JPH06501590A - 高精度、高柔軟性エネルギー・ビーム加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高精度、高柔軟性エネルギー・ビーム加ニジステム［技術分野］ 本発明は、高エネルギー・ビームを利用して電子デバイス基板などの加工物を加 工するための方法および装置に関する。

より詳細に言うと、本発明の好ましい実施例は、実時間ディジタル信号プロセッ サ制御システムを使用し、電子基板に、現在値の方法で得られるよりも小さなホ ールおよびその他の微細機能構造（フィーチャ）を正確かつ迅速に形成する方法 および装置に関する。

［従来の技術］ 集積回路半導体パッケージ構造用の多層セラミック（ＭＬＣ）基板の現在の製造 法では、樹脂結合剤、粒状セラミック材料、溶剤、および可塑剤を含有するスラ リをドクター・ブレード処理し、ドクター・ブレード処理されたシートを乾燥後 打ち抜いて適切なサイズのシートにすることにより、複数のセラミック・シート を形成している。次に、機械加工によってバイア・ホールを押し抜（ことにより 、シートを貫通する電気相互接続部を形成する。ホール中に、また適切なパター ンでシート表面上に導電性ペーストを配設し、シートを積み重ねて積層し、続い てアセンブリを適切な焼結温度で焼成する。バイア・ホールが小形で高密度であ り、パターンが複雑なので、セラミック・シートにおけるバイア・ホールの押抜 きには、困難な技術的問題が伴う。これらの操作の実行に使用する装置は、米国 特許第４４２５８２９号および米国特許第４８２１６１４号に記載されている。

ＭＬＣ基板の製造に現在使用されている機械的押抜き技術にはいくつかの制限が ある。従来、ホールの縦横比が１より大きかった。すなわち、直径が、押し抜く シートの厚さ以上とされていた。電子デバイスの小型化が進むにつれ、より小形 のバイア・ホールを使用する必要性が増大している。しかし、構造の機械的完全 性を確保するには、一定の最小シート厚さが必要である。

将来の電子デバイスでは、小径のホールが必要であるのみならず、ホール間の間 隔を小さくする必要もある。こうした幾何形状において機械的押抜きを使用する と、グリーン・シートの浮出しが大幅に増大するため、バイア・パターンが大き くゆがみ、位置の正確さが損なわれる恐れがある。既存の技術では、ＭＬＣ基板 のホールの直径は約３．５ミル（８８ミクロン）に制限されている。

ＭＬＣ基板においてより小さくより密な間隔の微細機能構造が必要であるとする と、先端技術を使用して必要な幾何形状を備えた基板を製造する装置および方法 が必要になる。この装置および方法は、これらの基板における微細機能構造を正 確かつ迅速に加工することにより、必要な微細機能構造の幾何形状を実現し、な おかつ米国特許第４４２５８２９号に記載された複式押抜き装置などの既存の機 械的装置に対し競争力を維持できる必要がある。

精密な微細機能構造を加工するためのそのような先端技術の候補の１つはレーザ ・ビームである。レーザを使用して電子基板にホールを設ける例は、米国特許第 ４５４４４４２号および米国特許第４７８９７７０号に記載されている。１９８ ９年１０月３０口に出願された米国特許出願第０７／４２８６８６号では、Ｎｄ ：ＹＡＧ加エレーザとＨｅＮｅ位置決めレーザを組み合わせて、ホールおよびそ の他の微細機能構造を正確に位置決めするシステムが記載されている。

高強度焦点電子ビームも、微細機能構造の加工に使用できる。米国特許第２７９ ３２８１号は、電子ビームを使用してホールを設ける装置を開示している。米国 特許第２９８９６１４号では、ディジタル・デコーダと結合されたプログラム記 憶装置を使用して穴あけ操作を制御する、この装置の改良型を記載している。米 国特許第３１９２３１８号では、ビデオ・スキャナを使用して穴あけ操作を制御 する別の改良型が開示されている。

電子ビーム技術の進歩によって、精密なホールを迅速に設けることが可能になっ ている。米国特許第３６４４７００号では、コンピュータ・インタフェースを使 用して、所定の磁界偏向に対して可変静電偏向を加えることによりビーム偏向を 補正する、半導体リソグラフィにおける電子ビームの応用例が開示されている。

”Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　Ｆｉｎｅ−Ｈｏｌｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｙ　ａ　Ｐｕ１ｓｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ ″、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　（１９８７年７月）では 、プリント回路ホールの高速電子穴あけが開示されている。

米国特許第４４６７１７０号では、別のコンピュータ制御式電子ビーム穴あけの 応用例が開示されている。この特許では、電子基板が一方の軸に沿って連続的に 並進され、電子ビームが他方の軸に沿ってラスタ・パターンで前後に掃引される 。掃引が増加するにつれホールが基板の表面に対し垂直でなくなっていき、ホー ルの精度が損なわれるので、この掃引の範囲は制限されている。

電子ビームは、電子基板におけるホール以外の微細機能構造の加工にも使用でき る。コステ（Ｋｏｓｔｅ）の論文”ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ　Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｇ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　Ｍｕ ｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍｏｄｕｌｅｓ”、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇ ｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ１７２９〜７３１頁（１９７１年３月）で は、電子ビームを使用した、セラミック基板におけるバイア・ホールおよびチャ ネルなどの他の微細機能構造の加工が記載されている。この加工と共に、基板上 に積層板を設けることにより、米国特許第３９５６０５２号に記載のスクリーニ ング・プロセス用の一体型マスクが提供される。どちらの引例も、機械加工プロ 七スを制御する方法については記載していない。

現在の電子ビーム・システムは、プロセス制御用の汎用コンピュータを専用イン タフェース回路と共に使用している。

こうしたコンピュータのアーキテクチャは、実時間制御用に最適化されていない 。実時間制御では、プロセッサが命令にただちに応答する必要がある。汎用コン ピュータでは実時間制御ができないので、多数のプロセス変数を同時に監視し制 御する必要がある応用例においては、これらの制御システムの有効性が限られる 。

実時間制御システムは、数値計算中心型である。従来のコンピュータおよびマイ クロプロセッサは、ソフトウェア・シミュレーションに依存して算術演算を実行 するため、単一の演算に複数のクロック・サイクルを要し、実時間制御が不可能 になっている。数値演算コプロセッサを使用するなどしてこの性能を向上させて も、従来のアーキテクチャでは同一の空間にプログラムとデータの記憶域が存在 するので、データおよび命令を逐次的に取り出さなければならない。その結果、 乗算などの演算では、少なくとも３クロツク・サイクル必要になる。このうち、 １つは命令の取り出し用、２つは各データの取り呂し用である。

演算速度およびシステムの柔軟性が特に重要な応用例では、ディジタル信号プロ セッサ（ＤＳＰ）が使用されている。ＤＳＰアーキテクチャでは一般に、同じク ロック・サイクルで発行された命令に応答して、単一のクロック・サイクルで乗 算および加算が実行できる。したがって、ＤＳＰを使用すると、実時間制御が実 行できる。プロセッサ・サイクル・タイムが今後も引き続き短縮されるなら、複 数のクロック・サイクルにおける命令および演算の実時間制御が実行できるよう になろう。ただし、現在のＤＳＰはこのように動作しない。

ＤＳＰでは、各種の内ｎ構成を使用して、データが演算装置にタイミングよく供 給されるようにしている。これらの構成のい（つかは、マーチン（Ｍａｒｔｉｎ ）の論文”Ｗａｖｅ　ｏｆａｄｖａｎｃｅｓ　ｃａｒｒｙ　ＤＳＰ’　ｓ　ｔｏ 　ｎｅｗ　ｈｏｒｉｚｏｎｓ”、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ。

６９〜８３頁（１９８７年９月１５日）に記載されている。

特定の応用例ではカスタム・システム内で複数のＤＳＰを組み合わせると、柔軟 性と速度を最大にすることができる。コントリ一二（Ｃｏｎｔｏｌ　１ｎｉ）の 論文”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＤＳＰｓ　ＰｒｏｖｉｄｅＳｐｅｅｄ　ｆｏｒ　Ｄｉ ｇｉｔａｌ　５ｅｒｖｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌ”、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ 、　８７〜９２頁（１９８７年９月１５日）には、半導体ウェーハ位置決め用の ディジタル・サーボ制御装置に複数のＤＳＰを使用することが記載されている。

ＩＢＭテクニカル・ディスクロージャープリテン（ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ 　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ）、３２巻５Ａ号、４５２〜４５４ 頁（１９８９年１０月）に所載のハモンド（）Ｉａｍｍｏｎｄ）の論文には、工 具制御用の産業用コンピュータに複数のＤＳＰカードを接続する技術が開示され ている。

［発明の概要］ 現在のエネルギー・ビーム加ニジステムを検討してみると、すべてのシステム機 能を正確に制御して最大の精度および速度を実現できる、柔軟な実時間制御シス テムが必要であることが分かる。ＤＳＰ技術の現在の応用例は、この必要を満た さない。

したがって、本発明の一目的は、実時間ＤＳＰ制御を使用し高速で正確な機械加 工を実現する、エネルギー・ビームを使った加ニジステムを提供することである 。

本発明のもう１つの目的は、このビームが加工物に当たる方向を正確に制御する ことである。

本発明のもう１つの目的は、ビームを最適な形で偏向させて、加工物上の加工が 必要な点だけに当てることにより、システム・スループットを上げる、エネルギ ー・ビームによる加工物の加工方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、実時間ＤＳＰ制御を使用して、マスクを使用せずに エネルギー・ビームにより電子基板を個別化することである。

本発明の上記その他の目的に従って、エネルギー・ビーム源と、ビームを形成し 、出力し、ブランキングするための手段を備えた、基板加工用の高精度システム が提供される。このシステムはまた、ビームで加工する基板を支持し位置決めす るｘ−ｙテーブルを備えている。このシステムの重要な一態様は、基板に対して 所定の角度でビームを出力するためのビーム・ディフレクタである。このシステ ムは、システムの機能サブシステムを制御する実時間ディジタル信号プロセッサ で制御される。

本発明は、ｘ−ｙテーブル上で基板を位置決めする段階と、基板の位置および基 板の所定位置に対する位置合せを検出する段階と、基板に対向する電子ビームを 形成する段階と、基板の所定フィールド内で基板に対して所定の角度でビームを 出力する段階と、それにより基板を加工する段階と、実時間ディジタル信号プロ セッサ制御により少なくとも形成段階、出力段階、位置決め段階、および検出段 階を制御する段階とを含む、高精度で基板を加工するための方法も提供する。

本発明のより具体的な実施例では、基板表面に積層板を付着する段階と、ｘ−ｙ テーブル上で基板を位置決めする段階と、基板の位置を検出する段階と、基板に 対向する電子ビームを形成する段階と、基板の所定フィールド内で基板に対して 所定の角度でビームを出力する段階と、それにより所定の方式で基板を加工する 段階と、実時間ディジタル信号プロセッサ制御により少なくとも形成段階、出力 段階、位置決め段階、および検出段階を制御する段階とを含む、電子基板を個別 化する方法を提供する。基板の所定フィールドを加工した後、基板をその次のフ ィールドまで並進させ、上記の諸段階によってそのフィールドを加工する。基板 のフィールドがすべて加工された後、基板の積層板上にメタライゼーションをス クリーニングする。

本発明の前記その他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に図示する本発明 の好ましい実施例についての以下の詳細な説明から明らかになろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明を構成するシステムの概略ブロック図である。

第２図は、電子ビーム柱に配置された焦点光学系、無収差光学系、および偏向光 学系を示す概略図である。

第３図は、ＤＳＰカードの１つの概略図である。

第４図は、複数の加工位置およびそれに伴う座標を備えた基板の加工フィールド を示す図である。

第５図は、加工取付は具上に取り付けた基板を示す概略図である。

第６図は、第Ｓ図の６−６による断面図である。

第７図は、フィールド内の未補正ビームの非点収差問題を誇張して示す図である 。

第８図は、本発明の基板操作サブシステムを示す図である。

第９Ａないし９Ｄ図は、マスクレス基板個別化プロセスの各段階を示す図である 。

第１０図は、加工時間を最短にする本発明の手順の流れ図である。

第１１図は、輪郭がカスタマイズされるように穴あけされた一連のホールを示す 図である。

第１２図は、ビームの偏向が垂直でないために生じるホールの不正確さを示す図 である。

［発明の好ましい実施例コ 各図面、特に図１を参照すると、本発明に基づく加ニジステム２ｏが示されてい る。加ニジステム２０は、エネルギー・ビーム６５の発生源５５を備えており、 好ましくは、ビームを形成し、出力し、ブランキングするための手段を備えてい る。このシステムで実行される加工動作には、材料の穴あけ、除去によるチャネ ルなどの形成や、加工物の彫刻が含まれるが、それだけに限定されるものではな い。エネルギー・ビーム６５は、パルス・ビームでも連続ビームでもよい。本発 明の目的に好ましい高エネルギー・ビームは、電圧範囲が６０〜１５０ｋＶの電 子ビームである。もちろん、他の電圧範囲の電子ビームやレーザなどの他の種類 のビームでも本発明の目的を十分に達成できるので、この電子ビームの選択は網 羅的なものではないことに留意されたい。

形成手段は、高電圧制御機構４９によって制御され、精密電源を備えることがで きる。好ましい実施例では、この電源は、ビームの出力電圧リップルを、６０〜 １２０ｋＶの電圧範囲にわたって±２４Ｖの範囲内に制御する。これは、本発明 のシステムの、排他的ではないが主要な動作範囲である。

このリップル電圧の厳格な制御により、ビーム・サイズの精密制御が可能になる 。なぜなら、ビームの組成が電圧リップルの影響を直接受けるからである。

出力手段は、所定フィールド内で一様なビームを形成するための動的焦点／無収 差機構５８を備えることもできる。この機構の機能は、以下の説明でより明確に 理解されよう。ブランキング手段は、ブランキング電極５６を備えることができ る。この電極は、ブランキング増幅器４１からの信号に応答して、所定の方式で ビームを遮断する働きをする。

次に、加ニジステムは、好ましくはビーム源の対向側に配置され、ビームによっ て加工される基板２５を支持し位置決めするための手段を備えた、ｘ−ｙテーブ ル１４０を備えている。選択される基板には、電子基板、特にセラミック・グリ ーン・シートがある。この例はもちろん、例示のためのもので、限定を意図した ものではない。位置決め手段は、Ｘ軸２６およびｙ軸２７に沿って基板２５を並 進させることができる。ただし、本発明の範囲内で他の並進機構および回転機構 も使用できる。

システムは、真空チャンバを備えることが好ましく、その真空度は、真空制御機 構４８によって制御される。好ましい実施例では、真空チャンバは、少なくとも ｘ−ｙテーブル１４０の、基板支持手段２５を提供する部分を囲む、第１の部分 ５３を備えている。真空チャンバの第２の部分は、ビーム柱５４を備え、ビーム 発生源５５を囲んでいる。

真空チャンバ５３と選択的に真空接触する操作チャンバ９３を備えた、基板２５ を真空チャンバ５３から出し入れする、基板操作サブシステムも設けることがで きる。第２の基板５２は、操作チャンバ９３内に配置され、ｘ−ｙテーブル１４ ０上の基板２５の加工が完了した時点で基板２５と交換される。操作サブシステ ムの操作は、以下の説明から明らかになろう。

次に、システムは、真空チャンバ５３内で基板２５の位置を検出する手段を備え ることができる。検出手段は、レーザ干渉計２９およびｘ−ｙテーブル・インタ フェース４５を備える。基板の所定位置に対する位置合せを判定し、基板におけ る微細機能構造の加工がいつ済んだかを判定するための、ビーム通過検出器手段 ２８．４３も設けることができる。

本発明の重要な一態様は、基板２５に対して所定の角度でビームを出力するため のビーム偏向手段である。電子基板における穴あけなど多数の加工の応用例では 、この手段を使用して、ビームが基板に対し垂直になるようにしている。ビーム が基板に対して垂直でない場合の影響については、以下で詳しく説明する。偏向 手段は、基板の所定フィールド内で加工する際に機能し、偏向コイル５９および テレセントリック・レンズ６０を備えることができる。基板の所定フィールドは 、基板全体に及んでもよいが、通常は基板の小部分である。

レンズの焦点は、焦点制御機構５１によって手動で調整できる。

本発明のもっとも重要な構成要素は、システムの機能サブシステムを制御するた めの実時間ディジタル信号プロセッザ（ＤＳＰ）制御手段３０であり、好ましい 実施例では、この手段は、形成手段、出力手段、ブランキング手段、位置決め手 段、および検出手段の制御機構と、偏向サブシステムおよび操作サブシステムの 制御機構を備えることができる。ＤＳＰ制御システムを使用すると、加工の応用 例のための従来の電子ビーム制御システムでは見られなかった、演算速度、シス テムの柔軟性、および実時間操作が可能になる。

排他的では決してないが好ましい実施例では、制御手段は、当業者に周知の標準 の工業用制御バスであるＶＭＥバス３２によってコンピュータ３１に動作可能に 接続された、複数のＤＳＰカード３４ないし３９を備えている。好ましい実施例 におけるＶＭＥバス・ハードウェアは、ＢＩＣＣＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｇｍ ｂＨから提供された。コンピュータ３１は、操作員インタフェースを提供し、少 なくとも基板加工データ、メモリ、および入出力手段を備えている。

コンピュータは、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｓｉｎｅｓｓ　Ｍａｃｈｉｎ ｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔ　ｉｏｎ製のＰＣ−ＡＴなどのパーソナル・コンピュータとす ることができる。好ましい実施例ではＰＣ−ＡＴを使用し、加工データは、より 大規模なホスト・システム・コンピュータからダウンロードした。コンピュータ は、より大規模なコンピュータ、または他のコンピュータとのそれ以上のデータ 通信が必要ない別の種類のパーソナル・コンピュータとすることもできる。ＤＳ Ｐカードは、インタフェース４０〜５０に接続され、かつそれらに動作コマンド を提供し、さらにこれらのインタフェースを介して、システムの被制御サブシス テムに接続され、かつそれらに動作コマンドを提供する。ＤＳＰカードは、高速 ＤＳＰ−ＤＳＰバス３３によって相互に接続されている。

本発明の好ましい実施例の別の特徴は、パターン・バッファ手段４０である。こ の手段を使用すると、ＤＳＰカード制御手段３ｏの、基板加工データに対する高 速メモリ・アクセスが可能になる。すなわち、パターン・バッファ手段４０は、 ＤＳＰ用の高速メモリ・バンクとして機能し、ＶＭＥバス３２を介してコンピュ ータ３１からパターン・バッファ手段４０に特定の基板用の加工データがロード される。

このようにＤＳＰ制御手段３０は、システム全体の動作を制御する。たとえば、 図１に示す好ましい実施例では、計器制御ＤＳＰ３６および高電圧制御機構４９ が、ビーム形成用電圧を制御するための第１の制御手段を提供する。動的焦点／ 無収差ＤＳＰ３８および動的焦点／無収差制御装置４４は、一様なビームを形成 するように動的焦点／無収差機構を制御するための第２の制御手段を提供する。

パルス化表示ＤＳＰ３５およびブランキング増幅器４１は、ビーム・ブランキン グ電極５６を制御するための第３の制御手段を提供する。計器制御ＤＳＰ３６お よび真空制御機構４８は、真空チャンバ５３．５４内の真空度を制御するための 第４の制御手段を提供する。ｘ−ｙテーブルＤＳＰ３９、ｘ−ｙテーブル・イン タフェース４５、およびレーザ干渉計２９は、基板のｘ−ｙ位置を検出するため の第１の検出手段と、コマンドに応答してｘ−ｙテーブルの動きを制御し、テー ブルをある穴あけフィールドから次のフィールドへ移動する手段を提供する。位 置合せ／学習ＤＳＰ３７およびビーム通過検出器４３は、基板の所定位置に対す る位置合せを決定するための第２の検出手段を提供する。計器制御ＤＳＰ３６、 ハンドラ・インタフェース４６、および真空制御装置４７は、基板操作サブシス テムを制御するための第５の制御手段を提供する。主／偏向ＤＳＰ３４および偏 向増幅器４２は、偏向コイル５９を制御するための主制御手段を提供する。

検出される信号に応答するＤＳＰ−ＤＳＰバス３３上のＤＳＰ間通信によって、 ＤＳＰ制御手段３０は、後で明らかになる方式で、偏向歪み補正値を計算する手 段と、ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する手段と、基板の所定位置に対する位 置合せ誤差補正値を計算する手段と、歪み補正値、テーブル補正値、および位置 合せ補正値を累計し、累計補正値を所定の微細機能構造位置と比較するための比 較手段と、比較手段に応答して、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正す る補正手段を提供できるようになる。

図３は、好ましい実施例で使用されるＤＳＰカード６７のブロック図である。こ の実施例では、ＤＳＰカード３４〜３９に同一のハードウェアを使用している。

使用したＤＳＰチップ６８は、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ、　Ｉｎｃ）製 のＤＳＰ５６００１である。このＤＳＰによって、命令の事前取出し、２４×２ ４ビット乗算、５６ビツト加算、２データ移動、および３種の演算（線形、セジ ュロ、または逆線上げ）の１つを使用した２アドレス・ポインタ更新を、すべて 単一の命令サイクルで実行できる。このＤＳＰは、強力な実時間制御機能を提供 する。

ＤＳＰチップ６８は、高速データ処理用の３つのオンカード・メモリ・バンク、 すなわちプログラム・メモリ７５、Ｘメモリ７６、およびＹメモリ７７に接続し である。データおよび命令は、ＶＭＥバス・コネクタ７２からこれらのメモリに 入力される。パターン・バッファ手段４０との通信は、パターン・バッファ・イ ンタフェース１４０およびＤＳＰパターン・コネクタ７４を介して行われる。サ ブシステム・インタフェースおよび制御装置宛のデータ出力コマンドは、インタ フェースＤ０１　１４１およびＤＯ２１４２と、コネクタＰ１６９およびＰ２　 ７０を介して送られる。これらのエンティティに対するデータ入力通信は、ＤＩ インタフェース１４３およびＰ３コネクタ７１を介して行われる。ＤＳＰ−ＤＳ Ｐインタフェース１４４は、コネクタＪ２７３を介して他のＤＳＰカードへのラ ンダム・アクセス通信を提供する。

前述のとおり、ビーム偏向手段は、ビームが所定の角度で基板に当たるようにす るうえできわめて重要である。角度を正確に制御できないときのホールの精度に 対する影響を、図１２に示す。この図の構成では、ビーム６５が、基板２５に、 それに垂直なホールを設けることが望まれている。ホールが基板に垂直になるよ うにビームを偏向できない場合、ビーム発生源から基板への垂直線１４５に沿っ た位置にないホールに誤差が現れる。

この影響の例として、垂直線１４５と角度θ１３３をなし、厚さｔ１３４の基板 ２５を通過するホールについて考えてみる。誤差デルタ１３５は、ｔ（：ｔａｎ θを掛けた値と等しく、通常のように角度が小さい場合は、℃にｓｉｎθを掛け た値とほぼ等しい。１ミル（２５ミクロン）はどのホールを設け、全体的な位置 精度を１０ミクロンとすることが望ましい場合、この影響による誤差は許容でき ない。たとえば、米国特奸第４４６７１７０号では、この影響によって、偏向の 許容範囲が±３ｍｍに制限されている。

本発明のテレセントリック偏向システムではこの問題が解決される。図２に、電 子ビーム柱５４の一部を示しである。

ビーム６５はまず、動的無収差機構６１および動的焦点機構６２によって適切に 調整される。次に、偏向コイル５９を通過し、主／偏向ＤＳＰ３４からの信号に 応じて偏向される。

偏向コイルは、ノブ６４によって手動で回転可能に調整できる。ノブ６４は、か さ歯車６６を介して作用し、偏向コイル５９を回転させて、ビーム偏向方向を調 整する。ビームは次に、テレセントリック・レンズ６０に入る。このレンズは、 ビーム６５がつねに、偏向の許容範囲内で同じ角度で基板２５に当たるように設 計された焦点距離１４１を有する。図に示す例では、この角度は基板に対して直 角である。この例は、もちろん、例示のためのものであり、限定を意図したもの ではない。好ましい実施例では、以上の構成によって、約１５ｍｍのフィールド 内での所定の角度による加工が可能である。

レンズおよび偏向コイルを適切に選択すると、必要に応じてこの数値を増大でき ることに留意されたい。

以上、システム・ハードウェアについて説明したが、次に、システムの動作につ いて詳細に説明する。これは好ましい実施例を説明したもので、本発明の動作を 例示するためのものであり、限定を意図したものではない。図８を参照すると、 ロード／アンロード・シャトル１４８上に、基板（図示せず）を収容する取付は 具８３が配置されている。次に取付は具を、高真空弁９６を通して、大気圧下の 操作チャンバ９３に移す。

操作チャンバ９３内の圧力が真空チャンバ５３内の圧力と等しくなった後、取付 は具８３および基板を、トランスファ・アーム９４によって、高真空弁９５を通 して、真空チャンバ５３内のｘ−ｙテーブル１４０上に移す。図示しないが、同 様の方法により、チャンバ５３内に基板２５を配置すると同時に、操作チャンバ ９３システムの別の垂直高さの所でチャンバ５３から加工済み基板を取り出すこ とができる。

システムは、加工を始める前に較正する。図５および図６に示すとおり、基板２ ５は、取付は具８３上に１組の精密ピン８４の上に取り付ける。基板の加工しよ うとする領域８８を、各フィールド８２に分割する。図４に示すように、各フィ ールド８２には、座標Ｘ、およびｙ、を有する基準点７８がある。再び図５を参 照すると、取付は具８３には、Ｘ基準点ｘ１８６およびｙ基準点ｙ１８５がある 。基板が、ｘ−ｙテーブルに対し角度アルファ８７だけ位置がずれてしまう可能 性がある。

まず位置合せ誤差を算出するが、それには基板全面をビームで走査する必要があ る。図１を参照すると、ビーム経路を横切って、減衰器制御装置５０からの信号 に応答する減衰器５７が配置されている。減衰器５７は、位置合せ走査の実行中 、ビーム・エネルギーの大半を基板に当たらないように遮断する。再び図５およ び図６を参照すると、精密ビン８４は、中央ホール８９を有しており、絶縁体１ ５０によって取付は具８３受は板から絶縁されている。各中央ホール８９の位置 がビームの所定の中心線に対応するように、ｘ−ｙテーブルを逐次並進させる。

ビームは、中央ホール８９を実際に通過し、受は板８３に当たり、ビーム通過検 出器４３上で位置合せが行われるまで、走査を続ける。このホール検出手段を使 用すると、基板における微細機能構造の加工完了を指示することも可能である。

各ピン８４に対するホール８９の位置が検出された後、再び図１を参照すると、 実際の位置を、位置合せ／学習ＤＳＰ３７における所望の所定の位置と比較する 。

次に、主／偏向ＤＳＰ３４により、位置ずれによる誤差に対して、ビーム偏向に 適切な補正を加えることができる。その後、ビーム経路から減衰器５７を引っ込 める。

次に、ビーム偏向フィールドの中心が基準点７８に対応するような位置にｘ−ｙ テーブル上の基板が（るように、Ｘ−ｙテーブルを並進させる。Ｙｌ　８５およ びｘｌ　８６の位置を、レーザ干渉計を用いて、直接レーザにさらすか、ミラー を適切に配置することによって検出する。この情報を、Ｘ−ｙテーブル・インタ フェース４５およびｘ−ｙテーブルＤＳＰ３９に送る。このように検出された実 際の位置を、所望の位置および計算した適切な補正値と比較して、ビーム偏向が 、存在する誤差を補償できるようにする。

ビームの焦点および非点収差も、定期的に較正する必要がある。図７には、基板 ２５のフィールド８２が示されている。

焦点および非点収差の制御を行わないと、右端９２や右上９１のビーム・スポッ トのような、フィールドの中心９０にないビーム・スポットは一様にならない。

ただし、図に示した変動は大幅に誇張しである。初期較正によって、フィールド の各点における焦点および非点収差の制御量を決定する。この量は、ビーム偏向 時に主偏向ＤＳＰからのコマンドに応じて、動的焦点／無収差ＤＳＰによって動 的に調整できる。

偏向コイルおよびテレセントリック・レンズの特性も決定し、必要な偏向歪み補 正値を主偏向ＤＳＰに入力する。主偏向ＤＳＰは、これらの補正値をすべて累計 し、偏向増幅器にコマンドを発行して、これらの累計補正を補償するため、ビー ムを偏向させる。好ましい実施例では上記の補正用の基準点は、基板および取付 は具のさまざまな位置にあるが、これらの位置は例示のためのものであり、限定 を意図したものではない。

これらの特性付けおよび較正を実行した後、基板が加工できる。好ましい実施例 では、厚さ８ミル（２００ミクロン）のセラミック・ガラス・シートで、１２０ ０個のホールが０゜８３秒以内に１０ミクロンの総位置精度で加工されている。

本発明のシステムを使用すると、この材料中にわずか１ミル（２５ミクロン）の ホールが加工可能である。この１ｏミクロンの精度には、取付は具の位置公差と ビーム偏向公差が含まれている。

あるフィールドを加工した後、ｘ−ｙテーブルを次のフィールドに並進させる。

１０万個を超えるホールを含むグリーン・シート１枚を２分未満で加工できる。

このシステムの速度および精度は、実時間ＤＳＰ制御システムの有効性を実証し ている。

本システムについての以上の説明から分かるように、本システムは、電子ビーム を使用した基板の穴あけを含む、基板の加工方法を提供する。この方法の第１段 階では、基板を、ビームによって加工および穴あけできるようにｘ−ｙテーブル 上に位置決めする。提供可能な次の段階では、レーザ干渉計およびビーム通過検 出器を使用して、基板の位置および所定位置に対する位置合せを検出する。電子 ビームは、基板に対向して形成される。もっとも精密なビームは、６０〜１２０ ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖの調節電圧を持つ電源を使用して形成する。

形成段階には、ビーム焦点および非点収差を動的に制御する段階も含めることが できる。少な（とも、ｘ−ｙテーブルの基板を支える部分と、真空チャンバ内の ビーム発生源は周りを囲むことが好ましい。ビームを、基板に対して所定の角度 で出力させ、それによって基板を加工する。穴あけの場合、この角度は基板に対 して直角であることが好ましい。この出力段階は、偏向コイルおよびテレセント リック・レンズを使用して実行できる。少なくとも形成段階、出力段階、位置決 め段階、および検出段階は、実時間ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用い て制御する。加工データは、ＤＳＰと通信を行うパターン・バッファに格納でき る。このプロセスには、真空チャンバと選択的に真空接触する操作サブシステム による、基板の真空チャンバへの出し入れも含めることができる。

システムの動作についての以上の説明から分かるように、制御段階には、偏向歪 み補正値を計算する段階、ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する段階、基板の所 定位置に対する位置合せ誤差補正値を計算する段階、歪み補正値、テーブル補正 値、および位置合せ補正値を累計する段階、累計補正値を所定の微細機能構造位 置と比較する段階、ならびに比較段階に応じて、ビーム偏向を補正して、累計補 正を補償する段階も含めることができる。

本発明の加工プロセスは、熱による材料除去によって働く。

従来のシステムでは、ホールを設ける際、ホールの深さが増すにつれてホールの 直径が減少していくことが観察されている。図１１を参照すると、ホール１２６ は、そのようなテーパ付きホールである。これは、複数の基板を整列し接続しな ければならないときには好ましくない。なぜなら、ホールが一様でないため、位 置ずれ誤差が生じる可能性があるからである。ビーム電圧、ビーム電流、および パルス幅という３つの因子が、ビームの熱エネルギーに影響を及ぼす。本発明の 柔軟なりＳＰ制御システムでは、パルス幅の変動により、所望のホール形状を実 現することができる。

したがって、本発明はさらに、ＤＳＰ信号に応答するビームの選択的パルス化に よって基板を加工する段階を含むことができる。このようにパルス幅を変動させ ると、所定の方式でホールの形状を調整することができる。ホール１２７は、こ のようにして加工される。所定のパルス幅の第１のパルスが、ホールの部分１２ ８を加工する。パルス幅が順次増加するそれ以後のパルスを使用して、ホールの 後続部分１２９．１３０を加工する。パルス幅が最大の最後のパルスで、ホール １２７が完成する。このようにして、真っすぐな壁をもつホールが加工できる。

この例では４つのパルスを使用したが、これは例示のためのものにすぎず、限定 を意図したものでないことに習意されたい。

はぼ同じパルス幅を持つ順次パルスによって、テーパ付きホール１２６を設ける こともできる。より大きなテーパが望まれる場合、パルス幅を順次小さくしてい くと、テーパが順次大きくなる部分１３１．１３２を備えたホール１２５が形成 できる。

上記の機械加工プロセスは、ラスタ・モードまたはベクトル・モードで実施でき る。ラスタ・モードでは、ビームを。

フィールド内の各画素へと偏向させ、加工操作が望まれる画素だけブランキング 解除する。微細機能構造の加工密度が高くない場合、この方法は非効率的である 。たとえば、１５ｍｍＸ１５ｍｍのフィールドは、３６万個の画素を有すること ができるが、加工される微細機能構造は１２００個にすぎない。この構成では、 ベクトル・モードの方が好ましい。ベクトル・モードでは、加工操作が必要な画 素だけにビームを偏向させる。図４を参照すると、フィールド８２には、基準点 ７８および複数の加工点７９．８０．８１がある。このようなフィールドでは、 ベクトル加工がもっとも効率的な方法である。

ビームをある点から別の点へ偏向させるとき、加工操作を遅延させて、偏向ヨー クの整定を待つ必要がある。この整定時間は、ヨーク材料と偏向サイズの関数で ある。ベクトル加工モードでは、整定時間を最小にしてシステム・スループット を最適化することが好ましい。

図１０を参照すると、本発明は、微細機能構造の加工でシステム・スループット を最適化する方法を提供する。第１段階では、所定の微細機能構造位置のｘ−ｙ 座標１０２を取り出す。この取出しは、本発明のパターン・バッファから主／偏 向ＤＳＰへ行うことができるが、任意の記憶装置から任意の演算装置へ行うこと もできる。次に、これらの座標を、所定の微細機能構造がフィールド内の最初の 微細機能構造１０３である場合は基準ｘ−ｙ座標１０５と比較しく１０６）、所 定の微細機能構造が加工しようとするフィールド内の最初の微細機能構造でない 場合は直前の加工済み微細機能構造のｘ−ｙ座標１０５と比較する。この比較は 、ｘ２からｘｌまたはＸ２からＸｌを減算し、その結果を、Ｙ２とＹ、の差また はＹ２とＹ４の差と比較することにより実行できる。ヨーク整定時間をめるには 、Ｘ並進距離とＸ並進距離のうち大゛きい方を使用する。

次に、整定時間を計算する。Ｘ距離とＸ距離のうち大きい方が所定値１０８．１ ０７を超えない場合、整定時間は固定した所定値１０９．１１１に設定される。

好ましい実施例では、所定距離は１００マイクロメートル、所定時間は１０マイ クロ秒である。Ｘ距離およびＸ距離のうち大きい方が所定値を超える場合、ヨー ク整定時間は、所定の公式１１０．１１２を使用して算出する。好ましい実施例 では、整定時間は、マイクロメートル単位で表したＸ並進距離とＸ並進距離のう ち大きい方に０．１マイクロ秒を掛けてめている。

整定時間算出後、ビームが、所定の微細機能構造のｘ−ｙ座標に偏向され（１１ ３）　、システムは、算出された整定時間の間待ち状態となる（１１４）。さら に、ビームがブランキング解除され（１１５）、それによって所望の微細機能構 造を加工する。フィールド内に加工しようとする微細機能構造がまだある場合（ １１６）、フィールド内の微細機能構造がすべて加工されるまで、このプロセス を繰り返す（ｌ　ｌ　７）。

フィールド内に加工すべき微細機能構造がなくなると（１１８）、基板を次に加 工すべき基板の基準ｘ−ｙ座標へと並進させる（１２０）。次に、新規フィール ドに対してフィールド加工プロセスを繰り返す（１２１）。基板上のフィールド がすべて加工されると、プロセスは完了する（１１９）。

本発明はまた、電子基板のマスクレス個別化の方法も提供する。図９を参照する と、図９Ａの基板２５の表面に積層板９７を付着する。次に、基板をｘ−ｙテー ブル上で位置決めし、基板の位置を検出し、電子ビームを基板に対向して形成さ せ、基板の所定フィールド内で、基板に対して所定の角度で出力させて基板を加 工する。これらの加工済み微細機能構造９９．１０１を図９Ｂに示す。少な（と も形成段階、出力段階、位置決め段階、および検出段階は、実時間ディジタル信 号プロセッサ制御で制御される。所定フィールドの加工後、ｘ−ｙテーブルを基 板の次のフィールドへ並進させる。基板のフィールドがすべて加工されるまで、 一連の段階を繰り返す。図９０に示すように、積層板をマスクとして働かせて、 基板２５の積層板９７上にメタライゼーションをスクリーニングする（９８）。

図９Ｄのように積層板を取り除くことは、必ずしも必要ではないが、好ましい。

好ましい実施例に関して本発明を図示し説明してきたが、本発明は、本明細書で 開示した厳密な構造だけに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定 義される、本発明の範囲に含まれるあらゆる変更および修正に対して権利が留保 されていることを理解されたい。

ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　９８　ＦＩＧ、　９Ｄ 手続補正書（自発） 平成５年６月１日

Claims (58)

【特許請求の範囲】
1. １．エネルギー・ビームの発生源と、 ビームで加工すべき基板を支持し位置決めする手段を備えたＸ−ｙテーブルと、 ビームを基板に対して所定の角度で出力するためのビーム偏向手段と、 システムの機能サブシステムを制御するための実時間ディジタル信号プロセッサ （ＤＳＰ）制御手段とを備えることを特徴とする、基板を加工するための高精度 システム。
2. ２．エネルギー・ビーム発生源が電子ビーム発生源から成ることを特徴とする、 請求項１に記載のシステム。
3. ３．さらに、ビームを形成し、出力し、ブランキングするための手段を備えるこ とを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. ４．さらに、少なくともｘ−ｙテーブルの基板支持手段とビーム発生源との周り を囲む真空チャンバを備えることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. ５．さらに、基板の位置を検出するためのレーザ干渉計検出手段を備えることを 特徴とする、請求項４に記載のシステム。
6. ６．さらに、基板の所定位置に対する位置合せを決定し、微細機能構造の存在に よって基板を検出するための、ビーム通過検出器手段を備えることを特徴とする 、請求項５に記載のシステム。
7. ７．さらに、所定のフィールド内で一様なビームを形成するための動的焦点／無 収差手段を備えることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. ８．ビーム偏向手段が、偏向コイルおよびテレセントリックレンズを備えること を特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. ９．さらに、真空チャンバと選択的に真空接触する操作チャンバを備えた、基板 を真空チャンバに出し入れする基板操作サブシステムを備えることを特徴とする 、請求項８に記載のシステム。
10. １０．さらに、ＤＳＰ制御手段と通信し、基板加工データを提供しかつＤＳＰ制 御手段との操作員インタフェースを提供するように構成された、コンピュータを 備えることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
11. １１．さらに、コンピュータからパターン・バッファ手段にロードされる基板加 工データに対する高速メモリ・アクセスをＤＳＰ制御手段に提供するためのパタ ーン・バッファ手段を備えることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. １２．形成手段が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のシステ ム。
13. １３．さらにコンピュータを備え、かつＤＳＰ制御手段が、ＶＭＥバスによって 、操作員インタフェースを提供するコンピュータに動作可能に接続された複数の ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）カードを備え、コンピュータが少なくとも 基板加工データ、メモリ、および入出力手段を備え、ＤＳＰカードが、さらにシ ステムの被制御サブシステムに接続され、かつＤＳＰ−ＤＳＰバスによって相互 に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
14. １４．さらに、少なくともｘ−ｙテーブルの基板支持手段とビーム発生源との周 りを囲む真空チャンバを備えることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム 。
15. １５．さらに、基板の位置を検出するためのレーザ干渉計検出手段を備えること を特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
16. １６．さらに、基板の所定位置に対する位置合せを決定し、微細機能構造の存在 により基板を検出するための、ビーム通過検出器手段を備えることを特徴とする 、請求項１５に記載のシステム。
17. １７．さらに、所定のフィールド内で一様なビームを形成するための動的焦点／ 無収差手段を備えることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
18. １８．ビーム偏向手段が、偏向コイルおよびテレセントリック・レンズを備える ことを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. １９．さらに、真空チャンバと選択的に真空接触する操作チャンバを備えた、基 板を真空チャンバに出し入れする基板操作サブシステムを備えることを特徴とす る、請求項１８に記載のシステム。
20. ２０．形成手段が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を備えることを特徴とする、請求項１９に記載のシステ ム。
21. ２１．さらに、ＶＭＥバスを介してコンピュータからパターン・バッファ手段に ロードされる基板加工データに対する、ＶＭＥバスを介した高速メモリ・アクセ スをＤＳＰ制御手段に提供するためのパターン・バッファ手段を備えることを特 徴とする、請求項１９に記載のシステム。
22. ２２．ＤＳＰ制御手段が、 偏向歪み補正値を計算する手段と、 Ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する手段と、基板の所定位置に対する位置合せ を計算する手段と、歪み補正値、テーブル補正値、および位置合せ補正値を累計 し、累計補正値を所定の微細機能構造の位置と比較する比較手段と、 比較手段に応答して、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正する補正手段 と を備えることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
23. ２３．ＤＳＰ制御手段が、 ビームを形成するために電圧を制御する第１の制御手段と、一様なビームを形成 するために動的焦点／非点収差を制御する第２の制御手段と、 ブランキング手段を制御する第３の制御手段と、真空チャンバ内の真空を制御す る第４の制御手段と、基板のｘ−ｙ位置を検出する第１の検出手段と、基板の所 定位置に対する位置合せを決定するための第２の検出手段と、 基板操作サブシステムを制御する第５の制御手段と、偏向手段を制御するための 主制御手段とを備えることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
24. ２４．エネルギー・ビームの発生源と、ビームで加工すべき基板を支持し位置決 めする手段を備えたｘ−ｙテーブルと、 少なくともｘ−ｙテーブルの基板支持手段の周りを囲む真空チャンバと、 真空チャンバ内の基板の位置を検出する検出手段と、基板の所定位置に対する位 置合せを決定し、微細機能構造の存在によって基板を検出するための、ビーム通 過検出器手段と、 基板の所定のフィールド内で、基板に対して実質的に垂直にビームを出力するた めのテレセントリック・ビーム偏向手段と、 少なくとも形成手段、出力手段、ブランキング手段、位置決め手段、検出手段、 ビーム通過検出器手段、および偏向手段を制御するための実時間ディジタル信号 プロセッサ（ＤＳＰ）制御手段と を備えることを特徴とする、基板を加工するための高精度システム。
25. ２５．エネルギー・ビーム発生源が電子ビーム発生源から成ることを特徴とする 、請求項２４に記載のシステム。
26. ２６．さらに、ビームを形成し、出力し、ブランキングするための手段を備える ことを特徴とする、請求項２５に記載のシステム。
27. ２７．真空チャンバがさらにビーム発生源の周りを囲むこと特徴とする、請求項 ２６に記載のシステム。
28. ２８．検出手段がレーザ干渉計検出手段を備えることを特徴とする、請求項２７ に記載のシステム。
29. ２９．さらに、所定のフィールド内で一様なビームを形成するための動的焦点／ 無収差手段を備えることを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
30. ３０．ビーム偏向手段が、偏向コイルおよびテレセントリック・レンズを備える ことを特徴とする、請求項２９に記載のシステム。
31. ３１．さらに、真空チャンバと選択的に真空接触する操作チャンバを備えた、基 板を真空チャンバに出し入れする基板操作サブシステムを備えることを特徴とす る、請求項３０に記載のシステム。
32. ３２．さらに、ＤＳＰ制御手段と通信し、基板加工データを提供しかつＤＳＰ制 御手段との操作員インタフェースを提供するように構成された、コンピュータを 備えることを特徴とする、請求項３１に記載のシステム。
33. ３３．さらに、コンピュータからパターン・バッファ手段にロードされる基板加 工データに対する高速メモリ・アクセスをＤＳＰ制御手段に提供するためのパタ ーン・バッファ手段を備えることを特徴とする、請求項３２に記載のシステム。
34. ３４．形成手段が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を備えることを特徴とする、請求項３３に記載のシステ ム。
35. ３５．さらにコンピュータを備え、かつＤＳＰ制御手段が、ＶＭＥバスによって 、操作員インタフェースを提供するコンピュータに動作可能に接続された複数の ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備え、コンピュータが少なくとも基板加 工データ、メモリ、および入出力手段を備え、ＤＳＰカードが、さらにシステム の被制御サブシステムに接続され、かつＤＳＰ−ＤＳＰバスによって相互に接続 されていることを特徴とする、請求項２５に記載のシステム。
36. ３６．制御手段が、 偏向歪み補正値を計算する手段と、 ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する手段と、基板の所定位置に対する位置合せ を計算する手段と、歪み補正値、テーブル補正値、および位置合せ補正値を累計 し、累計補正値を所定の微細機能構造の位置と比較する比較手段と、 比較手段に応答して、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正する補正手段 と を備えることを特徴とする、請求項２５に記載のシステム。
37. ３７．電子ビームの発生源と、 ビーム形成手段、および動的焦点／無収差制御を提供するビーム出力手段、およ びビーム・ブランキング手段と、ビームで加工すべき基板を支持し位置決めする 手段を備え、ビーム発生源の対向側に設けられたｘ−ｙテーブルと、少なくとも ｘ−ｙテーブルの基板支持手段とビーム発生源との周りを囲む真空チャンバと、 レーザ干渉計を備えた、真空チャンバ内の基板の位置を検出する検出手段と、 基板の所定位置に対する位置合せを決定し、微細機能構造の存在によって基板を 検出するための、ビーム通過検出器手段と、 真空チャンバと選択的に真空接触する操作チャンバを備えた、基板を真空チャン バに出し入れする基板操作サブシステムと、 偏向コイルおよびテレセントリック・レンズを備えた、基板の所定フィールド内 で、基板に対して実質的に垂直にビームを出力するためのテレセントリック・ビ ーム偏向サブシステムと、 少なくとも形成手段、出力手段、ブランキング手段、位置決め手段、検出手段、 偏向サブシステムおよび操作サブシステムを制御するための実時間ディジタル信 号プロセッサ（ＤＳＰ）制御手段と、 基板穴あけデータを格納し、ＤＳＰ制御手段と通信して操作員インタフェースを 提供する、コンピュータと、コンピュータからパターン・バッファにロードされ る基板加工データに対する高速メモリ・アクセスをＤＳＰ制御手段に提供するた めのパターン・バッファ手段とを備えることを特徴とする、電子ビーム穴あけ装 置。
38. ３８．ＤＳＰ制御手段が、ＶＭＥバスによって、コンピュータに動作可能に接続 された複数のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）カードを備え、ＤＳＰカード が、さらにシステムの被制御サブシステムに接続され、かつＤＳＰ−ＤＳＰバス によって相互に接続されており、パターン・バッファ手段が、ＤＳＰカードに接 続され、かつＶＭＥバスによってコンピュータに接続されていることを特徴とす る、請求項３７に記載の装置。
39. ３９．ＤＳＰ制御手段が、 偏向歪み補正値を計算する手段と、 ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する手段と、位置合せ誤差補正値を計算する手 段と、歪み補正値、テーブル補正値、および基板の所定位置に対する位置合せの 補正値を累計し、累計補正値を所定の微細機能構造の位置と比較する比較手段と 、 比較手段に応答して、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正する補正手段 と を備えることを特徴とする、請求項３７に記載の装置。
40. ４０．形成手段が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を備えることを特徴とする、請求項３７に記載の装置。
41. ４１．基板および偏向ヨークを並進させることにより所定のフィールド内でビー ムを偏向するための制御式ｘ−ｙテーブルを備えた、エネルギー・ビームによっ て基板を加工するための高精度システムにおいて、 ａ）基板上の所定の微細機能構造位置のｘ−ｙ座標を取り出す段階と、 ｂ）座標を、所定の微細機能構造がフィールド内の最初の微細機能構造である場 合は基準ｘ−ｙ座標と比較し、所定の微細機能構造がフィールド内の最初の微細 機能構造でない場合は、フィールド内の直前の加工済み微細機能構造のｘ−ｙ座 標と比較することにより、必要なｘ並進距離およびｙ並進距離を求める段階と、 ｃ）ｘ並進距離とｙ並進距離のうち大きい方が所定値を超えない場合、所定のヨ ーク整定時間を設定する段階と、ｄ）ｘ並進距離とｙ並進距離のうち大きい方が 所定値を超える場合、ヨーク整定時間を計算する段階と、ｅ）所定の微細機能構 造のｘ−ｙ座標へビームを偏向させる段階と、 ｆ）段階ｃ）およびｄ）で求められた整定時間の間待機する段階と、 ｇ）ビームのブランキング解除により、所望の微細機能構造を加工する段階と、 ｈ）フィールド内の所望の微細機能構造がすべて加工されるまで段階ａ）ないし ｇ）を繰り返す段階とを含む、微細機能構造を加工する方法。
42. ４２．ａ）基板を次のフィールドの基準ｘ−ｙ座標へ並進させる段階と、 ｂ）次のフィールド内の所望の微細機能構造がすべて加工されるまで請求項４１ の段階ｈ）を繰り返す段階と、ｃ）基板内の所望のフィールドがすべて加工され るまで段階ａ）およびｂ）を繰り返す段階と をさらに含むことを特徴とする、請求項４１に記載の方法。
43. ４３．所定時間が１０マイクロ秒であり、所定値が１００マイクロメートルであ ることを特徴とする、請求項４２に記載の方法。
44. ４４．算出されるヨーク整定時間が、０．１マイクロ秒に、マイクロメートル単 位で表したｘ並進距離とｙ並進距離のうち大きいほうを掛けた値であることを特 徴とする、請求項４３に記載の方法。
45. ４５．ｘ−ｙテーブル上で基板を位置決めする段階と、基板の位置および位置合 せを検出する段階と、基板と対向する電子ビームを形成する段階と、基板の所定 のフィールド内で、基板に対して所定の角度でビームを出力することにより、基 板を加工する段階と、実時間ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）制御により、 少なくとも形成、出力、位置決め、および検出を制御する段階と を含むことを特徴とする、基板を高精度に加工する方法。
46. ４６．所定の角度が、基板に対して実質的に直角であることを特徴とする、請求 項４５に記載の方法。
47. ４７．制御段階が、 偏向歪み補正値を計算する段階と、 ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する段階と、基板の所定位置に対する位置合せ 誤差補正値を計算する段階と、 歪み補正値、テーブル補正値、および位置合せ補正値を累計する段階と、 累計補正値を所定の微細機能構造の位置と比較する段階と、比較段階に応答して 、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正する段階と を含むことを特徴とする、請求項４６に記載のシステム。
48. ４８．形成段階が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を調節する段階を含むことを特徴とする、請求項４７に 記載のシステム。
49. ４９．形成段階が、さらに、ビームの焦点および非点収差を動的に制御する段階 を含むことを特徴とする、請求項４８に記載の方法。
50. ５０．加工段階が、基板内にホールを穴あけする段階を含むことを特徴とする、 請求項４５に記載の方法。
51. ５１．さらに、ディジタル信号プロセッサの信号に応答して、ビームを選択的に パルス化して基板を加工する段階を含むことを特徴とする、請求項５０に記載の 方法。
52. ５２．穴あけ段階が、ビームを所定のパルス幅で順次パルス化して基板内に所定 のホール形状を作成する段階を含むことを特徴とする、請求項５０に記載の方法 。
53. ５３．順次パルス化段階が、 所定のパルス幅を持つ第１のパルスを印加する段階と、パルス幅が順次増大する 後続のパルスを印加して、基板内でのホールの穴あけを完了する段階と を含むことを特徴とする、請求項５２に記載の方法。
54. ５４．ａ）基板の表面に積層板を付着する段階と、ｂ）ｘ−ｙテーブル上で基板 を位置決めする段階と、ｃ）基板の位置を検出する段階と、 ｄ）基板と対向する電子ビームを形成する段階と、ｅ）基板の所定のフィールド 内で、基板に対して所定の角度でビームを出力することにより、基板を所定の方 式で加工する段階と、 ｆ）実時間ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）制御により、少なくとも形成、 出力、位置決め、および検出を制御する段階と、 ｇ）ｘ−ｙテーブルを基板の次のフィールドまで並進させる段階と、 ｈ）基板のフィールドがすべて加工されるまで、段階ｃ）ないしｇ）を繰り返す 段階と、 ｉ）基板の積層板上にメタライゼーションをスクリーニングする段階と を含むことを特徴とする、電子基板を個別化する方法。
55. ５５．さらに、基板から積層板を取り除く段階を含むことを特徴とする、請求項 ５４に記載の方法。
56. ５６．ｘ−ｙテーブル上で、ビームで穴あけすべき基板を位置決めする段階と、 ビームを形成する段階と、 少なくともｘ−ｙテーブルの基板支持部分と、真空チャンバ内のビーム発生源と の周りを囲む段階と、レーザ干渉計を使用して、真空チャンバ内の基板のｘ−ｙ 位置を検出する段階と、 ビーム通過検出器により、基板の所定位置に対する位置合せを検出する段階と、 偏向コイルおよびテレセントリック・レンズを備えたテレセントリック偏向サブ システムにより、基板の所定のフィールド内で、基板に対して実質的に垂直にビ ームを出力する段階と、 ディジタル信号プロセッサにより、少なくとも形成、出力、位置決め、および検 出を制御する段階と、ディジタル信号プロセッサと通信するパターン・バッファ に基板穴あけデータを格納する段階と、真空チャンバと選択的に真空接触する操 作チャンバを備えた操作サブシステムにより、基板を真空チャンバに出し入れす る段階と を含む、電子ビームにより基板にホールを設ける方法。
57. ５７．制御段階が、 偏向歪み補正値を計算する段階と、 ｘ−ｙテーブル誤差補正値を計算する段階と、位置合せ誤差補正値を計算する段 階と、歪み補正値、テーブル補正値、および位置合せ補正値を累計する段階と、 累計補正値を所定の微細機能構造の位置と比較する段階と、比較段階に応答して 、累計補正を補償するようにビーム偏向を補正する段階と、 を含むことを特徴とする、請求項５６に記載のシステム。
58. ５８．形成段階が、６０〜１２０ｋＶの電圧範囲で実質的に±２４Ｖのリップル 調節電圧を発生する電源を調節する段階を含むことを特徴とする、請求項５６に 記載のシステム。