CN113917786A - 用于从基板移除单一微粒的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从基板(310，402)移除至少一个单一微粒(320)的装置(300、400)及方法(2000)，其中该基板尤其是用于极紫外光光刻的光学元件，其中所述装置(300、400)包括：(a)分析单元(330)，设计为确定至少一个单一微粒(320)的材料组成的至少一个成分；(b)至少一个注气系统(360)，设计为给该单一微粒(320)的环境提供与特定成分相配的气体(370、1470)，(c)其中，相配的气体(370，1470)用于将该单一微粒(320)从基板(310)移除。

Description

用于从基板移除单一微粒的装置与方法
通过引用，将2020年7月8日向德国专利商标局提交的德国优先权申请整体并入本专利申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于从基板移除至少一个单一微粒的装置和方法，且尤其用于移除在光刻系统(例如用于极紫外(EUV)光波长范围的系统)中使用的光学元件上的至少一个单一微粒的装置和方法。
背景技术
随着微电子制品集成密度的不断提高，光刻掩模必须将变得越来越小的结构元件成像在晶片的光刻胶层中。这也同样适用于在纳米压印光刻技术(nanoimprintlithography)中使用的模板。为了满足这些要求，曝光波长就要转变为更短的波长。目前，主要采用氟化氩(ArF)准分子激光器用于曝光目的，这些激光器发射的波长为193纳米。在极紫外光波长范围(10-15纳米)内发射光的光源与对应极紫外光掩模方面进行了大量工作。为了提高晶片曝光过程的分辨率能力，同时已经对常规的双重光刻掩模开发出多种变型，例如相位掩模或相位偏移掩模以及多次曝光掩模。
由于结构元件大小尺寸越来越小，光刻掩模、光掩模或简称的掩模的制作无法总是不带有晶片上可见的或可压印出来的缺陷。由于光刻掩模制作成本高昂，带有缺陷的光掩模在可能条件下要如同纳米压印光刻技术中使用的模板那样进行修复。
在修复光掩模时，牵涉到移除出现在并非设计中设想的掩模位置处的吸收体图案(absorber pattern)的部分。进一步的，尽管掩模设计提供吸收性图案元件，吸收材料仍在掩模上的某些不该有吸收材料的位置处沉积。两种类型的修复过程都可能产生碎片或者微粒，该碎片或微粒可在光掩模的透明位置或反射位置上沉积，从而在晶片上成为可见的成像像差。
不过，更主要的还是来自周围环境的脏粒，该些脏粒会在掩模表面、更一般地在光学元件或在光刻曝光系统的元件上沉积。这些脏粒一般通过掩模制作过程中和/或掩模或光学元件使用过程中的清洁步骤从掩模表面加以移除。图1显示了光掩模区段的俯视图，该区段含有一微粒，该微粒位于掩模一图案元件上并可凭借清洁过程加以移除。此外，当掩模在制作过程和/或操作过程中被处理时，也有可能产生可沉降于掩模上的微粒。
在以在极紫外光波长范围中的电磁辐射运作的光刻曝光系统的情况下，还会具有其他两处困难。就目前技术状况而言，极紫外光掩模的结构元件承载表面还未设置保护(形如薄膜)。因此，极紫外光掩模的结构化表面特别容易受到微粒的沉降。此外，极紫外光辐射源一般利用锡等离子体产生极紫外光辐射(参见：Oscar O.Versolato:“Physics oflaser-driven tinplasma sources of EUV radiation for nanolithograhy”,PlasmaSources Sci.Technol.28(2019)083001，doi:10/1088/1361-6595/ab302)。来自热态等离子体的微粒会沉积在极紫外光曝光系统的部件上，尤其在极紫外光曝光系统的光学部件或者元件(包括极紫外光掩模)上，并可影响其功能。
光刻掩模结构测量值越来越小，使得清洁操作难度不断增加(参见：T.Shimomuraand T.Liang:“50nm particle removal from EUV mask blank using standard wetclean”,Proc.of SPIE Vol.7488,S.74882F-1-74882F-8)。另外，随着曝光波长不断缩短，吸收在掩模表面或在曝光系统的光学元件表面上的更小外来或肮脏粒子在晶片的曝光过程期间变得可看见。图2显示了一掩模区段的示意图，在该区段中，两个微粒位于光掩模的一接触孔内，所述微粒无法凭借一清洁操作从掩模移除。
以下例举了几份借助于纳米操纵器或微操纵器检查纳米微粒运动的文献：H.H.Pieper:“Morphology and electric potential of pristine and gold coveredsurfaces with fluorite structure”,Thesis,University of Osnabrück 2012；S.Darwich et al.:“Manipulation of gold colloidal nanoparticles with atomicforce microscopy in dynamic mode:influence of particle-substrate chemistryand morphology,and operating conditions”,Beilstein J.Nanotechnol.,vol.2(2011),p.85-98；H.H.Pieper et al.:“Morphology and nanostructure of CeO2(111)surfaces of single crystals and Si(111)supported ceria films”,Phys.ChemistryChemical Physics,vol.14,p.15361ff,2013；E.Gallagher et al.:“EUVL mask repair:expanding options with nanomachining”,BACUS,vol.3,no.3(2013),p.1-8；M.Martinet al.:“Manipulation of Ag nanoparticles utilizing noncontact atomic forcemicroscopy”,Appl.Phys.Lett.,vol.72,no.11,September 1998,p.1505-1507；P.J.Durston et al.:“Manipulation of passivated gold clusters on graphite withthe scanning tunneling microscope”,Appl.Phys.Lett.,vol.72,no.2,January 1998,p.176-178；R.Requicha:“Nanomanipulation with the atomic force microscope”,Nanotechnology Online,ISBN:9783527628155；C.Baur et al.:“Nanoparticlemanipulation by mechanical pushing:underlying phenomena and real-timemonitoring”,Nanotechnology 9(1998),p.360-364；J.D.Beard et al.:“An atomicforce microscope nanoscalpel for nanolithography and biologicalapplications”,Nanotechnology 20(2009),445302,p.1-10；US 6 812 460B1.以下文献报告了基板上的微粒的提升和放置：J.Xu et al.:“Lifting and sorting of charged Aunanoparticles by electrostatic forces in atomic force microscopy”,Small 2010,vol.6,no.19,p.2105-2108；N.Cao et al.:“Interactive micromanipulation ofpicking and placement of nonconductive microsphere in scanning electronmicroscope”,Micromachines 2017,8,257,doi:10.3390/mi8080257；C.Baur andR.Stallcup:"Systems and method for picking and placing of nanoscale objectsutilizing differences in chemical and physical binding forces",Micromachines8,p.257(2017)；US 8 696 818 B2；JP 2005-084582；以及US 6 987 277 B2。
微粒的移动，且尤其是从表面上提升个别微粒，是典型复杂且费时的过程。此外，要将一个黏附在光学元件表面上的微粒完全从该光学元件上移除也是相当困难的。
因此，本发明所解决的问题是指定一种能够改进微粒从基板(尤其是用于光刻的光学元件)上的移除的装置和方法。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，提供依据权利要求1的一种装置及权利要求19的一种方法解决以上所述的问题。在一个实施方式中，用于从基板(尤其是极紫外光(EUV)光刻的光学元件)移除至少一个单一微粒的装置包括：(a)分析单元，设计为确定至少一个单一微粒的材料组成的至少一个成分；(b)至少一个注气系统，设计为给至少一个单一微粒的环境提供与特定成分相配的气体；(c)其中，相配的气体有助于将至少一个单一微粒从基板移除。
难以执行局部侵蚀操作的一个常见原因在于待移除微粒的材料组成通常是未知的。因此，局部侵蚀和/或沉积操作仅可部分地与待移除微粒相配，或更经常根本不能与之相配。由此，局部侵蚀操作经常是费时而又徒劳的。
由于在任何处理操作之前至少部分地确定了吸附在表面上的微粒的材料组成，可使诸如侵蚀或沉积等处理操作与特定的微粒相配。与微粒相配的处理操作不但能够绝大部分无任何残渣地移除微粒，而且不会在处理操作期间显著地损坏微粒周围的基板。
该分析单元可以高效利用以下技术所构成的群组中的至少一个元素：能量色散X射线光谱(EDX)；X射线光子发射光谱(XPS)；俄歇电子能谱(AES)；二次离子质谱(SIMS)；二次中性质谱(SNMS)；卢瑟福背散射光谱(RBS)；低能级离子散射光谱(LEIS)。
分析单元被设计为在确定材料组成的至少一个成分时考虑外部输入。
该外部输入可来自使用本发明之装置的技术专家。替代地，该外部输入也可例如由外部的材料数据库提供。
进一步的，分析单元可被设计为在确定相配气体时考虑基板的材料组成。进一步的，分析单元可被设计为确定在移除至少一个单一微粒时所需的相配气体暴露剂量。进一步的，分析单元可被设计为在确定暴露剂量时考虑待移除微粒周围的基板。
所述装置还包括材料数据库，和/或可对材料数据库进行存取的接口。该材料数据库可含有至少一个单一微粒的可能材料的数据。
所述装置还可包括机器学习模型，该模型被训练成使用来自于分析单元的测量数据来预测至少一个单一微粒的材料组成的至少一个成分。进一步的，所述装置可包括预测式滤波器，该预测式滤波器可以使用来自于分析单元的测量数据来预测至少一个单一微粒的材料组成的至少一个成分。
在来自于分析单元的测量数据的基础上，机器学习模型和/或预测式滤波器可以预测材料组成的一个或多个成分。这使得能够执行对识别的微粒而言特定相配的大部分自动化的处理操作。此外，还可估计在确定微粒的材料组成时的不确定性。以此方式，可为微粒选择最可能的处理操作。
经过训练的机器学习模型可以包括循环神经网路(RNN)，而循环神经网路可包括长短期记忆(LSTM)网路。
来自机器学习模型的训练数据可为已知微粒的材料组成的测量数据，所述微粒出现在用于光刻的光学元件上。此外，用于机器学习模型的训练数据还可包括有关特殊合成材料组成的测量数据。另外，还可利用修复工具的操作者在操作期间所收集的数据对机器学习模型进行训练。
该预测式滤波器可包含来自以下群组的元素：卡尔曼滤波器、粒子滤波器和具有有限脉冲回应的低通滤波器。
所述装置还可包括至少一个显微系统，该显微系统设计为对至少一个单一微粒成像，较佳地在移除至少一个单一微粒期间。
显微系统可用于识别基板上的微粒。此外，显微系统可用于微粒的处理操作的监控和/或控制。
显微系统可设计为确定至少一个单一微粒的参数。
显微系统可使用零质量粒子来成像至少一个单一微粒。显微系统可使用极紫外光波长范围的光子来成像至少一个单一微粒。显微系统可使用非零质量粒子来成像至少一个单一微粒。显微系统可使用带电粒子来成像至少一个单一微粒，尤其是电子和/或离子。显微系统可使用非带电非零质量粒子来成像至少一个单一微粒，特别是原子和/或分子。
该基板可包括光刻掩模、纳米压印光刻的模板和/或光刻曝光装置的光学元件。光刻掩模可为任何类型的光掩模，例如二元掩模或者相移掩模。更特别地，光刻掩模可包括用于深紫外光(DUV)或极紫外光(EUV)波长范围的掩模。
该至少一个单一微粒可具有任意期望的形状。该至少一个单一微粒的直径可在约1纳米至约100微米的范围内。该至少一个单一微粒可与基板以任意方式进行相互作用。
所述装置还可包括控制单元，该控制单元设计为监控相配气体的气体组成。此外，该控制单元可设计为控制相配气体的流量。以此方式，控制单元可以监控待移除微粒附近的特定暴露剂量供应。
相配气体可以主动侵蚀至少一个单一微粒。
在一个工作示例中，注气系统在待移除微粒的环境中提供与所识别微粒相配合的气体，该气体主动侵蚀该微粒，即无需额外供应外部能量。
相配气体可以一速率对至少一个单一微粒主动进行侵蚀，该速率大于基板的主动侵蚀速率至少2倍，较佳至少5倍，更佳至少10倍，最佳至少30倍。
在对微粒进行侵蚀操作形式的处理操作地情况下，有利的是，对微粒周围的基板进行尽可能小的侵蚀操作。因此，当分析单元在确定相配气体时考虑待移除微粒的环境中的基板的组成时，那么是有利的。
相配气体可包括用于以下群组中的至少一个元素的侵蚀速率：钌(Ru)、氮化钽(TaN)、二氧化硅(SiO2)和MoxSiOyNz，其中0≤x≤0.5，0≤y≤2且0≤z≤4/3，该速率小于至少一个单一微粒的侵蚀速率至少2倍，较佳至少5倍，更佳至少10倍，而最佳至少30倍。
该至少一个单一微粒可包括硅(Si)，相配气体包括至少一种卤素且特别是卤素化合物，例如二氟化氙(XeF2)。该至少一个单一微粒可包括一个或多个有机化合物，相配气体可以包括水蒸汽(H2O)。该至少一个单一微粒可包括锡(Sn)，相配气体可至少包括氢气(H2)、至少一种氢化合物和/或亚硝酰氯(NOCl)。
可使用水蒸汽和/或亚硝酰氯侵蚀气体以主动侵蚀主要成分包括锡的微粒。
根据本发明的装置还可包括至少一个粒子束，该粒子束用于引发第一相配气体的局部侵蚀反应，其对至少一个单一微粒进行侵蚀，和/或引发第二相配气体的局部沉积反应，其使材料沉积于至少一个单一微粒上。
在另一实施方式中，所述装置的粒子束可执行例如电子束诱导式侵蚀(EBIE)操作和/或电子束诱导式沉积(EBID)操作。
该至少一个单一微粒可包括锡，该至少一个第一相配气体可含有下述所构成群组中至少一个元素：氢化合物，氢气(H2)，卤素化合物，氯化物，亚硝酰氯(NOCl)。
含锡的微粒也可通过一粒子束诱导式侵蚀操作从基板移除，其中所选择的侵蚀气体是来自于上述列表中的至少一个元素。
显微系统的粒子束可与所述装置的粒子束和分析单元的粒子束完全相同。或者，显微系统、所述装置和分析单元可分别使用专用的粒子束。此外，此三个装置或单元中的其中两个可使用共同的粒子束。
该分析单元可设计为确定相配气体，该相配气体在处理至少一个单一微粒之前，在该至少一个单一微粒的环境中在基板上沉积一局部受限保护层。
该注气系统还可设计为在至少一个单一微粒周围沉积局部受限保护层。
分析单元可从包含以下的群组中选择用于沉积局部受限保护层的相配气体：金属羰基、过渡元素羰基、主族元素羰基、金属醇盐、过渡元素醇盐、主族元素醇盐和不饱和芳香烃。。
金属羰基、过渡元素羰基或者主族元素羰基可包括：六羰基铬(Cr(CO)6)，六羰基钼(Mo(CO)6)，六羰基钨(W(CO)6)，八羰基二钴(Co2(CO)8)，十二羰基三钌(Ru3(CO)12)，五羰基铁(Fe(CO)5)。
金属醇盐、过渡元素醇盐或者主族元素醇盐可包括：正硅酸乙酯(TEOS，Si(OC2H5)4)，异丙醇钛(Ti(OCH(CH)3)2)4)。
不饱和芳香烃可包括苯乙烯。
该注气系统还可设计为间歇式提供相配气体的流量，以使至少一种粒子束可间歇地用于至少一个单一微粒的处理和成像。至少一种粒子束可以包括至少一种电子束。
该至少一个单一微粒可以包括钼(Mo)，相配气体可以包括二氟化氙(XeF2)。该至少一个单一微粒可包括硅(Si)和/或钌(Ru)，相配气体可以包括二氟化氙和水蒸汽(H2O)。该至少一个单一微粒可包括一个或多个有机材料及水，相配气体可以包括二氟化氙(XeF2)。
该至少一个单一微粒可包括锡(Sn)，相配气体可包括至少氢气(H2)和/或至少一种氢化合物。该至少一种氢化合物可以包括来自以下所构成的群组中的至少一个元素：氨(NH3)，氨基甲酸铵(H2NCOONH4)，碳酸铵((NH4)2CO3)。
一种氢化合物可用于借助于局部粒子束诱导式侵蚀操作将锡微粒从基板移除。
所述装置还可包括：至少一个微操纵器单元，其设计为与至少一个单一微粒相互作用。
如上所述，可以借助于主动式或局部诱导式侵蚀操纵将存在于基板上的微粒移除。替代地，也可通过移动使微粒从基板移除。
显微系统可设计为使至少一个单一微粒在与至少一个微操纵器单元相互作用期间被成像。该至少一个微操纵器单元可设计为凭借后述至少一种力与至少一个单一微粒相互作用：范德华力、静电力和化学结合力。
本申请所描述的装置的优点在于微粒在被微操纵器单元加工期间可被成像。由此，一方面可促进棘手处理操作的执行，另一方面又可避免基板在处理操作中受到该微操纵器单元的损坏。
该至少一个微操纵器单元可包括至少一个L形的微操纵器或一组钳形式的微操纵器。
所述装置还可包括一移动件，该移动件设计为使微操纵器单元相对于至少一个单一微粒而移动。
该至少一个微操纵器单元设计为执行后述所构成的群组的至少一个：使基板上的至少一个单一微粒移动，使基板上的至少一个单一微粒粉碎，从基板抓取至少一个单一微粒。
该至少一个微操纵器单元可包括至少两个微操纵器，其设计为固定至少一个单一微粒。
该至少一种粒子束可设计为感应至少一个单一微粒的静电荷。该装置还可包括离子枪(读数电子枪)，该离子枪设计为感应至少一个单一微粒的静电荷。
该移动件可设计为将至少一个微操纵器单元在移除和/或处理至少一个单一微粒之前定位于该至少一个单一微粒附近，以使该微操纵器单元保护该至少一个单一微粒周围的基板至少部分免受该至少一个单一微粒的处理的任何影响。
通过微操纵器单元中的一个或多个微操纵器灵巧地定位于需被移除的单一微粒附近，可以至少部分防止处理操作影响微粒周围的基板。通过微操纵器单元的适当定位，可以例如在执行处理操作之前防止局部受限保护层设置在待移除微粒的周围。
该至少一个微操纵器单元可包含至少一个微操纵器，该至少一个微操纵器单元可设计为加热至少一个微操纵器。
该微操纵器单元可设计为电性加热至少一个微操纵器。该至少一种粒子束可设计为通过微操纵器和/或至少一个单一微粒上的能量沉积，加热至少一个微操纵器单元的至少一个微操纵器和/或至少一个单一微粒。
该至少一个微操纵器可设计为包含金属或金属合金，其与至少一个单一熔化的微粒形成合金。
如果待移除微粒的材料组成的熔点较低，而且该微操纵器单元的微操纵器也具有可与待移除微粒的材料形成合金的材料组成，那么该微粒通过与该微操纵器形成合金而可从基板移除。取决于单一微粒的大小和材料组成，在微操纵器对微粒的材料的抓取能力被耗尽之前，微操纵器可抓取多个微粒。
至少一个微操纵器可以包含铋(Bi)、铋合金和/或铋涂层，而至少一个单一微粒的材料组成的至少一个成分可包含锡(Sn)。
待移除微粒进入与微操纵器形成的合金是将含有低熔点金属的微粒从基板移除的另一种方式。
铋与锡的合金的材料组成可为铋40％与锡60％至铋58％与锡42％的范围。
该至少一个微操纵器可包含一碳结构，该碳结构抓取至少一个单一加热的微粒。该微操纵器的碳结构可以包括至少一个碳纳米管(CNT)或至少一个多壁碳纳米管(MWCNT)。该碳纳米管和/或该多壁碳纳米管可包含已加热的碳纳米管和/或已加热的多壁碳纳米管，以使至少一个单一微粒润湿。至少一个单一微粒可包含锡。有关碳纳米管作为扫描电子显微镜中测量探针的制作和使用，可参见以下文章：Z.W.Xu et al.:“Carbon nanotube AFMprobe technology”,https://doi.org/10.5772/17350。
碳纳米管可被电焊，因此碳纳米管对金属具有粘附作用。碳纳米管或已加热的碳纳米管因此可通过毛细管力的效应，从基板表面将含有低熔点金属的微粒抓取，尤其是含锡的微粒。
所述装置可包括一电压源，该电压源设计为在至少一个微操纵器与至少一个单一微粒之间产生电流，以在该单一微粒中引发电迁移。
该电压源可设计为调整电流极性，以使至少一个单一微粒的离子沿至少一个微操纵器单元的至少一个微操纵器的方向移动。至少一个微操纵器单元和/或至少一种粒子束可设计为将至少一个单一微粒在电流经过微粒期间另行加热。
所述装置还可包括一样品台，该样品台可设计为建立与基板的电性接触，并且还具有用于连接电压源的接口。
所述装置还可包括：注射系统，设计为用油覆盖至少一个单一微粒。该注射系统可被设计成可在处理微粒前用油覆盖至少一个单一微粒。
用油覆盖微粒具有后述两个优点：其一为用油覆盖微粒可在处理操作期间减少大气氧气影响微粒，其二为在待处理的微粒上形成油膜促使热传到微粒上。
该至少一种粒子束可设计为在给至少一个单一微粒提供相配气体之前，引发该至少一个单一微粒的静电荷，其中相配气体将材料沉积到微粒上。
待处理微粒的静电荷允许明确地将材料沉积到该待处理微粒上。将材料沉积到待移除的材料上会增加其表面积，从而便于微粒从基板移除。在最简单的情况下，借助于基板的清洁操作可将增大尺寸的微粒从基板移除。一般而言，可相对简单地通过微操纵器单元的一个或多个微操纵器使增大的微粒在基板表面上移动。
该分析单元可选择相配气体，该相配气体在至少一个单一微粒上的沉积速率大于在基板上的至少2倍，较佳至少5倍，更佳至少10倍，最佳至少30倍。此外，将诱导沉积操作的粒子束对准或扫描相配气体也是有利的。
该至少一个单一微粒可包括来自以下所构成的群组的其中一个：关于从基板移除呈现不稳定的微粒，包含两个或更多粒子碎片的微粒，包括粒子团聚物的微粒。该注气系统还可设计为在移除之前在至少一个单一微粒的环境中提供相配的气体，其使材料沉积到该至少一个单一微粒上。
如果从基板移除的微粒是不稳定的，包含多个微粒，或者包含小型微粒的局部团聚物，则有利的是在处理操作之前通过材料的沉积来稳定该微粒，使得已稳定的微粒可整体从基板移除。
该微操纵器单元还可设计为移除至少一个单一微粒的第一部分，且相配气体可以协助通过主动式侵蚀和/或粒子束诱导式侵蚀移除至少一个单一微粒的第二部分。
在通过微操纵器从基板表面提升一微粒时，基板表面上可能遗留着微粒残余物。对于基板表面遗留的微粒残余物，可在第二步骤中借助于主动式或粒子束诱导式侵蚀操作将其从基板移除。
该注气系统还可设计为在移除至少一个单一微粒后给该被移除的至少一个单一微粒的环境提供一重建气体，该重建气体至少部分消除在移除一个单一微粒期间所引起的基板损伤。
该重建气体至少包括后述所构成的群组的其中一个：金属羰基(例如：六羰基铬(Cr(CO)6))，正硅酸乙酯(TEOS，Si(OC2H5)4)和二氧化氮(NO2)。
该注气系统可设计为在移除至少一个单一微粒后给移除的至少一个单一微粒的环境提供钝化气体，该钝化气体在至少一个单一微粒的处理操作完毕后通过尚存的相配气体避免基板受损。
该钝化气体可包括至少后述所构成的群组的其中一个：水蒸汽(H2O)，二氧化氮(NO2)，一氧化氮(NO)，氧气(O2)，亚硝酰氯(NOCl)和TEOS。
借助上述定义的装置的显微系统，可以检视由于微粒移除操作所产生的基板受损情况。借助于所述装置的分析单元和注气系统，一方面可以最小化损伤，另一方面又可在后续的修复或重建步骤中非常实质性地消除已在基板上出现的损伤。
在一个实施方式中，从基板(尤其是极紫外光光刻的光学元件)移除单一微粒的方法包括以下步骤：(a)确定至少一个单一微粒的材料组成的至少一个成分；(b)在至少一个单一微粒的环境中提供与该材料组成的特定成分相配的气体；(c)其中，相配气体有助于将至少一个单一微粒从基板移除。
用于移除至少一个单一微粒的方法还包括以下步骤：使用侵蚀气体执行粒子束诱导式侵蚀操作以移除至少一个第一单一微粒，然后确定至少一个第二单一微粒的材料组成的至少一个成分。该侵蚀气体可包含二氟化氙(XeF2)。此外，该侵蚀气体可包括添加气体，例如氧气(O2)。
根据本发明的移除方法可执行为二阶段操作。在第一程序步骤，通过执行常规的EBIE操作，通过执行局部粒子束诱导式侵蚀操作来移除基板上现存的微粒的第一部分。在第二程序步骤，借助于分析单元至少部分确定剩余的微粒第二部分的材料组成。接着，借助于一种或多种相配气体执行一主动式和/或粒子束诱导式侵蚀操作将微粒的第二部分从基板移除。
一种计算机程序，其包括指令，当由计算机程序执行指令时，该指令使根据上述任一指定方面的装置执行上述方法的方法步骤。
附图说明
下面的详细描述参照附图描述本发明的当前优选工作示例，其中：
图1示出了光刻掩模的俯视图的细节的示意图，其上存在可借助于清洁操作去除的单一微粒；
图2示出了光刻掩膜的俯视图的细节的示意图，其上存在的两个单一微粒是不可通过清洁操作移动的；
图3示出用于从基板上去除单一微粒的装置的某些部件的示意图；
图4a示出了通过可用于处理或去除基板上的一个或多个微粒的装置的一些重要部件的示意框图的剖面；
图4b示出了通过图4a的装置的剖面，其中，相对于图4a，剖面平面旋转90°；
图5示出了微操纵器单元的第一工作示例的示意图；
图6示出了微操纵器单元的第二工作示例的示意图；
图7示出了微操纵器单元的第三工作示例的示意图；
图8示出了第一工作示例的示意性部分，该第一工作示例通过使用相配气体执行主动式侵蚀操作来去除微粒；
图9示出了在要移除的微粒周围放置或沉积局部受限保护层的示意图；
图10示出了从基板去除微粒后沉积的局部受限保护层的去除；
图11以示意形式示出了在两个微操纵器的帮助下保护待去除微粒周围的基板的第一工作示例；
图12以示意形式示出了在两个微操纵器的帮助下保护待去除微粒周围的基板的第二工作示例；
图13示出了通过使用相配气体执行主动式侵蚀操作来去除微粒的第二工作示例的示意图；
图14示出了具有相配气体的EBIE操作的工作示例的示意图，用于从基板上移除微粒；
图15示出了通过用微型操纵器形成合金来移除含金属微粒的工作示例的示意图；
图16示出了通过将材料沉积到不稳定微粒上来稳定不稳定微粒的示意图，从而使得稳定微粒可以借助微操纵器整体从基板上提升；
图17示出了微操纵器对通过微粒基座接合到基板的微粒的方法的示意图；
图18示出了从基板提升微粒的示意图，其中，微粒的基座仍然作为微粒残留物留在基板上；
图19示出了通过借助于相配气体执行EBIE操作来移除微粒残留物的示意图；以及
图20描绘了移除基板上的至少一个单一微粒的方法的流程图，该基板特别是用于EUV波长范围的光学元件。
具体实施方式
以下对用于移除基板上的至少一个单一微粒的本发明装置及移除方法的较佳实施方式进行详细阐述。本发明装置和本发明的方法的以下说明以用于极紫外光(EUV)波长范围的光掩模为例。不过，并不以此所述的例子为限。相反，这些也可用于任何形式光掩模上的微粒的处理或移除。另外，所描述的装置及对应方法可用于光刻曝光系统的部件上存在的微粒的处理，并且该部件尤其可为其光学特性可被现有微粒妨碍影响的光学部件。此外，凡是本领技术人员都易于理解本发明装置及方法同样可用于从模板移除微粒，该模板可用于各种形式的纳米层级压印光刻。
图1显示了光刻掩模100的细节的俯视图。光刻掩模100的细节呈现一基板110，该基板上设置有三个形状为纵向条带的吸收性材料的图案元件120、130、140。由于微粒150定位于图案元件的其中之一上，即图案元件130上，因此借助于清洁操作可将该微粒150从光掩模100移除。一般情况下，图案元件120、130、140的高度为50-200纳米。
图2同样显示了光刻掩模200的俯视图的细节。例示的掩模200具有基板110。掩模200的基板110中分两排设有总共六个接触孔220。在位于上排中间位置的接触孔220内，有单一微粒250存在于最中心的位置。在位于下排中间位置的接触孔220内，有单一微粒260位于上边缘。典型地，接触孔220的深度范围为50-200纳米。两个微粒250、260都无法借助于清洁操作从掩模200移除。除位于光掩模200的凹穴内的微粒250、260外，还可有其他的单一微粒吸附于图案元件120、130、140的边缘，且尤其吸附于一图案元件的拐角处，它们不可能或很难借助于清洁操作从掩模100、200移除。以下有关从光掩模移除单一微粒250、260的说明，涉及无法通过清洁操作从光掩模200移除的微粒250、260。
图3为用于从基板310处理或移除一个或多个单一微粒320的装置300的一些部件的示意图。基板310可包括光掩模100、200的基板110。基板310可包括任意形式的光掩模100、200的基板110。基板310尤其可包含极紫外光掩模。不过，该基板310也可包括掩模曝光系统的光学部件，掩模曝光系统尤其是用于极紫外光波长范围的曝光系统。
该基板310可被放置于一样品台325上。如同图3中的弯曲箭头305所示，样品台325可关于一个轴、二个轴或三个轴转动。这使得能够以多个角度处理微粒320。此外，该样品台325可沿两个方向移动，例如在样品台325的平面内或者沿着三个空间方向，也就是另外以垂直于样品台325的平面的方向(图3未显示)。该样品台325可具有电端子，借助于该电端子可将电势施加至基板310和/或微粒320(图3未显示)。
如图3所示，例示的微粒320为球形。然而，从基板310待移除的微粒320不一定为球形。相反，微粒320可为其他的任意形状。微粒320的直径范围可为约1纳米至约100微米。此外，微粒320可以任意方式与基板310相互作用。微粒320例如可凭借范德华力、化学结合力、其上的静电荷而附于微粒320和/或基板310上。
微粒320可包含纯金属和/或金属合金。微粒320可包含氧化物、卤化物、氮化物、硫化物、磷化物、盐或有机化合物。该有机化合物可包含碳化合物、碳氢化合物或光刻胶。
所述装置300可包括一分析单元330。该分析单元330可包括可生成一粒子束350的粒子束源335，该粒子束350可以聚焦粒子束350的形式被导向微粒320。该粒子束350可包括来自可见光、紫外光(UV)、深紫外光(DUV)和/或极紫外光(EUV)波长范围的光子束。该粒子束350可包括电子束、离子束、原子束和/或分子束。粒子束源335还可包括一扫描装置(图3中未显示)，其可以在微粒320上扫描粒子束350。该分析单元330可包括一检测器340，其可检测源自微粒320的粒子345。粒子345或粒子束345可包括入射至微粒320上的粒子束350从微粒320中释放出来的粒子。检测器340可对粒子345或粒子束345进行分析，并根据该分析来确定微粒320的最重要成分。微粒320的最重要成分一般为其材料组成中具有材料组成的最大比例的成分。
分析单元330例如可以能量色散X射线光谱单元和/或次级离子质谱单元的形式来执行。
替代地，粒子345或粒子束345可包含入射粒子束350的粒子，该粒子由微粒320或微粒320周围的基板310反射。如果粒子束345主要含有来自粒子束350的反射粒子，那么粒子束源335与检测器355形成可用于成像微粒320的显微系统390。分析单元330因此可与显微系统390组合。替代地，在各个情况下，装置300可包括独立的分析单元330和独立的显微系统390。
此外，装置300包括注气系统360，其可在微粒320处或其环境中提供相配气体370。该注气系统360可通过连接件385与控制单元380连接。该控制单元380一方面可以监控相配气体370的气体组成，另一方面又可在开环或闭环控制下控制相配气体370的气体流量。此外，控制单元380可包含连接分析单元330的连接件(出于简洁起见，图3中未显示)。通过该连接件，控制单元接收有关微粒320的组成和相配气体370的信息。此外，注气系统360还可提供重建气体和/或用于在待移除微粒320上和/或周围沉积保护层的气体。
最后，装置300包括微操纵器单元390，其设计为处理微粒320。有关该微操纵器单元395，将参照图5至图7进行详细阐述。
图4a显示了可用于从基板310(例如光光刻掩模100、200)移除一个或多个单一微粒320的装置400的主要部件的剖面示意图。图4a与图4b应相互结合起来参考。图4b呈现来自于图4a的装置400的的主要部件的剖面图，其中该剖面的平面相对于图4a旋转90°。图4a与图4b为图3所示装置300的工作示例的更为详细的图。
如同有关图3内容的说明，基板402可为光刻曝光系统中的任意光学部件、任意光掩模100、200或者用于纳米压印技术的模板。除对光掩模的处理外，装置400然而还可以用于例如集成电路、微型机电系统(MEMS)和/或光子集成电路的处理，它们在难以接近的位置含有微粒320形式的多余材料。
图4例示的装置400是修改的扫描电子显微镜(SEM)401，其包括两个原子力显微镜(AFM)形式的微操纵器单元465、475。电子枪406产生电子束409，其通过元件408、412作为聚焦电子束410而被导向基板402，基板402以三点轴承布置403被放置于样品台404上。
该样品台404具有调整装置(图4中未显示)，借助于该调整装置，可将具有微粒320(图4中未显示)的基板402位置移动到基板402上电子束410入射点下方和/或原子力显微镜465、475的处理区域中。此外，样品台404可沿高度方向(即，Z方向)或电子束409的射束方向移动，以使电子束410的焦点落于基板404的表面(图4中同样未显示)。进一步，样品台404可包括设定与控制温度的装置，其可使基板402达到一给定温度并保持在该温度(图4中同样未显示)。
图4所示的装置400采用电子束409作为能量源，用于引发相配气体370的局部化学反应。视具体实施方式而定，相配气体370可进行局部的侵蚀反应或者局部的沉积反应。电子束410可以聚焦于直径<1纳米的小焦斑上。此外，入射于基板402表面上的电子几乎不会造成基板表面受损，即使电子动能在大能量范围上变化。
然而，装置400及此处所述的方法并不受电子束409的使用所限制。而是，可采用能够引发在基板402的表面上的粒子束入射点处的相配气体370的局部化学反应的任何期望粒子束。粒子束的替代示例为离子束、原子束、分子束和/或光子束。进一步，还可并联使用两个或多个粒子束。特别是，可同时使用电子束409和光子束作为能量源(图4中未显示)。这意味着，装置400可使用电子束409作为分析单元330的一部分以及光子束作为显微系统390的一部分。
电子束409和可选的光子束可用于记录基板402的像，尤其是基板402含有形式为一个或多个微粒320的多余材料的区域。因此，电子束409可用于微粒320的定位、成像和分析。用于检测反向散射电子和/或次级电子的检测器414发出与微粒320的表面轮廓和/或基板402或微粒320的组成成比例的信号。
通过借助控制单元418在基板402上扫描或光栅扫描聚焦电子束410，装置400的计算机系统420可以生成基板402或微粒320的图像。控制单元418可为计算机系统420的一部分(如图4所示)，或者作为独立单元(图4未显示)执行。计算机系统420可以包含在硬件、软件、固件或其组合中实行的算法，其使得可从来自检测器414的测量数据提取图像。
此外，计算机系统420可包含使用来自检测器414的测量数据确定微粒320的材料组成的基本成分的算法。此外，计算机系统420可包含机器学习模型和/或预测式滤波器，其设计为使用来自检测器414的测量数据预测微粒320的材料组成的至少一个基本成分。
计算机系统420的屏幕419可显示计算得出的图像和/或微粒320的材料组成。此外，计算机系统420还可储存来自检测器414的测量数据、计算得出的图像和/或微粒320的组成。此外，计算机系统420的控制单元418可控制电子炮406以及射束成像单元408和射束成型单元412。进一步，来自控制单元418的控制信号可以通过调整装置以开环或闭环控制来控制样品台404的移动(图4未显示)。此外，控制单元418可移动微操纵器单元470、480，尤其是相对于微粒320。
入射至基板402上的电子束410可给微粒320和/或微粒320周围的基板402静电充电。微粒320的静电充电是可期望的，以促进一个或两个微操纵器单元470、480与微粒320相互作用。为了以受控的方式给微粒320静电充电，可用离子枪(读数电子枪)416以低动能离子辐照微粒320和/或基板402的表面。为此，可例如采用动能为几个100eV的氩离子。
为了设置布置在样品台404上的基板402上的微粒320，图4a和图4b所示的装置400具有8个适用于8种处理气体或前驱气体的贮气罐。第一贮气罐425储存第一侵蚀气体，例如二氟化氙(XeF2)和/或亚硝酰氯(NOCl)。该侵蚀气体用于在不相配的局部侵蚀操作中，将一个或多个微粒320从基板402移除。
第二贮气罐430储存第一沉积气体。例如，第一沉积气体可包括含碳的沉积气体，例如金属羰基，诸如六羰基钨(W(CO)6)。第一沉积气体较佳用于在待移除微粒320周围的基板402上沉积局部受限保护层。
第二沉积气体储存于第三贮气罐435中。第二沉积气体可包含诸如六羰基铬(Cr(CO)6)的金属羰基。第二沉积气体一般通过材料沉积到微粒320上，使脆弱的微粒320变得稳定。此外，第二沉积气体可通过将加材料沉积到微粒320上，使微粒表面积增大，从而更利于较大的微粒从基板402移除。
第四贮气罐440储存第一相配气体，例如氢气(H2)或与水蒸汽(H2O)结合的有机化合物。选择第一相配气体使得所选气体主动侵蚀待移除的微粒320，而不对微粒320周围的基板402或者沉积的局部受限保护层进行明显的攻击。
第五贮气罐445储存第二相配气体。该第二相配气体可包含例如氨气(NH3)、铵基甲酸铵(H2NCOONH4)和/或碳酸铵((NH4)2CO3)。
第六贮气罐450储存钝化气体。该钝化气体可包含金属羰基和/或TEOS。该钝化气体可添加至第一和/或第二相配气体370，以最小化对微粒320周围的基板402的损伤。
第七贮气罐455储存重建气体。该重建气体可包括来自后述气体所构成的群组中的至少一个气体：氧化氮(NO，NO2)，水蒸汽(H2O)，氧气(O2)，六羰基铬(Cr(CO6)，TEOS。该重建气体可对微粒320所在区域内的基板402进行再处理，以便排除在移除微粒期间发生的基板402损伤。
第八贮气罐460储存添加气体。该添加气体可包含附加氧化剂，例如来自后述所构成的群组中的一个：氧气(O2)，臭氧(O3)，水(H2O)，重水(D2O)，过氧化氢(H2O2)，一氧化二氮(N2O)，一氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2)，硝酸(HNO3)，其他含氧化合物。在第二实施方式中，该添加气体包含具有还原作用的气体，诸如氢气(H2)或氨(NH3)。
氧化剂或还原剂形式的添加气体的使用例如可增加在移除微粒320时凭借第一和/或第二相配气体进行局部侵蚀的可选性。
例如如图4a、4b所示，每个贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460具有独有的控制阀426、431、436、441、446、451、456、461，以便对每个时间单元提供的对应气体的水平(即，电子束410入射点和/或微粒320所在位置的气体流量)实行监控或控制。控制阀426、431、436、441、446、451、456、461受到计算机系统420的控制单元418的控制和监督。因此，可对提供给处理位置的气体的分压比率进行大范围的调节。
此外，所示的装置400中的每个贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460具有本身独有的注气系统427、432、437、442、447、452、457、462，所述注气系统终结在微粒320附近的喷嘴。在另一实施方式(图4未显示)中，采用混合管式的注气系统，以将两种或更多或全部的处理气体以共同气流供应到微粒320的表面。
如图4所示，控制阀426、431、436、441、446、451、456、461布置在对应贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460的附近。在提到布置中，所述控制阀可并入对应喷嘴的附近(图4未显示)。与图4所示示意图不同且以目前较不优选的方式，可以无定向方式将一种或多种在贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460中储存的气体供应到装置400的真空室485下部。在此情况下，在装置400的上部(其提供电子束409)与位于下方的反应空间之间必须装入止挡件(图4未显示)，以防止装置400的上部出现极小量真空。
每个贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460可包括本身独有的温度设定元件与控制元件，以使对应的贮气罐冷却或加热。这使得可储存和供应在相应最佳温度的沉积气体、侵蚀气体、相配气体、重建气体和/或添加气体(图4未显示)。此外，每个馈送系统427、432、437、442、447、452、457、462可包括本身独有的温度设定元件与温度控制元件，以将所有加工气体以其最佳加工温度提供给微粒320上的入射点(图4同样未显示)。对于贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460与注气系统427、432、437、442、447、452、457、462两者的温度设定元件与温度控制元件，计算机系统420的控制单元418都可实行控制。贮气罐425、430、435、440、445、450、455、460的形式可为气瓶。控制阀426、431、436、441、446、451、456、461可实行为流量调节器。
如图4所示，装置400包含泵送系统422，用于产生和维持真空室485中所需的真空。当控制阀426、431、436、441、446、451、456、461关闭时，装置400的真空室485中将达到残余气体压力≤10-7毫巴。该泵送系统422可包含分离的泵送系统，用于提供电子束409的装置400的上部，和包括样品台404及基板402的下部495。
最后，所示的装置400可包括原子力显微镜(AFM)形式的两个扫描探针显微镜465、475。AFM 465、475的测量头467、477可容纳微操纵器单元470、480。AFM 465、475的测量头467、477可沿至少两个空间方向(较佳沿三个空间方向)移动微操纵器单元470、480，从而作为微操纵器单元的移动设备467、477。AFM 465、475受到计算机系统420的控制单元418的控制。执行本发明的方法不需要具有两个扫描探针显微镜465、475的装置。其中一个扫描探针显微镜465或475配设有微操纵器单元470或480就已经足够用于从基板402处理和/或移除微粒320(图4未显示)。
图5中的图示500显示了微操纵器单元510的示例。左侧图为微操纵器单元510的侧视图，右侧图为其俯视图。该微操纵器单元510包括紧固部530，其使得可将该微操纵器单元510并入扫描探针显微镜465、475的测量头447、467中。该微操纵器单元510可包括金属、金属化合物、半导体材料和/或化合物半导体。
此外，微操纵器单元510包括微操纵器520，该微操纵器在如图5所示的示例中具有宽和扁平形状。微操纵器520的宽度可包含的范围为1纳米至100微米之间，尤其在10纳米至100纳米之间。微操纵器520的厚度的范围可为5纳米至10微米之间，并且目前较佳的厚度的范围为5纳米至500纳米之间。
图6的图示600显示了微操纵器单元470、480的第二工作示例。类似于图5，左侧图为L形微操纵器单元610的侧视图，右侧图为其俯视图。微操纵器单元610包括弯形紧固部630和长柄勺形微操纵器620。该紧固部630的长度范围一般为100纳米至10毫米，尤其在100纳米至10微米之间。长柄勺形微操纵器620的宽度包含10纳米至10毫米的尺寸，较佳在10纳米至10微米之间。微操纵器620的厚度范围为5纳米至10微米，尤其在5纳米至500纳米之间。
图7的图示700显示了图6的L形微操纵器单元610的修改例。除了微操纵器620，微操纵器720的长柄勺具有一个缺口或凹处750。缺口750的尺寸的范围为5纳米至8毫米，尤其在5纳米至5微米之间。缺口750有助于微操纵器720从基板310拾取微粒320。
微操纵器520、620、720可导电或电绝缘的。微操纵器520、620、720可移动基板402上的微粒320，例如在光掩模100、200的图案元件120、130、140上的微粒，使得通过清洁操作可将微粒320从基板402(例如光掩模100、200)移除。此外，微操纵器520、620、720可将微粒320粉碎或将微粒32从基板402拾起。微操纵器520、620、720可以凭借范德华力、微粒320和/或微操纵器520、620、720上的静电荷和/或化学结合力而与微粒相互作用。
图8显示了从基板310移除微粒320的第一工作示例。该基板310可包含图4a和图4b所示装置400的基板402。上侧图800显示了凭借分析单元330分析已被识别的微粒320的示意图，对此可参考有关图3的说明即可了解。为此，分析单元330将使用粒子束350(例如电子束350)辐照微粒320。经由微粒320反射回来的次级电子345由分析单元330检测器340检测。分析单元330使用次级电子345的能量光谱以确定微粒320的至少基本成分。如上所述，分析单元330为此可使用已经过相应训练的机器学习模型和/或预测式滤波器。或者，分析单元330可使用离子束扫描微粒320和/或基板310，而检测器340可对从微粒释放的粒子进行分析。
分析单元330使用确定的组成来确定主动侵蚀微粒320的相配气体370。如果微粒320的基本成分包含硅，可将二氟化氙(XeF2)用作相配气体370。假如微粒320的主要成分为锡(Sn)，那么相配气体370可用氢气(H2)或亚硝酰氯(NOCl)。
在分析步骤中，分析单元330同样可通过粒子束350扫描来确定微粒320周围的基板310的组成。在确定相配气体370时，分析单元330可考虑基板310的材料组成，使得后续对于微粒320的侵蚀步骤对周围的基板310导致的损坏仅到最小程度。不过，该分析单元330例如可通过访问材料数据库而获知基板310的组成。
如果分析单元330不能找到对微粒320主动进行侵蚀、但对基板310不会造成明显损伤的相配气体370，分析单元330可规定在对微粒320开始侵蚀操作之前在基板310上的微粒320周围沉积局部受限保护层。图9示意地呈现了该操作。为此，分析单元330的电子束350执行电子束诱导式沉积(EBID)操作。为此，所需的沉积气体970较佳为金属羰基，并储存在第二贮气罐430中。
已沉积的局部受限保护层950的大小和厚度，取决于待移除微粒320的大小及其化学组成。对于大小超过约100微米的大微粒320，局部受限保护层950的直径可接近毫米级别。待沉积保护层950的厚度取决于微粒320的材料组成以及保护层950必需能够耐受的主动侵蚀时间。保护层950的厚度范围一般为5纳米至1微米。
在图8所示第二步骤的主动侵蚀操作(下侧图850示意性地绘示)中，注气系统360给微粒320的位置提供特殊相配气体370，以对待移除的微粒320进行主动侵蚀。通过装置300、400的显微系统390，可观察微粒320上的主动侵蚀操作。该显微系统390可采用光子束形式的粒子束350对微粒侵蚀操作进行成像。分析单元330可用于侵蚀操作的成像(图8未显示)。此外，显微系统390或是分析单元330可用于观察主动式微粒侵蚀操作。基于来自显微系统390和/或分析单元330的数据，图8中未显示出来的控制单元380可以开环或闭环控制方式来控制相配气体370的流量。更特别的是，相配气体370的流量在侵蚀操作结束后可被停止，以避免相配气体370对基板310造成不必要的损害。
如果基板310具有如图9示意性所示的局部受限保护层950，则在移除微粒320后的第二侵蚀步骤中会从基板310去除局部受限保护层。对于该操作，图10以电子束诱导式侵蚀(EBIE)操作形式作了示意性的图示。为此所需的侵蚀气体1050，可例如为储存在第一贮气罐425中的二氟化氙(XeF2)侵蚀气体。保护层950上的侵蚀操作可于周期时间间隔处停止，以借助于分析单元330和/或显微系统390检查侵蚀进度。
在替代实施方式中，在主动式侵蚀操作中可将保护层950从基板310去除(图10未显示)。为了对保护层(其基于金属羰基沉积气体970而被沉积)进行主动侵蚀，可采用例如水(H2O)、氧气(O2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、二氟化氙(XeF2)、亚硝酰氯(NOCl)或这些气体的组合。
作为应用保护层950的替代例或附加，可将一个或多个微操纵器定位于待移除微粒320的附近，以保护基板310在微粒侵蚀操作期间免受相配气体370的作用。图11为第一工作示例的示意图。两个微操纵器1120定位于待移除微粒320的附近。微操纵器1120的紧固部与扫描探针显微镜465、475的测量头447、467连接。测量头447、467可被微操纵器移动，因此需布置在微粒320的附近。
微操纵器1120可为图5所示的扁宽式微操纵器520的变形。微操纵器520的变形是紧固部530相对的终端逐渐变成尖细。微操纵器1120的尖端1140使得微操纵器1120可以尽可能接近待移除的微粒320。在图11所示的示例中，两个微操纵器1120彼此相对。当要避免基板310在一个方向上受到显著性损坏，这种微操纵器1120布置是有利的。然而，可将另外两个微操纵器1120设置成在微粒320周围相对于图11所示配置旋转90°(图11未显示)。当然，根据需要也可仅使用一个微操纵器1120以保护基板310(图11同样未显示)。
图12显示了微粒侵蚀操作期间保护基板310的第二工作示例。在图12所示的示例中，采用图6中所示的微操纵器620类型的两个长柄勺形微操纵器620来保护基板310。如同图11的背景下在上文中所示，当然也可使用单个或者四个微操纵器620，其中的四个微操纵器较佳成彼此以直角布置。此外，可不使用微操纵器620，而将微操纵器720用于图12所示的第二工作示例中。
与保护层950的沉积相比较，凭借一个或多个微操纵器620、1120保护基板310具有较大的灵活性。此外，基板保护的此方法可避免执行用于沉积或移除保护层950的沉积操作或侵蚀操作。
图13显示了图8所示用于移除微粒320的主动式侵蚀操作的变型。类似于图8的图800的部分，上侧图1300绘示已识别微粒320的材料组成的分析。除了分析微粒320的化学组成，还可借助于分析单元330和/或显微系统390确定微粒320的大小。
用于特定材料组成的微粒320的不同相配气体370的侵蚀速率可在单独的操作中测量并记录在数据库中。在用于识别的微粒320的已确定组成和已确定参数的基础上，可计算相配气体370所需的作用持续时间或者需提供的曝露剂量。那么，无需通过分析单元330或显微系统390的观察，可执行通过相配气体370对微粒320执行的主动式侵蚀操作。图13中的下侧图1350示意性的显示了该主动式侵蚀操作。
替代地，可在一给定时间段后停止未观察的主动式侵蚀操作，以通过分析单元330和/或显微系统390对遗留的微粒残余物进行成像，估计剩余的侵蚀时间，然后继续侵蚀操作达估计的剩余时间。如果必要，可以重复地停止主动式侵蚀操作，以分析遗留的微粒残余物并然后再继续。
图14以示意性形式呈现借助于EBIE操作移除微粒320。类似于图8，上侧图1400显示借助分析单元330对待移除微粒320的化学组成进行分析。根据来自分析单元330的检测器340的测量数据，分析单元330确定微粒320的基本成分。此后，分析单元330确定适合于执行EBIE操作的相配气体1470。
类似于有关图8所讨论的方式，分析单元330同样可分析微粒320周围的基板310的组成，并在确定相配气体1470时考虑其组成。例如，可凭借侵蚀气体XeF2对金属钼进行侵蚀。用于移除主要成分为硅的微粒320的相配气体1470，可为XeF2与水蒸汽(H2O)的混和物。该相配气体1470也可移除含钌的微粒320。主要成分为有机材料的微粒320，同样可利用包含XeF2和H2O的相配气体1470进行侵蚀。主要成分为锡(Sn)的微粒320，可在EBIE操作中使用一相配气体1470从基板310移除，该相配气体包括氨(NH3)、氢气(H2)、亚硝酰氯(NOCl)、氨基甲酸铵(H2NCOONH4)和/或碳酸铵((NH4)2CO3)。
必要时，可给相配气体1470添加钝化气体，以避免基板310受到EBIE操作的攻击。此外，如图9所示，可在待移除的微粒320的周围施加局部受限保护层950(图14未显示)。此外，可将一个或多个微操纵器620、1120定位，以于其附近在侵蚀待从基板310移除的微粒320的期间保护基板310。然而，这些防护措施一般是没有必要的，因为EBIE操作专门着重于粒子束350的入射点范围内，因此沿侧向方向具有良好的控制性。
图14下侧图1450显示了凭借相配气体1470实行EBIE操作的情形，该相配气体将受到聚焦电子束350的局部诱导。诱导式侵蚀操作可在某一特殊时间段后停止，以借助于分析单元330和/或显微系统390检验遗留的微粒残余物。遗留微粒残余物的图像数据用于为微粒残余物确定剩余的侵蚀时间。为了分析侵蚀效果，必要时可重复多次停止侵蚀操作。
在替代实施方式中(图14未显示)，可使用来自分析单元330的电子束350执行EBIE操作，以及利用显微系统390观察侵蚀操作的进度。
在另一实施方式中，可省略图14上侧图1450所示的对于待移除微粒320的分析步骤。作为替代，可在EBIE操作中借助于一标准侵蚀气体(例如：XeF2，亚硝酰氯(NOCl))将微粒320从基板310移除。然而，如果在后续的微粒320或微粒残余物的图像中发现该标准侵蚀操作不成功或不完全成功，则可分析该微粒320或微粒残余物的化学组成，可确定相配气体1470，并可执行特定于微粒的侵蚀操作。
对于尽管采取了上述保护措施但仍然影响基板310的微粒侵蚀操作，可在侵蚀操作后执行一重建操作。为此，注气系统360需给受损区域提供一重建气体。使用的该重建气体例如可为金属羰基，特别是单独的六羰基铬(Cr(CO)6)或与二氧化氮(NO2)的组合，和/或单独的TEOS或与二氧化氮(NO2)的组合。重建气体可储存在装置400的第七贮气罐450中。重建气体借助于来自分析单元330的粒子束350而被局部激发，从而引发局部的EBID(电子束诱发沉积)操作。分析单元330和/或显微系统390可用于基板310上的重建操作的监控。
图15示意地显示了微粒320从基板310移除的另一工作示例。当微粒320的熔点很低并可与微操纵器1520形成金属合金时，可特别执行此微粒移除操作。微操纵器1520可为微操纵器单元510、610、710的一个微操纵器520、620、720。例如，假如微操纵器1520包含铋或铋涂层，微操纵器1520可以溶解主要成分为锡(Sn)的微粒320。为了触发该操作，有必要将微粒320加热至少达到其熔点。
如图15的上侧图1550所示，微操纵器1520可与待移除微粒320发生接触。微操纵器1520可以通过实施在微操纵器1520里面的欧姆电阻与施加在欧姆电阻上的电压而被加热。为了加快微粒移除操作，在与微粒320接触之前就对微操纵器1520进行加温或加热。热从微操纵器1520的尖端1510传导到微粒320上，就可加热该微粒直至达到其熔点。一旦达到微粒320的融化温度，微粒在微操纵器1520就会溶解，参见图15的下侧图1550所示意绘示的操作。微粒320会被微操纵器1520溶解，且与微操纵器1520形成对应的金属合金1570。
在替代的加热操作中，可通过来自分析单元330粒子束350和/或来自显微系统390的光子束将微粒320和微操纵器1520加热。也可将通过欧姆电阻的电性加热与借助于粒子束350的加热结合起来。
在另一实施方式(图15未显示)中，微操纵器1520可包括碳纳米管(CNT)或多壁式碳纳米管(MWCNT)。碳纳米管和多壁式碳纳米管可电焊，从而粘附在金属上或被金属所浸湿。碳纳米管和多壁式碳纳米管可拾取主要成分为金属的微粒320，尤其是在已经加热的状态下。
另外，还可借助于电迁移使微粒320溶解，从而实现导电微粒320从基板310的移除(图15未显示)。为此，微粒320必须与可导电的微操纵器1520接触。进行此类微粒移除方式的另一前提条件是，需要可导电的基板310，使得可建立从基板310经过微粒320而至微操纵器1520的电流流动。为了建立通过微粒320的闭环电路，样品台402和承载微操纵器1520的微操纵器单元可具有用于电压源的电端子。样品台402的电势通过电性连接方式传输到可导电的微粒320。可成为装置300、400的部分的电压源的电端子与样品台402的、微操纵器单元的及微操纵器1520的紧固部的连接件连接。
电迁移是由移动的传导电子传输动量给晶格内的金属离子而产生的。为了通过可导电微粒320的金属离子转移到微操纵器1520而实现微粒320的溶解，有利的是引导直流电流通过微粒320。还有必要使电路正极连接微操纵器1520。因此，微粒320的金属离子朝向微操纵器1520的方向移动。由于电迁移随着穿过微粒320的电流密度增大而增强，选择流过待移除微粒320的最大电流密度是有利的。
此外，有利的是，微粒320加热也有助于微粒320中的电迁移操作。加热既可通过如上所述的微操纵器1520加热来实现，也可通过热传导到微粒320来实现。还可通过使用来自分析单元330的粒子束350辐射来使微粒320加热。理所当然地，也可采用来自微操纵器1520的热传导与粒子束350辐射的组合的方式通过电迁移加热待移除的微粒320。
图16呈现了微粒320的移除，该微粒在所示实施例中包括两个松弛结合的微粒部分1620、1630。不稳定的微粒320通过使用微操纵器1120将该微粒从基板310提升来移除。在没有预先稳定不稳定微粒320的情况下，在微操纵器1120将其提升时存在不稳定微粒320变为两个或更多个其成分1620、1630的风险。与微粒320作为整体从基板310提升相比，识别两个或更多个成分1620、1630以及移除个别碎片1620、1630会使微粒的移除复杂性显著增大。
为了避免在借助于微操纵器1120移动中造成不稳定微粒320破裂，应在第一步骤通过材料沉积对不稳定微粒320进行稳定处理，尤其在两个微粒部分1620、1630的结合区域。为了对不稳定微粒320进行稳定处理，通过注气系统360提供装置400的贮气罐430或435所储存的沉积气体1610给不稳定微粒320的结合区域。沉积气体1610可包含金属羰基，例如：六羰基钼(Mo(CO)6)，六羰基钨(W(CO6)。为了对不稳定的微粒320进行稳定处理，或可使用富碳的碳氢化合物，例如不饱和的芳族碳氢化合物且尤其是苯乙烯。
来自分析单元330的粒子束350基于沉积气体1610将引发一局部的EBID操作，其将材料沉积到不稳定微粒320上，且较佳沉积到两个微粒成分1620、1630的结合区域。图16中的上侧图1600示意地显示了该种沉积操作。借助于显微系统390可观察材料沉积到不稳定微粒320上。或者，沉积操作可按照周期间隔停止，分析单元330可用于成像不稳定微粒320。
图16的下侧图1650示意地呈现了稳定的微粒1670，该微粒通过结合区域中沉积的材料1660变得稳定。对于稳定的微粒1670，在第二步骤中将借助于微操纵器1120将其提升，并作为整体从基板310中移除。
在图16所示的实施例中，不稳定微粒320包含两个成分1620，1630。然而，不稳定微粒320也可具有三个或更多个彼此仅松弛结合的成分(图16未显示)。进一步的，上侧图1600的背景下所示的稳定操作可用于使微粒部分或微粒碎片的团聚物结合形成易于处理的单一微粒，接着可凭借微操纵器1120将其作为整体以受控的方式从基板310提升来移除(图16未显示)。
图17至图19显示了微粒320从基板310移除的另一种双阶段操作。如图17举例所示，微粒320通过某种微粒基座1710与基板310相连接或熔接。再如图17所示，微操纵器1120可接近微粒320。在图18所示第二步骤中，通过与微操纵器1120的机械接触将微粒320从基板320提升或移除。在该操作中，并非整个微粒320与基板320分离，而是微粒基座1710与微粒320之间的结合断裂，微粒基座1710作为微粒残余物1810遗留在基板310的表面上。
图19呈现了借助于与微粒320或微粒残余物1710相配的气体1470执行EBIE操作可将微粒残余物1810从基板310移除。为了确定相配气体1470，可分析待移除微粒320的化学组成，和/或可使用分析单元330以确定微粒残余物1810的材料组成(图19未显示)。如果需要，也可采用图8至图14的背景下在上文所讨论的变型将微粒残余物1710移除。
图20中的流程图2000呈现了从基板310移除至少一个单一微粒320的基本方法步骤。该基板310可包含用于极紫外光波长范围的光学元件和/或极紫外光掩模。
所述方法从步骤2010开始。在步骤2020中，确定至少一个微粒320的材料组成的至少一种成分。为此，可使用分析单元330。
在步骤2030中，与材料组成的特定成分相配的气体370，1470被提供到该至少一个单一微粒320的环境中，其中该相配气体370，1470用于将至少一个单一微粒320从基板310移除。该相配气体370，1470可由注气系统360提供。所述方法终止于步骤2040。

Claims (20)

1.一种用于从基板(310，402)移除至少一个单一微粒(320)的装置(300，400)，其中该基板尤其是用于极紫外光(EUV)光刻的光学元件，其中该装置(300，400)包括：
a.分析单元(330)，设计为确定该至少一个单一微粒(320)的材料组成的至少一个成分，
b.至少一个注气系统(360)，设计为在该至少一个单一微粒(320)的环境中提供与特定成分相配的气体(370，1470)，
c.其中，相配的气体(370，1470)对将该至少一个单一微粒(320)从该基板(310)移除有贡献。
2.如权利要求1所述的装置(300，400)，其中该分析单元(330)采用以下技术所构成的群组中的至少一个元素：能量色散X射线光谱(EDX)、X射线光子发射光谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(SIMS)、二次中性质谱(SNMS)、卢瑟福背散射光谱(RBS)及低能级离子散射光谱(LEIS)。
3.如权利要求1或2所述的装置(300，400)，其中该分析单元(330)设计为在确定该材料组成的至少一个成分时考虑外部输入。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，还包括机器学习模型，该机器学习模型经过训练以使用来自该分析单元(330)的测量数据来预测该至少一个单一微粒(320)的材料组成的所述至少一个成分。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，还包括至少一个显微系统(390)，其设计为将该至少一个单一微粒(320)成像，较佳在移除该至少一个单一微粒(320)期间。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，其中该相配的气体(370)对该至少一个单一微粒(320)主动地进行侵蚀。
7.如权利要求6所述的装置(300，400)，其中该相配的气体(370)以一速率对该至少一个单一微粒(320)主动地进行侵蚀，该速率大于该基板(310)的主动侵蚀速率的至少2倍，较佳至少5倍，更佳至少10倍，而最佳至少30倍。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，其中该至少一个单一微粒(320)包括锡(Sn)，该相配的气体(370、1470)包括至少氢气(H2)、至少一个氢化合物和/或至少亚硝酰氯(NOCl)。
9.如权利要求1至5中任一项所述的装置(300，400)，还包括至少一个粒子束(350)，该粒子束引发第一相配气体(370、1470)对该至少一个单一微粒(320)进行侵蚀的局部侵蚀反应，和/或引发第二相配气体(1470)使材料沉积于该至少一个单一微粒(320)上的局部沉积反应。
10.如权利要求9所述的装置，其中该至少一个单一微粒(320)包括锡，该至少一个第一相配气体(370，1470)包括以下构成的群组中的至少一个元素：氢化合物，氢气(H2)，卤素化合物，氯化物，亚硝酰氯(NOCl)。
11.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，还包括至少一个微操纵器单元(510、610、710)，该微操纵器单元设计为与该至少一个单一微粒(320)相互作用。
12.如权利要求11所述的装置(300，400)，其中该至少一个微操纵器单元(510，610，710)包括至少一个微操纵器(520、620、720、1120)，其中该至少一个微操纵器单元(510、610、710)设计为加热该至少一个微操纵器(520、620、720、1120)。
13.如权利要求11或12的装置(300，400)，其中该至少一个微操纵器(1520)设计为包含金属或金属合金，其与该至少一个单一熔化微粒(320)形成一合金(1570)。
14.如权利要求11至13中任一项所述的装置(300，400)，其中该至少一个微操纵器(1520)包含铋(Bi)或铋合金，以及该至少一个单一微粒的材料组成的该至少一个成分(320)包含锡(Sn)。
15.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，还包括电压源，该电压源设计为在该至少一个微操纵器(1520)与该至少一个单一微粒(320)之间产生电流的流动，以在该至少一个单一微粒(320)中引发电迁移。
16.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，其中该至少一个单一微粒(320)包括以下构成的群组中的元素：关于从该基板(310)移除不稳定的微粒，包含两个或更多微粒碎片(1620、1630)的微粒，包括粒子团聚物的微粒，且其中该注气系统(360)更设计为在移除之前在该至少一个单一微粒(320)的环境中提供相配的气体(1470)，其使材料沉积到该至少一个单一微粒(320)上。
17.如权利要求11至16中任一项的装置(300，400)，其中该微操纵器单元(510、610、710)设计为移除该至少一个单一微粒(320)的第一部分，且该相配的气体(370、1470)对通过主动式侵蚀和/或粒子束诱导式侵蚀移除该至少一个单一微粒(320)的第二部分有贡献。
18.如前述权利要求中任一项所述的装置(300，400)，其中该注气系统(360)还设计为在移除该至少一个单一微粒(320)之后于移除的至少一个单一微粒的环境中提供一重建气体，该重建气体至少部分消除在移除该至少一个单一微粒(320)期间所引起的该基板(310)的损伤。
19.一种用于从基板(310)移除至少一个单一微粒(320)的方法(2000)，该基板尤其是用于极紫外光(EUV)光刻的光学元件，该方法(2000)包括以下步骤：
a.确定该至少一个单一微粒(320)的材料组成的至少一个成分(2020)，及
b.提供与该材料组成的特定成分相配的气体(370，1470)到该至少一个单一微粒(320)的环境中(2030)，
c.其中，相配的气体(370，1470)对将该至少一个单一微粒(320)从该基板(310)移除有贡献。
20.一种计算机程序，包含指令，当所述指令由计算机程序执行时，所述指令使如权利要求1至18中任一项所述的装置(300，400)执行如权利要求19所述的方法步骤。
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