DE102021206100A1

DE102021206100A1 - Verfahren, vorrichtung und computerprogramm zur bearbeitung einer oberfläche eines objekts

Info

Publication number: DE102021206100A1
Application number: DE102021206100.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Friedrich Rohrlack; Bartholomäus Szafranek
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2022-12-15
Also published as: TW202305516A; TWI825779B; US20240118632A1; CN117480450A; WO2022263378A1; EP4320481A1; KR20240019824A

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Objekts, insbesondere einer lithographischen Maske, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Computerprogramm enthaltend Anweisungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens beschrieben.Ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Objekts, insbesondere einer lithographischen Maske, beinhaltet die folgenden Schritte: (a.) Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas und ein zweites Gas an einen Reaktionsort an der Oberfläche des Objekts; (b.) Induzieren einer Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort durch Belichten des Reaktionsortes mit einem Strahl energetischer Teilchen in mehreren Belichtungsintervallen, wobei die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas vermittelt wird und die zweite Teilreaktion vorwiegend durch das zweite Gas vermittelt wird, und wobei zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen ein Gasauffrischungsintervall liegt; (c.) Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen; und (d.) Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Objekts, insbesondere einer Oberfläche einer lithographischen Maske, zum Beispiel zur Reparatur eines Defekts oder mehrerer Defekte einer solchen Maske.
2. Stand der Technik
Als Folge der ständig steigenden Integrationsdichte in der Mikroelektronik müssen z.B. lithographische Masken, oft einfach Masken genannt, immer kleiner werdende Strukturelemente in eine Fotolackschicht eines Wafers abbilden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird die Belichtungswellenlänge zu immer kleineren Wellenlängen verschoben. Derzeit werden für Belichtungszwecke hauptsächlich Argonfluorid (ArF) Excimer-Laser eingesetzt, die Licht bei einer Wellenlänge von 193 nm emittieren. An Lichtquellen, die im extrem ultravioletten (ELTV) Wellenlängenbereich (10 nm bis 15 nm) emittieren, und entsprechenden EUV Masken wird intensiv gearbeitet. Zur Erhöhung des Auflösungsvermögens von Wafer-Belichtungsprozessen wurden gleichzeitig mehrere Varianten der herkömmlichen binären lithographischen Masken entwickelt. Beispiele hierfür sind Phasenmasken oder phasenschiebende Masken und Masken für Mehrfachbelichtung.
Lithographische Masken können aufgrund der immer kleiner werdenden Abmessungen der Strukturelemente jedoch nicht immer ohne auf einem Wafer sichtbare oder druckbare Defekte hergestellt werden. Wegen der kostspieligen Herstellung von Masken werden defekte Masken wann immer möglich repariert.
Zwei wichtige Gruppen von Defekten lithographischer Masken sind zum einen dunkle Defekte (engl. „dark defects“), und zum anderen sogenannte klare Defekte (engl. „clear defects“).
Dunkle Defekte sind Stellen, an denen Absorber- oder phasenschiebendes Material vorhanden ist, die aber frei von diesem Material sein sollten. Diese Defekte werden repariert, in dem das überschüssige Material vorzugsweise mit Hilfe eines lokalen Ätzprozesses entfernt wird.
Klare Defekte sind hingegen Defekte auf der Maske, die bei optischer Belichtung in einem Wafer-Stepper oder Wafer-Scanner eine größere Lichtdurchlässigkeit aufweisen als eine identische defektfreie Referenzposition. Bei Maskenreparaturprozessen können solche klaren Defekte durch Abscheiden eines Materials mit geeigneten optischen Eigenschaften behoben werden. Idealerweise sollten die optischen Eigenschaften des zur Reparatur verwendeten Materials und insbesondere die des durch die Reparatur erzeugten Materials denen des Absorber- bzw. phasenschiebenden Materials der Maske entsprechen.
Ein mögliches Verfahren zur Maskenreparatur wird beispielsweise im Dokument WO 2009/106288 A2 beschrieben.
Sowohl bei der Herstellung als auch der nachfolgenden Bearbeitung moderner Masken, insbesondere bei der Maskenreparatur, spielt allerdings oft eine Mehrzahl von Teilreaktionen eine Rolle, die jeweils vornehmlich durch ein bestimmtes Reaktionsgas induziert oder vermittelt werden. Auf Grund baulicher und die Zykluszeit betreffender Einschränkungen wird bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren hierbei eine Gasmischung verwendet, in der die verschiedenen Reaktionsgase anteilig enthalten sind. Diese diffundieren dann an den Reaktionsort und adsorbieren dort an der Oberfläche der Maske. Durch Belichtung mit einem energetischen Teilchenstrahl können die adsorbierten Gasmoleküle „aktiviert“ werden, woraufhin die von ihnen vermittelte Teilreaktion abläuft. Dies kann ferner nicht nur für die Bearbeitung lithographischer Masken gelten, sondern allgemeiner für die Oberflächenbearbeitung von Objekten im Bereich der Mikroelektronik, zum Beispiel bei der Veränderung und/oder Reparatur von strukturierten Waferoberflächen oder Mikrochips oder dergleichen.
Da, wie erwähnt, herkömmlicherweise mit Gasmischungen gearbeitet wird, laufen die einzelnen Teilreaktionen dabei im Wesentlichen parallel zueinander ab. Es ist daher bisher nicht oder nur unter deutlich erhöhtem Aufwand möglich, die Belichtungseinstellungen und die sonstigen Prozessparameter bei der Objekt- / Maskenbearbeitung selektiv bezüglich eines der Teilprozesse zu optimieren, ohne ggf. in Kauf nehmen zu müssen, dass hierdurch die anderen Teilprozesse negativ beeinflusst werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, welches es erlaubt, bei der Oberflächenbearbeitung, insbesondere der Maskenbearbeitung, selektiv einen Teilprozess „herauszugreifen“ und diesen gegenüber anderen Teilprozessen zu „verstärken“, um die Belichtungs- und Prozessparameter gezielt für diesen Teilprozess zu optimieren, ohne dass es hierzu nötig wäre, die jeweiligen Reaktionsgase einzeln nacheinander einzuleiten und vor Durchführung des jeweils nächsten Teilprozesses wieder komplett abzupumpen. Weiterhin sollen eine entsprechende Vorrichtung und ein Computerprogramm mit Anweisungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitgestellt werden.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannten Aufgaben werden zumindest teilweise durch die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung gelöst, wie sie im Folgenden beschrieben werden.
In einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Objekts die folgenden Schritte auf: (a.) Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas und ein zweites Gas an einen Reaktionsort an der Oberfläche des Objekts; (b.) Induzieren einer (chemischen) Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort durch Belichten des Reaktionsortes mit einem Strahl energetischer Teilchen in mehreren Belichtungsintervallen, wobei die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas vermittelt wird und die zweite Teilreaktion vorwiegend durch das zweite Gas vermittelt wird, und wobei zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen ein Gasauffrischungsintervall liegt; (c.) Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen; und (d.) Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt.
Wie bereits eingangs erwähnt kann das Objekt, dessen Oberfläche bearbeitet werden soll, insbesondere eine lithographische Maske umfassen bzw. als solche ausgebildet sein. Der Anwendungsbereich der offenbarten Lehre ist allerdings nicht hierauf beschränkt, sondern die offenbarte Lehre kann auch für die Oberflächenbearbeitung anderer im Bereich der Mikroelektronik verwendeter Objekte zur Anwendung kommen, z.B. zur Veränderung und/oder Reparatur von strukturierten Waferoberflächen oder von Oberflächen von Mikrochips, usw. Nichtsdestoweniger wird im Folgenden vornehmlich auf den Anwendungsfall der Bearbeitung einer Maskenoberfläche Bezug genommen, um die Beschreibung übersichtlich und leichter verständlich zu halten. Die anderen Anwendungsmöglichkeiten sind dabei aber stets mit umfasst, sofern nicht explizit ausgeschlossen oder physikalisch/technisch unmöglich.
Das offenbarte Verfahren zielt auf die Bearbeitung der Maske (oder allgemeiner des mikroelektronischen Objekts) an oder nahe einer ihrer Oberflächen ab. Hierzu wird dem Reaktionsort, also dem Ort, an dem die Bearbeitung (z.B. ein Materialabtrag oder eine Materialdeposition) erfolgen soll, eine Gasmischung zugeführt. Während die Bearbeitung folglich an dem Grenzbereich der Oberfläche erfolgt, ist es durchaus möglich, dass der Reaktionsort auch einige Atomlagen tief in die Maske hineinragt und daher nicht ausschließlich „auf“ der Oberfläche liegt (im mathematisch strengen Sinne eines zweidimensionalen Bereichs). Die in der Gasmischung enthaltenen Atome / Moleküle können beispielsweise eine gewisse Eindringtiefe weit in das Maskenmaterial eindringen und dort zur Reaktion gebracht werden. In anderen Worten, der „Reaktionsort an einer Oberfläche der Maske“ umfasst sowohl einen rein oberflächlichen Bearbeitungsort, also auch einen Bearbeitungsort mit einer gewissen Tiefe (z.B. einige Atomlagen tief, wie oben beschrieben).
Das Verfahren zur Bearbeitung beinhaltet eine Reaktion, mit (zumindest) zwei Teilreaktionen oder Teilprozessen, beispielsweise einen Ätz- und einen Passivierungsprozess oder Ähnliches (mehr hierzu weiter unten). Bei der Reaktion bzw. den Teilreaktionen kann es sich insbesondere um eine chemische Reaktion bzw. chemische Reaktionen handeln. Jede der Teilreaktionen wird vorwiegend durch eines der beiden Gase vermittelt, die in der Gasmischung enthalten sind. Mit „vorwiegend“ kann dabei gemeint sein, dass ohne das entsprechend Gas die Teilreaktion nicht stattfinden wird, zumindest nicht in merklichem Maße, während bei Vorliegen des Gases am Reaktionsort mit einer gewissen Mindestkonzentration die Teilreaktion ablaufen kann.
Grundsätzlich können an einer entsprechenden Teilreaktion auch weitere Gase und/oder sonstige Substanzen beteiligt sein, den Hauptbeitrag an der entsprechenden Teilreaktion bewirkt jedoch das erste bzw. zweite Gas. Ferner ist es auch denkbar, dass das erste und/oder zweite Gas seinerseits eine Mischung unterschiedlicher Teilgase beinhaltet. Der Einfachheit und Klarheit wegen wird im Folgenden aber stets von „dem ersten Gas“ und „dem zweiten Gas“ gesprochen, und der Fall, dass es sich dabei jeweils tatsächlich nur um ein einzelnes Gas handelt, ist ausdrücklich möglich. Spezifische Beispiele, um welche Gase und Teilreaktionen es sich handeln kann, werden weiter unten besprochen.
Zur Durchführung bzw. zum Induzieren der (chemischen) Reaktion mit den darin enthaltenen Teilreaktionen wird der Reaktionsort, an den die beiden Gase geleitet wurden, mit einem Strahl energetischer Teilchen (z.B. Photonen, Elektronen oder Ionen) belichtet, und zwar in mehreren Belichtungsintervallen.
Als Reaktionsort kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Pixel oder allgemeiner eine räumliche Einheit verstanden werden, an welcher der Bearbeitungsprozess durch Belichtung und Induzieren der Reaktion bzw. der jeweiligen Teilreaktion(en) lokal begrenzt durchgeführt werden kann. Die räumliche Ausdehnung des Reaktionsortes kann also z.B. von der Art des verwendeten Teilchenstrahls, dessen Fokussierung, der Reaktionsart usw. abhängen.
Das offenbarte Verfahren kann, wie unten noch weiter beschrieben, ferner durchaus die Bearbeitung mehrerer Reaktionsorte (d.h., mehrerer Pixel oder solcher räumlicher Einheiten) in einem oder mehreren Belichtungszyklen umfassen, z.B. entlang eines bestimmten Scan-Patterns (innerhalb dessen auch einzelne Reaktionsorte mehrfach vorkommen können) (mehr Details zum Begriff des Scan-Patterns weiter unten). Als „der Reaktionsort“ wie er hier und im nun folgenden verwendet wird ist dabei aber stets ein fester Ort gemeint (sofern nicht anders angegeben oder sich aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt).
Ein Belichtungsintervall kann die einmalige, kontinuierliche Belichtung des Reaktionsortes umfassen. Möglich wäre aber z.B. auch eine Abfolge schnell aufeinanderfolgender Belichtungsblitze innerhalb eines Belichtungsintervalls, sofern solch ein Belichtungsereignis noch in guter Näherung als zeitliche Einheit angesehen und beschrieben werden kann (z.B. wenn die Zeitdauern und/oder Abstände der Belichtungsblitze um ein Vielfaches kürzer sind als die den Gasanlagerungsprozess und die Teilreaktionen betreffenden Größen und somit die schrittweise Belichtung von der Gasanlagerungsdynamik und den Teilreaktionen and dem Reaktionsort „nicht bemerkt“ wird).
Zwischen den einzelnen Belichtungsintervallen liegt ein Gasauffrischungsintervall. Da nach dem Belichten des Reaktionsorts und dem Ablauf der ersten und/oder zweiten Teilreaktion in einem Belichtungsintervall das diese Reaktion vornehmlich vermittelnde Gas zumindest teilweise aufgebraucht und daher nicht mehr in ausreichender Menge und Konzentration am Reaktionsort vorhanden sein kann, dient das Gasauffrischungsintervall dazu, das entsprechende Gas wieder an den Reaktionsort nachzuleiten, um so ein erneutes Induzieren der zugeordneten Teilreaktion im nächsten Belichtungsintervall zu ermöglichen.
An dieser Stelle greift das offenbarte Verfahren ein und wählt bewusst eine der beiden Teilreaktionen aus, um, wie im Folgenden noch beschrieben, deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der anderen Teilreaktion zu erhöhen. Der Einfachheit halber wird im Folgenden der Fall betrachtet, dass die erste Teilreaktion ausgewählt wird. Es könnte auch die zweite Teilreaktion sein, dann müssten einfach die Namen der beiden Teilreaktionen vertauscht werden, und die nun folgenden Aussagen träfen erneut zu.
Durch die relative Erhöhung der Prozessrate der ausgewählten Teilreaktion ist es möglich, diese Teilreaktion gezielt „herauszugreifen“, und so beispielsweise die weiteren Prozessparameter wie die Belichtungsparameter (mehr Details hierzu weiter unten) speziell auf diese Teilreaktion auszurichten. Zu einem späteren Zeitpunkt der Maskenbearbeitung mag dann das Gasauffrischungsintervall (erneut) geändert werden, beispielsweise so, dass die zweite Teilreaktion in den Vordergrund tritt, und dann die Prozessparameter auf diese Teilreaktion abgestimmt werden.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass eine Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion relativ gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion nicht notwendigerweise bedeuten muss, dass die Prozessrate der ersten Teilreaktion dann absolut gesehen größer ist als die der zweiten Teilreaktion - obwohl diese Möglichkeit ausdrücklich besteht. Es ändert sich aber auf jeden Fall das Verhältnis der beiden Prozessraten zu Gunsten der ersten Teilreaktion.
Wie die Prozessrate zu quantifizieren ist, kann dabei von der Art der beteiligen Prozesse/Teilreaktionen und/oder der durchgeführten Oberflächenbearbeitung abhängen. Im Allgemeinen kann die Prozessrate als eine „Geschwindigkeit“ angesehen werden, mit welcher die jeweilige Teilreaktion abläuft.
Bezüglich eines Ätzprozesses/Abtragungsprozesses oder eines Depositionsprozesses kann die Prozessrate beispielsweise als die (momentan oder durchschnittlich) pro Belichtungsintervall abgetragene oder abgeschiedene Materialhöhe quantifiziert werden. Eine typische Größenordnung für eine Prozessrate kann in diesem Falle beispielsweise ca. 1 nm - 150 nm pro 1000 vollständigen Belichtungsintervallen (z.B. unter Annahme einer konstanten Intervalldauer) betragen.
Bezüglich eines Passivierungs- oder Aktivierungsprozesses, bei dem eine Oberflächenmodifikation stattfindet (z.B. eine Oxidation der Oberfläche zur Passivierung derselben), kann die Prozessrate beispielsweise durch ein Maß für die bereits erfolgte Oberflächenbelegung quantifiziert werden. Umfasst ein Passivierungsprozess z.B. eine Oxidation der Oberfläche, so könnte die Prozessrate definiert werden als die prozentuale Abnahme der nicht-abgesättigten Bindungen an dem zu bearbeitenden Ort pro Prozessdurchlauf/Belichtungsintervall.
Der Fachmann versteht somit, dass selbst dann, wenn für die unterschiedlichen Prozesse/Teilreaktionen jeweils ein anderes quantitatives Maß für deren Prozessrate Verwendung findet, die relativen Änderungen der jeweiligen Prozessraten (z.B. ausgedrückt in % pro Belichtungsintervall oder pro n Belichtungsintervalle z.B. mit n = 10, 100 oder 1000, usw.) miteinander verglichen werden können, und so festgestellt werden kann, ob die Prozessrate der ersten Teilreaktion relativ gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion erhöht wurde.
Diese Änderung der Prozessraten erfolgt nun gerade nicht dadurch, dass die beiden Gase separat an den Reaktionsort geleitet werden und zwischenzeitlich wieder abgesaugt werden, oder Ähnliches. Vielmehr erfolgt die relative Änderung der Prozessraten durch eine geeignete Auswahl des Gasauffrischungsintervalls, d.h. der Zeitdauer, die zwischen zwei Belichtungsintervallen an dem Reaktionsort verstreicht. Wie bereits erwähnt werden die beiden die Teilreaktionen vermittelnden Gase während eines Belichtungsintervalls weitestgehend oder zumindest in einem gewissen Maße verbraucht, d.h. sie sind nach dem Belichtungsintervall am Reaktionsort verarmt. Eine gewisse Restmenge mag zwar am Reaktionsort verbleiben, diese wird aber im Allgemeinen ungenügend sein, um die entsprechende Teilreaktion im nächsten Belichtungsintervall erneut in ausreichendem Maße zu vermitteln. Außer in einzelnen Ausnahmefällen werden zudem das erste Gas und das zweite Gas unterschiedliche physikalische Eigenschaften (z.B. unterschiedliche Diffusions- und Adsorptionseigenschaften) aufweisen, die sich das offenbarte Verfahren nun zu Nutze macht: Durch eine geeignete Auswahl bzw. Änderung der Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls kann auf Grund der unterschiedlichen Anlagerungsdynamik der beiden Gase der Auffrischungsprozess zu Gunsten des ersten Gases verschoben werden, wodurch die Prozessrate der ersten Teilreaktion relativ erhöht wird.
Die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion kann zudem zwar durch weitere Maßnahmen unterstützt werden, beispielsweise eine Änderung der Anteile beider Gase in der Gasmischung zugunsten des ersten Gases. Dies ist zur relativen Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion aber nicht unbedingt nötig, was einen besonderen Vorteil der Erfindung darstellt.
Beispielsweise kann das erste Gas eine erste Anlagerungsdauer an den Reaktionsort besitzen und das zweite Gas eine zweite Anlagerungsdauer, die größer ist als die erste Anlagerungsdauer, und die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall kann so gewählt werden, dass sie kleiner ist als die zweite Anlagerungsdauer. Der Begriff „Anlagerungsdauer“ kann dabei beispielsweise verstanden werden als die (hypothetische) Zeitdauer nach einem Belichtungsereignis/Belichtungsintervall an einem bestimmten Punkt oder Ort, insbesondere dem Reaktionsort, nach der das entsprechende Gas dort wieder ersetzt wäre und wieder zu dem selben Maße vorläge, wie vor der Belichtung. Im hier betrachteten Falle ist also das erste Gas ein „schnelles“ Gas, während das zweite Gas „langsamer“ ist. Durch Wahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall kleiner als die zweite Anlagerungsdauer (aber z.B. größer oder gleich der ersten Anlagerungsdauer, oder lediglich etwas kleiner als die erste Anlagerungsdauer, z.B. größer oder gleich 50%, oder 75%, der ersten Anlagerungsdauer) kann somit erreicht werden, dass das erste Gas bereits in merkliche Maße wieder an den Reaktionsort gelangt ist, während sich das zweite Gas noch „auf dem Weg dorthin“ befindet.
Die Anlagerungsdauern für in Frage kommende Gase, wie sie im Folgenden beschrieben werden, können dabei z.B. experimentell ermittelt worden sein - ggf. in Abhängigkeit von den verschiedenen Prozessarten, für die ein gegebenes Gas Verwendung finden kann und/oder in Abhängigkeit von der Art und Beschaffenheit der Objektoberfläche, die bearbeitet werden soll - und dem Verfahren als Input-Parameter zu Grunde gelegt werden.
Auf theoretischer Seite ist eine umfassende und allgemeingültige Beschreibung der bei solchen Prozessen ablaufenden Vorgänge schwierig. Einige Ausführungen hierzu finden sich in dem Artikel von Ivo Utke, et. al., „Resolution in focused electron- and ionbeam induced processing“, DOI: 10.1116/1.2789441, J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 25, No. 6, Nov/Dec 2007, auf den diesbezüglich Bezug genommen wird.
Mit einiger Allgemeinheit wird man jedoch sagen können, dass zumindest die Adsorption des betroffenen Gases an der Oberfläche aus der Gasphase sowie die Diffusion entlang der Oberfläche von Gasmolekülen aus umgebenden Bereichen der Oberfläche einen Einfluss auf die Anlagerungsdauer haben werden. Bezeichnen K und D den Adsorptions- bzw. Diffusionskoeffizienten bezüglich dieser Vorgänge, kann die Anlagerungsdauer beispielsweise (in erster Näherung) umgekehrt proportional zu der Summe dieser Werte angegeben werden: τ ~ (K + D)^-1.
Ist die direkte Adsorption als Beitrag zur Wiederanlagerung vernachlässigbar, d.h. die Wiederanlagerung ist in erster Linie abhängig von dem Diffusionskoeffizienten, was durchaus möglich ist, so wäre (näherungsweise): τ - D^-1.
Klarerweise handelt es sich bei den Anlagerungsdauern zudem um Mittelwerte und die Diffusions- und Adsorptionsprozesses sind stochastischer Natur, sodass nach Ablauf des Gasauffrischungsintervall meist auch bereits eine gewisse Menge des zweiten Gases am Reaktionsort vorhanden sein wird. Relativ gesehen wird jedoch das erste Gas, und damit die erste Teilreaktion, bevorzugt und daher deren Prozessrate erhöht.
Die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall kann insbesondere so gewählt werden, dass eine Konzentration des während des Gasauffrischungsintervalls an den Reaktionsort diffundierten und dort an der Maskenoberfläche adsorbierten ersten Gases höher ist als eine Konzentration des zweiten Gases.
Wie bereits erwähnt zielt das offenbarte Verfahren allgemein gesprochen zunächst nur auf eine relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der zweiten Teilreaktion ab. Abhängig von den zum Einsatz kommenden Gasen kann die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall aber auch so gewählt werden, dass die Konzentration des ersten Gases am Reaktionsort die des zweiten Gases nach Ablauf des Gasauffrischungsintervalls tatsächlich übersteigt. Die Prozessrate der ersten Teilreaktion kann dann auch absolut gesehen größer sein als die der zweiten Teilreaktion.
Es sei aber auch erwähnt, dass eine höhere Konzentration des ersten Gases am Reaktionsort bei Belichtung desselben nicht immer eine notwendige Bedingung dafür ist, dass die Prozessrate der ersten Teilreaktion absolut gesprochen höher sein kann als die der zweiten Teilreaktion. Andere Faktoren wie die Art und Natur der Teilreaktionen, die Belichtungsintensität, etc. mögen hierbei auch eine Rolle spielen.
Ausgehend von der im Schritt (d.) gewählten Zeitdauer kann eine Verkürzung des Gasauffrischungsintervalls zu einer weiteren relativen Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion führen, insbesondere dann, wenn es sich bei dem ersten Gas wie oben beschrieben um ein im Vergleich zu dem zweiten Gas „schnelles“ Gas handelt. Umgekehrt kann eine Verlängerung des Gasauffrischungsintervalls zu einer relativen Verkleinerung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion führen, weil dann das „langsamere“ Gase wieder aufholt und die von ihm vermittelte Reaktion daher relativ wieder an Stärke gewinnt.
Klarerweise sind den praktikablen Werten für die Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls dabei gewisse Grenzen gesetzt. Wird die Zeitdauer so kurz gewählt, dass nicht einmal das „schnellste“ der beteiligten Gase genügen Zeit hat, wieder in ausreichendem Maße an den Reaktionsort zu gelangen, wird der Maskenbearbeitungsprozess zum Erliegen kommen. Diese untere Grenze wird neben den verwendeten Gasen auch von deren Partialdrücken in der Gasmischung, der Temperatur, bei der die Bearbeitung stattfindet, und weiteren solchen Faktoren abhängen.
Ein typischer Wert einer minimalen Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, der nicht unterschritten werden mag, liegt beispielsweise bei 10 µs, oder bei 100 µs.
Generell liegen typische Werte für die Dauer des Gasauffrischungsintervalls, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen können, beispielsweise im Bereich von 10 µs bis 30 ms, oder im Bereich von 100 µs bis 30 ms.
Ein typischer Ausgangswert, von dem aus die Prozessraten durch Veränderung der Dauer des Gasauffrischungsintervalls wie hierin beschrieben relativ zueinander verändert und die beiden Teilreaktionen somit „voneinander getrennt“ werden können, wäre beispielsweise ein Gasauffrischungsintervall mit einer Dauer 750 µs.
Um zudem einmal explizit ein spezifisches Beispiel herauszugreifen, sei der Fall betrachtet, dass die erste Teilreaktion ein Passivierungsprozess und das erste Gas H₂O ist, während die zweite Teilreaktion ein Ätzprozess und das zweite Gas XeF₂ ist (vgl. auch die unten noch näher diskutierte Option (i) hinsichtlich möglicher Prozess-/Gaskombinationen). In diesem Fall kann durch ein Gasauffrischungsintervall mit einer Dauer im Bereich von 50 bis 250 µs der Passivierungsprozess „herausgegriffen“ bzw. „verstärkt“ werden, und durch ein Gasauffrischungsintervall mit einer Dauer im Bereich von 600 bis 1200 µs der Ätzprozess, wobei innerhalb dieser Bereiche ggf. weitere Anpassungen und Optimierungen vorgenommen werden können (z.B. in iterativen Testläufen/Experimenten), um die gewünschte „Trennung“ der Teilreaktionen zu erhalten bzw. weiter zu verbessern.
Als ein weiteres spezifisches Beispiel kann die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall zur relativen Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion beispielsweise so gewählt werden, dass sie im folgenden Intervall I liegt, je nachdem, wie stark die Prozessrate der ersten Teilreaktion hervorgehoben werden soll, wobei davon ausgegangen wird, dass die erste und zweite Anlagerungsdauer der involvierten Gase bekannt sind und/oder beispielsweise auf wie oben skizzierte Art und Weise experimentell ermittelt worden sind: $I = [erste Anlagerungsdauer; zweite Anlagerungsdauer)$
Hierbei ist die erste Anlagerungsdauer die (mittlere) Anlagerungsdauer des ersten Gases an den Reaktionsort, und die zweite Anlagerungsdauer die des zweiten Gases.
Das Verfahren kann weiter ein Anpassen eines oder mehrerer Belichtungsparameter beinhalten, speziell um die erste Teilreaktion zu optimieren.
Prinzipiell kann das Verfahren auch verwendet werden, um die Belichtungsparameter für zwei oder noch mehr Teilreaktionen individuell anzupassen bzw. zu optimieren. Allerdings wird im nun Folgenden der Einfachheit halber der Fall eines Verfahrens mit nur zwei Teilreaktionen besprochen, bei denen eine Optimierung hinsichtlich der ersten erfolgt.
Wie bereits erwähnt kann es das offenbarte Verfahren erlauben, ohne zusätzliche bauliche oder die Gasmischung betreffende Änderungen die erste Teilreaktion gegenüber der zweiten Teilreaktion „herauszugreifen“. Dies kann es wiederum erlauben, den oder die Belichtungsparameter speziell und dezidiert auf den ersten Teilprozess abzustimmen, d.h. diese für die erste Teilreaktion zu optimieren. Da die zweite Teilreaktion hierbei gewissermaßen in den Hintergrund getreten ist, müssen keine oder zumindest nur geringere ggf. auftretende Verschlechterungen der zweiten Teilreaktion in Kauf genommen werden, verglichen zu einer Situation, in der eine Optimierung hinsichtlich der ersten Teilreaktion ohne vorhergehendes „Herausgreifen“ dieser Teilreaktion erfolgt.
Beispielsweise kann dann, nach ausreichender Bearbeitung der Maske (vornehmlich) durch die erste Teilreaktion, die zweite Teilreaktion wieder in den Vordergrund gebracht werden, z.B. durch Auswahl einer veränderten Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall (z.B. einer längeren Zeitdauer im Bereich größer oder gleich der zweiten Anlagerungsdauer), und der oder die Belichtungsparameter können dann erneut angepasst werden, dieses Mal im Hinblick auf die zweite Teilreaktion. In dem genannten Beispiel, wonach die zweite Anlagerungsdauer größer als die erste ist, ließe sich in einem ersten Schritt die erste Teilreaktion durchführen, wobei die zweite Teilreaktion im Wesentlichen unterdrückt ist (durch Auswahl einer kürzeren Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall). Beim Durchführen der zweiten Teilreaktion (durch Auswahl der längeren Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall), in einem zweiten Schritt, würde aber auch die erste Teilreaktion in gewissem Maße ablaufen. Es kann, z.B. durch Vorbestimmung vor dem ersten Schritt, vorgesehen sein, dass die Gesamtdauer des ersten Schritts für die erste Teilreaktion zumindest teilweise darauf basiert, dass die erste Teilreaktion auch im zweiten Schritt abläuft. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Zeitdauer des ersten Schritts (z.B. in vorbestimmter Weise) zumindest teilweise von einer Zeitdauer und/oder von Belichtungsparametern des zweiten Schritts abhängt (und natürlich auch umgekehrt).
Der oder die Belichtungsparameter können zum Beispiel eine Dauer der einzelnen Belichtungsintervalle für den Reaktionsort umfassen.
Die Dauer der einzelnen Belichtungsintervalle kann dabei zum Beispiel konstant sein während die erste Teilreaktion im Vordergrund steht, d.h. während deren Prozessrate relativ zur Prozessrate der zweiten Teilreaktion erhöht ist, aber die Dauer kann unterschiedlich sein zu dem Fall, dass die zweite Teilreaktion wieder (mehr) in den Vordergrund gebracht wurde. Die Dauer für die einzelnen Belichtungsintervalle kann aber auch von Intervall zu Intervall variieren während die Prozessrate der ersten Teilreaktion relativ erhöht ist, oder zwischen verschiedenen Blöcken von Intervallen, usw.
Wie bereits erwähnt ist es zudem auch möglich, dass das offenbarte Verfahren die Bearbeitung mehrerer Reaktionsorte umfasst (z.B. mehrerer Pixel), die innerhalb eines Belichtungszyklus während eines oder mehrerer jeweiliger Belichtungsintervalle mit dem Strahl energetischer Teilchen belichtet werden.
Innerhalb eines solchen Belichtungszyklus können die Reaktionsorte beispielswiese einer nach dem anderen durchlaufen werden und während eines jeweiligen Belichtungsintervalls mit dem Strahl energetischer Teilchen belichtet werden, um so an dem jeweiligen Reaktionsort die Bearbeitungsreaktion(en) auszulösen und durchzuführen. Es ist dabei aber auch möglich, dass innerhalb eines Belichtungszyklus gewisse Reaktionsorte nicht nur einmal, sondern mehrfach bearbeitet werden (z.B. Reaktionsorte, and denen eine besonders starke Bearbeitung von Nöten ist), wobei unterschiedliche Anzahlen von Wiederholungen innerhalb eines Belichtungszyklus für unterschiedliche Reaktionsorte möglich sind. Für solche mehrfach belichteten Reaktionsorte muss zudem die Dauer der einzelnen Belichtungsintervalle innerhalb eines gegebenen Belichtungszyklus nicht konstant sein, sondern diese kann durchaus über den Zyklus hinweg variieren.
Das Verfahren kann mehrere solche Belichtungszyklen umfassen. Diese können sukzessive durchlaufen werden.
Die Dauer der Belichtungsintervalle für die einzelnen Reaktionsorte / Pixel wird fachsprachlich auch als „dwell time (DWT)“ bezüglich des entsprechenden Reaktionsorts / Pixels bezeichnet.
Der oder die Belichtungsparameter, die angepasst werden können, speziell um die erste Teilreaktion zu optimieren, können in diesen Falle auch eine Dauer der jeweiligen Belichtungsintervalle für die einzelnen Reaktionsorte umfassen.
Die Belichtung einzelner Reaktionsorte (z.B. Pixel) oder Clustern von Reaktionsorten (z.B. Clustern von Pixeln) kann also individuell gesteuert und eingestellt werden, wobei dies zusätzlich von Zyklus zu Zyklus variieren mag. Somit kann die Belichtung besonders genau auf die erste Teilreaktion eingestellt und für diese optimiert werden, was beispielsweise im Fall der Anwendung des Verfahrens für ein Maskenreparatur deutliche Vorteile bringen mag, da hier äußerst genau und feinfühlig gearbeitet werden muss, um den erwünschten Korrektureffekt zu erzielen.
Der oder die Belichtungsparameter, die angepasst werden können, speziell um die erste Teilreaktion zu optimieren, können ferner ein Scan-Pattern beinhalten, mit dem die Reaktionsorte innerhalb eines solchen Belichtungszyklus der Reihe nach belichtet werden.
Ein solches Scan-Pattern erlaubt es, die Reihenfolge festzulegen, in der die einzelnen Reaktionsorte (oder Cluster von Reaktionsorten) bei der Bearbeitung durchlaufen werden.
Eine Abstimmung des Scan-Patterns spezifisch auf die erste Teilreaktion kann beispielsweise darin liegen, dass die erste Teilreaktion verglichen mit der zweiten Teilreaktion nur ein kleineres Gebiet - oder z.B. in Pixeln gesprochen nur eine Teilmenge aller Pixel - betreffen soll. Dann kann das Scan-Pattern dementsprechend gewählt und zu einem späteren Zeitpunkt (z.B. wenn die Prozessrate der zweiten Teilreaktion wieder erhöht wurde) auf den größeren Bereich ausgedehnt werden.
Das Scan-Pattern kann auch eine oder mehrere Unterschleifen beinhalten, die während eines Belichtungszyklus mehr als einmal durchlaufen werden, sodass die in den Unterschleifen enthaltenen Reaktionsorte in einem Belichtungszyklus mehrfach belichtet werden, wie oben bereits erläutert.
Dies kann beispielsweise dann besonders vorteilhaft sein, wenn einzelne Reaktionsorte oder Cluster von Reaktionsorten unter der ersten Teilreaktion einer besonders intensiven Bearbeitung bedürfen. Zumindest unter der Voraussetzung, dass hierzu stets genug des ersten Gases an den entsprechenden Reaktionsorten zur Verfügung steht (z.B., wenn das erste Gas „schnell genug“ ist), können diese dann innerhalb eines Belichtungszyklus mehrfach durchlaufen werden, um so Zeit einzusparen.
Eine Änderung eines solchen Scan-Patterns und/oder der darin enthaltenen Unterschleife(n) kann ebenfalls „indirekt“ dazu benutzt werden, die Dauer des Gasauffrischungsintervalls bezüglich eines bestimmen Reaktionsortes zu beeinflussen, und damit der relativen Prozessraten der ersten und zweiten Teilreaktion an diesem Ort. Wird beispielsweise ein bestimmter Reaktionsort innerhalb eines Belichtungszyklus mehrfach angesteuert, so wird die Anzahl der anderen Reaktionsorte, die jeweils zwischen den Belichtungsintervallen für den betrachteten Reaktionsort liegen, einen Einfluss auf das Gasauffrischungsintervall bezüglich des betrachteten Reaktionsortes haben, welches ja offenbarungsgemäß die Zeitdauer zwischen zwei Belichtungsintervallen/-ereignissen an diesem festen Ort bezeichnet. Werden also z.B. die Unterschleife(n) verkürzt, werden zwischen zwei Belichtungsintervallen an dem betrachteten Reaktionsort weniger andere Reaktionsorte bearbeitet werden, was die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall bezüglich des betrachteten Reaktionsortes verkürzen kann und so die Prozessrate der ersten Teilreaktion verglichen zu derjenigen der zweiten Teilreaktion erhöhen kann (z.B. wenn das erste Gas ein „schnelleres“ Gas ist als das zweite Gas). Auch eine Verringerung der Anzahl der überhaupt in einem Belichtungszyklus bearbeiteten Reaktionsorte kann zu diesem Effekt führen, da auch hier zwischen zwei Belichtungsintervallen eines betreffenden Reaktionsortes eine geringere Anzahl andere Reaktionsorte bearbeitet werden müssen.
All dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass die Wahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall auch so erfolgen kann, dass tatsächliche Wartezeiten Teil des Verfahrens sind, in denen überhaupt keine Belichtungen stattfinden, sei es an dem betrachteten Reaktionsort selbst, oder an ggf. vorhandenen weiteren Reaktionsorten, die im Rahmen des Verfahrens wie gerade beschrieben mitbearbeitet werden.
Als ein spezifisches Beispiel kann das Scan-Pattern beispielsweise mehrere Unterschliefen (engl. sub-loops) beinhalten, die nacheinander durchlaufen werden. Jeder Reaktionsort, z.B. jedes Pixel der als zu bearbeitend ausgewählten Fläche kann dabei genau einer Unterschleife zugeordnet werden und in dieser genau einmal belichtet werden, wobei benachbarte Pixel unterschiedlichen Unterschleifen zugeordnet werden. Beispielsweise kann es n Unterschleifen geben, wobei in jeder Unterschleife immer nur jedes n-te Pixel belichtet wird. Nach Durchlaufen aller Unterschleifen sind demnach alle Pixel genau einmal belichtet, d.h. bearbeitet worden. Die zu bearbeitende Fläche und die Abfolge der Unterschleifen sowie die Zuordnung der Pixel zu diesen kann nun so gewählt werden, dass zwischen zwei Belichtungen eines gegebenen Pixels gerade das gewählte Gasauffrischungsintervall verstreicht. Gegebenenfalls kann hierzu auch die Dauer der Belichtungsintervalle für die einzelnen Pixel und/oder etwaige Wartezeiten zwischen den Belichtungsintervallen angepasst werden. Auf diese Weise kann die erste Teilreaktion dann besonders effektiv und zeitsparend eingesetzt und durchgeführt werden.
Zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten Möglichkeit können wie bereits erwähnt auch noch weitere Maßnahmen ergriffen werden, um die Prozessrate der ersten Teilreaktion relativ gegenüber der zweiten Teilreaktion zu erhöhen, d.h. um die erste Teilreaktion noch besser „herauszugreifen“. Eine bereits angesprochene Möglichkeit bestünde beispielsweise darin, die jeweiligen Anteile der beiden Gase an der verwendeten Gasmischung zu verändern.
Ein weitere, zusätzliche oder alternative, Möglichkeit besteht in einem Aufheizen des Reaktionsorts (oder der Reaktionsorte) durch einen gepulsten Laser, um die Prozessraten der einzelnen Teilreaktionen weiter zu beeinflussen.
Dies setzt eine gewisse Temperaturabhängigkeit der beiden Teilreaktionen voraus. Wird beispielsweise die erste Teilreaktion durch höhere Temperaturen bevorzugt, kann das Aufheizen ein noch besseres Herausgreifen der ersten Teilreaktion von der zweiten Teilreaktion ermöglichen. Im umgekehrten Falle kann durch das Aufheizen per Laser die zweite Teilreaktion gewissermaßen auf Wunsch wieder „zugeschaltet“ werden, ohne dass das Gasauffrischungsintervall verändert werden muss.
Anders gesprochen hat man in diesem Falle also zwei Stellschrauben - die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall zwischen zwei Belichtungsintervallen an dem Reaktionsort und den Grad der Aufheizung desselben durch den gepulsten Laser - um die relative Stärke der beiden Teilreaktionen an dem Reaktionsort einstellen zu können. Dies wiederum kann eine besonders genaue Anpassung der Belichtungsparameter und allgemeiner eine besonders gezielte Prozesssteuerung und Bearbeitungsabfolge ermöglichen.
Sind mehrere Reaktionsorte von dem Verfahren umfasst, kann durch ein unterschiedliches Aufheizen der verschiedenen Reaktionsorte eine weitere lokale Feinabstimmung der Prozessraten erreicht werden.
Der Strahl energetischer Teilchen kann ein Laserstrahl sein.
Die Benutzung eines Laserstrahls kann vorteilhaft sein, da Laserapparaturen in vielfältiger Form leicht auf dem Markt erhältlich und relativ günstig sein können.
Der Strahl energetischer Teilchen kann ein Elektronenstrahl sein.
Als Strahl massebehafteter Teilchen kann ein Elektronenstrahl eine hohe räumliche
Auflösung bieten (d.h. beispielsweise eine kleine räumliche Ausdehnung des Reaktionsortes bewirken). Gleichzeitig kann die Verwendung von Elektronen durch die Messung rückgestreuter Elektronen und/oder von Sekundärelektronen während der Maskenbearbeitung Rückschlüsse über den Fortgang der Bearbeitung erlauben.
Der Strahl energetischer Teilchen kann auch ein Ionenstrahl sein.
Ein Ionenstrahl mag eine noch bessere räumliche Auflösung bieten als ein Elektronenstrahl, allerding mag hier die Strahlführung komplizierter sein und auch unbeabsichtigte Veränderungen oder Beschädigungen der Maske während der Bearbeitung können ggf. eine größere Rolle spielen.
Die erste Teilreaktion kann zumindest einen der folgenden Prozesse umfassen: einen Passivierungsprozess, einen Ätzprozess, einen Ablagerungsprozess, einen Oxidationsprozess.
Die zweite Teilreaktion kann zumindest einen der folgenden Prozesse umfassen: einen Passivierungsprozess, einen Aktivierungsprozess, einen Ätzprozess, einen Ablagerungsprozess.
Das Verfahren bzw. die induzierte (chemische) Reaktion kann zudem auch eine dritte Teilreaktion beinhalten, die vorwiegend durch ein drittes, in der Gasmischung enthaltenes Gas vermittelt wird (eine vierte, fünfte, usw. Teilreaktion vornehmlich vermittelt durch ein viertes, fünftes, usw. Gas ist ebenfalls denkbar).
Beispielhafte Kombinationen, die von der vorliegenden Erfindung umfasst werden, sind die Folgenden:

(i) Die erste Teilreaktion ist ein Passivierungsprozess und die zweite Teilreaktion ist ein Ätzprozess.

Als erstes Gas, d.h. als Passivierungsgas, kann hierbei zum Beispiel H₂O zum Einsatz kommen.
Als zweites Gas, d.h. als Ätzgas, kann beispielsweise XeF₂ zum Einsatz kommen. Gegebenenfalls kann das zweite Gas ferner Beimischungen von MoCO und/oder NH₃ in geringen Mengen beinhalten.
Diese Kombination bietet sich beispielsweise bei der Bearbeitung von HD-PSM-Materialien und HD-PSM-Masken an.

(ii) Die erste Teilreaktion ist eine Oxidation der Maskenoberfläche am Reaktionsort und die zweite Teilreaktion ist ein Ätzprozess.

Hierbei können als erstes Gas, d.h. als Oxidationsgas, beispielsweise nitrose Gase (z.B. N₂O, NO, NO₂), Wasserstoffoxide (z.B. H₂O, H₂O₂), molekularer oder atomarer Sauerstoff, und/oder Ozon zum Einsatz kommen.
Als zweites Gas, d.h. als Ätzgas, können beispielsweise halogenhaltige Verbindungen/Halogenide wie Halogene (z.B. F₂, Cl₂), Halogen-Wasserstoffe (z.B. HF, HCl), Edelgas-Halogenide (z.B. XeF₂), Stickstoffhalogenide (z.B. NF₃, NOF, NCl₃, NOCl), Halogenkohlenwasserstoffe (z.B. CF₄, CHF₃, CCl_t), Phosphorhalogenide (z.B. PF₃, PCl₃), und/oder Schwefelhalogenide (z.B. SF₆, SF₄, SF₂, SCl₂, Thionylchlorid) zum Einsatz kommen.

(iii) Die erste Teilreaktion ist eine Oxidation der Maskenoberfläche am Reaktionsort und die zweite Teilreaktion ist ein Ätzprozess. Ferner umfasst das Verfahren bzw. die induzierte Reaktion eine dritte Teilreaktion, vornehmlich vermittelt durch ein drittes Gas, das in der Gasmischung enthalten ist, wobei die dritte Teilreaktion ein Passivierungsprozess ist.

Hierbei können als erstes Gas, d.h. als Oxidationsgas, beispielsweise nitrose Gase (z.B. N₂O, NO, NO₂), Wasserstoffoxide (z.B. H₂O, H₂O₂), molekularer oder atomarer Sauerstoff, und/oder Ozon zum Einsatz kommen.
Als zweites Gas, d.h. als Ätzgas, können beispielsweise halogenhaltige Verbindungen/Halogenide wie Halogene (z.B. F₂, Cl₂), Halogen-Wasserstoffe (z.B. HF, HCl), Edelgas-Halogenide (z.B. XeF₂), Stickstoffhalogenide (z.B. NF₃, NOF, NCl₃, NOCl), Halogenkohlenwasserstoffe (z.B. CF₄, CHF₃, CCl₄), Phosphorhalogenide (z.B. PF₃, PCl₃), und/oder Schwefelhalogenide (z.B. SF₆, SF₄, SF₂, SCl₂, Thionylchlorid) zum Einsatz kommen.
Als drittes Gas, d.h. als Passivierungsgas, können beispielsweise Metallcarbonyle (z.B. Mo(CO)₆, Cr(CO)₆, W(CO)₆, Fe(CO)₅), H₂O, nitrose Gase (z.B. N₂O, NO, NO₂), und/oder siliziumhaltige Verbindungen (z.B. Silicate (z.B. TEOS = Tetra-Ethyl-Orthosilicate), Silizium-Isocyanate (z.B. Tetraisocyanatosilane), Silane (z.B. Cyclopentasilan), Siloxane und/oder Silazane) zum Einsatz kommen.

(iv) Die erste Teilreaktion ist ein Depositionsprozess und die zweite Teilreaktion ist eine weiterführende Reaktion zum gewünschten Depositionsprodukt.

Hierbei können als erstes Gas, d.h. als Depositionsgas, beispielsweise siliziumhaltige Verbindungen (z.B. Silicate (z.B. TEOS = Tetra-Ethyl-Orthosilicate), Silizium-Isocyanate (z.B. Tetraisocyanatosilane), Silane (z.B. Cyclopentasilan), Siloxane und/oder Silazane)) und/oder oder Metallcarbonyle (z.B. Mo(CO)₆, Cr(CO)₆, W(CO)₆, Fe(CO)₅) zum Einsatz kommen.
Als zweites Gas, d.h. als Reaktand, können z.B. NH₃ als Nitriermittel und/oder z.B. H₂O oder NO₂ als Oxidationsmittel zum Einsatz kommen. Nitrose Gase (z.B. N₂O, NO, NO₂), Wasserstoffoxide (z.B. H₂O, H₂O₂), molekularer oder atomarer Sauerstoff, und/oder Ozon sind als zweites Gas ebenfalls denkbar.

(v) Die erste Teilreaktion ist ein Depositionsprozess und die zweite Teilreaktion ist ein Reinigungsprozess.

Hierbei können als erstes Gas, d.h. als Depositionsgas, beispielsweise Organo-Metallverbindungen (z.B. Pt-, Pd-, Ru-, Re-, Rh-, Ir-, und/oder Au-haltige Edelmetall- oder Cu-, Ni-, Co-, Fe-, Mn-, Cr-, Mo-, W-, V-, Nb-, Ta-, Zr-, Hf-Verbindungen) zum Einsatz kommen.
Als zweites Gas, d.h. als Reinigungsgas, können z.B. H₂O oder NO₂ zur Oxidation zum Einsatz kommen. Denkbar sind hier ferner nitrose Gase (z.B. N₂O, NO, NO₂), Wasserstoffoxide (z.B. H₂O, H₂O₂), molekularer oder atomarer Sauerstoff, und/oder Ozon. Alternativ oder zusätzlich können als zweites Gas z.B. NOCl oder XeF₂ zur Halogenierung zum Einsatz kommen. Denkbar sind hier ferner halogenhaltige Verbindungen/Halogenide wie Halogene (z.B. F₂, Cl₂), Halogen-Wasserstoffe (z.B. HF, HCl), Edelgas-Halogenide (z.B. XeF₂), Stickstoffhalogenide (z.B. NF₃, NOF, NCl₃, NOCl), Halogenkohlenwasserstoffe (z.B. CF₄, CHF₃, CCl₄), Phosphorhalogenide (z.B. PF₃, PCl₃), und/oder Schwefelhalogenide (z.B. SF₆, SF₄, SF₂, SCl₂, Thionylchlorid)
In einer dritten Teilreaktion können dann ggf. die nicht-vakuumbeständigen Sauerstoff- oder Halogen-Verbindungen zerfallen und reine Metallverbindungen zurücklassen.
An dieser Stelle wird hervorgehoben, dass die als Option (v) genannte Kombination von Teilreaktionen (d.h., dass die erste Teilreaktion ein Depositionsprozess und die zweite Teilreaktion ein Reinigungsprozess ist, unter Verwendung der genannten Gase und ggf. unter Einbeziehung einer dritten Teilreaktion, in der die nicht-vakuumbeständigen Sauerstoff- oder Halogen-Verbindungen zerfallen und reine Metallverbindungen zurücklassen) eine eigenständige Erfindung darstellt, welche auch ohne Auswahl und Manipulation der relativen Prozessraten und des Gasauffrischungsintervalls wie hierin beschrieben beansprucht werden kann. So ist von der vorliegenden Offenbarung als eigenständige Erfindung beispielsweise ein modifiziertes Verfahren umfasst, welches die bereits beschriebenen Schritte (a.), (b.), (b₁.) und (b₂.) beinhaltet, nicht notwendigerweise aber auch die Schritte (c.) und/oder (d.), und bei welchen die als Option (v) genannten Teilreaktionen ablaufen. Alle weiteren hierin beschriebenen optionalen Verfahrensschritte und Abwandlungsmöglichkeiten können mit diesem modifizierten Verfahren ebenfalls kombiniert werden, auch wenn dies hier der Knappheit wegen nicht explizit aufgeführt und diskutiert wird. Analoge Aussagen gelten zudem im Hinblick auf eine Vorrichtung und Software zur Durchführung eines solchen modifizierten Verfahrens (vgl. hierzu die dementsprechenden Ausführungen, die noch folgen).
Insbesondere kann das offenbarte Verfahren zur Korrektur eines Defekts der Maske (oder einer Wafer-/Chipoberfläche, o.Ä., vgl. die eingangs gemachten Ausführungen) dienen. Da hierfür eine hohe Genauigkeit der einzelnen Bearbeitungsschritte von Nöten ist - insbesondere bei modernen Masken und im Hinblick auf die immer größer werdende Integrationsdichte - bietet die Möglichkeit, einzelne Teilreaktionen selektive anzusteuern und herauszugreifen, neue Möglichkeiten zur Optimierung der einzelnen Teilreaktionen, z.B. im Hinblick auf die verwendeten Belichtungsparameter.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die möglichen Merkmale, Optionen und Abwandlungsmöglichkeiten des offenbarten Verfahrens bis hierher zwar in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben wurden, dies jedoch nicht notwendigerweise eine bestimmte Abhängigkeit der Merkmale untereinander zum Ausdruck bringen soll - außer dies wurde explizit so dargestellt. Vielmehr können die verschiedenen Merkmale und Optionen miteinander auch in anderen Reihenfolgen und Permutationen kombiniert werden - soweit physikalisch und technisch möglich - und solche Kombinationen von Merkmalen oder sogar Untermerkmalen sind auch von der vorliegenden Erfindung umfasst. Einzelne Merkmale oder Untermerkmale können auch weggelassen werden, sofern sie zur Erzielung des gewünschten technischen Resultats entbehrlich sind.
Eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Objekts, insbesondere einer lithographischen Maske, beinhaltet in einer Ausführungsform (a.) Mittel zum Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas und ein zweites Gas an einen Reaktionsort an einer Oberfläche des Objekts; (b.) Mittel zum Induzieren einer (chemischen) Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort durch Belichten des Reaktionsortes mit einem Strahl energetischer Teilchen in Belichtungsintervallen, wobei die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas vermittelt wird und die zweite Teilreaktion vorwiegend durch das zweite Gas vermittelt wird, und wobei zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen ein Gasauffrischungsintervall liegt; (c.) Mittel zum Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen; und (d.) Mittel zum Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt.
Generell gesprochen ist es ein Vorteil des offenbarten Verfahrens, dass eine gezielte Beeinflussung einzelner Teilreaktionen möglich wird, ohne dass ein grundsätzlich neuer Aufbau der zur Durchführung verwendeten Vorrichtungen nötig würde. So kann die hier beschriebene Vorrichtung, wenn diese z.B. zur Maskenreparatur dienen soll, beispielsweise auf einer der von der Anmelderin entwickelten und vertriebenen Vorrichtungen zur Maskenreparatur aufsetzen.
Allerdings wurde nach derzeitigem Wissen des Anmelders die bewusste Auswahl einzelner Teilreaktionen bei bisherigen Apparaturen nicht vorgesehen. Demgegenüber erlaubt die hier beschriebene Vorrichtung die gezielte Hervorhebung eines der beteiligten Teilprozesse, durch eine geeignete und gezielte Auswahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, wie oben im Rahmen der Diskussion des offenbarten Verfahrens ausführlich beschrieben.
Insbesondere kann die Vorrichtung die Auswahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall automatisch vornehmen, basierend auf der Auswahl der ersten Teilreaktion zur relativen Verstärkung ihrer Prozessrate.
So kann das erste Gas beispielsweise eine erste Anlagerungsdauer an den Reaktionsort besitzen und das zweite Gas eine zweite Anlagerungsdauer, und die Mittel zum Auswählen der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall wählen das Zeitintervall basierend auf der ersten und zweiten Anlagerungsdauer so aus, dass die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt wird, wie oben beschrieben. Wie erwähnt kann dies automatisch erfolgen. Die relevanten Werte und Daten, z.B. die erste und zweite Anlagerungsdauer für das verwendete erste und zweite Gas, können der Vorrichtung dabei als gespeicherte Werte vorliegen und/oder von einer Datenbank bezogen werden. Oder aber die Vorrichtung enthält geeignete Mittel, um diese Werte experimentell zu ermitteln, entweder während des laufenden Betriebs (d.h. während der Bearbeitung der Maske selbst), oder in einem dezidierten Testmodus.
Schließlich kann ein Computerprogramm Anweisungen aufweisen, die bei Ausführung einen Computer oder ein Computersystem veranlassen, die Schritte einer der Ausführungsformen des offenbarten Verfahrens durchzuführen.
Figurenliste
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei die

1a-c schematisch eine Maske zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Bearbeitung unter Verwendung einer Ausführungsform des offenbarten Verfahrens zeigen; und die
2 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zeigt, wie sie zur Durchführung des offenbarten Verfahrens angewendet werden kann.

5. Detaillierte Beschreibung möglicher Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vornehmlich mit Bezug zur Reparatur einer lithographischen Maske beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und sie kann auch für andere Arten der Maskenbearbeitung zum Einsatz kommen, oder noch allgemeiner für die Oberflächenbearbeitung anderer im Bereich der Mikroelektronik verwendeter Objekte, z.B. zur Veränderung und/oder Reparatur von strukturierten Waferoberflächen oder von Oberflächen von Mikrochips, usw. Auch wenn im Folgenden daher vornehmlich auf den Anwendungsfall der Bearbeitung einer Maskenoberfläche Bezug genommen wird, um die Beschreibung übersichtlich und leichter verständlich zu halten, bleiben die anderen Anwendungsmöglichkeiten der offenbarten Lehre dem Fachmann dennoch gegenwärtig.
Es wird ferner darauf verwiesen, dass im Folgenden nur einzelne Ausführungsformen der Erfindung in mehr Detail beschrieben werden können. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die im Zusammenhang mit diesen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Abwandlungsmöglichkeiten auch noch weiter modifiziert und/oder in anderen Kombinationen oder Subkombination miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies aus dem Bereich der vorliegenden Erfindung herausführen würde. Einzelne Merkmale oder Untermerkmale können zudem auch weggelassen werden, sofern sie zur Erreichung des beabsichtigten Resultats entbehrlich sind. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird deshalb auf die Ausführungen und Erklärungen der vorhergehenden Abschnitte verwiesen, welche auch für die nun folgende detaillierte Beschreibung Geltung bewahren.
Die 1a-c illustrieren schematisch, wie die Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls zur relativen Erhöhung der Prozessrate einer ersten Teilreaktion gegenüber einer zweiten Teilreaktion im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Das gezeigte Verfahren dient zur Bearbeitung einer lithographischen Maske 100 (oder eines anderen mikroelektronischen Objekts, z.B. eines Wafers oder Mikrochips). Zur Bearbeitung der Maske 100 wird eine Gasmischung einem Reaktionsort 110 an einer Oberfläche 120 der Maske 100 zugeführt. Wie bereits erwähnt kann der Reaktionsort 110 dabei im Wesentlichen auf der Oberfläche 120 der Maske 100 liegen oder sich auch eine gewissen Tiefe weit (z.B. einige Atomlagen tief) in die Maske 100 hinein erstrecken. Zudem wird sich die Oberfläche 120 und damit auch der Reaktionsort 110 im Allgemeinen während der Bearbeitung leicht ändern, z.B. während eines Ätz- oder Depositionsprozesses bei der Maskenreparatur.
Die Bearbeitung erfolgt in der Art und Weise, dass der Reaktionsort 110 in mehreren Belichtungsintervallen mit einem Strahl energetischer Teilchen belichtet wird, der in den 1a-c durch den Pfeil 115 und die gepunkteten Linien rechts und links davon angedeutet ist. Der Strahl 115 kann beispielsweise ein Laserstrahl sein, oder ein Elektronenstrahl, oder ein Ionenstrahl.
In den 1a-c ist die Maske 100 schematisch aufgeteilt in einen Teil 130 (mit „exposed area“ bezeichnet), welcher der Belichtung ausgesetzt ist und den Reaktionsort 110 an der zu bearbeitenden Maskenoberfläche umfasst, sowie benachbarte Bereiche 140 (mit „unexposed area“ bezeichnet), die nicht der Belichtung ausgesetzt werden und an denen daher in der hier diskutierten Ausführungsform keine Bearbeitung stattfinden wird. Die Bereiche 140 können in weiteren Bearbeitungsschritten ebenfalls bearbeitet werden (z.B. durch sukzessives Durchlaufen mehrere Reaktionsorte entlang eines Scan-Patterns über einen oder mehrere Zyklen hinweg; dies wird der Einfachheit halber in den 1a-c aber nicht gezeigt).
Wie eingangs schon erläutert kann der Begriff „Reaktionsort“ im Rahmen der vorliegenden Offenbarung dabei als ein Pixel oder allgemeiner als eine räumliche Einheit verstanden werden, an welcher der Bearbeitungsprozess durch Belichtung und Induzieren der jeweiligen Teilreaktion(en) lokal begrenzt durchgeführt werden kann. Die räumliche Ausdehnung des Reaktionsortes kann also z.B. von der Art des verwendeten Teilchenstrahls 115, dessen Fokussierung, der Reaktionsart usw. abhängen. Zu beachten ist hierbei, dass es sich bei den Abbildungen der 1a-c nur um schematische Darstellungen handelt, welche die in der Realität auftretenden Verhältnisse daher nicht notwendigerweise maßstabsgetreu wiedergeben müssen.
Die dem Reaktionsort 110 zugeführte Gasmischung enthält in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Gase, nämlich ein erste Gas 150, das in den 1a-c mit „Gas 1“ bezeichnet ist und dessen Gas-Atome oder -Moleküle schematisch durch das Symbol „°“ (offener Kreis) dargestellt sind, sowie ein zweites Gas 160, das in den 1a-c mit „Gas 2“ bezeichnet ist und dessen Gas-Atome oder -Moleküle schematisch durch das Symbol „v“ (nach unten zeigendes, grau ausgefülltes Dreieck) dargestellt sind. Jedes der beiden Gase 150 und 160 vermittelt dabei vorwiegend eine eigene, an der Maskenbearbeitung beteiligte Teilreaktion, d.h. die Maskenbearbeitung beinhaltet eine (chemische) Reaktion mit einer ersten Teilreaktion, die vornehmlich durch das Gas 150 vermittelt wird, und einer zweite Teilreaktion, die vornehmlich durch das Gas 160 vermittelt wird. Wie oben bereits beschrieben kann mit „vorwiegend“ dabei gemeint sein, dass ohne das entsprechend Gas die Teilreaktion nicht stattfinden wird, zumindest nicht in merklichem Maße, während bei Vorliegen des Gases am Reaktionsort mit einer gewissen Mindestkonzentration die Teilreaktion ablaufen kann. Die (chemische) Reaktion mit den darin enthaltenen Teilreaktionen wird durch die Belichtung mit dem Strahl 115 energetischer Teilchen induziert, d.h. ausgelöst oder in Gang gesetzt.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass in anderen Ausführungsformen die dem Reaktionsort 110 zugeführte Gasmischung auch noch weitere Gase beinhalten kann, zum Beispiel ein drittes Gas, welches vorwiegend eine dritte Teilreaktion vermittelt, usw. Der Einfachheit halber wird im Folgenden aber nur von den beiden Gasen 150 und 160 und den korrespondierenden beiden Teilreaktionen die Rede sein.
Das Gas 150 und/oder das Gas 160 kann zudem auch selbst eine Gasmischung darstellen.
Die 1a zeigt schematisch den Zustand nach einem Belichtungsintervall, d.h. nachdem der Reaktionsort 110 mit dem Strahl 115 energetischer Teilchen belichtet wurde. Wie zu sehen ist, wurden durch die Belichtung die erste und zweite Teilreaktion ausgelöst und durch Ablauf der beiden Teilreaktionen wurden sowohl das Gas 150 (vgl. „°“) als auch das Gas 160 (vgl. „▼“) im Wesentlichen aufgebraucht und die Gase sind daher am Reaktionsort 110 verarmt oder überhaupt nicht mehr vorhanden.
Um die Bearbeitungsreaktion mit ihren Teilreaktionen erneut ablaufen zu lassen (die Maskenbearbeitung beinhaltet typischerweise eine Anzahl von Bearbeitungsdurchläufen, da z.B. ein Ätz- oder Depositionsprozess nicht in einem einzigen Durchlauf mit der gewünschten Genauigkeit durchgeführt werden kann), muss daher Gas erneut zugeführt werden. Hierfür dient ein Gasauffrischungsintervall, welches zwischen den einzelnen Belichtungsintervallen liegt. Während dieses Gasauffrischungsintervalls diffundieren die in der verwendeten Gasmischung enthaltenen Gase 150 und 160 an den Reaktionsort 110 und adsorbieren dort auf und/oder nahe der Oberfläche 120 der Maske 100 (ggf. dringen die Gas-Atome / -Moleküle auch eine gewisse Eindringtiefe weit in die Maske 100 ein).
Erfindungsgemäß wird nun eine der beiden Teilreaktionen bewusst und selektiv herausgegriffen, um deren Prozessrate relativ gegenüber der Prozessrate der anderen Teilreaktion zu erhöhen. Der Eindeutigkeit halber wird die herausgegriffene und zur Erhöhung ihrer Prozessrate gewählte Teilreaktion hier stets als die erste Teilreaktion bezeichnet.
Um die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der zweiten Teilreaktion zu bewirken, wird die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall passend gewählt bzw. angepasst. 1b zeigt schematisch den Zustand nach Ablauf des so gewählten Gasauffrischungsintervalls.
Die beiden hier gezeigten Gase 150 und 160 unterscheiden sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften. Zum einen vermitteln die beiden Gase 150 und 160, wie bereits erwähnt, unterschiedliche Teilreaktionen. Zum anderen haben sie aber auch unterschiedliche Diffusions- und Adsorptionseigenschaften hinsichtlich der Maskenoberfläche 120 am Reaktionsort 110. Dies führt dazu, dass die beiden Gase 150 und 160 unterschiedliche Anlagerungsdauern haben, d.h. die Zeitdauer, die sie benötigen, um am Reaktionsort 110 wieder in ausreichendem Maße „aufgefrischt“ zu werden, ist unterschiedlich (hierbei handelt es sich im Allgemeinen natürlich um Mittelwerte, wie üblich bei solchen thermodynamischen Prozessen).
Vorliegend ist das Gas 150 ein „schnelles“ Gas, während das Gas 160 ein „langsameres“ Gas ist, d.h. das Gas 150 hat eine kürzere Anlagerungsdauer an die Maskenoberfläche 120 am Reaktionsort 110 als das Gas 160. Folglich hatte während des gewählten Gasauffrischungsintervall, das hier beispielsweise kleiner als die zweite Anlagerungsdauer gewählt wurde, oder insbesondere im folgenden Intervall gewählt wurde $I = [erste Anlagerungsdauer; zweite Anlagerungsdauer)$
das erste Gas 150 bereits ausreichend Zeit, sich wieder soweit am Reaktionsort 110 an der Maskenoberfläche 120 anzureichern, dass die erste Teilreaktion erneut durch Belichtung mit dem Teilchenstrahl 115 ausgelöst und durchgeführt werden kann. Von dem zweiten Gas 160 hingegen konnte sich noch keine ausreichende Menge oder zumindest nur eine kleine Menge am Reaktionsort 110 anreichern, sodass die zweite Teilreaktion verglichen zur Situation in 1a nur in merklich geringerem Maße (wenn überhaupt) ablaufen kann.
In dem in 1b skizzierten Fall ist die Konzentration des an den Reaktionsort 110 diffundierten und dort adsorbierten Gases 150 nach Ablauf des Gasauffrischungsintervall dabei größer als die Konzentration des Gases 160.
Durch diese Wahl der Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls wird die Prozessrate der zweiten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der ersten Teilreaktion unterdrückt, ohne dass hierzu z.B. etwas an der eingeleiteten Gasmischung verändert werden müsste (obschon dies alternativ oder zusätzlich zu der hier beschriebenen Herangehensweise auch denkbar wäre, um eine der beiden Teilreaktionen relative zur anderen zu verstärken). Andersherum gesehen wird so also die gewünschte relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der zweiten Teilreaktion durch die gewählte Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall erzielt.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass grundsätzlich denkbar ist, dass auch in dem in 1b gezeigten Fall die absolute Prozessrate der zweiten Teilreaktion immer noch größer ist als die absolute Prozessrate der ersten Teilreaktion. Dies wird im Allgemeinen von weiteren Faktoren abhängen, wie der Natur der beiden Teilreaktion, dem Maskenmaterial, usw. Auf jeden Fall findet aber eine relative Verschiebung der beiden Prozessraten zu Gunsten der ersten Teilreaktion statt. Ein denkbares numerisches Maß, um dies zu quantifizieren, ist beispielsweise der Quotient der absoluten Prozessraten der ersten Teilreaktion zur zweiten Teilreaktion, der im gezeigten Fall zunimmt. Es ist aber ausdrücklich auch möglich, dass die Prozessrate der ersten Teilreaktion absolut größer wird als die Prozessrate der zweiten Teilreaktion.
Ausgehend von der in 1b skizzierten Situation (oder einer ähnlichen Situation) kann eine Verkürzung der Zeitdauer des Gasauffrischungsintervall zu einer weiteren relativen Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion führen, auch wenn dies gleichzeitig mit einer Abnahme der absoluten Prozessrate der ersten Teilreaktion verbunden sein mag. Hierbei kann die Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls auch kürzer als die erste Anlagerungsdauer gewählt sein, zum Beispiel ≥ 50% der ersten Anlagerungsdauer oder ≥ 75% der ersten Anlagerungsdauer. Allerdings ist einer weiteren Verkürzung der Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls auch eine gewisse untere Grenze gesetzt (z.B. bei 50% der ersten Anlagerungsdauer), da unterhalb dieser Zeitdauer auch das erste Gas 150 nicht mehr „schnell“ genug ist, und dann beide Teilreaktionen faktisch zum Erliegen kommen.
Auf der anderen Seite kann eine Verlängerung der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall ausgehend von der in 1b skizzierten Situation (oder eine ähnlichen Situation) das Gleichgewicht wieder zu Gunsten der zweiten Teilreaktion verschieben, d.h. zu einer relativen Verkleinerung der Prozessrate der ersten Teilreaktion verglichen zur Prozessrate der zweiten Teilreaktion führen, d.h. zu einer relativen Erhöhung der Prozessrate der zweiten Teilreaktion verglichen zur Prozessrate der ersten Teilreaktion. Exemplarisch für diesen Fall ist in 1c die Situation bei Wahl einer langen Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall gezeigt (verglichen zur Zeitdauer, die zu der Situation in 1b geführt hat), in der sich sowohl das erste Gas 150 also auch das zweite Gas 160 wieder in merklichem Maße am Reaktionsort 110 angereichert haben. Verglichen zum Zustand in 1b wird somit die Prozessrate der zweiten Teilreaktion deutlich erhöht sein. Obschon auch die Prozessrate der ersten Teilreaktion im Vergleich zur 1b etwas erhöht sein kann, hat sich in 1c jedenfalls das Verhältnis der Prozessraten wieder in Richtung der zweiten Teilreaktion verschoben. Im Grenzfall kann bei genügend langem Gasauffrischungsintervall dabei ein Sättigungszustand eintreten, bei dem beide Gase 150 und 160 in gesättigter Konzentration am Reaktionsort 110 adsorbiert sind, sodass eine weitere Verlängerung des Gasauffrischungsintervalls zu keiner merklichen Änderung der (relativen) Prozessraten mehr führen wird.
Alternativ oder zusätzlich zu den hier beschriebenen Mechanismen ist es ferner möglich, den Reaktionsort 110 bzw. die Maske 100 und/oder Maskenoberfläche 120 in diesem Bereich z.B. durch einen gepulsten Laser zielgerichtet und auf kontrollierte Art und Weise aufzuheizen, um damit die Prozessraten der ersten und zweiten Teilreaktion absolut und/oder relativ zueinander zu beeinflussen. Dabei können beispielsweise die Prozessraten der Teilreaktionen selbst von der Temperatur abhängen, oder diese können indirekt über eine Temperaturabhängigkeit der Diffusions- und Adsorptionseigenschaften der Gase 150 und 160 durch das Aufheizen beeinflusst werden, oder durch eine Kombination aus direkter und indirekter Beeinflussung.
Nachdem die Prozessrate der ersten Teilreaktion nun beispielsweise wie in 1b skizziert relativ zur Prozessrate der zweiten Teilreaktion erhöht worden ist, können z.B. ein oder mehrere Belichtungsparameter, die zur Belichtung des Reaktionsortes 110 mit dem Teilchenstrahl 115 zur Anwendung kommen, so angepasst und eingestellt werden, dass speziell die erste Teilreaktion optimiert wird. Wie oben bereits im Detail erläutert kann dies verschiedene Parameter(-kombinationen) und Herangehensweisen umfassen. So können beispielsweise die Belichtungsdauern der mehreren Belichtungsintervalle angepasst werden.
Ferner kann das Verfahren die Bearbeitung mehrerer Reaktionsorte umfassen (in den 1a-c nicht gezeigt), die innerhalb eines Belichtungszyklus während eines oder mehrerer jeweiliger Belichtungsintervalle mit dem Strahl 115 energetischer Teilchen belichtet werden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren mehrere solche Belichtungszyklen. In diesem Falle können die ein oder mehreren Belichtungsparameter, die bei der Belichtung mit dem Teilchenstrahl 115 zur Anwendung kommen, eine Dauer der jeweiligen Belichtungsintervalle für die einzelnen Reaktionsorte umfassen. Die ein oder mehreren Belichtungsparameter können auch ein Scan-Pattern beinhalten, mit dem die Reaktionsorte der Reihe nach belichtet werden. Ein solches Scan-Pattern kann auch eine oder mehrere Unterschleifen beinhalten. Diese können während eines Belichtungszyklus genau einmal durchlaufen werden. Eine oder mehrere der Unterschleifen können aber auch während eines Belichtungszyklus mehr als einmal durchlaufen werden, sodass die in diesen Unterschleifen enthaltenen Reaktionsorte in einem Belichtungszyklus mehrfach belichtet werden. Einzelheiten hierzu wurden in Abschnitt 3. bereits besprochen, auf den diesbezüglich Bezug genommen wird.
Die erste Teilreaktion kann beispielsweise einen Passivierungsprozess, einen Ätzprozess, einen Ablagerungsprozess, oder einen Oxidationsprozess umfassen. Die zweite Teilreaktion kann beispielsweise einen Passivierungsprozess, einen Aktivierungsprozess, einen Ätzprozess, oder einen Ablagerungsprozess umfassen. Zudem kann die Bearbeitung der Maske 100 eine dritte Teilreaktion umfassen, die vorwiegend durch ein drittes Gas vermittelt wird, usw.
Spezifische Möglichkeiten und Teilreaktionskombinationen sowie dafür geeignete Gase wurden bereits oben beschrieben, als Kombinationsmöglichkeiten „(i)“, „(ii)“, „(iii)", „(iv)“ und „(v)“, und der Knappheit halber wird daher auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Zudem wird abermals auf den eigenständigen Erfindungsgehalt der Option (v) als solche hingewiesen, wie bereits weiter oben erläutert.
Abschließend wird abermals darauf verwiesen, dass das Verfahren insbesondere zur Korrektur eines Defekts der Maske 100, also zur Maskenreparatur, dienen kann.
Die 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform 200 einer Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des offenbarten Verfahrens zur Bearbeitung einer Maske 100 angewendet werden kann. Der Einheitlichkeit halber werden bezüglich der Maske 100 und der Gase 150 und 160, usw. dieselben Referenzzeichen wie in den 1a-c verwendet. Die oben hierzu getroffenen Aussagen gelten daher fort. Dies bedeutet allerdings nicht, dass die Vorrichtung 200 nur für die Durchführung der im Rahmen der 1a-c diskutierten, speziellen Ausführungsformen des offenbarten Verfahrens verwendet werden kann.
Ferner sind dem Fachmann Vorrichtungen zur Maskenbearbeitung und Maskenreparatur grundsätzlich bekannt. Beispielsweise entwickelt und vertreibt die Anmelderin selbst Vorrichtungen zur Maskenreparatur. Die Vorrichtung 200 könnte beispielsweise auf einer dieser Vorrichtungen aufsetzen, und im Folgenden werden daher nicht alle Einzelheiten der Vorrichtung 200 bis ins letzte Detail besprochen.
Die Vorrichtung 200 umfasst Mittel 210 zum Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas 150 („Gas 1“) und ein zweites Gas 160 („Gas 2“) an einen Reaktionsort 110 an einer Oberfläche 120 der Maske 100, sowie Mittel 220 zum Induzieren einer (chemischen) Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort 110 durch Belichten des Reaktionsortes 110 mit einem Strahl energetischer Teilchen in mehreren Belichtungsintervallen. Wie bereits mehrfach beschrieben wird die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas 150 vermittelt und die zweite Teilreaktion wird vorwiegend durch das zweite Gas 160 vermittelt. Zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen liegt ein Gasauffrischungsintervall.
Der Teilchenstrahl kann beispielsweise ein Laser-, Elektronen- oder Ionen-Strahl sein, und die Mittel 220 können dementsprechend ausgebildet sein.
Als weitere Komponente umfasst die Vorrichtung Mittel 230 zum Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen. Die Mittel 230 können beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle (hardware-seitig oder software-seitig) ansteuerbar und zugänglich sein, und so dem Benutzer eine gezielte Auswahl einer Teilreaktion zu ermöglichen, um dann in der Lage zu sein, die Belichtungsparameter und/oder anderweitige Prozessparameter speziell und zielgerichtet für diese Teilreaktion anzupassen und zu optimieren.
Ferner umfasst die Vorrichtung 200 Mittel 240 zum Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt. Insbesondere können nach Auswahl der ersten Teilreaktion durch die Mittel 230, welche eine Verbindung 235 zu den Mitteln 240 aufweisen können, die Mittel 240 eine geeignete Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall automatisch auswählen, um die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion zu erwirken. Hierzu sind mehrere Varianten denkbar.
Wenn das erste Gas 150 beispielsweise eine erste Anlagerungsdauer an den Reaktionsort 110 besitzt und das zweite Gas 160 eine zweite Anlagerungsdauer, so können die Mittel 240 die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall basierend auf der ersten und zweiten Anlagerungsdauer so auswählen, dass die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt wird. Beispielsweise kann die Zeitdauer kleiner als die zweite Anlagerungsdauer gewählt werden oder aus dem Intervall $I = [erste Anlagerungsdauer; zweite Anlagerungsdauer) .$
Die relevanten Werte und Daten, z.B. die erste und zweite Anlagerungsdauer für das erste und zweite Gas 150 und 160 (und ggf. weitere Gase), können der Vorrichtung 200 dabei als gespeicherte Werte vorliegen und/oder von einer Datenbank bezogen werden.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Vorrichtung geeignete Mittel 242 enthalten, um diese und/oder andere zur geeigneten Auswahl der Zeitdauer relevante Werte experimentell zu ermitteln, entweder während des laufenden Betriebs (d.h. während der Bearbeitung der Maske 100 selbst), oder in einem dezidierten Testmodus. Die Mittel 242 können z.B. einen Sensor umfassen, der in einem Testmodus die Konzentration des ersten und zweiten Gases 150 und 160 am Reaktionsort 110 abhängig von der verstrichenen Dauer der Gasauffrischung aufzeichnet. Die Mittel 242 können mit den Mitteln 240 verbunden sein bzw. mit diesen interagieren, um so den Mitteln 240 eine Auswertung einer solchen Messreihe und somit eine geeignete Auswahl der Zeitdauer des Gasauffrischungsintervalls zu ermöglichen.
Zusätzlich oder alternativ kann auch eine manuelle Auswahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall über die Mittel 240 möglich sein, z.B. über eine Benutzerschnittstelle (hardware-seitig oder software-seitig).
Die Mittel 240 können eine Verbindung 215 zu den Mitteln 210 aufweisen, die der Gaszufuhr dienen, sodass die Gaszufuhr gemäß dem durch die Mittel 240 gewählten Gasauffrischungsintervall erfolgen kann. Die Mittel 240 können auch eine Verbindung 225 zu den Mitteln 220 aufweisen, die dem Induzieren der Bearbeitungsreaktion mit ihren Teilreaktionen durch Belichtung dienen, sodass während des Gasauffrischungsintervalls die Belichtung ausgesetzt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich zu diesen Komponenten kann die Vorrichtung ferner Mittel 250 zur gezielten Aufheizung des Reaktionsortes 110 bzw. der Maske 100 und/oder Maskenoberfläche 120 in diesem Bereich aufweisen. Insbesondere können die Mittel 250 einen gepulsten Laser umfassen. Durch das gezielte Aufheizen kann, wie oben bereits beschrieben, direkt und/oder indirekt auf die Prozessraten der ersten und zweiten Teilreaktion Einfluss genommen werden. Die Mittel 250 können dabei über eine Verbindung 255 mit den Mitteln 240 verbunden sein, sodass die Mittel 240 zur Auswahl der Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall und die Mittel 250 zur Aufheizung zusammenarbeiten können, um den gewünschten Einfluss auf die Prozessraten der ersten und zweiten Teilreaktion zu bewirken.
Zusätzlich oder alternativ können die Mittel 250 auch direkt mit den Mitteln 210 und 220 verbunden sein bzw. interagieren (in der 2 nicht gezeigt), um die Prozessraten unabhängig von den Mitteln 240 zu beeinflussen.
Schließlich kann, beispielsweise in einer Rechen- oder Steuereinheit einer Vorrichtung zur Maskenbearbeitung, ein Computerprogramm mit Anweisungen ausgeführt werden, welche die Vorrichtung veranlassen, eine Ausführungsform des offenbarten Verfahrens durchzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009106288 A2 [0007]

Claims

Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche (120) eines Objekts, beinhaltend: a. Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas (150) und ein zweites Gas (160) an einen Reaktionsort (110) an der Oberfläche (120) des Objekts; b. Induzieren einer Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort (110) durch Belichten des Reaktionsortes (110) mit einem Strahl energetischer Teilchen in mehreren Belichtungsintervallen, wobei b1. die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas (150) vermittelt wird und die zweite Teilreaktion vorwiegend durch das zweite Gas (160) vermittelt wird, und wobei b2. zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen ein Gasauffrischungsintervall liegt; c. Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen; und d. Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Gas (150) eine erste Anlagerungsdauer an den Reaktionsort (110) besitzt und das zweite Gas (160) eine zweite Anlagerungsdauer, die größer ist als die erste Anlagerungsdauer, und wobei die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall so gewählt wird, dass sie kleiner ist als die zweite Anlagerungsdauer.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall so gewählt wird, dass eine Konzentration des während des Gasauffrischungsintervalls an den Reaktionsort (110) diffundierten und dort an der Oberfläche (120) adsorbierten ersten Gases (150) höher ist als eine Konzentration des zweiten Gases (160).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei, ausgehend von der im Schritt d. gewählten Zeitdauer, eine Verkürzung des Gasauffrischungsintervalls zu einer weiteren relativen Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion führt, während eine Verlängerung des Gasauffrischungsintervalls zu einer relativen Verkleinerung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion führt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, weiter beinhaltend ein Anpassen eines oder mehrerer Belichtungsparameter, speziell um die erste Teilreaktion zu optimieren.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die ein oder mehreren Belichtungsparameter eine Dauer der einzelnen Belichtungsintervalle für den Reaktionsort umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Verfahren die Bearbeitung mehrerer Reaktionsorte umfasst, die innerhalb eines Belichtungszyklus während eines oder mehrerer jeweiliger Belichtungsintervalle mit dem Strahl energetischer Teilchen belichtet werden, und wobei das Verfahren vorzugsweise mehrere solche Belichtungszyklen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 5, wobei die ein oder mehreren Belichtungsparameter eine Dauer der jeweiligen Belichtungsintervalle für die einzelnen Reaktionsorte umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 5 oder nach Anspruch 8, wobei die ein oder mehreren Belichtungsparameter ein Scan-Pattern beinhalten, mit dem die einzelnen Reaktionsorte der Reihe nach belichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Scan-Pattern eine oder mehrere Unterschleifen beinhaltet, die während eines Belichtungszyklus mehr als einmal durchlaufen werden, sodass die in den ein oder mehreren Unterschleifen enthaltenen Reaktionsorte in einem Belichtungszyklus mehrfach belichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, weiter beinhaltend ein Aufheizen des Reaktionsorts (110) durch einen gepulsten Laser, um die Prozessraten der einzelnen Teilreaktionen weiter zu beeinflussen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der Strahl energetischer Teilchen ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der Strahl energetischer Teilchen ein Elektronenstrahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei der Strahl energetischer Teilchen ein Ionenstrahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die erste Teilreaktion zumindest einen der folgenden Prozesse umfasst: einen Passivierungsprozess, einen Ätzprozess, einen Ablagerungsprozess, einen Oxidationsprozess.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, wobei die zweite Teilreaktion zumindest einen der folgenden Prozesse umfasst: einen Passivierungsprozess, einen Aktivierungsprozess, einen Ätzprozess, einen Ablagerungsprozess.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, wobei die Reaktion weiter eine dritte Teilreaktion beinhaltet, die vorwiegend durch ein drittes, in der Gasmischung enthaltenes Gas vermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, wobei das Objekt eine lithographische Maske (100) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren zur Korrektur eines Defekts der Maske (100) dient.
Vorrichtung (200) zur Bearbeitung einer Oberfläche (120) eines Objekts, insbesondere einer Oberfläche (120) einer lithographischen Maske (100), beinhaltend: a. Mittel (210) zum Zuführen einer Gasmischung beinhaltend zumindest ein erstes Gas (150) und ein zweites Gas (160) an einen Reaktionsort (110) an der Oberfläche (120) des Objekts; b. Mittel (220) zum Induzieren einer Reaktion, welche zumindest eine erste Teilreaktion und eine zweite Teilreaktion beinhaltet, an dem Reaktionsort (110) durch Belichten des Reaktionsortes (110) mit einem Strahl energetischer Teilchen in mehreren Belichtungsintervallen, wobei b1. die erste Teilreaktion vorwiegend durch das erste Gas (150) vermittelt wird und die zweite Teilreaktion vorwiegend durch das zweite Gas (160) vermittelt wird, und wobei b2. zwischen den jeweiligen Belichtungsintervallen ein Gasauffrischungsintervall liegt; c. Mittel (230) zum Auswählen der ersten Teilreaktion, um deren Prozessrate relativ gegenüber einer Prozessrate der zweiten Teilreaktion zu erhöhen; und d. Mittel (240) zum Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall, welche die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das erste Gas (150) eine erste Anlagerungsdauer an den Reaktionsort (110) besitzt und das zweite Gas (160) eine zweite Anlagerungsdauer, und wobei die Mittel (240) zum Auswählen einer Zeitdauer für das Gasauffrischungsintervall das Zeitintervall basierend auf der ersten und zweiten Anlagerungsdauer so auswählen, dass die relative Erhöhung der Prozessrate der ersten Teilreaktion gegenüber der Prozessrate der zweiten Teilreaktion bewirkt wird.
Computerprogramm mit Anweisungen, die bei Ausführung einen Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-19 durchzuführen.