DE102015103260B4

DE102015103260B4 - Haltbare Metallfilmabscheidung zur Maskenreparatur

Info

Publication number: DE102015103260B4
Application number: DE102015103260.0A
Authority: DE
Inventors: Yen-Kai Huang; Chu Yuan-Chih
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2035-03-07
Also published as: KR20160100180A; KR101834117B1; TW201629620A; US20160238928A1; CN105895508B; US9625808B2; KR20170043107A; DE102015103260A1; TWI591426B; CN105895508A

Abstract

Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske (100), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Positionieren der Halbleitermaske (100) in einer Reparaturkammer (400), die ein Reparaturwerkzeug (412) umfasst;
- Zuführen eines ersten Gases (404) zu der Reparaturkammer (400), wobei das erste Gas (404) ein Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf der Halbleitermaske (100) umfasst;
- Zuführen eines zweiten Gases (408) zu der Reparaturkammer (400), wobei das zweite Gas (408) ein Polargas umfasst und die Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Defektstelle auf der Halbleitermaske (100) unterstützt, wobei der Defekt das Fehlen eines gewünschten Strukturmaterials an der Defektstelle ist;
- Aktivieren des Reparaturwerkzeugs (412), so dass das Reparaturwerkzeug (412) mit dem ersten Gas (404) und dem zweiten Gas (408) interagiert, um das Reparaturmaterial an der Defektstelle abzuscheiden, um die Halbleitermaske (100) zu reparieren, wobei eine Abmessung des abgeschiedenen Reparaturmaterials weniger als ungefähr 32 Nanometer beträgt; und
- Entnehmen der reparierten Halbleitermaske (100) aus der Reparaturkammer (400); wobei das Reparaturmaterial des ersten Gases (404) ein chromhaltiges Material und das zweite Gas ein Oxidativgas ist.

Description

HINTERGRUND
Ein Halbleiter-Wafer wird von einem Halbleiterhersteller verarbeitet, um diverse integrierte Schaltungen (IC) in verschiedenen Bereichen des Wafers zu bilden. Der Wafer umfasst ein Substrat mit zahlreichen strukturierten Materialschichten darauf, die diskrete Vorrichtungen oder Bauteile bilden, die eine Schaltung zusammenstellen. Die Materialschichten werden durch photolithographische Schritte unter Verwendung von Photomasken, bzw. einfach „Masken“ strukturiert, um eine Photolackschicht zu belichten, die dann bei einem strukturierenden Ätzprozess als Ätzmaske dienen kann. Während der Fertigung können diverse Defekte auf oder in die Wafer oder die Photomasken, die verwendet werden, um die Wafer zu strukturieren, eingebracht werden. Wenn zusätzlich eine Maske bei der Photolithographie verwendet wird, können durch diese Verwendung Defekte eingebracht werden. Wenn ein Maskenmerkmal beispielsweise mehreren Reinigungsprozessen unterzogen wird, kann es an Material verlieren, wodurch sich die Form gegenüber der theoretischen Anordnung, die verwendet wurde, um diese Maske zu erstellen, abändern kann. In manchen Fällen können sich kleine Merkmale, wie etwa Hilfsmerkmale, die nicht dazu gedacht sind, von der Maske in die darunterliegende Photolackschicht übertragen zu werden, nach mehrmaligem Reinigen von der Maske lösen. Die derzeitigen Lösungsansätze für die Strukturreparatur haben sich als unzulänglich erwiesen. Daher besteht ein Bedarf an neuen Verfahren und Hilfsmitteln, um diese Probleme anzugehen.
Die US 2004 / 0 151 991 A1 beschreibt ein Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske, um fehlendes Quarz auf der Maske zu ergänzen.
Figurenliste
Es sei hervorgehoben, dass gemäß der üblichen Praxis auf dem Gebiet diverse Merkmale der beiliegenden Zeichnungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. In der Tat können die Abmessungen der diversen Merkmale zur Klarheit der Diskussion beliebig vergrößert oder verkleinert sein. Es zeigen:

1A eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Photomaske mit einem Defekt darauf.
1B eine Querschnittsansicht der Photomaske aus Fig. 1A, entlang der Linie A-A aus 1A gesehen.
2 ein Diagramm einer Reparaturkammer, die ein Reparaturwerkzeug umfasst.
3A eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Photomaske mit einem reparierten Defekt darauf.
3B eine Querschnittsansicht der reparierten Photomaske aus Fig. 3A, entlang der Linie B-B aus 3A gesehen.
3C eine Querschnittsansicht der reparierten Photomaske aus Fig. 3A, entlang der Linie B-B aus 3A gesehen, nach mehreren Reinigungszyklen.
3D eine Querschnittsansicht der reparierten Photomaske aus Fig. 3A, entlang der Linie B-B aus 3A gesehen, nach weiteren mehreren Reinigungszyklen.
4 ein Diagramm einer Reparaturkammer, die ein Reparaturwerkzeug umfasst, gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5A eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Photomaske mit einem reparierten Defekt darauf, gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5B eine Querschnittsansicht der reparierten Photomaske aus Fig. 5A, entlang der Linie C-C aus 5A gesehen, nach der Reparatur.
5C eine Querschnittsansicht der reparierten Photomaske aus Fig. 5A, entlang der Linie C-C aus 5A gesehen, nach mehreren Reinigungszyklen.
6 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Reparieren von Substraten gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Die Zeichnungen sind besser zu verstehen, wenn sie in Verbindung mit der nachstehenden ausführlichen Beschreibung gesehen werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele bereitstellt, um verschiedene Merkmale von diversen Ausführungsformen umzusetzen. Spezifische Beispiele von Bestandteilen und Anordnungen werden nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den diversen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Vereinfachung und Klarheit und schreibt als solche keine Beziehung zwischen den diversen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
Es versteht sich, dass mehrere Verarbeitungsschritte und/oder Merkmale einer Vorrichtung, eines Wafers oder eines Systems nur kurz beschrieben werden können, da derartige Schritte und/oder Merkmale dem Fachmann wohlbekannt sind. Auch können zusätzliche Verarbeitungsschritte oder Merkmale hinzugefügt werden, und bestimmte der folgenden Verarbeitungsschritte oder Merkmale können entfernt und/oder geändert werden und dabei immer noch die Ansprüche umsetzen. Somit ist die folgende Beschreibung derart zu verstehen, dass sie nur Beispiele darstellt und nicht dazu gedacht ist, nahezulegen, dass ein oder mehrere Schritte oder Merkmale notwendig sind.
Es versteht sich ferner, dass sich die vorliegende Offenbarung im Allgemeinen auf eine photolithographische Verarbeitung bezieht. Diverse Ausführungsformen werden hier für eine Photomaske, für ein Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske und eine Kammer, die beim Reparieren derartiger Halbleitermasken verwendet werden kann, bereitgestellt. Wie der Begriff hier verwendet wird, beschreibt eine Halbleitermaske eine Maske zur Verwendung beim photolithographischen Strukturieren von Wafern von Halbleitervorrichtungen. Die Halbleitermaske kann eventuell nicht aus einem Halbleitermaterial bestehen. Ähnlich kann ein Halbleitersubstrat bei einigen Ausführungsformen eventuell nicht aus einem Halbleitermaterial bestehen. Vielmehr kann ein Halbleitersubstrat, wie es hier verwendet wird, aus einem beliebigen Material bestehen, auf dem Halbleitervorrichtungen angefertigt werden können. Wenn hier beispielsweise eine Halbleitermaske beschrieben wird, kann das Substrat ein Quarzsubstrat sein. Andere Halbleitersubstrate können ein Siliziumsubstrat umfassen oder können alternativ oder zusätzlich andere elementare Halbleiter, wie etwa Germanium, umfassen. Die Substrate können auch einen Verbundhalbleiter, wie etwa Siliziumcarbid, Galliumarsenid, Indiumarsenid und Indiumphosphid, umfassen. Alternativ können die Substrate ein Nicht-Halbleitermaterial, wie etwa Glas, Quarz, Kalziumfluorid, und/oder ein anderes geeignetes Material umfassen.
Mit Bezug auf 1A ist nun eine Halbleitermaske 100 in einem Draufsichtdiagramm abgebildet. Die Halbleitermaske 100 kann mehrere Schichten oder Gruppen von Schichten umfassen. Wie in 1A abgebildet, ist die Maske 100 eine Maske zur Verwendung bei einem Extrem-Ultraviolett- (EHV) Photolithographieprozess. Mehrere Schichten der Maske sind in 1A zu sehen und umfassen ein Substrat 102, das ein Substrat aus einem Material mit geringer Wärmedehnung (LTEM) sein kann. Über dem Substrat 102 befindet sich ein mehrlagiger Stapel 104, der eine Vielzahl von abwechselnden Materialschichten umfasst. Diese abwechselnden Materialschichten können abwechselnde Schichten von Mo-Si umfassen. Eine Deckschicht 106 befindet sich zwischen dem mehrlagigen Stapel 104 und einer Absorptionsschicht 108, wobei es sich um eine Absorptionsschicht aus Chrom handeln kann.
Diese Schichten sind auch in 1B zu sehen, die eine Querschnittsansicht der Maske 100 entlang der Linie A-A aus 1A gesehen ist. Wie in 1A und 1B gezeigt, ist die Absorptionsschicht 108 strukturiert, und an manchen Stellen deckt die Struktur den darunterliegenden mehrschichtigen Stapel 104 auf, während die Struktur an anderen Stellen ferner das darunterliegende Substrat 102 aufdecken kann. Die Struktur der Absorptionsschicht 108 umfasst beispielhafte Hauptstrukturmerkmale 110A und 110B, die dazu gedacht sind, in die Photolackschicht kopiert oder übertragen zu werden, die über einem Halbleiter-Wafer, der sich im Begriff der Vorrichtungsfertigung befindet, abgebildet ist. In der Bemühung, die Genauigkeit der Übertragung einer gewünschten Anordnung zu verbessern, welche die Hauptstrukturmerkmale 110A und 110B umfasst, umfasst die Absorptionsschicht 108 ferner Merkmale zur Verbesserung der Auflösung. Wie abgebildet wurde die Absorptionsschicht 108 strukturiert, um Streustäbe 112A, 112B, 112C und 112D zu umfassen. Da Fig. 1A und 1B und andere ähnliche Figuren hier nur einen Teil der Maske 100 abbilden, können bei diversen Ausführungsformen andere Merkmale und Strukturen auf der Maske 100 vorliegen. Diese Strukturen können sowohl in der Absorptionsschicht 108 als auch in der Strukturierung des mehrschichtigen Stapels 104 enthalten sein.
Wie in 1A und 1B gezeigt, umfasst die Maskenanordnung einen Defekt 120, der sich an einer Stelle 122 befindet. Wie abgebildet umfasst der Defekt 120 einen Materialmangel von dem Streustab 112B, was zu Auflösungsfehlern führen kann, die gegebenenfalls die Übertragung der Hauptstrukturmerkmale 110A oder 110B verzerren.
Nun mit Bezug auf 2 ist dort ein Diagramm einer Reparaturkammer 200 abgebildet. Um den Defekt 120 zu beheben oder zu mindern, kann die Maske 100 in die Reparaturkammer 200 eingefügt oder darin positioniert werden. Die Reparaturkammer 200 kann eine Abgasanlage umfassen, um die Evakuierung eventueller Gase zu ermöglichen, die durch die Einbringung der Maske 100 in die Kammer eingebracht wurden. Die Kammer 200 umfasst auch einen Einlass 202, über den ein Gas 204 in die Kammer bereitgestellt werden kann. Der Einlass 202 kann konfiguriert sein, um das Gas 204 mit einem auswählbaren Durchsatz in die Kammer 200 eintreten zu lassen, der in Standardkubikzentimeter pro Minute gemessen werden kann. Das Gas 204 kann ein Reparaturmaterial umfassen. Ein Reparaturwerkzeug 206 wird bereitgestellt, um zu bewirken, dass sich die Moleküle im Gas trennen, wodurch das Reparaturmaterial lokalisiert abgeschieden wird. Nebenproduktgase können als Ergebnis der Auflösung durch die Abgasanlage erzeugt werden. Diese Nebenproduktgase können aus der Kammer 200 über einen Auslass (bewusst nicht gezeigt) entfernt werden, der als Teil der Abgasanlage bereitgestellt wird. Durch das Regeln des Reparaturwerkzeugs 206 und des Durchsatzes des Gases 204 von dem Einlass 202 in die Reparaturkammer 200, kann das Reparaturmaterial geregelt an der Stelle 122 abgeschieden werden, um den Defekt 120 zu reparieren.
Nun mit Bezug auf 3A und 3B werden dort jeweils eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht des Wafers 100 gezeigt, nachdem er einem Reparaturprozess in dem Reparaturwerkzeug 200 aus 2 unterzogen wurde. Wie in 3A zu sehen, wird das Reparaturmaterial als Patch 300 abgeschieden. Das Patch 300 kann durch Regeln des Reparaturwerkzeugs 206 in einer gewünschten Form gestaltet werden. Das Patch 300 umfasst Material, das ähnlich ist wie das Material der Absorptionsschicht 108, so dass mit dem Patch 300 die Genauigkeit der Übertragung der Hauptstrukturmerkmale 110A und 110B in eine Photolackschicht erhöht werden kann.
Nachdem der herkömmliche Reparaturprozess beendet wurde, kann die Höhe des Patches 300, wie in 3h gezeigt, ungefähr die gleiche Höhe H1 wie die Absorptionsschicht 108 sein. Wie besprochen kann es nach einer gewissen Anzahl von Verwendungen notwendig sein, dass die Maske 100 gereinigt wird, um Rückstände und andere Verunreinigungen zu entfernen. Ein Nassreinigungsprozess kann verwendet werden, um die Maske 100 zu reinigen. Als Ergebnis von wiederholten Reinigungsprozessen kann sich das Patch 300 zersetzen, wie in 3C zu sehen. Dies kann zu einem Verlust an Merkmalshöhe führen, wie durch den Vergleich der Höhe H2 des Patches 300 mit der Höhe H1, bevor es den Reinigungsprozessen unterzogen wird, angegeben. In der Praxis wurde beobachtet, dass wenn die Merkmalshöhe eines Patches, wie etwa des Patches 300, unter 32 Nanometer abfiel, die Eigenschaften des Reparaturmaterials erheblich anders als die der Absorptionsschicht 108 waren. Das Patch 300 wurde immer anfälliger für das Ätzen während des Reinigungsprozesses und haftete weniger an der Deckschicht 106. Nach zusätzlichen Reinigungsprozessen kann das Patch 300 vollständig fehlen, wie in 3D zu sehen. Dies kann auf Grund eines Versagens der Haftung zwischen dem Patch 300 und der Deckschicht 106 vorkommen, oder bei anderen Ausführungsformen der Haftung zwischen dem Patch 300 und anderen Schichten. Wie hier beschrieben ist die Maske 100 eine Maske zur Verwendung bei einer extremultravioletten Lithographieanwendung. Die Maske 100 kann jedoch auch eine Maske zur Verwendung bei anderen Photolithographieprozessen sein. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Maske 100 eventuell nicht den mehrschichtigen Stapel 104 und/oder die Deckschicht 106. Bei einigen Ausführungsformen kann die Maske andere Schichten umfassen.
Bei Versuchen kam es als Ergebnis einer Nassreinigung zu einer erheblichen kritischen Dimensionsänderung an reparierten Stellen. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn die Merkmalshöhe des abgeschiedenen Reparaturmaterials unter 32 Nanometern lag. Beispielsweise für besonders kleine Merkmale konnten sich herkömmliche Reparaturen nach nur einigen wenigen Reinigungen ablösen.
Nun ist mit Bezug auf 4 eine Reparaturkammer 400 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung als Diagramm abgebildet. Die Reparaturkammer 400 teilt viele der Merkmale, die zuvor in Verbindung mit der Reparaturkammer 200 aus 2 beschrieben wurden. Um den Defekt 120 zu beheben oder zu mindern, kann die Maske 100 in die Reparaturkammer 400 eingefügt oder darin positioniert werden. Die Reparaturkammer 400 ermöglicht die Evakuierung eventueller Gase, die durch das Legen der Maske 100 in die Kammer eingebracht wurden, über eine Abgasanlage. Die Kammer 400 umfasst auch einen Einlass 402, über den ein Gas 404 in die Kammer bereitgestellt werden kann. Dieses Gas 404 umfasst ein Reparaturmaterial. Beispielsweise kann das Gas 404 Cr(CO)₆ oder ein anderes metallhaltiges Gas umfassen, wenn Patches oder Reparaturen aus Chrom oder einem anderen Metall erwünscht sind. Der Einlass 402 kann konfiguriert sein, um das Gas 404 mit einem auswählbaren, geregelten Durchsatz, der in Standardkubikzentimeter pro Minute gemessen werden kann, in die Kammer 200 eintreten zu lassen. Wenn das Gas 404 Cr(CO)₆ verwendet wird, kann der Durchsatz des Gases 404 von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 40 Standardkubikzentimeter pro Minute reichen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Durchsatz des Gases 204 durch einen Temperaturregler geregelt werden. Beispielsweise kann die Temperatur, die verwendet wird, um den Durchfluss des Gases 404 zu regeln, von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius reichen.
Die Reparaturkammer 400 umfasst ferner einen zweiten Einlass 406, über den die Reparaturkammer 400 mit einem Hilfsgas 408 versorgt wird. Das Hilfsgas 400 kann ein Polargas oder ein Oxidativgas sein. Bei einigen Ausführungsformen kann O₂ als Gas 408 oder als Teil des Gases 408 enthalten sein. Das Hilfsgas 408 kann ein Oxidativgas sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das Hilfsgas 408 über den Einlass 406 in die Reparaturkammer 400 mit einem Durchsatz zugeführt werden, der von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 8 Standardkubikzentimeter pro Minute reicht. Das Gas 402 und das Hilfsgas 406 können sich in der Reparaturkammer 404 als gasförmiges Gemisch vermischen. Bei einigen Ausführungsformen können das Gas 402 und das Hilfsgas 408 vor der Einführung in die Reparaturkammer 400 gemischt werden.
Wie in 4 abgebildet, umfasst die Reparaturkammer 400 ein Reparaturwerkzeug 412. Dieses Reparaturwerkzeug 400, das als Elektronenstrahl-Reparaturwerkzeug abgebildet ist, stellt die Trennung von mindestens einigen der (CO) Einheiten von Cr(CO)₆ bereit, was bewirkt, dass das chromhaltige Reparaturmaterial lokalisiert an der Stelle 122 abgeschieden wird, um den Defekt 120 zu reparieren, indem ein Zusatzreparaturmaterial ausgewählt wird. Das Reparaturwerkzeug 412 kann mehrere Bestandteile umfassen, wie etwa eine Elektronenquelle 416, die einen Elektronenstrom 415 bereitstellt. Der Elektronenstrom 415 interagiert mit dem Cr(CO)6, um eine oder mehrere der (CO) Einheiten der Cr(CO)6-Moleküle zu trennen, was bewirkt, dass mindestens einige der Cr-Atome 417 auf die Oberfläche der Maske 100 abgeschieden werden. Diese Cr-Atome 417 können sich weiterhin in Molekülen befinden, die eine oder mehrere (CO) Einheiten umfassen. Der Auflösungsprozess bewirkt jedoch, dass weniger (CO) Moleküle mit den abgeschiedenen Cr-Atomen 417 vorhanden sind. Um die Elektronen des Elektronenstroms 415 regelbar zu leiten, kann das Reparaturwerkzeug 412 ferner Lenkmechanismen umfassen, wie etwa elektrostatische und magnetische Linsen, um das Lenken des Elektronenstroms zu ermöglichen. Das Reparaturmaterial, das in einem Patch in der Reparaturkammer 400 abgeschieden wird, kann Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Chrom umfassen, wenn das Gas 404 Cr(CO)₆ ist und das Hilfsgas 408 ein sauerstoffhaltiges Gas ist.
Die Reparaturkammer 400 kann durch ein Regelsystem 420 geregelt werden. Wie abgebildet ist das Regelsystem 420, das außerhalb der Reparaturkammer 400 positioniert ist, mit einem Ventilsatz gekoppelt. Der Ventilsatz umfasst ein erstes Ventil 422, durch das der Einlass 406 geöffnet, geschlossen oder positioniert werden kann, um einen spezifischen Durchsatz des Hilfsgases 408 bereitzustellen. Ähnlich kann ein zweites Ventil 424 in der Reparaturkammer 400 enthalten sein und mit dem Regelsystem 420 in Verbindung stehen, um zu ermöglichen, dass der Einlass 402 geöffnet, geschlossen oder positioniert wird, um einen spezifischen Durchsatz des Gases 404 bereitzustellen. Dadurch dass der regelbare Durchfluss der Gase 404 und 404 jeweils durch die Einlässe 402 und 406 erlaubt wird, kann das Regelsystem- 420 eine präzise Zusammensetzung des zu erreichenden gasförmigen Gemischs 410 ermöglichen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Temperaturregelung durch das Regelsystem 420 angepasst werden, um den Durchsatz des Hilfsgases 408 durch den Einlass 406 zu regeln.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die Atomanteile, die in dem Reparaturmaterial vorliegen, das abgeschieden wird, wie mit Bezug auf die Reparaturkammer 400 aus 4 beschrieben, unerwartet anders sind als die Atomanteile des Reparaturmaterials, das abgeschieden wird, wie mit Bezug auf die Reparaturkammer 200 aus 2 und die Beschreibungen von 3A bis D beschrieben, was ein unverhofftes Ergebnis erhöhter Haltbarkeit und Haftung in dem abgeschiedenen Reparaturmaterial bereitstellte. Dies war vergleichbar mit dem Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis eines 150-Nanometer-Merkmals, das unter Verwendung eines Prozesses erzeugt wurde, wie derjenige, der zuvor in Verbindung mit 2 und 3A bis D beschrieben wurde. Somit wurde in dem Maße eine erhebliche Verringerung des Chrom/Kohlenstoff-Verhältnisses beobachtet, wie die Merkmalsgröße, die durch das Elektronenstrahl-Abscheidungswerkzeug gebildet wird, abnahm. Das Hinzufügen des Hilfsgases 408 kann das Verhältnis selbst für Merkmale, die Abmessungen von weniger als 32 Nanometer aufweisen, wieder auf mehr als 1 anheben.
Als unverhofftes Ergebnis wurde die Abscheidungsrate für Merkmale, die größer als ungefähr 10 Nanometer waren, erhöht. Für die Reparatur oder Strukturierung von größeren Merkmalen, wie sie in der Hauptmaskenstruktur der Maske 100 verwendet werden können, kann das Hinzufügen des Hilfsgases 408 die Abscheidungsrate ungefähr um einen Faktor vier erhöhen. Für kleine Merkmale, wie sie in der Reparaturkammer 400 gebildet werden könnten, um einen Streustab hinzuzufügen oder zu reparieren, wurde die Haftfähigkeit der Merkmale durch das Hinzufügen des Hilfsgases 408 erhöht. Bei einem Versuch löste sich ein Streustabmerkmal, das unter Verwendung von Cr(CO)₆ und ohne das sauerstoffhaltige Hilfsgas 408 gebildet wurde, nach sechs Nassreinigungsprozessen ab, während entsprechende Merkmale, die unter Verwendung von Cr(CO)₆ mit Hilfsgas gebildet wurden, ihre Höhe bewahrten und über sechs Nassreinigungsprozesse haften blieben.
In 5A und 5B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht des Wafers 100 gezeigt, nachdem ein Reparaturprozess unter Verwendung der Reparaturkammer 400, wie hier beschrieben, ausgeführt wurde. Das Patch 500 wird aus abgeschiedenem Reparaturmaterial gebildet. 5B bildet eine Höhe H3 des Patches 500 nach der Abscheidung in die Reparaturkammer 400 ab. Die Höhe H3 kann durch eine Kombination der Verweilzeit und der Abscheidungsrate geregelt werden, die durch den Elektronenstrahl und durch den Durchsatz der Gase 404 und 408 in der Reparaturkammer 400 beeinflusst wird. Anders als in 3A bis D abgebildet, ist die Höhe H4 des Patches 500 nach mehreren Reinigungen ungefähr die gleiche, wie in 5C zu sehen. Somit kann das Patch 500 haltbarer als das Patch 300 sein. Das abgeschiedene Reparaturmaterial des Patches 500 kann erhöhte Einheitlichkeit oder Homogenität aufweisen, was zu erhöhter Festigkeit und Haltbarkeit führen kann. Das Patch 300, das ohne das Hilfsgas 408 gebildet wird, kann dagegen eine vergleichsweise höhere Häufung von Kohlenstoff aufweisen, was zu einer vergleichsweise schlechten Leistung führt.
Nun ist mit Bezug auf 6 ein Ablaufschema eines Verfahrens 600 zum Reparieren eines Maskendefekts gezeigt. Wie abgebildet, umfasst das Verfahren 600 eine Vielzahl von Schritten und Vorgängen. Zusätzliche Vorgänge, die nicht gezeigt werden, können bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens 600 enthalten sein. Derartige zusätzliche Vorgänge können vor, nach und zwischen den aufgezählten Schritten oder Vorgängen ausgeführt werden, ohne den Umfang des Verfahrens 600 zu verlassen. Das Verfahren 600 kann mit einer Reparaturkammer 400, wie in 4 gezeigt und hier beschrieben, ausgeführt werden.
Die Ausführungsformen des Verfahrens 600 können mit Schritt 602 beginnen, bei dem ein Halbleitersubstrat in eine Reparaturkammer positioniert wird, die ein Reparaturwerkzeug umfasst. Beispielsweise kann das Substrat eine Halbleitermaske sein, wie die Maske 100, die in 1A und 1B zu sehen ist, und kann in die Reparaturkammer 400 aus 4 geladen werden. In Schritt 604 kann ein erstes Gas der Reparaturkammer zugeführt werden. Das erste Gas kann ein Reparaturmaterial umfassen, um einen Defekt auf der Halbleitermaske zu reparieren. Beispielsweise kann das erste Gas ein chromhaltiges Reparaturmaterial umfassen. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Gas Cr(CO)₆. Ein Durchsatz des ersten Gases in die Reparaturkammer kann bei einigen Ausführungsformen durch einen Temperaturregler geregelt werden.
In Schritt 606 wird der Reparaturkammer ein zweites Gas zugeführt. Das zweite Gas kann ein Polargas umfassen und kann zur Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Stelle des Defekts auf dem Halbleitersubstrat beitragen. Beispielsweise kann der zweite Einlass 406 das Gas 408 in die Reparaturkammer 400 führen. Das Gas 408 kann ein Polargas sein und kann ein Oxidativgas sein. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Gas ein sauerstoffhaltiges Gas. Bei anderen Ausführungsformen kann das zweite Gas O₂ sein. Das zweite Gas kann die Trennung einiger der CO-Moleküle von den größeren Cr(CO)₆-Molekülen erleichtern, was im Vergleich zu Verfahren, die das zweite Gas nicht enthalten, zu einem haltbareren abgeschiedenen Reparaturmaterial führen kann. Bei einigen Ausführungsformen liegt der Durchsatz des zweiten Gases in die Reparaturkammer in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 8 Standardkubikzentimeter pro Minute.
In Schritt 608 wird das Reparaturwerkzeug derart aktiviert, dass das Reparaturwerkzeug mit dem ersten Gas und dem zweiten Gas interagiert, um das Reparaturmaterial an der Stelle des Defekts abzuscheiden, um das Halbleitersubstrat zu reparieren. Beispielsweise kann das Reparaturwerkzeug ein Elektronenstrahl-Abscheidungswerkzeug sein, das die Kohlenmonoxid-Gruppen von den Cr(CO)₆-Molekülen trennt, um ein chromhaltiges Reparaturmaterial abzuscheiden. Das abgeschiedene Reparaturmaterial kann Chrom, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff umfassen und kann ein Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis von mehr als 1 aufweisen. Das abgeschiedene Reparaturmaterial kann auch ein Sauerstoff/Kohlenstoff-Verhältnis von ungefähr 1 oder mehr aufweisen. Der Defekt kann ein beschädigter oder fehlender Streustab sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Streustab dazu gedacht sein, eine Abmessung von weniger als 32 Nanometer aufzuweisen. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen der Defekt das Fehlen eines gewünschten Maskenmerkmals ist, kann das Merkmal als Teil des Reparaturprozesses erzeugt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der Defekt das Fehlen von Material von einem größeren Strukturmerkmal sein.
Obwohl der Kontext der Halbleitermaskenreparatur hier häufig angesprochen wird, kann die geregelte Strömung des Hilfsgases 408 zusammen mit dem Reparaturgas 404 ganz allgemein bei Elektronenstrahl-Schreibanwendungen verwendet werden. Beispielsweise kann durch das Hinzufügen des Hilfsgases 408 zu der Schreibkammer oder Reparaturkammer 400 die Abscheidungsrate für größere Merkmale bis zu viermal schneller sein als bei einem herkömmlichen Elektronenstrahl-Schreibprozess, der das chromhaltige Reparaturgas verwendet. Beispielsweise kann die Reparaturkammer 400 als ein Maskenerstellungswerkzeug verwendet werden, mit dem ein Bediener andere Merkmale einer gewünschten Anordnung erstellen kann, wie etwa die Hauptstrukturmerkmale 110A und 110B. Diese Merkmale können bei einem Prozess mit größer Zeiteinsparung erstellt werden, indem das Hilfsgas 408 einbezogen wird. Das abgeschiedene Reparaturmaterial kann größere Einheitlichkeit oder Homogenität aufweisen, was - zu größerer Festigkeit führen kann.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Positionierens der Halbleitermaske in einer Reparaturkammer, die ein Reparaturwerkzeug umfasst, des Zuführens eines ersten Gases in die Reparaturkammer, und des Zuführens eines zweiten Gases in die Reparaturkammer. Das erste Gas umfasst ein Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf der Halbleitermaske, und das zweite Gas umfasst ein Polargas und trägt zur Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Stelle des Defekts auf der Halbleitermaske bei oder verbessert diese. Der Defekt ist das Fehlen eines gewünschten Strukturmaterials an der Stelle des Defekts. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Aktivierens des Reparaturwerkzeugs, so dass das Reparaturwerkzeug mit dem ersten Gas und dem zweiten Gas interagiert, um das Reparaturmaterial an der Stelle des Defekts abzuscheiden, um die Halbleitermaske zu reparieren und des Entnehmens der reparierten Halbleitermaske aus der Reparaturkammer. Die Abmessung des abgeschiedenen Reparaturmaterials beträgt weniger als ungefähr 15 Nanometer.
Das Reparaturmaterial des ersten Gases ist ein chromhaltiges Material, und bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Gas ein Oxidativgas. Und das zweite Gas kann eines von NO₂ und H₂O, eine Kombination davon, oder ein anderes Oxidativgas sein. Ein Durchsatz des zweiten Gases kann in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 8 Standardkubikzentimeter pro Minute liegen. Das erste Gas kann Cr(CO)₆ sein und einen Durchsatz aufweisen, die von einem Temperaturregler in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius geregelt wird. Der Defekt kann mindestens ein teilweises Fehlen eines Streustabs sein, der eine Breite von weniger als ungefähr 10 Nanometer aufweist. Das abgeschiedene Reparaturmaterial kann ein Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis von mehr als eins aufweisen.
Bei einer andere Ausführungsform wird ein anderes Verfahren des Reparierens einer Halbleitermaske bereitgestellt und umfasst die Schritte des Positionierens der Halbleitermaske in einer Reparaturkammer, die ein Elektronenstrahl-Reparaturwerkzeug, des Zuführens eines ersten Gases in die Reparaturkammer und des Zuführens eines zweiten Gases in die Reparaturkammer. Das erste Gas umfasst ein chromhaltiges Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf der Halbleitermaske, und das zweite Gas umfasst NO₂ und trägt zur Abscheidung des chromhaltigen Reparaturmaterials an einer Stelle des Defekts auf der Halbleitermaske bei oder verbessert diese. Der Defekt kann das Fehlen eines gewünschten Strukturmaterials an der Stelle des Defekts sein. Das Verfahren umfasst ferner das Aktivieren des Reparaturwerkzeugs, so dass das Elektronenstrahl-Reparaturwerkzeug mit dem ersten Gas und dem NO₂ interagiert, um Chrommaterial an der Stelle des Defekts abzuscheiden und die reparierte Halbleitermaske aus der Reparaturkammer zu entnehmen.
Der Defekt kann das Fehlen von mindestens einem Teil eines Streustabmerkmals sein. Ein Durchsatz des zweiten Gases kann in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 8 Standardkubikzentimeter pro Minute liegen. Das erste Gas kann Cr(CO)₆ sein, und ein Durchsatz des ersten Gases wird von einem Temperaturregler geregelt. Die Temperatur, die von dem Temperaturregler eingestellt wird, liegt in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius.
Bei noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Reparieren eines Halbleitersubstrats bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Zuführens eines ersten Gases und eines zweiten Gases in eine Reparaturkammer. Das erste Gas umfasst ein Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf dem Halbleitersubstrat, und das zweite Gas umfasst ein Polargas und trägt zur Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Stelle des Defekts auf dem Halbleitersubstrat bei oder verbessert diese. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Aktivierens des Reparaturwerkzeugs, so dass das Reparaturwerkzeug mit den ersten und zweiten Gasen interagiert, um das Reparaturmaterial an der Stelle des Defekts abzuscheiden, um das Halbleitersubstrat zu reparieren, und des Entnehmens des reparierten Halbleitersubstrats aus der Reparaturkammer.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat ein Halbleitermaskensubstrat sein. Das Reparaturmaterial des ersten Gases kann ein chromhaltiges Material sein, und das zweite Gas kann ein Oxidativgas sein. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Gas ein sauerstoffhaltiges Gas. Das zweite Gas kann einen Durchsatz in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute bis ungefähr 8 Standardkubikzentimeter pro Minute aufweisen. Das erste Gas kann Cr(CO)₆ sein und einen Durchsatz aufweisen, der von einem Temperaturregler geregelt wird. Die Temperatur kann von dem Temperaturregler eingestellt werden und liegt in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius.
Die diversen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können es ermöglichen, dass Defekte auf Halbleitermasken und Substraten korrigiert werden. Die Ausführungsformen stellen haltbarere Reparaturen bereit, insbesondere wenn die zu reparierende oder zu ersetzende Merkmalsgröße kleiner als 32 Nanometer ist, und diese können genauer gestaltet werden. Bei größeren Merkmalen können die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Abscheidungsrate mehrfach steigern. Die Ausführungsformen können die Aufladung in einer Halbleitermaske verhindern, wenn ein Elektronenstrahlwerkzeug verwendet wird, um Merkmale zu reparieren, die kleiner als 32 Nanometer sind.

Claims

Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske (100), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Positionieren der Halbleitermaske (100) in einer Reparaturkammer (400), die ein Reparaturwerkzeug (412) umfasst; - Zuführen eines ersten Gases (404) zu der Reparaturkammer (400), wobei das erste Gas (404) ein Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf der Halbleitermaske (100) umfasst; - Zuführen eines zweiten Gases (408) zu der Reparaturkammer (400), wobei das zweite Gas (408) ein Polargas umfasst und die Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Defektstelle auf der Halbleitermaske (100) unterstützt, wobei der Defekt das Fehlen eines gewünschten Strukturmaterials an der Defektstelle ist; - Aktivieren des Reparaturwerkzeugs (412), so dass das Reparaturwerkzeug (412) mit dem ersten Gas (404) und dem zweiten Gas (408) interagiert, um das Reparaturmaterial an der Defektstelle abzuscheiden, um die Halbleitermaske (100) zu reparieren, wobei eine Abmessung des abgeschiedenen Reparaturmaterials weniger als ungefähr 32 Nanometer beträgt; und - Entnehmen der reparierten Halbleitermaske (100) aus der Reparaturkammer (400); wobei das Reparaturmaterial des ersten Gases (404) ein chromhaltiges Material und das zweite Gas ein Oxidativgas ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Gas eines von NO₂ und H₂O ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchsatz des zweiten Gases (408) in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) bis ungefähr 8 sccm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gas Cr(CO)₆ ist und der Durchsatz des ersten Gases (404) von einem Temperaturregler geregelt wird, und wobei die Temperatur, die von dem Temperaturregler geregelt wird, in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Defekt mindestens ein teilweises Fehlen eines Streustabs ist, der eine Breite von weniger als ungefähr 10 Nanometer aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abgeschiedene Reparaturmaterial ein Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis von mehr als eins aufweist.
Verfahren zum Reparieren einer Halbleitermaske (100), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Positionieren der Halbleitermaske (100) in einer Reparaturkammer (400), die ein Elektronenstrahl-Reparaturwerkzeug (412) umfasst; - Zuführen eines ersten Gases (404) zu der Reparaturkammer (400), wobei das erste Gas ein chromhaltiges Reparaturmaterial zum Reparieren eines Defekts auf der Halbleitermaske (100) umfasst; - Zuführen eines zweiten Gases (408) zu der Reparaturkammer (400), wobei das zweite Gas ein Oxidativgas umfasst und die Abscheidung des chromhaltigen Reparaturmaterials an einer Defektstelle auf der Halbleitermaske (100) unterstützt, wobei der Defekt das Fehlen eines gewünschten Strukturmaterials an der Defektstelle ist; - Aktivieren des Reparaturwerkzeugs (412), so dass das Elektronenstrahl-Reparaturwerkzeug (412) mit dem ersten Gas und dem zweiten Gas interagiert, um Chrommaterial an der Defektstelle abzuscheiden, um die Halbleitermaske (100) zu reparieren, wobei eine Abmessung des abgeschiedenen Chrommaterials kleiner als ungefähr 16 Nanometer ist; und - Entnehmen der reparierten Halbleitermaske (100) aus der Reparaturkammer (400).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Abmessung des abgeschiedenen Chrommaterials kleiner als ungefähr 7 Nanometer ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das abgeschiedene Chrommaterial Chrom, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff umfasst und ein Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis aufweist, das größer als 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Defekt das Fehlen mindestens eines Teils eines Streustabmerkmals ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei: - der Durchsatz des zweiten Gases (408) in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) bis ungefähr 8 sccm liegt, - das erste Gas Cr(CO)₆ ist, und der Durchsatz des ersten Gases (404) von einem Temperaturregler geregelt wird, und - die Temperatur, die von dem Temperaturregler eingestellt wird, in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius liegt.
Verfahren zum Reparieren eines Halbleitersubstrats, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Zuführen eines ersten Gases (404) in eine Reparaturkammer (400), wobei das erste Gas ein Reparaturmaterial umfasst, um einen Defekt auf dem Halbleitersubstrat zu reparieren; - Zuführen eines zweiten Gases (408) zu der Reparaturkammer (400), wobei das zweite Gas ein Polargas umfasst und die Abscheidung des Reparaturmaterials an einer Defektstelle auf dem Halbleitersubstrat unterstützt; - Aktivieren des Reparaturwerkzeugs (412), so dass das Reparaturwerkzeug (412) mit dem ersten Gas und dem zweiten Gas interagiert, um das Reparaturmaterial an der Defektstelle abzuscheiden, um das Halbleitersubstrat zu reparieren; und - Entnehmen des reparierten Halbleitersubstrats aus der Reparaturkammer (400); wobei das Reparaturmaterial des ersten Gases (404) ein chromhaltiges Material ist und das zweite Gas ein Oxidativgas ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Halbleitersubstrat ein Halbleitermaskensubstrat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das zweite Gas eines von NO₂ und H₂O ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das zweite Gas NO₂ ist und sein Durchsatz in einem Bereich von ungefähr 0 Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) bis ungefähr 8 sccm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das erste Gas Cr(CO)₆ ist und der Durchsatz des ersten Gases (404) von einem Temperaturregler geregelt wird, und wobei die Temperatur, die von dem Temperaturregler eingestellt wird, in einem Bereich von ungefähr 0 Grad Celsius bis ungefähr 40 Grad Celsius liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Halbleitersubstrat eine Halbleitermaske (100) ist und der Defekt mindestens ein teilweise Fehlen eines Streustabs ist, der eine Breite von weniger als ungefähr 10 Nanometer aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abgeschiedene Reparaturmaterial ein Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis von mehr als eins aufweist.