TWI838678B - 蝕刻基板之系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種處理一工件之方法，其可包括在一基礎層之一第一側上形成一第一層。該基礎層可為包括複數個層之一基板的部分。該方法亦可包括在該第一層上形成一第二層。該第二層之一材料可包括金屬。該方法亦可包括在該第二層中形成一開口，藉由蝕刻在該第一層中形成一開口，及移除該第二層。該方法可包括對該第一層之乾式蝕刻。

Description

蝕刻基板之系統及方法

本文中提供之實施例係關於用於處理工件之表面的系統及方法，且更特定言之，係關於使用金屬作為蝕刻光罩以及在工件上執行電化學蝕刻。舉例而言，實施例可適用於在電子顯微術裝置中形成諸如孔徑陣列之微特徵孔徑的製程。

在用於積體電路(IC)之製造製程中，可在晶圓上形成多種結構。舉例而言，可在IC晶片上形成線跡、通孔、電晶體、電容器、二極體等。伴隨計算能力增加之趨勢，可增加IC組件之封裝密度，或可進一步微型化特徵。因此，確保在無缺陷之情況下製造IC組件以確保良率愈來愈重要。在晶圓上形成微型化特徵可涉及具有眾多個別步驟之複雜製程。甚至一個步驟中之誤差有可能顯著影響最終產品之功能。舉例而言，在製作期間可能在晶圓或光罩上出現圖案缺陷、非所邀請之粒子(殘餘物)或類似者，且可能藉此減小良率。現代IC對缺陷愈來愈敏感，且因此，形成不含缺陷之結構愈來愈重要。

製造製程可包括蝕刻。蝕刻為一種自晶圓表面移除材料之方式，且可適用於形成某些結構，諸如孔、溝槽或通孔等。在蝕刻製程中，蝕刻劑可能侵蝕晶圓上所暴露之特徵。因此，可使用光罩來覆蓋不應被蝕刻之特徵。典型地，將諸如光阻之光敏有機材料用作光罩以將圖案轉印至晶圓。在選擇性照明時，當在負型光阻中時，可對光阻經暴露之部分進行固化，或當在正型光阻中時，使該部分對顯影劑更易溶。可將晶圓暴露於顯影劑溶液，且可移除光阻之部分。隨後，可在不由光阻覆蓋之位置中蝕刻晶圓。

蝕刻可包括濕式蝕刻或乾式蝕刻。在諸如離子束蝕刻(IBE)之乾式蝕刻中，可藉由高能粒子轟擊晶圓表面。當蝕刻由藉由光阻形成之光罩覆蓋的晶圓時，光阻可能在晶圓表面上留下殘餘物。舉例而言，藉由離子束轟擊之光阻可變得硬化，且可甚至在顯影之後在晶圓之表面上留下有機殘餘物。殘餘物可對藉由蝕刻形成之所得結構具有不利影響。舉例而言，在待與電子束檢測(EBI)工具一起使用之孔徑結構中，殘餘物可導致帶電粒子散射於孔徑孔之邊緣附近。此可能對電子束孔徑為致命缺陷。

因此，需要改良製造孔(諸如孔徑)之方式。

本發明之實施例可提供一種處理一工件之方法。該方法可包括在一基礎層之一第一側上形成一第一層。該基礎層可為包括複數個層之一基板的部分。該方法亦可包括在該第一層上形成一第二層。該第二層之一材料可包括金屬。該方法亦可包括在該第二層中形成一開口，藉由蝕刻在該第一層中形成一開口，及移除該第二層。該方法可包括對該第一層之乾式蝕刻。

在一些實施例中，該方法可進一步包括在該第二層上形成一光罩層，在該光罩層中形成一開口，及經由該光罩層蝕刻該第二層。經由該光罩層蝕刻該第二層可指在該光罩層仍在該工件上之一狀態下將一蝕刻劑施加至該工件。該光罩層之一材料可包括光阻。

在一些實施例中，該方法可進一步包括在該基礎層中形成一開口。該基礎層中之該開口可大於該第一層中之該開口。在該基礎層中形成該開口可包括在該基礎層之一第二側上形成一第三層。該第二側可與該第一側相對。該方法可進一步包括在該第三層中形成一開口以及經由該第三層蝕刻該基礎層。經由該第三層蝕刻該基礎層可指在該第三層仍在該工件上之一狀態下將一蝕刻劑施加至該工件。該第三層可指一防護材料。

本發明之實施例亦可提供一種工件，其藉由包括以下操作之一方法獲得：在一基礎層之一第一側上形成一第一層；在該第一層上形成一第二層；在該第二層中形成一開口；藉由蝕刻在該第一層中形成一開口；及移除該第二層。

本發明之實施例亦可提供一種孔徑，其藉由包括以下操作之一方法獲得：在一基礎層之一第一側上形成一第一層；在該第一層上形成一第二層；在該第二層中形成一開口；藉由蝕刻在該第一層中形成一開口；移除該第二層；及在該基礎層中形成一開口。該基礎層中之該開口可大於該第一層中之該開口。

本發明之實施例亦可提供一種在一工件中形成一開口之方法。該工件可為一前驅體結構，該前驅體結構包括：一第一層，其在一基礎層之一第一側上，該第一層包括一第一開口；及一第二層，其在該第一層之一第二側上，該第二側與該第一側相對，且第二層包括一第二開口。該方法可包括藉由電化學蝕刻在該基礎層中形成一開口。該第一層可指一金屬層，且該第二層可指一防護材料。

本發明之例示性優勢及效果將自結合隨附圖式之以下描述中變得顯而易見，其中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。

現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於隨附圖式中。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或類似元件。闡述於例示性實施例之以下描述中之實施方案並不表示根據本發明的所有實施方案。實情為，該等實施方案僅為根據關於如所附申請專利範圍中所列舉之本發明的態樣之系統、裝置及方法之實例。出於清楚起見，可放大圖式中之組件的相對尺寸。

在製造供用於IC晶片中之一些特徵或其他微結構時，可能需要形成具有凹穴之孔結構。舉例而言，圖4展示具有帶開口之一個層及帶較大開口之另一層的基板301。此結構可允許束25穿過而不撞擊支撐結構之側壁。

為形成此結構，可使用在具有若干層之工件中形成兩個孔的製程。頂部層中之第一孔可與在底層中形成第二孔分離地形成。當在頂部層中形成第一孔時，可使用使用光微影之已知製程。光微影涉及使用光以經由光罩將圖案轉印至表面。光微影用於許多半導體製造製程中。在典型光微影製程中，將光敏材料(諸如光阻材料)散佈於工件之表面上。隨後，使具有特定幾何形狀之光罩與工件對準。隨後將光投影至工件上，且由於一些光被光罩阻擋，因此將光罩之幾何形狀投影至光阻上。光阻與光反應，且可促使暴露部分固化。隨後，可移除光阻之未固化部分。

在於工件中形成雙孔結構時，光微影可用以在工件之頂部上提供層，該層用作蝕刻光罩。如同光微影光罩，蝕刻光罩可阻止覆蓋區域暴露於與下伏表面反應之試劑。蝕刻光罩可由光阻材料製成。舉例而言，在如圖3中所示之步驟A4中，光罩層320將阻擋蝕刻劑(離子束330)與第一金屬層310之覆蓋部分，從而允許在第一金屬層310中蝕刻開口311，同時使第一金屬層310之其他部分保持完好。

然而，當在蝕刻製程期間使用光阻材料時，可能在底層上留下殘餘物。舉例而言，在圖3之步驟A4中，使光罩層320暴露於離子束330可導致光罩層320之部分硬化。光罩層320之硬化部分可能難以移除，且因此可能在第一金屬層310上留下殘餘物(諸如，如圖4中所示之殘餘物401)。此類殘餘物可導致缺陷，應避免該等缺陷。

根據本發明之實施例，可使用在具有若干層之工件中形成孔的改良方法。在一些實施例中，可在第一金屬層與光罩層之間設置額外層。舉例而言，如圖5中所示，在步驟B4處，在第一金屬層510與光罩層520之間設置第二金屬層515。額外層可充當蝕刻光罩，且相較於光阻材料層可對形成殘餘物更具有抗性。因此，可形成具有潔淨圓孔之結構。舉例而言，可在第一金屬層515中形成開口511。具有此孔結構之工件可適用於例如形成孔徑器件。孔徑器件可用於例如電子束檢測工具中。

此外，在一些實施例中，電化學蝕刻可用以在工件之基礎層中形成孔。舉例而言，如圖8中所示，電化學蝕刻可用以自基礎層500移除材料以形成開口505。使用電化學蝕刻形成之結構可具有經改良之結構強度、可再生性及均一性，其尤其對於電子束顯微術中之應用可為有價值的。

在不限制本發明之範疇的情況下，實施例之描述及圖式可例示性地參考電子束。然而，實施例並不用以將本發明限於特定帶電粒子。舉例而言，供與電子束一起使用之孔徑可類似地應用於光子束、x射線束及離子束等。

如本文中所使用，除非另外特別陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件包括A或B，則除非另外特別陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件包括A、B或C，則除非另外特別陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。

現參考圖1A，其說明根據本發明之實施例的例示性孔徑。孔徑10可包括基板101。該基板可為可包括複數個層之平面結構。該等層可在垂直於基板101之厚度方向的二維平面中延伸。基板101之厚度方向可平行於軸15。基板101可形成為具有金屬材料。在一些實施例中，基板101可形成為具有半導體材料。在一些實施例中，基板101可形成為具有僅一個層。

孔徑10之基板101可包括形成為具有孔111之板110。孔111可為圓形。孔111可在平行於軸15之方向上延伸穿過板110。孔111可與軸15對準。

在一些實施例中，孔徑10可用以限制入射束之大小。舉例而言，束20可沿軸15行進。束20可為帶電粒子束、光子束、x射線束或其類似者。束20可藉由經組態以沿光軸發射帶電粒子之源(諸如帶電粒子源)產生。諸如電子槍之帶電粒子源可經組態以沿軸15發射電子。在一些實施例中，在到達孔徑10之前，束20可行進穿過透鏡、偏轉器或其他元件。舉例而言，束20可藉由光學元件塑形為準直束。在一些實施例中，諸如在圖1A中所示，束20可包括發散束。束20亦可包括會聚束。孔徑10可藉由阻檔束20之一些部分行進穿過孔111而將束20塑形為束25。

如圖1B中所示，束20可包括個別帶電粒子26a、26b等。在一些實施例中，孔徑10可用作微調孔徑。孔徑10可微調構成束20的將最終不用以形成用於照明樣本之探測光點之帶電粒子的部分。舉例而言，孔徑10可切掉束20之帶電粒子中之一些以限制束電流。孔徑10可用以自束20形成小束，且小束可形成為具有所要形狀或大小。在一些實施例中，可能需要形成具有特定形狀或特定電流之小束。因此，對於一些應用，可能需要使用具有孔111之孔徑10，該孔111為特定大小，且儘可能圓。可能需要形成呈具有預定直徑之正圓的孔111。

孔徑可能使束變形或降低粒子光學系統之最終成像品質。舉例而言，孔徑10可能引入像散。孔徑板110之厚度愈大，像散可能愈大。圖1B展示例示性穿隧效應。板110可具有某一有限厚度。舉例而言，板110可形成為具有均一厚度T1之平面層。板110中之孔111可具有在厚度方向上延伸之側壁。束20中之個別帶電粒子可能受板110之結構影響。舉例而言，一些帶電粒子可撞擊孔111之側壁且經反射。如圖1B中所示，帶電粒子26b可具有其軌跡，該軌跡在行進穿過孔徑10時改變。因此，可能需要將板110形成為儘可能薄。

減小待用作孔徑之平面層的厚度可涉及眾多問題。舉例而言，隨著厚度減小，可能存在結構強度及耐久性之對應降低。可能需要形成耐受作用於其上之各種應力的孔徑。舉例而言，孔徑可能需要耐受入射束之高入射角而不經歷高於某一臨限值之變形。入射於孔徑板上之束可由於帶電粒子之吸收而導致在孔徑板中產生高熱。然而，當使孔徑板過薄時，孔徑孔之邊緣周圍的區域可能由於應力或其他因素而開始偏離平坦。亦即，形成孔徑板之平面層可具有偏離共平面之部分。舉例而言，孔徑孔周圍之邊緣附近的區域可變為波浪狀或花朵狀。

在一些實施例中，孔徑可包括孔徑板及支撐層。支撐層可支撐孔徑板且提供結構強度。支撐層可鄰近孔徑板，且在一些實施例中可直接接觸孔徑板。支撐層可以使得在孔徑中存在凹穴之方式形成。藉由使用支撐層，可使形成孔徑板之頂部平面層之厚度更薄。

圖2A說明根據本發明之實施例的例示性孔徑。如圖2A中所示，可提供包括基板201之孔徑200，該基板201包括複數個層。基板201可包括孔徑板210及支撐層220。孔徑板210可堆疊於支撐層220之頂部上。孔徑板210可包括第一孔211，且支撐層220可包括第二孔221。孔徑200可與軸15對準，該軸15可與帶電粒子束之光軸共線。由於行進穿過孔徑200之束可包括發散束，因此支撐層220可以使得在孔徑200中形成凹穴之方式形成。第一孔211之大小可小於第二孔221之大小。因此，穿過第一孔211之擴增束可繼續擴增而不碰撞第二孔221之側壁。在一些實施例中，孔徑板210與支撐層220之間的過渡可包括銳利拐角。舉例而言，第二孔221之側壁可平行於軸15以使得在孔徑板210面向支撐層220之側形成90度拐角。在一些實施例中，孔徑板210與支撐層220之間的過渡可包括光滑曲面。

第一孔211可形成為具有小於第二孔221之直徑D2的直徑D1。直徑D2可基於預定比率來指定。亦即，比率D2/D1可經預先設定。比率D2/D1可基於束20之聚焦的角度來設定。在一些實施例中，比率D2/D1可經設定在例如1.5至5之範圍內。

圖2B為如自頂側觀察之孔徑200的俯視圖。如圖2B中所示，自孔徑200之頂側，設置具有第一孔211之孔徑板210。在圖2B之視圖中，穿過孔徑200之束可經導向至頁面中。

圖2C為如自底側觀察之孔徑200的仰視圖。在圖2C之視圖中，穿過孔徑200之束可經導向至頁面外。如圖2C中所示，自孔徑200之底側，支撐層220及孔徑板210可為可見的。支撐層220可設置有第二孔221，該第二孔221具有比第一孔211大等於C1的量的大小。亦即，自第一孔211之邊緣至第二孔221之邊緣的距離可由尺寸C1給定。尺寸C1可在第一孔211與第二孔221之整個外周周圍恆定。在一些實施例中，尺寸C1可具有小於或等於預定值之偏差。舉例而言，尺寸C1可在第一孔211與第二孔221之整個外周周圍變化不超過30%。

支撐層220可經設置為具有預定厚度及尺寸C1之預定值。經設置為離第一孔211之邊緣距離C1之第二孔221可提供穿通空間以使得穿過之束可繼續擴增。此外，第二孔221可經設置遠離第一孔211之邊緣距離C1，以使得防止穿過第一孔211之束的帶電粒子與第二孔221之側壁相互作用。可存在C1之最小值以使得第二孔221不干擾穿過孔徑200之束。C1之最小值可係基於例如對束之成像效果。C1之最小值可基於第一孔211之大小來設定。舉例而言，C1可為第一孔211之直徑D1的倍數，諸如0.5。在一些實施例中，C1之最小值可經設定在第一孔211之直徑D1的0.1倍至2.5倍之範圍內。

同時，支撐層220可對孔徑板210提供機械支撐。構成支撐層220之材料的量愈大，機械支撐可愈大。此外，支撐層220與第一孔211愈近，機械支撐可愈大。因此，考慮機械支撐，可能需要將C1之值設定為儘可能小以使得在第一孔211周圍提供更多材料。

在向孔徑板210提供機械支撐與避免對穿過孔徑200之束的影響之間可存在權衡關係。因此，可基於考慮束影響及機械支撐之預定判據來判定C1之值。在一些實施例中，可將C1之值設定為恆定值。舉例而言，可將C1之值設定為50 µm。在一些實施例中，可將C1之值設定於諸如25 µm至100 µm之範圍內。

形成第一孔211及第二孔221之製程可包括機械處理、化學處理或移除材料之其他方法。舉例而言，形成孔之方法可包含使用鑽孔、雷射及其類似方法。然而，移除材料之機械方法(諸如鑽孔)可能對孔之所得幾何形狀具有消極影響。舉例而言，孔可能形成有鋸齒邊緣或其他瑕疵。具有瑕疵之孔可偏離所要形狀，諸如正圓之形狀。此外，具有瑕疵之孔可產生偏離平坦平面形狀之孔徑板。形成有瑕疵之孔在用作束之孔徑時可能具有不利影響。舉例而言，瑕疵可能影響行進穿過孔徑之束的帶電粒子。

在一些實施例中，具有第一孔211及第二孔221之孔徑200可藉由微影、蝕刻或其他製程形成。現將參考圖3來描述形成第一孔211及第二孔221之方法。

如圖3中所示，在步驟A1中，可設置構成基板301之部分的基礎層。舉例而言，可設置基礎層300。在一些實施例中，孔徑用以限制電子束檢測系統中之電子電流，其中孔徑材料具有最少熱膨脹且因此可精確保持孔大小而不管來自電子轟擊之加熱影響至關重要。

基礎層300可為單個單石材料。基礎層300之材料可為金屬，諸如鉬。基礎層300可為平坦鉬板。鉬板可經機械輥壓，且可具有高強度及表面粗糙度。步驟A1可包括對鉬薄片進行拋光。步驟A1可包括執行應力緩解。舉例而言，步驟A1可包括對基礎層300進行退火。

步驟A1可包括其他表面處理步驟。舉例而言，步驟A1可包括移除表面有機物或其他粒子雜質。步驟A1可包括化學蝕刻。步驟A1可包括可遵循化學蝕刻之超音波蝕刻。在將另一層施加至基礎層300之前，步驟A1可包括自基礎層300之表面移除水蒸氣。

在步驟A2中，可在基礎層300之頂部上設置第一金屬層310。舉例而言，第一金屬層310可藉由濺鍍而施加至基礎層300之頂部。在一些實施例中，可在將第一金屬層310設置於基礎層300上之前施加黏著層。第一金屬層310之材料可為例如鉑。黏著層可包括例如鈦。第一金屬層310可用以形成孔徑板。可基於針對孔徑之判據來判定第一金屬層310之厚度。在一些實施例中，第一金屬層310之厚度可小於或等於1.4 µm。在一些實施例中，可將沈積於基礎層300上之第一金屬層310的厚度設定為例如0.2 µm至1.5 µm。在一些實施例中，第一金屬層310之厚度可為0.5 µm。

在步驟A3中，可在第一金屬層310之頂部上設置光罩層320。步驟A3可包括在第一金屬層310上施加且圖案化光阻。設置光罩層320可包括將光阻材料之膜塗佈於第一金屬層310上，加熱基板301，以及藉由光微影將圖案轉印至光阻。在執行光微影之前加熱基板可對小孔之圓度具有顯著影響。在執行光微影之後，可執行進一步處理。舉例而言，可執行後烘烤及顯影。如圖3中所示，在步驟A3處，光罩層320可形成為具有可藉由光微影形成之開口321。開口321可包括具有圓形邊緣之孔。

在步驟A4中，可執行乾式蝕刻製程。乾式蝕刻可包括離子束蝕刻(IBE)，且可為非等向性製程。步驟A4可包括將離子束330施加至第一金屬層310之頂部表面。光罩層320可形成為具有開口321，且因此可蝕刻掉第一金屬層未由光罩320覆蓋之部分。蝕刻可進行直至蝕穿第一金屬層310之整個厚度，藉此在第一金屬層310中形成開口311。開口311可包括具有圓形邊緣之孔。在一些實施例中，離子束330可為垂直入射於基板301上之準直束。在一些實施例中，可以一角度將離子束330施加至基板301。舉例而言，可相對於基板301之厚度方向以30度角度將離子束330朝基板301導向。當以一角度施加離子束330時，基板301可在暴露期間旋轉。舉例而言，基板301可以25 rpm旋轉。

在步驟A5中，可移除光罩層320。步驟A5可包括濕式顯影法或乾式顯影法。步驟A5可包括使用諸如丙酮之顯影劑來移除光罩層320。在一些實施例中，可使用感應耦合式電漿蝕刻(ICP)來移除可包括於光罩層320中之光阻。

步驟A5亦可包括在基礎層300之底側上設置防護材料340。在步驟A5中，基板301可翻轉以使得可對基礎層300鄰近於第一金屬層310之側的相對側執行處理。設置防護材料340可包括在基礎層300上施加且圖案化光阻。類似於上文針對光罩層320所論述，設置防護材料340可包括在基礎層300上塗佈光阻材料，加熱基板301，以及藉由光微影將圖案轉印至光阻。在執行光微影之前或之後，可執行進一步處理，諸如前烘烤或後烘烤。如圖3中所示，在步驟A5處，防護材料340可形成為具有可藉由光微影形成之開口341。開口341可包括具有圓形邊緣之孔。開口341可大於形成於第一金屬層310中之開口311。舉例而言，可包括於開口341中之圓孔可具有大於可包括於開口311中之圓孔之直徑的直徑。

在步驟A6中，可執行濕式蝕刻製程。濕式蝕刻可包括化學蝕刻，且可為各向同性製程。步驟A6可包括將化學蝕刻劑350施加至基礎層300之底部表面。化學蝕刻劑350可包括酸或媒染劑。防護材料340可形成為具有開口341，且因此可蝕刻掉基礎層300未由防護材料340覆蓋之部分。蝕刻可進行直至蝕穿基礎層300之部分的整個厚度，藉此在基礎層300中形成開口305。開口305可與開口311連通。開口305可包括穿通孔，該穿通孔在其位於基板301之底側上的外周周圍具有圓形邊緣。

在步驟A7中，可移除防護材料340。步驟A7可包括顯影。步驟A7可包括使用諸如丙酮之顯影劑來移除防護材料340。步驟A7可包括類似於包括於步驟A5中用以移除光罩層320之製程。

在圖3中所示之製程中，可形成具有帶第一開口之第一層及帶第二開口之第二層的結構。第二開口可大於第一開口，以使得形成凹穴。藉由圖3之製程形成的結構可用作孔徑380。

現參考圖4，其說明根據本發明之實施例的用作孔徑380之結構。孔徑380可類似於上文參考圖1A及圖1B所論述之孔徑10。孔徑380可包括具有複數個層之平面結構，該複數個層在垂直於厚度方向之二維平面中延伸。孔徑380可用以限制入射束之大小，該入射束諸如可沿軸15行進之束20。與孔徑10相比，孔徑380可形成為具有可比孔徑10之板110更薄的第一金屬層310。作為比較實例，孔徑10之板110可具有約7 µm之厚度T1。孔徑380之第一金屬層310可具有約1 µm或更小之厚度。孔徑380可包括可充當支撐材料之基礎層300。因此，可使第一金屬層310比自身提供其自有結構支撐之相當的孔徑板更薄。由於可使第一金屬層310更薄，因此孔徑380可對穿過之束產生更小的影響。舉例而言，可降低穿隧效應。

藉由涉及對光阻光罩層進行乾式蝕刻之製程產生的孔徑380可能遭遇以下問題。舉例而言，當乾式蝕刻製程經組態以移除相對較厚之金屬層時，該製程可能導致金屬層之頂部上的光罩層留下殘餘物。在圖3之製程中，如同在步驟A4中，離子束330可用以蝕刻由鉑製成之第一金屬層310。可將離子束330施加至基板301之頂部，以使得束330入射於光罩層320上。將高能離子束施加至可包括於光罩層320中之光阻材料可導致光罩層320變得硬化。光罩層320之硬化區域可能難以藉由濕式或乾式顯影製程移除。舉例而言，在步驟A4之後，可能難以藉由諸如丙酮或O2電漿之顯影劑完全移除光罩層320，且可能在第一金屬層310之頂部上留下一些殘餘物。如圖4中所示，可能在第一金屬層310上留下殘餘物401。

諸如由光阻材料產生之有機殘餘物可能干擾孔徑380對自其穿過之束進行塑形的操作。舉例而言，殘餘物可導致開口之形狀偏離其預期形狀，或可留下不規則邊緣。此外，對於電子束孔徑，孔徑表面應不含諸如有機殘餘物之雜質，以防止影響電子穿過孔徑之軌跡。在一些應用中，保持孔徑孔之邊緣附近的區域不含殘餘物可尤其重要。

為降低形成殘餘物之可能性，可在較小程度上執行乾式蝕刻。因此，對光罩層320中之光阻的固化可在較小程度上進行。為此，可相應地降低第一金屬層310之厚度。舉例而言，可使用較薄第一金屬層310以使得在步驟A4中，可降低離子束強度或暴露時間。因此，可將第一金屬層310蝕穿從而以較少時間或以較弱的離子束330之暴露來形成開口311，且可防止光罩層320形成殘餘物。

然而，或許並不可能完全防止由光罩層320形成殘餘物。此外，降低第一金屬層310之厚度可能限制設計可撓性，且可導致其他設計權衡。

降低形成殘餘物之可能性的另一種方式可為使用較厚光罩層320。舉例而言，在根據步驟A3之標稱製程中，可藉由在第一金屬層310上塗佈2.5 µm厚的光阻層來形成光罩層320。在一些實施例中，可相對於標稱製程設置較厚之光阻層。舉例而言，可設置5 µm厚之光阻層作為光罩層320。因此，在步驟A4中，當離子束330轟擊光罩層320時，可存在較大可能性僅使光罩層320之頂部部分變得硬化，且仍可移除光罩層320而不在第一金屬層310上留下殘餘物。

然而，增加光罩層320之厚度可能對用於形成開口311之圖案化解析度具有不利影響。舉例而言，較厚光罩結構可能降低用於形成較小且較錯綜特徵之解析度。另外，或許並不可能完全防止由光罩層320形成殘餘物，即便在增加光罩層320之厚度時亦如此。此外，增加光罩層320之厚度可增加複雜度，且向圖3之製程增添其他併發情況。

本發明之一些實施例可提供一種用於形成可適用作孔徑且可降低或消除殘餘物之形成的結構的方法。

現參考圖5，其說明根據本發明之實施例的形成開口之方法。圖5之方法可包括使用微影、蝕刻或其他製程形成結構。

在步驟B1中，可設置基礎層500，該基礎層500可構成基板501之部分。基礎層500可為單個單石材料。基礎層500之材料可為金屬，諸如鉬。基礎層500可為平坦鉬板。步驟B1可類似於步驟A1，且可尤其包括對鉬板進行拋光。

在步驟B2中，可在基礎層500之頂部上設置第一金屬層510。舉例而言，可藉由濺鍍將第一金屬層510施加至基礎層500之頂部。在一些實施例中，可在將第一金屬層510設置於基礎層500上之前施加黏著層。第一金屬層510之材料可為例如鉑。黏著層可包括例如鈦。第一金屬層510可用以形成孔徑板。第一金屬層510之厚度可基於針對孔徑之判據來判定，該判據諸如用於以可接受量之變形來達成特定量之束電流限制的值。在一些實施例中，第一金屬層510之厚度可小於或等於1.4 µm。在一些實施例中，可將沈積於基礎層500上之第一金屬層510的厚度設定為例如0.2 µm至1.5 µm。在一些實施例中，第一金屬層510之厚度可為0.5 µm。步驟B2可類似於步驟A2，且可包括類似處理。

在步驟B3中，可在第一金屬層510之頂部上設置第二金屬層515。舉例而言，可藉由濺鍍將第二金屬層515施加至第一金屬層510之頂部。第二金屬層515可形成為具有與基板501之其他層具有不同溶解度的材料。舉例而言，第二金屬層之材料可為鉬。第二金屬層515之厚度可大於第一金屬層510之厚度。

在步驟B4中，可在第二金屬層515之頂部上設置光罩層520。步驟B4可包括在第二金屬層515上施加且圖案化光阻。設置光罩層520可包括將光阻材料之膜塗佈於第二金屬層515上，加熱基板501，以及藉由光微影將圖案轉印至光阻。在執行光微影之前加熱基板可對小孔之圓度具有顯著影響。步驟B4可類似於步驟A3，且可包括進一步處理，諸如後烘烤及顯影。如圖5中所示，在步驟B4處，光罩層520可形成為具有可藉由光微影形成之開口521。開口521可包括具有圓形邊緣之孔。

在步驟B5中，可移除第二金屬層515之部分。步驟B5可包括蝕刻，諸如濕式化學蝕刻製程。可使用蝕刻劑530，該蝕刻劑530侵蝕第二金屬層515之材料且不侵蝕光罩層520或第一金屬層510。蝕刻劑530可為包括試劑之化學溶液，該試劑侵蝕第二金屬層515之材料多於基板501之其他部分。在一些實施例中，相較於光罩層520之材料，第二金屬層515之材料可更易溶於蝕刻劑530。蝕刻可進行直至蝕穿第二金屬層515之整個厚度，藉此在第二金屬層515中形成開口516。開口516可包括具有圓形邊緣之孔。可將光罩層520之圖案轉印至第二金屬層515。

步驟B5可包括移除光罩層520。移除光罩層520可包括濕式顯影法或乾式顯影法。蝕刻劑530可包括顯影劑。在一些實施例中，光罩層520可隨在第二金屬層515中形成開口516之蝕刻製程一起移除。在一些實施例中，可在單獨步驟中移除光罩層520。

在步驟B6中，可執行可包括IBE之乾式蝕刻製程。步驟B6可類似於步驟A4，且可包括類似處理，諸如將離子束330施加至基板501之頂部表面。雖然光罩層520可能已經移除，但第二金屬層515可充當光罩。第二金屬層515可形成為具有開口516，且因此可蝕刻掉第一金屬層510未被第二金屬層515覆蓋之部分。蝕刻可進行直至蝕穿第一金屬層510之整個厚度，藉此在第一金屬層510中形成開口511。開口511可包括具有圓形邊緣之孔。離子束330可為垂直入射於基板501上或以一角度施加之準直光束。

在步驟B7中，可移除第二金屬層515。步驟B7可包括蝕刻，諸如濕式化學蝕刻製程。可使用侵蝕第二金屬層515之材料且不侵蝕第一金屬層510之蝕刻劑。在一些實施例中，第二金屬層515之材料與基礎層500之材料可相同。因此，當移除第二金屬層515時，可蝕刻掉基礎層500中之一些。然而，由於可執行進一步處理，諸如在基板501之底側上形成開口，因此可在步驟B7中進行的自基礎層500對材料之移除可為無關的。舉例而言，可自基板501之底側形成穿通孔，如下文將論述，且因此自基礎層500在開口511周圍對材料之移除可為無影響的。在步驟B7之後，可形成用作前驅體以供進一步處理之結構580。

進一步處理可包括與上文關於圖3所論述之步驟A5、A6及A7類似或相同的步驟或其他處理。舉例而言，在步驟B7之後，對結構580進一步處理可包括在基板501之底側上設置防護材料。基板501可翻轉以使得可對基礎層500具有第一金屬層510之側的相對側執行處理。形成於基礎層500之底部上的防護材料可藉由執行光微影來圖案化。其後，可執行濕式蝕刻製程。基礎層500之底部上的防護材料可形成為具有可大於開口511之開口，且因此可蝕刻掉基礎層500未被防護材料覆蓋之部分。蝕刻可進行直至蝕穿基礎層500之整個厚度，藉此在基礎層500中形成穿通孔。穿通孔可與開口511連通。可隨後藉由例如顯影來移除防護材料。

在圖5中所示之製程中，可形成具有帶第一開口之第一層的結構。在可對前驅體580執行之進一步處理之後，可形成第二開口。舉例而言，步驟A5、A6及A7之處理可用以形成第二開口。第二開口可大於第一開口，以使得形成凹穴。使用圖5之製程及其他處理所形成之結構可用以形成孔徑590。

現參考圖6，其說明孔徑590。可使用如圖5中所示之處理及諸如圖3之步驟A5、A6及A7的其他處理來形成孔徑590。除孔徑590可避免形成殘餘物401以外，孔徑590可類似於如圖2A至圖2C中所示之孔徑200。

孔徑590可包括基板501，該基板501包括在厚度方向上堆疊之複數個層。基板501之厚度方向可與軸15對準。基板501可包括第一金屬層510及基礎層500。第一金屬層510可充當孔徑板。基礎層500可充當支撐層。基礎層500可具有第一表面502及第二表面503。第一表面502與第二表面503可為基礎層500沿基板501之厚度方向的相對表面。第一金屬層510可具有第一表面512及第二表面513。第一表面512與第二表面513可為第一金屬層510沿基板501之厚度方向的相對表面。第一金屬層510可以使得基礎層500之第一表面502鄰近於第一金屬層510之第二表面513的方式堆疊於基礎層500之頂部上。第一表面502與第二表面513可彼此直接接觸。

第一金屬層510可包括第一開口，諸如開口511。開口511可包括圓孔。開口511可完全穿過第一金屬層510自第一表面512延伸至第二表面513。第一金屬層510可具有可平行於厚度方向之側壁514。基礎層500可包括第二開口，諸如開口505。開口505可包括穿通孔，當自基板501之底側觀察時，該穿通孔可具有圓形形狀。開口505可完全穿過基礎層500自第一表面502延伸至第二表面503。基礎層500可具有可平行於厚度方向之側壁504。在一些實施例中，側壁504可自第二表面503形成楔形且逐漸狹窄直至到達第一表面502。側壁504可在第二表面503與第一表面502之間形成光滑曲面。孔徑590可與軸15對準，該軸15可與帶電粒子束之光軸共線。基礎層500可形成為具有大於開口511之開口505以使得在孔徑590中形成凹穴。開口511可包括圓孔，該圓孔具有小於包括於開口505中之圓孔之直徑的直徑。第一金屬層510與基礎層500之間的過渡可包括銳利拐角509。側壁504可在第一表面502至第二表面503之間豎直以使得形成其中基礎層500與第一金屬層510相接的90度拐角。

在一些實施例中，開口511之直徑可小於200 µm。舉例而言，開口511之直徑可為150 µm、100 µm、70 µm、50 µm、35 µm或25 µm。開口505之直徑可小於500 µm。舉例而言，開口505之直徑可為250 µm、200 µm、170 µm、150 µm、132 µm或122 µm。

第一金屬層510之材料可不同於基礎層500之材料。相較於第二金屬層515之材料，第一金屬層510之材料可對蝕刻劑530更具有抗性。亦即，相較於第一金屬層510之材料，第二金屬層515之材料可更易溶於蝕刻劑530。因此，第一金屬層510可例如充當如在步驟B5中蝕穿第二金屬層515之蝕刻製程的蝕刻終止。溶解度可指材料在暴露於蝕刻劑、顯影劑、離子束等時分解、溶解或以其他方式反應之傾向性。相較於光罩層520或第二金屬層515之材料，第一金屬層510之材料可更易溶於離子束330 (亦即，離子束330侵蝕金屬層510多於光罩層520或第二金屬層515)。在一些實施例中，第一金屬層510與第二金屬層515對離子束330之溶解度可實質上相等。然而，由於第二金屬層515之厚度可大於第一金屬層510之厚度，因此離子束330可在蝕穿第二金屬層515之厚度之前蝕穿第一金屬層510以形成開口511。可隨後藉由進一步處理來移除第二金屬層515之殘餘，該進一步處理諸如第一金屬層510可對其具有抗性之濕式化學蝕刻。

藉由涉及對其上形成有第一金屬層之基礎層進行濕式蝕刻之製程產生的結構(諸如結構580)可能遭遇以下問題。舉例而言，使用化學蝕刻劑之濕式蝕刻為可對環境之條件敏感的製程，且可呈現非線性蝕刻速率等。環境條件可包括溫度、濕度、攪動等。濕式蝕刻亦可對溶劑之條件敏感，諸如濃度、批料稠度等。為達成高品質，可重複蝕刻結果可能需要對環境及溶劑條件之密切關注，其可能增加製造製程之成本及複雜度。舉例而言，可能難以維持設備之高環境標準且難以維持供應品之均一性。

此外，濕式蝕刻可對製程自身之隨機指數敏感。舉例而言，各向同性濕式蝕刻製程可自然地產生可變表面拓樸及蝕刻速率。因此，藉由濕式蝕刻產生之結構可具有低均一性。蝕刻製程持續愈久，隨機變化可變得愈大。

其他因素可包括結構之形態及潔淨度。舉例而言，結構580可包括開口511。開口511之大小亦可影響蝕刻速率。此外，在一些濕式蝕刻製程中，蝕刻之產物可包括氣體。因此，可形成排氣氣泡，從而可能阻止進一步蝕刻或降低蝕刻劑在待蝕刻表面上之運輸速率。在開口511為具有例如約25 µm或更小之直徑之圓孔的情況下，開口511對允許氣泡易於逸出而言可能過小，其可能導致蝕刻均一性降低。

此外，第一金屬層510可由由於來自濕式蝕刻製程之應力釋放效應而經歷變形。舉例而言，第一金屬層510可能由於來自濕式蝕刻製程之效應而導致塌陷或以其他方式偏離平面形狀，該濕式蝕刻製程蝕刻掉基礎層500可充當第一金屬層510之支撐的部分。

濕式蝕刻製程亦可能限制設計之可撓性。舉例而言，由於濕式蝕刻可對表面拓樸敏感，因此可能需要對基礎層500進行額外處理來準備濕式蝕刻。在執行濕式蝕刻之前，基礎層500之底部表面可經拋光以得到均一表面。然而，對材料之移除由於拋光而可能需要使基礎層500具備較大厚度以作為前驅體材料。執行精巧拋光製程以將基礎層500調整至適當厚度可顯著影響良率。

因此，在圖3之製程中，舉例而言，藉由施加如步驟A6及A7中之化學蝕刻劑350來形成開口305可導致開口305形成為具有低均一性，且可能對第一金屬層310具有不利影響。

為降低形成開口305時之異常的可能性，可將開口305之大小設定為預定大小或更大。舉例而言，防護材料340可形成為具有開口341，該開口341足夠大以保證可充當穿通孔之開口305將充分形成為濕式蝕刻之結果。亦即，可將開口305之大小設定為足夠大以形成與開口311連通之開口。在一些實施例中，在將開口311之直徑設定為約25 µm時，可將開口305之直徑設定為約150 µm。

然而，將開口305之大小設定為較大以調適濕式蝕刻效應的缺點可為第一金屬層310之強度可減小。舉例而言，在一些實施例中，在將諸如開口311之第一開口的直徑設定為約25 µm時，可能需要將穿通孔(諸如開口305)之直徑設定為約65 µm以提供結構強度。因此，將開口305之直徑設定為較大以考慮濕式蝕刻效應可涉及結構強度之權衡。當第一金屬層310之厚度較薄(例如約1 µm)時，由於第一金屬層310在開口311附近之結構問題，此權衡可導致顯著設計約束。

本發明之一些實施例可提供一種用於在基板中形成第二孔之方法，該第二孔可適用作穿通孔且可解決濕式蝕刻製程之缺點。

現參考圖7，其說明根據本發明之實施例的形成開口之方法。圖7之方法可包括使用微影、蝕刻或其他製程形成結構。

在步驟C1中，可設置基板501。步驟C1可遵循上文參考圖5所論述之步驟B7。因此，步驟C1可以結構580開始，該結構580可充當用於形成第二孔之前驅體。

在步驟C2中，可在基礎層500之底側上設置防護材料540。基礎層500之底側可與鄰近於第一金屬層510之側相對。設置防護材料540可包括在基礎層500上施加且圖案化光阻。類似於上文針對光罩層320及光罩層520所論述，設置防護材料540可包括將光阻材料塗佈於基礎層500上，加熱基板501，以及藉由光微影將圖案轉印至光阻。在執行光微影之前或之後，可執行進一步處理，諸如前烘烤或後烘烤。此外，在一些實施例中，防護材料540可經設置為除開口541以外完全覆蓋基板501。舉例而言，在一些處理步驟中，基板501可完全浸沒於蝕刻溶液中，且因此，防護材料540可經組態以覆蓋基板501之所有側以防止蝕刻。

如圖7中所示，在步驟C2處，防護材料540可形成為具有可藉由光微影形成之開口541。開口541可包括具有圓形邊緣之孔。開口541可大於形成於第一金屬層510中之開口511。舉例而言，可包括於開口541中之圓孔可具有大於可包括於開口511中之圓孔之直徑的直徑。

在步驟C3中，可執行電化學蝕刻製程以自基礎層500移除材料。如下文將進一步詳細論述，電化學蝕刻可涉及使用包含電解質、陽極及陰極之溶液。工件之電化學蝕刻可促使移除工件之材料。由於防護材料540可形成為具有開口541，因此基礎層500未由防護材料340覆蓋之部分可暴露於溶液且可經移除。電化學蝕刻可進行直至蝕穿基礎層500之部分的整個厚度，藉此在基礎層500中形成開口505。開口505可與開口511連通。開口505可包括穿通孔，該穿通孔在其位於基板501之底側上的外周周圍具有圓形邊緣。

在步驟C4中，可移除防護材料540。步驟C4可包括顯影。步驟C4可包括使用諸如丙酮之顯影劑來移除防護材料540。步驟C4可包括類似於包括於步驟A5中用以移除光罩層320或步驟A7中用以移除防護材料340之製程。

在圖7中所示之製程中，可形成具有帶第一開口之第一層及帶第二開口之第二層的結構。第二開口可大於第一開口，以使得形成凹穴。由圖7之製程形成的結構可用作孔徑590。

現參考圖8，其說明根據本發明之實施例的例示性電化學蝕刻製程。如上文關於圖7所論述之步驟C3可包括以下操作。可將基板501浸沒於含有溶液601之浴液650中。亦可將板600浸沒於浴液650中。板600可由與基礎層500相同之材料形成。基板501之基礎層500及板600可電連接至電力供應器690。溶液601可包括電解質以使得離子在溶液601中流動。

當接通電力供應器690時，電解可發生，且因此可驅動電化學蝕刻製程。基板501之基礎層500可充當陽極且可向電力供應器690供予電子，而板600可在電力供應器690之相對末端處充當陰極且可接收電子。隨著電解反應進行，在陽極處，基礎層500之材料的原子可捨棄電子且溶解至鄰近電解溶液中作為陽離子550。同時，在陰極處，板600可經由電力供應器690接收電子，且陽離子550可經吸引至板600。由於陽離子550接受來自板600之電子，因此來自基礎層500之陽離子550可行進通過溶液601，且可附著至板600。因此，可移除來自基礎層500之材料。

雖然圖8展示蝕刻具有單個開口之基板501，但將理解，基板501可包括可同時經蝕刻之結構陣列。因此，圖8中所示之基板501可表示包括複數個第一開口(例如，諸如圖7之開口511)之較大基板及包括複數個開口(例如，諸如圖7之開口541)之防護材料的僅一個部分。因此，可存在複數個結構，其可一起經蝕刻以變為複數個第二開口，諸如開口505。此外，基板501可在多個側上由防護材料540或由其他材料覆蓋。舉例而言，基礎層500可在其橫向側處經密封。

在一些實施例中，溶液601可包括呈14:10體積比之85%磷酸之水溶液。將理解，可視例如基礎層500及板600之材料的類型、環境條件等而使用其他溶液及濃度。

相對於濕式蝕刻製程，尤其對於金屬基礎層，電化學蝕刻製程可呈現各種益處。舉例而言，蝕刻速率可更均一。因此，與可能需要形成具有較寬直徑之孔以確保形成一直穿過基礎層500之開口的濕式蝕刻製程相比，可形成具有較小直徑之孔。此外，可在基礎層500中形成在孔之整個外周周圍具有均一半徑的孔。亦即，當自底側觀察時，形成於基礎層500中之孔可為實質上圓形的，諸如在圖2C中。另外，相較於濕式蝕刻製程，電化學蝕刻可具有優良可控性。舉例而言，諸如由電力供應器690供應之功率之電流供應、脈衝寬度及占空比的參數可對所得結構具有影響，且可在精細程度上受控。因此，舉例而言，可達成所得結構之改良的均一性。

使用電化學蝕刻，在包括具有第一開口之第一層的工件中形成第二孔之製程可經達成為具有較高一致性及可重複性。此外，可達成具有一致表面拓樸且不經歷顯著變形之結構。圖9A展示使用化學濕式蝕刻形成之孔徑890A的比較實例。孔徑890A包括由基礎層800及第一金屬層810形成之基板801。如上文所論述，濕式蝕刻之不利影響可導致形成不規則結構。舉例而言，不規則結構可包括偏離平坦平面形狀之第一金屬層810、偏離圓形圓孔之第一開口811及在基礎層800中形成為具有粗糙側壁之較寬第二開口805。

圖9B展示使用電化學蝕刻形成之孔徑890B的實例。孔徑890B可形成為具有保持平坦之第一金屬層810。此外，第二開口805可形成為具有側壁804，該側壁804自基礎層800之底部至其鄰近於第一金屬層810之頂側逐漸狹窄。基礎層800可包括可連接至第一金屬層810之光滑拐角809。在一些實施例中，側壁804可在基礎層800之底側至頂側之間形成楔形。平緩彎曲或楔形之側壁可有利於對第一金屬層810提供強度，同時維持大小相對較小大小的開口。此外，舉例而言，當在成像系統中使用孔徑890B時，可降低或消除穿隧效應。

電化學蝕刻製程可包括在基礎層800與第一金屬層810之間的界面處形成光滑拐角809。舉例而言，電化學蝕刻製程之參數可經判定以使得可形成所要結構。舉例而言，參數可包括在第一功率電平下操作電力供應器690持續第一時段，以及在不同於第一功率電平之第二功率電平下操作電力供應器690持續第二時段。電力供應器690可在第一功率電平與第二功率電平之間循環。循環電力供應器690可適用於產生攪動效果，且可有助於產生具有光滑特徵之一致結構。

在一些實施例中，方法可包括將開口505之大小設定為預定大小或更小。舉例而言，開口505可為經設定為具有65 µm或更小之直徑的圓孔。開口505之大小的設定可藉由在防護材料540中以預定大小或例如更小形成開口541，且隨後執行電化學蝕刻來執行。類似於上文關於圖2A所論述之實例，可將比率D2/D1設定在預定範圍內。舉例而言，可將比率D2/D1設定為2.6或更小。由於使用電化學蝕刻之蝕刻速率可為實質上均一的，因此使用電化學蝕刻之製程可以預定大小或更小可靠地形成小孔。

現參考圖10，其展示處理工件之方法700，其可適用於形成結構，諸如孔徑590。圖10之流程圖展示包括複數個步驟之方法700，該複數個步驟可對應於圖3、圖5或圖7中所展示之步驟。

在步驟701中，可設置工件。工件可包括可構成基板501之部分的基礎層500。

在步驟702中，可在工件上設置第一層。舉例而言，可在基礎層500之頂部上設置第一金屬層510。步驟702可包括將諸如金屬之材料濺鍍於工件上。步驟702可包括在將第一層施加至工件之前施加黏著層。在一些實施例中，亦可使用其他沈積方法。

在步驟703中，可在工件上設置第二層。舉例而言，可在第一金屬層510之頂部上設置第二金屬層515。步驟703可包括將諸如金屬之材料濺鍍於工件上。

在步驟704中，可在工件上設置第一光罩層。舉例而言，可在第二金屬層515之頂部上設置光罩層520。步驟704可包括將諸如液體光阻之液體材料塗佈於工件上。

在步驟705中，可圖案化第一光罩層。舉例而言，包括光阻之光罩層520可經由光阻擋光罩圖案暴露於光源以使得在暴露部分中選擇性固化光阻。隨後，可藉由顯影來移除光罩層之未固化部分。因此，可將光罩圖案轉印至光罩層。步驟705可包括在光罩層520中形成開口521。

在步驟706中，可在第二層中形成開口。舉例而言，可移除第二金屬層515之部分。步驟706可包括蝕刻，諸如濕式化學蝕刻製程。在步驟706中，可將光罩層520之圖案轉印至第二金屬層515。

在步驟707中，可移除第一光罩層。舉例而言，可藉由濕式顯影法或乾式顯影法來溶解光罩層520。

在步驟708中，可在第一層中形成開口。舉例而言，可移除第一金屬層510之部分。步驟708可包括用離子束蝕刻工件。舉例而言，可將離子束330施加至基板501以在第一金屬層510中形成開口511。第二層可充當用於下伏第一層之離子束蝕刻的光罩。

移除第一光罩層之步驟707可在於第一層中形成開口的步驟708之前進行。因此，離子束蝕刻可在已移除第一光罩層之後進行。因此，可包括於第一光罩層中之光阻材料將不經離子束轟擊，且可使用移除第一光罩層之常用方法，諸如藉由丙酮或O2電漿顯影。由於包括於第一光罩層中之光阻不經離子束轟擊，因此其可避免被硬化，且因此可避免有機殘餘物。

在步驟709中，可移除第二層。舉例而言，可自基板501移除第二金屬層515。步驟709可包括蝕刻，諸如濕式化學蝕刻製程。濕式化學蝕刻可清潔第一層之表面。此外，由於第二層之材料可為金屬或對離子束蝕刻具有抗性之另一材料，因此可避免在第一層上形成有機殘餘物。因此，相對於例如將乾式蝕刻直接施加至光阻層之製程，使用諸如第二金屬層515之第二層作為用於離子束蝕刻之光罩可允許產生更潔淨的第一層之表面。

繼續圖10之流程圖，在步驟710中，可在工件上設置第二光罩層。舉例而言，參考圖3，可在基板(諸如基板301，或類似地，基板501 (見圖5))之底側上設置防護材料340。步驟710可包括將諸如液體光阻之液體材料塗佈於工件上。

在步驟711中，可圖案化第二光罩層。舉例而言，包括光阻之防護材料340可經由光阻擋光罩圖案暴露於光源以使得在暴露部分中選擇性固化光阻。隨後，可藉由顯影來移除第二光罩層之未固化部分。因此，可將光罩圖案轉印至第二光罩層。步驟710可包括在第二光罩層中形成開口。

在步驟712中，可在工件中形成開口。舉例而言，可形成開口305 (見圖3)，或可形成開口505 (見圖7)。步驟712可包括蝕刻，諸如濕式化學蝕刻製程。在一些實施例中，步驟712可包括電化學蝕刻。在步驟712中，可將第二光罩層之圖案轉印至工件。

在步驟713中，可移除第二光罩層。舉例而言，可移除防護材料340 (見圖3或圖7)。步驟713可包括顯影。

圖10之處理可按所說明之次序依序進行。在一些實施例中，圖10之處理可按不同次序進行。舉例而言，移除第一光罩層之步驟707可在於第一層中形成開口的步驟708之前進行。因此，可將離子束330施加至基板501，而光罩層520仍在基板501上。因此，可將離子束蝕刻直接施加至第一光罩層。然而，由於可在第一金屬層510之頂部上設置第二金屬層515，因此可保護第一層510免受殘餘物影響。由於光罩層520暴露於離子束蝕刻而形成之殘餘物可形成於第二金屬層515上。可稍後移除第二層515，例如，如在步驟709中。因此，可形成於第二層515上之任何殘餘物可連同第二層515之移除一起移除。因此，第一層可形成為具有開口而不在第一層上留下殘餘物。以此方式，第二金屬層515可充當犧牲層。

此外，可組合一些步驟。舉例而言，可將在第二層中形成開口之步驟706與移除第一光罩層之步驟707組合。如上文關於圖5所論述，蝕刻劑530可包括顯影劑，且可在光罩層520及第二金屬層515兩者均仍在基板501上時施加至基板501。因此，光罩層520可隨在第二金屬層515中形成開口516之蝕刻製程一起移除。

此外，可省略圖10之製程中之一些步驟，或可添加額外步驟。舉例而言，例如在步驟709與步驟710之間，可添加翻轉工件之步驟。

藉由根據本發明之方法形成的孔徑590可具有眾多優勢。孔徑590可包括可使得比相當的孔徑結構更薄之第一金屬層510。因此，可降低對成像之消極影響，諸如像散。同時，可設置可對第一金屬層510提供結構支撐之基礎層500。因此，與浮動層相比，第一金屬層510可具有經提高之強度及耐久性。因此，第一金屬層510可自平面少量偏離至無偏離地保持實質上共平面。此外，第一金屬層510可包括開口511，該開口511可自圓形少量偏離至無偏離地具有均一形狀。另外，開口511可形成為不留下可能影響待用作孔徑590之結構之效能的殘餘物。穩定且潔淨之蝕刻結果可藉由使用第二金屬層515等來達成。此外，用於形成開口511之處理可對用於光罩層520中之光阻的類型或第一金屬層510之厚度不敏感。同時，可達成對包括圓形邊緣之圖案的高品質轉印，諸如開口511之高品質轉印。

另外，孔徑590可形成為具有帶側壁504之基礎層500，該等側壁504在開口505之整個外周周圍實質上均一。諸如圓形之形狀、開口511及開口505之圓孔及第一金屬層510之平坦平面薄片層可經達成為具有高規則性及可重複性。此外，孔徑590可具有經改良之結構完整性及經改良之應力抗性，其對於達成較長服務壽命可為有益的。

孔徑590可為可調孔徑陣列之部分。舉例而言，可在單個板中設置複數個開口，從而可使得束電流可藉由切換複數個開口中之另一者來調整。孔徑板可藉助於使多個孔徑孔在滑動方向上對準而可調，以使得當孔徑沿滑動方向移動時，孔徑孔中之不同一者可與初級電子束光軸對準。可調孔徑陣列之實例論述於例如美國專利申請案第16/053,636號中。

孔徑590亦可用作可包括複數個微調孔徑之小束形成機構。小束形成機構之實例論述於例如美國專利申請案第62/716,832號中。

可使用以下條項來進一步描述實施例： 1.一種方法，其包含： 在基礎層之第一側上形成第一層； 在第一層上形成第二層，其中第二層之材料包括金屬； 在第二層中形成開口； 藉由第一蝕刻在第一層中形成開口；及 移除第二層。 2.如條項1之方法，其進一步包含： 在第二層上形成光罩層； 在光罩層中形成開口；及 經由光罩層蝕刻第二層。 3.如條項2之方法，其中 光罩層之材料包括光阻；且 藉由第一蝕刻在第一層中形成開口包括乾式蝕刻。 4.如條項2或條項3之方法，其進一步包含： 在於第一層中形成開口之前移除光罩層。 5.如條項2或條項3之方法，其進一步包含： 在於第一層中形成開口之後移除光罩層。 6.如條項1至5中任一項之方法，其進一步包含： 在基礎層中形成開口，基礎層中之開口大於第一層中之開口。 7.如條項6之方法，其中在基礎層中形成開口包含： 在基礎層之第二側上形成第三層，該第二側與第一側相對； 在第三層中形成開口；及 經由第三層蝕刻基礎層。 8.如條項1至7中任一項之方法，其中相較於第二層之材料，第一層之材料對第一蝕刻更具有抗性。 9.如條項8之方法，其中第一層之材料為鉑。 10.如條項1至9中任一項之方法，其中第二層之材料為鉬。 11.如條項1至10中任一項之方法，其中基礎層之材料為鉬。 12.如條項1至11中任一項之方法，其中第二層之厚度大於第一層之厚度。 13.如條項1至12中任一項之方法，其中基礎層為平面層。 14.如條項1至13中任一項之方法，其中基礎層、第一層及第二層為彼此平行之平面層。 15.一種藉由如條項1之方法獲得的工件。 16.一種工件，其包括藉由如條項5之方法獲得的孔徑。 17.一種在工件中形成開口之方法，該工件包含：第一層，其在基礎層之第一側上，該第一層包括第一開口；及第二層，其在第一層之第二側上，該第二側與第一側相對，且第二層包括第二開口，該方法包含： 藉由電化學蝕刻在基礎層中形成開口。 18.如條項17之方法，其進一步包含 在基礎層與第一層之間的界面處形成光滑拐角。 19.如條項17或條項18之方法，其進一步包含 將基礎層中之開口的大小設定為預定大小或更小。 20.如條項6或條項7之方法，其進一步包含： 藉由電化學蝕刻在基礎層中形成開口。 21.如條項1之方法，其中具有所形成開口之第二層在第一蝕刻期間用作第一層之光罩。 22.如條項1之方法，其中孔徑器件經組態以限制電子束檢測系統中之電子束電流。 23.一種孔徑器件，其包含 第一層，其包含第一開口；及 基礎層，其包含第二開口， 其中第一開口藉由以下操作形成： 在基礎層之第一側上形成第一層； 在第一層上形成第二層，其中第二層之材料包括金屬； 在第二層中形成開口； 藉由第一蝕刻在第一層中形成開口；及 移除第二層；且 其中第二開口藉由使用電化學蝕刻形成。 24.如條項23之孔徑器件，其中基礎層包含金屬材料，且第一層包含金屬材料。 25.如條項23之孔徑器件，其中基礎層及第二層各自包含鉬，且其中第一層包含鉑。 26.如條項23之孔徑器件，其中第二開口大於第一開口。

雖然本發明解釋一些例示性實施例，但應理解，可作出其他修改及變化。舉例而言，雖然已參考作為孔徑之應用論述了結構，但本發明之結構及方法可類似地應用於例如透鏡或其他粒子光學元件。透鏡可包括具有束穿過之開口的板。該板可藉由施加電壓來激勵。舉例而言，第一金屬層510可充當靜電透鏡中之電極。此外，雖然已論述帶電粒子光學系統，但本發明之結構、系統及方法可適用於其他技術領域，諸如微結構製造。

10:孔徑 15:軸 20:束 25:束 26a:帶電粒子 26b:帶電粒子 101:基板 110:板 111:孔 200:孔徑 201:基板 210:孔徑板 211:第一孔 220:支撐層 221:第二孔 300:基礎層 301:基板 305:開口 310:第一金屬層 311:開口 320:光罩層 321:開口 330:離子束 340:防護材料 341:開口 350:化學蝕刻劑 380:孔徑 401:殘餘物 500:基礎層 501:基板 502:第一表面 503:第二表面 504:側壁 505:開口 509:銳利拐角 510:第一金屬層 511:開口 512:第一表面 513:第二表面 514:側壁 515:第二金屬層 516:開口 520:光罩層 521:開口 530:蝕刻劑 540:防護材料 541:開口 550:陽離子 580:結構 590:孔徑 600:板 601:溶液 650:浴液 690:電力供應器 700:方法 701:步驟 702:步驟 703:步驟 704:步驟 705:步驟 706:步驟 707:步驟 708:步驟 709:步驟 710:步驟 711:步驟 712:步驟 713:步驟 800:基礎層 801:基板 804:側壁 805:第二開口 809:光滑拐角 810:第一金屬層 811:第一開口 890A:孔徑 890B:孔徑 A1:步驟 A2:步驟 A3:步驟 A4:步驟 A5:步驟 A6:步驟 A7:步驟 B1:步驟 B2:步驟 B3:步驟 B4:步驟 B5:步驟 B6:步驟 B7:步驟 C1:尺寸/步驟 C2:步驟 C3:步驟 C4:步驟 D1:直徑 D2:直徑 D2/D1:比率 T1:厚度

圖1A為說明例示性孔徑之示意圖。

圖1B說明行進穿過孔徑(諸如圖1A之孔徑)之束的個別帶電粒子。

圖2A至圖2C為根據本發明之實施例的孔徑之例示性組態的視圖。

圖3說明根據本發明之實施例的在工件中形成第一開口及第二開口之例示性方法。

圖4說明根據本發明之實施例的可用作孔徑之結構。

圖5說明根據本發明之實施例的在工件中形成開口之例示性方法。

圖6說明根據本發明之實施例的可用作孔徑之結構。

圖7說明根據本發明之實施例的在工件中形成第二開口之例示性方法。

圖8說明根據本發明之實施例的電化學蝕刻製程之例示性配置。

圖9A及圖9B為根據本發明之實施例的孔徑之例示性組態的視圖。

圖10為表示根據本發明之實施例的在工件中形成第一開口及第二開口之方法的流程圖。

330:離子束

500:基礎層

501:基板

510:第一金屬層

511:開口

515:第二金屬層

516:開口

520:光罩層

521:開口

530:蝕刻劑

580:結構

B1:步驟

B2:步驟

B3:步驟

B4:步驟

B5:步驟

B6:步驟

B7:步驟

Claims (10)

1. 一種在適用於一孔徑器件之一工件(workpiece)中形成一開口之方法，該工件包含：一第一層，其在一基礎層之一第一側上，該第一層包括一第一開口；及一第二層，其在該基礎層之一第二側上，該第二側與該第一側相對，且該第二層包括一第二開口，該方法包含：藉由電化學蝕刻在該基礎層中形成一開口；及移除該第二層。
2. 如請求項1之方法，其進一步包含：在該基礎層與該第一層之間的一界面處形成一光滑拐角(corner)。
3. 如請求項1或2之方法，其進一步包含：將該基礎層中之該開口的一大小設定為預定大小或更小。
4. 如請求項3之方法，其進一步包含：將該開口形成為一圓孔，該圓孔經設定為具有一65μm或更小之直徑。
5. 如請求項1或2之方法，其中該第二開口形成為具有側壁，該等側壁自該基礎層之底部至與該第一層相鄰之該基礎層之頂側逐漸狹窄。
6. 如請求項1或2之方法，其中在該基礎層中之該開口形成為具有楔形 之側壁。
7. 如請求項1或2之方法，其中在該基礎層中之該開口大於該第一開口。
8. 如請求項1或2之方法，其中該第一層之材料為鉑，該基礎層之材料為鉬，且該第二層之材料為一防護材料。
9. 一種適用於一孔徑器件之工件，該工件包含一基礎層及一第一層，該工件藉由包含以下步驟之一方法獲得，該方法包含：在該基礎層之一第一側上形成該第一層；在該第一層上形成一第二層，其中該第二層之材料包括金屬；在該第二層中形成一開口；藉由第一蝕刻在該第一層中形成一開口；及移除該第二層。
10. 一種適用於一孔徑器件之工件，該工件包括藉由包含以下步驟之一方法獲得的一孔徑，該方法包含：在一基礎層之一第一側上形成一第一層；在該第一層上形成一第二層，其中該第二層之材料包括金屬；在該第二層上形成一光罩層；在該光罩層中形成一開口；經由該光罩層蝕刻該第二層，且在該第二層中形成一開口； 藉由包括乾式蝕刻之第一蝕刻在該第一層中形成一開口；在該第一層中形成該開口之後移除該光罩層；及移除第二層。