TW202221413A - 用於蝕刻微影光罩的方法與設備 - Google Patents

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Abstract

用於一微影光罩(100)、特別是用於一非透射式EUV微影光罩的粒子束誘導蝕刻的方法具有以下步驟： a) 在一製程氣體環境(ATM)中提供(S1)微影光罩(100)， b) 將一聚焦粒子束(110)發射(S2)到微影光罩(100)上的一目標位置(ZP)上， c) 供應(S3)至少一第一氣體成分(GK1)至製程氣體環境(ATM)中的目標位置(ZP)，其中第一氣體成分(GK1)可藉由活化轉化為一反應形式，其中反應形式與微影光罩(100)的一材料反應以形成一揮發性化合物，以及 d) 供應(S4)至少一第二氣體成分(GK2)至製程氣體環境(ATM)中的目標位置(ZP)，其中在預定製程條件下暴露於粒子束(100)的第二氣體成分(GK2)形成一沉積物，其包含矽與氧、氮及/或碳的一化合物。

Description

用於蝕刻微影光罩的方法與設備
本發明關於用於蝕刻微影光罩的方法與設備。
微影用於生產微結構組件，例如積體電路。使用具有照明系統和投射系統的微影設備來執行微影製程。在這種情況下，由照明系統照明的光罩(遮罩)的影像藉由投射系統投射到基板(例如矽晶圓)上，該基板塗有光敏層(光阻)並設置在投射系統的影像平面中，以將光罩結構轉移到基板的光敏塗層上。
為了獲得小結構尺​​寸並因此增加微結構組件的積體密度，越來越多地使用具有非常短波長的光，其例如稱作深紫外光(DUV)或極紫外光(EUV)。DUV具有例如193 nm的波長，EUV具有例如13.5 nm的波長。在這些情況下，微影光罩本身的結構尺寸落在5 – 100 nm範圍內。生產這些類型的微影光罩非常複雜且因此昂貴，特別是因為微影光罩必須是無缺陷的，否則不能保證使用微影光罩所產生的結構將具有期望的功能。為此，微影光罩要經過驗證，例如，這意味著測試微影光罩中是否存在缺陷。在這個過程中，對缺陷進行偵測和定位，從而能夠對缺陷進行針對性的修復。典型的缺陷並沒有預期的結構，例如由於蝕刻製程的執行不成功，或由於存在非預期的結構，例如由於蝕刻製程過快或蝕刻製程在錯誤的地方發生作用。這些缺陷可藉由針對性地蝕刻多餘材料或針對性地在相關位置沉積額外材料來消除，這種操作可藉由例如聚焦電子束誘導程序(FEBIP)而以高度針對性的方式進行。
DE 10 2017 208 114 A1揭露了一種用於光學微影光罩的粒子束誘導蝕刻的方法，其具有以下步驟：在待蝕刻的位置提供激活粒子束；以及在待蝕刻的位置提供蝕刻氣體，其中蝕刻氣體包含第一氣體成分和作為第二氣體成分的水蒸氣，且其中第一氣體成分包含氮、氧和氯的一化合物。
DE 10 2013 203 995 A1揭露了一種用於在使用至少一粒子束處理基板時保護基板的方法和設備。方法包含以下步驟：在基板上安裝局部受限的保護層；藉由粒子束和至少一氣體來蝕刻基板及/或設置在基板上的層，及/或藉由粒子束和至少一前趨物氣體在基板上沉積材料；以及從基板移除局部受限的保護層。
在此背景下，本發明的一目的為改進微影光罩的工作。
根據第一態樣，提出了一種用於微影光罩(更具體為非透射EUV微影光罩)的粒子束誘導蝕刻的方法。在第一步驟a)中，在製程氣體環境中提供微影光罩。在第二步驟b)中，聚焦粒子束被發射到微影光罩上的目標位置。在第三步驟c)中，將至少一第一氣體成分供應到製程氣體環境中的目標位置，其中第一氣體成分可藉由活化而轉化為反應形式，其中反應形式與微影光罩的材料反應而形成揮發性化合物。在第四步驟d)中，將至少一第二氣體成分供應到製程氣體環境中的目標位置，其中第二氣體成分包含矽與氧、氮及/或碳的化合物。
這種方法的優點為可更有效地控制發生的蝕刻製程，因此以更有針對性和更具體的方式進行。通過這種方式，有可能整體上提高蝕刻製程的製程解析度。因此，可以針對性的方式處理具有較小結構的微影光罩，及/或可處理具有較小尺寸的缺陷。
各個方法步驟的指定順序，尤其是步驟b)–d)，不必按特定順序進行；相反地，這些步驟可同步地、交替地、及/或以不同的組合或時間順序執行。
特別地，步驟c)和d)在時間上在步驟b)之前進行及/或與步驟b)同步進行。
當存在用於蝕刻微影光罩的製程氣體環境的合適成分，且粒子束以合適的能量照射到目標位置上時，蝕刻製程開始。在實際發射粒子束之前供應兩種氣體成分將使得能夠確保，例如，外部氣體(例如仍存在於前一製程步驟的製程氣體環境中)被清除，因此製程氣體環境從蝕刻製程開始就具有所需的成分。在發射粒子束的同時持續供應氣體成分可確保製程氣體環境的成分保持恆定及/或保持在限定的範圍內。
步驟c)和d)可同步地進行或在不同時間進行 - 舉例來說，間歇地或交替地供應第一和第二氣體成分。更具體地，第一和第二氣體成分係供應使得在目標位置處的製程氣體環境的成分在預定範圍內。在具體實施例中，第一和第二氣體成分有可能在被供應到目標位置之前混合，且有可能供應具有期望成分的混合物到目標位置。
有利地，粒子束誘導蝕刻基本上發生在粒子束撞擊待加工的微影光罩的表面上的位置處。蝕刻製程的空間限制或解析度取決於例如粒子束的性質。粒子束可包含例如光子、離子、質子、中子或電子。使用電子束是特別有利的，因為它可聚焦在非常小的撞擊區域上，同時電子不會對受到照射的表面造成實質性損壞。因此，電子束可達到的解析度特別高。
原則上，分子等級的蝕刻製程係使得粒子束撞擊待加工的表面，其在該處觸發了例如從撞擊區域的表面出現的二次電子。這些二次電子的能量可能足以引起分子的離解。在這類型的二次電子撞擊到例如吸附在表面上的迄今未被激活的蝕刻氣體分子的情況下，該分子可能發生解離並因此進入反應形式。反應形式與材料表面的原子或分子反應，例如，形成揮發性化合物。因此，以這種方式，表面被侵蝕。此處發生的精確物理-化學過程非常多樣化和複雜，是當前研究的主題。
顯著影響蝕刻製程並因此用於控制該製程的關鍵參數例如為溫度、製程氣體環境的成分、目標位置處的局部氣壓、各成分的分壓、以及粒子束的強度和能量。此列舉並非詳盡。
製程氣體環境例如為具有受控成分和受控壓力的氣體環境，其例如落在10 -2至10 -8毫巴的範圍內。製程氣體環境例如由抽真空的外殼提供。然而，製程氣體環境還是會受到空間和時間波動的影響。特別地，工作區域中的製程氣體環境在其組成上可能具有顯著的變化，因為此成分取決於製程氣體的供應以及化學反應。此外，當微影光罩被加工時，製程氣體環境的壓力與不進行加工時相比可能高幾個數量級。與真空外殼中其他地方的壓力相比，工作區域中的壓力也可能相差幾個數量級。
更具體地，微影光罩為EUV微影光罩。EUV代表「極紫外光」，表示工作光波長在0.1 nm–30 nm範圍內，尤其是13.5 nm。在這些波長下，必須使用反射光學元件，且這也適用於微影光罩。因此，微影光罩具有對EUV輻射具有反射性且更特別地實施為布拉格反射鏡的一層，並具有在反射表面上的一結構化吸收層。這種光罩也稱作二元微影光罩。結構化吸收層的作用是實現反射輻射強度的空間調節，最終導致樣品上曝光的局部變化得到控制。
因此，微影光罩具有例如盡可能反射全部入射輻射的區域、以及吸收輻射的特定部分的其他區域。在這些區域中不需要完全吸收輻射。仍可容忍的殘餘強度水平取決於特定的微影製程。較佳為小於10%的入射強度被反射。
結構化層結構中的任何缺陷或故障將會導致微影製程中不想要的曝光，因此微影光罩具有盡可能少的缺陷是特別重要的。使用定義的測試方法來確定存在的缺陷，並接著在可能的情況下進行針對性的修復。此處提出的方法特別適用於移除殘留在本應沒有材料的位置處的材料。這也稱作不透明缺陷，因為材料吸收EUV輻射，因此反射輻射的強度太低。這些缺陷可藉由針對性地蝕刻多餘材料來消除。
在第三步驟c)中，將至少一第一氣體成分供應到製程氣體環境中的目標位置。在當前情況下，第一氣體成分形成蝕刻氣體。這種氣體的一特徵為它在具有相對低反應性的化合物中包含高反應性成分。反應性成分特別地包含鹵素，例如氟或氯。蝕刻氣體可藉由活化分解、或以其他方式轉化為反應形式。
蝕刻氣體被供應到盡可能靠近製程氣體環境中的目標位置。蝕刻氣體本身具有例如在10 -3至10 -4毫巴範圍內的壓力。蝕刻氣體的個別分子將吸附在微影光罩的表面上。在吸附狀態下，這些分子以低距離與表面結合，但也可能在表面擴散。以此方式，舉例來說，分子的吸附單層可形成在微影光罩的表面上，較佳形成在目標位置的區域中。由於吸附分子與微影光罩的表面原子的實體接近，因此解離的反應性分子與表面原子反應的概率大幅地增加。
蝕刻氣體經由粒子束而被間接激活。如上所述，激活係例如由以下觸發：由粒子束從表面引出的二次電子。激活也可藉由粒子束的粒子而直接地發生；然而，這種反應的有效截面非常小，因此它的貢獻很小。舉例來說，有效截面取決於可用於影響它的光束能量。
有利地，蝕刻氣體中的活性物質與表面原子的反應形成揮發性化合物，其可經由製程氣體環境從目標位置泵出。
儘管如上所述的粒子束誘導蝕刻製程已經產生了高製程解析度，但也可能存在不希望的副作用，例如不是由粒子束引起的自發反應，或在目標位置以外的位置處的蝕刻反應。為了更好地控制蝕刻製程，因此建議將第二氣體成分供應到製程氣體環境中的目標位置。第二氣體成分包含矽與氧、氮及/或碳的化合物。更具體地，第二氣體成分可包含一化合物，其在預定製程條件下在暴露於粒子束時能夠形成包含矽與氧、氮及/或碳的化合物的沉積物。這些預定的製程條件尤其包含第二氣體成分在目標位置處的壓力以及分壓，以及製程氣體環境在目標位置處的進一步成分。也可以說第二氣體成分包含沉積氣體。
這是不尋常的，因為加工的目的是燒蝕材料而不是堆積材料。然而，在實驗中，申請人已顯示，藉由供應這種沉積氣體，可在改良控制的情況下(尤其是在蝕刻速率方面)，以及在顯著減少對微影光罩的損壞的情況下(不僅在目標位置也在其他位置)，進行蝕刻製程。
對應於第一氣體成分，第二氣體成分盡可能以針對性的方式在目標位置處供應。第二氣體成分的分子同樣可吸附在微影光罩的表面上。在這種情況下，兩種氣體成分競爭表面上的自由位置。舉例來說，在平衡狀態下，會出現一種分佈，這取決於以下因素：兩種成分在氣相中的分壓、在各自表面上的吸附傾向、以及分子方面的個別移動率。
如果吸附在表面上的第二氣體成分的分子被激活，其例如可能藉由二次電子而發生，則分子可能分解，在這種情況下，舉例來說，具有矽和氧的分子(如SiO或SiO 2)將附著在表面上。在所提出的蝕刻方法期間，製程條件較佳係設定為使得不形成沉積物或僅形成不顯著程度的沉積物。舉例來說，這意味著蝕刻材料與沈積材料的比率至少為5:1，較佳為10:1，更佳為20:1，再更佳為50:1，又更佳為100:1。
也可以說，蝕刻製程被沉積製程減慢，而以明顯較低的速率並行地進行，因此可更有效地控制蝕刻製程。然而，鑑於第二氣體成分或其反應形式的有利鈍化作用(在被粒子束激活或如上所述的次級作用之後)，這不是唯一的效果；相反地，蝕刻製程也可更有效地在空間上進行限制，且可避免在未受粒子束影響的微影光罩的位置處發生損壞的情況。
為了獲得對蝕刻製程的針對性控制，較佳為控制第一和第二氣體成分的個別氣流。舉例來說，第一氣體成分的氣流落在0.1 sccm–10 sccm (sccm = 標準立方釐米)的範圍內。第二氣體成分的氣流較佳係基於第一成分的氣流來設定：舉例來說，設定第一氣體成分與第二氣體成分的比率為100:1至10000:1。第一和第二成分的氣流比率特別重要，因為它決定了在目標位置區域中的成分的化學計量比。
在具體實施例中，蝕刻製程的製程條件的設定尤其要避免材料的層形成或沉積。舉例來說，這種層的形成可能是由於製程氣體環境中存在第二氣體成分。「層形成」在此上下文中更具體地表示，不僅僅是數量不多的原子(例如單個原子)，在例如1nm 2的面積上，沉降在表面上或與其反應。舉例來說，當沒有形成相干層時，可避免層的形成。製程件尤其包含製程氣體環境的壓力、目標位置處的第一和第二氣體成分的相應分壓、目標位置處的製程氣體環境的進一步組成、溫度、以及粒子束的能量和強度。
在一具體實施例中，第二氣體成分包含矽酸鹽、矽烷、矽氧烷、矽氮烷、及/或異氰酸矽。
矽酸鹽是正矽酸Si(OH 4)的鹽和酯。矽烷具有被氫飽和的矽骨架。矽氧烷和矽氮烷是衍生自矽烷的化合物，其中矽氧烷具有一般經驗式R 3Si−[O−SiR 2] n−O−SiR 3(其中R為自由基，其可為氫原子或烷基)且矽氮烷具有一般經驗式R 3Si−[NH−SiR 2] n−NH−SiR 3。
矽酸鹽的一個例子為四乙基矽氧烷Si(OC 2H 5) 4；矽烷的一個例子為環戊矽烷H 10Si 5；矽氧烷的一個例子為五甲基二矽氧烷C 5H 15OSi 2；矽氮烷的一個例子為1,1,3,3-四甲基二矽氮烷(CH 3) 2(SiH) 2O；以及異氰酸矽的一個例子為四異氰酸基矽烷C 4N 4O 4Si。所形成的任何沉積物的特定成分取決於各種因素，特別是包含在加工過程中供應的進一步添加氣體。舉例來說，在矽烷與氨NH 3結合的情況下，可能會形成含有氮化矽的沉積物。
根據另一具體實施例，第二氣體成分在暴露於粒子束的預定製程條件下形成一沉積物，其包含矽與氧、氮及/或碳的化合物。
可注意到，在所提出的蝕刻製程的上下文中，較佳藉由製程條件的適當設定來避免這種沉積物的形成。
如上所述，形成的任何沉積物的精確化學成分也取決於在加工過程中供應的其他添加氣體。舉例來說，在矽烷與氨NH 3結合的情況下，可能會形成含有氮化矽的沉積物。
根據另一具體實施例，在微影光罩的濕化學清潔步驟中移除由第二氣體成分在蝕刻製程期間形成的沉積物。
這具有以下優點：在粒子束誘導蝕刻製程期間具有保護作用的沉積物被無殘留地移除，因此在使用已加工的微影光罩執行的微影製程中不產生影響。
根據另一具體實施例，第一氣體成分包含二氟化氙XeF 2、六氟化硫SF 6、四氟化硫SF 4、三氟化氮NF 3、三氟化磷PF 3、六氟化鎢WF 6、六氯化鎢WCl 6、六氟化鉬MoF 6、氟化氫HF、氮氧氟化物NOF、及/或三磷六氟化三氮P 3N 3F 6的其中一者。
根據另一具體實施例，在將粒子束照射到目標位置上之前及/或之後供應第二氣體成分。
舉例來說，第二氣體成分經由管線系統傳送到目標位置。在這種情況下，可提供閥門或類似的控制裝置，用於設定管線系統中第二氣體成分的體積或質量流率，以精確控制第二氣體成分的供應。舉例來說，在目標位置受到照射之前，通過開啟相應的閥門來供應第二氣體成分。接著，關閉閥門並射入粒子束。根據從閥門到目標位置處的噴嘴的管線長度，即使閥門關閉，進入製程氣體環境中的氣體流量仍會減少。此外，吸附在表面上的氣體分子在一段時間內仍保持吸附在表面上，因此儘管在照射期間不再提供第二氣體成分的事實，仍實現了正面的效果。也可以說，即使在閥門關閉之後，在目標位置區域的製程氣體環境中的第二氣體成分的分壓或化學計量分數在一定期間內仍然足夠高，以達到正面的效果。
根據另一具體實施例，在將粒子束照射到目標位置上的過程中供應第二氣體成分。
根據另一具體實施例，另外供應包含氧化劑及/或還原劑的第三氣體成分。
第三氣體成分可在將粒子束照射到目標位置上之前、期間及/或之後的時間發生。可在供應第一及/或第二氣體成分之前、期間及/或之後的時間供應第三氣體成分，及/或相對於第一及/或第二氣體成分間歇地供應第三氣體成分。在這種情況下，間歇地是指交替供應各個成分。
氧化劑的例子為過氧化氫H 2O 2、一氧化二氮N 2O。還原劑的例子為氧化氮NO、二氧化氮NO 2、硝酸HNO 3、氫氣H 2、氨NH 3及/或甲烷CH 4。需要指出的是，氧化劑也可作用為還原劑，且還原劑也可作用為氧化劑，這取決於被氧化或還原的其他相應成分的氧化或還原能力的強弱。
借助第三氣體成分，藉由產生額外的反應路徑及/或有利地影響平衡反應的化學平衡，有可能對蝕刻製程進行甚至更有效的控制。
在具體實施例中，有可能另外供應化學惰性的緩衝氣體，其可特別有助於蝕刻製程的穩定性，例如在空間和時間上基本為均勻的蝕刻速率。合適的緩衝氣體較佳為惰性氣體，例如氬氣。
根據進一步的具體實施例，第一氣體成分、第二氣體成分及/或第三氣體成分的供應包含：提供相應成分的固相或液相、設定相應成分的固相或液相的溫度以使得在固相或液相上實現相應成分的規定蒸氣壓、以及通過相應的供應管線將相應的氣體成分供應到製程氣體環境。
此具體實施例在控制相應成分的個別氣流方面是特別有利的。舉例來說，對於所供應的每個成分，提供單獨的容器或罐體，於其中儲存相應的固相或液相。每個罐體都有一個專用的熱調節構件，其可用於設定罐體內容物的溫度。熱調節構件包含例如電熱元件，例如帕耳帖元件，其可用於冷卻或加熱。也有可能提供冷卻電路，以實現遠低於0°C的溫度。
可通過溫度來非常精確地控制各個成分的固相或液相的蒸氣壓。由於製程氣體環境的低壓，從相應罐提到製程氣體環境存在一壓力梯度，且這導致相應的氣體成分從罐體經由供應管線流入製程氣體環境。
兩種或更多種氣體成分的單獨氣流在例如一共同混合室中彼此混合，該混合室為相應供應管線的端點且另一供應管線從該混合室通向製程氣體環境，從而形成了均勻的混合物。
根據另一具體實施例，藉由設定相應供應管線的管線橫截面及/或藉由控制關閉閥門的工作週期來控制相應氣體成分的質量流率及/或體積流率。
以這種方式，有可能更精確地控制氣體流量，並實現氣體流量的快速變化。舉例來說，在射入粒子束之前，選擇第一和第二氣體成分的第一氣體流量比，而在發射期間選擇第二氣體流量比，並在發射之後選擇第三氣體流量比。此處的相應持續時間在幾分鐘的範圍內。相應成分的固相或液相溫度不能快速改變，因為熱傳導過程本身在幾分鐘範圍內的時間尺度上運行。
舉例來說，在相應的供應管線中存在用於控制相應氣體成分的質量流率及/或體積流率的相應供應閥門，其中相應的供應閥門係組態以設定規定的管線橫截面。
替代地或附加地，閥門可根據規定的介於0和100之間工作週期或工作因數在關閉位置和開啟位置之間切換。這裡的工作週期表示供應閥門的關閉時間與供應閥門的開啟時間的比率，其中0=始終開啟，100=始終關閉。舉例來說，選擇一秒作為基本間隔，意味著最短可能的開啟或關閉時間為一秒，工作週期為10表示供應閥門打開一秒，然後關閉十秒。這種方法，也稱作「截波(chopping)」，導致製程氣體環境中的相應氣體成分的分壓波動可忽略不計，特別是因為供應管線的體積以緩衝的方式保持氣流，即使閥門關閉。
根據另一具體實施例，粒子束由帶電粒子組成(consist of)，更具體地由電子組成。
電子的一個優點為它們對光束下的表面只造成很小的損壞或沒有損壞，因為它們不會深入穿透材料且可簡單地作為電流流出。此外，電子束可聚焦到非常小的入射區域，直徑在10 nm左右，因此蝕刻製程的解析度特別高。
根據另一具體實施例，微影光罩係實施為用於EUV微影。
EUV微影光罩與可透射地使用的微影光罩(例如用於DUV微影的微影光罩(DUV：深紫外光，工作光波長例如為193 nm))具有根本上不同的構造。舉例來說，DUV微影光罩特徵為具有透明的石英基板和同樣透明但具有相位影響特性的結構層，例如氮化矽。EUV微影光罩的化學性質與此完全不同，因為材料的光學特性在EUV波長下有根本的不同。
舉例來說，EUV微影光罩具有分層結構，其中基底由載體或基板形成，該載體或基板可例如由熔融石英或矽組成。布拉格反射鏡或多層反射鏡設置於稍後在操作中接收工作光束的一側上，其專門針對工作光的相應波長實施。在此配置中，具有高和低折射率(基於工作光波長)並具有約為工作光波長的一半的層厚度的層交替設置在彼此之上。工作光具有例如13.5 nm的波長。在該情況下，合適的反射鏡可為多層反射鏡，其包含複數個雙薄層，例如由鉬和矽構成(composed of)，每個薄層具有6.75 nm的層厚，形式為布拉格反射鏡(用於垂直入射)。多層反射鏡可使用已知的沉積製程製造，例如化學氣相沉積(CVD)等。設置在多層反射鏡上的是蝕刻停止層。首先，蝕刻停止層具有在對結構化薄層進行結構化時停止所使用的蝕刻製程的功能，使得多層反射鏡不受侵蝕。其次，蝕刻停止層本身就是多層反射鏡的一部分。因此，蝕刻停止層特別地具有與工作光相對應的層厚度。舉例來說，蝕刻停止層由釕或另一種貴金屬構成。蝕刻停止層上的結構化層吸收EUV輻射，因此是對輻射的空間照明強度進行調節的層。
對於EUV微影光罩，表面均勻性要求特別嚴格。尤其有必要將反射表面的任何粗糙度控制在次奈米範圍內，否則將會有散射損失且微影製程相應地受到損害。
根據另一具體實施例，微影光罩具有蝕刻停止層，其正面載有由吸收微影製程中使用的輻射的材料所構成的結構化薄層，其中相較於相對結構化薄層的蝕刻速率，活化的第一氣體成分相對於蝕刻停止層的蝕刻速率至少低2倍，較佳為低5倍，更佳為低10倍。
結構化薄層尤其包含鉭的化合物，例如氮化鉭TaN、氧化鉭TaO、氮氧化鉭TaNO、氮化硼鉭TaBN等。然而，吸收用於在微影製程中曝光的輻射的其他材料在這裡同樣是可能的。特別地，蝕刻停止層包含貴金屬，例如釕。通過蝕刻選擇性可以更有效地控制蝕刻製程。
根據另一具體實施例，微影光罩包含實施為由複數個雙層構成的多層反射鏡的反射鏡層，其中相應的雙層包含由第一化學成分構成的第一層和由第二化學成分構成的第二層，其中第一層和第二層的相應層厚度在3-50 nm的範圍內，較佳為3-20 nm，更佳為5-10 nm，又更佳為5-8 nm，又再更佳為6-7 nm。
第一化學成分和第二化學成分的光學特性(尤其是折射率)與微影製程中所使用的輻射有關。
舉例來說，多層反射鏡包含 50-100 個雙層，即100-200個單獨的層。多層反射鏡還可具有另外的中間層，其具有例如減少原子從一層擴散到多層疊堆內的相鄰層中的作用。這種中間層較佳具有在光學方面基本上是不可察覺的層厚度 - 例如，幾層原子的厚度。
第一和第二化學成分的相應組合較佳基於兩種化學成分的折射率對比來選擇。考慮到入射角，相應的層厚度較佳係選擇使得層的光學活性厚度對應於大約波長的一半。舉例來說，為了補償中間層，可能與此略有偏差。
根據另一具體實施例，粒子束具有1 eV-100 keV的能量，較佳為3 eV-30 keV，更佳為10 eV-10 keV，又更佳為30 eV-3 keV，再更佳為100 eV– 1 keV。
束能量較佳係選擇使得束中的盡可能多的入射粒子導致第一氣體成分的分子的活化。為此目的，非常低的束能量是有利的。另一方面，微影光罩的充電效應可能由於經由粒子束提供的電荷載子而發生，這可能導致粒子束的轉向並因此導致解析度的降低。為了最小化這種影響，較高的束能量是有利的。
舉例來說，粒子束由電子組成，電子束的電流為1-1000 pA，較佳在1-100 pA 的範圍內，更佳在10-70 pA 的範圍內，又更佳在20-40 pA。較高的電流可導致較高的反應速率並因此加速蝕刻製程，但較高的電流也會導致表面的更多充電。
根據第二態樣，提出了藉由根據第一態樣的方法所產生的微影光罩，更特別地為非透射式EUV微影光罩。
根據第三態樣，提出了一種用於微影光罩、更具體為非透射EUV微影光罩的粒子束誘導蝕刻的設備。設備包含用於提供製程氣體環境的外殼，以及用於在微影光罩上的目標位置處聚焦發射粒子束的構件。進一步提供了用於在製程氣體環境中的目標位置處提供第一氣體成分的構件，其中第一氣體成分可藉由活化轉化為反應形式，其中反應形式與微影光罩的材料反應以形成揮發性化合物。進一步提供了用於在製程氣體環境中的目標位置處提供第二氣體成分的構件，其中第二氣體成分包含矽與氧、氮及/或碳的化合物。
設備特別包含控制裝置，其用於致動用以在目標位置處聚焦發射粒子束的構件、用於致動用以在目標位置處提供第一氣體成分的構件、以及用於致動用以在目標位置處提供第二氣體成分的構件，該控制裝置係組態使得第一氣體成分和第二氣體成分的提供在時間上早於及/或同步於粒子束在目標位置處的聚焦發射。
此設備較佳係根據第一態樣的方法進行操作。設備具有與上述方法相同的優點。
針對所提出的方法描述的具體實施例和特徵也相應地對所提出的裝置有效，反之亦然。
舉例來說，設備包含設置在真空外殼中的電子柱，其組態用於將電子束聚焦發射到設置在樣品保持器的樣品上。此設備可例如為改良的電子顯微鏡。真空外殼有利地提供製程氣體環境，所提供的壓力例如為在10 -5-10 -8毫巴範圍內的壓力。製程氣體環境中的壓力可能會受到空間和時間波動的影響。用於提供第一和第二氣體成分的相應構件尤其包含容納大量相應成分於其中的容器或罐體。如果相應成分以氣體形式儲存，則構件較佳為高壓容器，其將氣體保持在數百巴的壓力下。在容器中有利地提供相應成分的液相或固相，其中成分的蒸氣壓通過溫度來控制。在這種情況下，個別氣體分子從液相或固相直接蒸發或昇華到氣相。相應構件還包含供應管線，其在盡可能靠近目標位置的噴嘴處結束。以這種方式，相應的氣體成分被非常緊密地且針對性地供應到微影光罩上的目標位置。此供應管線可包含閥門及/或其他製程工程裝置。
控制裝置特別地組態以控制使用該設備所執行的製程(例如蝕刻製程)的時間進程。舉例來說，控制裝置控制電子顯微鏡並控制用於第一和第二氣體成分的供應管線中的閥門。控制裝置在技術上可實現為硬體及/或軟體。如果實施為硬體，則控制裝置可例如實施為電腦或微處理器。如果實施為軟體，則控制裝置可實施為電腦程式產品、功能、例程、演算法、程序代碼的一部分、或可執行物件。
本案中的「一；一個」不必理解為僅限於一個元件。相反地，也可提供複數個元件，例如兩個、三個或更多個。此處使用的任何其他數字也不應被理解為對所陳述的元件數量有嚴格限制。相反地，可能有向上和向下的數值偏差，除非有相反的指示。
本發明的進一步可能的實施方式還包含前文或下文關於示例性具體實施例所描述的特徵或具體實施例的未明確提及的組合。在這種情況下，本技術領域具有通常知識者也將加入個別態樣作為對本發明的各個基本形式的改進或補充。
圖1示意性地顯示了通過微影光罩100的截面，其正經歷粒子束誘導處理操作。此操作更具體地為一局部誘導蝕刻製程，其中從微影光罩100燒蝕材料。蝕刻製程也可應用於(未示出)異物，例如灰塵顆粒，其例如已落在微影光罩100的表面。
在所繪示的微影光罩100的示例中，光罩是例如適用於EUV微影的光罩，在反射的基礎上操作。這意味著運行中的工作光照射在微影光罩100上並被反射回相同的半空間。EUV在此處代表「極紫外光」，且表示工作光波長在0.1 nm到30 nm之間。
在此示例中，微影光罩100具有分層結構，其中基底由載體或基板102形成，其可例如由熔融石英所組成。多層反射鏡104設置在隨後在操作中以工作光照射的一側上，其特別地針對工作光的相應波長而設計作為布拉格反射鏡。在此配置中，高折射率層和低折射率層(其基於工作光的波長)交替設置在彼此之上，層厚度約為工作光波長的一半，乘以工作光在微影光罩100上的入射角的正弦值。舉例來說，工作光具有13.5 nm的波長。在該情況下，適合於入射角為90°的多層反射鏡將為包含複數個鉬和矽的雙薄層(每個薄層的層厚度為6.75 nm)的反射鏡104，作為布拉格反射鏡。在光線傾斜入射的情況下，選擇的層厚度必須更小。多層反射鏡104包含例如多達100個這樣的雙薄層。多層反射鏡104可由已知的沉積製程來製造，例如化學氣相沉積(CVD)等。設置在多層反射鏡104上的是蝕刻停止層106。此蝕刻停止層106的第一個功能是停止在結構化薄層108的結構化中所使用的蝕刻製程，使得多層反射鏡104或基板102不被侵蝕。此外，蝕刻停止層106本身為多層反射鏡104的一部分，因此形成多層反射鏡104的第一層。因此，蝕刻停止層106特別地具有與工作光相應地適配的層厚度。蝕刻停止層106例如由釕或另一貴金屬所組成。
舉例來說，這類型的層結構實現了對EUV照明的照射強度的約70%的反射率。為了實現微影所需的照明強度的局部調節，結構化層108設置在蝕刻停止層106上。結構化層108包含例如氮化硼鉭TaBN、氮化鉭TaN、氧化硼鉭TaBO、及/或氧化鉭TaO。舉例來說，為了製造結構化層108，首先在整個區域上施加一層TaBN，並接著選擇性地蝕刻。在保留有TaBN層的區域中，入射的工作光大幅地衰減。因為反射光束穿過TaBN層兩次，所以少於約10%的入射強度在TaBN層的區域中被反射。
在微影光罩100的生產過程中，可能會出現缺陷(例如，參見圖3)。在強度調節的微影光罩的情況下，特別區分透明缺陷和不透明缺陷。透明缺陷的結果是，在只有低強度或沒有強度的位置曝光時，強度太高。不透明缺陷的結果是相反的：換言之，在相應位置，強度不存在或強度相對於所需強度來說太低了。
在此示例中，可能的錯誤來源特別為多層反射鏡104的構造(包含蝕刻停止層106)中的錯誤，以及結構化層108的結構化過程中的錯誤。結構化層108可以非常針對性的方式來修復，因為這些缺陷位於表面上，因此可以直接接觸到。用於此目的的一合適技術為粒子束誘導程序，因為它們能夠實現針對性的局部工作。在這方面所考慮的粒子包含離子、電子和光子(雷射或類似物)。特別有利的是電子束，因為一方面它們可聚焦在一個非常小的目標點上，另一方面它們只造成相對非常小的損壞，或者沒有損壞，例如受到電子束作用的表面的結構變化。造成此情況的原因尤其包含電子具有相對較低的穿透深度這一事實。相比之下，離子尤其會更深地穿透材料，在那裡它們有時會導致摻雜，從而導致材料的結構改變，可能產生不利後果。雷射束相對於電子束的缺點是它們不能聚焦到如此小的區域上，因此工作過程的空間選擇性和解析度較低。此示例中的輻射為電子束110。
在此示例中，存在不透明缺陷112，其形式為結構化層108中TaBN層的未去除部分。使用局部誘導蝕刻製程來移除缺陷112。為此目的，首先需要激活電子束110(一般來說：粒子束110)，其次需要可藉由激活而轉化為反應形式的第一氣體成分GK1。
特別地，在目標位置ZP上掃描聚焦的電子束110。目標位置ZP 的範圍例如在5 nm–2 µm的範圍內。在撞擊點處，聚焦粒子束110較佳具有近似高斯光束分布(基於強度)，其半高全寬在1 nm – 50 nm的範圍內。可有利地調整聚焦。電子束110係偏轉使得，在各個情況下，在規定的停留時間內，它會照射與撞擊點相同尺寸的點。這裡也可使用術語「像素」。舉例來說，目標位置ZP劃分為像素，這些像素由電子束110連續照射。舉例來說，停留時間在從幾百皮秒到數微秒的範圍內。根據目標位置ZP的大小和像素的大小，有一個定義的週期時間來完成一個完整的過程。在10 6個像素和1000 ps的停留時間的情況下，週期時間例如為1 ms。舉例來說，在蝕刻製程中，對目標位置ZP施加數百萬個週期，這意味著電子束110在目標位置ZP上掃描數百萬次。
第一氣體成分GK1(例如XeF 2)較佳以針對性的方式供應到目標位置ZP。在這種情況下，個別XeF 2分子可吸附在微影光罩100的表面上。在吸附狀態下，吸附分子與表面原子之間的相互作用比較強。由於激活電子束110及/或由於在目標點ZP中由電子束110觸發的二次程序，且特別是由來自近表面原子的二次電子，第一氣體成分GK1的分子被激活。在XeF 2的例子中，舉例來說，此分子被解離了，所產生的氟原子或氟自由基與TaBN層的表面原子反應並形成揮發性氣體化合物，其經由製程氣體環境ATM揮發。如此一來，出現了材料的局部燒蝕。
由於XeF 2是一種比較有活性的物質，在某種程度上，即使沒有被粒子束110激活，也會與表面原子發生自發反應，這會導致不受控制的蝕刻。這在很大程度上取決於第一氣體成分GK1(蝕刻氣體)和自由表面的化學性質之間所利用的組合。為了更有效地控制蝕刻製程，有可能供應各種添加氣體，這些氣體實現緩衝功能或鈍化功能。在這方面已知的是在蝕刻製程中使用水，其具有鈍化效果。然而，水的問題在於它可能侵蝕蝕刻停止層106，其例如由釕或另一種貴金屬組成。在此示例中替代水來供應作為第二氣體成分GK2的是四乙基正矽酸鹽Si(OC 2H 5) 4，也稱為四乙氧矽烷，以下簡稱為TEOS。TEOS為粒子束誘導製程中已知的沉積氣體，且例如用於氧化矽層的局部生成。首先，TEOS具有鈍化作用，使得自發蝕刻製程基本上不發生或根本不發生，且其次蝕刻停止層106不被侵蝕。在暴露於電子束110下，TEOS可導致包含氧化矽、氮化矽和碳化矽以及這些化合物的混合相的沉積物。這可有助於蝕刻製程的選擇性或控制。此外，可注意到，氧化矽、氮化矽和碳化矽僅對EUV輻射進行相對較小的衰減，因此在這種情況下可能由氧化矽、氮化矽和碳化矽形成的薄層可忽略不計。
在本發明的蝕刻製程中，第一和第二氣體成分GK1、GK2供應到目標位置ZP的時間較佳為在電子束110照射到目標位置ZP之前及/或期間。因此，可在電子束110被照射到目標位置ZP上的同時控制製程氣體環境ATM的成分，從而藉由在蝕刻製程中使用第二氣體成分GK2來實現前文和下文所描述的有利效果。
圖2顯示了用於微影光罩100(例如圖1中的EUV微影光罩100)的粒子束誘導蝕刻的設備200的示意方塊圖。裝置200具有外殼210，其藉由真空泵250抽真空至10 -2–10 -8mBar範圍內的壓力，以在外殼210中產生製程氣體環境ATM。設備200具有設置在真空外殼210中的構件220，用於提供聚焦粒子束110。構件220具有束製備單元222以及一或多個束引導及/或束成形構件224、225，其以期望的方式將粒子束110引導至目標點ZP。舉例來說，這裡所討論的裝置為電子柱220，其組態用於提供聚焦電子束110。在這種情況下，束引導和束成形元件224、225特別地實施為多極。有利地，進一步設置偵測器226，其偵測反向散射電子及/或二次電子並因此組態以擷取微影光罩100的電子顯微鏡影像。以這種方式可在原位追踪在微影光罩100上的工作操作。
設備200具有用於保持和定位要在其上工作的微影光罩100的樣品平台202，且此平台較佳可在兩個、更佳為三個空間方向上致動。此外，樣品平台202可安裝成可傾斜和可旋轉的，以相對於構件220(更具體地為相對於粒子束110)以最大可能的準確度來對準(未示出)微影光罩100。樣品平台202有利地安裝有減振器，並與架構的其餘部分機械地解耦分離(未示出)。
設置在外殼210外部的是用於提供第一氣體成分GK1的構件230和用於提供第二氣體成分GK2的構件240。各個構件230、240的具體實施例較佳係使得它們控制相應成分的固相或液相的溫度，以設定相應氣體成分GK1、GK2的蒸氣壓。以這種方式有可能有利地實現針對相應製程最佳化的相應氣體成分GK1、GK2的氣流，而無需閥門等。然而，這並不排除額外提供閥門等，因為閥門能夠有利地實現非常快速的氣流變化。構件230、240中的每一個具有進入殼體210的供應線232、242，其通向相應的噴嘴。噴嘴有利地指向目標點ZP，使得供應的氣體GK1、GK2在目標點ZP以針對性的方式與微影光罩100的表面接觸。這提高了製程控制和蝕刻製程的效率。除了構件230、240之外，可提供以類似方式實現的其他構件(未示出)，用於將另外的氣體成分(例如緩衝氣體、氧化或還原氣體)供應到製程氣體環境ATM中。
圖中也顯示了抽吸單元260，其組態以在抽吸下從目標點ZP的區域抽出過量的氣體以及特別是揮發性反應產物；這例如使用另外的真空泵250來完成。這允許更有效地控制製程氣體環境ATM的組成(composition)，且特別地它防止反應產物沉降在微影光罩100上的別處或防止因過量氣體而發生的其他不可預見的程序。
圖3a和圖3b顯示了在粒子束誘導蝕刻製程之前和之後的微影光罩100的電子顯微鏡影像。此處描述的示例具有平行結構；然而，這僅為說明性的，不應被解釋為強加任何限制。其他微影光罩可具有各種其他幾何形式。所繪示的微影光罩100特別為EUV微影光罩，其例如具有圖1所示的層結構。
圖3a顯示了具有吸收區域形式的缺陷的微影光罩100，這在此時並非有意為之。以白色虛線表示的框用於強調缺陷區域。EUV微影光罩100與圖2的設備200經歷例如所提出的粒子束誘導蝕刻製程，其中指定的目標位置ZP (見圖1)為微影光罩100的材料要被移除的區域。
圖3b顯示了在執行蝕刻製程之後的EUV微影光罩100。顯然地，缺陷已成功地移除，且微影光罩100上的線現在都彼此分離。白框用於強調維修位置。微影光罩100現在具有預期結構，且可用於例如EUV微影製程。
圖4a-4c示意性地顯示了在微影光罩100上的已知粒子束誘導蝕刻製程。習知的製程存在不希望的副作用，如下所述。圖4a顯示了初始情況，其中微影光罩100設置在製程氣體環境ATM1中。主要由第一材料108a(例如氮化鉭TaN)構成的結構化層108被蝕刻。層108的表面由不同的材料108b組成，其例如包含氧化鉭TaO及/或氮氧化鉭TaON。舉例來說，這類型的近表面層108b可自己自發地形成(在這種情況下，層108b具有幾奈米的厚度)，或可以針對性的方式沉積(在這種情況下，層厚度可任意地設置)。微影光罩100可具有其他更多層，如圖1所示，其為了清楚起見而未在此處示出。蝕刻製程例如藉由圖2的設備200來進行。
圖4a-4c中的製程是在製程氣體環境ATM1下進行的，其包含例如作為蝕刻氣體的XeF 2和作為鈍化氣體的H 2O。舉例來說，意圖是要移除缺陷112，如圖3a所示。缺陷112在此處由虛線界定。目標位置ZP相應地放置在缺陷112的區域中。
如圖4b所示，通過粒子束110以針對性的方式進行蝕刻製程，其中目標位置ZP中的層108被向下移除至基板101。舉例來說，目標位置ZP被劃分成像素，其中一像素對應於聚焦粒子束110在層108上的撞擊區域，且粒子束110逐個像素地掃描目標位置。在每個循環中，層108的多個原子層被燒蝕。在這種情況下，首先暴露外層108b，接著分段暴露內層108a。
在蝕刻製程中，可能會出現不想要的損壞DMG1、DMG2的情況。因此，例如，微影光罩100的基板101可能被損壞，如由粗糙表面DMG1所表示。因為蝕刻過程並不總是在目標位置ZP的每個像素以完全相同的速度發生，所以會出現基板101在某些像素處已經暴露而在其他像素處仍有待燒蝕材料的情況。因此，蝕刻製程繼續，且這在基板101已經敞開的區域中可能導致由粒子束110以及由侵蝕性蝕刻氣體(尤其是活化形式)、及/或由在製程氣體環境ATM1中作為鈍化氣體存在的水造成的損壞DMG1的情況。
此外，在目標位置ZP的邊緣處，層108的側壁隨著蝕刻製程的進行而暴露，可能存在進一步損壞DMG2的情況。這方面的例子為對層108的暴露側壁進行侵蝕的蝕刻製程，其可能導致側壁退化。
在所示的目標位置ZP處的此蝕刻製程結束後，在例如微影光罩100的另一位置處進行蝕刻製程(未示出)。在此過程中，製程氣體環境ATM1中的氣體繼續與暴露層108a直接接觸。在這種情況下，可能會發生自發反應，其中暴露材料108a受到侵蝕。結果，可能發生不想要的蝕刻製程，且可能導致形式為表面層108b的底層蝕刻的進一步損壞DMG3，如圖4c所示。此過程不受控制地進行，因此可能妨礙了針對性的蝕刻製程。舉例來說，當近表面層108b沒有受到第一氣體成分GK1的侵蝕或僅受到輕微侵蝕，而材料108a受到顯著侵蝕時，就會發生損壞DMG3。
圖5a-5c顯示了在粒子束誘導蝕刻之前(圖5a)和之後(圖5b和圖5c)的微影光罩100的一系列電子顯微鏡影像，其使用參考圖4a-4c所描述的蝕刻製程。舉例來說，微影光罩100具有圖1所示的結構。
基板106和結構化層108在電子顯微鏡影像中清晰可見。圖5a以虛線框的形式顯示了目標位置ZP。在這種情況下，目標位置ZP位於基板106上。聚焦粒子束110如參考圖1所描述的那樣掃描目標位置ZP(參見圖1或圖2)。
圖5b顯示了蝕刻製程後的工作區域，影像是用600 V的電子束能量擷取的。利用這種能量，有可能擷取特別是拓撲結構。在受到粒子束110作用的區域中，可感覺到輕微的變色，這表示在此區域中基板表面被損壞。損壞的區域由虛線DMG1強調。此外，層108的邊緣與圖5a的比較顯示了這些邊緣同樣表現出損壞DMG2並不再如此清晰地界定。
圖5c顯示了工作區域的另一影像，此影像是用更高的電子束能量擷取的，特別是使材料的對比度變得可見。暗點DMG1表示蝕刻停止層106在這些位置已被完全蝕刻掉。在這些位置，也不能排除更深的損壞，例如對多層反射鏡104(見圖1)的損壞。
舉例來說，所顯示的損壞DMG1、DMG2的實例會導致微影製程中EUV輻射的反射減少，這可能會導致微結構組件生產中的錯誤。在磨損的邊緣，更多的輻射被散射，這同樣可能會損害曝光製程。
圖6a-6c顯示了由已知的蝕刻製程對EUV微影光罩100上的蝕刻停止層106造成的進一步損壞，其中EUV微影光罩100具有例如與圖1所示的微影光罩相同的構造。在這種情況下，舉例來說，所使用的蝕刻製程包含提供XeF 2作為蝕刻氣體、H 2O作為鈍化氣體、和NO 2作為緩衝氣體。蝕刻製程用於移除位於目標位置ZP區域中的一列鉭氮化硼TaBN材料。
圖6a顯示了微影光罩100的工作區域的電子顯微鏡影像。在目標位置ZP的區域中可看到顯的變亮，這表明損壞DMG1。同樣有證據的是四個位置標記DC。為清楚起見，僅用參考符號標記了一個。位置標記DC的目的是視覺化和補償微影光罩100和用於在發射過程期間提供聚焦粒子束110(參見圖1或圖2)的構件220(參見圖2)之間的相對偏移。在這種情況下，在蝕刻製程過程中會定期地掃描位置標記DC，因此在它們周圍也可看到變亮的損壞區域。
圖6b顯示了用光化輻射所擷取的微影光罩100的影像。舉例來說，圖6b顯示了反射輻射的二維強度分佈，例如在使用微影光罩100的微影製程中會出現在樣品上。亮度的差異對應於強度的差異。反射強度在蝕刻停止層106的區域中約為70%且在結構化層108的區域中小於10%。受損區域DMG1同樣可識別為發光。顯示了一感興趣的ROI區域，它穿過損壞的區域DMG1。感興趣區域ROI的強度值在圖6c中繪示為位置的函數，其標記(「z」和「0」)與圖6b吻合。
圖6c的圖表顯示了感興趣區域ROI中的EUV輻射的反射強度R作為位置的函數。位置「z」和「0」與圖6b一致。縱軸表示強度I，其例如歸一化為最高值。量測結果顯示，在位置「z」處的反射強度有最小值。這表明對蝕刻停止層106的損壞導致EUV輻射的較差反射率，並因此導致較差的微影製程。
圖7a-7c顯示類似於圖4a-4c的蝕刻製程，但在此處是根據本發明進行。因此，實質地抑制了參照圖4a-4c所闡明的不想要或不受控制的副作用。
在圖7a-7c的示例中，製程氣體環境ATM包含例如作為蝕刻氣體的XeF 2和作為添加氣體的TEOS。蝕刻製程以針對性的方式進行，圖4b所示示例情況也是如此，如圖7b所示。然而，與圖4b相反，製程氣體環境ATM中TEOS的存在導致鈍化層109的形成，鈍化層109基本上由例如氧化矽或二氧化矽組成。此鈍化層109可例如藉由從製程氣體環境ATM沉積第二氣體成分GK2及/或藉由第二氣體成分GK2的分子與暴露材料108a的化學反應來產生。鈍化層109具有密封或鈍化基板101和層108a的暴露表面的有利效果，因此不會發生或僅不顯著地發生參照圖3b所解釋的類型的損壞。可注意到，也可藉由激活蝕刻製程來燒蝕層109。因此，有利地，不會形成層109的高層厚度。特別地藉由控制氣體供應來控制程序，其中氣體供應決定了在目標位置ZP的區域中的製程氣體成分ATM的組成。
因此鈍化層109具有減少或完全抑制損壞基板101的優點。此外，防止了可能同樣限制微影光罩100的品質的自發蝕刻反應。因此，非常針對性且乾淨的蝕刻製程是可能的。
特別地，可能的情況是不形成統一的層109，而是僅第二氣體成分GK2的一些原子從製程氣體環境ATM中沉積在被蝕刻製程燒蝕的表面上，及/或與來自表面層的原子反應。因此避免了層形成。
圖8a-8c顯示了以本發明的蝕刻製程來加工的微影光罩100。微影光罩100具有例如參照圖1所闡明的層構造。在頂側可見的部分是結構化層108且部分是蝕刻停止層106。微影光罩100經受一蝕刻製程，其中供應的第一氣體成分GK1(見圖1或圖2)為XeF 2，且供應的第二氣體成分(見圖1或圖2)為TEOS。沒有使用其他添加氣體。經由成分的相應液相或固相的溫度來控制氣流，在該示例中XeF 2保持在-20°C的溫度，且TEOS保持在-33°C的溫度。為了激活第一氣體成分GK1，使用了聚焦電子束110(見圖1或圖2)。在暴露的蝕刻停止層106上的兩個相鄰的矩形目標位置ZP上進行蝕刻製程。
這裡的圖8a顯示了微影光罩100的工作區域的電子顯微鏡影像，該影像是以600V的電子能量擷取的，這意味著表面結構很明顯。在兩個目標位置ZP的區域中，可感覺到非常輕微的變亮，這表示表面結構發生了輕微的變化，例如表面粗糙度。
圖8b顯示了微影光罩100的工作區域的電子顯微鏡影像，其以更高的電子能量擷取，產生鮮明的材料對比。在此影像中，若沉積物已形成在蝕刻停止層106上或若蝕刻停止層106已被蝕刻掉，將可明顯看出，如圖5c所示。圖8b顯示了基本上沒有形成沉積物且蝕刻停止層106在蝕刻製程期間基本上沒有受到侵蝕。
圖8c顯示了以光化輻射拍攝的微影光罩100的影像，其顯示了反射強度。反射強度在蝕刻停止層106的區域中約為70%，且在結構化層108的區域中小於10%。在目標位置ZP的區域中，與蝕刻停止層106的其餘未輻照表面相比，只能看到非常微小的偏差。
在這種情況下，與導致損壞的傳統製程相比(參見圖5a-5c以及圖6a-6c)，蝕刻停止層106沒有損壞。
圖9顯示了使用粒子束誘導蝕刻製程在微影光罩100(參見圖1-8)上工作的方法的示意方塊圖。在第一步驟S1中，在製程氣體環境ATM中提供微影光罩100(見圖1、2和7)。舉例來說，微影光罩100配置在設備200的樣品平台202上，且外殼210被抽真空至約10 -6-10 -8毫巴的壓力。在第二步驟S2中，聚焦粒子束110(見圖1或圖2)被照射到微影光罩100上的目標位置ZP(見圖1-8)上。在第三步驟S3中，第一氣體成分GK1(見圖1或2)被供應到製程氣體環境ATM中的目標位置ZP。第一氣體成分GK1可藉由活化轉化為反應形式，其中反應形式與微影光罩100的材料反應以形成揮發性化合物。第一氣體成分GK1特別是由粒子束110激活、及/或由被粒子束110所觸發的次級效應激活。在第四步驟S4中，供應至少一種第二氣體成分GK2(見圖1和圖2)至製程氣體環境ATM中的目標位置ZP。在預定的製程條件下，當暴露於粒子束110時，第二氣體成分GK2形成包含矽與氧、氮及/或碳的化合物的沉積物。較佳地選擇蝕刻製程中的製程條件，使得不形成沉積物或僅形成非常少量的沉積物。
在該方法中，特別地，第三步驟S3和第四步驟S4在時間上為在第二步驟之前執行及/或與第二步驟S2同步地執行。
圖10顯示了用於微影光罩100的粒子束誘導蝕刻的設備200的另一具體實施例的示意方塊圖。圖10的設備200具有參照圖2闡明的設備200的所有特徵，且出於這個原因，這些特徵在此不再贅述。設備200特別地藉由參照圖9所闡明的方法來操作。
此外，圖10中的設備200具有控制裝置270。控制裝置270例如實施為用於控制設備200的一控制電腦的一部分。控制裝置270組態用以啟動構件220用於在目標位置ZP處聚焦發射粒子束110、用以啟動構件230用於在目標位置ZP處提供第一氣體成分GK1、以及用以啟動構件240用於在目標位置ZP處提供第二氣體成分GK2P。在此配置中，控制裝置270啟動構件230和構件240，使得在時間上在粒子束110的聚焦發射之前及/或與粒子束110的聚焦發射同步地提供第一氣體成分GK1和第二氣體成分GK2至目標位置ZP。
控制裝置270致動相應構件的概念係理解為例如表示控制裝置270發送控制命令至相應構件、更具體地為發送控制命令至相應構件的控制器，此控制命令包含在該方法中的相應時間點所預期的針對相應構件的設定。舉例來說，控制命令可藉由有線或無線的方式通過光傳輸區段進行傳輸。
儘管已基於示例性具體實施例描述了本發明，但本發明可以多種方式進行修改。
100:微影光罩 101:基板 102:基板 104:多層反射鏡 106:蝕刻停止層 108:結構化層 108a:層 108b:層 109:層 110:粒子束 112:缺陷 200:設備 202:樣品平台 210:外殼 220:構件 222:束製備單元 224:束成形構件 225:束成形構件 226:偵測器 230:構件 232:供應線 240:構件 242:供應線 250:真空泵 260:抽吸單元 270:控制裝置 ATM:製程氣體環境 ATM1:製程氣體環境 DC:位置標記 DMG1:損壞 DMG2:損壞 DMG3:損壞 GK1:第一氣體成分 GK2:第二氣體成分 I:強度 POS:位置 R:反射強度 ROI:感興趣區域 S1-S4:步驟 Z:位置 ZP:目標位置
本發明的其他有利配置和態樣為附屬項請求項以及下文所描述的本發明的示例性具體實施例的標的。在下文中，將參照附圖基於較佳具體實施例來更詳細地解釋本發明。
圖1示意性地顯示了正在經歷粒子束誘導處理操作的微影光罩的截面圖；
圖2顯示了用於微影光罩的粒子束誘導蝕刻的設備的示意方塊圖；
圖3a和圖3b顯示了在粒子束誘導蝕刻製程之前和之後的微影光罩的電子顯微鏡影像；
圖4a-4c顯示了在微影光罩上的已知粒子束誘導蝕刻製程；
圖5a-5c顯示了藉由已知蝕刻製程進行蝕刻之前和之後的微影光罩的一系列電子顯微鏡影像；
圖6a-6c顯示了由已知蝕刻製程所引起的對基板的損壞；
圖7a-7c顯示了在微影光罩上的本發明的粒子束誘導蝕刻製程；
圖8a-8d顯示了使用本發明的蝕刻製程處理的微影光罩；
圖9顯示了用以使用粒子束誘導蝕刻製程來處理微影光罩的方法的示意方塊圖；以及
圖10顯示了用於微影光罩的粒子束誘導蝕刻的另一設備的示意方塊圖。
除非另有說明，圖中相同的元件或具有相同功能的元件具有相同的元件符號。還應注意到，附圖中的各圖例不一定按比例繪製。
100:微影光罩
102:基板
104:多層反射鏡
106:蝕刻停止層
108:結構化層
110:粒子束
112:缺陷
ATM:製程氣體環境
GK1:第一氣體成分
GK2:第二氣體成分
ZP:目標位置

Claims (17)

  1. 一種用於一微影光罩的粒子束誘導蝕刻的方法，特別是用於一非透射式EUV微影光罩，該方法包含以下步驟： a) 在一製程氣體環境中提供該微影光罩，b) 將一聚焦粒子束發射到該微影光罩上的一目標位置上，c) 供應至少一第一氣體成分至該製程氣體環境中的該目標位置，其中該第一氣體成分可藉由活化轉化為一反應形式，其中該反應形式與該微影光罩的一材料反應以形成一揮發性化合物，以及d) 供應至少一第二氣體成分至該製程氣體環境中的該目標位置，其中該第二氣體成分包含矽與氧、氮及/或碳的一化合物，其中步驟c)和d)在時間上先於步驟b)進行及/或與步驟b)同步進行。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第二氣體成分包含一矽酸鹽、一矽烷、一矽氧烷、一矽氮烷及/或一異氰酸矽。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中該第二氣體成分在預定製程條件下暴露於該粒子束而形成一沉積物，該沉積物包含矽與氧、氮及/或碳的一化合物。
  4. 如請求項3所述之方法，其中在該微影光罩的濕化學清洗步驟中移除由該第二氣體成分在該蝕刻製程的過程中所形成的一沉積物。
  5. 如請求項1到4的其中任一項所述之方法，其中該第一氣體成分包含二氟化氙XeF 2、六氟化硫SF 6、四氟化硫SF 4、三氟化氮NF 3、三氟化磷PF 3、六氟化鎢WF 6、六氯化鎢WCl 6、六氟化鉬MoF 6、氟化氫NOHF、氟化氮氧NOF、三磷六氟化三氮P 3N 3F 6的其中一種。
  6. 如請求項1到5的其中任一項所述之方法，其中該第二氣體成分的供應在時間上發生在將該粒子束發射到該目標位置之前及/或之後。
  7. 如請求項1到6的其中任一項所述之方法，其中其中該第二氣體成分的供應發生在將該粒子束發射到該目標位置的過程中。
  8. 如請求項1到7的其中任一項所述之方法，包含：供應包含一氧化劑及/或一還原劑的一第三氣體成分。
  9. 如請求項1到8的其中任一項所述之方法，其中該第一氣體成分、該第二氣體成分、及/或該第三氣體成分的供應包含：提供該相應成分的一固相或一液相，設定該相應成分的該固相或該液相的一溫度，以使該相應成分在該固相或該液相上達到一規定蒸氣壓，以及經由一相應供應管線將該相應氣體成分供應到該製程氣體環境中。
  10. 如請求項9所述之方法，其中藉由設定該相應供應管線的一管線橫截面及/或藉由控制一關閉閥的一工作週期來控制該相應成分的一質量流率及/或一體積流率。
  11. 如請求項1到10的其中任一項所述之方法，其中該粒子束由帶電粒子組成，更特別地由電子組成。
  12. 如請求項1到11的其中任一項所述之方法，其中該微影光罩係實施用於EUV微影。
  13. 如請求項1到12的其中任一項所述之方法，其中該微影光罩具有一蝕刻停止層，其面向側承載一結構化薄層，該結構化薄層由吸收在一微影製程中所使用的輻射的材料所構成，其中活化的該第一氣體成分相對於該蝕刻停止層的一蝕刻速率比相對於該結構化薄層的蝕刻速率至少低2倍、較佳為低5倍、更佳為低10倍。
  14. 如請求項12或13所述之方法，其中該微影光罩具有一反射鏡層，其實施為由複數個雙層所構成的一多層反射鏡，其中一相應雙層包含由一第一化學成分所構成的一第一層和由一第二化學成分所構成的一第二層，其中該第一層和該第二層的一相應層厚度在3 nm至50 nm、較佳在3 nm至20 nm、更佳在5 nm至10 nm、又更佳在5 nm至8 nm的一範圍內。
  15. 如請求項1到14的其中任一項所述之方法，其中該粒子束具有1 eV – 100 keV的能量、較佳為3 eV – 30 keV的能量、更佳為10 eV – 10 keV的能量、又更佳為30 eV – 3 keV的能量、再更佳為100 eV – 1 keV的能量。
  16. 一種微影光罩，更特別地為一非透射式EUV微影光罩，其由請求項1-15中的任一項所述的方法產生。
  17. 一種用於一微影光罩的粒子束誘導蝕刻的設備，特別是用於一非透射EUV微影光罩，該設備具有： 用於提供一製程氣體環境的一外殼，用於在該微影光罩上的一目標位置處聚焦發射一粒子束的一構件，用於在該製程氣體環境中的該目標位置處提供一第一氣體成分的一構件，其中該第一氣體成分可藉由活化來轉化為一反應形式，其中該反應形式與該微影光罩的一材料反應以形成一揮發性化合物，用於在該製程氣體環境中的該目標位置處提供一第二氣體成分的一構件，其中該第二氣體成分包含矽與氧、氮及/或碳的一化合物，以及一控制裝置，其用於啟動用於在該目標位置處聚焦發射該粒子束的該構件、用於啟動用於在該目標位置處提供該第一氣體成分的該構件、以及用於啟動用於在該目標位置處提供該第二氣體成分的該構件，該控制裝置係組態使得在時間上在該粒子束的聚焦發射之前及/或與該粒子束的聚焦發射同步地提供該第一氣體成分和該第二氣體成分至該目標位置。
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