DE4037926A1 - Anordnung zur bearbeitung eines objektes in einem verduennten bereich mit einem fokussierten strahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bearbeitung eines Objektes in einem verdünnten Bereich mit einem fokus­ sierten Strahl mit einer den fokussierten Strahl erzeugenden Strahlungsquelle, mit einer Gas in die Umgebung des Objektes leitenden Gasleitung und mit einem auf der von der Strah­ lungsquelle ab gewandten Seite des Objektes angeordneten De­ tektor zur Lageerfassung des Objektes.

Eine Anordnung dieser Art ist in dem Aufsatz "Phasenplatten für Elektronenmikroskope" von K.-H. Müller in "Optik" 45 (1976) Nr. 1, Seiten 73 bis 75 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung wird ein Elektronenmikroskop als elektronenoptisches Grundgerät benutzt, als Strahlungsquelle also im wesentlichen eine Anordnung mit einer Katode, zwei elektronenoptischen Kondensor­ linsen und einem Ablenksystem verwendet. Das zu bearbeitende Objekt ist an einem speziellen Objekthalter angebracht, mit dem das Objekt in die hintere Brennebene bringbar ist. In Strahl­ richtung gesehen hinter dem Objekt ist ein Strahldetektor angeordnet, der aus zwei konzentrischen Endbildschirmen besteht. Die bekannte Anordnung ist außerdem so ausgestaltet, daß die Möglichkeit besteht, über eine Gasleitung Gas in die Umgebung des Objektes zu bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Bearbeitung eines dünnen Objektes mit einem fokussierten Strahl vorzuschlagen, bei der an der Auftreffstelle des Strahls auf den verdünnten Bereich des Objekts ein relativ hoher Gasdruck lokal begrenzt vorhanden ist, so daß der Strahl auf dem Weg zum Objekt durch das zugeführte Gas weitgehend unbeeinflußt bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dicht oberhalb des mit dem fo­ kussierten Strahl beaufschlagten verdünnten Bereichs des Ob­ jektes ein an die Gasleitung angeschlossener Gasaufnahmekörper angeordnet, der einerseits gegenüber dem verdünnten Bereich offen ist und andererseits im Gang des fokussierten Strahls eine Öffnung mit Drosselwirkung aufweist.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß durch den relativ hohen Gasdruck an der Auftreffstelle die Bearbeitungs­ geschwindigkeit erhöht ist. Dabei ist ein Entweichen des Gases in die Anordnung weitgehend vermieden. Eine Aufweitung des Strahls durch Streuung an den Gasmolekülen sowie eine Beeinträchtigung der Strahlungsquelle sind damit wesentlich verringert. Dies ist dadurch erreicht, daß durch die Öffnung mit Drosselwirkung nur ein sehr kleiner Anteil des zugeleiteten Gases entgegen dem Strahlverlauf in Richtung zur Strahlungsquelle aus dem Gasaufnahmekörper austreten kann. Dabei ist durch die Öffnung mit Drosselwirkung im Gasaufnahme­ körper außerdem sichergestellt, daß der Strahl nicht durch den Gasaufnahmekörper selbst behindert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können Detektoren verschie­ dener Art Verwendung finden. Beispielsweise kommt ein Strahl­ detektor in Frage, mit dem ein Transmissionsrasterbild der Umgebung der Bearbeitungsstelle des Objektes erzeugt werden kann; auch ein Auflichtmikroskop kann als Detektor verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können unterschiedlich ausgebildete Strahlungsquellen verwendet werden. So ist es mög­ lich, Strahlungsquellen einzusetzen, die Ionenstrahlen oder Laserstrahlen abgeben. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn die Strahlungsquelle eine Elektronenstrahlungs­ quelle ist, und das dünne Objekt eine Röntgenmaske ist. Eine Röntgenmaske kann der Elektronenstrahl gut durchdringen, so daß vom Detektor die das Objekt durchsetzende Strahlung gut aufgenommen werden kann.

Zur Erzielung einer guten Drosselwirkung im Bereich der Öffnung des Gasaufnahmekörpers wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Öffnung mit Drosselwirkung von einem an dem Gasaufnahmekör­ per angebrachten Drosselrohr gebildet ist.

Um das Gas in der jeweils zur Bearbeitung erwünschten Dosie­ rung dem Objekt zuführen zu können, ist vorteilhafterweise in der Gasleitung ein Drosselventil angeordnet.

Das dem Objekt zuzuführende Gas kann in unterschiedlicher Weise bereitgestellt werden; beispielsweise ist es möglich, das Gas in einem Gasreservoir mit Überdruck zur Verfügung zu stellen. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Gas­ leitung von einem Gaserzeugungsraum ausgeht, in dem sich eine Heizeinrichtung und ein bei Erwärmung Gas abgebender Werkstoff befinden.

Um möglichst wenig des dem Objekt zugeführten Gases in den Strahlungsweg zwischen dem Objekt und der Strahlungsquelle ge­ langen zu lassen, ist es vorteilhaft, der Öffnung mit Drossel­ wirkung mindestens eine weitere Drosseleinrichtung nachzuord­ nen.

Mitunter ist es erwünscht, daß bei der Bearbeitung des Objektes eine Beaufschlagung nicht nur mit einem einzigen Gas, sondern auch mit einem weiteren Gas vorgenommen wird. In diesem Falle ist die erfindungsgemäße Anordnung vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß der Gasaufnahmekörper wahlweise mit einem weiteren Gas beaufschlagbar ist. Bei dem weiteren Gas kann es sich um ein Spülgas handeln.

Die Halterung des Gasaufnahmekörpers in der erfindungsgemäßen Anordnung kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Eine vorteilhafte Halterung wird darin gesehen, daß der Gasauf­ nahmekörper an der den fokussierten Strahl erzeugenden Strah­ lungsquelle befestigt ist. Handelt es sich bei der Strahlungs­ quelle um eine Elektronenstrahlungsquelle, dann erfolgt die Befestigung vorteilhafterweise am Polschuh einer solchen Strahlungsquelle.

Eine andere vorteilhafte Halterung des Gasaufnahmekörpers besteht darin, daß dieser am Halter des Objekts so befestigt ist, daß unter dem ortsfesten Gasaufnahmekörper das Objekt bewegt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß diese eine derartige Steuerung des Strahls aufweist, daß mittels des Detektors ein Rasterbild des Objektes gewinnbar ist. Mit diesem Rasterbild läßt sich dann in einfacher Weise eine genaue Positionierung des Objektes in bezug auf das jeweilige Bearbeitungsfeld erzielen. Außerdem läßt sich durch das Rasterbild die Objektbearbeitung gut kontrollieren.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch den im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung interessierenden Teil eines Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Anordnung, in

Fig. 2 in größerem Maßstab ein ähnlicher Schnitt durch den hier interessierenden Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels und in

Fig. 3 ein waagerechter Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung etwa in der Höhe des Gasaufnahmekörpers dargestellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Anordnung ist an einem Objekthalter 1 in im ein­ zelnen nicht dargestellter Weise ein Objekt 2 mit einem ver­ dünnten Bereich 2a befestigt; in dem verdünnten Bereich 2a ist das Objekt 2 zu bearbeiten. Bei dem Objekt 2 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um eine Röntgenmaske, die als Strahl 3 zur Bearbeitung mit einem Elektronenstrahl beauf­ schlagt ist. Dieser Elektronenstrahl wird in einer Elektro­ nenstrahlungsquelle erzeugt, die in bekannter Weise als Rasterelektronenmikroskop ausgeführt sein kann. Die Strahlungs­ quelle weist an ihrem unteren Ende in bekannter Weise einen Polschuh 4 auf, an dem eine winkelförmige Halteeinrichtung 5 befestigt ist. Diese winkelförmige Halteeinrichtung 5 dient zur Befestigung eines Gasaufnahmekörpers 6, der über eine Gas­ leitung 7 mit einem Gasreservoir 8 verbunden ist.

Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist der Gasaufnahmekörper 6 nach Art einer Dose aufgebaut, enthält also eine zylindrische Wand 9 sowie einen Boden 10; außerdem ist er mit einem Deckel 11 ver­ sehen. Wie die Fig. 1 ferner erkennen läßt, ist der Gasauf­ nahmekörper 6 mit seinem Boden 10 dicht oberhalb des verdünnten Bereichs 2a des Objektes 2 angeordnet und weist in seinen Boden 10 eine Öffnung 12 auf, aus der das über die Gasleitung 7 zuge­ führte Gas an das Objekt 2 gebracht werden kann. In seinem Deckel 11 besitzt der Gasaufnahmekörper 6 eine Öffnung 13 mit Drosselwirkung, wodurch der Austritt des zugeführten Gases nach oben hin behindert ist. Die Öffnung 13 mit Drosselwirkung ist von einem an dem Deckel 11 vorgesehenen Rohrstück 14 gebildet. Eine weitere Drosselstelle ist von einem Rohransatz 15 an einer waagerechten Halteplatte 16 der winkelförmigen Halteeinrichtung 5 gebildet. Außerdem ist durch eine seitliche Öffnung 17 in der zylindrischen Wand 9 des Gasaufnahmekörpers 6 die Möglichkeit des Absaugens des Gases aus dem Raum 18 oberhalb des Deckels 11 des Gasaufnahmekörpers 6 gegeben.

Um ein Entweichen des Gases durch den Spalt zwischen dem Boden 10 des Gasaufnahmekörpers 6 und dem Objekt 2 möglichst weitge­ hend zu unterbinden, ist zur Abdichtung des Spaltes nach außen vorteilhafterweise eine Dichtung vorgesehen, unterhalb der das Objekt gleitend bewegt werden kann.

Nur schematisch ist in Fig. 1 dargestellt, wie das Objekt 2 an einem Objekthalter 1 befestigt ist. Mit dem Objekthalter 1 kann eine Positionierung des Objektes 2 in der waagerechten Ebene in zwei zueinander senkrechten Richtungen erfolgen. Schematisch ist ferner ein Detektor 19 dargestellt, mit dem bei entspre­ chender Steuerung des Strahls 3 ein Rasterbild des Objektes 2 aufnehmbar ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist erkennbar, daß oberhalb des Gasaufnahmekörpers 6 ebenfalls an der Halteplatte 16 jedoch auf der vom Gasaufnahmekörper 6 abgewandten Seite eine zusätz­ liche Drosseleinrichtung 20 befestigt ist, die einander gegen­ überliegend Öffnungen 21 und 22 aufweist, um den Elektronen­ strahl 3 durchtreten zu lassen. Seitliche Öffnungen 23 und 24 stellen Saugöffnungen dar, um in den Drosselraum 20 gelangtes Gas seitlich absaugen zu können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Gasreservoir von einem Gaserzeugungsraum 30 gebildet, in dem sich eine elektrische Heizeinrichtung 31 befindet, die in nicht darge­ stellter Weise über Anschlußleitung 32 mit Strom gespeist wird. Außerdem befindet sich im Gaserzeugungsraum 30 ein Material 33, das bei Erwärmung Gas abgibt. Der Gaserzeugungsraum 30 ist über ein im dargestellten Beispiel als Nadelventil ausgebildetes Ventil 34 mit einer Gasleitung 35 verbunden, die ihrerseits - wie in den Fig. 1 und 2 ausführlich dargestellt - in einen Gasaufnahmekörper 36 mündet. Zur Betätigung des Ventils 34 dient ein nur schematisch dargestellter Ventilantrieb 37.

Wie in Fig. 3 strich-punktiert dargestellt, kann über den Gaserzeugungsraum 30, das Ventil 34 und die Gasleitung 35 dem Gasaufnahmekörper 36 auch ein weiteres Gas über eine weitere Zuleitung 38 zugeführt werden. Bei diesem weiteren Gas kann es sich um Spülgas handeln. Ggf. kann über die Leitung 38 der Gaserzeugungsraum evakuiert werden.

Ergänzend ist noch darauf hinzuweisen, daß mit der erfindungs­ gemäßen Anordnung auf das Objekt 2 durch die Wechselwirkung zwischen den Gasmolekülen und dem Strahl 3 Material aufgebracht werden kann. Andererseits ist auch ein Materialabbau auf dem Objekt 2 möglich. Auf- und Abbau von Material kann in bekannter Weise durch die Gaszusammensetzung beeinflußt werden.

Claims (11)

1. Anordnung zur Bearbeitung eines Objektes (2) in einem verdünnten Bereich (2a) mit einem fokussierten Strahl (3),
mit einer den fokussierten Strahl (3) erzeugenden Strahlungs­ quelle,
mit einer Gas in die Umgebung des Objektes (2) leitenden Gasleitung (7) und
mit einem auf der von der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Objektes (2) angeordneten Detektors (19) zur Lageerfas­ sung des Objektes (2), dadurch gekennzeichnet, daß dicht oberhalb des mit dem fokussierten Strahl (3) beauf­ schlagten verdünnten Bereichs (2a) des Objektes (2) ein an die Gasleitung (7) angeschlossener Gasaufnahmekörper (6) angeordnet ist, der einerseits gegenüber dem verdünnten Bereich (2a) offen ist und andererseits im Gang des fokussierten Strahls (3) eine Öffnung (13) mit Drosselwirkung aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Elektronenstrahlungsquelle ist und daß das Objekt (2) eine Röntgenmaske ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mit Drosselwirkung von einem am Gasaufnahme­ körper (6) angebrachten Drosselrohr (14) gebildet ist.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasleitung (35) ein Drosselventil (34) ange­ ordnet.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (35) von einem Gaserzeugungsraum (30) ausgeht, in dem sich eine Heizeinrichtung (31) und ein bei Erwärmung Gas abgebender Stoff (33) befinden.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnung (13) mit Drosselwirkung mindestens eine weitere Drosseleinrichtung (15) nachgeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaufnahmekörper (6) wahlweise mit einem weiteren Gas beaufschlagbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Gas ein Spülgas ist.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaufnahmekörper (6) an der den fokussierten Strahl erzeugenden Strahlungsquelle befestigt ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaufnahmekörper am Halter des Objekts befestigt ist.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Steuerung des Stahls, das mittels des Strahl­ detektors ein Rasterbild des Objektes gewinnbar ist.