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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl einschließlich einer Gasfeld-Ionenquelle.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Als eine Ionenquelle einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl ist eine Gasfeld-Ionenquelle bekannt, die ein stoffliches Gas ionisiert und einen Ionenstrahl emittiert.
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Als eine Vorrichtung, die eine Gasfeld-Ionenquelle nutzt, wurde zum Beispiel eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl vorgeschlagen, die einen Argonionenstrahl von der Gasfeld-Ionenquelle ausstrahlt und Mikrobearbeitung wie das Reparieren eines Defektes in einer Fotomaske ausführt (siehe Internationales Patent
WO2009/022603A1 ).
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Jedoch weist die im Internationalen Patent
WO2009/022603A1 offenbarte Vorrichtung ein Problem dadurch auf, dass beim Beobachten einer Probe diese aufgrund der Zerstäubungswirkung eines Argonionenstrahls beschädigt wird. Andererseits weist ein Helium-Ionenstrahl ein Problem dadurch auf, dass die Ätzleistung gering ist, wenn eine Probe bearbeitet wird und es folglich eine enorme Menge an Zeit braucht, um die Bearbeitung durchzuführen.
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DE 11 2010 000 799 T5 stellt eine Ionenstrahlvorrichtung bereit, die mit einer Ionisationsionenquelle für ein elektrisches Gasfeld versehen ist, die verhindern kann, dass eine Emitterspitze berührungslos vibriert. Die Ionisationsionenquelle für das elektrische Gasfeld besteht aus einer Emitterspitze zur Erzeugung von Ionen; eine Emitterbasishalterung zum Tragen der Emitterspitze; eine Ionisationskammer, die eine der Emitterspitze gegenüberliegende Extraktionselektrode aufweist und die so konfiguriert ist, dass sie die Emitterspitze umgibt; und ein Gasversorgungsrohr zum Zuführen von Gas in die Nähe der Emitterspitze. Die Emitterbasishalterung und ein Vakuumbehälter interagieren magnetisch miteinander.
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US 2007 / 0 228 287 A1 bezieht sich auf eine Gasfeldionenquellenanordnung, die eine Ionenquelle in Verbindung mit einer optischen Säule enthält, so dass ein an der Ionenquelle erzeugter Ionenstrahl durch die optische Säule wandert. Die Ionenquelle umfasst einen Emitter mit einer Breite, die sich zu einer Spitze mit wenigen Atomen verjüngt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der oben erwähnten Umstände gemacht, und sie stellt eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl einschließlich einer Gasfeld-Ionenquelle bereit, die eine Beschädigung an einer Probe erheblich verringert und eine leistungsfähige Mikrobearbeitung ausführt.
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Eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gasfeld-Ionenquelle mit: einem Emitter zum Emittieren eines Ionenstrahls; einer Ionenquellenkammer zur Aufnahme des Emitters; einer Gasversorgungseinheit zum Zuführen von Stickstoff in die Ionenquellenkammer, bei der die Gasversorgungseinheit eine Zuführung des Stockstoffes steuert, so dass ein Druck in der Ionenquellenkammer 1,0×10-6 Pa bis 1,0×10-2 Pa beträgt; einer Absaugelektrode, an die eine Spannung zum Ionisieren des Stickstoffs und zum Absaugen von Stickstoffionen angelegt wird; und einer Temperaturregeleinrichtung zum Kühlen des Emitters.
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Wenn ein Gas mit einer größeren Masse als der von Stickstoff in die Ionenquellenkammer zugeführt und ionisiert wird, ist die Masse der Ionen groß und so beschädigt der Ionenstrahl eine Probe erheblich. Andererseits ist die Masse der Ionen klein, wenn ein Gas mit einer kleineren Masse als der von Stickstoff der Ionenquellenkammer zugeführt und ionisiert wird, und somit ist die Zerstäubungswirkung einer Probe durch den Ionenstrahl gering, und es braucht eine erhebliche Menge an Zeit, um die Bearbeitung durchzuführen. Folglich kann eine Beschädigung an der Probe durch Verwendung von Stickstoff als das stoffliche Gas, wie oben beschrieben, vermindert und die Probe leistungsfähig bearbeitet werden.
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Ferner ist es vorzuziehen, dass die Gasversorgungseinheit eine Zuführung des Stickstoffgases steuert, so dass der Druck in der Ionenquellenkammer 1,0 × 10-5 Pa bis 1,0 × 10-3 Pa beträgt.
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Wenn der Druck in der Ionenquellenkammer höher als 1,0 × 10-2 Pa ist, wird das Nitrieren des Emitters unterstützt, und durch Anlegen einer Absaugspannung wird der Emitter aufgrund von Feldverdampfung zerlegt. Andererseits kann ein Ionenstrahl mit ausreichender Strommenge nicht erhalten werden, wenn der Druck in der Ionenquellenkammer geringer als 1,0 × 10-6 Pa ist. Folglich kann durch Steuern der Zuführung des Stickstoffgases, wie oben beschrieben, verhindert werden, dass der Emitter aufgrund von Feldverdampfung zerlegt wird, und es kann ein Ionenstrahl mit genügender Strommenge ausgestrahlt werden.
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In der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung regelt die Temperaturregeleinrichtung eine Temperatur des Emitters, die 40 K bis 200 K beträgt.
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Wenn die Temperatur des Emitters höher als 200 K ist, nimmt die Zuführung des Gases in einen Ionisierungsbereich ab, und es kann kein Ionenstrahl mit genügender Strommenge erzielt werden. Andererseits, wenn die Temperatur des Emitters kleiner als 20 K ist, wird das Gas in einem Niedrigtemperaturteil in der Ionenquellenkammer oder in der Nähe des Emitters konsolidiert, was eine stabile Arbeitsweise störend beeinflusst. Folglich kann ein Ionenstrahl mit einer genügenden Strommenge durch Regelung der Temperatur des wie oben beschriebenen Emitters mit Stabilität ausgestrahlt werden.
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In der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird an der Absaugelektrode eine Spannung von 0,5 kV bis 20 kV angelegt.
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Wenn die Absaugspannung höher als 20 kV ist, wird der Emitter infolge elektrischer Entladung oder Feldverdampfung des Emitterwerkstoffes zerlegt. Andererseits wird Stickstoff nicht ionisiert, wenn die Absaugspannung geringer als 0,5 kV ist, und somit kann kein Ionenstrahl ausgestrahlt werden. Folglich kann durch das Regeln der an die Absaugelektrode angelegten Spannung, wie oben beschrieben, ein Ionenstrahl ausgestrahlt werden, ohne den Emitter aufgrund von elektrischer Entladung oder Feldverdampfung des Emitterwerkstoffes zu zerlegen.
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In der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der aus der Gasfeld-Ionenquelle emittierte Ionenstrahl zum Reparieren eines Defektes in einer Maske verwendet. Wenn ein Gas mit einer größeren Masse als der von Stickstoff in die Ionenquellenkammer zugeführt und ionisiert wird, ist die Masse der Ionen groß und somit beschädigt der Ionenstrahl eine Probe erheblich. Andererseits ist die Masse der Ionen klein, wenn ein Gas mit einer kleineren Masse als der von Stickstoff in die Ionenquellenkammer zugeführt und ionisiert wird und so ist die Zerstäubungswirkung einer Probe durch den Ionenstrahl gering und es braucht eine enorme Menge an Zeit, um einen Defekt zu reparieren. Folglich kann durch Verwendung von Stickstoff als stoffliches Gas, wie oben beschrieben, eine Beschädigung an der Maske vermindert und ein Defekt in der Maske leistungsfähig repariert werden.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl eine Mikrobearbeitung mittels Gasfeld-Ionenquelle leistungsfähig ausführen, ohne eine Probe erheblich zu beschädigen.
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Figurenliste
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In den begleitenden Zeichnungen:
- 1 ist das Strukturdiagramm einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine erläuternde grafische Darstellung des Prinzips von Bestrahlung mit Ionenstrahl nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist das Strukturdiagramm einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, mit der ein Defekt in einer Maske nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repariert wird; und
- 4 ist das Beobachtungsbild einer Maske nach der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Diese Ausführungsform betrifft eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, die eine Gasfeld-Ionenquelle einschließt. Die Gasfeld-Ionenquelle ionisiert durch Bildung eines großen elektrischen Feldes um die Spitze eines Emitters, die auf ein Atomniveau in einer Ionenquellenkammer, in die ein Ionenquellengas zugeführt wird, geschärft ist, wobei das Ionenquellengas an der Spitze angelagert wird, um einen Ionenstrahl zu emittieren. Der Durchmesser der Lichtquelle des von der Spitze des Emitters emittierten Ionenstrahls ist mehrere Angström klein, und so kann auf eine Probe ein Ionenstrahl mit kleinem Durchmesser und hoher Intensität ausgestrahlt werden.
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Die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach dieser Ausführungsform nutzt keinen Ionenstrahl eines Elements geringer Masse wie Helium, sondern verwendet einen Ionenstrahl aus Stickstoff mit hoher Zerstäubungswirkung zum Bearbeiten einer Probe. Wenn Stickstoff als Ionenquellengas verwendet wird, reagiert Stickstoff jedoch mit Wolfram, welches hauptsächlich als ein Werkstoff des Emitters zum Bilden von Wolframnitrid genutzt wird. Feldverdampfung von Wolframnitrid tritt bei einer Spannung auf, die geringer ist als die im Fall von Wolfram. Deshalb besteht ein Problem darin, dass Feldverdampfung des Emitters auftritt, wenn eine zum Ionisieren von Stickstoff notwendige Spannung angelegt wird.
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Darum wird nach der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl dieser Ausführungsform durch das Regeln des Partialdrucks des Gases in der Ionenquellenkammer oder dergleichen Stickstoff ionisiert und ein Ionenstrahl ohne Feldverdampfung des Emitters emittiert. Dies ermöglicht eine Bearbeitung mit höherer Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einem Fall von Helium mit weniger Beschädigung an der Probe im Vergleich zu dem Fall eines Argonionenstrahls.
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Bezüglich der Gestaltung der Vorrichtung umfasst diese, wie in 1 dargestellt, hauptsächlich eine Ionenstrahlkolonne 10, eine Probenkammer 20 und eine Steuereinheit 30.
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Die Probenkammer 20 enthält einen Probentisch 3 zum Bewegen einer Probe 2 in eine Bestrahlungsposition, auf die ein Ionenstrahl 1 von der Ionenstrahlkolonne 10 ausgestrahlt wird.
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Der Probentisch 3 arbeitet nach einem Befehl einer Bedienungsperson und kann in fünf Achsen arbeiten. Speziell wird der Probentisch 3 durch eine mechanische Einrichtung zur Positionsänderung gehalten, die einen XYZ-Achsenmechanismus zum Bewegen des Probentisches 3 entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, wobei die X-Achse und die Y-Achse innerhalb einer Ebene rechtwinklig zueinander sind und die Z-Achse sowohl zu der X-Achse als auch der Y-Achse rechtwinklig ist, einen Kippachsenmechanismus zum Drehen und Kippen des Probentisches 3 um die X-Achse oder die Y-Achse sowie einen Drehmechanismus zum Drehen des Probentisches 3 um die Z-Achse umfasst.
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Die Probenkammer 20 enthält des Weiteren einen Detektor 4 zum Erkennen von Sekundärionen und Sekundärelektronen, die durch Abtastung und Bestrahlung des Ionenstrahls 1 erzeugt werden. Aus einem Erkennungssignal der Sekundärionen und Sekundärelektronen und einem Abtastsignal des Ionenstrahls 1 kann ein Beobachtungsbild geformt werden. Wenn ein Detektor mit reflektierten Ionen als der Detektor 4 verwendet wird, können die von der Probe 2 erzeugten
reflektierten Ionen erkannt werden, um ein Bild durch reflektierte Ionen zu bilden.
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Die Probenkammer 20 umfasst ferner eine Gasversorgungseinheit 5, die während einer Bestrahlung des Ionenstrahls 1 Gas auf die Probe 2 sprühen kann. Die Gasversorgungseinheit 5 enthält eine Gasspeichereinheit zum Speichern von Gas und eine Düseneinheit zum Sprühen von Gas um die Probe 2 herum. Die Gasversorgungseinheit 5 kann eine Gasdurchflussregeleinheit enthalten, um den Durchsatz des Gases zu steuern, wie beispielsweise einen Massenstromregler.
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Die Probenkammer 20 enthält eine Vakuumpumpe 6, um die Probenkammer 20 luftleer zu pumpen. Dies ermöglicht eine Steuerung des Unterdrucks in der Probenkammer 20.
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Die Steuereinheit 30 enthält eine Abbildungseinheit 31 zum Formen eines Beobachtungsbildes aus einem Erkennungssignal von dem Detektor 4. Ein durch die Abbildungseinheit 31 geformtes Beobachtungsbild wird auf einer Anzeigeeinrichtung 7 optisch angezeigt. Deshalb kann durch Bestrahlen der Probe 2 mit dem Ionenstrahl und durch Erkennen der erzeugten Sekundärionen und Sekundärelektronen ein Beobachtungsbild der Probe 2 auf der zu beobachtenden Anzeigeeinrichtung 7 optisch angezeigt werden.
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Die Ionenstrahlkolonne 10 enthält eine Kondensorlinsenelektrode 11 zum Bündeln des von einer Ionenquellenkammer 40 emittierten Ionenstrahls 1 und eine Objektivlinsenelektrode 12 zum Fokussieren des Ionenstrahls 1 auf der Probe 2. Des Weiteren umfasst die Ionenstrahlkolonne 10 eine Zwischenkammer 13 zwischen der Ionenquellenkammer 40 und der Probenkammer 20. Die Zwischenkammer 13 enthält eine Öffnung 14 zwischen der Ionenquellenkammer 40 und der Zwischenkammer 13 sowie eine Öffnung 15 zwischen der Probenkammer 20 und der Zwischenkammer 13. Der Ionenstrahl 1 geht durch die Öffnungen 14 und 15, um auf die Probe 2 ausgestrahlt zu werden. Die Zwischenkammer 13 enthält eine Vakuumpumpe 16. Dies ermöglicht eine Regelung des Unterdrucks in der Zwischenkammer, wobei die Zwischenkammer 13 eine differenzierte Entleerung zwischen der Probenkammer 20 und der Ionenquellenkammer 40 durchführen kann.
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Die Ionenquellenkammer 40 umfasst einen Emitter 41 zum Emittieren des Ionenstrahls 1, eine Kühlvorrichtung 42 zum Kühlen des Emitters 41, eine Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 zum Zuführen des Ionenquellengases zum Emitter 41 und eine Vakuumpumpe 48, um die Ionenquellenkammer 40 luftleer zu machen. Der Emitter 41 wird durch die Kühlvorrichtung 42 über einen Verbindungsabschnitt 43 zum Verbinden der Kühlvorrichtung 42 und der Ionenquellenkammer 40 und über einen Wandabschnitt 44 der Ionenquellenkammer 40 gekühlt. Des Weiteren ist der Emitter 41 mit einer Heizeinrichtung 45 verbunden. Deshalb kann die Temperatur des Emitters 41 geregelt werden. Die Kühlvorrichtung 42 und die Heizeinrichtung 45 werden durch eine Temperaturregeleinrichtung 34 der Steuereinheit 30 geregelt.
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In diesem Fall ist die Kühlvorrichtung 42 eine Vorrichtung zum Kühlen des Emitters 41, indem ein Kühlmedium wie flüssiger Stickstoff oder darin enthaltenes flüssiges Helium verwendet wird. Als Kühlvorrichtung 42 kann ein Kreislaufkühler des GM-Typs, des Impulsröhrentyps oder dergleichen oder ein Gasdurchlaufkühler verwendet werden.
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Der Emitter 41 ist aus Wolfram oder Molybdän gebildet. Alternativ dazu ist der Emitter 41 ein nadelförmiges Ausgangsmaterial, das aus Wolfram oder Molybdän gebildet wird und mit einem Edelmetall wie beispielsweise Platin, Palladium, Iridium, Rhodium oder Gold überzogen ist. Die Spitze des Emitters 41 hat die Form einer auf ein Atomniveau geschärften Pyramide.
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Die Spitze des Emitters 41 besitzt eine zugespitzte Form. Aus dieser Spitze werden Stickstoffionen emittiert. Die Breite der Energieverteilung des Ionenstrahls 1 ist extrem eng und so kann der Wirkung der chromatischen Aberration entgegengewirkt werden, und es kann im Vergleich zu einem Fall von zum Beispiel einer Plasmagas-Ionenquelle oder einer Flüssigmetall-Ionenquelle ein Ionenstrahl mit einem extrem kleinen Strahldurchmesser und hoher Intensität erhalten werden.
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Des Weiteren enthält die Ionenquellenkammer 40 eine Absaugelektrode 49 zur Bildung eines elektrischen Feldes, um den Ionenstrahl 1 um den Emitter 41 herum abzusaugen. Die an die Absaugelektrode 49 angelegte Spannung wird durch eine Absaugspannungsregeleinrichtung 32 der Steuereinheit 30 geregelt.
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Die Ionenquellenkammer 40 enthält die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 zum Zuführen des Ionenquellengases. Die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 umfasst die Gasspeichereinheit zum Speichern des Ionenquellengases und die Düseneinheit zum Zuführen des Ionenquellengases um den Emitter 41 herum. Die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 umfasst eine Gasdurchflusssteuereinheit, um den Durchfluss des Ionenquellengases zu steuern, wie beispielsweise einen Massenstromregler. Die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 wird durch eine Ionenquellengas-Steuereinheit 33 der Steuereinheit 30 geregelt.
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Als nächstes wird mit Bezug auf 2 das Prinzip einer Bestrahlung mit Ionenstrahl beschrieben. Aus der Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 wird Stickstoffgas in die Ionenquellenkammer 40 zugeführt, wobei um den Emitter 41 Stickstoffmoleküle 51 vorhanden sind. Der Emitter 41 wird durch die Kühlvorrichtung 42 gekühlt, wobei die Stickstoffmoleküle 51 um den Emitter 41 herum an diesem angelagert werden. Des Weiteren wird von einer Stromversorgung 50 zwischen dem Emitter 41 und der Absaugelektrode 49 entsprechend einem Signal von der Absaugspannungsregeleinrichtung 32 eine Spannung angelegt. Diese erzeugt um die Spitze des Emitters 41 herum ein starkes elektrisches Feld, und die an dem Emitter 41 angelagerten Stickstoffmoleküle 51 bewegen sich zu dessen Spitze. Die Stickstoffmoleküle 51 werden an der Spitze ionisiert, und der Ionenstrahl 1 wird durch die Absaugspannung emittiert.
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Die Spitze des Emitters 41 ist auf ein Atomniveau geschärft und dessen Kristallaufbau so ausgebildet, dass er die Form einer Pyramide besitzt. Deshalb wird an der Spitze der Pyramide eine sehr hohes elektrisches Feld gebildet, wenn zwischen dem Emitter 41 und der Absaugelektrode 49 eine Spannung angelegt wird, wobei die Stickstoffmoleküle 51 polarisiert und zur Spitze angezogen werden. Die angezogenen Stickstoffmoleküle 51 werden auf einem hohen Niveau des elektrischen Feldes ionisiert. Die Stickstoffionen werden aus einer Öffnung in der Absaugelektrode 49 in Richtung des Innern der Probenkammer 20 emittiert. Die Größe des Bereiches, auf den der Ionenstrahl emittiert wird, das heißt die Größe der Ionenquelle, ist extrem klein und folglich kann ein Stickstoffionenstrahl mit einem kleinen Strahldurchmesser auf der Probe und hoher Intensität ausgestrahlt werden.
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Es wird jetzt die Absaugspannung beschrieben. Das zum Ionisieren des Ionenquellengases notwendige elektrische Feld ist von der Gassorte abhängig. Wenn das Gas Helium ist, dann beträgt das notwendige elektrische Feld 4,40 ×1010 V/m. Wenn das Gas Stickstoff ist, dann beträgt das notwendige elektrische Feld 1,65 × 1010 V/m, was geringer ist als im Fall von Helium. Auf diese Weise kann Stickstoff durch ein elektrisches Feld ionisiert werden, das kleiner ist als das im Fall von Helium, und so kann die angelegte Spannung kleiner als die im Fall von Helium sein. Wenn die angelegte Spannung hoch ist, tritt eine Feldverdampfung des Emitters selbst auf, und der Emitter wird früher verbraucht und so kann der Emitter 41 durch Verwendung von Stickstoff länger genutzt werden. Die angelegte Spannung, die bewirken kann, dass der Ionenstrahl emittiert wird, kann in Abhängigkeit von der Form der Spitze des Emitters 41 abweichen, jedoch kann in dieser Ausführungsform der Ionenstrahl 1 emittiert werden, wenn die angelegte Spannung 0,5 bis 20 kV beträgt.
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Übriges ist eine Strommenge der Größenordnung von unter Picoampere notwendig, um eine Mikrobearbeitung der Probe 2 leistungsfähig unter Verwendung des Ionenstrahls 1 durchzuführen. Wenn der Partialdruck des Stickstoffgases in der Ionenquellenkammer 40 1,0 × 10-6 beträgt, kann ein Ionenstrahlstrom der Größenordnung von unter Picoampere erhalten werden. Wenn der Partialdruck des Stickstoffgases 1,0 × 10-5 Pa, 1,0 × 10-4 Pa, 1,0 × 10-3 Pa und 1,0 ×10-2 ist, können Ionenstrahlen mit Strommengen von mehreren Picoampere, Zehnern von Picoampere, Hunderten von Picoampere bzw. mehreren Nanoampere ausgestrahlt werden. Diese Tendenz rührt von der Tatsache her, dass die Dichte der Stickstoffmoleküle, die an dem Emitter 41 angelagert werden und zur Ionisierung beitragen, höher wird und folglich die Strommenge entsprechend zunimmt. Wenn der Partialdruck des Stickstoffgases höher als 1,0 × 10-2 Pa ist, wird das Nitrieren des Emitters 41 unterstützt, und der Emitter 41 selbst wird aufgrund von Feldverdampfung abgenutzt.
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Deshalb wird bei dieser Ausführungsform die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 gesteuert, so dass der Partialdruck des Stickstoffgases in der Ionenquellenkammer 40 1,0 ×10-6 Pa bis 1,0 × 10-2 Pa beträgt. Des Weiteren ist es mehr vorzuziehen, den Partialdruck des Gases auf 1,0 × 10-5 Pa bis 1,0 × 10-3 Pa zu steuern, um zu bewirken, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit höher ist und zu bewirken, dass der Emitter 41 weniger abgenutzt wird.
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Um den Partialdruck des Gases in der Ionenquellenkammer 40 so zu steuern, dass er sich in dem oben erwähnten Bereich befindet, ist bei dieser Ausführungsform die Zwischenkammer 13 zwischen der Ionenquellenkammer 40 und der Probenkammer 20 vorgesehen. Ferner enthält die Ionenquellengas-Versorgungseinheit 46 einen Massenstromregler, der intermittierend geöffnet und geschlossen wird.
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Die Zwischenkammer 13 enthält die Öffnung 14 zwischen der Ionenquellenkammer 40 und der Zwischenkammer 13 sowie die Öffnung 15 zwischen der Probenkammer 20 und der Zwischenkammer 13. Des Weiteren kann die Zwischenkammer 13 durch Betrieb der Vakuumpumpe 16 die Probenkammer 20 und die Ionenquellenkammer 40 auf unterschiedlichen Unterdrücken halten. Der Basisunterdruck in der Probenkammer 20 liegt in der Größenordnung von 1,0 ×10-5 Pa. Des Weiteren liegt der Unterdruck in der Probenkammer 20 in der Größenordnung von 1,0 × 10-3, wenn die Bearbeitung durchgeführt wird, während das Gas durch die Gasversorgungseinheit 5 auf die Probe 2 gesprüht wird. Speziell wird in einem solchen Fall der Arbeitsgang unter einem Zustand durchgeführt, bei dem der Unterdruck in der Ionenquellenkammer 40 höher ist als der in der Probenkammer 20. Ohne die Zwischenkammer 13 strömt das verunreinigte Gas in die Ionenquellenkammer 40 aus der Probenkammer 20 und die Verunreinigung wird an dem Emitter 41 angelagert, was eine instabile Bestrahlung mit Ionenstrahl verursacht.
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Durch das Einbeziehen des Massenstromreglers, der intermittierend geöffnet und geschlossen wird, kann ferner eine geringe Menge von Stickstoffgas in die Ionenquellenkammer 40 zugeführt werden, und so kann der oben erwähnte Partialdruck des Gases verwirklicht werden.
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Als Nächstes wird die Temperaturregelung des Emitters 41 beschrieben. Wenn die Temperatur des Emitters 41 niedrig ist, wird die Dichte der angelagerten Stickstoffmoleküle 51 hoch. Deshalb erhöht sich die Strommenge des Ionenstrahls 1, indem bewirkt wird, dass die Temperatur des Emitters 41 niedrig ist. Wenn die Temperatur des Emitters 41 niedrig ist, werden die Stickstoffmoleküle 51 jedoch an dem Wandabschnitt 44 der Ionenquellenkammer 40 und am Verbindungsteil 43 zwischen der Kühlvorrichtung 42 und der Ionenquellenkammer 40 angelagert, um zu erstarren. Der erstarrte Stickstoff wird auf einmal verdampft, wenn die Temperatur in der Ionenquellenkammer 40 ansteigt, und somit wird der Partialdruck des Gases in der Ionenquellenkammer 40 plötzlich höher, was bewirkt, dass die Arbeitsweise der Ionenquelle instabil wird.
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Folglich wird bei dieser Ausführungsform die Temperatur des Emitters 41 durch die Temperaturregeleinrichtung 34 auf 40 K bis 200 K geregelt. Dies ermöglicht eine stabile Bestrahlung eines Ionenstrahls mit einer zur Mikrobearbeitung notwendigen Strommenge.
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Wie es oben beschrieben ist, kann ein Stickstoffionenstrahl gemäß der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl nach dieser Ausführungsform mit Stabilität ausgestrahlt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Es wird eine Ausführungsform einer Maskenreparaturvorrichtung einschließlich der Ionenstrahlkolonne der ersten Ausführungsform mit der Gasfeld-Ionenquelle beschrieben.
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Bei der Defektreparatur einer Maske gibt es ein Problem dadurch, dass Ionen in einen transparenten Abschnitt der Maske implantiert werden, um die Durchlässigkeit der Maske verringern, wenn ein Ionenstrahl zum Reparieren eines Defektes ausgestrahlt wird. Der Grund dafür ist, dass Ionen eines Metalls wie Gallium Licht zum Belichten der Maske absorbieren. Wenn ein Heliumionenstrahl in der Gasfeld-Ionenquelle genutzt wird, kann eine Beschädigung an dem transparenten Abschnitt gemindert werden, jedoch ist die Zerstäubungswirkung extrem niedrig und somit gibt es ein Problem dadurch, dass die Bearbeitungsleistung gering ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine leistungsfähige Bearbeitung, die keinen transparenten Abschnitt beschädigt, verwirklicht, indem eine Maske durch Verwendung eines Stickstoffionenstrahls repariert wird.
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Eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl zum Reparieren eines Defektes in einer Maske nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich aus der Ionenstrahlkolonne 10, der Steuereinheit 30 und einer Probenkammer 65, wie in 3 dargestellt, gebildet.
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Es wird jetzt die Reparatur einer Maske mit einem Defekt beschrieben. Von der Ionenstrahlkolonne 10 wird ein Stickstoffionenstrahl auf eine Maske 60 ausgestrahlt, die auf einem Probentisch 61 in der Probenkammer 65 befestigt ist, und es wird die Oberfläche der Maske beobachtet. 4 ist ein Beobachtungsbild der Maske 60. Die Maske 60 weist einen Licht abschirmenden Musterabschnitt 66 auf. In einem Teil des Licht abschirmenden Musterabschnitts 66 ist ein Defekt 67 vorhanden.
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Als Nächstes wird der Stickstoffionenstrahl ausgestrahlt, während ein Abscheidungsgas wie beispielsweise ein auf Kohlenstoff basierendes Gas oder ein auf Kohlenstoff basierendes Mischgas, das ein Metall wie Platin oder Wolfram enthält, auf den Defekt 67 in der Maske 60 von einer Abscheidungsgas-Versorgungseinheit 62 aufgesprüht wird. Dies bewirkt, dass eine Abscheidungsschicht ausgebildet wird, um den Defekt 67 zu füllen. Die Maske, deren Defekt auf diese Weise repariert wurde, kann das Muster normal übertragen, ohne den Defekt zu übertragen, wenn eine Belichtung durchgeführt wird.
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Wenn ein Defekt, der übermäßig aus dem Licht abschirmenden Musterabschnitt hervortritt, repariert wird, wird des Weiteren ein Stickstoffionenstrahl ausgestrahlt, während auf den Defekt in der Maske von einer Ätzgas-Versorgungseinheit 63 ein Ätzgas aufgesprüht, das auf einem Halogen wie Jod basiert. Dies bewirkt, dass der hervortretende Defekt geätzt wird, um die Maske so zu reparieren, dass sie sich in einer normalen Form befindet.
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Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl dieser Ausführungsform durch Verwendung eines Stickstoffionenstrahls ein Defekt wirksam repariert werden, ohne Ionen zu implantieren, die Licht zur Belichtung in einen transparenten Abschnitt einer Maske in sich aufnehmen.
