CN101971091B - 具有微型化结构的物体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工具有微型化结构的物体的方法，具有步骤：将反应气体送到物体的表面上；为了在物体上沉积材料或从物体移除材料，通过将能量束引导到物体的表面上的要被加工的区域中的加工位置上来加工物体；探测该束与物体的相互作用产物，以及借助于从束与物体的探测的相互作用产物获得的信息，决定物体的加工是必须继续还是可被终止，为了确定所述物体的加工是必须继续还是可被终止，要被加工的区域被分解成为多个表面片段，且相同的表面片段的束照射的区域上探测的相互作用的产物被积分以形成总信号。

Description

具有微型化结构的物体的加工方法

技术领域

本发明涉及具有微型化结构的物体的加工方法，具体地，用于修复半导体制造中采用的掩模，或用于加工半导体电路。

背景技术

电子显微镜是建立已久的用于检测被测物体的表面的方法。在扫描电子显微镜中，被测物体的表面借助于精细电子束被扫描。由于电子束照射物体发射的电子和/或在物体背散射的电子被探测以组成扫描区域的电子图像。

电子显微镜通常具有下面的构件：用于产生电子束的电子束源、用于将电子束聚焦到被测物体上的电子光学部件、用于以电子束扫描物体表面的偏转光学部件、以及用于探测在物体表面背散射或从那里出现的电子的至少一个探测器。

除单纯的检测之外，电子显微镜也日益被用于加工物体上的微型化结构和/或制造具有微型化结构的物体。在此情况下，将反应气体送到物体上的要被加工位置，材料被选择性沉积或移除且具有高的精度，所述反应气体由照射物体上的要被加工位置的电子束激活且变成化学反应性。这样，在选定的位置沉积材料或从物体的选定位置移除材料是可能的。在此程序中，根据物体表面上的微型化结构的将被移除的材料或根据被沉积的材料，适当地选择反应气体。

在光刻的掩模修复的领域中发现此技术的特定应用领域。在半导体工业部门中的微型化结构的制造中，掩模一直起到重要作用。在光刻过程中，(光)掩模是被横穿辐照(transradiate)的，且在晶片上产生掩模的减小的图像，该掩模曝光施加到晶片的光致抗蚀剂，且因此在晶片上定义出后续工艺步骤中制造的结构。掩模缺陷可因此对借助于其制造的微型化结构的质量具有显著的不利影响。由于掩模制造一直是耗时且昂贵的，所以掩模修复方法正被越来越多的采用。在此情况下，通过电子束描述和引入的化学反应，掩模中的缺陷可要被修复得非常具体且具有高的准确度。

在掩模修复方法中，也在制造微型化结构的其他方法中，需要探测材料的沉积或移除的终点，在该终点沉积或移除了足够的材料。不同的参数可被用于对此的探测目的，例如，二次或背散射电子的信号、X射线、气体成分和物体中产生的电流。

当光掩模要被修复时，要被修复的缺陷被识别且其形状被确定。此形状以电子束扫描，且希望的化学反应通过添加适当的气体被支持。此化学反应的结果要么是移除多余材料(被蚀刻掉)，要么是沉积缺少的材料，取决于存在的缺陷是何种类型，以及取决于修复缺陷所需要的是何种变量。这些操作的一个任务在于探测化学反应的恰当终点，该终点依靠足够的材料已被沉积或足够的材料已被移除的事实来确定，由于若蚀刻持续太久，基板被攻击和/或若沉积了太多材料，修复位置上的材料层变得太厚，则这将在后面的光刻工艺中作为掩模的缺陷变得显著。

为了确定化学反应的恰当终点，通常探测中间产物，诸如在工艺期间物体发射的二次电子或背散射电子，以及评估探测信号。背散射电子的探测是基本特别适合于蚀刻工艺或沉积工艺的情况，由于背散射效率强烈的取决于散射物体的原子质量数，且探测的信号因此强烈地取决于材料。若多余的材料，在光掩模的情况下通常是铬或MoSi，被完全移除，电子束随后在衬底上而不是在铬或MoSi上被散射，且这随后导致信号的改变。

然而不幸的是，在处理期间，大多数的探测器信号如此弱使得它们对于统计而言已经非常嘈杂，因此需要噪声抑制。

从WO 1997001153A可知用于噪声抑制的空间频率过滤。然而，空间频率过滤在修复缺陷中不能被施加，由于缺陷不具有特定的空间结构。

为了探测处理终点，WO 2006050613-A中大体提出评估“关注区域”，其一般是要被修复的区域的子集。

US 2007278180A1公开了一种用于电子束引发的蚀刻的多步方法。此外，US 7220685B2中公开了用于CVD方法的多步方法。

US 6608305公开了一种采用不同的扫描速度的沉积方法。

发明内容

本发明的目的在于说明一种通过化学反应引发的束处理物体的方法，其中对于处理步骤的终点探测被改善。

根据本发明的第一方面，此目的通过将要被加工的物体区域分成相似面积的多个表面片段的事实被实现。因为在相同的表面片段的区域中的入射束与物体的相互作用而引起的反应产物的信号被积分以形成总信号。

当在加工步骤期间探测相互作用产物时，以及在与加工步骤时间上分离的测量步骤中执行相互作用产物的探测时，均可以应用本发明的此第一方面。

根据本发明的第二方面，用于终点确定的相互作用产物的探测在分离的步骤中执行，其中相比于加工步骤中的束参数，入射束的一个或多个束参数被改变。

当然也可可以同时应用本发明的两个方面。

一种根据本发明的第一方面的方法可包括下面的步骤：

-将反应气体送到物体的表面上；

-为了在物体上沉积材料或从物体移除材料，通过将能量束引导到物体的表面上的要被加工的区域中的加工位置上，加工所述物体。

-探测束与物体的相互作用产物，以及

-借助于从束与物体的探测的相互作用产物获得的信息，决定物体的所述加工是必须继续还是可被终止。

能量束可以是光束，例如，具有10ps或更少的脉冲持续时间的具有超短光脉冲的激光束，或者带电粒子的束，尤其电子束。

当确定物体的加工是必须继续还是可被终止时，要被加工的区域被分解成为多个表面片段，且在相同的表面片段的所述束照射的区域上探测的所述相互作用的产物可被积分以形成总信号。

所有的表面片段的面积可具有相似的面积，使得所有表面片段中的噪声组分在一定程度上是相同的。在具体实施例中，表面片段的面积彼此其彼此最多相差300％。

在具体实施例中，在形成被探测的总信号期间，可以仅考虑当入射到物体上的束离要被加工的区域的边缘具有大于预定的最小间隔的距离时所探测的信号。在更具体的实施例中，最小间隔被选择，使得相互作用产物引起的信号实际上仅展示出材料对比。

在另一具体实施例中，表面片段的每个可以具有最小的尺寸，使得基于表面片段上的空间积分并基于多个辐照循环上的平行的时间积分，相互作用产物的探测的信号的所述统计噪声小于基于加工期间发生的材料中的改变希望的、相互作用产物的探测的信号中的改变。

在另一具体实施例中，表面片段可被确定，使得对于至少90％的表面片段，围绕表面片段的周长的平方与表面片段的面积的商小于30。

在另一具体实施例中，步骤b)中的物体的加工以束的第一组束参数被执行，且步骤c)中的表面的扫描以束的第二组束参数被执行，且第二组束参数偏离于第一组束参数。在甚至更具体的实施例中，第一组束参数以及第二组束参数可彼此不同，使得加工速率对于第二组束参数比对于第一组束参数更小。

在另一更具体的实施例中，第一和第二组束参数可至少关于束在物体的表面上的位置处的所述(像素)停留时间彼此不同，停留时间在第二组束参数中比在第一组束参数中更大。

在另一更具体的实施例中，第一和第二组束参数至少关于束照射物体的表面上的不同位置的顺序彼此不同。

在另一具体的实施例中，当与物体的加工期间的加工气体的送料相比时，在步骤c)中的物体的表面的扫描期间送到物体的加工气体的送料被减小。

在另一具体的实施例中，在步骤d)中的决定之后，通过在反应气体被送入时将束引导到物体的表面上的加工位置上，在且仅在那些在决定步骤d)中还没有建立足够的加工的物体的表面上的区域中，继续物体的加工。

根据要被加工的掩模的类型以及要被修复的缺陷的类型，表面片段的尺寸可被经验性地设计，使得具有不同材料厚度的缺陷的区域属于不同的表面片段。由此，尽管表面积分，仍可以对被移除的材料的典型的厚度变化作出应有的考虑，这继而需要不同的蚀刻持续时间。

在总信号的形成期间应该考虑的信号是那些入射到物体上的束离要被加工的区域的边缘至少最小间隔的信号。换句话说，在形成被探测的总信号期间，仅考虑当入射到物体上的束离要被加工的区域的边缘具有比预定的最小间隔大的距离时探测的信号。由此能够确保探测的信号不被尤其发生在要被修复的缺陷的边缘上的信号制造物(artifact)掌控。例如，每当探测的信号被物体形貌强烈地影响时，这样的信号制造物可出现。具体地，最小间隔可被选择，使得相互作用产物引起的信号实际上仅展示出材料对比。

单独的表面片段可被成形，使得对于至少50％的所有表面片段，围绕表面片段的周长的平方与表面片段的面积的商小于20，且对于至少90％的所有表面片段，小于30。理想地，表面片段应该具有近似圆形形状或正方形形状，使得评估信号的空间分辨率在两个相互垂直的空间方向上一定程度上类似。然而，这不可能作为规则，由于采用圆形表面片段(形状)，表面填充而不交叠是不可能的，所以要被修复的缺陷或要被加工的区域的边缘一般不展示出理想的圆形或直的形状。当以上商对于至少50％的所有表面片段小于20且对于至少90％的所有表面片段小于30时，从圆形形状或正方形形状的偏离仍然是可轻度接受的，且因此，在分辨率中仍然不存在所得的显著的或讨厌的依赖方向的的差异。

拼在一起的所有表面片段应该精确覆盖要被加工的整个区域的面积。应该不存在没有被分配到表面片段的保留在要被加工的区域中的任何点。另一方面，表面片段也不应该是相互交叠的(使得要被加工的区域的点被分配到多于一个的表面片段)，因为否则另一个表面片段也将在表面片段的遮蔽时被改变。

一种根据本发明第二方面的方法具有下面的方法步骤：

-将反应气体送到物体的表面上；

-为了在物体上沉积材料或从物体移除材料，通过将能量束引导到物体的表面上的加工位置上，加工所述物体。

-以能量束扫描物体的表面并探测能量束与物体的相互作用产物，以及

-借助于从能量束与物体的探测的相互作用产物获得的信息，决定物体的加工是必须继续还是可被终止。

能量束可以是光束，例如，具有10ps或更短的脉冲持续时间的具有超短光脉冲的激光束，或者带电粒子的束，具体地电子束。

以束的第一组束参数可执行第二步骤中的物体的加工，且以束的第二组束参数可执行第三步骤中的表面的扫描，且第二组束参数可偏离于第一组束参数。

在此情况下，第一组束参数可对加工程序被最优化，而第二组束参数可对于相互作用产物的探测被最优化。具体地，第一组束参数和第二组束参数可彼此不同，使得加工速率对于第二组束参数比对于第一组束参数更小。

第一和第二所束参数可关于束在物体表面上的位置处的(像素)停留时间彼此不同，停留时间在第二组束参数中比在第一组束参数中更大。由于束在位置处的延长的停留时间，在短时间后，在此位置上发生加工气体的耗尽，结果是化学加工被停止，或至少放慢，尽管有带电粒子的入射束。

第一和第二组束参数可关于束照射样品上的不同位置的顺序彼此不同。具体地，在曲折的扫描策略的情况下，在加工步骤中以及在探测终点信号中，曲折的间隔可被选择为在终点信号的探测中比在加工步骤中更小。由此同样实现了化学加工的减少或放慢。

当与加工物体期间的送入的加工气体相比时，在第三步骤中的物体的表面的扫描期间，送到物体的加工气体的送入可被减小或甚至停止。从而同样实现了化学加工的减少或放慢。

对于化学加工的减少或放慢的以上所称的措施可单独地或彼此组合施加。

在第四加工步骤中的所述决定之后，在且仅在那些在决定步骤中还没有建立足够的加工的物体的表面上的区域中，通过在反应气体被送入时将束引导到物体的表面上的加工位置上，继续物体的加工。由此可以考虑空间不同的加工厚度或加工速度，使得只要基于位置属性需要，加工在每个位置上被精确地继续。

附图说明

下面借助于图更详细地解释本发明的细节，其中：

图1显示用于加工物体的加工设备的示意简图，

图2a至2d显示具有缺陷的结构的平面图，

图3显示方法的流程图，其中要被修复的区域被分解成表面片段，以及

图4显示用于将要被修复区域片段化的流程图。

相同的参考标号表示相同的构件。

具体实施方式

加工系统100包括电子显微镜1、用于将反应气体送到支撑在物体支撑器81上的物体O的要被加工的位置上的气体进料配置8、以及电极配置9。

在电子束传播方向上，电子显微镜1包括电子束源3、第一聚焦/偏转元件48、背散射电子探测器6、能量选择器7、二次电子探测器5以及聚焦透镜4。第二聚焦/偏转元件47排布在聚焦透镜内。聚焦透镜4是磁透镜和静电浸没透镜构成的组合。磁透镜包括内极件(inner pole piece)42、外极件41以及设置在其之间的线圈43，内极件42的下端和外极件41的下端形成基本轴向的间隙44，其中在通过线圈43中的电流感生穿过极件41、42的磁通量的期间，产生基本出现在轴向间隙44的区域中的磁场。此磁场导致从电子束源3朝向物体O被加速的电子束的聚焦。静电浸没透镜包括延伸穿过由内极件42和外极件41形成的磁透镜4的内部空间的辐照管45。静电浸没透镜还包括与辐照管45的下端间隔开排布的端子电极46。通过借助于电压源(示意性表示，没有参考标号)在辐照管45与端子电极46之间施加合适的电场，将初级电子减速到适合于检测光掩模的大致1keV的初级电子是可能的。在所示实施例中，当端子电极46接地时，辐照管可例如在+8keV。

电子显微镜1被分成四个不同的真空空间21、22、23、24，其通过压力级25、26、27被彼此部分地分离。第一真空空间21包含电子束源3。第一真空空间21通过第一连接29被连接到离子抽气泵37。在电子显微镜的操作期间，例如在第一真空空间21中一般具有约10^-9至10^-10毫巴(mbar)的范围内的压力。第一压力级(pressure stage)25由对称围绕电子束路径的开口25形成。第二真空空间22经由第二连接30连接到第二真空泵38(离子抽气泵)。第二压力级将第二真空空间22与第三真空空间23部分分离。在电子显微镜的操作期间，第二真空空间22中的压力例如可在约10^-7毫巴。背散射电子探测器6和能量选择器7设置在第三真空空间23中。第三真空空间23分别通过压力级26和27与第二以及第四真空空间22和24部分分离，且具有将第三真空空间连接到第三真空泵29的连接31。在操作期间，第三真空空间中的压力可以在约10^-5毫巴的区域内。第四真空空间24通过第三压力级27与第三真空空间23部分分离。在所示示范性实施例中，第三压力级27包含二次电子探测器5。在此情况下，第三压力级27的开口由被二次电子探测器5的电子束穿过的开口形成。在此情况下，二次电子探测器5被保持在电子显微镜1的内部，使得部分分离的真空空间23、24之间的压力补偿可仅通过二次电子探测器中的开口被执行。第四真空空间24还具有到真空腔2内部的气体导通连接28。气体导通连接28通过简单的金属管设置于此。为了对将气体传送进入真空腔2内部提供尽可能小的阻力(resistance)，由气体进料器送入的反应性气体从第四真空空间24到真空腔2穿过具有相对大的直径的金属管流出。在所示示范性实施例中，辐照管45在束方向上具有下部的圆柱形部分、在二次电子探测器5的方向上锥形延伸，然后以比较大的直径的圆柱体形状向上延伸直到穿过第二真空空间22的区域。因此，辐照管45围绕二次电子探测器5和能量选择器7两者，以及背散射电子探测器6。辐照管45通过例如由陶瓷制成的真空密封支撑器被保持在二次电子探测器5下面的空间，且以真空密封方式被连接到下的极件41，使得第四真空空间24基本包括辐照管的内部空间以及在电子束源3的方向上邻接的绝缘与第三真空空间23之间的中间空间。在第三压力级27的区域中，也就是说在其附近，例如在第四真空空间24的内部中操作期间，存在约几个10^-4mbar的范围中的压力，然而例如在真空腔2的内部，在约几个10^-5mbar的范围中实现真空。真空腔2具有将真空腔2的内部连接到第四真空泵40的连接32。第一、第二、第三真空空间以及第四真空空间与真空腔的组合的每个由此可以被单独排空，从而即使当气体被送入真空腔中时，也可实现电子显微镜的有效操作。

二次电子探测器的探测表面51因此被排布在第四真空空间24中，而背散射电子探测器6被排布实现了更好的真空的第三真空空间23中。能量选择器7排布在背散射电子探测器6前面，从而为了能够到达背散射电子探测器6的探测表面，物体O发射的或从其上背散射的所有电子都必须通过能量选择器7。在所示实施例中，为了实现从物体表面出现的二次电子的反射，能量选择器7包括第一栅格71、第二栅格72以及用于在第一和第二栅格之间产生合适的电场的电压源73。栅格彼此平行排布且以环形方式包围由电子束源3产生的初级电子束的电子束路径。在所示示范性实施例中，第一栅格71被连接到电压源73，而第二栅格72被耦合到辐照管45且从而在与辐照管45相同的电势上。为了保护初级电子束不受施加到两个栅格71、72之间的电场的影响，在由栅格71、72形成并被电子束穿过的开口中引入绝缘管是可能的。通过电压源73施加的电场与初级电子能量和被检测和加工的样品的特性相适应，使得背散射电子穿过电场并被背散射电子探测器探测到，而二次电子由于它们的较低的动力学能量被反射并因此没有被探测到。通过设置施加到栅格的电势差可改善电场强度，并因此改善探测信号的水平。

所示实施例还包括电极配置9，其包括围绕电子束路径环形排布的屏蔽电极91，并具有中心开口92，其实现初级电子束的不被干扰的通道以及二次和背散射电子的很大程度上不受阻碍的通道。为了从物体O带电所产生电场有效地屏蔽初级电子束，适当的电压源(示意性示出没有参考标号)可被用以施加适当的电压到电极91。

快速偏转元件49排布在端子电极46与电极配置9之间。为了以期望的扫描策略将电子束移动到要被加工或要被分析的样品区域上，形成为静电多级元件的偏转元件可被用以在物体的平面中偏转电子束。

在自动终点选择的方法中，物体在第一步中被检测，所述物体在掩模修复的情况下为光掩模，其中例如微型化的钼结构被施加到石英衬底。在检测期间，掩模中的缺陷被识别且加工步骤被选择以消除或修复该缺陷。物体O上要被加工的位置然后被带入加工步骤，进入初级电子束的区域，且气体送料配置8被用以送入被电子束的电子激发从而变得化学反应性的反应气体。例如，材料可因此被移除。在材料移除的一定的时间间隔之后，要被加工的位置被再次检测。在这种情况下通过探测背散射电子，执行检测，通过能量选择器7二次电子与背散射电子分离。从物体O的表面出现的二次电子进入电子显微镜1的内部并照射第四真空空腔中的二次电子探测器5的探测表面51。通过在能量选择器7的第一栅格71与第二栅格72之间施加适当的电压，那些经过二次电子探测器的开口透入第三真空腔的二次电子被反射。仅有更高能量的背散射电子通过能量选择器7并到达背散射电子探测器6。基于探测到的背散射电子产生电子图像，根据电子图像做出关于到达终点的决定。若产生的电子图像对应于希望的图像则可停止对物体的加工。否则，伴随送入反应气体执行另一个加工步骤。以特别有利的方式，此程序模式实现自动终点选择，特别是在光掩模的修复中。

图2a是用于产生两个平行的导体轨道的掩模结构的SEM图像的示意图。为此，掩模结构具有两个带101、102，其吸收后面采用的晶片扫描曝光机的光，且透明带103位于其之间，且被横向埋入透明环境中。在通过探测背散射电子产生的SEM图像中，吸收带101、102似乎更亮，因为它们由铬或MoSi构成，且这些材料具有比环境104、103、105更大的背散射系数，在环境104、103、105中电子被散射到石英衬底上。

图2b示出了当掩模结构具有所谓的不透明缺陷时掩模的相同区域。在区域106中，两个不透明的带101、102被不期望地彼此连接。在晶片扫描曝光机中要被采用的此掩模结构，区域106中将导致不期望的电学短路。结果，在修复过程中，此区域106中的多余材料将被移除。

图2c示出了通过图像分析从掩模图像中抽出的要被修复的区域。在后续步骤中，在图2d中以放大方式示出的要被修复的区域107被分解为多个表面片段108、109，其均具有近似相等尺寸的面积且当组装时其产生要被修复的区域。将要被修复区域分解为表面片段108、109促进了终点的探测，也就是说，其用于确定单独的表面片段中掩模的加工停止的时刻。为此，要么在修复掩模时，要么在借助于背散射电子探测器的单独测量步骤中，背散射电子的强度被探测。为了减小由于探测的背散射电子的泊松统计(Poissonstatistics)而不可避免的信号噪声，属于单个表面片段108、109的信号被分别积分。对每个表面片段由其产生单个测量的值。若此测量值低于或高于规定的期望值，则停止在此表面片段上的加工。结果，为了进一步地加工，改变扫描策略，电子束以该扫描策略在物体表面被引导，使得随后仅在表面片段中持续加工，在该表面片段中，背散射电子在该表面片段上积分的信号还没有到达规定的限度值。

当定义单独的表面片段时，考虑下面的观点。所有的表面片段必须具有最小的尺寸，使得在每个表面片段上的平均化具有所需的信噪比。另一方面，每个表面片段还具有最大尺寸，使得在终点的探测期间以足够的空间分辨率确定缺陷的典型变化，诸如不同的缺陷高度、蚀刻或沉积速率的不均匀性。为了最优化信噪比，所有表面片段的面积应该大约是相同尺寸。在此过程中，其分别仅为这样的像素或物点，位于要被修复的区域107的边缘的特定的最小间隔处，要被修复的区域107被计算为表面片段的尺寸。对此的原因是在要被修复区域的边缘处，通过物体和/或掩模的表面形貌确定的影响，背散射电子信号常常被劣化。此外，所有的表面片段应展示出近似圆形或正方形形状，使得在相互垂直的空间方向上的空间分辨率保持在一定程度上均匀的，尽管由相同的表面片段的所有的点的平均化必须导致的空间过滤。为此，围绕表面片段的周长的平方与表面片段的面积的商应该小于30，优选对于每个表面片段小于23。

由于具体参数取决于各个掩模类型且取决于各个缺陷类型，在对应的测试运行中，单独表面片段的参数被经验性地确定。且随后输入控制软件。为此，缺陷掩模可在测试通过中被蚀刻或修复。随后根据处理周期(循环)逐像素地确定终点信号的信号特征。然后由信号特征确定，离缺陷什么距离，终点信号仍然被缺陷的边缘影响，以及对于好的终点信号因此所观察到的离缺陷的边缘的最小间隔。在装置的后面的使用时，在选择掩模类型和缺陷类型之后，则通过系统选择合适的值，且随后借由软件程序进行分解成表片片段。

图3中示意性地复述了加工本身。在第一步121中，缺陷(或更准确地，具有要被修复的缺陷的掩模)的扫描电子显微图像被示出。通过考虑步骤120中在先确定或由用户输出的缺陷类型以及掩模类型，随后首先通过步骤122中的图像分析确定要被修复的区域，且在步骤123中随后进行将要被修复的区域分解成为大约相同的尺寸的表面片段。然后，要被修复的区域也同时定义空间上的扫描策略，电子束以该扫描策略随后被引导到物体上。之后，在步骤124中通过辐照引发的化学加工开始缺陷的修复。为此，通过气体入口系统将合适的气体或气体混合物送到物体，且电子束被引导到要被修复区域的单独的点上。电子束保持在每个位置上的停留时间以及电子束在下个时刻再次辐照已经被在先辐照过的区域的时间(所谓的更新时间)由所需的气体化学加工确定，且同样是扫描策略的一部分。

在步骤125中探测终点信号，要么在修复过程期间要么在单独的测量步骤中，在测量步骤中，通过适当的措施，诸如停留时间的改变、更新时间的改变和/或气流的减小，化学加工程序当与加工步骤124中的情况相比被放慢或被停止。在所述具体情况下，探测物体上背散射的电子用于终点信号。在步骤126中，终点信号随后在每个表面片段上被积分，也就是说步骤126对每个表面片段准确地提供一个测量值。在后续步骤127中，步骤126中对每个表面片段获得的测量值与先前定义的限度值比较。若对任何的表面片段都还没有达到限度值，则系统回到步骤124并继续修复所有的表面片段中的缺陷。然而，若在一个或多个表面片段中达到了限度值，则在后续步骤128中改变扫描策略。此扫描策略的改变等于从扫描策略中除去那些其中达到限度值的表面片段中的所有物点的空间坐标，也就是说，属于这些表面片段的点或像素随后不再被电子束处理。

在后续步骤129中，进一步核实在改变扫描策略之后是否还存在至少一个需要被进一步加工的表面片段。若情况如此，则系统以改变的扫描策略回到加工步骤124。否则，当在所有表面片段中达到限度值时，就到达过程的结束130。

若在借助于图3先前描述的方法中的单独的测量步骤中获得终点信号，则应确保在测量步骤中不发生或仅发生减小的辐照引发的化学变化(chemistry)。由于在测量步骤中发生加工气体的耗尽的事实，这一般可以被实现。为此，一个可能性当然是在测量步骤期间减小气流或将其完全停止。然而，由于气流可被改变的速度相对低，所以当相比于加工步骤中的扫描策略时，改变测量步骤中的扫描策略更为明智。为此，电子束在相同的位置上停留的时间，也就是说在测量步骤中所谓的像素停留时间可被延长和/或物体上的相同的位置的处理之间的时间，也就是说更新时间，可被缩短。两次测量的效果是在相对短的时间之后在各个位置上的局部可用的加工气体被耗尽，且因此气体化学加工被放慢且或多或少到达停止。以这种方式排除在测量步骤中的过蚀刻或过沉积是可能的。

图4示出将要被加工的区域分成表面片段的算法。其开始于图3中的步骤122之后，在位置和形状方面确定要被加工的区域。也假设，每个表面片段必须具有的最小数目的像素被预定。在下面的步骤133中，所有边缘点随后被首先被遮蔽，也就是说没有展示出离要被修复的区域的边缘的经验性确定的最小间隔的所有点和/或像素被遮蔽。在进一步的步骤134中，未被遮蔽的像素随后被选择且与环境中的像素结合以形成表面片段。在此过程中，像素被添加，直到形成的表面片段具有需要的最小尺寸，也就是说需要的最小数目的像素。在此过程中，要么从围绕该像素的圆圈开始尝试以进一步扩张圆圈，要么从基本正方形表面开始，该正方形表面随后被扩张。

若片段已经达到所需的尺寸，则在下面的步骤135中，属于此片段的像素被遮蔽，且在步骤136中核实是否仍然存在还没有被分配到表面片段的另外的未被遮蔽的像素。若情况如此，则系统回到步骤134且选择新的未被遮蔽的像素以形成新的表面片段。

一般地，可能会发生，还没有被分配到表面片段中的单独的未被遮蔽的像素在算法结束时仍被保留。则这些点随后被添加到已经存在的相邻的表面片段中。

实验表明，基于每个表面片段400个像素的目标数目以及作为期望的形状的正方形基本表面，上述算法导致要被修复的区域的分解，对于表面片段的50％，在围绕该表面片段的周长的平方与该表面片段的面积的商小于18，以及对于表面片段的90％，围绕该表面片段的周长的平方与该表面片段的面积的商小于23。表面片段的尺寸分布在这种情况下实质上是不变的，也就是说除了几个例外，实质上所有的表面片段具有预定的尺寸，且仅有少数几个在要被加工的区域的边缘的表面片段比较大。

若相同的算法以圆形表面形成基本形状的形式被执行，则所述圆形表面通过添加像素随后被扩张，可以看到，对于表面片段的50％，围绕表面片段的周长的平方与表面片段的面积的商小于15，以及对于表面片段的90％，围绕表面片段的周长的平方与表面片段的面积的商小于18。然而，导致了相对大数目的表面片段，表面片段比需要的像素数目更大。因此，此算法对空间测量分辨率在相互垂直的方向上相对均匀的效果有利，但是以较大数目的较大的表面片段为代价，且从而以总体较低的空间分辨率或终点探测的空间分辨率的较大的不均匀性为代价。相比而言，另一算法产生相对均匀的大的表面片段，但具有这样的缺点：从理想化的圆形或正方形形状的偏离更加显著，使得空间测量分辨率在相互垂直的方向上是有些不均匀的。进一步的实验表明：两种算法导致要被加工的区域的完全且明确的分解成为表面片段，对于每个包括至少400个像素的要求，最大的表面片段的具有小于800个的像素，从而导致最大的表面片段具有最小的表面片段的最多两倍大的面积。

在终点探测期间通过评估表面片段实现的效果可以最简单的方式被显示，借助于下面的数值示例：在电子束引发的化学加工中典型地采用的停留时间在30和200ms之间的范围内，且典型的电流在从10至100pA的范围内。典型的更新时间，也就是说直到相同的像素被电子束再次辐照的至少必须通过的时间，在50μs和10ns之间。假设50pA的电流以及100ns的辐照持续时间，可以计算出每像素每周期(循环)大约30个初级电子入射到每个像素上。若信号在100个周期上积分，则结果是在100个周期中3000个初级电子入射每个像素。

典型的背散射系数，也就是说对于每个入射初级电子的背散射的电子的数目，取决于材料，且对于铬约为0.29，对于MoSi约为0.21，且对于石英约为0.15。因此，对于铬在石英上，当铬在位置上被完全移除时，背散射电子信号下降约50％。在MoSi在石英上的的情况下，不同基本较小：由于这种材料的组合，背散射信号仅发生约20％的不同。

然而，不是每个背散射电子被探测，因为电子总是被散射进入整个半空间中，而仅仅其一部分入射到探测器上。对背散射电子的典型的探测器效率约为5*10^-4。

将以上指定的效率乘以每100个循环的电子的所述数目得到每100个循环所期望的0.3个探测的电子。作为泊松分布的结果，期望约+-0.55的统计分布的结果，也就是说当电子在铬和/或MoSi上被散射时，信号噪声约是被期望的信号的大小的两倍。作为其结果，分别参照总信号的20％和50％的期望的信号上的改变由于统计噪声而不能被探测。

然而，若在包括100至1000个像素的表面片段上执行积分的情况下，存在相当大的变化：对于在400个像素上积分，取代所期望的0.3个电子，结果是每个表面片段和100个循环约120个电子。然后，基于泊松统计被期望的统计分布为11个，也就是说，噪声仅为信号值的约10％。在这些情况下，对于石英上的铬可探测到50％的所期望的信号的差异，或对于石英上的MoSi可探测到20％的所期望的信号的差异，因为此信号差异现在至少与噪声一样大，或噪声小于所期望的信号的差异。作为对通过结合像素以形成表面片段的空间积分的替换是时间积分的适当地延长。然而，则将有不在100个循环上而在100*400＝40000个循环上积分的需求，以达到相同的信噪比，且这仅在对终点探测的信号获得期间没有气体化学反应发生时是允许的，因为这样的大数目的循环结合激活的气体化学一定可对应于几100nm的沉积厚度或蚀刻深度。

如可以看到的，本发明方法提供经由两个参数设置探测的相互作用产物的信噪比的自由度，具体地经由获得信号的循环的数目以及经由信号在其上被积分的表面片段的大小。设置这些参数是明智的，使得已探测的相互作用产物的统计噪声低于在加工时对于基于材料的已探测的相互作用产物所期望的信号的差异，在加工期间改变所述材料且在所述材料上产生相互作用产物。选择信号被时间积分的循环的数目，再次使得加工产物的获得被充分频繁地核实，而没有太大的放大整个加工周期。合适的参数的选择当然取决于各个单独的情况。已证实，在50至1000个循环上执行时间积分是有利的。以给出的每100nm加工厚度1000至100000次循环的范围内通常的加工速率，结果是终点的核实统计学上在最多每2nm加工厚度之后、优选在每1nm加工深度之后被执行，而不过度地延长总的加工周期。这里应理解，50次循环的较短时间的积分周期被应用于以高加工速度加工的情况，也就是说，对于那些其中每100nm的移除发生约1000次循环的加工速率，且约1000次循环的较长时间的积分被应用于较低加工速率的加工，在较低加工速率中需要每100nm加工厚度约100000次循环。

本发明采用示例被描述如上，在所述示例中通过电子束引发气体化学加工。然而，当气体化学加工通过离子束或通过超短(ultrashort)光脉冲被引发时，本发明同样可以被应用。若辐照引发的气体化学加工被离子束引发，则将需要将图1中所示的电子光学系统用离子光学系统取代，或者除电子光学系统之外还提供离子光学系统，也就是说，的所谓交叉束系统或双重束系统。离子光学系统与电子光学系统不同之处在于，采用离子源而不是电子源，且采用的透镜仅是静电透镜。此外，由于离子光学系统中的粒子的改变的极性，分别施加的静电势一般具有与电子光学系统中的情况相比相反的信号。

若辐照引发的气体化学加工通过高能量激光束引发，则图1中所示的电子光学系统将必须被对应于激光扫描显微镜的设置取代，或者对应于激光扫描显微镜的光学部件将必须被额外设置。这样的激光扫描显微镜则应该具有作为光源的高能量激光，其发射时间上的超短光脉冲，也就是说，光脉冲具有10ps以下的脉冲持续时间。

而且，以上主要通过蚀刻的示例已经说明了本加工，也就是说，所谓的不透明的缺陷的修复。然而当材料被沉积用于修复时，也适用同一相反的原则。在此情况下，每当表面片段被完全修复时，与修复之前的相互作用产物的信号相比，发生信号的上升。此信号的上升，正如上述情况，源自于各种材料的不同的背散射系数，以及关于信噪比导致的类似的情况。

最后，参考掩模修复的示例解释了本发明。然而，当辐照引发的化学加工被用于其它目的时，例如在所谓的通孔蚀刻以及在半导体构件中制造导体迹线以修改迹线用于检查和测试的情况下，本发明同样可被很好地使用。

本发明已经在广泛的系统的范围内被解释。然而，本发明不仅包含该广泛的系统的所有特征的组合，而且包括公开的所有单独特征，以及所有公开特征的所有子组合。

Claims (24)

1.一种加工具有微型化结构的物体的方法，具有步骤：

a)将反应气体送到所述物体的表面上；

b)为了在所述物体上沉积材料或从所述物体移除材料，通过将能量束引导到所述物体的所述表面上的要被加工的区域中的加工位置上，加工所述物体，

c)探测所述束与所述物体的相互作用产物，以及

d)借助于从所探测的所述束与所述物体的相互作用产物获得的信息，决定所述物体的所述加工是必须继续还是可被终止，

e)为了确定所述物体的加工是必须继续还是可被终止，所述要被加工的区域被分解成为多个表面片段，且对在同一表面片段的所述束照射的区域上探测的所述相互作用产物的信号积分以形成总信号，

其中如果所述同一表面片段的所述总信号低于或高于规定的值，则停止在此表面片段上的加工。

2.如权利要求1中所述的方法，其中所述表面片段的面积彼此最多相差300％。

3.如权利要求1或2中所述的方法，其中在形成所述总信号期间，仅考虑在入射到所述物体上的所述束距离所述要被加工的区域的边缘具有大于预定的最小间隔的距离时探测的信号。

4.如权利要求3中所述的方法，其中所述最小间隔被选择，使得所述相互作用产物引起的信号实际上仅展示出材料差异。

5.如权利要求1中所述的方法，其中所述表面片段的每个具有最小的尺寸，使得基于所述表面片段上的空间积分以及多个辐照循环上的并行的时间积分，所探测的所述相互作用产物的信号的统计噪声小于基于加工期间发生的材料中的改变所期望的、被探测的所述相互作用产物的信号中的改变。

6.如权利要求1中所述的方法，其中所述表面片段被确定，使得对于至少90％的所述表面片段，围绕所述表面片段的周长的平方与所述表面片段的面积的商小于30。

7.如权利要求1中所述的方法，其中以所述束的第一组束参数执行步骤b)中的所述物体的所述加工，且步骤c)包括以所述束的第二组束参数执行所述表面的扫描，且所述第二组束参数偏离所述第一组束参数。

8.如权利要求7中所述的方法，其中所述第一组束参数以及所述第二组束参数彼此不同，使得步骤c)中的扫描速率小于步骤b)中的加工速率。

9.如权利要求7或8中所述的方法，其中所述第一组束参数和所述第二组束参数至少关于所述束在所述物体的所述表面上的位置上的停留时间彼此不同，所述停留时间在所述第二组束参数中比在所述第一组束参数中更大。

10.如权利要求7或8中所述的方法，其中所述第一组束参数和所述第二组束参数至少关于其中所述束照射所述物体的所述表面上的不同位置的顺序彼此不同。

11.如权利要求1中所述的方法，其中步骤c)包括对所述物体的表面执行扫描，当与所述物体的加工期间的加工气体的送料相比时，在步骤c)中的所述物体的所述表面的扫描期间送到所述物体的所述加工气体的送料被减小。

12.如权利要求1中所述的方法，其中在加工步骤d)中的所述决定之后，在且仅在所述物体的所述表面上的那些在决定步骤d)中还未建立足够的加工的区域中，通过在送入反应气体的同时将所述束引导到所述物体的所述表面上的所述加工位置上，继续所述物体的所述加工。

13.一种加工具有微型化结构的物体的方法，具有步骤：

a)将反应气体送到所述物体的表面上；

b)为了在所述物体上沉积材料或从所述物体移除材料，通过将能量束引导到所述物体的所述表面上的加工位置上，加工所述物体，

c)以所述能量束扫描所述物体的所述表面并探测所述能量束与所述物体的相互作用产物，以及

d)借助于从所探测的所述能量束与所述物体的相互作用产物获得的信息，决定所述物体的所述加工是必须继续还是可被终止，

e)其中以所述束的第一组束参数执行步骤b)中的所述物体的所述加工，且以所述能量束的第二组束参数执行步骤c)中的所述表面的所述扫描，且所述第二组束参数偏离所述第一组所述束参数，

其中为了确定所述物体的加工必须被停止还是可被终止，要被加工的物体区域被分解成为多个表面片段，且对在同一表面片段的束照射的区域上探测的所述相互作用产物的信号积分以形成总信号；并且

在形成所述总信号期间，仅考虑在入射到所述物体上的束距离要被加工的区域的边缘具有大于预定的最小间隔的距离时探测的信号。

14.如权利要求13中所述的方法，其中所述第一组束参数和所述第二组束参数彼此不同，使得在步骤b)中的所述物体的所述加工期间的所述加工速率大于步骤c)中的扫描速率。

15.如权利要求13或14中所述的方法，其中所述第一组束参数和所述第二组束参数至少关于所述束在所述物体的所述表面上的位置处的停留时间彼此不同，所述停留时间在步骤b)中比在步骤c)中更小。

16.如权利要求13中所述的方法，其中所述第一组束参数和第二组束参数至少关于其中所述束照射所述物体的所述表面上的不同位置的顺序彼此不同。

17.如权利要求13中所述的方法，其中在步骤c)中的所述物体的所述表面的扫描期间，送到所述物体的所述加工气体的送料被减小或停止。

18.如权利要求13中所述的方法，其中在加工步骤d)中的所述决定之后，在且仅在所述物体的所述表面上的那些在决定步骤d)中还未建立足够的加工的区域中，通过在送入反应气体的同时时将束引导到所述物体的所述表面上的加工位置上，继续所述物体的所述加工。

19.如权利要求13中所述的方法，其中所述表面片段的面积彼此最多相差300％。

20.如权利要求13中所述的方法，其中所述最小间隔被选择，使得所述相互作用产物引起的信号实际上仅展示出材料差异。

21.如权利要求13中所述的方法，其中所述表面片段的每个具有最小的尺寸，使得基于所述表面片段上的空间积分以及多个辐照循环上的并行的时间积分，所探测的所述相互作用产物的信号的统计噪声小于基于加工期间发生的材料中的改变所期望的被探测的所述相互作用产物的信号中的改变。

22.如权利要求13中所述的方法，其中所述表面片段被确定，使得对于至少90％的所述表面片段，所述表面片段的周长的平方与所述表面片段的面积的商小于30。

23.如权利要求1或13中所述的方法，其中所述能量束是带电粒子束。

24.如权利要求23中所述的方法，其中所述带电粒子束是电子束。

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