EP4244674A1 - Endpunktbestimmung mittels kontrastgas - Google Patents

Endpunktbestimmung mittels kontrastgas

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Publication number
EP4244674A1
EP4244674A1 EP21839362.7A EP21839362A EP4244674A1 EP 4244674 A1 EP4244674 A1 EP 4244674A1 EP 21839362 A EP21839362 A EP 21839362A EP 4244674 A1 EP4244674 A1 EP 4244674A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
defect
etching process
gas
contrast
contrast gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21839362.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Rhinow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP4244674A1 publication Critical patent/EP4244674A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/72—Repair or correction of mask defects
    • G03F1/74—Repair or correction of mask defects by charged particle beam [CPB], e.g. focused ion beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002—Details
    • H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching for microworking, e. g. etching of gratings or trimming of electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/006—Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30466—Detecting endpoint of process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3174—Etching microareas
    • H01J2237/31742—Etching microareas for repairing masks
    • H01J2237/31744—Etching microareas for repairing masks introducing gas in vicinity of workpiece

Definitions

  • the present invention relates to a method, a device and a computer program for repairing a defect in a lithographic mask using a particle beam.
  • lithographic masks (hereinafter often referred to as “masks” for short) have to reproduce ever smaller structural elements in a photoresist layer on a wafer.
  • the exposure wavelength is being shifted to smaller and smaller wavelengths.
  • argon fluoride (ArF) excimer lasers emitting light at a wavelength of 193 nm are mainly used for exposure purposes.
  • Intensive work is being done on light sources that emit in the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range (10 nm to 15 nm) and corresponding EUV masks.
  • EUV extreme ultraviolet
  • phase masks or phase-shifting masks and masks for multiple exposures are phase masks or phase-shifting masks and masks for multiple exposures.
  • dark defects are locations where absorber material and/or phase-shifting material is present, but should be free of this material. These defects are repaired by removing the excess material, preferably using a local etching process.
  • Clear defects are defects on the mask which, during optical exposure in a wafer stepper or wafer scanner, have a greater light transmission than an identical defect-free reference position.
  • mask repair processes such clear defects can be repaired by depositing a material with appropriate optical properties.
  • the optical properties of the material used for the repair should match those of the absorber or phase-shifting material.
  • the masks to be repaired can generally be multi-layered or made up of at least two materials that are typically arranged one on top of the other be.
  • the material on top (the material facing the electron beam) can act as an absorber material, as a phase-shifting material or material of the defect and the material underneath as a substrate or carrier material (or as the material of another element arranged below the defect) of the lithographic mask to be repaired.
  • backscattering of electrons or the particles can occur.
  • backscattered electrons can be detected parallel to the etching and/or deposition process, which leads to a signal from backscattered electrons (for example EsB signal; EsB: energy selective backscattering).
  • EsB signal for example EsB signal
  • EsB energy selective backscattering
  • the generation of secondary particles, e.g. electrons, through the interaction process of the particle beam and the precursor gas or the material of the defect is also possible.
  • secondary electrons can lead to a secondary electron signal (SE signal), which can also be detected parallel to the etching and/or deposition process.
  • SE signal secondary electron signal
  • the ongoing repair process can be monitored by detecting the particles mentioned or signals generated by them during the etching and/or deposition process.
  • the etching process By monitoring the etching process by detecting the backscattered and/or secondary particles produced during the etching process (on the material to be etched), it is possible to obtain a kind of real-time image of the etching process.
  • a transition of the etching process between the materials can thus be determined by a change in the contrast of the particle beams mentioned.
  • this contrast can be greatly reduced, for example if the materials being etched differ only very slightly (e.g. have a similar atomic number), so that an exact determination of the end point (transition of the etching process from material of the defect to material of the element arranged below the defect) is not possible.
  • US 2004 / o 121069 Ai discloses a method for repairing phase shift photomasks using a charged particle beam system.
  • topographic data from a scanning probe microscope are used as a substitute for determining the end point.
  • the topographical data can be used to adjust the charged particle beam dose for each point within the defect vicinity based on the elevation and surface slope at the particular point.
  • US 6593 040 B2 discloses a method and apparatus for correcting phase shift defects in a photomask. This involves scanning the photomask and analyzing the defect three-dimensionally with an AFM (Atomic Force Microscope). Based on the three-dimensional analysis, an etch map is created and a focused ion beam (FIB) is controlled according to the etch map to remove the defect. In order to offer higher accuracy of the repair process, test patterns of the FIB are generated and three-dimensionally analyzed.
  • AFM Anamic Force Microscope
  • An embodiment may include a method for repairing a defect in a lithographic mask.
  • a particle beam can be directed onto the defect to be repaired in order to induce a local etching process at the defect.
  • the etch may be monitored (b.) using backscattered and/or secondary particles or other free beam signal generated by the etch to detect a transition from the local etch at the defect to a local etch at an element of the mask located below the defect.
  • at least one contrast gas can be supplied in order to increase a contrast in the detection of the transition.
  • the inventors of the present invention have recognized that the detection of the transition can be significantly improved by supplying a contrast gas (to the atmosphere surrounding the mask to be repaired). This can be particularly helpful in situations in which the signal used to detect the transition (backscattered particles, secondary particles and/or another free-beam signal generated by the etching process; in principle, all other types of signals are also conceivable that are used to detect the transition are basically suitable; below, for the sake of simplicity, reference is always made to a free-beam signal) during the transition does not change or changes to an extent that cannot be detected or is difficult to detect.
  • a contrast gas which influences the generation of the signal on a material of the defect or a material of the underlying element to different extents, can contribute to a particularly high relative increase in contrast.
  • this effect can be achieved to a significant extent without significantly disturbing the etching process.
  • the end point of the etching process can thus be reliably determined without the need for iterative processes or particularly complex measuring equipment.
  • a gray level difference of at least 10 is achieved if, for example, a total of 256 gray levels are used, in order to be able to ensure a precise determination of the end point.
  • it is possible to obtain other necessary gray scale differences e.g. depending on the detector system used (which can include both hardware and software components).
  • a correspondingly changed gray level difference deviating from 10 can analogously be considered in order to be able to carry out an end point determination.
  • the gray level difference can relate to the ratio of a signal strength of backscattered electrons, which are generated when removing a material of the defect, and a signal strength, which is generated when the particle beam impinges on a material arranged below the defect.
  • the endpointing is not limited to the EsB endpointing described here, but can also be done using other mechanisms, e.g. lead to backscattering and / or generation of secondary electrons, so that a transition from processing (e.g. ablation) of a first material to a second material can be precisely detected, as generally described herein.
  • the corresponding determination of the end point in methods other than the EsB endpointing described here can also be based on the gray level differences mentioned above, with a gray level difference of 10 out of 256 possible gray levels being to be regarded merely as an example reference value.
  • the endpoint determination can be improved by supplying a contrast gas.
  • the contrast gas can be selected depending on the material and/or application-specific, for example. This enables a significantly more precise and reliable determination of the end point of an etching process and thus a more precise repair of defects in a lithographic mask without any disadvantages Having to accept losses in throughput or an adverse effect on the etching process itself.
  • the particles of the particle beam can be, for example, electrons, protons, ions, atoms, molecules, photons, etc.
  • the contrast gas can be selected in such a way that an adsorption rate and/or residence time of the contrast gas on a material of the element arranged below the defect (hereinafter often also mask material) is higher (at least on average over time) than an adsorption rate or residence time of the contrast gas on a defect (defect material) material.
  • This can go hand in hand with the desired requirement that the contrast gas attaches preferentially and/or more quickly to the material of the element arranged below the defect and/or stays there longer (compared to a material of the defect).
  • the preferred accumulation of the contrast gas on the mask material can have various reasons. It is thus possible that the contrast gas shows a longer dwell time on the mask material due to physisorption than on the material of the defect. Likewise and alternatively, it is possible that the contrast gas has a longer residence time due to chemisorption on the mask material than on the defect material.
  • This preferred attachment can ensure a higher contrast due to a greater influence on the signals generated by the contrast gas itself and/or due to a stronger interaction of the contrast gas with the second material. For example, this can create more contrast in the EsB or SE signal (or other suitable signal) for the mask material. Contrast gas adsorbed on the surface of the mask can provide a stronger or weaker EsB signal and/or a stronger or weaker SE signal compared to the defect material.
  • the contrast gas used can generally be selected such that it has a lower affinity for a material of the defect than for a material of the element arranged below the defect. It can thus be ensured that, on the one hand, there is a clearer relative increase in contrast, since due to a preferred accumulation of the contrast gas on the element arranged below the defect corresponding to the signal generated there for the detection of the transition is more strongly influenced than on the material of the defect. On the other hand, this can also make it possible to disturb the etching process as little as possible, since the particle beam only hits the contrast gas more when the local etching process at the defect is already over.
  • the contrast gas it is also possible for the contrast gas to be selected in such a way that it has a lower affinity (adsorption rate and/or residence time) for a material of the defect than a precursor gas used for the etching process. Alternatively or additionally, it is also possible for the contrast gas to be selected such that it has a higher affinity (adsorption rate and/or residence time) for a material of the element arranged below the defect than a precursor gas used for the etching process.
  • the contrast gas can thus be selected depending on the material and the application.
  • the contrast gas may be selected to affect the backscattering of particles and/or secondary particle generation and/or the other free jet signal generated by the etch process to a different extent at a material of the defect than at a material of the underlying feature.
  • the contrast gas can be such that its presence leads to deviating properties with regard to the detectable backscattered and/or secondary particles and/or the other free-beam signal compared to the mask material and/or the material of the defect.
  • the presence and/or accumulation of the contrast gas on the defect and/or mask material can influence the natural properties of the defect and/or mask material with regard to backscattered and/or secondary particles and/or the other free-beam signal, so that the characteristics that lead to the detection of these particles, can change depending on the contrast gas used.
  • the contrast gas adsorbed on the surface of the mask material can weaken the signal of backscattered and/or secondary particles and/or the other free beam emanating from the mask material. It is also possible to select the contrast gas in such a way that when the particle beam impinges on the contrast gas, there is additional backscattering of particles and/or the generation of secondary particles or an additional, different free beam signal.
  • the contrast gas can be an inert gas, such as a noble gas. This can help to avoid an (unfavorable) influence of the contrast gas on the duration and quality of the etching process.
  • the contrast gas can also be a gas whose possible reactivity has little or no significant effect on the success of the etching process, regardless of whether it is an inert gas or not.
  • the contrast gas can be supplied in at least two separate intervals.
  • the contrast gas is thus not only supplied once (in a high dose), but can be refreshed at intervals (in a lower dose).
  • the "chopping" can also be described by, for example, two or more characterizing times. On the one hand, this can be the time interval in which the gas can flow in. On the other hand, this can be the subsequent time interval in which no gas flows in. This can be described by way of example as an opening time of a valve which is connected to a reservoir of a precursor gas (or contrast gas) and via which this can reach the reaction site, and a time in which the valve is in a closed state. Typical time ratios of the open valve and the closed valve can be 1:10 (valve, for example, 1 second open, 10 seconds closed), 1:30 or 1:60, although in principle other ratios can also be used. ok
  • the contrast gas can be supplied after the start of the etching process, preferably only shortly before the expected transition from the etching process at the defect to the etching process at the element of the mask arranged below the defect. A possible disturbance of the etching process by the contrast gas can thereby be further reduced.
  • the contrast gas can be supplied only after a predetermined, expected etching progress has been reached. Irrespective of this, provision can be made for the monitoring of the etching process to be initiated only after the contrast gas has been supplied. Provision can be made to carry out two or all three of the last-mentioned method steps. Alternatively, however, it is also possible to carry out only individual of the last-mentioned method steps (e.g. to initiate the monitoring of the etching process only after the contrast gas has been supplied).
  • a predetermined etch progress may refer to an etch progress of, for example, 25%, 50%, 75%, 90%, or any other amount, where an etch progress of 100% may be associated with an etch progress where the etch proceeds from etching the defect proceeds to etching the element located below the defect.
  • the monitoring of the etching process and/or etching progress can be carried out either in the presence of an operator (e.g. as visual endpointing) or fully automatically.
  • a lookup table can be calibrated, for example.
  • the etching progress can be predetermined, for example as a function of time, as a function of loops, etc.
  • the contrast gas can then be supplied.
  • the predetermined etching progress can, for example, be determined specifically for the etching parameters used (beam parameters, precursor gas, material to be etched, etc.) using the lookup table.
  • a lookup table can also be read out from a memory, for example, which relates to etching parameters that correspond to or at least come close to those of an etching process that is currently to be carried out. Such can also as herein described are used.
  • a predetermined, expected etching progress can enable a precise estimation of the etching progress, especially in the case of a homogeneous defect composition, since the etching process in this case can essentially be a linear process (e.g. the same etching progress can be achieved in the same time intervals).
  • a precursor gas for the etching process can also be supplied to the atmosphere of the etching process, which, in interaction with the incident particle beam, ultimately leads to an etching reaction and removal of the defect material.
  • the method can run in such a time sequence that the contrast gas is only supplied after the precursor gas has been supplied. This can also contribute to further reducing any disruption of the etching process by the contrast gas. For example, the defect material can thereby be preferentially occupied by the precursor gas.
  • both gases it is also possible for both gases to be supplied simultaneously to the atmosphere in which the etching process takes place. It is also conceivable, if necessary, to supply the contrast gas to the atmosphere of the etching process before the precursor gas.
  • the precursor gas affects the backscattering of particles and/or secondary particle generation and/or the other free jet signal at a material of the defect and/or at a material of the underlying element.
  • the contrast gas can be selected in such a way that it displaces the precursor gas on a material of the element arranged below the defect material, preferably more than on a material of the defect. In particular, this can ensure that adequate adsorption of contrast gas on the mask material can always take place and thus early detection of a transition from etching of the defect material to etching of the material of the underlying element. At the same time, the disturbance of the etching process can be minimized due to the lower displacement of the precursor gas at the defect material.
  • One or more of oxidizing substances such as, for example, O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 O 2 , N 2 O, NO, NO 2 , HNO 3 and/or other oxygen-containing gases can be considered as the contrast gas.
  • halides such as Cl 2 , HCl, XeF 2 , HF, I 2 , HI, Br 2 , HBr, NOC1, NF 3 , PC1 3 , PC1 5 , PF 3 and/or other halogen-containing gases can also be used Find.
  • Cl 2 can be regarded as the preferred contrast gas since it interferes only slightly with the local etching process and reduces the work function (which can lead to a higher SE signal).
  • Gases with a reducing effect such as H 2 , NH 3 , CH 4 , H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, and other gases containing hydrogen, can also be considered as contrast gas.
  • gaseous alkali metals such as Li, Na, K, Rb, Cs
  • a plasma preferably a remote plasma that is generated separately from the sample.
  • noble gases such as He, Ne, Ar, Kr, Xe
  • surface-active substances such as alkyl hydroxides, aliphatic carboxylic acids, mercapto-alkanes, alkyl amines, alkyl sulfates, alkyl phosphates, alkyl phosphonates, with aromatic and other organic compounds being used instead of alkyl compounds can be used).
  • the contrast gases mentioned can also be used as precursor gases.
  • One or more of (metal, transition element, main group) alkyls such as cyclopentadienyl (Cp) or methylcyclopentadienyl (MeCp) trimethyl platinum (CpPtMe 3 and/or MeCpPtMe 3 ), tetramethyltin SnMe 4 , Trimethylgallium GaMe 3 , ferrocene Cp 2 Fe, bis-aryl-chromium Ar 2 Cr, dicyclopentadienylruthenium Ru(C 5 H 5 ) 2 and other such compounds are suitable.
  • Cp cyclopentadienyl
  • MeCpPtMe 3 methylcyclopentadienyl
  • tetramethyltin SnMe 4 Trimethylgallium GaMe 3
  • ferrocene Cp 2 Fe bis-aryl-chromium Ar 2 Cr
  • one or more (metal, transition element, main group) carbonyls such as chromium hexacarbonyl Cr(CO)O, molybdenum hexacarbonyl MO(CO)O, tungsten hexacarbonyl W(CO)O, dicobalt octacarbonyl Co 2 (CO)s , trirutheniumdodecacarbonyl Ru 3 (CO) i2 , iron pentacarbonyl Fe(CO) 5 and/or other such compounds.
  • metal, transition element, main group carbonyls such as chromium hexacarbonyl Cr(CO)O, molybdenum hexacarbonyl MO(CO)O, tungsten hexacarbonyl W(CO)O, dicobalt octacarbonyl Co 2 (CO)s , trirutheniumdodecacarbonyl Ru 3 (CO) i2 , iron pentacarbonyl Fe(CO) 5 and/or other such
  • (metal, transition element, main group) alkoxides such as tetraethoxysilane Si(OC 2 H 5 ) 4 , tetraisopropoxytitanium Ti(OC 3 H 7 ) 4 and other such compounds.
  • one or more of (metal, transition elements, main group) halides such as WF ⁇ , WCI ⁇ , TiCl ⁇ , BC1 3 , SiCl 4 and / or more such compounds are used.
  • one or more of (metal, transition element, main group) complexes such as
  • a contrast gas whose influence on the EsB/SE signal (or other signal used) is opposite to that of the precursor gas.
  • the influence relates to the material to be etched and the material not to be etched.
  • the adsorbed precursor gas can reduce the work function of the material (higher SE signal), while the contrast gas can increase the work function (lower SE signal), or vice versa.
  • contrast gas instead of supplying the contrast gas (e.g. after the start of the etching process), this can also already be present (in a low concentration) and then only its concentration can be targeted (e.g. after the start of the etching process and shortly before the expected end of it). can be increased.
  • the etch process can then be stopped in order to prevent undesired etching of the mask material underlying the defect material. For example, this can be done by stopping the particle beam.
  • a computer program This may be a computer program having instructions that, when executed, cause a computer to perform a method including one or more of the method steps set forth herein.
  • the repair of a defect of a lithographic mask can further be carried out by an apparatus which can (a.) comprise means for directing a particle beam onto the defect.
  • the apparatus may further comprise (b.) means for monitoring the etching process, using backscattered and/or secondary particles and/or another free beam signal generated by the etching process, to detect a transition of the etching process at the defect to an etching process at an element arranged below the defect to be able to detect the mask.
  • the device (c.) can include means for supplying at least one contrast gas in order to be able to increase a contrast when detecting the transition.
  • the device may further include means configured to perform the steps described herein in relation to methods.
  • a device for repairing a defect in a lithographic mask can also be set up in such a way that it comprises the computer program described above and, according to the instructions contained therein, causes the device to carry out one or more of the method steps described above.
  • Fig. 5a-b Exemplary representation of the signal curve at a junction during a local etching process in the absence and in the presence of a contrast gas.
  • embodiments of the present invention are described primarily with reference to the repair of a lithographic mask, in particular masks for microlithography.
  • the invention is not limited to this and it can also be used for other types of mask processing, or more generally for surface processing in general, e.g. other objects used in the field of microelectronics, e.g. for changing and/or repairing structured wafer surfaces or surfaces of microchips, etc.
  • a defect generally located on a surface or over an element of a surface may be repaired.
  • FIG. 1a shows schematically a conventional method of end point determination using a charged particle beam induced etching process, as is used for repairing lithographic masks.
  • a beam with particles i such as electrons, although other charged particles can also be used, can be guided onto a first material 2 in this case.
  • This first material 2 can have or represent a dark defect D. This can have the consequence of generating an undesired absorption behavior or an undesired phase shift at the location of the defect for transmitted light, as is used, for example, in the manufacture of wafers in the semiconductor industry. It is therefore the aim of a repair process to remove this excess material accordingly.
  • the first material 2 can be applied to a second material 3, the second material 3 functioning as a substrate or mask. Both materials can be in the form of material layers, although other material arrangements are also possible. For example, the first material 2 can only be arranged in a locally limited manner on a layer formed from the second material 3 .
  • a precursor gas can be supplied to the surrounding, typically closed atmosphere (not shown here), which, in interaction with the incident charged particle beam 1, can lead to a local etching process at the location of the impinging particle beam.
  • the incident particle beam can be guided systematically over the defect area by interaction with magnetic and/or electric fields and/or another control method, which results in a corresponding removal of the defect D.
  • the incident charged particle beam 1 it is possible to obtain backscattered particles 4a and/or secondary particles 4b and/or another free beam 4c (Even if the exemplary embodiment discussed below is limited to backscattered and/or secondary particles, any other type of particles/rays which allow a conclusion to be drawn about the progress of the etching process can advantageously be used in an analogous manner).
  • These particles or this beam offer the possibility to monitor the etching process.
  • the first material 2 and the second material 3 can typically differ in their composition (eg with regard to their atomic number)
  • there can be a change in the detected signal 5 from backscattered particles 6 and/or secondary particles 7 and/or the free beam there can be a change in the detected signal 5 from backscattered particles 6 and/or secondary particles 7 and/or the free beam.
  • a change in the signal detected in the process can allow the conclusion that the defect material D has been completely removed and the incident charged particle beam is now interacting with the second material 3 .
  • the scenario in which the defect D, consisting of the first material 2, was completely removed is shown in Fig. ib.
  • the charged beam 1 can impinge directly on the substrate material 3 and no longer have any local interaction with the first material 2 exhibit.
  • This can lead to a change in the detectable signal 5 such that the signals from backscattered particles and/or secondary particles are changed compared to the scenario shown in FIG.
  • the signal from backscattered particles may be increased.
  • the secondary particle signal may be attenuated.
  • FIG. 2a shows an etching process as can be used to repair a lithographic mask.
  • a contrast gas 8 can be supplied to the etching process.
  • this contrast gas 8 can be selected in such a way that it preferentially accumulates on the second material 3 .
  • the particle beam 1 interacts primarily with the first material 2 and only to a lesser extent with the supplied contrast gas 8.
  • the detectable signal intensities 6 and 7 during the etching process on the first material 2 can thus initially turn out to be analogous to the application example described in FIG.
  • Figure 2b shows the scenario when the defect D has been completely removed. Since in this scenario the second material 3 can be exposed to the supplied contrast gas 8, and the contrast gas 8 can preferably be selected in such a way that it preferentially accumulates on the second material 3, the particle beam 1 does not hit the second material 3 directly, but rather the gas particles of the contrast gas 8 attached to the second material 3.
  • the contrast gas 8 can have a characteristic that differs from the second material 3 with regard to the generation of backscattered 6 and/or secondary particles 7 or at least change the related characteristics of the second material 3 .
  • a lookup table can be calibrated.
  • parameters such as etching rate, etching duration, number of cycles, etc. can be compared with parameters of the particle beam i (e.g. current, acceleration voltage, type of particle, etc.) and/or the first material 2 and/or the second material 3 and/or the Precursor gas and / or the contrast gas are associated. Based on this, it can be made possible to predict the point in time of the transition of the etching process from the first material 2 to the second material 3 for different beam or etching parameters for a specific etching process. It can be provided that the lookup table is calibrated both in the presence of the contrast gas and in the absence of the contrast gas.
  • the calibration does not necessarily take place before each etching process. It can also be provided that the lookup table is kept on a storage medium and is based on historically recorded data or factory parameters. On the basis of the calibrated lookup table and/or a stored lookup table, for example, the etching progress to be expected over time can be predetermined with or without contrast gas.
  • a contrast gas 8 can only be supplied, for example, when the etching has already progressed to a predetermined extent.
  • the predetermined amount can be determined, for example, using a lookup table.
  • the supply of the contrast gas only during the course of the etching process e.g. towards the end of it
  • These can manifest themselves, for example, in a change in the etch rate and/or etch selectivity in the presence of the contrast gas compared to the absence of the contrast gas, which can lead to incorrect predictions regarding the etch progress and/or reduction in the etch quality.
  • the etching process can be monitored only after the contrast gas has been supplied.
  • the respective sensors, programs, etc. then only have to be active after or when the contrast gas is supplied.
  • An example of an accumulation characteristic of a contrast gas 8 is shown in FIGS. 3a and 3b.
  • the contrast gas 8 can be selected in such a way that it has an increased affinity for being deposited on the second material 3 and shows only a slight accumulation on the first material 2 .
  • the selected contrast gas 8 can lead to an "artificial" relative contrast increase of the signal at the transition of the etching process from the first material 2 to the second material 3, eg the signal of backscattered and/or secondary particles monitored during the etching process.
  • precursor gas can of course also be present in the atmosphere (above) the first material 2 and/or the second material 3 . This can also accumulate on the surface of the first material 2 and/or the second material 3, whereby the accumulation characteristics can vary.
  • the contrast gas 8 can be selected in such a way that it has an increased affinity for depositing on the second material 3 and shows only a slight deposit on the first material 2 . The selected contrast gas 8 can thus contribute to an “artificial” relative increase in contrast, even if precursor gas 10 is present.
  • FIGS. 4a and 4b show an example of the accumulation behavior of a contrast gas 8 and an additional precursor gas 10.
  • FIG. 4a shows the case in which the first material 2 is exposed to both the contrast gas 8 and the precursor gas 10.
  • the contrast gas 8 can be selected so that it attaches to the first material 2 to a lesser extent than the precursor gas 10, e.g. so that it has a lower affinity for the first material 2 than the precursor gas 10. This can help to ensure that the etching process on the first material 2 is influenced to a lesser extent by the contrast gas 8 .
  • FIG. 4b shows a situation in which the second material 3 is exposed to the precursor gas 10 and the contrast gas 8.
  • the contrast gas 8 can be selected so that it has a higher affinity for the second material 3 than for the first material 2. It can therefore attach to the second material 3 to a greater extent than to the first material 2.
  • the precursor gas 10 can alternatively or additionally be selected so that it has a higher affinity for the first material 2 than for the second material 3.
  • a situation can arise in which the precursor gas 10 initially accumulates more strongly on the surface of the first material 2 (FIG. 4a) and the contrast gas 8 during the transition of the etching process for the second material 3 , the precursor gas 10 is at least partially displaced by the second material 3 .
  • the contrast gas 8 and the precursor gas 10 can be chosen such that the contrast gas 8 accumulates more strongly on the second material 3 than the precursor gas 10 .
  • the precursor gas 10 can be at least partially displaced from the second material 3 during the transition from the etching process to the second material 3 .
  • the ratio of the coverage of the surface of the second material 3 with a precursor gas 10 relative to a contrast gas 8 can be lower than on the first material 2 (a higher coverage is also conceivable, although it tends to be more desirable for the etching process to cover the first material 2 to hold up with the precursor gas 10).
  • a higher contrast (e.g. with regard to the EsB and/or the SE signal) of the signal 5 that can be observed during the etching process can be caused by the contrast gas 8 itself and/or by the interaction of the contrast gas 8 with the second material 3.
  • the precursor gas 10 does not essentially accumulate either on the first material 2 or on the second material 3, but can only be found, for example, in the atmosphere surrounding the two materials. It may be sufficient for a selected contrast gas 8 to have a higher adsorption rate (e.g. on average over time) and/or a longer dwell time on the second material 3 than on the first material 2.
  • the adsorption can be carried out by processes such as physisorption and/or chemisorption or another process that requires adsorption.
  • a selected contrast gas 8, which is deposited on the surface of the second material 3 can generate a contrast in the EsB and/or SE signal that differs from that in the first material 2. This can be caused by the adsorbed on the surface of the second material 3 Contrast gas 8 generates a stronger or weaker EsB signal compared to the second material 3 . Furthermore, the contrast gas 8 adsorbed on the surface of the second material 3 can generate a stronger or weaker SE signal compared to the second material 3 . Finally, as an alternative or in addition, the contrast gas 8 adsorbed on the surface of the second material 3 can weaken the EsB and/or SE signal emanating from the second material 3 .
  • the contrast gas itself does not accumulate significantly, but on average leads to a changed coverage of the first or second material with the precursor gas.
  • Figures 5A and 5B show the possible effect of determining whether a local etch on the first material 2 has already progressed to an etch on the second material 3, which is beneath the first material 2, in the absence of a contrast gas 8 (Fig 5A) and in the presence of a contrast gas 8 (Fig. 5B).
  • Figure 5A shows a possible detectable signal from backscattered particles and/or secondary particles or other free jet signal generated by the etch plotted against a number of etches (e.g. time).
  • the reference number 2 indicates that the detectable signal is associated with a local etching process on the first material 2 until the transition 12 of the etching process from the first material 2 to the second material 3 takes place.
  • this can be accompanied by a signal change 11.
  • the signal change 11 includes a decrease in the signal.
  • a transition 12 can be assumed when the signal change 11 exceeds a predetermined critical threshold value, i.e. when the following applies: Asignal > threshold value.
  • FIG. 5A the threshold is less than or comparable to the noise in the detected signal. There is therefore only a low contrast. This can occur in particular when the signal changes to be expected are considered to be small relative to the expected noise level or comparable to it.
  • FIG. 5B is constructed identically to FIG. 5A, but shows, by way of example, the effect on the detectable signal when a contrast gas 8 is supplied to the local etching process. In the present case, this leads to a more pronounced signal change 11 of the detectable signal (in this example a signal decrease) at the transition 12 than is shown, for example, in FIG. 5A. This enables a more precise determination of the transition 12 and thus a more precise determination of the end point of a local etching process. It should be noted that the presence of a contrast gas 8 can also lead to an increase in the detectable signal at the junction 8 .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske mit folgenden Schritten: (a.) Richten eines Teilchenstrahls auf den Defekt zum Induzieren eines lokalen Ätzvorgangs am Defekt; (b.) Überwachen des Ätzvorgangs unter Verwendung rückgestreuter Teilchen und/oder sekundärer Teilchen und/oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freiststrahlsignals, um einen Übergang des lokalen Ätzvorgangs am Defekt zu einem lokalen Ätzvorgang an einem unter dem Defekt angeordneten Element der Maske zu detektieren; (c.) Zuführen zumindest eines Kontrastgases, um einen Kontrast bei der Detektion des Übergangs zu erhöhen.

Description

ENDPUNKTBESTIMMUNG MITTELS KONTRASTGAS
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske mittels eines Teilchenstrahls.
2. Technischer Hintergrund
Als Folge der ständig steigenden Integrationsdichte in der Mikroelektronik müssen lithographische Masken (im Folgenden oft kurz „Masken“) 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 (EUV) 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 klare Defekte (engl. „clear defects“). Dunkle Defekte sind Stellen, an denen Absorbermaterial und/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 Ätzvorgangs 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 oder Deposition eines Materials mit geeigneten optischen Eigenschaften behoben werden. Idealerweise sollten die optischen Eigenschaften des zur Reparatur verwendeten Materials denen des Absorber- bzw. phasenschiebenden Materials entsprechen.
Zur Entfernung von dunklen Defekten ist es bekannt, einen Elektronenstrahl zu verwenden, welcher direkt auf den zu reparierenden Defekt gerichtet wird (Belichtung). Auf Grund der Verwendung eines Elektronenstrahls ist dabei insbesondere eine präzise Lenkung und Positionierung des Strahls auf den Defekt möglich. In Verbindung mit einem Präkursorgas, auch Prozessgas genannt, welches sich sowohl in der Atmosphäre der zu reparierenden Maske befinden kann als auch auf der Maske selbst angelagert werden kann, ist es möglich, durch den einfallenden Elektronenstrahl eine Reaktion zu induzieren, welche einem lokalen Ätzvorgang gleicht. Durch diesen induzierten lokalen Ätzvorgang, können Anteile überschüssigen Materials (des Defekts) von der Maske entfernt werden, sodass die für die lithographische Maske gewünschten Absorber- und/oder phasenschiebenden Eigenschaften erzeugt bzw. wiederhergestellt werden können.
Alternativ ist es auch möglich, das verwendete Präkursorgas so zu wählen, dass bei Belichtung mit dem Strahl, ein Abscheideprozess induziert werden kann. Als Folge dessen kann an klaren Defekten zusätzliches Material abgeschieden werden, um die Lichtdurchlässigkeit der Maske lokal zu verringern und/ oder die phasenschiebenden Eigenschaften zu erhöhen.
Die zu reparierenden Masken können dabei in der Regel mehrschichtig, bzw. aus zumindest zwei, typischerweise übereinander angeordneten Materialien aufgebaut sein. Hierbei kann das oben liegende Material (das dem Elektronenstrahl zugewandte Material) als Absorbermaterial, als phasenschiebendes Material bzw. Material des Defekts fungieren und das darunterliegende Material als Substrat- bzw. Trägermaterial (bzw. als das Material eines anderen unterhalb des Defekts angeordneten Elements) der zu reparierenden lithographischen Maske.
Bei Wechselwirkung des Elektronenstrahls oder eines anderen zum Ätzen bzw. Abscheiden verwendeten Teilchenstrahls mit dem Präkursorgas bzw. einem Material des Defekts kann es zur Rückstreuung von Elektronen bzw. der Teilchen kommen. Beispielsweise können rückgestreute Elektronen parallel zum Ätz- und/oder Abscheideprozess detektiert werden, was zu einem Signal rückgestreuter Elektronen (beispielsweise EsB-Signal; EsB: energy selective backscattering) führt. Zusätzlich oder alternativ ist auch die Erzeugung von sekundären Teilchen, z.B. Elektronen durch den Wechselwirkungsprozess aus Teilchenstrahl und dem Präkursorgas bzw. dem Material des Defekts möglich. Beispielsweise können sekundäre Elektronen zu einem Sekundärelektronen-Signal (SE-Signal) führen, welches ebenfalls parallel zum Ätz- und/oder Abscheideprozess detektiert werden kann. Durch Detektion der genannten Teilchen bzw. von diesen erzeugten Signale während des Ätz- und/oder des Abscheidevorgangs kann der ablaufende Reparaturvorgang überwacht werden.
Insbesondere eine korrekte und präzise Detektion des Übergangs des Ätzvorgangs am Material des Defekts hin zum Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements ist dabei von entscheidender Bedeutung für den Erfolg des Reparaturvorgangs. Dies wird auch als Endpunktbestimmung (engl. „endpointing“) bezeichnet. Die präzise erfolgende Endpunktbestimmung kann letztlich sicherstellen, dass die zu reparierende Maske nach Beendigung des Ätzvorgangs die gewünschten Absorptions- und/oder phasenschiebenden Eigenschaften aufweist und z.B. das unterhalb des Defektmaterials liegende Substratmaterial durch den Ätzvorgang nicht angegriffen und/oder abgetragen wird. Auf Grund der hochpräzisen Erfordernisse, welche an eine Waferstruktur in der Halbleiterindustrie gestellt werden, werden entsprechend analog stringente Anforderungen an die Reparatur einer lithographischen Maske gestellt. Mittels der Überwachung des Ätzvorgangs durch Detektieren der während des Ätzvorgangs (am zu ätzenden Material) entstehenden rückgestreuten und/ oder sekundären Teilchen, ist es möglich, eine Art Echtzeitabbildung des Ätzvorgangs zu erhalten. Damit kann ein Übergang des Ätzvorgangs zwischen den Materialien durch eine Kontraständerung der genannten Teilchenstrahlen bestimmt werden. Allerdings kann dieser Kontrast in manchen Fällen stark abgeschwächt sein, zum Beispiel wenn sich die im Ätzvorgang befindlichen Materialien nur sehr geringfügig unterscheiden (z.B. eine ähnliche Ordnungszahl aufweisen), so dass eine exakte Bestimmung des Endpunktes (Übergang des Ätzvorgangs von Material des Defekts hin zum Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements) nicht möglich ist.
Es sind verschiedene Ansätze bekannt, trotz dieser Problematik präzise Ergebnisse zu erzielen:
US 2004 / o 121069 Ai offenbart ein Verfahren zur Reparatur von Phasenverschiebungsfotomasken mittels eines geladenen Teilchenstrahlsystems. Hierbei werden topographische Daten eines Rastersondenmikroskops als Substitut zur Endpunktbestimmung verwendet. Die topographischen Daten können dazu benutzt werden, um die Dosis des geladenen Teilchenstrahls für jeden Punkt innerhalb der Defektumgebung, basierend auf der Erhebung und Flächenneigung an dem speziellen Punkt, anzupassen.
US 6593 040 B2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur von Phasenverschiebungsdefekten in einer Fotomaske. Dies umfasst ein Scannen der Fotomaske und ein dreidimensionales Analysieren des Defekts mit einem AFM (Atomic Force Microscope). Basierend auf der dreidimensionalen Analyse wird eine Ätzkarte erstellt und ein fokussierter lonenstrahl (focussed ion beam, FIB) wird entsprechend der Ätzkarte gesteuert, um den Defekt zu entfernen. Um eine höhere Genauigkeit des Reparaturprozesses zu bieten, werden Testmuster des FIB erzeugt und dreidimensional analysiert.
Diese Ansätze sind jedoch zeitaufwändig und komplex. Zudem lässt sich die Ätzrate nicht immer präzise vorhersehen, so dass trotz des Aufwands und der Komplexität keinesfalls immer optimale Ergebnisse geliefert werden können. Es besteht daher die Aufgabe, Ätzvorgänge an Defekten weiter zu verbessern.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe wird zumindest teilweise gelöst durch die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung, wie sie im Folgenden beschrieben werden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 216518.1, die hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Eine Ausführungsform kann ein Verfahren zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske umfassen. Dabei kann (a.) ein Teilchenstrahl auf den zu reparierenden Defekt gerichtet werden, um einen lokalen Ätzvorgang am Defekt zu induzieren. Der Ätzvorgang kann (b.) unter Verwendung rückgestreuter und/oder sekundärer Teilchen oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals überwacht werden, um einen Übergang des lokalen Ätzvorgangs am Defekt zu einem lokalen Ätzvorgang an einem unter dem Defekt angeordneten Element der Maske zu detektieren. Außerdem kann (c.) zumindest ein Kontrastgas zugeführt werden, um einen Kontrast bei der Detektion des Übergangs zu erhöhen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Detektion des Übergangs entscheidend verbessert werden kann, indem (der die zu reparierende Maske umgebende Atmosphäre) ein Kontrastgas zugeführt wird. Dies kann insbesondere in solchen Situationen hilfreich sein, in denen sich das zur Detektion des Übergangs verwendete Signal (rückgestreuter Teilchen, sekundärer Teilchen und/ oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals; grundsätzlich sind auch alle anderen Arten von Signalen denkbar, die zur Detektion des Übergangs grundsätzlich geeignet sind; nachfolgend wird der Einfachheit halber immer auf ein Freistrahlsignal Bezug genommen) beim Übergang nicht oder in nicht detektierbarem oder nur schwer detektierbarem Umfang ändert. Gerade in solchen Situationen kann ein Kontrastgas, das die Erzeugung des Signals an einem Material des Defekts bzw. einem Material des darunterliegenden Elements unterschiedlich stark beeinflusst, zu einer besonders hohen relativen Kontrasterhöhung beitragen. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass sich dieser Effekt in wesentlichem Umfang erzielen lässt, ohne den Ätzvorgang wesentlich zu stören. Der Endpunkt des Ätzvorgangs kann somit zuverlässig ermittelt werden, ohne dass iterative Verfahren oder besonders aufwändige Messapparaturen nötig wären.
Es ist z.B. im Rahmen des EsB-Endpointings wünschenswert, dass ein Graustufenunterschied von mindestens 10 erreicht wird, wenn z.B. insgesamt 256 Graustufen verwendet werden, um eine präzise Bestimmung des Endpunktes sicherstellen zu können. Es ist dabei grundsätzlich möglich, z.B. in Abhängigkeit des verwendeten Detektorsystems (wobei dies sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten umfassen kann) auch andere nötige Graustufenunterschiede zu erhalten. Bei einer Veränderung der Anzahl der möglichen Graustufen kann analog dazu ein entsprechend veränderter von 10 abweichender Graustufenunterschied in Betracht kommen, um eine Endpunktbestimmung durchführen zu können. Der Graustufenunterschied kann sich dabei auf das Verhältnis einer Signalstärke rückgestreuter Elektronen beziehen, welche beim Abtragen eines Materials des Defekts erzeugt werden, und einer Signalstärke, welche beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf ein unterhalb des Defekt angeordnetes Material erzeugt wird. Das Endpointing ist jedoch nicht auf das hier beschriebene EsB-Endpointing beschränkt, sondern kann auch unter Verwendung anderer Mechanismen erfolgen, die z.B. zur Rückstreuung und/oder Erzeugung von Sekundärelektronen führen, so dass ein Übergang von der Bearbeitung (z.B. Abtragen) eines ersten Materials zu einem zweiten Material präzise detektiert werden kann, wie allgemein hierin beschrieben. Die entsprechende Endpunktbestimmung bei anderen Verfahren, als dem hier beschriebenen EsB- Endpointing, kann dabei auch anhand der oben genannten Graustufenunterschiede erfolgen, wobei ein Graustufenunterschied von 10, bei 256 möglichen Graustufen, lediglich als exemplarisch genannter Richtwert anzusehen ist.
Insbesondere auch bei nur geringen Unterschieden in der Ordnungszahl der beteiligten Materialien kann durch Zuführen eines Kontrastgases die Endpunktbestimmung verbessert werden. Das Kontrastgas kann dabei z.B. materialabhängig und/oder anwendungsspezifisch gewählt werden. Dies ermöglicht eine deutlich präzisere und zuverlässigere Bestimmung des Endpunktes eines Ätzvorgangs und damit eine präzisere Reparatur von Defekten einer lithographischen Maske, ohne nachteilige Durchsatzeinbußen oder eine nachteilige Beeinflussung des Ätzvorgangs selbst in Kauf nehmen zu müssen.
Die Teilchen des Teilchenstrahls können z.B. Elektronen, Protonen, Ionen, Atome, Moleküle, Photonen etc. sein.
Zum Beispiel kann das Kontrastgas so ausgewählt werden, dass eine Adsorptionsrate und/oder Verweildauer des Kontrastgases auf einem Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements (im Folgenden oft auch Maskenmaterial) (zumindest im zeitlichen Mittel) höher ist als eine Adsorptionsrate bzw. Verweildauer des Kontrastgases auf einem Material des Defekts (Defektmaterial). Dies kann einhergehen mit der gewünschten Anforderung, dass sich das Kontrastgas bevorzugt und/oder schneller am Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements anlagert und/oder dort länger verweilt (im Vergleich zu einem Material des Defekts). Die bevorzugte Anlagerung des Kontrastgases am Maskenmaterial kann dabei verschiedene Gründe haben. So ist es möglich, dass das Kontrastgas eine höhere Verweildauer auf dem Maskenmaterial durch Physisorption zeigt als auf dem Material des Defekts. Ebenso und alternativ ist es möglich, dass das Kontrastgas eine höhere Verweildauer auf Grund von Chemisorption auf dem Maskenmaterial besitzt als auf dem Defektmaterial.
Durch diese bevorzugte Anlagerung kann ein höherer Kontrast sichergestellt sein durch einen höheren Einfluss auf die erzeugten Signale durch das Kontrastgas selbst und/oder durch eine stärkere Wechselwirkung des Kontrastgases mit dem zweiten Material. Zum Beispiel kann dadurch für das Maskenmaterial ein stärkerer Kontrast im EsB- oder SE-Signal (oder einem anderen geeigneten Signal) erzeugt werden. Auf der Oberfläche der Maske adsorbiertes Kontrastgas kann ein im Vergleich zum Defektmaterial stärkeres oder schwächeres EsB-Signal und/ oder ein stärkeres oder schwächeres SE-Signal liefern.
Das verwendete Kontrastgas kann allgemein so ausgewählt werden, dass es eine geringere Affinität zu einem Material des Defekts aufweist als zu einem Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements. Damit kann sichergestellt werden, dass zum einen eine deutlichere relative Kontrasterhöhung erfolgt, da aufgrund einer bevorzugten Anlagerung des Kontrastgases an dem unterhalb des Defekts angeordneten Element entsprechend das dort zur Detektion des Übergangs erzeugte Signal stärker beeinflusst wird als am Material des Defekts. Zum anderen kann dies aber auch ermöglichen, den Ätzvorgang möglichst wenig zu stören, da der Teilchenstrahl erst dann vermehrt auf das Kontrastgas trifft, wenn der lokale Ätzvorgang am Defekt bereits vorüber ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Kontrastgas so ausgewählt wird, dass es eine geringere Affinität (Adsorptionsrate und/oder Verweildauer) zu einem Material des Defekts aufweist als ein für den Ätzvorgang verwendetes Präkursorgas. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Kontrastgas so ausgewählt wird, dass es eine höhere Affinität (Adsorptionsrate und/oder Verweildauer) zu einem Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements aufweist als ein für den Ätzvorgang verwendetes Präkursorgas.
Insbesondere kann das Kontrastgas damit materialabhängig und anwendungsbezogen ausgewählt werden.
Des Weiteren kann das Kontrastgas so ausgewählt werden, dass es die Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen und/oder das andere vom Ätzvorgang erzeugte Freistrahlsignal an einem Material des Defekts unterschiedlich stark beeinflusst als an einem Material des darunterliegenden Elements. So kann das Kontrastgas derart beschaffen sein, dass es durch seine Gegenwart im Vergleich zum Maskenmaterial und/oder zum Material des Defekts zu abweichenden Eigenschaften hinsichtlich der nachweisbaren rückgestreuten und/oder sekundären Teilchen und/oder des anderen Freistrahlsignals führt. Durch eine Präsenz und/oder Anlagerung des Kontrastgases am Defekt- und/oder Maskenmaterial können die natürlichen Eigenschaften des Defekt- und/oder des Maskenmaterials hinsichtlich rückgestreuter und/oder sekundärer Teilchen und/oder des anderen Freistrahlsignals beeinflusst werden, sodass sich die Charakteristiken, die zum Nachweis dieser Teilchen führen, in Abhängigkeit des verwendeten Kontrastgases verändern können. Beispielsweise kann das auf der Oberfläche des Maskenmaterials adsorbierte Kontrastgas das vom Maskenmaterial ausgehende Signal rückgestreuter und/ oder sekundärer Teilchen und/oder des anderen Freistrahls abschwächen. Es ist auch möglich, das Kontrastgas so auszuwählen, dass beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf das Kontrastgas eine zusätzliche Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen bzw. ein zusätzliches anderes Freistrahlsignal entsteht.
In einer möglichen Ausführungsform kann das Kontrastgas ein Inertgas sein, wie z.B. ein Edelgas. Dies kann dazu beitragen, um einen (unvorteilhaften) Einfluss des Kontrastgases auf die Dauer und die Qualität des Ätzvorgangs zu vermeiden. Ebenfalls kann das Kontrastgas ein Gas sein, dessen mögliche Reaktivität den Erfolg des Ätzprozesses kaum oder in für den Erfolg nicht erheblicher Weise beeinflusst, unabhängig davon ob es ein Inertgas ist oder nicht.
Das Zuführen des Kontrastgases kann in zumindest zwei getrennten Intervallen erfolgen. Das Kontrastgas wird somit nicht nur einmal (in hoher Dosis) zugeführt, sondern kann in Intervallen (in geringerer Dosis) aufgefrischt werden. Weiterführend ist es möglich, das Kontrastgas in einer Vielzahl von Intervallen während des Ätzvorgang zuzuführen (engl.: chopping). So kann z.B. auf dynamische Veränderungen des Ätzvorgangs reagiert werden. Es kann sichergestellt werden, dass stets eine ausreichende Konzentration des Kontrastgases vorhanden ist, aber eine Überdosierung des Kontrastgases vermieden wird. Letzteres kann ebenfalls vorteilhaft sein, negative Einwirkungen auf den Ätzvorgang, durch die Gegenwart des Kontrastgases, zu vermeiden.
Das „chopping“ kann ferner durch z.B. zwei oder mehr charakterisierende Zeiten beschrieben werden. Zum einen kann dies das Zeitintervall sein, in dem das Gas einströmen kann. Zum anderen kann dies das sich daran anschließende Zeitintervall sein, in dem kein Gas einströmt. Dies lässt sich exemplarisch als eine Öffnungszeit eines Ventils, welches mit einem Reservoir eines Präkursorgases (bzw. Kontrastgases) verbunden ist, und über das dieses zum Reaktionsort gelangen kann, sowie eine Zeit, in der sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet, beschreiben. Typische Zeitverhältnisse des geöffneten Ventils und des geschlossenen Ventils können dabei sein 1:10 (Ventil z.B. 1 Sekunde offen, io Sekunden geschlossen), 1:30 oder 1:60, wobei grundsätzlich jedoch auch andere Verhältnisse zum Einsatz kommen können. IO
Das Zuführen des Kontrastgases kann nach Beginn des Ätzvorgangs erfolgen, vorzugsweise erst kurz vor dem erwarteten Übergang des Ätzvorgangs am Defekt zum Ätzvorgang am unter dem Defekt angeordneten Element der Maske. Dadurch kann eine eventuelle Störung des Ätzvorgangs durch das Kontrastgas weiter verringert werden.
Es ist ferner möglich, den lokalen Ätzvorgangs in Abwesenheit des Kontrastgases zu induzieren. Zusätzlich kann vorgesehen sein, das Kontrastgas zuzuführen, erst nachdem ein vorbestimmter zu erwartender Ätzfortschritt erreicht ist. Unabhängig davon kann vorgesehen sein, das Überwachen des Ätzvorgangs erst nach Zuführen des Kontrastgases zu initiieren. Es kann dabei vorgesehen sein, zwei oder alle drei der letztgenannten Verfahrensschritte auszuführen. Alternativ ist es hingegen auch möglich, lediglich einzelne der letztgenannten Verfahrensschritte auszuführen (z.B. das Überwachen des Ätzvorgangs erst nach Zuführen des Kontrastgases zu initiieren).
Ein vorbestimmter Ätzfortschritt kann sich auf einen Ätzfortschritt von z.B. 25 %, 50 %, 75 %, 90 % oder einen beliebigen anderen Betrag beziehen, wobei ein Ätzfortschritt von 100 % mit einem Ätzfortschritt assoziiert werden kann, bei welchem der Ätzvorgang von einem Ätzen des Defekts zu einem Ätzen des unterhalb des Defekts angeordneten Elements übergeht. Das Überwachen des Ätzvorgangs und/ oder Ätzfortschritts kann dabei sowohl in Gegenwart eines Operators (z.B. als visuelles Endpointing) als auch voll-automatisiert erfolgen.
Vor dem Induzieren des Ätzvorgangs kann z.B. ein Kalibrieren einer Lookup Table erfolgen. Aus der Lookup Table kann z.B. der Ätzfortschritt z.B. als Funktion der Zeit, als Funktion von Loops, etc. vorbestimmt werden. Bei Erreichen des vorbestimmten zu erwartenden Ätzfortschritts kann dann das Zuführen des Kontrastgases erfolgen. Der vorbestimmte Ätzfortschritt kann z.B. anhand der Lookup Table spezifisch für die verwendeten Ätzparameter (Strahlparameter, Präkursorgas, zu ätzendes Material, etc.) ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich zum Kalibrieren einer Lookup Table kann z.B. auch ein Auslesen einer Lookup Table aus einem Speicher erfolgen, die Ätzparameter betrifft, die denjenigen eines aktuell vorzunehmenden Ätzvorgangs entsprechen oder zumindest nahekommen. Eine solche kann ebenfalls wie hierin beschrieben verwendet werden. Die Verwendung eines vorbestimmten, zu erwartenden Ätzfortschritts kann insbesondere bei einer homogenen Defektzusammensetzung eine präzise Abschätzung des Ätzfortschritts ermöglichen, da der Ätzprozess in diesem Fall im Wesentlichen ein linearer Prozess (z.B. kann ein gleicher Ätzfortschritt in gleichen Zeitintervallen erreicht werden) sein kann.
Für das Induzieren des Ätzvorgangs, kann der Atmosphäre des Ätzvorgangs ferner ein Präkursorgas für den Ätzvorgang zugeführt werden, welches in Wechselwirkung mit dem einfallenden Teilchenstrahl letztlich zu einer Ätzreaktion und einem Abtragen des Defektmaterials führt. Das Verfahren kann in einer derartigen zeitlichen Abfolge ablaufen, dass das Zuführen des Kontrastgases erst nach dem Zuführen des Präkursorgases erfolgt. Auch dies kann dazu beitragen, eine eventuelle Störung des Ätzvorgangs durch das Kontrastgas weiter zu reduzieren. Beispielsweise kann dadurch das Defektmaterial bevorzugt durch das Präkursorgas belegt werden. Es ist hingegen ebenfalls möglich, dass beide Gase simultan der Atmosphäre, in dem der Ätzvorgang abläuft, zugeführt werden. Ebenso denkbar ist es, ggf. das Kontrastgas vor dem Präkursorgas der Atmosphäre des Ätzvorgangs zuzuführen.
Es ist möglich, dass das Präkursorgas die Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen und/oder das andere Freistrahlsignal an einem Material des Defekts und/oder an einem Material des darunterliegenden Elements beeinflusst.
Das Kontrastgas kann derart ausgewählt werden, dass es das Präkursorgas an einem Material des unterhalb des Defektmaterials angeordneten Elements verdrängt, vorzugsweise stärker verdrängt als an einem Material des Defekts. Dies kann insbesondere sicherstellen, dass stets eine ausreichende Adsorption von Kontrastgas am Maskenmaterial erfolgen kann und somit ein frühzeitiges Erkennen eines Übergangs des Ätzens des Defektmaterials zu einem Ätzen des Materials des darunterliegenden Elements. Gleichzeitig kann durch die geringere Verdrängung des Präkursorgas am Defektmaterial wiederum die Störung des Ätzprozesses minimiert werden. Als Kontrastgas kann dabei einer oder mehrere von Oxidationsstoffen, wie z.B. 02, O3, H20, H202, N20, NO, N02, HN03 und/oder weiteren sauerstoffhaltigen Gasen in Betracht kommen. Ebenfalls können eines oder mehrere von Halogeniden, wie z.B. Cl2, HCl, XeF2, HF, I2, HI, Br2, HBr, NOC1, NF3, PC13, PC15, PF3 und/oder weiteren halogenhaltigen Gasen Verwendung finden. Cl2 kann dabei als bevorzugtes Kontrastgas angesehen werden, da dieses nur gering mit dem lokalen Ätzvorgang interferiert und die Austrittsarbeit (was zu einem höheren SE-Signal führen kann) erniedrigt. Als Kontrastgas in Betracht kommen können ebenfalls Gase mit reduzierender Wirkung, wie z.B. H2, NH3, CH4, H2S, H2Se, H2Te sowie weitere wasserstoffhaltige Gase. Ebenfalls möglich ist die Verwendung von gasförmigen Alkalimetallen (wie z.B. Li, Na, K, Rb, Cs) als Kontrastgas oder die Verwendung von Komponenten eines Plasmas (vorzugsweise eines Remote-Plasmas, das von der Probe getrennt erzeugt wird). Weiterführend ist auch die Verwendung von Edelgasen (wie z.B. He, Ne, Ar, Kr, Xe) möglich. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von oberflächenaktiven Substanzen (wie z.B. Alkyl-Hydroxide, Aliphatische Carbonsäuren, Mercapto-Alkane, Alkyl-Amine, Alkyl-Sulfate, Alkyl-Phosphate, Alkyl-Phosphonate, wobei anstelle von Alkylverbindungen auch aromatische und andere organische Verbindungen zum Einsatz kommen können). Es sei ferner darauf verwiesen, dass die angeführten Kontrastgase auch als Präkursorgase eingesetzt werden können.
Als Präkursorgas kann dabei eines oder mehrere von (Metall-, Übergangselemente-, Hauptgruppen-) Alkylen, wie z.B. Cyclopentadienyl (Cp)- bzw. Methylcyclopentadienyl (MeCp)-Trimethyl-Platin (CpPtMe3 und/oder MeCpPtMe3), Tetramethylzinn SnMe4, Trimethylgallium GaMe3, Ferrocen Cp2Fe, bis-aryl-Chrom Ar2Cr, Dicyclopentadienylruthenium Ru(C5H5)2 und weiterer derartiger Verbindungen in Betracht kommen. Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines oder mehrerer von (Metall-, Übergangselemente-, Hauptgruppen-) Carbonylen wie z.B. Chromhexacarbonyl Cr(CO)ö, Molybdänhexacarbonyl MO(CO)Ö, Wolframhexacarbonyl W(CO)Ö, Dicobaltoctacarbonyl Co2(CO)s, Trirutheniumdodecacarbonyl Ru3(CO)i2, Eisenpentacarbonyl Fe(CO)5 und/oder weiterer derartiger Verbindungen. Ebenso möglich ist die Verwendung eines oder mehrerer von (Metall-, Übergangselemente-, Hauptgruppen-) Alkoxyden, wie z.B. Tetraethoxysilan Si(OC2H5)4, Tetraisopropoxytitan Ti(OC3H7)4 und weiterer derartiger Verbindungen. Über dies hinaus können auch eines oder mehrere von (Metall-, Übergangselemente-, Hauptgruppen-) Halogenide, wie z.B. WFÖ, WCIÖ, TiClö, BC13, SiCl4 und/oder weitere derartige Verbindungen Verwendung finden. Es ist ferner ebenfalls möglich, eines oder mehrere von (Metall-, Übergangselemente-, Hauptgruppen-) Komplexen, wie z.B.
Kupfer-bis-Hexafluoroacetylacetonat Cu(C5F6HO2)2, Dimethyl-Gold- Trifluoroacetylacetonat Me2Au(C5F3H4O2) und/oder weiterer derartiger Verbindungen zu verwenden. Des Weiteren können organische Verbindungen wie CO, C02, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Bestandteile von Vakuum-Pumpen- Öl, volatile organische Verbindungen und/oder weitere derartige Verbindungen Verwendung finden. Es sei ferner darauf verwiesen, dass es auch denkbar ist, die angeführten Präkursorgase als Kontrastgase einzusetzen.
Der Fachmann kann hierbei erkennen, dass die obigen Listen nicht abschließend sind und beliebige Kombinationen der hier nur beispielhaft angeführten Auswahl möglicher Kontrastgase und Präkursorgase möglich sind, auch über die angeführte Auswahl hinaus.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Kombination aus einem Kontrastgas, dessen Einfluss auf das EsB/SE-Signal (oder ein anderes eingesetztes Signal) jeweils entgegengesetzt dem Einfluss des Präkursorgases ist. Der Einfluss bezieht sich dabei auf das zu ätzende bzw. das nicht zu ätzende Material. Hierbei kann z.B. das adsorbierte Präkursorgas die Austrittsarbeit des Materials herabsetzen (höheres SE-Signal), während das Kontrastgas die Austrittsarbeit erhöhen kann (geringeres SE-Signal), bzw. umgekehrt.
Es sei angemerkt, dass anstelle eines Zuführen des Kontrastgases (z.B. nach Beginn des Ätzvorgangs), dieses auch (in geringer Konzentration) bereits vorhanden sein kann, und dann lediglich dessen Konzentration zielgerichtet (z.B. nach Beginn des Ätzvorgangs und kurz vor dem erwarteten Ende dessen) erhöht werden kann.
Nach Detektieren des Übergangs des Ätzvorgangs kann dann der Ätzvorgang abgebrochen werden, um ein unerwünschtes Ätzen des unterhalb des Defektmaterials liegenden Maskenmaterials zu verhindern. Beispielsweise kann dies durch ein Stoppen des Teilchenstrahls erfolgen. Es ist überdies hinaus ebenfalls möglich, die hierin dargestellten Verfahren als Computerprogramm zu implementieren. Hierbei kann es sich um ein Computerprogramm mit Anweisungen handeln, die bei Ausführung einen Computer dazu veranlassen, ein Verfahren mit einem oder mehreren der hierin dargelegten Verfahrensschritte auszuführen.
Die Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske kann ferner durch eine Vorrichtung ausgeführt werden, welche (a.) Mittel zum Richten eines Teilchenstrahls auf den Defekt umfassen kann. Die Vorrichtung kann weiterführend (b.) Mittel zum Überwachen des Ätzvorgangs umfassen, unter Verwendung rückgestreuter und/oder sekundärer Teilchen und/ oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals, um einen Übergang des Ätzvorgangs am Defekt zu einem Ätzvorgang an einem unter dem Defekt angeordneten Element der Maske detektieren zu können. Schließlich kann die Vorrichtung (c.) Mittel zum Zuführen zumindest eines Kontrastgases umfassen, um einen Kontrast bei der Detektion des Übergangs erhöhen zu können.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel aufweisen, die eingerichtet sind, um die hierin in Bezug auf Verfahren beschriebenen Schritte auszuführen.
Eine Vorrichtung zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske kann ferner so eingerichtet sein, dass es das oben beschriebene Computerprogramm umfasst und entsprechend der darin enthaltenen Anweisungen die Vorrichtung dazu veranlasst, einen oder mehrere der oben beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.
4. Kurze Beschreibung der Figuren
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben:
Fig. la-b Beispiel für eine Endpunktbestimmung in Abwesenheit eines
Kontrastgases; Fig. 2a-b Beispiel für eine Endpunktbestimmung unter Verwendung eines
Kontrastgases;
Fig. 3a-b Beispiel für ein Anlagerungsverhalten eines Kontrastgases;
Fig. 4a-b Beispiel für ein Anlagerungsverhalten eines Kontrastgases und eines Präkursorgases;
Fig. 5a-b Beispielhafte Darstellung des Signalverlaufs an einem Übergang während eines lokalen Ätzvorgangs in Abwesenheit und in Gegenwart eines Kontrastgases.
5. Detaillierte Beschreibung möglicher Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vornehmlich mit Bezug zur Reparatur einer lithographischen Maske beschrieben, insbesondere Masken für die Mikrolithografie. 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 im allgemeinen, z.B. anderer im Bereich der Mikroelektronik verwendeter Objekte, z.B. zur Veränderung und/oder Reparatur von strukturierten Waferoberflächen oder von Oberflächen von Mikrochips, usw. Beispielsweise kann ein Defekt repariert werden, der allgemein an einer Oberfläche angeordnet ist oder über einem Element einer Oberfläche. 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.
Figur la zeigt schematisch ein konventionelles Verfahren der Endpunktbestimmung unter Verwendung eines durch einen geladenen Teilchenstrahl induzierten Ätzvorgangs, wie es zur Reparatur lithographischer Masken verwendet wird. Ein Strahl mit Teilchen i, wie z.B. Elektronen, wobei jedoch auch andere geladene Teilchen Anwendung finden können, kann dabei auf ein erstes Material 2 geleitet werden. Dieses erste Material 2 kann einen dunklen Defekt D aufweisen oder darstellen. Dies kann mit der Konsequenz einhergehen, ein unerwünschtes Absorptionsverhalten bzw. eine unerwünschte Phasenverschiebung am Ort des Defekts für transmittierendes Licht, wie es z.B. bei der Herstellung von Wafern in der Halbleiterindustrie angewandt wird, zu erzeugen. Es ist daher das Ziel eines Reparaturverfahrens, dieses überschüssige Material entsprechend abzutragen. Das erste Material 2 kann dabei auf ein zweites Material 3 aufgetragen sein, wobei das zweite Material 3 als Substrat bzw. Maske fungiert. Beide Materialen können dabei als Materialschichten ausgeprägt sein, wobei jedoch auch andere Materialanordnungen möglich sind. Beispielsweise kann das erste Material 2 lediglich lokal begrenzt auf einer vom zweiten Material 3 ausgebildeten Schicht angeordnet sein.
Um den Defekt D in gewünschter Weise abzutragen, kann der umgebenden, typischerweise abgeschlossenen Atmosphäre ein Präkursorgas zugeführt werden (hier nicht abgebildet), welches in Wechselwirkung mit dem einfallenden geladenen Teilchenstrahl 1 zu einem lokalen Ätzvorgang am Ort des auftreffenden Teilchenstrahls führen kann. Der einfallenden Teilchenstrahl kann dabei durch Wechselwirkung mit magnetischen und/oder elektrischen Feldern und/oder eines anderen Steuerungsverfahrens systematisch über den Defektbereich geführt werden, was ein entsprechendes Abtragen des Defekts D zur Folge hat. Als Folge der Wechselwirkung des einfallenden geladenen Teilchenstrahls 1 ist es möglich, rückgestreute Teilchen 4a und/oder sekundäre Teilchen 4b und/oder einen anderen Freistrahl 4c zu erhalten (auch wenn sich das im Folgenden diskutierte Ausführungsbeispiel auf rückgestreute und/oder sekundäre Teilchen beschränkt, ist jede weitere Art von Teilchen/Strahlen, welche einen Schluss auf den Fortschritt des Ätzvorgangs zulassen, in analoger Weise vorteilhaft nutzbar). Diese Teilchen bzw. dieser Strahl bieten die Möglichkeit den Ätzvorgang zu überwachen. Da sich das erste Material 2 sowie das zweite Material 3 typischerweise in ihrer Zusammensetzung unterscheiden (z.B. bzgl. deren Ordnungszahl) können, kann es zu einer Veränderung des detektierten Signals 5 aus rückgestreuten 6 und/oder sekundären Teilchen 7 und/oder des Freistrahls kommen. Eine Änderung des dabei detektierten Signals kann den Schluss ermöglichen, dass das Defektmaterial D vollständig abgetragen wurde und der einfallende geladene Teilchenstrahl nun mit dem zweiten Material 3 wechselwirkt.
Das Szenario, in dem der Defekt D, bestehend aus dem ersten Material 2, vollständig abgetragen wurde, zeigt Fig. ib. In diesem Fall kann der geladene Strahl 1 direkt auf das Substratmaterial 3 auftreffen und nun keine lokale Wechselwirkung mehr mit dem ersten Material 2 aufweisen. Dies kann zu einer Veränderung des detektierbaren Signals 5 führen, derart, dass die Signale aus rückgestreuten Teilchen und/oder sekundären Teilchen gegenüber dem in Fig. la dargestellten Szenario verändert sind. Zum Beispiel kann das Signal rückgestreuter Teilchen erhöht sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal aus sekundären Teilchen abgeschwächt sein.
Eine bekannte Problematik des in Figuren la und ib dargestellten Reparaturverfahrens einer lithographischen Maske ergibt sich insbesondere dann, wenn sich die detektierbaren Signale beim Übergang vom ersten in das zweite Material nicht oder in nicht bzw. nur schwer detektierbarer Weise ändern. Dann ist die Überwachung des Ätzvorgangs nur schwer möglich. Eine präzise Bestimmung des Endpunktes, d.h. des Zeitpunktes zu dem der Defekt D, z.B. bestehend aus dem ersten Material 2, vollständig abgetragen wurde, ist damit nur noch mit eingeschränkter Genauigkeit möglich. Die Folge hieraus könnte sein, dass versehentlich durch den teilchenstrahl-induzierten Ätzvorgang auch Teile des zweiten Materials 3 abgetragen werden und folglich das Absorptions- und/oder das Phasenschiebeverhalten der Maske beeinflusst wird. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn die beiden Materialien 2 und 3 eine sehr ähnliche Wechselwirkungscharakteristik mit dem geladenen Teilchenstrahls 1 aufweisen. Dieses Problem und diese Limitierung wurde durch die Anmelderin erkannt und dahingehend optimiert, dass erfmdungsgemäß dem Ätzvorgang ein Kontrastgas zugeführt werden kann, um den Materialübergang während des Ätzens von dem ersten Material 2 zu dem zweiten Material 3 mit höherer Präzision erkennen zu können.
Fig. 2a zeigt einen Ätzvorgang, wie er zur Reparatur einer lithographischen Maske eingesetzt werden kann. Zusätzlich zu dem Verfahren gemäß den Figuren la und ib kann dem Ätzvorgang ein Kontrastgas 8 zugeführt werden. Dieses Kontrastgas 8 kann dabei so ausgewählt werden, dass es sich bevorzugt an das zweite Material 3 anlagert. Der Teilchenstrahl 1 wechselwirkt bei Auftreffen auf den Defekt D, bestehend aus dem ersten Material 2, vornehmlich mit dem ersten Material 2 und nur in geringerem Umfang mit dem zugeführten Kontrastgas 8. Die nachweisbaren Signalintensitäten 6 und 7 während des Ätzvorgangs am ersten Material 2 können damit zunächst analog zu dem in Figur la beschriebenen Anwendungsbeispiel ausfallen.
Figur 2b zeigt das Szenario bei vollständig erfolgtem Abtragen des Defekts D. Da in diesem Szenario das zweite Material 3 dem zugeführten Kontrastgas 8 ausgesetzt sein kann, und das Kontrastgas 8 vorzugsweise so ausgewählt werden kann, dass es sich bevorzugt an das zweite Material 3 anlagert, trifft der Teilchenstrahl 1 nun nicht direkt auf das zweite Material 3 sondern auf die am zweiten Material 3 angelagerten Gasteilchen des Kontrastgases 8. Das Kontrastgas 8 kann eine vom zweiten Material 3 abweichende Charakteristik bzgl. der Erzeugung von rückgestreuten 6 und/oder sekundären Teilchen 7 aufweisen oder zumindest die diesbezügliche Charakteristik des zweiten Materials 3 ändern. Damit kann dies zu einem erhöhten Kontrast zwischen den Signalen aus rückgestreuten und/oder sekundären Teilchen führen, die durch Wechselwirkung des Teilchenstrahls 1 mit dem ersten Material 2 bzw. durch Wechselwirkung mit am Ort 9 des am zweiten Material 3 angelagerten Kontrastgases 8 entstehen. Beispielhaft ist in Fig. 2b illustriert, dass sich das Signal rückgestreuter Teilchen 6 erhöht während sich das Signal sekundärer Teilchen 7 verringert. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Es kann auch jeweils nur eines dieser Signale und/oder ein anderes Freistrahlsignal detektiert werden und Abweichungen der Signalstärke in beide Richtungen sind jeweils denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, ein Induzieren des lokalen Ätzvorgangs in Abwesenheit des Kontrastgases vorzunehmen.
Unabhängig davon kann ein Kalibrieren einer Lookup Table vorgesehen sein. In einer Lookup Table können Parameter wie Ätzrate, Ätzdauer, Anzahl der Zyklen etc. mit Parametern des Teilchenstrahls i (z.B. Strom, Beschleunigungsspannung, Teilchenart, etc.) und/oder des ersten Materials 2 und/oder des zweiten Materials 3 und/oder des Präkursorgases und/oder des Kontrastgases assoziiert werden. Basierend hierauf kann es ermöglicht werden, für einen bestimmten Ätzvorgang den Zeitpunkt des Übergangs des Ätzvorgangs von dem ersten Material 2 zu dem zweiten Material 3 für verschiedene Strahl- bzw. Ätzparameter vorherzusagen. Es kann dabei vorgesehen sein, die Lookup Table sowohl in Gegenwart des Kontrastgases als auch in Abwesenheit des Kontrastgases zu kalibrieren.
In einigen Ausführungsformen findet die Kalibrierung nicht zwingend vor jedem Ätzvorgang statt. Es kann nämlich ebenfalls vorgesehen sein, dass die Lookup Table auf einem Speichermedium vorgehalten wird und auf historisch aufgenommenen Daten bzw. Werksparametern basiert. Auf Basis der kalibrierten Lookup Table und/oder einer gespeicherten Lookup Table kann z.B. der im zeitlichen Verlauf zu erwartende Ätzfortschritt mit oder ohne Kontrastgas vorbestimmt werden.
Unabhängig davon kann ein Zuführen eines Kontrastgases 8 z.B. erst dann erfolgen, wenn der Ätzfortschritt bereits zu einem vorbestimmten Betrag hin fortgeschritten ist. Der vorbestimmte Betrag kann z.B. mittels einer Lookup Table ermittelt werden. Die Zuführung des Kontrastgase erst im Verlauf des Ätzprozesses (z.B. gegen dessen Ende) kann ggf. störende Effekte des Kontrastgases 8 auf den lokalen Ätzvorgang minimieren. Diese können sich z.B. in einer Veränderung der Ätzrate und/oder Ätzselektivität in Gegenwart des Kontrastgases verglichen mit der Abwesenheit des Kontrastgases manifestieren, was ggf. zu unzutreffenden Vorhersagen bzgl. des Ätzfortschritts und/oder Verringerung der Ätzqualität führen kann.
Es ist auch möglich, dass das Überwachen des Ätzvorgangs erst nach Zuführen des Kontrastgases erfolgt. Die jeweiligen Sensoren, Programme etc. müssen dann erst nach bzw. bei Zuführen des Kontrastgases aktiv sein. Ein Beispiel für eine Anlagerungscharakteristik eines Kontrastgases 8 ist in den Figuren 3a und 3b gezeigt. Das Kontrastgas 8 kann dabei so gewählt werden, dass es eine erhöhte Affinität dafür aufweist, sich am zweiten Material 3 anzulagern und nur eine geringfügigere Anlagerung am ersten Material 2 zeigt. Somit kann das gewählte Kontrastgas 8 zu einer „künstlichen“ relativen Kontrasterhöhung des Signals beim Übergang des Ätzvorgangs vom ersten Material 2 zum zweiten Material 3 führen, z.B. des während des Ätzvorgangs überwachten Signals von rückgestreuten und/ oder sekundären Teilchen. Dadurch kann eine präzisere Endpunktbestimmung während des Reparaturvorgangs einer lithographischen Maske ermöglicht werden. Obwohl nicht dargestellt, kann natürlich auch Präkursorgas in der Atmosphäre (über) dem ersten Material 2 und/oder dem zweiten Material 3 vorhanden sein. Dieses kann sich ebenfalls an der Oberfläche des ersten Materials 2 und/oder des zweiten Materials 3 anlagern, wobei die Anlagerungscharakteristika variieren können. Auch in diesen Fällen kann das Kontrastgas 8 so gewählt sein, dass es eine erhöhte Affinität dafür aufweist, sich am zweiten Material 3 anzulagern und nur eine geringfügigere Anlagerung am ersten Material 2 zeigt. Somit kann das gewählte Kontrastgas 8 zu einer „künstlichen“ relativen Kontrasterhöhung beitragen, auch wenn Präkursorgas 10 vorhanden ist.
Die Figuren 4a und 4b zeigen ein Beispiel für das Anlagerungsverhalten eines Kontrastgases 8 und eines zusätzlichen Präkursorgases 10. Figur 4a zeigt dabei den Fall, in dem das erste Material 2 sowohl dem Kontrastgas 8 als auch dem Präkursorgas 10 ausgesetzt ist. Das Kontrastgas 8 kann so ausgewählt werden, dass es sich in geringerem Maße an das erste Material 2 anlagert als das Präkursorgas 10, z.B. so dass es eine geringere Affinität zum ersten Material 2 hat als das Präkursorgas 10. Dies kann dazu beitragen, dass der Ätzprozess am ersten Material 2 durch das Kontrastgas 8 in geringerem Umfang beeinflusst wird.
Figur 4b zeigt eine Situation, in der das zweite Material 3 dem Präkursorgas 10 und dem Kontrastgas 8 ausgesetzt ist. Das Kontrastgas 8 kann so ausgewählt werden, dass es eine höhere Affinität zum zweiten Material 3 hat als zum ersten Material 2. Es kann sich also in höherem Maße an das zweite Material 3 anlagern als an das erste Material 2. Das Präkursorgas 10 kann alternativ oder zusätzlich so ausgewählt werden, dass es eine höhere Affinität zum ersten Material 2 aufweist als zum zweiten Material 3. Es kann insgesamt eine Situation entstehen, dass es zunächst zu einer stärkeren Anlagerung des Präkursorgases 10 an der Oberfläche des ersten Materials 2 kommt (Fig. 4a) und das Kontrastgas 8 beim Übergang des Ätzvorgangs zum zweiten Material 3 das Präkursorgas 10 zumindest teilweise vom zweiten Material 3 verdrängt.
Alternativ oder zusätzlich können das Kontrastgas 8 und das Präkursorgas 10 so gewählt werden, dass sich das Kontrastgas 8 im Vergleich zum Präkursorgas 10 stärker an das zweite Material 3 anlagert. Auch so kann es beim Übergang des Ätzvorgangs zum zweiten Material 3 zu einer zumindest teilweisen Verdrängung des Präkursorgases 10 vom zweiten Material 3 kommen.
Das Verhältnis der Belegung der Oberfläche des zweiten Materials 3 mit einem Präkursorgas 10 relativ zu einem Kontrastgas 8 kann geringer sein als am ersten Material 2 (auch eine höhere Belegung ist denkbar, wobei es für den Ätzprozess tendenziell wünschenswerter ist, die Belegung des ersten Materials 2 mit dem Präkursorgas 10 hoch zu halten). Ein höherer Kontrast (z.B. bzgl. des EsB- und/oder des SE-Signals) des während des Ätzvorgangs beobachtbaren Signals 5, kann dabei durch das Kontrastgas 8 selbst entstehen und/ oder durch die Wechselwirkung des Kontrastgases 8 mit dem zweiten Material 3.
Ebenfalls ist der Fall denkbar, in dem sich das Präkursorgas 10 weder an das erste Material 2 noch an das zweite Material 3 wesentlich anlagert, sondern z.B. nur in der die beiden Materialien umgebenden Atmosphäre zu finden ist. Es kann ausreichen, dass ein gewähltes Kontrastgas 8 eine höhere Adsorptionsrate (z.B. im zeitlichen Mittel) und/oder eine längere Verweildauer auf dem zweiten Material 3 aufweist als auf dem ersten Material 2. Die Adsorption kann dabei durch Prozesse wie Physisorption und/oder Chemisorption oder eines anderen eine Adsorption bedingenden Prozesses erfolgen.
Insbesondere kann ein gewähltes Kontrastgas 8, welches an der Oberfläche des zweiten Materials 3 angelagert wird, einen im Vergleich zu dem ersten Material 2 unterschiedlichen Kontrast im EsB- und/oder im SE-Signal erzeugen. Dies kann dadurch entstehen, dass das an der Oberfläche des zweiten Materials 3 adsorbierte Kontrastgas 8 ein im Vergleich zum zweiten Material 3 stärkeres oder schwächeres EsB-Signal erzeugt. Des Weiteren kann das auf der Oberfläche des zweiten Materials 3 adsorbierte Kontrastgas 8 ein im Vergleich zum zweiten Material 3 stärkeres oder schwächeres SE-Signal erzeugen. Letztlich kann alternativ oder zusätzlich das an der Oberfläche des zweiten Materials 3 adsorbierte Kontrastgas 8 das von dem zweiten Material 3 ausgehende EsB- und/oder SE-Signal abschwächen.
Ebenfalls ist es denkbar, dass sich das Kontrastgas selbst nicht wesentlich anlagert, aber im Mittel zu einer veränderten Belegung des ersten bzw. zweiten Materials mit dem Präkursorgas führt.
Fig. 5A und 5B zeigen den möglichen Effekt des Bestimmens, ob ein lokaler Ätzvorgang an dem ersten Material 2 bereits zu einem Ätzvorgang an dem zweiten Material 3, welches sich unter dem ersten Material 2 befindet, übergegangen ist, in Abwesenheit eines Kontrastgases 8 (Fig. 5A) sowie in Gegenwart eines Kontrastgases 8 (Fig. 5B).
Fig. 5A zeigt ein mögliches erfassbares Signal aus rückgestreuten Teilchen und/oder sekundären Teilchen oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals, welches gegen eine Anzahl von Ätzvorgängen (z.B. Zeit) aufgetragen ist. Durch das Bezugszeichen 2 wird in diesem Zusammenhang angedeutet, dass das erfassbare Signal mit einem lokalen Ätzvorgang am ersten Material 2 assoziiert ist, bis der Übergang 12 des Ätzvorgangs vom ersten Material 2 zum zweiten Material 3 erfolgt. Wie aus Fig. 5A zu erkennen ist, kann dies mit einer Signaländerung 11 einhergehen. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Signaländerung 11 eine Abnahme des Signals. Es sei jedoch darauf verwiesen, dass dies lediglich beispielhaft zu verstehen ist und an dem Übergang 12 auch eine Zunahme des Signals möglich ist. Ein Übergang 12 kann dabei dann angenommen werden, wenn die Signaländerung 11 einen vorbestimmten kritischen Schwellenwert überschreitet, d.h. wenn gilt: ASignal > Schwellenwert.
In Fig. 5A ist der Schwellenwert kleiner oder vergleichbar mit dem Rauschen im detektierten Signal. Es liegt daher lediglich ein geringer Kontrast vor. Dies kann insb. dann auftreten, wenn die zu erwartenden Signalveränderungen als klein relativ zum erwarteten Rauschniveau oder vergleichbar mit diesem angesehen werden. Fig. 5B ist identisch aufgebaut wie Fig. 5A, zeigt jedoch beispielhaft den Effekt auf das erfassbare Signal, wenn dem lokalen Ätzvorgang ein Kontrastgas 8 zugeführt wird. Dies führt im vorliegenden Fall zu einer ausgeprägteren Signal änderung 11 des erfassbaren Signals (in diesem Beispiel einer Signalabnahme) an dem Übergang 12 als z.B. in Fig. 5A gezeigt. Dies ermöglicht ein präziseres Bestimmen des Übergangs 12 und somit eine genauere Endpunktbestimmung eines lokalen Ätzvorgangs. Es sei darauf verwiesen, dass die Gegenwart eines Kontrastgase 8 auch zu einer Zunahme des erfassbaren Signals am Übergang 8 führen kann.

Claims
24
ANSPRÜCHE Verfahren zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske, umfassend: a. Richten eines Teilchenstrahls auf den Defekt zum Induzieren eines lokalen Ätzvorgangs am Defekt, b. Überwachen des Ätzvorgangs unter Verwendung rückgestreuter Teilchen und/oder sekundärer Teilchen und/oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals, um einen Übergang des lokalen Ätzvorgangs am Defekt zu einem lokalen Ätzvorgang an einem unter dem Defekt angeordneten Element der Maske zu detektieren, c. Zuführen zumindest eines Kontrastgases, um einen Kontrast bei der Detektion des Übergangs zu erhöhen. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Auswählen des Kontrastgases, so dass eine Adsorptionsrate und/oder Verweildauer des Kontrastgases auf einem Material des unterhalb des Defekts angeordneten Elements höher ist als eine Adsorptionsrate bzw. Verweildauer des Kontrastgases auf einem Material des Defekts. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das Kontrastgas die Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen und/oder das andere vom Ätzvorgang erzeugte Freistrahlsignal an einem Material des Defekts unterschiedlich stark beeinflusst als an einem Material des darunterliegenden Elements.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf das Kontrastgas eine Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen entsteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Kontrastgas ein Inertgas ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Zuführen des Kontrastgases in zumindest zwei getrennten Intervallen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Zuführen des Kontrastgases nach dem Beginn des Ätzvorgangs erfolgt, vorzugsweise erst kurz vor dem erwarteten Übergang des Ätzvorgangs am Defekt zum Ätzvorgang am unter dem Defekt angeordneten Element der Maske.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, ferner umfassend:
Induzieren des lokalen Ätzvorgangs in Abwesenheit des Kontrastgases;
Zuführen des Kontrastgases, erst nachdem ein vorbestimmter zu erwartender Ätzfortschritt erreicht ist; wobei das Überwachen des Ätzvorgangs erst nach Zuführen des Kontrastgases erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, umfassend: Zuführen eines Präkursorgases für den Ätzvorgang.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Zuführen des Kontrastgases nach dem Zuführen des Präkursorgases erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Präkursorgas die Rückstreuung von Teilchen und/oder Erzeugung sekundärer Teilchen an einem Material des Defekts und/oder an einem Material des darunterliegenden Elements beeinflusst.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, weiterhin aufweisend ein Auswählen des Kontrastgases so, dass es das Präkursorgas an einem Material des darunterliegenden Elements verdrängt, vorzugweise stärker verdrängt als an einem Material des Defekts. Computerprogramm mit Anweisungen, die bei Ausführung einen Computer dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12 durchzuführen. Vorrichtung zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske, umfassend: a. Mittel zum Richten eines Teilchenstrahls auf den Defekt zum Induzieren eines Ätzvorgangs am Defekt, b. Mittel zum Überwachen des Ätzvorgangs unter Verwendung rückgestreuter Teilchen und/ oder sekundärer Teilchen und/ oder eines anderen vom Ätzvorgang erzeugten Freistrahlsignals, um einen Übergang des Ätzvorgangs am Defekt zu einem Ätzvorgang an einem unter dem Defekt angeordneten Element der Maske zu detektieren, c. Mittel zum Zuführen zumindest eines Kontrastgases, um einen Kontrast bei der Detektion des Übergangs zu erhöhen. Vorrichtung zur Reparatur eines Defekts einer lithographischen Maske, umfassend das Computerprogramm nach Anspruch 13.
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