DE102020120940B4

DE102020120940B4 - Bearbeitungsanordnung, Vorrichtung, Verfahren, Spülplatte und Verwendung

Info

Publication number: DE102020120940B4
Application number: DE102020120940.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Bauer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2040-08-08
Also published as: TW202221414A; DE102020120940A1; WO2022029262A1; TWI795860B

Abstract

Bearbeitungsanordnung (10) mit:einer Einrichtung (240) zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls (242);einer Probe (300), welche mithilfe des Teilchenstrahls (242) und eines Prozessgases (PG) bearbeitbar ist; undeiner Spülplatte (100) aufweisend:einen ersten Abschnitt (110), welcher eine Durchtrittsöffnung (114) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (242) auf einen Bearbeitungsbereich (302) der Probe (300) aufweist, wobei der erste Abschnitt (110) mit der Probe (300) einen ersten Spalt (112) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem Bearbeitungsbereich (302) eingerichtet ist;einen zweiten Abschnitt (120), welcher mit der Probe (300) einen zweiten Spalt (122) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem ersten Spalt (112) eingerichtet ist; undeinen dritten Abschnitt (130), welcher mit der Probe (300) einen dritten Spalt (132) definiert, der den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt und den zweiten Spalt (122) nach außen hin abdichtet;wobei der erste (112) und dritte Spalt (132) kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt (122).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanordnung, eine Vorrichtung zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl-induzierten Bearbeitungsprozess, eine Spülplatte und die Verwendung einer Spülplatte in einer Bearbeitungsanordnung.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Die Maske oder auch Lithographiemaske wird dabei für eine Vielzahl von Belichtungen eingesetzt, weshalb ihre Defektfreiheit von enormer Wichtigkeit ist. Es wird daher ein entsprechend hoher Aufwand betrieben, um Lithographiemasken auf Defekte hin zu untersuchen und erkannte Defekte zu reparieren. Defekte in Lithographiemaske können eine Größenordnung im Bereich von wenigen Nanometern aufweisen. Um derartige Defekte zu reparieren, sind Vorrichtungen notwendig, die eine sehr hohe Ortsauflösung für die Reparaturprozesse bieten.
Hierzu bieten sich Vorrichtungen an, die basierend auf Teilchenstrahl-induzierten Prozessen lokale Ätz- oder Abscheidungsvorgänge aktivieren.
EP 1 587 128 B1 offenbart eine solche Vorrichtung, die einen Strahl geladener Teilchen, insbesondere einen Elektronenstrahl eines Elektronenmikroskops, zum Auslösen der chemischen Prozesse nutzt. Bei Verwendung geladener Teilchen kann es zu einer Aufladung der Probe kommen, sofern diese nicht oder nur schlecht leitend ist. Dies kann zu einer unkontrollierten Strahlablenkung führen, was die erreichbare Prozessauflösung limitiert. Daher wird vorgeschlagen, ein Abschirmelement sehr nahe an der Bearbeitungsposition anzuordnen, so dass die Aufladung der Probe minimiert wird und die Prozessauflösung und - kontrolle verbessert.
Für die gewünschten Reparaturprozesse muss ein Prozessgas an die Bearbeitungsposition herangeführt werden. Typische Prozessgase können bereits in ihrem Grundzustand sehr reaktiv sein, zudem können bei den Bearbeitungsprozessen weitere, hochreaktive Atome oder Moleküle entstehen, die beispielsweise auch Komponenten der Teilchenstrahl-Vorrichtung angreifen und/oder sich darauf absetzen können. Dies kann zu kürzeren Serviceintervallen der jeweiligen Teilchenstrahl-Vorrichtung führen.
Die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die mit einem solchen Teilchenstrahl-induzierten Prozess erreichbar ist, hängt unter anderem stark von dem Prozessgasdruck an der Bearbeitungsposition ab. Für eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit ist ein hoher Prozessgasdruck an der Bearbeitungsposition wünschenswert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Prozessgas durch die Austrittöffnung des Teilchenstrahls zugeführt wird, wobei dann das Prozessgas ungehindert in die Teilchenstrahl-Vorrichtung hineinströmen kann. Andererseits ist aus Sicht der Langlebigkeit der verwendeten Komponenten ein möglichst geringer Gasfluss des Prozessgases von der Bearbeitungsposition in die Teilchenstrahl-Vorrichtung hinein anzustreben.
DE 102 08 043 A1 offenbart ein Materialbearbeitungssystem, das in Verfahren zur Materialbearbeitung durch Materialabscheidung aus Gasen, wie etwa CVD (Chemical Vapor Deposition), oder Materialabtragung unter Zuführung von Reaktionsgasen einsetzbar ist. Hierbei wird insbesondere die Gasreaktion, welche zu einer Materialabscheidung oder zu einem Materialabtrag führt, durch einen Energiestrahl ausgelöst, der auf einen Bereich des zu bearbeitenden Werkstücks gerichtet ist.
US 2007/0187622 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einer Teilchenstrahl-Säule zum Einstrahlen eines Teilchenstrahls auf eine Oberfläche einer Probe und mit einer Gas-Bereitstellungseinheit zum Zuführen eines Gases zu der Oberfläche der Probe. Die Gas-Bereitstellungseinheit weist eine Gaszufuhr und eine Gasabfuhr bei der Probe auf, um zu vermeiden, dass sich das Gas in dem Vakuumgehäuse der Vorrichtung verteilt. Das zugeführte Gas kann zum Ätzen oder Deponieren von Material auf der Probenoberfläche geeignet sein.
US 2011/0186719 A1 offenbart eine weitere Vorrichtung, die sich zur Bearbeitung einer Probe in einem Teilchenstrahl-induzierten Bearbeitungsprozess unter Verwendung eines Prozessgases eignet. Das Prozessgas wird dabei über einen Hohlkörper direkt zu der Einstrahlposition des Teilchenstrahls auf die Probe zugeführt.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Bearbeiten einer Probe in einem Teilchenstrahl-induzierten Bearbeitungsprozess zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Bearbeitungsanordnung mit einer Einrichtung zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls, einer Probe, welche mithilfe des Teilchenstrahls und eines Prozessgases bearbeitbar ist, und einer Spülplatte vorgeschlagen. Die Spülplatte umfasst einen ersten Abschnitt, welcher eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf einen Bearbeitungsbereich der Probe aufweist, wobei der erste Abschnitt mit der Probe einen ersten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem Bearbeitungsbereich eingerichtet ist, einen zweiten Abschnitt, welcher mit der Probe einen zweiten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem ersten Spalt eingerichtet ist, und einen dritten Abschnitt, welcher mit der Probe einen dritten Spalt definiert, der den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt und den zweiten Spalt nach außen hin abdichtet. Der erste und der dritte Spalt sind kleiner dimensioniert als der zweite Spalt.
Diese Bearbeitungsanordnung weist den Vorteil auf, dass das Prozessgas über den zweiten Spalt mit einem hohen Druck zu dem ersten Spalt und damit zu dem Bearbeitungsbereich zuführbar ist. Andererseits kann über die Größe des ersten Spalts eine Leckrate des Prozessgases durch die Durchtrittsöffnung entgegen der Teilchenstrahlrichtung hindurch sehr genau kontrolliert werden. Damit kann eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig geringem Prozessgasdruck in der Einrichtung zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls erreicht werden.
Die Einrichtung zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls ist beispielsweise eine Elektronensäule, die einen Elektronenstrahl mit einer Energie im Bereich von 10 eV - 10 keV und einem Strom im Bereich von 1 µA - 1 pA bereitstellen kann. Es kann sich aber auch um eine Ionenquelle handeln, die einen Ionenstrahlstrahl bereitstellt. Der fokussierte Teilchenstrahl wird vorzugsweise auf die Probenoberfläche fokussiert, wobei beispielsweise ein Einstrahlungsbereich mit einem Durchmesser im Bereich von 1 nm - 100 nm erreicht wird.
Die Probe ist beispielsweise eine Lithographiemaske mit einer Strukturgröße im Bereich von 10 nm - 10 µm. Es kann sich dabei zum Beispiel um eine transmissive Lithographiemaske für die DUV-Lithographie (DUV: „deep ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 30 - 250 nm) oder eine reflektive Lithographiemaske für die EUV-Lithographie (EUV: „extreme ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 1 - 30 nm) handeln. Die Bearbeitungsprozesse, die hierbei durchgeführt werden, umfassen beispielsweise Ätzprozesse, bei denen lokal ein Material von der Oberfläche der Probe abgetragen wird, Abscheideprozesse, bei denen lokal ein Material auf die Oberfläche der Probe aufgetragen wird, und/oder ähnliche lokal aktivierte Vorgänge, wie das Ausbilden einer Passivierungsschicht oder ein Kompaktieren einer Schicht.
Als Prozessgase, die zur Abscheidung von Material oder zum Aufwachsen von erhabenen Strukturen geeignet sind, kommen insbesondere Alkylverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen in Betracht. Beispiele hierfür sind Cyclopentadienyl-Trimethyl-Platin CpPtMe₃ (Me = CH₄), Methylcyclopentadienyl-Trimethyl-Platin MeCpPtMe₃, Tetramethylzinn SnMe₄, Trimethylgallium GaMe₃, Ferrocen Cp₂Fe, bis-Aryl-Chrom Ar₂Cr, und/oder Carbonyl-Verbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Chrom-Hexacarbonyl Cr(CO)₆, Molybdän-Hexacarbonyl Mo(CO)₆, Wolfram-Hexacarbonyl W(CO)₆, Dicobalt-Octacarbonyl Co₂(CO)₈, Triruthenium-Dodecacarbonyl Ru₃(CO)₁₂, Eisen-Pentacarbonyl Fe(CO)₅, und/oder Alkoxydverbindungen von Hauptgruppen-elementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Tetraethylorthosilicat Si(OC₂H₅)₄, Tetraisopropoxytitan Ti(OC₃H₇)₄, und/oder Halogenidverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Wolfram-Hexafluorid WF₆, Wolfram-Hexachlorid WCl₆, Titan-Tetrachlorid TiCl₄, Bor-Trifluorid BF₃, Silicium-Tetrachlorid SiCl₄, und/oder Komplexe mit Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Kupfer-bis-Hexa-Fluoroacetylacetonat Cu(C₅F₆HO₂)₂, Dimethyl-Gold-Trifluoro-Acetylacetonat Me₂Au(C₅F₃H₄O₂), und/oder organische Verbindungen wie Kohlenstoffmonoxid CO, Kohlenstoffdioxid CO₂, aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, und dergleichen mehr.
Als Prozessgase, die zum Ätzen von Material geeignet sind, kommen beispielsweise in Betracht: Xenondifluorid XeF₂, Xenondichlorid XeCl₂, Xenontetrachlorid XeCl₄, Wasserdampf H₂O, schweres Wasser D₂O, Sauerstoff O₂, Ozon O₃, Ammoniak NH₃, Nitrosylchlorid NOCl und/oder eine der folgenden Halogenidverbindungen: XNO, XONO₂, X₂O, XO₂, X₂O₂, X₂O₄, X₂O₆, wobei X ein Halogenid ist. Weitere Prozessgase zum Ätzen von Material sind in der US-Patentanmeldung der Anmelderin mit der Nr. 13/0 103 281 angegeben.
Zusatzgase, die beispielsweise in Anteilen dem Prozessgas beigemischt werden können um den Bearbeitungsprozess besser zu kontrollieren, umfassen beispielsweise oxidierende Gase wie Wasserstoffperoxid H₂O₂, Distickstoffoxid N₂O, Stickstoffoxid NO, Stickstoffdioxid NO₂, Salpetersäure HNO₃ und weitere sauerstoffhaltige Gase, und/oder Halogenide wie Chlor Cl₂, Chlorwasserstoff HCl, Fluorwasserstoff HF, Iod I₂, Iodwasserstoff HI, Brom Br₂, Bromwasserstoff HBr, Phosphortrichlorid PCl₃, Phosphorpentachlorid PCl₅, Phosphortrifluorid PF₃ und weitere halogenhaltige Gase, und/oder reduzierende Gase, wie Wasserstoff H₂, Ammoniak NH₃, Methan CH₄ und weitere wasserstoffhaltige Gase. Diese Zusatzgase können beispielsweise für Ätzprozesse, als Puffergase, als Passivierungsmittel und dergleichen mehr Verwendung finden.
Die Spülplatte ist beispielsweise als eine Abschlussplatte der Einrichtung zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls ausgebildet und schließt diese in Richtung zu der Probe hin ab. Dadurch kann insbesondere ein Innenraum der Einrichtung, welcher beispielsweise strahlführende und/oder strahlformende Elemente wie Linsen oder Blenden sowie Detektoren zum Erfassen von rückgestreuten Teilchen und/oder sekundären Teilchen enthält, nach außen hin, insbesondere zu dem Bearbeitungsbereich hin vergleichsweise dicht abgeschlossen werden. Nur die Durchtrittsöffnung für den Teilchenstrahl bleibt hierbei frei.
Beispielsweise aufgrund der Viskosität von Fluiden sowie der Adhäsion von Fluidmolekülen an begrenzenden Wänden ergibt sich eine sehr starke Abhängigkeit des Volumenstroms eines Fluids durch eine Öffnung von den Maßen der Öffnung. Für eine laminare Strömung durch eine runde Öffnung liegt beispielsweise eine Abhängigkeit des Volumenstroms vom Öffnungsradius zur vierten Potenz vor (Gesetz von Hagen-Poisseuille). Eine ähnliche Abhängigkeit gilt auch für die Gasströmung durch schmale Spalte. Daher kann durch die Reduktion des Spaltmaßes ein Gasfluss durch einen Spalt beeinflusst werden. Zudem ist der Gasfluss reziprok von der Länge der Strömungsstrecke abhängig, so dass bei einer längeren Strecke ein geringerer Gasfluss auftritt.
Die Spülplatte weist an ihrer der Probe zugewandten Seite, die nachfolgend auch als Unterseite bezeichnet wird, eine Strukturierung auf, die in Verbindung mit der gegenüberliegend angeordneten Probe das Prozessgas gezielt zu dem Bearbeitungsbereich auf der Probe leitet. Man kann sagen, dass die Unterseite der Spülplatte wenigstens zwei unterschiedliche Niveaus aufweist. Der erste Abschnitt definiert hierbei ein erstes Niveau, und der zweite Abschnitt definiert ein zweites Niveau. Der dritte Abschnitt kann auf dem gleichen Niveau wie der erste Abschnitt liegen, er kann aber auch ein drittes Niveau definieren. Der erste Abschnitt erstreckt sich beispielsweise in einer Ebene, die senkrecht zu dem Teilchenstrahl verläuft. Das erste Niveau weist beispielsweise einen größten Abstand von der der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite der Spülplatte auf und das zweite Niveau weist einen kleineren Abstand zu der Oberseite auf. Das dritte Niveau weist vorzugsweise einen dazwischenliegenden Abstand zu der Oberseite auf. Wird die Spülplatte gegenüberliegend zu der Probe angeordnet, ergibt sich aufgrund dieser Strukturierung in dem ersten Abschnitt ein erster Spalt, in dem zweiten Abschnitt ein zweiter Spalt und in dem dritten Abschnitt ein dritter Spalt, wobei der erste Spalt und der dritte Spalt kleiner dimensioniert sind wie der zweite Spalt.
Der erste Abschnitt, der den ersten Spalt mit der Probe ausbildet, weist beispielsweise zwei Ränder auf, einen Außenrand und einen Innenrand. Der Außenrand bildet den Übergang von dem ersten Abschnitt zu einem den ersten Abschnitt umgebenden Abschnitt, beispielsweise zu dem zweiten oder dem dritten Abschnitt. Der Innenrand bildet den Rand der Durchtrittsöffnung in dem ersten Abschnitt. Prozessgas, das dem ersten Spalt zugeführt wird, muss durch den ersten Spalt von einer Position bei dem Außenrand zu einer Position bei dem Innenrand strömen, um den Bearbeitungsbereich zu erreichen. Maßgeblich für einen resultierenden Volumenstrom ist dabei die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten. Die Länge der Strömungsstrecke zwischen zwei Punkten hängt von der Geometrie des Außenrandes und des Innenrandes sowie der relativen Anordnung der Ränder zueinander ab. Vorzugsweise weisen beide Ränder beispielsweise eine kreisrunde Geometrie auf und der Innenrand ist mittig in dem ersten Abschnitt angeordnet, das heißt, die Durchtrittsöffnung bildet ein zentrales Loch in dem ersten Abschnitt. Der erste Spalt weist dann eine ringförmige Geometrie auf, wobei eine Breite des Rings in radialer Richtung vorzugsweise in einem Bereich von 1 - 100 µm liegt. Es sind aber auch andere Geometrien möglich, beispielsweise gemäß einem regelmäßigen Polygon, wie ein Dreieck oder ein Quadrat oder dergleichen, oder auch sternförmige Geometrien und so weiter. Durch die Gestaltung der Geometrie des Außenrandes und des Innenrandes einerseits sowie durch das Spaltmaß des ersten Spalts andererseits kann ein Gasfluss des Prozessgases durch den ersten Spalt hindurch kontrolliert werden. Man kann auch sagen, dass der erste Abschnitt die Durchtrittsöffnung und einen die Durchtrittsöffnung umgebenden Vorsprung oder Kragen aufweist.
Der zweite Spalt, der durch den zweiten Abschnitt mit gegenüberliegender Probe gebildet wird, dient insbesondere dazu, das Prozessgas zu dem ersten Spalt zu leiten. Der zweite Spalt kann sich hierbei über eine im Vergleich zu dem ersten Spalt große Länge erstrecken, die beispielsweise im Bereich von Zentimetern liegt. Durch das größere Spaltmaß des zweiten Spaltes im Vergleich zum ersten Spalt kann dennoch ein relativ hoher Gasfluss entlang des zweiten Spaltes erreicht werden.
Der dritte Spalt, der durch den dritten Abschnitt mit gegenüberliegender Probe gebildet wird, dient insbesondere dazu, den zweiten Spalt nach außen hin abzudichten, wozu der dritte Abschnitt den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt. Hierunter wird beispielsweise verstanden, dass der dritte Abschnitt den zweiten Abschnitt in einer Ebene, die durch den zweiten Abschnitt definiert ist, in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgibt. Unter „Abdichten“ wird hierbei verstanden, dass ein Strömungswiderstand einer Strömung entlang des dritten Spalts im Vergleich zu einem Strömungswiderstand einer Strömung entlang des zweiten Spalts erhöht ist. Damit kann ein Gasfluss entlang des dritten Spalts reduziert sein. Wie vorstehend beschrieben hängt der Gasfluss hierbei stark von dem Spaltmaß des dritten Spaltes und der Länge der Strömungsstrecke ab. Der dritte Abschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine kürzeste Strömungsstrecke von dem zweiten Spalt nach außen, aus einem Zwischenraum zwischen der Probe und der Spülplatte heraus, wenigstens einen Zentimeter beträgt.
Gemäß einer Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist der erste Spalt ein Maß im Bereich von 1 µm - 50 µm, bevorzugt 3 µm - 20 µm, weiter bevorzugt 5 µm - 10 µm, auf.
Der erste Spalt weist vorzugsweise in dem gesamten ersten Abschnitt ein konstantes Maß oder ein im Wesentlichen konstantes Maß auf. Unter „im Wesentlichen konstant“ wird beispielsweise verstanden, dass kleine Unterschiede, die beispielsweise durch eine Oberflächenstruktur auf der Probe verursacht werden, oder Unterschiede von bis zu 10%, 20%, 30%, oder auch bis zu 50%, ausgehend von einem nominellen Maß, vorhanden sein können. Vorzugsweise bildet ein jeweiliger Abschnitt eine im Wesentlichen ebene Fläche aus. Durch eine planparallele Anordnung der Spülplatte zu der Probe kann erreicht werden, dass der erste Spalt ein im Wesentlichen konstantes Maß aufweist.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der erste Abschnitt eine Struktur aufweist, so dass der erste Spalt entlang des ersten Abschnitts variiert. Beispielsweise kann sich der erste Spalt von dem Außenrand des ersten Abschnitts zu dem Innenrand des ersten Abschnitts hin verjüngen. Hierzu kann der erste Abschnitt beispielsweise eine Kegelform aufweisen, wobei die Durchtrittsöffnung zentral angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist der erste Abschnitt eine Geometrie derart auf, dass ein Verhältnis eines kleinsten Abstands von einem äußeren Rand des ersten Abschnitts bis zu einem Rand der Durchtrittsöffnung in dem ersten Abschnitt zu einem Durchmesser der Durchtrittsöffnung zwischen 0,25 und 4 liegt.
Der Rand der Durchtrittsöffnung in dem ersten Abschnitt kann auch als Innenrand bezeichnet werden. Vorzugsweise gilt die angegebene Relation für jeden Punkt des äußeren Randes. Der kürzeste Abstand wird nachfolgend auch als Breite des ersten Abschnitts bezeichnet. Prozessgas, das durch den ersten Spalt zu dem Bearbeitungsbereich strömt, strömt mit hoher Wahrscheinlichkeit entlang einer Strecke, die mit diesem kürzesten Abstand übereinstimmt.
Wenn die Durchtrittsöffnung kreisrund ist, ist der Durchmesser eine eindeutige geometrische Größe. Wenn die Durchtrittsöffnung nicht kreisrund ist, sondern beispielsweise elliptisch, umfasst der Durchmesser nicht nur einen einzelnen Wert, sondern eine Wertemenge, die durch die beiden Hauptachsen der Ellipse begrenzt ist.
Bei vorgegebener Größe der Durchtrittsöffnung ist damit die Breite des ersten Abschnitts festgelegt. Bei einem Durchmesser von 50 µm liegt der kürzeste Abstand beispielsweise im Bereich von 12,5 µm bis hin zu 200 µm.
Wenn der äußere Rand kreisrund ist und die Durchtrittsöffnung kreisrund ist und koaxial in dem ersten Abschnitt angeordnet ist, dann weisen alle Punkte des äußeren Randes den gleichen kürzesten Abstand auf. Man kann dann auch sagen, dass der erste Abschnitt eine konstante Breite aufweist.
Die Breite des ersten Abschnitts liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 µm - 100 µm, bevorzugt 3 µm - 50 µm, weiter bevorzugt 5 µm - 30 µm, noch weiter bevorzugt 5 µm - 10 µm.
In Ausführungsformen weist die Spülplatte mehrere, voneinander beabstandet angeordnete erste Abschnitte auf, die jeweils eine Durchtrittsöffnung für den Teilchenstrahl aufweisen und die jeweils einen ersten Spalt mit der Probe definieren. Verschiedene erste Abschnitte können dabei eine unterschiedliche Geometrie aufweisen, insbesondere können unterschiedlich große Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Durchtrittsöffnung einen Durchmesser von höchstens 200 µm, bevorzugt höchstens 100 µm, weiter bevorzugt höchstens 50 µm, weiter bevorzugt höchstens 30 µm, auf.
Je größer die Durchtrittsöffnung, umso größer kann der Bearbeitungsbereich sein. Andererseits führt eine größere Durchtrittsöffnung zu einem vermehrten Gasfluss von dem Bearbeitungsbereich in die Einrichtung zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls, also beispielsweise in die Elektronensäule hinein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist der zweite Spalt ein Maß im Bereich von 30 µm - 1 mm auf.
Damit ist ein um mehrere Größenordnungen höherer Gasfluss entlang dem zweiten Spalt als entlang dem ersten ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich das Prozessgas effizient entlang dem zweiten Spalt zu dem ersten Spalt leiten.
Bei einer planparallelen Anordnung von Spülplatte zu Probe ergibt sich als Maß für den zweiten Spalt beispielsweise als die Summe aus dem Maß des ersten Spalts mit dem Niveauunterschied zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung ist der zweite Spalt zum Leiten von Prozessgas entlang einer Strecke von wenigstens 300 µm, vorzugsweise wenigstens 1 mm, bevorzugt wenigstens 3 mm, weiter bevorzugt wenigstens 1 cm, eingerichtet.
Man kann auch sagen, dass der zweite Spalt einen Kanal bildet, entlang dem das Prozessgas strömt. Je länger der Kanal ist, umso weiter kann ein Prozessgas-Anschluss von dem ersten Spalt entfernt sein, was aus Platzgründen vorteilhaft sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung umgibt der zweite Abschnitt den ersten Abschnitt zumindest teilweise, vorzugsweise wenigstens von zwei Seiten, bevorzugt wenigstens von drei Seiten, weiter bevorzugt vollständig.
Umschließen bedeutet beispielsweise, dass ein Pfad, der von einem Punkt des ersten Abschnitts radial nach außen verläuft, den zweiten Abschnitt quert.
In bevorzugten Ausführungsformen grenzt der zweite Abschnitt an den ersten Abschnitt direkt an. Alternativ hierzu kann zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt, der dritte Abschnitt oder ein Übergangsabschnitt oder dergleichen angeordnet sein. Ein zwischen einem solchen Übergangsabschnitt und der Probe definierter Spalt weist ein Maß auf, das zwischen dem Maß des ersten Spalts und dem Maß des zweiten Spalts liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist der dritte Spalt ein Maß im Bereich von 5 µm - 100 µm, vorzugsweise 5 µm - 50 µm, bevorzugt 10 µm - 50 µm, weiter bevorzugt 10 µm - 30 µm auf.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der dritte Spalt so groß wie der erste Spalt.
Vorzugsweise umschließt der dritte Abschnitt den zweiten Abschnitt und den ersten Abschnitt vollständig. Das heißt insbesondere, dass jeder Pfad, der in dem ersten Abschnitt oder in dem zweiten Abschnitt entspringt und nach außen, aus einem Zwischenraum zwischen der Spülplatte und der Probe führt, den dritten Abschnitt quert.
Der dritte Abschnitt weist insbesondere eine Ausdehnung im Bereich einiger Millimeter auf. Aufgrund dieser Größe in Verbindung mit dem geringen Spaltmaß kann ein sehr geringer Gasfluss durch den dritten Spalt erreicht werden, und damit eine gute Abdichtung des zweiten Spalts nach außen.
Beispielsweise ist die Spülplatte kreisrund und weist einen Durchmesser von 1 cm auf. Der erste Abschnitt ist beispielsweise kreisrund (der äußere Rand bildet einen Kreis) und weist einen Durchmesser von 100 µm auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung bildet der zweite Spalt einen Zustrom-Kanal aus und die Spülplatte weist wenigstens einen Zuführungs-Kanal auf, der durch die Spülplatte hindurch verläuft und zum Leiten von Prozessgas zu dem Zustrom-Kanal eingerichtet ist.
Bei dieser Ausführungsform wird das Prozessgas durch die Spülplatte hindurch zu dem Zustrom-Kanal geleitet. Damit kann ein Gasanschluss für das Prozessgas auf der Oberseite der Spülplatte ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte wenigstens einen Ableitungs-Kanal auf, der durch die Spülplatte hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas aus dem zweiten Spalt und/oder dem dritten Spalt eingerichtet ist.
Bei dieser Ausführungsform kann ein konstanter Prozessgasfluss eingestellt werden. Überschüssiges Prozessgas wird hierbei durch den Ableitungs-Kanal wieder gesammelt. Damit kann das Prozessgas insbesondere auch wiederverwendet werden, sofern der Anteil an Fremdgas nicht übermäßig hoch wird. Zusätzlich oder alternativ kann das gesammelte Prozessgas wiederaufbereitet werden. Damit kann der Prozessgasverbrauch erheblich gesenkt werden und somit Kosten gesenkt werden.
Der Ableitungs-Kanal kann direkt in den zweiten Spalt und/oder den dritten Spalt münden, um Prozessgas direkt aus dem zweiten Spalt und/oder dem dritten Spalt abzuleiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte einen vierten Abschnitt auf, welcher mit der Probe einen vierten Spalt definiert, wobei der vierte Abschnitt den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt, und wobei ein durch die Spülplatte verlaufender Ableitungs-Kanal zum Ableiten von Prozessgas aus dem vierten Spalt eingerichtet ist.
Der vierte Spalt kann insbesondere dazu eingerichtet sein, nach außen entweichendes Prozessgas zu sammeln und abzuleiten.
Zwischen dem vierten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt kann ein weiterer Abschnitt angeordnet sein, beispielsweise der dritte Abschnitt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte einen fünften Abschnitt auf, der mit der Probe einen fünften Spalt definiert, und weist einen zusätzlichen Zuführungs-Kanal auf, der durch die Spülplatte hindurch verläuft und der zum Leiten eines Zusatzgases zu dem fünften Spalt eingerichtet ist, wobei der fünfte Abschnitt den vierten Abschnitt zumindest teilweise umgibt.
In dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft noch besser vermieden werden, dass Prozessgas nach außen entweicht, da das Zusatzgas in dem fünften Spalt einen Gegendruck erzeugt. Dies ist insbesondere bei hochreaktiven Prozessgasen vorteilhaft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung besteht die Spülplatte aus einem Material umfassend ein Metall, einen Halbleiter und/oder Glas.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte eine runde Form mit einem Durchmesser von 1 mm - 200 mm, bevorzugt 2 mm - 100 mm, weiter bevorzugt 3 mm - 30 mm, auf, in deren Mitte die Durchtrittsöffnung in dem ersten Abschnitt angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte zusätzlich eine Abschirmeinheit auf, die in dem Bereich des ersten Abschnitts gebildet ist, insbesondere den ersten Abschnitt ausbildet, und die zur elektrostatischen Abschirmung von in dem Bearbeitungsbereich vorhandenen Ladungen eingerichtet ist.
Die Abschirmeinheit umfasst insbesondere ein elektrisch leitfähiges Material, wie ein Metall, das auf ein vorgegebenes Potential gelegt ist. Die Abschirmeinheit kann eine leitfähige Beschichtung umfassen. Vorzugsweise ist die Abschirmeinheit geerdet, also auf ein Potential von 0 V gelegt.
Bevorzugt bildet die Abschirmeinheit den ersten Abschnitt aus. Damit ist sichergestellt, dass das Abschirmelement so nahe wie möglich an dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist und damit eine besonders gute Abschirmung erzielt.
Sofern die Durchtrittsöffnung in dem ersten Abschnitt einen relativ großen Durchmesser, beispielsweise über 80 µm, aufweist, kann die Abschirmeinheit zusätzlich ein aus einem leitfähigen Material gebildetes Netz umfassen, das an dem Innenrand des ersten Abschnitts befestigt ist und die Durchtrittsöffnung überspannt. Das Netz selbst weist vorteilhaft möglichst schmale Stege mit möglichst großen Maschen auf. Die Maschen sind beispielsweise wabenförmig und weisen einen Durchmesser im Bereich von 20 - 50 µm auf, die Stege weisen vorzugsweise eine maximale Breite von bis zu 10 µm auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung weist die Spülplatte zusätzlich eine Strahlablenkungseinheit umfassend mehrere Pole auf.
Die Strahlablenkungseinheit ist vorzugsweise möglichst nahe an der Durchtrittsöffnung angeordnet und weist einen möglichst geringen Durchmesser auf. Die Strahlablenkungseinheit umfasst mehrere einander gegenüber angeordnete Pole, die jeweils auf ein entgegengesetztes Potential gelegt werden, um eine Strahlablenkung zu bewirken. Durch die Kombination einer Mehrzahl an solcher Polpaare, vorzugsweise bis zu acht Einzelpole, die vier Polpaare bilden, kann eine sehr präzise Ablenkung des Teilchenstrahls erzielt werden. Die Strahlablenkungseinheit weist vorzugsweise eine kreisrunde Durchtrittsöffnung für den Teilchenstrahl auf. Je kleiner die Durchtrittsöffnung ist, umso geringer können die zur Strahlablenkung verwendeten Spannungen sein, da die elektrische Feldstärke die für die Strahlablenkung maßgebliche Größe ist, die sich als Quotient aus Spannung durch Abstand ergibt.
Die Spülplatte kann insbesondere einen mehrteiligen Aufbau aufweisen. Beispielsweise umfasst die Spülplatte eine erste Teilplatte und eine zweite Teilplatte. Die erste Teilplatte und die zweite Teilplatte sind an einer Fügefläche zusammengefügt. Die Fügefläche verläuft insbesondere senkrecht zu dem Teilchenstrahl. Die erste Teilplatte und/oder die zweite Teilplatte können an der Fügfläche eine Strukturierung aufweisen, die beispielsweise in zusammengefügtem Zustand den Zuführungs-Kanal oder den Ableitungs-Kanal ausbilden. Damit ist ein in der Spülplatte verlaufendes Leitungssystems zum Leiten des Prozessgases ausgebildet. Die zweite Teilplatte weist an ihrer der Fügefläche gegenüberliegenden Seite die verschiedenen Abschnitte auf, die bei gegenüberliegend angeordneter Probe die verschiedenen Spalte ausbilden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls in einem Bearbeitungsbereich auf der Probe und eine Spülplatte, die wie anhand des ersten Aspekts beschrieben ausgebildet ist, wobei die Spülplatte an der Einrichtung zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls der Probe gegenüberliegend angeordnet ist. Ferner ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Verkippung zwischen der Spülplatte und der Probe vorgesehen. Eine Ausrichteinheit umfassend mehrere Aktuator-Elemente ist dazu eingerichtet, die Spülplatte und die Probe in Abhängigkeit der erfassten Verkippung zueinander auszurichten.
Die für die Bearbeitungsanordnung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Vorrichtung entsprechend und umgekehrt.
Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens drei Sensorelemente, die jeweils zum Erfassen eines Abstands eingerichtet sind. Beispielsweise bildet die Spülplatte eine Referenzebene, wobei die Sensorelemente den Abstand zwischen der Probe und der Referenzebene erfassen. Beispielsweise sind die Sensorelemente an der Spülplatte angeordnet. Alternativ hierzu kann die Spülplatte mit einem exakten Abstand zu einem Halteelement, das die Referenzebene bildet und an dem auch die Sensorelemente angeordnet sind, angeordnet sein.
Vorzugsweise wird die Probe möglichst parallel zu der Spülplatte ausgerichtet, so dass die sich ergebenden Spaltmaße möglichst konstant sind.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine bestimmte Verkippung erwünscht ist, um bestimmte Gasflussverhältnisse an der Probenoberfläche einzustellen.
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise ein Gehäuse zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre und einen Probentisch zum Halten der Probe in einer Bearbeitungsposition in der Prozessatmosphäre. Die Ausrichteinheit ist vorzugsweise zum Ausrichten des Probentischs eingerichtet.
Falls die Spülplatte selbst eine Verkippung zu der Referenzebene, relativ zu der die Sensorelemente den Abstand erfassen, aufweist, können zusätzliche Sensorelemente zum Erfassen eines Abstands von dem Probentisch zu der Spülplatte und zum Erfassen eines Abstands von dem Probentisch zu der Referenzebene vorgesehen sein. Die Referenzebene wird insbesondere durch ein Haltelement gebildet. Indem die Abstände inklusive einer eventuell vorliegenden Verkippung zwischen Probentisch und Spülplatte, zwischen Probentisch und Halteelement und zwischen Halteelement und Probe erfasst werden, kann auf eine Verkippung zwischen Probe und Spülplatte geschlossen werden.
Die Ausrichteinheit ist zum Ausgleichen einer solchen Verkippung eingerichtet. Die Ausrichteinheit ist beispielsweise zum Ausrichten des Probentischs eingerichtet und umfasst beispielsweise drei Stützpunkte, von denen wenigstens zwei mittels eines jeweiligen Aktuator-Elements in Strahlrichtung verschiebbar sind. Der dritte Stützpunkt weist beispielsweise ein Gelenk auf, um ein Verkippen des Probentischs zu ermöglichen. Alternativ können mehr als zwei Stützpunkte mit Aktuator-Elementen verschiebbar sein, beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs Stützpunkte.
Die Sensorelemente umfassen beispielsweise konfokale Abstandssensoren und/oder interferometrische Abstandssensoren.
Durch die Sensoreinrichtung und die Ausrichteinheit kann eine sehr exakte Ausrichtung der Spülplatte relativ zu der Probe erreicht werden, womit ein Spaltmaß für den ersten Spalt von 5 - 20 µm erzielt werden kann. Damit lassen sich die zu dem ersten Aspekt genannten Vorteile der Spülplatte mit mehreren Abschnitten erzielen.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl-induzierten Bearbeitungsprozess mit der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird die Probe relativ zu der Spülplatte ausgerichtet. In einem zweiten Schritt wird Prozessgas zu dem zweiten Spalt zugeführt. Das Prozessgas wird durch den zweiten Spalt zu dem ersten Spalt geleitet und strömt durch den ersten Spalt an den Bearbeitungsbereich. In einem dritten Schritt wird der fokussierter Teilchenstrahl auf den Bearbeitungsbereich eingestrahlt. Auf diese Weise kann in dem Bearbeitungsbereich eine lokale chemische Reaktion, die auf einer Aktivierung des Prozessgases durch den Teilchenstrahl und/oder durch sekundäre Effekte beruht, gezielt ausgelöst werden, wie beispielsweise ein Depositionsprozess oder ein Ätzprozess.
Die für die Bearbeitungsanordnung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Spülplatte vorgeschlagen. Die Spülplatte umfasst einen ersten Abschnitt, welcher eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt eines Teilchenstrahls auf einen Bearbeitungsbereich einer Probe aufweist, wobei der erste Abschnitt dazu eingerichtet ist, mit der Probe einen ersten Spalt zu bilden, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem Bearbeitungsbereich eingerichtet ist, einen zweiten Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, mit der Probe einen zweiten Spalt zu bilden, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem ersten Spalt eingerichtet ist, einen dritten Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, mit der Probe einen dritten Spalt zu bilden, der den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt und den zweiten Spalt nach außen hin abdichtet. Der erste Abschnitt, der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt sind derart ausgebildet, dass der erste Spalt und der dritte Spalt kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt.
Die anhand des ersten Aspekts beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Spülplatte entsprechend.
Gemäß einem fünften Aspekt wird die Verwendung einer Spülplatte gemäß dem vierten Aspekt in einer Bearbeitungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagen.
Gemäß einem sechsten Aspekt wird eine Bearbeitungsanordnung mit einer Einrichtung zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls, einer Probe, welche mithilfe des Teilchenstrahls und eines Prozessgases bearbeitbar ist, und mit einer Spülplatte vorgeschlagen. Die Spülplatte weist auf
einen ersten Abschnitt, welcher eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf einen Bearbeitungsbereich der Probe aufweist, wobei der erste Abschnitt mit der Probe einen ersten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem Bearbeitungsbereich eingerichtet ist;
einen zweiten Abschnitt, welcher mit der Probe einen zweiten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem ersten Spalt eingerichtet ist; und
einen dritten Abschnitt, welcher mit der Probe einen dritten Spalt definiert, der den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt;
wobei der erste und dritte Spalt kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt, und wobei die Spülplatte wenigstens einen Ableitungs-Kanal aufweist, der durch die Spülplatte hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas aus dem zweiten Spalt und/oder dem dritten Spalt eingerichtet ist.
Die für die Bearbeitungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Eigenschaften, Vorteile und Definitionen gelten für die Bearbeitungsanordnung des sechsten Aspekts entsprechend.
Gemäß einem siebten Aspekt wird eine Spülplatte vorgeschlagen. Die Spülplatte weist auf
einen ersten Abschnitt, welcher eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf einen Bearbeitungsbereich der Probe aufweist, wobei der erste Abschnitt mit der Probe einen ersten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem Bearbeitungsbereich eingerichtet ist;
einen zweiten Abschnitt, welcher mit der Probe einen zweiten Spalt definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas zu dem ersten Spalt eingerichtet ist; und
einen dritten Abschnitt, welcher mit der Probe einen dritten Spalt definiert, der den zweiten Abschnitt zumindest teilweise umgibt;
wobei der erste und dritte Spalt kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt, und wobei die Spülplatte wenigstens einen Ableitungs-Kanal aufweist, der durch die Spülplatte hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas aus dem zweiten Spalt und/oder dem dritten Spalt eingerichtet ist.
Gemäß einem achten Aspekt wird die Verwendung einer Spülplatte gemäß dem siebten Aspekt in einer Bearbeitungsanordnung gemäß dem sechsten Aspekt vorgeschlagen.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt schematisch eine Unteransicht der Spülplatte der 1;
3 zeigt schematisch eine Unteransicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
4 zeigt schematisch eine Unteransicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
5 zeigt schematisch eine Unteransicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
6 zeigt schematisch eine Unteransicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
7 zeigt schematisch eine Unteransicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
8 zeigt schematisch eine Unteransicht eines siebten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
9 zeigt schematisch eine Unteransicht eines achten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte;
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel;
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel;
12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe; und
13 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit darunter angeordneter Probe 300. Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Bearbeitungsanordnung 10 (siehe 12). Die 2 zeigt eine Unteransicht der Spülplatte 100. Wie hier erkennbar ist, weist die Spülplatte 100 eine kreisrunde Form auf. In diesem Beispiel weist die Spülplatte 100 drei Abschnitte 110, 120, 130 auf, die jeweils ein Niveau auf der Unterseite der Spülplatte 100 bilden. Durch die gegenüberliegende Anordnung der Probe 300 bildet sich in den Abschnitten 110, 120, 130 jeweils ein Spalt 112, 122, 132 aus, dessen Maß einerseits von dem Abstand der Probenoberfläche zu einer Referenzebene der Spülplatte, beispielsweise einer virtuellen Mittelebene, und andererseits von dem jeweiligen Niveau abhängt. In diesem Beispiel weisen der erste Abschnitt 110 und der dritte Abschnitt 130 das gleiche Niveau auf, weshalb der erste Spalt 112 und der dritte Spalt 132 das gleiche Maß aufweisen. Der zweite Abschnitt 120 weist ein anderes Niveau auf, weshalb der zweite Spalt 122 ein anderes Maß aufweist. Insbesondere ist der zweite Spalt 122 größer dimensioniert als der erste Spalt 112 und der dritte Spalt 132. Beispielsweise weisen der erste Spalt 112 und der dritte Spalt 132 ein Maß von 20 µm auf und der zweite Spalt 122 weist ein Maß von 500 µm auf. In diesem Beispiel ist der erste Abschnitt 112 kreisförmig ausgestaltet und der zweite 122 und dritte Abschnitt 132 sind ringförmig ausgestaltet. Die Abschnitte 112, 122, 132 sind koaxial zueinander angeordnet. Damit umgibt oder umschließt der zweite Abschnitt 120 den ersten Abschnitt 110 vollständig und der dritte Abschnitt 130 umgibt oder umschließt den zweiten Abschnitt 120 vollständig.
Der erste Abschnitt 110 umfasst eine Durchtrittsöffnung 114 für den Teilchenstrahl 242, so dass der Teilchenstrahl 242 durch die Spülplatte 100 hindurch auf den Bearbeitungsbereich 302 auf der Probe 300 einstrahlen kann. Die Durchtrittsöffnung 114 weist in diesem Beispiel einen Durchmesser von 50 µm auf. Der erste Abschnitt 110 ist nach außen durch einen äußeren Rand 110a begrenzt und weist weiterhin einen Innenrand 110i auf, der den Rand der Durchtrittsöffnung 114 bildet. Der Abstand von dem äußeren Rand 110a und dem Innenrand 110i kann auch als Breite des ersten Abschnitts 110 bezeichnet werden. Der erste Abschnitt 110 weist in diesem Beispiel eine Breite von 20 µm auf. Prozessgas kann in dem zweiten Spalt 122 aufgrund des Unterschieds in den Spaltmaßen im Vergleich zu dem ersten Spalt 112 oder dem dritten Spalt 132 mit einem relativ geringen Strömungswiderstand strömen. Damit ist der zweite Spalt 122 dazu eingerichtet, einen ausreichend großen Volumenstrom von Prozessgas auch über weite Strecken zu dem ersten Spalt 112 zu leiten. Der Gasfluss durch den ersten Spalt 112 hindurch zu dem Bearbeitungsbereich 302 wird insbesondere durch die Breite des ersten Abschnitts 110 und das Maß des ersten Spalts 112 bestimmt.
3 zeigt schematisch eine Unteransicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100, die beispielsweise eine kreisrunde Geometrie mit einem Durchmesser von 30 cm aufweist. Die Spülplatte 100 weist in diesem Beispiel drei Abschnitte 110, 120, 130 auf, die jeweils ein unterschiedliches Niveau aufweisen und damit bei gegenüberliegend angeordneter Probe 300 (siehe 1, 10, oder 11) Spalte 112, 122, 132 mit unterschiedlichem Maß definieren. In diesem Beispiel spannt jeder der Abschnitte 110, 120, 130 eine sich senkrecht zu dem Teilchenstrahl 242 (siehe 1 oder 10 - 12) erstreckende Ebene auf, wobei die mehreren Ebenen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Bei einer planparallelen Anordnung der Probe 300 und der Spülplatte 100 ergeben sich in Abhängigkeit des Abstands von der Probe 300 Spaltmaße, die sich voneinander durch den Abstand dieser Ebenen voneinander unterscheiden. Beispielsweise weist der erste Abschnitt 110 ein Niveauunterschied (einen Abstand der Ebenen) von 500 µm zu dem zweiten Abschnitt 120 und von 20 µm zu dem dritten Abschnitt 130 auf. Bei einem Spaltmaß von 20 µm für den ersten Spalt 112 ergibt sich damit ein Spaltmaß von 520 µm für den zweiten Spalt 122 und von 40 µm für den dritten Spalt 132.
Der erste Abschnitt 110 umfasst die Durchtrittsöffnung 114, die zentral in diesem angeordnet ist. Der erste Abschnitt 110 ist kreisrund und weist beispielsweise einen Durchmesser von 60 µm auf. Die Durchtrittsöffnung 114 ist kreisrund ausgebildet und weist beispielsweise einen Durchmesser von 30 µm auf. Damit weist der erste Abschnitt 110 eine Breite, die von dem Außenrand 110a (siehe 1 oder 2) des ersten Abschnitts 110 zu dem Rand der Durchtrittsöffnung 114 gemessen wird, von 15 µm auf. Der erste Abschnitt 110 ist von dem zweiten Abschnitt 120 umgeben, der mit der Probe 300 den zweiten Spalt 122 bildet, welcher einen geradlinigen Kanal bildet. Der Kanal 122 weist beispielsweise eine Länge von 20 cm und eine Breite von 2 cm auf. Der Kanal 122 erstreckt sich von einem Zuführungs-Kanal 124, der durch die Spülplatte 100 hindurch verläuft und zum Zuführen von Prozessgas PG zu dem Kanal 122 eingerichtet ist, hin zu einem Ableitungs-Kanal 126, der durch die Spülplatte 100 hindurch verläuft und zum Ableiten des Prozessgases PG aus dem Kanal 122 eingerichtet ist. Auf diese Weise kann ein vorbestimmter Prozessgasdruck in dem Kanal 122 eingestellt werden, womit ein bestimmter Gasfluss durch den ersten Spalt 112 zu dem Bearbeitungsbereich 302 (siehe 1 oder 10 - 12) erreicht werden kann. Über die Parameter Prozessgasdruck in dem Kanal 122, Breite des ersten Abschnitts 110 und Maß des ersten Spalts 112 kann somit der Prozessgasdruck in dem Bearbeitungsbereich 302 eingestellt werden. Der Prozessgasdruck wird vorzugsweise so eingestellt, dass einerseits eine Leckrate von Prozessgas PG, das durch die Durchtrittsöffnung 114 hindurch entgegen dem Teilchenstrahl 242 strömt, möglichst geringgehalten wird, andererseits aber genügend Prozessgas PG in dem Bearbeitungsbereich 302 vorhanden ist, um eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen. Der zweite Abschnitt 120 ist von dem dritten Abschnitt 130 umschlossen, wodurch der zweite Spalt 122 nach außen hin durch den dritten Spalt 132 abgedichtet ist.
4 zeigt schematisch eine Unteransicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Diese entspricht dem Beispiel der 3 mit dem Unterschied, dass drei erste Abschnitte 110 mit jeweiliger Durchtrittsöffnung 114 in dem Kanal 122 angeordnet sind. Dies kann eine Nutzungsdauer der Spülplatte 100 verlängern, da sich die Durchtrittsöffnung 114 mit zunehmender Benutzungsdauer beispielsweise durch physikalisch-chemische Prozesse langsam zusetzen kann. Es kann dann auf eine der alternativen Durchtrittsöffnungen 114 ausgewichen werden, womit ein Austausch der Spülplatte 100 als Ganzes vermieden werden kann.
5 zeigt schematisch eine Unteransicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Mit Ausnahme der Anordnung des zweiten Abschnitts 120 entspricht diese beispielsweise derjenigen der 3. Insbesondere sind in diesem Beispiel zwei zweite Abschnitte 120 vorhanden, die voneinander durch den dritten Abschnitt 130 getrennt sind. In einen der beiden zweiten Spalte 122 mündet der Zuführungs-Kanal 124. Dieser Spalt 122 wird auch als Zustrom-Kanal bezeichnet. Von dem anderen zweiten Spalt 122 geht der Ableitungs-Kanal 126 ab. Dieser Spalt 122 wird auch als Abstrom-Kanal bezeichnet. In diesem Beispiel bildet der Abstrom-Kanal 122 einen kreisförmigen Kanal, der eine Unterbrechung im Bereich des Zustrom-Kanals 122 aufweist. Damit umfasst der Abstrom-Kanal 122 den Zustrom-Kanal 122 fast vollständig. Prozessgas PG, das aus dem Zustrom-Kanal 122 durch den dritten Spalt 132 nach außen hin entweicht, kann damit fast vollständig in dem Abstrom-Kanal 122 gesammelt und über den Ableitungs-Kanal 126 abgeführt werden.
6 zeigt schematisch eine Unteransicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Die Spülplatte 100 weist beispielsweise eine kreisrunde Geometrie und einen Durchmesser von 20 cm auf. Die unterschiedlichen Abschnitte 110, 120, 130, 140 weisen eine axiale Symmetrie auf. Insbesondere sind alle Abschnitte 110, 120, 130, 140 kreisrund oder ringförmig ausgebildet und koaxial zueinander und in Bezug auf die Spülplatte 100 angeordnet. Ein jeweiliger Abschnitt 110, 120, 130, 140 bildet hierbei ein Niveau, so dass sich bei gegenüberliegender Anordnung eine Probe 300 (siehe 1 oder 11) in dem jeweiligen Abschnitt 110, 120, 130, 140 jeweils ein Spalt 112, 122, 132, 142 ausbildet, wobei verschiedene Spalte 112, 122, 132, 142 unterschiedliche Maße aufweisen können. In der Mitte ist der erste Abschnitt 110 mit zentraler Durchtrittsöffnung 114 angeordnet. Den ersten Abschnitt 110 umgibt der dritte Abschnitt 130. Diesen umgibt wiederum der zweite Abschnitt 120, wobei ein Zuführungs-Kanal 124 zum Zuführen von Prozessgas PG in den zweiten Spalt 122 mündet. Den zweiten Abschnitt 120 umgibt ein weiterer dritter Abschnitt 130, welcher von einem vierten Abschnitt 140 umgeben ist. Von dem vierten Spalt 140 geht ein Ableitungs-Kanal 126 ab, durch welchen Prozessgas PG durch die Spülplatte 100 hindurch abgeführt werden kann. Der vierte Abschnitt 140 ist von einem weiteren dritten Abschnitt 130 umgeben. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass in dem inneren dritten Spalt 132, der den ersten Spalt 112 umgibt, ein konstanter Prozessgasdruck erreicht wird. Jeder Strömungspfad, der von dem zweiten Spalt 122 nach außen führt, kreuzt den vierten Spalt 142 und kann dort gesammelt und abgeleitet werden. Damit kann ein Verlust von Prozessgas PG in eine Umgebung nahezu ausgeschlossen werden.
7 zeigt schematisch eine Unteransicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Dieses Beispiel ähnelt der Struktur des fünften Ausführungsbeispiels, wobei der zweite Abschnitt 120 einen zusätzlichen linearen Teil aufweist, der einen länglichen Kanal 122 bildet, über den das Prozessgas PG dem kreisrunden Kanal 122 zugeführt wird. Auf diese Weise kann der Zuführungs-Kanal 124 radial weiter außen in der Spülplatte 100 angeordnet sein, was vorteilhaft sein kann.
8 zeigt schematisch eine Unteransicht eines siebten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Dieses Beispiel weist die Besonderheit auf, dass außer dem Prozessgas PG ein Zusatzgas ZG über einen Zuführungs-Kanal 154 in einen fünften Spalt 152 zugeführt wird.
Der innere Bereich der Spülplatte 100 weist beispielsweise die gleiche Struktur wie das zweite Ausführungsbeispiel (siehe 3) auf. Dieser innere Bereich ist von einem vierten Abschnitt 140 umschlossen, der zwei miteinander verbundene Ringkanäle 142 umfasst. Der vierte Spalt 142 ist mit einem Ableitungs-Kanal 126 verbunden, über den Prozessgas PG und Zusatzgas ZG, das in den vierten Spalt 142 strömt, abgeleitet und gesammelt werden kann. In einem Zwischenbereich zwischen den beiden verbundenen Ringkanälen 142 des vierten Abschnitts 140 ist der fünfte Abschnitt 150 angeordnet, der einen unterbrochenen Ringkanal 152 bildet. Das Zusatzgas ZG ist beispielsweise ein schwach reaktives Gas, wie ein Edelgas, beispielsweise Argon. Indem in dem fünften Spalt 152 mit dem Zusatzgas ZG ein höherer Gasdruck als in dem vierten Spalt 142 eingestellt wird, ergibt sich eine Strömung von dem fünften Spalt 152 radial nach innen und nach außen, über den jeweils dazwischenliegenden dritten Spalt 132, hin zu dem vierten Spalt 142. Insbesondere kann durch die nach innen gerichtete Strömung noch stärker vermieden werden, dass Prozessgas PG aus dem zweiten Spalt 122 nach außen in eine Umgebung abströmt.
9 zeigt schematisch eine Unteransicht eines achten Ausführungsbeispiels einer Spülplatte 100. Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem siebten Ausführungsbeispiel (siehe 8), allerdings weist der vierte Abschnitt 140 keinen äu-ßeren Ringkanal 142 auf. Dafür weist der fünfte Abschnitt 150 einen geschlossenen Ring 152 auf, das heißt, der fünfte Abschnitt 150 umschließt den vierten Abschnitt 140 vollständig. Bei dieser Struktur kann sich eine Strömung des Zusatzgases ZG aus dem fünften Bereich 150 in eine Umgebung ergeben.
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte 100 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Die Struktur der Abschnitte 110, 120, 130 entspricht beispielsweise jener des zweiten Ausführungsbeispiels (siehe 3). In dem neunten Ausführungsbeispiel ist der erste Abschnitt 110 durch ein elektrisch leitfähiges Material gebildet und bildet damit eine Abschirmeinheit 160. Die Abschirmeinheit 160 ist vorzugsweise auf Erdpotential gelegt. Ein elektrisches Feld, das beispielsweise von einer Ansammlung positiver oder negativer Ladungen in dem Bearbeitungsbereich 302 hervorgerufen wird, kann auf diese Weise an einem Eindringen in den Bereich oberhalb der Durchtrittsöffnung 114 gehindert werden. Eine ungünstige und/oder unkontrollierte Ablenkung des Teilchenstrahls 242 durch ein solches unerwünschtes elektrisches Feld kann damit minimiert werden. Zusätzlich weist die Spülplatte 100 eine Strahlablenkungseinheit 170 auf. Diese weist beispielsweise vier gegenüberliegend angeordnete Polpaare auf (in der 10 ist nur ein Paar dargestellt). Durch Anlegen einer Spannung zwischen die zwei Pole eines jeweiligen Polpaars bildet sich ein elektrisches Feld zwischen den beiden Polen aus, das zum Ablenken des Teilchenstrahls 242 genutzt werden kann. Mit der Strahlablenkungseinheit 170 lässt sich der Teilchenstrahl 242 vorteilhaft über den Bearbeitungsbereich 302 rastern. Die konisch verlaufende Öffnung oberhalb der Durchtrittsöffnung 114 ist vorteilhaft, um zurückgestreute Elektronen und/oder Sekundärelektronen aus dem Bearbeitungsbereich 302, die eine schräge Bahn aufweisen, detektieren zu können.
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Spülplatte 100 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel. Die Spülplatte 100 weist beispielsweise eine Struktur ähnlich dem siebten oder achten Ausführungsbeispiel (siehe 8 oder 9) auf, mit ringförmigen Kanälen, die durch den zweiten 122, vierten 142 und fünften Spalt 152 gebildet werden. Der zweite Spalt 122 ist mit einem Zuführungs-Kanal 124 zum Zuführen von Prozessgas PG fluidisch verbunden. Der vierte Spalt 142 ist mit einem Ableitungs-Kanal 126 zum Ableiten von sich in dem vierten Spalt 142 sammelnden Gasen PG, ZG fluidisch verbunden. Der fünfte Spalt 152 ist mit einem weiteren Zuführungs-Kanal 154 zum Zuführen von Zusatzgas ZG fluidisch verbunden.
In der 11 ist nur eine Hälfte der Spülplatte 100 und Probe 300 dargestellt, die weitere Hälfte weist beispielsweise die gleiche Struktur der Abschnitte 110, 120, 130 140, 150 auf, wobei die Kanäle 124, 126, 154 nur einseitig vorhanden sind. Der erste Abschnitt 110 umfasst die Durchtrittsöffnung 114 für den Teilchenstrahl 242. Der erste Abschnitt 110 ist, wie bereits anhand der 10 beschrieben, aus einem elektrisch leitenden Material gebildet oder mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet und dient damit zugleich als Abschirmeinheit 160. Zwischen dem ersten Abschnitt 110 und dem zweiten Abschnitt 120 ist ein konisch zulaufender Abschnitt angeordnet (ohne Bezugszeichen), wodurch sich ein Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt 110 und dem zweiten Abschnitt 120 ergibt. Oberhalb der sich nach oben hin weitenden Durchtrittsöffnung ist zudem eine Strahlablenkungseinheit 170 angeordnet, wie bereits anhand der 10 erläutert.
Die Spülplatte 100 kann insbesondere mehrteilig aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Spülplatte 100 mehrere Teilplatten umfassen, wobei in einer jeweiligen Teilplatte derart Vertiefungen ausgebildet sind, dass sich beim Zusammenfügen der Teilplatten zu der Spülplatte 100 die Kanäle 124, 126, 154 bilden.
12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200 zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe 300, insbesondere einer Lithographiemaske für die Mikrolithographie. Die Vorrichtung 200 umfasst ein Gehäuse 210 zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre, die beispielsweise eine vorgegebene Gaszusammensetzung, zum Beispiel eine Stickstoffatmosphäre, bei einem vorgegebenen Druck, zum Beispiel im Bereich 10^-5 - 10^-8 mBar, aufweist. Hierzu ist das Gehäuse 210 beispielsweise mit einer Vakuumpumpe 250 verbunden und kann weiterhin mit (nicht dargestellten) Gaszuführungen verbunden sein. Die geschweifte Klammer deutet an, dass die Vorrichtung 200 mit darin angeordneter Probe 300 eine Bearbeitungsanordnung 10 bildet.
In dem Gehäuse 210 ist ein Probentisch 220 zum Halten der Probe 300 angeordnet. Der Probentisch 220 ist auf einer Ausrichteinheit mit drei Stützstellen angeordnet. Eine der Stützstellen 221 weist eine feste Höhe auf und die zwei anderen Stützstellen weisen jeweils ein Aktuator-Element 222 auf. Die Aktuator-Elemente 222 sind zum Verlagern des Probentisches 220 entlang einer z-Achse, die in Richtung des Teilchenstrahls 242 verläuft, eingerichtet, wie durch die Doppelpfeile dargestellt. Damit kann die Oberfläche des Probentisches 220 verkippt werden. Der Probentisch 220 ist zudem auf einer hier nicht dargestellten Verlagerungseinheit angeordnet, mittels welcher der Probentisch 220 in x-y-Richtung (senkrecht zu der z-Achse) bewegt werden kann. Zusätzlich kann der Probentisch 220 auch drehbar gelagert sein. Der Probentisch 220 ist vorzugsweise von dem Gehäuse 210 schwingungsentkoppelt und/oder schwingungsgedämpft gehalten.
In dem Gehäuse 210 ist weiterhin ein Mittel 230 zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls 242 angeordnet. Es handelt sich dabei beispielsweise um eine Elektronensäule. In dem Mittel 230, das ein eigenes Gehäuse (ohne Bezugszeichen) aufweist, herrscht vorzugsweise eine Prozessatmosphäre mit einem Druck von 10^-7 - 10^-8 mBar. Die Elektronensäule 230 weist eine Teilchenstrahl-Bereitstellungseinheit 240 auf, die zum Bereitstellen des Teilchenstrahls 242, in diesem Beispiel eines Elektronenstrahls, eingerichtet ist. Der Elektronenstrahl 242 weist beispielsweise einen Strom im Bereich von 1 mA - 1 pA auf. Unterhalb der Teilchenstrahl-Bereitstellungseinheit 240 ist ein Strahlführungsmittel 232, ein Strahlformungsmittel 234 sowie ein Detektor 236 angeordnet. Das Strahlführungsmittel 232 und das Strahlformungsmittel 234 sind beispielsweise zum Fokussieren des Teilchenstrahls 242 auf die Probenoberfläche eingerichtet. Der Detektor 236 ist zum Detektieren von zurückgestreuten Elektronen und/oder von Sekundärelektronen eingerichtet. Man kann den Detektor 236 auch als Inlens-Detektor bezeichnen. An der Unterseite des Mittels 230, gegenüberliegend dem Probentisch 220 und der Probe 300, ist die Spülplatte 100 angeordnet. Diese ist hier ohne weitere Details dargestellt, sie kann beispielsweise wie anhand der 1 - 11 beschrieben ausgebildet sein. Im Betrieb der Vorrichtung 200 weist die Spülplatte 100 beispielsweise einen Abstand von der Probe 300 von 10 µm auf. An die Oberseite der Spülplatte 100 sind zwei Gasleitungen 262, 252 angeschlossen. Die Gasleitung 262 wird von einer Prozessgas-Bereitstellungseinheit 260 mit Prozessgas PG versorgt. Die Gasleitung 262 mündet beispielsweise in einen Zuführungs-Kanal 124 (siehe 3 - 11) in der Spülplatte 100, der wiederum in einen zweiten Spalt 122 (siehe 1 - 11) mündet. Die Gasleitung 252 ist beispielsweise mit einem Ableitungs-Kanal 226 (siehe 3 - 11) in der Spülplatte 100 verbunden und mittels einer Vakuumpumpe 250 zum Abpumpen von Prozessgas PG aus dem Ableitungs-Kanal 226 eingerichtet.
Als Prozessgase PG, die zur Abscheidung von Material oder zum Aufwachsen von erhabenen Strukturen geeignet sind, kommen insbesondere Alkylverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen in Betracht. Beispiele hierfür sind Cyclopentadienyl-Trimethyl-Platin CpPtMe₃ (Me = CH₄), Methylcyclopentadienyl-Trimethyl-Platin MeCpPtMe₃, Tetramethylzinn SnMe₄, Trimethylgallium GaMe₃, Ferrocen Cp₂Fe, bis-Aryl-Chrom Ar₂Cr, und/oder Carbonyl-Verbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Chrom-Hexacarbonyl Cr(CO)₆, Molybdän-Hexacarbonyl Mo(CO)₆, Wolfram-Hexacarbonyl W(CO)₆, Dicobalt-Octacarbonyl Co₂(CO)₈, Triruthenium-Dodecacarbonyl Ru₃(CO)₁₂, Eisen-Pentacarbonyl Fe(CO)₅, und/oder Alkoxydverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Tetraethylorthosilicat Si(OC₂H₅)₄, Tetraisopropoxytitan Ti(OC₃H₇)₄, und/oder Halogenidverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Wolfram-Hexafluorid WF₆, Wolfram-Hexachlorid WCl₆, Titan-Tetrachlorid TiCl₄, Bor-Trifluorid BF₃, Silicium-Tetrachlorid SiCl₄, und/oder Komplexe mit Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Kupfer-bis-Hexa-Fluoroacetylacetonat Cu(C₅F₆HO₂)₂, Dimethyl-Gold-Trifluoro-Acetylacetonat Me₂Au(C₅F₃H₄O₂), und/oder organische Verbindungen wie Kohlenstoffmonoxid CO, Kohlenstoffdioxid CO₂, aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, und dergleichen mehr.
Als Prozessgase PG, die zum Ätzen von Material geeignet sind, kommen beispielsweise in Betracht: Xenondifluorid XeF₂, Xenondichlorid XeCl₂, Xenontetrachlorid XeCl₄, Wasserdampf H₂O, schweres Wasser D₂O, Sauerstoff O₂, Ozon O₃, Ammoniak NH₃, Nitrosylchlorid NOCl und/oder eine der folgenden Halogenidverbindungen: XNO, XONO₂, X₂O, XO₂, X₂O₂, X₂O₄, X₂O₆, wobei X ein Halogenid ist. Weitere Prozessgase zum Ätzen von Material sind in der US-Patentanmeldung der Anmelderin mit der Nr. 13/0 103 281 angegeben.
Das Prozessgas kann zudem Anteile oxidierender Gase wie Wasserstoffperoxid H₂O₂, Distickstoffoxid N₂O, Stickstoffoxid NO, Stickstoffdioxid NO₂, Salpetersäure HNO₃ und weitere sauerstoffhaltige Gase, und/oder Halogenide wie Chlor Cl₂, Chlorwasserstoff HCl, Fluorwasserstoff HF, Iod I₂, Iodwasserstoff HI, Brom Br₂, Bromwasserstoff HBr, Phosphortrichlorid PCl₃, Phosphorpentachlorid PCl₅, Phosphortrifluorid PF₃ und weitere halogenhaltige Gase, und/oder reduzierender Gase, wie Wasserstoff H₂, Ammoniak NH₃, Methan CH₄ und weitere wasserstoffhaltige Gase. Diese Gase können beispielsweise für Ätzprozesse, als Puffergase, als Passivierungsmittel und dergleichen mehr Verwendung finden.
An der Unterseite des Mittels 230 sind zudem drei Sensorelemente 238 (in der 12 sind nur zwei Sensorelemente 238 dargestellt) zum Erfassen eines Abstands von der Spülplatte 100 zu der Probe 300 angeordnet. Indem der Abstand an wenigstens drei Punkten erfasst wird, kann auf eine Verkippung zwischen der Probe 300 relativ zu der Spülplatte 100 geschlossen werden, die sich dann durch die Ausrichteinheit mittels der Aktuator-Elemente 22 ausgleichen lässt.
Für eine optimale Funktion der Spülplatte 100, insbesondere für die Prozessgasführung anhand der strukturierten Unterseite der Spülplatte 100 mit den verschiedenen Abschnitten, ist eine genaue Ausrichtung von Spülplatte 100 zu Probe 300 vorteilhaft, vorzugsweise eine planparallele Ausrichtung. Da der Abstand der Spülplatte 100 von der Probe 300 im Bereich des ersten Abschnitts 110 (siehe 1 - 11) nur wenige Mikrometer, beispielsweise zwischen 5 - 50 µm, beträgt, die Spülplatte 100 und die Probe 300 aber jeweils mehrere Millimeter bis hin zu Zentimetern Durchmesser aufweisen, kann bereits eine sehr geringe Verkippung dazu führen, dass die Spülplatte 100 mit der Probe 300 kollidiert und/oder dass sich unerwünschte Gasströmungen aufgrund inhomogener Spaltmaße ausbilden. Durch die Aktuator-Elemente 222 kann eine solche Verkippung ausgeglichen werden, womit eine vorbestimmte, optimale relative Anordnung von Spülplatte 100 zu Probe 300 sichergestellt ist.
Nachfolgend ist anhand der 13 erläutert, wie die Vorrichtung 200 beispielsweise betrieben werden kann.
13 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe 300 (siehe 1 oder 10 - 12). Das Verfahren kann beispielsweise mittels der Vorrichtung 200 der 12 durchgeführt werden. In einem ersten Schritt S1 wird die Probe 300 (siehe 1 oder 10 - 12) relativ zu der Spülplatte 110 (siehe 1 - 12) ausgerichtet. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer mehrfachen Abstandsmessung mit entsprechenden Sensor-Elementen 238 (siehe 12) und entsprechenden Aktuator-Elementen 222 (siehe 12).
In einem zweiten Schritt S2 wird Prozessgas PG (siehe 3 - 12) zu einem zweiten Spalt 122 (siehe 1 - 11), der durch einen zweiten Abschnitt 120 (siehe 1 - 12) der Spülplatte 100 und die Probe 300 gebildet wird, zugeführt. Das Prozessgas PG wird durch den zweiten Spalt 122 zu einem ersten Spalt 112 (siehe 1 - 11), der durch einen ersten Abschnitt 110 (siehe 1 - 11) der Spülplatte 100 und die Probe 300 gebildet wird, geleitet. Das Prozessgas kann dann durch den ersten Spalt 112 hindurch und zu dem Bearbeitungsbereich 302 (siehe 1 oder 10 - 12) auf der Probe 300 strömen.
In einem dritten Schritt S3 wird ein fokussierter Teilchenstrahl 242 (siehe 1 oder 10 - 12) auf den Bearbeitungsbereich 302 eingestrahlt. Der Teilchenstrahl 242 verläuft dabei durch die Durchtrittsöffnung 114 in der Spülplatte 110 hindurch.
Durch das Bestrahlen des Bearbeitungsbereichs 302 mit dem Teilchenstrahl 242 können bei Anwesenheit des Prozessgases PG lokale Reaktionen ausgelöst werden, beispielsweise Ätzprozesse oder Abscheideprozesse. Der Teilchenstrahl 242 wird hierzu vorzugsweise über den Bearbeitungsbereich 302 gerastert, was beispielsweise mittels einer Strahlablenkungseinheit 170 (siehe 10 oder 11) in der Spülplatte 100 gesteuert wird. Durch die Abschirmeinheit 160 (siehe 10 oder 11) kann dabei sichergestellt werden, dass der Teilchenstrahl 242 nicht durch unerwünschte elektrische Felder, die von einer Aufladung der Probe 300 in dem Bearbeitungsbereich 302 herrühren können, unkontrolliert abgelenkt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Bearbeitungsanordnung
100: Spülplatte
110: Abschnitt
110a: Rand
110i: Rand
112: Spalt
114: Öffnung
120: Abschnitt
122: Spalt
124: Kanal
126: Kanal
130: Abschnitt
132: Spalt
140: Abschnitt
142: Spalt
150: Abschnitt
152: Spalt
154: Kanal
160: Abschirmeinheit
170: Strahlablenkungseinheit
200: Vorrichtung
210: Gehäuse
220: Probentisch
221: Fixpunkt
222: Aktuator-Element
230: Mittel
232: Strahlführungsmittel
234: Strahlformungsmittel
236: Detektor
238: Sensorelement
240: Teilchenstrahl-Bereitstellungseinheit
242: Teilchenstrahl
250: Vakuumpumpe
252: Leitung
260: Prozessgas-Bereitstellungseinheit
262: Leitung
300: Probe
302: Bearbeitungsbereich
PG: Prozessgas
S1: Verfahrensschritt
S2: Verfahrensschritt
S3: Verfahrensschritt
ZG: Zusatzgas

Claims

Bearbeitungsanordnung (10) mit: einer Einrichtung (240) zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls (242); einer Probe (300), welche mithilfe des Teilchenstrahls (242) und eines Prozessgases (PG) bearbeitbar ist; und einer Spülplatte (100) aufweisend: einen ersten Abschnitt (110), welcher eine Durchtrittsöffnung (114) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (242) auf einen Bearbeitungsbereich (302) der Probe (300) aufweist, wobei der erste Abschnitt (110) mit der Probe (300) einen ersten Spalt (112) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem Bearbeitungsbereich (302) eingerichtet ist; einen zweiten Abschnitt (120), welcher mit der Probe (300) einen zweiten Spalt (122) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem ersten Spalt (112) eingerichtet ist; und einen dritten Abschnitt (130), welcher mit der Probe (300) einen dritten Spalt (132) definiert, der den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt und den zweiten Spalt (122) nach außen hin abdichtet; wobei der erste (112) und dritte Spalt (132) kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt (122).
Bearbeitungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Spalt (122) ein Maß im Bereich von 1 µm - 50 µm, bevorzugt 3 µm - 20 µm, weiter bevorzugt 5 µm - 10 µm, aufweist.
Bearbeitungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Abschnitt (110) eine Geometrie aufweist, sodass ein Verhältnis eines kleinsten Abstands von einem äußeren Rand (110a) des ersten Abschnitts (110) bis zu einem Rand (110i) der Durchtrittsöffnung (114) in dem ersten Abschnitt (110) zu einem Durchmesser der Durchtrittsöffnung (114) zwischen 0,25 und 4 liegt.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Durchtrittsöffnung (114) einen Durchmesser von höchstens 200 µm, bevorzugt höchstens 100 µm, weiter bevorzugt höchstens 50 µm, weiter bevorzugt höchstens 30 µm, aufweist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der zweite Spalt (122) ein Maß im Bereich von 30 µm - 1 mm aufweist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der zweite Spalt (122) zum Leiten von Prozessgas (PG) entlang einer Strecke von wenigstens 300 µm, vorzugsweise wenigstens 1 mm, bevorzugt wenigstens 3 mm, weiter bevorzugt wenigstens 1 cm, eingerichtet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der zweite Abschnitt (120) den ersten Abschnitt (110) zumindest teilweise, vorzugsweise wenigstens von zwei Seiten, bevorzugt wenigstens von drei Seiten, weiter bevorzugt vollständig, umgibt.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der dritte Spalt (132) ein Maß im Bereich von 5 µm - 100 µm, bevorzugt 5 µm - 50 µm, weiter bevorzugt 10 µm - 50 µm, noch weiter bevorzugt 10 µm - 30 µm aufweist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei der zweite Spalt (122) einen Zustrom-Kanal ausbildet und die Spülplatte (100) wenigstens einen Zuführungs-Kanal (124) aufweist, der durch die Spülplatte (100) hindurch verläuft und zum Leiten von Prozessgas (PG) zu dem Zustrom-Kanal (122) eingerichtet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Spülplatte (100) wenigstens einen Ableitungs-Kanal (126) aufweist, der durch die Spülplatte (100) hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas (PG) aus dem zweiten Spalt (122) und/oder dem dritten Spalt (132) eingerichtet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Spülplatte (100) einen vierten Abschnitt (140) aufweist, welcher mit der Probe (300) einen vierten Spalt (142) definiert, wobei der vierte Abschnitt (140) den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt, und wobei ein durch die Spülplatte (100) verlaufender Ableitungs-Kanal (126) zum Ableiten von Prozessgas (PG) aus dem vierten Spalt (142) eingerichtet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Spülplatte (100) einen fünften Abschnitt (150) aufweist, der mit der Probe einen fünften Spalt (152) definiert, und einen zusätzlichen Zuführungs-Kanal (154) aufweist, der durch die Spülplatte (100) hindurch verläuft und der zum Leiten eines Zusatzgases (ZG) zu dem fünften Spalt (152) eingerichtet ist, wobei der fünfte Abschnitt (150) den vierten Abschnitt (140) zumindest teilweise umgibt.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die Spülplatte (100) aus einem Material umfassend ein Metall, einen Halbleiter und/oder Glas besteht.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die Spülplatte (100) eine runde Form mit einem Durchmesser von 1 mm - 200 mm, bevorzugt 2 mm - 100 mm, weiter bevorzugt 3 mm - 30 mm, aufweist, in deren Mitte die Durchtrittsöffnung (114) in dem ersten Abschnitt (110) angeordnet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Spülplatte (100) zusätzlich eine Abschirmeinheit (160) aufweist, die in dem Bereich des ersten Abschnitts (110) gebildet ist, insbesondere den ersten Abschnitt (110) ausbildet, und die zur elektrostatischen Abschirmung von in dem Bearbeitungsbereich (302) vorhandenen Ladungen eingerichtet ist.
Bearbeitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-15, wobei die Spülplatte (110) zusätzlich eine Strahlablenkungseinheit (170) umfassend mehrere Pole aufweist.
Bearbeitungsanordnung (10) mit: einer Einrichtung (240) zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls (242); einer Probe (300), welche mithilfe des Teilchenstrahls (242) und eines Prozessgases (PG) bearbeitbar ist; und einer Spülplatte (100) aufweisend: einen ersten Abschnitt (110), welcher eine Durchtrittsöffnung (114) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (242) auf einen Bearbeitungsbereich (302) der Probe (300) aufweist, wobei der erste Abschnitt (110) mit der Probe (300) einen ersten Spalt (112) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem Bearbeitungsbereich (302) eingerichtet ist; einen zweiten Abschnitt (120), welcher mit der Probe (300) einen zweiten Spalt (122) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem ersten Spalt (112) eingerichtet ist; und einen dritten Abschnitt (130), welcher mit der Probe (300) einen dritten Spalt (132) definiert, der den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt; wobei der erste (112) und dritte Spalt (132) kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt (122), und wobei die Spülplatte (100) wenigstens einen Ableitungs-Kanal (126) aufweist, der durch die Spülplatte (100) hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas (PG) aus dem zweiten Spalt (122) und/oder dem dritten Spalt (132) eingerichtet ist.
Spülplatte (100), aufweisend: einen ersten Abschnitt (110), welcher eine Durchtrittsöffnung (114) für einen Durchtritt eines Teilchenstrahls (242) auf einen Bearbeitungsbereich (302) einer Probe (300) aufweist, wobei der erste Abschnitt (110) dazu eingerichtet ist, mit der Probe (300) einen ersten Spalt (112) zu bilden, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem Bearbeitungsbereich (302) eingerichtet ist; einen zweiten Abschnitt (120), welcher dazu eingerichtet ist, mit der Probe (300) einen zweiten Spalt (122) zu bilden, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem ersten Spalt (112) eingerichtet ist; und einen dritten Abschnitt (130), welcher dazu eingerichtet ist, mit der Probe (300) einen dritten Spalt (132) zu bilden, der den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt und den zweiten Spalt (122) nach außen hin abdichtet; wobei der erste Abschnitt (110), der zweite Abschnitt (120) und der dritte Abschnitt (130) derart ausgebildet sind, dass der erste Spalt (112) und der dritte Spalt (132) kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt (122).
Verwendung einer Spülplatte (100) gemäß Anspruch 18 in einer Bearbeitungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-16.
Spülplatte (100), aufweisend: einen ersten Abschnitt (110), welcher eine Durchtrittsöffnung (114) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (242) auf einen Bearbeitungsbereich (302) der Probe (300) aufweist, wobei der erste Abschnitt (110) mit der Probe (300) einen ersten Spalt (112) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem Bearbeitungsbereich (302) eingerichtet ist; einen zweiten Abschnitt (120), welcher mit der Probe (300) einen zweiten Spalt (122) definiert, welcher zum Zuführen von Prozessgas (PG) zu dem ersten Spalt (112) eingerichtet ist; und einen dritten Abschnitt (130), welcher mit der Probe (300) einen dritten Spalt (132) definiert, der den zweiten Abschnitt (120) zumindest teilweise umgibt; wobei der erste (112) und dritte Spalt (132) kleiner dimensioniert sind als der zweite Spalt (122), und wobei die Spülplatte (100) wenigstens einen Ableitungs-Kanal (126) aufweist, der durch die Spülplatte (100) hindurch verläuft und zum Ableiten von Prozessgas (PG) aus dem zweiten Spalt (122) und/oder dem dritten Spalt (132) eingerichtet ist.
Verwendung einer Spülplatte (100) gemäß Anspruch 20 in einer Bearbeitungsanordnung (10) gemäß Anspruch 17.
Vorrichtung (200) zum Teilchenstrahl-induzierten Bearbeiten einer Probe (300), mit: einer Einrichtung (230) zum Bereitstellen eines fokussierten Teilchenstrahls (242) in einem Bearbeitungsbereich (302) auf der Probe (300), einer Spülplatte (100), die gemäß einem der Ansprüche -18 oder 20 ausgebildet ist, wobei die Spülplatte (100) an der Einrichtung (230) zum Bereitstellen des fokussierten Teilchenstrahls (242) der Probe (300) gegenüberliegend angeordnet ist, einer Sensoreinrichtung (238) zum Erfassen einer Verkippung zwischen der Spülplatte (100) und der Probe (300), und einer Ausrichteinheit (221, 222) umfassend mehrere Aktuator-Elemente (222), die dazu eingerichtet ist, die Spülplatte (100) und die Probe (300) in Abhängigkeit der erfassten Verkippung zueinander auszurichten.
Verfahren zum Bearbeiten einer Probe (300) mit einem Teilchenstrahl-induzierten Bearbeitungsprozess mit der Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 22, mit den Schritten: Ausrichten (S1) der Probe (300) relativ zu der Spülplatte (100); Zuführen (S2) von Prozessgas (PG) zu dem zweiten Spalt (122); und Einstrahlen (S3) des fokussierten Teilchenstrahls (242) auf den Bearbeitungsbereich (302).