht dargestellte Torschaltungen innerhalb der Blocks 150 und 160 in an sich bekannter Weise gesteuert Durch die über die Leitung 130 übertragenen Schaltsignale werden auch die Tore 139 und 146 an den Ausgängen der Blocks 150 und 160 betätigt

Es folgt eine Beschreibung der Funktion der innerhalb des Blocks 150 enthaltenen Schaltungen während der Abtastungen in einer Richtung. Die gleichen Ausführungen treffen auch auf den Block 160 während der Abtastungen in der anderen Richtung zu. Zur Vereinfachung der Darstellung in der folgenden Beschreibung des Blocks 150 wird unter »nächste Abtastung« die nächste Abtastung in der gleichen Richtung verstanden.

Die am Ausgang der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 auftretenden Signale werden fiber eine Leitung 129

einer Prüf- und Halteschaltung 128 zugeführt. Wird der elektronische Schalter 98 geöffnet um die Zufuhr der Ausgangsspannung der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122 zu unterbrechen, so wird ein nicht dargestellter elektronischer Schalter zur Erregung der Prüf- und Halteschaltung 128 geschlossen, so daß diese ein Mittelwertsignal der Abtastung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 erhalten kann. Auf diese Weise wird am Ende des Teils jeder Abtastung in der der Strahl U ausgeschaltet wird, die Prüf- und Halteschaltung 128 die Mittelwertspannung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 erhalten. Das am Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 128 vorliegende Signal wird während der nächsten Abtastung durch den Strahl 11 in der gleichen Richtung benützt.

Ist der elektronische Schalter geöffnet um die Übertragung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 zur Prüf- und Halteschaltung 128 zu unterbrechen, wird ein anderer elektronischer Schalter geschlossen um die Mittelwertspannung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 zu entfernen, bevor die nächste Abtastung beginnt. Der zuletzt genannte elektronische Schalter wird geöffnet, wenn die nächste Abtastung beginnt und der Strahl 11 eingeschaltet wird. Dieser Vorgang findet auch vor dem neuerlichen Schließen des Schalters 98 statt, durch das die Spannung von der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122 übertragen wird.

Das am Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 128 auftretende und Ober die Leitung 132 weitergeleitete Signal stellt eine Restgrundspannung dar. Die Ausgangsleitung 132 der Prüf- und Halteschaltung 128 ist Ober einen Widerstand 133 mit der Eingangsleitung 134 eines Pufferverstärkers 135 verbunden. Die Leitung 134 ist auch über einen Widerstand 137 mit dem Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 136 verbunden. Die Prüf- und Halteschaltung 136 ist über eine Leitung 138 mit dem Ausgang des negativen Spitzendetektors 100 verbunden. Auf diese Weise liefert der Ausgang des Pufferverstärkers 135 über eine Torschaltung 146 ein Referenzschwellenwertsignal zum positiven Spannungsvergleicher 118.

Das positive Schwellenwertsignal ist eine Spannung, die zwischen der von der Prüf- und Halteschaltung 128 gelieferten Restgrundspannung und der von der PrOf- und Halteschaltung 136 gelieferten Spitzenspannung liegt, wobei die Werte der Widerstände 133 und 137 die Größe des positiven Schwellenwertsignals bestimmen. Die Werte der Widerstände 133 und 137 sind vorzugsweise einander gleich, so daß die positive Schwellenwertspannung in der Mitte zwischen den an den Ausgängen der Schaltungen 128 und 136 auftretenden Werte liegt

Wird die Prüf- und Halteschaltung 136 über ein Signal auf der Leitung 130 erregt, so empfängt sie über die Leitung 138 die am Ausgang des negativen Spitzendetektors 100 auftretenden Signale. Dieser Vorgang findet statt, wenn der Strahl 11 am Ende einer Abtastung abgeschaltet wird.

Die mit dem Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 128 verbundene Leitung 132 ist Ober einen Widerstand 140 mit einer Eingabeleitung 141 eines Pufferverstärkers 142 verbunden. Die gleiche Eingabeleitung 141 des Pufferverserkers 142 ist über einen Widerstand 144 mit einer Prüf- und Halteschaltung 143 verbunden, die über eine Leitung 145 mit dem Ausgang des positiven Spitzendetektors 99 verbunden ist

Die Prüf- und Halteschaltung 143 wird ebenfalls durch ein über die Leitung 130 übertragenes Signal erregt, wenn der Strahl 11 am Ende einer Abtastung abgeschaltet wird. Die Ausgänge der mit dem positiven Spitzendetektor 99 verbundenen Prüf· und Halteschaltung und der mit der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 verbundenen Prüf- und Halteschaltung 128 werden über den Pufferverstärker 142 und über die Torschaltung 139 weiter geleitet, um eine Referenzschwellenwertspannung für den negativen Spannungsvergleicher 119 zur Verfügung zu stellen.

Das negative Schwellenwertsignal ist eine Spannung, die zwischen der Restgrundspannung der Prüf- und Halteschaltung 128 und der Spitzenspannung der Priif-

is und Halteschaltung 143 liegt, wobei die Widerstände 140 und 144 die Größe des negativen Schwellenwertsignals bestimmen. Die Größen der Widerstände 140 und 144 sind vorzugsweise gleich, so daß die negative Schwellwertspannung in der Mitte zwischen den Ausgangswerten der Prüf- und Halteschaltung 128 und der Prüf- und Halteschaltung 143 liegt.

Demzufolge werden die Schwellenwertspannungen für die Vergleicher 118 und 119 am Ende einer Abtastung durch den Strahl 11 erzeugt und als Schwellenwertspannungen während der nächsten Abtastung in der gleichen Richtung verwendet Somit werden die Schwellenwertspannungen für die Vergleicher 118 und 119 am Ende jeder Abtastung geändert damit die wirksamen Schwellenwertspannungen jeweils die Spannungen sind, die bei einer vorhergehenden Abtastung in der gleichen Richtung erzeugt wurden.

Jeder am Ausgang des Vergleichers 118 oder 119 auftretende Ausgangsimpuls wird über eine Torschaltung 151 zu einem Rückkopplungskanal 152 der digitalen Steuereinheit 18 geleitet Ein Zähler 153 erzeugt Taktimpulse, die über die Torschaltung 151, sobald diese durch ein Signal von den Vergleichern 118 und 119 erregt ist zum Rückkopplungskanal 152 der digitalen Steuereinheit 18 übertragen werden, so daß jede der Kanten jeder der vertikalen Stäbe 44 durch den Computer 19 festgestellt werden kann. Auf diese Weise werden sowohl die positiven als auch die negativen Kanten jeder der vertikalen Stäbe 44 der Ausrichtmarkierungen 42 zu den logischen Schaltungen des Rückkopplungskanals 152 übertragen, so daß die richtige Lage der Ausrichtmarkierung 42 schnell bestimmt werden kann. Die Identität der positiven und negativen Kanten wird darüberhinaus auch zum Computer übertragen, wodurch die Unterscheidung der

so Markierungsdaten von Störungen erleichtert wird.

Der Strahl 11 führt bei der Durchführung von jr-Abtastungen eine erste Abtastung in der plus x- Richtung durch. Unmittelbar vor dem Beginn der ersten at-Abtastung wird der elektronische Schalter der

ss Prüf- und Mittelwertschaltung 122 und der elektronische Schalter des positiven Spitzendetektors 99 und des negativen Spitzendetektors 100 geschlossen. Das hat zur Folge, daß die in der Prüf- und Mittelwertschaltung 122, den positiven Spitzendetektor 99 und den negativen

eo Spitzendetektor 100 gespeicherten Signale vor Beginn der ersten Abtastung entfernt werden, so daß diese Einheiten bereit sind, während der ersten x-Abtastung Informationen aufzunehmen.

Im Zeitpunkt der Einschaltung des Strahles 11 zum Beginn der ersten x-Abtastung einer Ausrichtmarkierung 42 des Halbleiterplättchens 41 wird der elektronische Schalter der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 und der elektronische Schalter des positiven Spitzendetek-

tors 99 und des negativen Spitzendetektors 100 geöffnet. Auf diese Weise werden die besagten Einheiten in die Lage versetzt, erneut Signale zur Speicherung aufzunehmen. Im Zeitpunkt, indem der Strahl U die erste x-Abtastung beginnt, werden die Signale von den Detektordioden 45, 46, 45' und 46' zu den Differenzierschaltungen 57, 59, 61 bzw. 62 übertragen.

Unmittelbar nach Beginn der ersten Abtastung wird der elektronische Schalter 98 geschlossen, während der elektronische Schalter 116 am Beginn der ersten Abtastung geöffnet wird. Durch das Schließen des elektronischen Schalters 98 kann der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung zum positiven Spitzendetektor 99, zum negativen Spitzendetektor 100 und zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122 übertragen werden. Durch die Öffnung des elektronischen Schalters 116 werden die Vergleicher 118 und 119 von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 getrennt.

Während der Strahl 11 seine erste x-Abtastung durchführt, wird der Ausgang der Summiervorrichtung 69 durch die automatische Verstärkungssteuerung 90 zum positiven Spitzendetektor 99, zum negativen Spitzendetektor 100 und zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122, jedoch nicht zu den Vergleichern 118 und 119 übertragen. Die Ausgänge des positiven Spitzendetektors 99 und des negativen Spitzendetektors 100 werden zur automatischen Verstärkungssteuerung 90 unmittelbar nach der ersten x-Abtastung übertragen, um den Verstärkungsfaktor für die verbleibenden x-Abtastungen zu erzeugen.

Durch das Schließen des Schalters 116 wird der Ausgang der automatischen Verstärkungsschaltung 90 mit jedem der Vergleicher 118 und 119 während der restlichen x-Abtastungen einer Ausrichtmarkierung 42 verbunden, wann immer der elektronische Schalter 98 geschlossen ist.

Wird der Strahl 11 nach der ersten x-Abtastung ausgeschaltet, so erregt ein über die Leitung 130 übertragenes Signal die Prüf- und Halteschaltungen 128, 136 und 143. Diese Information wird zu den Vergleichern 118 und 119 übertragen, jedoch nicht verwendet, da keine Informationen über die Leitung 117 von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 während der ersten Abtastung übertragen werden, nachdem der elektronische Schalter 116 offen war.

Nach Erregung der Prüf- und Halteschaltung 118,136 und 143 verschwindet das Signal auf der Leitung 130, wobei der Strahl 11 immer noch seine erste x-Abtastung durchführt, jedoch schon abgeschaltet ist. Beim so Verschwinden des Signals werden nicht dargestellte elektronische Schalter geschlossen, um die Prüf-und Mittelwertschaltung 122, den positiven Spitzendetektor 99 und den negativen Spitzendetektor 100 zu entladen.

Die zuletzt genannten elektronischen Schalter werden zu dem Zeitpunkt geöffnet, indem der Strahl 11 seine Abtastrichtung umkehrt und eingeschaltet wird. Auf diese Weise erhalten der positive Spitzendetektor 99, der negative Spitzendetektor 100 und die Prüf- und Mittelwertschaltung 122 Information von der zweiten x-Abtastung, da der elektronische Schalter 98 zur gleichen Zeit geschlossen ist

Während der zweiten x-Abtastung speichert der positive Spitzendetektor 99 das maximale Spitzensignal, der negative Spitzendetektor das negative Spitzensi- es gnal und die Prüf- und Mittelwertschaltung 122 enthält einen Mittelwert des Signals von der automatischen Verstärkungssteuerung 90.

Während dieser Abtastung ist der elektronische Schalter 116 geschlossen, da er seit dem Zeitpunkt indem der Strahl 11 während der ersten Ar-Abtastung eingeschaltet wurde, geschlossen geblieben ist und während der restlichen Ar-Abtastungen einer Ausrichtmarkierung 42 geschlossen bleibt. Auf diese Weise wird dem positiven Spannungsvergleicher 118 und dem negativen Spannungsvergleicher 119 weiterhin der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung 90 zugeführt wann immer der elektronische Schalter 98 geschlossen ist. Die automatische Verstärkungssteuerung 90 enthält jedoch nicht vor der zweiten x-Abtastung den gewünschten Verstärkungsfaktor für den Teil des Halbleiterplättchens 41 auf dem eine Ausrichtmarkierung 42 abgetastet wird. Demzufolge können nach Abschaltung des Strahles 11 während der zweiten und der folgenden x-Abtastungen Ausgangssignale am positiven Spitzendetektor 99, am negativen Spitzendetektor 100 und an der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 zur Verwendung in den Vergleichern 118 und 119 zur Erzeugung der Schwellenwertspannungen vorliegen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Ausgangsimpulse der Vergleicher 118 und 119 während der zweiten und dritten Abtastungen nicht wirksam sind, da die digitale Steuereinheit 18 eine Verwendung dieser Information während der zweiten und dritten Abtastungen verhindert. Erst bei der dritten x-Abtastung wird die Information von den Ausgängen der Vergleicher 118 und 119 zur Feststellung der Lage der Kanten jeder der vertikalen Stege 44 einer Ausrichtungsmarkierung 42 verwendet.

Während der zweiten Ar-Abtastung stellt der positive Spitzendetektor 99 das von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 kommende positive Signal fest, während der negative Spitzendetektor 100 das von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 kommende negative Signal feststellt Die Prüf- und Mittelwertschaltung 122 stellt einen Mittelwert des vom Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung 90 kommenden Signals her. Wird der Strahl 11 während der zweiten x-Abtastung ausgeschaltet so erregt ein über die Leitung 130 übertragenes Signal die Prüf- und Halteschaltungen 128, 136 bzw. 143. Auf diese Weise wird die Prüf- und Halteschaltung 128 eine Durchschnittsspannung von der zweiten x-Abtastung während der dritten und vierten Abtastungen enthalten und über die Leitung 132 zu den Pufferverstärkern 135 und 142 während der vierten Abtastung übertragen. Die Prüf- und Halteschaltung 136 wird während der vierten Abtastung einen positiven Impuls aufrecht erhalten, der das negative Spitzensignal während der zweiten Abtastung anzeigt

Die Prüf- und Halteschaltung 143 erzeugt während der vierten Abtastung ein negatives Signal, das für die positive Spitzenspannung während der zweiten x-Abtastung charakteristisch ist

Somit enthält der positive Spannungsvergleicher 118 während der vierten x-Abtastung eine Schwellenwertspannung, die mit der Restgrundspannung und der invertierten negativen Spitzenspannung während der zweiten Abtastung korreliert ist Der Vergleicher 118 hat während der ganzen vierten Abtastung die gleiche Schwellenwertspannung.

Entsprechend enthält der negative Spannungsvergleicher 119 während der vierten Abtastung eine Schwellenwertspannung die mit der Restgrundspannung und dem invertierten positiven Spitzensignal während der

zweiten Abtastung korreliert ist. Der Vergleicher 119 hat während der ganzen vierten Abtastung die gleiche Schwelienwertspannung.

Während der zweiten Abtastung und bei abgeschaltetem Strahl 11 steigt das Signal auf der Leitung 130 etwa in der Mitte des Zeitabschnittes, indem der Strahl 11 während der zweiten Abtastung abgeschaltet ist, an. Ist das Signal angestiegen, so werden elektronische Schalter geschlossen, um die Restgrundspannung von der Prüf- und Mittelwertspannung 122 abzuleiten und das gespeicherte Spitzensignal vom positiven Spitzendetektor 99 und vom negativen Spitzendetektor 100 zu entfernen. Die zuletzt angesprochenen elektronischen Schalter werden geöffnet, wenn der Strahl 11 zur Einleitung der dritten Abtastung eingeschaltet wird, so daß der positive Spitzendetektor 99, der negative Spitzendetektor 100 und die Prüf- und Mittelwertschaltung 122 erneut die Ausgangssignale von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 während der dritten Abtastung erhalten. Unmittelbar nach Beginn der dritten Abtastung durch den Strahl 11 wird der Schalter 98 ebenfalls geschlossen, um erneut zu ermöglichen, daß die automatische Verstärkungssteuerung 90 die Ergebnisse der Abtastung durch Dioden 45, 46, 45' bzw. 46 weiterleitet.

In jeder der dritten Abtastung folgenden x-Abtastung erzeugt der positive Spannungsvergleicher 118 ein Ausgangssignal, wenn seine Schwellenwertspannung vom Wert des von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 über den Inverter 239 auf der Leitung 117 übertragenen Signals gekreuzt wird. Das hat zur Folge, daß die Torschaltung 151 die Übertragung der Taktimpulse vom Zähler 153 zum Rückkopplungskanal 152 ermöglicht. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Lage jedes positiven Spitzensignals durch den Computer 19 bestimmt werden kann.

In gleicher Weise erzeugt der Spannungsvergleicher 119 nach jeder der dritten Abtastung folgenden Abtastung einen Ausgangsimpuls, der entsteht, wenn die negative Schwellenwertspannung vom Wert des invertierten Signals gekreuzt wird, das von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 erzeugt wird. Auch die vom negativen Spannungsvergleicher 119 kommenden Signale ermöglichen es dem Computer die Lage des negativen Signals zu bestimmen. Die den ersten drei Abtastungen folgenden 27 Abtastungen der Ausrichtmarkierung 42 in x-Richtung, dienen zur Ausmittelung der Lage der Ausrichtmarkierung 42. Dadurch wird der prozentuale Fehleranteil zu einem befriedigendem Minimum. Nachdem der Strahl U seine 30 Abtastungen bei Richtungsumkehr nach jeder Abtastung beendet hat, tastet er dieselbe Ausrichtmarkierung 42 in y-Richtung ab, um die Lage jeder einzelnen Kante jedes einzelnen Stabes 43 der Ausrichtmarkierung 42 zu bestimmen.

Zur Abtastung durch den Strahl 11 in y-Richtung liefert die digitale Steuerungseinheit 18 den einzelnen Signalbalanceeinheiten 58,60,63 bzw. 64, verschiedene Multiplikationskoeffizienten. Der Rest des Verfahrens zur y-Abtastung erfolgt in gleicher Weise wie bei der x-Abtastung.

Befindet sich die Information bezüglich der Lage der Ausrichtmarkierungen 42 in bezug auf ihre gewünschte Lage im Rückkopplungskanal 152, kann die Lage eines Feldes 40 durch die vier Ausrichtmarkierungen an seinen vier Ecken bestimmt werden.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Reihenfolge der Differentiation und der Summierung geändert werden. Obwohl im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Differentiation vor der Summierung stattfindet, ist es auch möglich, die Differentiation nach der Summierung durchzuführen. In diesem Fall ist anstatt von vier Differenzierschaltungen nur eine einzige Differenzierschaltung erforderlich. Dabei darf aber nicht übersehen werden, daß bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung die Gleichstromkomponente durch die Differentiation unschädlich gemacht wird, bevor eine Summation erfolgt

Weiterhin ist es auch möglich, die Anzahl der Detektoren zu verändern. Obwohl im vorgehend beschriebenen Alisführungsbeispiel mehrere Detektoren verwendet werden, während Ausgangssignale vor oder nach der Differenzierung summiert werden, können auch gute Ergebnisse durch Auswertung des Signals von einem einzigen, in richtiger Weise angeordneten Detektor und durch Differenzierung des dabei erhaltenen Signals erzielt werden. Die auf diese Weise erreichbare Genauigkeit ist zwar kleiner ate bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung, sie liegt aber weit über den mit den bisher bekannten Vorrichtungen erzielbaren Werten. Die Lage des einzigen zu verwendenden Detektors kann beispielsweise durch eine Anordnurg entsprechend Fig.4 und einem Schalter zur Auswahl jeweils eines besonderen Detektors optimiert werden. Durch geeignete Ausbildung dieses Detektors, beispielsweise durch eine sphärische oder kreisförmige Ausbildung, kann die Genauigkeit und der Wirkungsgrad der Anordnung verbessert werden. In Fig.6 wird der Verlauf von Signalen wiedergegeben, die bei einer Vorrichtung gemäß F i g. 4 entstehen, wenn die Summation vor der Differentiation durchgeführt wird. Die Wellenformen X1, X2, Yi und Y2 sind in Bezug aufeinander maßstäblich gezeichnet und stellen die Ausgänge der Detektoren 45,46,45' und 46' dar. Die fünfte Wellenform ist die Summe der Wellenformen Xi, X2, Yi und Y2 und entsteht beispielsweise am Ausgang einer Summiervorrichtung

69. Dieses Summensignal weist eine sehr starke Steigung auf und hat daher eine sehr kurze Anstiegszeit, was zur Folge hat, daß die Ausrichtfehler wesentlich herabgesetzt werden. Als Folge davon kann die Dichte der Ausrichtmarkierungen, beispielsweise durch Herab setzung des Abstandes zwischen den eine Markierung bildenden Stäben, erhöht werden, was zu einer weiteren Herabsetzung der Ausrichtfehler führt.

Eine weitere Abänderung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels besteht in der Benützung der

so Detektordioden 45, 46, 45' und 46' gleichzeitig für x- bzw. y- Abtastungen.

Einer der Gründe für die gleichzeitige Benutzung aller Detektordioden besteht vor allem darin, daß bei einer gleichzeitigen Benützung der Detektordioden die zur abwechselnden Benutzung erforderlichen zusätzlichen Schaltelemente fortfallen. Von besonderer Wichtigkeit ist jedoch die nicht vorhersehbare Tatsache, daß bei gleichzeitiger Verwendung aller vier Detektordioden steilere Abtastsignale entstehen. Besonders die letzte Eigenschaft des in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiels stellt einen wesentlichen Fortschritt gegenüber dem vorbekannten Stande der Technik dar.

In F i g. 5 werden die bei Verwendung von zwei Detektordioden auftretenden Wellenformen darge stellt. Die mit A und B bezeichneten Wellenformen entstehen bei Verwendung von Detektordiodenpaaren, beispielsweise der Detektordioden 45 und 46 oder 45' und 46', wenn der Elektronenstrahl sich der Kante einer

Ausrichtmarkierung nähert Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß die in F i g. 5 dargestellten Wellenformen bei Abtastung einer Kante (beispielsweise einer positiv verlaufenden Stufe auf eine mit Photolack überzogenen Fläche) einer Ausrichtmarkie- s rung entstehen und daß die an der anderen Kante (beispielsweise einer negativ verlaufenden Stufe) der Ausrichtmarkierung erzeugten Signale im wesentlichen die gleiche Form jedoch die entgegengesetzter Polarität aufweisen werden. Die dritte in Fig.5 dargestellte Wellenform stellt die Differenz zwischen den durch A und B dargestellten Wellenformen dar und würde bei Verwendung eines Differentialverstärkers entstehen, dem die Ausgänge von Signalbalancevorrichtungen zugeführt werden. Die vierte in Fig.5 dargestellte Wellenform stellt die Summe der mit A und B bezeichneten Wellenformen dar und entspricht einem Signal, das durch eine Summiervorrichtung (beispielsweise die in F i g. 4 mit 69 bezeichnete Summiervorrichtung) entstehen würde, der die Ausgänge eines Diodenpaars zugeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die zuletzt genannte Wellenform eine sehr starke Steigung aufweist, was bei der Abtastung der gegenüberliegenden Kante einen entsprechend starken Abfall zur Folge hat Wie schon weiter oben erläutert, hat die kurze Anstiegzeit eine Herabsetzung der Ausrichtfehler zur Folge, wodurch eine stärkere Konzentration der Ausrichtmarkierungen und somit eine weitere Herabsetzung der Ausrichtfehler möglich ist. Zur Erleichterung der Signalermittlung und zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses wird die zuletzt genannte Wellenform einer bandbreitenbegrenzten Differenziervorrichtung (entweder vor oder nach der Summation) zugeführt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß für den Strahl 11 in an sich bekannter Weise ein Fokusier- und ein Kalibriergitter erforderlich ist

Die die oben beschriebenen Ausrichtmarkierungen 42 bildenden Stäbe 43 und 44 können sowohl, wie oben beschrieben, aus Vertiefungen als auch als Erhöhungen oder in anderer Weise ausgebildet werden, solange bei der Abtastung einer ihrer Kanten durch den Strahl 11 ein geeignetes Signal entsteht Weiterhin ist es auch möglich, die Markierungen durch unterschiedliche Materialbeschaffung von ihrer Umgebung unterscheidbar zu machen. In allen Fällen ist wie aus der Darstellung in F i g. 5 zu entnehmen, ersichtlich, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Einzelsignal eine kürzere Anstiegszeit hat als die nach dem bekannten Verfahren und mit den bekannten Vorrichtungen erzeugten Differenzsignale- Aus den F i g. 5 und 6 ergibt sich weiterhin, daß die Summe der Signale einen noch stärkeren Anstieg als die Einzelsignale haben, wodurch die Eignung des Systems zur Abtastung von Ausrichtmarkierungen noch weiter verbessert wird.

Weiterhin ist es möglich, die Schwellenwertspannungen nicht wie oben beschrieben, bei der vorhergehenden Abtastung in der gleichen Richtung sondern auch bei der vorhergehenden Abtastung in der entgegengesetzten Richtung zu bilden. In diesem Fall müßten die Ausgangssignale der automatischen Verstärkungssteuerung 90 invertiert werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebene Abtastung durch Bewegung des Strahls in entgegengesetzt laufender Richtungen nicht die einzige mögliche Ausbildung ist. Es können auch beliebig andere Abtastungen, z. B. Abtastungen mit einer Strahlbewegung nur in einer Richtung, spiralförmige Abtastung usw. verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterplättchen, angeordnete Ausrichtmarkierungen, bei dem die an den Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen durch Detektoren erfaßt werden, um dem zeitlichen Verlauf der Dichte der auf die Detektoren auftreffenden gestreuten Elektronen entsprechende Detektorsignale zu erzeugen, die einer Analysiervorrichtung zur Erzeugung von die Lage der Ausrichtmarkierungen angebenden Daten zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der Detektoren (45, 46, 45', 46') auftretenden Detektorsignale vor ihrer Weiterleitung zur Analysiervorrichtung differenziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierten Detektorsignale vor ihrer Weiterleitung an die Analysiervorrichtung paarweise, gruppenweise oder gemeinsam summiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorsignale vor ihrer Differentiation und Weiterleitung an die Analysiervorrichtung paarweise, gruppenweise oder gemeinsam summiert werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Elektronenstrahlvorrichtung zur Abtastung der Ausrichtmarkierungen, Detektoren, vorzugsweise Detektordioden zur Feststellung der bei der Abtastung der Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen und zur Erzeugung von dem zeitlichen Verlauf der Dichte der auf sie auftreffenden Elektronen darstellenden Detektorsignalen und Analysiervorrichtungen zur Umwandlung der bei der Abtastung entstehenden Detektorsignale in Angaben über die Lage der Ausrichtmarkierungen, gekennzeichnet ourch eine oder mehrere Differenzierschaltungen (57,59,61,6,2) zur Differentiation der Detektorsignale und durch Mittel zur Weiterleitung dieser Signale an die Analysiervorrichtung.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einer Elektronenstrahlvorrichtung zur Abtastung von Ausrichtmarkierungen, mit mehreren Detektoren zur Erfassung der an den Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen und zur Erzeugung von dem zeitlichen Verlauf der Dichte der auftreffenden Elektronen darstellenden Detektorsignalen und einer Analysiervorrichtung zur Umwandlung der bei der Abtastung entstehenden Detektorsignale in Angaben über die Lage der Ausrichtmarkierungen, gekennzeichnet durch Summiervorrichtungen (69) und Differenzierschaltungen zur Erzeugung der zeitlichen Ableitung der Summe von mindestens zwei Detektorsignalen sowie durch Mittel zur Weiterleitung dieser Signale an die Analysiervorrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens zwei Differenzierschaltungen (57, 59, 61, 62) zur Erzeugung der zeitlichen Ableitung der Detektorsignale und eine Summiervorrichtung (69) zur Summierung der Differenziersignale.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine mit den Ausgängen der Detektoren (45, 46, 45', 46') verbundene Schaltung, an deren Ausgang ein Signal auftritt, das die zeitliche

Ableitung der Summe der an den Ausgängen von mindestens zwei Detektoren auftretenden Signalen darstellt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit vier Detektoren, vorzugsweise Detektordioden, gekennzeichnet durch eine dei artige Anordnung, daß die von den ersten beiden Detektoren stammenden Signale der Dichte der bei der Abtastung im wesentlichen parallel zur Richtung des abtastenden Elektronenstrahls (11) gestreuten Elektronen und die durch die beiden anderen Detektoren erzeugten Signale der Dichte der bei der Abtastung senkrecht zur Richtung des abtastenden Elektronenstrahls gestreuten Elektronen entsprechen.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit vier Detektoren, vorzugsweise Diodendetektoren, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß die an zwei Detektoren auftretenden Signale der Dichte der bei der Abtastung der Ausrichtmarkierungen (43) in einer ersten positiven und negativen Richtung gestreuten Elektronen und die am Ausgang der anderen zwei Detektoren auftretenden Signale der Dichte der bei Abtastung einer Ausrichtmarkierung (44) in einer zweiten positiven und negativen Richtung gestreuten Elektronen entsprechen, wobei diese Richtungen voneinander verschieden sind.