KR20140110747A - 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 방법은 (a) 국부적으로 제한된 보호 층을 기판 상에 적용하는 단계; (b) 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하는 단계; 및/또는 (c) 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 기판 상에 퇴적하는 단계; 및 (d) 기판으로부터 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROTECTING A SUBSTRATE DURING A PROCESSING BY MEANS OF A PARTICLE BEAM}
본 발명은 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서 집적 밀도가 계속해서 증가한 결과(무어의 법칙), 포토리소그래피 마스크는 더 소형의 구조를 웨이퍼 상에 이미징해야 한다. 이러한 소형의 구조 치수를 웨이퍼 상에 생성하기 위해 더욱 복잡한 처리 절차가 필요하다. 이러한 처리 절차는 상세하게는 비-처리 반도체 소재가 이러한 처리 절차에 의해 제어되지 않는 방식으로 의도하지 않게 변화하지 않음 및/또는 변경되지 않음을 보장해야 한다.
포토리소그래피 시스템은, 리소그래피 장치의 노광 파장을 더 작은 파장으로 이동시킴으로써 집적 밀도의 증가를 향한 트렌드를 고려한다. 포토리소그래피 시스템은 현재는 종종, 대략 193nm의 파장을 방출하는 광원으로서 불화 아르곤 엑시머 레이저를 사용한다.
현재, 극자외선(EUV) 파장 범위(10nm 내지 15nm의 범위)에서의 전자기 방사선을 사용하는 리소그래피 시스템이 개발되고 있다. 이들 EUV 리소그래피 시스템은, 나타낸 EUV 범위에서 광학적으로 투과성을 갖는 소재가 현재 이용 가능하지 않으므로, 반사성 광학 소자만을 사용하는 빔 안내에 대한 완전히 새로운 개념을 기초로 한다. EUV 시스템의 개발에 대한 기술적 어려움은 많으며, 이들 시스템이 산업상 이용 가능성을 갖게 하기 위해 막대한 개발 노력이 필요하다.
그러므로 종래의 리소그래피 시스템을 더 발전시켜 가까운 장래에 집적 밀도를 증가시키는 것이 필요하다.
포토리소그래피 마스크나 노광 마스크는, 웨이퍼 상에 배치된 포토레지스트에서 더 작은 구조를 이미징할 때 중요한 역할을 한다. 집적 밀도의 개별적인 추가 향상으로, 노광 마스크의 최소 구조 크기를 개선하는 것이 더욱 중요하게 되었다.
포토리소그래피 마스크의 기판 상에 흡수재 소재로서 몰리브덴이 도핑된 실리콘 질화물이나 실리콘 산질화물 층을 적용하는 것이 이러한 어려움을 충족하는 한 가지 가능성이다. 몰리브덴이 도핑된 실리콘 질화물이나 몰리브덴이 도핑된 실리콘 산질화물은 이하에서는 MoSi 층이라고 한다.
포토레지스트에 이미징될 구조 요소를 규정하기 위한 MoSi 층의 적용으로 인해, MoSi 층 상에 입사된 전자기 방사선의 특정한 부분이 이 층을 침투할 수 있게 된다. 몰리브덴 함량이 본질적으로 MoSi 층의 흡수도를 결정한다. 투명한 마스크 기판을 침투하는 방사선의 위상 차는 마스크 기판의 에칭 공정에 의해 및/또는 MoSi 층의 대응하는 층 두께에 의해 180°, 즉 π까지 조정된다. 그에 따라, MoSi 흡수재 층으로 인해, 바이너리 노광 마스크가 행할 수 있는 것보다 포토레지스터에서 더 큰 콘트래스트로 구조를 이미징하게 한다. 그러므로, 더 작으며 더 복잡한 구조가 금속을 기반으로 한 종래의 바이너리 흡수재 층과 비교하여 마스크 기판 상에서 표시될 수 있다. 그러므로, MoSi 흡수재 층은 노광 마스크의 해상도의 개선에 대한 상당한 기여를 달성한다.
에러의 생성은, 노광 마스크에 대한 극단적인 요건과 흡수재 요소의 아주 작은 구조 크기로 인해 마스크 제조 공정 동안 배제될 수 없다. 포토리소그래피 마스크의 제조 공정은 매우 복잡하며 매우 시간 소모적이며 따라서 비싸다. 그러므로 노광 마스크는 가능할 때마다 수리된다.
통상적으로, 이온 빔 유도된(FIB) 스퍼터링이나 전자 빔 유도된 에칭(EBIE: Electron Beam Induced Etching)이 예컨대 크롬이나 티타늄과 같은 금속을 원료로 한 노광 마스크의 종래의 흡수재 층의 과도한 소재의 국부적인 소재 제거에 사용된다. 예컨대, 이들 공정은 T. Liang 등의 논문: "Progress in extreme ultra violet mask repair using a focused ion beam"(J. Vac. Sci. Technol.B.18(6), 3216(2000)) 및 본 출원인의 특허(제 EP 1 664 924B1호)에서 기재되어 있다.
포토리소그래피 마스크의 구조 요소의 점진적인 감소로, 지금까지 중요하지 않아왔던 포토리소그래피 마스크의 흡수재 구조 요소의 추가 양상이 주목을 받고 있다. 예컨대, 화학 세척 공정에서 및/또는 자외선 방사선을 통한 방사선 하에서 흡수재 층의 내구성과 흡수재 층들의 내구성이 더욱 중요하게 되었다. MoSi 층의 몰리브덴 함량은 이들 속성에 결정적인 영향을 미친다. 몰리브덴 함량이 더 낮을수록 층들이 화학적 세척 및 UV 방사선에 관한 그 내구성에 있어서 더 저항성이 있다는 것이 일반적인 규칙이다. 그러므로 흡수재 층의 구조 요소를 감소시킬 때, MoSi 층의 몰리브덴 함량을 또한 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
다른 한편, 몰리브덴 함량은, 제조 공정 동안 생성된 마스크 결함의 수리에 상당한 영향을 미친다. 전자 빔과 현재 사용되는 에칭 가스에 의한 과도한 MoSi 흡수재 소재의 국부적인 제거는 MoSi 층의 몰리브덴 함량이 감소함에 따라 더욱 어렵게 된다. 이하에서, 이점은 에칭 가스로서 이불화 제논(XeF2)을 사용한 전자 빔 유도된 에칭 공정에 대해서 예시된다.
도 1은, 직사각형 MoSi 층이 수 분 동안 기판으로 에칭 다운된 마스크의 기판의 세그먼트를 도시한다. MoSi 층은 한 자릿수 백분율 범위의 몰리브덴 함량을, 이것이 현재 통상적이므로, 갖고 있다. 에칭 공정은 제거된 MoSi 층의 영역에서 포토리소그래피 마스크의 기판(어두운 영역)의 중간 표면 거칠기(roughness)를 이제 얻게 한다. 에칭 공정 외부의 마스크 기판의 영역은 상당한 변경을 보이지 않는다.
도 2는, 도 1의 함량의 단지 1/2인 몰리브덴 함량을 갖는 MoSi 층을 에칭한 후 도 1의 마스크의 기판의 세그먼트를 도시한다. 더 낮은 몰리브덴 함량을 갖는 MoSi 층을 제거하기 위한 에칭 공정은 도 1의 MoSi 층에 대한 시간의 배수를 필요로 한다. 장시간을 필요로 하는 에칭 공정은 MoSi 층 주위에서 기판의 거칠기를 증가시킨다. 이점은 MoSi 층의 그라운드 영역 주위의 밝은 후광으로부터 인식할 수 있다. 게다가, 에칭 공정은, 이 영역에서 어두운 스폿으로 인식할 수 있는 MoSi 층의 그라운드 영역의 구역에서의 마스크 기판의 상당한 손상을 초래한다. 노광 마스크의 추가 사용은 에칭 공정에 의해 초래된 기판 손상으로 인해 타당하지 않을 수 있다.
MoSi 층의 몰리브덴 함량과는 별도로, 에칭 거동은 MoSi 소재계의 질소 함량에 의존한다. MoSi 층의 질소 함량이 더 높으면 과도한 MoSi 소재의 제거를 복잡하게 한다.
그러므로 본 발명은, 입자 빔에 의한 기판 처리 동안 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 보호하는 방법 및 장치가 나타내는 문제를 기반으로 하며, 상술한 단점 및 제한을 적어도 부분적으로 회피한다.
본 발명의 양상에 따라, 이 문제는 청구항 1에 기재된 방법에 의해 해결된다. 실시예에서, 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법은 다음의 단계: (a) 국부적으로 제한된 보호 층을 기판 상에 배치하는 단계; (b) 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하는 단계; 및/또는 (c) 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 기판 상에 퇴적하는 단계; 및 (d) 기판으로부터 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하는 단계를 포함한다.
알려져 있는 리버베딩(riverbedding)의 문제점이 종종 입자 빔으로 유도된 처리 절차에서 발생한다. 즉, 소재가 에칭 공정이나 스퍼터링 공정 주위의 영역에서 의도하지 않게 제거된다. 입자 빔과 별도로, 발생하는 리버베딩의 범위는 에칭 공정에서 사용한 가스(들)에 의존한다.
MoSi 층으로부터 제거될 소재 주위에 보호 층을 배치하면, 에칭 공정이 그 지속기간과 무관하며 사용된 에칭 가스와 독립적으로 마스크 기판을 국부적으로 손상시킬 수 있는 것을 방지한다. 그러므로 도 2에 예시한 기판의 표면 거칠기는 신뢰할 만하게 회피할 수 있다. 더 나아가, 보호 층은 또한 처리 절차 동안 기판 상의 앞서 언급한 리버베딩이나 국부적인 소재 퇴적을 회피한다.
양상에서, 국부적으로 제한된 보호 층을 배치하는 단계는 기판의 일 부분에 또는 처리될 층에 인접하게 보호 층을 배치하는 단계 및/또는 층 - 이러한 층 내에서 소재가 상기 기판 상에 퇴적됨 - 으로부터 거리를 두고 보호 층을 배치하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 따라, 보호 층을 배치하는 단계는 1:1보다 큰, 바람직하게는 2:1보다 큰, 더욱 바람직하게는 3:1보다 큰, 그리고 가장 바람직하게는 5:1보다 큰 기판에 대한 에칭 선택도를 갖는 보호 층을 퇴적하는 단계를 더 포함한다.
다른 양상에 따라, 보호 층을 배치하는 단계는 전자 빔과 적어도 하나의 휘발성 금속 조성에 의해 층을 기판 상에 퇴적하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게도, 휘발성 금속 조성은 적어도 하나의 금속 카르보닐(carbonyl) 전구체 가스를 포함하며, 이 적어도 하나의 카르보닐 전구체 가스는 다음의 화합물 중 적어도 하나를 더 포함한다: 몰리브덴 헥사카르보닐(molybdenum hexacarbonyl)(Mo(CO)6), 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 바나듐 헥사카르보닐(V(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 니켈 테트라카르보닐(Ni(CO)4), 철 펜타카르보닐(Fe3(CO)5), 루테늄 펜타카르보닐(Ru(CO)5), 및 오스뮴 펜타카르보닐(Os(CO)5).
또한, 바람직하게도, 적어도 하나의 휘발성 금속 조성은 금속 불화물을 포함하며, 금속 불화물은 다음의 화합물 중 적어도 하나를 더 포함한다: 육불화 텅스텐(WF6), 육불화 몰리브덴(MoF6), 불화 바나듐(VF2, VF3, VF4 및 VF5) 및/또는 불화 크롬(CrF2, CrF3, CrF4 및 CrF5).
다른 양상에서, 국부적으로 제한된 보호 층은 0.2nm-1000nm, 바람직하게는 0.5nm-500nm 및 가장 바람직하게는 1nm-100nm의 두께를 포함하며 및/또는 0.1nm-5000nm, 바람직하게는 0.1nm-2000nm 및 가장 바람직하게는 0.1nm-500nm의 기판 상의 측면 연장을 갖는다.
본 출원서의 문맥에서, 국부적으로 제한된 보호 층이 의미하는 점은 처리 위치의 크기에 적응되는 측면 연장을 갖는 보호 층을 의미한다. 처리 위치는 과도한 또는 손실된 소재를 갖는 기판 상에 배치된 층 상의 결함 및/또는 기판 상의 결함이다. 처리 위치의 크기 외에, 보호 층의 측면 연장은 또한 처리에 사용된 가스(들)뿐만 아니라 적용된 입자 빔, 그 파라미터에 의존한다.
다른 양상에 따라, 소재를 퇴적하는 단계는 기판 상에 배치된 층에 인접하게 기판 상에 소재를 퇴적하는 단계를 포함한다.
다른 양상에서, 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 에칭 가스를 포함한다. 바람직하게도, 적어도 하나의 에칭 가스는 이불화 제논(XeF2), 육불화 황(SF6), 사불화 황(SF4), 삼불화 질소(NF3), 삼불화 인(PF3), 불화 질소 산소(NOF), 육불화 몰리브덴(MoF6), 불화 수소(HF), 육불화 삼인 삼질소(P3N3F6) 또는 이들 가스의 조합을 포함한다.
유리한 양상에 따라, 보호 층을 제거하는 단계는 전자 빔과 적어도 하나의 제2 에칭 가스를 보호 층에 보내는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 1:1보다 큰, 바람직하게는 2:1보다 큰, 더욱 바람직하게는 3:1보다 큰 그리고 가장 바람직하게는 5:1보다 큰 기판에 대한 에칭 선택도를 갖는다.
다른 양상에서, 보호 층을 제거하는 단계는 전자 빔 및 적어도 하나의 제2 에칭 가스를 보호 층에 보내는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 염소 함유 가스, 브롬 함유 가스, 요오드 함유 가스 및/또는 이들 할로겐의 조합을 포함하는 가스를 포함한다. 바람직하게, 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 적어도 염소 함유 가스를 포함한다.
다른 특히 바람직한 양상에서, 기판의 보호 층을 제거하는 단계는 기판의 습식 화학 세척에 의해 실현된다.
다른 양상에 따라, 기판은 포토리소그래피 마스크의 기판을 포함하며 및/또는 기판 상에 배치된 층은 흡수재 층을 포함한다. 흡수재 층은 바람직하게는 MoxSiOyNz를 포함하며, 여기서 0≤x≤0.5, 0≤y≤2 및 0≤z≤4/3이다.
소재계(MoxSiOyNz)는 제한하는 경우로서 4개의 상이한 화합물을 포함한다:
(a) y=z=0인 경우, 몰리브덴 규화물,
(b) x=y=0인 경우, 실리콘 질화물이나 실리콘 질화물 층 계,
(c) z=0인 경우, 몰리브덴-도핑 실리콘 산화물,
(d) y=0인 경우, 몰리브덴-도핑 실리콘 질화물.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 앞서 언급한 문제는 청구항 18에 기재한 방법에 의해 해결된다. 실시예에서, 포토리소그래피 마스크의 기판의 표면의 부분들 상에 배치되는, 흡수재 층 - 흡수재 층은 MoxSiOyNz를 포함하며, 여기서 0≤x≤0.5, 0≤y≤2 및 0≤z≤4/3임 - 의 부분들을 제거하는 방법은 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스를 제거될 흡수재 층의 적어도 일 부분 상에 보내는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 에칭 가스와 적어도 하나의 제2 가스를 포함하거나, 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 에칭 가스와 적어도 하나의 제2 가스를 하나의 화합물로 포함한다.
과도한 MoSi 흡수재 소재의 제거 공정의 상기 기재한 대안에서, 마스크 기판의 손상은 에칭 공정이 제2 가스를 추가함으로써 가속되거나 기판 소재에 대한 에칭 공정이 감속되어 그 발생이 방지된다. 택일적으로, 두 가지 에칭률은 감속될 수 있으며, 여기서, 그러나, 기판에 대한 에칭률은 MoSi 소재의 에칭률보다 상당히 크게 감속되어, 기판에 대한 2차 입자의 영향은 전체적으로 제한된다. 제2 가스나 그 조성은 각각의 MoSi 층의 소재 조성으로 조정될 수 있다.
다른 유리한 양상은, 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스가 제거될 흡수재 층의 적어도 일 부분 상에 보내지는 시간 기간 동안 적어도 하나의 에칭 가스와 적어도 하나의 제2 가스의 가스 흐름 속도의 비를 변경하는 단계를 포함한다. 바람직하게도, 적어도 하나의 제2 가스의 조성은 흡수재 층과 기판 사이의 층 경계에 도달하기 전에 변경된다.
다른 양상으로, 적어도 하나의 제2 가스는 암모니아를 제공하는 가스를 포함한다. 바람직하게, 적어도 하나의 암모니아 제공 가스는 암모니아(NH3), 수산화 암모늄(NH4OH), 탄산 암모늄((NH4)2CO3), 다이이민(diimine)(N2H2), 히드라진(N2H4), 질화 수소(HNO3), 탄산 수소 암모늄(NH4HCO3) 및/또는 디암모니아 카보네이트((NH3)2CO3)를 포함한다.
다른 양상에 따라, 적어도 하나의 에칭 가스와 적어도 하나의 암모니아 제공 가스는 하나의 화합물로 제공되며, 화합물은 트리플루오로 아세트아미드(CF2CONH2), 트리에틸아민 트리히드로 플루오라이드((C2H5)3Nㆍ3HF), 불화 암모늄(NH4F), 이불화 암모늄(NH4F2) 및/또는 테트라아민 황산 구리(CuSO4ㆍ(NH3)4)를 포함한다.
다른 양상에 따라, 적어도 하나의 제2 가스는 적어도 하나의 수증기를 포함한다.
유리한 양상에서, 적어도 하나의 제2 가스는 암모니아 제공 가스와 수증기를 포함한다.
유리한 양상에 따라, 적어도 하나의 제2 가스는 적어도 하나의 금속 전구체 가스를 포함하며, 적어도 하나의 금속 전구체 가스는 다음의 화합물 중 하나를 포함한다: 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6), 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 바나듐 헥사카르보닐(V(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 니켈 테트라카르보닐(Ni(CO)4), 철 펜타카르보닐(Fe3(CO)5), 루테늄 펜타카르보닐(Ru(CO)5), 및 오스뮴 펜타카르보닐(Os(CO)5).
유리한 양상에서, 적어도 하나의 제2 가스는 적어도 하나의 금속 카르보닐과 수증기 및/또는 적어도 하나의 암모니아 제공 가스를 포함한다.
바람직한 양상에 따라, 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물을 포함한다. 다른 양상에 따라, 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물 및 암모니아 제공 가스를 포함한다. 다른 양상에 따라, 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물 및 수증기를 포함한다.
또 다른 양상에서, 적어도 하나의 제2 가스를 제거될 흡수재 층의 부분 상에 보내는 단계는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물을 활성화 소스로 활성화하는 단계를 포함한다.
질소 산화물(NO) 라디칼은 표면에서 실리콘 질화물의 산화를 증폭시킬 수 있다. 그에 따라, 불소-원료 시약(reagent)의 에칭률은 상당히 가속화될 수 있다(Kastenmeier 등: "Chemical dry etching of silicon nitride and silicon dioxide using CF4/O2/N2 gas mixtures"(J. Vac. Sci. Technol. A(14(5), p.2802-2813, Sep/Aug 1996)과 비교).
유리한 양상에 따라, 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법은 다음의 단계: (a) 국부적으로 제한된 보호 층을 기판 상에 배치하는 단계; (b) 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하는 단계; 및/또는 (c) 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 기판 상에 퇴적하는 단계; 및 (d) 기판으로부터 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 상기 기재한 양상 중 하나에 따라 적어도 하나의 단계를 실행하는 단계를 포함한다.
국부적으로 제한된 보호 층을 배치하는 단계와, 에칭 가스와 제2 가스를 포함하는 가스를 적용하는 단계의 조합은, 한편으론 두 독립적인 파라미터의 조정에 의해 결함 주위의 마스크 기판을 보호할 수 있게 하며, 다른 한편으론 흡수재 층의 처리 절차에 의한 손상으로부터 결함 아래의 기판의 영역을 보호할 수 있게 한다. 제2 가스로 인해, 기판의 손상을 두려워할 필요 없이 에칭 공정의 최적화를 허용한다. 따라서, 제2 가스는 에칭 공정을 최적화하며, 임의의 절충 없이 결함 아래의 기판 손상을 회피하기 위해서 배타적으로 선택될 수 있다.
다른 양상에서, 포토리소그래피 마스크의 기판은 자외선 파장 범위에서 투과성인 소재를 포함하며 및/또는 입자 빔은 전자 빔을 포함한다. 전자 빔 외에, 이온 빔 또한 유리하다. 이러한 공정에서, 가스 필드 이온 소스(GFIS: Gas Field Ion Source), 및 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 및/또는 제논(Xe)과 같은 비활성 가스에 의해 생성되는 이온 빔이 바람직하다.
앞서 규정된 방법의 적용은 포토리소그래피 마스크의 기판으로 제한되지 않는다. 오히려, 이 방법은 공정 단계 동안 및/또는 국부적 결함의 정정 동안 모든 반도체 소재를 신뢰할 만하게 보호하게 한다. 게다가, 국부적으로 제한된 보호 층은 일반적으로 소재의 입자 빔 유도된 국부적인 처리 절차 동안 절연체, 반도체, 금속, 또는 금속 화합물과 같은 임의의 소재를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 마지막으로, 상기 논의한 방법은 또한 극자외선(EUV) 파장 범위에 대해 반사성 마스크의 결함을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 장치에 관한 것이며, 이 장치는 (a) 국부적으로 제한된 보호 층을 기판 상에 배치하기 위한 수단; (b) 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하기 위한 수단; 및/또는 (c) 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 기판 상에 퇴적하기 위한 수단; 및 (d) 기판으로부터 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하기 위한 수단을 포함한다.
다른 양상에 따라, 장치는 상기 기재된 양상 중 어느 하나에 기재된 방법을 실행하도록 구성된다.
다른 양상에 따라, 장치는 산소, 질소 및/또는 질소 산소 화합물을 활성화하기 위해 제2 입자 빔을 생성하기 위한 수단을 더 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입자 빔에 의한 기판 처리 동안 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 보호하는 방법 및 장치가 나타내는 문제를 기반으로 하여, 상술한 단점 및 제한을 적어도 부분적으로 회피할 수 있다.
이하의 상세한 설명에서, 본 발명의 현재 바람직한 적용 예를 도면을 참조하여 기재한다.
도 1은, MoSi 층이 제거된 마스크의 기판의 평면도의 세그먼트를 도시한 도면으로서, MoSi 층의 몰리브덴 함량이 한자릿수 백분율 범위에 있는, 도면이다.
도 2는, MoSi 층이 에칭 오프된 노광 마스크의 기판의 평면도의 세그먼트를 도시한 도면으로서, MoSi 층의 몰리브덴 함량이 도 1의 함량의 대략 절반인, 도면이다.
도 3은, 포토리소그래피 마스크의 흡수재 결함을 정정하기 위한 장치의 개략도의 횡단면을 도시한다.
도 4는, 하나의 라인이나 스트라이프가 과도한 흡수재 소재가 퇴적된 결함을 갖는 흡수재 소재로 만들어진 라인-공간 구조의 세그먼트의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5는, 도 4의 결함에 대한 국부적으로 제한된 보호 층의 배치를 개략적으로 도시한다.
도 6은, 전자 빔 및 에칭 가스에 의한 도 5의 결함의 에칭을 개략적으로 나타낸다.
도 7은, 전자 빔, 에칭 가스 및 암모니아 제공 가스에 의한 도 5의 결함의 에칭을 개략적으로 예시한다.
도 8은, 낮은 몰리브덴 함량을 갖는 직사각형 MoSi 층이 전자 빔, 에칭 가스인 XeF2 및 수산화 암모늄(NH4OH)에 의해 제거된 마스크의 세그먼트를 도시한다.
도 9는 전자 빔, 에칭 가스, 암모니아 제공 가스 및 수증기에 의한 도 5의 결함의 에칭을 개략적으로 예시한다.
도 10은, 전자 빔, 에칭 가스, 암모니아 제공 가스 및 일산화 질소 라디칼에 의한 도 5의 결함의 에칭을 개략적으로 도시한다.
도 11은, 전자 빔, 에칭 가스, 메탈 카르보닐, 암모니아 제공 가스 및/또는 물을 사용한 도 5의 결함의 에칭을 개략적으로 도시한다.
도 12는 도 5의 결함의 제거의 마무리 이후 도 7 및 도 9 내지 도 11을 도시한다.
도 13은, 도 12의 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하기 위한 에칭 공정을 개략적으로 도시한다.
도 14는 보호 층을 제거한 이후 도 13의 마스크의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 15는 흡수 소재로 만들어진 라인-공간 구조의 세그먼트의 개략적 평면도로서, 라인이나 스트라이프는 흡수재 소재를 손실하는 결함을 갖는, 도면이다.
도 16은, 국부적으로 제한된 보호 층을 배치하는 공정 동안 포토리소그래피 마스크의 개략도의 횡단면을 도시한다.
도 17은, 흡수재 소재를 손실하는 퇴적 공정 동안 도 16의 마스크의 횡단면을 도시한다.
도 18은, 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하는 동안 도 17의 마스크의 횡단면도을 도시한다.
도 19는, 국부적으로 제한된 보호 층의 제거 이후 도 18의 마스크의 횡단면도를 도시한다.
하기에서는, 본 발명의 방법과 본 발명의 장치의 바람직한 실시예를 더 상세하게 기재한다. 이들 방법 및 장치는 포토리소그래피 마스크의 결함을 처리하는 예를 사용하여 설명한다. 그러나 본 발명의 방법 및 본 발명의 장치는 포토리소그래피 마스크의 적용에 제한되지 않는다. 오히려, 이들 방법 및 장치는 제조 공정 동안 및/또는 수리 공정 동안 반도체 소재를 처리하기 위해 활용될 수 있다. 입자 빔의 사용에 의한 국부적인 처리 동안 임의의 소재를 보호하기 위해 국부적으로 제한된 보호 층을 또한 사용할 수 있다.
도 3은, 마스크의 흡수재 구조의 국부적 결함을 수리하는데 사용될 수 있고, 동시에 수리 공정 동안 손상으로부터 마스크의 기판을 방지할 수 있는 장치(1000)의 바람직한 구성요소의 개략도의 횡단면을 도시한다. 도 3의 예시적인 장치(1000)는 변경된 주사 전자 현미경(SEM)이다. 전자 총(1018)은 전자 빔(1027)을 생성하며, 빔 형성 요소(1020) 및 빔 이미징 요소(1025)는 집속된 전자 빔(1027)을 노광 마스크(1002)의 기판(1010) 상에 또는 (도 3에 도시되지 않은) 표면(1015) 상에 배치된 흡수재 구조의 요소에 보낸다.
마스크(1002)의 기판(1010)은 샘플 스테이지(1005) 상에 배치된다. 샘플 스테이지(1005)는 오프셋 슬라이드 - 도 3에 도시되지 않음 - 를 포함하며, 이 오프셋 슬라이드로 인해, 마스크(1002)가 전자 빔(1027)에 수직인 평면으로 이동될 수 있어서 마스크(1002)의 흡수재 구조의 결함이 전자 빔(1027) 아래에 있게 된다. 샘플 스테이지(1005)는 하나 또는 여러 개의 요소를 더 포함할 수 있으며, 이러한 요소의 사용에 의해 마스크(1002)의 기판(1010)의 온도는 미리 결정된 온도로 설정될 수 있으며, (도 3에 도시되지 않은) 미리 결정된 온도로 제어될 수 있다.
도 3의 예시적인 장치(1000)는 전자 빔(1027)을 입자 빔으로서 사용한다. 전자 빔(1027)은 마스크(1002)의 표면(1015) 상에서 10nm 미만의 직경을 갖는 작은 스폿 상에 집속될 수 있다. 기판(1010)의 표면(1015) 상에서나 흡수재 구조의 요소 상으로 충돌하는 전자의 에너지는 큰 에너지 범위(수 eV로부터 50keV까지)에 걸쳐서 변할 수 있다. 기판(1010)의 표면(1015) 상에 충돌할 때, 전자는 그 작은 질량으로 인해 기판 표면(1015)의 상당한 손상을 초래하지 않는다.
본 출원서에서 규정한 방법의 사용은 전자 빔(1027)의 사용에 제한되지 않는다. 오히려, 전자 빔이 마스크(1002)와 부딪히며 대응하는 가스가 제공되는 위치에서 전구체 가스의 국부적인 화학 반응을 유도할 수 있는 임의의 전자 빔이 사용될 수 있다. 대안 입자 빔의 예는 이온 빔, 금속 빔, 분자 빔 및/또는 광자 빔이다.
둘 이상의 입자 빔을 병렬로 사용하는 것도 가능하다. 레이저 빔(1082)을 생성하는 레이저 빔(1080)이 도 3에 예시적으로 예시된 장치(1000)에 병합된다. 따라서, 장치(1000)로 인해 광자 빔(1082)과 함께 전자 빔(1027)을 동시에 마스크(1002)에 적용할 수 있다. 두 빔(1027 및 1082)은 연속해서 제공될 수 있거나 펄스의 형태로 제공될 수 있다. 게다가, 두 개의 빔(1027 및 1082)의 펄스는 동시에 부분적으로 중첩할 수 있거나 반응 개소에서 중재 반응할 수 있다(intermediary react). 반응 개소는 전자 빔(1027)이 단독으로 또는 레이저 빔(1082)과 함께 전구체 가스의 국부적인 화학 반응을 유도하는 위치이다.
또한, 전자 빔(1027)은, 마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015)의 이미지를 기록하기 위해 표면(1015)에 걸쳐서 주사하기 위해 사용될 수 있다. 입사 전자 빔(1027)의 전자에 의해 및/또는 레이저 빔(1082)에 의해 생성되는 후방 산란된 및/또는 2차 전자에 대한 검출기(1030)가 기판 소재(1110)의 조성이나 흡수재 구조의 요소의 소재의 조성에 비례하는 신호를 제공한다. 마스크(1002)의 흡수재 구조 요소의 결함은 기판(1010)의 표면(1015)의 이미지로부터 결정할 수 있다. 택일적으로, 마스크(1002)의 흡수재 구조의 결함은 웨이퍼를 노광함으로써 및/또는 예컨대 AIMSTM에 의해 결정되는 하나 또는 여러 개의 에어 이미지의 기록의 사용에 의해 결정할 수 있다.
컴퓨터 시스템(1040)이, 전자 빔(1027) 및/또는 레이저 빔(1082)의 주사로부터 얻은 검출기(1030)의 신호를 기초로 마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015)의 이미지를 결정할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1040)은, 검출기(1030)의 데이터 신호로부터 마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015)의 이미지를 결정하게 하는, 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 실현된 알고리즘을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1040)과 연결된 모니터가 (도 3에 도시되지 않은) 계산된 이미지를 나타낼 수 있다. 컴퓨터 시스템(1040)은 또한 검출기(1030)의 신호 데이터를 나타낼 수 있고 및/또는 (도 3에 나타내지 않은) 계산된 이미지를 저장할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1040)은 레이저 시스템(1080)뿐만 아니라 전자 총(1018)과 빔 형성 및 빔 이미징 요소(1020 및 1025)를 또한 제어 및 조정할 수 있다. 게다가, 컴퓨터 시스템(1040)은 (도 3에 예시되지 않은) 샘플 스테이지(1005)의 움직임을 제어할 수 있다.
마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015) 상에 입사된 전자 빔(1027)은 기판 표면(1015)을 대전할 수 있다. 전자 빔(1027)에 의한 전하 축적의 효과를 감소시키기 위해, 이온 총(1030)이 저 에너지를 갖는 이온으로 기판 표면(1015)을 조사하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 수백 볼트의 운동 에너지를 갖는 아르곤 이온 빔이 기판 표면(1015)을 중성화하는데 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1040)은 이온 빔 소스(1035)를 또한 제어할 수 있다.
양의 전하 분포가, 집속된 이온 빔이 전자 빔(1027) 대신 사용된다면, 기판(1010)의 절연 표면(1015) 상에 축적될 수 있다. 이 경우, 기판 표면(1015) 상의 양의 전하 분포를 감소시키기 위해 기판 표면(1015)을 조사하도록 전자 빔이 사용될 수 있다.
도 3의 예시적인 장치(1000)는 바람직하게는, 기판(1010)의 표면(1015) 상에 배치된 흡수재 구조의 하나나 여러 개의 결함을 처리하기 위한 상이한 가스나 전구체 가스용인 6개의 상이한 저장 용기를 포함한다. 제1 저장 용기(1050)는, 전자 빔(1027)과 함께 사용되어 흡수재 요소의 결함 주위에서 보호 층을 생성하는 제1 전구체 가스나 퇴적 가스를 저장한다. 제2 저장 용기(1055)는 염소 함유 에칭 가스를 포함하며, 이 가스를 사용하여, 보호 층은 흡수재 결함에 대한 수리 공정을 마무리한 후 마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015)으로부터 제거된다.
제3 저장 용기(1060)는, 과도한 흡수재 소재를 국부적으로 제거하는데 사용되는 에칭 가스, 예컨대 이불화 제논(XeF2)을 저장한다. 제4 저장 용기(1065)는, 노광 마스크(1002)의 기판(1010)의 표면(1015) 상에서 손실된 흡수재 소재를 국부적으로 퇴적하기 위한 전구체 가스를 비축한다. 제5 저장 용기(1070) 및 제6 저장 용기(1075)는, 필요에 따라 제3 저장 용기(1060)에 저장된 에칭 가스에 혼합될 수 있는 두 개의 추가적인 상이한 가스를 담고 있다. 게다가, 장치(1000)는 필요에 따라 추가적인 저장 용기 및 가스 공급을 설치하게 한다.
각각의 저장 용기는, 전자 빔(1027)이 마스크(1002)의 기판(1010) 상에 충돌하는 장소에서의 가스 흐름 속도 또는 시간 단위당 제공되는 가스 입자의 양을 제어하기 위해 그 자신의 밸브(1051, 1056, 1061, 1066, 1071 및 1076)를 갖는다. 또한, 각각의 저장 용기(1050, 1055, 1060, 1065, 1070 및 1075)는, 기판(1010) 상의 전자 빔(1027)의 충돌 지점 가까이에서 노즐로 종료되는 그 자신의 가스 공급(1052, 1057, 1062, 1067, 1072 및 1077)을 갖는다. 마스크(1002)의 기판(1010) 상에서 전자 빔(1027)의 충돌 지점과 가스 공급(1052, 1057, 1062, 1067, 1072 및 1077)의 노즐 사이의 거리는 수 밀리미터의 범위에 있다. 그러나 도 3의 장치(1000)로 인해, 전자 빔(1027)의 충돌 지점에 대한 거리가 1밀리미터보다 작게 가스 공급을 배치할 수 있다.
도 3에 도시된 예에서, 밸브(1051, 1056, 1061, 1066, 1071 및 1076)는 저장 용기 가까이에 구현된다. 대안적인 실시예로, 밸브(1051, 1056, 1061, 1066, 1071 및 1076) 모두나 그 중 일부는 (도 3에 도시되지 않은) 각각의 노즐 가까이에 배치될 수 있다. 게다가, 둘 이상의 저장 용기의 가스는 공통 가스 공급에 의해 제공될 수 있으며, 이러한 구성 또한 도 3에 예시되어 있지는 않다.
각 저장 용기는 개별적인 온도 셋업 및 제어를 위한 그 자신의 요소를 가질 수 있다. 온도 설정으로 인해, 각 가스의 냉각과 가열 모두가 가능하다. 또한, 가스 공급(1052, 1057, 1062, 1067, 1072 및 1077) 각각은 (도 3에서 또한 나타내지는 않은) 반응 개소에서 각각의 가스의 공급 온도를 설정하고 제어하기 위한 개별 요소를 가질 수 있다.
도 3의 장치(1000)는, 필요한 진공을 생성하여 유지하기 위해 펌핑 시스템을 갖는다. 처리 절차를 시작하기 전, 진공 챔버(1007)에서의 압력은 통상 10-5 Pa 내지 2ㆍ10-4 Pa의 범위에 있다. 반응 개소에서, 국부적인 압력은 통상 대략 10Pa의 범위까지 증가할 수 있다.
도 3에 개략적으로 도시된 흡입 장치(1085)가 가스 공급 시스템의 중요한 부분이다. 흡입 장치(1085)는 펌프(1087)와 함께, - 예컨대 금속 카르보닐의 전자 빔 유도된 분해로부터 발생하는 일산화 탄소에 대해서와 같이 - 국부적인 화학 반응에 필요하지 않은 전구체 가스나 전구체 가스의 부분의 분해에 의해 생성되는 프래그먼트(fragment)가 본질적으로 장치(1000)의 진공 챔버(1007)로부터 그 생성 장소에서 추출될 수 있게 한다. 진공 챔버(1007)의 오염이 회피되며, 그 이유는, 필요하지 않은 가스 성분이 분배되기 전 그리고 퇴적되기 전에 기판(1010) 상에서의 전자 빔(1027) 및/또는 레이저 빔(1082)의 입사 위치에서 진공 챔버(1007)로부터 국부적으로 추출되기 때문이다.
바람직하게도, 전자 빔(1027)은 도 3의 예시적인 장치(1000)에서의 에칭 반응을 개시하는데만 배타적으로 사용된다. 전자의 가속 전압은 0.01keV 내지 50keV의 범위에 있다. 적용된 전자 빔의 전류는 1pA와 1nA 사이의 간격에서 변한다. 레이저 시스템(1080)은 레이저 빔(1082)의 사용에 의해 추가 및/또는 대안적인 에너지 전달 메커니즘을 제공한다. 에너지 전달 메커니즘은, 흡수재 구조 요소의 국부적인 수리 공정을 효율적으로 지원하기 위해 예컨대 전구체 가스를 선택적으로 활성화할 수 있거나 전구체 가스의 분해에 의해 생성된 성분이나 프래그먼트를 선택적으로 활성화할 수 있다.
도 4는 노광 마스크(1100)의 기판(1110)의 세그먼트를 개략적으로 도시한다. 흡수재 소재의 라인-공간 구조(1120 및 1125)가 기판(1110)의 표면(1115) 상에 배치된다. 우측 라인이나 스트라이프(1125)는 과도한 흡수재 소자를 갖는 확장 결함(1130)을 포함한다. 점선(1135)은 도 4의 노광 마스크(1100)의 세그먼트의 절개 또는 횡단면의 절개선을 도시하며, 횡단면을 도 5에 도시한다.
도 5의 예에 도시한 결함(1130)은 우연히도 흡수재 요소(1125)와 동일한 높이를 갖는다. 그러나 마스크(1100)의 흡수재 구조(1120 및 1125)의 연장 결함을 수리할 필요가 없다. 오히려, 이하에서 기재한 수리 공정은 흡수재 구조 요소(1120 및 1125)보다 더 낮거나 더 높은 결함을 정정할 수 있다.
제1 단계로, 보호 층(1150)이 결함(1130) 주위의 기판(1100)의 표면(1115) 상에 퇴적된다. 이를 위해, 전자 빔(1140)이 마스크(1100)의 기판(1110)의 표면(1115) 상에 집속된다. 전자 빔(1140)은, 국부적으로 제한된 보호 층(1150)이 퇴적될 표면(1150)의 부분에 걸쳐서 주사된다. 전구체 가스는 전자 빔(1140)과 병렬로 국부적으로 제공된다. 원칙적으로, 임의의 퇴적 전구체 가스를 사용할 수 있다. 휘발성 금속 화합물이 바람직하며, 그 이유는, 그에 따라 국부적으로 제한된 보호 층(1150)이 퇴적될 수 있으며, 처리 절차 이후 기판으로부터 쉽게 그리고 잔류물 없이 제거될 수 있기 때문이다. 금속 카르보닐은 다수의 휘발성 금속 화합물로서 유리하다.
보호 층(1150)은 세 가지 핵심 요건을 동시에 충족해야 한다: 이 층은 상당히 복잡한 장비 없이 마스크 기판(1110) 상에서 규정된 형태로 보호 층(1150)을 적용할 수 있어야 한다. 보호 층(1150)은 MoSi 흡수재 층의 처리 절차에 본질적으로 저항할 수 있어야 한다. 마지막으로, 이 층은 또한 본질적으로 노광 마스크(1100)의 기판(1110)으로부터 보호 층(1150)을 잔류물 없이 제거할 수 있어야 한다. 이 표현은 본질적으로 여기서 뿐만 아니라 상세한 설명의 다른 단락에서 마스크의 기능을 절충하지 않는 마스크의 변경을 의미한다.
앞서 이미 기재한 바와 같이, 금속 카르보닐(1145)은 보호 층(1150)을 퇴적하는데 특히 적합하다. 지금까지의 최상의 결과는 금속 카르보닐 전구체 가스, 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6)로 달성할 수 있었다. 예컨대 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6)과 같은 다른 금속 카르보닐이 또한 성공적으로 사용되었다.
전자 빔(1140)의 에너지-전달 동작은 화학 반응의 위치, 즉 전자 빔(1140)이 기판의 표면 상에 충돌하는 위치에서의 중심 금속 원자로부터 일산화 탄소(CO) 리간드(ligand)를 분리한다. 흡입 장치(1085)는 반응 개소로부터 CO 분자의 일부를 제거한다. 전구체 가스 분자의 금속 원자는, 하나 이상의 CO 분자를 사용하더라도 그러할 수 있는 바와 같이, 마스크(1100)의 기판(1110)의 표면(1115) 상의 반응 개소에서 퇴적물을 퇴적하며, 따라서 보호 층(1150)을 형성한다.
퇴적 공정 동안의 전자 빔(1140)의 파라미터는 사용된 전구체 가스에 의존한다. 예컨대, 전구체 가스 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6)의 경우, 0.2keV 내지 5.0keV의 범위에 0.5pA와 100pA 사이의 빔 전류를 갖는 운동 에너지를 갖는 전자를 사용하여 우수한 결과를 얻는다. 보호 층을 퇴적하기 위한 전자 빔의 집속에 관한 특정한 요건은 없다.
몰리브덴 헥사카르보닐이 가스 공급(1052)을 통해 0.01sccm 내지 5sccm(standard cubic centimeter per minute)의 가스 흐름 속도로 반응 개소로 전해지며, 이러한 가스 흐름 속도는 밸브(1058)에 의해 조정되며 제어된다. 대안적으로, 반응 개소에서 제공된 가스의 양은 Mo(CO)6 또는 더욱 일반적으로는 금속 카르보닐의 온도에 의해 제어되고 조정될 수 있으며, 따라서 압력에 의해 제어되거나 조정될 수 있다.
보호 층(1150)에 사용된 소재 외에, 퇴적될 보호 층(1150)의 두께도, 보호 층(1150)이 기판(1110)의 표면(1115)을 보호해야 하는 후속되는 처리 절차에 의존한다. 보호 층(1150), 예컨대 Mo(CO)6 층은, 후속한 제거 또는 에칭 공정에서 전자 빔에 의한 결함(1130)의 처리에 대해 보호를 제공하기 위해 1nm와 5nm 사이의 두께를 가져야 한다. 보호 층에 대한 요건은 흡수재 소재를 퇴적할 때 더 낮다. 이 경우, 퇴적된 보호 층이 핀 홀이 없어서 대략 1nm의 층 두께면 충분한 것으로도 충분하다.
보호 층(1150)의 크기와 형태는 후속되는 처리 절차의 공정 조건으로부터 유도할 수 있다. 보호 층(1150)은, 금속 카르보닐 전구체 가스(1145)가 동시에 제공될 때 기판(1110)의 결정된 표면(1115)에 걸쳐서 전자 빔(1140)을 주사함으로써 처리될 수 있다.
보호 층(1150)은 둘 또는 여러 개의 층을 포함할 수 있다. 기판(1110)의 표면(1150)과 접촉하는 최저 층이 기판(1110)에 대한 규정된 접착을 제공할 수 있다. 국부적으로 제한되는 보호 층(1150)의 제2 또는 추가적인 더 높은 층은 후속되는 인접한 처리 절차에 대해 규정된 저항을 제공할 수 있다. 대안적으로, 보호 층(1150)의 조성은 그 두께나 깊이에 걸쳐서 변할 수 있다. 이를 위해, 저장 용기로부터의 금속 카르보닐 전구체 가스 외에, 제2 전구체 가스가 반응 개소에 예컨대 제6 저장 용기(1175)에 의해 국부적으로 공급될 수 있다.
도 6은 전자 빔(1240) 및 에칭 가스(1245)에 의한 결함(1130)의 과도한 소재의 예시적인 제거 공정(1200)을 예시한다. 도 6의 예에서, 결함(1130)뿐만 아니라 흡수재 구조(1120 및 1125)의 요소는 MoxSiOyNz로 이루어지며, 여기서 0≤x≤0.5, 0≤y≤2.0, 0≤z≤4/3이며; 이 소재 계는 이하에서 약어로서 MoSi로 사용된다. 전자 빔(1240)의 적용은, 하나의 입자 빔이 보호 층(1150)을 형성하며 과도한 MoSi 소재를 제거하는데 사용될 수 있다는 점에서 유리하다.
예컨대, 이불화 제논(XeF2)이 에칭 가스(1245)로서 사용될 수 있다. 가능한 에칭 가스의 추가적인 예는 육불화 황(SF6), 사불화 황(SF4), 삼불화 질소(NF3), 삼불화 인(PF3), 육불화 텅스텐(WF6), 불화 수소(HF), 불화 질소 산소(NOF), 육불화 삼인 삼질소(P3N3F6) 또는 이들 에칭 가스의 조합이다. 에칭 화학물을 다른 할로겐, 예컨대 염소(Cl2), 브롬(Br2), 요오드(I2)로서 연장하거나 그 화합물, 예컨대 염화 요오드(ICl) 또는 염화 수소(HCl)로서 연장할 수 있다.
전자 빔 유도된 에칭 공정은 낮은 몰리브덴 함량을 갖는 MoSi 층에 대해서는 어렵다. 매우 낮은 에칭률은, MoSi 소재가 또한 높은 질소 함량을 갖는다면, 상기 나타낸 에칭 가스(1245)와 전자 빔(1240)으로 달성된다. 2차 전자(1260)가 장기간 동안 보호 층(1150)에 작용하며, 따라서 보호 층(1150)을 손상시킬 수 있다.
에칭 선택도는 에칭 공정을 특징짓는 중요한 파라미터이다. 에칭 선택도는 제1 소재, 일반적으로 에칭될 소재의 에칭률의 제2 소재, 보통 에칭되지 않을 소재의 에칭률에 대한 비로 규정된다. 이 비가 더 클수록 에칭 공정은 더 선택적이며, 더 간단하게 필요한 에칭 결과를 재생 가능하게 달성하게 된다. 도 6의 에칭 공정에 적용하면, 이것이 의미하는 점은, 에칭 공정이 마스크(1100)의 기판(1110)보다 훨씬 더 높은 에칭률로 MoSi 층(1130)의 소재를 에칭한다면, 에칭 선택도는 높게 될 것이라는 점이다. 전자 빔(1250)과 에칭 가스(1245)의 조합은 그리하여 큰 비율로 결함(1130)을 제거했을 것이며, 공정은, 기판(1110)의 표면(1115)과의 층 경계에 도달할 때 상당히 감속했을 것이거나, 이상적으로는 공정은 정지했을 것이다.
도 6의 예에서, 에칭 선택도는 범위 1:7에 있다. 이점이 의미하는 것은 전자 빔(1240)과 에칭 가스(1245)가 결함(1130)의 MoSi 소재보다 훨씬 빠르게 마스크(1100)의 기판(1110)을 에칭한다는 점이다. 적어도 두 개의 결과가 이러한 결과로부터 발생한다. 보호 층(1150)이 없었다면, 전방 산란된 전자(1260)의 기여는 이미 제거될 흡수재 층의 두께와 동일한 크기의 차수인(in the same order of magnitude) 마스크(1100)의 기판(1110)의 손상을 초래했을 것이다. 보호 층(1150)은 효율적으로 이러한 에칭 공정을 방지한다.
MoSi 소재를 제거하기 위한 표준으로서 현재 사용되는 에칭 가스는 시간 소모적인 에칭 공정의 과정에서 결함의 에칭된 표면 상에 일종의 크레이터 랜드스케이프(crater landscape)를 만든다. 이점을 도 6에서 참조번호(1242)로 표시한다. 결함(1130)과 그 아래의 기판 사이의 층 경계에 도달할 때, 결함의 가장 깊은 크레이터가 기판 표면(1115)에 도달하자마자 에칭 공정이 정지한다면 결함(1130)의 일부가 제거되거나, 에칭 공정이 결함(1130)의 완벽한 제거 이후에만 종료된다면 에칭 공정이 마스크 기판(1150)에서 증폭된 크레이터 랜드스케이프를 형성한다.
도 2는 낮은 몰리브덴 함량을 갖는 직사각형 MoSi 층에 대한 도 6의 에칭 공정의 결과를 도시한다. 도 6의 에칭 공정(1200)은 결함(1130)의 거칠기(1242)를 MoSi 층 아래에서 마스크 기판(1110)으로 변형하였다.
MoSi 층을 에칭할 때 암모니아 제공 가스를 추가함으로써, 크레이터 랜드스케이프나 거칠기(1242)는 상당히 감소할 수 있다. 도 7은 이 점을 예시한다. 암모니아 제공 가스나 상이한 암모니아 제공 가스의 조합은 예컨대 반응 개소에서 가스 공급(1072 및 1077)을 통해 제5 저장 용기(1070) 및/또는 제6 저장 용기(1075)에 의해 제공될 수 있으며, 그 밸브(1071 및/또는 1076)에 의해 제어될 수 있다.
암모니아(NH3) 외에, 수산화 암모늄(NH4OH) 및/또는 방향족 염((NH4)2CO3)이, 암모니아 제공 가스뿐만 아니라 예컨대 탄산 암모늄((NH3)2CO3), 탄산 수소 암모늄(NH4HCO3), 다이이민(diimine)(N2H2), 히드라진(N2H4), 질화 수소(HNO3)와 같은 유사한 물질로서 사용될 수 도 있다. 한편, 이들 가스는 결함(1130)의 MoSi 소재의 에칭을 약간 가속하며, 다른 한편, 마스크(1100)의 기판(1110)의 에칭 공정을 감속한다. 감속은 대략 2의 팩터이며, 가속은 도 7에 도시한 에칭 공정의 통상의 공정 파라미터의 경우 대략 40%에 도달한다. 따라서, 에칭 선택도는 전체적으로 도 6의 에칭 공정(1200)에서의 대략 1:7로부터 이제 1:2.5로 개선된다. 그러나 그에 따라 에칭 선택도는 여전히 정반대의 구역에 있다. 이점이 의미하는 것은, 전자 빔(1440) 및 전구체 가스(1445)의 조합이 결함(1130)의 MoSi 소재보다 더 빠르게 기판(1110)을 여전히 에칭한다는 점이다.
도 7에 도시한 결함(1130)의 매끄러운 에칭 거동으로 인해, 도 3의 환경에서 논의한 바와 같은 후방 산란된 및/또는 2차 전자의 검출과 함께 적어도 하나의 암모니아 제공 가스와 에칭 가스(1245)(도 6의 예에서는 XeF2임)를 포함하는 가스(1445)의 조합이 미리 결정된 규격 내에서 예시적인 결함(1130)의 제거를 야기한다.
에칭 가스(1245)와 암모니아 제공 가스의 가스 흐름 속도의 비는 에칭 공정(1400) 동안 변할 수 있다. 결함(1130)의 깊이를 따라 변하는 MoSi 소재의 조성이 따라서 고려될 수 있다. 다른 한편, 결함(1130)의 에칭률과 기판 표면(1150)의 거칠기는 따라서 제거될 결함(1130)의 구역에서 최적화될 수 있다.
도 8은 낮은 몰리브덴 함량을 갖는 MoSi 층의 제거에 대한 암모니아 제공 가스의 추가의 효과를 도시한다. 도 8에 도시된 결과를 갖는 에칭 공정에서, 수산화 암모늄(NH4OH)은 에칭 가스(XeF2)에 혼합되었다. 전자 빔(1440)의 에너지는 도 8의 예시적인 정정 공정에서 0.1keV와 5.0keV 사이의 범위에 있었다. XeF2와 NH4OH의 가스 흐름 속도는 각각 0.05sccm 내지 1sccm 및 0.01sccm 내지 1sccm의 범위에 있었다.
변경된 공정 제어에서, 가스(1445), 즉 에칭 가스(1245)와 암모니아 제공 가스는 하나의 화학 화합물로, 즉 하나의 가스 분자 내에서 반응 개소에 제공된다. 이를 위해, 예컨대, 화합물, 트리플루오린 아세트아미드(CF2CONH2), 트리에틸아민 트리히드로 플루오라이드((C2H5)3Nㆍ3HF), 불화 암모늄(NH4F), 이불화 암모늄(NH4F2) 및/또는 테트라아민 황산 구리(CuSO4ㆍ(NH3)4)를 사용할 수 있다. 에칭 가스와 암모니아 제공 가스를 동시에 제공하는 전구체 가스를 적용하여 저장을 용이하게 한다. 게다가, 가스 공급 및 제어는 또한 용이하게 되며, 이는 여러 가스의 혼합물 대신 단 하나의 단일 가스가 필요하기 때문이다.
물이나 수증기가 에칭 가스(1245) 및 암모니아 제공 가스 외에 반응 개소에 추가로 공급된다면, 에칭 선택도는 도 7에 도시한 에칭 공정(1400)에서 증가할 수 있다. 도 9는 이렇게 달성된 에칭 공정(1600)을 예시한다. 한편, 물을 가스 혼합물(1645)에 추가하면, 제거될 결함(1130)을 따라서 MoSi 흡수재 요소(1125)의 가장자리는 날카로워진다. 다른 한편, 수증기는 에칭 선택도를 대략 1:2.5(도 7의 에칭 공정(1300))로부터 대략 1.7:1로 상당히 개선한다. 그러므로 도 9에 도시한 에칭 공정은 정반대의 구역을 남겨둔다. 에칭 선택도의 증가는 에칭률의 감속에 의해 달성된다. 결함(1130)의 MoSi 층의 에칭률은 대략 2의 팩터만큼 감소하는 반면, 마스크 기판(1155)의 에칭률은 도 7의 에칭 공정(1400)에 대해 대략 한 차수만큼 감속한다.
따라서, 도 9의 에칭 공정(1600)은, 세 가지 물질(에칭 가스(1245), 암모니아 제공 가스 및 물)의 조합을 포함하는 제2 가스(1645)를 가져서, 적어도 원칙적으로는 보호 층(1150) 없이도 진행될 수 있다. 그러나 특히 결함(1130)의 MoSi 소재가 낮은 몰리브덴 농도를 갖고 및/또는 높은 질소 비율을 갖는다면, 암모니아가 지원된 공정의 리버베딩에 대한 차별화된 친밀성(affinity)으로 인해 도 9의 에칭 공정(1600)에서 보호 층(1150)이 없는 것이 유리하지는 않다.
도 7의 에칭 공정의 추가 변형에서, 일산화 질소(NO)가 물 대신 에칭 가스(1245)에 혼합된다. 도 11에서 도시한 에칭 공정(1700)은 화합물, 에칭 가스(1245)와 NO의 혼합물을 제2 가스(1745)로서 사용한다. NO 라디칼이 전자 빔(1740)의 사용에 의해 및/또는 레이저 빔(1082)에 의해 반응 개소에서 활성화된다. 상세한 설명의 제3 부분에서 이미 설명한 바와 같이, NO 라디칼은 마스크(1100)의 석영 기판(1110)의 실리콘 산소 결합을 공격하지 않고도 실리콘 질화물의 에칭률을 상당히 증가시킨다. 따라서, 도 10의 에칭 공정(1700)의 선택도는 다시 도 9의 에칭 공정(1600)과 비교하여 증가한다. 결국, 도 11의 에칭 공정(1700)은 원칙적으로 보호 층(1150)을 필요로 하지 않는다.
변경된 에칭 공정에서, 암모니아 제공 가스가 또한, 에칭 가스(1245)와 일산화 질소 외에 가스의 혼합물(1745)에 추가된다. NO 라디칼은 다시 앞선 설명에서 기재된 바와 같이 활성화될 수 있다. 제거될 MoSi 소재의 조성의 세부 내용이 변경된 에칭 공정이 보호 층(1150) 없이도 실행될 수 있는지를 결정한다.
도 10의 에칭 공정(1700)의 추가적인 변경된 처리 절차에서, 질소(N2)와 산소(O2)가 일산화 질소 대신 반응 개소에서 제공된다. 질소와 산소는 다시 레이저 시스템(1080)의 레이저 빔(1082)에 의해서 및/또는 전자 빔(1740)에 의해서 반응 개소에서 활성화되어, 질소와 산소는 바람직하게는 NO로 반응한다. 에칭 공정의 추가 시퀀스가 그 후 앞선 설명에서 기재된 대로 발생한다.
도 2의 환경에서 이미 설명한 바와 같이, MoSi 층의 에칭률은 몰리브덴의 비율이 감소함에 따라 감소하며, 따라서 에칭 공정의 선택도는 기판(1110)과 비교하여 매우 감소한다. 에칭 공정 동안 금속 원자의 부족은 전구체 가스로서 금속 카르보닐을 추가함으로써 메워진다. 도 11은 에칭 공정(1800)을 도시하며, 이 공정에서, 가스의 혼합물(1845)은 (본 경우에는 XeF2인) 에칭 가스 외에 금속 카르보닐을 갖는다.
금속 카르보닐 즉, 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6) 및 몰리브덴 헥사카르보닐(molybdenum hexacarbonyl)(Mo(CO)6)을 사용할 때, 매우 우수한 결과, 즉 결함(1130)의 에칭률의 상당한 가속 및 그에 따른 에칭 선택도의 증가를 달성할 수 있다. 다른 금속 카르보닐의 적용이 또한 가능하다. 더 나아가, 둘 이상의 금속 카르보닐의 조합이 가스의 혼합물(1845)에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 에칭률은 금속 카르보닐(들)의 가스 흐름 속도를 증가시킴으로써 증가할 수 있다. 그러나 이 공정에서 금속 카르보닐이 퇴적 가스임을 고려해야 한다. 이점이 의미하는 것은, 금속 카르보닐(들)의 특정한 가스 흐름 속도를 초과할 때 에칭률은 감속을 시작한다는 점이며, 이는, 퇴적 부분이 에칭률의 향상 부분을 압도하기 시작하기 때문이다.
에칭 가스와 금속 카르보닐(들)의 가스 흐름 속도의 비는, 에칭률을 최적화하기 위해 에칭 공정 동안 결함의 MoSi 소재의 조성으로 조정될 수 있다. 에칭된 소재의 현재의 조성은 도 3의 장치(1000)의 검출기(1030)의 후방 산란된 및/또는 2차 전자의 에너지 분포로부터 결정할 수 있다.
그러나 하나 또는 여러 개의 금속 카르보닐(들)의 에칭 가스 혼합물(1845)로의 추가에 의한 에칭률의 가속은 에칭된 표면의 거칠기(1242)의 감소를 초래하지 않는다. 에칭된 표면의 거칠기는 물이나 수증기의 추가에 의해 및/또는 암모니아 제공 가스에 의해 매우 감소할 수 있다.
전술한 바와 같이, 거칠기의 감소는 에칭 공정의 감속을 수반한다. 따라서 한편으론 에칭 가스와 금속 카르보닐과 다른 한편으론 에칭 가스 및 물 및/또는 암모니아 제공 가스의 가스 흐름 속도의 비는 결함(1130)의 MoSi 소재의 조성의 함수로서 최적화되어야 한다. 극한의 경우로, 가스 흐름 속도의 비가 잘못된 크기를 갖는다면, 에칭 공정은 정지한다. 금속 카르보닐(들) 및 물과 암모니아 제공 가스의 가스 흐름 속도가 에칭 가스의 가스 흐름 속도에 비해 너무 높다면, 금속 카르보닐의 퇴적 효과가 에칭 가스의 에칭 효과보다 더 크다.
단일 화합물로 에칭 가스와 제2 가스를 공급하는 환경에서 논의한 바와 같이, 유사하게 단일 가스 화합물로 에칭 가스와 금속 원자를 제공하는 것도 가능하다. 이러한 공정의 예시적인 조성은 육불화 몰리브덴(MoF6), 사불화 크롬(CrF4) 및 육불화 텅스텐(WF6)이다. 게다가, 추가적인 금속 불화물 화합물이 이를 위해 사용될 수 있다. 마지막으로, 불소-원료 에칭 화학물과는 별도인 추가 할로겐을 원료로 추가적인 에칭 화학물을 제공하기 위해 다른 금속 할로겐 화합물을 사용하는 것도 가능하다.
단일 화합물로 에칭 가스와 금속 원자의 조합은 각 전구체 가스의 저장에 있어서 도 3의 장치(1000)를 간략화한다는 유리한 양상을 갖는다. 게다가, 단일 화합물로의 조합은 더 간단한 공정 제어를 가능케 한다.
낮은 몰리브덴 비율을 갖는 MoSi 층의 에칭 공정 동안 금속 함량을 증가시키는 변경된 공정 제어에서, 금속 카르보닐(들)은 에칭 공정 동안 가스의 혼합물에 추가되지 않는다. 오히려, 하나 또는 여러 개의 금속 카르보닐로 만들어진 얇은 금속 층이 실제 에칭 공정 전에 퇴적된다. 이 금속 층은, 에칭 공정 동안 MoSi 소재에서 부족한 금속 원자를 제공한다.
금속 카르보닐의 가스 혼합물로의 추가는 또한 석영 기판(1110)의 에칭률을 증가시킨다. 그러므로 에칭 공정 동안의 금속 원자의 우수한 국부화는 결함(1130) 상의 얇은 금속 층의 퇴적이라는 중요한 장점이 있어서, 에칭 선택도에 대한 절충을 회피할 수 있다. 이로 인해, 이러한 공정 제어를 사용할 때, 보호 층의 보호 기능 없이도 진행할 수 있다.
다른 한편으로, 이 공정 제어를 사용하면, 얇은 층의 금속 저장으로 인한 금속 원자의 국부적인 제공은 결함(1130)의 에칭 공정 과정에서 감소하며, 그에 따라 에칭률이 또한 감소한다는 점에서 유해하다. 이러한 단점은 여러 단계로 공정을 수행함으로써, 즉, 얇은 금속 층을 주기적으로 퇴적시킴으로써 보상할 수 있다.
도 7, 도 9, 도 10 또는 도 11에 도시된 에칭 공정(1400, 1600, 1700 또는 1800)을 마무리한 후, 마스크(1100)의 횡단면(1900)은 보호 층(1955)을 갖는다. 보호 층(1150)과 비교할 때, 보호 층(1955)은 2차 입자(1460, 1660, 1760 또는 1860) 및/또는 에칭 가스와 제2 가스(1445, 1645, 1745 또는 1845)의 혼합물의 효과로 인한 손상을 입을 수 있다. 도 12는 부분적으로 제거된 보호 층(1955)에 의해 이러한 구성을 개략적으로 예시한다. 다른 한편, 결함은 에칭 공정(1400, 1600, 1700 및 1800) 중 하나에 의해 마스크(1100)로부터 제거되었으며, 여기서 기판(1110)의 표면(1150)이 본질적으로 결함의 위치에서 거칠지 않게 된다.
도 13은, 에칭 공정(1400, 1600, 1700 및 1800) 중 하나의 마무리 후 남은 도 1의 보호 층(1955)의 제거를 개략적으로 도시한다. 보호 층(1150 및 1955)은, 전자 빔(2040)과 에칭 가스(2045)를 사용한 에칭 공정의 사용에 의해 기판(1110)의 표면(1115)으로부터 제거된다. 일반적으로, 보호 층(1150 및 1955)을 제거하기 위해, 기판(1110)에 대한 높은 선택도를 갖는 에칭 공정이 유리하다. 이러한 점에서, 불소-원료 에칭 가스는 바람직하지 않을 수 있다. 남은 할로겐을 원료로 한 에칭 가스, 즉 염소-, 브롬- 및/또는 요오드-원료 에칭 가스가 보호 층(1150 및 1955)을 제거하는데 성공적임이 입증되었다. 염화 니트로실(NOCl)이 도 13의 에칭 공정에서 에칭 가스(2045)로서 사용된다. 보호 층(1955)은 NOCl에 의해 마스크(1100)의 기판(1110)으로부터 선택적으로 제거될 수 있으며, 여기서 보호 층이 금속 카르보닐로부터 퇴적되었다.
하나 또는 여러 개의 금속 카르보닐로부터 퇴적된 보호 층(1150 및 1955)은 또한, 보통의 마스크 세척 공정으로 기판(1110)의 표면(1115)으로부터 잔류물 없이 제거될 수 있다는 유리한 특징을 또한 갖는다. 따라서, 도 13에 예시한 에칭 공정(2000)은 필요하지 않다. 보호 층(1150 및 1955)은 필요한 마스크 세척 단계 중 하나의 과정에서 간단히 제거된다.
도 14는 보호 층(1150 및 1955)의 제거를 마무리한 후의 마스크(1100)의 세그먼트(2100)를 도시한다. 기술한 수리 공정은, 기판(1110)의 표면(1115)을 본질적으로 손상시키지 않고도 과도한 MoSi 소재의 결함을 제거하였다.
도 15는 포토리소그래피 마스크(2200)의 기판(2210)의 세그먼트를 개략적으로 도시한다. MoSi 흡수재 소재로부터 만들어진 라인-공간 구조(2220 및 2225)가 기판(2210)의 표면(2215)에 적용된다. 좌측 라인 또는 스트라이프(2220)는 손실된 흡수재 소재의 결함을 갖는다. 점선(2235)은, 도 16에서 예시한 도 15의 노광 마스크(2200)의 세그먼트의 횡단면의 절개선을 나타낸다. 결함(2230)의 수리 전에, 도 16에 개략적으로 예시된 대로, 보호 층(2150)이 마스크(2200)의 기판(2210)의 표면(2215) 상에 퇴적된다. 보호 층(2350)은 전자 빔(2340) 및 전구체 가스(2345)로서의 하나 이상의 금속 카르보닐 또는 다른 휘발성 금속 화합물을 사용하여 퇴적된다. 금속 카르보닐 외에, 예컨대 불화 볼프람(wolfram fluoride)(WF6), 불화 몰리브덴(MoF6), 또는 추가적인 금속 불화물 화합물이 사용될 수 있다.
보호 층(2350)을 퇴적하기 위한 세부 내용이 도 5를 논의할 때 이미 논의하였다. 보호 층이 횡단면의 영역에서 흡수재 요소(2220)에 인접하게 배치되기보다는 결함(2230)의 그라운드 영역에 대응하는 흡수재 요소(2220)로부터 거리를 두고 배치된다는 점이, 도 5의 보호 층(1150)에 대한 보호 층(2350)의 특징이다.
도 17은 결함(2230)을 정정하기 위한 퇴적 공정(2400)을 개략적으로 도시한다. 결함(2230)으로 인해 부족한 흡수재 소재의 퇴적은 결함의 위치에서나 처리 위치에서나 반응 개소에서 하나 또는 여러 개의 금속 카르보닐(2445)을 제공할 뿐만 아니라 전자 빔(2440)의 사용에 의한 금속 카르보닐(들)(2445)의 전자 빔 유도된 국부적인 화학 반응에 의해 일어난다. 전자 빔(2440)은 금속 카르보닐(들)(2445)을 분리한다. 분리된 CO 리간드의 부분, 또는 더 일반적으로는 비-금속 구성요소의 부분은 흡입 장치(1085)에 의해 반응 개소로부터 아래로 펌핑된다. 금속 카르보닐의 중심 금속 원자나 금속 불화물 화합물의 금속 원자가 추가 프래그먼트와 함께 결함(2230)의 그라운드 영역 상에 퇴적된다. 따라서, 흡수 소재의 층(2470)이 결함(2230)의 그라운드 영역에 걸쳐서 전자 빔(2240)의 반복된 주사에 의해 형성된다.
전자 빔(2240)은, 도 6, 도 7 및 도 9 내지 도 11의 에칭 공정과 유사하게 2차 전자, 또는 더욱 일반적으로는 2차 입자(2460)를 생성한다. 이들 2차 입자의 일부분은 보호 층(2350) 상에 충돌할 것이며, 보호 층 상에서 얻을 수 있는 금속 카르보닐 입자를 분리할 수 있으며, 금속 원자 및 추가 프래그먼트로 이루어진 보호 층(2350) 상에 얇은 층(2480)을 퇴적할 수 있다.
크롬 헥사카르보닐(Cr(CO6))은 결함(2230)을 수리하기 위한 바람직한 금속 카르보닐이다. 흡수 소재의 층은 또한 다른 금속 카르보닐에 의해서나 휘발성 금속 화합물의 사용에 의해, 예컨대 전술한 금속 불화물 화합물에 의해 성장할 수 있다. 보호 층(2350)과 대조적으로, 흡수재 층(2470)은, 보호 층(2350)이 세척 공정에 의해서나 자외선 방사선을 사용한 노광에 의해 손상되지 않으며, 기판(2210)으로부터 떨어지지 않도록, 마스크(2200)의 기판(2210)의 표면(2250) 상에 가능하게는 접착되어야 한다.
입사 전자의 운동 에너지는 도 17에 도시한 퇴적 공정 동안 0.1keV 내지 5.0keV의 범위에 있다. 유리한 빔 전류는 0.5pA 내지 100pA의 범위를 포함한다. 금속 카르보닐(들)의 가스 흐름 속도는 0.01sccm 내지 5sccm의 범위에 걸쳐서 연장한다. 거주 시간뿐만 아니라 반복 시간이, 에칭률이 최적화되도록 적절한 방식으로 선택되어야한다.
도 19는, 결함(2230)을 수리하기 위한 퇴적 공정을 마무리한 후 보호 층(2450) 상에서의 퇴적된 흡수재 층(2555)과 얇은 흡수재 층(2590)을 개략적으로 도시한다. 마지막 공정 단계에서, 보호 층(2450)은 다시 에칭 공정(2500)에서 기판(2210)의 표면(2215)으로부터 제거된다. 이미 도 13의 환경에서 설명된 바와 같이, 에칭 공정은, 도 13의 논의 환경에서 앞서 설명된 파라미터를 갖는 전자 빔 유도된 에칭 공정으로 발생한다. 도 18의 에칭 공정(2500)에서, 염화 니트로실(NOCl)이 도 13의 에칭 공정과 유사하게 에칭 가스(2545)로서 사용된다.
도 18의 보호 층(2350)은 도 5의 보호 층(1150)과 유사한 방식으로 보통의 세척 공정을 사용하여 마스크(2250)의 기판(2210)으로부터 잔류물 없이 제거될 수 있다.
끝으로, 도 19는 보호 층(2350)의 제거를 마무리한 후 마스크(2200)의 세그먼트를 도시한다. 논의한 정정 공정은 마스크(2200)의 기판(2210)의 표면(2215)을 손상시키지 않고도 MoSi 소재가 부족한 결함(2030)을 본질적으로 제거하였다.

Claims (35)

  1. 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법으로서,
    a. 국부적으로 제한된 보호 층을 상기 기판 상에 적용하는 단계;
    b. 상기 기판 및/또는 상기 기판 상에 배치된 층을 상기 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하는 단계; 및/또는
    c. 상기 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 상기 기판 상에 퇴적하는 단계; 및
    d. 상기 기판으로부터 상기 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하는 단계를 포함하는 기판 보호 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 국부적으로 제한된 보호 층을 적용하는 단계는 상기 기판의 일 부분에 또는 처리될 층에 인접하게 상기 보호 층을 적용하는 단계 및/또는 상기 층 - 상기 층 내에서 소재가 상기 기판 상에 퇴적됨 - 으로부터 거리를 두고 상기 보호 층을 적용하는 단계를 포함하는, 기판 보호 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 층을 적용하는 단계는 1:1보다 큰 기판에 대한 에칭 선택도를 갖는 보호 층을 퇴적하는 단계를 포함하는, 기판 보호 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 층을 적용하는 단계는 전자 빔과 적어도 하나의 휘발성 금속 화합물에 의해 적어도 하나의 금속을 함유한 층을 상기 기판 상에 퇴적하는 단계를 포함하는, 기판 보호 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 적어도 하나의 휘발성 금속 화합물은 적어도 하나의 금속 카르보닐(carbonyl) 전구체 가스를 포함하며, 상기 적어도 하나의 금속 카르보닐 전구체 가스는 다음의 화합물: 몰리브덴 헥사카르보닐(molybdenum hexacarbonyl)(Mo(CO)6), 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 바나듐 헥사카르보닐(V(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 니켈 테트라카르보닐(Ni(CO)4), 철 펜타카르보닐(Fe3(CO)5), 루테늄 펜타카르보닐(Ru(CO)5), 및 오스뮴 펜타카르보닐(Os(CO)5) 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 보호 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 적어도 하나의 휘발성 금속 화합물은 금속 불화물을 포함하며, 상기 금속 불화물은 다음의 화합물: 육불화 텅스텐(WF6), 육불화 몰리브덴(MoF6), 이불화 바나듐(VF2, VF3, VF4 및 VF5) 및/또는 불화 크롬(CrF2, CrF3, CrF4 및 CrF5) 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 보호 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 국부적으로 제한된 보호 층은 0.2nm-1000nm의 두께를 갖는, 기판 보호 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 소재를 기판 상에 퇴적하는 단계는 상기 기판 상에 배치된 층에 인접하게 상기 기판 상에 소재를 퇴적하는 단계를 포함하는, 기판 보호 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 에칭 가스를 포함하는, 기판 보호 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 적어도 하나의 에칭 가스는 이불화 제논(XeF2), 육불화 황(SF6), 사불화 황(SF4), 삼불화 질소(NF3), 삼불화 인(PF3), 육불화 텅스텐(WF6), 육불화 몰리브덴(MoF6), 불화 수소(HF), 불화 질소 산소(NOF), 육불화 삼인 삼질소(P3N3F6) 또는 이들 가스의 조합을 포함하는, 기판 보호 방법.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 층을 제거하는 단계는 상기 전자 빔 및 적어도 하나의 제2 에칭 가스를 상기 보호 층 상에 보내는 단계를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 2:1보다 큰 상기 기판에 대한 에칭 선택도를 포함하는, 기판 보호 방법.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 층을 제거하는 단계는 상기 전자 빔 및 적어도 하나의 제2 에칭 가스를 상기 보호 층 상에 보내는 단계를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 염소 함유 가스, 브롬 함유 가스, 요오드 함유 가스 및/또는 이들 할로겐의 조합을 포함하는 가스를 포함하는, 기판 보호 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 에칭 가스는 적어도 하나의 염소 함유 가스를 포함하는, 기판 보호 방법.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기판으로부터 보호 층을 제거하는 단계는 상기 기판의 습식 화학 세척을 사용하여 발생하는, 기판 보호 방법.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기판은 포토리소그래피 마스크의 기판을 포함하며 및/또는 상기 기판 상에 배치된 층은 흡수재 층을 포함하는, 기판 보호 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 흡수재 층은 MoxSiOyNz를 포함하며, 여기서 0≤x≤0.5, 0≤y≤2 및 0≤z≤4/3인, 기판 보호 방법.
  17. 포토리소그래피 마스크의 기판의 표면의 부분들 상에 배치되는 흡수재 층 - 상기 흡수재 층은 MoxSiOyNz를 포함하며, 여기서 0≤x≤0.5, 0≤y≤2 및 0≤z≤4/3임 - 의 부분들을 제거하는 방법으로서,
    적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스를 제거될 상기 흡수재 층의 적어도 일 부분 상에 보내는 단계를 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 에칭 가스와 적어도 하나의 제2 가스를 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스는 에칭 가스와 적어도 하나의 제2 가스를 하나의 화합물로 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 적어도 하나의 입자 빔이 제거될 상기 흡수재 층의 적어도 일 부분 상에 보내지는 시간 기간 동안 상기 적어도 하나의 에칭 가스와 상기 적어도 하나의 제2 가스의 가스 흐름 속도의 비를 변경하는 단계를 더 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 흡수재 층과 상기 기판 사이의 층 경계에 도달하기 전에 상기 적어도 하나의 제2 가스의 조성을 변경하는 단계를 더 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  20. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 암모니아 제공 가스를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 적어도 하나의 암모니아 제공 가스는 암모니아(NH3), 수산화 암모늄(NH4OH), 탄산 암모늄((NH4)2CO3), 다이이민(diimine)(N2H2), 히드라진(N2H4), 질화 수소(HNO3), 탄산 수소 암모늄(NH4HCO3) 및/또는 디암모니아 카보네이트((NH3)2CO3)를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 적어도 하나의 에칭 가스와 상기 적어도 하나의 암모니아 제공 가스는 화합물로 제공되며, 상기 화합물은 트리플루오로 아세트아미드(CF2CONH2), 트리에틸아민 트리히드로 플루오라이드((C2H5)3Nㆍ3HF), 불화 암모늄(NH4F), 이불화 암모늄(NH4F2) 및/또는 테트라아민 황산 구리(CuSO4ㆍ(NH3)4)를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  23. 청구항 17에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 적어도 수증기를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 적어도 하나의 암모니아 제공 가스와 수증기를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  25. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 금속 전구체 가스를 포함하며, 적어도 하나의 금속 전구체 가스는 다음의 화합물: 몰리브덴 헥사카르보닐(Mo(CO)6), 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6), 바나듐 헥사카르보닐(V(CO)6), 텅스텐 헥사카르보닐(W(CO)6), 니켈 테트라카르보닐(Ni(CO)4), 철 펜타카르보닐(Fe3(CO)5), 루테늄 펜타카르보닐(Ru(CO)5) 및 오스뮴 펜타카르보닐(Os(CO)5) 중 적어도 하나를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 금속 카르보닐과 물 및/또는 적어도 하나의 암모니아 제공 가스를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  27. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물을 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물, 및 암모니아 제공 가스를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  29. 청구항 27에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물, 및 수증기를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  30. 청구항 27에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 가스를 제거될 상기 흡수재 층의 부분 상에 보내는 단계는 산소, 질소 및/또는 적어도 하나의 질소 산소 화합물을 활성화 소스에 의해 활성화하는 단계를 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  31. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 청구항 17, 청구항 18, 청구항 23 및 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 단계들 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는 기판 보호 방법.
  32. 청구항 17, 청구항 18, 청구항 23 및 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토리소그래피 마스크의 기판은, 자외선 파장 범위에서 투과성인 소재를 포함하며 및/또는 상기 입자 빔은 전자 빔을 포함하는, 흡수재 층의 부분들을 제거하는 방법.
  33. 적어도 하나의 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 장치로서,
    a. 국부적으로 제한된 보호 층을 상기 기판 상에 배치하기 위한 수단;
    b. 상기 기판 및/또는 상기 기판 상에 배치된 층을 상기 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하기 위한 수단; 및/또는
    c. 상기 적어도 하나의 입자 빔과 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 상기 기판 상에 퇴적하기 위한 수단; 및
    d. 상기 기판으로부터 상기 국부적으로 제한된 보호 층을 제거하기 위한 수단을 포함하는 기판 보호 장치.
  34. 청구항 33에 있어서, 청구항 1, 청구항 2, 청구항 17, 청구항 18, 청구항 23 및 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 또한 구성되는 기판 보호 장치.
  35. 청구항 33에 있어서, 산소, 질소 및/또는 질소 산소 화합물을 활성화하기 위한 제2 입자 빔을 생성하기 위한 수단을 더 포함하는 기판 보호 장치.
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