專利名稱：用氣體輔助聚焦粒子束系統(tǒng)修補圖形薄膜的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明與聚焦離子束處理，特別是工件的修補有關(guān)，該工件有在襯底上的不透明圖形薄膜，例如光掩膜，X射線掩膜，或者刻線。
為了有選擇的去掉材料而不用圖形抗蝕劑掩膜，這些工件的制造者廣泛采用聚焦離子束(FIB)方法。這個方法的好處在于，F(xiàn)IB系統(tǒng)可以既作為掃描離子顯微鏡又作為精確研磨系統(tǒng)工作。所以，采用FIB方法，制造者可以對個一個工件成象(圖象從離子束引起的粒子，即二次電子或者二次離子推導出)，定位工件的不透明圖形薄膜的缺陷，然后研磨掉缺陷處的微米或亞微米尺度的結(jié)構(gòu)。這里所說的制造者包括制造和修補上述的工件的人。
因此，F(xiàn)IB系統(tǒng)的一個主要的應用是修補掩膜和刻線。在許多應用中，制造者使用純粹的濺射，即不用氣體輔助的濺射，來研磨想要的結(jié)構(gòu)。用一束聚焦離子束掃描過襯底的表面會物理地濺射出襯底粒子，包括原子，離子和分子。濺射出的不揮發(fā)材料將在它碰到的任何地方凝聚。這種被稱為再淀積的效應限制了制造微結(jié)構(gòu)的精度。再淀積效應在刻出的凹陷的側(cè)壁處尤其顯著，特別是如果凹陷有大的縱橫比，即是一個窄而深的凹槽。
目前在FIB修補襯底上圖形薄膜中的缺陷中發(fā)現(xiàn)的缺點有●不透明材料沒完全去掉；●由于襯底(例如石英)中的注入離子的吸收引起的電磁輻射穿透率的降低。這種“玷污”現(xiàn)象在光刻照明光波長從近紫外，即UV(365nm)移到深紫外，即DUV(248nm和193nm)的時候變得更加顯著；●以及不透明缺陷的下面和周圍(河床效應)的襯底被去掉得太多。
在粒子束處理過程中，例如采用聚焦束的粒子束淀積和粒子束刻蝕，被處理的工件是在真空室中淀積并且被置于一個產(chǎn)生粒子束的的圓柱之下。粒子束柱被激活，產(chǎn)生打擊工件表面的粒子。為利于處理工件，反應材料，例如流體，更多的是氣體，可以對準被處理工件的表面。反應材料與粒子束合作以增強或改進正在進行的淀積或刻蝕。當在FIB刻蝕中把氣體導向工件的表面的時候，這種處理一般被作氣體輔助刻蝕(GAE)。
Hattori及其同事的編號為4,951,097的美國專利，包含在參考文獻中，公開了采用氯刻蝕氣用來修補圖形薄膜的一套設備。但是，采用氯氣的GAE系統(tǒng)有缺點。一套有效的氯氣GAE系統(tǒng)需要一臺不會產(chǎn)生不純氣體的真空泵。GAE系統(tǒng)本身也遭受氯氣的腐蝕效應的作用。而且氯氣不會產(chǎn)生達到目前制造者的要求的選擇性刻蝕或增強刻蝕。
編號為6-129260的日本專利申請，包含在參考文獻中，公開了在GAE過程中使用碘氣。但是，碘也有缺點。碘經(jīng)常需要加熱以產(chǎn)生足夠的蒸氣壓來在刻蝕處理中起輔助作用。在室內(nèi)的被加熱的元件引起支持掩膜的部件的熱致機械漂移，這將減低操作者的維持隨著時間掩膜相對于FIB的位置的能力。這種加熱也能引起掩膜的熱膨脹。在FIB微加工中的這種熱膨脹是不好的，因為掩膜微結(jié)構(gòu)的尺寸是決定性的。碘也難以從工件上抽走。所以，當工件被從真空室中移走時碘仍然能刻蝕。并且由于它的氣味，碘難以使用。
在“Characteristics of gas-assisted focused ion beametching”，J.Vac.Sci.Technol.B.，11(2)，p.234，(1992)，包含在參考文獻中，R.J.Young，J.R.A.Clever和H.Ahmed一般性地描述了GAE。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供改進修補襯底上不透明圖形薄膜中的缺陷的GAE方法。
本發(fā)明提供了利用聚焦粒子束系統(tǒng)從襯底上的不透明圖形薄膜中去掉多余部分的方法。一方面，本發(fā)明提供了一種方法，包括以下步驟(i)把工件放在可在X和Y方向移動的臺子上，(ii)用聚焦粒子束掃描襯底上不透明圖形薄膜的被選中表面區(qū)域。(iii)探測作為工件掃描步驟的結(jié)果從工件中發(fā)射出的粒子的強度，(iv)根據(jù)探測到的粒子的強度確定圖形薄膜的形狀，(v)根據(jù)圖形薄膜的形狀確定其多余的部分，(vi)用聚焦粒子束刻蝕多余的部分，(vii)刻蝕步驟的同時，在多余部分的附近引入刻蝕氣體?？涛g氣體包括溴。刻蝕氣體還可以包括水蒸氣。制造者可以在襯底上用不同的圖形薄膜，包括溴基薄膜和硅化鉬薄膜。制造者可以用不同的材料，包括石英，制造襯底。
在本發(fā)明的一個實施方案中，上述方法可以進一步包括以下步驟(i)在所說的引入步驟之后用聚焦粒子束掃描襯底的被選中的區(qū)域，和(ii)在襯底掃描步驟的同時，使用清除氣體去掉襯底被選中區(qū)域的表面層，以保證襯底被選中區(qū)域電磁輻射的高穿透率。制造者可以用氟基清除氣體，例如二氟化氙。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，對工件的被選中區(qū)域的掃描步驟還可以包括在掃描步驟的同時在被選中區(qū)域的附近引入包含溴的刻蝕氣體。
這里所用的術(shù)語溴包括在其骨干(skeleton)中包含溴原子的任何化合物。上述的化合物最好是在氣體輔助刻蝕中使用時可以產(chǎn)生溴分子的化合物。
這里所用的術(shù)語鉻膜包括鉻膜和氧化鉻膜。
這里所用的術(shù)語硅化鉬膜包括硅化鉬膜和硅化鉬氮氧膜。
這里所用的術(shù)語粒子束包括離子束，電子束，中性粒子束，X射線和任何其它適合對工件進行成象和刻蝕的定向輻射。此外，正如將要在下文中更詳細解釋的，術(shù)語粒子束將包括離子束，包括由可以買到的聚焦離子束系統(tǒng)(FIB)產(chǎn)生的鎵離子束和由氣體場離子源產(chǎn)生的惰性氣體(例如氦和氬)離子束。
圖1是用來實現(xiàn)本發(fā)明的聚焦粒子束系統(tǒng)的示意圖；圖2是與圖1的聚焦粒子束系統(tǒng)一起使用的氣體傳送系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方案的示意圖；圖3用圖說明了實現(xiàn)本發(fā)明使用的圖1的聚焦粒子束系統(tǒng)的一種光柵掃描的步驟；圖4A-4C顯示了圖1的工件的橫截面圖，該圖說明了隨著根據(jù)本發(fā)明的修補步驟的進行工件發(fā)生的變化；圖5是圖4A-4C的圖形薄膜的修補過的缺陷和相應的河床的頂部示意圖；圖6是圖5的修補過的缺陷和相應的河床的示意性橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明修補襯底上不透明圖形薄膜的過程的流程圖。
用聚焦粒子束掃描襯底的表面會物理地濺射出襯底粒子，即原子，離子和分子。引入在粒子束的影響下會與襯底材料反應并形成反應物的氣相刻蝕劑可以增強這種濺射過程；這些反應物比單獨由粒子束產(chǎn)生的粒子更容易揮發(fā)。這些揮發(fā)性的反應物更容易從襯底表面移走，因此增加了濺射過程的效率。在諸如修補不透明缺陷這樣的行動中有益的選擇性刻蝕可以進行。如果引入氣相刻蝕劑可以在提高聚焦粒子束去掉一種材料，如鉻膜，的同時，防止去掉另一種材料，如石英，那么選擇性刻蝕可以進行。例如，相對于石英襯底對鉻膜有選擇性的刻蝕劑將允許用比去掉同等厚度的石英小的粒子束劑量去掉一定厚度的鉻膜。這種選擇性刻蝕允許用較少的粒子束劑量更快更完全地去掉在襯底上不透明圖形薄膜上的多余的部分，同時較少去掉多余部分周圍(河床)的襯底和較少玷污襯底。
圖1描繪了聚焦粒子束的一個實例，即按照本發(fā)明用來修補襯底上不透明圖形薄膜的一個離子束(FIB)系統(tǒng)10。圖1的系統(tǒng)10包括離子柱12，真空室22，反應材料傳輸系統(tǒng)34和使用者控制臺50。系統(tǒng)10提供一個可以精確研磨一個襯底上不透明圖形薄膜的工件的聚焦粒子束系統(tǒng)。該工件被置于真空室22之內(nèi)并且被由柱12產(chǎn)生的離子束控制以對該工件進行成象和研磨。為清晰起見，圖4和圖5描繪了一種制造者可以置之于室22之內(nèi)并且用系統(tǒng)10處理的工件的一部分。制造者可以用如在此所畫的聚焦粒子束系統(tǒng)實現(xiàn)本發(fā)明。兩個用來實現(xiàn)本發(fā)明的FIB系統(tǒng)的例子是修改的Micrion FIB系統(tǒng)9100和8000型，Massachusetts，Peabody的Micrion公司出售。
型號9100有一個多軸傾斜臺和一個成象分辨率為10nm的30kev的Ga+離子柱。型號9100可以改裝為向真空室22同時發(fā)射兩種氣體。型號8000有一個干涉儀引導的x-y臺，一個成象分辨率為25nm的30kev的Ga+離子柱。型號8000還有多元成象和適應性束間隔。型號8000還可以改裝為向真空室22同時發(fā)射兩種氣體。
再次參見圖1所畫的實例，離子柱12包括一離子源14，一引出電極16，一聚焦單元18，偏轉(zhuǎn)單元19，和一聚焦離子束20。離子柱12位于真空室22的上面，真空室22內(nèi)有臺24，平臺26，工件30，二次粒子探測器28和電荷中和單元32。正如圖1所示，反應材料傳送系統(tǒng)34包括庫36，壓力計40，裝有發(fā)動機的閥門單元42，和傳送管道44。使用者控制臺50可以包括處理器52，圖案識別單元54，存儲單元56，顯示單元60，掃描發(fā)生器單元62，靜態(tài)寄存器64。為了描述方便，定義FIB的軸為Z軸。于是，X-Y平面被定義為垂直FIB軸，即Z軸的平面。
對本領域技術(shù)人員顯而易見的是，圖10中的系統(tǒng)10包括一個有離子柱12的傳統(tǒng)FIB系統(tǒng)，該離子柱位于真空室22之上，真空室22有向室22內(nèi)提供反應材料的反應材料傳送系統(tǒng)34。正如可以被本領域技術(shù)人員認識到的，所畫的離子柱12是適合實現(xiàn)本發(fā)明的一個離子柱的示意圖。所畫的離子柱12包括離子源14，例如，可以是諸如鎵離子源的液態(tài)金屬離子源(LMIS)，或者諸如氦離子源的氣體場離子源(GFIS)。離子源14位于引出電極16的上面。引出電極16產(chǎn)生足夠的電場以從離子源14中拉出離子流。正如將要進一步描述的，離子柱12包括可以偏轉(zhuǎn)離子束20以掃描工件30表面的偏轉(zhuǎn)單元19。
類似地，抽空室22可以是一個傳統(tǒng)的抽空室，包括用來支撐諸如支持工件30的傳送支架26的工件臺單元24。平臺24最好是對正在被系統(tǒng)10操作的工件的位移提供三維控制的可移動的工作臺。類似地，抽空室22包括電荷中和單元32，例如電子槍，還可以包括用來探測諸如電子，離子，或任何其它適合產(chǎn)生工件圖象的二次粒子的二次粒子探測器28。任何與這里所畫的示意圖一樣的真空室22都可以用來實現(xiàn)本發(fā)明，包括與上述的FIB系統(tǒng)合在一起由Massachusetts，Peabody的Micrion公司出售的真空室。
類似地，反應材料傳送系統(tǒng)34可以是任何傳統(tǒng)的適合傳送反應材料，例如溴氣，進入真空室22內(nèi)，特別是進入室22內(nèi)和工件表面附近的反應材料傳送系統(tǒng)。反應材料傳送系統(tǒng)34可以傳送材料到工件30的表面以增強對表面的刻蝕或成象。
所畫的反應材料34包括在液體傳輸中與液體傳送管道44連接的庫36，液體傳送管道44形成有一末梢部分作為傳送反應材料到工件的表面的噴嘴。所畫的反應材料傳送系統(tǒng)34包括一個與管道44連接的、用來測量管道44內(nèi)任何正在被傳送到工件30表面的反應材料的傳送壓力的壓力計40。壓力計40還與裝有發(fā)動機的閥門單元42相連。裝有發(fā)動機的閥門單元42是有選擇地可控的，用來增加或減少通過液體傳送管道44的庫36的反應材料流量。圖1中所畫的壓力計40和裝有發(fā)動機的閥門單元42的安排形成了一個反饋控制系統(tǒng)，其中壓力計40測量管道44內(nèi)的傳送壓力并且有選擇地控制裝有發(fā)動機的閥門單元42以增加或減少反應材料的流量以便維持一個所需的傳送壓力。
圖2描繪了反應材料傳送系統(tǒng)34的一個比較好的實現(xiàn)方案。這個實現(xiàn)方案包括一個用來在所選的工件附近同時傳送兩種刻蝕劑70和71的雙噴嘴系統(tǒng)?？涛g劑流率由在一裝有發(fā)動機、可變的口72及73和壓力傳感器74和75之間的一個反饋環(huán)控制。
制造者可以根據(jù)本發(fā)明，在選定的FIB與工件接觸的目標點的附近定位噴嘴的尖。目標點和噴嘴尖間距離的一個比較好的范圍是在X-Y平面內(nèi)為100到600微米和在Z方向為100到400微米。噴嘴的內(nèi)徑在100到400微米之間比較好。
圖3顯示了圖1的聚焦粒子束光柵掃描過程。處理器52，根據(jù)目標物體的X和Y坐標控制粒子束的方向以根據(jù)坐標研磨工件30的表面。注意到光柵圖案輪廓83不一定是如圖所示的矩形是重要的。輪廓可以有不同的幾何形狀，包括圓形或正方形。在一個實現(xiàn)方案中，處理器112產(chǎn)生一系列研磨指令用來操作離子柱12以實現(xiàn)如圖3所畫的數(shù)字光柵圖案。圖3顯示了一個由一系列象素點84及相應的間距86組成的數(shù)字光柵圖案82。所示的數(shù)字光柵圖案是一個蛇型光柵圖案。然而，制造者可以使用不同的光柵圖案包括螺旋型圖案。而且，間距經(jīng)常小于束點的尺寸。典型的束點的尺寸大約在0.7微米到0.2微米之間。如圖3所示，處理器單元52產(chǎn)生一組代表X和Y位置的指令來控制離子束20的方向以研磨工件30的表面。重要的是處理器是可編程的。
圖4A至圖4C顯示了使用圖1中的聚焦粒子束修補襯底上圖形薄膜的一種實現(xiàn)方案。這些圖顯示了工件30的一部分30a的橫截面。圖4A顯示工件的一部分30a，該工件有在襯底88上有一多余部分92的圖形薄膜90。
本發(fā)明提供了從在如圖4A和5所示的襯底88上的圖形薄膜90中去掉多余部分的一種處理方法。在圖7中提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實現(xiàn)方案的流程圖。參考圖4A至4C，圖5和圖7，此實現(xiàn)方案包括下面步驟步驟100把工件30置于一個可以在X和Y方向移動的臺子之上；步驟102用聚焦粒子束20掃描選定的工件表面區(qū)域98(重要的是，所畫的表面區(qū)域98只是這樣的表面區(qū)域的一個例子，即被掃描的區(qū)域可以是不同的形狀和尺寸)，該工件有襯底上的不透明圖形薄膜；步驟104在步驟102的同時向選定區(qū)域引入包括溴的刻蝕氣體；步驟106探測由于用聚焦粒子束掃描而從工件中發(fā)射出的粒子的強度；步驟108根據(jù)探測到的粒子的強度確定有圖案的薄膜的形狀；步驟110確定圖形薄膜的多余的部分92；步驟112用聚焦離子束刻蝕多余的部分；步驟114在刻蝕步驟的同時向選定的多余部分的周圍引入刻蝕氣體。
刻蝕氣體還可以包括水蒸汽。在本發(fā)明的一個實現(xiàn)方案中，比較好的水蒸汽與溴的比例是1摩爾的水比1到100摩爾的溴。更好的比例是1摩爾水比5到30摩爾溴，更好的是大約1摩爾的水比大約10摩爾的溴。
真空的基本壓強最好在10-6Torr或者更少。氣體噴嘴的最大流率被允許的樣品室內(nèi)的氣壓上升值限制。因此，流率應該被限定在不會使真空的基本壓強高于10-5Torr。
制造者可以在襯底上用不同的圖形薄膜，包括鉻膜和硅酸鉬膜。在本發(fā)明的一個實現(xiàn)方案中襯底是石英。
圖4B顯示了圖7的步驟114完成后工件30a的一部分。聚焦粒子束系統(tǒng)用聚焦粒子束20去掉圖形薄膜90多余的部分92，修好了工件。
在本發(fā)明的一個實現(xiàn)方案中，上面描述的方法可以進一步包括以下步驟(i)用聚焦粒子束掃描襯底上被選定的部分，(ii)在襯底掃描步驟的同時，使用清除氣體去掉襯底被選定部分的表面層以保證襯底被選定部分高的電磁輻射穿透率。在一個比較好的實現(xiàn)方案中，清除氣體是氟基清除氣，二氟化氙更好。
圖4C顯示了使用清除氣體后工件30的一部分。相對于圖4B中的區(qū)域96，圖4C中顯示的同一區(qū)域96已經(jīng)被去掉了一層。制造者用這種清除步驟去掉襯底的玷污并且保證高的穿過襯底的電磁輻射穿透率。
圖5是圖4A至圖4C顯示的工件的一部分30a的頂視圖。圖5顯示了已經(jīng)去掉了多余部分92的襯底上的不透明圖形薄膜。圖5還顯示了與之相應的作為刻蝕多余部分92的結(jié)果聚焦粒子束引起的河床97。
圖6顯示了河床97的橫截面圖。制造者試圖使河床的深度100為一最小值，特別是當制造掩模和刻線的時候，因為河床可能有對電磁輻射的穿透率有害的效應。GAE刻蝕可能去掉正在被去掉的多余部分之下的那部分襯底。對多余部分之下的那部分襯底的去除被稱為過刻蝕99。制造者試圖使過刻蝕99為最小值。還有，制造者試圖使被去掉的多余部分之下的那部分襯底光滑平整，即表面102與X-Y平面基本平行且和表面102的大部分有基本相同的Z坐標。
參考圖1，對離子柱12、電荷中和單元32和二次粒子探測器28的操作由控制臺50控制。所畫的控制臺50包括處理器單元52，它有一個包含靜態(tài)寄存器64的掃描產(chǎn)生器單元62。處理器單元52通過一傳輸路徑與一個與離子束柱12相連的控制單元58相連接。所畫的處理器單元52可以是一個傳統(tǒng)的計算機處理器單元，包括一CPU、一程序內(nèi)存、一數(shù)據(jù)內(nèi)存和一輸入/輸出設備。一個合適的處理器單元52是一個運行Unix操作系統(tǒng)的Sun工作站。
正如圖1進一步描述的，處理器單元52可以通過輸入/輸出設備連接掃描發(fā)生器單元62。在一個實現(xiàn)方案中，掃描發(fā)生器單元是一個通過處理器輸入/輸出設備連接處理器52的電路卡。圖1中的電路卡掃描發(fā)生器單元62包括一個用于存儲代表掃描圖案的數(shù)據(jù)的掃描內(nèi)存，采用系統(tǒng)10用離子束20掃描工件30的表面以有選擇地研磨或刻蝕工件30的表面可以得到掃描圖案。
圖1中的掃描發(fā)生器板單元62可以是一個有足夠內(nèi)存用來存儲代表粒子束系統(tǒng)10正在處理的工件位置的數(shù)字數(shù)據(jù)信息的傳統(tǒng)的計算機存儲電路卡。典型地，一個適用于本發(fā)明的掃描發(fā)生器板包括一系列內(nèi)存位置，每一個位置相應于工件表面的一個位置。每一個內(nèi)存位置存儲代表工件X和Y位置的數(shù)據(jù)，并且最好對于每一個X和Y位置還有一個寄存器用來存儲代表保持粒子束位于在襯底表面、由相應的XY對代表的位置上的時間的數(shù)據(jù)。相應地，靜態(tài)寄存器提供一個用于存儲把聚焦粒子束用在工件表面的駐留時間的內(nèi)存位置，從而允許控制到達工件的劑量。
對聚焦粒子束處理和系統(tǒng)領域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以認為到達工件上某一位置的劑量大體上決定從工件的那個位置移走的材料的深度。相應地，也可以認為存儲在靜態(tài)寄存器內(nèi)的駐留時間信號代表了粒子束研磨處理的深度或Z方向尺度。因此，與掃描發(fā)生器板62相連的處理器52提供了一個用來產(chǎn)生可以在三維控制聚焦粒子束系統(tǒng)研磨或刻蝕過程的研磨信號的多維研磨單元。
相應地，處理器52使用由掃描發(fā)生器板62維持的X，Y和Z數(shù)據(jù)來產(chǎn)生研磨信號，該信號通過傳輸通道66被傳到離子柱12的控制單元58。在所描述的實現(xiàn)方案中，研磨信號向控制單元58提供信息用于操作偏轉(zhuǎn)器單元19來偏轉(zhuǎn)聚焦粒子束，使聚焦粒子束掃描工件30的表面，并且保持聚焦粒子束位于選定區(qū)域一段駐留時間以便研磨到選定的深度。工件30的表面一般對應于一個由一對垂直的XY軸定義的二維平面。一般被認為沿著平行于聚焦粒子束20的路徑延伸的Z軸通常垂直于被工件30的表面的XY軸定義的平面。通過控制粒子束20的位置和束20撞擊工件30表面的時間，可以去掉在工件30選定位置的材料。相應地，系統(tǒng)10提供對研磨處理的多維控制從而允許粒子束20移走工件30的選定部分。
雖然圖1描繪了包括偏轉(zhuǎn)單元19的離子柱12，偏轉(zhuǎn)單元19用于偏轉(zhuǎn)離子束20掃描工件30的表面從而把聚焦粒子束對準工件30表面的一選定部分，對聚焦粒子束工藝領域的技術(shù)人員顯而易見的是任何適合把聚焦粒子束對準工件30表面的選定部分的系統(tǒng)都可以用于實現(xiàn)本發(fā)明。例如，在另一個實現(xiàn)方案中平臺24可以在對應于研磨處理的X，Y和Z空間的X，Y和Z空間移動，并且處理器52產(chǎn)生的研磨信號可以供給一個移動載有工件30的臺子的臺控制系統(tǒng)，以便把工件30的選定部分直接放置在聚焦粒子束的路徑上來研磨工件30。其他控制粒子束的系統(tǒng)和方法可以用于實現(xiàn)本發(fā)明而不偏離本發(fā)明的范圍。
正如從上面的描述可以看出的，圖1所描繪的系統(tǒng)10提供了一個用于修補襯底上有圖案不透明薄膜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動辨認多余部分的位置和形狀，并且從位置和形狀信息中產(chǎn)生一套控制信號，它控制聚焦粒子束方向來刻蝕工件從而去掉多余部分使圖形薄膜具有一個精確的形狀。
例子進行下面的步驟Micrion FIB 9100和8000被用于GAE實驗。實驗者根據(jù)本發(fā)明進行一個工序，其中的不透明材料是鉻基薄膜和硅酸鉬基薄膜，透明襯底材料是石英。真空室內(nèi)的基本壓強大約為10-6Torr?？涛g氣體成分通過兩個噴嘴傳輸。選擇的噴嘴尖和聚焦粒子束與工件作用的位置間的距離范圍是在X-Y平面內(nèi)為大約100到600微米，在Z方向為100到400微米。噴嘴的內(nèi)徑在100和400微米之間。
掃描電子顯微鏡使用了一個JEOL model 6400場發(fā)射掃描電子顯微鏡，用低加速電壓評價不透明修補。
光學顯微鏡使用有反射，透射和干涉成象能力的光學顯微鏡初步評價鉻基薄膜和硅酸鉬薄膜，石英河床和Ga玷污(在可見光波長范圍)原子力顯微鏡用原子力顯微鏡評價了不透明修補。(Advanced MaterialsLaboratory Concord，MA)。三維修補輪廓具有吸收物去掉完全，修補光滑和河床尺寸恰當?shù)奶卣鳌?br>
Dektak輪廓儀用有一2微米筆尖的Dektak IIA輪廓儀測定鉻基薄膜，硅酸鉬薄膜和石英的刻蝕增強。關(guān)于河床和表面粗糙的細節(jié)需要AFM分析。
用于Cr的溴基刻蝕劑混合物開發(fā)了相對于直接濺射可以提高2倍對Cr的去除而同時抑制30％-70％的石英去除的包括溴和水蒸氣的氣體混合物。水蒸氣對溴的比例為1摩爾水比大約5到30摩爾的溴。最佳比例為1摩爾水比大約10摩爾溴。使用這種溴基刻蝕劑混合物的Cr修補的AFM評估表明小于35納米的河床是可以達到的。
用于硅酸鉬的溴基刻蝕劑混合物與上面報告的用于Cr掩模的類似，開發(fā)了相對于直接濺射可以提高2倍對Cr的去除而同時抑制30％-70％的石英去除的包括溴和水蒸氣的氣體混合物。
溴和水蒸氣輔助刻蝕修補不透明缺陷的好處包括●與無氣體輔助濺射刻蝕相比移走鉻基薄膜所需的Ga束劑量小2.0到2.2倍；●對下面的襯底的傷害最小；石英表面光滑平整；過刻蝕為1-5納米；●不透明缺陷周圍的河床的深度顯著地小于無氣體輔助濺射刻蝕中觀察到的；溴輔助刻蝕產(chǎn)生5-25納米之間的河床，比較純粹濺射刻蝕的80-100納米的河床是一個很大的提高；●在透明石英襯底中減少注入的Ga從而減少透明石英襯底的玷污(％T的損失)；●被修補區(qū)域內(nèi)和周圍的％T(穿透率)在365納米波長增大了97％。
正如可以從上面的描述中看到的，本發(fā)明提供了使用GAE修補有襯底上有圖案不透明薄膜的工件的改進方法。熟悉GAE工藝的人會看出可以改變上述的實現(xiàn)和過程而不偏離本發(fā)明廣泛的發(fā)明概念。因此還要被認識到的是，本發(fā)明并不受這里描述的具體實現(xiàn)方案的限制，而是力圖覆蓋由附加的權(quán)利要求限定的、在本發(fā)明的精神和范疇之內(nèi)的改動。
權(quán)利要求
1.利用聚焦粒子束系統(tǒng)從其襯底上有圖案不透明薄膜的工件中去掉多余部分的一種方法，包括的步驟有用聚焦粒子束照射所說工件的所說的多余部分，在照射步驟的同時引入刻蝕氣體到所說的多余部分周圍的選定區(qū)域，所說的刻蝕氣體包括溴和水蒸氣，從所說的不透明薄膜中去掉選定的部分后停止所說的照射步驟。
2.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的不透明薄膜是從包括鉻膜和硅酸鉬薄膜的不透明薄膜組中選出的。
3.權(quán)利要求1敘述的方法，其中水和溴的比例是1摩爾水比1摩爾到100摩爾之間的溴。
4.權(quán)利要求1敘述的方法，其中水和溴的比例是1摩爾水比5摩爾到30摩爾之間的溴。
5.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的襯底是石英。
6.權(quán)利要求1敘述的方法，還包括的步驟有在所說的停止步驟之后用所說的聚焦粒子束照射所說的襯底的選定部分，和在所說的襯底照射步驟的同時用一清除氣體去掉所說襯底的所說的選定部分的表面層，以保證所說的襯底的所說的選定部分對電磁輻射有高的穿透率。
7.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的清除氣體是氟基的。
8.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的清除氣體是二氟化氙。
9.權(quán)利要求1敘述的方法，還包括的步驟有在所說的照射步驟之前把所說的工件放在一個可以在X和Y方向移動的臺子之上，所說的薄膜在所說的襯底上被制成圖案，所說的薄膜有一多余部分。
10.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的對準步驟還包括的步驟有通過控制引入到所說的多余部分周圍選定部分的刻蝕氣體的量限制由于過量的所說的刻蝕氣體引起的對所說的聚焦粒子束系統(tǒng)的其它元件的損害。
11.權(quán)利要求1敘述的方法，其中所說的工件是從包括光掩模，X射線掩模和刻線的組中選出的。
12.利用聚焦粒子束系統(tǒng)從其襯底上有圖案不透明薄膜的工件中去掉多余部分的一種方法，包括的步驟有用聚焦粒子束掃描工件的一個選定區(qū)域，該工件有在襯底上形成圖案的不透明薄膜，探測作為用所說的聚焦粒子束掃描的結(jié)果從所說的工件中發(fā)射的粒子的強度，根據(jù)探測到的粒子的強度確定所說的圖形薄膜的形狀，確定所說的圖形薄膜的多余部分，用聚焦粒子束刻蝕所說多余部分，在所說的刻蝕步驟的同時引入刻蝕氣體到所說的多余部分周圍的選定區(qū)域，所說的刻蝕氣體包括溴和水蒸氣。
13.權(quán)利要求12敘述的方法，其中所說的不透明薄膜是從包括鉻膜和硅酸鉬薄膜的不透明薄膜組中選出的。
14.權(quán)利要求12敘述的方法，其中水和溴的比例是1摩爾水比1摩爾到100摩爾之間的溴。
15.權(quán)利要求12敘述的方法，其中水和溴的比例是1摩爾水比5摩爾到30摩爾之間的溴。
16.權(quán)利要求12敘述的方法，其中所說的襯底是石英。
17.權(quán)利要求12敘述的方法，還包括的步驟有用所說的聚焦粒子束掃描所說的襯底的選定部分，和在所說的襯底照射步驟的同時用一清除氣體去掉所說襯底的所說選定部分的表面層，以保證所說的襯底的所說的選定部分對電磁輻射有高的穿透率。
18.權(quán)利要求17敘述的方法，其中所說的清除氣體是氟基的。
19.權(quán)利要求18敘述的方法，其中所說的清除氣體是二氟化氙。
20.權(quán)利要求12敘述的方法，還包括的步驟有在所說的工件掃描步驟之前把所說的工件放在一個可以在X和Y方向移動的臺子之上，所說的薄膜在所說的襯底上被制成圖案，所說的薄膜有一多余部分。
21.權(quán)利要求12敘述的方法，其中所說的對準步驟還包括的步驟有通過控制引入到所說的多余部分周圍選定部分的刻蝕氣體的量限制由于過量的所說的刻蝕氣體引起的對所說的聚焦粒子束系統(tǒng)的其它元件的損害。
22.權(quán)利要求1敘述的方法，還包括的步驟有在所說的工件掃描步驟的同時引入刻蝕氣體到所說的選定表面區(qū)域周圍的選定區(qū)域，所說的刻蝕氣體包括溴。
23.利用聚焦粒子束系統(tǒng)從其襯底上有圖案不透明薄膜的工件中去掉多余部分的一種方法，包括的步驟有用聚焦粒子束照射所說工件的所說的多余部分，所述工件的襯底上有不透明薄膜圖案，所說的不透明薄膜是從包括鉻膜和硅酸鉬薄膜的不透明薄膜組中選出的，在照射步驟的同時引入刻蝕氣體到所說的多余部分周圍的選定區(qū)域，所說的刻蝕氣體包括溴，從所說的不透明薄膜中去掉選定的部分后停止所說的照射步驟。
24.權(quán)利要求23敘述的方法，其中所說的刻蝕氣體還包括水蒸氣。
25.利用聚焦粒子束系統(tǒng)從其襯底上有圖案不透明薄膜的工件中去掉多余部分的一種方法，包括的步驟有用聚焦粒子束照射所說工件的所說的多余部分，在照射步驟的同時引入刻蝕氣體到所說的多余部分周圍的選定區(qū)域，所說的刻蝕氣體包括溴，從所說的不透明薄膜中去掉選定的部分后停止所說的照射步驟，由此所說的引入步驟在所說的刻蝕步驟的同時去掉所說的多余部分，使襯底表面光滑平整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用聚焦粒子束系統(tǒng)從其襯底上有不透明薄膜圖形的工件中去除多余部分的方法,更具體地提供了使用含溴的刻蝕氣體的氣體輔助刻蝕方法。本發(fā)明一方面提供了一種方法,包括如下步驟:(1)將工件安裝在可在X和Y方向移動的可移動臺上;(2)用聚焦粒子束掃描其襯底上有不透明薄膜圖形的工件的選定表面區(qū)域;(3)檢測作為掃描工件步驟的結(jié)果從工件發(fā)射的粒子的強度;(4)基于檢測到的粒子強度確定薄膜圖形的形狀;(5)基于薄膜圖形的形狀確定薄膜圖形的多余部分;(6)用聚焦粒子束刻蝕多余部分;和(7)在刻蝕步驟的同時,在多余部分附近的選定區(qū)域引入刻蝕氣體?？涛g氣體包括溴和含溴材料?？涛g氣體還可包括水蒸汽。
文檔編號H01L21/768GK1261458SQ98806122
公開日2000年7月26日 申請日期1998年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月16日
發(fā)明者小J·D·凱西, A·多伊勒 申請人:麥克里昂公司