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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen, insbesondere zur Reparatur von Masken, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden oder zum Bearbeiten von Halbleiterschaltkreisen.
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Elektronenmikroskopie ist ein seit langem etabliertes Verfahren zum Inspizieren einer Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts. Bei der Rasterelektronenmikroskopie wird dabei insbesondere die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts mittels eines feinen Elektronenstrahls abgescannt bzw. gerastert. Die infolge des Auftreffens des Elektronenstrahls aus der Objektoberfläche austretenden bzw. an dieser rückgestreuten Elektronen werden detektiert, um ein Elektronenbild des abgescannten Bereichs erstellen zu können.
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Elektronenmikroskope weisen üblicherweise folgende Komponenten auf: eine Elektronenstrahlquelle zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, eine Elektronenoptik zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf das zu untersuchende Objekt, eine Ablenkoptik zum Abscannen der Oberfläche des Objekts mit dem Elektronenstrahl sowie mindestens einen Detektor zum Detektieren von an der Objektoberfläche rückgestreuten bzw. aus dieser austretenden Elektronen.
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Neben der reinen Inspektion werden Elektronenmikroskope vermehrt auch zur Bearbeitung miniaturisierter Strukturen auf einem Objekt bzw. Herstellung eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen eingesetzt. Dabei wird selektiv und mit hoher Präzision Material abgeschieden oder abgetragen, indem einer zu bearbeitenden Stelle des Objekts ein Reaktionsgas zugeführt wird, welches durch den auf die zu bearbeitende Stelle des Objekts auftreffenden Elektronenstrahl angeregt und chemisch reaktiv wird und so selektiv am Ort der Anregung an der Objektoberfläche Material abgeschieden oder Material vom Objekt abgetragen werden kann. Dabei wird das Reaktionsgas geeignet in Abhängigkeit vom abzutragenden Material einer miniaturisierten Struktur auf einer Oberfläche des Objekts bzw. dem aufzubringenden Material gewählt.
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Ein besonderer Anwendungsbereich dieser Technik liegt im Bereich der Maskenreparatur für die Lithographie. Masken spielen nach wie vor eine herausragende Rolle bei der Herstellung miniaturisierter Strukturen im Bereich der Halbleiterindustrie. Im Rahmen der Lithographie wird dabei die (Photo-)Maske mit Licht durchstrahlt, und auf einem Wafer eine verkleinerte Abbildung der Maske erzeugt, die einen auf dem Wafer aufgebrachten Fotoresist belichtet und so auf dem Wafer in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zu erzeugende Strukturen definiert. Fehler der Maske können sich folglich ausgesprochen nachteilig auf die Qualität der mit ihrer Hilfe erzeugten miniaturisierten Strukturen auswirken. Da die Maskenherstellung nach wie vor zeit- und kostenaufwendig ist, finden Maskenreparaturverfahren vermehrt Anwendung. Dabei können mittels der beschriebenen, durch den Elektronenstrahl induzierten chemischen Reaktion sehr gezielt und mit hoher Präzision Maskendefekte repariert werden.
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Bei einem Maskenreparaturverfahren, wie auch bei anderen Verfahren zur Erzeugung miniaturisierter Strukturen ist es erforderlich, einen Endpunkt des Materialauf- bzw. -abtrags zu detektieren, an dem genügend Material abgeschieden bzw. abgetragen wurde. Zu dessen Detektion können verschiedene Parameter herangezogen werden, beispielsweise Signale von Sekundär- oder Rückstreuelektronen, Röntgenstrahlen, Gaskomponenten sowie ein im Objekt erzeugter Strom.
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Bei der Reparatur von Photomasken wird der zu reparierende Defekt identifiziert und seine Form bestimmt. Diese Form (Shape) wird mit dem Elektronenstrahl abgerastert und durch Zugabe geeigneter Gase die gewünschte chemische Reaktion unterhalten. Diese chemische Reaktion führt dazu, dass entweder überflüssiges Material entfernt wird (weggeätzt wird) oder fehlendes Material abgeschieden wird (deponiert wird), je nachdem welcher Art der Defekt ist und welche Variante deshalb zur Reparatur des Defekts notwendig ist. Eine Aufgabe besteht bei diesen Operationen darin, den korrekten Endpunkt der chemischen Reaktion zu erkennen, der dadurch bestimmt ist, dass ausreichend Material deponiert wurde oder ausreichend Material entfernt wurde, da bei zu langem Ätzen das Substrat angegriffen wird bzw. bei Abscheiden von zu viel Material die Materialschicht an der reparierten Stelle zu dick wird, was sich dann später im Lithographieprozess wieder als Defekt der Maske bemerkbar machen würde.
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Zum Bestimmen des korrekten Endpunkts der chemischen Reaktion werden üblicher Weise die während des Prozesses vom Objekt emittierten Wechselwirkungsprodukte wie Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen detektiert und die detektierten Signale ausgewertet. Die Detektion von Rückstreuelektronen ist grundsätzlich besonders geeignet bei Ätzprozessen und bei Depositionsprozessen, da die Rückstreueffizienz stark von der Massezahl des streuenden Objekts abhängig ist und das detektierte Signal daher stark materialabhängig ist. Ist das überflüssige Material, bei einer Photomaske üblicherweise Chrom oder MoSi, vollständig entfernt, wird der Elektronenstrahl nachfolgend statt am Chrom oder MoSi an dem Substrat gestreut, was dann zu einer Signaländerung führt.
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Unglücklicher Weise sind allerdings bei den Bearbeitungsprozessen die meisten Detektorsignale so schwach, dass sie schon aus statistischen Gründen stark verrauscht sind, weshalb eine Rauschunterdrückung erforderlich ist.
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Aus der
WO 1997/001153 A1 ist zur Rauschunterdrückung eine Raumfrequenzfilterung bekannt. Eine Raumfrequenzfilterung ist allerdings bei der Reparatur von Defekten nicht anwendbar, da Defekte in der Regel keine räumliche Struktur aufweisen.
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In der
WO 2006/050613 A1 wird allgemein vorgeschlagen, zur Detektion des Bearbeitungsendpunkts eine „Region of Interest” auszuwerten, die im Allgemeinen eine Teilmenge des zu reparierenden Bereichs ist.
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Aus der
US 2007/0278180 A1 ist ein Mehrschrittverfahren zum elektronenstrahlinduzierten Ätzen bekannt. Aus der
DE 10208043 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Materialbearbeitung mit einem Elektronenstrahlgerät bekann, bei dem Materialschichten durch einen elektronenstrahlinduzierten Ätzprozess abgetragen werden. Aus der
US 7220685 B2 ist weiterhin ein Mehrschrittverfahren für ein CVD-Verfahren bekannt.
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Aus der
US 6 608 305 B1 ist ein Depositionsverfahren bekannt, das unterschiedliche Scan- Geschwindigkeiten einsetzt.
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Aus der
US 6 172 363 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lnspektion von Halbleiterschaltkreisen mittels eines Elektronenstrahlgeräts bekannt.
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Aus der
US 6 544 692 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur von Fehlern auf Masken für die Halbleiterlithographie mit Hilfe ionenstrahlinduzierten Ätzens bekannt. Für die Endpunktdetektion werden die Messsignale an mehreren Bearbeitungspunkten integriert.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bearbeitung eines Objekts mittels einer strahlinduzierten chemischen Reaktion anzugeben, bei dem die Endpunktdetektion für den Bearbeitungsschritt verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet dementsprechend folgende Schritte:
- a) Bestimmen eines zu bearbeitenden Bereichs an der Oberfläche des Objekts,
- b) Unterteilen des zu bearbeitenden Bereichs in mehrere Flächensegmente,
- c) Zuführen eines Reaktionsgases an die Oberfläche des Objekts;
- d) Bearbeiten des Objekts durch Richten eines energetischen Strahls auf Bearbeitungsstellen in dem zu bearbeitenden Bereichs, um Material an dem Objekt abzuscheiden oder Material vom Objekt zu entfernen,
- e) Detektion von Wechselwirkungsprodukten des Strahls mit dem Objekt,
- f) Integration der beim Auftreffen des Strahls auf Bearbeitungsstellen desselben Flächensegments detektierten Wechselwirkungsprodukte zu einem Gesamtsignal, so dass für jedes Flächensegment ein einziger Messwert entsteht, und
- g) Stoppen der Bearbeitung in allen Bearbeitungsstellen in denjenigen Flächensegmenten, in denen dieser einzige Messwert einen vorgegebenen Sollwert unter- oder überschreitet und Fortsetzen der Bearbeitung in den restlichen Flächensegmenten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der zu bearbeitende Objektbereich in mehrere Flächensegmente mit ähnlichen Flächeninhalten aufgeteilt und die jeweils beim Auftreffen des Strahls auf Bereiche desselben Flächensegments detektierten Signale der Wechselwirkungsprodukte zwischen dem einfallenden Strahl und dem Objekt zu einem Gesamtsignal integriert.
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Bei der vorliegenden Erfindung können die Wechselwirkungsprodukte während des Bearbeitungsschritts detektiert werden. Es können die Wechselwirkungsprodukte aber auch in einem vom Bearbeitungsschritt zeitlich getrennten Messschritt detektiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Detektion der Wechselwirkungsprodukte für die Endpunktsbestimmung in einem separaten Schritt, in dem ein oder mehrere Strahlparameter des einfallenden Strahls gegenüber den Strahlparametern beim Bearbeitungsschritt verändert sind.
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Der energetische Strahl kann ein Lichtstrahl, z. B ein Laserstrahl mit ultrakurzen Lichtimpulsen mit Impulsdauern von 10 ps oder weniger, oder ein Strahl geladener Teilchen, insbesondere ein Elektronenstrahl sein.
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Die Flächeninhalte der Flächensegmente können alle einen ähnlichen Flächeninhalt aufweisen, damit der Rauschanteil in allen Flächensegmenten einiger Maßen gleich ist.
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Die Größe der Flächensegmente kann empirisch je nach der zu bearbeitenden Maskenart und der Art des zu reparierenden Defekts so ausgelegt werden, das Regionen des Defekts, die unterschiedliche Materialdicken aufweisen, zu verschiedenen Flächensegmenten gehören. Dadurch kann trotz der flächenmäßigen Integration typischen Dickenvariationen des zu entfernenden Materials, die wiederum unterschiedliche Ätzdauern erfordern, angemessen Rechnung getragen werden.
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Bei der Bildung des Gesamtsignals sollten nur solche Signale berücksichtigt werden, bei denen der auf das Objekt einfallende Strahl einen Mindestabstand vom Rand des zu bearbeitenden Bereichs aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das detektierte Signal nicht von Signalartefakten, die besonders am Rand eines zu reparierenden Defekts auftreten, dominiert wird. Ein solcher Signalartefakt kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die detektierten Signale stark von der Objekttopographie beeinflusst sind. Insbesondere kann der Mindestabstand so gewählt werden, dass das von den Wechselwirkungsprodukten verursachte Signal nahezu ausschließlich Materialkontrast aufweist.
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Die einzelnen Flächensegmente können so geformt sein, dass der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs des Flächensegments und der Fläche des Flächensegments für mindest 50% aller Flächensegmente kleiner als 20 und für mindestens 90% aller Flächensegmente kleiner als 30 ist. Idealer Weise sollten die Flächensegmente nahezu Kreisform oder Quadratform aufweisen, damit die räumliche Auflösung des ausgewerteten Signals in den beiden zu einander senkrechten Raumrichtungen einiger Maßen ähnlich ist. Das ist aber in der Regel nicht möglich, da mit kreisrunden Flächensegmenten (Shapes) keine Flächenfüllung ohne Überlapp möglich ist und der Rand des zu reparierenden Defekts oder zu bearbeitenden Bereichs in der Regel keine ideal runde oder gerade Form aufweist. Wenn der obige Quotient für mindest 50% aller Flächensegmente kleiner als 20 und für mindestens 90% aller Flächensegmente kleiner als 30 ist, ist die Abweichung von der Kreisform oder Quadratform noch akzeptabel gering, so dass sich noch keine nennenswerten richtungsabhängigen Unterschiede in der Auflösung ergeben.
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Alle Flächensegmente zusammen sollten die Fläche des gesamten zu bearbeitenden Bereichs genau abdecken, es sollten also keine Punkte des zu bearbeitenden Bereichs verbleiben, die nicht genau einem Flächensegment zugeordnet sind. Andererseits sollten die Flächensegmente sich auch nicht gegenseitig überlappen (so dass ein Punkt des zu bearbeitenden Bereichs mehr als einem Flächensegment zugeordnet ist), da andernfalls beim Maskieren eines Flächensegments ein anderes Flächensegment mit verändert würde.
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Das Bearbeiten des Objekts im Schritt d) kann mit einem ersten Satz an Strahlparametern für den Strahl erfolgen und das Abscannen der Oberfläche im Schritt e) kann mit einem zweiten Satz an Strahlparametern für den Strahl erfolgen und der zweite Satz an Strahlparametern kann vom ersten Satz an Strahlparametern abweichen.
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Der erste Satz an Strahlparametern kann dabei auf den Bearbeitungsprozess optimiert sein, während der zweite Satz an Strahlparametern für die Detektion der Wechselwirkungsprodukte optimiert sein kann. Insbesondere können sich der erste Satz an Strahlparametern und der zweite Satz an Strahlparametern so unterscheiden, dass beim zweiten Satz an Strahlparametern die Bearbeitungsrate kleiner als beim ersten Satz an Strahlparametern ist.
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Der erste und der zweite Satz an Strahlparametern können sich hinsichtlich der Verweilzeit (Pixel-Dwelltime) des Stahls an einem Ort auf der Oberfläche des Objekts unterscheiden, wobei die Verweilzeit beim zweiten Satz an Strahlparametern größer als beim ersten Satz an Strahlparametern ist. Durch die verlängerte Verweilzeit des Strahls an einem Ort tritt an diesem Ort nach kurzer Zeit eine Verarmung des Prozessgases auf, die dazu führt, dass trotz des einfallenden Strahls geladener Teilchen der chemische Prozess gestoppt wird oder zumindest verlangsamt wird.
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Der erste und zweite Satz an Strahlparametern können sich hinsichtlich der Reihenfolge unterscheiden, in der der Strahl auf unterschiedliche Orte auf der Oberfläche der Probe auftrifft. Insbesondere bei einer mäanderförmigen Scanstrategie sowohl beim Bearbeitungsschritt als auch bei der Detektion des Endpunktsignals können die Abstände der Mäander bei der Detektion des Endpunktsignals geringer gewählt sein als beim Bearbeitungsschritt. Auch hierdurch wird eine Reduzierung oder Verlangsamung des chemischen Prozesses erreicht.
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Beim Abscannen der Oberfläche des Objekts im Schritt e) kann die Zuführung des Prozessgases zum Objekt gegenüber der Zuführung des Prozessgases zum Objekt beim Bearbeitungsschritt d) reduziert sein. Auch hierdurch wird eine Reduzierung oder Verlangsamung des chemischen Prozesses erreicht.
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Die vorgenannten Maßnahmen zur Reduzierung oder Verlangsamung des chemischen Prozesses können einzeln oder in Kombination miteinander angewendet werden.
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Nach dem Entscheiden im Prozessschritt g) wird die Bearbeitung des Objekts durch Richten eines Strahls auf die Bearbeitungsstelle an der Oberfläche des Objekts unter Zuführen des Reaktionsgases in den und nur den Bereichen auf der Oberfläche des Objekts fortgesetzt, in denen im Entscheidungsschritt noch keine ausreichende Bearbeitung festgestellt wurde. Dadurch kann räumlich unterschiedlichen Bearbeitungsdicken oder Bearbeitungsgeschwindigkeiten Rechnung getragen werden, so dass an jedem Ort die Bearbeitung genau so lange fortgesetzt wird, wie es aufgrund der lokalen Eigenschaften erforderlich ist.
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Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: Eine Prinzipskizze eines Bearbeitungsgeräts zur Bearbeitung eines Objekts im Schnitt,
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2a bis 2d: Aufsichten auf eine Struktur mit einem Defekt,
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3: Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, bei dem der zu reparierende Bereich in Flächensegmente zerlegt wird, und
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4: Ein Ablaufdiagramm zur Segmentierung des zu reparierenden Bereichs.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Das Bearbeitungssystem 100 umfasst ein Elektronenmikroskop 1, eine Gaszuführungsanordnung 8 zum Zuführen von Reaktionsgas an eine zu bearbeitende Stelle eines auf einem Objekthalter 81 gehaltenen Objekts O sowie eine Elektrodenanordnung 9.
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Das Elektronenmikroskop 1 umfasst in einer Richtung des Elektronenstrahls eine Elektronenstrahlquelle 3, erste Fokussier-/Ablenkelemente 48, einen Rückstreuelektronendetektor 6, einen Energieselektor 7, einen Sekundärelektronendetektor 5 und eine Fokussierlinse 4. Innerhalb der Fokussierlinse sind zweite Fokussier-/Ablenkelemente 47 angeordnet. Die Fokussierlinse 4 ist eine Kombination aus einer magnetischen Linse und einer elektrostatischen Immersionslinse. Die magnetische Linse umfasst einen inneren Polschuh 42, einen äußeren Polschuh 41, eine dazwischen angeordnete Spule 43, wobei ein unteres Ende des inneren Polschuhs 42 und ein unteres Ende des äußeren Polschuhs 41 einen im wesentlichen axialen Spalt 44 ausbilden, in welchem bei Induktion eines magnetischen Flusses durch die Polschuhe 41,42 durch Stromfluss in der Spule 43 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches im wesentlichen im Bereich des axialen Spaltes 44 austritt. Dieses Magnetfeld führt zu einer Fokussierung des Elektronenstrahls, welcher von der Elektronenstrahlquelle 3 zum Objekt O hin beschleunigt wird. Die elektrostatische Immersionslinse umfasst ein Strahlrohr 45, welches sich durch einen durch den inneren Polschuh 42 und den äußeren Polschuh 41 gebildeten Innenraum der magnetischen Linse 4 erstreckt. Die elektrostatische Immersionslinse umfasst ferner eine mit Abstand von einem unteren Ende des Strahlrohrs 45 angeordnete Abschlusselektrode 46. Durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Feldes zwischen dem Strahlrohr 45 und der Abschlußelektrode 46 durch eine Spannungsquelle (schematisch angedeutet, ohne Bezugszeichen) ist es möglich, die Primärelektronen auf eine zur Inspektion von Photomasken geeignete Primärenergie von etwa 1 keV abzubremsen. In der dargestellten Ausführungsform kann das Strahlrohr beispielsweise auf +8 keV liegen, während die Abschlusselektrode 46 geerdet ist.
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Das Elektronenmikroskop 1 ist in vier verschiedene Vakuumräume 21, 22, 23, 24 unterteilt, die durch Druckstufen 25, 26, 27 voneinander teilweise separiert sind. Ein erster Vakuumraum 21 enthält die Elektronenstrahlquelle 3. Der erste Vakuumraum 21 ist durch einen ersten Anschluss 29 mit einer Ionengetter-Pumpe 37 verbunden. Im ersten Vakuumraum 21 herrscht bei Betrieb des Elektronenmikroskops zum Beispiel ein Druck im Bereich von etwa 10–9 bis 10–10 mbar. Eine erste Druckstufe 25 wird durch eine den Elektronenstrahlgang symmetrisch umgebene Öffnung 25 gebildet. Ein zweiter Vakuumraum 22 ist über einen zweiten Anschluss 30 mit einer zweiten Vakuumpumpe 38, einer Iongetter-Pumpe verbunden. Eine zweite Druckstufe separiert den zweiten Vakuumraum 22 teilweise von einem dritten Vakuumraum 23. Der Druck im zweiten Vakuumraum 22 kann bei Betrieb des Elektronenmikroskops beispielsweise im Bereich von etwa 10–7 mbar betragen. Im dritten Vakuumraum 23 sind der Rückstreuelektronendetektor 6 und der Energieselektor 7 angeordnet. Der dritte Vakuumraum 23 ist vom zweiten und von einem vierten Vakuumraum 22, 24 jeweils durch Druckstufen 26 und 27 teilweise separiert und weist einen Anschluss 31 auf, der den dritten Vakuumraum mit einer dritten Vakuumpumpe 39 verbindet. Der Druck im dritten Vakuumraum kann bei Betrieb beispielsweise im Bereich von etwa 10–5 mbar betragen. Der vierte Vakuumraum 24 wird durch die dritte Druckstufe 27 vom dritten Vakuumraum 23 teilweise separiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die dritte Druckstufe 27 den Sekundärelektronendetektor 5. Dabei wird eine Öffnung der dritten Druckstufe 27 durch die vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung des Sekundärelektronendetektors 5 gebildet. Der Sekundärelektronendetektor 5 ist dabei derart im Inneren des Elektronenmikroskops 1 gehalten, dass ein Druckausgleich zwischen den teilweise separierten Vakuumräumen 23, 24 nur durch die Öffnung im Sekundärelektronendetektor erfolgen kann. Der vierte Vakuumraum 24 weist ferner eine gasleitende Verbindung 28 zum Inneren der Vakuumkammer 2 auf. Die gasleitende Verbindung 28 wird hier durch ein einfaches Metallrohr bereitgestellt. Durch das Metallrohr, welches einen recht großen Durchmesser aufweist, um dem Transport von Gas ins Innere der Vakuumkammer 2 möglichst wenig Widerstand entgegenzusetzen, wird das von der Gaszuführung zugeführte Reaktivgas aus dem vierten Vakuumraum 24 zur Vakuumkammer 2 abgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Strahlrohr 45 einen in Strahlrichtung unteren zylinderförmigen Bereich auf, welcher sich in Richtung auf den Sekundärelektronendetektor 5 konisch erweitert und sich dann in Form eines Zylinders mit größerem Durchmesser nach oben bis durch den zweiten Vakuumraum 22 hindurch erstreckt. Das Strahlrohr 45 umgibt somit sowohl Sekundärelektronendetektor 5, Energieselektor 7 als auch Rückstreuelektronendetektor 6. Das Strahlrohr 45 ist mit Abstand unterhalb vom Sekundärelektronendetektor 5 durch eine vakuumdichte Halterung 49, beispielsweise aus Keramik, gehalten und ist mit dem unteren Polschuh 41 derart vakuumdicht verbunden, dass der vierte Vakuumraum 24 im Wesentlichen einen Innenraum des Strahlrohrs und einen Zwischenraum zwischen Isolierung 49 und dem sich in Richtung Elektronenstrahlquelle 3 anschließenden dritten Vakuumraum 23 umfasst. Im Inneren des vierten Vakuumraums 24 herrscht bei Betrieb im Bereich, d. h. in Nachbarschaft zu, der dritten Druckstufe 27 beispielsweise ein Druck im Bereich von etwa einigen 10–4 mbar, während im Inneren der Vakuumkammer 2 beispielsweise ein Vakuum im Bereich von etwa einigen 10–5 mbar erreicht wird. Die Vakuumkammer 2 weist einen Anschluss 32 auf, der das Innere der Vakuumkammer 2 mit einer vierten Vakuumpumpe 40 verbindet. Somit lassen sich der erste, der zweite, der dritte und die Kombination aus viertem Vakuumraum und Vakuumkammer jeweils individuell evakuieren, so dass ein guter Betrieb des Elektronenmikroskops auch bei Gaszufuhr in der Vakuumkammer ermöglicht wird.
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Eine Detektionsfläche 51 des Sekundärelektronendetektors ist mithin im vierten Vakuumraum 24 angeordnet, während der Rückstreuelektronendetektor 6 im dritten Vakuumraum 23, in welchem ein besseres Vakuum erreicht wird, angeordnet ist. Der Energieselektor 7 ist derart vor dem Rückstreuelektronendetektor 6 angeordnet, dass alle vom Objekt O emittierten oder an diesem rückgestreuten Elektronen den Energieselektor 7 passieren müssen, um zu einer Detektionsfläche des Rückstreuelektronendetektors 6 gelangen zu können. Der Energieselektor 7 umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein erstes Gitter 71, ein zweites Gitter 72 und eine Spannungsquelle 73 zum Erzeugen eines geeigneten elektrischen Feldes zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter, um das Reflektieren von aus der Objektoberfläche austretenden Sekundärelektronen zu ermöglichen. Die Gitter sind parallel zueinander angeordnet und umschließen den Elektronenstrahlgang des von der Elektronenstrahlquelle 3 erzeugten Primärelektronenstrahls ringförmig. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Gitter 71 mit der Spannungsquelle 73 verbunden, während das zweite Gitter 72 an das Strahlrohr 45 gekoppelt ist und somit auf dem gleichen Potential liegt wie dieses. Es ist möglich, ein isolierendes Rohr in die durch die Gitter 71, 72 gebildete, vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung einzubringen, um den Primärelektronenstrahl vor dem Einfluss des zwischen den beiden Gittern 71, 72 angelegten elektrischen Feldes zu schützen. Das mittels Spannungsquelle 73 angelegte elektrische Feld wird derart auf die Primärelektronenenergie und die Besonderheiten der inspizierten und bearbeitenden Probe angepasst, dass die Rückstreuelektronen durch das elektrische Feld hindurch passieren und am Rückstreuelektronendetektor detektiert werden, während die Sekundärelektronen aufgrund ihrer geringeren kinetischen Energie reflektiert und mithin nicht detektiert werden. Durch Einstellung der an die Gitter angelegten Potentialdifferenz lässt sich die Stärke des elektrischen Feldes und somit die Höhe des Detektionssignals verbessern.
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Die dargestellte Ausführungsform umfasst weiterhin eine Elektrodenanordnung 9, die eine ringförmig um den Elektronenstrahlgang angeordnete Abschirmelektrode 91 umfasst, welche eine zentrale Öffnung 92 aufweist, die einen ungestörten Durchtritt des Primärelektronenstrahls und einen weitgehend ungehinderten Durchtritt von Sekundär- und Rückstreuelektronen ermöglicht. An die Elektrode 91 kann mittels einer geeigneten Spannungsquelle (schematisch dargestellt, ohne Bezugszeichen) eine geeignete Spannung angelegt werden, um den Primärelektronenstrahl wirksam vor einem durch Aufladung des Objekts O erzeugten elektrischen Feld abzuschirmen.
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Zwischen der Abschlusselektrode 46 und der Elektrodenanordnung 9 ist ein schnelles Ablenkelement 49 angeordnet. Mithilfe des Ablenkelements, das als elektrostatisches Multipolelement ausgebildet ist, kann der Elektronenstrahl in der Ebene des Objekts ausgelenkt werden, um den Elektronenstrahl mit der gewünschten Scanstrategie über den zu bearbeitenden oder zu analysierenden Probenbereich zu bewegen.
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In einem Verfahren zur automatischen Endpunktselektion erfolgt in einem ersten Schritt ein Inspizieren des Objekts, welches bei der Maskenreparatur eine Photomaske ist, in welcher etwa miniaturisierte Molybdänstrukturen auf einem Quarzsubstrat aufgebracht sind. Beim Inspizieren werden Fehler in der Maske identifiziert und Bearbeitungsschritte zum Beheben bzw. Ausbessern des Fehlers gewählt. Dann wird in einem Bearbeitungsschritt eine zu bearbeitende Stelle auf dem Objekt O in den Bereich des Primärelektronenstrahls gebracht und mittels der Gaszuführungsanordnung 8 ein Reaktionsgas zugeführt, welches durch die Elektronen des Elektronenstrahls angeregt und so chemisch reaktiv wird. Damit kann beispielsweise Material abgetragen werden. Nach einer gewissen Zeitspanne des Materialabtrags wird die bearbeitete Stelle erneut inspiziert. Das Inspizieren erfolgt dabei durch Detektion von Rückstreuelektronen, von welchen Sekundärelektronen mittels des Energieselektors 7 separiert wurden. Aus der Oberfläche des Objekts O austretende Sekundärelektronen treten in das Innere des Elektronenmikroskops 1 ein und treffen im vierten Vakuumraum auf die Detektionsfläche 51 des Sekundärelektronendetektors 5. Diejenigen Sekundärelektronen, die durch die Öffnung des Sekundärelektronendetektors in die dritte Vakuumkammer vordringen, werden durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen dem ersten Gitter 71 und dem zweiten Gitter 72 des Energieselektors 7 reflektiert. Nur die höher energetischen Rückstreuelektronen passieren den Energieselektor 7 und gelangen zum Rückstreuelektronendetektor 6. Das Elektronenbild, auf Basis dessen über das Erreichen eines Endpunkts entscheiden wird, wird auf Basis der detektierten Rückstreuelektronen erzeugt. Entspricht das erzeugte Elektronenbild einem Sollbild, kann das Bearbeiten des Objekts eingestellt werden. Andernfalls erfolgt ein erneuter Bearbeitungsschritt unter Zufuhr von Reaktionsgas. Diese Verfahrensweise ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine automatische Endpunktselektion insbesondere bei der Reparatur von Photomasken.
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2a zeigt schematisch ein SEM Bild einer Maskenstruktur zur Erzeugung zweier paralleler Leiterbahnen. Die Maskenstruktur hat dazu zwei Licht des später eingesetzten Waferscanners absorbierende Streifen 101, 102, zwischen denen sich ein transparenter Steifen 103 befindet und die seitlich in einer transparenten Umgebungen eingebettet sind. In einem durch Detektion von Rückstreuelektronen erzeugten SEM Bild erscheinen die absorbierenden Streifen 101, 102 heller, da sie aus Chrom oder MoSi bestehen und diese Materialien einen größeren Rückstreukoeffizienten aufweisen, als die Umgebung 104, 103, 105, in der die Elektronen an dem Substrat aus Quarz gestreut werden.
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In 2b ist derselbe Bereich der Maske dargestellt, wenn die Maskenstruktur einen sogenannten opaken Defekt hat. In einem Bereich 106 sind die beiden opaken Streifen 101, 102 unerwünscht miteinander verbunden. Wenn diese Maskenstruktur in einem Waferscanner verwendet würde, würde im Bereich 106 ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss entstehen. Deshalb ist in diesem Bereich 106 in einem Reparaturprozess das überschüssige Material zu entfernen.
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In der 2c ist der durch Bildanalyse aus dem Maskenbild extrahierte zu reparierende Bereich dargestellt. In einem nachfolgenden Schritt wird der zu reparierende Bereich 107, der in 2d vergrößert dargestellt ist, in eine Vielzahl Flächensegmente 108, 109 zerlegt, die alle einen etwa gleich großen Flächeninhalt aufweisen und die zusammengesetzt den zu reparierenden Bereich ergeben. Die Zerlegung des zu reparierenden Bereichs in Flächensegmente 108, 109 dient zur Endpunktdetektion, also um den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem in den einzelnen Flächensegmenten die Bearbeitung der Maske gestoppt wird. Dazu wird entweder bei der Reparatur der Maske oder in einem separaten Messschritt mit dem Rückstreuelektronendetektor die Intensität der Rückstreuelektronen detektiert. Um das aufgrund der Poissonstatistik der detektierten Rückstreuelektronen unvermeidliche Signalrauschen zu reduzieren, werden jeweils die Signale, die zu einem einzigen Flächensegment 108, 109 gehören, aufintegriert. Als Folge davon ergibt sich für jedes Flächensegment ein einziger Messwert. Unterschreitet oder Überschreitet dieser Messwert einen vorgegebenen Sollwert, dann wird an diesem Flächensegment die Bearbeitung gestoppt. Für die weitere Bearbeitung wird dementsprechend die Scanstrategie, mit der der Elektronenstrahl über das Objekt geführt wird, geändert, so dass nachfolgend nur noch in den Flächensegmente die Bearbeitung fortgesetzt wird, in denen das über das Flächensegment integrierte Signal der Rückstreuelektronen den vorgegebenen Grenzwert noch nicht erreicht hat.
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Bei der Festlegung der einzelnen Flächensegmente werden folgende Gesichtpunkte berücksichtigt. Alle Flächensegmente müssen eine Mindestgröße haben, damit die Mittelung über jedes der Flächensegmente das erforderliche Signal zu Rausch Verhältnis aufweist. Anderseits hat jedes der Flächensegmente auch eine Maximalgröße, damit typische Variationen im Defekt, wie unterschiedliche Defekthöhen, Inhomogenitäten in der Ätz- oder Depositionsrate, bei der Endpunktsdetektion mit ausreichender räumlicher Auflösung bestimmt werden. Um das Signal zu Rausch Verhältnis zu optimieren, sollten die Flächeninhalte aller Flächensegmente annähernd gleich groß sein. Dabei werden zur Größe der Flächensegmente jeweils nur solche Pixel oder Gegenstandspunkte gezählt, die von dem Rand des zu reparierenden Bereichs 107 einen bestimmten Mindestabstand aufweisen. Grund dafür ist, dass am Rand des zu reparierenden Bereichs häufig eine Verfälschung des Rückstreuelektronensignals durch Effekte auftritt, die von der Oberflächentopographie des Objekts bzw. der Maske bestimmt sind. Weiterhin sollten alle Flächensegmente eine annährend runde oder quadratische Form aufweisen, damit trotz der durch die Mittelung über alle Punkte desselben Flächensegments sich zwangsläufig ergebenden Raumfilterung die Ortsauflösung in den zu einander senkrechten Raumrichtungen einigermaßen homogen bleibt. Dazu sollte der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs des Flächensegments und dem Flächeninhalt des Flächensegments für jedes Flächensegment kleiner als 30, vorzugsweise kleiner als 23 sein.
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Da die konkreten Parameter sowohl vom jeweiligen Maskentyp als auch vom jeweiligen Defekttyp abhängen, werden die Parameter für die einzelnen Flächensegmente empirisch bei entsprechenden Probeläufen ermittelt und dann in die Steuerungssoftware eingegeben. Dazu können in Testläufen fehlerbehaftete Masken geätzt oder repariert werden. Pixel für Pixel wird dann der Signalverlauf des Endpunktsignals als Funktion der Bearbeitungszyklen (Loops) bestimmt. Aus dem Signalverlauf wird dann ermittelt, wie bis in welche Entfernung vom Defektrand das Endpunktsignal noch vom Defektrand beeinflusst ist und welcher Mindestabstand vom Defektrand demzufolge für ein gutes Endpunktsignal einzuhalten ist. Beim späteren Einsatz des Geräts werden dann nach Auswahl des Maskentyps und des Defekttyps die entsprechenden Werte vom System ausgewählt und dann mittels eines Softwareprogamms die Aufteilung in die Flächensegmente vorgenommen.
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Der Prozess selbst ist in der 3 schematisch wiedergegeben. In einem ersten Schritt 121 wird ein rasterelektronenmikroskopisches Bild des Defekt – oder genauer gesagt der Maske mit dem zu reparierende Defekt angezeigt. Unter Berücksichtigung des Defekttyps und des Maskentyps, die in einem Schritt 120 entweder vorher bestimmt wurden oder vom Benutzer eingegeben werden, wird dann durch Bildanalyse in einem Schritt 122 zunächst der zu reparierende Bereich ermittelt und anschließend die geeignete Zerlegung des zu reparierenden Bereichs in Flächensegmente annährend gleicher Größe in einem Schritt 123 vorgenommen. Der zu reparierende Bereich legt dann gleichzeitig räumlich auch die Scanstrategie fest, mit der später der Elektronenstrahl über das Objekt geführt wird. Danach beginnt dann in einem Schritt 124 die Reparatur des Defekts durch einen strahlinduzierten chemischen Prozess. Dazu wird dem Objekt über ein Gaseinlasssystem ein geeignetes Gas oder Gasgemisch zugeführt und der Elektronenstahl über die einzelnen Punkte des zu reparierenden Bereichs geführt. Die Verweilzeit, die der Elektronenstrahl an jedem Ort bleibt (die sogenannte Dwell-Time) und die Zeit, zu der der Elektronenstrahl das nächste mal wieder einen früher schon bestrahlten Bereich wieder bestrahlt (die sogenannte Refresh-Time), sind durch den erforderlichen gaschemischen Prozess bestimmt und sind ebenfalls Teil der Scanstrategie.
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Entweder während des Reparaturprozesses oder in einem separaten Messschritt, in dem durch geeignete Maßnahmen wie Änderung der Verweilzeit, der Refresh-Time und/oder Reduzierung des Gaszuflusses der chemische Bearbeitungsprozess gegenüber der Situation im Bearbeitungsschritt 124 verlangsamt oder gestoppt wird, wird in einem Schritt 125 das Endpunktsignal detektiert. Im konkret beschriebenen Fall werden für das Endpunktsignal die am Objekt zurückgestreuten Elektronen detektiert. Das Endpunktsignal wird dann jeweils in einem Schritt 126 über jedes Flächensegment aufintegriert, d. h der Schritt 126 liefert für jedes Flächensegment genau einen Messwert. In einem nachfolgenden Schritt 127 wird für jedes Flächensegment der im Schritt 126 gewonnene Messwert mit einem zuvor festgelegten Grenzwert verglichen. Ist der Grenzwert für keines der Flächensegmente erreicht, kehrt das System zum Schritt 124 zurück und setzt die Reparatur des Defekts in allen Flächensegmenten fort. Ist hingegen in einem oder mehreren Flächensegmenten der Grenzwert erreicht, erfolgt in einem nachfolgenden Schritt 128 eine Änderung der Scanstrategie. Diese Änderung der Scanstrategie läuft darauf hinaus, dass die Ortskoordinaten aller Objektpunkte in denjenigen Flächensegmenten, in denen der Grenzwert erreicht ist, aus der Scanstrategie entfernt werden, d. h. die zu diesen Flächensegmenten gehörenden Punkte oder Pixel werden später nicht mehr mit dem Elektronenstrahl angefahren.
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In einem nachfolgenden Schritt 129 wird noch überprüft, ob nach Änderung der Scanstrategie noch mindestes ein Flächensegment vorhanden ist, das eine weitere Bearbeitung erfordert. Ist das der Fall, kehr das System mit einer geänderten Scanstrategie zum Bearbeitungsschritt 124 zurück. Ansonsten, wenn in allen Flächensegmenten der Grenzwert erreicht wurde, in das Ende 130 des Prozesses erreicht.
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Soweit im zuvor anhand der 3 beschriebenen Verfahren das Endpunktsignal in einem separaten Messschritt gewonnen wird, sollte dafür gesorgt werden, dass in dem Messschritt keine oder nur eine reduzierte strahlinduzierte Chemie stattfindet. Das lässt sich allgemein dadurch erreichen, dass in dem Messschritt eine Verarmung des Prozessgases auftritt. Eine Möglichkeit dazu ist es natürlich, den Gaszufluss während des Messschritts zu reduzieren oder ganz zu stoppen. Da jedoch die Geschwindigkeit, mit der der Gasfluss geändert werden kann, relativ gering ist, ist es sinnvoller, die Scanstrategie im Messschritt gegenüber der Scanstrategie im Bearbeitungsschritt zu andern. Dazu kann im Messschritt die Zeit, die der Elektronenstrahl am selben Ort verweilt, also die sogenannte Pixel-Dwell-Time verlängert werden und/oder die Zeitdauer, die mindestens zwischen dem Anfahren desselben Orts auf dem Objekt liegt, die Refresh-Zeit, verkürzt werden. Beide Maßnahmen führen dazu, dass an dem jeweiligen Ort das lokal verfügbare Prozessgas nach relativ kurzer Zeit verarmt und demzufolge der gaschemische Prozess verlangsamt wird und mehr oder weniger zum Erliegen kommt. Auf diesem Weg kann ein Überätzen oder eine Überdeposition während des Messschritts ausgeschlossen werden.
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In der 4 ist ein Algorithmus zur Unterteilung des zu bearbeitenden Bereichs in Flächensegmente dargestellt. Er setzt ein, nachdem im Schritt 122 in 3 der zu bearbeitende Bereich nach Lage und Form ermittelt ist. Außerdem setzt er voraus, dass eine Mindestzahl an Pixel, die jedes Flächensegment aufweisen muss, vorgegeben ist. In einem nachfolgenden Schritt 133 werden dann zunächst alle Randpunkte maskiert, also alle Punkte bzw. Pixel, die nicht vom Rand des zu reparierenden Bereichs einen empirisch ermittelten Mindestabstand aufweisen. In einem weiteren Schritt 134 wird dann ein unmaskiertes Pixel ausgewählt und mit Pixel in der Umgebung zu einem Flächensegment zusammengefasst. Es werden dabei so lange Pixel hinzugefügt, bis das gebildete Flächensegment die geforderte Mindestgröße, also die geforderte Mindestanzahl an Pixel hat. Dabei kann man entweder versuchen, ausgehende von einem Kreis um das Pixel herum den Kreis weiter auszudehnen oder man startet von einer im wesentlichen quadratischen Fläche und dehnt diese aus.
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Wenn ein Segment die geforderte Größe erreicht hat, werden die zu diesem Segment gehörigen Pixel in einem Folgeschritt 135 maskiert und es wird in einem Schritt 136 überprüft, ob noch weitere unmaskierte Pixel vorhanden sind, die noch nicht einem Flächensegment zugeordnet sind. Wenn das der Fall ist, kehrt das System zum Schritt 134 zurück und wählt ein neues unmaskierte Pixel aus, um ein neues Flächensegment zu bilden.
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Im Allgemeinen kann es vorkommen, dass am Ende des Algorithmus noch einzelne unmaskierte Pixel übrig bleiben, die noch keinem Flächensegment zugeordnet sind. Diese werden darin einem bereits existierenden benachbarten Flächensegment zugefügt.
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Versuche haben gezeigt, dass bei Zugrundelegen einer Zielzahl von 400 Pixel pro Flächensegment und bei Zugrundelegen einer quadratischen Grundfläche als Sollform, der vorstehend beschriebenen Algorithmus zu einer Aufteilung des zu reparierenden Bereichs führt, bei der für 50% der Flächensegmente gilt, dass der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs um das Flächensegment und der Fläche des Flächensegments kleiner als 18 ist und dass für 90% der Flächensegmente gilt, dass der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs um das Flächensegment und der Fläche des Flächensegments kleiner als 23 ist. Die Größenverteilung der Flächensegmente ist dabei nahezu konstant, d. h. bis auf wenige Ausnahmen haben fast alle Flächensegmente die vorgegebene Größe und es gibt nur wenige Flächensegmente am Rand des zu bearbeitenden Bereichs, die größer sind.
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Führt man denselben Algorithmus in der Form durch, dass Kreisflächen die Grundform bilden, die dann durch Hinzufügen von Pixel ausgedehnt werden, zeigt sich, dass dann für 50% der Flächensegmente gilt, dass der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs um das Flächensegment und der Fläche des Flächensegments kleiner als 15 ist und dass für 90% der Flächensegmente gilt, dass der Quotient aus dem Quadrat des Umfangs um das Flächensegment und der Fläche des Flächensegments kleiner als 18 ist. Allerdings entsteht eine relativ große Anzahl an Flächensegmenten, die größer als die geforderte Pixelzahl sind. Dieser Algorithmus liefert demzufolge Vorteile dahingehend, dass die räumliche Messauflösung in zueinander senkrechten Richtungen relativ homogen ist, allerdings zu Lasten im Mittel größerer Flächensegmente und damit zu Lasten einer geringeren Ortsauflösung insgesamt bzw. einer größeren Inhomogenität der Ortsauflösung der Endpunktdetektion. Der andere Algorithmus liefert dem hingegen relativ gleichmäßig große Flächensegmente, allerdings mit dem Nachteil, dass die Abweichungen von den idealen Kreis- oder Quadratformen stärker sind, so dass die räumliche Messauflösung in zueinander senkrechten Richtungen etwas inhomogener ist. Weitere Versuche haben gezeigt, dass beide Algorithmen zu einer vollständigen und ein-eindeutigen Aufteilung des zu bearbeitenden Bereichs in Flächensegmente führen, von denen das größte Flächensegment bei der Forderung, dass jedes mindesten 400 Pixel umfasst, weniger als 800 Pixel aufweist, das größte sich ergebende Flächensegment also eine höchstens doppelt so große Fläche aufweist wie das kleinste Flächensegment.
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Der Effekt, der durch die Auswertung der Flächensegmente bei der Endpunksdetektion erreicht wird, lässt sich am einfachsten anhand der nachfolgenden Zahlenbeispiele zeigen: Typische bei elektronenstrahl-induzierten chemischen Prozessen eingesetzte Dwell-Zeiten liegen im Bereich zwischen 30 und 200 ns und typische Ströme liegen im Bereich von 10 bis 100 pA. Typische Refreshzeiten, also Zeiten, die mindestens vergehen müssen, bis dasselbe Pixel erneut mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, liegen zwischen 50 μs und 10 ms. Bei einem Strom von 50 pA und einer Bestrahlungsdauer von 100 ns lässt sich ausrechnen, dass pro Pixel und pro Zyklus (Loop) etwa 30 Primärelektronen auf jedes Pixel einfallen. Wird das Signal über 100 Zyklen integriert, kommt man auf 3000 in den 100 Zyklen pro Pixel eingefallenen Primärelektronen.
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Typische Rückstreukoeffizienten, also die Anzahl der pro einfallendem Primarelektron zurückgestreuten Elektronen, sind materialabhängig und liegen für Chrom bei etwa 0,29, für MoSi bei etwa 0,21 und für Quarz bei etwa 0,15. Daraus ergibt sich, dass bei Chrom auf Quarz das Rückstreuelektronensignal um etwa 50% nachlässt, wenn das Chrom an einer Stelle vollständig entfernt ist. Bei MoSi auf Quarz ist der Unterschied deutlich geringer, bei dieser Materialkombination tritt nur ein Unterschied im Rückstreuelektronensignal von etwa 20% auf.
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Nun wird aber auch nicht jedes zurückgestreute Elektron detektiert, da die Elektronen ja in den gesamten Halbraum gestreut werden und nur ein Teil davon auf den Detektor einfällt. Typische Detektoreffizienzen für Rückstreuelektronen liegen bei etwa 5·10–4 Multipliziert man die vorgenannten Effizienzen mit der genannten Anzahl an Elektronen pro 100 Zyklen, so ergeben sich 0,3 zu erwartende detektierte Elektronen pro 100 Zyklen. Aufgrund der Poisson-Verteilung ist mit einer Streuung der Ereignisse von etwa +–0,55 zu rechnen, d. h. das Signalrauschen ist etwa doppelt so groß wie das zu erwartende Signal, wenn die Elektronen am Chrom bzw. am MoSi gestreut werden. Als Folge davon ist die zu erwartende Signaländerung von 20% bzw. 50% bezogen auf das Gesamtsignal aufgrund des statistischen Rauschens nicht nachzuweisen.
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Integriert man aber über Flächensegmente, die 100 bis 1000 Pixel umfassen, ändert sich die Situation erheblich: Bei Integration über 400 Pixel ergeben sich statt der 0,3 zu erwartenden Elektronen etwa 120 Elektronen pro Flächensegment und 100 Zyklen. Die aufgrund der Poisson-Statistik zu erwartende Streuung liegt dann bei 11 Ereignissen, d. h. das Rauschen beträgt noch etwa 10% vom Signalwert. Bei diesen Verhältnissen ist der zu erwartende Signalunterschied von 50% für Chrom auf Quarz bzw. 20% für MoSi auf Quarz nachweisbar, da der Signalunterschied jetzt mindestens so groß wie das Rauschen ist bzw. das Rauschen kleiner als der zu erwartende Signalunterschied ist. Eine Alternative zu der räumlichen Integration durch Zusammenfassen von Pixel zu Flächensegmenten wäre eine entsprechende Verlängerung der zeitlichen Integration. Dann müsste man aber um das selbe Signal zu Rauschverhältnis zu erreichen statt über 100 Zyklen über 100·400 = 40000 Zyklen integrieren, was nur dann zulässig ist, wenn während der Signalerfassung für die Endpunktdetektion keine Gaschemie abläuft, da eine derart große Anzahl an Zyklen bei aktivierter Gaschemie durchaus Ätztiefen oder Depositionsdicken von mehreren 100 nm entsprechen können.
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Wie man sieht, liefert das beschriebene Verfahren die Freiheit, das Signal zu Rauschverhältnis der detektierten Wechselwirkungsprodukte über zwei Parameter einzustellen, nämlich über die Anzahl der Zyklen, über die das Signal erfasst wird, sowie über die Größe der Flächensegmente, über die das Signal räumlich integriert wird. Sinnvoller Weise stellt man diese Parameter so ein, dass das statistische Rauschen der detektierten Wechselwirkungsprodukte kleiner ist als der bei der Bearbeitung zu erwartende Signalunterschied der detektierten Wechselwirkungsprodukte aufgrund des sich während der Bearbeitung ändernden Materials, an dem die Wechselwirkungsprodukte erzeugt werden. Die Zahl der Zyklen, über die das Signal zeitlich integriert wird, wählt man wiederum so, dass ohne eine zu große Vergrößerung der gesamten Bearbeitungsdauer das Erreichen des Bearbeitungsendpunkts hinreichend häufig überprüft wird. Die Wahl der entsprechenden Parameter hängt natürlich vom jeweiligen Einzelfall ab. Als zweckmäßig hat es sich herausgestellt, über 50 bis 1000 Zyklen zeitlich zu integrieren. Dann erreicht man, dass bei üblichen Bearbeitungsraten von 1000 bis 100000 Zyklen pro 100 nm Bearbeitungsdicke die Endpunktsüberprüfung statistisch nach maximal jeweils 2 nm Bearbeitungsdicke, vorzugsweise nach jeweils 1 nm Bearbeitungsdicke durchgeführt wird, ohne die Gesamtbearbeitungsdauer übergebührlich zu verlängern. Dabei versteht sich, dass die kürzere zeitliche Integrationsdauer von 50 Zyklen bei Prozessen mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit angewendet wird, also bei solchen, bei denen Bearbeitungsraten von etwa 1000 Zyklen pro 100 nm Abtrag oder Deposition auftreten, und längere zeitliche Integrationsdauern von etwa 1000 Zyklen bei Prozessen mit geringer Bearbeitungsgeschwindigkeit angewendet werden, bei denen etwa 100000 Zyklen pro 100 nm Bearbeitungsdicke erforderlich sind.
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Vorstehend wurde die Erfindung am Beispiel beschrieben, bei dem der gaschemische Prozess durch einen Elektronenstrahl induziert wird. Die Erfindung ist jedoch ebenso anwendbar, wenn der gaschemische Prozess durch einen Ionenstrahl oder durch ultrakurze Lichtimpulse ausgelöst wird. Soll der strahlinduzierte gaschemische Prozess durch einen Ionenstrahl ausgelöst werden, wäre entweder das in der 1 dargestellte elektronenoptische System durch ein ionenoptisches System zu ersetzen oder zusätzlich zu dem elektronenoptischen System ein ionenoptisches System – also ein sogenanntes Cross-Beam System oder Dual Beam System – vorzusehen. Ionenoptische Systeme unterscheiden sich von elektronenoptischen Systemen dadurch, dass statt der Elektronenquelle eine Ionenquelle eingesetzt wird und für die Linsen ausschließlich elektrostatische Linsen verwendet werden. Außerdem haben bei ionenoptischen Systemen in der Regel wegen der geänderten Polarität der Teilchen die jeweils angelegten elektrostatischen Potentiale ein umgekehrtes Vorzeichen als bei elektronenoptischen Systemen.
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Soll der strahlinduzierte gaschemische Prozess durch einen hochenergetischen Laserstahl induziert werden, wäre das in 1 dargestellte elektronenoptische System durch einen Aufbau entsprechend einem Laser-Scan Mikroskop zu ersetzen oder zusätzlich die einem Laser-Scan Mikroskop entsprechende Optik vorzusehen. Ein solches Laser-Scan Mikroskop sollte dann als Lichtquelle einen hochenergetischen Laser aufweisen, der zeitlich ultrakurze Lichtimpulse, also Lichtimpulse mit Impulsdauern unter 10 ps, aussendet.
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Auch wurde die Bearbeitung vorstehend hauptsächlich am Beispiel des Ätzens, also der Reparatur von sogenannten opaken Defekten veranschaulicht. Dieselben umgekehrten Prinzipien gelten aber auch, wenn zur Reparatur Material deponiert wird. In dem Fall tritt dann, wenn das Flächensegment vollständig repariert ist, eine Signalerhöhung gegenüber dem Signal der Wechselwirkungsprodukte vor der Reparatur auf, wobei sich die Signalerhöhung ebenso wie im oben diskutierten Fall aus den unterschiedlichen Rückstreukoeffizienten der verschiedenen Materialien ergibt und sich die analogen Verhältnisse hinsichtlich des Signal zu Rauschverhältnisses ergeben.
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Schließlich wurde die Erfindung am Beispiel der Maskenreparatur erläutert. Sie ist jedoch genau so einsetzbar, wenn für andere Zwecke strahlinduzierte chemische Prozesse eingesetzt werden, z. B. bei sogenannten Via-Ätzen und bei der Herstellung von Leiterbahnen in Halbleiterbauelementen, um diese für Untersuchungen und Tests zu modifizieren.
