KR20140034799A - 집속 입자빔을 사용한 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 단계를 포함하는 기판상에 입사하는 집속 입자빔을 사용한 기판의 처리 방법에 관한 것이다:(a) 집속 입자빔 및 하나 이상의 처리 가스를 사용하여 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성하는 단계, (b) 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하는 단계, (c) 기준 마크의 기준 위치를 사용하여 기판을 처리하는 단계, 및 (d) 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거하는 단계.

Description

집속 입자빔을 사용한 기판 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A SUBSTRATE WITH A FOCUSSED PARTICLE BEAM}
본 발명은 집속 입자빔(focussed particle beam)을 사용한 기판(substrate) 처리 분야에 관한 것이다.
반도체 소자(semiconductor devices)의 꾸준히 증가하는 집적도(integration density)의 결과로서, 포토리소그래피 마스크(photolithographic masks) 또는 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography)를 위한 템플레이트는 더욱더 작아지는 피처(features)를 전송해야한다. 이러한 요구에 부합하기 위하여, 이미징 툴(imaging tool)의 화학선 파장은 436nm 및 365nm의 단계에서 193nm로 감소 되어 왔다. 뿐만 아니라, 침지(immersion) 리소그래피는 투사 시스템의 개구수(numerical aperture)를 확대하기 위하여 도입되어왔다. 그 결과, 마스크 제조 공정은 강력히 증진된 비용이 수반된 매우 높은 복잡도에 도달되었다. 가까운 미래에, 반사 마스크는 13.5nm 파장의 광을 사용한 이미징 용으로 사용될 것이다.
충분한 수율의 포토리소그래피 마스크 제조를 위하여, 제조 공정의 마지막에, 마스크 결함은 보수(repairing)에 의해 제거된다. 또한 포토리소그래피 마스크로 조사된 웨이퍼 상의 구조 요소의 생성은 정정될 작은 결함을 또한 초래할 수 있다. 더욱이, 초대형 규모 (ULSI) 칩은 종종 회로 편집에 의해 선택, 활성화 및 보수된 동일한 칩 상에서 다수의 집적 회로 변형을 갖는다. 또한, 마이크로리소그래피 기술의 발전은 예를 들어 그의 제작(fabrication)이 오류 발생이 쉬운(error-prone) 공정인 더욱더 작아지는 피처 크기를 갖는 마이크로-전기기계 시스템(MEMS) 또는 광자 집적 회로(PIC)의 제작을 허용한다. 포토리소그래피 마스크의 상황과 유사하게, 가능하다면 이들 소자의 오류를 정정 할 필요가 있다.
하기에서 이들 항목 및 추가의 것들이 용어 기판(substrate)으로 요약된다.
전형적으로, 상기 언급된 오류는 집속 입자빔을 사용하여 정정될 수 있는 국소 결함(local defects)이다. 집속 입자빔은 상기 언급된 작은 구조를 위해 필요한 공간 해상도(spatial resolution)(< 1㎛)를 제공한다. 기판상의 국소 결함을 보수하기 위하여, 적당한 처리 가스가 화학 공정에서 어시스트 되는 입자빔을 유도하기 위해 입자빔과 조합하여 적용된다. 과량의 기판 물질을 국소적으로 제거하기 위하여, 처리 가스는 하나 이상의 에칭 가스를 포함한다. 특정 물질이 국소적으로 퇴적하는 경우, 전구체 가스 또는 화학적 기상 퇴적 (CVD) 가스가 처리 가스로서 사용된다.
결함의 처리 동안, 결함은 가열될 수 있다. 또한, 스캐닝(scanning) 용으로 사용된 미세조작기(micromanipulator)는 특정 시간 간격 내에 약간의 슬립을 획득할 수 있다. 더욱이, 하전(charged) 입자빔을 사용할 때, 기판 표면은 충전(charge up)될 수 있으며, 이에 따라 하전 입자빔이 기판과 충돌(hit)하는 위치의 시프트(shift) 및/또는 왜곡(distortions)을 초래한다. 이들 모두의 효과는 기판의 결함 영역에 대하여 입자빔의 공간 해상도가 저하되도록 처리되는 기판과 입사 입자빔 간의 상대 위치의 드리프트(drift)를 초래한다.
이러한 문제는 기판상에서 결함에 근접한 기준 마크(reference mark)의 사용 및/또는 제작 및 사용에 의해 해결될 수 있다. 일부 실시 양태에서, 기준 마크는 50nm 내지 100nm 범위의 치수를 갖는다.
보수 공정 동안, 기준 마크는 결함 영역에 대하여 입자빔의 드리프트를 정정하기 위해 사용된다. 선행 기술에서, 이러한 공정은 드리프트 정정(drift correction)(DC)으로 불리 운다.
하기 문헌은 본 특허 출원에 대한 선행 기술로서 주목해야한다: US 제7018 683호, EP 제1662538A2호, JP 제2003007247A호, US 제2007/0023689호, 및 US 제2008/0073580호.
그러나, 피처 요소(feature elements)의 크기가 기준 마크(들)의 치수에 필적하게 되는 정도로 그들의 치수가 감소 된다면 새로운 상황이 일어난다. 그러면, 기준 마크(들)은 기판의 추가 처리에 영향을 줄 수 있으며 기준 마크(들)은 기판의 이미지상에서 효과를 가질 수 있다는 위험이 있기 때문에 더 이상 무시할 수 없다.
그러므로 본 발명의 목적은 기판의 추가 처리 및/또는 적용시 기준 마크의 효과를 최소화하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 제 1 양상에 따라, 특허 청구항 1에 따른 방법이 제공된다. 한 실시 양태에서, 기판상에 입사하는 집속 입자빔을 사용한 기판의 처리 방법은 하기 단계를 포함한다: (a) 집속 입자빔 및 하나 이상의 처리 가스를 사용하여 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성하는 단계, (b) 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하는 단계, (c) 기준 마크의 기준 위치를 사용하여 기판을 처리하는 단계; 및 (d) 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거하는 단계.
한 양상에서, 청구된 방법에 따른 기판의 처리는 제 1 단계에서 공지 조성을 갖는 기준 마크를 생성한다. 기준 마크는 오류 정정을 어시스트한다. 기준 마크는 종래의 공정을 사용하여 기판으로부터 제거될 수 있다.
한 실시 양태에서, 32nm 노드(node)의 포토리소그래피 마스크는 130nm의 전형적인 선폭(line width)을 가지며, 이것은 DC 마크(50nm-100nm)의 치수와 유사하다. 그러므로, 성공적인 보수 공정의 마지막에 기준 마크(들)은 바람직하지 않은 효과를 초래할 수 있다. 이러한 효과의 예로는 마스크의 최종 검사에서 난점을 초래할 수 있는 도량형 툴(metrology tools)에 의한 기준 마크의 검출이다. DC 마크는 흡수선에 위치한다면 투과 광에서 비가시적(invisible)일 수 있지만 검사 툴(tools)의 반사 또는 산란 광 성분에서 "가시적(seen)"일 수 있다. 더욱이, 스캐닝(scanning)으로부터 피처 크기 잔류의 수축으로, DC 마크는 보수하는 동안 스페이스의 전송 및 그에 따라 193nm 마스크에서의 인쇄적성(printability)에도 영향을 줄 수 있다. 결과적으로, 포토리소그래피 마스크의 적용에서 기준 마크는 웨이퍼 상에서 마스크에 의해 생성된 이미지의 품질을 손상하는 노출 손실도 초래할 수 있다.
더욱이, 기준 마크의 조성은 종종 매우 잘 알려져 있지 않다. 사실상, 그들의 조성을 정의하는 것조차 어렵다. 예를 들어, 밀도 및/또는 원자비의 비균일성이 있을 수 있다. 그러므로, 마스크의 추가 처리 동안 및 특히 그들의 적용 동안 그들의 일시적 전개(temporal evolution)를 예측하는 것은 어렵다. 특히, 리소그래피 소자의 투영(projection) 시스템에 사용된 자외선 또는 원 자외선 (DUV) 방사에 기준 마크의 노출은 기준 마크의 장기간 안정성에 도전할 수 있을 것이다.
정의된 결함 정정 공정의 적용은 상기 논의된 문제점들을 방지한다.
뿐만 아니라, 상기 기술된 방법은 마스크 보수 공정으로 한정되는 것은 아니다. 그것은 샘플의 처리를 위해 필요 시 되며 및 처리의 마지막에 샘플로부터 제거되어야 하는 샘플 상에 보조 구조가 배열되어야 하는 임의의 종류의 처리에 적용될 수 있다.
한 양상에서, 기준 위치의 결정은 기판을 처리하기 전에 일어난다.
기준 마크의 기준 위치가 기판의 처리 시작 전에 결정될 때, 입자빔의 상대 위치 및 기판상의 처리 위치에서의 모든 처리 단계의 효과는 추적 및 정정될 수 있다.
추가의 양상에서, 기판의 처리는 하기를 더 포함한다:(a) 처리 중단 단계, (b) 기준 위치에 대하여 하나 이상의 기준 마크 위치의 드리프트 결정 단계; 및 (c) 정정된 드리프트를 사용한 기판의 처리 계속 단계. 여전히 또 다른 양상에서 기판의 처리는 주기적으로 반복 단계 (a) 내지 (c)를 더 포함한다.
기준 마크 위치의 드리프트 결정 기간은 처리의 특정 상황으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 짧은 시간 간격은 전체 장치가 아직 열적으로 안정한 상태에 도달되지 않았을 때 공정의 초기에 선택될 수 있다. 뿐만 아니라, 시간 간격은 예를 들어 기판상에서 국소적으로 제거하는 물질 또는 국소적으로 퇴적하는 물질로서 기판의 실제 처리에 의존할 수 있다.
또 다른 양상에 따라, 기판의 처리는 드리프트 센서의 신호에 기반한 마지막 그러나 한 단락의 반복 단계 (a) 내지 (c)를 더 포함한다.
기준 마크에 더하여 드리프트 센서의 적용은 집속 입자빔의 위치를 결정하기 위한 제 2 독립 수단을 제공한다. 더욱이, 드리프트 센서는 시간 간격 내에 집속 입자빔의 돌연한(sudden) 드리프트의 결정을 허용한다. 두 점 사이의 시간에서, 드리프트는 기준 마크의 이미지로부터 검출된다.
또 다른 양상에서, 기판의 처리는 하나 이상의 기준 마크를 생성하기 위해 사용된 입자빔과는 상이한 입자빔을 사용하는 것을 더 포함한다.
특정 기판 및 그의 조성에 따라, 기준 마스크의 생성을 위한 하나의 입자빔 및 기판의 처리를 위한 또 다른 하나의 입자빔을 사용하는 것이 가능하다.
추가의 양상에서, 처리 가스는 하나 이상의 제 1 전구체 가스(first precursor gas), 하나 이상의 제 2 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 에칭 가스를 포함한다. 제 2 전구체 가스는 제 1 전구체 가스와 상이할 수 있다.
또 다른 양상에 따라, 하나 이상의 기준 마크의 생성이 집속 입자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스를 사용하여 물질의 도트(dot)를 퇴적하는 것을 포함한다.
기준 마크의 생성을 위해 및 기판의 처리를 위해 하나의 처리가스를 적용하는 것은 생각할 수 있는 것이지만, 기준 마크의 생성을 위해 특정 제 1 전구체 가스 또는 몇몇 특정 전구체 가스의 조합을 사용하는 것은 훨씬 더 가능성이 있는 것이다. 기판의 처리가 기판상의 특정 물질의 국소 퇴적을 포함한다면, 제 2 전구체 가스가 전형적으로 사용된다. 기판의 처리가 국소적으로 제거 물질을 포함하는 경우, 단일 에칭 가스 또는 몇몇 에칭 가스의 조합이 사용될 수 있다.
추가의 양상에 따라, 하나 이상의 기준 마크의 생성이 집속 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스를 사용한 홀(hole)의 에칭을 포함한다.
일반적으로, 기준 마크는 기준 마크를 함유하는 영역의 이미지 내에서 기판의 특정 위치에 콘트라스트(contrast)를 생성하는 기능을 갖는다. 이 콘트라스트는 이 위치에 부가된 물질의 도트에 의해 또는 각각의 위치에서 기판으로 에칭된 작은 홀에 의해 생성될 수 있다.
또 다른 양상에서, 하나 이상의 기준 마크의 제거는 종래의 기판 처리 공정을 사용하는 것을 포함한다. 추가의 양상에서, 하나 이상의 기준 마크의 제거는 종래의 화학적 기상 퇴적 공정을 사용하여 홀을 충전(filling) 하는 것을 포함한다.
기준 마크의 제거가 공지 기술을 근거로 할 수 있다는 것은 본 발명의 중요한 장점이다. 그러므로, 상기 기술된 방법은 고가의 비용 없이 적용될 수 있으며 종래의 입자빔 생성 장치의 변경(modifications)을 포함할 수 있다.
여전히 또 다른 양상에 따라, 집속 입자빔은 하나 이상의 전자빔(electron beam), 이온빔(ion beam), 원자빔(atom beam), 분자빔(molecular beam), 및/또는 광자빔(photon beam)을 포함한다.
퇴적 또는 에칭 공정에서 어시스트 되는 입자빔을 유도하기 위하여 상기 언급된 하나 이상의 입자빔이 이용될 수 있다. 나열된 입자빔이 또한 기판으로부터 국소적으로 입자를 방출할 수 있으므로, 이들 빔은 또한 기판상에서 기준 마크의 실제 위치뿐만 아니라 기준 위치의 결정을 위해서도 사용될 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 방법은 기판상에 희생층을 퇴적하고 희생층 상에 하나 이상의 기준 마크를 생성한다.
희생층은 조성, 형상, 위치, 두께, 등과 같은 파라미터에 대하여 매우 자유로이 기판상에 퇴적될 수 있다. 예를 들어, 희생층은 하나 이상의 처리 가스와의 조합으로 집속 입자빔의 사용에 의해 기판상에 퇴적될 수 있다.
추가의 양상에서, 기판은 하나 이상의 투과 또는 반사 포토리소그래피 마스크(photolithography mask), 나노임프린트 리소그래피 템플레이트(nanoimprint lithography template), 반도체 소자(semiconductor device), 마이크로-전기기계 소자(micro-electromechanical device), 광자 집적 회로(photonic integrated circuit), 집적 회로, 및/또는 인쇄회로판(integrated circuit board)을 포함한다.
이미 나타낸 바와 같이, 상기 기술된 방법은 샘플 또는 기판의 처리에 필요하며 및 샘플 또는 기판의 처리의 최종화(finalization) 후에 제거되어야 하는 샘플 또는 기판상에 보조 구조가 배열되어야 하는 샘플 또는 기판의 모든 종류의 처리에 적용될 수 있다.
여전히 또 다른 양상에서, 기준 마크는: (a) 집속 입자빔으로 생성된 이미지에서 기판 물질에 대하여 콘트라스트차(contrast difference)를 생성하고; (b) 기판의 처리 동안 강인(robust)하며; 및 (c) 종래의 기판 처리 공정을 사용하여 처리의 마지막에 기판으로부터 제거할 수 있는 물질을 포함한다.
제 1 필요 요건에 따라, 기준 마크를 위한 물질로서 기판 물질을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 이러한 기준 마크는 물질 콘트라스를 제공하지 않을 것이지만, 기판 물질은 토포그래피 콘트라스트차(topographic contrast difference)를 여전히 제공할 수 있다. 하기에서, 다수의 제 1 전구체 가스는 필요한 특징을 갖는 기판상에 물질을 유도하는 것을 나타낸다. 공지의 조성을 가진 제 1 전구체 가스를 사용함에 의해 및 성장 조건(growth conditions)을 위한 명확히 정의된 파라미터를 갖는 기준 마크의 생성을 수행함에 의해, 결과의 기준 마크도 또한 공지 조성을 갖는다.
추가의 양상은 집속 입자빔의 이미지에서 기판 물질에 대하여 물질 콘트라스트차를 생성하는 것을 포함한다.
예를 들어, 기준 마크의 물질은 기준 마크를 둘러싸는 물질보다 더 강하거나 낮은 전자를 반사할 수 있다. 그것은 주어진 기판 물질에 대하여 합리적인 물질 콘트라스트차를 초래하는 기준 마크 물질을 선택하는 것이 가능하다. 또 다른 예에서, 희생층의 물질 및 기준 마크의 물질은 기준 마크가 희생층 물질에 대하여 높은 물질 콘트라스트차를 생성하도록 선택된다.
추가의 양상에서, 하나 이상의 제 1 전구체 가스는 하나 이상의 퇴적 가스 또는 하나 이상의 퇴적 가스 및 하나 이상의 첨가 가스를 포함한다.
또 다른 양상에서, 하나 이상의 퇴적 가스는 금속 알킬, 전이 원소 알킬 및 주족 원소 알킬 중 하나 이상을 포함한다. 여전히 추가의 양상에 따라, 하나 이상의 금속 알킬, 전이 원소 알킬 및 주족 원소 알킬은 시클로펜타디에닐(Cp)트리메틸플래티늄(CpPtMe3), 메틸시클로펜타디에닐(MeCp)트리메틸플래티늄(MeCpPtMe3), 테트라메틸틴(SnMe4), 트리메틸갈륨(GaMe3), 페로센 시클로펜타디에닐(Cp2Fe), 및 비스-아릴 크롬(Ar2Cr)을 포함한다. 이들 모든 경우에, 용어"메틸"은 탄화수소 라디칼 -CH3에 관한 것이다.
추가의 양상에서, 하나 이상의 퇴적 가스는 금속 카르보닐, 전이 원소 카르보닐 및 주족 원소 카르보닐 중 하나 이상을 포함한다. 또 다른 양상에서, 금속 카르보닐, 전이 원소 카르보닐 및 주족 원소 카르보닐 중 하나 이상은 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 디코발트 옥타카르보닐(Co2(CO)8), 트리루테늄 도데카르보닐(Ru3(CO)12), 및 철 펜타카르보닐(Fe(CO)5)을 포함한다.
또 다른 양상에 따라, 하나 이상의 퇴적 가스는 하나 이상의 금속 알콕시드, 전이 원소 알콕시드 및 주족 원소 알콕시드를 포함한다. 여전히 추가의 양상에서, 하나 이상의 금속 알콕시드, 전이 원소 알콕시드 및 주족 원소 알콕시드는 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 티타늄 이소프로폭시드(Ti(OCH(CH3)2)4)를 포함한다.
여전히 대안적인 양상에서, 하나 이상의 퇴적 가스는 하나 이상의 금속 할로겐화물, 전이 원소 할로겐화물 및 주족 원소 할로겐화물을 포함한다. 또 다른 양상에 따라, 하나 이상의 금속 할로겐화물, 전이 원소 할로겐화물 및 주족 원소 할로겐화물은 육염화텅스텐(WCl6), 사염화티탄(TiCl4), 삼염화붕소(BC13), 및 사염화규소(SiCl4)를 포함한다.
또 다른 양상에 따라, 하나 이상의 퇴적 가스는 하나 이상의 금속 착물, 전이 원소 착물 및 주족 원소 착물을 포함한다. 추가의 양상에서, 하나 이상의 금속 착물, 전이 원소 착물 및 주족 원소 착물은 코퍼 헥사플루오로아세틸아세토네이트(Cu(C5F6H02)2) 및 디메틸 골드 트리플루오로아세틸아세토네이트(Me2Au(C5F3H402))를 포함한다.
여전히 또 다른 양상에서, 하나 이상의 퇴적 가스는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(C02), 지방족 또는 방향족 탄화수소, 진공 펌프 오일의 구성 성분, 및 휘발성 유기 화합물을 포함한다.
퇴적 가스 CO, C02 및/또는 지방족 또는 방향족 탄화수소(뿐만 아니라 톨루엔 및 케톤)는 비결정성(amorphous) 탄소층의 퇴적을 유도한다. 비결정성 탄소는 희생층 형성뿐만 아니라 기준 마크 형성을 위해서도 바람직한 물질이다.
진공 펌프 오일의 구성 성분은 예를 들어 -Si(Me)2- 또는 -Si(0Me)2- 부분을 함유하는 소위 실리콘 화합물을 포함한다. 약어 GBL인 감마-부티로락톤 또는 γ-부티로락톤은 또 다른 중요한 퇴적 가스이다.
이와는 대조적으로, 선행기술은 예를 들어: 아세틸렌, 벤젠, 나프탈렌 또는 안트라센과 같은 단순 방향족 화합물, 멘톨 또는 장뇌(camphor)와 같은 방향제, 아세톤, 이소프로판올 또는 아세트산과 같은 유기 용매, 및 아크릴산 및 스티렌과 같은 단량체를 사용한다.
추가의 양상에서, 하나 이상의 첨가 가스는 산화제를 포함한다. 여전히 추가의 양상에서, 산화제는 산소(02), 오존(03), 수증기(H20), 과산화수소(H2O2), 아산화질소(N20), 산화질소(NO), 이산화질소(N02), 질산(HN03), 및 산소 함유 가스를 포함한다.
여전히 또 다른 양상에서, 하나 이상의 첨가 가스는 할로겐화물을 포함한다. 또 다른 양상에서, 할로겐화물은 염소 가스(Cl2), 염산(HCl), 이플루오르화크세논(XeF2), 플루오르화수소산(HF), 요오드(I2), 요오드화 수소(HI), 브롬(Br2), 브롬화수소(HBr), 염화니트로실옥시드(NOCl), 삼염화인(PCl3), 오염화인(PCl5), 삼플루오르화인(PF3), 삼플루오르화질소(NF3), 및 할로겐 함유 가스를 포함한다.
여전히 또 다른 양상에 따라, 하나 이상의 첨가 가스는 환원 효과를 갖는 가스를 포함한다. 또 다른 양상에서, 환원 효과를 갖는 가스는 수소(H2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4), 및 수소 함유 가스를 포함한다.
또 다른 양상에서, 기준 마크의 제거가 기준 마크를 퇴적하기 위해 사용된 진공 챔버(vacuum chamber)에서 수행된다.
기준 마크의 생성을 위해 사용된 및 기판의 처리를 위해 사용된 진공 챔버 내의 기준 마크의 제거에 의해, 전체 공정의 셋업 타임은 최소로 감소 되며, 따라서 효율적인 전체 공정을 초래한다.
추가의 양상에서, 기준 마크의 제거는 기준 마크 상으로 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스를 지향(directing)시키는 것을 포함한다.
탄소 및/또는 탄소 함유 기준 마크의 비결정성 층은 에칭 가스 예를 들어 02, 03, 수증기(H20), H2O2, N20, NO, N02, HN03, 및 기타 산소 함유 에칭 가스를 산화하여 선택적으로 제거된다. 또한, 실리콘(silicon) 함유 층 및/또는 실리콘 함유 기준 마크는 불소 함유 에칭 가스에 의해 제거된다. 더욱이 티탄 함유 층 및/또는 티탄 함유 기준 마크는 요오드 및/또는 염소 함유 에칭 가스에 의해 선택적으로 제거된다.
크롬, 몰리브덴 및/또는 볼프람을 포함하는 기준 마크 및/또는 (희생)층(즉, 예를 들어 퇴적 가스 Cr(CO)6, Mo(CO)6, 또는 W(CO)6를 사용하여 생성된 것)은 오로지 에칭 가스 이플루오르화크세논(XeF2) 또는 수증기(H20)를 사용함에 의해 비선택적으로 에칭될 수 있다.
유익한 양상에 따라, 입자빔은 전자빔을 포함하며 하나 이상의 에칭 가스는 하나 이상의 할로겐 함유 가스를 포함한다. 또 다른 양상에서, 기준 마크의 제거가 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행된다
이온 빔과 같은 중입자(heavy particle) 빔과는 대조적으로, 전자빔은 기판에 심각한 손상을 유발하지 않으며, 따라서, 필수적으로 잔류물이 없는 기판의 처리를 할 수 있게 한다.
또 다른 양상에 따라 희생층의 제거는 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행되며, 세정 공정은 희생층 상에서 하나 이상의 기준 마크를 동시에 제거한다.
세정 공정 동안 희생층 상에 배열된 모든 기준 마크는 세정 공정에서 그의 에칭 속도가 희생층 자체의 것보다 더 작을 때조차도 제거된다. 그러므로, 희생층의 적용은 다수의 보수 공정(repairing process) 단계를 견뎌 내야하는 기준 마크가 필요한 상황에서 유익할 수 있다.
추가의 양상에서, 기준 마크의 제거는 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행된다. 여전히 또 다른 양상에서, 세정은 습식 화학 세정 공정을 포함한다.
본 발명의 한 실시 양태에서, 기준 마크의 제거는 진공 챔버에서 국소 공정으로 수행되는 것이 아니라, 기판의 최종 세정과 조합하여 세정 장치에서 수행된다. 세정 공정은 반도체 산업 및 관련 분야에서 잘 확립되어 있다. 세정 장치에서, 세정제는 각 기준 마크의 물질에 대하여 고안될 수 있다. 습식(wet) 화학 세정 공정에 의하여, 전체 기판상에 배열된 모든 기준 마크는 단일 단계로 제거될 수 있으며, 따라서 신속한 세정 공정을 초래한다.
이미 상기에서 언급된 바와 같이, 바람직하게는, 희생층은 비결정성 탄소의 형성이다. 희생층은 퇴적 가스 일산화탄소(CO), 이산화탄소(C02), 및/또는 지방족 또는 방향족 탄화수소를 사용하여 형성된다. 비결정성 탄소를 포함하는 기준 마크 및/또는 희생층은 세정 공정 동안 기판으로부터 제거되거나 또는 포토마스크로부터 제거된다.
또한, 산성 수용액의 적용은 탄소 함유 희생층을 선택적으로 제거한다. 게다가, 세정 공정은 또한 희생층 아래의 금속층의 금속 원자를 20% 이하로 제거한다. 더욱이, EUV 마스크에 대하여 세정 공정은 예를 들어 02, N2 및/또는 H2와 같은 용해된 산화 가스를 포함하는 물로 수행된다.
한 양상에서, 홀의 충전은 전자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 제 2 전구체 가스 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함한다.
집속 입자빔 및 전구체 가스를 사용하여, 기준 마크로서 사용되었던 홀의 충전은 기판상에서 물질을 퇴적함에 의해 기판상에서 국소 결함을 보수하는 것과 매우 유사하다. 따라서, 기준 마크를 일시적으로 형성하는 홀의 충전은 최소 실험 시도로 수행될 수 있다.
본 발명의 추가의 양상에서, 기판으로부터 과량의 물질을 제거하기 위한 방법은 (a) 집속 입자빔 및 하나 이상의 퇴적 가스를 사용하여 과량의 물질 주변에 제거 가능한 물질을 퇴적하고; 및 (b) 제거 가능한 물질과 함께 과량의 물질을 제거하는 것을 포함한다.
본 발명의 이러한 양상의 장점은 세정 공정에서 전형적으로 삭제될 수 없는 과량의 물질이 제거될 수 있다는 것이다. 예를 들어 세정 공정에서 용이하게 제거될 수 있는 물질로 과량의 물질을 둘러 쌈으로서 과량의 물질 및 제거 가능한 물질이 공동으로 제거된다.
본 발명의 이 양상은 기판 보수 공정의 초기에 이미 존재하는 기판으로부터 과량의 물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 기판 보수 공정 동안 뜻하지 않게 퇴적된 과량의 물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
추가의 양상에서, 과량의 물질은 드리프트 정정 공정 동안 뜻하지 않게 퇴적된 물질을 포함한다. 또 다른 양상에 따라, 과량의 물질 주변에 제거 가능한 물질의 퇴적은 기판의 보수 공정 시작 전에 수행된다. 여전히 또 다른 양상에서, 제거 가능한 물질은 기준 마크를 생성하기 위해 사용된 물질을 포함한다. 추가의 양상에서, 제거 가능한 물질은 몰리브덴, 탄소 및 산소 원소의 조합 및/또는 몰리브덴 및 산소 원소의 조합을 포함한다.
여전히 추가의 양상에서, 과량의 물질 및 제거 가능한 물질의 제거는 과량의 물질 및 제거 가능한 물질을 포함하는 영역 상으로 집속 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스를 지향(directing)시키는 것을 포함한다. 또 다른 양상에 따라, 과량의 물질 및 제거 가능한 물질의 제거는 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행된다. 유익한 양상에서, 과량의 물질 및 제거 가능한 물질의 제거는 화학적 제거 공정의 사용을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 추가의 양상에 따라, 기판상에 입사하는 집속 입자빔을 사용한 기판 처리 장치는 (a) 집속 입자빔 및 하나 이상의 처리 가스를 사용하여 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성하기 위한 수단, (b) 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하기 위한 수단, (c) 기준 마크의 기준 위치를 사용하여 기판을 처리하기 위한 수단; 및 (d) 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거하기 위한 수단을 포함한다.
여전히 또 다른 양상에서, 집속 입자빔은 하나 이상의 전자빔, 이온빔, 원자빔, 분자빔, 및/또는 광자빔을 포함한다.
한 양상에서, 기판은 하나 이상의 투과 또는 반사 포토리소그래피 마스크, 나노임프린트 리소그래피 템플레이트, 반도체 소자, 마이크로-전기기계 소자, 광자 집적 회로, 집적 회로, 및/또는 인쇄회로판을 포함한다.
또 다른 양상에서, 처리 가스는 하나 이상의 제 1 전구체 가스, 하나 이상의 제 2 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 에칭 가스를 포함한다. 추가의 양상에서, 하나 이상의 제 1 전구체 가스는 하나 이상의 퇴적 가스 또는 하나 이상의 퇴적 가스 및 하나 이상의 첨가 가스를 포함한다. 추가의 양상에 따라, 하나 이상의 퇴적 가스는 상기 주어진 하나 이상의 퇴적 가스를 포함한다.
더욱이, 여전히 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 기판 처리 장치는 하기를 포함한다: (a) 기판상으로 입자빔을 집속 및 지향시키기 위한 입자빔 및 하나 이상의 이미징 요소 생성을 위한 입자 소스, (b) 하나 이상의 제 1 전구체 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 전구체 가스를 지향 및 주입(dosing)하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스는 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성함, (c) 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하기 위한 하나 이상의 검출기, (d) 하나 이상의 제 2 전구체 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 제 2 전구체 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 제 2 전구체 가스는 기판상에 물질을 국소적으로 퇴적시킴, (e) 하나 이상의 에칭 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 에칭 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스는 기판으로부터 물질을 국소적으로 제거함, 및 (f) 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스는 또한 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거함.
추가의 양상에서, 검출기는 기판으로부터 후방 산란된(back scattered) 입자 및/또는 입자빔의 영향 하에 기판 내에서 생성된 이차 전자를 검출한다.
여전히 또 다른 양상에서, 하나 이상의 첨가 가스는 상기 주어진 하나 이상의 첨가 가스를 포함한다.
여전히 추가의 양상에서, 장치는 하나 이상의 첨가 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 하나 이상의 첨가 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관을 더 포함하며, 여기에서 하나 이상의 첨가 가스는 하나 이상의 기준 마크를 생성하고 및/또는 기판의 처리 동안 기판상에 물질을 국소적으로 퇴적시키기 위해 사용된다.
추가의 양상에 따라, 장치는 습식 화학 세정을 수행하기 위한 하나 이상의 세정 장치를 더 포함한다.
마지막으로, 여전히 또 다른 양상에서, 질량 유량 제어기 및/또는 열중성자화된(thermalized) 전구체 가스가 제 1 및/또는 제 2 전구체 가스 및/또는 에칭 가스의 증기압(vapor pressure)을 주입하기 위해 사용된다.
본 발명을 더 잘 이해하고 그의 응용을 인식하기 위해, 하기 도면을 이후에 제공하고 참고로 하였다. 도면은 단지 예로서 주어진 것이며 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라는 것을 주목해야한다.
도 1은 기판상에 기준 마크의 생성, 기판 처리 및 기판 처리 후 기준 마크의 제거에 사용된 장치의 주 구성 요소의 일부의 블록 선도(block diagram)를 도식적으로 나타내고;
도 2는 청구된 방법의 전형적인 실시 양태를 정의하는 플로우 차트(flow chart)를 나타내며;
도 3은 블랙 또는 불투명 결함 및 블랭크 또는 클리어(clear) 결함을 갖는 이(binary) 또는 위상 시프트(phase shift) 포토리소그래피 마스크의 컷-아웃(cut-out)을 도식적으로 묘사하는 것이고;
도 4는 기준 마크가 각각의 결함에 대하여 생성된 후의 도 3을 도식적으로 나타내며;
도 5는 도 3의 블랙 또는 불투명 결함의 처리의 시작을 도식적으로 나타내고;
도 6은 도 5의 처리기간 후 불투명 결함에 대한 입자빔의 시프트를 도식적으로 묘사하는 것이며;
도 7은 도 6의 드리프트의 정정 후 상황을 도식적으로 나타내고;
도 8은 제 2 처리기간 후 결함 및 잔류 블랙 또는 불투명 결함에 대한 입자빔의 드리프트를 도식적으로 나타내며;
도 9는 제 3 처리 간격 후 잔류 불투명 결함 및 입자빔 사이의 드리프트를 도식적으로 설명하는 것이고;
도 10은 블랭크 또는 클리어 결함의 정정에 대한 초기 상황을 도식적으로 나타내며;
도 11은 제 1 처리기간 후 클리어 결함에 대한 입자빔의 드리프트를 도식적으로 묘사하며;
도 12는 도 11의 드리프트의 정정 후 상황을 도식적으로 나타내고;
도 13은 제 2 처리기간 후 잔류 클리어 결함에 대한 입자빔의 드리프트를 도식적으로 나타내며; 및
도 14는 도 3의 결함의 정정 및 도 4의 기준 마크의 제거 후 포토리소그래피 마스크의 컷-아웃을 도식적으로 설명한다.
하기에서, 본 발명의 대표 실시양태가 설명된 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명은 이후에 더 상세히 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 서술되는 실시 양태로 제한하는 것으로 이해하지 말아야 한다. 오히려, 이들 실시 양태는 이 명세서가 당업자에게 본 발명의 범주를 완전히 전달하도록 제공된다.
도 1은 기판(105) 상에서 기준 마크의 생성, 기판(105)의 처리 및 기판(105) 처리의 마지막에, 또는 더 구체적으로 기판(105) 상에서 오류(들)이 정정될 때 기판(105)으로부터 기준 마크의 제거를 위해 사용될 수 있는 장치(100)의 필수 구성 요소의 개략도를 나타낸다. 도 1에 묘사된 전형적인 장치(100)는 변형된(modified) 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)(SEM)이다. 전자건(electron gun)(115)은 전자빔(127)을 생성하며 빔 형성 및 이미징 요소 (120) 및 (125)는 집속 전자 빔(127)을 샘플 스테이지 또는 기판 스테이지(110) 상에 배열된 기판(105) 상으로 향하게 한다.
샘플 스테이지(110)는 기판(105)의 결함 부위를 제거할 수 있는 XY 스테이지 (도 1에 나타내지 않음)이다. 더욱이, 샘플 스테이지(110)는 소정 온도(predetermined temperature)로 기판(105)을 설치 및 유지하도록 하는 온도 설정 및 조절 요소 (도 1에 나타내지 않음)를 포함할 수 있다.
도 1의 장치는 전자빔(127)을 사용한다. 전자빔은 작은 초점(직경 < 10 nm)으로 집속될 수 있으며 전자는 기판(105)의 표면상에 부딪치는 전자가 그들의 운동 에너지가 넓은 범위에 걸쳐 변화할 때 조차 기판(105)에 많은 손상을 유도하지 않는다. 그러나, 본 발명의 방법은 전자빔의 적용으로 제한되는 것은 아니다. 일반적으로, 입자빔은 기판(105) 상의 입자빔 입사 위치 위치에서 제공된 처리 가스의 화학 반응을 국소적으로 유도할 수 있는 것을 이용할 수 있다. 대안적인 입자빔의 예는 이온빔, 원자빔, 분자빔 및/또는 광자빔 이다. 또한, 2 이상의 입자빔을 동시에 사용하는 것이 가능하다. 특히, 광자빔과 조합하여 전자빔 또는 이온빔을 동시에 적용하는 것이 가능하다 (도 1에 나타내지 않음).
전자빔(127)은 기판 표면의 스캐닝에 의해 기판(105)의 이미지를 기록(record)하도록 적용될 수 있다. 입사 전자빔(127)에 의한 후방 산란 및/또는 이차 전자 생성을 위한 검출기(130)는 신호 비례 표면 윤곽 및/또는 기판(105)의 조성을 제공한다.
컴퓨터 시스템(140)은 전자빔(127)이 기판 표면을 가로질러 스캔될 때 검출기(130)의 신호로부터 기판(105)의 이미지를 산출할 수 있다. 컴퓨터 시스템(140)은 검출기(130)의 신호 데이터로부터 이미지의 추출을 허용하는, 하드웨어 및/또는 소프트웨어에서 인식되는 알고리즘을 함유할 수 있다 컴퓨터 시스템(140)의 모니터(도 1에 나타내지 않음)는 산출된 이미지를 표시할 수 있다.
더욱이, 컴퓨터 시스템(140)은 검출기(130)의 신호 데이터 및/또는 산출된 이미지를 저장할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(140)은 전자건(115) 및 빔 형성 및 이미징 요소(120) 및 (125)도 또한 제어할 수 있다. 컴퓨터 시스템(140)의 제어 신호는 샘플 스테이지(110)의 움직임을 더 제어할 수 있다 (도 1에 나타내지 않음).
기판(105) 상에 입사하는 전자빔(127)은 기판 표면을 충전(charge up)할 수 있다. 이것은 기판(105)이 아이솔레이터(isolator)이거나 또는 아이솔레이팅 코팅(isolating coating)을 갖는다면 일어날 수 있다. 더욱이, 이들이 전기적으로 플로팅(electrically floating) 된다면, 즉 접지 전위(earth potential)에 연결되지 않는다면, 전도성 기판상에서도 또한 일어날 수 있다. 추가의 문제로서, 착물 스페이스 전하 분포(complex space charge distributions)는 1차 전자 에너지에 의존하여 기판물질에서 생성될 수 있다. 이것은 상이한 극성을 갖는 기판에 하전 영역(charged areas)의 공존을 초래할 수 있다. 상이한 용량 및 전도도 영역의 방전(discharging)으로 인한 일시적(temporal) 효과는 1차 집속 전자 빔(127)의 예측할 수 없는 위치 오류를 유도한다.
그 결과, 기판(105) 상에 축적된 포지티브 또는 네거티브 전하는 전자빔(127)의 공간 해상도, 및 이에 따라 생성된 표면 이미지의 해상도를 감소시킨다. 전하 축적(charge accumulation)의 효과를 감소시키기 위하여, 이온 건(135)이 낮은 운동 에너지를 갖는 이온으로 기판 표면을 조사하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수백 볼트의 운동 에너지를 갖는 아르곤 이온빔은 기판 표면을 중화시키기 위해 적용될 수 있다.
전자빔 대신에 집속 이온빔 (FIB)을 사용할 때, 포지티브 전하 분포는 기판(105)의 아이솔레이팅 표면상에 축적된다. 이 경우, 기판 표면을 조사하는 전자빔은 기판 표면상에 포지티브 전하 분포를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(140)은 또한 이온빔 소스(135)를 제어할 수 있다.
샘플 스테이지(110) 상의 기판(105)을 처리하기 위하여, 도 1의 장치(100)는 세개의 상이한 처리 기스를 위한 세개의 저장 용기를 갖는다. 제 1 저장 용기(150)는 하기의 도 4에서 논의될 때 상세히 기술되는 바와 같이 전자빔(127)과 조합하여 기판(105)의 표면상에서 기준 마크를 생성할 수 있는 제 1 전구체 가스 또는 퇴적 가스를 저장한다. 제 2 용기(155)는 기판(105) 상에서 특정 물질이 국소적으로 손실되는 것을 특징으로 하는 결함을 보수 또는 정정 하기 위해 사용될 수 있는 제 2 전구체 가스를 제공한다. 제 3 저장 용기(160)는 기판(105)의 표면으로부터 과량의 물질을 국소적으로 제거하기 위해 이용될 수 있는 에칭 가스를 저장한다.
제 4 저장 용기(165)는 제 1 용기(160)에서 저장된 제 1 전구체 가스 또는 퇴적 가스와 조합하여 사용될 수 있는 첨가 가스를 제공한다. 유사하게, 제 5 저장 용기(170)는 제 2 용기(155)에 저장된 제 2 전구체 가스와 함께 적용될 수 있는 또 다른 전구체 가스를 함유한다. 마지막으로, 제 6 저장 용기(175)는 제 3 저장 용기(160)에서 에칭 가스와 조합하여 적용할 수 있는 제 2 에칭 가스를 제공한다.
각각의 저장 용기(150), (155), (160), (165), (170) 및(175)는 전자빔(127)의 입사 위치에서 단위 시간당 제공될 가스의 양을 조절하기 위하여 그 자신의 밸브(151), (156), (161), (166), (171), (176)을 갖는다. 뿐만 아니라, 도 1에서, 각각의 용기(150), (155), (160), (165), (170) 및 (175)는 기판(105)상에 전자빔(127)이 입사하는 위치에 근접한 노즐에서 종료하는 그 자신의 도관 (152), (157), (162), (167), (172) 및 (177)을 갖는다. 도 1에서, 밸브(151), (156), (161), (166), (171), 및 (176)은 각기 용기(150), (155), (160), (165), (170) 및 (175)에 근접하며; 대안적인 배열에서 밸브(151), (156), (161), (166), (171), 및 (176)는 각기 노즐 (도 1에 나타내지 않음)에 근접하게 배열될 수 있다. 더욱이, 도 1과는 대조적으로, 2 이상의 용기의 가스는 단일 도관으로 제공될 수 있다(또한 도 1에 나타내지 않음). 더욱이, 도 1의 설명과는 상이하게 및 현재 바람직하지 않지만, 장치(100)의 전체 하부(overall lower part)에서 단지 1 이상의 처리가스를 제공하는 것도 가능하다. 이 경우, 장치(100)의 상부 부분(upper portion)에서 너무 낮은 진공을 방지하기 위하여 집속 전자 빔(127)을 제공하는 상부 부분 및 처리 챔버를 포함하는 하부 부분(lower portion)간에 장치(100)가 개구부(aperture) (도 1에 나타내지 않음)를 가질 필요가 있다.
각각의 저장 용기 (150), (155), (160), (165), (170) 및 (175)는 냉각 및 가열 양자를 수행할 수 있는 그 자신의 온도 설정 및 조절 요소를 가질 수 있다. 이것은 그의 최적 저장 온도에서 각각의 처리 가스의 저장을 허용한다(도 1에 나타내지 않음). 또한, 각각의 도관(152), (157), (162), (167), (172) 및 (177)은 전자빔(127)이 충돌하는 기판(105) 상의 위치에서 그의 최적 처리 온도로 각각의 처리 가스를 제공하기 위하여 온도 설정 및 조절 요소를 또한 가질 수 있다(또한 도 1에 나타내지 않음).
도 1의 장치는 진공에 필요한 것을 생성 및 유지하기 위한 펌핑 시스템(pumping system)을 갖는다. 펌핑 시스템은 전자빔(127)을 제공하는 장치(100)의 상부 부분 및 기판(105)이 있는 샘플 스테이지(110)를 함유하는 하부 부분을 위한 별개의 펌핑 시스템을 가질 수 있다. 이것은 장치(100)가 상기에서 설명된 바와 같이 상부 및 하부 부분 사이에 개구부를 갖는 경우, 특히 유용하다. 또한, 처리 위치에 근접한 명확히 정의된 압력 조건을 확보하고, 이에 따라 기판(105) 상에서의 처리 조건을 정의하기 위하여, 도 1의 장치(100)는 또한 처리 위치에 근접한 추출 소자(extraction device)를 가질 수 있다. 추가의 추출 소자의 적용은 기판(105) 상에 특정 물질을 국소적으로 퇴적하기 위해 사용된 전구체 가스의 성분이 장치(100)의 기판 또는 진공 챔버의 어딘가에 퇴적하는 것을 상당한 정도로 방지할 수 있다. 더욱이, 추출 소자는 기판(105)으로부터 에칭된 입자가 진공 챔버 내에서 분포하는 것을 예방할 수 있다. 성분을 생성하고 유지하는 진공의 어느 것도 도 1에 설명되지 않는다.
도 1의 하부는 장치(100)에서 그의 처리가 완결되는 동안 및/또는 후에 기판(105)을 세정하기 위해 사용된 세정액(195)이 있는 세정 장치(190)를 나타낸다. 더욱이, 도 14를 논의하는 동안 상세히 설명되는 바와 같이, 세정 장치는 또한 기판(105)으로부터 기준 마크(들)을 제거하기 위해 적용될 수 있다.
도 2는 기판(105)상에서 결함의 오류 정정 공정을 설명하는 흐름도(200)를 묘사한다. 공정은 단계(205)에서 시작한다. 그후, 제 1 단계(210)에서, 기판(105)의 오류 또는 결함이 결정된다. 기판(105)은 하나 이상의 국소 결함(들)을 갖는 임의의 구성요소일 수 있다. 기판(105)의 예는 웨이퍼, 집적 회로(ICs), 마이크로-전기기계 시스템 (MEMSs), 광자 집적 회로(PICs) 및/또는 투과 및/또는 반사 포토리소그래피 마스크이다. 하기에서, 청구된 원리는 이(binary) 또는 위상 시프트 포토리소그래피 마스크의 맥락에서 논의된다.
도 3은 위상 시프트(phase shift) 마스크(300)의 컷-아웃을 나타낸다. 도 3의 상부 부분은 마스크(300) 상의 상면도(top view)를 나타낸다. 하부 부분은 마스크(300)의 측면도(side view)를 나타낸다. 포토리소그래피 마스크(300)는 규칙적으로 실리카 기판을 융합하는 투명 기판(310)을 포함한다. 블랙 또는 불투명 패턴(320)은 기판(310) 상에 배열된다. 패턴 물질은 종종 크롬을 포함하지만 알루미늄 또는 텅스텐도 또한 사용될 수 있다. 크롬이 전형적으로 이(binary) 마스크용으로 사용된다. 위상 시프트 마스크는 주로 몰리브덴 및 규소로 만들어진 합금을 사용한다. 극자외선 (EUV) 포토리소그래피 마스크상의 흡수제(absorber) 구조는 탄탈륨 화합물을 포함한다. 모든 흡수제 물질은 산소 및/또는 질소와 같은 추가 원소를 함유한다. 더욱이, 조성은 흡수제 층의 두께 내에서 변할 수 있다.
도 3에서, 피처 요소(feature element)는 세개의 스트라이프를 포함한다. 도 3은 또한 블랙 또는 불투명 결함(330)이 좌측 불투명 스트라이프 상에 배열된 것을 나타낸다. 측면도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 예에서, 불투명 결함(330)은 패턴 요소(320)와 거의 동일한 높이를 갖는다. 더욱이, 도 3의 중간 스트라이프는 물질이 스트라이프의 부분에서 완전히 손실되므로 블랭크 또는 클리어 결함(340)을 갖는다. 국소적으로 스트라이프 또는 피처 요소(320)는 소정의 높이(predetermined height)를 갖지 않는 것도 가능하다.
이미 언급된 바와 같이, 도 2의 흐름도(200)의 제 1 단계(210)는 도 3의 결함(330) 및 (340)의 위치 결정을 포함한다. 이것은 결함 영역(330) 및 (340)을 가로지르는 전자빔(127)을 스캐닝하고 검출기(130)로 후방 산란된 및/또는 생성된 이차 전자를 결정하여 수행될 수 있다. 불투명 결함(330) 및 특히 클리어 결함(340)을 스캐닝할 때 전하 축적 효과를 감소시키기 위하여, 이온빔 소스(135)는 결함(330) 및 (340)의 위치 결정을 손상시키지 않도록 사용될 수 있다.
전자빔(127) 대시에 FIB가 적용된다면, 검출기(130) 이외에, 이차 이온 질량 분석기(secondary ion mass spectrometer)(SIMS)가 전자 검출기(130) 이외에 사용될 수 있다.
도 2의 플로우 차트(200)에서, 다음 단계, 단계(215)는 기준 마크(들)의 생성을 포함한다. 도 3에서 설명된 두 결함(330), (340)에 대한 기준 마크(들)의 생성을 위해 몇몇 대안이 있다. 도 4는 제 1 기준 마크 또는 DC 마크(410)가 피처 요소(320)의 좌측 불투명 스트라이프 상에 불투명 결함(310)이 제공된 구성(configuration)(400)을 나타낸다. 클리어 결함(340)에 대한 제 2 기준 마크(420)는 포토리소그래피 마스크(300)의 투명 기판(310)상에 생성된다. 대안적으로, 단일 기준 마크는 또한 두 결함(330) 및 (340)이 도 3의 전형적인 마스크(300)에 서로 근접하므로 결함(330) 및 (340) 양자에 대하여도 또한 사용될 수 있다. 또한, 몇몇 기준 마크는 또한 단일 결함(330) 및/또는 (340)에 대하여도 또한 사용될 수 있다.
기준 마크(410), (420)의 적용은 결함(330), (340)이 충돌 또는 스캐닝될 때 DC 마크(410), (420)가 전자빔(127)에 영향을 주는 동일한 시프트 또는 왜곡을 경험한다는 가정에 근거한다. 따라서, 기준 마크(410), (420)가 각각의 결함(330), (430)에 대하여 가능한 근접하게 위치하는 것이 유익하다. 반면, 결함(330), (340)의 처리는 기준 마크(410), (420)에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 결함(330), (340)의 처리는 DC 마크(410), (420) 및 그의 환경 사이에 콘트라스트를 감소시킴에 의해 검출기(130)의 신호로부터 수득된 이미지에서 DC 마크(410), (420)의 가시성(visibility)을 손상시킬 수 있다.
기준 마크(410), (420)는 고정된 전자빔(127) 및 용기(150)에 저장된 제 1 전구체 가스를 사용하여 생성될 수 있다. 제 1 전구체 가스는 용기(150)에 저장된 퇴적 가스일 수 있다. DC 마크(410) 및 (420)의 생성을 위해 사용된 퇴적 가스는 예를 들어 금속, 전이 원소, 및 또는 주족 원소의 알킬, 카르보닐, 알콕시드, 및 또는 할로겐화물일 수 있다. 용기(150)는 또한 몇몇 퇴적 가스의 혼합물을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6)이 기준 마크(410), (420)를 위한 바람직한 퇴적 가스이다.
주 성분으로서 몰리브덴(Mo), 탄소(C) 및 산소(O)를 포함하는 기준 마크(410), (420)는 포토리소그래피 마스크(300)의 기판(310) 및 피처 요소(320), 양자 상에 물질 콘트라스트 뿐만 아니라 토폴로지 콘트라스트(topology contrast)를 SEM (주사 전자 현미경) 이미지에서 제공한다. 양 효과의 조합은 DC 마크(410), (420)의 식별(identification)을 용이하게 한다. 예로서, 산화제의 부재 시, 원소 간에 비를 갖는 기준 마크는 하기가 사용될 수 있다: Mo10 %-15%C70 %-75%O15 %. 효율적인 산화제를 사용하여, 기준 마크는 필수적으로 Mo03를 포함하며, 이것은 퇴적된 전형적인 기준 마크에 몰리브덴만큼 탄소 또는 산소가 적어도 항상 있다는 것을 나타낸다.
전자빔(127)의 에너지는 국소적으로 퇴적 가스를 분해하여, 전자빔(127)이 기판 표면에 충돌하는 위치에서 기판(310)상 또는 패턴 요소(320) 상에 금속, 전이 원소 및/또는 주족 원소가 퇴적되도록 한다. 도 1의 장치(100)의 프레젠테이션 동안 논의된 바와 같이, 처리 위치에 근접하게 배열된 흡입 노즐(suction nozle) 또는 배기 소자(evacuation device)는 퇴적 가스의 휘발성 성분을 배기(evacuate)할 수 있으므로, 기준 마크(410) 및 (420)에서 이들의 어셈블리를 최소화한다.
용기(150)의 퇴적 가스 이외에, 용기(165)에 저장된 첨가 가스가 퇴적 가스에 첨가될 수 있다. 첨가 가스의 예는 산소 함유 가스, 할로겐화물 및 할로겐 함유 가스 및/또는 환원 효과를 갖는 가스이다. 추가의 실시 양태에서, 용기(165)는 2 이상의 첨가 가스의 혼합물을 포함한다.
도 1의 장치(100)은 DC 마크 물질의 성장 조건을 결정하는 파라미터를 정밀 제어할 수 있다. 그러므로, 기준 마크(410) 및 (420)의 치수뿐만 아니라 조성도 제어될 수 있다.
기판(105) 상에 수직으로 입사하는 전자빔(127)은 본질적으로 원형인 기준 마크(410), (420)을 생산한다. 퇴적 파라미터에 따라, 생성된 DC 마크의 직경은 50nm 내지 100nm 범위 내이다. 더 작은 마크는 각각의 이미지에서 충분한 콘트라스트를 제공하지 않으며, 및 더 큰 마크 또는 패드는 기판의 추가 처리 또는 조립 기판(fabricated substrate)의 적용을 방해할 수 있다. 용어 본질적으로는 여기에서 및 본 명세서의 다른 위치에서 결정 불확실성 내의 양의 수치(numerical value of a quantity)를 의미한다.
전자빔(127)은 기준이 퇴적될 기판의 타입에 따라 전형적으로 0.2keV 내지 3keV의 빔 에너지를 갖는다. 일차 전자빔(127)은 1nm 내지 5nm 범위의 초점(반치 전폭(full width half maximum)(FWHM))을 가지며 빔 전류는 10pA 내지 250pA이다. 기준 마크가 조명되는 시간은 0.1초 내지 10초의 범위 내로 변한다. 퇴적하는 동안 챔버 압력은 전형적으로 1ㆍ10-6 내지 1ㆍ10-6mbar 범위이며, 가스 주입점(injection point)으로부터 멀리 떨어진 위치에 있는 페닝 게이지(Penning gauge)에 의해 결정된다.
DC 마크는 대략 50nm 의 높이에 대하여 대략 80nm의 직경을 전형적으로 갖는다. 상기 예에서 이미 나타낸 바와 같이, 기준 마크의 조성은 Mo1C1003 내지 Mo03 사이에서 변하며, 여기에서 수는 다양한 원소의 화학량론비(stoichiometric ratio)를 나타낸다.
도 2의 흐름도(200)를 참고로 하여, 결함(330), (340)과 각각의 기준 마크(410), (420) 사이의 상대 위치가 결정되어야 한다(도2의 단계(220)). 이 결정은 처리 가스를 사용함이 없이 포토리소그래피 마스크(300)를 가로지르는 전자빔(127)을 스캔하여 다시 수행될 수 있다.
도 2의 플로우 차트(200)의 단계(225)에서, 제 1 결함(330)의 정정을 위한 파라미터가 결정된다. 이 분석은 결함(330)의 검출에서 결정된 데이터를 근거로 하거나, 결함(330) 및 DC 마크(410) 사이의 거리의 결정에서 수득 된다. 결함에 따라, 용기(160)에 저장되는 에칭 가스가 선택된다. 에칭(EBIE)을 유도하는 전자빔을 위한 다수의 에칭 가스는 선행 기술에서 이미 기술되어 있다. 예는 할로겐화된 가스, 특히 이플루오르화크세논(XeF2)이다. 또한, 그것은 용기(175)에 저장되는 제 2 에칭 가스를 또한 사용하는 것이 유용한지 아닌지도 또한 결정된다. 제 2 에칭 가스는 또한 할로겐, 할로겐화된 가스 및/또는 산화 가스를 포함할 수 있다. 용기(160) 및 (175)으로부터 제공되는 두 에칭 가스 간의 혼합비도 또한 고정된다.
더욱이, 전자빔(127)의 파라미터, 체류 시간, 반복 시간, 빔 에너지 및 빔 폭이 고정된다. 그후, 반복 수 및 개별 반복을 위한 시간 간격이 에칭 가스 또는 에칭 가스 비 및 전자빔 파라미터의 함수로서 결정된다. 도 5는 불투명 결함(330)을 위한 정정 공정의 초기에서의 상황을 묘사한다. 전자빔(127)은 도 5에서 기준 숫자(510)로 설명된 기준 마크(410)와 일치하도록 조정된다. 그후, 샘플 스테이지(110)는 DC 마크(410) 및 불투명 결함(330) 간의 거리 결정에 의해 이동된다.
도 2의 플로우 차트(200)를 다시 언급하면, 제 1 반복(단계(230))은 단계(235)에서 시작된다. 정정을 위해, 즉 불투명 결함(330)을 에칭하기 위해, 전자빔(127)이 상기 논의된 전자빔(127)의 파라미터, 선택된 에칭 가스 또는 에칭 가스의 혼합물을 사용하여 결함 영역(530)을 가로질러 스캔된다. 제 1 에칭 가스를 저장하는 용기(160)에서 밸브(161)는 불투명 결함(330)의 위치에서 필요한 양의 에칭 가스를 제공하기 위해 조절된다. 필요하다면, 밸브(176)는 원하는 에칭 가스의 혼합물을 제공하기 위하여 저장 용기(175)에 함유된 제 2 에칭 가스의 흐름을 조절한다.
에칭 가스 혼합물의 비는 결함(330)의 에칭 동안 변할 수 있다.
단계(240)에서, 제 1 시간 간격이 경과 될 때, 불투명 결함(330)의 에칭이 중단된다, 즉, 에칭 가스를 저장하는 용기(160)에서 밸브 (161)가 폐쇄된다. 에칭 가스의 혼합물이 결함(330)을 에칭하기 위해 사용되는 경우, 밸브(176)도 또한 폐쇄되어, 제 2 에칭 가스의 흐름을 중단시킨다.
도 6의 구성(600)에서 나타낸 바와 같이, 제 1 처리 시간 간격 동안, 전자빔(127)에 의해 스캔된 영역(630)은 잔류 결함(620)의 영역에 대하여 시프트되었다. 영역(630)은 전자빔(127) 및 용기(160) 및 (175)로부터 제공된 하나 이상의 에칭 가스의 조합된 상호작용에 의해 에칭이 수행되는 영역이다.
몇몇 효과가 전자빔(127)에 의해 스캔된 영역(630) 및 결함(330)의 영역 간에 드리프트를 야기할 수 있다. 전자빔(127)의 전자에 의해 퇴적된 에너지에 의해 유도된 마스크(300)의 기판(310) 내에서의 온도 변화는 전자빔(127)에 의해 스캔된 영역(630)에 대하여 결함(330)을 시프트 하는 마스크 기판(310)의 부분의 확장을 유발한다. 또한 전자빔(127)의 스캔은 계통 오차(systematic error)를 가질 수 있다. 샘플 스테이지(110)의 이동은 슬립(slip)을 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 마스크(300)의 기판(310)상에 전자빔(127)의 랜딩 위치(landing position)는 마스크 기판(310)의 표면상에 축적된 전하로 인하여 시프트 할 수 있다. 도 6의 하부의 측면도에서 나타낸 바와 같이, 층은 결함(620)으로부터 에칭되었으며, 따라서 그의 높이는 초기 결함(330)에 비하여 감소 된다.
샘플 스테이지(110)가 결함(330) 또는 잔류 결함(630) 및 DC 마크(410) 간의 거리 및 방향에 의해 이동될 때, 전자빔(127)의 입사 위치(610)는 기준 마크(410)에 부합되지 않는다. 따라서, 전자빔(127)은 DC 마크(410)를 판별하기 위하여 그의 현 위치 주변이 스캔 된다. 결함(330)에 대하여 전자빔(127)에 의해 획득된 드리프트를 정정 하기 위해, 전자빔은 DC 마크(410)와 다시 일치하도록 한다. 이 상황은 도 7에 설명된다. 도 5에 나타낸 정정 공정의 출발과 유사하게, 제 2 처리기간의 초기에, 전자빔(127)에 의해 스캔된 결함 영역(730)은 잔류 결함(620)과 일치한다. 결함 영역(730)은 공정의 부 효과를 정정 하기 위하여 실제 토포그래피 영역(620)과 크기 및 형상에서 약간 상이할 수 있다.
상기 설명된 도식에 따라, 도 2의 플로우 차트(200)의 단계(225)에서 소정 수의 처리기간(processing periods)이 수행된다. 도 9에서 나타낸 바와 같이, 제 3 처리기간에서, 에칭된 영역(930)은 첫 번째 두 처리기간과 비교하여 상이한 양 및 상이한 방향으로 드리프트된다. 드리프트 감소의 이유는 포토리소그래피 마스크(300)가 열 평형(thermal equilibrium)에 도달하는 것 때문일 수 있다. 열(thermal) 드리프트는 항상 동일 방향일 수 있다. 기타 효과가 추가로 포함될 수 있으며, 이것은 선험적으로 예측할 수 없는 것이다. 예를 들어, 이러한 효과는 처리기간의 시작 및 정지 사이의 상이한 하전 행위 및/ 또는 에칭 공정 진행으로서 아이솔레이팅 석영 기판에서 더 무거운 주입량(implanted dose)을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 출원에서 정의된 휴리스틱(heuristic) 드리프트 정정 알고리즘이 필요하다.
전자빔(127) 및 하나 또는 조합의 에칭 가스를 사용한 불투명 결함(330)의 에칭은 화학 공정인 EBIE 공정으로서 때때로 수행될 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 이 공정은 마스크 기판(310)의 손상을 유도하지 않는다. 반면, 처리 시간 동안 전자빔(127)의 입사 위치는 결함(330)의 위치에 대하여 변할 수 있다. 따라서, EBIE 공정에 의한 불투명 결함의 제거는 전형적으로 FIB를 사용하는 것보다 더 반복할 필요가 있으며, 결함(330)의 부분 또는 주요부는 결함(330)의 물질 상에서 이온 입사의 스퍼터 효과(sputter effect)에 의해 제거될 수 있다.
다시 도 2의 흐름도(200)를 참고로 하여, 소정 에칭 반복 사이클의 마지막에, 단계(255)에서, 잔류 불투명 효과(920)는 적당한 파라미터 셋으로 전자빔(127)을 사용하여 분석될 수 있다. 결정 박스(decision box)(260)에서, 잔류 불투명 결함(920)의 크기 및/또는 높이가 소정 역치(predetermined threshold) 미만 인지에 대하여 결정할 수 있다. 만약 이 조건이 이행되지 않는다면, 방법은 단계(235)를 진행하며, 추가 처리기간을 실행한다. 잔류 결함(920)이 소정 역치보다 작다면, 방법은 정정될 추가의 결함이 있는지의 여부를 결정하는 결정 박스(265)로 진행된다. 이것이 옳다면, 방법은 단계(225)로 진행되고 다음 결함의 정정 공정을 위해 파라미터를 결정한다. 도 3에서 설명된 전형적인 마스크(300)에서, 이것은 클리어 결함(340)이다.
도 2의 단계(255) 및 (260)은 임의의 단계이다. 플로우 차트(200)에 존재하는 방법은 방법 흐름으로부터 이들 단계를 제거할 때 또한 작동한다. 단계(255)는 오류 정정 공정의 성공을 조절하는 수단을 나타내며, 또한 단계(260)은 소정 역치 미만으로 잠재적인 잔류 결함을 감소시키는 수단을 기술한다.
도 3에서 설명된 바와 같이, 전형적인 포토리소그래피 마스크(300)는 또한 클리어 또는 블랭크 결함(340)을 나타낸다. 클리어 결함(340)을 제거하기 위하여, 불투명 물질은 결함(340)의 위치에 퇴적된다. 물질의 퇴적은 전자빔(127)을 사용하여 실행되며 및 제 2 전구체 가스는 저장 용기(155)에 저장된다. 제 2 전구체 가스의 흐름은 밸브(156)에 의해 조절된다. 포토리소그래피 마스크 상에서 클리어 결함을 보수 또는 정정하기 위해 사용된 전구체 가스의 예는 금속 카르보닐이다. 종종 전구체 가스로 선택된 금속 카르보닐은 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6)이다. 상기 기술된 DC 마크(410), (420)의 퇴적과 유사하게, 2 이상의 전구체 가스의 조합 또는 혼합물은 또한 클리어 결함(340)의 위치에서 퇴적 물질에 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 밸브(171)는 용기(170)에 저장된 전구체 가스의 흐름을 조절한다. 밸브(151), (156), (161), (166), (171) 및 (176)는 컴퓨터 시스템(140)에 의해 조절될 수 있다. 컴퓨터 시스템(140)으로의 밸브(151), (156), (161), (166), (171) 및 (176)의 연결은 도 1에 묘사되지 않는다.
전자빔 파라미터 및 조성 및 단위 시간당 제공된 제 2 전구체 가스(들)의 양의 선택 후, 시간 간격 및 반복 사이클의 수 또는 처리기간의 수는 도 2의 흐름도(200)의 단계(225)에서 주어진 것으로서 결정된다. 유사하게, 상기 불투명 결함(330)의 정정의 논의에서 기술된 바와 같이, 기준 마크(420) 및 클리어 결함(340)간의 거리 및 방향이 결정된다.
도 10은 클리어 결함(340)을 위한 오류 정정 공정의 제 1 처리기간의 시작에서 출발하는 조건을 나타낸다. 전자빔(127)의 위치(1020)는 DC 마크(420)와 일치한다. 샘플 스테이지(110)는 DC 마크(420) 및 클리어 결함(340) 간의 거리에 의해 이동된다. 전자빔(127)은 그후 결함(420)의 영역과 본질적으로 동일한 영역(730)을 가로질러 스캔 된다. 전자빔(127)의 전자의 에너지는 마스크(300)의 기판(310)상에 퇴적한 전구체 가스 및 금속 성분을 분해한다.
불투명 결함(330)을 위한 오류 정정 공정을 논의할 때 설명된 바와 같이, 퇴적 공정은 결정된 시간 간격이 경과 한 후 중단된다. 도 11에서 나타낸 바와 같이, 처리 시간 간격 동안, 영역(1130)은 잔류 결함(1150)의 위치에 대하여 드리프트된 전자빔(127)에 의해 스캔된다. 불투명 결함(330)의 오류 정정 공정에서와 유사하게, 클리어 결함(420) 또는 잔류 결함(1150)에 대한 전자빔(127)의 시프트는 DC 마크(420)를 사용함에 의해 정정된다. 도 12에서 나타낸 바와 같이, 전자빔(127)의 위치(1220)는 DC 마크(420) 및 스캔된 영역(1230)과 일치하며 또는 퇴적 영역(1230)은 잔류 결함(1150)의 영역과 일치한다. 그후, 클리어 결함(340)을 보수하기 위한 퇴적 공정의 제 2 반복 사이클 또는 제 2 처리기간이 시작된다.
도 13은 제 2 처리기간의 마지막에, 스캔된 퇴적 영역(1130)이 제 1 반복 사이클 또는 제 1 처리기간과 비교하여 상이한 양 및 방향에 의해 시프트 되는 것을 설명한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 잔류 결함(1350) 및 전자빔(127) 간의 상대 위치의 시프트가 기준 마크(420)의 도움으로 정정된다.
다시 도 2의 흐름도(200)를 참고로 하여, 결정된 수의 반복 사이클 또는 처리기간의 마지막에, 오류 보수 공정의 성공은 단계(255)에서 임의로 조절될 수 있다. 이것은 인근 피처 요소(320)로부터 정정된 영역(1450)의 편차를 결정하여 실행될 수 있다. 판단 블록(260)에서 퇴적된 물질 및 각각의 피처 요소(320)간의 편차가 소정 역치보다 큰 것으로 결정된다면, 추가의 처리기간이 편차를 감소시키기 위해 더해진다. 판단 블록(260)에서 보수된 결함이 판단 블록(260)의 품질 기준(quality criterion)을 이행한 것으로 결정된다면, 그 방법은 도 3의 마스크(300) 상에서 추가의 결함이 있는지의 여부를 결정하는 단계(265)로 진행된다. 이 경우가 아니라면, 기준 마크(410) 및 (420)은 포토리소그래피 마스크(300)로부터 제거된다.
DC 마크(410) 및 (420)의 제거를 위하여, 몇몇 대안적인 공정이 이용가능하다. DC 마크는 용기(160)에서 저장된 에칭 가스와 조합하여 전자빔(127)을 사용함에 의해 에칭될 수 있다. 또한, 용기(160) 및 (175)에 저장된 2 이상의 에칭 가스의 조합은 또한 EBIE 공정에서 DC 마크(410) 및 (420)을 제거하기 위해 적용될 수 있다. 밸브(161) 및 (176)은 특정 기준 마크로 에칭 가스의 조성을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 에칭 가스의 혼합비는 DC 마크의 높이로 변할 수 있는 기준 마크의 물질 조성으로 조정될 수 있다. 더욱이, 불투명 결함(330)의 정정을 위해 사용된 에칭 가스(들)과는 상이한 에칭 가스 또는 에칭 가스의 조합은 기준 마크(410) 및 (420)의 제거를 위해 적용될 수 있다.
각각의 에칭 가스 및 그의 혼합물 이외에, 전자빔(127)의 파라미터는 각각의 DC 마크(410) 및 (420)로 조정된다. 이것은 DC 마크(410) 및 (420)의 조성이 그들의 성장 조건의 파라미터로 공지되어 있으므로 수행될 수 있다. 장치(100)의 처리 챔버로부터 DC 마크(410) 및 (420)의 에칭된 물질을 제거하기 위해, 배기 소자(evacuation device)가 적용될 수 있다(도 1에 나타내지 않음). 이 결정은 장치(100)의 진공 챔버의 오염을 방지한다.
EBIE 공정을 사용한 DC 마크(410) 및 (420)의 제거는 EBIE 공정이 전형적으로 느린 공정이므로 언젠가 일어날 수 있다. 반면, EBIE 공정은 샘플 스테이지(110)에 대하여 마스크(300)의 이동 없이 기준 마크(410) 및 (420)의 제거를 허용한다. 그러므로, 포토리소그래피 마스크(300) 또는 일반적으로 기판(110)의 처리는 DC 마크(410) 및 (420)의 제거 후 즉시 계속될 수 있다. 퇴적 가스 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6)로부터 퇴적된 기준 마크(410) 및 (420)는 예를 들어 에칭 가스 XeF2 및 수증기(H20)의 혼합물로 에칭될 수 있으며, 여기에서 전자빔은 DC 마크(410) 및 (420)를 퇴적하기 위해 사용된 것과 동일한 파라미터 값을 본질적으로 갖는다. 이들 파라미터의 수치(numerical values)는 상기에서 주어진다.
이 절차는 예를 들어 흡수제 에칭 단계 및 DC 마크 제거 사이에 집속 전자 빔(127)을 재집속(refocusing)하기 위한 필요성을 회피한다. 반면, 흡수제 단계 동안 DC 마크 제거를 위해 상이한 가스 조성을 사용한 기판(110)의 에칭은 이 단계의 선택성을 개선하고 및 DC 마크 제거 공정 단계 동안 기판(110)에 대한 추가의 손상의 부재를 보장하도록 허용할 수 있다.
도 2에 나타낸 전형적인 방법과는 상이하게, 기준 마크(410)를 생성하고, 기준 마크(410)를 사용하여 불투명 결함(330)을 정정하며 및 그후 마스크(300)의 피처 요소(320)로부터 기준 마크(410)를 제거하며; 및 그후 기준 마크(420)를 생성하고, 기준 마크(420)를 사용하여 클리어 결함을 정정 하며 및 그후 도 3의 마스크(300)의 기판(310)으로부터 기준 마크(420)를 제거하는 것도 또한 가능하다. 또한 DC 마크(410) 및 (420)의 생성을 위한 제 1 입자빔 및 기판의 처리를 위한 제 2 입자빔을 사용하는 것도 또한 가능하다.
기준 마크(410) 및 (420)이 마스크(300)로부터 다시 제거되는 것과 같이, 마스크(300)의 클리어 기판(310)상에 기준 마크(420)를 배열하는 것이 가능하다. 이러한 자유는 기준 마크의 배열에 대한 가요성(flexibility)을 증진시킨다.
대안적인 실시 양태에서, 포토리소그래피 마스크(300), 또는 더 일반적으로 기판(110)은, 오류 정정 공정의 마지막에 도 1의 장치(100)의 진공 챔버로부터 제거된다. 전체 마스크(300)는 도 1의 세정 장치(190)에 삽입된다. 세정 장치(190)는 세정액(195)을 함유한다. 세정액(195)은 도 3의 세정 마스크(300) 또는 통상적인 처리 사이클의 마지막에 기판(110)을 위해 사용된 세정액일 수 있다. 세정액의 예는 초음파(ultra)- 또는 메가소닉(megasonic) 진동의 작용 및/ 또는 자외선 (UV) 또는 적외선 (IR) 광의 존재하의 물 및/또는 묽은 황산 또는 묽은 과산화수소와 같은 수용액, 및/또는 수소(H2) 및/또는 산소(02)와 같은 용해된 가스를 포함한다.
또한, 종래의 세정 공정 이외에, 세정 장치(190)는 DC 마크(410) 및 (420)의 물질 조성에 특이적으로 적응시킨 세정액(195)을 함유할 수 있다. 예를 들어, 기준 마크(410) 및 (420)는 무기산(mineral acids), 염기, 또는 유기 리간드와 같은 특정 수용액을 포함하는 세정액으로 제거될 수 있는 전구체 가스 또는 퇴적 가스 몰리브덴 헥사카르보닐 (Mo(CO)6)로 생성될 수 있다. 바람직한 예에서, DC 마크를 퇴적하기 위해 사용된 파라미터는 기준 마크의 제거가 "표준(standard)" 마스크 세정 공정으로 가능하도록 변하며, 따라서 전용 세정 공정에 대한 필요성을 방지한다.
도 14는 오류 정정 공정의 마지막에 마스크(300)의 컷-아웃을 설명한다. 점선(1050)은 제거된 불투명 결함(330)의 위치를 나타내고 및 참조 번호(1450)는 클리어 결함(340) 상에 퇴적된 물질을 나타낸다. 정정된 피처 요소(320)는 클리어 결함(340)의 위치에서 약간 더 넓다. 더욱이, 퇴적된 물질은 인근 피처 요소(320) 보다 약간 더 높다. 점선원(dotted cycles) (1410) 및 (1420)은 제거된 DC 마크(410) 및 (420)의 위치를 나타낸다. 불투명 결함(330) 및 클리어 결함(340)에 대한 오류 정정 공정은 투과성 포토리소그래피 마스크(300)를 통해 통과하는 광의 상 관계(phase relationship)를 더 이상 교란시키지 않는 정정된 결함(1050) 및 (1450)으로서 성공적이었다. 더욱더 중요한 것은, 제거된 DC 마크(1410) 및 (1420)는 마스크(300)의 추가 처리 및 포토리소그래피 조사 시스템(photolithographic illumination system)에서 웨이퍼 상에 생성된 마스크의 이미지의 품질에 대하여 어떠한 효과도 가질 수 없다.
대안적인 실시 양태에서, 포토리소그래피 마스크(300)에서의 기준 마크(410) 및 (420)은 마스크(300)에서 피처 요소(320) 내의 홀 및 기판(310) 내의 홀을 에칭하여 생성된다. 홀의 치수는 퇴적된 DC 마크(410) 및 (420)의 치수와 유사하다. 상기에서 기술된 EBIE 공정은 이 목적을 위해 적용될 수 있다. 전자빔(127)의 파라미터 및 에칭 가스 또는 에칭 가스의 조합은 마스크(300)의 피처 요소(320) 및 기판(310) 상에서 각각의 기준마크에 적용된다 (도면에 나타내지 않음).
기준 마크로서 사용된 작은 홀은 단지 SEM 이미지의 토폴로지 콘트라스트를 제공하지만 물질 콘트라스트는 제공하지 않는다. 따라서, SEM 이미지에서 퇴적된 DC 마크보다 더 작은 홀을 식별하는 것은 더 어려울 수 있다.
오류 정정 공정의 최종화 후, 기준 마크로서 사용된 홀은 상기 기술된 하나의 전구체 가스를 사용하여 또는 몇몇 전구체 가스의 혼합물을 사용하여 충전될 수 있다. 상기에서 이미 논의된 바와 같이, 전자빔 파라미터는 마스크 기판(310)상에 피처 요소(320)의 홀을 충전에 대하여 및/또는 마스크(300)의 기판(310)에 홀을 충전에 대하여 특이적이다.

Claims (57)

  1. 하기 단계를 포함하는, 기판상에 입사하는 집속 입자빔을 사용한 기판의 처리 방법:
    a. 집속 입자빔(focussed particle beam) 및 하나 이상의 처리 가스(processing gas)를 사용하여 기판상에 하나 이상의 기준 마크(reference mark)를 생성하는 단계;
    b. 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하는 단계;
    c. 기준 마크의 기준 위치를 사용하여 기판을 처리하는 단계; 및
    d. 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거하는 단계.
  2. 청구항 1에 있어서, 기준 위치의 결정이 기판을 처리하기 전에 행해지는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 기판의 처리가 하기 단계를 더 포함하는 방법:
    a. 처리 중단 단계;
    b. 기준 위치에 대하여 하나 이상의 기준 마크 위치의 드리프트(drift) 결정 단계; 및
    c. 정정된 드리프트를 사용한 기판의 처리 계속 단계.
  4. 청구항 3에 있어서, 기판의 처리가 단계 a. 내지 c.를 주기적으로 반복하는 것을 더 포함하는 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 기판의 처리가 드리프트 센서(sensor)의 신호에 기반하여 단계 a. 내지 c.를 반복하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 기판의 처리가 입자빔 및 하나 이상의 처리 가스를 사용하는 것을 포함하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 기판의 처리가, 하나 이상의 기준 마크를 생성하기 위해 사용된 입자빔과는 상이한 입자빔을 사용하는 것을 더 포함하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 처리 가스가 하나 이상의 제 1 전구체 가스(first precursor gas), 하나 이상의 제 2 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 에칭 가스를 포함하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기준 마크의 생성이, 집속 입자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스를 사용하여 물질의 도트(dot)를 퇴적하는 것을 포함하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기준 마크의 생성이, 집속 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스를 사용한 홀(hole)의 에칭을 포함하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기준 마크의 제거가 종래의 기판 처리 공정을 사용하는 것을 포함하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기준 마크의 제거가 종래의 화학적 기상 퇴적 공정(chemical vapour deposition process)을 사용하여 홀을 충전(filling) 하는 것을 포함하는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 집속 입자빔이 전자빔, 이온빔, 원자빔, 분자빔, 및/또는 광자빔 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 기판상에 희생층(sacrificial layer)을 퇴적하는 단계, 및 희생층 상에 하나 이상의 기준 마크를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 투과 또는 반사 포토리소그래피 마스크(photolithography mask), 나노임프린트 리소그래피 템플레이트(nanoimprint lithography template), 반도체 소자, 마이크로-전기기계 소자, 집적 회로, 및/또는 인쇄회로판 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  16. 청구항 9에 있어서, 기준 마크가:
    a. 집속 입자빔으로 생성된 이미지에서 기판 물질에 대하여 콘트라스트차(contrast difference)를 생성하고;
    b. 기판의 처리 동안 강인(robust)하고;
    c. 종래의 기판 처리 공정을 사용하여 처리의 마지막에 기판으로부터 제거할 수 있는 물질을 포함하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 집속 입자빔으로 생성된 이미지에서 기판 물질에 대하여 물질 콘트라스트차를 생성하는 것을 더 포함하는 방법.
  18. 청구항 9 또는 청구항 17에 있어서, 하나 이상의 제 1 전구체 가스가 하나 이상의 퇴적 가스(deposition gas) 또는 하나 이상의 퇴적 가스 및 하나 이상의 첨가 가스(additive gas)를 포함하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 금속 알킬, 전이 원소 알킬 및 주족 원소 알킬 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 금속 알킬, 전이 원소 알킬 및 주족 원소 알킬 중 하나 이상은 시클로펜타디에닐(Cp)트리메틸플래티늄(CpPtMe3), 메틸시클로펜타디에닐(MeCp)트리메틸플래티늄(MeCpPtMe3), 테트라메틸틴(SnMe4), 트리메틸갈륨(GaMe3), 페로센 시클로펜타디에닐(Cp2Fe), 및 비스-아릴 크롬(Ar2Cr)을 포함하는 방법.
  21. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 금속 카르보닐, 전이 원소 카르보닐 및 주족 원소 카르보닐 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 금속 카르보닐, 전이 원소 카르보닐 및 주족 원소 카르보닐 중 하나 이상은 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 몰리브덴 헥사카르보닐 (Mo(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 디코발트 옥타카르보닐(Co2(CO)8), 트리루테늄 도데카르보닐(Ru3(CO)12), 및 철 펜타카르보닐(Fe(CO)5)을 포함하는 방법.
  23. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 금속 알콕시드, 전이 원소 알콕시드 및 주족 원소 알콕시드 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 금속 알콕시드, 전이 원소 알콕시드 및 주족 원소 알콕시드 중 하나 이상은 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 티타늄 이소프로폭시드(Ti(OCH(CH3)2)4)를 포함하는 방법.
  25. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 금속 할로겐화물, 전이 원소 할로겐화물 및 주족 원소 할로겐화물 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  26. 청구항 25에 있어서, 금속 할로겐화물, 전이 원소 할로겐화물 및 주족 원소 할로겐화물 중 하나 이상은 육염화텅스텐(WCl6), 사염화티탄(TiCl4), 삼염화붕소(BC13), 및 사염화규소(SiCl4)를 포함하는 방법.
  27. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 금속 착물, 전이 원소 착물 및 주족 원소 착물 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서, 금속 착물, 전이 원소 착물 및 주족 원소 착물 중 하나 이상은 코퍼 헥사플루오로아세틸아세토네이트(Cu(C5F6H02)6) 및 디메틸 골드 트리플루오로아세틸아세토네이트(Me2Au(C5F3H402))를 포함하는 방법.
  29. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 일산화탄소(CO), 이산화탄소(C02), 지방족 또는 방향족 탄화수소, 진공 펌프 오일의 구성 성분, 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 방법.
  30. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 첨가 가스는 산화제를 포함하는 방법.
  31. 청구항 30에 있어서, 산화제는 산소(02), 오존(03), 수증기(H20), 과산화수소(H2O2), 아산화질소(N20), 산화질소(NO), 이산화질소(N02), 질산(HN03), 및 산소 함유 가스를 포함하는 방법.
  32. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 첨가 가스는 할로겐화물을 포함하는 방법.
  33. 청구항 32에 있어서, 할로겐화물은 염소(Cl2), 염산(HCl), 이플루오르화크세논(XeF2), 플루오르화수소산(HF), 요오드(I2), 요오드화 수소(HI), 브롬(Br2), 브롬화수소(HBr), 염화니트로실(NOCl), 삼염화인(PC13), 오염화인(PCl5), 삼플루오르화인(PF3), 삼플루오르화질소(NF3), 및 할로겐 함유 가스를 포함하는 방법.
  34. 청구항 18에 있어서, 하나 이상의 첨가 가스는 환원 효과를 갖는 가스를 포함하는 방법.
  35. 청구항 34에 있어서, 환원 효과를 갖는 가스는 수소(H2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4), 및 수소 함유 가스를 포함하는 방법.
  36. 청구항 11에 있어서, 기준 마크의 제거가 기준 마크를 퇴적하기 위해 사용된 진공 챔버에서 수행되는 것인 방법.
  37. 청구항 36에 있어서, 기준 마크의 제거가 기준 마크 상으로 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스를 지향(directing)시키는 것을 포함하는 방법.
  38. 청구항 37에 있어서, 입자빔은 전자빔을 포함하며, 하나 이상의 에칭 가스는 하나 이상의 할로겐 함유 가스를 포함하는 방법.
  39. 청구항 11에 있어서, 기준 마크의 제거가 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치(cleaning device)에서 수행되는 방법.
  40. 청구항 14에 있어서, 희생층의 제거가 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행되며, 세정 공정은 희생층 상에서 하나 이상의 기준 마크를 동시에 제거하는 방법.
  41. 청구항 39 또는 청구항 40에 있어서, 세정은 습식 화학 세정 공정을 포함하는 방법.
  42. 청구항 12에 있어서, 홀의 충전이 전자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 제 2 전구체 가스 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함하는 방법.
  43. 하기 단계를 포함하는, 기판으로부터 과량의 물질을 제거하기 위한 방법:
    a. 집속 입자빔 및 하나 이상의 퇴적 가스를 사용하여 과량의 물질 주변에 제거 가능한 물질을 퇴적하는 단계; 및
    b. 제거 가능한 물질과 함께 과량의 물질을 제거하는 단계.
  44. 청구항 43에 있어서, 과량의 물질 및 제거 가능한 물질의 제거가 종래의 세정 공정을 사용하여 세정 장치에서 수행되는 방법.
  45. 청구항 44에 있어서, 과량의 물질 및 제거 가능한 물질의 제거가 화학적 제거 방법을 사용하는 것을 포함하는 방법.
  46. 하기를 포함하는 기판상에 입사하는 집속 입자빔을 사용한 기판 처리용 장치:
    a. 집속 입자빔 및 하나 이상의 처리 가스를 사용하여 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성하기 위한 수단;
    b. 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하기 위한 수단;
    c. 기준 마크의 기준 위치를 사용하여 기판을 처리하기 위한 수단; 및
    d. 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거하기 위한 수단.
  47. 청구항 46에 있어서, 집속 입자빔은 전자빔, 이온빔, 원자빔, 분자빔, 및/또는 광자빔 중 하나 이상을 포함하는 장치.
  48. 청구항 46 또는 청구항 47에 있어서, 기판은 투과 또는 반사 포토리소그래피 마스크, 나노임프린트 리소그래피 템플레이트, 반도체 소자, 마이크로-전기기계 소자, 광자 집적 회로, 집적 회로, 및/또는 인쇄회로판 중 하나 이상을 포함하는 장치.
  49. 청구항 46 내지 청구항 48항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 가스가 하나 이상의 제 1 전구체 가스, 하나 이상의 제 2 전구체 가스 및/또는 하나 이상의 에칭 가스를 포함하는 장치.
  50. 청구항 49에 있어서, 하나 이상의 제 1 전구체 가스가 하나 이상의 퇴적 가스 또는 하나 이상의 퇴적 가스 및 하나 이상의 첨가 가스를 포함하는 장치.
  51. 청구항 50에 있어서, 하나 이상의 퇴적 가스가 청구항 19 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 기재된 하나 이상의 퇴적 가스를 포함하는 장치.
  52. 하기를 포함하는 기판 처리 장치:
    a. 기판상으로 입자빔을 집속 및 지향시키기 위한 입자빔 및 하나 이상의 이미징 요소 생성을 위한 입자 소스;
    b. 하나 이상의 제 1 전구체 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 전구체 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 제 1 전구체 가스는 기판상에 하나 이상의 기준 마크를 생성함;
    c. 하나 이상의 기준 마크의 기준 위치를 결정하기 위한 하나 이상의 검출기;
    d. 하나 이상의 제 2 전구체 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 제 2 전구체 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 제 2 전구체 가스는 기판상에 물질을 국소적으로 퇴적시킴;
    e. 하나 이상의 에칭 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 기판상으로 하나 이상의 에칭 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관, 여기에서 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스는 기판으로부터 물질을 국소적으로 제거함; 및
    f. 입자빔 및 하나 이상의 에칭 가스는 또한 기판으로부터 하나 이상의 기준 마크를 제거함.
  53. 청구항 52에 있어서, 검출기는 기판으로부터 후방 산란된(back scattered) 입자 및/또는 입자빔의 영향 하에 기판 내에서 생성된 이차 전자를 검출하는 장치.
  54. 청구항 52 또는 청구항 53에 있어서, 하나 이상의 첨가 가스는 청구항 30 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 기재된 하나 이상의 첨가 가스를 포함하는 장치.
  55. 청구항 52 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 첨가 가스를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 용기 및 하나 이상의 첨가 가스를 지향 및 주입하기 위한 밸브가 있는 도관을 더 포함하며, 여기에서 하나 이상의 첨가 가스는 하나 이상의 기준 마크를 생성하고 및/또는 기판의 처리 동안 기판상에 물질을 국소적으로 퇴적시키기 위해 사용되는 것인 장치.
  56. 청구항 52 내지 청구항 55 중 어느 한 항에 있어서, 습식 화학 세정을 수행하기 위한 하나 이상의 세정 장치를 더 포함하는 장치.
  57. 청구항 52 내지 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서, 질량 유량 제어기(mass flow controller) 및/또는 열중성자화된 전구체 가스(thermalized precursor gas)가 제 1 및/또는 제 2 전구체 가스 및/또는 에칭 가스의 증기압(vapour pressure)을 주입하기 위해 사용되는 것인 장치.
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